Thiết kế nền mặt đường ô tô

CHUONG I THIET KE NEN DUONG THONG THUONG 1.1 NHỮNG YÊU CÀU CHUNG DOI VOI NEN DUONG HOAT DONG CUA DAT NEN DUONG - CHIEU SAU 1.1.1 Những yêu câu chung đôi với nên đường Nên đường ô tô cơng trình băng đât (đá) có tác dụng: Khắc phục địa hình thiên nhiên nhăm tạo nên dải đất đủ rộng dọc theo tuyến đường có tiêu chuân bình đồ trắc dọc trắc ngang đáp ứng điêu kiện chạy xe an toàn, êm thuận kinh tẾ Làm sở cho áo đường: lớp phía nên đường với áo đường chịu tac dụng tải trọng xe cộ nhân tơ thiên nhiên có ảnh hưởng lớn đến cường độ tình trạng khai thác cơng trình đường Đề đảm bảo u câu nói trên, thiệt kê xây dựng nên đường cân phải đáp ứng yêu câu sau đây: I Nên đường phải đảm bảo ln ơn định tồn khơi, nghĩa kích thước hình học hình dạng nên đường không bị phá hoại biên dạng gây bât lợi cho việc thơng xe Hình 1.1 - Các tượng nên đường mât ơn định tồn khơi a) Truot ta luy dap b) Trượi nên đường dap sườn dốc d) Truot tréi đất yếu e) Sut lo ta luy dao c) Lứn sụt đất yếu f) Trượt ta luy đào TKN,MĐOT s Các tượng mật ơn định tồn khơi đơi với nên đường thường là: trượt lở mái ta luy nên đường đào đắp trượt nên đường đắp sườn dôc, trượt trôi lun nén dat dap đât u (Hình 1.1) Nên đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhât định, tức đú độ bên chịu cắt trượt không biên dạng nhiêu (hay khơng tích luỹ biên đạng) tác dụng tải trọng bánh xe Nên đường phải đảm bảo ôn định mặt cường độ, nghĩa cường độ nên đường không thay đôi theo thời gian, theo điều kiện khí hậu, thời tiết bất lợi Nền đường thường bị phá hoại nguyên nhân sau đây: - - Sự phá hoại thiên nhiên mưa làm tích nước hai bên đường, làm giảm cường độ đât nên đường gây sạt lở mái déc ta luy - _ Điều kiện địa chất thủy văn chỗ không tốt cấu tao tang lớp mức độ phong hoá đất đá đặc biệt phá hoại nước ngâm (nước ngầm chảy lơi theo đất gây tượng xói ngầm giảm cường độ đât) - - Do tác dụng tải trọng xe chạy - Do tác dụng tải trọng thân đường đường đắp cao đào sâu, ta luy dốc thường hay bị sat lo - Do thi céng không đảm bảo chất lượng: đắp không quy cách, loại đất đặp không phù hợp, lu lèn không chặt, Trong số nguyên nhân nói trên, tác dụng phá hoại nước đường chủ yếu (gồm nước mặt, nước ngầm nước) 1.1.2 Chiêu sâu hoạt động đầt nên đường Cường độ độ ôn định đường chủ yếu lớp đất tâng định, cần phải xác định chiều sâu hoạt động tải trọng Chiều sâu hoạt động đất đường hay phạm vi hoạt động đât nên đường khu vực chịu tác dụng tải trọng động (tải trọng xe cộ đường truyền xuống) Phạm vi xác định băng chiều sâu z„ hình 1.2 Trên hình vẽ ứng suất điểm đất trọng lượng thân đắp gây nên là: =¥.Z (Xét trường hợp đất đơng nhất) y- dung trọng đất đắp (tm)) z — chiêu sâu tính ứng suất (m) e TKN,MĐOT (1-1) P f1ittrđit | q GƠr+Oz —n — Lt te No, N\A OY Hình 1.2 - Sơ đồ xác định chiều sâu khu vực tác dụng đường Ứng suất thăng đứng tải trọng động bánh xe có áp lực ø quy lực tập trung ? gây phân bô tắt dân theo chiêu sâu theo công thức Boussinesq: ⁄ k= =k.— (1-2) DI (1-3) in|ui o (k— hệ số Boussinesq điểm năm truc z thi r=0 va k=0,5) Gia thiét o, = nơ, bỏ qua ảnh hưởng tải trọng động ta xác định chiêu sâu z„ khu vực tác dụng theo quan hệ: (1-4) Ơy = nƠ, P => ÿz, =nk-;=>zZ,=i Z, k.n.P : Y | (1-5) Thường giả thiết n = — 10 với tải trọng bánh xe thơng thường tính duoc z, = 0,9 — 1,5m Nhu vậy, đề nên đường có cường độ độ ôn định nhât định cân đâm nén chặt đât nên đường băng phương tiện đâm nén TKN,MĐOT e Đâm nén chặt đất nên đường: biện pháp tăng cường độ cải thiện chế độ thủy nhiệt nên đường tương đổi đơn giản, phơ biến có hiệu cao Hiện người ta thường dùng đại lượng dung trọng khô y (g/cm”) đât đê đặc trưng cho độ chặt đât đâm nén thông qua hệ sô đâm nén: K =íÍYo Trong đó: — + - dung trọng khô đất sau nén chặt thực tế 7o dung trọng khô loại đât nén chặt điêu kiện tiêu chuân (độ chặt lớn nhât — xác định băng côi Proctor) 1.1.3 Nguyên tắc thiết kế đường Phải đảm bảo khu vực tác dụng đường (khi tính tốn đặc biệt, khu vực có thé lấy tới 80 em kế từ đáy áo đường trở xuống ) đạt yêu cầu sau: - Khong bi qua âm (độ âm không lớn 0,6 giới hạn nhão) Ít chu ảnh hưởng ngn âm bên ngồi (nước mưa, nước ngâm, nước bên cạnh nên đường) - 30 cm phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu băng 8§ đường cập I, câp II băng đôi với đường câp khác - 50 cm tiép theo phai dam bảo sức chịu tải CBR thiêu băng Š5 đôi với đường cấp I, câp II băng với đường câp khác Ghi chú: CBR xác định theo điều kiện mẫu đất độ chặt đâm ngắm bão hòa +4 ngày đêm nén thiết kế Đê hạn chê tác hại xâu đên môi trường cảnh quan, cân trọng nguyen tac: - Han ché pha hoat tham thuc vat Khi c6 thê nên gom đât hữu nên đào - Han ché pha hoai can bang tu nhién Dao đắp vừa phải Chú ý cân băng dao dap Gap dia hinh hiém tré nén so sanh nén đường với phương án câu cạn, hầm, nên ban công Chiều cao mái dốc đường không nên cao 20 m dé pht xanh lai cac ho dat muon, cac suon taluy - _ Trên sườn dốc 50% nên xét phương án tách thành hai đường độc lập - Nén dao va nén dap thâp nên có phương án làm thoải (I:3 ~ 1:6) va got tron đề phù hợp địa hình an tồn giao thơng - - Hạn chê tác dụng xâu đên đời sông kinh tê xã hội cư dân gây ngập lụt ruộng đât, nhà cửa Các vị trí khâu độ cơng trình nước phải đủ đê khơng chặn dịng lũ gây phá nên chơ khác, tránh cản trở lưu thông nội địa phương, tơn trọng quy hoạch nước địa phương ® TKN,MĐOT 12 CÁC LOẠI ĐÁT ĐÁP NÉN ĐƯỜNG - TIỂU CHUẢN ĐÀM NÊN DAT NEN DUONG 1.2.1 Cac loai dat dap nén đường Đất đá vật liệu chủ yếu để xây dựng nên đường, kết cầu mặt đường làm việc cơng trình đường phụ thuộc nhiều vào tính chất đất Trong xây dựng nên đường dé gia xay dung thuong dung đất chỗ để đắp đường Cường độ độ ôn định đường phụ thuộc vào loại đất cường độ đất Cỡ hạt đất lớn đât có cường độ cao tính mao dẫn thấp tính thầm nước tốt, khơng nở gặp nước không co khô Những tính chất khiến cho loại đất chứa nhiều cỡ hạt lớn có tính ồn định nước tốt nhiên có nhược điểm lớn tính dính tính dẻo Cỡ hạt đât nhỏ tính chât ngược lại Phân loại đât đặp nên đường: I, Da: La loai vật liệu xây dung đường tốt Nền đường đắp băng da đảm bảo cường độ độ ồn định, chống xói bào mịn va đập dịng nước Đát lán đá: Gơm hạt đá có kích cỡ lớn hay nhỏ lần với cát sét Đá Gò dat lan da la đá ran chăắc, khơng bị phong hố có cường độ cao không bị mêm nước Loại dùng đăp nên đường rât tốt Sối cuội: Là loại vật liệu đá tác dụng dòng nước bị chuyển chỗ bào mịn thành phần có lẫn cát sét Loại đắp nên đường tốt, đắp nơi khô âm ướt cường độ không thay đổi nhiều Nhược điểm sức chống xói mịn gia có nên mặt ngồi mái dốc cần Cái: Là loại đất vụn, rời rạc dính, kích thước hạt khoảng 50% khối lượng) có cường độ ơn định, tính dính cao có khả nước nhanh TKN,MĐOT s Đáit séí: Là loại đât có tính dính lớn tính thâm nước rât lâu bão hồ nước lâu khơ, dùng đãp nên đường nơi khô Ổ trạng thái âm ướt đât mềm nhão không nén chặt & Đái sét: Là loại đât tôt đê đắp nên đường, có tính dính lớn chơng xói lở làm cho ta luy nên đường ôn định Cân ý nên đường đắp qua bãi sông băng loại đât nước rút khơng làm tăng áp lực thuỷ động gây mât ôn định mái ta luy Đất bột: Là loại đất có hạt nhỏ, cường độ thấp khơ bong, ướt nhão khơng thích hợp đê đăp nên đường 10 Đát hữu co: Loại có cường độ thâp, tính trương nở lớn, khơng nên đặp nên đường Cân năm vững loại đât tính chât xử lý cải thiện đề xuất biện Cao, gia cô, ) để khắc phục nhược yêu câu đổi với đường cách tốt đât phân tích đề tìm cách pháp cầu tạo khác (như thoát nước, đắp điểm loại đất nhằm thoả mãn Phân loại đất theo TCVN 5747-1993 theo bảng 1.1, 1.2 va 1.3 sau: Bang 1.1 - Phan loại hạt đất theo kích cỡ Tên hạt Cuội Kích cỡ hạt (mm) 100-40 Tên hạt Cát : To Kích cỡ hạt (mm) 2-] Vừa 1-0.5 Nho 0.5-0,25 Rất nhỏ (mịn) 0.25-0,05 Sỏi : Rat to 40-20 To 20-10 Nhỏ 0.01-0,005 Vừa 10-4 Sét < 0,005 Bé 4.2 10 © TKN MDOT Bụi: To 0,05-0;01 Bang 1.2 - Phân loại cát Loại cát Tỷ lệ hạt theo kích cỡ: , Cát sỏi (% khối lượng) hạt > 2mm chiếm 25-50% Chỉ số Khá sử dụng để 0.5mm chiém > 50% 0.25mm chiếm > 50% 0.10mm chiếm > 75% 0,05mm chiém > 75% 50 1-7 Rat thich hợp Á cát nhẹ > 50 1-7 Thich hop A cat bui 20-50 1-7 It thich hop A cat bui nang < 20 ]-7 Khơng thích hợp Á sét nhẹ > 40 7-12 Thich hop Á sét nhẹ bụi” 40 12-17 | Thíchhợp Á sét nặng bụi 40 17-27 Thích hợp Sét bụi Khơng quy định 17-27 Sét béo - nt - >27 | — It thich hop Khơng thích hợp TKN,MĐOT s Í Í Một số u câu đôi với đât đấp nên đường Đất đắp đường lấy từ đào từ mỏ đất, từ thùng đấu Việc lấy đất: phải tuân thủ nguyên tắc hạn chế tác động xấu đến mơi trường nói phần I.1.3 Thùng đấu phải thiết kế có hình dáng hình học hồn chỉnh, khơng làm xấu cảnh quan phải tận dụng sau làm đường Đât từ ngn phải có thí nghiệm, thành lớp không duoc dap don ma dap Các lớp đặp xen kế lớp băng đât có tính nước tơt lớp đât có tính khó nước mặt lớp phải làm dơc ngang đên 4% đê nước Không dùng loại đất lẫn muối lẫn thạch cao (qua 5%), dat bùn, dat than bùn, đất phù sa đất mùn (quá 10% thành phần hữu cơ) để làm nên đường Trong khu vực tác dụng khơng dùng đât sét nặng có độ trương nở tự vượt 4% Không nên dùng đât bụi đá phong hoá đê đặp phân thân nên đường phạm vi bị ngập nước Tại chỗ sau mô câu sau lưng tường chăn nên chọn vật liệu đặp hạt rời có góc nội ma sát lớn Khi sử dụng vật liệu đắp băng đá thai, bang dat lẫn sỏi sạn kích cỡ hạt (hịn) lớn cho phép 10em phạm vi đắp năm khu vực tác dụng 80cm kể từ đáy áo đường I5em đổi với phạm vi dap phia dưới; nhiên, kích cỡ hạt lớn khơng vượt 2/3 chiêu dầy lớp đất đầm nén (tuỳ thuộc công cụ đầm nén sử dụng) Khơng dùng loại đá phong hố đá dé phong hoá (da sit ) để đắp nên đường Khi đường đắp cát, đường phải đắp bao hại bên mái dốc phần đỉnh phía để chống xói lở bề mặt để tạo thuận lợi cho việc lại xe, máy thi công áo đường Đất dap bao hai bén mai déc phai co chi số dẻo lớn 7; cịn đất đắp bao phía đỉnh nên phải có số dẻo từ đến 10 nên sử dụng cấp phối đồi Đất đắp bao phần đỉnh nên không dùng vật liệu rời rạc để hạn chế nước mưa, nước mặt xâm nhập vào phan dap cát Bê dây đắp bao hai bên mái dốc tối thiểu 1,0m bề dây đắp bao phía đỉnh (đáy áo đường) tối thiêu 0,30m 12 eTKN.MĐOT 1.2.2 Tiêu chuâần đầm nén đât nên đường Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05 tiêu chuẩn đầm nén đất TCVN 4201-1995, tiêu chuân đâm nén đât quy định sau: Bang l +4 - Độ chặt quy định nên đường Độ sâu tính từ đáy áo Loại cơng trình Oal cong (rm đường xuống (cm) Độ chặt K (Đầm nén tiêu chuẩn) Đường cấp ôtô IV từ Đường trở cấp ôtô V lên xuống Khi áo đường dày 60cm 30 >0,98 >0,95 _ | Khi áo đường dày 60cm 50 > 0.98 > 0,95 >0.95 >0.93 cho dén 80 > 0,93 > 0,90 Nền đào không đào không đắp 30 0,98 095 (dat nén tu nhién) (**) 30 - 80 > 0.93 > 0.90 Nền đáp Bên chiều sâu kể Đất đáp Đất nên tư ¬ ae nhién (*) từ trở Ghi chit bang | 4: (*) Trường hợp trường hop nén dap thap khu vuc tac dung 80cm mét phần năm vào phạm vi đất tự nhiên Trong trường hợp phần đất tu nhiên năm khu vực tác dụng phải có độ chặt tối thiêu 0.90: (**) Nếu tự nhiên không đạt độ chặt yêu cầu quy định bảng 1.4 phải đào phạm vị không đạt đầm nén lại đề dat yéu cau 1.3 SY ANH HUONG CUA CAC DIEU KIEN THIEN NHIEN DEN NEN DUONG - CHE DO THUY NHIET CUA NEN DUONG 1.3.1 Sự ảnh hướng điều kiện thiên nhiên đến đường Nên đường trực tiệp chịu ảnh hưởng điều kiện thiên nhiên nhiệt độ, mưa, gió, bơc hơi, [rong thiết kê xây dựng đường cân phải lưu ý hạn chê ảnh hưởng bât lợi l.3.Il.I Anh hưởng Hước Nên đường tơ có thê chịu ảnh hưởng ngn âm hình 1.3 -TKN,MĐOT s |3 , Mao dân J | “Mitre nuéc ngầm ¬ _ ẽ ẽẽẻẽ wae - ‘or ty i fi —————— ¬ - Hình 1.3 - Gác nguôn J âm ảnh hưởng đên nên đường / Nước mua: Nude HIỆI: Ñ ude ngắm; + Hơi) Tước I, Nước mua: thấm qua lễ đường mặt đường vào khu vực đất nên đường Nếu mặt đường không thắm nước lễ đường nguồn ầm giảm nhiều Nước mặt: gồm dược gia cổ va đủ dốc ảnh hưởng Coe ‘nude dong (hùng đấu rãnh :dọc nước ngập muong, ao ho sat duong - Nước đợi hay kênh tôn lâu dài tùng thời kỳ nước đọng ngắm vào nên đường làm đường lưôn bị âm ướt làm giảm cường độ bó gy Fk ar 3:-Nước ngam: “mao dẫn lên thân đường từ phía dưới, đường vùng đơng băng vùng lây Cịn vùng đơi núi ảnh hưởng mao dẫn:của nước ngậm nen đường thường khong dang ke, " tụ ;: :7 at i + Hơi nue: 'thường dr chuyển: {fong::các - lỗ: rỗng cua’ đất theo chiều' 'địng nhiệt (từ nóng đến lạnh) Sìr-thay đơi hiệt độ thềo riiùa-ở nước ta lớn tạo.điều kiện: cho hơi:nước; di chuyề én: liên: tục Thân đường ln bị âm ướt ¬ EE nền: đường làm cho end Bua 1.3.1.2 Anh hưởng nhiệt độ Sự tha’ adi cửả nhiệt độ" có anh tướng: tới đả am \ đấu nhiệt độ Cao, nước đất có kha bốc lot’ nhiều độ: ẩn khổng khí giảm 1.3.1.3 Ante hiring’ c Clia giỏ ' Độ bốc hoi lớn: Khỉ lực gió ‘ton’ vi hi di niành, khơng khí chuyển động ‘Tsp khơng Khí sát mặt dất Khơng bị bão: hồ Hước đữa v9 7% _ Qua phân tích ta thấy độ ấm nhân tố có ảnh dường Độ âm cảng lớn cường ny ee ` ¬ hưởng lớn đến ì độ nên đường giảm:và đất: biến: dạng nhiều Nói, chung TEƯỜI ta thuong tim cach giữ cho đất nên đường trạng thai dẻo' cứng L4.e:TKN:MĐOT "¬ han chế tác hat của, độ Ẩm Nhân tô F (n) theo cơng thức (2.28) với dường kính tương đương bắc thâm d tính sau: a+b d= Trong đó: (2.29) a- Chiêu rộng b - Bê dày tiết diện bắc thấm Vi d nhỏ nên ty số n thường lớn n >>l tính F (n) theo cơng thức đơn giản sau: In) = In(n) - 3/4 | (2.30) e Nhân tổ xét đến ảnh hưởng xáo động: F¿ = (kị/®; - Ì).In(đ/đ) | (2.31) Trong kụ k¿ hệ sô th âm theo phương năm ngang đất yếu chưa dong bac tham (dat yeu khong bị xáo động) sau đóng bắc thấm, đất yếu bị xáo động hệ số thắm øiảm nên thời gian lún kéo dài hơn; k; < Kụ thường cho phép lấy ky= k, với ky hệ số thấm đất theo phương thăng đứng Trên thực tê tính tốn thường cho phép áp dụng: k h k, = ky, ký = Cụ V Cy =9 +5 (2.32) C¡ Cý¿ - Hệ sô cô kêt đât vêu theo phương năm ngang phương thăng đứng d/d - TỶ sơ đường kính tương đương vùng đât bị xáo động xung quanh bâc thâm đường kính tương đương bâc thâm Thực tê tính tốn cho phép áp dụng: | aa =2+3 | d (2.6-22) e Nhân tố xét đến sức cản bắc thâm: ok F.==nLl’ ấn Bw -_ (2.6-33) Tr ong do: L - Chiều dài tính tốn bắc thâm (m) c có mặt nước phía thi L bang chiều sâu đóng bắc thâm nều có mặt nước (cả trên, dưới) lấy L 1⁄2 chiều sâu đóng bắc thấm: kạ- Hệ sd thâm ngang (theo phương năm ngang) dat yếu, €cho phép xác định gân theo (2 32) từ hệ số thắm theo phương thăng đứng k, thí nghiém thấm trực tiếp với mẫu thầm theo phương ngang (m/s) q„ (m” /sec)- Khả thoát nước bắc thắm tương ứng với gradien thuỷ lực 1: lấy theo chứng xuất xưởng bắc thấm Thực tế tính tốn cho TKN.MĐOT e 65 phép lấy tỷ số ku/q„ = 0,00001 + 0,001mÝ đất yếu loại sét sét; Kự/q„ = 0,001 + 0.01 than bùn 0,01 + 0.1 bùn cát; * Trong trường họp sử dụng giếng cát thiết kế trực tiếp dùng tốn Hình 2.10 biêu thị mơi quan hệ (2.23) với F(n) theo (2.28) F; =F,= Độ lún cố kết dat dugc S, va phan độ lún lại AS sau thời gian t trường —~ hợp thoát nước cỗ kết2 chiều xác định công thức (2.18) (2.19) thay Ù, băng U tính tính (2.22) _ ¬, 10 ——i —— ~.}_ EES ESE 20 | Io _ ARES EERE NI ¬hfwht AI ch I "5 30 MIN "` ^- TL} | -L ` OL hNWÈNjv »_ NI SSK AAR ] 50) ⁄ “2v NH¿ NS ` ` %4 SISO NS 60 Ì OOS NIKF “ on N`% ` NON " oe ` ` IS BK ` XIN OALNIN 70 80 INN 90 DN NAL NJ XE ` NIANS hềSt In 100) "he ¡ 7R9I10Œ 678910 > œN ` mE "ml B6FRYI Nhân tố thời gian Tụ Hình 2.10 - Tốn xác định độ cô kêt theo phương năm ngang Ủn theo Thì n 2.6.6 Những ý dự tính lún Để xét đến ảnh hưởng thời gian thi công đắp (Kéo dài thời hạn định đắp đột ngột xong ngay) diễn biến lún dap đất yếu có the dùng cách suy diễn đơn giản hình 2.11 với giả thiết tải trọng đắp tăng tuyến tính e Trước hêt vẽ đường cong lún cô kêt theo thời gian S = S„.Ũ với trường hợp tải trọng đặp tác dụng lúc (đường cong châm gạch, đường ) e Độ lún cuối thời kỳ thi công (ở thời điểm t„ lúc đắp xong) xác định băng độ lún đường thời điểm dap nửa t„ /2 hình vẽ từ điểm 1/2 t, đóng xuống øặp đường cong H, từ H dóng ngang gặp đường dóng thắng dung tut, OE e lương tự, độ lún thời điểm t xác định xuất phát từ điểm K (lún thời điểm 1⁄2 đường cong 2) dóng ngang N, nối - ON cắt đường đóng th1ang đứng từ t M Kết vẽ đường cong dự báo lún có xét đến thời gian thi công đắp (đường cong | qua OME) 66 ® TKN,MĐOT L | | | | | | t Tc mm _ Thời gian = + fe / +7 Độ lún O áp lực toàn — | A'p luc nén dap y Thời gian thị cơng ! Hình 2.11 - Diễn biến lún theo thời gian có xét đến thời gian thi công đắp 2.7 CÁC GIẢI PHÁP THUONG AP DUNG DE THIET KE NEN DAP TREN DAT YEU 2.7.1 Các biện pháp xử lý đồng thời với việc xây dựng nên đắp Đây biện pháp thường dược sử dụng, áp dụng biện pháp phải nhăm đạt mục tiêu: - Bao dam én dinh nên đắp xây dựng - _ Đạt tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công Khi áp dụng biện pháp yêu câu lớp nên đất yếu phải tiếp xúc với lớp vật liệu thấm nước tốt Nếu vật liệu đắp đường đất dính phải làm lớp đệm cát có chiều dày từ 0.5-1,0m đề tăng nhanh thời gian cố kết Trình tự tiến hành sau: Tính xác chiều cao phòng lún xác › định chiêu cao