Công nghệ xử lý nền và thi công đê, đập phá sóng trên nền đất yếu

 1 
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN VÀ THI CÔNG ĐÊ, ĐẬP PHÁ SÓNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 
PGS.TS Lê Xuân Roanh 
Văn phòng Chương trình Đê biển 
1. MỞ ĐẦU 
Nước ta có đường bờ biển dài trên 3200km và có rất nhiều con sông đổ ra biển vì vậy cần 
phải có hệ thống đê bao, chắn nước. Theo thống kê hiện nay chúng ta đã xây dựng một hệ 
thống đê biển và cửa sông tương đối ổn định với chiều dài khoảng trên 2700km. An toàn 
của các con đê này lại phụ thuộc vào chất lượng kết cấu của đê, trong đó vật liệu thân đê và 
nền đê là rất quan trọng. Trong quá trình quản lý đê điều cho thấy hiện tượng thấm qua 
nền, hiện tượng mực nước ngầm dâng cao trong thân đê, hiện tượng lún, sạt, trượt... đã và 
đang xảy ra ở một số đoạn đê. Điều này gây nhiều khó khăn cho công tác quản lý an toàn 
đê. Nội dung sau đây sẽ trình bày công nghệ và phương pháp xử lý nền đê, đập, móng 
đường khi thi công chúng trên nền đất yếu. 
1.1 Phân loại đất yếu theo nguồn gốc thành tạo 
Việc phân loại đất yếu được dựa theo nguồn gốc cấu thành, chúng có hai nhóm: Nguồn gốc 
khoáng vật và nguồn gốc hữu cơ. 
Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven biển, vùng 
vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm 
lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12 %) nên có thể có mầu nâu đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này, 
được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới 
hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e 1,5 , á sét e 1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát 
nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát từ 0 - 10 hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm 
cắt cánh hiện trường Cu 0,35 daN/cm2. 
Ngoài ra ở các vùng thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ 
số rỗng e > 1,0, độ bão hòa G > 0,8). 
Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực 
nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu 
cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu 
cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư 
thực vật). Đối với loại này được xác định là đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt 
của chúng cũng đạt các trị số như nói ở trên. 
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ có trong chúng: 
 Lượng hữu cơ có từ 20 - 30% : Đất nhiễm than bùn 
 Lượng hữu cơ có từ 30 - 60% : Đất than bùn 
 Lượng hữu cơ trên 60% : Than bùn 
 1.2 Phân loại đất yếu theo trạng thái tự nhiên 
Nhưng nếu phân theo trạng thái vật ly tự nhiên, đất yếu dựa theo độ sệt B được phân nhóm như 
sau: 
 B
W W
W W
d
nh d
Trong đó: W, Wd, Wnh là độ ẩm ở trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn nhão của đất yếu. 
 Nếu B > 1 thì được gọi là bùn sét (đất yếu ở trạng thái chảy) 
 Nếu 0,75 < B 1 là đất yếu dẻo chảy. 
 2 
2. CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÀ XỬ LÝ THÔNG DỤNG 
Hiện nay có khá nhiều giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu, chung quy lại có các giải pháp 
chính sau. 
- Cải thiện sự ổn định của nền đắp (như làm thoải mái đắp, tăng chiều rộng đáy đê, làm bệ phản 
áp, giảm trọng lượng khối đắp, cho nền đắp chôn sâu vào đất yếu); 
- Tăng khả năng chịu tải của nền bằng thay đổi chỉ tiêu cơ lý (tăng , C) của đất yếu; 
- Tăng nhanh tốc độ cố kết hoặc giảm độ lún tổng cộng (như làm đệm cát, cọc cát, cột đất gia cố 
vôi, nền cọc). 
Nói chung các biện pháp xử lý nền đều có liên quan cả vấn đề ổn định và lún. Mỗi trường hợp cụ 
thể đều có một hoặc nhiều biện pháp xử lý thích hợp, việc chọn biện pháp nào cân phải phân tích 
kỹ, đầy đủ. 
 2.2.1 Xử lý nền đê bằng đệm cát 
Khi ta thay lớp đất yếu hoặc một phần lớp đất yếu nằm dưới nên móng công trình bằng đệm cát sẽ 
có tác dụng: 
- 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 phía dưới. Cừơng độ khán cắt của đất cát lớn do đó tăng 
khả năng chịu tải của nền. 
- Cát có tính ép co thấp do đó giảm được độ lún của công trình. 
- Cát có tính thấm mạnh nên nó có tác dụng tăng nhanh quá trình cố kết của nền khi chịu tải trọng 
ngòai. 
- Tăng khả năng ổn định khi công trình có tải trọng ngang vì cát trong lớp đệm sau khi đầm chặt sẽ 
có lực ma sát lớn làm tăng khả năng chống trượt. 
Thi công đệm cát: Đệm cát có cấu tạo tương đối đơn giản, nền đê được đào với chiều sâu d tương 
ứng với chiều dày đệm cát, hệ số mái đào phụ thuộc vào tính chất đất nền, chiều rộng đào L, sau 
đó đổ cát xuống và đầm chặt, với nền đê bão hòa nước cần trải thêm một lớp vải địa kỹ thuật ngăn 
không cho cát chìm lẫn vào đất nền. Sau khi thi công xong đệm cát tiến hành đắp đê lên trên lớp 
đệm cát. Mặt cắt ngang đê có chiều cao H, chiều rộng mặt đê b, hệ số mái m ( xem hình). 
