TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quát
Với sự phát triển của cơ sở hạ tầng, nhiều công trình giao thông đang được xây dựng tại đồng bằng sông Cửu Long Để tiết kiệm chi phí cho các dự án đường giao thông nông thôn cấp V và VI, đất khai thác từ lòng kênh và lòng sông 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, giúp nền đường chống lại tác động của mực nước dâng cao do biến đổi khí hậu.
Khai thác đất lòng sông có thể làm tăng độ sâu và độ dốc của lòng sông, dẫn đến sự 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, có thể gây ra các sự cố nền móng như lún quá mức, lún không đều và lún kéo dài (Đỗ et al., 2013) Để tăng khả năng chịu lực cho nền đường, cần áp dụng các biện pháp gia cố đất nền phức tạp, tốn kém và yêu cầu thời gian thi công dài, 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 Điều này đã gây khó khăn trong việc áp dụng đất bùn yếu cho thi công nền đường nông thôn tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện quá trình cố kết và gia cường nền đường bùn thông qua việc dự đoán thời gian cố kết của lớp đất sét yếu khi sử dụng vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đánh giá sức chịu tải của lớp đất sét sau khi được gia cường và khả năng chống xâm nhập của lớp sét vào lớp cát Kết quả thực nghiệm sẽ cung cấp thông tin về các phương pháp thi công nền đất nhằm thúc đẩy nhanh quá trình cố kết, tối ưu thiết kế lớp đệm cát và vải địa kỹ thuật, từ đó nâng cao khả năng chịu tải và giảm chi phí thi công.
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 trong nhiều dự án (Shang et al., 1998; Wang et al., 2014; Liu và Liu, 2008; Shen et al., 2006) Tuy nhiên, bùn lòng sông có đặc điểm là hàm lượng nước cao, độ rỗng lớn, khả năng biến dạng cao và chịu lực kém, dẫn đến việc nền móng thường xuyên chịu biến dạng và lún lớn (Huerta và Rodriguez, 1992; Liu và Zhou).
Nghiên cứu về hệ số thấm và độ lún của lớp đất bùn yếu cho thấy hệ số rỗng và hàm lượng đất sét ảnh hưởng lớn đến tính chất thấm của loại đất này (Zhang et al., 2015) Hệ số rỗng của bùn giảm theo thời gian, và đất bùn nạo vét cần vài năm để ổn định, đồng thời cần xử lý gia cường để tăng tốc độ cố kết Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vải địa kỹ thuật là giải pháp hiệu quả để xử lý và gia cố lớp bùn yếu dưới nền móng Palmeira et al (1998) đã phân tích hiệu quả của vải địa kỹ thuật trong việc gia cố nền đất yếu, trong khi nghiên cứu của Jewel (1996) sử dụng phương pháp giải tích để tính toán hệ số an toàn của đê được và không được gia cố Kết quả cho thấy hệ số an toàn tối thiểu cho 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 Cấu trúc liên hợp này không chỉ làm tăng hệ số nền K0 lên 30 lần mà còn giảm độ lún đến 44%, đồng thời giảm ứng suất tại bề mặt lớp đất yếu so với tình trạng không được gia cố.
Nghiên cứu của Sitharam et al (2013) cho thấy việc sử dụng Geocell làm nền móng cho đập cao 3m trên bùn đỏ mang lại hiệu quả cao hơn khi kết hợp với lưới vải địa kỹ thuật Phương pháp giải tích được đề xuất nhằm xác định khả năng chịu tải của lớp bùn yếu được gia cường Nghiên cứu của Yu et al (2005) chỉ ra rằng đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật không chỉ ngăn cản biến dạng ngang mà còn tăng cường tính ổn định cho đê Đặc biệt, khi nền đất yếu, hiệu quả của vải địa kỹ thuật càng được phát huy Dash et al (2013) đã chứng minh rằng việc kết hợp Geocell, đệm cát và cọc vật liệu rời có thể tăng khả năng chịu lực của nền đất yếu lên đến 10 lần so với ban đầu, cho thấy tiềm năng mạnh mẽ trong việc gia cố 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 xảy ra vệt lún trên nền đường, điều này sẽ tạo ra 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 với tính thấm kém trong xây dựng đất đắp yêu cầu áp dụng các 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 và).
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 cải thiện sức chịu tải và sự ổn định của các công trình đất đắp được xây dựng từ đất sét có tính thấm kém.
Nghiên cứu về lớp cát mỏng nằm giữa lớp vải địa chất gia cường đất sét đã chỉ ra rằng nó ảnh hưởng tích cực đến ứng xử chịu cắt và biến dạng của mẫu đất thông qua các thí nghiệm cắt đất trực tiếp, kéo tuột vải địa kỹ thuật và nén 3 trục Kết quả cho thấy lớp cát này cải thiện tương tác bề mặt giữa đất sét và vải địa kỹ thuật, từ đó tăng cường độ cho đất sét Đồng thời, lớp cát cũng hoạt động như một biên thoát nước, giảm áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình tải trọng Bề dày tối ưu của lớp cát được xác định là từ 8-15mm cho thí nghiệm không cố kết, không thoát nước và lên đến 8cm cho thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật Ngoài ra, 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 đã được thực hiện bởi Pierre Lareal và cộng sự vào năm 1989, trong đó họ đã tiến hành 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 hiệu quả cho việc xây dựng nền đường trên đất yếu, bao gồm phương pháp gia tải, tăng tốc độ cố kết thông qua các biện pháp như đường thấm đứng và 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 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 Phương pháp tính toán hệ số an toàn chống trượt đối với nền tự nhiên cũng được đề xuất, đồng thời xem xét ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật trong việc gia cố và tăng cường ổn định cho 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 cường khả năng thoát nước qua hệ thống thoát nước đứng, (3) sử dụng giếng cát vừa làm biên thấm đứng vừa chịu tải trọng, (4) ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cố nền và phân bố áp lực đất đắp, (5) xử lý nền bằng bè cây, (6) 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 nhằm tăng tốc độ 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 được gia cường vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ Do đó, nhóm nghiên cứu quyết định tiến hành nghiên cứu về ứng xử của vải địa kỹ thuật kết hợp đệm cát trong việc cải tạo đất bùn nhão lòng sông, nhằm nâng cao chất lượng nền 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 mang lại nhiều lợi ích như bảo vệ đất canh tác địa phương, tăng cường độ sâu lòng sông và đảm bảo cao độ nền đường giao thông Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này trong thực tế gặp phải nhiều thách thức kỹ thuật.
Sử dụng bùn yếu làm đất đắp cho nền đường không chỉ kéo dài thời gian thi công mà còn gây ra lún, biến dạng và mất ổn định cho đường giao thông Do đặc tính đất nhão, cần áp dụng 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 thế giới Tuy nhiên, nghiên cứu về xử lý nền đất yếu, đặc biệt là nền đường giao thông tại Việt Nam, vẫn còn hạn chế Việc sử dụng bùn sét yếu khai thác từ lòng sông mang lại nhiều lợi ích kinh tế và xã hội, như bảo vệ đất nông nghiệp, giảm chi phí xây dựng nền đường, cải thiện dòng chảy và tăng chiều sâu lòng 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 Đánh giá độ chống xâm nhập của lớp sét vào lớp đất cát khi sử dụng vải địa kỹ thuật cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và độ bền 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 Việc khảo sát ứng xử của lớp bùn sau khi được cố kết sẽ đánh giá khả năng chịu tải của nền đường, từ đó hỗ trợ thiết kế nền đường bùn yếu gia cố bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật Nghiên cứu này mở ra hướng đi 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 Hệ số cố kết, Cv, theo phương đứng được xác định dựa trên các yếu tố như độ ẩm, áp lực và khối lượng.
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) được xác định dựa trên điều kiện tải trọng và biên thấm nước, cụ thể theo nhân tố thời gian Tv Trong bài toán xác định độ lún cố kết của lớp đất đắp do tải trọng bản thân, với phân bố tải trọng theo độ sâu, độ cố kết sẽ được tính toán theo các yếu tố này.
Độ lún của đất nền có chiều dày H sau khoảng 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 có ảnh hưởng lớn đến quá trình lún của nền đất.
(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), các thông số này được phân tích trong phòng thí nghiệm Dung trọng khô của đất ngoài hiện trường (k) được tính toán dựa trên dung trọng tự nhiên của đất (đo bằng phương pháp dao vòng) và độ ẩm tự nhiên () theo công thức cụ thể.
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 đất phụ thuộc vào chiều cao tác động của thiết bị đầm, theo tiêu chuẩn TCVN 4447:2012 Thông thường, bề dày lớp đất 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 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
Mẫu bùn nạo vét được lấy từ sông Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang, sau khi thi công khoảng 1 tuần, giúp giảm độ ẩm so với ban đầu Đất bùn nạo vét được sử dụng để đắp lên cơ đê của bờ kênh Kết quả phân tích cỡ hạt cho thấy, phần trăm hạt mịn (cỡ hạt nhỏ hơn 0.075mm) chiếm 82.7%, trong khi phần hạt thô chiếm 17.3%.
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 đất OH-MH, tức là đất sét bùn dẻo cao Một số tính chất cơ học của đất này được thể hiện trong bảng 1.
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 ứng dụng trong các thí nghiệm phòng thí nghiệm và thi công thử nghiệm Các tính chất cơ học của loại vải này được trình bày trong bảng 2 Ngoài ra, vải không dệt còn được sử dụng trong thi công thử nghiệm ngoài hiện trường để kiểm tra tác động 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 nạo vét từ Sông Cái Lớn được sử dụng để lấy đất 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 đất đạt cường độ 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 khi chờ cho đất cố kết và ổn định trong khoảng 6 tháng, 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) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế (a)
3.2.3 Thí nghiệm hiện trường nền đường gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật
Sau khi để đất cố kết và ổn định trong khoảng 6 tháng, tiến hành sử dụng máy đào để di chuyển đất vào trong theo từng lớp Các bước thực hiện sẽ được tiến hành tuần tự.
Bước đầu tiên trong quá trình xây dựng bờ bao là sử dụng máy đào để lấy đất từ bờ hiện tại và đắp vào bên trong, đảm bảo tim bờ bao mới cách tim bờ đất cũ 2m Lớp đất đầu tiên cần được đắp đến cao trình +1.05m với mái dốc m=1 Sau khi hoàn thành việc đắp đất, trải một lớp vải địa kỹ thuật lên bề mặt đất vừa đắp, tiếp theo là rải một lớp cát dày 5cm lên bề mặt vải địa để tăng cường độ bền và ổn định cho bờ bao.
Hình 7 Thi công lớp 1 nền đường gia cường (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế
Trong bước 2 của quá trình thi công, lớp vải địa kỹ thuật được trải lên lớp cát Sử dụng máy đào để lấy đất, đắp cao trình đạt +1.65m với tỷ lệ m=1:1 Sau đó, lớp vải địa kỹ thuật được trải và rải thêm lớp cát dày 5cm lên trên Quá trình thi công này được minh họa trong hình dưới.
Hình 8 Thi công lớp 2 nền đường gia cường (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế
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)
Để quan trắc độ lún của nền đường, việc đo đạc được thực hiện tại 3 mặt cắt khác nhau, mỗi mặt cắt có 3 điểm đo lún, bao gồm 2 điểm ở lề đường và 1 điểm tại tim đường Khoảng cách giữa các mặt cắt là 5m, và sơ đồ xác định độ lún được thể hiện rõ trong hình minh họa.
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 đạt cường độ tối ưu với việc sử dụng xe Kobe 10 tấn và lu lèn đạt K=0.9 Quá trình lu lèn đã xác định độ lún của nền đường có và không có gia cường Bên cạnh đó, 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
Đất đắp sau 6 tháng chờ lún đã được đầm chặt bằng xe cơ giới 10 tấn, với độ lún được thể hiện trong bảng dưới đây Nền đường được gia cường có độ lún nhỏ hơn khoảng 7cm so với nền đường đất đắp không gia cường, cho thấy rằng vải địa kỹ thuật và đệm cát có tác dụng nâng cao khả năng chịu lực của nền đường Kết quả này phù hợp với nghiên cứu về sức kháng cắt của đất khi được 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 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 trong hai trường hợp này được trình bày rõ ràng 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 đã làm tăng độ chặt và dung trọng khô của đất sau 6 tháng lún cố kết nền đường, với tỷ lệ gia tăng lần lượt là 2.82% và 3.58% Sự gia tăng này là do vải địa kỹ thuật và đệm cát cải thiện biên thấm nước, giảm chiều dài đường thấm, và thúc đẩy quá trình cố kết trong đất đắp, từ đó giảm độ rỗng và tăng độ chặt 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 được gia cường, nhờ vào khả năng thoát nước dễ dàng hơn trong đất đắp có sử dụng vải và đệm cát.
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, bài viết sẽ 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 rõ ràng trong hình minh họa Tính toán dự toán của cả hai phương án được thể hiện trong bảng dưới đây, với các số liệu 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 là 557.683.658 đồng Điều này cho thấy việc sử dụng vải gia cường và đệm cát 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 phương án 1, trong đó nền đường không được gia cường, và phương án 2, với nền đường được gia cường bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát, được minh họa trong hình dưới đây.
Phương án thiết kế đường trên nền không gia cường và gia cường bằng vải địa kỹ thuật cùng đệm cát đã được đánh giá về hiệu quả kinh tế Dự toán cho hai phương án này được trình bày rõ ràng trong bảng dưới đây.
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, phương án 2 được đánh giá cao hơn về cả mặt kinh tế lẫn kỹ thuật so với phương án 1 Mặc dù chi phí làm bờ bao của phương án 2 cao hơn, tổng kinh phí lại thấp hơn so với phương án 1 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.
