Gia cố bờ kè bằng tổ hợp phương pháp tiêu thoát nước ngầm, cọc nhồi và cọc xi măng đất

68 Science and Technology Development Journal, vol 20, no.K4- 2017 
 
Tóm tắt—Ổn định mái dốc các công trình là một 
vấn đế quan trọng và phức tạp của công tác địa kỹ 
thuật. Thực tế cho thấy các mái dốc đặc biệt là các 
bờ kè thường mất ổn định bởi tác động của nhiều yếu 
tố như tính chất đất nền, tải trọng ngang, hoạt động 
nước ngầm, 
 Do đó, cần sử dụng đồng thời nhiều phương 
pháp để gia cố và ổn định đối tượng này. Bài báo sẽ 
trình bày việc sử dụng tổ hợp các phương pháp tiêu 
thoát nước ngầm, cọc nhồi và cọc xi măng đất để gia 
cố bờ kè công trình xây dựng các nhà máy 
Z751/TCKT, Z756/BCCB tại phường Long Bình, 
thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai thuộc Ban Quản 
lý dự án 45 - Bộ Quốc phòng. 
Từ khóa—Gia cố bờ kè, Tiêu thoát nước ngầm, 
Cọc nhồi, Cọc xi măng đất. 
1 MỞ ĐẦU 
ông trình nhà máy Z751/TCKT, Z756/BCCB 
tại phường Long Bình, thành phố Biên Hòa, 
tỉnh Đồng Nai thuộc Ban Quản lý dự án 45 - Bộ 
Quốc phòng. Trong quá trình xây dựng, đã xảy ra 
hiện tượng sạt lở nghiêm trọng tại bờ kè phải của 
công trình (hình 1). Mặt bằng tổng thể bờ kè được 
thể hiện trong hình 2. Qua khảo sát hiện trạng, có 
thể tóm tắt một số nguyên nhân gây ra sự mất ổn 
định kè bờ phải như sau: 
Bản thảo nhận được vào ngày 7 tháng 8 năm 2017. Bản sửa 
đổi bản thảo ngày 25 tháng 12 năm 2017. 
Nghiên cứu được tài trợ bởi Trường Đại học Bách Khoa – 
ĐHQG-HCM trong khuôn khổ Đề tài mã số T-ĐCDK-2017-54. 
Hoàng Trọng Quang - Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí, 
Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách 
Khoa – ĐHQG-HCM, (e-mail: htquang@hcmut.edu.vn). 
Trần Nguyễn Thiện Tâm - Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu 
khí, Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách 
Khoa – ĐHQG-HCM (e-mail: tamtran2512@gmail.com). 
Lê Nguyễn Hải Nam - Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí, 
Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách 
Khoa – ĐHQG-HCM (e-mail: lahnam@hcmut.edu.vn). 
* Tác giả chính: Email: htquang@hcmut.edu.vn 
Hình 1. Sạt lở tại bờ kè 
- Tại các vị trí sạt lở đều hình thành dòng thấm 
đổ nước ra trên mái kè với lượng nước lớn nhất 
vào những đợt mưa. 
- Địa chất vùng sạt lở mái kè là á sét và cát mịn 
nên có tính lún không đều. Khi bão hòa nước xảy 
ra sụt lở đất, hóa lỏng của cát mịn và gây xói mòn 
khối đắp. 
- Kết cấu kè theo thiết kế có hệ số mái m = 1,5, 
chiều cao kè khoảng 6m và được gia cố bởi tấm bê 
tông tự lèn nên sẽ không ổn định khi đất đắp ở 
trạng thái bão hòa nước. 
- Tại vị trí đường lên xuống hồ thử với độ dốc 
10%, hình thành nơi tập trung nước mưa của toàn 
bộ cả khu vực đổ xuống nên dòng thấm khá lớn tại 
mái kè. 
- Địa hình khu vực dự án tương đối dốc nên 
hình thành dòng thấm và áp lực nước thấm lớn gây 
bất lợi cho mái kè. 