Hình 1: Xử lý nền đê bằng đệm cát 
Nguyên lý làm việc: Khi đê đắp trên lớp đệm cát, đệm cát đóng vai trò như một mặt thoát nước 
nền. Dưới tác dụng của tải trọng đất đắp nước trong lỗ rỗng nền được thoát ra qua lớp đệm cát, đất 
nền được nén chặt nhanh hơn. 
Đệm cát còn đóng vai trò như một bệ phản áp làm tăng sức chịu tải cho đất nền. 
Phương pháp đệm cát sử dụng có hiệu qủa nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước, chiều 
dày lớp đất yếu không lớn lắm, chênh lệch cột nước không cao và gần nơi xây dựng có sẵn vật liệu 
cát. 
Kỹ thuật thi công đệm cát 
- Chuẩn bị mặt băng thi công tuyến đê. 
- Dùng máy đào hoặc máy ủi đào móng đê với chiều sâu d thiết kế đệm cát. 
 3 
- Trải một lớp vải địa kỹ thuật xuống đáy hố móng. Lớp vải địa kỹ thuật có tác dụng ngăn 
không cho cát chìm lẫn vào đất nền trong qúa trình thi công đệm cát đảm bảo chiều dày 
đệm cát đúng thiết kế. 
- Đầm nén cát: Cát được chọn lảm vật liệu lớp đệm được rải thành từng lớp. Kỹ thuật cơ bản 
như sau : 
- Đầm thủ công nặng 30kg: chiều dày lớp rải khoảng 20 cm; 
- Đầm bàn rung: chiều dày lớp rải khoảng 25 cm; 
- Nếu dùng đầm bánh xích: chiều dày lớp rải khoảng 30cm – 40 cm ; 
- Nếu dùng loại đầm rung có phun nước U20: chiều dày lớp rải khoảng 100cm đến 150 cm. 
Khi đầm nén đệm cát bằng bàn rung thì có thể bố trí một hoặc ghép hai, ba đầm bàn rung với 
nhau, rồi chia diện đầm ra thành nhiều khu vực nhỏ để đầm. Đầm theo trình tự đúng hàng lối, vết 
đầm trong thời gian 15 - 20 phút trên diệt đâm 6m2 thì cát trong lớp đệm sẽ đạt đến độ chặt trung 
bình. Nếu dùng hỗn hợp cát và sỏi làm vật liệu lớp đệm thì khi thời gian đầm 40 phút trên diện 
đầm 12m2, đo chặt trong lớp đệm có thể đạt tới D = 0,70. Khi số lượt đầm 8 – 10 lần thì loại cát 
hạt trung, có ướt nước có thể đạt tới D = 0,70. 
Trường hợp đầm nén đệm cát bằng xe bánh xích thì yêu cầu vệt xích phải sát nhau. Sau khi đầm 
một lượt ngang xong thì lại phải chuyển sang một lượt dọc khác và cứ tiến hành như vậy cho đến 
khi đạt tới độ chặt thiết kế. Tốc độ di chuyển lúc ban đầu của xe thừơng vào khoảng 25m/phút. 
Đối với nền đê khu vực đồng bằng sông Cửu Long, kinh nghiệm thực tế cho hay: đất nền đê khu 
vực này thường bão hòa nước và mực nước ngầm xấp xỉ mặt đất tự nhiên nên đầm nén đệm cát 
bằng phương pháp xỉa lắc là thích hợp hơn cả. Phương pháp này dùng loại xỉa thép dài l,3 đến l,4 
mét và có 4 - 6 răng, mỗi răng của xỉa dài 25 - 30 cm và rộng 2 - 4 cm; trọng lượng toàn bộ của xỉa 
vào khoảng 4,4Kg. Khi thi công, lớp cát đầu tiên được rải dày hơn vào khoảng 15cm - 20cm so 
với các lớp cát tiếp theo. Chiều dày trung bình của các lớp rải (30 – 35)cm. 
Quá trình vận hành của phương pháp xỉa như sau: đâu tiên nâng xỉa lên cao khoảng 50cm, sau đó 
thả rơi tự do và tiến hành lắc xỉa ngập sâu dần vào trong đệm cát. Mỗi lần xỉa lắc khoảng 16 lần, 
cứ một lượt dọc rồi lại một lượt ngang. Theo kinh nghiệm thi công, mỗi lớp cát rải chỉ cần xỉa bốn 
lần là đạt độ chặt trung bình. 
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đâm nén: Khi thi công đệm cát, việc trước tiên là 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. 
Để đánh giá độ chặt của cát trong lớp đệm, có thể dùng hệ số rỗng hoặc độ chặt tương đối D. 
Đệm cát sau khi được đầm nén xong có thể áp dụng một trong hai phương pháp sau đây để kiểm 
tra độ chặt: phương pháp dùng phao Kovalêv, phương pháp xuyên tiêu chuẩn. 
