Tiểu luận địa kĩ thuật ứng dụng dự án đầu tư xây dựng công trình quốc lộ 1 đoan tránh thành phố phủ lý
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH QUỐC LỘ 1 ĐOAN TRÁNH THÀNH
PHỐ PHỦ LÝ VÀ TĂNG MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN KM215+775 –
KM235+885, TỈNH HÀ NAM THEO HÌNH THỨC HỢP ĐỒNG BOT.
I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH:
1. Vị trí công trình: điểm đầu tại phía Nam trạm thu phí Nam Cầu Gie – Km216+800
QL1; điểm cuối tại nút giao giữa ĐT494 với QL1 – Km235+885 QL1.
Hướng tuyến: tuyến bắt đầu từ Km216+874 trên QL1 phía Nam trạm thu phí Nam
Cầu Gie. Tuyến re sang phía Tây QL1 và đi sau miếu thờ lớn thuô ôc xã Ngọc Thụy; tuyến đi
sát thôn Đông, xã Duy Hải, huyê n Duy Tiên về phía Đông và giao cắt với QL38 tại
ô
Km2+963 (Km86+50-QL38, nút giao từ QL38 đi TP Phủ Lý). Từ vị trí giao cắt này tuyến đi
trùng với QL38, vượt cầu Nhâ ôt Tựu (Km86+900-QL38) đi đến nút giao giữa QL38 và
ĐT498 (nút giao Nhâ ôt Tựu đang thi công). Tuyến đi bám theo ĐT498 đến Km8+100 (lý
trình ĐT498) thuô ôc địa phâ n xã Nhâ ôt Tân, huyê n Kim Bảng. Tuyến re trái đi mới qua khu
ô
ô
ruô ng, đi sát đền Chanh Thôn, xã Văn Xá về phía Đông; đi sát trường THCS Đă ng Xá về
ô
ô
phía Tây. Tuyến giao cắt với QL21 quy hoạch tại Km9+940 và vượt sông Đáy tại
Km11+150. Tuyến giao cắt với QL21A tại Km113+900 (lý trình QL21A) sau đó đi sát hành
lang đường ống xăng dầu về phía Tây. Tuyến cắt qua ĐT494B và đường Lê Chân, sau đó đi
đến vị trí giao cắt giữa tuyến đường sắt nhà máy XM Bút Sơn và ĐT494 để tâ n dụng hê ô
ô
thống đường ngang của đường sắt đã lâ p. Từ vị trí giao cắt này tuyến đi theo ĐT494 đến
ô
điểm cuối tại nút giao giữa ĐT494 với QL1 (Km235+885-QL1).
2. Quy mô công trình: Bnền=12m, Bmă ôt=11m. Chiều dài L=23,30 Km.
6.0%
2.0%
Hạng mục
Ký hiệu
Bề rộng nền đường
Bề rộng mặt đường gồm 2 làn xe cơ giới
Bề rộng lề gia cố như mă ôt
Bề rộng lề đất
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
2.0%
Bnền
Bmặtcg
Blề gia cố
Blề đất
6.0%
Giá trị
12,0m
2x3,5m = 7,0m
2x2.0m = 4,0m
2x0,50m = 1,0m
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
1
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
II. YÊU CẦU NỀN ĐƯỜNG
1. Nền đường thông thường
-
Nền đường phải luôn duy trì được sự ổn định toàn khối, hình dạng nền đường đáp ứng
được các yêu cầu xe chạy trong quá trình khai thác.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
2
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
-
Nền đường phải có đủ cường độ để chịu được tác dụng của tải trọng xe chạy truyền
-
xuống thông qua kết cấu áo đường.
Toàn tuyến là nền đường đắp hoặc không đào, không đắp. Quy định thiết kế nền đường
đắp như sau:
+ H 6,0m: taluy 1/1.5;
+ H > 6,0m: nền đường được giật cấp (chiều cao mỗi cấp tối đa 6,0m taluy 1/1.5),
-
giữa các cấp để 1 hộ đạo rộng 2,0m.
Đối với nền đường đắp, 50cm dưới đáy áo đường được đầm chặt với K ≥ 0.98. Đối với
-
trường hợp nền đào vào đất không đạt yêu cầu về độ chặt thì dưới đáy kết cấu áo đường
phải thay bằng đất tốt và đầm lại để đảm bảo 50cm trên cùng có độ chặt K≥0.98.
Vật liệu đắp nền đường K95: đắp nền bằng cát đen, bên ngoài đắp bao bằng đất dính
-
dày 1m.
Vật liệu đắp nền K98: sử dụng đất tốt và phù hợp để đắp lớp nền K98.
-
Tại những vị trí nền đường đắp qua các khu vực ngâ ôp nước thường xuyên, mái ta luy
-
nền đắp được ốp mái ta luy bằng đá xây vữa xi măng M100#.
Mái ta luy nền đắp được trồng cỏ bảo vệ tạo cảnh quan đẹp, dễ chăm sóc và bảo dưỡng.
Ghi chú:
+ Trong khu vực dự án có trữ lượng đá xô bồ (đá thải từ các mỏ đá) lớn, trong mô ôt
số dự án cũng đã tâ ôn dụng để đắp nền đường (thâ ôm chí sử dụng cả cho lớp nền
thượng K98) và thấy đảm bảo chất lượng yêu cầu;
+ Với mục đích tâ ôn dụng nguyên vâ ôt liê ôu sẵn có tại địa phương, hạn chế khai thác
tài nguyên đất, cát, tiết giảm kinh phí đầu tư cho dự án, đề nghị trong các bước
tiếp theo cần khảo sát, thí nghiêm loại đá xô bồ này, nếu loại đá này đảm bảo
ô
yêu cầu kỹ thuâ ôt cho công tác đắp nền đường thì nên sử dụng để đắp nền thay
cho mô ôt phần đất và cát phải khai thác.
2. Nền đường qua khu vực đất yếu.
2.1. Các chỉ tiêu yêu cầu:
-
Thời gian thi công: tối đa là 18 tháng cho phần nền.
-
Hệ số ổn định trượt đạt yêu cầu: 1.20 trong thời gian thi công, 1.4 trong thời gian khai
-
thác, theo phương pháp Bishop.
Độ lún dư: Theo quy trình 22TCN 262 - 2000 lún dư nhỏ hơn 20 cm cho phạm vi nền
đường ngay sau đuôi mố cầu, 30 cm ở phạm vi gần cống và 40 cm ở các đoạn khác.
2.2. Điều kiện địa chất:
2.2.1. Điều kiện địa tầng:
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
3
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Phạm vi tuyến thiết kế nằm trên kiểu địa hình đồng bằng tích tụ, xâm thực bóc mòn.
Đặc điểm bề mặt địa hình dọc theo tuyến khá bằng phẳng, cao độ mặt địa hình phổ biến từ
1.0 m 2.5 m. Địa hình bị phân cắt bởi hệ thống kênh mương, và các sông trong khu vực.
Có những đoạn tuyến chạy dọc theo bờ sông, bờ mương, hai bên tuyến có nhiều ao hồ.
Tuyến khảo sát có điều kiện địa chất công trình bất lợi, đất nền dọc theo tuyến phổ
biến gặp các lớp đất yếu và phân bố phức tạp. Các lớp đất yếu ở đây bao gồm: Lớp 1b, lớp
2a, lớp 2b, lớp 3, lớp 5.... Các lớp này có sức kháng cắt nhỏ, tính nén lún khá mạnh đến
mạnh thường nằm ngay trên mặt với tổng bề dầy lớn, đoạn từ Km0-Km13, bề dày đất yếu
phổ biến từ 4m đến 15m, đoạn từ Km13-Km19, bề dày đất yếu >20.0m. Dọc theo tuyến có
gặp lớp cát hạt mịn trạng thái xốp đến chặt vừa (lớp 4), phân bố liên tục từ cầu Nhật Tựu
đến Km13.
Chỉ tiêu cơ lý:
-
Nhìn chung các lớp đất yếu ở đây có trạng thái quá cố kết, các lớp đất yếu có bề dầy
-
lớn, độ sâu phân bố khác nhau nên áp lực tiền cố kết biến đổi nhiều ở từng mặt cắt và
theo chiều sâu. Sức kháng cắt không thoát nước Cuu thấp , khả năng nén lún khá mạnh.
Các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất yếu có thể khái quát như sau :
+ Khối lượng thể tích w = 1.63 1.82 T/m3
+ Hệ số rỗng thiên nhiên 0 = 0.971 1.654.
+ Chỉ số nén của các lớp đất yếu: Cc = 0.271 0.546.
+ Hệ số cố kết ở cấp áp lực (1 2) Kg/cm2 Cv = (1.105 2.239) x 10-3 cm2/s.
-
Sức kháng cắt không thoát nước xác định theo giá trị nén 3 trục sơ đồ UU (tham khảo từ
các dự án trong vùng như dự án mở rộng QL1A bước thiết kế kỹ thuật, dự án cầu Nhật
Tựu-Km86+900_QL38 bước thiết kế kỹ thuật, dự án tuyến đường vành đai kinh tế T3
(từ cầu Khả Phong đến QL38) bước thiết kế bản ve thi công, dự án nâng cấp hệ thống
giao thông thuộc quy hoạch nâng cấp CSHT phòng chống thiên tai vùng phân lũ sông
Đáy, tỉnh Hà Nam. Giá trị sức kháng cắt không thoát nước của các lớp đất yếu biến đổi
Su = 1.70 2.15 T/m2.
-
Áp lực tiền cố kết Pc của các lớp biến đổi theo độ sâu, biến đổi trong khoảng:
Pc= 9.30 T/m2 10.85 T/m2
-
Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất chọn tính toán xem trong bảng: ‘giá trị tính toán các chỉ
tiêu cơ lý của các lớp đất” và các bảng “Tổng hợp chỉ tiêu cố kết, kháng cắt” của các
lớp xem trong phụ lục “Tính toán xử lý đất yếu” kèm theo.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
4
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
-
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Vật liệu đắp nền đường dự kiến sử dụng cát hạt nhỏ có nguồn gốc cát sông trong khu
vực được đầm chặt K95 (do đặc thù tuyến đi gần các khu mỏ đá cần nghiên cứu sử dụng
vật liệu đá xô bồ (đá thải) nếu đạt yêu cầu kỹ thuật để làm vật liệu đắp nền đường).
Điển hình địa chất công trình:
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
5
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
0.0
1a 0.780 0.50 0.50
1.5
§és©u(m)
KýhiÖumÉu
§ÞatÇng
BÒdµy(m)
§és©u(m)
VÞ trÝ HK: Km1+264,50
Cao®é(m)
KýhiÖulíp
Th íctûlÖ
Hè khoan: ND D2
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Tõ §Õn
§Êt®¾p(SÐtphalÉns¹nmµux¸mvµng,x¸m
n©u)
U1
1.8 2.0
U2
3.8 4.0
U3
5.8 6.0
U4
7.8 8.0
U5
9.8 10.0
3.0
4.5
6.0
7.5
3
15.00
9.0
SÐtphalÉnh÷uc¬,vásß,kÑplípc¸tmáng,
mµux¸m,x¸mn©u,tr¹ngth¸idÎoch¶y.
10.5
12.0
U6 11.8 12.0
13.5
U7 13.8 14.0
15.0
16.5
-14.220 15.50
4
2.50
-16.720 18.00
18.0
SÐtphalÉnh÷uc¬mµux¸m,x¸mn©u,tr¹ng
th¸idÎomÒm.(§«ichçlÉnh÷uc¬).
U8 15.8 16.0
U9 17.8 18.0
19.5
U10 19.8 20.0
21.0
5
7.00
22.5
24.0
SÐtphamµux¸mvµng,x¸mn©u,x¸mghi,
tr¹ngth¸idÎocøng®Õnnöacøng.(®«ichç
lÉnh÷uc¬)
U11 21.8 22.0
U12 23.8 24.0
-23.720 25.00
25.5
27.0
28.5
30.0
ghi chó:
U:MÉuNguyªnd¹ng
D:MÉuph¸huû
C:MÉu®¸
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
6
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
§I THANH HãA
TIM M¦¥NG
KM1+264.50
TIM M¦¥NG
KM1+18.00
®k tk cèng
TIM M¦¥NG
KM1+151.20
Dù ¸N TK CèNG
KM1+50.00
§I Hµ NéI
0.88
2
0.0 a
1
0.78
1
1a
0.5
3
-14.22
15.50
-16.72
19.2
4
5
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
285.00
22
23
24
25
26
0.85
1.44
0.91
1.50
0.72
0.59
1.28
7.00
2.00
4.50
10.00
273.50
275.00
21
25.0
264.50
266.50
20
15.00
27
H3
H2
§ êngth¼ng,® êngcong
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
0.81
0.88
19
20.00
240.00
18
H1
20.00
220.00
13 15 17
14 16
20.00
200.00
12
15.00
185.00
15.00
0.85
0.88
0.86
1.01
0.74
1.34
1.32
0.79
14.80
1.28
260.00
11
10
10.00
1.20
1.50
1.50
1.00
20.00
120.00
100.00
20.00
1.02
0.86
0.81
0.87
80.00
60.00
9
20.00
170.00
8
20.00
150.00
151.20
152.70
154.20
155.20
7
10.00
50.00
40.00
10.00
0.84
0.78
0.82
0.86
1.47
1.49
0.75
1.32
0.83
13 5
2 46
KM1
19.50
140.00
Tªncäc
Lýtr×nh
1000.00
Cùlycéngdån
14.00
1.00
1.50
1.50
1.50
1.00
CùlylÎ
14.00
15.00
16.50
18.00
19.50
20.50
0.79
Cao®éthiªnnhiªn
NDD2
300.00
Tªnhèkhoan
25.0
0.88
-23.72
7
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
2.3. Các Phương pháp xử lý nền đất
Có nhiều phương pháp cải tạo các đặc tính đất yếu nhằm làm giảm độ lún sau thi công
hay tăng độ ổn định nền đường đắp trong và sau khi thi công. Nếu không, đoạn đường đắp
se có tính ổn định thấp sau khi thi công và độ lún dư sau khi khai thác do tính cố kết của lớp
đất có tính nén không được đảm bảo. Cần phải lưu ý, phần lớn các phương pháp xử lý đất
yếu luôn tốn kém hơn so với các công tác đất thông thường; do đó, việc sử dụng bất kỳ
phương pháp xử lý nền đất yếu nào cũng đều phụ thuộc phần lớn vào phân tích bài toán
kinh tế và kỹ thuật của Dự án. Các phương pháp xử lý được đưa ra và lựa chọn cho dự án
này bao gồm:
+ Thay đất kết hợp gia tải trước: Nguyên tắc của phương pháp thay đất là đào bỏ
lớp đất chịu nén tới độ sâu yêu cầu và thay bằng một lớp đất đầm chặt thích hợp. Chiều sâu
đào đất phụ thuộc vào độ lún dài hạn của lớp đất chịu nén còn lại và độ ổn định toàn phần
của hố đào. Se không kinh tế và khả thi khi thay lớp đất yếu chịu nén ở quá sâu vì khi đó độ
sâu phải đào và khối lượng đất thay thế rất lớn.
Phương pháp này có tác dụng làm cho nền đất nén chặt một phần, độ ẩm và biến
dạng của đất giảm đi và khả năng chịu lực của đất nền tăng lên. Như chúng ta đã biết, yếu tố
độ ẩm có liên quan đến việc xác định các tham số lực dính đơn vị C và góc ma sát trong φ.
Theo kết quả thực nghiệm, nếu độ ẩm w giảm thì C và φ tăng và ngược lại.
Lực ma sát trong là lực chống cắt bên trong, nó phụ thuộc vào kích thước hạt, mức
độ đồng nhất về thành phần, hình dạng và độ mài tròn của các hạt, độ chặt kết cấu và đặc
biệt là tải trọng nén tác dụng. Đối với đất loại cát, khi có tải trọng ngoài tác dụng, dẫn đến
sự nén chặt lại của đất, khi đó giữa các hạt phát sinh sự ma sát, khi áp lực nén càng lớn thì
lực ma sát càng lớn. Đối với đất sét, khi có tải trọng ngoài tác dụng, một phần của tải trọng
truyền lên nước lấp đầy lỗ rỗng của đất, vì vậy khi đó sức chống ma sát của nó có trị số bé
hơn, sau đó theo mức độ ép thoát nước thừa ra và tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng, lại tăng lên
và đạt cực đại.
Lực dính kết sinh ra bởi tác dụng của các liên kết kiến trúc giữa các hạt và các hợp
thể tạo thành đất. Khi có tải trọng ngoài tác dụng dẫn đến phá hoại kết cấu thiên nhiên, độ
ẩm của đất giảm xuống, độ chặt kết cấu của đất tăng, dẫn đến lực dính đơn vị của đất tăng
lên.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
8
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
C
L
Embankment Fill
Excavation with Backfilling
Soft Soil
Hình 1:
Phương pháp thay đất điển hình
Các ưu điểm chính của phương pháp này là:
o Tính dễ dàng thi công: Phương pháp thay đất kết hợp gia tải trước bao gồm
các công tác đất chủ yếu như đào, thay đất đắp và đầm chặt v.v.., công việc
này có thể được thực hiện bởi nhà thầu chuyên về công tác đất với các trang
thiết bị thi công phù hợp. Cần lên phương án tháo nước khi nước có khả năng
thấm vào hố đào.
o Thời gian đào và lấp đất. Thời gian đào và lấp đất có thể được điều chỉnh
dựa vào nguồn nhân lực và các thiết bị thi công. Để tăng tốc độ thi công, cần
tăng cường nhân lực và các trang thiết bị thi công.
Phương pháp này được áp dụng trong dự án với trường hợp bề dày đất yếu không
lớn, chiều cao đắp thấp.
+ Xử lý bằng cọc tre: Nguyên tắc của phương pháp này là xử dụng cọc tre đóng vào
lớp đất yếu trên mặt với mật độ 25 cọc/m2. Chiều sâu thường xử lý bằng cọc tre từ 2.0-2.5m.
Phương pháp này có tác dụng làm nền đất được nén chặt lại do khi đóng cọc tre đất
xung quanh các cọc tre được ép chặt lại. Biến dạng của đất giảm đi tức thời, cường độ
kháng cắt của đất tăng lên, thêm vào đó cọc tre cũng làm tăng khả năng chống kháng cắt khi
mặt trượt của khối đất đắp cắt qua cọc tre
Các ưu điểm chính của phương pháp này là:
o Tính dễ dàng thi công: Phương pháp xử lý cọc tre bao gồm các công tác chủ
yếu như đào, đóng cọc tre bằng thủ công hoặc bằng máy v.v.., công việc này
có thể được thực hiện khá đơn giản và đã được sử dụng rộng rãi trong các
công trình nhà dân, cống thoát nước nhỏ đặt trên nền yếu.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
9
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
o Thời gian thi công cọc tre. Thời gian có thể được điều chỉnh dựa vào nguồn
nhân lực và các thiết bị thi công. Để tăng tốc độ thi công, cần tăng cường nhân
lực và các trang thiết bị thi công.
o Thời gian thi công cọc tre. Thời gian có thể được điều chỉnh dựa vào nguồn
nhân lực và các thiết bị thi công. Để tăng tốc độ thi công, cần tăng cường nhân
lực và các trang thiết bị thi công.
Phương pháp này được áp dụng trong dự án với trường hợp nền đường cũ đắp mở rộng
sang 1 hoặc 2 bên với chiều cao lớn, bề dày đất yếu không quá lớn.
+ Phương pháp thoát nước thẳng đứng có gia tải trước:
Phương pháp thoát nước thẳng đứng có gia tải trước hiện nay phổ biến là dùng bấc
thấm và giếng cát. Tác dụng của bấc thấm (giếng cát) là làm tăng tốc độ cố kết của các lớp
đất yếu, làm cho độ rỗng, độ ẩm của đất nền giảm xuống và độ chặt tăng lên. Do đất nền
được nén chặt lại nên sức chịu tải của đất nền tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều
của đất nền dưới đáy móng công trình giảm đi một cách đáng kể. Tuy nhiên, đất không thể
nén chặt đến độ chặt tùy ý.
Xử lý nền đất yếu thông qua phương pháp này đã chứng minh được tính hiệu quả cao,
tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi giai đoạn thi công vừa phải (có gia tải trước) và/ hoặc bệ
phản áp với mục đích tăng cường độ ổn định.
Để nâng cao hiệu quả của giải pháp này, người ta thường kết hợp với biện pháp chất tải
trước, tải trọng se làm tăng áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất, áp lực nước lỗ rỗng dư trong
đất se được tiêu tán qua bấc thấm theo cả hai phương thẳng đứng và xuyên tâm. Sau khi độ
cố kết của đất đạt đến mức độ yêu cầu thì tiến hành dỡ tải. Phương pháp này thường áp
dụng cho các công trình có tải trọng nhỏ và vừa được xây dựng trên nền đất yếu có bề dày
lớn.
Gia tải trước bằng hút chân không (VCM): Phương pháp này sử dụng màng chân
không se bao phủ toàn bộ diện tích xử lý nền bằng hút chân không, mép của màng se được
chôn vào tường sét để đảm bảo toàn bộ diện tích được kín khí. Sau khi kết nối hệ thống ống
lọc với bơm chân không, tiến hành vận hành thử hệ thống bơm chân không để kiểm tra độ
kín khí của hệ thống, nếu phát hiện lỗ thủng ở màng thì vá lại bằng keo chuyên dụng. Sau
khi hệ thống chân không vận hành ổn định với áp lực thiết kế 60-70kPa (sau khoảng 6-8
ngày) se tiến hành gia tải theo thiết kế.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
10
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
Hình 2:
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Các loại hệ thống giếng cát (bấc thấm) có gia tải trước
Các ưu nhược điểm chính của phương pháp SD & PVD có gia tải (bằng hút chân
không VCM) như sau:
Giếng cát:
o Ưu điểm: Phương pháp giếng cát có ưu điểm rút ngắn thời gian xử lý lún cho
nền đất, đảm bảo ổn định lún cho nền đất, tăng nhanh sức kháng cắt cho nền
đất dẫn đến tăng tính ổn định trượt của nền đắp.
o Nhược điểm: Vật liệu dùng cho giếng cát khá khan hiếm, thiết bị dùng để thi
công giếng cát khá cồng kềnh, thời gian thi công giếng cát lâu, kiểm soát chất
lượng giếng cát không cao, chi phí cho thi công giếng cát khá lớn so với
phương pháp xử lý khác…
Bấc thấm kết hợp gia tải vật liệu thông thường:
o Ưu điểm: Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải bằng vật liệu thông thường
có ưu điểm rút ngắn thời gian xử lý lún cho nền đất, đảm bảo ổn định lún cho
nền đất, tăng nhanh sức kháng cắt cho nền đất dẫn đến tăng tính ổn định trượt
của nền đắp.
o Nhược điểm: Trong quá trình xử lý bấc thấm có hiện tượng bị gập do nền đất
được cố kết và bị nén chặt lại dẫn đến tắc đường thoát nước …
Bấc thấm kết hợp gia tải bằng VCM:
o Ưu điểm: Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải bằng VCM có ưu điểm là
thời gian thi công bấc thấm khá nhanh. Thời gian xử lý lún cho nền đất nhanh,
đảm bảo ổn định lún cho nền đất, tăng nhanh sức kháng cắt cho nền đất dẫn
đến tăng tính ổn định trượt của nền đắp.
o Nhược điểm: Trong quá trình xử lý bấc thấm có hiện tượng bị gập do nền đất
được cố kết và bị nén chặt lại dẫn đến tắc đường thoát nước, hệ thống gia tải
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
11
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
bằng chân không đôi khi màng bọc tạo chân không bị thủng dẫn đến mất áp
lực chân không…
2.4. Lựa chọn các phương pháp cải tạo đất phù hợp
Các đoạn nền đường sau khi xử lý bằng thay đất và bấc thấm (giếng cát) kết hợp khống
chế tiến trình đắp đạt tiêu chí về thời gian, lún dư và ổn định trượt.
Khi thi công nền đường việc đắp đất cần phải được tiến hành theo đúng tiến trình đề
ra. Đặc biệt tránh việc thi công quá nhanh hoặc bỏ qua giai đoạn chờ.
Trong bước khảo sát tiếp theo cần bổ sung khoan thăm dò nền đất yếu để khoanh vùng
chi tiết diện phân bố và độ sâu đất yếu. Thí nghiệm bổ sung các chỉ tiêu đặc biệt để có số
liệu tin cậy hơn cho tính toán xử lý nền đất yếu.
Công trình có đưa ra 3 giải pháp xử lý nền đất yếu bằng phương pháp thoát nước thẳng
đứng đáp ứng yêu cầu xử lý nền đất yếu của dự án. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm
khác nhau. Nếu xét về tiêu chí thời gian đưa vào vận hành khai thác sớm của dự án, tư vấn
thiết kế kiến nghị áp dụng xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp với gia tải bằng hút
chân không (VCM).
+ Trong bảng sau tóm tắt các phương pháp khả dụng trong việc xử lý đất yếu trong
khu vực, nhấn mạnh vào các hạn chế và sự phù hợp cho từng phương pháp.
+ Phương pháp SD, PVD, thay đất và cọc tre là các phương pháp được áp dụng trong
việc xử lý nền đất yếu cho dự án này bởi vì nền đất yếu của dự án này thay đổi từ 4m đến
hơn 20m.
Bảng: Phương pháp xử lý nền đất sẵn có
Phương
pháp
Độ lún gia
cố
Độ lún dư
Phương pháp
giếng cát (SD)
có gia tải trước
bằng vật liệu
thông thường
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) có gia
tải trước bằng
vật liệu thông
thường
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) kết hợp
gia tải bằng hút
chân không
(VCM)
Phương pháp
đóng cọc tre
Phương
pháp thay
đất kết hợp
gia tải
trước
Được kiểm
soát bởi độ sâu
của lớp đất xử
lý
Được kiểm
soát bởi độ
dày của đất
thay thế
Rất thấp do
lớp đất xử lý
bằng cọc tre
gần như biến
dạng lún bằng
0
Được kiểm
soát bởi độ
dày đất thay
thế và giai
đoạn gia tải
trước
Cao
Cao
Cao
Có thể kiểm tra
được bằng việc
áp dụng tải phụ
đúng cách
Có thể kiểm tra
được bằng việc
áp dụng tải phụ
đúng cách
Có thể kiểm tra
được bằng thời
gian vận hành
chân không
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
12
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) có gia
tải trước bằng
vật liệu thông
thường
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) kết hợp
gia tải bằng hút
chân không
(VCM)
Độ ổn định
Các vấn đề về tài chính
Phương
pháp
Phương pháp
giếng cát (SD)
có gia tải trước
bằng vật liệu
thông thường
Tăng hệ số an
toàn nhờ tăng
gia cố nền đất
trong quá trình
gia cố
Tăng hệ số an
toàn nhờ tăng
gia cố nền đất
trong quá trình
gia cố
Chi phí bảo
dưỡng
Thấp
Thấp
Chi phí thi
công
Rất cao
Thấp
Phương pháp
đóng cọc tre
Phương
pháp thay
đất kết hợp
gia tải
trước
Tăng hệ số an
toàn cao nhờ
tăng gia cố nền
đất
Hệ số an toàn
cao
Tăng hệ số
an toàn do
thay bằng
lớp đất cứng
hơn
Thấp
Rất thấp
Vừa phải
Cao
Vừa phải –
phụ thuộc
vào độ dày
đất thay thế
Trung bình
Các vấn đề có liên quan khác
Giai đoạn
thi công
Lâu nhất – phụ
thuộc vào thời
gian tải phụ
Lâu nhất – phụ
thuộc vào thời
gian tải phụ
Nhanh – tùy
thuộc vào áp lực
chân không
Ngắn
Vừa phải–
Phụ thuộc
vào thiết bị
sử dụng và
vấn đề cung
ứng nguyên
vật liệu
Hiệu suất
lâu dài
Độ lún ít sai
khác
Độ lún ít sai
khác
Độ lún ít sai
khác
Độ lún ít sai
khác
Độ lún ít sai
khác
Lộ giới
Đòi hỏi khu vực
rộng lớn cho bệ
phản áp
Đòi hỏi khu vực
rộng lớn cho bệ
phản áp
Không có vấn
đề gì về lộ giới
Không có vấn
đề gì về lộ giới
Yêu cầu về
lộ giới
Kinh
nghiệm xây
dựng trong
nước
Rất nhiều – ít
phụ thuộc vào
nhà vận hành
Rất nhiều – ít
phụ thuộc vào
nhà vận hành
Trên 10 công
trình tại Việt
Nam
Nhiều – tương
đối phổ biến
Nhiều – chủ
yếu là công
tác đất
Có
Dự án cao tốc
Bắc Nam đoạn
Long Thành –
Dầu Giây
Có
Có
Áp dụng
trong các
dự án
đường bộ ở
Việt Nam
trước đây
Có
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
13
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Phương
pháp
Phương pháp
giếng cát (SD)
có gia tải trước
bằng vật liệu
thông thường
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) có gia
tải trước bằng
vật liệu thông
thường
Phương pháp
bấc thấm
(PVD) kết hợp
gia tải bằng hút
chân không
(VCM)
Phương pháp
đóng cọc tre
Phương
pháp thay
đất kết hợp
gia tải
trước
Thị trường
cung ứng
Vật liệu cát cho
giếng cát khá
khan hiếm, giá
thành cao
Không có vấn
đề gì,
Tương đối mới
ở thị trường
Việt Nam
Không có vấn
đề gì
Cung cấp
đất đắp có
thể là vấn
đề lớn
Phương pháp
hay nhưng yêu
cầu thời gian thi
công dài
Là giải pháp phù
hợp cho các dự
án giảm rủi ro
về châ ôm tiến
đô ô, diện tích
chiếm dụng nhỏ
và chiều cao đắp
lớn.
Tốn kém
nhưng thời
gian thi công
ngắn, độ ổn
định cao, thích
hợp xử lý các
đoạn ngắn cục
bộ, nền đường
đắp mở rộng
Là phương
pháp thích
hợp cho địa
tầng đất sét
mềm và
mỏng
Khả năng
áp dụng
Phương pháp
hay nhưng yêu
cầu thời gian thi
công dài
So sánh giữa phương pháp bấc thấm và giếng cát:
+ Điểm khác biệt chính giữa phương pháp giếng cát và phương pháp bấc thấm
(PVD) là vật liệu được sử dụng làm môi trường dẫn nước. Với phương pháp giếng cát, các
cọc cát có khả năng thấm nước tốt được xây dựng trong lớp đất yếu để làm ngắn được dẫn
nước trong quá trình gia tải trước. Sử dụng phương pháp giếng cát luôn tiêu tốn nhiều thời
gian do quá trình chuẩn bị lỗ và đổ cát. Hơn nữa, việc kiểm soát chất lượng cát cũng đòi hỏi
nhiều công sức và quá trình lắp đặt tùy thuộc vào nguồn cát và các nhà thầu thi công. Trong
khi đó phương pháp bấc thấm (PVD) sử dụng vật liệu rẻ tiền hơn, thi công nhanh hơn và
quá trình kiểm soát cũng được tốt hơn, chiều sâu thi công bấc thấm tối đa đối với một số dự
án ở Việt Nam là hơn 38m.
+ Trong vài thập kỷ qua, phương pháp bấc thấm đã thay thế phương pháp giếng cát
vì ưu điểm thi công nhanh hơn, kiểm tra chất lượng của môi trường dẫn nước tốt hơn cũng
như giá thành xử lý thấp hơn, v.v…Tóm lại, phương pháp bấc thấm là sự lựa chọn tốt hơn
phương pháp giếng cát; vì vậy phương pháp này được xem là tối ưu hơn so với phương
pháp giếng cát. Ở nước ta trong thời gian gần đây giải pháp sử dụng bấc thấm xử lý nền đất
yếu được áp dụng tương đối phổ biến.
+ Kết quả so sánh các phương pháp xử lý nền đất như sau:
“PVD (Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải thông thường)” và “SD (Phương pháp giếng
cát)” và “PVD (Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải bằng hút chân không VCM)”
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
14
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Kết quả so sánh về mặt kinh tế được thể hiện trong hồ sơ thiết kế, theo đó, phương
pháp PVD tiết kiệm chi phí hơn so với hai phương pháp SD và PVD kết hợp VCM.
Loại cát thích hợp cho phương pháp SD là tương đối khó tìm ở xung quanh khu vực
dự án (vì loại cát thích hợp cho phương pháp SD rất đắt)
Phương pháp PVD lợi thế hơn về tính đảm bảo giao thông ở khu vực bùn nhão,
chẳng hạn như khu vực dự án này, trọng lượng của thiết bị thi công theo phương pháp PVD
nhẹ hơn thiết bị thi công của phương pháp SD.
Thời gian xử lý bằng phương pháp PVD kết hợp gia tải bằng chân không (VCM)
nhanh nhất so với hai phương pháp PVD thông thường và SD.
Bảng so sánh và lựa chọn phương án xử lý nền đất yếu giữa PVD, PVD+VCM và SD
TT
Phương
án
Bấc thấm (PVD) gia
tải bằng vật liệu
thông thường
Bấc thấm (PVD) gia tải
bằng hút chân không
(VCM)
Giếng cát (SD) có gia
tải bằng vật liệu thông
thường
1
Công
nghệ thi
công
- Đảm bảo ổn định lún
và tăng nhanh sức
kháng cắt cho nền đất
dẫn đến tăng tính ổn
định trượt của nền đắp.
Kiểm soát quá trình thi
công và chất lượng tốt
hơn.
- Đảm bảo ổn định lún và
tăng nhanh sức kháng cắt
cho nền đất dẫn đến tăng
tính ổn định trượt của nền
đắp. Kiểm soát quá trình
thi công và chất lượng tốt
hơn.
- Đảm bảo ổn định lún
và tăng nhanh sức kháng
cắt cho nền đất dẫn đến
tăng tính ổn định trượt
của nền đắp.
- Trong quá trình xử lý
bấc thấm có hiện
tượng bị gập do nền
đất được cố kết và bị
nén chặt lại dẫn đến
tắc đường thoát nước.
2
Tiến độ
thi công
- Thời gian thi công
lâu (195-365) ngày.
Trong dự án này thời
gian thi công đa số là
lớn hơn 300 ngày.
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
- Trong quá trình xử lý
bấc thấm có hiện tượng bị
gập do nền đất được cố
kết và bị nén chặt lại dẫn
đến tắc đường thoát nước
- Thời gian thi công nhanh
nhất (110-180) ngày. Phù
hợp với dự án cần yêu cầu
tiến độ.
- Vật liệu khá khan
hiếm, thiết bị thi công
khá cồng kềnh, kiểm
soát chất lượng không
cao (phụ thuộc nhiều
chất lượng nguồn cát và
Nhà thầu thi công)
- Tiêu tốn thời gian do
quá trình chuẩn bị lỗ và
đổ cát. Thời gian thi
công lâu (195-360) ngày.
Trong dự án này thời
gian thi công đa số là lớn
hơn 300 ngày.
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
15
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
3
Hiệu quả - Độ lún gia cố cao;
xử lý
Độ lún dư có thể kiểm
tra được bằng cách áp
dụng tải phụ đúng
cách.
4
Kinh phí
khoảng
(tỷ.đ)
5
Các vấn
đề khác
143,83
- Độ lún gia cố cao; Độ
lún dư có thể kiểm tra
được bằng thời gian vận
hành chân không.
- Độ lún gia cố cao; Độ
lún dư có thể kiểm tra
được bằng cách áp dụng
tải phụ đúng cách.
