Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước sử dụng bấc thấm.

• Tác giả: Lê Quang Ngọc
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Võ Phán
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu và phương pháp bơm hút chân không có sử dụng bấc thấm
• 1.1. Cấu tạo và sự phân bố của đất yếu khu vực TP.HCM và ĐBSCL
• 1.1.1. Định nghĩa đất yếu và một số loại đất yếu thường gặp
• 1.1.2. Nền đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long và TP.
• 1.2. Các phương pháp xử lý nền đất yếu
• 1.2.1. Cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng nền đất yếu
• 1.2.2. Các phương pháp làm tăng độ chặt nền đất yếu
• 1.2.3. Tổng quan về phương pháp bơm hút chân không có sử dụng bấc thấm
• 1.2.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển
• 1.2.3.2. Khái niệm phương pháp gia tải trước bằng bơm hút chân không
• 1.2.3.3. Cơ chế của phương pháp gia tải trước bằng bơm hút chân không
• 1.2.3.4. Cấu tạo của phương pháp gia tải trước bằng bơm hút chân không có sử dụng bấc thấm
• 1.2.3.5. Trình tự thi công
• 1.2.3.6. Một số hình ảnh thi công thực tế
• 1.3. Nhận xét chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết tính toán nền đất xử lý bằng bấc thấm trong điều kiện gia tải chân không kết hợp với đất đắp
• 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán bài toán cố kết thấm
• 2.1.1. Các giả thuyết của bài toán cố kết
• 2.1.2. Bài toán cố kết cơ bản
• 2.2. Lý thuyết tính toán bấc thấm (Bài toán cố kết thấm ba chiều)
• 2.2.1. Các đặc trưng của thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm (PVDs)
• 2.2.2. Phương trình vi phân cố kết thấm
• 2.2.3. Tính toán bấc thấm theo TCXD 245 – 2000
• 2.3. Nhận xét chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: Tính toán lún cố kết cho nền đất được xử lý bằng bơm hút chân không tại cảng Hiệp Phước bằng phương pháp giải tích và mô hình hoá Plaxis
• 3.1. Giới thiệu công trình xây dựng cảng Hiệp Phước
• 3.1.1. Giới thiệu chung
• 3.1.2. Qui mô và các thông số kỹ thuật tổng quan
• 3.1.3. Điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng cảng Hiệp Phước
• 3.2. Tính toán thấm và cố kết của nền đất theo lý thuyết giải tích
• 3.2.1. Các thông số đưa vào tính toán
• 3.2.2. Tính độ lún cố kết của nền đất khi chưa có bấc thấm
• 3.2.3. Tính độ lún cố kết theo thời gian của nền đất khi dùng bấc thấm dưới tác dụng của tải đắp và bơm hút chân không
• 3.3. Mô hình hóa tính toán công trình bằng phần mềm Plaxis
• 3.3.1. Trường hợp thay thế toàn bộ tải chân không bằng cát đắp và tác dụng của bấc thấm làm tăng hệ số thấm của nền đất
• 3.3.2. Trường hợp tính theo hệ số thấm thẳng đứng K ve tương đương [11]
• 3.4. Nhận xét chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: Phân tích kết quả tính toán theo lý thuyết và mô hình Plaxis, so sánh với kết quả quan trắc tại công trình cảng Hiệp Phước
• 4.1. Kết quả quan trắc tại công trình cảng Hiệp Phước
• 4.1.1. Kết quả quan trắc lún bề mặt
• 4.1.2. Kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng
• 4.1.3. Kết quả quan trắc chuyển vị ngang
• 4.2. Phân tích kết quả tính toán theo lý thuyết và theo mô hình bằng phần mềm Plaxis so sánh với các kết quả quan trắc thực tế
• 4.3. So sánh về mặt chi phí giá thành và thời gian thi công giữa phương pháp bơm hút chân không và gia tải truyền thống
• Kết luận và kiến nghị
• Tài liệu tham khảo
• Lý lịch trích ngang

Tóm tắt

I. Xử lý nền đất yếu

Xử lý nền đất yếu là một vấn đề cấp thiết trong ngành xây dựng, đặc biệt tại các khu vực có địa chất phức tạp như Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Các công trình xây dựng trên nền đất yếu thường gặp phải các vấn đề như sức chịu tải thấp, độ lún lớn và độ ổn định kém. Cải tạo đất yếu nhằm mục đích tăng cường các tính chất cơ lý của đất, bao gồm giảm hệ số rỗng, tăng độ chặt và cải thiện khả năng chống cắt. Các phương pháp truyền thống như gia tải trước bằng vật liệu đắp kết hợp bấc thấm, giếng cát, hoặc sử dụng cọc bê tông đã được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, những phương pháp này thường tốn kém về kinh phí và thời gian thi công.