2.2.2 Xử lý nền bằng bấc thấm, giếng cát 
(a) Bấc thấm 
Người ta có thể tăng khả năng thoát nước trong nền qua hệ thống bấc thấm thẳng đứng. Bấc thấm 
được nối tiếp với đáy khối đắp thông qua lớp cát đệm, chiều dày lớp cát đệm khoảng 50 cm. Sơ đồ 
phương pháp như hình biểu diến sau đây. 
Hình 2: Xử lý nền bằng bấc thấm, nối tiếp lớp cát đệm ngay dưới thân đê 
 4 
Hình 3: Cắm bấc thấm vào nền, nối thông dẫn với lớp đệm cát 
Việc thi công bấc thấm bằng máy, cần cắm gim bấc vào nền, mũi cần nhả móc, bấc được giữ lại 
trong nền. Bấc thấm dùng làm phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng phải đạt được các yêu 
cầu sau: 
 Kích thước lỗ vỏ lọc của bấc 
o (xác định theo tiêu chuẩn ASTM D4571) : 095 75 m 
 Hệ số thấm của vỏ lọc (ASTM D4491) : 1.10-4 m/sec 
 Khả năng thoát nước của bấc thấm với 
o áp lực 350 KN/m2 (ASTM D4716) : qw 60.10
-6
 m
3
/sec 
 Cường độ chịu kéo ứng với độ dãn dài dưới 10% 
o (ASTM D4595) nhằm chống đứt khi thi công : 1 KN/bấc 
 Bề rộng của bấc thấm (để phù hợp với 
o thiết bị cắm bấc đã tiêu chuẩn hoá) : 100 mm 0,05 mm 
(b) Giếng cát 
Giếng cát chỉ nên dùng loại có đường kính khoảng từ (35  45) cm, bố trí kiểu hoa mai với khoảng 
cách giữa các giếng bằng 8-10 lần đường kính giếng. 
Nếu dùng bấc thấm thì cũng nên bố trí so le kiểu hoa mai với cự ly không nên dưới 1,3 m và 
không quá 2,2 m. 
 Việc quyết định chiều sâu giếng cát hoặc bấc thấm là một vấn đề kinh tế - kỹ thuật đòi hỏi người 
thiết kế cần phải cân nhắc dựa vào sự phân bố độ lún của các lớp đất yếu theo chiều sâu dưới tác 
dụng của tải trọng đắp đối với mỗi trường hợp thiết kế cụ thể. Không nhất thiết phải bố trí đến hết 
phạm vi chịu ảnh hưởng của tải trọng đắp (phạm vi chịu lún) như đã nói ở trên mà chỉ cần bố trí 
đến một độ sâu có trị số độ lún cố kết của các lớp đất yếu, từ đó trở lên chiếm một tỷ lệ đủ lớn so 
với trị số lún cố kết Sc dự báo được sao cho nếu tăng nhanh tốc độ cố kết trong phạm vi có bố trí 
giếng hoặc bấc này là đủ đạt được tiêu chuẩn về độ lún cố kết cho phép còn lại nói ở điều trên 
trong thời hạn thi công quy định. 
Do vậy người thiết kế phải đưa ra các phương án bố trí giếng hoặc bấc thấm khác nhau (về độ sâu 
và về khoảng cách). Trong mỗi phương án bố trí về chiều sâu đều phải đảm bảo thỏa mãn điều 
kiện trên. 
 5 
Trong thi công nền đường, khi sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nên kết hợp với 
biện pháp gia tải trước và trong mọi trường hợp thời gian duy trì tải trọng đắp không nên dưới 6 
tháng. Có thể dùng bất kỳ loại đất nào (kể cả đất lẫn hữu cơ) để đắp gia tải trước. Ta luy đắp gia 
tải trước được phép đắp dốc tới 1:0,75 và độ chặt đầm nén chỉ cần đạt K = 0,9 (đầm nén tiêu 
chuẩn). 
Ngoài hai phương pháp trên, để tăng khả năng thoát nước trong nền, giảm áp lực kẽ rỗng, tăng cố 
kết cho đất, người ta có thể sử dụng giải pháp bơm hút chân không nền. Phương pháp tiến hành 
chính như sau: Kiểm tra chỉ tiêu cơ lý nền, hệ số thấm; tạo màn ngăn cách chân không trên mặt 
nền; tạo lỗ hút chân không; hút giảm áp trong nền bằng bơm chân không. 
2.2.3 Sử dụng vải địa kỹ thuật để gia cố đê 
Đối với những đoạn đê tương đối cao, cần thi công trong một mùa qua vùng đất yếu có thể dùng 
vải địa kỹ thuật để gia cố nền và thân đê. Đặt các lớp vải địa kỹ thuật lên bề mặt phân cách giữa 
thân đê và nền đê, đồng thời đặt các lớp vải địa kỹ thuật ở các cao trình khác nhau trong thân đê 
nằm song song với mặt nền. Lớp vải địa kỹ thuật đặt ở mặt nền có tác dụng phân cách nền đê và 
thân đê, làm cho khối đất đắp không bị lún chìm vào nền, áp lực đất đắp đê phân bổ tương đối 
đồng đều vào mặt nền tạo điều kiện cho nền cố kết từ từ. Lớp vải đặt nằm ngang trong thân đê có 
tác dụng phân bổ áp lực đều theo từng cao trình mặt cắt ngang đê, tăng độ bền chống trượt của 
khối đất đắp và giảm mặt cắt ngang đê. 
Hình 4: Xử lý đê bằng vải địa kỹ thuật tăng ổn định bền 
(a) Kiểm tra ổn định bền của vải 
Sử dụng giải pháp này, khi tính toán thiết kế phải bảo đảm điều kiện sau: 
F Fcp 
Trong đó: 
 F là lực kéo mà vải phải chịu (T/m) 
 Fcp là lực kéo cho phép của vải rộng 1 m (T/m) 
Lực kéo cho phép của vải Fcp được xác định theo các điều kiện sau: 
 Điều kiện bền của vải: 
 F
F
kcp
max
Trong đó: 
Fmax là cường độ chịu đứt của vải khổ 1 m (T/m) 
k là hệ số an toàn; lấy k = 2 khi vải làm bằng pôlieste và k = 5 nếu vải làm bằng pôliprôpilen hoặc 
pôliêthilen 
 6 
 Điều kiện về lực ma sát cho phép đối với lớp vải rải trực tiếp trên đất yếu : 
 F h fcp d i
0
1
  

 F h fcp d i 
0
2
Trong đó: 
1 và 2 là chiều dài vải trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động. 
 d là dung trọng của đất đắp; 
 f ' là hệ số ma sát giữa đất đắp và vải cho phép dùng để tính toán. 
 hi là chiều cao đắp trên vải (thay đổi trong phạm vi 1 và 2 , từ hi = h đến hi =0, biểu thức 
trên là tổng lực ma sát trên vải trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động: 
 f k
2
3
tg 
Trong đó: 
 là góc ma sát trong của đất đắp xác định tương ứng với độ chặt thực tế của nền đắp hoặc của 
tầng đệm cát nếu có (độ ); 
k' là hệ số dự trữ về ma sát, lấy bằng 0,66. 
Vải địa kỹ thuật dùng để tăng cường ổn định cho nền đắp trên đất yếu có thể được bố trí một hoặc 
nhiều lớp (1 - 4 lớp), mỗi lớp vải xen kẽ cát đắp dày 15 - 30 cm tùy theo khả năng lu lèn. Tổng 
cường độ chịu kéo đứt của các lớp vải phải chọn bằng trị số Fmax được xác định như nói ở trên. 
Lưu ý: Các lớp vải phía trên nằm trong cát đắp (mặt trên và mặt dưới đều tiếp xúc với cát) thì trị 
số Fcp tính theo điều kiện trên được nhân 2, từ đó tính ra tổng lực ma sát cho phép của các lớp vải. 
(b) Kỹ thuật thi công vải địa kỹ thuật 
Chuẩn bị nền: 
- Trước khi trải vải địa kỹ thuật, mặt nền phải được san hoặc lấp để đạt độ cao thiết kế và 
đầm đến độ chặt yêu cầu. Bề mặt tiếp xúc với vải phải tương đối phẳng, đảm bảo cho 
vải tiếp xúc tốt với nền. Những vật cứng sắc nhọn phải được dọn sạch để không làm 
hỏng vải. 
- Sau khi chuẩn bị nền xong, trải vải trực tiếp lên mặt đất đã được chuẩn bị theo yêu cầu 
đặt vải trên. Căng các thảm vải làm cùng lúc với việc san gạt, liên kết các băng vải kỹ 
thuật với nhau băng khâu lại với nhau hoặc tăng chiều rộng phân vải phủ chồng lên 
nhau, tuy theo các đặc trưng của đất nên, cao trình mặt cắt ngang mà băng này phủ 
chồng lên băng kia từ 0,3 m đến lm 
- Thi công vật liệu đắp đầu tiên, thì điều quan trọng là ổn định lớp đắp đầu tiên trên nền 
đất yếu để cho phép các thiết bị xây dựng đi vào thi công, lớp đầu tiên được đắp xử 
dụng xe đổ đất loại nhẹ và cách đổ giật lùi để tránh sự tiếp xúc của bánh xe lên vải. Áp 
dụng phương pháp đổ theo dải hẹp đối xứng từ đừơng trung tâm để giữ cho qúa trình 
thi công luôn luôn có dạng chữ U, việc thi công như vậy sẽ hạn chế được sự dịch 
chuyển ngang của lớp đất đắp. Việc thi công mái dốc dùng khuôn có góc ... ông nghệ T, và gần đây là công nghệ D. Đặc trưng kỹ thuật của mối loại công 
nghệ này xin tóm tắt như sau. 
(a) Công nghệ đơn pha-Soilcrete S 
Vữa phụt phun ra với vận tốc 100m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một cách đồng thời, 
tạo ra cột Soilcrete đồng đều với độ cứng cao và hạn chế đất trào ngược lên. Công nghệ 
đơn pha dùng cho các cột Soilcrete có đường kính vừa và nhỏ 0,4 ~1,2m. 
( b) Công nghệ hai pha – Soilcrete D 
Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp vữa với không khí. Hỗn hợp vữa đất-ximăng được bơm ở 
áp suất cao, tốc độ 100m/s và được bao bọc bởi một tia khí nén. Dòng khí nén sẽ làm giảm 
ma sát và cho phép vữa xâm nhập sâu vào trong đất, do vậy tạo ra cột Soilcrete có đường 
kính lớn. Tuy nhiên, dòng khí lại làm giảm độ cứng của Soilcrete so với phương pháp phụt 
đơn pha và đất bị trào ngược nhiều hơn. 
Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công các tường chắn, cọc và hào chống thấm. 
Hình 11: Nguyên lý Jet grouting – công mnghệ 1 pha và 2 pha 
(c) Công nghệ ba pha-Soilcrete T 
 Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước. Không giống phụt đơn pha và phụt hai 
pha, ban đầu nước được bơm với áp suất cao kết hợp với dòng khí nén bao bọc xung quanh 
dòng nước để đẩy khí ra khỏi đất. Sau đó vữa được bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới 
vòi khí-nước để lấp đầy khoảng trống của khí. Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất mà 
không xáo trộn đất. 
Công nghệ Soicrete T sử dụng để làm các cọc, các tường ngăn chống thấm, có thể tạo ra 
cột Soilcrete đường kính đến 2m. 
Hình 12: Nguyên lý Jet grouting – công nghệ 3 pha 
 15 
Ngoài công nghệ trộn ướt trên, hiện nay người ta còn sử dụng công nghệ trộn khô. Nguyên 
lý cơ bản là dùng lưỡi dao cắt phá rời đất nền, phụt bột gắn kết vào đất đã xới tơi, đợi cho 
chất gắn kết phát triển cường độ, tạo khối mới chỉnh thể. Công nghệ này được minh họa 
qua hình sau. 
Hình 13 : Mô hình công nghệ trộn sâu ( trộn khô) 
 16 
Hình 14 : Máy khoan song động trộn sâu 
Tính toán thiết kế các thông số khoan phụt 
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả gia cố đất bằng Jet grouting là: loại đất; sức chịu 
tải; dung trọng; cấp phối hạt; hàm lượng nước; giới hạn Atterbug. 
Các thông số cần xác định trong Jet grouting là đường kính cột Soilcrete; tốc độ thi 
công; tính chất cơ lý của cột Soilcrete mới tạo ra và hiệu quả kinh tế. Mỗi thông số 
ứng với một loại đất ở một vị trí nhất định được xác định qua tính toán. Tuy nhiên, 
cần phải tiến hành các thử nghiệm hiện trường nhằm tìm được các thông số thích 
hợp. Có thể tham khảo bảng dưới đây. 
Bảng 1: Các thống số cho Jet grouting 
Kiểu khoan phụt 1 pha 2 pha 3 pha 
Thông số Đơn vị Min Max Min Max Min Max 
Áp suất tia vữa Mpa 20 60 30 60 3 7 
Lưu lượng vữa l/phút 40 120 70 150 70 150 
Áp suất tia khí Mpa 0.6 1.2 0.6 1.2 
Lưu lượng khí l/phút 2000 6000 2000 6000 
Áp suất tia nước Mpa 20 50 
Lưu lượng nước l/phút 70 150 
Đường kính lỗ phụt 
vữa 
mm 
1.5 3 1.5 3 4 8 
Đường kính lỗ phụt 
nước 
mm 
 1.5 3 
 17 
Đường kính lỗ phụt khí 
(đồng trục) 
mm 1 2 1 2 
Tốc độ vòng quay cần 
khoan 
v/phút 
10 25 5 10 5 10 
Tốc độ rút cần cần 
khoan 
cm/phút 
10 50 7 30 5 30 
Tính toán sức chịu tải của cọc Xi măng-đất 
Hiện nay, vấn đề tính sức chịu tải và biến dạng của nền đất gia cố bằng cột ximăng-đất vẫn còn là 
vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu phát triển. Có 2 quan điểm chính như sau: 
- Quan điểm tính toán như móng cọc. Theo quan điểm này đòi hỏi trụ phải có độ cứng tương 
đối lớn và các đầu trụ này được đưa vào tầng đất chịu tải. Khi đó lực truyền vào móng sẽ chủ yếu 
đi vào các cột ximăng-đất (bỏ qua sự làm việc của đất nền dưới đáy móng). Trong trường hợp trụ 
không đưa được xuống tầng đất chịu lực thì có thể dùng phương pháp tính toán như tính toán với 
cọc ma sát. Quan điểm này sử dụng khi tính toán bố trí cọc dưới đáy móng công trình. 
- Quan điểm tính theo nền tương đương, có nghĩa là nền đất sau khi xử lý được cải thiện, tính 
chất cơ lý như một nền tương đương (γtd ; φtd ; Etd ); 
Dưới đây giới thiệu phương pháp tính toán thiết kế cọc ximăng đất được trình bày trong Quy 
phạm Thương Hải (Trung Quốc) và TCXD 385-2006 (Bộ Xây Dựng) 
* Tính theo quan điểm móng cọc 
a) Lực chịu tải cho phép của cột đơn xi măng đất nên xác định thông qua thí nghiệm tải trọng cột 
đơn, cũng có thể ước tính theo công thức sau: 
Pa = . cu. AP 
Hoặc Pa = UP .  qsi i + . AP. qP 
Trong công thức trên: 
 Pa - lực chịu tải cho phép cột đơn (kN); 
 fcu - trị số bình quân cường độ kháng nén (kPa) của mẫu thử xi măng đất trong phòng 
(khối lập phương với chiều dài cạnh là 70,7mm) có công thức phối trộn xi măng đất như của thân 
cột, 90 ngày tuổi và trong điều kiện bảo dưỡng tiêu chuẩn; 
 AP - diện tích mặt cắt của cột (m
2
); 
  - hệ số triết giảm cường độ thân cột, có thể lấy 0,3 ~ 0,4; 
 UP - chu vi của cột (m); 
 qsi - lực ma sát cho phép của lớp đất thử i xung quanh cột. Đối với đất bùn có thể lấy 5~8 
kPa; đối với đất lẫn bùn có thể lấy 8~12 kPa; đối với đất sét có thể lấy 12~15 kPa; 
 i - chiều dày của lớp đất thử i xung quanh cột (m); 
 qP - lực chịu tải (kPa) của đất móng thiên niên mũi cột; 
 - hệ số triết giảm lực chịu tải của đất móng thiên nhiên ở mũi cột, có thể lấy 0,4 ~ 0,6. 
Lực chịu tải đất móng hỗn hợp cột xi măng đất chịu lực nên thông qua thí nghiệm tải trọng 
móng tổ hợp để xác định, cũng có thể có ước tính theo công thức: 
a
sp s
p
m.P
f (1 m)f  

Trong công thức trên: 
sp - lực chịu tải cho phép của móng tổ hợp (kPa); 
s - lực chịu tải cho phép của đất móng thiên nhiên giữa các cột (kPa); 
m - tỷ lệ phân bố diện tích cột và đất; 
 - hệ số triết giảm lực chịu tải của đất giữa cột. Khi đất mũi cột là đất yếu, có thể lấy 0,5 ~ 
1,0; khi đất mũi cột là đất cứng, có thể lấy 0,1 ~0,4. Cũng có thể căn cứ yêu cầu công trình đạt tới 
lực chịu tải cho phép của móng tổ hợp, tìm tỷ lệ phân bố diện tích cột và đất theo công thức: 
sp s
a P s
f .f
m
P A .f
 
 
 18 
Khi bố trí mặt bằng cột xi măng đất chịu lực có thể căn cứ yêu cầu về lực chịu tải và biến 
dạng của nền móng đối với kiến trúc phần trên cũng như đặc điểm kết cấu phần trên, sử dụng các 
hình thức gia cố như hình trụ, kiểu tường, hình vây quanh hoặc hình khối, cột có thể chỉ bố trí 
trong phạm vi mặt bằng nền móng. Chiều dài cột phải căn cứ các yếu tố như cầu biến dạng của 
khối kiến (cấu) trúc và kết cấu móng để xét. 
Xử lý nền móng cột có thể bố trí cột theo hình vuông hoặc tam giác đều, tổng số cột cần 
dùng tính theo công thức: 
p
m.A
n
A
Trong công thức trên: 
 n - tổng số cột; 
 A - diện tích đáy nền móng (m2). 
Khi cột xi măng đất chịu lực có tỷ lệ phân bố đất và cột tương đối lớn (m>20%), đồng thời 
lại không bố trí theo hàng đơn, phải coi chùm cột xi măng đất với đất giữa cột là một móng nặng 
toàn khối quy ước. Để kiểm tra cường độ lớp đất mềm yếu dưới đáy móng nặng toàn khối quy 
ước, áp dụng công thức: 
sp s s s 1
1
f .A G A .q f .(A A )
f
A
 
Trong công thức trên: 
 fsp - lực nén mặt đáy móng nặng toàn khối quy ước (kPa); 
 G - trọng lượng móng nặng toàn khối quy ước (kN); 
 As - diện tích bề mặt bên móng nặng toàn khối quy ước (m
2
); 
 qs - lực ma sát bình quân bề mặt bên móng nặng toàn khối qui ước (kPa); 
 fs - lực chịu tải cho phép của đất ở cạnh mép móng nặng toàn khối qui ước (kPa); 
 A1 - diện tích mặt đáy của móng nặng toàn khối quy ước (m
2
); 
 f - lực chịu tải cho phép của đáy móng sau khi chỉnh sửa mặt đáy móng nặng toàn khối 
quy ước (kPa). 
b) Tính toán biến dạng: Tính toán biến dạng của đất móng hỗn hợp cột xi măng đất chịu lực phải 
bao gồm tổng của biến dạng co nén của cụm cột xi măng đất và co nén biến dạng của lớp đất 
chưa gia cố dưới mũi cột. Trong đó trị số biến dạng co nén của cụm cột có thể căn cứ kết cấu 
phần trên, chiều dài cột, cường độ thân cột v.v... lấy 20 - 40 mm theo kinh nghiệm. Trị số biến 
dạng co nén của lớp đất chưa gia cố dưới đầu cột XMĐ tính toán như đất nền thiên nhiên chưa 
gia cố. 
* Tính theo quan điểm nền tương đương 
 Quan điểm này thích hợp khi sử dụng cọc ximăng đất để gia cố nền khối đắp. Khi đó mật 
độ cọc (m) nên nằm trong khoảng 12 ~ 20%, đồng thời hàm lượng ximăng không nên vượt quá 
300 kg/m3 cọc. Điều này nhằm hạn chế sự khác biệt nhau quá lớn giữa phần móng và phần khối 
đắp bên trên. 
Nền sau khi gia cố được xem như nền đồng nhất với các số liệu cường độ tđ, Ctđ, Etđ được 
nâng cao so với , C, E của đất nền khi chưa gia cố. Công thức quy đổi tương đương tđ, Ctđ, Etđ 
dựa trên độ cứng của cọc XMĐ, đất và diện tích đất được thay thế bởi cọc XMĐ. 
Gọi m là tỷ lệ giữa diện tích cọc xi măng-đất thay thế trên diện tích đất nền. 
 m =
s
p
A
A
 tđ = m cột+(1-m) nền 
Ctđ = mCcột+(1-m)Cnền 
Etđ = mEcột + (1-m)Enền 
Trong đó: Ap - Diện tích đất nền thay thế bằng cột XMĐ (tức là diện tích cọc XMĐ chiếm chỗ); 
As- Diện tích đất nền cần gia cố. 
Theo phương pháp tính toán này, bài toán gia cố đất có 2 tiêu chuẩn cần kiểm tra: 
 19 
- Tiêu chuẩn về cường độ: tđ , Ctđ của nền được gia cố phải thỏa mãn điều kiện sức chịu tải 
dưới tác dụng của tải trọng công trình. 
- Tiêu chuẩn biến dạng: Môđun biến dạng của nền được gia cố Etđ phải thỏa mãn điều kiện 
lún của công trình. 
Có thể dùng các công thức giải tích và các phần mềm địa kỹ thuật hiện có để giải quyết bài 
toán này. 
2.4 Phương pháp gia cố hoá học 
Dùng để gia cường móng và tường chắn, tăng sức chịu tải của cọc, bảo vệ móng chống các tác 
nhân ăn mòn, gia cố mái hố đào và công trình đất. 
Vật liệu cơ bản để gia cố bằng silicat là thuỷ tinh lỏng - dung dịch keo của silicat natri 
(Na2O. nSiO2 + mH2O). Tuỳ theo loại, thành phần và trạng thái của đất cần gia cố mà dùng 
một hay hai dung dịch silicat hoá. 
Loại một dung dịch được dựa trên dung dịch tạo keo bơm vào trong đất gồm 2 hoặc 3 cấu 
tử. Phổ biến nhất là ôxit phosphosilicat, oxit lưu huỳnh-nhôm-silicat, ôxit lưu huỳnh-fluo-
silicat, hydro-fluo-silicat v..v.. Phương pháp một dung dịch thích hợp cho đất cát có hệ số 
thấm 0,5-5m/ngày đêm. 
Phương pháp 2 dung dịch dùng để gia cố đất cát có hệ số thấm đến 0,5m/ngày đêm và gồm 
2 lần bơm lần lượt vào đất 2 dung dịch silicat Na và clorua Ca. Kết quả của phản ứng hoá 
học là tạo ra ôxit keo silic làm cho đất tăng độ bền (đến 2-6Mpa) và không thấm nước. 
Phương pháp điện hoá silicat là dựa trên sự tác động tổ hợp lên đất của hai phương pháp: 
silicat hoá và dòng điện 1 chiều nhằm gia cố cát hạt mịn quá ẩm và á cát có hệ số thấm đều 
0,2 m/ngày đêm. 
Phương pháp amôniac hoá là dựa trên việc bơm vào trong đất hoàng thổ (để loại trừ tính 
lún sập) khí amôniac dưới áp lực không lớn lắm. 
Silicat hoá bằng khí gas dùng để làm cứng silicat Na. Phương pháp này dùng để gia cố đất 
cát (kể cả đất cacbonat) có hệ số thấm 0,1-0,2 m/ngày đêm cũng như đất có hàm lượng hữu 
cơ cao (đến 0,2). Độ bền của đất gia cố có thể đến 0,5-2MPa trong thời gian ngắn. 
Phương pháp thâm nhập nhựa dùng để gia cố đất cát có hệ số thấm 0,5-5m/ngày đêm 
bằng cách bơm vào trong đất dung dịch nhựa tổng hợp (cacbonic, phenol, epoxy..). Tác 
dụng của nhựa hoá sẽ tăng lên khi bổ sung vào dung dịch một ít axit clohydric (đối với đất 
cát). Thời gian keo tụ rất dễ điều chỉnh bằng lượng chất đông cứng. Đất được gia cố bằng 
nhựa hoá sẽ không thấm nước và cường độ chịu nén 1-5Mpa. Ngoài việc gia cố nền, 
phương pháp này còn dùng để gia cố vùng sẽ đào xuyên của công trình ngầm. Tuỳ theo 
cách đặt ống bơm, có thể gia cố đất ở các vị trí khác nhau: thẳng đứng, nghiêng, nằm 
ngang và kết hợp còn sơ đồ trên mặt bằng có thể theo dạng băng dài, dưới toàn bộ móng, 
gia cố cục bộ không nối kết hoặc theo chu vi vành móng. Việc chọn phương pháp và sơ đồ 
gia cố phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của nền, hình dạng và kích thước của móng cũng 
như tải trọng tác dụng lên móng. 
3. XỬ LÝ NỀN ĐẬP PHÁ SÓNG TRÊN THỀM BIỂN 
Đạp phá sóng đặt trên bãi, thềm biển nơi có cột nước tương đối sâu, địa chất phức tạp, sẽ 
gây ra rất nhiều khó khăn trong xử lý và thi công. Một ví dụ điển hình là trong xây dựng 
cảng Dung Quất, khi khảo sát nền biển không phát hiện được túi bùn, chỉ khi thi công mới 
phát hiện. Khối lượng túi bùn lên đến triệu mét khối. Công nghệ xử lý loại lày có thể tóm 
tắt như sau. 
3.1 Công nghệ nhồi cọc cát do Tư vấn Nhật Bản đề xuất 
Sử dụng xà lan mang máy nén cột cát. Nén ống bao xuống nền tới cao trình đáy thiết kế, 
cát được chở trong xà lan, đổ cát vào phễu nạp, nhồi cát cào trong ống thép rỗng, đầm nén 
cát dàn ngang tạo nên cột cát. Rút ống lên làm đoạn sau. 
 20 
Hình 15: Máy thi công cọc cát bằng máy nén áp lực, xoay tạo lỗ 
Hình 16: Sơ đồ cấu trúc máy đóng cọc cát trên biển 
Working Vessels
 21 
Hình 18: Quy trình thi công nén cọc cát trên nền biển 
Hình 19: Quan hệ nâng ống và thể tich nhồi cát 
Hình 20: Đường bao đường kính cát sử dụng cho cọc nhồi. 
3.2 Phương án xử lý do tư vấn Hà Lan thi công 
 22 
Tư vấn Haskoning của Hà Lan đã đề xuất giải pháp hút toàn bộ túi bùn bằng tầu hút công 
suất lớn, chuyển bùn hút bằng xà lan hoặc bơm đẩy ra xa ( vào bờ tạo bãi), sau đó sử dụng 
sà lan hút cát cách công trình 10KM, vận chuyển về chân công trình, nhả và đầm chặt cát 
trong nước bằng đầm chấn động, trục cứng. Sau đó rải lớp đá thô lên trên trước khi thi 
công thân đập phá sóng. 
4. KẾT LUẬN 
Trong xây dựng công trình đê, đập phá sóng, đường giao thông... trên nền đất yếu cần phải 
xử lý nền trước khi đặt công trình lên. Giải pháp áp dụng có thể là: cọc cát, bấc thấm, gia 
cường vải địa kỹ thuật, giàn bè mảng trên mặt nền, hoặc dùng giải pháp khoan phụt trộn 
sâu. Tuy nhiên chưa phải hoàn toàn là thế, người ta có thể đắp cố kết giai đoạn để chờ tăng 
chỉ tiêu cơ l ý, sau đó đắp tiếp. Mỗi giải pháp đều có cơ sở lựa chọn để đảm bảo kỹ thuật và 
kinh tế nhất. Bài viết này được soạn thảo trên cơ sở của các tài liệu liên quan về xử lý nền 
công trình ven biển , bài giảng chuyên đề về xử l ý nền hạt rời. Bạn đọc có thể tìm hiểu 
thêm từ các tài liệu tham khảo trích dẫn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1) 14 TCN 1-2004: Quy trình kỹ thuật phụt vữa gia cố đê. 
2) Quy phạm kỹ thuật thi công khoan phụt vữa xi măng công trình thủy công SL- 62-
94 ( Tiêu chuẩn của Trung Quốc). 
3) Công nghệ khoan phụt áp lực cao trong xử lý nền đất yếu. PGS,TS Nguyễn Quốc 
Dũng, NXB Nông nghiệp 2005. 
4) Tuyển tập các báo cáo hội thảo khoa học chuyên đề khoan phụt xử lý nền, Hội đập 
lớn VN, 2007. 
5) Lê Đình Chung&nnk (2009); Nghiên cứu xây dựng sơ đồ công nghệ thi công các 
công trình thủy lợi, thủy điện. 
6) Hướng dẫn thiết kế đê biển (2010), Chương trình khoa học công nghệ xây dựng đê 
biển và công trình thủy lợi vùng cửa sông ven biển, Bộ NN&PTNT. 
7) CUR Report 162 (1996), Building on soft soils. A.A Balkema, Rosterdam. 
8) GODA, Yushimy and others (2000), Technical Standards and Commenteries for 
Port and Harbour Facilities in Japan. 
9) Construction and design of cement grouting. Houlsby A.C. John Wiley& Sons, INc, 
1990. 
10) Lê Xuân Roanh (2011), Những vấn đề cơ bản cần chú trong giám sát thi công nền 
và móng công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí Xây Dựng và Đô Thị, số 22.2011; 
IS1859-3119. 
11) 22TCN 262- 2000 Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu.