Đánh giá tình trạng sụt lở đường sau mố cầu qua sông

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Trịnh Thế Trọng ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG SỤT LỞ ĐƯỜNG SAU MỐ CẦU QUA SÔNG/KÊNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Chuyên ngành : Xây dựng cầu hầm Mã số: 60.58.02.05.04 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN THẠC QUANG Hà Nội - Năm 2014 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tác giả nhận nhiều giúp đỡ quý Thầy, Cô giáo hướng dẫn, Đồng nghiệp Cơ quan liên quan Lời đầu tiên, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Thạc Quang – Bộ môn Cầu Hầm - Trường Đại học Giao thơng Vận tải tận tình hướng dẫn suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn; Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q Thấy, Cơ giáo mơn Cầu Hầm Khoa Cơng trình - Trường Đại học Giao thơng Vận tải tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập, làm sở cho trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Tác giả xin cảm ơn tập thể Ban giám hiệu, Phòng đào tạo đại học sau đại học - Trường Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ, tạo điều kiện học tập, nghiên cứu để khóa học Cao học K19 hồn thành Và chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình Cơ quan, Gia đình Bạn bè suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn; Trong khuôn khổ luận án Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với vốn thời gian hạn chế trình độ thân cịn hạn hẹp chắn chưa đáp ứng cách đầy đủ vấn đề đặt Tác giả xin chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp quý Thầy, Cô giáo, bạn Học viên Đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Tác giả Trịnh Thế Trọng HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình ảnh – đồ thị Phần mở đầu 11 Tính cấp thiết đề tài 11 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 12 Đối tượng nghiên cứu 12 Phạm vi nghiên cứu 13 Phương pháp nghiên cứu 13 Kết luận luận văn 14 Chương 1: Tổng quan tình hình xây dựng cầu khu vực đồng sông Cửu Long 15 1.1 Điều kiện địa lý, địa hình, địa chất khu vực đồng sông 15 Cửu Long 1.1.1 Điều kiện địa lý 15 1.1.2 Địa hình 18 1.1.3 Địa chất 18 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG 1.2 Tình hình xây dựng cầu khu vực đồng sông Cửu Long 1.3 Kết luận 21 33 Chương 2: Đánh gıá tình trạng sụt lỡ đường sau mố cầu qua sông/kênh khu vực đồng sơng Cửu Long 35 2.1 Tình trạng sụt lỡ đường sau mố cầu qua sông, kênh khu vực 35 đồng sông Cửu Long 2.1.1 Đánh giá tổng quan tình hình sụt lở đường sau mố với cơng 35 trình cầu nói chung 2.1.2 Nhận xét 38 2.2 Đánh giá tình trạng sụt lở đường sau mố cầu qua sông / kênh 39 khu vực đồng sông Cửu Long 2.2.1 Tổng quan 39 2.2.2 Khoan khảo sát đất yếu trước mố cầu 44 2.2.3 Dùng phương pháp xuyên tĩnh kết tính tốn 46 phịng thí nghiệm để xác định modun đàn hồi đất 2.2.3.1 Giới thiệu thí nghiệm xuyên tĩnh 46 2.2.3.2 Các thông số thu từ phương pháp xun tĩnh kết tính tốn phịng thí nghiệm 47 2.2.3.3 Nhận xét 50 2.2.4 Kết luận 51 2.2.4.1 Về mặt kỹ thuật 51 2.2.4.2 Về mặt mỹ quan 52 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG 2.2.4.2 Về mặt kinh tế 52 Chương 3: Giải pháp khắc phục tình trạng sụt lỡ đường sau mố cầu qua sông/kênh khu vực đồng sông Cửu Long 3.1 Các nguyên nhân gây tình trạng sụt lở đường sau mố cầu qua sông / kênh khu vực đồng sông Cửu Long 55 3.1.1 Các nguyên nhân 55 3.1.2 Phân tích tính tốn lún cố kết 56 3.1.2.1 Phân tích lún cố kết đắp đất yếu 56 3.1.2.2 Nguyên lý cố kết theo thời gian trình đắp đất 59 a) Nguyên lý cố kết theo thời gian q trình đắp đất 59 b) Thơng số sử dụng tính tốn 60 c) Kết tính tốn lún cố kết 60 3.1.3 Phân