ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

QUÁCH DUY LÂM

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU
NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TẠI HUYỆN CÀNG LONG,
TỈNH TRÀ VINH-ÁP DỤNG CHO CẦU BA TRƯỜNG

Chuyên ngành

: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số

: 85.80.205

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG HẢI

Phản biện 1: TS ĐỖ HỮU ĐẠO

Phản biện 2: PGS. TS. VÕ NGỌC HÀ

đất yếu đường đầu cầu.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Nghiên cứu các giải pháp xử lý đất yếu.
+ Phân tích đặc điểm, đánh giá địa chất đất yếu huyện Càng Long.
+ Nghiên cứu đề xuất các giải pháp để xử lý đất yếu đường đầu cầu
cho các công trình giao thông phù hợp với điều kiện địa chất của khu
vực.


2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Ổn định công trình nền đường trên nền đất
yếu.
- Phạm vi nghiên cứu: Ổn định nền đường đầu cầu tại huyện Càng
Long, tỉnh Trà Vinh - áp dụng cho cầu Ba Trường.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Ổn định nền đường trên nền đất yếu;
phương pháp tính toán, xử lý nền đắp trên đất yếu.
- Thu thập, phân tích, tổng hợp: Khảo sát, đo đạc hiện trạng; thu
thập hồ sơ thiết kế, dữ liệu địa chất các công trình đường đầu cầu đã
và đang thi công.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Góp phần giúp các cơ quan quản lý nhà nước, các đơn vị tư vấn
thiết kế nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý nền đường đầu
cầu đắp trên đất yếu tại huyện Càng Long, rút ngắn được quá trình
chuẩn bị đầu tư cho một dự án đầu tư xây dựng.
6. Bố cục của luận văn
- Phần mở đầu
- Chương 1: Tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu và tình
hình xử lý đất yếu nền đường đầu cầu trên địa bàn huyện Càng Long

Một số đặc trưng về chỉ tiêu cơ lý của đất yếu: Sức chịu tải bé (0,5
÷ 1kG/cm2); tính nén lún lớn (a > 0,1cm2/kG); hệ số rỗng lớn (e >
1,0); độ sệt lớn (B > 1); môđun biến dạng bé (E < 50kG/cm2); khả
năng chống cắt không thoát nước (ϕu < 10o, Cu = 0,2 ÷ 0,40kG/cm2);
khả năng thấm nước bé; chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT = 0 ÷ 5; độ ẩm
lớn (W > 30% với đất cát pha, W > 50% đối với đất sét, W > 100%
đối với đất hữu cơ); độ bão hòa nước G > 0,8.


4
1.1.3. Phân loại đất yếu
a. Phân loại theo tiêu chuẩn TCVN 9355:2012
b. Phân loại theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000
1.1.4. Công tác xây dựng nền đường ô tô trên đất yếu
Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếu vẫn là
một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với ngành xây dựng, đặt
ra nhiều vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm
bảo sự ổn định và độ lún cho phép của công trình.
1.2. Các giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu
1.2.1. Giới thiệu chung
Các biện pháp xử lý nền đất yếu thông thường
- Phương pháp cơ học
- Phương pháp vật lý
- Phương pháp hóa học
- Phương pháp sinh học
1.2.2. Các giải pháp thường áp dụng để xử lý nền đất yếu hiện
nay
a. Giải pháp gia tải tạm thời
b. Giải pháp đầm chặt lớp mặt
c. Giải pháp dùng vải, lưới địa kỹ thuật

- Xây dựng nền đắp theo giai đoạn
1.2.4. Xác định độ lún cuối cùng cho công trình đắp trên nền đất
yếu dựa trên kết quả quan trắc lún theo Phương pháp Asaoka
- Quan trắc độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp (Si) theo các
khoảng thời gian ∆t bằng nhau.
- Thiết lập đồ thị quan hệ biểu diễn các điểm Si-Si.
- Xác định đường xu hướng của các điểm Si-Si–1.
- Xác định giao cắt của hai đường này sẽ cho hoành độ chính là độ
lún cuối cùng của nền đất.


