Phân tích ảnh hưởng lún không đều theo phương ngang của nền mặt đường nâng cấp mở rộng và đánh giá lại thiết kế của dự án nâng cấp quốc lộ 1a đoạn qua thanh hóa

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XY DNG Đ I Họ C X Y Dự NG LÊ HỒNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG LÚN KHƠNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG CỦA NỀN MẶT ĐƯỜNG NÂNG CẤP MỞ RỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ LẠI THIẾT KẾ CỦA DỰ ÁN NÂNG CẤP QUỐC LỘ 1A ĐOẠN QUA THANH HÓA NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mà SỐ: 60580205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS BÙI PHÚ DOANH Thanh Hóa, 2012 ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn từ lúc ý tưởng thai nghén ngày hồn thành gặp nhiều khó khăn từ nguồn tài liệu tham khảo ỏi, phương pháp tư phương pháp tính tốn, xử lý số liệu Đến nay, luận văn hoàn thành mục tiêu đề thời hạn cho phép Lời đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Bùi Phú Doanh, người trực tiếp hướng dẫn, bảo, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt q trình thực hồn thiện luận văn Cơ hội làm việc với TS Bùi Phú Doanh tạo cho tác giả sức bậc chuyên môn nhiều kinh nghiệm sống Tác giả chân thành cảm ơn thầy Khoa Cầu Đường, đặc biệt Bộ môn Đường ôtô đường đô thị giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm thực tế thời gian học tập khóa học Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Khoa đào tạo sau đại học - Đại học Xây dựng Khoa đào tạo sau đại học - Đại học Hồng Đức tạo điều kiện giúp đỡ để tác giả hồn thành khóa học Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp Ban QLDA GT II Thanh Hóa tạo điều kiện thời gian hỗ trợ công tác để tác giả thuận lợi trình học tập làm tốt nghiệp Tác giả chân thành cảm ơn tập thể lớp Cao học Xây dựng đường ôtô đường thành phố, Thanh Hóa khóa 2009 hỗ trợ nhiều suốt trình học tập thời gian làm luận văn tốt nghiệp Lời cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tác giả ln bên cạnh động viên, hỗ trợ chăm sóc chu tác giả hồn thành khóa học Mặc dù có nhiều cố gắng, tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu có uy tín song kiến thức vơ hạn mà khả tác giả lại hữu hạn nên đơi lúc khó tránh khỏi thiển ý, sai sót định Tác giả mong nhận đóng iii góp ý kiến, phê bình tinh thần xây dựng thầy cô hội đồng độc giả Thanh Hóa, tháng 12 năm 2012 Tác giả Lê Hoàng iv MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa……………………………………………………………………… i Lời cảm ơn………………………………………………………………………… ii Mục lục…………………………………………………………………………… iv Danh mục bảng……………………………………………………………… vii Danh mục hình……………………………………………………………… viii Danh mục chữ viết tắt…………………………………………………………xii Lời giới thiệu…………………………………………………………………… xiii MỞ ĐẦU 1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 HIỆN TRẠNG VỀ HIỆN TƯỢNG LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG 1.2 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TƯỢNG LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG CỦA NỀN ĐƯỜNG Ở VIỆT NAM 1.3 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TƯỢNG LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI 1.4 MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ ĐỘ LÚN CỦA CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM .10 1.5 KẾT LUẬN 14 CHƯƠNG PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG LÚN KHƠNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG 15 v 2.1 BẢN CHẤT CỦA HIỆN TƯỢNG TƯỢNG LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG 15 2.1.1 Với tuyến đường đắp sườn dốc 15 2.1.2 Với tuyến thiết kế đắp hoàn toàn .18 2.1.3 Với tuyến thiết kế nâng cấp mở rộng đường đắp đất yếu 19 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU .21 2.2.1 Mục đích việc tính lún 21 2.2.2 Khái niệm độ lún đường đắp qua vùng đất yếu 22 2.2.3 Phương pháp xác định độ lún tổng cộng 24 2.2.4 Tính tốn độ lún cố kết 24 2.2.5 Phương pháp tính tốn lún theo Quy trình 22TCN 262-2000 25 2.3 MƠ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN THEO PHƯƠNG NGANG ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG NÂNG CẤP MỞ RỘNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU .29 2.3.1 Quy luật phân bố độ lún theo phương ngang 29 2.3.2 Mơ hình tính tốn độ lún 31 2.4 KẾT LUẬN 32 CHƯƠNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN KHẢO SÁT CÁC BÀI TOÁN VỀ LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG, ĐÁNH GIÁ LẠI THIẾT KẾ DỰ ÁN NÂNG CẤP CẢI TẠO QUỐC LỘ A ĐOẠN QUA THANH HÓA 33 3.1 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TỐN ĐỊA KỸ THUẬT 33 3.1.1 Khái niệm 33 3.1.2 Nội dung 34 3.1.3 Ứng dụng tính tốn địa kỹ thuật 35 3.2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LỰA CHỌN 36 3.3 BÀI TỐN KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG LÚN KHƠNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG 37 vi 3.3.1 Các điều kiện biên toán .37 3.3.2 Sơ đờ tính 38 3.4 KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG LÚN KHÔNG ĐỀU THEO PHƯƠNG NGANG CỦA NỀN ĐƯỜNG NÂNG CẤP MỞ RỘNG BẰNG PHẦN MỀM GEO SIGMA 39 3.4.1 Các số liệu đầu vào toán .39 3.4.2 Xây dựng mơ hình tính phần mềm Geo Sigma .40 3.4.3 Kết tính toán .45 3.5 SỬ DỤNG KẾT QUẢ CỦA PP PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐÁNH GIÁ LẠI THIẾT KẾ DỰ ÁN NÂNG CẤP CẢI TẠO QUỐC LỘ A ĐOẠN QUA THANH HÓA 69 3.5.1 Giới thiệu dự án 69 3.5.2 Giới thiệu đoạn xử lý địa chất yếu 70 3.6 KẾT LUẬN 75 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 77 TÀ I LIỆU THAM KHẢO 80 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1-1: Độ lún cố kết cho phép lại thời hạn 15 năm tim đường sau thi công xong kết cấu áo đường: 11 Bảng 1.2- Phần độ lún cố kết cho phép lại S trục tim đường sau hoàn thành cơng trình 12 Bảng 3.1: Các thông số đầ u vào của bài toán khai báo Sigma/w 39 Bảng 3.2: Tương quan độ lún vị trí khác theo biến thiên chiều cao H 51 Bảng 3.3: Tương quan độ lún đỉnh châ ̣u võng theo biến thiên độ mở rộng B .60 Bảng 3.4: Tương quan độ lún vị trí khác theo biến thiên độ mở rộng B 60 Bảng 3.5: Tương quan độ lún vị trí khác theo biến thiên chiều cao đắp H sơ đồ 68 Bảng 3.6: Các thông số đầ u vào mặt cắt ngang Km293+866.00-Km294+0.00 .73 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình : Vết lún nứt kéo dài phát triển thành phá hoại mặt đường quốc lộ 1A đoạn qua xã Ninh Giang ( Hoa Lư - Ninh Bình) Hình 1.1: Lún khơng theo phương ngang Km66 đường quốc lộ 45 Hình 1.2: Lún không theo phương ngang kéo dài 400m Km65 đường QL45 Hình 1.3: Vết nứt dài gần 200m Tại km68 thuộc địa phận xã Thuận Hóa, huyện Tuyên Hóa đường nối Cảng biển Vũng Áng (Hà Tĩnh) với Cửa Cha Lo (Quảng Bình) .7 Hình 1.4: Lún nứt kéo dài hàng chục mét quốc lộ 1A đoạn qua xã Ninh Giang ( Hoa Lư - Ninh Bình) Hình 1.5: Vết lún nứt kéo dài phát triển thành phá hoại mặt đường quốc lộ 1A đoạn