tích ổn định mái dốc đắp đất yếu 62 3.1.3.1 Nguyên lý 62 3.1.3.2 Thơng số sử dụng tính tốn 64 3.1.3.3 Kết tính tốn 64 3.2 Các giải pháp khắc phục tình trạng sụt lở đường sau mố cầu qua sông/kênh 65 3.2.1 Phương pháp gia tăng vận tốc cố kết bấc thấm kết hợp gia tải tạm 66 3.2.1.1 Nguyên lý giải pháp 66 3.2.1.2 Kết 68 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG 55 TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG 3.2.1.3 Thi công cắm bấc thấm đứng 69 3.2.2 Phương pháp gia tăng vận tốc cố kết cọc cát đầm 70 3.2.2.1 Nguyên lý giải pháp 70 3.2.2.2 Kết 70 3.2.2.3 Thi công cọc cát đầm 71 3.2.3 Phương pháp cố kết chân không 72 3.2.4 Phương pháp cọc bê tông cốt thép kết hợp sàn giảm tải 78 3.2.5 Phương pháp cọc đất trộn ximăng (DSMC), giữ ổn định đường đầu cầu đắp cao đất yếu 79 3.2.5.1 Lịch sử phát triển DSMC (Deep soil mixing columns) 80 3.2.5.2 Ứng dụng DSMC Việt Nam 81 3.2.6 Các phương pháp khắc phục cầu khai thác bị lún đường vào cầu sát mố 83 3.3 Đánh giá tổng hợp phương pháp xử lý đất yếu 87 3.4 Đánh giá phương pháp gia cố cọc ximăng đất đất yếu áp dụng cho cơng trình cầu trung tâm thành phố Rạch Giá – Kiên 89 Giang 3.4.1 Công nghệ cọc đất trộn xi măng (DSMC) 89 3.4.2 Vị trí địa lý cầu trung tâm Rạch Giá - Kiên Giang 90 3.4.3 Phân tích điều kiên địa chất tiêu lý cơng trình cầu trung tâm Rạch Giá-Kiên Giang 3.4.4 Tính tốn độ lún đắp đất cao mố cầu chưa gia cố đất yếu 94 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG 96 TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG 3.4.5 Các thông số đặc trưng cột đất xi măng 104 3.4.6 Tính toán ổn định khối đắp sau gia cố đất yếu cột xi măng đất đoạn đầu cầu 104 3.4.7 Ổn định taluy đắp cao 109 3.4.8 Tính lún tổng, tốc độ lún 110 3.4.9 Giải pháp thi cơng cọc xi măng đất 113 3.4.10 Tính ổn định Kmin biến dạng phương pháp phần tử hữu hạn 114 3.4.10.1 Lý thuyết tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn 114 3.4.10.2 Tạo mô hình tính tốn 117 3.4.10.3 Tính tốn 120 3.4.11 Đánh giá 128 Kết luận kiến nghị 131 Các tài liệu tham khảo 140 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng chống cắt lớp sét hữu Bảng 1.2: Đặc trưng chống cắt lớp bùn Bảng 1.3: Các dạng kết cấu cầu giao thông nông thôn Bảng 2.1: Kết thí nghiệm 10 tiêu lý đất 02 hố khoan Bảng 2.2: Kết tính tốn áp lực tính tốn quy ước R modun biến dạng E lớp đất Bảng 3.1: Thông số lớp đất Bảng 3.2: Các tiêu lý đất Bảng 3.3: Tính tốn độ lún HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Bảng 3.4: Tính mơđun đất Bảng 3.5: Tính tốn chiều cao đất đắp Bảng 3.6: Tính tốn lún Bảng 3.7: Tổng hợp độ lún hệ số an toàn đất đắp cao DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH - ĐỒ THỊ Hình 1: Khoan khảo sát địa chất cơng trình hai bên trước xây dựng cầu Hình 1.1: Châu thổ sơng Mêkơng Hình 1.2: Đồng lúa đồng sơng Cửu Long Hình 1.3: Một số hình ảnh dạng cầu thực tế Hình 2.1: Các cố thường gặp đắp đất cao sau mố cầu đất yếu Hình 2.2: Dạng hình trồi Hình 2.3: Dạng trượt trồi Hình 2.4: Cầu Xẻo Bướm QL63-Kiên Giang (vùng Đồng Sông Cửu Long) Hình 2.5: Đường dẫn lên cầu Tràn Niên - Cần Thơ dài gần 30 mét bị đổ sập Hình 2.6: Lún đường đầu cầu miền Tây gây ổ voi Hình 2.7: Đường dẫn cầu Trà Niền bị sụt lún ngày 6/3/2010 Hình 2.8: Mặt cắt địa chất hố khoan 1(HK1) hố khoan (HK2) cầu Bến Lức – tỉnh Long An Hình 2.9: Cấu tạo mũi khoan Hình 2.10: Sạt lở mặt đường đầu cầu mố cầu (đường sau mố) Hình 3.1: Nguyên lý lý thuyết cố kết Terxaghi Hình 3.2: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian theo chiều sâu trình cố kết Hình 3.3: Nguyên tắc cố kết trình đắp Hình 3.4: Ví dụ kết tính tốn lún cố kết đắp cao 10m Hình 3.5: Mái dốc đất đắp đất yếu Hình 3.6: Kết tính tốn ổ định mái dốc Hình 3.7: Nguyên lý xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp với gia tải HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Hình 3.8: Giản đồ thiết kế xử lý lún cố kết bấc thấm kết hợp gia tải Hình 3.9: Nguyên lý giải pháp cố kết cọc cát đầm Hình 3.10: Thi cơng cọc cát đầm Hình 3.11: Thi cơng bất thấm đứng Hình 3.12: Thi cơng bất thấm ngang, bấc thấm ngang bố trí cho vị trí giao với bấc thấm đứng để kết nối Hình 3.13: Các bảo vệ liên kết chối nối nhựa với bấc thấm ngang để tránh bị bốc bay có gió mạnh Hình 3.14: Xử lý bờ bao đế tránh khí Hình 3.15: Mơ hình bơm hút chân khơng loại có màng Hình 3.16: Mặt cắt ngang biện pháp gia cố cọc bêtơng ximăng Hình 3,17: Hình ảnh xử lý biện pháp cọc bêtơng Hình 3.18: Biện pháp xử lý công nghệ cọc ximăng – đất Hình 3.19: Hình ảnh xử lý cơng nghệ cọc ximăng – đất mố cầu Hình 3.20: Các trường hợp sử dụng DSMC theo hiệp hội DJM (Nhật Bản 1996) Hình 3.21: Phương pháp bơm vữa Hình 3.22: Phối cảnh cầu trung tâm thành phố Rạch Giá – Kiên Giang Hình 3.23: Trắc dọc đường dẫn xử lý cọc XMĐ cầu trung tâm thành phố Rạch Giá Hình 3.24: Hình ảnh thi cơng cọc xi măng đất Hình 3.25: Máy thi cơng cọc XMĐ Hình 3.26: Mặt xử lý cọc XMĐ cầu trung tâm thành phố Rạch Giá – Kiên Giang Hình 3.27: Mơ hình xử lý cọc XMĐ (đường dẫn đầu cầu) Hình 3.28: Mặt bố trí cọc XMĐ (đường dẫn đầu cầu) Hình 3.29: Bố trí cọc XMĐ Hình 3.30: Mặt cắt dọc lún mố cầu đường dẫn đất yếu Hình 3.31: Mặt cắt ngang điển hình đường dẫn đầu cầu nằm đất yếu HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Hình 3.32: Mơ hình xe chạy đắp cao Hình 3.33: Sơ đồ cung trượt đắp cao Hình 3,34: Sơ đồ tải trọng xe Hình 3.35: Sơ đồ tải trọng xe qui đổi Hình 3.36: Tải trọng truyền cho cọc Hình 3.37: Mơ hình tính lún Hình 3.38: Các bước tiến hành thi cơng Hình 3.39: Quan hệ ứng suất – biến dạng mặt phá hoại khơng gian ứng suất mơ hình Mohr Coulomb Hình 3.40: Quan hệ ứng suất – biến dạng mặt phá hoại khơng gian ứng suất Hình 3.41: Các thơng số tổng qt mơ hình Hình 3.42: Mơ hình đường dẫn đất đắp cao Hình 3.43: Hình ảnh kết tính tốn Hình 3.44: Hình ảnh áp lực nước lỗ rỗng ban đầu Hình 3.45: Hình ảnh áp lực ban đầu đất HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Hình ảnh kết tính tốn trượt trường hợp + Trường hợp : độ sâu cột XMĐ 12,0m Phân tích theo biến dạng dẻo (Plastic analysis) Độ lún lớn 4,672cm Hình ảnh kết tính tốn lún trường hợp Phân tích theo phương pháp giảm cường độ chống cắt đất (Phi-C reduction) Hệ số an toàn : K= 1,5567 HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 126 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Hình ảnh kết tính tốn trượt trường hợp * Nhận xét: Kết trường hợp tính tốn tổng hợp bảng tổng hợp biểu đồ sau: Bảng 3.7 Tổng hợp độ lún hệ số an toàn đất đắp cao STT Độ sâu cột XMĐ (m) 8,5 9,5 10,5 12 Độ lún Giá trị (cm) 39,530 21,700 10,845 8,605 6,765 4,672 Độ giảm (%) 0,00% 45,10% 72,57% 78,23% 82,89% 88,18% Hệ số ổn định K Giá trị Độ tăng (%) 1,1360 1,5560 1,5570 1,5588 1,5627 1,5567 0,00% 36,97% 37,06% 37,22% 37,56% 37,03% Khi vùng đất yếu gia cường cột XMĐ làm tăng độ ổn định đắp, giá trị độ ổn định (K) gần không thay đổi từ độ sâu cột đất 4,0m xoay quanh giá trị 1,560 Theo 22TCN 262 -2000 áp dụng phương pháp Bishop để nghiệm tốn ổn định hệ số ổn định [Kmin]=1,40 Do vậy, với giá trị K=1,560 thỏa mãn điều kiện độ ổn định đắp HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 127 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG So sánh kết tính tốn lý thuyết kết tính phương pháp PTHH thơng qua phần mềm Plaxis 8.5 nhận thấy kết tương đồng : Độ lún đắp độ sâu cột XMĐ 4,96cm tính lý thuyết 4,672cm tính