Thiết kế tường chắn đất có cốt bằng lưới địa kỹ thuật

Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 65 
THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT BẰNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT 
ThS. Nguyễn Thanh Danh 
Trưởng Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Xây dựng, trường ĐHXD Miền Trung 
Tóm tắt: Trong xây dựng tường chắn đất, đất sau lưng tường được sử dụng như một loại vật 
liệu xây dựng, so với các dạng vật liệu khác thì đất rất rẻ tiền, sẵn có nhưng lại có các đặc 
trưng cơ học kém, đặc biệt là không chịu được lực kéo. Từ đó đặt ra yêu cầu nghiên cứu các 
giải pháp phù hợp trong thiết kế, thi công đem lại hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật, nhưng 
đồng thời có tính thẩm mỹ và thân thiện với môi trường. Qua nghiên cứu các tiến bộ kỹ thuật 
về công nghệ và vật liệu mới ở trong nước và trên thế giới, bài viết xin giới thiệu giải pháp 
thiết kế tường chắn đất có cốt bằng lưới địa kỹ thuật. 
Từ khóa: Tường chắn đất có cốt; lưới địa kỹ thuật (geogrids). 
1. Giới thiệu về lưới địa kỹ thuật 
Hiện nay tường chắn đất có cốt sử 
dụng vật liệu địa kỹ thuật đã được ứng dụng 
rộng khắp trên thế giới. Từ những năm 1960 
– 1970 những ứng dụng của lưới địa kỹ thuật 
đã được sử dụng khá rộng rãi trong nhiều 
lĩnh vực khác nhau. Các công trình ứng dụng 
các dạng vật liệu này đang xuất hiện tại 
nhiều nơi trên thế giới, từ Mỹ, Anh, Israel 
cho đến Singapore, Malaysia, Hàn Quốc, 
Trung Quốc,và Việt Nam. 
Tại Việt Nam, những công trình tường 
chắn sử dụng vật liệu địa kỹ thuật mới được 
phát triển vài năm trở lại đây, có thể kể đến 
các công trình tường chắn đường dẫn đầu 
cầu Kênh Nước Mặn, cầu Tân Đức, cầu 
Hùng Vương tại Long An, hay các công 
trình tường chắn đất tại Đà Nẵng, Bình 
Dương, Tp.HCM. 
 Lưới địa kỹ thuật được làm bằng chất 
polypropylene (PP), polyester (PE) hay bọc 
bằng polyetylen-teretalat (PET) với phương 
pháp ép và dãn dọc. Hiện nay trên thế giới 
có rất nhiều công ty, nhà máy sản xuất lưới 
địa kỹ thuật làm cốt, có thể kể đến là Tensar, 
E’grid, BOSTD, Các lưới địa kỹ thuật 
thường làm bằng chất liệu polyetylen có tỷ 
trọng cao HDPE (High Density Polyethylen) 
có độ bền rất cao giúp cho lưới bền vững 
dưới các tác động của môi trường, tia cực 
tím (độ bền lên tới 120 năm). Lưới địa kỹ 
thuật chia làm ba loại: lưới 1 trục (uniaxial 
geogrid); lưới 2 trục (biaxial geogrid); lưới 3 
trục (triaxial geogrid). Theo hình 1,2,3: 
Hình 1. Lưới 1 trục Hình 2. Lưới 2 trục Hình 3. Lưới 3 trục 
- Lưới địa kỹ thuật 1 trục có sức chịu kéo 
theo một hướng thường để gia cố mái dốc, 
tường chắn. Việc thi công các công trình sử 
dụng lưới địa kỹ thuật cũng tương đối đơn 
giản. Thời gian thi công được rút ngắn so 
với các phương pháp truyền thống. Ngoài ra, 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 66 
việc sử dụng lưới địa kỹ thuật còn giúp tận 
dụng được các dạng vật liệu đắp tại địa 
phương làm giảm thiểu chi phí thi công. Bề 
mặt tường chắn thì có nhiều phương án để 
lựa chọn như bề mặt bằng khối bê tông đúc 
sẵn định hình, bằng các panel bê tông đúc 
sẵn theo toàn bộ chiều cao hoặc đúc thành 
phân đoạn, bằng các tấm bê tông cốt thép 
mỏng lắp ghép, bằng lưới rọ đá hoặc các 
lưới trồng cỏ. 
