ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN QUỐC HUY
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI
CỦA CỪ TRÀM TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
TT
ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ
TT
H
L
va
NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2017
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN QUỐC HUY
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI
CỦA CỪ TRÀM TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
TT
ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ
H
L
va
NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH
Mã số
TT
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
: 60.58.02.05
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. CHÂU TRƢỜNG LINH
Đà Nẵng - Năm 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các số liệu và
kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
TT
H
L
va
TT
Trần Quốc Huy
MỤC LỤC
TT
H
L
va
TT
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Tóm tắt luận văn
Danh mục các Ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN NỀN ĐẤT YẾU TẠI TRÀ VINH VÀ CÁC GIẢI
PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ
NHÀ CẤP THẤP BẰNG CỌC .................................................................................... 3
1.1.Tổng quan nền đất yếu tại Trà Vinh ..................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm về nền đất yếu ................................................................................. 3
1.1.2. Đặc điểm của một số loại đất yếu thường gặp ................................................ 3
a. Đất sét mềm ....................................................................................................... 3
b. Bùn ..................................................................................................................... 3
c. Than bùn ............................................................................................................ 4
d. Cát chảy ............................................................................................................. 4
1.1.3. Đánh giá sơ bộ đặc điểm địa chất công trình tại tỉnh Trà Vinh .................... 4
1.2. Các giải pháp gia cố nền đất yếu đƣờng giao thông nông thôn và nhà cấp
thấp bằng cọc ................................................................................................................. 6
1.2.1. Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn ................................... 6
a. Giới thiệu chung ................................................................................................ 6
b. Phạm vi sử dụng chủ yếu ................................................................................... 7
c. Công nghệ thi công ............................................................................................ 7
1.2.2. Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm (nền gia cố cừ tràm) .................................. 7
a. Giới thiệu chung ................................................................................................ 7
b. Các đặc điểm khi gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm........................................... 9
c. Các lý thuyết tính toán thiết kế cừ tràm ........................................................... 10
d. Tình hình sử dụng cừ tràm gia cố nền đất yếu tại Trà Vinh ............................ 12
1.2.3. Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre ..................................................................... 15
a. Giới thiệu chung .............................................................................................. 15
b. Phạm vi sử dụng .............................................................................................. 15
c. Thi công cọc ..................................................................................................... 15
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ............................................................................................ 18
TT
H
L
va
TT
Chƣơng 2: THỬ NGHIỆM HIỆN TRƢỜNG ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI NỀN
GIA CỐ CỪ TRÀM TẠI TỈNH TRÀ VINH ............................................................ 19
2.1. Nghiên cứu phƣơng pháp thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm ................ 19
2.1.1. Hệ thống thiết bị thử nghiệm ......................................................................... 19
a. Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm ..................................................................... 19
b. Yêu cầu kỹ thuật thiết bị thử nghiệm ............................................................... 20
2.1.2. Chuẩn bị thử nghiệm ..................................................................................... 20
2.1.3. Quy trình gia tải thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm .......................... 21
a. Xác định tải trọng thử nghiệm ......................................................................... 21
b. Quy trình gia tải thử nghiệm............................................................................ 21
c. Một số yêu cầu trong quá trình thử nghiệm ..................................................... 22
d. Kết quả thử nghiệm thu được........................................................................... 23
2.2. Tiến hành thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm tại xã Hòa Thuận, huyện
Châu Thành, tỉnh Trà Vinh ........................................................................................ 23
2.2.1. Đóng cừ tràm thử nghiệm .............................................................................. 23
2.2.2. Tiến hành thử nghiệm .................................................................................... 23
a. Thiết bị thử nghiệm .......................................................................................... 23
b. Quy trình thử nghiệm:...................................................................................... 24
c. Một số hình ảnh thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm tại hiện trường ...... 24
2.2.3. Kết quả thử nghiệm ........................................................................................ 27
a. Công trình thử nghiệm ..................................................................................... 27
b. Công trình: Trường TH Mỹ Hòa B .................................................................. 29
c. Công trình: Trường THCS thị trấn Tiểu Cần .................................................. 31
d. Công trình: Trường TH Phước Hưng B .......................................................... 33
2.3. Mô phỏng Plaxis thử nghệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm ................................ 35
2.3.1. Mô hình bài toán ............................................................................................ 35
2.3.2. Kết quả mô phỏng ........................................................................................... 38
2.3. Xác định SCT nền gia cố cừ tràm ....................................................................... 51
2.3.1. Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún từ các thực nghiệm và mô phỏng ... 51
2.3.2. Xác định SCT giới hạn theo phương pháp đồ thị ......................................... 52
2.3.3. Xác định SCT cho phép .................................................................................. 52
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................ 52
Chƣơng 3: ÁP DỤNG SỨC CHỊU TẢI THỰC NGHIỆM ĐỂ TÍNH TOÁN ....... 53
CHO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH
TRÀ VINH ................................................................................................................... 53
3.1. Áp dụng tính toán cho đƣờng giao thông nông thôn......................................... 53
3.1.1.Giới thiệu công trình ....................................................................................... 53
3.1.2. Xây dựng mô hình tính toán trên Plaxis ....................................................... 54
a. Thông số đầu vào ............................................................................................. 54
TT
H
L
va
TT
b. Mô hình tính ..................................................................................................... 55
c.Tính lún cho nền đường đối với SCT nền gia cố cừ tràm 7 T/m2 ..................... 57
d.Tính lún cho nền đường đối với SCT nền gia cố cừ tràm đề xuất 11 T/m2 ...... 58
3.2. Áp dụng tính toán cho nhà cấp thấp................................................................... 60
3.2.1. Giới thiệu công trình ...................................................................................... 60
3.2.2. Xây dựng mô hình tính toán trên Plaxis ....................................................... 62
a. Thông số đầu vào ............................................................................................. 62
b. Mô hình tính ..................................................................................................... 62
c.Tính toán móng đối với SCT nền gia cố cừ tràm 7T/m2 ................................... 64
d. Tính toán móng đối với SCT nền gia cố cừ tràm đề xuất 11T/m2 ................... 65
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................................ 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 68
1. Kết luận .................................................................................................................... 68
2. Kiến nghị .................................................................................................................. 68
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 69
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
PHỤ LỤC
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI CỦA CỪ TRÀM
TRONG GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
VÀ NHÀ CẤP THẤP TẠI TỈNH TRÀ VINH
Học viên: Trần Quốc Huy. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông.