6
1.2.5. Nhận xét
Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi
áp dụng thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng.
Do đó, khi thi công công các công trình xây dựng cần căn cứ vào điều
kiện địa chất cụ thể của nền đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình,
yêu cầu về tiến độ,…và kinh nghiệm của tư vấn thiết kế để lựa chọn ra
phương pháp hợp lý nhất xử lý nền móng công trình phù hợp để tăng
sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác
bình thường cho công trình.
1.3. Tình hình xử lý đất yếu nền đường đầu cầu trên địa bàn huyện
Càng Long
1.3.1. Giới thiệu về hệ thống giao thông huyện Càng Long
Huyện Càng Long có 02 tuyến Quốc lộ53, Quốc lộ 60 qua địa bàn
huyện với tổng chiều dài 28km, 02 tuyến Đường tỉnh 911, Đường tỉnh
915B tổng chiều dài 20km, 08 tuyến Đường huyện dài 120km và
nhiều đường giao thông nông thôn với chiều dài hơn 416km, có 31
cầu trên các tuyến Đường tỉnh và Đường huyện.
1.3.2. Tình hình xử lý đất yếu nền đường đầu cầu trên địa bàn

tham gia giao thông và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn giao thông.
Những năm qua, khi thiết kế các công trình cầu, để tiết giảm kinh phí,
thường rút ngắn tối đa khẩu độ cầu nên tại các vị trí tiếp giáp giữa
đường và cầu có khi phải đắp cao tới 4 ÷ 5m. Với chiều cao đắp này,
các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu cần phải đặc biệt quan tâm
để đảm bảo công trình thi công đạt chất lượng, hiệu quả khai thác cao
nhất.


8
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và
biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình
xây dựng.
Lún nền đường đầu cầu đắp trên đất yếu là hiện tượng phổ biến,
không chỉ riêng tại Việt Nam mà ngay cả các quốc gia phát triển. Việc
lún nền đường đầu cầu khi công trình thi công qua vùng đất yếu trên
địa bàn huyện Càng Long là không thể tránh khỏi nhưng làm sao để
không ảnh hưởng lớn đến điều kiện khai thác của công trình là một
vấn đề cần được quan tâm. Thực trạng các cầu tại huyện Càng Long
khi đưa vào khai thác hiện tượng lún đường đầu cầu vẫn diễn ra phổ
biến, phần lớn các đường dẫn đầu cầu sau một thời gian ngắn thì các
hư hỏng thường xuyên xuất hiện (như lún theo thời gian, lún không
đều).
Có nhiều phương pháp xử lý lún nền đường trên đất yếu, tuy nhiên
hầu hết các phương pháp đều tập trung xử lý bằng cách tăng độ bền,
sức chịu của đất yếu, từ đó làm tăng khả năng chịu tải cho nền đường.
Tùy theo đặc điểm địa chất, chiều sâu lớp đất yếu và chiều dày lớp đất
yếu, có thể áp dụng các giải pháp như đẩy nhanh tốc độ cố kết, đào bỏ
một phần đất yếu, sử dụng các giải pháp ổn định tạm thời của nền đắp

– Lớp 3: Sét, sét pha màu xám xanh, xám vàng, trạng thái dẻo đến
nửa cứng. Chiều dày của lớp đất biến đổi từ 2,5m đến 16,4m.
– Lớp 4: Sét pha màu xám nâu, xám xanh, xám vàng, trạng thái
nửa cứng. Chiều dày của lớp đất biến đổi từ biến đổi từ 2,1m đến
17,0m.
– Lớp 5: Cát lẫn sét màu xám vàng, xám nâu, trạng thái nửa cứng
đến cứng. Chiều dày của lớp chưa xác định do độ sâu các lỗ khoan


10
hạn chế. Tuy nhiên, qua số liệu khoan có thể xác định được lớp có
chiều dày > 6,7m.
Bảng 2.6: Chỉ tiêu cơ lý của đất trên địa bàn huyện Càng Long
Lớp đất
Các chỉ tiêu cơ lý
Đơn vị
Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5
Độ ẩm tự nhiên W
%
52,27 30,98 24,56 23,79
3
1,65
1,89
1,96
1,96
Dung trọng tự nhiên γ0 g/cm
–
1,45
0,86
0,72

14°43'
0,04

17°22' 18°23'
0,03
0,03

Từ số liệu địa chất của các công trình tại huyện Càng Long, nhìn
chung các lớp đất có sức chịu tải thấp, đặc biệt lớp đất 1 (bùn sét lẫn
hữu cơ) và lớp 2 (bùn sét, sét, sét pha trạng thái chảy đến dẻo chảy) là
các lớp đất yếu.
2.2. Tổng quan một số dự án có xử lý đất yếu nền đường đầu cầu
đã được xây dựng trên địa bàn huyện Càng Long
2.2.1. Cầu Trà Gút trên Đường tỉnh 915B
Tình trạng nền mặt đường hiện nay: Ổn định, chưa xuất hiện lún
đường đầu cầu.

