Đang tải... (xem toàn văn)
Tuyến đường Nam Quảng Nam có điểm đầu tại lý trình Km0+000 (Tam Thanh – Tam Kỳ Quảng Nam), điểm cuối tại lý trình Km210+000 (Đăk Tô – KonTum), tổng chiều dài tuyến khoảng 210Km. Nhằm phục vụ giao thông đi lại và phát triển kinh tế giữa 2 vùng KonTum và Quảng Nam, Dự án đường Nam Quảng Nam – giai đoạn 1 đoạn từ Km109+670 – Km147+300 đang được thi công xây dựng khẩn trương. Tuy nhiên, Sau đợt mưa lũ tháng 10 năm 2010, trên tuyến đường xuất hiện nhiều vị trí bị sụt trượt gây hư hỏng phần nền, móng, taluy và một số công trình đã thi công, trong đó, gói thầu R51 là một trong những gói thầu chịu nhiều ảnh hưởng nhất với 3 vị trí sụt trượt quy mô lớn, tổng khối lượng đất đá bị sụt trượt ước tính lên đến khoảng vài trăm nghìn m3. Do khối lượng đất đá sụt trượt quá lớn nên tuyến đường đã bị ách tắc toàn bộ và thời gian khắc phục bão lũ để thông tuyến kéo dài đến 2~3 tháng.Việc xử lý các vị trí sụt trượt trên tuyến đường Nam Quảng Nam là rất cần thiết và cấp bách nhằm đảm bảo việc thi công tiến hành trong mùa khô, sớm đưa tuyến đường vào khai thác đáp ứng nhu cầu giao thông của khu vực miền núi phía nam tỉnh Quảng Nam.Nhìn chung khu vực nghiên cứu có địa hình núi cao bị phân cắt mạnh bởi hệ thống sông suối dày đặc tạo nên bề mặt có độ dốc dọc và dốc ngang lớn, bên cạnh đó tuyến đi qua các thềm trượt cổ tồn tại ở giai đoạn trước. Cấu trúc địa chất không đồng đều, chủ yếu các khoáng vật háo nước từ các loại đá khác nhau. Trong quá trình thiết kế, thi công nhiều đoạn tuyến đào sâu, đắp cao đã phần nào phá vỡ trạng thái cân bằng của các lớp đất đá, khi gặp mưa lớn kéo dài một phần nước mưa ngấm vào tầng phủ làm thay đổi trạng thái (sức chống cắt, góc nội ma sát giảm, trọng lương bản thân tăng) phần còn lại lôi kéo các vật liệu hạt mịn tạo ra các lỗ rổng lớn giữa các khối đá gây nên hiện tượng sạt, trượt gây mất ổn định với công trình. Vì vậy cần có các giải pháp xử lý sụt trượt hiệu quả để đảm bảo ổn định công trình, tăng cường khả năng khai thác giao thông trên tuyến.
CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN 1.1 Giới thiệu dự án: Tuyến đường Nam Quảng Nam có điểm đầu lý trình Km0+000 (Tam Thanh – Tam Kỳ - Quảng Nam), điểm cuối lý trình Km210+000 (Đăk Tô – KonTum), tổng chiều dài tuyến khoảng 210Km Nhằm phục vụ giao thông lại phát triển kinh tế vùng KonTum Quảng Nam, Dự án đường Nam Quảng Nam – giai đoạn đoạn từ Km109+670 – Km147+300 thi công xây dựng khẩn trương Tuy nhiên, Sau đợt mưa lũ tháng 10 năm 2010, tuyến đường xuất nhiều vị trí bị sụt trượt gây hư hỏng phần nền, móng, taluy số cơng trình thi cơng, đó, gói thầu R5-1 gói thầu chịu nhiều ảnh hưởng với vị trí sụt trượt quy mô lớn, tổng khối lượng đất đá bị sụt trượt ước tính lên đến khoảng vài trăm nghìn m3 Do khối lượng đất đá sụt trượt lớn nên tuyến đường bị ách tắc toàn thời gian khắc phục bão lũ để thông tuyến kéo dài đến 2~3 tháng Việc xử lý vị trí sụt trượt tuyến đường Nam Quảng Nam cần thiết cấp bách nhằm đảm bảo việc thi công tiến hành mùa khô, sớm đưa tuyến đường vào khai thác đáp ứng nhu cầu giao thông khu vực miền núi phía nam tỉnh Quảng Nam 1.2 Điều kiện tự nhiên khu vực: 1.2.1 Địa hình, địa mạo: Địa hình khu vực tuyến qua phức tạp chuyển tiếp nhiều dạng địa hình, khu vực đầu tuyến có dạng địa hình đồng trước biển, khu vực tuyến có địa hình trung du cuối tuyến có dạng địa hình núi cao Nhìn chung toàn tuyến bị phân cắt mạnh hệ thống sông suối từ nhỏ đến lớn khu vực, bề mặt địa hình tương đối phẳng khu vực đầu tuyến sau bị phân cắt có độ dốc lớn tuyến đến cuối tuyến Đoạn tuyến qua vùng có kiến tạo phức tạp đặc trưng đứt gãy thềm trượt cổ tồn giai đoạn trước, độ dốc dọc dốc sườn lớn Qua thực tế cho thấy địa hình, địa mạo khu vực tuyến qua phức tạp 1.2.2 Khí hậu: Tuyến đường Nam Quảng Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm miền Tây Trung Bộ, bao bọc sườn đông dãy Trường Sơn phía Tây Khí hậu có nét đặc trưng sau: Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 24,5 oC, cao 38,10oC, thấp 10,40oC Mưa: Khu vưc tuyến qua đánh giá vùng có lượng mưa lớn nước Lượng mưa trung bình năm: 827.50mm Số ngày mưa trung bình tồn năm vào khoảng 130–150 ngày Trong mùa mưa lượng mưa phân bố tương đối tháng cực đại vào tháng 10–11, chiếm 70–80% lượng mưa năm, cá biệt tháng 10/2010 vừa qua theo số liệu quan trắc thuỷ văn trạm thuỷ văn Trung Trung Bộ cho thấy lượng mưa khu vực nghiên cứu đạt > 1100mm Gió: Hàng năm có hai hướng gió chủ đạo: Về mùa đơng, hướng gió thịnh hành hướng Bắc với tần suất 20-30%, mùa hạ hướng gió thịnh hành hướng Đơng, tần suất khoảng 40-50% Tốc độ gió trung bình khoảng 3,2-3,4m/s Trong năm thường có 2-3 bão, đặc biệt có lúc lên đến 5-6 bão năm Độ ẩm: Độ ẩm trung bình năm khơng khí khoảng 88% Mùa ẩm trùng với mùa mưa, kéo dài từ tháng 9–12, tháng 1-2, trung bình vượt 80% Tháng khô tháng & tháng 5, độ ẩm trung bình khoảng 83% 1.2.3 Địa chất: a, Đặc điểm cấu trúc địa chất: Qua kết khảo sát địa chất nhiều giai đoạn kết hợp Bản đồ địa chất D 49 - A (Quảng Ngãi) tỷ lệ 1/500.000 cho thấy đoạn tuyến qua thành tạo địa chất chủ yếu sau: Phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (d41 -g41 bq): Grabro, điôrit, Grabrođiôrit, granit Phức hệ phân bố từ thị trấn Trà My đến khoảng Km75 thuộc tuyến Nam Quảng Nam Phức hệ Bản Chiềng ( eg51 bc): Granosyenit, syenit, granit dạng porphyr (pha I) Phức hệ có dạng mạch xâm nhập vào phức hệ Chu Lai - Ba Tơ hệ tầng Bến Giằng – Quế Sơn Diện phân bố nhỏ khoảng từ Km75 đến Km79 thuộc tuyến Nam Quảng Nam Phức hệ Chu Lai - Ba Tơ (g2cb): Granođiôrit, granit, granit - migmatit Phân bố khoảng từ Km79 tới Km83+900 tuyến Phức hệ bao gồm đá kiểu Ba Tơ kiểu Chu Lai – Sa Huỳnh Chúng có ranh giới chuyển tiếp rõ ràng với thành tạo trầm tích biến chất vây quanh; khối có diện lộ vừa đến lớn Phương cấu tạo gnai granitoit thuộc phức hệ trùng với phương phân phiến chung đá vây quanh Hệ tầng Sông Tranh (PR1 st): Gnai đá phiến Amphibol - biotit, amphibolit, migmatit Hệ tầng phân bố tuyến từ Km83 + 900 đến hết phạm vi nghiên cứu b, Kiến tạo: Kiến tạo khu vực đoạn tuyến qua phát triển mạnh mẽ để lại khu vực 04 đứt gãy phát triển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Kèm theo hệ thống đứt gãy trình phát triển mạch, khối macma xâm nhập vùng mạng sơng suối dày đặc với độ dốc lớn, lịng sơng hẹp 1.3 Hiện trạng hư hỏng cơng trình: Phạm vi gói thầu R5-1 thuộc tuyến đường Nam Quảng Nam có điều kiện