Mã số: 60.58.02.05. Khóa:K31. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt –Cừ tràm được sử dụng trong gia cố nền đất yếu đường GTNT và nhà cấp thấp tại
tỉnh Trà Vinh rất phổ biến từ trước cho đến nay và trong tương lai. Việc thiết kế công trình trên nền
gia cố cừ tràm theo một quy ước chung là giả định SCT nền gia cố cừ tràm thường dùng là 7T/m2 có
vẻ như chưa phù hợp. Đề tài sử dụng phương pháp nén tĩnh nền gia cố cừ tràm để xác định được SCT
thực nghiệm. Kết quả nén tĩnh bốn công trình tại Trà Vinh xác định được từ tải trọng 14 – 16T/m2 cho
độ lún rất nhỏ từ 21,75 – 29,39mm. Kết quả mô phỏng số quá trình nén tĩnh bằng phần mềm Plaxis
cho kết quả rất tin cậy, khi đường cong tải trọng – độ lún mô phỏng rất tương đồng xấp xỉ với các
đường cong thực nghiệm. Đề tài đề xuất SCT thực nghiệm là 11T/m2 dựa trên đường cong tải trọng –
độ lún mô phỏng. Áp dụng 2 trường hợp SCT nền gia cố cừ tràm theo quy ước cũ và theo đề xuất vào
tính lún cho nền đường GTNT và nhà 2 tầng. Kết quả cho thấy với SCT 11T/m2 độ lún của nền đường
rất thấp chỉ bằng 17,17% độ lún theo SCT 7T/m2. Đối với nhà SCT 11T/m2 cho kết quả tiết kiệm về
chi phí xây dựng khi giảm tiết diện móng thì SCT 11T/m2 đảm bảo về độ lún nhưng SCT 7T/m2 không
đảm bảo. Từ kết quả nghiên cứu tác giả kiến nghị nên dùng SCT 11T/m2 để tính toán cho các công
trình đường GTNT và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh, sử dụng phương pháp nén tĩnh nền gia cố cừ
tràm cho nhiều công trình để đánh giá SCT thực nghiệm chính xác khách quan hơn, tạo cơ sở dữ liệu
góp phần trong việc tiêu chuẩn hóa công trình xây dựng trên nền gia cố cừ tràm.
Từ khóa –cừ tràm; nền gia cố cừ tràm; sức chịu tải; nén tĩnh nền gia cố cừ tràm
va
TT
EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE LOAD SUPPORTING ABILITY OF
CAJUPUT PILES IN REINFORCING THE WEAK EARTH FOUNDATION
OF RURAL TRAFFIC WAY AND LOW LEVEL HOUSES
IN TRAVINH PROVINCE
TT
H
L
Abbtract – Cajuput piles have been commonly used in reinforcing the weak earth foundation
of the rural traffic way and low level houses in Tra Vinh province from the past till now and in future.
The design of the building on the reinforced cajuput pile foundationunder a common convention is to
assume that the load support ability of the reinforced cajuput pile foundation of 7T/m2 seems not to be
suitable. The topic applied the static compression method for the reinforced cajuput pile foundation to
determine the experimental load support ability. Static compression results of four building works in
Tra Vinh determined that the sagging is very small (from 21.75 to 29.39 mm) with the load of 14 –
16T/m2. The static compression simulation by Plaxis software gives very reliable results, because the
simulated load - sagging curvesare very similar to the experimental curves. The topic proposed that the
experimental load support ability is 11T/m2 based on the simulated load - sagging curves. Applying the
load support ability of the reinforced cajuput pile foundation under the old convention and under the
proposal to calculate the sagging of the rural traffic way foundation and 2 store-house foundation. The
result shows that with the load support ability of 11T/m2, the sagging of the rural traffic way
foundation is very low, only about 17,17% of the sagging under the load support ability of 7T/m2. For
houses with the load support ability of 11T/m2, the result is that when the foundation area is reduced,
the construction costs will be reduced, however, the load support ability of 11T/m2 makes sure of the
sagging but the load support ability of 7T/m2 does not. Based on the research results, the author has
proposed the load support ability of 11T/m2 should be used to calculate for the rural traffic way and
low level houses in Tra Vinh Province, applying the static compression method for the reinforced
cajuput pile foundation for many construction works to evaluate the experimental load support ability
in a more objective and more exact manner, creating database that contributes to the standardization of
construction works on the reinforced cajuput pile foundation.
Keywords–Cajuput piles; reinforced cajuput pile foundation; load supporting ability; static
compression for reinforced cajuput pile foundation
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
: Đồng bằng sông Cửu Long
: Bê tông cốt thép
: Đường vào cầu
: Giao thông nông thôn
: Sức chịu tải
: Tiểu học
: Trung học cơ sở
: Phần tử hữu hạn
: Phút
:Giờ
TT
H
L
va
TT
ĐBSCL
BTCT
ĐVC
GTNT
SCT
TH
THCS
PTHH
ph
h
DANH MỤC CÁC BẢNG
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
3.1
3.2
3.3
3.4
TT
2.6
va
2.5
L
2.4
H
2.3
Tên bảng
Mô tả địa tầng các lớp đất tại tỉnh Trà Vinh
Một số loại cừ tràm thường dùng tại tỉnh Trà Vinh
SCT của cừ tràm đơn
SCT giới hạn của 1 cừ tràm
Một số công trình giao thông tiêu biểu gia cố cừ tràm
Một số công trình dân dụng tiêu biểu gia cố cừ tràm
Cấp gia tải và giảm tải, thời gian theo dõi và ghi chép số liệu
Mô tả các lớp đất tại công trình thử nghiệm
Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại công trình thử
nghiệm
Mô tả các lớp đất tại trường TH Mỹ Hòa B
Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại trường TH Mỹ
Hòa B
Mô tả các lớp đất tại trường THCS thị trấn Tiểu Cần
Bảng tổng hợp đặc tính cơ lý của đất nền tại trường THCS thị
trấn Tiểu Cần
Các thông số đất nền cho mô hình Plaxis
Thông số cừ tràm cho mô hình Plaxis
Giai đoạn tính toán quá trình thi công, chất tải
Tổng hợp kết quả độ lún thực nghiệm và độ lún mô phỏng
Các thông số đất nền cho mô hình Plaxis
Các thông số vật liệu kết cấu áo đường cho mô hình Plaxis
Các thông số đất nền cho mô hình Plaxis
Các thông số vật liệu móng cho mô hình Plaxis
TT
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2.1
2.2
Trang
4
9
12
12
13
14
22
27
28
30
30
32
32
37
37
37
51
54
55
62
62
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
TT
2.4
va
2.3
L
2.2
H
2.1
Tên biểu đồ
Trang
Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún công trình thử nghiệm xã Hòa
28
Thuận
Biểu đồ quan hệ thời gian – độ lún công trình thử nghiệm xã Hòa
28
Thuận
Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún công trình Trường TH Mỹ
30
Hòa B
Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian công trình Trường TH Mỹ
31
Hòa B
Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún công trình trường THCS thị
32
trấn Tiểu Cần
Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian công trình trường THCS thị
33
trấn Tiểu Cần
Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún công trình trường TH Phước
34
Hưng B
Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian công trình trýờng TH Phước
34
Hưng B
Biểu đồ các quan hệ tải trọng – độ lún của các công trình
51
TT
Số hiệu
DANH MỤC CÁC HÌNH
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24
TT
2.13
H
L
2.12
TT
2.11
Tên hình
Trang
Thi công đóng cừ tràm bằng vồ gỗ
9
Thi công đóng cừ tràm bằng gầu máy và máy đóng cừ cải tiến
10
Công cụ phần tử neo trên Plaxis 8.2
17
Công cụ mặt tiếp xúc trên Plaxis 8.2
17
Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm
19
Sơ đồ lắp đặt thiết bị thử nghiệm (phóng to)
20
2
Mặt bằng đóng cừ tràm mật độ 25 cừ/m
23
Kích thủy lực và đồng hồ bơm áp lực
24
Đồng hồ đo lún và giá đỡ đồng hồ
24
Tên công trình thử nghiệm
25
Lắp đặt đối trọng và dàn chất tải
25
Lắp đặt tấm nén thép 1,0m x 1,0m
25
Lắp đặt đồng hồ bơm áp lực
26
Lắp đặt kích, đồ hồ đo lún và thanh chuẩn
26
Vị trí công trình thử nghiệm xã Hòa Thuận, huyện Châu Thành,
27
tỉnh Trà Vinh
Vị trí công trình trường TH Mỹ Hòa B, huyện Cầu Ngang, tỉnh
29
Trà Vinh
Vị trí công trình trường THCS thị trấn Tiểu Cần, huyện Tiểu
31
Cần, tỉnh Trà Vinh
Vị trí công trình trường TH Phước Hưng B, huyện Trà Cú, tỉnh
33
Trà Vinh
Mặt bằng đóng cừ tràm mật độ 25 cừ/m2
35
Sơ đồ chất tải để mô phỏng Plaxis
35
Mô hình bài toán bằng chương trình Plaxis
36
Mô hình bài toán bằng chương trình Plaxis (phóng to)
36
38
Cấp gia tải trong mô phỏng Plaxis
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
39
P = 2T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 2T/m2 (s = -3,94mm)
39
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
40