qua xã Ninh Giang ( Hoa Lư - Ninh Bình) Hình 2.1: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang đường mở rộng đắp sườn dốc 16 Hình 2.2: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang đường mở rộng đắp sườn dốc 17 Hình 2.3: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang đường mở rộng đắp sườn dốc bên trái .17 Hình 2.4: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang đường mở rộng đắp sườn dốc bên phải 18 Hình 2.5: Tải trọng đất đắp trường hợp đường làm 19 Theo nghiên cứu tác giả Bùi Trung Kiên [15] mặt cắt ngang đường đắp hoàn toàn tượng lún không theo phương ngang giải thông qua việc thiết kế mặt cắt ngang đắp bù lún có hình dáng tường thích với quy luật lún tác giả đề .19 ix Hình 2.6: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang nâng cấp mở rộng đắp cạp bên trái 20 Hình 2.7: Tải trọng đất đắp trường hợp mặt cắt ngang nâng cấp mở rộng đắp cạp hai bên 21 Hình 2.9: Mơ hình tính tốn đường mở rộng bên .31 Hình 2.10: Mơ hình tính tốn đường mở rộng bên .32 Hình 3.1:Lưới phần tử 36 Hình 3.2: Sơ đồ tính cho mặt cắt ngang đắp cạp bên 38 Hình 3.3: Sơ đồ tính cho mặt cắt ngang đắp cạp bên 39 Hình 3.4: Mơ hình khai báo tính cho mặt cắt ngang mở rộng bên .44 Hình 3.5: Mơ hình khai báo tính cho mặt cắt ngang mở rộng bên .45 Hình 3.6: Lưới biến dạng mặt cắt theo phương ngang đường trường hợp chiều cao đắp mở rộng cao 3m 45 Hình 3.7: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp cao 3m .46 Hình 3.8: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp cao 3m 46 Hình 3.9: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp cao 4m 47 Hình 3.10: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp cao 4m .47 Hình 3.11: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp cao 4m 48 Hình 3.12: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp cao 6m 48 Hình 3.13: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp cao 6m .49 Hình 3.14: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp cao 6m 49 Hình 3.15: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp cao 8m 50 Hình 3.16: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp cao 8m .50 Hình 3.17: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp cao 8m 51 Hình 3.18: Biểu đồ lún điểm 1-4 sơ đồ với chiều cao phần đắp mở rộng H= 3, 4, 6, m .52 x Hình 3.19: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp rộng 5m 53 Hình 3.20: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp rộng 5m 53 Hình 3.21: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp rộng 5m 53 Hình 3.22: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp rộng 10m 54 Hình 3.23: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp rộng 10m 54 Hình 3.24: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp rộng 10m .55 Hình 3.25: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp rộng 15m 55 Hình 3.26: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp rộng 15m 56 Hình 3.27: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp rộng 15m .56 Hình 3.28: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp rộng 20m 57 Hình 3.29: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp rộng 20m 57 Hình 3.30: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp rộng 20m .58 Hình 3.31: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp rộng 20m 58 Hình 3.32: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp rộng 25m 59 Hình 