Nghiên cứu ứng dụng giải pháp sàn giảm tải mềm trong việc xử lý chuyển tiếp độ lún đường dẫn đầu cầu trên địa bàn tỉnh bến tre luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -# " - NGUYỄN HOÀNG GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP SÀN GIẢM TẢI MỀM TRONG VIỆC XỬ LÝ CHUYỂN TIẾP ĐỘ LÚN ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BẾN TRE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -# " - NGUYỄN HOÀNG GIANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP SÀN GIẢM TẢI MỀM TRONG VIỆC XỬ LÝ CHUYỂN TIẾP ĐỘ LÚN ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BẾN TRE CHUYÊN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ SỐ : 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS BÙI XUÂN CẬY TP Hồ Chí Minh - Năm 2016 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU 1.1 Những vấn đề chung đất yếu: 1.1.1 Khái niệm đất yếu: 1.1.2 Phân loại đất yếu: 1.1.3 Nguồn gốc hình thành: 1.2 Các giải pháp xử lý đất yếu: 1.2.1 Khái niêm chung: 1.2.2 Một số giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu: 1.2.3 Giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu thường hay áp dụng 1.3 So sánh giải pháp xử lý đường đầu cầu: 13 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN SÀN GIẢM TẢI MỀM 17 2.1 Tổng quan sàn giảm tải mềm 17 2.1.1 Sàn giảm tải mềm: 18 2.1.2 Cơ chế truyền tải trọng Sàn giảm tải mềm: 19 2.1.3 Hiệu ứng vòm Sàn giảm tải mềm: 21 2.1.4 Phân tích lún cho Sàn giảm tải mềm: 22 2.2 Khả chịu tải nhóm cọc trạng thái giới hạn: 24 2.2.1 Dự tính sức chịu tải cực hạn cọc 24 2.2.2 Các trạng thái giới hạn: 25 2.2.3 Khả chịu tải nhóm cọc: 28 2.2.4 Phạm vi bố trí nhóm cọc: 30 2.2.5 Phân bố tải trọng thẳng đứng: 31 2.2.6 Xác định chiều dài vùng tiếp cận cầu L0: 33 2.2.7 Thiết kế cốt tăng cường: 35 2.2.8 Tính lún: 40 2.2.9 Tính sức chịu tải cọc: 45 2.3 Lý thuyết tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn [23]: 45 2.3.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn: 45 2.3.2 Ứng dụng phần mềm Plaxis tính tốn lún đường: 48 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP SÀN GIẢM TẢI MỀM TRONG VIỆC XỬ LÝ LÝ CHUYỂN TIẾP ĐỘ LÚN ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU 17/1 TRÊN ĐH.22, HUYỆN MỎ CÀY NAM, TỈNH BẾN TRE 55 3.1 Tính tốn sàn giảm tải mềm dự án cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre 55 3.1.1 Đặc điểm đất yếu tỉnh Bến Tre 55 3.1.2 Các số liệu phục vụ tính tốn: 65 3.1.3 Tính tốn Sàn giảm tải mềm 66 3.1.4 Thiết kế cốt đáy tăng cường: 70 3.1.5 Xác định nội lực đầu cọc 71 3.1.6 Tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc 71 3.1.7 Tính tốn độ lún nhóm cọc 71 3.1.8 Tổng hợp kết tính tốn Sàn giảm tải mềm 72 3.2 So sánh sàn giảm tải mềm với sàn giảm tải cứng dự án cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre 75 3.2.1.Tính tốn giải pháp so sánh - Giải pháp Sàn giảm tải 75 3.2.3 Tính tốn nội lực đầu cọc 80 3.3 So sánh giá thành sàn giảm tải mềm với sàn giảm tải cứng dự án cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh giải pháp xử lý đường đầu cầu [12], [14] 13  Bảng 2.1: Tóm tắt hệ số riêng phần 29  Bảng 2.2: Hệ số tạo vòm CC đắp đặt cọc có cốt tăng cường 32  Bảng 2.3: Độ lún cố kết cho phép lại thời hạn 15 năm tim đường sau thi công xong kết cấu áo đường 33  Bảng 2.4: Phân loại kết cấu tùy thuộc hậu phá hoại cơng trình 38  Bảng 2.5: Bảng tra hệ số Ω 39  Bảng 2.6 Độ lún cố kết cho phép lại thời hạn 15 năm tim đường sau thi công xong kết cấu áo đường 41  Bảng 2.7: Độ cố kết đạt phụ thuộc vào nhân tố Tv; U=f(Tv) 44  Bảng 3.1: Thống kê mực nước cao hàng năm trạm Mỹ Hóa 59  Bảng 3.2: Số liệu phục vụ chọn cốt tăng cường 70  Bảng 3.3: Tổng hợp kết tính toán Sàn giảm tải mềm 72  Bảng 3.4: Giá trị lún sàn giảm tải mềm 74  Bảng 3.5: Sức kháng thành cọc 76  Bảng 3.6: Kết tính tốn sức kháng mũi cọc 77  Bảng 3.7: Kết tính tốn sức kháng cọc 78  Bảng 3.8: Kết tính tốn sức chịu tải cọc theo đất 78  Bảng 3.9: Sức chịu tải cọc 79  Bảng 3.10: Kết tính tốn tĩnh tải 82  Bảng 3.11: Kết tính tốn hoạt tải 83  Bảng 3.12: Tổ hợp tải trọng tính tốn 84  Bảng 3.13: Kết tính tốn tải trọng đầu cọc 85  Bảng 3.14: giá thành 1m2 sàn giảm tải 85  Bảng 3.15: Giá thành 1m2 sàn giảm tải mềm 86  DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Giải pháp Sàn giảm tải 8  Hình 1.2: Giải pháp Thay đất 9  Hình 1.3: Giải pháp Giếng cát 10  Hình 1.4: Giải pháp Bấc thấm 11  Hình 1.5: Giải pháp cọc đất gia cố xi măng 13  Hình 2.1 Sàn giảm tải mềm 18  Hình 2.2: Mơ hình Sàn giảm tải mềm 18  Hình 2.3: Chuyển tiếp lún sau trình khai thác Sàn giảm tải mềm 19  Hình 2.4: Cơ chế truyền tải trọng sàn giảm tải mềm 20  Hình 2.5: Mơ hình hiệu ứng vịm 21  Hình 2.6: Hiệu ứng vịm mơ hình Plaxis 22  Hình 2.7: Móng quy ước đất đồng 23  Hình 2.8: Móng quy ước cọc xuyên qua lớp đất yếu tựa vào lớp đất tốt 24  Hình 2.9: Dự tính sức chịu tải cực hạn cọc 24  Hình 2.10: Khả chịu tải nhóm cọc 26  Hình 2.11: Phạm vi bố trí nhóm cọc 26  Hình 2.12: Tải trọng thẳng đứng phân bố mũ cọc 26  Hình 2.13: Ổn định trược ngang vật liệu đắp 27  Hình 2.14: Ổn định tổng thể đắp đặt cọc 27  Hình 2.15: Dãn mức cốt tăng cường 28  Hình 2.16: Lún móng cọc 28  Hình 2.17: Giới hạn mũ cọc 31  Hình 2.18: Phương pháp dốc dọc tác giả đề nghị 35  Hình 2.19: Sơ đồ tính lực kéo theo hướng ngang đắp 36  Hình 2.20: Rời rạc hóa kết cấu liên tục thành mạng lưới PTHH 46  Hình 2.21: Các loại phần tử thường dùng phương pháp PTHH 47  Hình 2.22: Mơ hình phương án lún tự nhiên, đắp gia tải… 49  Hình 2.23: Khai báo vật liệu 50  Hình 2.24: Mơ hình mặt trược tính lún 50  Hình 2.25: Mơ hình lún 51  Hình 2.26: Mơ hình phương án sàn cứng, sàn mềm 51  Hình 2.27: Khai báo vật liệu sàn cứng, sàn mềm, bê tơng cọc 52  Hình 2.28: Mơ hình mặt trược phương án sàn giảm tải mềm 52  Hình 2.29: Mơ hình lún phương án sàn giảm tải mềm 53  Hình 3.1: Bản đồ vị trí cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre 55  Hình 3.2: sơ đồ bố trí lỗ khoan địa chất cầu 17/1 62  Hình 3.3: Mặt cắt địa chất dự án cầu 17/1 65  Hình 3.4: Mặt cắt dọc sàn giảm tải mềm 65  Hình 3.5: Mặt bố trí sàn giảm tải mềm 68  Hình 3.6: Độ lún tổng từ lúc bắt đầu thi công đến thời điểm 15 năm sau mặt cắt (1-1) 73  Hình 3.7a: Độ lún tổng từ lúc bắt đầu thi công đến thời điểm 15 năm sau mặt cắt (3-3) 73  Hình 3.7b: Độ lún tổng từ lúc bắt đầu thi công đến thời điểm 15 năm sau mặt cắt (2-2) 73  Hình 3.8: Mơ hình mặt trượt mặt cắt (2-2) 74  PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hiện tượng lún sụp, lún không đường dẫn vào cầu vùng đất yếu đồng sơng Cửu Long nói chung tỉnh Bến Tre nói riêng vấn đề quan tâm Đường dẫn vào cầu hạng mục chiếm giá trị xây dựng nhỏ tổng mức đầu tư cơng trình phận xây dựng đảm bảo an tồn giao thơng, mang tính thẩm mỹ cao; phận khơng thể thiếu cần phải trọng Hầu hết đoạn đường đắp vào cầu vừa đưa vào sử dụng chưa bị lún sụp kết cấu đường đắp mố cầu hai phận khác nhau, có chênh lệch độ cứng rõ đường dẫn vào cầu không xử lý tốt bị lún, sụp nhiều, phần mố cầu khơng bị lún có lún khơng đáng kể nằm chắn hệ móng ổn định cắm sâu vào lòng đất, điều làm cho việc sửa chữa tốn nhiều thời gian kinh phí giải pháp thơng thường bù lún lớp hồn thiện mang tính chất tình Vì vậy, việc tạo êm thuận phần cầu đường dẫn vào cầu vấn đề phức tạp cần phải giải từ khâu thiết kế Ở số nước giới, người ta sử dụng cốt tăng cường hệ cọc bê tông cốt thép để xử lý đường dẫn vào cầu Hệ cọc thi công phức tạp cách sử dụng máy chuyên dụng cắm ống nhựa, lắp cốt thép bơm bê tông, việc xử lý nước ta chủ yếu là: kéo dài nhịp để giảm chiều cao đắp đất, làm sàn giảm tải cứng cọc bê tông cốt thép, dùng bấc thấm, giếng cát, cọc đất gia cố xi măng… Tuy nhiên, giải pháp kéo dài nhịp làm sàn giảm tải cứng đắt tiền cịn tượng lún khơng đoạn tiếp giáp; giải pháp bấc thấm, giếng cát, cọc đất gia cố xi măng giá thành rẽ khơng xử lý triệt để tượng lún đường dẫn vào cầu Theo tiêu chuẩn “Áo đường mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế: 22TCN 211-06” Bộ Giao thông vận tải ban hành theo Quyết Định số 52/2006/QĐ-BGTVT ngày 28/12/2006, độ lún cố kết cho phép lại thời gian thiết kế 15 năm đường dẫn đầu cầu 10cm, với đoạn đắp thông thường 30cm Như vậy, vị trí chuyển tiếp hai kết cấu có chênh lệch lớn độ lún, khơng hợp lý q trình khai thác đường thiết kế có tốc độ cao như: đường cao tốc, đường cấp cao Đây vấn đề quan trọng cần phải xem xét, đánh giá để tìm giải pháp hợp lý nhằm xử lý đất yếu đường dẫn đầu cầu cách triệt để, đảm bảo êm thuận xuyên suốt, phát huy tối đa khả khai thác công trình Vì vậy, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp sàn giảm tải mềm việc xử lý chuyển tiếp độ lún đường đầu cầu địa bàn tỉnh Bến Tre” nhằm ứng dụng để xử lý chuyển tiếp độ lún đường dẫn vào cầu cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bến Tre Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp sàn giảm tải mềm việc xử lý chuyển tiếp độ lún đường đầu cầu địa bàn tỉnh Bến Tre Đối tượng nghiên cứu: Nghıên cứu làm việc đất sàn giảm tải mềm Phạm vi nghiên cứu: Đường đầu cầu đắp đất yếu tỉnh Bến Tre Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp mơ hình hóa Từ việc phân tích điều kiện làm việc đường dẫn đầu cầu, tiến hành lựa chọn mơ hình tính tốn cho dự án cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre; Kết hợp phân tích lý thuyết với việc ứng dụng tin học tính tốn; Mơ hình phương pháp tính tốn đánh giá phương pháp chuyên gia Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấu gồm chương: Chương 1: Tổng quan đất yếu giải pháp xử lý đất yếu đường dẫn đầu cầu Chương 2: Phân tích, tính toán sàn giảm tải mềm Chương 3: Giải pháp sàn giảm tải mềm việc xử lý chuyển tiếp độ lún đường đầu cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre 77 Ở đây: - Norr: Chỉ số SPT gần mũi cọc hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ (búa); - N: Chỉ số SPT trung bình (búa); - Pz: Ứng suất lực thẳng đứng hữu hiệu (kN/m2); - D: Đường kính cọc (m); - Db: Chiều sâu xuyên tầng chịu lực (m) → Đối với đất sét: Sức kháng mũi đơn vị tính tốn theo cơng thức 10.7.3.3.3.1, tiêu chuẩn 22TCN 272 - 05: q p = 9.S u (3.8) - Su: Cường độ kháng cắt khơng nước trung bình (kN/m2) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1B Kết tính tốn sức kháng mũi cọc thể bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết tính tốn sức kháng mũi cọc Chiều dài cọc (m) L= 23m Sức kháng 13,02 mũi cọc (Qs) - KN c Tổng sức kháng Sức kháng cọc xác định theo công thức sau: QR = ϕ qp Q p + ϕ qs Qs (3.9) Trong đó: - QR: Sức kháng cọc (kN); - ϕ qp , ϕ qs - Hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc, thân cọc; - Qp: Sức kháng mũi cọc (kN); - Qs: Sức kháng thành cọc (kN); - W: Trọng lượng thân cọc (KN) 78 Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục Phụ lục 1B Kết tính tốn thể bảng 3.7 Bảng 3.7: Kết tính tốn sức kháng cọc Chiều dài cọc (m) Sức kháng thân cọc (Qs) - KN Sức kháng mũi cọc (Qs) - KN Hệ số sức kháng mũi cọc Hệ số sức kháng thân cọc Tổng sức kháng (KN) L= 23m 2386,9 13,02 0,44 0,44 1056 3.2.2.2 Sức chịu tải cọc: a Sức chịu tải cọc theo đất nền: Sức chịu tải cọc xác định theo công thức sau: Q = η (QR − W ) (3.10) Trong đó: - Q: Sức chịu tải cọc (KN); - η : Hệ số nhóm cọc; - W: Trọng lượng cọc (kN) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1C Kết tính tốn thể bảng 3.8 Bảng 3.8: Kết tính tốn sức chịu tải cọc theo đất Chiều dài cọc (m) L= 23m Sức kháng thân cọc (Qs) - KN 2386,9 Sức kháng mũi cọc (Qs) - KN 13,02 79 b Hệ số sức kháng mũi cọc 0,44 Hệ số sức kháng thân cọc 0,44 Tổng sức kháng (KN) 1056 Hệ số nhóm cọc 0,76 Trọng lượng cọc (KN) 49,68 Sức chịu tải cọc theo đất (KN) 764,79 Sức chịu tải cọc theo vật liệu: Sức chịu tải cọc xác định theo công thức sau: QR = 0,8 ⎡⎣0,85 f c′ ( Ag − Ast ) + f y Ast ⎤⎦ (3.11) Trong đó: - QR: Sức chịu tải cọc theo vật liệu (KN); - f c' : Cường độ chịu nén bê tông 28 ngày tuổi (KN/m2); - Ag: Diện tích mặt cắt ngang cọc (m2); - Ast: Tổng diện tích cốt thép dọc (m2); - fy: Cường độ chịu kéo cốt thép (KN/m2) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1C Kết tính tốn sức chịu tải cọc theo vật liệu: QR = 2.343,64 KN c Sức chịu tải cọc: Do vấn đề thiết kế thiên an toàn, nên sức chịu tải cọc: Q = (sức chịu tải cọc theo đất nền; sức chịu tải cọc theo vật liệu) Vì vậy: Sức chịu tải cọc sức chịu tải cọc theo đất Bảng 3.9: Sức chịu tải cọc Chiều dài cọc (m) Sức kháng thân cọc (Qs) - KN Sức kháng L= 23m 2386,9 13,02 80 mũi cọc (Qs) - KN Hệ số sức 0,44 kháng mũi cọc Hệ số sức 0,44 kháng thân cọc Tổng 1056 sức kháng (KN) Hệ số nhóm cọc 0,76 Trọng lượng 49,68 cọc (KN) Sức chịu tải cọc 764,79 theo đất (KN) 3.2.3 Tính tốn nội lực đầu cọc Thực chất việc tính toán nội lực đầu cọc việc xác định tải trọng tính tốn (bao gồm tĩnh tải hoạt tải) tác dụng lên đầu cọc Trình tự tính tốn cụ thể sau: 3.2.3.1 Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên cọc bao gồm tải trọng kết cấu mặt đường, tải trọng đất đắp, tải trọng thân kết cấu sàn giảm tải Trình tự tính tốn chi tiết trình bày sau: → Tải trọng kết cấu mặt đường Tải trọng kết cấu mặt đường tác dụng lên đầu cọc theo công thức: W 1= Bs Ls H ad γ ad (3.12) Trong đó: - W1: Tải trọng kết cấu mặt đường tác dụng lên cọc (T); - Bs: Bề rộng mặt đường (m); - Ls: Chiều dài sàn giảm tải (m); - Had: Bề dày kết cấu áo đường (m); 81 - γ ad : Khối lượng riêng kết cấu áo đường (T/m3) → Tải trọng đất đắp Tải trọng đất đắp tác dụng lên đầu cọc theo công thức: W2 = Fe mdd γ s (3.13) Trong đó: - W2: Tải trọng đất đắp tác dụng lên đầu cọc (T); - mdd: Khối lượng đất đắp (đoạn tính tốn sàn giảm tải) (m3); - γ s : Khối lượng riêng đất đắp (T/m3); - Fe: Hệ số tương tác đất đắp sàn giảm tải →Tải trọng thân kết cấu Sàn giảm tải Tải trọng thân kết cấu sàn tác dụng lên đầu cọc theo công thức: Sàn giảm tải: W3−1 = Bs Ls H s γ c (3.14) Trong đó: - W3-1: Tải trọng thân sàn giảm tải tác dụng lên đầu cọc (T); - Bs: Bề rộng sàn (m); - Ls: Chiều dài sàn (m); - Hs: Bề dày sàn (m); - γ c : Khối lượng riêng bê tông (T/m3) Sàn giảm tải mềm: W3 = n.Smc H s γ c (3.15) Trong đó: - W3-2: Tải trọng thân mũ cọc tác dụng lên đầu cọc (T); - Hs: bề dày mũ cọc (m); - Smc: Diện tích mũ cọc (m2); - n: Số lượng mũ cọc (mũ); - γ c : Khối lượng riêng bê tơng (T/m3) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1D 82 Kết tính tốn thể bảng 3.10 Bảng 3.10: Kết tính toán tĩnh tải stt Tên sàn Trọng lượng thân (T) W1 W2 W3 Sàn giảm tải 216 1.318,70 371,52 Sàn giảm tải mềm 216 1.318,70 22,14 3.2.3.2 Hoạt tải Bao gồm tổ hợp xe tải thiết kế xe trục thiết kế tải trọng thiết kế → Áp lực thẳng đứng xe tải thiết kế Cơng thức tính tốn: Ptai = m.N P (P1 + P2 + P3 ) (3.16) Trong đó: - Ptt: Áp lực thẳng đứng xe tải thiết kế (T); - m: Hệ số làn; - Nb: Số xe; -P1, P2, P3: Khối lượng trục xe thiết kế (T) →Áp lực thẳng đứng xe trục thiết kế Cơng thức tính tốn: p 2truc = m.N b (Pt1 + Pt ) (3.17) Trong đó: - P2truc: Áp lực thẳng đứng xe trục thiết kế (T); - m: Hệ số làn; - Nb: Số xe; - Pt1, Pt2: Khối lượng trục xe (T) → Áp lực thẳng đứng tải trọng Cơng thức tính tốn: 83 (3.18) Plan = m.N b WL L Trong đó: - Ptt: Áp lực thẳng đứng tải trọng (T); - m: Hệ số làn; - Nb: Số xe; - WL : Tải trọng thiết kế (T/m); - L: Chiều dài ảnh hưởng hoạt tải theo phương dọc (m) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1D Kết tính tốn thể bảng 3.11 Bảng 3.11: Kết tính tốn hoạt tải Hoạt tải (T) P tải P trục P 65 44 28,96 3.2.3.3 Tổ hợp tải trọng Tổ hợp tải trọng tính tốn theo trạng thái Cường độ I → Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên đầu cọc tính theo cơng thức sau: DL = w1 λ ad + w2 λcd + w3 λc (3.18) Trong đó: - DL: Tĩnh tải tác dụng lên cọc (T); - W1: Tải trọng kết cấu mặt đường tác dụng lên cọc (T); - W2: Tải trọng đất đắp tác dụng lên cọc (T); - W3: Tải trọng thân kết cấu sàn tác dụng lên đầu cọc (T); - λad , λcd , λc : Hệ số tải trọng kết cấu áo dường, đất đắp, thân sàn → Hoạt tải Hoạt tải tác dụng lên đầu cọc tính theo công thức sau: LL = [max(Ptai ; P2truc ) + Plan ].λ ht (3.19) 84 Trong đó: - LL: Hoạt tải tác dụng lên cọc (T); - Ptt: Áp lực thẳng đứng xe tải thiết kế (T); - P2truc: Áp lực thẳng đứng xe trục thiết kế (T); - Plàn: Áp lực thẳng đứng tải trọng (T); - λht : Hệ số tải trọng hoạt tải Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1D Kết tính tốn thể bảng 3.12 Bảng 3.12: Tổ hợp tải trọng tính tốn Stt Tên sàn giảm tải Tải trọng tác dụng (T) Tĩnh tải Hoạt tải Sàn giảm tải 2.502,71 164,42 Sàn giảm tải mềm 2.065,99 164,42 3.2.3.4 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc: → Tổng áp lực lên m2 sàn hoạt tải tĩnh tải: Tải trọng tính tốn hoạt tải tình tải tác dụng lên cọc tính theo cơng thức: p= DL LL + Bs Ls B.L (3.20) Trong đó: - P: Tổng áp lực lên m2 sàn hoạt tải tính tải (T/m2); - DL: Tĩnh tải tác dụng lên cọc (T); - LL: Hoạt tải tác dụng lên cọc (T); - Bs: Bề rộng sàn (m); - Ls: Chiều dài sàn (m); - B: Chiều dài ảnh hưởng hoạt tải theo phương ngang (m); - L: Chiều dài ảnh hưởng hoạt tải theo phương dọc (m) → Tải trọng lên cọc Công thức tính tốn tải trọng tác dụng lên cọc: 85 Qtt = P S1 S (3.21) Trongđó: - Qtt: Tải trọng lên cọc (T); - P: Tổng áp lực lên m2 sàn hoạt tải tĩnh tải (T/m2); - S1, S2: Khoảng cách cọc theo phương dọc, phương ngang (m) Tính tốn chi tiết được trình bày Phụ lục 1D Kết tính toán thể bảng 3.13 Bảng 3.13: Kết tính tốn tải trọng đầu cọc Stt Tên sàn giảm tải Tải trọng tác dụng ĐVT (1m2) (ĐVT) (1 cọc) T/m2 6,41 T 6,414 Sàn giảm tải mềm T/m2 5,57 T 5,567 Sàn giảm tải 3.3 So sánh giá thành sàn giảm tải mềm với sàn giảm tải cứng dự án cầu 17/1 ĐH.22, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre Với việc tính tốn giá thành giải pháp nghiên cứu (Sàn giảm tải mềm) giải pháp so sánh (Sàn giảm tải cứng), nhằm mục đích: - Đưa sở tính tốn giá thành cho giải pháp Sàn giảm tải mềm; - So sánh với giải pháp Sàn giảm tải “cứng”, sở để thay giải pháp tương lai giá thành 1m2 sàn giảm tải “mềm” 67% giá thành sàn giảm tải “cứng” với chất lượng đạt theo quy trình, quy phạm hành - Bảng giá thành hai loại sàn giảm tải thể bên bảng 3.14 bảng 3.15 Bảng 3.14: giá thành 1m2 sàn giảm tải Stt Tên hạng mục Cung cấp, đóng cọc BTCT 30x30 ĐVT 100m Khối lượng 31,05 Đơn giá Thành tiền 90.164.1272.799.596.138 86 Stt Tên hạng mục ĐVT Khối lượng Đập đầu cọc m3 7,29 Bê tông đá 1x2 C30 m3 150,67 100m3 1,544 Vận chuyển vữa bêtơng cự li 0,5km SXLD cốt thép móng đường kính 18mm Bê tông đệm đá 1x2C10 Đơn giá 351.749 Thành tiền 2.564.252 1.799.187 271.083.549 10.779.121 16.646.924 22,014 20.550.490 452.398.491 0,04 20.446.038 817.842 m3 50,22 1.398.885 70.251.995 Tổng cộng 3.613.359.191 Tổng giá trị /1m2 sàn giảm tải 7.002.634 Bảng 3.15: Giá thành 1m2 sàn giảm tải mềm Stt Tên hạng mục Cung cấp, đóng cọc BTCT 30x30 ĐVT 100m Khối lượng Đơn giá Thành tiền 25,398 90.164.1272.289.988.493 Đập đầu cọc m3 6,642 351.749 2.336.319 Bê tông đá 1x2 C30 m3 9,23 1.799.187 16.606.499 100m3 0,095 10.779.121 1.019.786 2,36 20.550.490 48.499.157 20.446.038 m3 3,08 1.398.885 4.308.565 Vận chuyển vữa bêtông cự li 0,5km SXLD cốt thép móng đường kính 18mm Bê tơng đệm đá 1x2C10 87 Stt Tên hạng mục ĐVT Vải địa kỹ thuật R>=50KN/m 100m2 Khối lượng 9,732 Đơn giá 4.928.505 Thành tiền 47.964.213 Tổng cộng 2.410.723.032 Tổng giá trị /1m2 sàn giảm tải mềm 4.671.944 → Nhận xét: Dựa kết tính tốn sơ hai phương án sàn giảm tải (bảng 3.13 - sàn giảm tải; bảng 3.14 - sàn giảm tải mềm) giá thành xây dựng sàn giảm tải mềm rẽ so với sàn giảm tải cứng khoảng 2,3 triệu/1m2 sàn (khoảng 33%) Với giá thành trên, tác giả cho thấy hiệu đáng kể áp dụng giải pháp giải toán kinh tế xử lý khu vực đất yếu nối chung đường dẫn đầu cầu nối riêng cơng trình địa bàn tỉnh Bến Tre Tóm tắt chương 3: Từ việc phân tích sở tính tốn trình bày trên, tác giả áp dụng tính toán cho mố cầu hai cầu thuộc khu vực nghiên cứu; Tính tốn giải pháp Sàn giảm tải mềm: tính tốn bố trí cọc, tính sức chịu tải cực hạn cọc, tính lún nhóm cọc; thiết kế cốt tăng cường; Tính tốn lún cho vị trí tiếp giáp mố cầu, xác định độ lún chuyển tiếp vị trí giáp ranh kiểm tra điều kiện so với quy trình; Tính tốn so sánh giá thành với giải pháp Sàn giảm tải “cứng” hay áp dụng thực tế Là sở để so sánh lựa chọn giải pháp xử lý nền; Mơ hình hóa điều kiện làm việc Sàn giảm tải mềm đất Với việc tính tốn chuyển tiếp lún đường dẫn đầu cầu thành công, tác giả giải vấn đề xúc cần thiết mà thực tế thiết kế thi công đoạn đường đầu cầu gặp phải 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Cơng tác tính tốn độ lún đường dẫn đầu cầu Việt Nam thường áp dụng phương pháp giải tích Phương pháp cho kết q thiên an tồn nên làm tăng chi phí dự án Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thơng qua phần mềm Plaxis mơ trạng thái làm việc hệ kè-đất cách xác nhanh chóng, khắc phục nhược điểm lý thuyết tính tốn Coulomb nên cho kết xác hơn, kinh tế hơn; Hiện nay, đơn vị tư vấn thiết kế cơng trình đường, đường dẫn đầu cầu tỉnh Bến Tre chưa nghiên cứu sâu xử lý độ lún đường, đường dẫn đầu cầu mà đưa phương án phù hợp, thơng thường để thiên an tồn, tư vấn thiết kế đưa phương án tốt để xử lý độ lún, từ đẩy giá thành cơng trình lên cao khơng có hiệu kinh tế Để đáp ứng yêu cầu phát triển tỉnh Bến Tre tuyến đường, đường dẫn đầu cầu cần phải xử lý khơng cịn tượng lún, sụp trình xây dựng cần phải thực nhanh chóng dựa tiêu chí: mỹ quan, giá thành hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đưa vào khai thác sử dụng Chính việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp sàn giảm tải mềm việc xử lý chuyển tiếp độ lún đường đầu cầu địa bàn tỉnh Bến Tre cần thiết hợp lý tốn kinh tế cơng trình Kiến nghị Thơng qua phân tích nghiên cứu, luận văn xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm plasix phù hợp cho Sàn giảm tải mềm để giải vấn đề lún khơng đường đầu cầu, giúp cho việc sử dụng cơng trình cầu, đường có hiệu nâng cao tốc độ độ an toàn cho phương tiện tham gia lưu thông đường dẫn vào hai đầu cầu; 89 Để tiết kiệm kinh phí đẩy nhanh tiến độ thi cơng, tác giả kiến nghị sử dụng phương án đóng cừ tràm gia cố kết hợp với trải vải địa kỹ thuật gia cường (các vị trí đắp thấp 2m) giá thành xây dựng rẽ khoảng 2,5 triệu/1m2 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Châu Ngọc Ẩn (2010), Nền móng, Nhà xuất ĐHQG, Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Ngọc Bích (2010), Các phương pháp cải tạo đất yếu xây dựng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Bộ Giao thông vận tải (2001), Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế 22 TCN 211 - 06, Nhà xuất GTVT, Hà Nội Bộ Giao thông vận tải (2001), Tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình giao thơng 22 TCN 262 -2000, Nhà xuất GTVT, Hà Nội Bộ Giao thông vận tải (2005), Tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22 TCN 272 2005 Nhà xuất GTVT, Hà Nội Bộ Khoa học công nghệ (2006), Đường Ô tô - yêu cầu thiết kế TCVN 4054 - 2005 Nhà xuất GTVT, Hà Nội Bộ Xây dựng (2006) Gia cố đất yếu trụ đất xi măng TCXDVN 385 Bộ Xây dựng (1998), Móng cọc, Tiêu chuẩn thiết kế TCXD 205 Nguyễn Quang Chiêu (2004), Thiết kế thi công đắp đất yếu Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 10 Phạm Huy Chính (2009), Tính tốn móng cơng trình, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 11 Bùi Anh Định (2001), Cơ học đất, Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội 12 Dương Ngọc Hải (2007), Xây dựng đường ô tô đắp đất yếu Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 13 Pierre Lareal, Nguyễn Quang Chiêu, Nguyễn Thành Long, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương (1994), Cơng trình đất yếu điều kiện Việt Nam Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 91 14 Nguyễn Uyên (2005), Xử lý đất yếu xây dựng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 15 Lê Bá Vinh, Nguyễn Văn Thơ, Phạm Quang Tuấn (số 7/2007), “Nghiên cứu giải pháp cấu tạo đường đắp cao vào cầu đất yếu vùng ngập lũ đồng sông Cửu Long gia cố đất cột đất - xi măng giếng cát” Tạp chí Cầu đường Việt Nam 16 Viện Tiêu chuẩn Anh quốc (2003), BS 8006 : 1995 - Tiêu chuẩn thực hành, Đất vật liệu đắp khác có gia cường (có cốt), Bản tiếng Việt, người dịch Dương Ngọc Hải cộng tác, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh 17 Braja M D (2012), Princliples of Foundation engineering, Third Edition, California State University, Sacramento 18 Bames G.C., Han J, Huang J (2005), Geosynthetic - Reinforced Column - Support Embankment Design Guidelines 19 Du H., Hui K (2015), Evaluation of soil arching in embankment supported DMM columns system 20 Rutugandha G (2004), Geosynthetic Reinforced Pile Supported Embankment, University of Florida