đât đắp Kiểm tra ốn định ứng với chiều cao đất đắp có xét đến phịng lulún Chọn biện pháp xử lý thích đáng để đạt hai mục tiêu 2.7.1.1 Tính chiêu cao phịng lún xác định xác chiêu cao đấp đât Xem phần tính tốn lún mục 2.6.3 2.7.1.2 Xây dựng nên đắp theo giai đoạn Khi cường độ ban đầu đất yếu thấp, để dam bao đường ổn định cân áp dụng biện pháp tăng dần cường độ cách đắp đất lớp một, chờ cho đất nên cố kết, suc chống cắt tăng lên, có khả chịu tải trọng lớn đắp lớp TKN.MĐOT e 67 oeSh ° 1H 8[Ƒ TT TT Tr ö | | L_ | | | Thời gian Ì £ — - II Cuz "2 Cut ~ wane Thời gian — | On = O22 Oz xs > %œ —_——— TT TT TY x XO ° g-~ a § ‹œ- x P _ | x | a) Cac giai đoạn xây dụng đắp b) Súc chống cắt tăng thêm Hình 2.12 - Xây dựng nên đắp theo giai đoạn Trình tự tiên hành l Xác định chiều cao cho phép lớp dat dap dau tién Hy , hic sức chống cắt đất yếu Cul Tính tốn ổn định nên dap chéng lún trơi trượt sâu để đảm bảo ổn định nên đường với chiêu cao đắp Chờ cho đất cố kết, đạt độ cỗ kết U tác dụng tải trọng yH; dap tiêp lớp thứ hai, sức chơng căt đât u độ sâu z tăng thêm trỊ sô AQ¡ Ac; = ø,.U.tgo; (2.35) trị số lực đính đưa vào tính toán là: Cụ= G¡ + ÁG Dap tiép lớp tiệp theo (2.36) Đây biện pháp xử lý đơn giản thời gian thi công kéo dài, thời gian giai đoạn xây dựng dài sử dụng kết hợp với phương pháp dùng bắc thắm hay giéng cat 2.7.1.3 Tăng chiêu rộng nên đường làm bé phan dp Khi cường độ chống cắt đất yếu không đủ để xây dụng đắp theo giai đoạn thời gian cố kết dài so với thời hạn thi cơng dự kiến áp dụng biện pháp nhăm tăng độ ổn định, giảm khả trồi đất sang hai bên Bệ phản áp đóng vai trò đối trọng, tăng độ ồn định cho phép đắp đường với chiều cao lớn hơn, đạt độ lún cuối thời gian ngăn Bệ phản áp cịn có tác dụng phịng lũ, chống sóng, chống thâm nước 68 e TKN,MĐOT — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — Nền đắp = ~ Z — — x wre — — — Bé phan ap — — — — — -— -+-— — — — — — — — — — — -_ Hình 2.13 - Giải pháp tăng bề rộng tiếp xúc đắp bệ phản áp Tuy nhiên giải pháp không giảm thời gian lún có kết khơng khơng giảm độ lún mà cịn tăng thêm độ lún (do thêm tải trọng bệ phản áp hai bên) Ngồi cịn có nhược điểm khối lượng đắp lớn diện tích chiếm ruộng đất lớn Giải pháp khơng thích hợp với loại đất yếu than bùn loại III bùn sét Câu tạo bệ phản áp: Vật liệu đắp bệ phản áp loại đất cát thông thường: trường hợp khó khăn có thê dùng đât lân hữu Bè rộng bệ phản áp bên nên vượt phạm vi cung trượt nguy hiểm từ I-3m (xác định cung trượt nguy hiểm theo phương pháp mặt trượt tròn) Mặt bề phản áp phải tạo đốc ngang 2% phía ngồi Chiều cao bệ phản áp khơng q lớn để gây trượt trồi (mất ồn định) phần đặp phản áp; thiết kế thường gia thiệt chiêu cao bệ phản áp 1/3-1/2 chiều cao đắp nghiệm toán ỗn định theo phương pháp mặt trượt tròn thân bệ phản áp đắp có bệ phản áp Độ chặt đất đắp bệ phản áp nên đạt K >'0,9 (đầm nén tiêu chuẩn) TKN,MĐOT e 69 2.7.1.4 Gidm trọng lượng nên đắp Có thể giảm trọng lượng đắp tác dụng lên đất yếu băng hai cách: l Giảm chiêu cao nên dap đên trị số thiêu cho phép vào điêu kiện 'địa chất, thủy văn Nếu nên đường bãi sơng giảm mực nướcc dâng _ cách tăng khâu độ cầu Dùng vật liệu nhẹ dap nên đường: Sủ dụng vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ loại trừ u tố bất lợi ảnh hưởng đến ôn định đắp giảm nhỏ độ lún Các yêu cầu vật liệu nhẹ dùng đắp đường nhữ sau: - Dung nho - - Có cường độ học định - _ Khơng ăn mịn bê tơng thép - _ Có khả chịu nén tốt độ nén lún nhỏ - - Không gây ô nhiễm môi trường Bê tông xenlulô polystyren nở loại vật liệu nhẹ dùng để đắp đường sử dụng nhiêu Na Ủy, Canada, Thụy Sỹ, Mỹ, Trung Quốc dùng nên đắp tro bay, cịn sử dụng ơng kim loại chất dẻo thân nên đường để giảm tải trọng tác dụng lên lớp đất yếu nên dap 2.7.1.5 Phương phúp gia tải tạm thời Qa i) S a ôQM 12 C ~ —“—- = H+AH HH LZ | > ——_— t = Thời gian sp ————_—_— Am H+AH S2 Cc SS dap thêm 2m gia tal cting it có hiệu Cân ý tới độ ôn định nên đặp có thêm tải trọng đắp gia tải phải khơng chê tôc độ đắp gia tai Ayéng cong Hen 2.7.1.6 Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng cưòng múc độ ổn định nên đắp đất yếu Khi bố trí vải địa kỹ thuật đất yếu nên đắp hình 2.11, ma sát đất đắp mặt vải địa kỹ thuật tạo lực giữ khối trượt F (bỏ qua ma sát đất yếu mặt vải) nhờ mức độ ơn định nên đắp đất yếu tăng lên Vải địa kỹ thuật tăng cường cải thiện cường độ chống trượt sâu không chống lún trôi Đề tính ổn định chống trượt sâu nên dap người ta dùng phương pháp phân mảnh với mặt trượt khoét sâu đất yếu 2.2 công thức (2.2) \2 9) tử số có thêm mô men eitt Mya;= F.Y tang số ôn định Trong đỏ F - Lực kéo mà vải phải chịu (T/m) Y - Cánh tay đòn lực F tâm trượt nguy hiểm Sử dụng giải pháp này, tính tốn thiết kế phải bảo đảm điều kiện sau: F1.2 (F ellenius) | 104¢ Kyyin 21.4 (Bishop) nghiệm lại điều kiện (2.38) cho thoả mãn đồng thoi ca (2.38), (2.39) va (2.40); thoả mãn vào trị số Fon nho nhat theo cac quan noi trén để chọn vải có Fmu„ tương ứng Vải địa kỹ thuật bồ trí cm theo khả chọn băng trị số đùng để tăng cường ôn định cho đắp đất yếu nhiêu lớp (1-4 lop), lớp vải xen kẽ cát đắp dày 15-30 lu lèn Tổng cường độ chịu kéo đứt lớp vải phải F,m„¿ xác định | Chú ý : Các lớp vải phía năm cát đắp (mặt mặt tiếp xúc với cát) trị số Fvp tính theo (2.39) (2.40) nhân 2, từ tính tong lực ma sát cho phép lớp vải Trong trường hợp sử dụng giải pháp nên chọn vải địa kỹ thuật băng loại sợi dét (woven) có cường độ chịu kéo đút tơi thiêu 25 kN/m đê đảm bảo hiệu đầm nén đât vải nhăm tạo hệ sô ma sát cao đât vải Vải địa kỹ thuật kết hợp sử dụng làm tang lọc trường hợp đặp trực tiếp đât yêu 2.7.1.7 Dap dat trén be Dap dat trén bé lam bang tre, gô bó cảnh phương pháp xây dựng lâu đời sử dụng thành công xây dựng đề đập Bè tre, gơ có thê ngăn ngừa không cho mặt trượt sâu xuyên qua đường Ngồi bè cịn có tác dụng mở rộng diện tích truyền tải trọng, làm thiên nhiên chịu tải trọng phân bô Do khác vật liệu sử dụng, có thê chia bè thành loại: bè mêm bè cứng Bè mêm thường làm băng bó cành đường kính 2-5cm, dài từ Im trở lên thường dùng quai đê biên đường qua đâm lây Ngồi cịn dùng bè mêm có tác dụng lớp vải ĐKT trường hợp làm lớp đệm cát Bè cứng thường làm băng tre gỗ đường kính lớn ghép lại thường dùng đề xây dựng đường qua đâm lây TKN,MĐOT e 73 Phương pháp có ưu điểm thi công đơn giản, trọng lượng nhẹ, mặt cat ngang nên đắp bệ phản áp nhỏ, đắp khơng cao xung quanh sẵn vật liệu phương án có khả rẻ 2.7.2 Các biện pháp cải thiện đất yếu đưới đắp 2.7.2.1 Đào phân đào tồn đất yếu Giải pháp thường có lợi mặt tăng ốn định, giảm độ lún thời gian lún; trừ trường hợp đất yếu có tổn lớp vỏ khơng yếu trường hợp khác người thiết kế nêu ưu tiên xem xét áp dụng kết hợp việc đào phần đất yếu với giải pháp khác Đặc biệt thích hợp trường hợp lớp đất yếu có bê dày nhỏ vùng ảnh hưởng tải dap Nền đắp H mm Hình 2.16 - Đào bỏ phần đất yếu Các trường hợp đặc biệt thích hợp đơi với giải pháp đào phần đào toàn đất yếu: - Bê dày lớp dat yếu từ 2m trở xuống (trường hợp thường đào toàn đất yêu để đáy đường tiếp xúc với tầng đất không yếu); - Dat yéu la than bun loai I loại sét, sét dẻo mềm, dẻo chảy; trường hợp này, nêu chiều dày đât u vượt q 4-5m đào phân cho đât u cịn lại có bề dày nhiều băng 1/2 - 1⁄3 chiều cao đắp (kể phân đắp chìm đất yếu) Trường hợp đất yếu có bề dày đưới 3m có cường độ thấp đào không kip thể VỚI đắp than bùn áp dụng giải pháp tải để nên tự lún trường hợp thiết vùng đất yếu loại II, loại III, bùn sét (độ sệt B>1) bùn cát mịn có bỏ đá chìm đến đáy lớp đất yếu bỏ đá kết hợp với đắp đến đáy lớp dat yêu Giải pháp đặc biệt thích hợp đối kế mở rộng nên đắp cũ Khi cải tạo, nâng cấp đường Dùng cọc tre đóng 25 cọc/m” biện pháp cho phép thay việc đào bớt đất yếu phạm vi băng chiều sâu cọc đóng (thường đóng sâu 22,5m) Cọc tre nên dùng loại có đường kính đầu lớn 7cm, đường kính đâu 74 e TKN,MĐOT nhỏ 4em băng loại tre đóng khơng bị dập, gay Khi tính tốn phép xem vùng đóng cọc tre đường đắp Trên đỉnh cọc tre sau đắp lớp 30cm nên rải vải địa kỹ thuật để tạo điều kiện phân bố tải trọng nên đắp cọc tre Tương tự, dùng cọc tràm loại có đường kính đâu lớn 12cm, đâu nhỏ 5cm, đóng sâu 3-5cm với mật độ l6 cọc/m” kả aA , ^ = ee A ˆ 2.7.2.2 Ting cat dém Tang cát đệm bố trí đất yếu đắp để tăng nhanh khả nước có kết từ phía đất yếu lên mặt đất tự nhiên tác dụng tải trọng nén dap Tang cát đệm nên sử dụng trường hợp đắp trực tiếp đất yếu bắt buộc phải có áp dụng giải pháp thoát nước cố kết theo phương thăng đứng băng giếng cát bắc