1.1. Phương pháp gia tải trước

Phương pháp gia tải trước là một trong những kỹ thuật phổ biến để xử lý nền đất yếu. Phương pháp này sử dụng tải trọng đắp để nén chặt đất, giúp tăng độ ổn định và giảm độ lún. Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu đắp gặp nhiều hạn chế về nguồn cung và chi phí vận chuyển. Để khắc phục, gia tải trước bằng bơm hút chân không đã được nghiên cứu và ứng dụng, mang lại hiệu quả cao trong việc rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí.

II. Bơm hút chân không

Bơm hút chân không là một công nghệ tiên tiến trong xử lý nền đất yếu. Phương pháp này tạo ra áp lực âm trong đất, giúp đẩy nhanh quá trình thoát nước và cố kết. Khi kết hợp với bấc thấm, hiệu quả của phương pháp được tăng cường đáng kể. Hệ thống bấc thấm giúp thoát nước nhanh chóng, giảm thời gian cố kết và tăng độ ổn định của nền đất. Phương pháp này đã được áp dụng thành công tại nhiều công trình, bao gồm cảng Hiệp Phước, huyện Nhà Bè.

2.1. Cơ chế hoạt động

Cơ chế hoạt động của bơm hút chân không dựa trên việc tạo ra áp lực âm trong đất, giúp đẩy nhanh quá trình thoát nước. Khi kết hợp với bấc thấm, nước được thoát ra nhanh chóng qua các lỗ thoát nước, giúp đất cố kết nhanh hơn. Phương pháp này không chỉ giảm thời gian thi công mà còn hạn chế việc sử dụng vật liệu đắp, góp phần bảo vệ môi trường.

III. Kỹ thuật xử lý nền đất

Kỹ thuật xử lý nền đất bằng bơm hút chân không kết hợp gia tải trước và bấc thấm đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường sức chịu tải của nền đất mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến độ lún và độ ổn định. Công nghệ xử lý đất này đã được chứng minh là hiệu quả thông qua các công trình thực tế, đặc biệt là tại cảng Hiệp Phước. Kết quả quan trắc cho thấy, phương pháp này giúp rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đáng kể so với các phương pháp truyền thống.

3.1. Ứng dụng thực tế

Ứng dụng thực tế của phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước và bấc thấm đã được thực hiện tại cảng Hiệp Phước. Kết quả quan trắc cho thấy, độ lún của nền đất được kiểm soát tốt, thời gian thi công được rút ngắn đáng kể. Phương pháp này cũng giúp giảm chi phí và hạn chế việc sử dụng vật liệu đắp, góp phần bảo vệ môi trường.

IV. Phân tích kết quả

Phân tích kết quả từ các công trình thực tế cho thấy, phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước và bấc thấm mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nền đất yếu. Kết quả tính toán và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis cho thấy sự tương quan cao với kết quả quan trắc thực tế. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường sức chịu tải của nền đất mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến độ lún và độ ổn định. Công nghệ bơm hút chân không đã chứng minh được tính ưu việt so với các phương pháp truyền thống.

4.1. So sánh chi phí

So sánh chi phí giữa phương pháp bơm hút chân không và các phương pháp truyền thống cho thấy, phương pháp này giúp giảm chi phí đáng kể. Thời gian thi công được rút ngắn, hạn chế việc sử dụng vật liệu đắp và giảm thiểu tác động đến môi trường. Đây là một giải pháp hiệu quả và kinh tế trong xử lý nền đất yếu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xử lý nền đất yếu là một trong những thách thức lớn trong xây dựng hạ tầng tại các vùng đồng bằng như TP. Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nơi có lớp đất yếu dày từ 1 đến trên 30 mét. Theo ước tính, nền đất yếu chiếm diện tích lớn và có đặc tính cơ lý như sức chịu tải thấp (0,5 – 1,0 kG/cm²), độ ẩm cao, hệ số rỗng lớn và sức chống cắt nhỏ, gây ra các vấn đề nghiêm trọng về độ lún và ổn định công trình. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiệu quả phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không kết hợp gia tải trước sử dụng bấc thấm, áp dụng cho công trình xây dựng cảng Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào giai đoạn thi công và cố kết nền đất trong khoảng thời gian thi công thực tế tại công trình, đồng thời ứng dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng quá trình xử lý. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí vật liệu đắp, hạn chế nguy cơ trượt nền và nâng cao độ ổn định công trình, góp phần phát triển bền vững hạ tầng khu vực ven biển và đồng bằng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết cố kết thấm và cơ chế gia tải chân không. Lý thuyết cố kết thấm mô tả quá trình thoát nước lỗ rỗng trong đất yếu theo định luật Darcy, giả định đất đồng nhất, bão hòa nước, hệ số thấm không đổi và biến dạng nhỏ. Bài toán cố kết ba chiều được mở rộng cho trường hợp sử dụng bấc thấm (PVDs), giúp tăng tốc độ thoát nước theo phương thẳng đứng và ngang. Cơ chế gia tải chân không được mô tả qua mô hình ứng suất hữu hiệu, trong đó áp suất nước lỗ rỗng giảm do áp suất chân không tạo ra, làm tăng ứng suất hữu hiệu và thúc đẩy quá trình cố kết đất. Các khái niệm chính bao gồm: áp suất chân không (khoảng 70-80 kPa), bấc thấm đứng và ngang, tải trọng gia tải trước, và mô hình ứng suất đẳng hướng trong đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ công trình xây dựng cảng Hiệp Phước, bao gồm các thông số cơ lý đất nền, kết quả quan trắc độ lún mặt, áp lực nước lỗ rỗng và chuyển vị ngang trong quá trình thi công. Cỡ mẫu khảo sát gồm hàng trăm mẫu đất với các chỉ tiêu như góc ma sát trong, lực dính, hệ số nén, mô đun biến dạng. Phương pháp phân tích kết hợp tính toán giải tích theo tiêu chuẩn TCXD 245 – 2000 và mô phỏng số bằng phần mềm Plaxis 8.1, cho phép mô phỏng quá trình gia tải chân không kết hợp gia tải đắp và tác động của bấc thấm. Timeline nghiên cứu bao gồm giai đoạn khảo sát thực địa, tính toán lý thuyết, mô phỏng số và so sánh kết quả với quan trắc thực tế trong khoảng thời gian thi công từ năm 2010 đến 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tăng tốc độ cố kết nền đất yếu: Kết quả mô phỏng và tính toán cho thấy việc sử dụng bấc thấm kết hợp bơm hút chân không làm tăng hệ số thấm lên đến 15-25 lần so với đất tự nhiên, giúp rút ngắn thời gian cố kết từ nhiều năm xuống còn khoảng vài tháng. Độ lún cố kết cực đại đạt khoảng 15,7 tấn/m² khi kết hợp gia tải chân không và đắp cát, cao hơn 2,6 lần so với trường hợp không sử dụng bấc thấm.

2. Độ lún mặt và áp lực nước lỗ rỗng: Quan trắc thực địa tại vị trí SP23 và SP08 cho thấy độ lún mặt đạt giá trị ổn định sau khoảng 120 ngày, tương ứng với kết quả mô phỏng Plaxis và tính toán giải tích. Áp lực nước lỗ rỗng giảm dần theo thời gian, đạt mức gần bằng áp suất khí quyển sau 100 ngày, chứng tỏ hiệu quả của hệ thống bơm hút chân không trong việc giảm áp lực nước lỗ rỗng.

3. Chuyển vị ngang hạn chế: Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tại công trình cho thấy chuyển vị không vượt quá 5 cm, thấp hơn nhiều so với các phương pháp gia tải truyền thống, giảm nguy cơ trượt nền và mất ổn định công trình.

4. Hiệu quả kinh tế và thời gian thi công: So sánh chi phí và thời gian thi công giữa phương pháp bơm hút chân không và gia tải truyền thống cho thấy phương pháp chân không giảm chi phí khoảng 20-30% và rút ngắn thời gian thi công từ 12-18 tháng xuống còn 4-6 tháng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả vượt trội là do áp suất chân không tạo ra lực nén đẳng hướng, không làm tăng ứng suất ngang gây trượt nền như gia tải đắp truyền thống. Việc sử dụng bấc thấm giúp tăng khả năng thoát nước theo cả phương đứng và ngang, làm giảm áp lực nước lỗ rỗng nhanh chóng. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tại cảng Hiệp Phước tương đồng với các công trình ở Trung Quốc và Hàn Quốc, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của phương pháp tại điều kiện địa chất Việt Nam. Ý nghĩa của kết quả là phương pháp này không chỉ nâng cao độ ổn định nền đất mà còn góp phần bảo vệ môi trường do giảm lượng vật liệu đắp và hạn chế xói mòn bờ sông, biển.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm: Khuyến nghị các chủ đầu tư và nhà thầu áp dụng phương pháp này cho các công trình xây dựng trên nền đất yếu có diện tích lớn, đặc biệt tại các khu vực ven biển và đồng bằng.

2. Đào tạo và nâng cao năng lực thi công: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật thi công bấc thấm và vận hành hệ thống bơm hút chân không cho đội ngũ kỹ sư và công nhân nhằm giảm thiểu sự cố tắc nghẽn và lọt khí trong quá trình thi công.

3. Phát triển hệ thống quan trắc tự động: Lắp đặt hệ thống cảm biến và thiết bị quan trắc tự động để theo dõi liên tục độ lún, áp lực nước lỗ rỗng và chuyển vị nền, giúp điều chỉnh kịp thời các thông số vận hành, đảm bảo hiệu quả xử lý.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng phần mềm mô phỏng: Khuyến khích sử dụng phần mềm Plaxis và các công cụ mô phỏng số khác để thiết kế và dự báo hiệu quả xử lý nền đất yếu, từ đó tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư địa kỹ thuật và xây dựng: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không, áp dụng vào thiết kế và thi công các công trình hạ tầng.

2. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng: Hiểu rõ ưu nhược điểm, chi phí và thời gian thi công của phương pháp để lựa chọn giải pháp phù hợp cho dự án.

3. Nhà nghiên cứu và giảng viên: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về xử lý nền đất yếu và đào tạo sinh viên chuyên ngành địa kỹ thuật.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Đánh giá hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của phương pháp để xây dựng các quy chuẩn, hướng dẫn thi công và chính sách phát triển hạ tầng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp bơm hút chân không có ưu điểm gì so với gia tải truyền thống?
   Phương pháp này rút ngắn thời gian cố kết, giảm chi phí vật liệu đắp, không gây trượt nền do áp suất chân không tạo lực nén đẳng hướng, phù hợp với nền đất yếu dày và khu vực ven biển.

2. Bấc thấm đóng vai trò gì trong quá trình xử lý nền?
   Bấc thấm tạo kênh thoát nước thẳng đứng và ngang, tăng hệ số thấm của đất lên 15-25 lần, giúp nước lỗ rỗng thoát nhanh, thúc đẩy quá trình cố kết và giảm độ lún.

3. Phần mềm Plaxis được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Plaxis mô phỏng quá trình gia tải chân không và gia tải đắp, dự báo độ lún và ứng xử nền đất, giúp so sánh và hiệu chỉnh kết quả với quan trắc thực tế để nâng cao độ chính xác.

4. Có những khó khăn gì khi thi công phương pháp này?
   Khó khăn chính là duy trì độ kín của màng HDPE để tránh lọt khí, thi công bấc thấm không gây tắc nghẽn, và vận hành hệ thống bơm hút chân không hiệu quả.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho những công trình nào?
   Phù hợp với các công trình ven biển, cảng biển, khu công nghiệp, nhà kho, bến bãi trên nền đất yếu có lớp đất bùn, sét dày từ 5 đến 30 mét, đặc biệt khi gia tải đắp truyền thống không khả thi.

Kết luận

• Phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước sử dụng bấc thấm là giải pháp hiệu quả, rút ngắn thời gian cố kết nền đất yếu từ nhiều năm xuống còn vài tháng.
• Kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết tương đồng với quan trắc thực tế tại công trình cảng Hiệp Phước, khẳng định tính chính xác và khả thi của phương pháp.
• Phương pháp giúp giảm chi phí thi công khoảng 20-30% và hạn chế nguy cơ trượt nền so với gia tải truyền thống.
• Cần nâng cao kỹ năng thi công và hệ thống quan trắc để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong thực tế.
• Đề xuất mở rộng ứng dụng và nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố kết và ứng xử nền đất trong tương lai.

Hành động tiếp theo là triển khai áp dụng phương pháp này cho các dự án xây dựng nền đất yếu tại các vùng đồng bằng và ven biển, đồng thời phát triển các công cụ mô phỏng và đào tạo chuyên môn để nâng cao hiệu quả thi công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu và phương pháp bơm hút chân không có sử dụng bấc thấm 1.1 Cấu tạo và sự phân bố của đất yếu khu vực TP. Hồ Chí Minh và ĐBSCL [3] 1.1 Định nghĩa đất yếu và một số loại đất yếu thường gặp [3], [7] Đất yếu là những đất có khả năng chịu lực thấp (0,5 – 1,0 kG/cm2), hầu như hoàn toàn bão hòa nước, hệ số nén lún lớn, sức chống cắt nhỏ, mô đun tổng biến dạng nhỏ. Theo TCXD 245: 2000, đất yếu thường có:“ Độ sệt lớn ( IL > 1) ; hệ số rỗng lớn (e > 1), góc ma sát trong nhỏ (ϕ < 100) ; lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ c < 0.15 daN/cm2, lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường Cu < 0.35 daN/cm2 ; sức chống mũi xuyên tĩnh qc < 0,1 Mpa ; Chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N < 5 ”. Phần lớn các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước Su và trị số xuyên tiêu chuẩn N như sau: - Đất rất yếu: Su ≤ 12.5 kPa hoặc N ≤ 2 - Đất yếu: Su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4 Các loại đất yếu thường gặp là: đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái dẽo chảy hoặc chảy, bùn sét, than bùn, đất hữu cơ, … công trình xây dựng trên đất yếu bắt buộc phải có biện pháp xử lý gia cố nếu không sẽ khó đảm bảo ổn định cho công trình.2 Nền đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long và TP.

HCM Đất yếu đồng bằng sông Cửu Long: Trầm tích Holocen đồng bằng sông Cửu Long được phân chia thành ba bậc (Hình 1.2 - Cột địa tầng). Bậc Holocen trung – hạ (QIV -1-2): Cát màu vàng, xám tro, chứa sỏi nhỏ kết vón sắt, phủ trên tầng sét loang lỗ Pleistocen hoặc đá gốc, bề dày lớn nhất 12m. Bậc Holocen trung (Q IV -2): Bùn sét màu xám, sét xám xanh, xám vàng, bề dày từ 10m đến 50m. 6 Bậc Holocen trên (QIV -3): Gồm trầm tích biển, sông biển hỗn hợp (mQ IV -3), (mbQIV -3) là cát mịn, bùn sét hữu cơ; đầm lầy ven biển (bmQ IV -3) gồm bùn sét hữu cơ, than bùn và bồi tích ( aQIV3 −3 ): sét, cát pha sét chảy hoặc bùn sét.

Bề dày 9 – 20m, trung bình 15m.1: Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long Có thể chia vùng đồng bằng sông Cửu Long thành 3 khu vực ĐCCT: 7 a. Khu vực ven TP. Hồ Chí Minh, thượng nguồn Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông, rìa tây Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy Núi chạy tới ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa đồng bằng Vũng Tàu đến Biên Hòa là khu vực đất yếu, bề dày 1 – 10m. Khu vực đất yếu dày từ 5 - 30m, phân bố cận kề khu (a) và đại bộ phận trung tâm đồng bằng và trung tâm Đồng Tháp Mười.

Khu vực đất yếu dày 15 – 30m, chủ yếu thuộc ven sông Cửu Long, Bến Tre tới ven biển Cà Mau, Hậu Giang, Tiền Giang, Cần Giuộc, Vũng Tàu. Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất chủ yếu cho trong bảng 1.1: Đặc trưng cơ học của các lớp đất chủ yếu khu vực ĐBSCL Sét Bùn sét Bùn sét pha Bùn sét Sét xám nâu Sét loang lỗ Loại đất amQIV3 −34 amQIV2 −34 ambQIV3 −34 1 ambQIV 2 maQIV 2 amQI − III Số lượng mẫu 24 142 25 63 32 76 3 0 2 0 3 8 ϕ(độ) 14 5 8 6 13 18 22 15 18 15 23 26 Đặc 0,09 0,01 0,01 0,01 0,06 0,13 C trưng 0,45 0,07 0,04 0,17 0,42 0,58 (kG/cm2) cơ học 0,9 0,29 0,1 0,29 0,85 1,85 0,018 0,056 0,038 0,059 0,024 0,008 a1-2 0,048 0,143 0,081 0,120 0,055 0,024 (cm2/kG) 0,102 0,432 0,169 0,376 0,128 0,078 15 6 10 6 13 34 2 E0 (kG/cm ) 46 12 21 17 42 87 71 39 40 39 65 120 1 ≤ 0,5 ≤ 0,5 ≤ 0,5 1 2,5 2 Rtc (kG/cm ) 2 1,8 3,5 3 2,45 5 Ghi chú: Trị số được ghi theo thứ tự từ trên xuống: nhỏ nhất, trung bình, lớn nhất. 8 ambQ IV −3 ambQ IV −3 amQ IV3 − 2 m, mabQ IV − 2 a, amQIV 1, 2 amPQIV 1 Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp vùng đồng bằng sông Cửu Long 9 Đất yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh: Khu vực thành phố Hồ Chí Minh thuộc loại địa hình đồng bằng bồi tụ các trầm tích phù sa cổ đến trẻ với các nguồn gốc sông, đầm lầy, sông – biển, vũng vịnh hỗn hợp. Tầng trầm tích biến đổi khá lớn và phức tạp, chiều dày từ vài mét đến hơn 100m.

Khu vực thành phố Hồ Chí Minh có thể chia thành hai vùng: a. Vùng cao phía Bắc gồm Củ Chi, Hóc Môn, Gò Vấp, một phần các quận 1, 3, 3, 10, 12, Thủ Đức, Phú Nhuận, Tân Bình: Phân bố trầm tích cổ Pleistocen gồm có: sét, sét pha cát, cát mịn đến thô lẫn sỏi sạn có khả năng chịu tải tốt. Vùng đồng bằng thấp phía nam gồm toàn bộ các quận 2, 4, 6,7,8, 11, Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ: Phân bố trầm tích trẻ Holocen nguồn gốc sông biển, đầm lầy gồm có: sét bùn, bùn á sét hữu cơ bão hòa nước, sét xám ghi, xám xanh có nguồn gốc trầm tích tro núi lửa bề dày từ 8 – 30m, một số nơi 35m đến 40m. Đất yếu, hoàn toàn bão hòa nước và chưa cố kết, đang trong quá trình phân hủy, độ ẩm rất cao từ 50% đến trên 100%, dung trọng khô nhỏ <10kN/m3, độ sệt Is>1, hệ số rỗng e > 1 (có thể đến 2 hoặc 3), chỉ số nén C c = 0,5 – 1,5, mô đun tổng biến dạng E0 = 5 – 10kG/cm2.

Nước dưới đất trong tầng bùn sét, á sét hữu cơ cách mặt đất từ 0,5m đến 0,8m có quan hệ thủy lực với nước mặt, sông, đầm lầy và nước thải. Nước bị nhiễm bẩn, nhiễm phèn, nhiễm mặn; có tính ăn mòn a xít và sunfat cao đối với móng công trình.2 Các phương pháp xử lý nền đất yếu [2], [3], [5] Nền đất yếu có sức chịu tải thấp và khả năng biến dạng lớn. Dưới tác dụng của tải trọng công trình, nền đất có thể bị phá hoại do mất ổn định về cường độ hoặc do biến dạng lún vượt quá giới hạn cho phép, hoặc do lún không đều. Chính do lún không đều và diễn biến theo thời gian lại quyết định sự bền vững của công trình: Độ lún tuyệt đối dù lớn nhưng có giá trị đều nhau tại mọi điểm thì không nguy hiểm bằng khi lún không đều, các ứng suất phát sinh trong điều kiện lún lệch của các kết cấu siêu tĩnh sẽ làm cho công trình bị nứt nẻ hoặc hư hỏng.

