TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quát
Với sự phát triển cơ sở hạ tầng, nhiều công trình giao thông đang được xây dựng ở đồng bằng sông Cửu Long Để giảm chi phí xây dựng đường giao thông nông thôn cấp V và VI, đất khai thác từ lòng kênh, lòng sông thường được sử dụng làm nền đường Biện pháp này không chỉ bảo vệ đất canh tác địa phương mà còn làm tăng độ sâu lòng sông, đồng thời nâng cao nền đường giao thông để chống lại mực nước dâng do biến đổi khí hậu.
Khai thác đất lòng sông có thể làm tăng độ sâu và độ dốc của lòng sông, dẫn đến mất ổn định bờ sông (Luo et al., 2007; Đinh et al., 2010) Đặc điểm địa chất của vùng đồng bằng sông Cửu Long, với đất bùn sét thuộc trầm tích Holocen, có hệ số rỗng lớn, tính nén lún cao và sức chống cắt thấp, dễ gây ra sự cố nền móng như lún quá mức, lún không đều và lún kéo dài (Đỗ et al., 2013) Để cải thiện khả năng chịu lực cho nền đường, cần áp dụng các biện pháp gia cố đất nền phức tạp, tốn kém và mất nhiều thời gian thi công, theo TCVN 4054.
Năm 2005, đất bùn không được khuyến nghị sử dụng làm nền cho các công trình giao thông do những nguyên nhân kỹ thuật Những vấn đề này đã gây khó khăn trong việc áp dụng đất bùn yếu cho thi công nền đường nông thôn tại đồng bằng sông Cửu Long.
Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện quá trình cố kết và gia cường nền đường bùn Bài viết dự đoán thời gian cố kết của lớp đất sét yếu khi được gia cường bằng vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát, đồng thời đánh giá sức chịu tải của lớp đất sét sau khi cố kết Ngoài ra, nghiên cứu cũng xem xét độ chống xâm nhập của lớp sét vào lớp cát khi sử dụng vải địa kỹ thuật Kết quả thực nghiệm sẽ cung cấp thông tin về phương pháp thi công nền đất, nhằm thúc đẩy nhanh quá trình cố kết của đất sét yếu, tối ưu thiết kế lớp đệm cát và vải địa kỹ thuật để tăng khả năng chịu tải, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí.
Tổng quan tình hình nghiên cứu và sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Phương pháp bơm bùn lòng sông để làm đất đắp cho các công trình lấn biển đã được áp dụng rộng rãi (Shang et al., 1998; Wang et al., 2014; Liu and Liu, 2008; Shen et al., 2006) Tuy nhiên, loại bùn này có đặc điểm là hàm lượng nước cao, độ rỗng lớn, khả năng biến dạng cao và chịu lực kém Do đó, các nền móng làm từ bùn lòng sông thường gặp phải tình trạng biến dạng và lún rất lớn (Huerta and Rodriguez, 1992; Liu and Zhou).
Nghiên cứu về hệ số thấm và độ lún của lớp đất bùn yếu chỉ ra rằng hệ số rỗng và hàm lượng đất sét có ảnh hưởng lớn đến hệ số thấm của loại đất này (Zhang et al., 2015) Kết quả cho thấy hệ số rỗng của bùn giảm dần theo thời gian, và đất đắp bằng bùn nạo vét cần thời gian vài năm để ổn định, cùng với các xử lý gia cường nhằm tăng tốc độ cố kết Để xử lý lớp bùn yếu dưới nền móng công trình, vải địa kỹ thuật đã được xác định là một giải pháp hiệu quả Nghiên cứu của Palmeira et al., (1998) phân tích trường hợp đê trên nền đất yếu được gia cố bằng vải địa kỹ thuật, trong khi phương pháp giải tích được Jewel (1996) đề xuất để tính toán hệ số an toàn của nền đập Kết quả cho thấy hệ số an toàn tối thiểu đối với đê gia cố bằng vải địa kỹ thuật là Fs = 1.2 trong thiết kế thông thường.
