Bµi tËp 2 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ANH WUYN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI CHỐNG LÚN CHO ĐƯỜNG ĐẦU CẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌ[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN ANH WUYN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI CHỐNG LÚN CHO ĐƯỜNG ĐẦU CẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN ANH WUYN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI CHỐNG LÚN CHO ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, kết tính tốn nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Anh Wuyn LỜI CẢM ƠN u tiên, in bày t l ng biết n sâu s c đến ngư i th y PGS TS Hoàng Phương Hoa đ tận tình hư ng n ch y, t o m i u kiện đ ng viên nhi u đ tơi c th hồn thiện luận văn Trong suốt trình thực hiện, th y đ y cho tơi hình thành lối tư uy khoa h c, nhận thức sâu s c đánh giá đ ng đ n tiế nhận nh ng kiến thức m i ng th i, in cảm n đến th y, cô B môn C u H m trư ng i H c Bách Khoa Nẵng đ nhiệt tình giảng y, truy n đ t cho ch ng nh ng kiến thức m i m b ích, đ ch ng tơi c th vận ng n cơng việc Tôi c ng in cảm n đến Khoa đào t o sau đ i h c i h c Bách Khoa Nẵng đ t o m i u kiện gi đ đ ch ng c th hoàn thành kh a h c Cuối c ng, muốn bày t l ng biết n sâu s c đến gia đình, nh ng ngư i b n đ ng nghiệ đ t o u kiện, đ ng viên, gi đ nh ng ngày tháng h c tậ nghiên cứu Xin chân thành cảm n! Nẵng, ngày tháng năm Tác giả luận văn Nguyễn Anh Wuyn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI CHỐNG LÚN CHO ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Học viên: Nguyễn Anh Wuyn Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 Khóa: K34 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Lún đoạn đường đầu cầu tượng hay gặp cơng trình đường tơ, đặc biệt đường ô tô đắp đất yếu Trong thực tế xây dựng, có nhiều cơng trình bị lún, sập xây dựng đất yếu biện pháp xử lý phù hợp hiệu Việt Nam biết đến nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt khu vực miền Nam Việc đưa số biện pháp xử lý đất yếu để lựa chọn giải pháp tối ưu áp dụng cho cơng trình cách có hiệu cần thiết Trong toàn tuyến đường ô tô, đoạn đường đắp đầu cầu hạng mục cơng trình quan trọng, địi hỏi phải có nghiên cứu xử lý giải pháp kỹ thuật riêng biệt đáp ứng yêu cầu cường độ, độ ổn định, êm thuận thẩm mỹ Luận văn cao học tập trung nghiên cứu giải pháp lựa chọn kết cấu sàn giảm tải hợp lý cho đường đầu cầu, nội dung nghiên cứu bao gồm phương pháp tính tốn hệ số nền, ngun lý tính tốn sàn giảm tải áp dụng hệ số để tính tốn, lựa chọn kết cấu sàn giảm tải hợp lý cho đường đầu cầu dự án thực tế Từ khóa – Sàn giảm tải, hệ số nền, đường đầu cầu RESEARCH SOLUTIONS USING THE LOAD REDUCE FLOOR TO AGAINST SUBSIDENCE FOR THE FIRST ROAD BRIDGE ABSTRACT: The first section of the road lies the bridge is a very common phenomenon on the construction of highways, especially the street cars up on weak ground In actual construction, there are a lot of works that are sunk, collapsed when built on a weak ground due to no suitable and effective treatment measures Vietnam is known to be home to many of the weak soil, especially in southern areas Making some weak ground handling measures new to choose optimal solutions that apply to the work in a way that effectively is essential In the entire automobile roads, ramp up the top of the bridge is one of the important projects, requiring research and processed by the separate technical solutions can meet the requirements of the intensity , the stability, the pros and aesthetics This master thesis focuses on the floor texture selection solution reduces the load for the first line, the content of research include the method of calculating the coefficient of