thấm a yy Vải ĐKT tầng ch, ¬ lọc nguợc ` 2} nh se nẠ S2” Tbe ee ` = „ eta ˆ tr one ` Hình 2.17- Tầng cát đệm Chiều dày tầng cát đệm phải băng độ lún tổng cong S nhung không nhỏ 50em Độ chặt đầm nén tầng cát đệm yêu cầu đạt 0,9 độ chặt đâm nén tiêu chuẩn (phục vụ xe máy thi công lớp trên) Bè rộng mặt tầng cát đệm phải rộng đáy nên đắp Im; mái dốc phan mở rộng hai bên tầng cát đệm ngược dé nước kết không lôi theo cát, yếu nước cô kết cần thiết dùng không gây phá hoại tâng cát đệm bên tối thiểu phải cấu tạo lún chìm bơm hút bớt 0,5 tầng vào nước + lọc đất Tầng lọc ngược cấu tạo theo cách thơng thường (xếp đá dày khoảng 20 + 25cm) băng vải địa kỹ thuật Trường hợp sử dụng vải địa kỹ thuật nên rải vải đất yếu, sau đắp tầng cát đệm, lật vải bọc mái dốc phần mở rộng để làm chức lọc ngược Lớp vải làm chức lọc ngược phải chờm vào phạm vi day nên 2m Lúc này, nên lợi TKN,MĐOT s 75 dụng vải địa kỹ thuật rải trực tiếp đất yếu để kiêm thêm chức khác tăng cường thêm mức ổn định trình đắp 3.7.2.3 Thốt nước kêt theo phương thăng đứng (sử dụng giêng cát bậc thâm) Nhờ có bồ trí phương tiện thoát nước theo phương thăng đứng (giếng cát bắc thấm) nên nước cô kết lớp sâu đất yếu tác dụng tải trọng dip có điều kiện để nhanh (thốt theo phương năm ngang giếng cát bắc thấm theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên) Tuy nhiên, để đảm bảo phát huy hiệu thoát nước chiêu cao nên đắp tối thiểu nên 4m thiết kế cần thoả mãn điều kiện (2.42), (2.43) đây: SØv¿ +Ø; > (1,2 ~ 1,5)Øp; _ lg(o,, + 5,) —lgo,, = lg Comm + Ơz) ~~ Igo, (2.42) > 0,6 (2.43) Trong do: - o,,- Ung suat (ap lực) thăng đứng trọng lượng thân lớp đất yếu gây độ sâu z (MPa): Sy, = yh, - (2.44) vị hị - Trong lượng thể tích bê dày lớp đất¡ năm phạm vị từ mặt tiếp xúc đất yếu với dáy nên dap (z=0) đến độ sâu z đất yếu: ý lớp dat yếu năm mức nước ngâm trị số y; phải dùng trọng lượng thê tích nỗi _ Ơ; - Ứng suất (áp lực) thăng đứng tải trọng dap (phan nén dap va phan đắp gia tải trước có, khơng kể phân chiều cao dap h, quy đổi từ tải trọng xe cộ) gây độ sâu z dat yéu ké tir day nén dap (Mpa) - Spx - Ap luc tiên cô kết độ sâu z đất yếu (MPa); Øp; xác định từ thí nghiệm kết theo hướng dẫn quy định Phụ lục I [2] Điều kiện (2.42) (2.43) phải thoả mãn độ sâu Z phạm vitừ đáy nên đắp đến hết chiêu sâu đóng giếng cát căm bắc thấm Nếu khơng thoả mãn điều kiện nói kết hợp với biện pháp gia tải trước để tăng ơ¿ Các giải pháp dùng phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng thường áp dụng tầng đất yêu dày (bề dày tâng đất yếu vượt bẻ rộng đáy đắp) đắp cao Vì giá thành xây dựng cao nên thường áp dụng dùng giải pháp khác bảo đảm tiêu chuẩn phần độ lún cố kết cịn lại AS thời hạn thi cơng quy định 76 se TKN,MĐOT Khi sử dụng giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng thiết phải bơ trí tang cat dém Néu ding giéng cat thi dinh giéng cat phải tiếp xúc trực tiếp với tảng cát đệm Nếu dùng bắc thâm bắc thắm phải căm xuyên qua tầng cát đệm cắt dư thêm tối thiểu 20cm cao mặt tầng cát đệm Bac thấm dùng làm phương tiện thoát nước cỗ kết thắng đứng phải đạt cdc yéu cau sau: - Kich thudc 16 v6 loc ctta bắc (xác định theo tiêu chuẩn ASTM D4571): Oss | < 75,un - Hệ số thầm vỏ lọc (ASTM - Khả thoát nước bắc thâm với áp lực 350 kN/mˆ qy 60.1 0° m°/sec - Cường - Bề rộng bắc thấm (để phù hợp với thiết bị căm bắc tiêu chuẩn hoa): 100 mm + 0,05mm độ chịu kéo ứng D4491):> với độ đãn chống đứt thi công: = KN/bac 1.10” m⁄sec dài 10% (ASTM (ASTM D4716): D4595) nhằm Giếng cát nên dùng loại có đường kính từ 35-45 em, bố trí kiểu hoa mai với khoảng cách giếng 8-10 lần đường kính giếng Nếu dùng bắc thấm nên bố trí so le kiểu hoa mai với cự ly không nên 1,3m không 2,2m Việc định chiều sâu giếng cát bắc thấm vấn đề kinh tế - kỹ thuật đòi hỏi người thiết kế cân phải cân nhắc dựa vào phân bố độ lún lớp đất yếu theo chiều sâu tác dụng tải trọng đắp trường hợp thiết kế cụ thể Không thiết phải bo tri dén hét pham vi chiu anh huong cua tai dap (pham vi chiu lun) ma chi cân bố trí đến độ sâu có trị sô lún cô kết lớp đất yếu, từ trở lên chiếm ty lệ đủ lớn so với trị số lún cô kết S¿ dự báo cho tăng nhanh tốc độ cố kết (rong phạm vi bố trí giếng bắc đủ đạt tiêu chuẩn vê độ lún cô kết cho phép cịn lại thời