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 vật lý: ............................................................................................12
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
BẰNG GIẢI PHÁP BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI .......................................22
2.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................................22
2.1.1. Kiểm tra tính ổn định:..........................................................................................22
2.1.2. Độ lún của nền .....................................................................................................23
2.2. Các vấn đề liên quan đến công tác thi công. ..........................................................27
2.2.1. Thi công đệm cát trên đầu bấc thấm:...................................................................27
2.2.2. Thi công cắm bấc thấm: ......................................................................................27
2.2.3. Đắp vật liệu gia tải và dỡ tải: ...............................................................................29
2.3. Các vấn đề liên quan đến công tác nghiệm thu. .....................................................29

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
Hình 1.6. Nguyên lý hoạt động giếng cát ......................................................................14
Hình 1.7. Nguyên lý hoạt động bấc thấm ......................................................................15
Hình 1.8. Thi công cắm bấc thấm [6] ............................................................................16
Hình 1.9. Phương pháp thi công trộn khô .....................................................................19
Hình 1.10. Phương pháp thi công Jetgrouting ...............................................................19
Hình 2.1. Phân mảnh khối theo phương pháp Bishop ...................................................23
Hình 3.1. Mặt bằng tổng thể ..........................................................................................35
Hình 3.2. Mặt bằng phối cảnh tổng thể .........................................................................35
Hình 3.3. Mặt cắt địa chất của hố khoan đại diện. ........................................................37
Hình 3.4. Sơ đồ tính lún cố kết của đất nền...................................................................37
Hình 3.5. Hình minh họa chất tải kho than....................................................................40
Hình 3.6. MC thiết kế bấc thấm ....................................................................................62
Hình 3.7. Tính toán ổn định khi chưa xử lý nền............................................................63
Hình 3.8. Tính toán ổn định sau khi xử lý nền ..............................................................64
Hình 3.9. Mô hình hóa bài toán bằng phần mềm Geostudio .........................................65
Hình 3.10. Lưới biến dạng thấm sau 240 ngày .............................................................65
Hình 3.11. Áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán dưới nền công trình .......................................65
Hình 3.12. Độ lún của mặt nền tại các thời điểm khác nhau .........................................66
Biểu đồ 1. Lún trong quá trình gia tải và cắm bấc thấm (phương án 1)........................ 48
Biểu đồ 2. Lún trong quá trình gia tải và cắm bâc thấm (phương án 2)........................ 51
Biểu đồ 3. Lún trong quá trình gia tải và cắm bấc thấm (phương án 3)........................ 54

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU

W: trọng lượng một mảnh (kN/m3;
α: Góc nghiêng ở đáy mảnh trượt (°).
∆p : Ứng suất phụ thêm do tải trọng ngoài gây ra. Do diện chịu tải lớn, nên xem như
ứng suất phụ thêm không thay đổi theo chiều sâu.
σ z : Ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân của các lớp đất.
p c : Áp lực tiền cố kết của lớp đất tương ứng.
C c : Chỉ số nén của lớp đất tương ứng.
C s : Chỉ số nén lại của lớp đất tương ứng.
h i : chiều dày của lớp đất tương ứng.
e 0i : hệ số rỗng ban đầu của lớp đất phân tố i.
U v độ cố kết theo phương đứng.
U h độ cố kết theo phương ngang.

vii



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật,
đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng giao thông, các cụm khu công nghiệp, các cụm cảng,
các công trình thủy lợi…, tuy nhiên ở một số công trình vẫn còn những sự cố liên quan
đến nền móng công trình, gây thiệt hại về người và kinh tế.
- Vùng đồng bằng sông Cửu Long cũng như cả nước hiện đang phát triển kinh tế nên
việc đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng mạnh mẽ. Bên cạnh đó, sự tiếp cận các
công nghệ mới trong xây dựng đặc biệt là trong lĩnh vực xử lý nền được phát triển
vượt bậc với các công nghệ từ các nền kinh tế phát triển. Đây là nhân tố thuận lợi để
cán bộ kỹ thuật trong nước có điều kiện tiếp cận, nâng cao trình độ.
- Trong sơ đồ quy hoạch điện VII – sửa đổi, mạng lưới các nhà máy nhiệt điện cần
được xây dựng mới trong giai đoạn đến 2020 là nhà máy trong đó có Nhà máy Nhiệt

kiến xây dựng kho than của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1;
- Sử dụng mô hình số để mô phỏng bài toán xử lý nền được lựa chọn và so sánh, kiểm
chứng với kết quả tính toán lý thuyết.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
1.1. Khái niệm về nền đất yếu
Nền đất yếu là phạm vi đất nền gồm các lớp đất yếu có khả năng chịu lực kém, nằm ở
bên dưới móng công trình và chịu tác dụng của tải trọng công trình truyền xuống. Xét
về mặt cấu trúc, tầng đất nền này có thể được hợp thành do một hay nhiều lớp đất yếu
xen kẽ nhau hoặc xen giữa các lớp đất khác có khả năng chịu lực tốt hơn. Khi xây
dựng công trình trên nền đất yếu, người ta thường phải áp dụng những biện pháp xử lý
để làm tăng khả năng chịu lực của chúng.
Đất yếu gồm các loại đất sét mềm có nguồn gốc trầm tích, thuộc các giai đoạn đầu của
quá trình hình thành đá sét; các loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc; than bùn; các loại trầm
tích bị mùn hóa, than bùn hóa,.. Chúng rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng
thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng [1].
Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không
gian, điều kiện địa lý và khí hậu, những biến đổi sau khi được tạo nên,... mà tồn tại các
loại đất khác nhau hiện nay.
Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất sét yếu bão hòa nước. Loại đất này có
những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu cho các loại đất yếu
nói chung. Các hạt tạo thành đất sét được phong hóa từ đá mẹ, được vận chuyển và
trầm lắng. Sau sự vận chuyển của sông ngòi, việc hình thành các hạt sét chỉ có thể xảy
ra trong các môi trường trầm tích yên tĩnh. Tùy theo môi trường trầm tích khác nhau
mà có thể có các loại đất sét khác nhau.
1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu
Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm2), tính

Giải pháp này được sử dụng rộng rãi vì công nghệ xử lý đơn giản, vật liệu xử lý có sẵn
ở thiên nhiên. Nhóm giải pháp này gồm có các phương pháp sau:
1.4.1.1. Cọc cát.
■ Nguyên lí làm việc: Thể tích của cọc sẽ chiếm chỗ trong nền đất, đất xung quanh dọc
theo chiều dài cọc được lèn chặt lại, do đó sức chịu tải của nền được tăng lên, độ lún
và biến dạng không đồng đều của đất nền dưới đế móng của công trình giảm đi.

4


■ Thi công cọc cát:
- Chuẩn bị hố móng, đóng ống thép xuống đất, nhồi cát và đầm chặt, đồng thời rút ống
thép lên.
- Ống thép được hạ xuống nền đất bằng búa đóng cọc hoặc bằng phương pháp chấn
động.
+ Khi thi công bằng phương pháp đầm nện: đóng những cọc lõi bằng thép xuống tới
cao trình thiết kế, sau đó rút lên vầ nhồi cát vào lỗ cọc, đồng thời đầm từng lớp bằng
búa treo, mỗi lớp có chiều dày từ 1m đến 1,2m.
+ Khi thi công bằng phương pháp chấn động: thì sau khi hạ ống thép tới chiều sâu thiết
kế, người ta nhấc máy lên và đổ cát vào khoảng 1m, sau đó đặt máy chấn động vào rung
trong khoảng 15-20s, tiếp theo bỏ máy chấn động ra và rút ống lên khoảng 0.5m rồi lại
đặt máy chấn động vào rung trong khoảng 10-15s để cho đầu nhọn của ống mở ra, cát
tụt xuống. Sau đó rút ống lên dần với tốc độ đều, vừa rút ống vừa rung và khi 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



- Cọc bê tông cốt thép làm việc tốt trong môi trường đất, do đó người ta thường sử
dụng cọc bê tông cốt thép để gia cố nền đất yếu, đặc biệt là các công trình chịu tải
trọng lớn như các công trình dân dụng và công nghiệp, công trình giao thông, thủy lợi.
■ Thi công cọc bê tông cốt thép:
● Thi công cọc đúc sẵn:
Có 02 phương pháp để chọn thi công cọc: “ ép cọc” và “ đóng cọc”, tùy thuộc vào điều
kiện địa hình, địa mạo mà chọn phương pháp thi công cho phù hợp.
Theo yêu cầu thiết kế mà ta chọn kích thước và tiết diện để phù hợp với công trình.
Nếu chiều dài cọc lớn có thể chia cọc thành những đoạn cọc ngắn phù hợp cho việc
chế tạo và thi công.
Việc đổ bê tông cọc phải liên tục tránh làm phân tầng, rỗng bê tông, khuôn đúc cọc
phải phẳng, dùng đầm dùi để đầm từ đỉnh cọc đến mũi cọc tránh khuyết tật bên trong
cọc.

Hình 1.2. Thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

7


Hình 1.3. Thi công máy đóng cọc
■ Thi công cọc khoan nhồi:
- Định vị tim cọc.
- Dựng ống vách.
- 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.

+ Do ảnh hưởng về tính chất lý, hóa học của nước ở khu vực bị ô nhiểm cũng ảnh
hưởng không ít đến chất lượng bê tông.
+ Ma sát thân cọc và sức chống mũi đáy cọc giảm khi dung dịch bùn khoan bám vào
thành vách và lắng đọng xuống đáy hố khoan.
■ Phạm vi áp dụng:
- Cọc bê tông cốt thép được xử lý cho công trình có chiều sâu lớp đất yếu lớn và công
trình cần chịu tải trọng lớn.
- Áp dụng cho các công trình xây dựng dân dụng, cầu giao thông, cầu cảng...
1.4.1.3. Đệm cát.
■ Nguyên lí hoạt động: Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng công
trình, đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng
của công trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất chịu lực ở phía dưới, giảm bớt độ
lún toàn bộ và độ lún không đồng đều, làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền.
■ Thi công đệm cát:
- Khi thi công đệm cát, việc trước tiên là phải xác định các chỉ tiêu đầm nén. Để đánh
giá chất lượng đầm nén người ta thường dựa vào hai chỉ tiêu quan trọng: độ chặt và độ
ẩm đầm nén.
- Khi thi công đầm nén đệm cát thì thường thi công theo từng lớp, chiều dầy đầm tùy
thuộc vào trọng lượng của máy đầm mà tính toán và thi công cho phù hợp.

10


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
lọc hút nông. Số lượng các ống kim lọc bố trí ở xung quanh hố móng phụ thuộc vào
lưu lượng nước cần hút đi và kích thước hố móng.
Khi đất nền có hệ số thấm nhỏ k
1.4.2.3. Phương pháp bấc thấm.
■ Nguyên lý hoạt động:
- Bấc thấm là một băng tiết diện hình chữ nhật có chiều dài bất kỳ, được dùng để dẫn
nước từ trong nền đất yếu lên tầng đệm cát rồi đi ra bên ngoài, nhờ đó đẩy nhanh tốc
độ cố kết, tăng khả năng chịu tải của đất nền, tăng tốc độ lún của nền đất và tạo độ lún
ổn định tự nhiên bởi giai đoạn sau.
- Bấc thấm cấu tạo gồm hai phần: Phần lõi và phần vỏ bọc. Lõi được làm từ
polypropylene/ polyester có cường độ chịu kéo tốt, tiết diện hình chữ nhật, tác dụng
chính là đưa nước lỗ rỗng ra bên ngoài. Vỏ được làm từ polyester mỏng tác dụng là
ngăn bẩn cho nước thoát ra dễ dàng.

Hình 1.7. Nguyên lý hoạt động bấc thấm
■ Thi công bấc thấm: [5]
- Thiết kế sơ đồ di chuyển làm việc của máy ấn bấc thấm trên mặt bằng tầng đệm cát

15