Dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng Quốc lộ 1 Đoạn Km848+875Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế bản vẽ thi công Tính toán xử lý nền đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054 Km879+230 1. YÊU CẦU TÍNH TOÁN 1 1.1. Các tiêu chuẩn tính toán áp dụng: 1 1.2. Độ lún và Độ cố kết 1 1.3. Độ ổn định chống trượt 2 1.4. Độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường. 3 1.5. Các thông số chung của dự án 3 Thời gian cho công tác xử lý nền đất yếu 3 Quy mô phần đường 4 1.6. Số liệu địa chất phục vụ việc tính toán 4 2. LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 4 2.1. Độ lún 4 2.2. Độ cố kết 5 2.3. Sức kháng cắt do cố kết 7 2.4. Kiểm toán trượt 7 2.5. Chiều dày lớp đệm cát thoát nước 9 2.6. Phần mềm 9 3. ĐỊA TẦNG VÀ PHÂN ĐOẠN TÍNH TOÁN 9 3.1. Đặc điểm địa tầng các lớp đất 9 3.2. Phân đoạn 10 4. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 11 4.1. Chỉ tiêu cơ lý của đất 11 4.2. Vật liệu đắp nền đường 15 4.3. Tải trọng giao thông. 17 5. XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 18 5.1. Đánh giá chung về điều kiện địa chất công trình và xử lý đất yếu bước lập dự án đầu tư 18 5.2. Kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu bước bản vẽ thi công 18 5.3. Yêu cầu về vật liệu liệu xử lý nền đất yếu 20 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 20 6.1. Kết luận 20 6.2. Kiến nghị 21
Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 YÊU CẦU TÍNH TỐN 1.1 Các tiêu chuẩn tính tốn áp dụng: 1.2 Độ lún Độ cố kết 1.3 Độ ổn định chống trượt 1.4 Độ phẳng theo phương dọc tim đường 1.5 Các thông số chung dự án 3 * Thời gian cho công tác xử lý đất yếu3 * Quy mô phần đường 1.6 LÝ Số liệu địa chất phục vụ việc tính tốn THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 2.1 Độ lún4 2.2 Độ cố kết 2.3 Sức kháng cắt cố kết 2.4 Kiểm toán trượt 2.5 Chiều dày lớp đệm cát thoát nước 2.6 Phần mềm 7 ĐỊA TẦNG VÀ PHÂN ĐOẠN TÍNH TỐN 3.1 Đặc điểm địa tầng lớp đất 3.2 Phân đoạn CÁC 9 10 THƠNG SỐ TÍNH TỐN 11 4.1 Chỉ tiêu lý đất 11 4.2 Vật liệu đắp đường 15 4.3 Tải trọng giao thông 17 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 18 5.1 Đánh giá chung điều kiện địa chất cơng trình xử lý đất yếu bước lập dự án đầu tư 18 5.2 Kết thiết kế xử lý đất yếu bước vẽ thi công 5.3 Yêu cầu vật liệu liệu xử lý đất yếu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 20 6.2 Kiến nghị 21 TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay 18 20 20 -i- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi công Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 PHẦN II CÁC BẢNG TỔNG HỢP VÀ BẢN VẼ - Các bảng tổng hợp kết xử lý - Bảng thông số xử lý - Bản vẽ: + Yêu cầu kỹ thuật chung; + Các trắc ngang điển hình (sơ đồ đắp, quan trắc ); + Bình đồ xử lý đất yếu; + Bình đồ trắc dọc xử lý đất yếu PHẦN III PHỤ LỤC: CÁC BẢNG TÍNH TỐN CHI TIẾT Phân tích số liệu sử dụng tính tốn Các bảng tính lún cố kết