Hình 2.1: Cầu Trà Gút trên Đường tỉnh 915B


11
2.2.2. Cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911
Tình trạng nền mặt đường hiện nay: Nền đường đầu cầu bị lún,
giảm năng lực khai thác, đơn vị quản lý đã bù lún cho đoạn đường đầu
cầu này nhiều lần với tổng chiều dày từ 30 ÷ 40cm bằng CPĐD láng
nhựa và bêtông nhựa nguội.

Hình 2.2: Lún đường đầu cầu cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911
2.2.3. Cầu Ba Trường 1 trên Đường tỉnh 915B
Tình trạng nền mặt đường hiện nay: Nền đường đầu cầu phía mố A

2.3.3. Giải pháp cọc BTCT và sàn giảm tải (mố B cầu Ba Trường
1)
2.3.4. Giải pháp cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật (cầu 19/5)
2.3.5. Giải pháp vải địa kỹ thuật kết hợp đắp gia tải (cầu Đùng
Đình)
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Qua thu thập, phân tích các tài liệu địa chất công trình tại huyện
Càng Long cho thấy rằng cấu trúc địa chất khu vực huyện Càng Long
thuộc loại trầm tích châu thổ, lớp đất yếu chủ yếu là bùn sét hoặc bùn
á sét có trạng thái từ dẻo đến dẻo chảy, chiều dày từ 19,5m đến 33m.
Thời gian qua, khi xây dựng công trình giao thông trên địa bàn
huyện Càng Long tư vấn thiết kế thường áp dụng các biện pháp xử lý
đất yếu nền đường đầu cầu như: Thay đất một phần kết hợp vải địa kỹ
thuật, đóng cọc cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm kết hợp gia
tải, cọc BTCT kết hợp sàn giảm tải.
Kết quả nghiên cứu hồ sơ dự án và khảo sát hiện trạng công trình
cho thấy đa số các công trình trên địa bàn huyện Càng Long bị lún
đường đầu cầu lún kéo dài và vượt quá độ lún cho phép, phải sửa
chữa, khắc phục nhiều lần tốn kém kinh phí đầu tư xây dựng, làm
giảm năng lực khai thác là sự tổng hợp của các nguyên nhân từ điều
tra khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành khai thác; trong đó
nguyên nhân quan trọng nhất là giai đoạn khảo sát, thiết kế lựa chọn
giải pháp xử lý nền đất yếu không đảm bảo yêu cầu (thiếu số liệu khảo
sát địa chất, không thực hiện các thí nghiệm xác định các chỉ tiêu tính
toán đất yếu, tính toán lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu sơ xài, không
hiệu quả).
Do đó luận văn sẽ tập trung tính toán đưa ra các phân tích, đánh
giá, lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu nền đường đầu cầu tại huyện
Càng Long hợp lý, phù hợp với điều kiện địa chất huyện Càng Long
cũng như tính chất, qui mô xây dựng công trình.

1,68
1,65
2
Độ ẩm tự nhiên, W
%
43
59
52
3
Độ bảo hoà nước, G
%
90
98
95
4
Hệ số rỗng ban đầu, e0
–
1,39
1,61
1,45
5
Độ sệt, B
–
1,05
1,32
1,12
Lực dính, C (thí nghiệm
2
6
kG/cm

–
0,134
0,201
0,167
–
Hệ số cố kết theo
10
13
0,62
0,72
0,667
3
phương đứng, Cv
cm2/s
2
14 Áp lực tiền cố kết, σp
T/m
5,0


15
3.1.2. Quy hoạch các dự án công trình cầu trên địa bàn huyện
Càng Long
3.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý đất yếu nền đường đầu
cầu trên địa bàn huyện Càng Long
3.2.1. Đề xuất mô hình tính toán

Hình 3.1: Mô hình nền đắp đường đầu cầu
3.2.2. Tính toán độ lún tổng cộng
Độ lún tổng cộng của nền đất yếu dưới tác dụng của nền đắp, bao