Hình 4. Tường chắn gia cố bằng lưới địa kỹ thuật 1 trục 
Hình 5. Mái dốc gia cố bằng giải pháp bó uốn lưới địa kỹ thuật 1 trục 
- Lưới địa kỹ thuật 2 trục có sức kéo cả 
hai hướng, thường dùng để gia có nền 
đường, nền móng công trình. Hiệu quả hoạt 
động của lưới địa kỹ thuật 2 trục dựa trên cơ 
chế khóa hạt cốt liệu bên trong những ô lưới 
có gân lưới dạng vuông. Giữa các hạt vật 
liệu bên trong mắt lưới sẽ tạo ra một kết cấu 
cứng và loại bỏ hiện tượng dịch chuyển của 
các hạt nên có thể ngăn ngừa hiện tượng lún 
lệch, tăng cường khả năng chịu tải của đất 
nền, đặc biệt có sự phân bố lại tải trọng trên 
diện rộng hơn và giúp giảm bề dày các lớp 
kết cấu áo đường. Nhờ vào ưu điểm này mà 
bề dày của các lớp kết cấu được giảm xuống 
khoảng 30%, từ đó chi phí xây dựng, chi phí 
duy tu bảo dưỡng được giảm xuống đáng kể. 
Cũng như lưới địa kỹ thuật 1 trục, lưới địa 
kỹ thuật 2 trục có thể được sử dụng với mọi 
loại vật liệu đắp có tại địa phương. Sản 
phẩm lưới địa kỹ thuật 2 trục tỏ ra rất hiệu 
quả khi ứng dụng cho các công trình giao 
thông, đường xá, nền nhà xưởng, kho bãi. 
Hình 6. Nền đất được gia cố bằng lưới địa kỹ thuật 2 trục 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 67 
- Lưới 3 trục (triaxial geogrid) có sức 
chịu kéo theo tất cả các hướng, cấu trúc mắt 
lưới có dạng tam giác nên giúp giữ chặt hạt 
vật liệu, kết hợp với tính chất phân bố về 
cường độ theo các phương, tạo thành lớp gia 
cố hiệu quả hơn lưới 2 trục. Lưới 3 trục dùng 
rất hiệu quả trong gia cố nền đất yếu. 
2. Thiết kế tường chắn có lưới địa kỹ 
thuật gia cường 
Tường chắn đất có cốt là lưới địa kỹ 
thuật được thiết kế tận dụng kết hợp đặc 
trưng làm việc của các vật liệu khác nhau, có 
tính ổn định, độ cứng và ít bị biến dạng do 
kết hợp được hai yếu tố: đất (chịu nén tốt) và 
lưới địa kỹ thuật (chịu căng kéo). Có thể nói, 
với nhiều đặc tính vượt trội của mình, tường 
chắn đất có cốt sử dụng lưới địa kỹ thuật là 
giải pháp tiên tiến, ưu việt cho nhiều yêu cầu 
khác nhau. Lưới có nhiệm vụ neo khối đất 
dễ bị trượt vào khối đất tự nó đã ổn định, 
còn bề mặt tường chỉ có tác dụng làm đẹp và 
giữ cho đất khỏi bị xói mòn. 
Phương pháp thiết kế dựa trên hai yếu 
tố chính để xác định loại lưới, chiều dài lưới 
và khoảng cách các lớp lưới: 
- Kiểm toán ổn định nội bộ (kiểm toán 
ổn định bản thân tường): bao gồm kiểm toán 
cốt bị khả năng kéo đứt và khả năng kéo 
tuột, nhằm mục đích xác định khoảng cách 
giữa các lớp lưới, lực đẩy lớn nhất trong mỗi 
lớp lưới và chiều dài lưới. 
Hình 7. Các sơ đồ kiểm toán ổn định nội bộ 
- Kiểm toán ổn định tổng thể: tương 
tự như các kết cấu tường chắn đất khác, bao 
gồm kiểm toán trượt ngang, lật, ổn định nền 
và trượt tổng thể. 
Hình 8. Các sơ đồ kiểm toán ổn định tổng thể 
Hiện nay, ở Việt Nam chưa có tiêu 
chuẩn riêng cho thiết kế tường chắn có cốt là 
lưới địa kỹ thuật. Vì vậy, trong nội dung bài 
viết này tác giả sử dụng tiêu chuẩn AASHTO 
2002/NHI 043 – ASD của Mỹ để giới thiệu 
các bước cơ bản cho bài toán thiết kế. 
