Thuyết minh xử lý nền đất yếu ( QL1)

bớc: thiết kế bản vẽ thi công Thuyết minh xử lý nền đất yếu- Theo phơng pháp phân mảnh cổ điển o Hệ số ổn định trong quá trình thi công nền đắp theo giai đoạn: Fs ≥ 1,00.. Độ lún cố kết

Trang 1

- -

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2013

Dự án ĐầU TƯ XÂY DựNG CÔNG TRìNH Mở RộNG quốc lộ 1

ĐOạN KM1212+400-KM1265, TỉNH BìNH ĐịNH Và TỉNH PHú YÊN

THEO HìNH THứC HợP Đồng bot Phân đoạn: km1264+00 - Km1264+465.14 bớc: thiết kế bản vẽ thi công thuyết minh xử lý nền đất yếu

I.2 Các căn cứ thiết kế

Trang 2

bớc: thiết kế bản vẽ thi công Thuyết minh xử lý nền đất yếu

- Luật Xõy dựng số 16/2003/QH11 ngày 26 thỏng 11 năm 2003; Luật sửa đổi, bổ xung một số điều của cỏc luật liờn quan đến đầu tư xõy dựng cơ bản số 38/2009/QH12 ngày 19/6/2009 của Quốc Hội;

- Nghị định số 12/2009/NĐ- CP ngày 12/02/2009 của Chớnh phủ về Quản lý dự ỏn đầu

tư xõy dựng cụng trỡnh; Thụng tư số 03/2009/TT-BXD ngày 26- 03-2009 của Bộ Xõy Dựng quy định chi tiết một số nội dung của Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009 của Chớnh phủ về quản lý dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh;

- Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chớnh phủ về Quản lý chất lượng cụng trỡnh xõy dựng; Nghị định số 49/2008/NĐ- CP ngày 18/4/2008 của Chớnh phủ về sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 209/2004/NĐ- CP về quản lý chất lượng cụng trỡnh xõy dựng;

- Nghị định số: 112 /2009 ngày 14/12/2009 của Chớnh phủ về quản lý chi phớ đầu tư xõy dựng cụng trỡnh; Thụng tư số 04/2010/TT-BXD ngày 26/5/2010 của Bộ Xõy Dựng

về hướng dẫn lập và quản lý chi phớ đầu tư xõy dựng cụng trỡnh;

- Nghị định số: 11/2010/NĐ- CP ngày 24/02/2010 của Chớnh phủ quy định về quản lý

và bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thụng đường bộ;

- Văn bản số: 1751/BXD-VP ngày 14/8/2007 của Bộ Xõy dựng về việc cụng bố định mức chi phớ quản lý dự ỏn và tư vấn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh;

- Thụng tư số: 12/2008/TT-BXD ngày 07/5/2008 của Bộ Xõy dựng hướng dẫn việc lập và quản lý chi phớ khảo sỏt xõy dựng;

- Hồ sơ thiết kế BVTC gói thầu số 08:Km1260+000-Km1265+000, Dự án đầu t xây dựng công trình mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1212+400-Km1265 tỉnh Bình Định và tỉnh Phú Yên theo hình thức hợp đồng BOT do Công ty Cổ phần T vấn C.E.O lập tháng 8/2013

- Báo cáo khảo sát địa chất công trình gói thầu số 08 Km1260+000-Km1265+000, Dự

án đầu t xây dựng công trình mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Km1212+400-Km1265 tỉnh Bình

Định và tỉnh Phú Yên theo hình thức hợp đồng BOT do Công ty Cổ phần T vấn C.E.O lập tháng 8/2013, số liệu các lỗ khoan bổ sung đoạn Km1263 – Km1265

- Biên bản kiểm tra hiện trờng ngày 02/08/2013 của các bên liên quan

I.3.1 Quy trình, quy phạm và tiêu chuẩn thiết kế

- Quy trình khảo sát thiết kế nền đờng ôtô đắp trên đất yếu 22 TCN 262-2000;

- Quy trình thiết kế áo đờng mềm 22 TCN 211-06;

- Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đờng 22 TCN 244-98;

Trang 3

- Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu bấc thấm trong xây dựng nền đờng trên đất yếu 22 TCN 236-97;

- Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền

đắp trên đất yếu 22 TCN 248-98;

- Đờng ô tô - Yêu cầu thiết kế TCVN4054-2005

- Đờng cao tốc - Yêu cầu thiết kế TCVN5729-1997

- Tài liệu tham khảo: Sổ tay, quy trình của nớc ngoài

I.3.2 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

- Đoạn Km1264+00 - Km1264+465 đợc thiết kế với tốc độ thiết kế Vtk = 60Km/h

- Hạng mục xử lý nền đất yếu đợc tính toán thiết kế với giai đoạn hoàn chỉnh của

đờng

- Thời gian thi công toàn bộ công trình: Dự kiến 12 tháng

II.1 Độ lún d, tốc độ lún.