Nghiên cứu của Zhou et al (2008) đã chỉ ra rằng việc gia cố đệm cát bằng lưới vải địa kỹ thuật Geogrid và túi địa kỹ thuật Geocell có thể nâng cao khả năng chịu lực cho lớp đất yếu Kết cấu liên hợp này làm tăng hệ số nền K0 lên đến 30 lần, đồng thời giảm độ lún tới 44% và giảm ứng suất tại bề mặt lớp đất yếu so với tình trạng không được gia cố.
Nghiên cứu của Sitharam et al (2013) đã chỉ ra rằng việc sử dụng Geocell làm nền móng cho đập cao 3m trên bùn đỏ mang lại hiệu quả chịu tải cao hơn khi kết hợp với lưới vải địa kỹ thuật Yu et al (2005) cũng xác nhận rằng đệm cát và vải địa kỹ thuật không chỉ ngăn cản biến dạng ngang mà còn tăng cường tính ổn định cho đê chắn trên nền đất yếu Đặc biệt, khi lớp đệm cát nằm dưới hoặc kẹp giữa lớp đất yếu, hiệu quả của vải địa kỹ thuật càng được nâng cao Dash et al (2013) đã chỉ ra rằng việc kết hợp Geocell, đệm cát và cọc vật liệu rời có thể tăng khả năng chịu lực của nền đất lên đến 10 lần so với nền đất chưa gia cố, cho thấy tiềm năng lớn của các phương pháp gia cố này trong xây dựng trên nền đất yếu.
Nghiên cứu của Hufenus et al (2006) về khả năng chịu tải và ứng xử của đất yếu gia cường bằng vải địa kỹ thuật cho thấy rằng việc gia cường chỉ hiệu quả khi sử dụng lớp mỏng cốt liệu thô kẹp giữa vải địa kỹ thuật Khi vệt lún xuất hiện trên nền đường, điều này dẫn đến biến dạng dài và lực kéo trong vải địa kỹ thuật, từ đó tạo ra hiệu ứng gia cường cho đất nền.
Nghiên cứu về kết cấu đất gia cường bằng vải địa kỹ thuật chỉ ra rằng việc sử dụng đất sét có tính thấm kém trong công trình đất đắp cần áp dụng công nghệ xây dựng và hệ thống thoát nước phù hợp để đảm bảo hiệu quả và độ bền của công trình (Sridharan et al 1991; Glendinning et al 2005; Chen and).
Nghiên cứu của Zornberg và Mitchell (1994) đã chỉ ra rằng vải địa kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc thoát nước, từ đó nâng cao sức chịu tải và ổn định cho các công trình đất đắp từ đất sét có tính thấm kém.
Lớp cát mỏng giữa vải địa chất gia cường đất sét ảnh hưởng tích cực đến ứng xử chịu cắt và biến dạng của mẫu đất, như đã được nghiên cứu qua các thí nghiệm cắt đất trực tiếp, kéo tuột vải địa kỹ thuật và nén 3 trục Nghiên cứu cho thấy lớp cát này cải thiện lực ma sát giữa đất sét và vải địa kỹ thuật, từ đó gia tăng cường độ cho đất sét Đồng thời, lớp cát cũng đóng vai trò là biên thoát nước, giúp giảm áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình tải trọng Bề dày tối ưu của lớp cát được xác định khoảng 8-15mm cho thí nghiệm không cố kết, không thoát nước và có thể lên đến 8cm cho thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật Hơn nữa, vải địa kỹ thuật còn có tác dụng ngăn chặn sự xâm nhập của đất sét vào biên thoát nước.
Nghiên cứu về công trình trên nền đất yếu tại Việt Nam đã được thực hiện bởi Pierre Lareal và cộng sự vào năm 1989, tập trung vào tính toán ổn định và biến dạng của nền đường và công trình đắp Nghiên cứu này cũng đề xuất một số giải pháp xử lý cho việc xây dựng nền đường trên đất yếu, bao gồm phương pháp gia tải, tăng tốc độ cố kết bằng đường thấm đứng, rãnh thấm, cũng như các phương pháp gia cố bằng cọc vôi và cọc xi măng đất.
Lê Bá Vinh và cộng sự (2003) đã nghiên cứu giải pháp xử lý nền và tính toán ổn định cho công trình đường cấp III trên nền đất yếu mỏng Nghiên cứu này tập trung vào các biện pháp xử lý nền đất yếu bằng cách sử dụng đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật và cừ tràm Đặc biệt, nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán hệ số an toàn chống trượt cho nền tự nhiên và đánh giá ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật trong việc gia cố và tăng cường ổn định của nền đất yếu dưới nền đường.
Lê Xuân Roanh (2014) đã đề xuất nhiều công nghệ xử lý nền và thi công đê, đập chắn sóng trên nền đất yếu, bao gồm: (1) sử dụng đệm cát để tạo lớp chịu lực và thoát nước cho nền đê; (2) áp dụng bấc thấm để tăng khả năng thoát nước qua hệ thống thoát nước đứng; (3) sử dụng giếng cát vừa làm biên thấm đứng vừa chịu tải trọng, tăng cường sức chịu tải cho nền; (4) ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cố nền, phân cách nền đê và thân đê, đồng thời phân bố đều áp lực đất đắp và giảm mặt cắt ngang đê; (5) xử lý nền bằng bè cây; (6) sử dụng cọc đệm cát; và (7) gia cố bằng cọc xi măng đất Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vật liệu như cát hoặc cọc vật liệu rời giúp rút ngắn khoảng cách thoát nước thông qua việc bố trí các hành lang thoát nước theo phương thẳng đứng và ngang, đồng thời phủ lớp cát thoát nước và lớp gia tải trên bề mặt đất nền để đẩy nhanh quá trình cố kết.
Mặc dù nhiều nghiên cứu đã đề xuất các biện pháp gia cường đất bằng vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát, nhưng ứng xử cố kết và ứng xử cắt của đất sét bùn từ lòng sông ĐBSCL khi được gia cường vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ Do đó, nhóm nghiên cứu đã đề xuất tiến hành nghiên cứu về ứng xử của vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát nhằm cải tạo đất bùn nhão lòng sông để làm nền cho đường giao thông nông thôn.
Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
Biện pháp thi công nền đường từ bùn nhão khai thác từ lòng sông có nhiều ưu điểm như tránh mất đất canh tác, gia tăng độ sâu lòng sông và đảm bảo cao độ nền đường giao thông Tuy nhiên, nhiều yếu tố kỹ thuật đã cản trở việc áp dụng biện pháp thi công này trong thực tế.
Việc sử dụng bùn yếu làm đất đắp cho nền đường không chỉ làm kéo dài thời gian thi công mà còn dẫn đến các vấn đề như lún, biến dạng và mất ổn định cho hệ thống giao thông Do tính chất nhão của loại đất này, cần áp dụng các biện pháp gia cường để đảm bảo khả năng chịu tải trọng của phương tiện giao thông.
Tính mới, tính thời sự, ý nghĩa khoa học
1.4.1 Tính mới Đề tài đề xuất nghiên cứu ứng xử cố kết và ứng xử chịu cắt của bùn yếu được khai thác trực tiếp từ lòng sông khi được gia cường vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát theo nguyên lý: (1) đệm cát là tạo biên thoát nước đẩy nhanh quá trình cố kết đất sét bùn yếu; (2) vải địa kỹ thuật tạo biên ngăn cách sự xâm nhập của đất bùn vào đệm cát; (3) đất bùn cố kết kết hợp đệm cát và vải địa kỹ thuật tạo thành hệ chịu lực đảm bảo khả năng chịu tải trọng cho nền đường
Hiện nay, việc áp dụng vải địa kỹ thuật trong gia cố đất sét yếu đã trở nên phổ biến trên toàn cầu, nhưng nghiên cứu về xử lý nền đất yếu, đặc biệt trong lĩnh vực giao thông tại Việt Nam, vẫn còn hạn chế Việc sử dụng bùn sét yếu từ lòng sông không chỉ mang lại lợi ích kinh tế như giảm chi phí xây dựng nền đường, mà còn có tác động tích cực đến xã hội như bảo vệ đất nông nghiệp và cải thiện dòng chảy của sông.
Dự đoán thời gian cố kết của lớp đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát
Dự đoán sức chịu tải của lớp đất sét sau khi được gia cường bằng vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát là rất quan trọng Nghiên cứu này cũng đánh giá khả năng chống xâm nhập của lớp sét vào lớp đất cát khi sử dụng vải địa kỹ thuật, nhằm đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của công trình.
1.4.4 Ý nghĩa thực tiễn áp dụng
Nghiên cứu biện pháp thúc đẩy quá trình cố kết của đất bùn yếu bằng cách sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật giúp giảm thiểu thời gian thi công nền đường Đồng thời, việc phân tích ứng xử của lớp bùn sau khi được cố kết sẽ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng chịu tải của nền đường Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ trong việc thiết kế nền đường bùn yếu, sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật, mở ra phương pháp mới cho việc xây dựng đường giao thông nông thôn ven sông tại tỉnh Kiên Giang.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
Tính toán độ lún cố kết của đất theo lý thuyết thấm 1 chiều, Terzaghi
Độ lún cố kết của đất được Terzaghi đề xuất trong lý thuyết cố kết thấm một chiều, trong đó hệ số cố kết Cv theo phương đứng được xác định bằng công thức: w v v m.
Trong đó kv = hệ số thấm theo phương đứng của đất mv = hệ số nén thể tích trong khoảng thay đổi ứng suất đang xét
w = dung trọng của nước Nhân tố thời gian, Tv được xác định theo chiều dài đường thấm h và t = thời gian cố kết, t: h t
Độ cố kết U(Tv) của lớp đất đắp được xác định dựa trên điều kiện tải trọng và biên thấm nước, cụ thể theo nhân tố thời gian Tv Trong bài toán này, độ lún cố kết do tải trọng bản thân gây ra với phân bố tải trọng theo độ sâu được tính toán theo các phương pháp thích hợp.
Độ lún của đất nền với chiều dày H sau thời gian t được xác định dựa trên hệ số rỗng ban đầu e0 và hệ số rỗng et Phân bố tải trọng bản thân của đất đắp theo độ sâu ảnh hưởng đến quá trình lún này.
(4) trong đó et = hệ số rỗng tại thời điểm t = 6 tháng e0 = hệ số rỗng ban đầu
H0 = chiều cao đất đắp ban đầu Độ lún cuối cùng, S được xác định theo:
Ngoài ra, độ lún đất đắp được xác định theo hệ số nén thể tích và tải trọng p: pH 0 m
Tính toán độ chặt và chiều cao lớp đất trong đầm chặt đất
Để xác định độ chặt của đất hiện trường, dung trọng khô lớn nhất (k-max) và độ ẩm tối ưu (OMC) được thực hiện trong phòng thí nghiệm Dung trọng khô của đất ngoài hiện trường (k) được tính toán dựa trên dung trọng tự nhiên của đất và độ ẩm tự nhiên, áp dụng theo phương pháp dao vòng.
Từ đó độ chặt của đất hiện trường, K được xác định theo:
Đất đắp thường được thực hiện theo từng lớp, với bề dày lớp đắp phụ thuộc vào chiều cao ảnh hưởng của thiết bị đầm, theo tiêu chuẩn TCVN 4447:2012 Thông thường, bề dày lớp đắp khi đầm khoảng 30cm Nghiên cứu cho thấy chiều sâu đạt dung trong khô lớn nhất trong quá trình đầm chặt là 0.5m, do đó, chiều cao lớp đất đắp không nên vượt quá 0.5m khi sử dụng loại đầm lu.
Hình 2: Tương quan dung trọng khô của đất đắp số lượt xe lu
Số lượt xe lu Độ sâu, m
VẬT LIỆU, THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
Vật liệu
3.1.1 Đất bùn sét nạo vét
Bùn nạo vét bờ kênh tại sông Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang, được lấy mẫu sau một tuần thi công, giúp giảm độ ẩm so với ban đầu Kết quả phân tích cỡ hạt cho thấy 82.7% là hạt mịn (cỡ hạt nhỏ hơn 0.075mm), trong khi 17.3% còn lại là hạt thô.
Hình 3: Đường phân bố cỡ hạt đất bùn nạo vét lòng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang
Đất có chỉ số dẻo PI = 46 và tỷ trọng Gs = 2.75, được phân loại theo hệ thống phân loại đất của Hoa Kỳ (USCS) là loại OH-MH, tương ứng với đất sét bùn dẻo cao.
Bảng 1: Tính chất cơ học đất bùn nạo vét lòng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang
Dung trọng tự nhiên, , kN/m 3 16.13 Độ ẩm tự nhiên, % 55.4
Hệ số rỗng ban đầu, e0 1.55
Dung trọng khô lớn nhất, , k - max , kN/m 3 15.11 Độ ẩm tối ưu, OMC, % 19.45
Phân loại đất theo USCS OH và MH
Vải địa kỹ thuật không dệt được áp dụng trong các thí nghiệm phòng lab và thi công thử nghiệm Các tính chất cơ học của loại vải này được thể hiện rõ trong bảng 2 Ngoài ra, vải không dệt còn được sử dụng trong các thử nghiệm ngoài hiện trường để kiểm tra ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật đến tính nén lún và độ đầm chặt của đất bùn.
Bảng 2: Tính chất cơ học của vải địa kỹ thuật
Khả năng chịu kéo (kN/m) - phương dọc vải 9.0
Khả năng chịu kéo (kN/m) - phương ngang vải -
Biến dạng dài khi phá hoại phương dọc vải, (%) 62.5
Biến dạng dài khi phá hoại phương ngang vải, (%) -
Lưu lượng thấm ở 100mm cột nước, l/m 2 /giây 170
Thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu Thử nghiệm hiện trường
Biện pháp thí nghiệm hiện trường
3.2.1 Nạo vét sông và phơi đất
Xáng cạp được sử dụng để nạo vét đất từ Sông Cái Lớn và đưa lên bờ lưu không 3m, như thể hiện trong hình dưới đây Quá trình phơi đất diễn ra trong khoảng 6 tháng, nhằm đảm bảo cường độ đất đủ lớn cho thi công cơ giới.
Hình 4 Quá trình nạo vét và phơi đất (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế (a)
3.2.2 Thí nghiệm hiện trường đất đắp không gia cường
Sau khoảng 6 tháng chờ cho đất ổn định, tiến hành sử dụng máy đào để di chuyển đất từ bờ cũ vào trong Khoảng cách từ tim bờ cũ đến tim bờ mới là 2m, với bề rộng bờ là 6m và cao trình bờ đạt +2.2m như thể hiện trong hình dưới.
Hình 5 Quá trình thi công dời đất vào tim đường (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế (a)
Qúa trình ủi mặt, bạt mái hoàn thiện công trình mặt 6m, mái m=1:1 được thể hiện như hình dưới
Hình 6 Quá trình thi công bạt mái, hoàn thiện nền đường không gia cường (a)
3.2.3 Thí nghiệm hiện trường nền đường gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật
Sau khi chờ cho đất cố kết và ổn định khoảng 6 tháng, tiến hành thi công bằng máy đào để dời đất vào trong theo từng lớp.
Bước đầu tiên trong quá trình thi công là sử dụng máy đào để lấy đất từ bờ hiện tại và đắp vào bên trong, với tim bờ bao mới cách tim bờ đất 2m Lớp đất đầu tiên cần được đắp đến cao trình +1.05m, với mái có hệ số m=1 Sau đó, trải một lớp vải địa kỹ thuật lên bề mặt đất vừa đắp, và tiếp theo là rải một lớp cát dày 5cm lên trên lớp vải địa.
Trong bước 2 của thi công, tiến hành lắp đặt lớp vải địa kỹ thuật lên lớp cát Sử dụng máy đào để lấy đất, đắp cao trình đạt +1.65m với tỉ lệ m=1:1 Sau đó, trải vải địa kỹ thuật và rải lớp cát dày 5cm lên bề mặt vải địa Quá trình thi công được minh họa trong hình dưới đây.