the background, the principle of reducing the load floor calculations and apply the background factor to calculate choice of floor texture, reduce the load for the first line of the project a reality Key words – The load reduce floor, background factor, the first road bridge MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học- thực tiễn đề tài Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU; PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 1.1 Tổng quan tượng lún đường đầu cầu 1.2 Công nghệ xử lý lún đường đầu cầu đất yếu 1.2.1 Khái niệm đất yếu 1.2.2 Phân loại đất yếu 1.2.3 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng [2], [3] 1.2.4 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng 22 CHƯƠNG CÁC YÊU CẦU VỀ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU; PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA LÚN ĐOẠN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 33 2.1 u cầu tính tốn, thiết kế đường đầu cầu 33 2.1.1 Yêu cầu đảm bảo ổn định cơng trình đắp đất yếu phương pháp kiểm toán ổn định 33 2.1.2 Yêu cầu độ lún cho phép phương pháp dự báo lún 35 2.1.3 Phương pháp dự báo tổng cộng 37 2.1.4 Xác định sức chịu tải cọc 41 2.1.5 Kiểm tra điều kiện chọc thủng sàn 43 2.1.6 Kiểm toán ứng suất đất đáy móng khối quy ước (mặt cắt bất lợi nhất) 44 2.2 Phương pháp xây dựng mơ hình phân tích kết cầu với MIDAS/CIVIL 46 2.2.1 Giới thiệu phương pháp [4] 46 2.2.2 Hệ số 47 2.2.3 Nguyên lý tính toán sàn giảm tải 51 2.3 Phân tích nguyên nhân gây tượng lún lệch đường đầu cầu 52 2.3.1 Các nguyên nhân gây tượng lún lệch 52 2.3.2 Ảnh hưởng tượng lún lệch đến việc sử dụng khai thác đường cơng trình lân cận 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỢP LÝ HỆ CỌC BẢN SÀN GIẢM TẢI CẦU SÁU NẠN TẠI KM6+512,64 ĐOẠN NĂM CĂN – ĐẤT MŨI, TỈNH CÀ MAU 58 3.1 Tổng quan cầu sáu nạn 58 3.1.1 Quy mô xây dựng 58 3.1.2 Đặc điểm kết cấu 58 3.2 Tính tốn hệ số theo modun biến dạng 59 3.2.1 Địa chất lớp đất 59 3.2.2 Kết tính toán hệ số 60 3.3 Áp dụng hệ số tính tốn, lựa chọn kết cấu sàn giảm tải 62 3.3.1 Phương án 62 3.3.2 Phương án 2: Giữ nguyên kích thước sàn giảm tải khoảng cách cọc, thay đổi chiều dài cọc Lc=45(m) 69 3.3.3 Phương án 3: Giữ nguyên kích thước sàn giảm tải chiều dài cọc, thay đổi khoảng cách cọc axb=2,1x2,3(m) 72 3.4 Kết luận 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 1.1 Các giải pháp xử lý tương ứng theo tư xử lý 2.1 Hệ số ổn định yêu cầu 33 2.2 Độ lún sau thi công cho phép 36 2.3 Bảng hệ số qs , qp 43 2.4 Bảng tra hệ số theo Quy trình 22TCN 18-79 47 2.5 Bảng tra hệ số theo J.E.Bowles 47 3.1 Bảng tính hệ số với cọc 45x45(cm) 60 3.2 Bảng tính hệ số với cọc 40x40(cm) 61 3.3 Bảng tính hệ số với cọc 35x35(cm) 61 3.4 Bảng tính hệ số với cọc 30x30(cm) 61 3.5 Bảng kiểm tra nội lực cọc 45x45(cm) 65 3.6 Bảng kiểm tra nội lực cọc 40x40(cm) 66 3.7 Bảng kiểm tra nội lực cọc 35x35(cm) 67 3.8 Bảng kiểm tra nội lực cọc 30x30(cm) 68 3.9 Bảng kiểm tra nội lực cọc 45x45(cm) 70 3.10 Bảng kiểm tra nội lực cọc 40x40(cm) 70 3.11 Bảng kiểm tra nội lực cọc 35x35(cm) 71 3.12 Bảng kiểm tra nội lực cọc 30x30(cm) 72 3.13 Bảng kiểm tra nội lực cọc 45x45(cm) 73 3.14 Bảng kiểm tra nội lực cọc 40x40(cm) 73 3.15 Bảng kiểm tra nội lực cọc 35x35(cm) 74 3.16 Bảng kiểm tra nội lực cọc 30x30(cm) 75 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Các yếu tố đặc trưng hệ thống đường dẫn đầu cầu 1.2 Lún lệch đường đầu cầu 1.3 Thi công cọc cát 1.4 Thi cơng cọc cát 1.5 Thốt nước thẳng đứng giếng cát 10 1.6 Hạ cọc ống thép vào đất yếu 11 1.7 Đổ cát chuẩn bị sẵn qua "cửa sổ" đỉnh cọc ống thép 12 1.8 Rút cọc ống thép lên 12 1.9 Hồn thành việc thi cơng giếng cát 13 1.10 Thi công cắm bấc thấm Formosa Hà Tĩnh 14 1.11 Máy ép bấc thấm 14 1.12 Sơ đồ cấu tạo đường có bố trí cọc bê tơng 22 1.13 Quá trình cố kết đất 23 1.14 Hệ thống cố kết chân không 23 1.15 Trước hút chân không 24 1.16 Đang hút chân không đất giai đoạn cố kết 24 1.17 Bước 1: Thi cơng lớp nước nằm ngang (lớp cát hạt thô) 26 1.18 Bước 2: Thi công cắm bấc thấm 26 1.19 Bước 3: Lắp đặt hệ thống hút chân không: ống thu nước 26 1.20 Bước 4: Lắp đặt lớp màng chân không 27 1.21 Chạy bơm hút chân không 27 1.22 Bước 6: Đắp cát bù lún 27 1.23 Phương pháp trộn ướt sâu 28 1.24 Phương pháp trộn khô sâu 29 1.25 Thi công cọc đất – xi măng 30 1.26 Sử dụng ống cống thay cho đất đắp đường đầu cầu để giảm nhẹ tải trọng tác dụng lên đất yếu bên 31 2.1 Toán đồ xác định hệ số độ lún F trục tim tải trọng đắp hình thang 40 2.2 Các nhân tố gây tượng lún lệch (Wahls, 1997) 53 2.3 Xếp loại loại đất có khả xói mịn (Briaud cộng sự, 1997) 54 Số hiệu Tên hình hình Trang 2.4 Kết cấu mố không liền khối (mố cọc) 55 2.5 Kết cấu mố liền khối 55 2.6 Sơ đồ lực gây cọc biến dạng đất yếu 57 3.1 Mặt cắt ngang đại diện 62 3.2 Cắt dọc bố trí sàn giảm tải 62 3.3 Mặt bố trí cọc BTCT 63 3.4 Mơ hình 63 3.5 Mơ hình 64 3.6 Kết nội lực đầu cọc theo mơ hình 64 3.7 Kết nội lực đầu cọc theo mơ hình 65 3.8 Kết nội lực đầu cọc 40x40(cm) 66 3.9 Kết nội lực đầu cọc 35x35(cm) 67 3.10 Kết nội lực đầu cọc 30x30(cm) 68 3.11 Mơ hình bố trí cọc 69 3.12 Nội lực đầu cọc 45x45(cm) 69 3.13 Nội lực đầu cọc 40x40(cm) 70 3.14 Nội lực đầu cọc 35x35(cm) 71 3.15 Nội lực đầu cọc 30x30(cm) 71 3.16 Mơ hình bố trí cọc 72 3.17 Nội lực đầu cọc 45x45(cm) 72 3.18 Nội lực đầu cọc 40x40(cm) 73 3.19 Nội lực đầu cọc 35x35(cm) 74 3.20 Nội lực đầu cọc 30x30(cm) 74 3.21 Biểu đồ thể thay đổi nội lực đầu cọc kích thước cọc thay đổi 75 24 nhằm cải thiện vùng chân không kết hợp với thu nước từ rãnh xương cá Nhờ đó, tồn khu vực đất cần cải thiện phải chia thành nhóm nhỏ để thuận lợi cho việc lắp đặt membrane Áp lực chân không tạo cách sử dụng máy bơm chân không liên tục suốt thời gian gia tải Hình 1.15 Trước hút chân khơng Hình 1.16 Đang hút chân không đất giai đoạn cố kết a.3 Quy trình l đặt thi cơng cố kết chân không a Trải lớp vải địa kỹ thuật lớp cát (dày khoảng 1m) để làm cho lớp thoát nước đạt hiệu tốt b Lắp đặt ống dẫn nước D50 thoát nước thẳng đứng tạo thành lưới với mật độ (theo tính tốn) c Lắp đặt nối mạng lưới thoát nước ngang dọc tới trạm bơm d Lắp đặt màng cách nước (bằng nhựa tổng hợp) bao quanh khu vực thi công đến tận đáy lớp đất yếu để đảm bảo không thấm nước 25 e Lắp đặt thiết bị đo đạc quan trắc đất f Đào mương dẫn nước bên ngăn nước bentonite Polyacrylate g Trải lớp màng chống thấm PVC mặt nền, lắp đặt trạm bơm nước tiến hành bơm hút chân không h Thi công lớp đất bên màng chống thấm để bù lại độ lún cố kết nhằm mục đích đạt cao độ thiết kế làm nhanh độ lún cố kết a.5 Kết luận - Sau Thái Lan, Hàn Quốc, Malaysia, Việt Nam nằm vào danh sách nước châu Á có sử dụng thành cơng cơng nghệ cố kết chân không Giải pháp lựa chọn lý tưởng cho phương pháp tiêu nước thẳng đứng gia tải cơng trình địi hỏi tốc độ thi công nhanh, đặc biệt đất yếu mà ổn định khối đất đắp giảm mạnh đắp - Với diện tích lớn có đất yếu với nhu cầu phát triển không gian đô thị, cạn kiệt nguồn vật liệu làm tăng gia chất tải, phương pháp cố kết chân không đặc biệt phù hợp với điều kiện Việt Nam - Ứng dụng thực phương pháp xây dựng chưa tốt ngun nhân: + Rất khó để làm kín khí q trình hút chân khơng + Có giới hạn độ sâu + Hiệu thấp gồm tầng cát với hệ số thấm cao nằm xen kẹp + Giá thành cao sứ dụng cọc cừ ngăn cách vùng cần gia cố nhằm làm tăng độ hút chân không - Ưu điểm phương pháp chiều cao lớp đất gia tải đắp đất sét yếu giảm từ ngăn chặn tượng ổn định xảy so với đắp đất gia tải Phương pháp kết hợp với phương pháp xử lý đất yếu khác để tăng