3. Áp dụng tính toán thiết kế 
Thiết kế một tường chắn đất gia cường 
bằng lưới địa kỹ thuật một trục, tường chắn 
cao 6m. Cho biết: Đất trong tường chắn có r 
= 19,6kN/m3, r = 34o, cr = 0; Đất sau tường 
chắn có b = 19,6kN/m3, b = 30o, cb = 0; Đất 
nền có f = 19,6kN/m3, f = 30o, cf = 0; Tải 
trọng phụ phân bố đều trên đỉnh tường: q = 
15kN/m2. 
Bước 1. Vẽ sơ đồ kiểm toán tính toán 
Hình 9. Sơ đồ kiểm toán 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 68 
Bước 2. Vẽ sơ đồ bố trí lưới 
Hình 10. Sơ đồ bố trí lưới 
Bước 3. Xác định các thông số cơ bản 
Chiều cao tường: H = 6m; chọn chiều 
dài lưới sơ bộ: L = 4,5m; Chọn khoảng cách 
giữa các lớp lưới: Sv = 0,5m; Đất trong tường 
chắn: r = 19,6kN/m3, r = 34o, cr = 0; Đất sau 
tường chắn: b = 19,6kN/m3, b = 30o, cb = 0; 
Đất nền: f = 19,6kN/m3, f = 30o, cf = 0; Tải 
trọng phụ phân bố đều trên đỉnh tường: q = 
15kN/m2. 
Bước 4. Kiểm toán ổn định nội bộ, bao 
gồm: 
- Kiểm toán khả năng cốt bị kéo đứt 
+ Xác định áp lực ngang lên tường, h 
Ka = tan2(45o - b/2) = 0,33 
 15*6,1933,0 zqzK rah  
+ Xác định lực đẩy lớn nhất trong các 
lớp lưới, Tmax 
Tmax = h*Sv = 0,33(19,6*z + 15)*Sv 
+ Chọn lưới có độ bền chịu kéo cho 
phép, Tall (Lưới của hãng TENAX) 
5,1
max
)( T
TFS allB 
Bảng 1. Tổng hợp kết quả kiểm toán khả năng bị kéo đứt 
z Sv Tmax Loại lưới Tall HSAT TT 
lớp (m) (m) (kN/m) (TENAX) (kN/m) FS(B) 
Kết 
luận 
12 0,5 0,5 4,1 TT045SAMP 20,8 5,1 Đạt 
11 1,0 0,5 5,7 TT045SAMP 20,8 3,6 Đạt 
10 1,5 0,5 7,3 TT045SAMP 20,8 2,8 Đạt 
9 2,0 0,5 8,9 TT045SAMP 20,8 2,3 Đạt 
8 2,5 0,5 10,6 TT045SAMP 20,8 2,0 Đạt 
7 3,0 0,5 12,2 TT045SAMP 20,8 1,7 Đạt 
6 3,5 0,5 13,8 TT060SAMP 27,7 2,0 Đạt 
5 4,0 0,5 15,4 TT060SAMP 27,7 1,8 Đạt 
4 4,5 0,5 17,0 TT060SAMP 27,7 1,6 Đạt 
3 5,0 0,5 18,6 TT090SAMP 41,6 2,2 Đạt 
2 5,5 0,5 20,3 TT090SAMP 41,6 2,1 Đạt 
1 6,0 0,5 21,9 TT090SAMP 41,6 1,9 Đạt 
- Kiểm toán khả năng cốt bị kéo tuột 
+ Chiều dài lưới neo giữ phía sau mặt 
trượt, LE 
))()(1)(8,0)()(tan8,0)(2(
)(5,1 max
z
TL
rr
E 
 (LE ≥ 1m) 
+ Chiều dài lưới phía trước mặt trượt, LR 
2
45tan ro
R
zHL

+ Xác định chiều dài lưới tổng cộng 
của mỗi lớp, L 
L = LR + LE 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 69 
Bảng2. Tổng hợp kết quả kiểm toán khả năng bị kéo tuột 
z Sv Tmax LE LEmin FR HSAT TT 
lớp (m) (m) (kN/m) (m) (m) (kN/m) FS(PO) 
Kết luận 
12 0,5 0,5 4,1 0,73 1,0 10,6 2,6 Đạt 