ổn định trượt đường đoạn TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay -ii- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi công Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 TẬP VI HỒ SƠ TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Quốc lộ đoạn Km848+875 – Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế đóng vai trị quan trọng, đáp ứng nhu cầu ngày cao, cấp bách việc kết nối hiệu trung tâm kinh tế xã hội du lịch Vùng kinh tế trọng điểm Miền trung Đây tuyến đường huyết mạch nối TP Huế đến khu kinh tế biển Chân Mây – Lăng Cơ Đà Nẵng, có vai trị định phát triển kinh tế tỉnh Thừa Thiên Huế đoạn cuối tuyến hành lang kinh tế Đông Tây nối cảng Chân Mây hướng biển Đông Tên dự án: Đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng QL.1 đoạn Km848+875 – Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Gói thầu XL04: Km873+054-Km879+230 Điểm đầu gói thầu: Km873+054 khớp nối với dự án đầu tư XDCT hầm Phước Tượng thuộc địa phận xã Thủy Yên, huyện Phú Lộc; Điểm cuối gói thầu: Km879+230 khớp nối với điểm đầu gói thầu XL05 thuộc địa phận xã Thủy Dương, huyện Phú Lộc; Các đoạn đặc biệt: Km873+980,82=Km874; Km874+1027,62=Km875; Km875+989,06=Km876; Km876+996,27=Km877; Km877+999,35=Km878 Km878+992,34=Km879; Tổng chiều dài gói thầu: 6,161Km YÊU CẦU TÍNH TỐN 1.1 Các tiêu chuẩn tính tốn áp dụng: - Đường ô tô – Yêu cầu Thiết kế TCVN4054-05 - Quy trình Khảo sát Thiết kế đường đắp đất yếu 22TCN262-2000 1.2 Độ lún Độ cố kết Nền đất yếu xử lý để đảm bảo điều kiện mô tả đây: - Độ lún lại (lún dư) quy định nhỏ hơn: 10cm đoạn sau mố cầu, 20cm đoạn bao gồm cống 30 cm đoạn đắp thông thường Giá trị độ lún cho phép đoạn tổng hợp Bảng 1-1 TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay -1- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi công Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 Bảng 1-1 Độ lún cố kết cho phép lại trục tim đường theo 22 TCN262-2000 Vị trí đắp đất yếu Loại đường Gần mố Tại đoạn có cống đường chui Đắp bình thường Cao tốc đường tơ cấp 80 ≤ 10 cm ≤ 20 cm ≤ 30 cm Đường ô tô cấp 60, mặt đường loại A1 ≤ 20 cm ≤ 30 cm ≤ 40 cm Kiến nghị độ lún dư: Trong quy định không nêu rõ phạm vi áp dụng cho đường làm hay đường mở rộng lại quy định độ lún lại trục tim Trong dự án đường mở rộng độ lún lớn đường đắp thường không nằm trục tim Do đó, để giảm thiểu nguy nứt dọc mặt đường đường mở rộng, đề nghị quy định sau: - Đối với độ lún cố kết cho phép không áp dụng biện pháp xử lý đất yếu yêu cầu bảng 1-1 với độ lún tính tốn vai đường - Trong trường áp dụng giải pháp xử lý đất yếu độ lún dư lại yêu cầu tương đương với đoạn đường gần mố Bảng 1-2 Độ lún cố kết cho phép lại trục vai đường áp dụng cho dự án Khi không áp dụng biện pháp xử lý đất yếu Gần mố Tại đoạn có cống đường chui ≤ 10 cm ≤ 20 cm Khi áp dụng biện pháp xử lý Đắp bình (áp dụng tồn vị trí đường) thường ≤ 30 cm ≤ 10 cm - Độ cố kết: đoạn có thiết kế xử lý đặc biệt xử dụng