hạn thi cơng quy định Do người thiết kế phải đưa phương án bố trí giếng bắc thấm khác (về độ sâu khoảng cách) Trong phương án bố trí chiều sâu phải đảm bảo thoả mãn điều kiện (2.42) (2.43) 2.7.2.4 Cô kết cách hút chân không - Mô tả nguyên lý tác dụng : Đặt màng mơng kín mặt đất bơm hút chân không Các bơm nối với mạng lưới thoát nước ngang mạng lưới đường thấm thăng đứng Ap lực nước lỗ rỗng giám dần ứng suất có hiệu đất tăng dần băng ứng suất tổng Việc tạo chân không tối đa tương đương với 4mét đất dap lại giảm thời gian cô kết không sợ mat ồn định đất tác dụng tải trọng - Pham áp dụng: Xủ lý cục khu vực đất mềm không đắp cao Có thể kết hợp với việc đắp đât thơng thường TKN.MĐOT s 77 2.7.2.5 Cột balat (cét vật liệu rời) - Mô tá nguyên lý tác dung: Các cột balát thường thi công làm hai bước: + Khoan lỗ đường kính từ dùi chấn động” Ơng dùi 2-5m có bồ trí dụng trọng lượng đâu dùi Nước bùn xói 0.6-1.0m chiêu sâu đến 15-20m bing “6ng la ống hình trụ đường kính 30-40cm, dài thiết bị chân động Ơng dùi xuyên vào đất tác thân, chân động kêt hợp với việc xói nước bơm hút lên mặt đât thoát + Sau khoan lỗ xong lấp vật liệu rời có góc nội ma sát lớn (ví dụ đá balát) vào lô khoan Nên đât xử lý theo phương pháp thường gôm cột balát phân bô đêu môi! cột lên diện tích rộng 5m“ Các cột có mơ đun biên dạng cao nhiều so với mơ đun nên đât thiên nhiên tác dụng tải trọng lên mặt Ke ~ aA A A A - aA ` , A đât gia thây có tập trung tải trọng cột balát ` A | Xử lý băng cột balát thi cé thé tang 6n dinh cua nén dat thiên nhiên lên nhiêu giảm độ lún cơng trình cách đáng kê - Pham vi ap dung: Cot balat thuong ap dung để xử lý móng nhà bề chứa đoạn chuyển tiếp mô cầu đoạn đường vào cầu đắp đất yếu Chiêu sâu xử lý giới hạn vòng 15m trở lại 2.7.2.6 Hao balat ⁄7 cổ Hình 2.18 - Hao balat - Mơ tả nguyên lý tác dụng: Việc tạo hào rộng băng vật liệu tốt đầm chặt qua lớp đất yếu hạn chế độ lún cải thiện độ ốn định Các hào sử dụng làm đường thấm tạo nên băng phượng pháp thả đầm rơi - Phạm ví áp dụng: Hào balát thường ap dung trường thơng thống đất yếu sâu từ 6-7m để xử lý đắp có mơi 2.7.2.7 Cột đất gia cỗ vôi cột đất gia cỗ xỉ mang Gia cố đất vếu cột đất gia cố với chất liên kết vôi sống, xi măng, vôi-tro bay băng cách trộn lượng đất sét với lượng chất liên kết dé tạo vật liệu có tính chất học cao hăn đất không gia cô 78 se TKN.MĐOT Dé thi cơng cọc vơi, người ta đào (hoặc khoan) lỗ có đường kính 30-50cem cách 2-5m cho vơi cục chưa vào Khi tác dụng với nước, vôi sống tơi tăng thê tích (đến 60-80%) do co tac dung nén chặt dat xung quanh Déng thời vơi cịn có tác dụng gia cố đất xung quanh cọc làm tăng cường độ, hút nước tỏa nhiệt làm nước bốc làm giảm độ âm đất u xung quanh cọc vơi Hoặc có thé trộn vôi với đất sét mềm nên đất yếu làm thành cọc đât gia cô vôi Tác dụng hóa lý vơi đất xảy ra, q trình rắn đất gia cô phát triển theo thời gian tạo thành cọc có sức chịu tải định 2.7.2.8 Phun chất rắn (nén n gang) - Mô tả nguyên Lý tác dụng: Phương pháp dùng lực đưa vào đất hô vữa nhớt, băng cách phun có áp ống nhỏ đặt lỗ khoan Do độ sệt vữa tự thâm vào dat ma áp lực vả nén đất theo hướng ngang, sau vữa đông cứng tạo thành cột thăng đứng cứng Như ta kết hợp tác dụng tăng cường theo hướng thăng đứng cột với tác dụng nén khối đất - Pham vi dp đụng: Tăng cường độ đất nhà cửa công trình, xử lý cục đường đắp 2.7.2.9 Điện thấm - Mô tả nguyên lý tác dụng : Một mạng điện cực âm điện cực dương (các ống rỗng) bố trí theo mạng lưới đặn khối đất cần xử lý Tác dụng hiệu điện cực âm cực dương sinh dòng chảy điện cực âm nước thoát từ Việc thoát nước làm giảm độ âm trung bình đất gây lún làm tăng cường độ kháng cắt đất - Phạm vi dp dung: Tang cường độ đất đưới nhà cửa cơng trình, xử lý cục đường đắp mà không thê xủ lý phương pháp thông dụng khác Trên giải pháp thiết kế làm tăng mức độ én định đường đắp đất yếu, tùy điều kiện cụ thê mà lựa chọn tổ hợp giải pháp thích hợp Theo kinh nghiệm, thường kết hợp sử dụng đến giải pháp nêu để đạt hiệu cao xử lý : Tâng đệm cát với giêng cát bâc thâm - _ Bệ phản áp với thoát nước thăng đứng - Gia tải trước kết hợp với thoát nước thăng dung - Bé phan ap voi bé tri tang cat dém Bé phan ap voi dao thay dat - - Bé phan áp với cọc ba lát TKN,MĐOT e 79