11 1,0 0,5 5,7 0,51 1,0 21,2 3,7 Đạt 
10 1,5 0,5 7,3 0,43 1,0 31,7 4,3 Đạt 
9 2,0 0,5 8,9 0,39 1,0 42,3 4,7 Đạt 
8 2,5 0,5 10,6 0,38 1,0 52,9 5,0 Đạt 
7 3,0 0,5 12,2 0,36 1,0 63,5 5,2 Đạt 
6 3,5 0,5 13,8 0,35 1,0 74,0 5,4 Đạt 
5 4,0 0,5 15,4 0,34 1,0 84,6 5,5 Đạt 
4 4,5 0,5 17,0 0,33 1,0 95,2 5,6 Đạt 
3 5,0 0,5 18,6 0,33 1,0 105,8 5,7 Đạt 
2 5,5 0,5 20,3 0,33 1,0 116,3 5,7 Đạt 
1 6,0 0,5 21,9 0,32 1,0 126,9 5,8 Đạt 
Bảng 3. Tổng hợp kết quả tính toán chiều dài lưới 
z Sv Tmax LE LEmin LR L 
L kiến 
nghị TT lớp (m) (m) (kN/m) (m) (m) (m) (m) (m) 
12 0,5 0,5 4,1 0,73 1,0 2,92 3,92 4,5 
11 1,0 0,5 5,7 0,51 1,0 2,66 3,66 4,5 
10 1,5 0,5 7,3 0,43 1,0 2,39 3,39 4,5 
9 2,0 0,5 8,9 0,39 1,0 2,13 3,13 4,5 
8 2,5 0,5 10,6 0,38 1,0 1,86 2,86 4,5 
7 3,0 0,5 12,2 0,36 1,0 1,60 2,60 4,5 
6 3,5 0,5 13,8 0,35 1,0 1,33 2,33 4,5 
5 4,0 0,5 15,4 0,34 1,0 1,06 2,06 4,5 
4 4,5 0,5 17,0 0,33 1,0 0,80 1,80 4,5 
3 5,0 0,5 18,6 0,33 1,0 0,53 1,53 4,5 
2 5,5 0,5 20,3 0,33 1,0 0,27 1,27 4,5 
1 6,0 0,5 21,9 0,32 1,0 0,00 1,00 4,5 
Bước 5: Kiểm toán ổn định tổng thể 
+ Kích thước hình học của tường: 
H = 6m, L = 4,5m 
+ Tính các tải trọng: 
 W = rHL = 19,6*6*4,5 = 529,2kN/m 
qL = 15*4,5 = 67,5kN/m 
mLm
qLW
MMLe RBP 75,0
6
54,0
2
0 
43,11633,0*6*6,19*
2
1
2
1 22
1 ab KHF  
(F1 kN/m) 
 F2 = qHKa = 15*6*0,33 = 29,7kN/m 
+ Tính các mômen: 
MO = F1(H/3) + F2(H/2) = 
= 116,43*(6/3) + 29,7*(6/2) = 
= 321,96kNm/m 
MRO = W(L/2) = 529,2*(4,5/2) = 
1190,7kNm/m 
MRBP = W(L/2) + qL(L/2) = 529,2*(4,5/2) + 
67,5*(4,5/2) = 1342,58kNm/m 
- Kiểm toán lật 
 Hệ số an toàn lật, FS(OT) 
5,17,3
96,321
7,1190
)( 
O
RO
OT M
MFS 
 ổn định 
- Kiểm toán trượt ngang 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 70 
+ Lực đẩy ngang tại đáy tường, FH 
FH = Pa = F1 + F2 = 116,43 + 29,7 = 
= 146,13kN/m 
+ Lực chống đẩy ngang tại đáy tường, FR 
FR = Wtan(f) = 529,2*tan(30o) = 
341,7kN/m 
+ Hệ số an toàn trượt, FS(SL) 
23,2
13,146
7,341
)( 
H
R
SL F
FFS 
 ổn định 
- Kiểm toán ổn định nền 
+ Tính độ lệch tâm, e 
+ Sức chịu tải tới hạn của đất nền, qult 
qult = cfNc + 0,5f (L-2e)N = 
0,5*19,6*(4,5 – 2*0,54)*22,4 = 
 = 750,76kN/m2 
+ Tổng tải trọng thẳng đứng, v 
89,192
54,0*25,4
5,672,529
2
eL
qLW
v kN/m
2 
+ Hệ số an toàn ổn định nền, FS(BC) 
5,29,3
89,192
76,750
)( 
v
ult
BC
qFS

 ổn định 
- Kiểm toán ổn định trượt tổng thể: ổn định 
vì hệ số an toàn lớn hơn 1. 