hiệu - Phương pháp tiết kiệm 30% chi phí so với số phương pháp khác tiết kiệm 50% thời gian chờ cố kết so với phương pháp đắp đất gia tải 26 a.6 Hình ảnh trình tự thực Hình 1.17 Bước 1: Thi cơng lớp nước nằm ngang (lớp cát hạt thơ) Hình 1.18 Bước 2: Thi cơng cắm bấc thấm Hình 1.19 Bước 3: Lắp đặt hệ thống hút chân khơng: ống thu nước 27 Hình 1.20 Bước 4: Lắp đặt lớp màng chân khơng Hình 1.21 Chạy bơm hút chân khơng Hình 1.22 Bước 6: Đắp cát bù lún b Giải há c c đất – i măng - Phương pháp trộn sâu kỹ thuật cải tạo đất để gia tăng cường độ, kiểm soát biến dạng, giảm thấm nhờ đất trộn với xi măng vật liệu khác 28 - Phương pháp nhờ loạt phản ứng hóa học – vật lý xảy chất đóng rắn với đất, làm cho đất sét yếu đóng rắn lại thành thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định có cường độ định Phương pháp mà bột xi măng khô sử dụng tác nhân làm ổn định gọi phương pháp trộn khơ sâu; Cịn tác nhân làm ổn định hình thức vữa gọi phương pháp trộn ướt sâu Đường kính cọc xi măng – đất thường từ 0,6-1,5m đạt đến 40m chiều sâu - Phương pháp có nhiều ưu điểm: + Phạm vi áp dụng rộng, thích hợp loại đất từ bùn sét đến sỏi cuội + Có thể xử lý lớp đất yếu cách cục bộ, không ảnh hưởng đến lớp đất tốt + Thi công nước + Mặt thi cơng nhỏ, chấn động, tiếng ồn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến công trình lân cận + Rất giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường + Thiết bị nhỏ gọn, thi cơng khơng gian có chiều cao hạn chế + Và đặc biệt thi công nhanh, thời gian đất đạt yêu cầu kỹ thuật xử lý ngắn, đẩy nhanh tiến độ cải tạo đất - Về công nghệ thi công cọc đất xi măng vơi giới phát triển thục loại công nghệ trộn phun ướt (Wet Jet Mixing Method) công nghệ phun khô (Dry Jet Mixing Method) Phương pháp trộn phun ướt hay phương pháp trộn vữa với đất yếu Theo công nghệ vữa xi măng vữa vôi phun vào đất yếu với áp lực tới 20Mpa từ vịi phun xoay nằm trục cần khoan Hình 1.23 Phương pháp trộn ướt sâu Phương pháp trộn phun khô - Năm 1982, Chida đề nghị phương pháp dùng bột xi măng hay vôi sống thay cho vữa phương pháp phun ướt Cũng tương tự, theo cơng nghệ bột xi măng vơi khí nén bơm phun vào vào đất sâu qua ống có lỗ phun bố trí tim cần khoan, (cũng tức trục thiết bị trộn), tiếp bột trộn học cách quay điều kiên không thêm nước vào đất yếu Như cơng nghệ có ưu 29 điểm cơng nghệ trộn phun ướt sử dụng nước có đất yếu để thủy hóa chất liên kết nên cường độ đất gia cố cao hơn, thêm vào lượng nhiệt tạo thủy hóa làm khô thêm đất yếu lân cận hiệu gia cố cao thêm Từ rút nhận xét sau: + Khơng nên dùng vơi nguồn vật liệu không phổ biến, khan hiếm; cường độ gia cố vôi tăng chậm + Hiệu gia cố vôi xi măng thấp đất yếu có hàm lượng hữu cao - Giải pháp cọc đất – Xi măng áp dụng để xử lý đoạn đất yếu đoạn đường có chiều cao đất đắp lớn vị trí đường đầu cầu qua cống u cầu độ lún cịn lại nhỏ áp dụng phương pháp xử lý cột đất - xi măng hợp lý nhằm đạt mục đích chủ yếu sau: + Tăng cường ổn định trượt đất nền, đảm bảo độ ổn định đường đắp đoạn đất yếu có bề dày lớn mà giải pháp thoát nước thẳng đứng mà khơng khó đảm bảo + Tăng độ cố kết đất nền, giảm độ lún thời gian thi công rút ngắn - Khi áp dụng giải pháp cần có điều tra, nghiên cứu hàm lượng hữu cơ, thành phần khoáng hoá đất yếu đất có chứa hàm lượng hữu lớn có độ PH nhỏ cường độ cọc đất gia cố xi măng tăng lên không nhiều - Thực giải pháp cọc đất - xi măng không cần thời gian chờ đất cố kết Hình 1.24 Phương pháp trộn khơ sâu 30 Hình 1.25 Thi cơng cọc đất – xi măng c Giải há sử ng cống h cống tr n thay m t h n n n đư ng đ đ uc u c.1 N i ung hân tích giải háp Do đất đắp cao hai đầu cầu có trọng lượng tương đối lớn, đất lại yếu nên xuất cố lún lệch đường đầu cầu đắp cao mố cầu, ảnh hưởng đến chất lượng cơng trình Để khắc phục tình trạng này, có số giải pháp khác nhau, có giải pháp thay phần đất đắp thân đường đầu cầu đắp cao cống hộp BTCT nhằm mục đích giảm trọng lượng vật liệu đất đắp, tăng khả chống lún, khả ổn định đất, đồng thời rút ngắn thời gian thi cơng, khơng phụ thuộc thời gian cố kết phù hợp với phương pháp thi công giới, tiêu kinh tế - kỹ thuật - khai thác tốt bị ảnh hưởng cấp hoạt tải tăng lên Sử dụng cống hộp thay phần đất đắp có tác dụng giảm vật liệu đất đắp tăng ổn định chống trượt chống lún, chống xói sụt nước mặt, dễ thi công, đơn giản xử lý móng, phù hợp với trình độ thi cơng nhà thầu xây dựng nước ta Ngồi ra, chi phí đầu tư xây đựng tu bảo dưỡng so với giải pháp kéo dài cầu Tuy vậy, số trường hợp so với giải pháp xử lý trình bày phần giải pháp có chi phí cao c.2 Cấu t o cống - Móng cống: Do tải trọng khai thác lớn, đất yếu nên móng cống làm BTCT đặt trực tiếp lên đất gia cố hệ cọc BTCT, mật độ cọc, kích thước phụ thuộc vào điều kiện địa chất cơng trình Khi tính tốn cho hệ cọc BTCT bố trí làm móng cống phải xét tới tương tác hệ cọc đất 31 - Cấu tạo đốt cống: Các đốt cống BTCT có cấu tạo hình khối hộp chữ nhật, chiều rộng chiều rộng đường tính tốn, chiều dài từ (38-102)cm tuỳ thuộc vào tính tốn thiết kế, độ dốc dọc cống phù hợp với dốc dọc đường Việc tính tốn thiết kế cho phận đốt cống tiến hành theo phương pháp học kết cấu Hình 1.26 Sử dụng ống cống thay cho đất đắp đường đầu cầu để giảm nhẹ tải trọng tác dụng lên đất yếu bên d Nhận ét, đánh giá Để làm sở đề xuất giải pháp thiết kế, trước tiên cần phải tính tốn đánh giá mức độ ổn định diễn biến độ lún trường hợp đắp trực tiếp đất yếu (không áp dụng biện pháp xử lý khác) Nếu kết tính tốn cho thấy không đảm bảo yêu cầu tiêu chuẩn đề xuất phương pháp xử lý cho đoạn Trước hết phương án đơn giản (kể phương án thay đổi kích cỡ đắp chiều cao độ dốc mái ta luy), đưa phương án kết hợp đồng thời số giải pháp trên, giải pháp kéo dài cầu dẫn qua vùng đất yếu, làm sàn giảm tải Đối với phương án đề xuất lại phải tính tốn đánh giá ổn định lún thơng qua tính tốn, phân tích so sánh kinh tế - kỹ thuật cách toàn diện để lựa chọn giải pháp áp dụng Khi phân tích nên xét đến ảnh hưởng gây lún đắp cơng trình nhân tạo có Trong trường hợp cần phải tận dụng hết thời gian thi công cho phép: Đắp đất yếu phải khởi cơng sớm cần thiết cho phép kéo dài tối đa tới kỳ hạn cuối tiến độ chung chia làm nhiều đợt đắp, vừa đắp vừa chờ cố kết Trong trình thi công thực tế, phải xem xét kết theo dõi hệ thống quan trắc, so sánh với yêu cầu khống chế ổn định biến dạng để kịp thời điều chỉnh lại tốc độ đắp cần thiết, đồng thời điều chỉnh giải 32 pháp thiết kế theo hướng có lợi kinh tế - kỹ thuật so với thiết kế ban đầu Đặc biệt phải dựa vào quan trắc lún thực để dự báo lún cố kết lại định thời điểm thi cơng hạng mục cơng trình có liên quan đến u cầu khống chế lún đắp đất yếu 33 CHƯƠNG CÁC U CẦU VỀ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU; PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA LÚN ĐOẠN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 2.1 u cầu tính tốn, thiết kế đường đầu cầu 2.1.1 Yêu cầu đảm bảo ổn định cơng trình đắp đất yếu phương pháp kiểm toán ổn định a Yêu c u đảm bảo n định Nền đắp đất yếu bị ổn định sức chống cắt đất yếu không đủ chịu đựng ứng suất cắt tải trọng (đất đắp xe cộ) gây chúng Một vùng đất yếu khơng hồn tồn đối xứng (về tình trạng đặc trưng lý) so với tim đắp ổn định xảy dạng trượt trồi bên Ngược lại yếu tố đối xứng ổn định xảy dạng bị sụt sâu vào đất yếu Hầu hết trường hợp ổn định xảy dạng trượt trồi phía xảy trình đắp, lúc cường độ chống cắt đất yếu thấp (chưa cố kết) Yêu cầu ổn định định lượng hệ số ổn định yêu cầu: Ở số tiêu chuẩn đặt hệ số yêu cầu chung 1,50 số tiêu chuẩn khác quy định hệ số ổn định yêu cầu chi tiết tuỳ thuộc phương pháp kiểm tốn ổn định áp dụng, phương pháp thí nghiệm xác định cường độ chống cắt khơng nước bảng 2.1 Bảng 2.1 Hệ số ổn định yêu cầu Phương pháp số liệu thí nghiệm Khi áp dụng phương pháp phân mảnh cổ điển kiểm toán ổn định theo ứng suất tổng (không xét áp lực khe rỗng): - Dùng tiêu cắt nhanh - Dùng cường độ cắt nhanh Khi áp dụng phương pháp phân mảnh cổ điển kiểm toán ổn định theo ứng suất hữu hiệu - Dùng tiêu cắt nhanh cắt nhanh cố kết - Dùng cường độ cắt cánh Khi kiểm toán thep phương pháp Bishop Hệ số xác định yêu cầu 1,20 1,20 1,20 1,30 1,40 34 Cộng hòa liên bang (CHLB) Nga đưa cách xác định hệ số ổn định yêu cầu Kyc tích số loạt hệ số riêng phần, biểu thức (2.1): Kyc = K1.K2.K3.K4.K5.K6 (2.1) Trong đó: - K1 = 1,0 – 1,1: Tuỳ thuộc độ tin cậy số liệu xác định đặc trưng lý đất yếu đưa vào tính tốn (tình trạng mẫu, số mẫu…) - K2: Hệ số xét đến mức độ ý nghĩa quan trọng cơng trình xây dựng (đường cấp cao K2 = 1,03; cấp khác K2 = 1) - K3 = 1,0 – 1,2: Xét đến mức độ gây tổn thất kinh tế cơng trình bị phá hoại ổn định làm gián đoạn giao thông - K4 = 1,0 – 1,05: Xét đến mức độ phù hợp sơ đồ tính tốn với điều kiện địa chất thuỷ văn chỗ - K5 = 1,0 – 1,05: Xét đến loại đất vai trị kết cấu đắp - K6: Xét đến mức độ tin cậy phương pháp tính tốn ổn định (các giả thiết dùng tính tốn) b V hư ng há ki m toán n định Hầu hết tiêu chuẩn nước sử dụng phương pháp mặt trượt trịn để kiểm tốn ổn định (kể cho trường hợp ổn định dạng sụt sâu) Sở dĩ phương pháp không bị ràng buộc giả thiết tuân thủ lý thuyết đàn hồi phương pháp tính ứng suất cắt xuất đất mà dựa sở lý thuyết cân giới hạn Trong so với phương pháp cân giới hạn khác nhiều nghiên cứu thực nghiệm mơ hình chứng tỏ xét cân giới hạn mặt trượt tròn phù hợp với mặt trượt thực xảy đất yếu, với mặt trượt trịn việc tính tốn lập phần mềm tính tốn thuận lợi nhiều so với tính tốn theo dạng mặt trượt khác (như mặt trượt dạng xoắn ốc) Phương pháp mặt trượt tròn có ưu điểm áp dụng cho đắp đất yếu không đồng nhất, tức nguyên tắc đoạn nhỏ mặt trượt giả thiết tính với đặc trưng chống cắt thay đổi, chí cịn áp dụng C khác mặt trượt giả thiết chạy qua điểm có mức độ cố kết đạt khác nhau, sau thời gian trì tải trọng đắp (trường hợp áp dụng giải pháp đắp dần theo giai đoạn) Đây ưu điểm bật kiểm tốn theo cơng thức xác định tải trọng giới hạn pgh = f(c,u) khác thơng thường phải xem đất yếu đồng Ngoài phương pháp tính tải trọng giới hạn khơng xét làm việc đồng thời cơng tính đắp nhân tạo với đất yếu phía (mặt trượt tròn đồng thời cắt qua phần đắp phần đất yếu) Khi kiểm toán ổn định theo phương pháp mặt trượt trịn đương nhiên có 35 thể sử dụng phần mềm đường phổ biến Tuy nhiên trước sử dụng phần mềm phải tìm hiểu kỹ sở điều kiện ràng buộc nó, chẳng hạn như: Phần mềm dùng phương pháp phân mảnh cổ điển hay Bishop, có xét đến lực đẩy khơng, tính theo ứng suất tổng hay ứng suất hữu hiệu… Ngoài tính tốn cịn cần ý tra theo dẫn sau: - Kiểm toán riêng cho phân đoạn tương ứng với đặc trưng đất yếu riêng đoạn đó, tầng đất yếu gồm nhiều lớp khác tương ứng với lớp phải dùng trị số tính tốn lớp với số liệu mẫu thử đảm bảo đủ độ tin cậy; - Khi kiểm toán ổn định phải kể đến phần tải trọng đắp bù lún S Điều có nghĩa phải tính dự báo lún trước theo phương pháp thử dần (giả thiết S i, cộng Si với chiều cao đắp thiết kế Hđắp tính lún với S = Si được) Như chiều cao đắp kiểm toán Hđắp + S; - Khi kiểm toán phải xét đến tải trọng xe cộ trường hợp khai thác lâu dài, cách xếp xe kín bề rộng đắp quy đổi chiều cao đắp tương đương cịn trường hợp kiểm tốn q trình thi cơng khơng cần xét đến tải trọng xe cộ (chú ý tính tốn khơng xét đến tải trọng xe cộ độ lún cố kết xảy tải trọng tác dụng lâu dài); - Trường hợp vùng có địa chấn (động đất) xét đến lực động đất theo phương nằm ngang mà không cần xét đến lực động đất theo phương thẳng đứng 2.1.2 Yêu cầu độ lún cho phép phương pháp dự báo lún Độ lún cơng trình đắp đất yếu tiêu chuẩn nước thống xác định xét đến thành phần biểu thị biểu thức (2.2): S = S c + Stức thời + Stừ biến (2.2) Trong đó: + Sc: Là độ lún cố kết nước lỗ rỗng q trình chịu tải trọng đắp (Q trình nước lỗ rỗng hết gọi trình cố kết chủ yếu) + Stức thời : Là phần độ lún xảy lúc đất yếu chịu tải trọng đắp đất yếu bị chuyển dịch ngang sang hai bên (biến dạng điều kiện thể tích khơng thay đổi) + Stừ biến: Là phần độ lún xảy trình cố kết thứ yếu Tuy nhiên, để tiện tính tốn dự báo độ lún tổng cộng S số tiêu chuẩn sử dụng biểu thức: S = m Sc (2.3) Với hệ số m hệ số kinh nghiệm để xét đến thành phần độ lún Stứcthời Stừbiến Theo nghiên cứu thực nghiệm m phụ thuộc loại đất yếu (đất yếu m lớn) chiều cao đắp, tốc độ đắp giải pháp xử lý đất yếu Nếu giải pháp xử lý có tác dụng hạn chế đất yếu bị đẩy trồi ngang m nhỏ dùng giải pháp 36 đóng giếng cát bấc thấm gây xáo động đất yếu nhiều m lớn chí lúc m = 1,6 – 1,7 Yêu cầu độ lún cho phép tiêu chuẩn nhiều nước phương Tây thường khơng quy định cụ thể mà xem điều chủ đầu tư tư vấn thiết kế phải tự định tuỳ theo yêu cầu khai thác sử dụng cơng trình Khi độ lún cịn niên hạn sử dụng thiết kế mặt đường (gọi tắt độ lún sau thi công) không thoả mãn yêu cầu bảng 2.2 phải tiến hành thiết kế xử lý lún Bảng 2.2 Độ lún sau thi cơng cho phép Vị trí đoạn đường Cấp hạng đường Mố cầu Chỗ có cống hầm Các đoạn thông chui thường Đường cao tốc cấp I ≤ 10 cm ≤ 20 cm ≤ 30 cm Đường cấp II có mặt đường cấp cao ≤ 20 cm ≤ 30 cm ≤ 50 cm Độ lún thi công cho phép (cũng gọi độ lún lại độ lún thặng dư) có liên quan đến nhiều vấn đề Quyết định trị số độ lún cho phép trực tiếp ảnh hưởng tới giá thành công trình tính sử dụng đường Cách đối xử với vấn đề nước khơng giống nhau, góc độ nhìn nhận vấn đề Tải FULL (97 trang): https://bit.ly/3AdT3Un thay đổi Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Năm 1967 “Chỉ dẫn phương châm thi công đất đường ôtô” Nhật Bản quy định “Nếu sau kết thúc thi công đắp mà phải rải mặt đường cấp cao độ lún cịn lại giới hạn tim đắp 10-30cm đoạn đường thông thường chỗ liền kề với cầu công trình 5- 10cm Năm 1970 tài liệu “Yếu lĩnh thiết kế” nền, mặt đường, thoát nước xanh Hiệp hội Đường Nhật Bản định nghĩa: Độ lún cịn lại đoạn đường thơng thường hiệu số độ lún dự báo cuối trừ độ lún lúc thi công xong mặt đường, có thực việc gia tải trước độ lún lại độ lún sau dỡ tải Các trị số độ võng lại chọn dùng theo nguyên tắc sau: + Về mặt liên quan đến độ phẳng mặt đường sau thi cơng xong mặt đường trị số độ võng lại cho phép 10cm + Về mặt liên quan đến độ lún dự tính để lại thi cơng đào cống hộp trị số cho phép 30 cm Ở “Chỉ dẫn kỹ thuật xử lý đất yếu” Hiệp hội Đường Nhật Năm 1989 lại yêu cầu: Trong năm sau rải mặt đường, độ lún cho phép tim đắp 37 định theo tầm quan trọng đường Tại đoạn đắp liền kề với đầu cầu (đường dẫn lên đầu cầu) phải khống chế phạm vi 10 - 30cm Gần “Quy phạm thiết kế đường ô tô cấp cao” Nhật Bản khơng xét đến độ lún cịn lại sau thi công cho phép mà lại đặt trọng điểm vào việc tính tốn ổn định đắp Khơng u cầu xét đến độ lún cịn lại lý sau: + Nếu sử dụng biện pháp thi công rẻ tiền chắn khơng có cách giảm bớt độ lún kéo dài (ở nói đến độ lún cố kết thứ cấp, tức độ lún từ biến) + Khi đắp đường, dù độ lún kéo dài lớn khống chế Tải FULL (97 trang): https://bit.ly/3AdT3Un giai đoạn tu quản lý Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net + Quan hệ thay đổi độ lún thời gian khó khống chế Ở Việt Nam, tình hình thực tế xây dựng đắp đất yếu ngày cho thấy rõ mối liên hệ chặt yêu cầu độ lún cho