giải pháp thoát nước thẳng đứng bấc thấm, giếng cát … phải đảm bảo đất yếu phạm vi xử lý phải đạt độ cố kết U 90% và/hoặc tốc độ lún dư nhỏ 2cm/năm phải đảm bảo độ lún dư không vượt bảng 1-2 1.3 Độ ổn định chống trượt Các điều kiện sau phải xác nhận độ ổn định chống trượt: - Hệ số an toàn không nhỏ 1,2 giai đoạn đắp chờ cố kết, - Hệ số an tồn khơng nhỏ 1,4 cuối giai đoạn chờ cố kết cuối TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay -2- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi công Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 1.4 Độ phẳng theo phương dọc tim đường Nhằm đảm bảo chuyển tiếp êm thuận, không gây “xóc” mạnh cho xe chạy qua đoạn chuyển tiếp độ phẳng theo phương dọc tim đường (S bp) theo phương dọc tim đường quy định sau (theo Quyết định 3095/QĐ-BGTVT ngày 7/10/2013 Bộ GTVT): Đoạn chuyển tiếp đường cơng trình đường Cấp đường Đường cao tốc Đường ô tô, cấp I-IV Công trình Độ phẳng (Sbp P0+P (2-3) (2-4) Đối với đất cố kết Pc 8m: Su = 0.055z + 1.26 (T/m2) TỔNG CÔNG TY TVTK GTVT Phòng Quy hoạch sân bay -12- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 * Phân tích lựa chọn Hệ số tăng sức kháng cắt khơng nước - m Cường độ kháng cắt khơng nước đất yếu tăng cố kết với hệ số gọi “Hệ số tăng cường độ kháng cắt không nước” – m, hệ số tính từ thí nghiệm trục, CU – thí nghiệm CU Tiêu chuẩn 22TCN2622000, m tan (cu) Trong lớp thí nghiệm mẫu CU, biểu đồ quan hệ m độ sâu lớp thể Hệ số cố kết - độ sâu (m) Hệ s ố cố kế t 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 11 13 Quan hệ m theo độ sâu m chọn tính tốn = 0.30 * Phân tích lựa chọn thông số cố kết đất Các thông số cố kết lớp đất Cc, Cs, Cv Pc xác định từ kết thí nghiệm cố kết Theo đó, giá trị Cc, Cs đường cong thí nghiệm nén lún, hệ số cố kết lớp đất dùng cho tính tốn xử lý tổng hợp theo biểu đồ, tiêu tính tốn lựa chọn qua biểu đồ kết hợp với việc tính tốn số thông qua công thức lý thuyết thực nghiệm Áp lực tiền cố kết: Theo kết phân tích áp lực tiền cố kết mẫu theo áp lực địa tầng nhận thấy độ sâu từ – 8.0m hầu hết mẫu cố kết, với áp lực tiền cố kết trung bình Pc = 6.5 T/m2 Từ độ sâu z > 8.0m đất cố kết bình thường Khi Z 8.0m: OCR =1 TỔNG CÔNG TY TVTK GTVT Phòng Quy hoạch sân bay -13- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 Áp lực tiền cố kết - độ sâu (m) Áp lực tiền cố kết 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 10 12 14 16 18 Biểu đồ quan hệ áp lực tiền cố kết theo độ sâu Chỉ số nén Cc: Các tiêu số nén Cc xác định thơng qua việc phân tích số Cc theo độ sâu, điểm Cc phân bố theo độ sâu phân tán nên để tìm giá trị Cc đặc trưng, cần kết hợp với Cc theo công thức lý thuyết (xem phụ lục) để lập đường Cc theo mẫu thí nghiệm, Cc theo lý thuyết từ tổng hợp đường Cc tính tốn Chỉ số nén - độ sâu (m) 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 17.0 Chỉ số nén Biểu đồ quan hệ áp Cc theo độ sâu TỔNG CÔNG TY TVTK GTVT Phòng Quy hoạch sân bay -14- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 Tổng hợp số liệu dùng tính tốn thiết kế đề xuất Bảng 4-1 Bảng 4-1 Các thông số lớp đất dùng cho tính tốn xử lý TT Chỉ tiêu 10 11 12 Nén cố kết Sức kháng cắt SPT - N30 Dung trọng Hệ số rỗng Sức kháng cắt (độ sâu 0-8m) Sức kháng cắt (độ sâu > 8m) Lực dính Góc nội ma sát H.số tăng sức k.cắt Chỉ số nén Chỉ số nén lại Áp lực tiền cố kết (z= 0-8m) Hệ số cố kết (z > 8m) Hệ số cố kết 14 Lớp Độ sâu 0-5 2-25 (Búa) (T/m3) 5-10 1.75 0-4 1.55 1.81 Su (T/m2) 1.7 S’u (T/m2) 2.0 C (T/m2) (độ) m Cc Cr Pc (T/m2) OCR Cv (10-4 cm2/s) 0.74 4o46’ 0.30 0.55 0.10 6.5 6.9 28 Cát, rời rạc Tên đất Bụi, sét dẻo, chảy – dẻo chảy 4.2 Vật liệu đắp đường Căn vào báo cáo khảo sát mỏ vật liệu, tiêu vật liệu đắp đường lựa chọn sau Kết thí nghiệm Lực dính Góc ma sát Lực dính Góc ma sát Mỏ đất Km3 (TL14B) KM3-1 KM3-2 KM3-3 Giá trị trung bình Mỏ đất Động Tranh ĐT-1 Cắt mẫu K95 (bh) Độ ẩm tối ưu Mỏ đất Cắt mẫu K95 (khơ) KL thể tích khô max Đầm nện TC gxamc g/cm3 Wtư % C kG/cm2 độ C kG/cm2 độ 1.925 1.935 1.93 1.93 14 13.5 14.2 13.9 0.281 0.272 0.268 0.274 21040’ 21043’ 22002’ 21o48 0.243 0.238 0.208 0.230 18014’ 18042’ 19018’ 18o44 1.74 18 0.357 22015’ 0.264 18048’ TỔNG CÔNG TY TVTK GTVT Phòng Quy hoạch sân bay -15- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 Kết thí nghiệm Lực dính Góc ma sát Lực dính Góc ma sát ĐT-2 ĐT-3 Giá trị trung bình Mỏ đất Lộc Bình LB-1 LB-2 LB-3 Giá trị trung bình Mỏ đất Bù Lu BL-1 BL-2 BL-3 Giá trị trung bình Mỏ đất Tam Lộc TL-1 TL-2 TL-3 Giá trị trung bình Giá trị trung bình mỏ Cắt mẫu K95 (bh) Độ ẩm tối ưu Mỏ đất Cắt mẫu K95 (khô) KL thể tích khơ max Đầm nện TC gxamc g/cm3 Wtư % C kG/cm2 độ C kG/cm2 độ 1.755 1.75 1.748 16.5 17 17.17 0.366 0.325 0.349 22028’ 23052’ 22o18 0.271 0.226 0.254 19051’ 20038’ 19o12 1.805 1.795 1.80 1.80 15 16 15.5 15.5 0.302 0.31 0.302 0.305 19054’ 20049’ 20030’ 19o51 0.285 0.272 0.267 0.275 17009’ 16049’ 17049’ 17o15 1.91 1.92 1.915 1.915 12 11 11.5 11.5 0.298 0.287 0.281 0.289 20038’ 22049’ 23024’ 22o17 0.261 0.268 0.235 0.255 18017’ 17057’ 19057’ 17o37 1.865 1.875 1.86 1.87 12.2 12 12.5 12.23 0.299 0.318 0.312 0.310 22025’ 23013’ 22010’ 22o36 0.253 0.269 0.282 0.268 19049’ 18050’ 19007’ 18o42 1.85 14.06 0.30 21o36 0.25 18o33 Sau xem xét đến khoảng cách vận chuyển mỏ, khả sử dụng khai thác mỏ (mỏ Động Tranh có giới hạn chảy > 55 không đạt yêu cầu vật liệu đắp) tính tốn trạng thái đắp K95, kiến nghị sử dụng giá trị đặc trưng bình quân mỏ để sử dụng tính tốn Chỉ tiêu vật liệu đắp đường tính tốn theo bảng sau Vật liệu K95 (T/m3) C (t/m2) (o) Đất đắp K95 2.10 2.5 20 Cát thay đất khơng thích hợp K95 1.90 30 Cát thay đất khơng thích hợp K90 1.80 25 * Trong tính tốn với đắp gia tải (K90) sử dụng dung trọng dung trọng K95, thực tế thi cơng quy đổi chiều cao gia tải phù hợp để đảm bảo đủ tải trọng thiết kế TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay -16- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 