Từ những nguyên nhân phân tích ở trên, đơn vị 
thiết kế đã xem xét và đưa ra phương án để xử lý 
Gia cố bờ kè bằng tổ hợp phương pháp tiêu 
thoát nước ngầm, cọc nhồi và cọc xi măng đất 
Hoàng Trọng Quang, Trần Nguyễn Thiện Tâm, Lê Nguyễn Hải Nam 
C 
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 20, số K4-2017 
69 
triệt để sạt lở kè cũng như tránh ảnh hưởng tới 
đường phía trên kè như sau: 
- Tựu trung lại thì nguyên nhân chủ yếu là do 
nước mặt và nước ngầm dưới lòng đường chảy ra 
gây mất ổn định. Vì vậy mấu chốt của vấn đề là 
thiết kế hệ thống tiêu thoát nước mặt và ngầm dưới 
lòng đường một cách có định hướng không cho 
dòng thấm thoát ra mặc định trên mái đập. Từ đó 
hạ thấp đường bão hòa để nâng cao độ ổn định cho 
mái hạ lưu và ngăn ngừa biến dạng do thấm. 
- Sau khi giải quyết vấn đề thoát nước, để đảm 
bảo ổn định mái đường và kè sẽ tiếp tục sử dụng 
giải pháp đóng ống thép D49 sâu khoảng 5-6m sau 
đó bơm vữa xi măng cát làm chặt nền đất hiện hữu 
hạn chế cung trượt ngoài ra ở vị trí trên đương. Vị 
trí trên kè sạt lở nhiều sẽ kết hợp dùng cọc khoan 
nhồi D300 khoảng cách 4m với dầm bao tạo thành 
khối cứng. 
2 DỮ LIỆU ĐỊA CHẤT 
Căn cứ vào hồ sơ khảo sát địa chất do Công ty 
Cổ phần Tư vấn Xây dựng Thủy lợi II lập vào năm 
2014 từ các hố khoan HK-BS1 và HK-BS2, nền 
đất tại công trình được phân chia như sau: 
- Lớp Đ: Đất san lấp: Hỗn hợp: Bê tông, dăm 
sạn, đá cát lẫn á sét nhẹ - trung màu xám nâu. 
- Lớp 2a: Đất đắp: Á cát nặng - á sét nhẹ màu 
xám vàng, xám nâu nhạt kết cấu kém chặt - chặt 
vừa. Lớp có chiều dày 0,5m, chỉ thấy ở hố BS1. 
- Lớp 3: Sét màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ, 
tím nâu, xám trắng nhạt. Trạng thái nửa cứng. 
Nguồn gốc tàn tích. Lớp có chiều dày 2,7m đến 
4,0m phân bố trên toàn tuyến. 
- Lớp 2c: Đất đắp: Á sét nặng - trung lẫn sạn sỏi 
màu xám vàng, xám nâu, vệt xám trắng.Trạng thái 
dẻo cứng - dẻo mềm. Lớp có chiều dày từ 1,0m 
đến 4,5m xuất hiện trên toàn tuyến. 
- Lớp 3a: Á sét nặng - trung màu xám xanh nhạt, 
xám nâu vàng nhạt, xám trắng. Trong tầng lẫn sạn 
sỏi. Nguồn gốc tàn tích. Chiều dày chưa xác định 
hết. 
- Lớp PH: Đá sét bột kết phong hóa hoàn toàn 
thành á sét trung lẫn nhiều dăm cục và cuội sỏi. 
Lớp nằm trên lớp đá phong hóa mạnh ở hố BS1với 
chiều dày 1,0m. 
- Lớp PM: Đá sét bột kết phong hóa mạnh màu 
xám xanh, xám nhạt, xám nâu đen. Lớp có chiều 
dày chưa xác định hết, đã khoan vào được 0,5m. 
3 MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 
Các thông số địa chất và cọc khoan nhồi sử 
dụng trong mô hình tính toán của phần mềm 
PLAXIS trong bảng 1 và 2 như sau: 
Phụ tải kiểm tra ổn định đường: 
 Đường 13: Lấy trị số 20kN/m2, kéo dài 
15m, đặt tại cao độ mặt đường 13. 
Mực nước ngầm: Do đã có biện pháp thu nước 
bằng giếng cát và ống gom thu thoát nước nên khi 
tính toán mực nước sẽ chi tồn tại ở mức cao nhất 
dưới cao độ -3,0m so với mặt đường. 