3.33: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 4’ trường hợp đắp cạp rộng 25m .59 Hình 3.34: Biểu đồ ̣ lún điểm 1-4 sơ đồ với bề rô ̣ng phần đắp ca ̣p mở rộng B =5, 10, 15, 20, 25m 60 Hình 3.35: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp bên cao 3m .61 Hình 3.36: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp bên cao 3m 62 Hình 3.37: Biểu đồ lún điểm 1’ đến điểm 5’ trường hợp đắp cạp bên cao 3m 62 Hình 3.38: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp bên cao 4m .63 Hình 3.39: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp bên cao 4m 63 67 Hình 3.44: Lưới biến dạng mặt cắt ngang đường trường hợp đắp cạp bên cao 8m Biểu đồ lún điểm - tr-ờng hợp đắp cạp bên H=8m -0.1 -0.2 Độ lún (m) -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 Điể m -0.8 Điể m -0.9 10 20 30 40 Khoảng cách từ vai phần đắp cạp vào (m) Hỡnh 3.45: Biểu đồ lún điểm đến điểm trường hợp đắp cạp bên cao 8m BiĨu ®å lón điểm 1' - 5' tr-ờng hợp đắp cạp bên H=8m 0.1 Điể m 1’ Điể m 5’ §é lón (m) -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 10 20 30 40 50 60 Khoảng cách từ chân phần đắp cạp vào (m) Hỡnh 3.46: Biu lún điểm 1’ đến điểm 5’ trường hợp đắp cạp bên cao 8m 68 Nhận xét: Quy luật phận bố độ lún theo phương ngang thể biểu đồ hình 3.45, điểm 1-5 có quy luật phân bố độ lún theo phương ngang theo hình nửa chậu võng đối xứng theo tim đường cũ Độ lún lớn đạt đỉnh chậu võng cách vai đường điểm 1.0m Độ lún điểm tim đường cũ Độ lún điểm -0,289m 33,7% độ lún lớn đỉnh chậu võng -0,857m Quy luật phân bố độ lún theo phương ngang điểm 1’-5’ thể biểu đồ 3.46 với quy luật theo hình chậu võng đối xứng theo tim đường cũ Độ lún lớn đỉnh chậu võng cách chân phần đắp cạp điểm 1’ 13,0m Độ lún điểm 3’ tim đường cũ Bảng 3.5: Tương quan độ lún vị trí khác theo biến thiên chiều cao đắp H sơ đồ Độ Lún (m) Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm 1' Điểm 2' Điểm 3' Điểm 4' Điểm 5' Đắp cao m -0.3008 -0.0818 0.0137 -0.0805 -0.2837 -0.0401 -0.1447 0.0163 -0.1427 -0.0158 Đắp cao m -0.4191 -0.1352 0.0080 -0.1466 -0.4191 -0.0790 -0.1928 0.0137 -0.2004 -0.0369 Đắp cao m -0.6462 -0.2659 -0.0384 -0.2918 -0.6420 -0.1112 -0.3335 -0.0200 -0.3016 -0.0787 Đắp cao m -0.8548 -0.4260 -0.1440 -0.4657 -0.8511 -0.1725 -0.7167 -0.4743 -0.4021 -0.1068 69 Độ lún (m) Biểu đồ độ lún điểm 1-5 trường hợp đắp cạp bên với chiều cao đắp 3, 4, 6, m 0.10 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60 -0.70 10 20 30 40 Đắp cao 3m Đắp cao 4m Đắp cao 6m Đắp cao 8m -0.80 -0.90 -1.00 Khoảng cách từ vai đường phần đắp cạp vào (m) Hình 3.47: Biểu đồ lún điểm 1-5 trường hợp đắp cạp bên cao 3, 4, 6, 8m Nhận xét: Theo biến thiên tăng dần chiều cao phần đắp cạp mở rộng H, độ lún đường tăng lên, quy luật phân bố lún theo phương ngang hình nửa chậu võng, vị trí lún lớn đạt đỉnh chậu võng Theo tăng lên chiều cao đắp mở rộng đỉnh chậu võng (điểm lún nhiều nhất) dịch chuyển gần với điểm (vai đường phần đắp cạp mở rộng) Giá trị độ lún điểm đồng biến theo tăng lên chiều cao đắp H Giá trị độ lún điểm với đỉnh chậu võng thay đổi theo chiều cao tăng lên, tỉ số độ lún tăng lên, tỉ số nằm khoảng 23-34% độ lún lớn 3.5 SỬ DỤNG KẾT QUẢ CỦA PP PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐÁNH GIÁ LẠI THIẾT KẾ DỰ ÁN NÂNG CẤP CẢI TẠO QUỐC LỘ A ĐOẠN QUA THANH HÓA 3.5.1 Giới thiệu dự án 70 Quốc lộ 1A tuyến đường huyết mạch giao thông, xương sống hệ thống giao thông