BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HUỲNH TUẤN ANH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN
– NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU 1

Chuyên ngành:

Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số:

60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Phạm Quang Tú

HÀ NỘI, NĂM 2017



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu,
hình ảnh, biểu đồ trong đề tài đều là chân thực, không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu
nào trước đây. Các biểu đồ, số liệu và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích
nguồn tài liệu theo đúng quy định.
Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm …….
Tác giả luận văn



ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ.................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................................vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU..............3
1.1. Khái niệm về nền đất yếu .........................................................................................3
1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu .............................................................................3
1.3. Các giải pháp cải tạo đất yếu....................................................................................4
1.3.1. Mục đích của việc cải tạo và xử lý nền đất yếu.....................................................4
1.3.2. Các giải pháp cải tạo nền đất yếu ..........................................................................4
1.4. Phân tích ưu, nhược điểm của từng giải pháp. .........................................................4
1.4.1. Các giải pháp cơ học: ............................................................................................4
1.4.2.
Các
giải
pháp
............................................................................................12

vật

lý:

1.4.3. Các giải pháp hóa học: ........................................................................................17
1.5. Kết luận chương 1 ..................................................................................................20
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU



iii


2.5. Kết luận chương 2. .................................................................................................32
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN KHO THAN. ...............................................34
3.1. Giới thiệu về công trình..........................................................................................34
3.2. Các số liệu đầu vào.................................................................................................36
3.2.1. Yêu cầu xử lý nền:...............................................................................................36
3.2.2. Tài liệu địa chất ...................................................................................................36
3.2.3. Tài liệu địa hình...................................................................................................37
3.3. Tính toán so sánh các phương án xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải...........38
3.3.1. Các trường hợp tính toán.....................................................................................38
3.3.2. Các tham số tính toán:.........................................................................................39
3.4. Mô phỏng bài toán ổn định bằng phần mềm GEOSTUDIO 2007 (SLOP/W
CONTOUR). .................................................................................................................62
3.4.1. Tính toán ổn định ................................................................................................62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................70

iv


DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Thi công cọc cát [3].........................................................................................5
Hình 1.2. Thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ............................................................7
Hình 1.3. Thi công máy đóng cọc ...................................................................................8
Hình 1.4. Thi công đổ bê tông cọc khoan nhồi [4]..........................................................9
Hình 1.5. Thi công máy đầm .........................................................................................11

Bảng 3.5. Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền................................................40
Bảng 3.6. Tính toán tải trọng trong quá trình khai thác ................................................41
Bảng 3.7. Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền (pa 3) .....................................41
Bảng 3.8 Tính toán tải trọng trong quá trình xử lý nền (pa 4) ......................................41
Bảng 3.9. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án không xử lý nền)...........44
Bảng 3.10. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án1)..................................48
Bảng 3.11. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 2).................................51
Bảng 3.12. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 3).................................54
Bảng 3.13. Bảng độ lún dư còn lại sau khi gia tải (phương án 4).................................57
Bảng 3.14. Kết quả tính toán phương án 0 (khi không xử lý nền)................................58
Bảng 3.15. Kết quả tính toán phương án 1....................................................................58
Bảng 3.16. Bảng kết quả tính toán phương án 2. ..........................................................58
Bảng 3.17. Bảng kết quả tính toán phương án 3. ..........................................................59
Bảng 3.18. Bảng kết quả tính toán phương án 4. ..........................................................59
Bảng 3.19. Bảng kết quả tính toán phương án kinh tế (phương án 2). .........................59
Bảng 3.20. Bảng kết quả tính toán phương án kinh tế (phương án 3). .........................60
Bảng 3.21. Bảng tổng hợp so sánh các phương án: ......................................................62

vi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
c: Lực dính (kPa);
: Góc ma sát trong (°);
b: Bề rông của một mảnh trượt (m);
u: Áp lực nước lỗ rỗng tác động vào mảnh trượt (kPa);
3

W: trọng lượng một mảnh (kN/m ;
: Góc nghiêng ở đáy mảnh trượt (°).

được xây dựng mới trong giai đoạn đến 2020 là nhà máy trong đó có Nhà máy Nhiệt
điện Sông Hậu 1. Khu vực xây dựng nằm ven sông Hậu – nơi có các lớp đất yếu phân
bố ngay trên bề mặt, có nguy cơ gây mất ổn định và lún nền công trình. Việc lựa chọn
giải pháp xử lý nền phù hợp, đáp ứng được các yêu cầu về tiến độ, chất lượng và giá
thành là yêu cầu cấp thiết cho dự án.
2. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu này nhằm mục đích: tổng kết lại phần lý thuyết tính toán nền đất yếu và
giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải, tìm ra các giải pháp tối ưu nhất để
ứng dụng vào xử lý nền kho than của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1, đảm bảo yêu
cầu về kỹ thuật nhưng vẫn đảm bảo về mặt kinh tế và thời gian xử lý nền.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Tiếp cận theo hướng kế thừa, thu thập, tập hợp các số liệu khảo sát cơ bản, phân tích
tổng hợp sử dụng ý kiến của các chuyên gia để tham vấn.
Phương pháp nghiên cứu:

1


- Nghiên cứu lý thuyết tính toán.
- Nghiên cứu bằng mô hình số lựa chọn giải pháp thiết kế tối ưu.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: xử lý nền kho than của nhà máy nhiệt điện Sông
Hậu 1.
Nội dung nghiên cứu:
- Tổng quan về các giải pháp xử lý nền.
- Cơ sở lý thuyết: phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải và hút
chân không; xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải.
- Từ đó lựa chọn giải pháp, ứng dụng cho trường hợp cụ thể.
4. Kết quả đạt được
- Hiểu biết về điều kiện tự nhiên và địa kỹ thuật công trình tại vị trí xây dựng nhà máy
nhiệt điện Sông Hậu 1 cũng như các vấn đề địa chất phát sinh khi xây dựng công trình;

2

Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm ), tính
2/

nén lún mạnh (a>0.1 cm kG), hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), độ sệt
2

B lớn (B>1), mô đun biến dạng thấp (thường thì Eo < 50 daN/cm ) lực chống cắt nhỏ,
hàm lượng nước trong đất cao, độ bảo hòa nước G>0.8, khối lượng trầm tích bé... Nếu
không áp dụng các biện pháp xử lý thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu sẽ rất
khó khăn hoặc không thể thực hiện được [2].

3


1.3. Các giải pháp cải tạo đất yếu
1.3.1. Mục đích của việc cải tạo và xử lý nền đất yếu
Mục đích làm tăng sức chịu tải của đất nền, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất
yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến
dạng, tăng cường độ chống cắt của đất…
1.3.2. Các giải pháp cải tạo nền đất yếu
Gồm có 03 nhóm giải pháp, cụ thể như sau:
- Các giải pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm chấn
động, các loại cọc (cọc cát, cọc BTCT, cọc khoan nhồi...), phương pháp thay đất,
phương pháp nén trước, phương pháp vải địa kỹ thuật, phương pháp đệm cát…
- Các giải pháp vật lý (thoát nước): Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm,
phương pháp dùng giếng cát, phương pháp bấc thấm, điện thấm…
- Các giải pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa xi
măng, phương pháp Silicat hóa, phương pháp điện hóa…

nào ống chỉ còn lại trong đất khoảng chừng 0.5-0.8m, lúc đó mới bỏ máy chấn động ra.

Hình 1.1. Thi công cọc cát [3]

5


■ Ưu điểm:
- Cọc cát làm cho độ rỗng, độ ẩm của đất nền giảm và góc ma sát trong tăng lên. Vì
đất nền được nén chặt lại do đó sức chịu tải của nền tăng lên, biến dạng và sự chênh
lệch biến dạng của nền công trình giảm đi đáng kể.
- Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn ra nhanh hơn nhiều so với nền
thiên nhiên hoặc nền đất được gia cố bằng cọc cứng.
- Giá thành xây dựng rẻ hơn nhiều so với cọc gỗ, cọc BTCT và đồng thời không bị ăn
mòn khi nước ngầm có tính xâm thực.
■ Nhược điểm:
- Cần trang bị thiết bị thi công nặng, ống vách dài.
- Khó kiểm soát được chất lượng cọc trong quá trình thi công.
- Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.
- Các lớp đất trong phạm vi gia cố bị ép chặt khi đóng lỗ tạo cọc cát (không xuất hiện
tình huống gia tăng áp lực nước lổ rổng khi tạo lổ và giảm áp lực này khi kéo ống vách
lên, đầm cát tạo cọc cát). Do đó, nếu nước trồi lên mặt đất thì đây là quá trình tiêu tán
áp lực nước lỗ rỗng và hiệu quả nén chặt đất không cao. Khi đó, đất đang cố kết, mà
với đất dính thì cần thời gian, không thể có hiệu quả tức thời.
■ Phạm vi áp dụng:
- Phương pháp này được áp dụng để gia cố nền ở vùng đất yếu đầm lầy, khu vực nền
ẩm ướt và nền đất yếu có chiều dày>3m.
- Mực nước ngầm (tại thời điểm thi công) phải ở sâu (nếu lớn hơn độ sâu đỉnh cọc cát
thì tốt nhất).


- Khoan tạo lỗ.
- Hạ lồng cốt thép.
- Làm sạch đáy hố khoan.
- Đổ bê tông.
- Rút ống chống: đây là giai đoạn cuối cùng, toàn bộ giá đỡ được tháo dỡ, ống chống
vách được rút lên, đồng thời phải đổ thêm bê tông để bù vào thành ống chiếm chỗ
trong đất.
- Kiểm tra chất lượng của cọc: kiểm tra chất lượng đổ bê tông, cốt thép và kiểm tra khả
năng chịu tải trọng của cọc (bằng phương pháp nén tĩnh, siêu âm).

8


Hình 1.4. Thi công đổ bê tông cọc khoan nhồi [4]
■ Ưu điểm: Sức chịu tải tốt, tuổi thọ của cọc cao.
- Đối với thi công cọc đúc sẵn: Khả năng chịu nén tốt, tránh được sự xâm thực, quá
trình đúc cọc dễ dàng, dễ dàng thi công, có khả năng áp dụng khi chiều dày lớp đất yếu
lớn.
- Đối với cọc khoan nhồi: Sức chịu tải tốt do đường kính cọc mà chiều sâu mũi cọc
lớn, tính liên tục cao do cọc liền khối không phải nối từng đoạn cọc, độ nghiêng lệch
của cọc nằm trong giới hạn cho phép, đặc biệt là thi công rất tốt trong khu vực đô thị
vì hạn chế ảnh hưởng đến kết cấu các công trình xung quanh.
■ Nhược điểm: Chi phí khá lớn, đòi hỏi kĩ thuật cao trong thiết kế và thi công.
- Đối với cọc đúc sẵn:
+ Xử lý nền đất yếu có chiều dày lớp đất yếu lớn cần nối các đoạn cọc lại do đó tính
liên tục của cọc có thể bị giảm đi.
+ Khi thi công cọc trong đô thị rất dễ ảnh hưởng đến kết cấu các công trình lân cận.
- Đối với cọc khoan nhồi:
+ Bê tông cọc được thi công trong môi trường bùn đất nên khó kiểm soát được chất
lượng bê tông.

Hình 1.5. Thi công máy đầm
■ Ưu điểm:
- Thi công đơn giản, không ảnh hưởng đến ô nhiểm môi trường như các phương pháp
khác.
- Vật liệu để thi công là vật liệu có từ thiên nhiên dễ khai thác.
- Phù hợp với những công trình đặt trên lớp đất yếu có chiều dày 3m thì khối lượng đào đắp để thay thế lớp cát sẽ lớn, không
hiệu quả về mặt kinh tế vì chi phí lớn.
- Nước ngầm có áp lực xuất hiện thì cát trong lớp đệm có khả năng di động, xáo trộn
các thành phần hạt, đồng thời gây ra độ lún tăng thêm dưới móng công trình.
■ Phạm vi áp dụng:
Áp dụng cho công trình có tải trọng tương đối nhỏ và diện tích để xây dựng công trình
không quá lớn, tải trọng công trình tác dụng lên nền dưới dạng phân bố đều, chiều dày
lớp đất yếu nhỏ.

11


1.4.2. Các giải pháp vật lý:
Nhóm giải pháp này chủ yếu là làm tăng nhanh tốc độ thoát nước của đất nền làm cho
đất nền nén chặt lại, tăng nhanh tốc độ cố kết.
1.4.2.1. Phương pháp hạ mực nước ngầm:
■ Nguyên lí hoạt động: khi hạ thấp mực nước ngầm sẽ làm cho đất nền chặt lại, khả
năng chịu lực của đất nền tăng lên, đây cũng là một giải pháp để nhằm tăng thêm khả
năng chịu lực của đất nền.
■ Thi công hạ mực ngầm:
Hiện nay người ta thường dùng các phương pháp hạ mực nước ngầm bằng giếng thấm
qua các ống kim lọc hoặc bằng điện thấm... tùy theo tính chất của đất nền, tốc độ thấm,
diện tích và chiều sâu hố móng cũng như chiều sâu hạ mực nước ngầm cần thiết mà

Áp dụng cho các công trình thi công có mực nước ngầm cao như: công trình giao
thông, đào hố móng sâu của công trình dân dụng.
1.4.2.2. Phương pháp giếng cát.
■ Nguyên lí hoạt động: việc sử dụng giếng cát là cách làm tăng độ lún cố kết của nền
đất yếu bởi áp lực nước lỗ rỗng trong đất sẽ tiêu tán theo cả phương ngang và phương
đứng về các giếng cát tiêu nước.

13


Hình 1.6. Nguyên lý hoạt động giếng cát
■ Thi công giếng cát:
- Thi công lớp đệm cát (nếu có), lớp đệm cát này có vai trò gia tải trước cho nền.
- Định vị giếng cát.
- Tạo lỗ cho giếng cát.
- Đổ cát (cát hạt trung hoặc hạt to) vào trong lỗ khoan và rung lắc bằng máy rung tần
số thấp để nén chặt cát.
- Rút ống thép lên.
■ Ưu điểm:
- Đẩy nhanh tốc độ cố kết cho đất nền.
- Giếng cát được bố trí hợp lí còn có tác dụng lèn chặt đất, tăng sức chịu tải.
- Thi công không quá phức tạp.
■ Nhược điểm:
- Thời gian thi công lâu hơn bấc thấm.
-7

-4

2