Kiểm tra ổn định nền đường và mái kè sau khi 
có biện pháp tiêu thoát nước ngầm và gia cố bằng 
cọc khoan nhồi (hình 3 – 7): 
Hình 2. Khu vực đường và 
bờ kè 
K
h
u
 v
ự
c 
đ
ư
ờ
n
g
B
ờ
 k
è 
70 Science and Technology Development Journal, vol 20, no.K4- 2017 
BẢNG 2 
THÔNG SỐ VẬT LIỆU ĐẦU VÀO 
CỌC KHOAN NHỒI D300 
Bê tông B20 
Rb 11,5 MPa 
Rbt 0,9 MPa 
Eb 18000 MPa 
“Mác” M250 
Thép CIII, AIII 
Rs = Rsc 365 MPa 
Rsw MPa 
Es MPa 
Mác SX SD390 
Thép CT3 
E 210000 MPa 
Hình 3. Mô hình tính toán 
Hình 4. Kích tải đường và cọc khoan nhồi 
BẢNG 1 
CÁC THÔNG SỐ ĐẤT TRONG MÔ HÌNH PLAXIS 2D 
Mô hình Mohr-
Coulomb 
1 
Lớp đất đắp D 
2 
Lớp 2a 
3 
Lớp 2C 
4 
Lớp 3a 
5 
Lớp 3 
7 
Cát san lấp 
Loại Thoát nước Thoát nước Thoát nước Thoát nước Thoát nước Thoát nước 
γunsat [kN/m³] 20,00 20,00 20,20 20,00 20,00 20,00 
γsat [kN/m³] 20,00 20,00 20,20 20,60 20,60 20,00 
Eref [kN/m²] 4735,294 1000,000 3220,000 9281,176 4072,353 7428,571 
ν [-] 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,300 
Gref [kN/m²] 2058,824 434,783 1400,000 4035,294 1770,588 2857,143 
Eoed [kN/m²] 5000,000 1055,901 3400,000 9800,000 4300,000 10000,000 
cref [kN/m²] 10,00 10,00 18,00 28,00 35,00 1,00 
φ [°] 28,60 28,60 14,30 18,30 14,00 31,00 
Rinter. [-] 0,60 1,00 1,00 0,70 1,00 1,00 
Dạng thấm Trung tính Trung tính Trung tính Trung tính Trung tính Trung tính 
Mô hình tuyến tính 
6 
Xi măng đất 
8 
Bêtông 
Loại Không thoát nước Không thoát nước 
γunsat [kN/m³] 20,00 25,00 
γsat [kN/m³] 20,00 25,00 
Eref [kN/m²] 7428,571 30000000,00 
ν [-] 0,300 
0,000 
Gref [kN/m²] 2857,143 15000000,000 
Eoed [kN/m²] 10000,000 30000000,000 
Eincr [kN/m²/m] 1,00 0,00 
Rinter. [-] 31,00 1,000 
Dạng thấm Trung tính Trung tính 
Hình 5. Kiểm tra độ ổn định mái đường và kè 
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 20, số K4-2017 
71 
Theo kết quả tính toán ở trên, hệ số ổn định nền 
đường và mái kè sau khi gia cố là 1,693 > 1,4 
(hình 8) nên đảm bảo độ ổn định. 
4 BIỆN PHÁP THI CÔNG 
4.1 Giải pháp thu và tiêu nước ngầm dưới nền 
đường 
Thiết kế thu và tiêu nước ngầm được thể hiện ở 
hình 9. Thực tế thi công được thực hiện theo quy 
trình dưới đây: 
Tạo rãnh đổ cát vào hố rộng 1,0 m sâu 3,5m 
chạy dọc suốt khu vực cần gia cố phía bên kia 
đường (hình 10). 
Dùng 2 ống D140 đặt trong rãnh cát dọc theo 
đoạn cần gia cố và ống được đặt ở cao độ -3,0 ÷ -
3,2m so với mặt đường. Các ống này được đục lỗ 
sẵn và quấn lưới xung quanh và bọc sỏi để gom 
nước (hình 11, 12, 13). 
Khoan ngang qua đường để đặt ống D90 kết nối 
với các ống chạy dọc trong rãnh cát chờ sẵn. 
Khoảng cách đặt ống ở khu vực sự cố sạt lở cách 
nhau 7-15m (hình 14, 15). 
Sau khi tạo được rãnh cát và các ống gom thu, 
nước trong lòng đường sẽ chảy ra phía taluy 
đường. Đồng thời sử dụng các ống D90 đặt chìm 
trong mái taluy đường thu gom nước thoát ra từ 
đường về các hố ga để tránh ảnh hưởng đến khu 
vực taluy đường. Từ đó cho thoát nước ra ngoài hồ 
thử bằng ống D90 (hình 16, 17). 
Như vậy nước ngầm hay nước trong đất đã được 
gom thu và thoát nước theo ý muốn nên sẽ không 
gây xói mòn đất dưới lòng đường cũng như lượng 
nước mặt tránh gây bão hòa đất mái taluy để 
không gây sạt lở nữa. 
Hình 7. Cung trượt của đường và mái kè 
Hình 8. Kết quả kiểm tra ổn định kè và đường 
Hình 9. Thiết kế thu và tiêu nước ngầm 
Hình 6. Chuyển vị lớn nhất ở đường và mái kè 
72 Science and Technology Development Journal, vol 20, no.K4- 2017 
Hình 12. Bọc sỏi ống lọc trong rãnh cát 
Hình 13. Đầm nén đất tạo độ chặt trên rãnh cát 
Hình 16. Hệ thống ống khoan ngang qua đường 
Hình 17. Thoát nước qua ống D90 
Hình 14. Khoan ngang qua đường 
Hình 15. Ống D90 qua đường 
Hình 10. Thi công tạo rãnh cát 
Hình 11. Thi công tạo rãnh cát 
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 20, số K4-2017 
73 
4.2 Gia cố bờ kè bằng hệ thống cọc khoan 
nhồi, cọc xi măng đất 
Sau khi thu và tiêu nước ngầm, bờ kè được gia 
cố bằng hệ thống cọc khoan nhồi D300, cọc xi 
măng đất D49 theo hai tuyến dọc đường bộ và 
đường bờ kè song song (hình 18, 19, 20). 
Sau đó, tiếp tục thi công dầm bao theo hai tuyến 
trên (hình 21, 22, 23, 24). Cuối cùng, tiến hành 
hoàn thiện bề mặt taluy đường và kè (hình 25). 
Hình 22. Đổ bê tông dầm đỉnh đường 
Hình 18. Mặt bằng bố trí cọc khoan nhồi và ống D49 phụt vữa xi măng cát gia cố phía trên đường 
Hình 20. Hệ thống cọc khoan nhồi và ống D49 phụt vữa xi măng 
Hình 21. Bố trí cốt thép dầm bao đỉnh đường và bờ kè 
Hình 19. Mặt bằng bố trí cọc khoan nhồi và ống D49 phụt vữa xi măng cát gia cố bờ kè 
74 Science and Technology Development Journal, vol 20, no.K4- 2017 
5 KẾT LUẬN 
Giải pháp đưa ra đã chứng minh hiệu quả trên 
thực tế khi công trình giữ vững ổn định bờ kè đặc 
biệt ngay cả trong điều kiện thi công vào mùa 
mưa. Sự thành công của dự án phải kể đến trước 
tiên là hiệu quả của việc xử lý mạch nước ngầm. 
Khi đó tác dụng của hệ thống cọc khoan nhồi, cọc 
xi măng đất chịu trách nhiệm giữ ổn định bờ kè sẽ 
phát huy hiệu quả cao nhất. Công trình là một điển 
hình cho việc áp dụng tổ hợp các phương pháp để 
gia cố bờ kè tại các vùng có điều kiện chất phức 
tạp và hoạt động mạnh của nước ngầm. 
KÝ HIỆU 
γunsat: Trọng lượng đất trên mực nước ngầm 
γsat: Trọng lượng đất dưới mực nước ngầm 
Eref: Mô đun đàn hồi 
ν: Hệ số Poisson 
cref: Lực dính 
φ: Góc ma sát trong 
Rinter.: Hệ số giảm cường độ 
Eincr: 
Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông 
Rbt: Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông 
Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông 
Rs: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép 
dọc 
Rsc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép 
Rsw: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép 
ngang 
Es: Mô đun đàn hồi của cốt thép 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Việt Kỳ và nnk. Khai thác và bảo vệ tài nguyên 
nước dưới đất. NXB ĐHQG-HCM, 2006. 
[2] Nguyễn Viết Trung, Lê Thanh Liêm, Cọc khoan nhồi 
trong công trình giao thông. NXB Xây dựng, 2010. 
[3] Nguyễn Viết Trung, Vũ Minh Tuấn. Cọc đất xi măng - 
Phương pháp gia cố nền đất yếu. NXB Xây dựng, 2012. 