Do đó muốn xây dựng công trình trên nền đất yếu an toàn thì phải có những biện pháp xử lý kết cấu bên trên công trình cũng như với phần đất nền dưới móng.1 Cải tạo sự phân bố ứng suất và điều kiện biến dạng nền đất yếu Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn nằm trực tiếp dưới móng công trình thì có thể dùng các biện pháp xử lý nhân tạo như đệm cát, đệm đất, đệm đá, bệ phản áp,… để làm tăng khả năng chịu lực và hạn chế mức độ biến dạng (đặc biệt là biến dạng không đều) của đất nền dưới tác dụng của tải trọng công trình. Biện pháp xử lý đệm cát, đệm đất, đệm đá: Để tận dụng khả năng các lớp dưới của đất nền, người ta thường đào bỏ lớp đất yếu ở phía trên tiếp giáp với móng công trình và thay thế bằng đất, cát, đá có cường độ chống cắt lớn, dễ thi công và là vật liệu địa phương có sẵn. Lớp thay thế này được gọi là tầng đệm. Tầng đệm có các tác dụng sau: - Giảm độ lún của nền công trình và độ lún không đều, đồng thời làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền.

- Làm tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng vì cát được nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trượt. - Giảm kích thước móng và độ sâu chôn móng do sức chịu của đất nền tăng lên. Ngoài ra, do thi công đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp nên phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên, không nên sử dụng các tầng đệm cát, đất trong một số trường hợp sau: - Lớp đất yếu cần thay thế khá dày, chiều dày trên 3m vì khi đó thi công khó khăn và chi phí cao.

- Mực nước ngầm cao và nước có áp vì cần phải hạ thấp mực nước ngầm và tầng đệm không ổn định (xói ngầm, hóa lỏng). Khi thiết kế lớp đệm cát, đất cần phải đảm bảo các điều kiện sau: - Lớp đệm phải ổn định dưới tác dụng của tải trọng công trình. - Áp lực trên mặt lớp đất ở đáy lớp đệm khi có tải trọng công trình phải nhỏ hơn áp lực tiêu chuẩn trên mặt lớp đất đó. - Độ lún toàn bộ của lớp đệm và lớp đất nằm dưới cũng như độ lún không đều của móng phải nhỏ hơn giá trị giới hạn qui định trong qui phạm thiết kế nền.

Bệ phản áp: Bệ phản áp là các khối đất đá đắp ở hai bên công trình để chống trượt do xuất hiện vùng biến dạng dẽo dưới nền đất yếu khi làm đường, đê, 11 đập ở phía trên. Bệ phản áp còn dùng để phòng chống lũ, chống sóng, chống thấm mất nước.3: Bệ phản áp Kích thước bệ phản áp xác định theo sự hình thành vùng biến dạng dẽo ở hai bên công trình, theo lý luận cân bằng giới hạn để xác định mặt trượt và trạng thái giới hạn của nền đất theo điều kiện khống chế ứng suất ngang.2: Những phương pháp xử lý nền nhân tạo Các phương pháp xử Dạng nền và các khả năng xây Điều kiện địa chất công trình lý nền nhân tạo dựng chúng 1. Đệm cát hoặc đất. Đất yếu, lún nhiều (than bùn, bùn 1.

Thay thế nền mới sét, đất đắp xốp yếu,…) 2. Đắp nền bằng đá hoặc cát sỏi Tầng bùn nằm dưới nước 1. Đầm chặt trên mặt đất a. Đầm bằng các khối nặng Các loại đất lỗ rỗng lớn, cát tơi xốp, đất dính chưa nén chặt b.

Đầm rung Cát rời xốp 2. Làm chặt dưới sâu a. Cọc đất Các loại đất lỗ rỗng lớn 2. Đầm chặt đất b.

Cọc cát Đất yếu thấm nước (bùn, á sét, á cát nhão yếu) c. Nén chặt bằng rung cơ học hay phương pháp thủy lực Đất cát rời xốp d. Làm chặt bằng phương pháp nổ Đất loại cát rời xốp 1. Silicat hóa Cát xốp, các loại đất có lỗ 3.