- Thực tiễn xử lý và điều kiện khai thác thực tế của nền đắp trên đất
yếu của các công trình cầu trên địa bàn huyện;
- Định hướng quy hoạch xây dựng của tỉnh Trà Vinh;
- Đánh giá hiệu quả kinh tế và giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều
kiện thực tế và tiến độ thi công cho phép.
b. Đề xuất các phương án xử lý
* Phương án 1: Đắp trực tiếp trên đất yếu, đào một phần hoặc đào
toàn bộ đất yếu
* Phương án 2: Đóng cọc cừ tràm kết hợp với vải địa kỹ thuật
* Phương án 3: Bố trí hệ thống thoát nước theo phương thẳng đứng
(bấc thấm, cọc cát) đẩy nhanh tốc độ cố kết của đất yếu kết hợp gia tải
trước
* Phương án 4: Cọc BTCT kết hợp bản giảm tải
c. Kết luận
Kết quả phân tích, đánh giá sơ bộ các biện pháp xử lý nền đất
yếu thường được áp dụng trên địa bàn huyện Càng Long được tóm tắt
trong Bảng 3.10.


17
Bảng 3.10: Lựa chọn phương án xử lý đất yếu đường đầu cầu
TT
1
2
3

4

Yêu cầu
Độ lún cố


K=1,094

[Kmin=1,2]

106 năm

Không xem
xét

120 ngày

300 ngày

Công nghệ
thi công

Không xem
xét

Không xem
xét

- Cấp kỹ thuật: Cấp IV đồng bằng; vận tốc thiết kế: 60km/h; tải trọng
tính toán xe trục đơn 10T;
- Phần cầu: Cầu BTCT vĩnh cửu; tải trọng thiết kế HL93; chiều dài
cầu 143m; chiều rộng toàn cầu 9m; chiều rộng phần xe chạy 8,0m; lan
can 2x0,5m=1,0m;
- Phần đường đầu cầu: Chiều dài tổng cộng 42m; chiều rộng nền
đường 9,0m (trong đó chiều rộng mặt đường 8,0m; chiều rộng lề đường
0,5mx2); chiều cao đắp trung bình đường đầu cầu là 4,8m; độ dốc taluy
1/1,5;


18
- Kết cấu áo đường: Láng nhựa 03 lớp tiêu chuẩn 4,5kg/m2; đá 4x6
chèn đá dăm dày 18cm; CPĐD loại I dày 30cm; đắp cát nền đường K ≥
0,95, riêng 50cm trên cùng K ≥ 0,98, Eo ≥ 40Mpa.
3.3.3. Đặc điểm địa chất và chỉ tiêu cơ lý tính toán của đất yếu
- Lớp 1: Đất đắp thành phần sét pha màu xám nâu, phân bố rộng trên
bề mặt địa Hình khu vực cầu. Chiều dày trung bình của lớp đất 0,9m.
- Lớp 2: Sét rất dẻo màu xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy, phân
bố rộng trên bề mặt địa Hình khu vực cầu. Chiều dày của lớp đất biến đổi
từ 18,4m đến 28,2m.
- Lớp 3: Sét ít dẻo màu xám nâu, xám vàng, trạng thái nữa cứng.
Chiều dày của lớp đất biến đổi từ 7,5m đến 15,6m.
- Lớp 4: Cát lẫn sét màu xám vàng trạng thái dẻo. Chiều dày của lớp
đất biến đổi từ 6,5m đến 8,2m.
- Lớp 5: Cát lẫn sét màu xám vàng, xám nâu trạng thái cứng. Chiều
dày của lớp chưa xác định do độ sâu các lỗ khoan hạn chế. Tuy nhiên,
qua số liệu khoan có thể xác định được lớp có chiều dày biến đổi từ 7,2m
đến trên 26,8m.
Bảng 3.11: Chỉ tiêu cơ lý tính toán của lớp đất yếu

Chỉ số nén
Cc
–
0,57
Chỉ số nén lại
Cr
–
0,13
Áp lực tiền cố kết
T/m2
6,60
σp
Tên đất
Tên đất
–
Bùn sét pha


19
3.3.4. Thiết kế xử lý nền đắp trên đất yếu bằng giải pháp cọc cát kết
hợp gia tải
a. Tiêu chuẩn thiết kế
b. Tải trọng công trình
c. Yêu cầu tính toán và mô hình mặt cắt tính toán
d. Kiểm tra ổn định
- Tính toán ổn định
- Xác định chiều cao đắp lớn nhất
e. Tính toán độ lún khi chưa xử lý nền đất yếu
- Xác định chiều sâu vùng chịu lún za
- Độ lún cố kết Sc = 0,82m



21
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Để đề xuất giải pháp xử lý đất yếu nền đường đầu cầu cho các công
trình trên địa bàn huyện Càng Long hiệu quả nhất, học viên đã tính toán
đưa ra các phân tích, đánh giá sơ bộ các biện pháp xử lý nền đất yếu nền
đường đầu cầu thường được áp dụng tại huyện Càng Long, đồng thời xây
dựng mô hình tính toán đường đầu cầu trên nền đất yếu đại diện cho đa số
các công trình đã và sẽ được đầu tư xây dựng thực tế trên địa bàn huyện
Càng Long (trong đó bao gồm các công trình đã xảy ra hiện tượng lún
đường đầu cầu kéo dài, vượt quá độ lún cho phép trong quá trình khai
thác). Kết quả tính toán cho thấy:
– Không thể áp dụng các phương án như đắp trực tiếp trên đất yếu,
đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu do độ lún cố kết còn lại
(∆S=0,66m) không đảm bảo yêu cầu và nền đường không ổn định
(K=1,094).
– Không thể áp dụng phương án đóng cọc cừ tràm kết hợp với vải
địa kỹ thuật do nền đường không ổn định (K=1,109).
– Có thể áp dụng phương án thoát nước cố kết theo phương thẳng
đứng (cọc cát, bấc thấm) kết hợp gia tải trước do độ lún cố kết còn lại
(∆Scọccát=0,06m và ∆Sbấcthấm=0,07m) đảm bảo yêu cầu và nền đường ổn
định (Kcọccát=1,671 và Kbấcthấm=1,502). Trong đó đề xuất phương án lựa
chọn là cọc cát do thời gian đạt được độ cố kết yêu cầu nhanh hơn so với
phương án bấc thấm (120 ngày so với 330 ngày).
Áp dụng giải pháp cọc cát kết hợp gia tải trước để xử lý đất yếu
nền đường đầu cầu Ba Trường. Kết quả tính toán với cọc cát có chiều
dài 20m, đường kính cọc cát 0,4m, bố trí mạng ô vuông với khoảng
cách giữa các tim cọc cát 1,5m thì thời gian đạt được độ cố kết 90% là
120 ngày, độ lún cố kết còn lại (∆S=0,07m) và ổn định mái dốc

rỗng lớn e=1,39÷1,61; độ sệt lớn B=1,05÷1,32; lực dính kết
C=0,063÷0,077kG/cm2; góc nội ma sát ϕ=03°47'÷04°56'; chỉ số dẻo
IP=17÷27,5; độ ẩm W > 50%; độ bão hòa nước G=90÷98%.


23
+ Nghiên cứu hồ sơ dự án, khảo sát thực địa, hiện trạng các công
trình đường đầu cầu trên địa bàn huyện Càng Long cho thấy tư vấn
thiết kế thường áp dụng các biện pháp xử lý đất yếu nền đường đầu
cầu như: Thay đất một phần kết hợp vải địa kỹ thuật, đóng cọc cừ
tràm kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm kết hợp gia tải, cọc BTCT kết
hợp sàn giảm tải. Cũng từ kết quả khảo sát cho thấy đa số các công
trình trên địa bàn huyện Càng Long bị lún đường đầu cầu lún kéo dài
và vượt quá độ lún cho phép, phải sửa chữa, khắc phục nhiều lần tốn
kém kinh phí đầu tư xây dựng, làm giảm năng lực khai thác.
+ Luận văn cũng đưa ra nhận xét, đánh giá nguyên nhân lún đường
đầu cầu trên địa bàn huyện Càng Long là sự tổng hợp của các nguyên
nhân từ điều tra khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành khai thác;
trong đó nguyên nhân quan trọng nhất là giai đoạn khảo sát, thiết kế
lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu không đảm bảo yêu cầu (thiếu số
liệu khảo sát địa chất, không thực hiện các thí nghiệm xác định các chỉ
tiêu tính toán đất yếu, tính toán lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu sơ
xài, không hiệu quả).
+ Trên cơ sở đặc điểm địa chất đất yếu huyện Càng Long, luận văn
xây dựng mô hình tính toán đường đầu cầu trên nền đất yếu đại diện
cho các công trình được đầu tư xây dựng trên địa bàn huyện Càng
Long để tính toán, phân tích, đánh giá các giải pháp xử lý đất yếu nền
đường đầu cầu đã được áp dụng thực tế trên địa bàn huyện. Kết quả
tính toán cho thấy: đối với nền đắp cao 4m trong điều kiện địa chất
lớp đất yếu dày 25m, lực dính không thoát nước Cu =0,14kG/cm2: