Luận án Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biển - Xi măng

pháp xử lý nền đất yếu phù hợp, các yếu tố của cấu trúc 
nền đất yếu được nghiên cứu sinh dựa vào để phân chia gồm: chiều sâu giới hạn để phân 
chia cấu trúc nền; tuổi, nguồn gốc đất nền; đặc điểm địa chất thủy văn; đặc điểm địa 
 53 
tầng (sự sắp xếp trong không gian, chiều dày, thành phần, trạng thái, tính chất cơ lý của 
các lớp đất nền); đặc điểm công trình đường (quy mô, cường độ, tính chất tác dụng của 
tải trọng); tác động tương hỗ giữa các lớp đất nền và công trình. 
2.3.3. Đặc điểm các yếu tố cấu trúc nền 
Có thể nhận xét đặc điểm các yếu tố cấu trúc nền tuyến đường như sau: 
- Về chiều sâu phân chia cấu trúc nền: Để đảm bảo ổn định về cường độ và biến 
dạng của tuyến đường, đất yếu phải được xử lý đến hết chiều sâu vùng hoạt động nén 
ép do tải trọng công trình gây ra. Đối với vị trí xây dựng cầu lớn, tải trọng lớn nên chiều 
sâu đặt móng lớn, móng cần tựa vào các lớp đất tốt. Vì vậy, chiều sâu phân chia cấu trúc 
nền được lựa chọn đến hết phạm vi phân bố đất yếu, đối với các vị trí xây cầu, chiều sâu 
phân chia đến 40m. 
- Về tuổi của các lớp đất nền: Theo kết quả nghiên cứu đã trình bày ở mục 2.2, 
tất cả các lớp đất nền trong vùng ảnh hưởng của tải trọng đường đắp đều có tuổi Holocen 
thuộc trầm tích Đệ Tứ. 
- Về nguồn gốc của đất nền: Theo kết quả nghiên cứu đã trình bày ở mục 2.2, tất 
cả các lớp đất nền trong độ sâu nghiên cứu dọc tuyến đường đều có nguồn gốc sông, 
biển và đầm lầy nhưng chủ yếu là nguồn gốc sông-biển hỗn hợp. 
- Về đặc điểm địa chất thủy văn: Nước dưới đất trong pham vi nghiên cứu thuộc 
tầng chứa nước Holocen (qh). 
- Về đặc điểm địa tầng: Theo kết quả khảo sát địa kỹ thuật tuyến đường [1], địa 
tầng dọc tuyến đường đến độ sâu 40m gồm 10 lớp đất, theo thứ tự từ trên xuống (hình 
2.1) như sau: 
1. Lớp số 1: Đất đắp, đất trồng trọt, chiều dày 0,3m 1,0m. 
2. Lớp số 2: Sét dẻo chảy, chiều dày 1,70m  15,00m. 
3. Lớp số 3: Cát bụi, chặt vừa, chiều dày 1,60m  7,50m. 
4. Lớp số 4a: Sét dẻo chảy, chiều dày 7,10m  25,30m. 
5. Lớp số 4b: Sét dẻo mềm-dẻo chảy, chiều dày 3,60m  4,50m. 
6. Lớp số 4c: Sét dẻo cứng, chiều dày 0,60m  4,30m. 
7. Lớp số 5: Cát bụi, kết cấu chặt vừa, chiều dày 1,10m  5,60 m. 
8. Lớp số 6a: Sét dẻo mềm, chiều dày 2,20m  24,50m. 
9. Lớp số 6b: Sét dẻo cứng, chiều dày 0,80m  8,00m. 
10. Lớp số 6c: Sét nửa cứng, chiều dày 2,00 m  21,40m. 
 54 
Cột địa tầng đặc trưng của tuyến đường được được thể hiện trong hình 2.1. 
Hình 2.1. Cột địa tầng đặc trưng tuyến nghiên cứu [1] 
Từ các cột địa tầng hố khoan và mặt cắt địa chất công trình dọc tuyến đường có 
thể rút ra một số quy luật chung về chiều dày đất yếu là: các lớp đất yếu (lớp 1, lớp 2, 
lớp 4a, lớp 4b) có chiều dày thay đổi từ 15m, phân bố ngay trên 
bề mặt đất, phía dưới là các lớp đất tốt hơn gồm: đất cát bụi trạng thái chặt vừa đến chặt 
(lớp 3, lớp 5) hoặc đất sét trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng, hay nửa cứng (lớp 4c, lớp 6a, 
lớp 6b, lớp 6c). 
- Về tính chất cơ lý của các lớp đất yếu thể hiện rõ tính năng xây dựng thấp. Một 
số đặc trưng cơ lý cơ bản của đất nền dọc tuyến nghiên cứu được trình bày tại bảng 2.8. 
1
2
4a
3
5
6a
6c
4c
 55 
Bảng 2.8. Một số đặc trưng cơ lý các lớp đất nền 
dọc tuyến đường Hải Phòng-Nam Định [1] 
Số 
TT 
Số thứ 
tự lớp 
Loại đất 
Khối 
lượng thể 
tích tự 
nhiên 
(g/cm3) 
Khối 
lượng 
thể tích 
khô c 
(g/cm3) 
Chỉ số 
dẻo 
(Ip) 
Độ sệt 
(IL) 
Hệ số 
rỗng 
e 
Hệ số 
nén lún 
a1-2 
(kPa-1) 
Góc 
ma sát 
trong 
 (độ) 
Lực 
dinh 
đơn vị 
c 
(kPa) 
1 Lớp 1 Đất đắp 
2 Lớp 2 
Sét dẻo 
chảy 
1,73 1,19 20,58 0,87 1,261 9,10 6o11’ 6,2 
3 Lớp 3 
Cát bụi, 
chặt vừa 
1,80 1,40 5,11 1,370 5,12 8o17’ 4,7 
4 Lớp 4 
(4a) 
Sét dẻo 
chảy 
1,68 1,1 27,08 0,85 1,145 11,1 6027’ 6,7 
5 Lớp 5 
(4b) 
Sét dẻo 
chảy-dẻo 
mềm 
1,75 1,21 26,01 0,75 1,223 8,50 9o31’ 12,8 
6 Lớp 6 
(4c) 
Sét dẻo 
cứng 
1,91 1,47 22,26 0,25 0,844 0,030 16o31’ 25,2 
7 Lớp 7 
(5) 
Cát bụi, 
chặt 
1,88 1,47 4,96 0,823 0,033 13o58’ 5,4 
8 Lớp 8 
(6a) 
Sét dẻo 
mềm 
1,78 1,29 21,75 0,63 1,085 0,058 10o50’ 12,6 
9 Lớp 9 
(6b) 
Sét dẻo 
cứng 
1,85 1,38 21,04 0,42 0,957 0,040 15o26’ 21,1 
10 Lớp 10 
(6c) 
Sét nửa 
cứng 
1,97 1,55 20,33 0,11 0,748 0,023 19o46’ 26,3 
Từ bảng 2.8 nhận thấy: 
+ Các lớp đất yếu (lớp 2, 4 và 5) có khối lượng thể tích tự nhiên nhỏ ( = 1,68 
g/cm3  1,73 g/cm3), độ sệt lớn (Il = 0,85  0,87), hệ số rỗng lớn (e =1,145  1,261), 
không thuận lợi cho xây dựng công trình. 
+ Đặc trưng cơ học của các lớp đất yếu đều phản ánh tính năng xây dựng thấp như: 
hệ số nén lún lớn (a = 5,12kPa-1  11,1kPa-1); góc ma sát trong nhỏ ( = 6o11’  6o27’), 
lực dính đơn vị nhỏ (c = 4,7kPa  6,7kPa), trị số SPT30 nhỏ (2  4). 
- Về đặc điểm công trình: Ngoài 8 cầu lớn, nhỏ trên toàn tuyến, tuyến giao thông 
đường bộ có chiều rộng mặt đường thiết kế giai đoạn 1 là 12m, đắp cao từ 3m đến 8m 
tùy thuộc điều kiện địa hình, vận tốc 80km/h. Tải trọng của nền đắp tác dụng xuống nền 
từ 50kPa đến 150kPa). 
- Về tác động tương hỗ giữa các lớp đất nền và công trình: Do đất yếu nằm ngay 
trên bề mặt, nên dù tải trọng nền đường đắp không quá lớn (50kPa) cũng gây biến dạng 
lớn nền đường. Do không có các chỉ tiêu cơ học động của đất nền nên trong tính toán 
 56 
sức chịu tải và độ lún của nền đường, tải trọng của các phương tiện tham gia giao thông 
(tải trọng động) được quy đổi thành tải trọng tĩnh khoảng từ 15kPa đến 40kPa. 
 Như vậy, kết quả phân tích đặc điểm các yếu tố cấu trúc nền cho thấy, các yếu tố 
làm căn cứ phân chia cấu trúc nền đất yếu cho toàn bộ tuyến đường về cơ bản là như 
nhau, chỉ có sự khác biệt trong 2 yếu tố là: sự sắp xếp trong không gian và chiều dày 
của các lớp đất yếu trong địa tầng. Do đó, nghiên cứu sinh phân chia cấu trúc nền đất 
yếu tuyến đường thành các Kiểu và các Dạng, theo đó: 
+ Kiểu phụ thuộc vào đặc điểm phân bố trong không gian của đất yếu và loại đất 
phân bố dưới đất yếu, 
+ Dạng phụ thuộc vào chiều dày các lớp đất yếu. 
2.3.4. Kết quả phân chia cấu trúc nền đất yếu 
Dựa vào các yếu tố cấu trúc nền và theo nguyên tắc phân chia cấu trúc nền đã trình 
bày ở trên, cho phép phân chia cấu trúc nền đất yếu toàn tuyến đường ven biển Hải 
Phòng – Nam Định thành 2 kiểu (kiểu I, kiểu II) và 6 dạng (dạng Ia, dạng IIa, dạng Ib, 
dạng IIb, dạng Ic và dạng IIc), theo đó: 
- Kiểu I có đặc điểm đất yếu phân bố ngay trên bề mặt đất, phía dưới là lớp cát 
trạng thái chặt vừa-chặt, có tính năng xây dựng tốt, 
 - Kiểu II có đặc điểm đất yếu phân bố ngay trên bề mặt đất, phía dưới là các lớp 
sét trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng, nửa cứng, có tính năng xây dựng tốt, 
- Dạng Ia và dạng IIa có tổng chiều dày các lớp đất yếu < 5m, 
- Dạng Ib và dạng IIb có tổng chiều dày các lớp đất yếu từ 5m  15m, 
- Dạng Ic và dạng IIc có tổng chiều dày các lớp đất yếu > 15m. 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền Ia được thể hiện 
trong hình 2.2. 
 57 
Hình 2.2. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng Ia (đặc trưng 
tại Km1+250 đến Km1+706) 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền IIa được thể hiện 
trong hình 2.3. 
Hình 2.3. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng IIa (đặc 
trưng tại Km57+763 đến Km 58+010) 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền Ib được thể hiện 
trong hình 2.4. 
 58 
Hình 2.4. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng Ib (Đặc trưng 
tại Km6+100 đến Km6+300) 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền IIb được thể hiện 
trong hình 2.5. 
Hình 2.5. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng IIb (Đặc 
trưng tại Km52+816 đến Km53+448) 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền Ic được thể hiện 
trong hình 2.6. 
 59 
Hình 2.6. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng Ic (Đặc trưng 
tại Km12+540 đến Km12+659) 
Sự phân bố trong không gian của đất yếu trong dạng cấu trúc nền IIc được thể hiện 
trong hình 2.7. 
Hình 2.7. Phân bố điển hình các lớp đất trong cấu trúc nền đất yếu dạng IIc (Đặc trưng 
tại Km56+961 đến Km57+296) 
Việc phân chia dạng cấu trúc nền theo các khoảng chiều dày đất yếu h < 5m, h = 
5m 15m, h > 15m phù hợp với đặc điểm địa tầng tuyến đường và làm cơ sở để lựa chọn 
 60 
phương pháp cũng như thiết bị thi công xử lý nền phù hợp. Đối với các dạng cấu trúc 
nền Ia, IIa (đất yếu h < 5m) sẽ là phù hợp hơn với các phương pháp xử lý nền đất yếu 
nông như trộn xi măng, trộn vôi, thay thế lớp đất yếu bằng đất tốt hoặc vải địa kỹ thuật 
; đối với cấu trúc nền dạng Ib, IIb (h= 5m 15m) có thể sử dụng phương pháp xử lý 
sâu bằng cọc cát xi măng, sử dụng thiết bị thi công UGB-50M [29] là thiết bị gọn, nhẹ, 
cơ động; đối với cấu trúc nền dạng Ic, IIc (h > 15m) sẽ rất phù hợp phương pháp xử lý 
sâu phổ biến hiện nay, có thể sử dụng các thiết bị thi công có chức năng như thiết bị thi 
công cọc cát để xử lý bằng cọc cát - xi măng. 
2.3.5. Phạm vi phân bố các dạng cấu trúc nền 
Cấu trúc nền đất yếu các kiểu I, II và các dạng Ia, IIa, Ib, IIb, Ic, IIc phân bố không 
liên tục dọc theo tuyến đường từ Hải Phòng đến Nam Định (xem phụ lục 1), theo đó: 
Dạng Ia, IIa phân bố tại các đoạn từ Km8+900 đến Km9+455, Km57+763,42 đến 
Km 58+010.24. 
Dạng Ib, IIb phân bố tại các đoạn từ Km0+45 đến Km0+648; Km1+026 đến 
Km1+250; Km1+900; Km3+666 đến Km4+650; Km5+020; Km6+100 đến Km6+300; 
Km6+660 đến Km6+860; Km7+260 đến Km7+680; Km8+20,4 đến Km8+61; Km9+674 
đến Km10+140; Km10+220 đến Km10+362; Km11+481 đến Km11+680; Km12+094, 
Km12+460; Km30+209; Km31+0; Km31+400 đến Km31+600; Km32+200; 
Km34+720 đến Km35+885; Km36+807 đến Km37+479; Km51+157; Km52+379; 
Km54+162; Km56+495. 
Dạng Ic, IIc phân bố tại các đoạn từ Km1+500 đến Km1+706; Km2+120 đến 
Km2+850; Km2+948 đến Km3+474; Km4+840; Km5+220 đến Km5+900; Km6+480; 
Km7+062; Km7+900; Km8+102; Km10+149; Km10+502 đến Km11+312; Km11+884; 
Km12+290; Km12+540 đến Km12+659; Km29+127 đến Km30+117; Km30+309 đến 
Km30+720; Km31+287; Km31+800; Km32+957 đến Km34+313; Km36+200; 
Km38+480 đến Km39+700; Km51+569 đến Km51+921; Km52+816 đến Km53+448; 
Km54+653 đến Km56; Km56+961 đến Km57+296; Km58+932 đến Km61+634. 
Như vậy, cấu trúc nền đất yếu dạng Ia, IIa có chiều dày đất yếu nhỏ hơn 5m, phạm 
vi phân bố hẹp, sử dụng các phương pháp xử lý nông là phù hợp; các dạng Ib, IIb, Ic, 
IIc có đất yếu chiều dày từ 5m đến 15m và lớn hơn 15m phân bố rộng rãi trên toàn bộ 
tuyến đường, sử dụng các phương pháp xử lý sâu sẽ hợp lý. 
 61 
2.4. Kết luận chương 2 
Từ những kết quả nghiên cứu nêu trên có thể đưa ra một số kết luận sau đây: 
- Đất yếu phân bố rất phổ biến ở vùng ven biển Hải Phòng – Nam Định nói chung, 
dọc tuyến đường giao thông đường bộ ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định dự 
kiến xây dựng nói riêng, ảnh hưởng bất lợi đến khả năng lún nền và ổn định của công 
trình đường bộ này nếu không được xử lý khi xây dựng. 
- Theo tuổi và nguồn gốc, các loại đất yếu vùng ven biển trong vùng và dọc theo 
tuyến đường ven biển dự kiến xây dựng đoạn Hải Phòng – Nam Định đều có tuổi 
Holocen thuộc hệ tầng Thái Bình và hệ tầng Hải Hưng của trầm tích Đệ Tứ vùng đồng 
bằng Bắc Bộ (Q2tb, Q2 1-2hh), có các nguồn gốc khác nhau, nhưng chủ yếu là nguồn gốc 
sông-biển (am). Về thành phần, đất yếu phổ biến gồm sét pha, sét, cát pha, trạng thái 
dẻo chảy – chảy. Theo tính năng xây dựng, các loại đất yếu vùng nghiên cứu đều có sức 
chịu tải quy ước Ro< 50kPa, mô đun tổng biến dạng Eo < 5000kPa. 
- Cấu trúc nền đất yếu dọc tuyến đường ven biển Hải Phòng – Nam Định được 
chia thành 2 Kiểu (I, II), 6 Dạng (Ia, IIa, Ib, IIb, Ic, IIc), theo đó, Kiểu I có đất yếu phân 
bố ngay trên bề mặt đất, phía dưới đất yếu là các lớp đất cát có tính năng xây dựng tốt 
hơn; Kiểu II có đất yếu phân bố ngay trên bề mặt đất, phía dưới đất yếu là các lớp đất 
loại sét có tính năng xây dựng tốt hơn. Dạng a có chiều dày đất yếu <5m, dạng b có 
chiều dày đất yếu từ 5m đến 15m, dạng c có chiều dày đất yếu > 15m. 
- Việc phân chia được các kiểu cấu trúc nền đất yếu dọc tuyến đường ven biển 
Hải Phòng-Nam Định có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn các phương pháp xử lý 
nền, đảm bảo hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế. Lựa chọn phương pháp xử lý nào cũng 
cần phù hợp với đặc điểm đất yếu, cấu trúc nền đất yếu, với điều kiện tự nhiên khu vực 
tuyến đường đi qua. 
 62 
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 
 NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT BIỂN – XI MĂNG 
3.1. Cơ sở đề xuất phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát biển – xi măng 
3.1.1. Khái quát về phương pháp cọc cát biển - xi măng xử lý nền đất yếu 
Bản chất của phương pháp cọc cát biển - xi măng xử lý nền đất yếu là dùng một 
thiết bị chuyên dụng đưa vật liệu hỗn hợp cát biển - xi măng trộn khô vào nền dưới dạng 
cọc tiết diện tròn, không lấy đất ở trong nền ra. Thiết bị thi công cọc có chức năng ép 
đất nền ra xung quanh và xuống sâu tạo thành khoảng trống để đưa vật liệu vào. Về cơ 
bản, hỗn hợp vật liệu cát biển – xi măng khô sau khi lấp đầy khoảng trống trong nền sẽ 
hút nước trong đất yếu tạo thành vữa cát biển – xi măng và rắn chắc lại thành cọc cứng, 
có cường độ phụ thuộc vào hàm lượng xi măng đưa vào vật liệu cọc. Sau khi xử lý, nền 
đất yếu sẽ trở thành hệ nền-cọc, trong đó, tính chất cơ lý của đất yếu được cải tạo cùng 
với cường độ cao của cọc cát biển – xi măng sẽ làm tăng sức chịu tải và giảm độ lún của 
hệ nền-cọc, đảm bảo ổn định cho công trình xây dựng trên chúng. 
3.1.2. Cơ sở đề xuất phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát biển – xi măng 
Với các dạng cấu trúc nền tuyến đường bộ ven biển Hải Phòng-Nam Định Ib, Ic, 
IIb, IIc có lớp đất yếu dày từ 5m đến 15m và lớn hơn 15m đã phân chia được ở chương 
2 thì lựa chọn các phương pháp xử lý sâu sẽ phù hợp. Các phương pháp xử lý thường 
được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường giao thông là phương pháp bấc thấm kết 
hợp gia tải trước, phương pháp cọc cát, giếng cát, hút chân không và phương pháp cọc 
đất-xi măng. Tuy nhiên, các phương pháp này, ngoài những ưu điểm đã được khẳng 
định vẫn có những hạn chế riêng, cụ thể là: 
- Phương pháp cọc cát gây tiếng ồn lớn khi thi công, ảnh hưởng đến môi trường và 
các công trình xung quanh. Nếu thi công cọc cát trong nền đất quá yếu, độ bão hòa lớn 
hoặc có mực nước ngầm dao động mạnh thì dưới áp lực của dòng thấm, các hạt cát sẽ 
dịch chuyển vào trong nền hoặc di chuyển xuống vùng đất dưới mũi cọc làm cọc bị biến 
dạng ngang lớn, chân cọc có thể bị rỗng dẫn đến độ chặt của bản thân cọc giảm, cọc cát 
bị cắt, gián đoạn, thậm chí bị phá hủy đẫn đến sức chịu tải của nền cọc giảm. 
- Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước trong quá trình thi công thường xảy 
ra hiện tượng xáo trộn đất xung quanh bấc thấm (hiệu ứng xáo trộn), bấc thấm bị đứt 
hoặc bị các hạt đất lấp nhét vào lỗ rỗng của bấc làm giảm hoặc gián đoạn đường thấm 
nước, kéo dài thời gian thoát nước cố kết của nền dẫn đến thời gian chờ thi công tăng 
lên, hiệu quả đầu tư giảm đi. Mặt khác, việc kiểm soát chất lượng thi công tầng đệm 
 63 
thoát nước hay đắp nền hiện nay bằng bơm hút cát cũng cho thấy hiệu quả rút ngắn thời 
gian cố kết không được như mong muốn. 
- Phương pháp cọc đất-xi măng không có tác dụng nén chặt đất xung quanh cọc. 
Tải trọng công trình truyền xuống nền chủ yếu do cọc tiếp nhận, vai trò của đất nền 
xung quanh cọc là không có. Do đó, trong một số trường hợp, lớp đất yếu quá dày, dưới 
mũi cọc phân bố các lớp đất yếu thì cọc đất-xi măng khó áp dụng hoặc nếu áp dụng thì 
hiệu quả có thể không như mong đợi. Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì khối 
lượng xi măng đưa vào cọc thường lớn (từ 200 kg đến 400 kg cho 1 m3 đất) nên giá 
thành xử lý cao, giảm hiệu quả về kinh tế. 
Một vấn đề quan trọng trong xây dựng công trình hạ tầng ven biển là nguồn vật 
liệu cát sông đang càng ngày càng cạn kiệt do xây dựng các đập thủy điện ở thượng 
nguồn, làm giảm nghiêm trọng nguồn phù sa ở các sông. Hơn nữa, việc khai thác cát 
sông đã, đang và ngày càng khó khăn, tác động xấu tới môi trường sinh thái. Nghị định 
số 23/2020/NĐ-CP ngày 24/02/2020 của Chính phủ Quy định về quản lý cát, sỏi lòng 
sông và bảo vệ lòng, bờ, bãi sông là cơ sở pháp lý nhằm hạn chế, thậm chí cấm khai thác 
cát sông, thúc đẩy tìm nguồn vật liệu khác thay thế. Vì vậy, đặt ra vấn đề cần nghiên 
cứu sử dụng nguồn cát biển tại chỗ làm vật liệu xây dựng thay thế cát sông, phục vụ xây 
dựng công trình nói chung, công trình hạ tầng ven biển nói riêng. 
Từ những phân tích trên, nhận thấy, cần nghiên cứu phát triển một phương pháp 
mới xử lý nền đất yếu, phù hợp với điều kiện tự nhiên vùng ven biển Việt Nam. Phương 
pháp cọc cát biển – xi măng với đầy đủ cơ sở lý thuyết, cơ sở thực nghiệm và quy trình 
thiết kế, thi công, nghiệm thu cọc; đồng thời sử dụng nguồn cát biển tại chỗ làm vật liệu 
cọc, giúp giảm giá thành xây dựng, hạn chế sử dụng nguồn cát sông, bảo vệ môi trường 
bền vững sẽ là một phương pháp phù hợp để gia cố nền đất yếu tuyến đường giao thông 
ven biển Hải Phòng-Nam Định. 
3.2. Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát biển – xi 
măng 
3.2.1. Cơ sở khoa học nâng cao sức chịu tải và giảm độ lún của nền 
Cũng như các loại đất xây dựng, đất yếu có cấu tạo gồm 3 pha: rắn, lỏng và khí. 
Pha rắn gồm các hạt khoáng vật riêng rẽ không gắn kết với nhau hoặc có gắn kết với 
nhau nhưng độ bền của liên kết giữa các hạt nhỏ hơn nhiều lần độ bền của bản thân các 
hạt. Pha lỏng và kha khí gồm nước và không khí tồn tại trong các lỗ rỗng giữa các hạt 
rắn. Sự tồn tại của 3 pha rắn, lỏng, khí trong cấu tạo của đất làm cho đất có những đặc 
 64 
tính khác với vật thể liên tục, đó là tính mềm rời, tính ứng xử với nước và tính dị hướng. 
Tính mềm rời của đất thể hiện thông qua sự tồn tại độ rỗng của đất giữa các hạt. Tính 
ứng xử với nước thể hiện thông qua tính thấm nước, tính chứa nước, tính hấp phụ nước 
và sự biến đổi trạng thái, tính chất của đất khi lượng nước trong đất thay đổi. Tính dị 
hướng của đất thể hiện sự không đồng nhất về kích thước các hạt rắn, thành phần khoáng 
vật, thành phần hóa học, trạng thái, tính chất cơ lý của đất [30]. 
Các loại đất yếu trong cấu trúc nền dọc tuyến đường ven biển Hải Phòng-Nam 
Định chủ yếu gồm các loại đất sét, sét pha và cát pha ở trạng thái chảy, dẻo chảy. Các 
pha rắn, lỏng, khí cấu tạo nên các loại đất yếu này đều có những đặc điểm chung, được 
thể hiện thông qua thành phần hạt, tính chất vật lý và tính chất cơ học của đất, đó là: 
Về thành phần hạt: hàm lượng hạt mịn trong đất lớn (nhóm hạt sét thường lớn hơn 
20%), 
Về tính chất vật lý: độ ẩm cao, gần bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy (w ≥ wL), độ 
sệt lớn (Il > 0,75), hệ số rỗng lớn (e ≥1), khối lượng thể tích khô nhỏ ( c = 1,1g/cm3  
1,3g/cm3), 
Về tính chất cơ học: hệ số nén lún (a) lớn, có giá trị phổ biến từ 5kPa-1  15kPa-1, 
môđun tổng biến (Eo) dạng nhỏ (Eo = 2000kPa  5000kPa), các đặc trưng sức kháng cắt 
(c) thấp (c = 5kPa  10kPa, góc ma sát trong nhỏ ( = 4o  7o), sức kháng xuyên tiêu 
chuẩn thấp (N30 < 5). 
Những đặc điểm chung về thành phần hạt, tính chất cơ lý của đất yếu nêu trên 
chính là những nguyên nhân gây mất ổn định các công trình xây dựng trên chúng, đó là 
độ lún lớn và sức chịu tải nhỏ. 
3.2.1.1. Về độ lún của nền 
Độ lún của nền là biến dạng của nền đất theo phương thẳng đứng. Vì đất được cấu 
tạo bởỉ hạt rắn, nước và khí nên độ lún của nền phụ thuộc vào biến dạng của hạt rắn và 
nước có trong đất. Hạt rắn của đất xem như không biến dạng (trên thực tế hạt rắn có bị 
biến dạng nhưng rất nhỏ - biến dạng từ biến), nước cũng được xem là không biến dạng 
nên độ lún của nền chủ yếu phụ thuộc vào sự biến dạng của đất do sự giảm thể tích lỗ 
rỗng có trong đất [30]. Trị số độ lún của nền được xác định theo biểu thức sau: 
 S = Stt + Sck + Stb (3.1) 
trong đó: S là tổng độ lún của nền 
Stt là độ lún tức thời 
 Sck là độ lún cố