Plaxis 8.5 Khi gia cố đường dẫn cầu đắp cao đất yếu cột xi măng đất cho kết tốt sau:  Về độ lún nền: giảm độ lún tổng đạt yêu cầu quy trình, quy phạm hành, cụ thể chưa gia cố lún tổng 39,53cm, gia cố độ lún tổng cộng 4,67cm < 10cm  Về mô đun đàn hồi E tăng (6-7) lần, cụ thể chưa gia cố môđun lớp đất : 706 kN/m2 lên 4751 kN/m2 3.4.11 Đánh giá: - Áp dụng công nghệ gia cố đất yếu cọc ximăng đất DSMC công tác thi công đường dẫn đầu cầu cơng trình cầu trung tâm thành phố Rạch Giá – Kiên Giang phát huy hiệu gia tăng sức chịu tải đất nền, tăng hệ số ổn định đắp, đảm bảo an tồn q trình thi cơng khai thác; tăng cường độ đất nền, giảm lún tổng trước sau gia cố (40,02cm trước gia cố xuống 4,96cm sau gia cố) , giảm độ lún sau thi cơng, làm giảm lún lệch; tăng nhanh trình lún cố kết đất; giảm thời gian xử lý đất yếu - Ưu điểm chung công nghệ gia cố đất yếu cọc ximăng đất DSMC khả xử lý sâu (20 ÷ 50m); thích hợp với loại đất yếu (từ cát thô bùn yếu); thi công điều kiện ngập sâu nước điều kiện trường chật hẹp; thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp - Với ưu điểm mình, cơng nghệ gia cố đất yếu cọc ximăng đất DSMC ứng dụng cho nhiều cơng trình Việt Nam: từ năm 2002 có số dự án bắt đầu ứng dụng DSMC vào xây dựng cơng trình HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 128 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG đất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hịa) sử dụng 4000m DSMC có đường kính 0,6m thi công trộn khô; xử lý cho bồn chứa xăng dầu đường kính 21m, cao 9m Cần Thơ Năm 2004 DSMC sử dụng để gia cố móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu Đình Vũ (Hải Phịng), dự án sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý khoảng 20m Tháng năm 2004, nhà thầu Nhật Bản sử dụng Jet - grouting để sửa chữa khuyết tật cho cọc nhồi cầu Thanh Trì (Hà Nội) Năm 2005, số dự án áp dụng DSMC như: dự án thoát nước khu thị Đồ Sơn - Hải Phịng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu….Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài ứng dụng công nghệ thiết bị nghiên cứu sức chịu tải cọc đơn nhóm cọc, khả chịu lực nén, lực ngang (trượt), ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến tính chất DSMC, nhằm ứng dụng DSMC vào xử lý đất yếu, chống thấm cho cơng trình thuỷ lợi Nhóm đề tài sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An) Tại thành phố Đà Nẵng, DSMC ứng dụng Plazza Vĩnh Trung hình thức: Làm tường đất làm cọc thay cọc nhồi Tại Tp Hồ Chí Minh, DSMC sử dụng dự án Đại lộ Đông Tây, số building Saigon Times Square …Hiện nay, kỹ sư Orbitec đề xuất sử dụng DSMC để chống ổn định cơng trình hồ bán nguyệt – khu thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) kiến nghị chọn DSMC Tuy nhiên, việc ứng dụng cơng nghệ cho khu vực phía Nam nói chung khu vực đồng sơng Cửu Long nói riêng cịn chưa rộng rãi phần chi phí thiết bị chun dụng thi cơng có già thành cao phải nhập từ nước ngồi cần đến việc cần có thêm nhiều đề tài nghiên cứu, phân tích, đánh giá điều kiện địa chất vực phía Nam nói chung khu vực đồng sơng Cửu Long nói riêng từ đề xuất, đánh giá HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 129 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG so sánh hiệu sử dụng công nghệ so với công nghệ xử lý đất yếu khác để việc ứng dụng công nghệ rộng rãi hơn, phát huy tối đa hiệu dự án lựa chọn công nghệ xử lý đất yếu khác phù hợp với khu vực địa chất khác HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 130 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài tổng quan nêu phân tích biện pháp xử lý đất yếu đoạn đường dẫn đầu cầu sau mố khu vực Đồng sông Cửu Long áp dụng Từ cho phép ta có nhìn tốt việc lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu cho loại kết cấu công trình u cầu kỹ thuật cơng trình Áp dụng giải pháp cột xi măng đất giải vấn đề công tác xử lý đất yếu thành đất không yếu giải b ài toán chuyển từ kết cấu cứng (mố cầu bê tông) kết cấu mềm (đường dẫn vào cầu) mà tham gia chịu lực cụ thể làm tăng môđun đàn hồi lớp đất yếu lên khoảng 6-7 lần Vùng đất yếu gia cường cột XMĐ làm tăng hệ số ổn định đắp (K > Kmin = 1,4), tăng sức chịu tải đất nền, làm giảm độ lún lệch (từ 40,02 giảm 4,96 cm), tăng nhanh thời gian cố kết đất yếu từ rút ngắn thời gian xử lý đất yếu Trong nhiều dự án xây dựng gần đây, nhiều xảy tượng lún đường đầu cầu sát mố sau thời gian khai thác Nguyên nhân gây lún lệch đường đầu cầu, cống hộp gây điểm vồng nẩy xe giải thích vấn đề đơn giản: đắp lún nhanh cầu đất bị nén xuống nhanh so với mố cầu móng sâu gần không lún Tuy nhiên, thực tế việc lún đường đầu cầu vấn đề phức tạp hơn, xảy nhiều yếu tố, bao gồm độ chặt đầm nén, loại vật liệu sử dụng, hệ thống thoát nước, chiều cao đắp, mật độ tải trọng lưu thông, chế độ thủy nhiệt, s ự lún xuống thân đất lớp đắp co ngót bê tơng, lún khơng đất theo phương thẳng đứng phương nghiêng góc nhỏ so với phương thẳng đứng, chiều dày lớp bê tông không đủ, nứt tàu thuyền va chạm số yếu tố xã hội khác Sự cố kết theo thời gian giảm thể tích kèm với việc giảm lượng nước đất điều xảy với loại đất Sự cố kết xảy HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 131 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG nhanh đất có thành phần hạt thơ cát sỏi sạn thơng thường phân biệt với biến dạng dẻo Cố kết loại đất có thành phần hạt mịn đất sét đất hữu đáng kể thường phải có thời gian dài để hồn thành Đầm nén thứ cấp tượng nhão, xảy với lèn ép bóp méo cấu trúc đất lượng nước không thay đổi, loại đất sét, đất hữu than bùn Các lực động học: gây rung động khối đất rung động gây lún xếp lại hạt đất vị trí chặt hơn, đặc biệt đất khơng dính Sự xắp xếp lại gọi biến dạng lâu dài đất ứng suất đàn hồi (hoặc độ lún) Đất trương nở, chứa khoáng chất sét dạng keo thường bị phồng lên co ngót có thay đổi lượng nước Đất có khả bị phá hủy: thường chứa cát pha lẫn bùn dính với kết cấu rời rạc độ rỗng khơng khí lớn Sự dính kết thường gây liên kết hóa học hạt đất với hợp chất dễ hòa tan đá vôi muối sắt Sự phá hủy đất xảy liên kết thành phần bị hịa tan Hình 3.17: Lún đường vào cầu sát mố HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 132 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG Lún đường dẫn vào cầu đất yếu tượng phổ biến (xem hình 3.17), khơng riêng Việt Nam mà quốc gia phát triển Kết điều tra gần (2005) cho thấy khoảng 25% cơng trình cầu Hoa Kỳ gặp vấn đề tương tự Điểm khác biệt cơng trình cầu Việt Nam độ lún lệch cầu đường có quy mơ lớn hơn, thời điểm bắt đầu xảy tượng lún lệch sớm Ví dụ cầu Văn Thánh 2, đưa vào sử dụng tháng 2/2002 đến tháng 4/2002 đường đầu cầu bắt đầu lún, sau lún với tốc độ cao, kết quan trắc từ chu kỳ đến chu kỳ 12 (24/3/2006 đến 25/6/2007) cho thấy đường đầu cầu phía Quận lún khoảng 15cm/năm, phía Quận Bình Thạnh lún khoảng 37cm/năm Đã có nhiều đề tài ngồi nước nghiên cứu lún đường đầu cầu, kết cho thấy cố hình thành nhiều nguyên nhân, từ giai đoạn điều tra khảo sát, thiết kế, thi cơng đến quản lý khai thác cơng trình phần nhiều nguyên nhân nằm giai đoạn thiết kế Về mảng thiết kế, năm vừa qua kỹ sư cầu Việt Nam gặp phải số vướng mắc sau: + Thiếu dẫn, ràng buộc thiết kế: Đường dẫn vào cầu hạng mục cơng trình đặc biệt, cần có quy định riêng biệt Tuy nhiên, tiêu chuẩn thiết kế cầu đường thời gian qua khơng có điều khoản cần thiết hạng mục này, thiết kế thường mang tính chép, đối chiếu lẫn không tuân theo ràng buộc kỹ thuật cụ thể Chỉ dẫn thiết kế ban hành, chắn thiết kế tương lai hoàn thiện + Sử dụng giải pháp thiết kế không phù hợp: Thống kê có khoảng 65% cơng trình cầu khu vực ĐBSCL sử dụng giải pháp độ khoảng 19% sử dụng giải pháp sàn giảm tải Tuy nhiên giải pháp phổ biến lại có hiệu khơng cao Kết cấu độ thiết kế với chiều dài từ 4m ÷ 6m ngắn, phù hợp cho cơng trình có địa chất tốt, độ lún lệch cầu đường tương đối nhỏ Sàn giảm tải HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 133 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG thiết kế cầu chìm lịng đất, mang 100% tải trọng, không lún suốt trình khai thác chưa phù hợp, điểm lún gãy cơng trình khơng bị triệt tiêu mà dịch chuyển từ vị trí sát mố cầu vị trí cuối sàn giảm tải + Cố kết đất tác dụng đắp đầu đường dẫn sát mố coi nhân tố tạo nên lún đường đầu mố Việc thường xảy tải trọng động xe tải trọng tĩnh đắp Tuy nhiên, vấn đề lún đất khó để giải khắc phục thay đổi đặc tính đất khó khăn cơng tác quan trắc bảo dưỡng đắp sau thi công xong, lớp sâu lớp mặt đường Đối với đường, đất dính thường phức tạp so với đất khơng dính kết Đối với đất khơng dính, vấn đề khơng q nghiêm trọng cố kết diễn nhanh Cịn đất dính kết, loại đất sét dẻo mềm hay dẻo cao, vấn đề lại nghiêm trọng thời gian cố kết lâu Ngồi ra, đất dính kết dễ bị biến dạng dẻo ngang biến dạng dư, dễ tăng thêm khó khăn giải vấn đề lún đường dẫn vào cầu Bên cạnh nhiều tuyến quốc lộ, tỉnh lộ, cầu yếu phải gồng gánh hàng trăm lượt xe khổ, tải chạy qua làm hư hỏng đường, lún đường vào cầu, gây an tồn giao thơng Đã có nhiều dự án cải tạo, gia cố, tu nâng cấp đường vào nguồn vốn ngân sách Tuy nhiên, biện pháp tạm thời, tình trạng cầu đường nói chung đa số đường vào cầu bị xuống cấp, lún nghiêm trọng tình trang xe khổ, tải phổ biến Nhiều đoạn đường vào cầu khơng bị lún mà cịn xuất nhiều "ổ voi" tạo thành hố sâu, rộng chiếm gần hết mặt ngang đường vào cầu gây an tồn cho phương tiện lưu thơng qua cầu Đã có nhiều phản ánh lên cấp quyền, đại biểu Quốc hội tiếp đến tình trạng nêu chưa xử lý triệt để, dừng mức độ nhắc nhở, vận động đơn vị vận tải cắt giảm tải, HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 134 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG khơng có chuyển biến Bên cạnh việc cân kiểm tra tải trọng xe đơn vị giao thông không giải hết việc xe chạy né trạm, vượt trạm trạm lưu động vài ngày, họ tình trạng xe tải, khổ lại tiếp diễn Mức xử phạt không đủ sức răn đe với đối tượng vi phạm tải Kiến nghị: - Để khắc phục cố lún đường dẫn vào cầu, bên cạnh việc bổ sung hoàn thiện quy trình cơng nghệ khảo sát địa chất, thi cơng, kiểm sốt chất lượng thi cơng, thời điểm bù lún sửa chữa trình khai thác đơn vị tư vấn thiết kế cần mạnh dạn áp dụng công nghệ mới, giải pháp thiết kế cải tiến giải pháp thiết kế hữu sở nghiên cứu đánh giá so sánh với điều kiện cụ thể khu vực địa chất khác để áp dụng giải pháp công nghệ mới, phù hợp hiệu Một số giải pháp nên xem xét áp dụng như: Bản độ với chiều dài từ 10m ÷ 15m; độ gồm ÷ nhịp nối tiếp nhau; Sàn giảm tải mềm với quy mô gia cố cọc thay đổi theo chiều dài tuyến; Hệ cọc đất gia cố xi măng theo phương pháp cọc tiếp cận; sử dụng vật liệu nhẹ để đắp đường dẫn - Tích cực đóng góp ý kiến góp phần vào việc hồn thiện hệ thống văn quy phạm pháp luật Thường xuyên kiến nghị với Bộ, Ngành, địa phương điểm tồn tại, bất cập văn pháp luật hành Để sở để Bộ, Ngành, địa phương nghiên cứu sửa đổi, bổ sung, ban hành văn pháp luật phù hợp công tác thi công đường vào cầu Một minh chứng điển hình Kiểm Tốn Nhà Nước chuyên ngành nêu rõ Hội nghị tổng kết công tác năm 2013: “Tiếp thu kiến nghị Kiểm Toán Nhà Nước phát điểm bất cập Tiêu chuẩn 22TCN262-2000 độ lún cố kết cho phép lại (ΔS) trục tim đường sau hồn thành cơng trình xây dựng đường tơ để có giải pháp xử lý độ lún lệch đảm bảo độ êm thuận, an toàn cho phương tiện tham HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 135 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG gia giao thông qua vị trí tiếp giáp đường với cống cầu, Bộ Giao thông Vận tải kịp thời ban hành văn pháp lý quy định tạm thời giải pháp kỹ thuật công nghệ đoạn chuyển tiếp đường với cầu (cống) đường ơtơ nhằm đảm bảo êm thuận, an tồn cho cơng trình phương tiện lưu thơng đoạn đường tiếp giáp từ đường đến cầu (cống) ngược lại” Một ví dụ điển hình khác theo phản ánh nhiều người điều khiển ô tô tham gia giao thông tuyến đường cao tốc, chia sẻ: “Trên tuyến đường cao tốc, có tuyến Đại lộ Thăng Long, liên tục có điểm giao cắt đường giao thơng với cầu dân sinh, cống Mỗi qua điểm giao gây xóc mạnh, người điều khiển ô tô chạy với tốc độ cao không kịp xử lý khiến người ngồi xe bất ngờ khó chịu” Có tình trạng quy định trước Bộ Giao thông vận tải cho phép sau hồn thành cơng trình mặt đường xây dựng vùng đất yếu, phần độ lún cố kết lại trục tim đường vị trí có cống đường chui dân sinh phải nhỏ 20 cm đường cao tốc đường cấp 80, nhỏ 30 cm đường cấp 60 trở xuống Còn vị trí gần mố cầu độ lún cố kết cho phép lại trục tim đường nhỏ 10 cm đường cao tốc đường cấp 80, nhỏ 20 cm đường cấp 60 trở xuống Nếu phần độ lún cố kết lại vượt trị số cho phép cần phải có biện pháp xử lý Như vậy, có độ chênh lớn độ lún cố kết lại vị trí trên, đặc biệt vị trí tiếp giáp đoạn đường đắp thơng thường đoạn gần mố cầu (20cm) Mới đây, quy định tạm thời giải pháp kỹ thuật công nghệ đoạn chuyển tiếp đường cầu (cống) đường ô tô Bộ Bộ Giao thông vận tải ban hành kèm theo Quyết định số 3095/QĐ-BGTVT ngày 7/10/2013 quy định rõ việc thiết kế đoạn đường chuyển tiếp vị trí Trong đó, Bộ GTVT nhấn mạnh nguyên lý chung phải tăng HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 136 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG chiều dài cầu độ cống để hạ thấp chiều cao đất đắp sau mố cầu, cạnh cống Chiều cao đất đắp sau mố cầu, cạnh cống nên chọn nhỏ 6m vị trí khơng có đất yếu nhỏ 4m vị trí đất yếu Để xử lý đất yếu đắp phạm vi đoạn chuyển tiếp, cần phải thực giải pháp thích hợp, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kiểm soát độ lún dư theo Tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 Đối với đoạn chuyển tiếp dùng hay kết hợp nhiều giải pháp xử lý đất yếu để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận độ lún dư từ đường cầu/cống Bộ GTVT yêu cầu phải chia đoạn chuyển tiếp thành đoạn nhỏ có chiều dài từ 5m đến 15m, với đoạn chia nhỏ cần lựa chọn yêu cầu xử lý mức độ khác để tránh không tạo “bước nhảy” lún dư Tại văn quy định tạm thời này, Bộ GTVT lưu ý đơn vị thi công trước tiên cần tiến hành khảo sát địa chất kỹ lưỡng Trong tính toán xử lý đất yếu khu vực mố cầu cần xem xét đầy đủ chi tiết tới thành phần lún theo thời gian với tất tải trọng, trình tự thi cơng…, tính tốn độ lún tương ứng với phương pháp xử lý khác để xác định lựa chọn biện pháp xử lý phù hợp, đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật - Giải pháp kĩ thuật chống lún cần triển khai từ khâu thiết kế Thẩm tra, kiểm tra nghiêm túc hồ sơ Dự án nhận thấy thiết kế ban đầu, chưa xử lý độ êm thuận điểm tiếp giáp đường với cầu cống theo quy định làm văn báo cáo gởi cho đơn vị tư vấn để thiết kế bổ sung, điều chỉnh giải pháp thiết kế xử lý đất yếu cho đảm bảo độ êm thuận vị trí - Kiến nghị Bộ Giao thông - Vận tải cần nghiên cứu, chỉnh sửa Tiêu chuẩn 22TCN262-2000 độ lún cố kết cho phép lại (là phần lún cố kết chưa hết sau làm xong áo đường đoạn đắp đất yếu) trục tim đường sau hồn thành cơng trình để tránh tượng lún lệch, đảm bảo độ êm thuận, an tồn cho phương tiện tham gia giao thơng qua vị trí tiếp giáp đường với cống cầu HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 137 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG - Kiến nghị Bộ Giao thông - Vận tải cần nghiên cứu thiết lập trạm cân kiểm tra xe khổ rộng khắp tất cửa ngõ vào tỉnh, thành phố, tăng cường trạm kiểm tra di động phát phải xử phạt thật nặng để mang tính chất răn đe phịng ngừa nạn xe khổ q uá tải lưu thông qua cầu - Các đơn vị quản lý cầu đường phải tăng cường rà soát sửa chữa, thay biển báo hư cũ, không phù hợp với điều kiện thực tế Tăng cường lắp đặt biển báo tải trọng từ xa trước xe lưu thông đến đường cầu - Nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý đại tiên tiến giới có giá thành phù hợp với tình hình kinh tế đất nước để áp dụng cho việc xử lý đường vào cầu vị trí gần mố cầu như: cọc xi măng đất, phương pháp gia tải trước, phương pháp cố kết chân không trước thi công sàn giảm tải nghiên cứu sử dụng vật liệu giá thành hạ gia cố đường đắp sau mố đá cấp phối gia cố với xi măng xỉ lò cao, sử dụng đá sỏi cuội khu vực miền Trung nơi có nhiều mỏ đá sỏi cuội giá thành thấp để gia cố sau mố - Để phòng tránh giảm thiểu độ lún mục tiêu kết cấu nào, dự án xây dựng cần phải có chương trình khảo sát địa chất khu vực xây dựng cơng trình cách kỹ lưỡng, trước tiến hành công tác đắp đường đầu cầu nghiên cứu thực trước cho thấy ứng xuất gây cho đất chủ yếu tải trọng khối đất đắp nhiều tải trọng xe cộ tác dụng lên Do cần tiến hành nghiên cứu địa kỹ thuật đường cách kỹ lưỡng, bao gồm thí nghiệm phịng để đánh giá mức độ đầm nén cố kết đất nhằm mục đích dự báo xác độ lún xảy sau thi công Việc nghiên cứu khả phá hoại lực cắt đất, gây biến dạng ngang tượng lún bề mặt quan trọng Kiểu phá hoại thường hay xảy đất than bùn hay loại đất hữu HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 138 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG - Ngoài việc đầm nén tốt đất đắp đường, độ ổn định ngang cường độ chống cắt đắp nhân tố quan trọng ổn định tổng thể chống lại độ lún đường đầu cầu Đối với đất nguyên thổ, có xảy hiệu ứng chống nở hông khối đất, đắp hiệu ứng hạn chế nở hơng thấy rõ Do đó, việc thiết kế bảo vệ mái dốc, lựa chọn vật liệu đắp xem xét tải trọng tác dụng lên đắp cần thiết để giảm thiểu độ lún cuối đường HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 139 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN THẠC QUANG CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ GTVT (2006), “Tính tốn thiết kế - thi cơng cầu”, NXB xây dựng, Hà Nội Bộ GTVT (1998), “Tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình giao thơng đường Tập II, Tập III”, Nhà xuất GTVT, Hà Nội Tiêu chuẩn ngành 22 TCN -211- 93(1993), “Qui trình thiết kế áo đường mềm”, Bộ Giao thông vận tải, Hà Nội Phân viện khoa học GTVT phía Nam (2004), “Báo cáo kết dự án nghiên cứu sử dụng nguồn vật liệu địa phương chỗ, gia cố với chất dính kết vô để xây dựng đường ôtô đồng sông Cửu Long”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Sở GTVT Đà Nẳng – Ban Quản lý dự án hạ tầng ưu tiên (2012), “Góp ý cho Chủ đầu tư xử lý đất yếu đường đầu cầu Khuê Đông”, Công ty cổ phần tư vấn đầu tư xây dựng ECC, Đà Nẳng PGS.TS Nguyễn Quang Phúc (2008), “Thiết kế mặt đường ôtô”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Hồ sơ địa chất dự án đầu tư xây dựng cầu trung tâm thành phố Rạch Giá Các tư liệu mạng internet xử lý đường vào cầu sát mố khu vực đồng sông Cửu Long khu vực khác nước HỌC VIÊN: TRỊNH THẾ TRỌNG TRANG 140