địa hình, địa chất địa chất thủy văn phức tạp Với đặc trưng sau: Sườn núi có độ dốc ngang lớn (nhiều vị trí dốc 45 o~50o), chiều cao sườn dốc ta luy dương lớn (từ >100m đến 300m) Lớp tầng phủ dạng cát pha – sét pha lẫn tảng dày tính thấm nước cao nên dễ ổn định tác động nước ngầm Nhiều vị trí gần hóa lỏng tác động nước mặt nước ngầm mùa mưa Về địa chất thủy văn, theo kết điều tra đồ địa hình, đỉnh núi thuộc phạm vi gói thầu R5-1 tồn vùng trũng có diện tích lớn, có khả tạo thành nguồn cung cấp nước ngầm lớn ảnh hưởng đến toàn đoạn tuyến Trong đó, tầng đá phong hóa nứt nẻ có vai trị đới chứa nước ngầm, dẫn nước ngầm đến nhiều nơi Với đặc trưng dựa tượng sụt trượt thực tế tuyến, kết hợp nghiên cứu tài liệu khảo sát, đoạn sụt trượt thuộc phạm vi gói thầu R5-1 xác định có đặc trưng sau: 1.3.1 Điểm Km139+0.00 – Km139+135.48: + Hiện tượng chủ yếu sụt trượt lớp đất tầng phủ + Tác nhân gây sụt trượt đoạn chủ yếu nước ngầm tác động trực tiếp lên lớp tầng phủ, riêng đoạn Km139+486.66 ÷ Km139+577.12 tác động xói ngầm lớp tầng phủ bên đắp gây Hiện trạng sụt trượt điểm Km139+0.00 – Km139+135.48 + Tác nhân gây sụt trượt việc xây dựng đường làm thay đổi nhiều đến dạng hình học đường sườn dốc theo hướng bất lợi Do đặc điểm độ dốc ngang sườn lớn, mỏm núi cao khe suối sâu nên chiều sâu đào lớn, chiều cao đắp sườn dốc lớn làm tăng cao nguy sụt trượt + Mái taluy xuất vết nứt theo hình cánh cung song song với tim đường, mép sụt có chiều cao thay đổi từ 1.0m – 1.70m + Mái taluy xuất vết nứt theo hình cánh cung song song với tim đường, mép sụt có chiều cao thay đổi từ 1.0m – 1.70m + Toàn mái taluy từ Km 139+0.00 – Km 139+135.48 xuất nhiều vết nứt, đất mặt taluy bị nhão, xáo trộn đùn sệ mặt đường 1.3.2 Điểm Km139+486.66 – Km139+577.12: Đoạn tường chắn dự kiến xây dựng thuộc gói thầu R5-1 thi cơng xong phần đường Tuy nhiên, mái taluy dương bên trái bị sạt lở mạnh, đất sạt tràn qua tim đường sang phía taluy âm Đoạn từ Km 139+486 đến Km 139+577 xuất vết nứt ngang đường đường bị sụt xuống Hiện cống Km 139+505 bị gãy hở lấp đầy đất phần giữa, hạ lưu cống bị đẩy phía taluy âm Phía sườn taluy dương xuất vết nứt sụt sâu khoảng 20cm cách tim đường khoảng 30m Địa tầng khu vực bao gồm lớp đất có nguồn gốc tàn tích sườn tích nằm trực tiếp đá gốc hệ tầng Tắc Pỏ PR1 phức hệ Tu mơ rông PR1 tmr Hiện trạng sụt trượt điểm Km139+486.66 – Km139+577.12 Phân tích nguyên nhân Do đường nằm khối trượt ngang lớn, địa tầng cấu tạo phức tạp, trình mưa kéo dài hình thành dịng chảy ngầm làm lơi kéo vật liệu mịn đất ngồi dẫn đến đất có độ rỗng lớn khả chịu tải giảm gây nên sụt trượt 1.3.3 Điểm Km140+00 – Km140+469.31: Hiện trạng sụt trượt điểm Km140+00 – Km140+469.31 Đoạn tường chắn dự kiến xây dựng thuộc gói thầu R5-1 thi cơng xong phần đường Tuy nhiên, mái taluy dương bên trái bị sạt lở mạnh, đất sạt tràn qua tim đường sang phía taluy âm Địa tầng khu vực bao gồm lớp đất có nguồn gốc tàn tích sườn tích nằm trực tiếp đá gốc hệ tầng Tắc Pỏ PR1 phức hệ Tu mơ rơng PR1 tmr Phân tích ngun nhân: + Mái ta luy dương cao cấu tạo lớp đất đá bở rời, mưa hình thành dịng chảy bề mặt làm bào xói đất đá đồng thời phần ngấm vào đất làm tăng trọng lượng thân giảm sức chống cắt gây nên