Bước 3: Thi công lớp 3 vải địa kỹ thuật lên lớp cát, dùng máy đào đắp đất đến cao trình +2.20m, K=0.9, m=1, bạt mái hoàn thiện công trình
Hình 9 Thi công lớp cuối nền đường gia cường (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế
3.2.4 Phương pháp xác định lún công trình theo thời gian
Tiến hành theo dõi độ lún của công trình trong thời gian sáu tháng theo phương pháp sau:
- Trong tháng đầu cách 1 tuần ghi nhận độ lún một lần (4 lần)
- Năm tháng tiếp theo cứ 1 tháng ghi nhận độ lún một lần (5 lần)
Độ lún của đất đắp nền đường được quan trắc tại ba mặt cắt, mỗi mặt cắt đo độ lún tại ba điểm: hai lề đường và tim đường Khoảng cách giữa các mặt cắt là 5m, và sơ đồ xác định độ lún được trình bày trong hình dưới.
Hình 11 Vị trí quan trắc lún nền đường công trình
CĐ1 CĐ2 CĐ3 Lề trái
3.2.5 Thí nghiệm hiện trường lu đầm nền đường
Sau 6 tháng thi công, nền đường đã đạt cường độ cần thiết với việc sử dụng xe Kobe 10 tấn và đạt độ lèn K=0.9 Trong quá trình thi công, chúng tôi đã xác định độ lún của nền đường có và không có gia cường Đồng thời, độ đầm chặt của nền đường cũng được kiểm tra trước và sau khi đầm bằng phương pháp dao vòng theo tiêu chuẩn 22TCN 02-71.
Hình 12 Thi công lu lèn nền đường công trình
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Ứng xử lún của đất đắp dưới ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật dưới tác dụng của tải trọng
Sau khi chờ lún 6 tháng, đất đắp được đầm chặt bằng xe cơ giới 10 tấn Kết quả cho thấy độ lún của nền đường được gia cường thấp hơn khoảng 7cm so với nền đường không được gia cường Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng vải địa kỹ thuật và đệm cát có tác dụng tăng cường khả năng chịu lực của nền đường Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu về sức kháng cắt của đất sau khi gia cường bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát (Yang et al 2015).
Vải địa kỹ thuật và đệm cát có khả năng giảm độ lún của nền đường, từ 63 cm khi không sử dụng biện pháp gia cường xuống chỉ còn 51 cm khi có gia cường.
Bảng 7: Kết quả tính toán độ lún nền đường theo các điều kiện lún Điều kiện lún Độ lún, cm Đất đắp gia cường Đất đắp không gia cường
Lún đầm nén, xe 10 tấn 19 26 Độ lún tổng cộng 51 63
Ứng xử đầm chặt của đất đắp dưới ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật
Độ chặt của nền đường được kiểm tra cả trước và sau khi thực hiện quá trình đầm chặt Giá trị độ chặt của nền đường ở hai trường hợp này được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 8: Bảng xác định độ chặt và dung trọng khô của đất đắp theo 2 phương pháp thi công đất đắp
Thời điểm xác định Đất đắp gia cường Đất đắp không gia cường
Tỷ lệ gia tăng độ chặt,
Tỷ lệ gia tăng dung trọng khô, % Độ chặt, K
Sau 6 tháng thi công đất đắp 0.875 1.332 0.851 1.286 2.82 3.58
Sau khi đầm chặt bằng xe cơ giới
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vải địa kỹ thuật và đệm cát trong quá trình lún cố kết nền đường đã làm tăng độ chặt và dung trọng khô của đất lên lần lượt 2.82% và 3.58% sau 6 tháng Sự gia tăng này được lý giải bởi việc vải địa kỹ thuật và đệm cát cải thiện biên thấm nước, rút ngắn chiều dài đường thấm và thúc đẩy quá trình cố kết, dẫn đến giảm độ rỗng và tăng độ chặt của đất Hơn nữa, trong quá trình đầm chặt, độ chặt và dung trọng khô của nền đường được gia cường cao hơn 5% so với nền đường không gia cường Hiện tượng này xảy ra do quá trình đầm chặt giúp ép nước và không khí ra khỏi đất, và nước thoát ra dễ dàng hơn trong đất đắp có gia cường, từ đó nâng cao độ chặt so với đất đắp không gia cường.
Đánh giá hiệu quả kinh tế phương án gia cường đất đắp
Để đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án gia cường đất đắp, cần tiến hành phân tích và đánh giá chi phí xây dựng phần đất đắp cũng như chi phí xây dựng đường một cách cụ thể.
4.4.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế thi công đất đắp
Hệ số quy đổi giữa đất đào bằng xáng cạp để lấy đất và đắp bờ bao:
Dung trọng khô thiết kế :
Hệ số quy đổi giữa đất đào bằng xáng cạp để lấy đất và đắp bờ bao :
Khối lượng và dự toán thi công cho phương án 1 (không gia cường) và phương án 2 (có gia cường) được trình bày trong hình dưới đây Bảng dưới đây thể hiện các tính toán dự toán cho hai phương án, xác định chi phí xây dựng 1km đất đắp theo thời giá của Sở Xây dựng Kiên Giang năm 2017.
Chi phí thi công đất đắp không gia cường cho 1km đường là 282.377.516 đồng, trong khi chi phí cho đất đắp gia cường đạt 557.683.658 đồng Điều này cho thấy việc gia cường bằng vải và đệm cát đã làm tăng đáng kể chi phí thi công nền đường.
Hình 15 Thuyết minh khối lượng thi công theo 2 phương án đất đắp
Bảng 9: Tổng hợp kinh phí PA2
DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
Chi phí vật liệu Avl x 1,2 VL 1.159.055.806
Chi phí nhaân coâng B1 x 4,198 NC 140.218.725
Chi phí máy thi công C1 x 1,658 MTC 351.654.780
Bù giá nhiên liệu máy thi công GiamGiaNhienLieu GGNL -24.037.623
Trực tiếp phí khác 2,0 % x (VL + NC + MTC + GGNL) TT 9.356.718
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC + GGNL + TT T 477.192.599
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 503.438.192
Thu nhập chịu thuế tính trước 5,50 % x (T + C) TL 27.689.101
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 531.127.293
Thuế giá trị gia tăng (10); 5 % x G GTGT 26.556.365
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 557.683.658
CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 557.683.658
4.4.2 Đánh giá hiệu quả kinh tế thi công đường trên bờ bao
Thiết kế đường cho hai phương án: phương án 1 với nền đường không gia cường và phương án 2 với nền đường được gia cường bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát, được trình bày trong hình dưới đây.
Hình 16 Phương án thiết kế đường trên nền (a) không được gia cường; (b) được gia cường vải địa kỹ thuật và đệm cát (a)
Bảng 10: Tổng hợp kinh phí PA1
TT DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
1 Chi phí vật liệu + vc Avl VL 1.395.136.108
2 Chi phí nhaân coâng B1 x 4.419 NC 409.387.177
3 Chi phí máy thi công C1 x 1,682 MTC 80.023.989
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC T 1.884.547.274
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 1.988.197.374
III Thu nhập chịu thuế tính trước 6,00 % x (T + C) TL 119.291.842
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 2.107.489.216
IV Thuế giá trị gia tăng 10,00 % x G GTGT 210.748.922
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 2.318.238.138
A CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 2.318.238.138
Bảng 11: Tổng hợp kinh phí PA2
TT DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
1 Chi phí vật liệu + vc Avl VL 1.186.200.266
2 Chi phí nhaân coâng B1 x 4.419 NC 385.345.015
3 Chi phí máy thi công C1 x 1,682 MTC 49.058.835
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC T 1.620.604.116
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 1.709.737.342
III Thu nhập chịu thuế tính trước 6,00 % x (T + C) TL 102.584.241
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 1.812.321.583
IV Thuế giá trị gia tăng 10,00 % x G GTGT 181.232.158
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 1.993.553.741
A CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 1.993.553.741
Bảng 12: So sánh kinh phí xây dựng đất đắp và thi công đường 2 phương án thi công
Qua quá trình so sánh giữa hai phương án về mặt kinh tế và kỹ thuật, phương án 2 cho thấy ưu thế vượt trội hơn so với phương án 1 Mặc dù kinh phí làm bờ bao của phương án 2 cao hơn, tổng kinh phí lại thấp hơn Do đó, phương án gia cường đất đắp bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn so với phương án không gia cường.