đất nước ta Điểm đầu Km0+0,00 cửa Hữu Nghị Quan, Điểm cuối Km2301+340 thuộc thị trấn Năm Căn, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau Tuyến qua 32 tỉnh, thành phố, tổng chiều dài 2301340 m Dự án nâng cấp quốc lộ 1A đoạn từ Hà Nội đến Vũng Áng, huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh nhằm tăng khả khai thác cho tuyến đường, từ giảm thiểu tình trạng ùn tắc giao thông thường xuyên xẩy thời gian gần đây, lúc dự án đường sắt cao tốc, đường cao tốc gặp khó khăn huy động vốn Đoạn Dốc Xây - TP Thanh Hố Bộ giao thơng vận tải chấp thuận định số 655/QĐBGTVT ngày 19/3/2009 cho phép Sở giao thơng vận tải tỉnh Thanh Hố làm chủ đầu tư Hồ sơ dự án đầu tư lập nhằm làm rõ đề cần thiết phải đầu tư, quy mơ cơng trình, phương án kết cấu, kinh phí xây dựng cơng trình, phương án giải phóng mặt bằng, tái định cư, đánh giá tác động môi trường Căn tổng thể dự án nâng cấp quốc lộ 1A từ Hà Nội đến Vũng Áng, phạm vi nghiên cứu dự án thành phần đoạn Dốc Xây – TP Thanh Hoá sau: Điểm đầu: Km285+400 QL1A (tại Dốc Xây giáp gianh với tỉnh Ninh Bình) Điểm cuối: Km330+00 QL1A (tại điểm đầu phạm vi nút giao cuối tuyến tránh thành phố Thanh Hoá - BOT) Chiều dài tuyến khoảng 44,6Km Tuyến qua địa bàn huyện, thị thành phố Bỉm Sơn, Hà Trung, Hậu Lộc, Hoằng Hoá, TP Thanh Hoá, Quảng Xương Dự án chia làm tiểu dự án nhỏ bao gồm: Tiểu dự án 1: Nâng cấp, mở rộng QL1A đoạn Dốc Xây - đầu tuyến tránh thành phố Thanh Hóa Tiểu dự án 2: Đoạn cải tuyến QL1A từ cầu Ba Gian - Nút giao tuyến tránh TP Thanh Hóa & Đại Lộ Lê Lợi Tiểu dự án 3: Chỉnh trang QL1A hữu đoạn qua thành phố Thanh Hoá 3.5.2 Giới thiệu đoạn xử lý địa chất yếu Theo hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình đoạn tuyến Km293+0.00 đến Km298+0.00 Km312+0.00 - Km318+0.00 qua vùng địa chất yếu 71 Theo kết khoan khảo sát địa chất cơng trình, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), kết thí nghiệm mẫu đất, địa tầng khu vực nghiên cứu đoạn tuyến chia thành lớp từ xuống sau: Lớp P: Lớp bùn hữu mầu nâu đen Lớp phân bố mặt, gặp nhũng đoạn tuyến mở rộng cắt qua ruộng, ao vườn dân Thành phần lớp bùn hữu mầu nâu đen Lớp 1: Lớp bùn sét pha mầu nâu xám, nâu đen Lớp phân bố mặt nằm lớp P Thành phần chủ yếu lớp bùn sét pha mầu nâu xám, nâu đen Chiều dày lớp thay đổi từ 4.30m đến 9.70m Cụ thể diện phân bố, chiều dày lớp thể mặt cắt dọc ĐCCT, hình trụ lỗ khoan Lớp 2: Lớp sét pha lẫn sạn mầu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng Lớp phân bố toàn mặt cắt khảo sát nằm lớp Thành phần chủ yếu lớp sét pha lẫn sạn mầu nâu vàng, nâu đỏ Chiều dày lớp chưa xác định cụ thể, theo yêu cầu đề cương khảo sát đường, TVTK khoan vào lớp tối đa độ sâu 12.0m Các biện pháp xử lý kỹ thuâ ̣t TVTK đề xuấ t Trên tuyế n QL1A đoa ̣n qua Thanh Hóa biện pháp xử lý cụ thể vào kết tính tốn Tuy nhiên lựa chọn tuân chia làm da ̣ng sau: Giếng cát+gia tải+vải DKT gia cường Thay đất + Vải địa Không xử lý , đắp bình thường Đớ i với đoa ̣n tuyế n Km293+0.00 đến Km298+0.00 Km312+0.00 Km318+0.00 biê ̣n pháp xử lý kỹ thuâ ̣t TVTK đề xuấ t gồ m có: Giếng cát+gia tải+vải DKT gia cường Áp dụng giếng cát cắm sâu hết chiều sâu phân bố đất yếu Với hai dạng cắm là: Khi cắm theo mạng hình vng khống cách giếng cát D=2.0, cắm theo mạng tam giác khống cách giếng cát D=1.8m Trong 72 trình tính tốn số vị trí có chiều cao đắp cao có tăng cường thêm vải DKT cường độ cao để gia cường thính ổn định đắp 3.5.3 Đánh giá lại thiết kế dự án nâng cấp cải tạo quốc lộ 1A đoạn qua Thanh Hóa đoạn Km293+866.00-Km294+00 3.5.3.1 Các số liêụ đầu vào Đoạn chọn tính tốn xử lý vị trí Km293+866.00-Km294+0.00, tiêu lý đất bảng 3.5 Hình 3.48: Mơ hình hóa mặt cắt ngang Km293+866.00-Km294+0.00 73 Bảng 3.6: Các thông số đầ u vào mặt cắt ngang Km293+866.00-Km294+0.00 Tham số Mô hình vâ ̣t liê ̣u Tro ̣ng lươ ̣ng ẩ m Mô đun đàn hồ i Hê ̣ số Poisson Lực dính Hệ số cố kết trước Độ dốc đường cố kết bình thường Độ dốc đường cố kết trước Góc ma sát Phần đất đường cũ Linear Elastic Đất đắp cạp Linear Elastic  18 17 15,2 15,2 17 17 kN/m3 Eo 40.000 40.000 3.500 30.000 42.000 7.000 kPa  0,27 0,27 0,45 0,35 0,3 0,25 - C 2 1,3 2,35 2,5 kPa OCR - - 0.66 - - - -  - - 0.33875 - - - -  - - 0.0425 - - - -  28 24 4,5 - - - - Tên Lớp đất Lớp đất Lớp sét 3–1 3–2 cát dẻo (Bùn (Dưới cứng sét pha) đường cũ) Soflt Linear Linear clay Elastic Elastic Giếng cát Đơn vị tính Linear Elastic 3.5.3.2 Kết tính tốn Hình 3.49: Lưới chuyển vị mặt cắt ngang Km293+866.00-Km294+0.00 74 BiĨu ®å ®é lón ®iĨm - -0.1 §é lón (m) -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 10 15 20 25 Khoảng cách từ vai đ-ờng phần đắp cạp vµo (m) Hình 3.50: Biểu đồ độ lún điểm 1-4 Km293+866.00-Km294+0.00 Nhận xét: Kết tính tốn độ lún với quy luật phân bố lún theo hình nửa chậu võng có quy luật sau: vị trí lún nhiều vai đường phần đắp cạp mở rộng Tổng độ lún vai đường phần đắp cạp 75cm Tổng độ lún vai đường cũ 24cm tổng độ lún tim phần đắp cạp 64cm Kết tính tổng độ lún TVTK tim phần mở rộng 63cm TVTK đưa giá trị độ lún tim phần mở rộng cịn độ lún vị trí khác theo phương ngang chưa có Kết tính tốn xử lý đất tác giả với độ cố kết đạt U = 90% độ lún cho điểm phân bố theo phương ngang sau: + Vai đường phần đắp cạp điểm lại 7,5cm, + Vai đường cũ điểm 2,4cm, + Tim đường phần đắp cạp 6,4cm Như mặt cắt ngang điểm điểm theo sơ đồ tính có có chênh lệch độ lún vai đường phần đắp cạp vai đường cũ Sự 75 chênh lệch độ lún theo tài liệu tham khảo [17] dẫn đến tượng nứt dọc bề mặt kết cấu áo đường Trên sở kết tính tốn tác giả quy luật phân bố lún tác giả kiến nghị đoạn tuyến Km293+866.00-Km294+0,0 cần xử lý đường đắp đất yếu với độ cố kết U=95% độ lún lại vai đường phần đắp cạp 3,75cm, vai đường cũ 1,2cm, tim đường phần đắp cạp 3,2cm lúc độ chênh lệch độ lún lại 2,55cm từ vai đường cũ với vai đường ( nhỏ 2,7cm theo tài liệu [17]) dỡ tải để thi công kết cấu mặt đường phía Kiến nghị để tăng cường chống nứt cho lớp kết cấu mặt đường phía ta bố trí tăng cường thêm lớp lưới địa kỹ thuật 100~300KN/m Lớp lưới địa kỹ thuật thi công sau dỡ tải đặt bên lớp đất đắp K98, lớp CPDD loại CPDD loại Kiến nghị sử dụng loại BTN cải tiến có mơ đun kéo uốn lớn để chống nứt 3.6 KẾT LUẬN Qua kết khảo sát mơ hình mơ hình với biến thiên chiều cao đắp mở rộng H chiều rộng phần đắp mở rộng B phương pháp phần tử hữu hạn tác giả có số kết luận sau: Độ lún đường đắp mở rộng qui luật khơng giống đường đắp hồn tồn Quy luật phân bố độ lún theo hình nửa chậu võng, khác hoàn toàn với quy luật phân bố theo hình chảo mặt cắt ngang đường đắp Vị trí đạt độ lún lớn đỉnh chậu võng cách vai đường phần đắp cạp khoảng Khi chiều cao phần đắp mở rộng tăng lên độ lún tăng theo độ dốc đường cong lún tăng lên Tỷ số độ lún điểm (vai đường đắp cạp mới) điểm lún lớn thay đổi từ 21% - 33% phụ thuộc vào chiều cao đắp Nếu tăng bề rộng phần đắp cạp lên điểm cực trị (lún nhiều