trượt + Mực nước ngầm nằm cao hình thành dịng chảy thường xuyên làm lôi kéo phần hạt mịn đất dẫn tới làm tăng độ rỗng đất, trình tăng lên qua đợt mưa kéo dài dẫn đến đất bị sụt chuyển vị phía tim đường 1.3.4 Km140+666,82 – Km140+819,66: Hiện trạng sụt trượt điểm Km140+666,82 – Km140+819,66 Đoạn tường chắn dự kiến xây dựng thuộc gói thầu R5-2 thi công phần đường Tuy nhiên, mái taluy dương bên trái bị sạt lở mạnh, đất sạt tràn qua tim đường sang phía taluy âm Địa tầng khu vực bao gồm lớp đất có nguồn gốc tàn tích sườn tích nằm trực tiếp đá gốc hệ tầng Tắc Pỏ PR phức hệ Tu mơ rơng PR1 tmr Phân tích ngun nhân Mái ta luy dương cao cấu tạo lớp đất đá bở rời, mưa hình thành dịng chảy bề mặt làm bào xói đất đá đồng thời phần ngấm vào đất làm tăng trọng lượng thân giảm sức chống cắt gây nên trượt Mực nước ngầm nằm cao hình thành dịng chảy thường xun làm lơi kéo phần hạt mịn đất dẫn tới làm tăng độ rỗng đất, trình tăng lên qua đợt mưa kéo dài dẫn đến đất bị sụt chuyển vị phía tim đường 1.3.5 Điểm Km141+282,58 – Km141+441,62 Mái taluy dương bên trái bị sạt lở mạnh Địa tầng khu vực bao gồm lớp đất có nguồn gốc tàn tích sườn tích nằm trực tiếp đá gốc hệ tầng Tắc Pỏ PR1 phức hệ Tu mơ rông PR1 tmr Hiện trạng sụt trượt điểm Km141+282.58 – Km141+441.62 Phân tích nguyên nhân Mái ta luy dương cao cấu tạo lớp đất đá bở rời, mưa hình thành dịng chảy bề mặt làm bào xói đất đá đồng thời phần ngấm vào đất làm tăng trọng lượng thân giảm sức chống cắt gây nên trượt Đặc biệt đoạn lớp đất có chứa thành phần sét kaolinit, monmoriolit có tính trương nở cao bão hịa nước, q trình mưa dài ngày dẫn đến lớp đất bị ngấm nước làm tăng thể tích dần liên kết hạt gây trình trượt Kết luận: Nhìn chung khu vực nghiên cứu có địa hình núi cao bị phân cắt mạnh hệ thống sơng suối dày đặc tạo nên bề mặt có độ dốc dọc dốc ngang lớn, bên cạnh tuyến qua thềm trượt cổ tồn giai đoạn trước Cấu trúc địa chất không đồng đều, chủ yếu khoáng vật háo nước từ loại đá khác Trong q trình thiết kế, thi cơng nhiều đoạn tuyến đào sâu, đắp cao phần phá vỡ trạng thái cân lớp đất đá, gặp mưa lớn kéo dài phần nước mưa ngấm vào tầng phủ làm thay đổi trạng thái (sức chống cắt, góc nội ma sát giảm, trọng lương thân tăng) phần cịn lại lơi kéo vật liệu hạt mịn tạo lỗ rổng lớn khối đá gây nên tượng sạt, trượt gây ổn định với cơng trình CHƯƠNG TIÊU CHUẨN, U CẦU TÍNH TỐN 2.1 Quy trình khảo sát, thiết kế: Công tác trắc địa xây dựng-yêu cầu chung:TCXDVN 309-2004; Quy phạm đo vẽ địa hình: 96 TCN 43-90; Quy trình khảo sát đường tơ: 22TCN263-2000; Quy trình khảo sát địa chất cơng trình thiết kế, biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở: 22TCN171-87; Quy trình khoan thăm dị địa chất: 22TCN259-2000; Quy trình thí nghiệm cắt cánh trường: 22TCN355-2000; Đất xây dựng-phương pháp thí nghiệm trường, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn: TCXD226-1999; Quy trình thí nghiệm xun tĩnh: (PCT CPTU): 22TCN317-2004; Tiêu chuẩn thí nghiệm đất xây dựng: TCXD 4195 đến 4202-1995; Tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu nhựa đường đặc-yêu cầu kỹ thuật phương pháp thí nghiệm: 22TCN279-01; Đường tơ u cầu thiết kế: TCVN4054-85 (Tham khảo TCVN 