P = 4T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 4T/m2 (s = -6,32mm)
40
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
41
va
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.30
2.31
2.32
2.33
2.34
2.35
2.36
2.37
2.38
2.39
2.40
2.41
2.42
2.43
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
TT
2.29
va
2.28
L
2.27
H
2.26
TT
2.25
P = 6T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 6T/m2 (s = -9,52mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 8T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 8T/m2 (s = -12,86mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 10T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 10T/m2 (s = -16,40mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 12T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 12T/m2 (s = -21,65mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 14T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 14T/m2 (s = -24,03mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 16T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 16T/m2 (s = -30,11mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 18T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 18T/m2 (s = -62,67mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 20T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 20T/m2 (s = -103,67mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 22T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 22T/m2 (s = -202,11mm)
Chuyển vị theo lưới phần tử của nền đất ở cấp tải trọng
P = 24T/m2
Độ lún của nền đất ở cấp tải trọng P = 24T/m2 (s = -363,01mm)
Mặt cắt ngang đường vào cầu gia cố cừ tràm.
Mô hình tính toán mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm
Ký hiệu các lớp vật liệu mô phỏng mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ
tràm
Tạo lưới phần tử mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm
Mực nước ban đầu mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm
Ứng suất ban đầu mặt cắt nền ĐVC gia cố cừ tràm
Cung trượt của mặt cắt nền ĐVC với SCT nền gia cố cừ tràm
7T/m2
41
42
42
43
43
44
44
45
45
46
46
47
47
48
48
49
49
50
50
54
55
56
56
57
57
57
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
TT
3.12
va
3.11
L
3.10
H
3.9
TT
3.8
Độ lún nền ĐVC với SCT nền gia cố cừ tràm 7T/m2
(độ lún tim đường = 214,66mm)
Hệ số ổn định trượt của nền đường K = 1,502 với SCT nền gia
cố cừ tràm 7T/m2
Cung trượt của mặt cắt nền ĐVC với SCT nền gia cố cừ tràm
11T/m2
Độ lún nền ĐVC với SCT nền gia cố cừ tràm 11T/m2
(độ lún tim đường = 36,86mm)
Hệ số ổn định trượt của nền đường K = 1,760 với SCT nền gia
cố cừ tràm 11T/m2
Mặt bằng móng nhà ở gia đình
Mặt cắt ngang móng M1
Mặt cắt ngang móng M2
Mô hình mặt cắt móng trên nền gia cố cừ tràm
Ký hiệu các lớp vật liệu mô phỏng mặt cắt móng trên nền gia cố
cừ tràm
Tạo lưới phần tử mặt cắt móng trên nền gia cố cừ tràm
Ứng suất ban đầu mặt cắt móng trên nền gia cố cừ tràm
Cung trượt của nền đất và móng với SCT gia cố cừ tràm 7T/m2
Độ lún móng với SCT nền gia cố cừ tràm 7T/m2
(độ lún lớn nhất = 82,52mm)
Cung trượt của nền đất và móng với SCT gia cố cừ tràm 11T/m2
Độ lún móng với SCT nền gia cố cừ tràm 11T/m2
(độ lún lớn nhất = 74,39mm)
58
58
58
59
59
60
61
61
63
63
64
64
64
65
65
65
1
MỞ ĐẦU
TT
H
L
va
TT
1. Lý do lựa chọn đề tài
Từ lâu việc sử dụng cừ gỗ, cừ tre, cừ tràm... là giải pháp được lựa chọn để gia cố
nền, móng công trình chịu tải trọng nhỏ trên nền đất yếu. Tùy theo vật liệu có sẵn tại
địa phương mà sử dụng, cừ tre được dùng nhiều ở các tỉnh miền Bắc, cừ tràm được
dùng nhiều ở các tỉnh miền Nam. Giải pháp này đáp ứng khả năng chịu tải, biện pháp
thi công đơn giản, chi phí xây dựng thấp hơn so với các giải pháp gia cố bằng các loại
cọc bê tông cốt thép tiền chế hoặc thi công tại chỗ như cọc bê tông, cọc khoan nhồi,
...mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, gia cố nền móng bằng cừ tràm là giải pháp hiệu
quả cho các công trình có tải trọng nhỏ như: nhà từ 1 đến 4 tầng, đường giao thông
nông thôn, hoặc các công trình chịu tải trọng nhỏ khác.