nhất) dịch chuyển từ vai đường vào phía tim đường phần đắp cạp mới, trị số độ lún tăng lên Nếu mở rộng lên lớn so với đường cũ vị trí lún nhiều tiến gần vào tim đường phần đắp cạp Qui luật phân bố độ lún mặt cắt ngang 76 gần với trường hợp thi công đắp hồn tồn hình chậu võng, lúc đường cũ đóng vai trị bệ phản áp việc thi công đường Nên xử lý độ lún cố kết với độ cố kết phải đạt đến 95% để độ lún đường đường cũ khơng có khác biệt lớn độ lún Và sau dỡ tải nên bố trí tăng cường vài lớp lưới địa kỹ thuật bên đáy áo đường theo phương dọc để chống nứt cho kết cấu áo đường 77 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Với đường nâng cấp mở rộng, phần đường cũ sau thời gian dài khai thác tác dụng trùng phục xe chạy tải trọng thân đất phía cố kết hồn tồn ngược lại phần đường đắp đất yếu lún cố kết theo thời gian Như mặt cắt ngang đường nâng cấp mở rộng có vùng làm việc khác cần phải có ứng xử thiết kế tương ứng cho vùng đảm bảo khơng có khác biệt độ lún theo phương ngang - Hiện tượng lún không theo phương ngang mặt đường nâng cấp mở rộng nguyên nhân gây tượng hư hỏng trình khai thác sử dụng Mức độ ảnh hưởng tượng chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể đánh giá mức - Sự chênh lệch độ lún phần đường cũ đường mở rộng gây ứng suất cắt bề mặt kết cấu áo đường, vị trí tiếp giáp giứa hai kết cấu độ lún không khống chế ứng suất cắt gây bề mặt lớn ứng suất cắt cho phép lớp mặt BTN kết cấu áo đường gây tượng nứt dọc đưa đường vào khai thác - Các dạng mặt cắt ngang khác tượng lún không theo phương ngang khác Trong đường nâng cấp mở rộng tượng phổ biến hơn, rõ ràng Đặc biệt đường nâng cấp mở rộng đất yếu - Đối với đường nâng cấp mở rộng đắp đất yếu tác dụng tải trọng đắp khác độ lún khác Qui luật phân bố độ lún chia theo vùng lớn lân cận vai đường phần đắp cạp Nhỏ lân cận tim phần đường cũ 78 - Trên sở phân bố tải trọng qui luật phân bố lún theo phương ngang tác giả lựa chọn mơ hình tính lún khơng theo phương ngang theo mục 2.3.2 hình 2.9 hình 2.10 Độ lún đường đắp mở rộng qui luật không giống đường đắp hoàn toàn Quy luật phân bố độ lún theo hình nửa chậu võng vị trí lún lớn lân cận vai đường phần đắp cạp Khi chiều cao phần đắp cạp tăng lên độ lún tăng theo Tỷ số độ lún điểm (vai đường đắp cạp mới) điểm lún lớn thay đổi từ 21% - 43% phụ thuộc vào chiều cao đắp - Nếu tăng bề rộng phần đắp cạp điểm cực trị (lún lớn nhất) dịch chuyển từ vai đường vào phía tim đường phần đắp cạp mới, trị số độ lún tăng lên Nếu mở rộng lên lớn so với đường cũ vị trí lún nhiều tiến gần vào tim đường phần đắp cạp Qui luật lún gần với trường hợp thi công đắp hồn tồn hình chậu võng, lúc đường cũ đóng vai trị bệ phản áp việc thi công đường - Nên thiết kế xử lý độ lún cố kết với độ cố kết phải đạt 95% để độ lún đường đường cũ để khác biệt lớn Và sau dỡ tải nên bố trí tăng cường lớp lưới địa kỹ thuật bên lớp đáy áo đường để chống nứt cho kết cấu áo đường KIẾN NGHỊ - Cần có nghiên cứu cụ thể thêm để đưa vào qui trình qui định cụ thể đường nâng cấp mở rộng thiết kế đắp đất yếu, phải xử lý độ lún cố kết đạt độ cố kết > 95% Và qui định độ lún dư phần đắp mở rộng phù hợp với phần đường cũ - Kiến nghị tiếp tục nghiên cứu giải pháp xử lý tượng lún không theo phương ngang đường nâng cấp mở rộng đất yếu phương pháp lưới địa kỹ thuật - Để đảm bảo giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế cơng trình cần phải có kết hợp chặt chẽ công tác khảo