II.1.1 Đối với đờng:

- Theo Quy trình khảo sát thiết kế nền đờng ôtô đắp trên đất yếu 22 TCN

262-2000 thì độ lún còn lại (∆S) tại tim đờng sau khi hoàn thành công trình (15 năm ) đảm bảo yêu cầu sau:

- Đoạn nền đờng thông thờng: ∆S ≤30 cm

- Đoạn nền đờng có cống (kể cả hệ thống cống dọc cống ngang) hoặc đờng dân sinh chui dới: ∆S ≤20 cm

- Đoạn nền đắp gần mố cầu: ∆S ≤10cm

- Theo Tiêu chuẩn TCVN5729-1997 - Đờng ôtô cao tốc – Yêu cầu thiết kế thì tốc độ lún còn lại ≤ 2cm/năm

II.2 Độ cố kết.

- Đối với đờng cao tốc: Theo Tiêu chuẩn TCVN5729-1997 - Đờng ôtô cao tốc – Yêu cầu thiết kế thì độ cố kết U≥90% hoặc độ lún d <30cm và tốc độ lún còn lại ≤

2cm/năm

- Theo Quy trình Khảo sát Thiết kế nền đờng ô tô đắp trên đất yếu (22 TCN 262-2000):

- Theo phơng pháp Bishop

o Hệ số ổn định trong quá trình thi công nền đắp (theo giai đoạn): Fs ≥

1,20

o Hệ số ổn định khi đa đờng vào sử dụng: Fs ≥ 1,40

Trang 4

- Theo phơng pháp phân mảnh cổ điển

o Hệ số ổn định trong quá trình thi công nền đắp (theo giai đoạn): Fs ≥

1,00

o Hệ số ổn định khi đa đờng vào sử dụng: Fs ≥ 1,20

- T vấn sử dụng phơng pháp Bishop để kiểm toán ổn định trợt cho Dự án đầu t xây dung công trình mở rộng nâng cấp Quốc lộ 1

III.1 Tính lún

- Tính lún theo phơng pháp phân tầng lấy tổng, chiều sâu ảnh hởng lún đợc tính đến

độ sâu mà tại đó ∆P = 0,15 P0 (∆P – ứng suất do tải trọng nền đắp, P0 – ứng suất bản thân nền đất)

- Tổng lún gồm hai thành phần đó là lún tức thời và lún cố kết kết giai đoạn sơ cấp Tải trọng gây lún, ngoài tải trọng thân nền đắp theo chiều cao thiết kế còn xét đến tải trọng do phần bù lún và phần gia tải gây ra

- Lún cố kết thứ cấp (lún từ biến) không xét đến trong đồ án này

- Công tác tính lún đợc thử lại nhiều lần và chỉ đa ra kết quả cuối cùng khi thoả mãn

điều kiện đã nêu trong quy trình, cụ thể nh sau:

1 ứng suất do tải trọng nền đờng gây ra.

ứng suất thẳng đứng do tải trọng nền đờng gây ra đợc tính theo công thức OSTERBERG nh sau: σZ = Iq.q

Trong đó:

σZ– ứng suất thẳng đứng tạo độ sâu Z

q- Tải trọng nền đờng q=γ * h (T/m2)

h- Chiều cao đất đắp

γ -Dung trọng vật liệu đất đắp nền đờng (T/m3)

Iq- Hệ số ảnh hởng tra theo toán đồ OSTERBERG

2 Lún cố kết.

Độ lún cố kết Sc đợc dự tính theo phơng pháp phân tầng lấy tổng với công thức sau:

Trong đó:

Hi- Bề dày lớp đất tính lún thứ i (phân thành n lớp có các đặc trng biến dạng khác nhau:, i từ 1 đến n lớp; Hi<2m)

eoi- Hệ số rỗng của lớp đất i ở trạng thái tự nhiên ban đầu (cha đắp nền bên trên)

] lg

) lg(

][

) 1 (

[

0

vz i z i c i vz i pz i r i i i n

e

h S

σ

σ σ

+

=∑

Trang 5

c- Chỉ số nén lún hay độ dốc của đờng cong nén lún (biểu diễn dới dạng e~lgσ) trong phạm vi σi>σi

pz

Ci

r- Chỉ số nén lún hay độ dốc của đờng cong nén lún (biểu diễn dới dạng e~lgσ) trong phạm vi σi<σi

pz ( còn gọi là chỉ số nén lún phục hồi ứng với quá trình dỡ tải)

σi

vzσi

pz σi

z - áp lực (ứng suất nén thẳng đứng) do trọng lợng bản thân các lớp đất tự nhiên nằm trên lớp đất thứ i, áp lực tiền cố kết ở lớp đất i và áp lực do tải trọng đắp gây ra

ở lớp i (xác định các trị số này tơng ứng với độ sâu z ở chính giữa lớp đất yếu i)

Các trờng hợp khác nhau của lớp đất:

- Khi σi

vz >σi

pz (đất ở trạng thái cha cố kết xong dới tác dụng của trọng lợng bản thân) và khi σi

vz=σi

pz (đất ở trạng thái cố kết bình thờng) thì công thức trên không còn tồn tại số hạng Ci

r

- Khi σi

vz <σi

pz (đất ở trạng thái quá cố kết) thì tính độ lún cố kết theo 2 trờng hợp sau:

+ Nếu σi

z >σi

pz - σi

vz thì áp dụng công thức trên với cả 2 số hạng

+ Nếu σi

z <σi

pz - σi

vz thì áp dụng công thức sau:

3 Tổng lún.

Độ lún tổng cộng S đợc tính nh sau: S=Sc+St

Trong đó

Sc- Độ lún cố kết

St- Độ lún tức thời, đợc dự đoán theo quan hệ kinh nghiệm sau St=(m-1)*Sc

Chọn hệ số m=1.2

4 Cố kết.

- Cố kết thẳng đứng của các lớp đất đựoc tính theo lý thuyết cố kết thấm của TERAGHI qua công thức

H

t C

v = Trong đó:

Tv- Nhân tố thời gian

Cv- Hệ số cố kết thẳng đứng

t- Thời gian

H- Chiều dài đờng thấm (bằng chiều dày lớp đất nếu cố kết 1 chiều; bằng nửa chiều lớp đất nếu cố kết 2 chiều)

- Độ cố kết Uv đợc tra bảng hoặc tính qua Tv

- Trong trờng hợp đợc xử lý bằng các loại đờng thấm thẳng đứng nh giếng cát, bấc thấm độ cố kết của đất đợc tính theo công thức

U = 1-(1-Uv)*(1-Uh)

] lg

][

) 1 (

[

0

pz i z i r i i i n

e

h S

σ

+

=∑

Trang 6

bớc: thiết kế bản vẽ thi công Thuyết minh xử lý nền đất yếu Trong đó:

U: hệ số cố kết tổng cộng

Uv: Hệ số cố kết thẳng đứng

Uh: hệ số cố kết ngang, đợc tính qua công thức:

)

8 exp(

1

r S n

h h

F F F

T U

+ +

−

4

1 3 ln

n n n

n

−

= )

ln(

)

1 (

d

d K

K

s

h

w

e

d

n=

w

h r

q

K L

3

2 π

=

Trong đó

Th- Nhân tố thời gian

2

de

t C

Ch- hệ số cố kết theo phơng ngang

de-Chiều dài đờng thấm hiệu quả theo phơng ngang = 1.13d trong trờng hợp mạng hình vuông và 1.05d trong trờng hợp mạng hình tam giác

d- Khoảng cách giữa các giếng cát hoặc bấc thấm

dw- Đờng kính giếng cát, đối với bấc thấm tính theo công thức sau:

π

) (

2 a b

dw= +

a: Chiều rộng mặt cắt ngang bấc thấm (a=10cm)

b: Chiều dày mặt cắt ngang bấc thấm (b=0.2cm)