(Sử dụng phần mềm Geoslope/W) 
Hình 11. Sơ đồ kiểm toán ổn định trượt tổng thể 
4. Kết luận 
Tường chắn có cốt bằng lưới địa kỹ 
thuật cho thấy những ưu điểm vượt trội so 
với phương án truyền thống – sử dụng vật 
liệu bê tông cốt thép. Tường chắn bền vững 
trước các yếu tố tác động từ thiên nhiên. Chi 
phí giảm đáng kể, tỏ rõ ưu thế đối với 
phương án truyền thống, giúp tiết kiệm đáng 
kể cho chủ đầu tư. 
Việc thi công cũng tương đối đơn giản, 
không yêu cầu những phương tiện thi công 
phức tạp, thời gian xây dựng công trình cũng 
được rút ngắn, tạo sự thuận lợi cho tiến độ 
dự án. Tuổi thọ dạng công trình này là rất 
cao, có thể lên tới hơn 120 năm, việc duy tu, 
bảo dưỡng công trình cũng không yêu cầu 
quá khắt khe. 
Một điểm nổi bật của tường chắn có 
cốt bằng lưới địa kỹ thuật chính là mặt thẩm 
mỹ, có rất nhiều lựa chọn trong việc thiết kế 
bề mặt tường, có thể lựa chọn bề mặt bê 
tông, gạch block hay panel với các hình 
dạng và màu sắc khác nhau. 
Hiện nay, sản phẩm lưới địa kỹ thuật 
được sản xuất và phân phối bởi rất nhiều 
công ty giúp cho việc cung ứng vật liệu trở 
nên dễ dàng, khâu tính toán thiết kế được hỗ 
trợ bởi rất nhiều phần mềm chuyên dụng, 
giúp cho ra những kết quả chính xác. 
Việt Nam – nơi mà các hiện tượng xói 
mòn, trượt lở xảy ra khá phổ biến, gây ra 
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 71 
những ảnh hưởng to lớn tới đời sống dân cư, 
kinh tế đất nước, vì vậy việc tìm ra các giải 
pháp phòng tránh, giảm thiểu tác hại của các 
hiện tượng này là yêu cầu cấp bách của nhiều 
cấp quản lý. Chính vì vậy, tiềm năng ứng 
dụng của các vật liệu địa kỹ thuật tiên tiến là 
rất lớn, phù hợp với điều kiện ở nước ta. 
Sản phẩm nào cũng có mặt mạnh và 
mặt yếu, do đó cần nghiên cứu phát triển 
thêm những mặt mạnh của sản phẩm và khắc 
phục những mặt yếu hoặc có thể phát triển 
những sản phẩm mới ưu việt hơn thay thế sản 
phẩm cũ. Không có giải pháp, kỹ thuật nào là 
tối ưu cho mọi trường hợp nên người thiết kế 
phải cân nhắc quyết định sử dụng các giải 
pháp một cách hợp lý và kinh tế nhất. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Dương Học Hải. 2004. Thiết kế và thi công tường chắn có cốt, Nxb Xây Dựng. 
[2] US Department of Transportation Federal Highway Administration. 2001. Design and 
construction guidelines. Publication No.FHWA-NHI-00-043. Mechanically Stabilized Earth 
Walls and Reinforced Soil Slopes. 
[3] US Department of Transportation Federal Highway Administration. 2001. Design and 
construction guidelines. Publication No.FHWA-NHI-00-044. Corrosion/ Degradation of Soil 
Reinforcement for Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes. 
[4] Victor Elias, P.E; Barry R. Chiristopher, PhD, P.E and Ryan R, Berg, P.E. 2001. 
Mechanically Stabilized earths walls and reinforced soil slopes Design & Construction 
Guidelines. NHI - National Highway Institute office of Bridge Technology. 
[5] BS 8006-1995: Code of practice for Strengthened/ Reinforced soils and other fills. British 
Standard.