sát địa kỹ thuật, xây dựng mơ hình tính 79 tốn lý thuyết mơ hình thí nghiệm, thi cơng đoạn thử nghiệm kết hợp với quan trắc thực tế công tác quản lý chất lượng thi công HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN - Mơ hình tính tốn 2D theo phương không xét ảnh hưởng tất yếu tố khác; - Số liệu đầu vào có khác biệt giả thiết phần mềm tính tốn; - Mới sử dụng mặt cắt địa chất làm đặc trưng để tính tốn - Trong q trình khai thác sau thiết kế cịn kể đến tải trọng trùng phục xe chạy, phần mơ hình tính tốn chưa mơ hình ảnh hưởng tải trọng trùng phục HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN - Nghiên cứu lựa chọn loại vật liệu nhẹ để đắp cho phần đắp cạp mở rộng nhằm làm giảm tải trọng thân gây Xem xét kết hợp phương pháp giảm tải trọng thân xử lý yếu có xét đến vấn đề kinh tế kỹ thuật - Phân tích ảnh hưởng trình thi cơng đến độ lún đường; - Xây dựng mơ hình 3D để xem xét ảnh hưởng cách cụ thể; - Nghiên cứu xử lý tượng lún không theo phương ngang đường nâng cấp mở rộng phương pháp khác cho nhiều mặt cắt địa chất khác 80 TÀ I LIỆU THAM KHẢO Tiế ng Viêṭ Ban quản lý dự án giao thơng I Thanh Hóa (2009) Hồ sơ thiết kế vẽ thi công dự án nâng cấp mở rộng QL 1A đoạn qua Dốc Xây - Thành phố Thanh Hóa (km285+400 ÷ km330+00) Ban quản lý dự án giao thơng I Thanh Hóa (2009) Hồ sơ khảo sát bước vẽ thi công dự án nâng cấp mở rộng QL 1A đoạn qua Dốc Xây - Thành phố Thanh Hóa (km285+400 ÷ km330+00) Bơ ̣ Giao thơng vâ ̣n tải Quy trình khảo sát thiế t kế nề n đường ôtô đắ p đấ t yế u 22 TCN 262 – 2000 Bô ̣ Xây dựng (2005) Đường ôtô – Yêu cầ u thiế t kế TCVN 4054 – 2005 Bô ̣ Xây dựng (1997) Đường ôtô cao tốc – Yêu cầu thiế t kế TCVN 5729 – 1997 Nguyễn Ngo ̣c Bích, Vũ Đình Phu ̣ng, Lê Thi ̣ Thanh Bình (2005) Đấ t xây dựng, Đi ̣a chấ t công trình kỹ thuật cải tạo đấ t xây dựng Nhà xuấ t bản Xây dựng, Hà Nô ̣i Nguyễn Ngọc Bić h (2010) Các phương pháp cải tạo đấ t yế u xây dựng Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Quang Chiêu (2004) Thiế t kế và thi công nề n đắp đấ t yế u Nhà xuấ t Xây dựng, Hà Nô ̣i Pierre Laréal, Nguyễn Quang Chiêu, Nguyễn Thành Long, Vũ Đức Lu ̣c, Lê Bá Lương (1994) Nền đường đắp đấ t yế u điề u kiê ̣n Viê ̣t Nam Nhà xuấ t bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nô ̣i 10 Đỗ Văn Đệ, Nguyễn Quốc Tới (2012) Phần mềm Sigma/w phân tích ứng suất – biến dạng tính tốn lún Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 11 Bùi Phú Doanh (2010) Bài giảng Cơng trình nề n mặt đường nâng cao (phần nề n đường) Bài giảng dành cho ho ̣c viên cao ho ̣c 81 12 Dương Ho ̣c Hải (2007) Xây dựng đường ôtô đắ p đấ t yế u Nhà xuấ t bản Xây dựng, Hà Nô ̣i 13 Dương Ho ̣c Hải (2009) Thiế t kế đường ôtô cao tố c Nhà xuất bản Giáo du ̣c, Hà Nô ̣i 14 Phan Hồ ng Quân (2006) Cơ học đấ t Nhà xuấ t bản Xây dựng, Hà Nô ̣i 15 Bùi Trung Kiên (2010) Luận văn thạc sỹ “Khảo sát độ lún đường đắp qua vùng đất yếu theo phương ngang” 16 Thân Vĩnh Dự (2010) Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu xử lý tượng lún không phương pháp cọc đoạn chuyển tiếp đường cơng trình đường ơtơ cao tốc” Tiế ng Trung 17 Trương Ôn Kiệt, Tần Kiến Minh (2010) Tuyển tập lý luận thực tiễn cơng trình cải tạo đường tơ cao tốc đất yếu (Nguyên tiếng Trung) 18 Tưởng Hâm (2011) Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật đường nâng cấp cải tạo Luận án tiến sĩ Trường Đại học Giao thông, Tây An, Trung Quốc (Nguyên tiếng Trung)