[4] Châu Ngọc Ẩn. Cơ học đất. NXB ĐHQGTPHCM, 2012. 
[5] Đỗ Văn Đệ và nnk. Phần Mềm PLaxis 3D Foundation 
ứng dụng vào tính toán móng và công trình ngầm. NXB 
Xây dựng, 2012. 
[6] Đặng Hữu Chinh. Nghiên cứu kết cấu kè trên nền đất yếu 
bảo vệ chống sạt lở - Khu vực Thanh Đa TP. Hồ Chí 
Minh. Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Bách Khoa – 
ĐHQG-HCM, 2004. 
[7] Manjriker Gunaratne. The foundation engineering 
handbook. CRC Press, 2006. 
Hoàng Trọng Quang sinh ngày 03/03/1975 tại 
Thừa Thiên Huế, Việt Nam. Ông tốt nghiệp thạc 
sỹ chuyên ngành Kỹ thuật dầu khí năm 2005 tại 
Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM. 
Từ năm 1998 đến nay, ông là giảng viên Bộ 
môn Khoan – Khai thác dầu khí – Khoa Kỹ thuật 
Địa chất & Dầu khí - Trường Đại học Bách Khoa – 
ĐHQG-HCM. Đồng thời đã chủ trì hàng trăm 
công trình về nền móng và địa kỹ thuật xây dựng. 
Lĩnh vực nghiên cứu bao gồm Cơ học đá và phá 
hủy, Thiết bị và kỹ thuật khoan, Kỹ thuật khoan, 
khai thác và công nghệ dầu khí, Địa kỹ thuật xây 
dựng. 
Hình 25. Hoàn thiện bề mặt taluy 
Hình 24. Bê tông dầm đỉnh đường 
Hình 23. Bê tông dầm đỉnh bờ kè 
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 20, số K4-2017 
75 
 Trần Nguyễn Thiện Tâm sinh ngày 
25/12/1984 tại Quảng Ngãi, Việt Nam. Ông tốt 
nghiệp đại học chuyên ngành Địa kỹ thuật năm 
2008 và cao học chuyên ngành Địa chất dầu khí 
ứng dụng năm 2013 tại Trường Đại học Bách 
Khoa – ĐHQG-HCM. 
 Từ năm 2010 đến nay, ông là giảng viên Khoa 
Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí - Trường Đại học 
Bách Khoa – ĐHQG-HCM. Đồng thời đã tham gia 
nhiều công trình về nền móng và địa kỹ thuật xây 
dựng. Lĩnh vực nghiên cứu bao gồm Kỹ thuật vỉa 
dầu khí, Phân tích thử vỉa dầu khí, Địa kỹ thuật 
xây dựng. 
Lê Nguyễn Hải Nam sinh ngày 06/04/1992 tại 
Bình Định, Việt Nam. Ông tốt nghiệp đại học 
chuyên ngành Kỹ thuật dầu khí năm 2015 tại 
Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM. Hiện 
đang là học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật 
dầu khí tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-
HCM. 
 Từ năm 2015 đến nay, ông là nghiên cứu viên 
Bộ môn Khoan – Khai thác dầu khí – Khoa Kỹ 
thuật Địa chất & Dầu khí - Trường Đại học Bách 
Khoa – ĐHQG-HCM. Đồng thời đã tham gia một 
số công trình về nền móng và địa kỹ thuật xây 
dựng. Lĩnh vực nghiên cứu bao gồm Kỹ thuật 
khoan dầu khí, Địa kỹ thuật xây dựng. 
Reinforced embankment by using 
intergrated methods of groundwater 
drainage, filling pile and soil mixing pile 
Hoang Trong Quang, Tran Nguyen Thien Tam, Le Nguyen Hai Nam 
Abstract—Slope stability in project is important 
and complicated problem. In fact, slope especially 
embankment often instability by many reasons such 
as foundation soil properties, lateral load, 
groundwater movement,  Therefore, it should to 
be use intergrated methods for reinforced and stable 
this object. This paper present intergrated methods 
of groundwater drainage, filling pile and soil mixing 
pile for reinforced embankment contruction works 
Z751/TCKT, Z756/BCCB factories in Long Binh 
ward, Bien Hoa city, Dong Nai province belong to 45 
Project Management Unit - Department of Defense. 
Index Terms—Reinforced embankment, 
Groundwater drainage, Filling pile, Soil mixing pile.