4.3 Tải trọng giao thông Tải trọng giao thông xác định theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 từ phương trình sau đây: (1-1) (1-2) Trong (xem Hình 1-1) n: Số lượng xe, G: Trọng lượng xe (=30 trường hợp H30), B: Bề rộng tải trọng giao thông tối đa 9.0m theo thiết kế bên (Tổng 20.5m – 0.5m giải phân cách – 2x0.5m lề đất) l: khoảng cách bánh xe trước bánh xe sau (=6,6m, trường hợp H30), b = 1,8 m, e = 0,5m, d = 1,3m Kết quả: Btt= 8.5m, n=3, and q=1,44 T/m2 phân bổ xe chạy sơ họa tính tốn Hình 4-1, 4-2 Trong thi cơng lấy 50% hoạt tải tính tốn (0.72 T/m2) e /2 b d b e /2 B l Hình 4-1 Sơ đồ tính tốn tải trọng giao thơng Chiều rộng 0.5m 0.5m q=1.44 T/m2 q=1.44 T/m2 Hình 4-2 Giá trị tải trọng phân bổ TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay -17- Dự án đầu tư xây dựng cơng trình mở rộng Quốc lộ Đoạn Km848+875-Km890+200, tỉnh Thừa Thiên Huế Bước: Thiết kế vẽ thi cơng Tính tốn xử lý đất yếu Gói thầu XL04 Km873+054- Km879+230 XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 5.1 Đánh giá chung điều kiện địa chất cơng trình xử lý đất yếu bước lập dự án đầu tư Kết khảo sát địa chất bước vẽ thi công so với bước lập dự án đầu tư tương đồng điều kiện địa tầng, tiêu lý lớp đất yếu Tuy nhiên chiều sâu đất yếu bước vẽ thi công mật độ khảo sát chi tiết nên xác định phân bố độ sâu lớp đất yếu thay đổi từ 13m đến 25m (bước dự án thay đổi từ 14m đến 17m) Như vậy, giải pháp xử lý bước lập dự án hoàn toàn phù hợp với kết khảo sát bước vẽ thi công Chiều sâu xử lý bước lập dự án dừng lại độ sâu từ 14-17m cập nhật theo chiều sâu lớp đất yếu bước vẽ thi công 5.2 Kết thiết kế xử lý đất yếu bước vẽ thi công Căn vào điều kiện địa tầng chiều cao đắp đoạn, kết tính tốn trước xử lý đoạn sau: TT 10 11 12 13 14 15 16 17 Lý trình Chiều Chiều Hệ số Chiều sâu cao ổn dài đất đắp định (m) yếu (m) trượt (m) Km873+54-:-Km873+200 146 Cầu yếu 873+200 - 650 (Bàu Hưng) Km873+650-:-Km873+908 258 Km873+908-:-Km873+970 62 Km873+970-:-Km874+200 230 Km874+200-:-Km874+350 150 Km874+350-:-Km874+580 230 Km874+580-:49.55 Km874+629.55 Cầu Cánh Sen Km874+646.45-:53.55 Km874+700 Km874+700-:-Km874+810 110 Km874+810-:-Km874+875 65 Km874+875-:-Km874+910 35 Km874+910-:-Km874+944 34 Km874+944-:14.18 Km874+958.18 Cầu Nước Ngọt Km874+1011-:-Km875+30 46.19 Km875+30-:-Km875+80 50 Km875+80-:-Km875+110 30 Km875+110-:-Km875+500 390 TỔNG CƠNG TY TVTK GTVT Phịng Quy hoạch sân bay Độ lún cố kết Độ lún cát (tức thời) Tổng độ lún 25 23 19 26 25 24 1.20 1.00 2.00 1.00 1.00 2.50 2.48 2.56 1.82 2.56 2.56 1.94 0.26 0.17 0.38 0.12 0.12 0.68 0.02 0.02 0.03 0.01 0.01 0.03 0.33 0.22 0.49 0.15 0.15 0.85 18 3.00 1.29 0.88 1.06 18 2.00 2.18 0.44 0.01 0.53 20 23 21 17 2.50 1.10 0.00 1.50 1.71 2.55 2.50 2.23 0.64 0.21 0.18 0.29 0.01 0.02 0.01 0.01 0.78 0.27 0.23 0.36 16 3.00 1.56 0.62 0.01 0.75 15 14 13 12 3.50 1.20 2.50 1.50 1.39 2.38 2.05 2.32 0.57 0.12 0.31 0.11 0.01 0.10 0.01 0.01 0.69 0.24 0.38 0.14 -18-