Tại tỉnh Trà Vinh, gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm được sử dụng khá phổ biến,
các công trình nhà từ 1 đến 3 tầng hầu như đều sử dụng móng trên nền gia cố cừ tràm,
ví dụ là công trình Trường TH Long Đức C, có quy mô 1 trệt, 1 lầu sử dụng móng trên
nền gia cố cừ tràm chiều dài 4,7m, mật độ 25cọc/m2; công trình Trạm y tế Phường 3
có quy mô 1 trệt, 1 lầu sử dụng móng trên nền gia cố cừ tràm chiều dài 4,7m, mật độ
25 cọc/m2.
Vấn đề bất cập hiện nay vẫn chưa có tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật, quy trình
tính toán thiết kế về gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm, chỉ có các tài liệu nghiên cứu về
cừ tràm mang tính chất tham khảo. Việc áp dụng cừ tràm trong thiết kế đơn thuần là
giả định SCT của đất nền gia cố cừ tràm (thường dùng tại tỉnh Trà Vinh là 7,0 T/m2
cho tất cả các loại đất) dùng làm cường độ chịu tải dưới đáy móng để lựa chọn phương
án, tiết diện, tính toán cốt thép móng (móng đơn, móng băng). Cả hai công trình nêu
trên đơn vị thiết kế giả định cường độ chịu tải của đất nền sau khi gia cố cừ tràm (đất
nền gia cố cừ tràm) là 7,0 T/m2. Riêng đối với công trình trường TH Long Đức C, khi
thi công đóng cừ tràm theo chiều dài thiết kế, cừ không chối nên đơn vị thiết kế giả
định lại SCT đất nền gia cố cừ tràm là 5,0 T/m2 tính toán lại mở rộng tiết diện móng.
Thực tế, SCT của đất nền gia cố cừ tràm là bao nhiêu vẫn chưa biết, việc thực
nghiệm SCT nền gia cố cừ tràm tại tỉnh Trà Vinh còn hạn chế. Để biết SCT thực tế của
đất nền gia cố cừ tràm là bao nhiêu? Từ đó tránh được các rủi ro không mong muốn từ
việc giả định SCT, đồng thời từ SCT thực nghiệm có thể nâng cao hiệu quả kinh tế
trong quá trình thiết kế đối với đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp, các công
trình chịu tải trọng nhỏ tại tỉnh Trà Vinh.
Chính vì những tồn tại nêu trên, nên đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải
của cừ tràm trong gia cố nền đất yếu đƣờng giao thông nông thôn và nhà cấp thấp
tại tỉnh Trà Vinh” được cân nhắc, lựa chọn làm đề tài nghiên cứu của luận văn, phù
hợp với công việc thực tế hiện nay của học viên.
2
TT
H
L
va
TT
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu tổng quát
Đánh giá SCT của cừ tràm trong gia cố nền đất yếu, áp dụng vào tính toán cho
đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đề xuất phương pháp nén tĩnh, đánh giá SCT đất nền gia cố cừ tràm;
- Đề xuất SCT tính toán thiết kế cho đất nền gia cố cừ tràm;
- Áp dụng SCT thực nghiệm tính toán cho đường giao thông nông thôn và nhà
cấp thấp;
- Mô phỏng được sự làm việc của cừ tràm.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
Thử nghiệm nén tĩnh nền gia cố cừ tràm.
SCT thực nghiệm của đất nền gia cố cừ tràm.
Đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh.
4. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu SCT đất nền gia cố cừ tràm và áp dụng cho đường giao thông nông
thôn và nhà cấp thấp tại tỉnh Trà Vinh.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Thu thập thông tin:
+ Thu thập từ các tài liệu nghiên cứu liên quan đến cừ tràm.
- Thu thập số liệu địa chất tại khu vực thử nghiệm trên địa bàn tỉnh Trà Vinh.
- Thử nghiệm nén tĩnh, xác định SCT của nhóm cọc.
- Tính toán cho đường giao thông nông thôn và nhà cấp thấp.
- Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1.Ý nghĩa khoa học
- Đưa ra được phương pháp nén tĩnh và xác định được SCT của cừ tràm.
- Mô phỏng sự làm việc của cừ tràm.
6.2.Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tác
thiết kế các công trình có gia cố nền đất bằng cừ tràm. Từ SCT thực nghiệm, làm cơ sở
dữ liệu để lựa chọn phương án móng thích hợp cho nhà cấp thấp và đường GTNT, tiết
kiệm chi phí, mang lại hiệu quả kinh tế, đảm bảo chất lượng công trình.
3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN NỀN ĐẤT YẾU TẠI TRÀ VINH VÀ CÁC GIẢI PHÁP
GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
VÀ NHÀ CẤP THẤP BẰNG CỌC
TT
H
L
va
TT
1.1.Tổng quan nền đất yếu tại Trà Vinh
1.1.1. Khái niệm về nền đất yếu
Đất yếu là đất ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới
hạn chảy, hệ số rỗng (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 φ từ 0 – 10o hoặc lực dính từ kết
quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0,35 daN/cm2 [7].
Có thể định nghĩa 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.
1.1.2. Đặc điểm của một số loại đất yếu thường gặp
Một số loại đất yếu thường gặp như sau: đất sét mềm, bùn, than bùn, cát chảy [2].
a. Đất sét mềm
Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có
cường độ cao hơn so với bùn.
Đặc điểm của đất sét mềm:
- Tính dẻo: biểu thị sự lưu động của đất sét ở một độ ẩm nào đó khi chịu tác dụng
của ngoại lực và chứng tỏ rằng về mức độ biến dạng đất sét. Đất sét mềm thường có
độ sệt từ dẻo chảy đến chảy.
- Độ bền vững cấu trúc:(hay gọi là cường độ kết cấu σc). Nếu tải trọng truyền lên
đất nhỏ hơn trị số σc thì biến dạng rất nhỏ, khi vượt quá σc thì đường cong quan hệ
giữa hệ số rỗng và áp lực bắt đầu có độ dốc lớn. Trị số σc của đất sét mềm vào khoảng:
0,2-0,3 daN/cm2.
-Tính chất lưu biến: là tính từ biến và có khả năng thay đổi độ bền khi chịu tác
dụng lâu dài của tải trọng, ngoài sự từ biến trong tính chất lưu biến của đất sét còn
có biểu hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi (gọi là sự chùng
ứng suất).
-Hiện tượng hấp thụ: là khả năng của đất sét yếu hút từ môi trường xung quanh
và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi) những ion phân tử và
các hạt keo.
b. Bùn
Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc trong
môi trường biển chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng vịnh, hồ hoặc các bãi
4
TT
H
L
va
TT
bồi cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn có thể là á cát, á
sét và cũng có thể là cát mịn
Độ ẩm của bùn luôn cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng e > 1(với á cát và á sét) và
e > 1,5 (với sét).
Đặc điểm bùn luôn no nước và tất yếu về mặt chịu lực, cường độ của bùn rất nhỏ,
góc ma sát trong của bùn đôi khi bằng không, biến dạng rất lớn, môđun biến dạng vào
khoảng 1– 5 daN/cm2 đối với bùn sét và từ 10– 25 daN/cm2 đối với bùn á sét, bùn á cát,
hệ số nén lún 2– 3 cm2/daN. Việc xây dựng các công trình trên bùn chỉ có thể thực hiện
sau khi đã tiến hành xử lý nền.
c. Than bùn
Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ, được tạo thành do kết quả phân hủy các di
tích hữu cơ (chủ yếu là thực vật) tại các đầm lầy. Hàm lượng hữu cơ chiếm 20 – 80%,
thường có màu đen hoặc nâu sẫm, cấu trúc không mịn, còn thấy tàn dư thực vật.
Than bùn có dung trọng khô rất thấp (3 – 9 kN/m3), có độ ẩm cao trung bình từ
85 – 95% , hệ số nén lún đạt từ 3,8 – 10 cm2/daN.
d. Cát chảy
Cát được gọi là cát chảy khi chịu tác động hoặc ứng suất thủy động thì chuyển
sang trạng thái lỏng nhớt. Cát chảy là loại các hạt mịn, có kết cấu rời rạc, khi bão hòa
nước có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể, có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét.
Cát chảy ở trạng thái thiên nhiên có thể có cường độ và khả năng chịu lực tương
đối cao nhưng khi bị phá hoại kết cấu và làm rời rạc, thì lúc đó cát chuyển sang trạng
thái chảy như chất lỏng. Khi gặp loại cát chảy cần nghiên cứu kỹ, xác định chính xác
nguyên nhân phát sinh, phát triển để áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp.
1.1.3. Đánh giá sơ bộ đặc điểm địa chất công trình tại tỉnh Trà Vinh
Mô tả sơ bộ đặc điểm địa chất công trình trên địa bàn tỉnh Trà Vinh thông qua một
số kết quả khoan khảo sát địa chất như sau:
Bảng 1.1. Mô tả địa tầng các lớp đất tại tỉnh Trà Vinh
STT
Tên lớp
Mô tả địa tầng – Chiều dày lớp
I. Thành phố Trà Vinh
- Bùn sét màu xám đen. Chiều dày khoảng 2,0m.
I.1
Lớp 1
- Cát mịn lẫn bụi, cát bụi, màu xám nâu trạng, thái trặng vừa.
Chiều dày khoảng từ 2 – 12m.
- Bùn sét, xám nâu, xám nâu, trạng thái chảy. Chiều dày khoảng từ
I.2
Lớp 2
3 – 8m.
- Sét pha màu nâu, sét lẫn cát màu nâu, trạng thái dẻo đến chảy.
Chiều dày khoảng 15m.
I.3
Lớp 3
- Sét màu xám vàng, xám xanh. Trạng thái nửa cứng đến cứng.
Chiều dày khoảng 4m.
5
Lớp 3
III.1
III.2
Lớp 1
Lớp 2
III.3
Lớp 3
IV.1
Lớp 1
IV.2
Lớp 2
IV.3
Lớp 3
V.1
Lớp 1
V.2
Lớp 2
V.3
Lớp 3
VI.1
VI.2
Lớp 1
Lớp 2
VII.1
Lớp 1
VII.2
Lớp 2
VIII.1
Lớp 1
VIII.2
Lớp 2
TT
II.3
va
Lớp 2
L
II.2
H
Lớp 1
TT
II.1
II. Huyện Châu Thành
- Bùn sét, màu xám, xám đen. Chiều dày khoảng
từ 7,7 – 18,4m.
- Cát bụi màu xám đen, trạng thái chặt. Chiều dày khoảng 3m.
- Cát pha màu xám đen, trạng thái dẻo. Chiều dày khoảng 5m.
- Bùn sét, màu xám, xám đen. Chiều dày khoảng 5,5m.
- Sét màu xám nâu, xám xanh. Chiều dày khoảng 5,0m.
III. Huyện Trà Cú
- Cát hạt nhỏ màu nâu vàng. Chiều dày khoảng từ 2,6 – 9m.
- Bùn sét pha màu xám đen. Chiều dày khoảng từ 11m – 21m.
- Sét, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. Chiều dày khoảng
từ 3 – 7m.
IV. Huyện Tiểu Cần
- Bùn sét pha màu xám đen. Chiều dày khoảng 18,4m.
- Sét pha màu xám nâu, xám vàng, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày
khoảng 2m.
- Sét trạng thái nữa cứng. Chiều dày khoảng 22m.
- Cát pha màu xám xanh, trạng thái dẻo. Chiều dày khoảng 2,5m.
- Bùn sét màu xám đen. Chiều dày khoảng 5m.
V. Huyện Cầu Kè
- Cát pha màu xám đen, trạng thái dẽo. Chiều dày khoảng
từ 1,8 – 3,5m.
- Bùn sét pha màu xám đen. Chiều dày khoảng từ 11 – 12m.
- Sét pha màu xám xánh, trạng thái chảy đến dẻo mềm. Chiều dày
khoảng 7m.
VI. Huyện Càng Long
- Bùn sét, màu xám, xám đen. Chiều dày khoảng từ 15 – 31m.
- Sét màu xám xanh, trạng thái dẻo mềm. Chiều dày khoảng 10m.
VII. Huyện Cầu Ngang
- Bùn sét, màu xám, xám đen. Chiều dày khoảng từ 10 – 15m.
- Cát pha màu xám đen, màu vàng, trạng thái dẻo đến chảy. Chiều
dày khoảng 4m.
VIII. Thị xã Duyên Hải và huyện Duyên Hải
- Bùn sét, màu xám, xám đen. Chiều dày khoảng từ 15 – 22m.
- Cát mịn vàng nâu, xám nâu, trạng thái kết cấu kém chặt đến chặt
vừa. Chiều dày khoảng 9,4m
- Bùn sét pha, màu xám xen kẹp cát, trạng thái nhão. Chiều dày
khoảng 6m.
- Sét, trạng thái nửa cứng đến dẻo cứng. Chiều dày khoảng từ
23,4 – 26m.
6
TT
H
L
va
TT
Đánh giá sơ bộ: Nhìn chung địa chất tại tỉnh Trà Vinh lớp đất mặt đa phần là đất
yếu bao gồm các lớp: bùn sét, sét trạng thái chảy, dẻo mềm với chiều dày lớp thay đổi
tùy theo khu vực từ 15 – 41m. Một số nơi như thành phố Trà Vinh, huyện Trà Cú,
huyện Châu Thành lớp đất mặt tương đối tốt là cát hạt nhỏ, cát mịn, trạng thái kém
chặt đến chặt vừa với chiều dày lớp thay đồi từ 9 – 12m, lớp tiếp theo vẫn là đất yếu:
bùn sét, sét pha, sét dẻo mềm với chiều dày lớp thay đổi từ 21 – 28m. Với địa chất như
vậy các công trình cần có biện pháp gia cố nền đất yếu để đảm bảo khả năng chịu tải.
1.2. Các giải pháp gia cố nền đất yếu đƣờng giao thông nông thôn và nhà cấp
thấp bằng cọc
Hiện nay, với khoa học công nghệ phát triển có rất nhiều phương pháp được áp
dụng vào việc gia cố nền đất yếu bằng cọc, tùy theo từng loại công trình (cấp công
trình, địa hình, địa chất, mật độ dân cư, các công trình liền kề…) mà ta chọn phương
pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc thích hợp như: cọc khoan nhồi, cọc bê tông ly tâm,
cọc xi măng đất, cọc đất, cọc đá dăm,…. Trong phạm vi đề tài giới hạn việc giới thiệu
các giải pháp thích hợp trong gia cố nền đất yếu cho đường giao thông nông thôn và
nhà cấp thấp hiện đang được áp dụng:
- Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông đúc sẵn (cọc đóng, cọc ép);
- Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm;
- Gia cố nền đất yếu bằng cọc tre.
1.2.1. Gia cố nền đất yếu bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn
a. Giới thiệu chung
Cọc BTCT đúc sẵn là cọc được chế tạo sẵn theo thiết kế tại công trường hoặc nhà
xưởng. Sau đó cọc được hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép cọc, tùy theo tình hình
thực tế và đặc điểm công trình mà lựa chọn phương pháp thi công thích hợp.