4054-2005); Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN211-06; Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN18-79; Điều lệ báo hiệu đường bộ: 22TCN 237-01; Tính tốn đặc trưng dòng chảy lũ: 22TCN220-95; Các thiết kế định hình điển hình: + Định hình thiết kế cống trịn: 533-01-01 ; 533-01-02; + Định hình thiết kế cống hộp: 86-04X, 86-05X tham khảo thiết kế điển hình TEDI cho cống độ lớn; + Định hình tường chắn trọng lực: 86-06X 2.2 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật: Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật giữ nguyên theo hồ sơ vẽ thi công duyệt Các tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu sau: Cấp đường: Đường cấp IV miền núi theo TCVN 4054-85 có châm chước; Vận tốc thiết kế V=40km/h; Bán kính đường cong nằm tối thiểu: 60m (châm chước 30m); Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu: 1000m; Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu: 1000m (châm chước 300m); Độ dốc dọc lớn nhất: 8% (châm chước 12%); Kết cấu mặt đường: cấp cao thứ yếu A2, Eyc ≥ 980daN/cm2; Cơng trình tuyến: thiết kế vĩnh cửu; Tần suất thiết kế: tuyến, cống cầu nhỏ: 4%, cầu trung: 2%, cầu lớn: 1%; Tải trọng thiết kế: H30-XB80, đoàn người 300kg/m2, động đất cấp 7; Bề rộng mặt đường 5,5m; Bề rông đường 7,5m; Bề rộng lề gia cố: 2x0,5m, lề đất: 2x0,5m; Khổ cầu: 0,5+7+0,5=8m CHƯƠNG LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ CÁC BIỆN PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 3.1 Lý thuyết tính tốn ổn định mái dốc 3.1.1 Tổng quan phương pháp tính ổn định đường tơ Bài tốn ổn định đường bao gồm hai toán bản: toán ổn định mái taluy (âm dương) hay gọi chung mái đất, mái dốc toán ổn định đất tự nhiên đường đắp (khi đường đắp đất yếu) Để tính ổn định đường, có nhiều phương pháp khác Nhưng tập hợp thành hai nhóm: Nhóm thứ phân tích ổn định mái đất với mặt trượt giả định Theo hướng này, người ta cho mái đất ổn định bị trượt theo mặt trượt Hình dạng mặt trượt thẳng, gãy khúc, đường xoắn logarit, cung trịn hình trụ Và xảy trượt điểm nằm mặt trượt vào trạng thái cân giới hạn (trạng thái cân giới hạn Morh – Coulomb) Trong mặt trượt giả thiết mặt trượt cung trịn hình trụ thường sử dụng Điển hình phương pháp W.Fellenius, A.W.Bishop, N.Janbu,… Phần mềm tính tốn phổ biến đại diện cho phương pháp phân tích GEO SLOPE, GEO Nhóm thứ hai phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng điểm nằm mái đất với điều kiện biên chúng để xác định phân bố ứng suất mái đất So sánh với độ bền cắt lớn điểm xác định vùng bị phá hủy, vùng biến dạng tồn mái đất Để phân tích ổn định theo cách phải sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm tính tốn phổ biến dựa theo phương pháp phân tích PLAXIS 3.1.2 Phương pháp giả định mặt trượt Qua nhiều kết quan trắc, theo dõi mặt trượt thực tế, người ta thấy giả định mặt trượt cung trịn hình trụ vừa đơn giản dễ tính tốn vừa phù hợp với thực tế Phương pháp phân tích dựa giả thiết sau: - Giả định mặt trượt cung trịn hình trụ - Khối đất trượt (lăng thể trượt) coi cố thể (tuyệt đối cứng) - Trạng thái cân giới hạn xảy điểm nằm mặt trượt Nội dung phương pháp phân tích ổn định khối đất trượt với nhiều cung trượt (tâm trượt) khác (hình 2.3) Mỗi tâm trượt khác 10