phép cịn lại với chi phí đầu tư quan điểm đối xử với vấn đề lún diễn tình hình Nhật Trung Quốc vừa đề cập Cụ thể “quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đắp đất yếu 22 TCN 262-2000” quy định xét đến độ lún cho phép lại đường cao tốc đường ô tô cấp 60 trở lên có tầng mặt loại cấp cao A1 (bê tơng nhựa Bê tơng), cịn đường cấp thấp (tốc độ thiết kế 20, 40 km/h) sử dụng áo đường cấp cao A2 trở xuống (láng nhựa, thấm nhập mặt cấp phối thiên nhiên, đá dăm nước…) khơng đề cập đến u cầu độ lún cố kết cịn lại tức cho phép lún khơng hạn chế, lún đến đâu bù đến Tiếp năm 2006 sau nhiều hội thảo nước, Bộ GTVT ban hành tiêu chuẩn “thiết kế áo đường mềm, yêu cầu dẫn thiết kế – 22 TCN 211-06” quy định rõ thời gian tính tốn độ lún cịn lại 15 năm kể từ xây dựng xong kết cấu áo đường cấp cao A1 đưa chúng vào khai thác đường cao tốc đường có sử dụng áo đường cấp cao A1 khác Tức độ lún lại tính với thời hạn 15 năm khơng phải tính với thời hạn lún cố kết xong (có thể kéo dài hàng trăm năm trước nữa) tuyến đường cấp cao sau 15 năm phải trải qua kỳ trung tu đến 15 năm phải làm lại cải tạo nâng cấp Với quy định độ lún cho phép lại 15 năm 10 - 30cm (tùy thuộc vị trí đoạn đường) trung bình năm phải bù lún 0.65 – cm/năm ảnh hưởng đến chất lượng khai thác sử dụng 15 năm 2.1.3 Phương pháp dự báo tổng cộng Các tiêu chuẩn tài liệu nước ngoài, đưa hai phương pháp dự báo S: - Phương pháp tính riêng thành phần độ lún theo biểu thức (2.2) - Phương pháp dự báo theo biểu thức (2.3) với m hệ số kinh nghiệm, 38 thực nghiệm để xét đến thành phần độ lún tức thời độ lún từ biến a V hư ng há tính riêng thành h n đ l n a.1 Theo hư ng há này, thành h n đ l n cố kết (cố kết chủ yếu) Sc c th tính theo cách sau: - Dùng đường cong nén lún e =f(p) tức đường cong quan hệ hệ số rỗng e áp lực nén p có thí nghiệm nén cố kết mẫu đất yếu ngun dạng phịng thí nghiệm dùng phương pháp “phân tầng lấy tổng” để tính Sc theo biểu thức (2.4) n Sc i 1 e1i e2i hi e1i (2.4) Trong đó: ▪ e1i e2i: hệ số rỗng lớp đất yếu i tương ứng với áp lực lớp đất yếu thứ i phải chịu lúc đầu p1i (do trọng lượng thân lớp đất yếu phía i gây ra) sau chịu thêm tải trọng đắp đất yếu p2i (p2i = p1i + szi với szi áp lực tải trọng đắp gây lớp i); ▪hi: bề dày lớp đất yếu i; phân tầng tính tốn nên chia vùng đất yếu thành lớp hi=0.5-1.0m để tính toán; ▪ n: số lớp đất yếu phạm vi vùng gây lún cố kết - Dùng cách tính trị số theo trị số mơ đun ép lún có nở hông Ei lớp đất yếu i để tính Sc theo (2.5): n zi i 1 Ei Sc hi (2.5) Trong đó: ▪ zi áp lực (ứng suất nén) thẳng đứng tải trọng đắp gây lớp đất yếu thứ i; ▪ hi: có ý nghĩa (2.4) - Ở nước Tây Âu Bắc Mỹ lại thường dùng cách tính theo đường cong nén lún e = f (logp) có xét đến lịch sử chịu tải đất yếu thông qua trị số áp lực tiền cố kết sp xác định đường e = f(logp) (đây cách sử dụng quy trình 22TCN 262 - 2000 nước ta nay) Theo cách độ lún cố kết tính theo biểu thức (2.6): pi hi cri log i 1 e1i vi n Sc vi cci log zi pi Trong đó: ▪ hi, e1i, szi có ý nghĩa (2.4) (2.5); 7740283 (2.6) ... tài: ? ?Nghiên cứu giải pháp sử dụng sàn giảm tải chống lún cho đường đầu cầu” Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, tính tốn hệ số lớp đất - Áp dụng tính tốn lựa chọn hợp lý hệ cọc sàn giảm tải cầu... phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Tương tác cọc - đất - Sàn giảm tải BTCT sử dụng vị trí đường đầu Cầu 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Yêu cầu tính tốn, thiết kế đường đầu cầu - Nghiên cứu, ... ng ngày tháng h c tậ nghiên cứu Xin chân thành cảm n! Nẵng, ngày tháng năm Tác giả luận văn Nguyễn Anh Wuyn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG SÀN GIẢM TẢI CHỐNG LÚN CHO ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Học viên: Nguyễn