Cọc BTCT đúc sẵn có hai loại: Cọc BTCT thường và cọc BTCT ứng suất trước.
Cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có kích thước 0,1 – 1,0m, kích thước thường gặp
hiện nay là 0,2 – 0,4m.
Với cọc BTCT thường thì mác bê tông hay sử dụng là 250 – 350 kg/cm2. Thép
chịu lực chính thường sử dụng thép AII hoặc cao hơn. Số lượng và kích thước thép
được xác định theo tính toán kết cấu cọc (cả trong thi công lẫn trong khai thác) đường
kính không nên bé hơn Φ12, số thanh chọn sẵn và bố trí đối xứng. Thép đai cọc BTCT
đúc sẵn tương ứng với các quy định sử dụng của cấu kiện BTCT. Việc bố trí thép đai
trong cọc có thể có bước thay đổi, chủ yếu để tiết kiệm. Trong trường hợp này cốt đai
bố trí dày ở hai đầu và thưa dần vào giữa [3].
Còn với cọc BTCT ứng suất trước thì mác bê tông là 350 – 450 kg/cm2. Cáp kéo
ứng suất thường có cường độ cực hạn khoảng 18000 kg/cm2. Trong quá trình đổ bê
tông cáp thường được kéo với áp lực 9000–13000 kg/cm2. Cọc BTCT ứng suất trước
có ưu điểm là SCT lớn, có thể xuyên qua các lớp các chặn, sỏi cuội. Tuy nhiên loại cọc
BTCT ứng suất trước chưa được đề cập phổ biến ở Việt Nam.
7
TT
H
L
va
TT
Cọc BTCT đúc sẵn gồm các phần chính như sau: cọc mũi; đoạn cọc nối; móc
cẩu [3].
- Cấu tạo đoạn cọc mũi: Đoạn cọc mũi có cấu tạo 2 đầu múc khác nhau, đầu cọc
có nhiệm vụ thích hợp với tiếp nhận tải trọng thi công (đóng hoặc ép cọc) trong khi
đầu mũi chịu tác động của lực tập trung có thể có khi gặp chướng ngại vật cứng bất
ngờ trong đất. Đầu cọc mũi thường được vuốt nhọn, thép dẫn hướng mũi cọc đường
kính lớn hơn Φ25.
- Cấu tạo đoạn cọc nối: Đoạn cọc nối có hai đầu giống nhau và giống đầu cọc của
đoạn cọc mũi. Chiều dài đoạn nối có thể khác chiều dài đoạn cọc mũi chủ yếu là tùy
thuộc vào địa chất khu vực và biện pháp thi công.
- Cấu tạo móc cẩu: Thép mốc cẩu nên sử dụng thép thuộc nhóm AI thường dùng
đường kính lớn hơn Φ25. Số lượng và khoảng cách tùy thuộc vào chiều dài đoạn cọc
mà lựa chọn. Nếu chiều dài đoạn cọc L ≤ 6 – 7m, nên bố trí 2 mốc cẩu cách đều đầu
cọc một đoạn a = (0,2 – 0,25)L, thường lấy 0,207L; với chiều dài đoạn cọc L ≤ 7 – 8m
nên bố trí 3 mốc cẩu, hai mốc cẩu cách đều đầu cọc 1 đoạn a ≈ 0,21L; móc thứ 3 cách
1 đầu cọc b ≈ 0,3L.
b. Phạm vi sử dụng chủ yếu
Cọc BTCT đúc sẵn thường được sử dụng để gia cố nền của các công trình có tải
trọng vừa, chiều sâu lớp đất yếu không quá sâu như:
+ Nhà ở, công trình công cộng có chiều cao lớn hơn 3 tầng;
+ Móng các cống, trạm bơm;
+ Móng các cầu có tải trọng nhỏ.
Tính toán thiết kế: Tham khảo các tiêu chuẩn: TCVN 10304-2014, TCVN 93932012, TCVN 9394-2012,…
c. Công nghệ thi công
Trình tự thi công cọc BTCT đúc sẵn gồm có ba bước chính sau đây:
+ Chế tạo cọc;
+ Công tác chuẩn bị trước khi hạ cọc;
+ Hạ cọc.
Việc thi công cọc tùy thuộc vào tính chất công trình, điều kiện thi công, vị trí
công trình, mà lựa chọn phương pháp thi công thích hợp. Hạ cọc bằng phương pháp ép
cọc hoặc đóng cọc đảm bảo không ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
1.2.2. Gia cố nền đất yếu bằng cừ tràm (nền gia cố cừ tràm)
a. Giới thiệu chung
Cây tràm (Melaleuca) là loài cây thân gỗ phân bố tự nhiên và được xác định là
loài cây trồng chủ lực cho vùng Tây Nam bộ theo quyết định 4961/QĐ-BNN-TCLN
ngày 17/11/2014 của Bộ NN-PTNT, đặc biệt trên vùng đất phèn nặng, ngập nước theo
- Xem thêm -
.PDF 
98 
19 
88 