194,04
285,57
- Thời gian thi công nền
đường đoạn tuyến mới rút
ngắn được 6 tháng. Nền
đường sau hoàn thiện sử
dụng cho công tác vận
chuyển máy móc thiết bị,
vật liệu làm giảm chi phí
hoàn trả đường vận
chuyển cho địa phương,
giảm thiểu mất an toàn
giao thông.
Các kết quả trên cho thấy về hiệu quả kinh tế thì phương án xử lý bấc thấm thông
thường có giá thành thấp nhất, giếng cát có giá thành cao nhất, phương án xử lý bấc thấm
gia tải trước bằng hút chân không dung hòa được cả về mặt kinh tế và tiến độ của dự án.
Trong trường hợp dự án phải hoàn thành sớm hoặc hoàn thành theo tiến độ chung của các
dự án mở rộng QL1 đoạn Thanh Hóa - Cần Thơ, Tư vấn kiến nghị lựa chọn phương án xử lý
bằng bấc thấm (PVD) kết hợp gia tải bằng hút chân không, đoạn nền yếu kiến nghị xử lý
bằng PVD+VCM từ Km13+0.00-Km18+650.
2.5. Nội dung thiết kế xử lý
Để nền đường đảm bảo ổn định về độ lún dư và ổn định trượt trong quá trình thi công
cũng như khi đưa vào sử dụng tuyến thiết kế có những đoạn cần có các giải pháp xử lý. Các
giải pháp xử lý nền đường được sử dụng bao gồm:
Thay đất.
Mục đích: thay một phần đất yếu bằng cát đen để giảm độ lún còn lại, tăng cường độ
của nền, tạo mặt bằng thi công.
Nội dung: Đào bỏ lớp đất hữu cơ, đất yếu trên mặt từ 1.0 m -:- 2.0 m thay bằng cát đen
đầm chặt K90 đến cao độ thiên nhiên.
Bấc thấm, Giếng cát:
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
16
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Mục đích: Đẩy nhanh tốc độ cố kết của đất yếu, giảm độ lún còn lại, tăng cường độ
của đất, và qua đó tăng độ ổn định của nền đường.
Nội dung: Bấc thấm (giếng cát) được thi công theo mạng hình vuông với khoảng cách
1.2 -:- 1.6 m đối với bấc thấm, khoảng cách từ 1.8-:-2.5m với giếng cát. Chiều sâu bấc thấm
(giếng cát) so với bề mặt thiên nhiên từ 8.0 m 16.0 m tùy theo từng đoạn. Có những đoạn
để đảm bảo ổn định của nền đường, giảm chiều sâu xử lý bấc thấm còn kết hợp trải lớp vải
địa kỹ thuật tăng cường.
Đắp chờ lún, kết hợp gia tải.
Mục đích : Tạo thời gian cho lún trước đảm bảo ổn định lún của nền đường khi xử
dụng.
Nội dung : Nền đường được đắp theo 1 giai đoạn thi công với tốc độ đắp không lớn
hơn 10cm/ngày (trung bình 2 ngày đắp 1 lớp 20cm) có kết hợp thay đất và gia tải nhằm tăng
thêm tải trọng gây lún, rút ngắn thời gian chờ. Thời gian nghỉ chờ cố kết từ 60 ngày đến 150
ngày.
Xử lý nền yếu bằng hút chân không VCM
Mục đích: Đẩy nhanh tốc độ cố kết của đất yếu, giảm độ lún còn lại, tăng cường độ
của đất, và qua đó tăng độ ổn định của nền đường.
Nội dung : Gia tải trước bằng hút chân không, đó là phương pháp tạo ra áp lực âm
bằng bơm hút chân không và áp lực âm đó được duy trì bởi hệ thống màng kín khí
(Kjellman, 1952) với áp lực chân không ổn định 60kPa-70kPa (tương đương 4m nền đắp)
đến khi đạt độ cố kết yêu cầu (thông thường từ 4 tháng đến 6 tháng). Biện pháp này se làm
tăng áp lực hữu hiệu bằng cách giảm áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất, trong khi áp lực tổng
không thay đổi. Khi sử dụng bấc thấm để truyền áp lực chân không vào trong đất, vùng đất
xung quanh có xu hướng chuyển dịch vào bên trong khu vực hút chân không. Chính sự hút
vào bên trong này se làm giảm độ dịch chuyển đất ra ngoài khi kết hợp với gia tải thường
làm giảm thiểu nguy cơ mất ổn định mái dốc trong quá trình thi công nền đắp.
Cọc tre.
Mục đích: Giảm độ lún còn lại, tăng cường độ của đất, và qua đó tăng độ ổn định của
nền đường.
Nội dung: Cọc tre được thi công theo mạng hình vuông với mật độ 25 cọc/m 2. Chiều
dài cọc 2.5 m.
1.1.1.1
Tổng hợp biê ôn pháp xử lý nền đất yếu
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
17
Tiểu luận: Địa kỹ thuật ứng dụng
Học viên: Huỳnh Anh Khôi
GVHD: TS. Nguyễn Đức Mạnh
Lớp: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông – K23.2
18
- Xem thêm -
.DOC 
18 
417 
56 
