Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu

Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -6- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân MỞ ĐẦU Đường đầu cầu nơi tiếp giáp với mố cầu Kết cấu đường đầu cầu mố cầu hai phận có khác độ cứng, xảy tượng lún lệch vị trí tiếp giáp Thực tế cho thấy, đoạn chuyển tiếp đường cầu cơng trình giao thơng, tồn vấn đề lún, nứt đường đầu cầu sau thời gian ngắn đưa cơng trình vào khai thác sử dụng Hiện tượng lún lún không gây ảnh hưởng xấu mặt mỹ quan lẫn điều kiện xe chạy; nguyên nhân giảm lực thông hành gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng; gây hư tổn xe cộ, phá hỏng hàng hóa, làm tăng khối lượng công tác tu bảo dưỡng; tác dụng tải trọng trùng phục xe chạy, làm tăng nhanh biến dạng đường ảnh hưởng đến êm thuận gây an tồn giao thơng Hiện trạng lún đường đầu cầu vấn đề quan quản lý, nhà khoa học quan tâm Trong trình khảo sát thiết kế cơng trình, giải pháp giảm nhẹ khắc phục tượng lún không xem xét Tuy nhiên, có khơng cơng trình không đem lại hiệu xử lý mong đợi Do vậy, việc phân tích xác định nguyên nhân, nguyên lý làm việc đề xuất giải pháp xử lý tượng thực cần thiết cấp bách Từ thực tiễn trên, với mong muốn nghiên cứu, phân tích nguyên nhân gây tượng lún đường đầu cầu sở công nghệ áp dụng thành công nước tiên tiến, đề xuất số giải pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục tượng lún khu vực đường đầu cầu phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung vùng Thanh Hóa nói riêng, tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu đất yếu” nhằm nâng cao hiểu biết thân, góp phần nhỏ để có cơng trình chất lượng Hình Lún đường đầu cầu Kênh Vinh TP Thanh Hóa Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -7- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Hình Khe nứt điểm tiếp giáp cầu đường cơng trình cầu Hạc TP Thanh Hóa Nội dung luận văn gồm 05 chương, cụ thể sau: Mở đầu Chương I: Nghiên cứu tổng quan Chương II: Nghiên cứu điều tra, thu thập số liệu theo dõi lún đường đầu cầu số tuyến đường phân tích đánh giá yếu tố gây nên tượng lún đường đầu cầu Chương III: Nguyên tắc giải pháp xử lý lún đường đầu đất yếu Chương IV: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý đường đầu cầu đắp đất yếu cầu Đò Lèn thuộc Quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Thanh Hóa Kết luận Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -8- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1 HIỆN TRẠNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN THẾ GIỚI: Trong mạng lưới giao thông đường bộ, đường đắp đầu cầu hạng mục cơng trình quan trọng, địi hỏi phải có nghiên cứu xử lý giải pháp kỹ thuật riêng biệt đáp ứng yêu cầu cường độ, độ ổn định, êm thuận thẩm mỹ cho phương tiện giao thông qua lại cầu Trên thực tế, đoạn đường đầu cầu thường đắp cao có tiêu chuẩn độ lún lại thấp độ lún cho phép cơng trình cầu, dẫn đến khu vực đường đầu cầu thường lún không đều, ổn định, đồng thời xảy lún không phận đường phận cầu Trên giới, có nhiều nghiên cứu nhằm xác định rõ nguyên nhân gây tượng lún đoạn đường dẫn đầu cầu, từ đưa giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu khắc phục, có nhiều nhà khoa học có cơng trình nghiên cứu sâu lĩnh vực như: D Stark; S.M.Olson Các kết nghiên cứu cho thấy có nhiều nguyên nhân dẫn đến lún không tạo “điểm xóc” thường gặp tuyến đường cao tốc hay tuyến quốc lộ Từ nhận định người điều khiển xe, nhìn chung “điểm xóc” gây nên bất lợi khác tương đương với mức độ nghiêm trọng khác Thứ nhất, “điểm xóc” làm cho người điều khiển xe cảm thấy không êm thuận chạy xe Thứ hai, “điểm xóc” làm giảm tuổi thọ cho phương tiện thơng qua quan trọng “điểm xóc” nguyên nhân làm cho người điều khiển xe lái, nguyên nhân gián tiếp gây tai nạn giao thông khu vực gần cầu Tùy vào độ chênh cao lún lệch mặt cầu mặt đường mà gây tác hại theo cấp định Ngoài ra, “điểm xóc” gây ùn tắc giao thơng phải tiến hành bảo dưỡng khắc phục chúng Một vấn đề khác liên quan đến “điểm xóc” việc chi kinh phí cho việc khắc phục “điểm xóc” thời gian sau Theo số liệu thống kê Mỹ, năm 1995, có 600.000 cầu số có đến 150.000 gặp vấn đề “điểm xóc” Và kết ước tính kinh phí chi cho việc khắc phục vấn đề “điểm xóc” lên đến 100.000.000 USD/năm, trung bình tính cho cầu khoảng 700-1000 USD/cầu Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -9- Phạm vi cầu Mặt cầu Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Phạm vi đường Khe nối Mố cầu Bệ móng Chiều sâu xử lý móng Bản độ Mặt đường Bản đỡ Nền đắp đầm chặt Đất Hình 1.1: Các yếu tố đặc trưng hệ thống đường dẫn đầu cầu 1.1.2 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở VIỆT NAM: Ở Việt Nam, hầu hết nhiều đoạn đường đắp cao vào cầu đưa vào sử dụng thời gian ngắn nhanh chóng bộc lộ nhược điểm phổ biến Đó tượng lún sụp, trượt trồi lún không đắp hai bên đầu cầu cầu, gây trở ngại lớn cho xe cộ lưu thông đường Những giải pháp xử lý sửa chữa thơng thường mang tính chất tình thế, trám bù lún vào mặt đường lớp vật liệu mặt đường hay đóng thêm cọc gia cố mái dốc Lún nhiều đoạn đường đầu cầu tượng hay gặp công trình đường tơ, đặc biệt đường tơ đắp đất yếu Trong trình khảo sát thiết kế cơng trình, giải pháp giảm nhẹ khắc phục tượng lún không xem xét Tuy nhiên, có khơng cơng trình khơng đem lại hiệu xử lý mong đợi, ví dụ: Đường Pháp Vân - Cầu Giẽ, Láng Hòa Lạc (Thành phố Hà Nội), cầu Văn Thánh (Thành phố Hồ Chí Minh), Quốc lộ 10, Dự án Quốc lộ 1A tránh Thành phố Thanh Hóa, nhiều đoạn đường đầu cầu tuyến đường đồng sông Cửu Long Các giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu tượng lún không nêu sử dụng giải pháp xử lý thông thường đường đắp đất yếu Kết cấu đường đắp mố cầu hai phận hoàn toàn khác nhau, có chênh lệch độ cứng Phần đường dẫn khơng xử lý tốt bị lún nhiều lún kéo dài theo thời gian, mố cầu lại khơng bị lún Tại vị trí tiếp giáp mặt cầu đoạn đường đắp sau thời gian đưa vào sử Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa Học viên cao học: Ngơ Thanh Sơn Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân - 10 - dụng, thường mặt đường hay bị gẫy, lún, nứt, xe chạy không êm thuận gây khó chịu cho hành khách lưu thơng qua cầu xe chạy đạt tốc độ cao 1.2 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU: Đất yếu loại đất có nguồn gốc khác (khống vật hữu cơ) điều kiện hình thành khác (trầm tích ven biển, vịnh biển, đầm hồ, đồng tam giác châu thổ hình thành đất chỗ vùng đầm lầy có mực nước ngầm cao, có nước tích đọng thường xun,…) có chung đặc trưng đây: - Cường độ chống cắt nhỏ thường tăng lên theo độ sâu; - Biến dạng nhiều (lún nhiều) chịu tác dụng tải trọng biến dạng tùy thuộc thời gian chất tải; - Tính thấm nước (hệ số thấm nhỏ) thay đổi theo biến dạng đất yếu; - Hệ số rỗng lớn; - Đất trạng thái bão hòa gần bão hòa Ở nước ta, định nghĩa phân loại đất yếu đề cập cụ thể điều 1.4 “Quy trình KSTK đường ôtô đắp đất yếu 22TCN 262-2000 Ở Trung Quốc đặc trưng lý đất yếu tổng kết bảng 1.1: Bảng 1.1: Các đặc trưng lý chủ yếu đất yếu Hàm Dung Loại đất trọng tự Độ ẩm Hệ số yếu nhiên W (%) rỗng e (KN/m3) 16 - 19 Bùn hữu (%) Đất sét yếu Đất bùn lượng WL 1.5 Hệ số Hệ số nén thấm chặt k (kPa) (cm/s) > 0.3 300 > 10 > 50 < 20 < 10 2.0 0,95, lớp sát đáy áo đường chiều dày30cm đạt độ chặt K > 0,98 Trong lòng mố đặt độ BTCT 25 Mpa đổ chỗ lớp CPĐD loại II đệm dày 30cm, mặt dốc 10% phía đường - Trụ cầu: Các trụ cầu cấu tạo giống dạng trụ thân hẹp BTCT 30Mpa, bệ trụ đặt móng cọc khoan nhồi, gồm 06 cọc BTCT 30MPa, đường kính cọc 1,0m 4.3 NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG 4.3.1 CÁC YÊU CẦU a Yêu cầu ổn định: Nền đường thiết kế đảm bảo ổn định q trình thi cơng suốt q trình khai thác sau này, khơng có tượng trượt, ép trồi, sụt taluy đường Chiều dày đường phải đủ để đảm bảo cường độ cần thiết, đồng thời chiều dày toàn kết cấu – mặt đường phải đủ để hạn chế dao động đàn hồi mức cho phép Tổng chiều dày mức khoảng từ 1,5m trở lên b Yêu cầu lún: Dự báo độ lún tổng cộng để có giải pháp phòng lún cao độ chiều rộng đắp Độ lún cố kết lại S (phần lún cố kết chưa hết sau làm xong kết cấu áo đường) trục tim đường sau hồn thành cơng trình phải nhỏ trị số theo qui định Bảng 4.1 Yêu cầu độ lún cho phép Vị trí đoạn đắp đất yếu Loại cấp đường Chỗ có cống Gần mố cầu đường dân sinh chui 1- Đường cao tốc đường cấp 80 2- Đường cấp 60 trở xuống có tầng mặt cấp cao A-1 Các đoạn đắp thông thường