Kh: Hệ số thấm theo phơng ngang

Ks: Hệ số thấm của đất trong vùng bị xáo động

qw: Lu lợng thoát nớc của bấc thấm

5 Sự tăng sức kháng cắt của đất.

Sức kháng cắt của đất (Su) phát triển trong quá trình cố kết đợc tính theo công thức:

Su=Suo+m(Po-Pc+∆P’), ∆P’=∆P*U

Trong đó:

Suo- Sức kháng cắt không thoát nớc ban đầu

m- Hệ số tăng sức kháng cắt, thờng xác định bằng tgϕcu

Po- áp lực bản thân (hữu hiệu)

∆P- áp lực do tải trọng nền đờng gây ra

U- Độ cố kết

Sức kháng cắt không thoát nớc ban đầu S uo tính nh sau:

Căn cứ vào kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trờng sử dụng kết quả thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trờng và thí nghiệm UU, trị số lực dính tính toán Cu đợc xác định theo công thức sau (xem nh góc ma sát ϕ=0)

Ciu = à * Ss (điều V.3.2 tiêu chuẩn 22TCN262-2000)

Trang 7

Trong đó :

Ss: Sức chống cắt nguyên dạng không thoát nớc từ thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trờng

à: Hệ số hiệu chỉnh (theo Bjerum) xét đến ảnh hởng bất đẳng hớng của đất, tốc độ cắt và tính phá hoại liên tiếp của đất nền tuỳ thuộc vào chỉ số dẻo của đất (tra bảng và nội giữa các trị số)

III.2 Kiểm toán ổn định trợt

- Kiểm toán ổn định trợt theo phơng pháp Bishop

- Trong quá trình kiểm toán ổn định trợt có xét đến yếu tố tăng cờng độ của các lớp

đất nền sau từng đợt đắp nền đờng

- Công tác kiểm toán ổn định trợt qua các bớc sau:

- Kiểm toán ổn định trợt trong trờng hợp cha có giải pháp xử lý

- Kiểm toán ổn định trợt trong trờng hợp đã có giải pháp xử lý (thoát nớc thẳng đứng, vải địa kỹ thuật, ) ở từng giai đoạn thi công đắp nền, kể cả khi gia tải (nếu có)

- Kiểm toán ổn định trợt trong trờng hợp đã có giải pháp xử lý khi đa công trình vào khai thác

- Công tác kiểm toán ổn định trợt đợc thử lại nhiều lần và chỉ đa ra kết quả cuối cùng khi thoả mãn điều kiện đã nêu trong quy trình

IV.1 Điều kiện địa chất công trình

- Xem báo cáo địa chất công trình

IV.2 Lựa chọn mặt cắt tính toán

Dựa vào điều kiện địa chất công trình dọc tuyến, bề dầy, phạm vi phân bố các lớp đất yếu, kết hợp với chiều cao nền đắp để lựa chọn các mặt cắt tính toán có tính đại diện cho từng đoạn nền đờng đợc liệt kê trong bảng tổng hợp kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu Trên toàn bộ chiều dài đoạn tuyến, Lớp địa chất số 1 lớp bùn sét – lớp đất yếu dày phân bố từ (4 – 10)m Tiến hành bóc bỏmột phần đất yếu, tạo mặt bằng thi công bằng phẳng – tùy theo từng phân đoạn xử lý đất yếu để có chiều dày bóc bỏ đất yếu phù hợp với tính toán thiết kế xử lý

IV.3 Lựa chọn chỉ tiêu tính toán

Dựa vào số liệu tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, trắc dọc phân bố địa chất các lớp đất đá, chiều cao trung bình nền đắp, kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp và nén nhanh, nén lún nén ba trục theo sơ đồ UU (Không cố kết, không thoát nớc), sơ đồ CU (Cố kết, không thoát nớc), nén nở hông + cố kết một trục, xuyên tiêu chuẩn (SPT) Tổng hợp chỉ tiêu các lỗ khoan C1, DDY2, DYBS1, DYBS2, DYBS3, DYBS4, DYBS5 phục vụ tính toán

Trang 8

IV.3.1 Dung trọng nền đắp.

Đối với vật liệu đắp nền đờng: Do dùng vật liệu cát và đất để đắp nền đờng Dung trọng các vật liệu đắp nền nh sau:

- Cát đầm nén ở độ chặt K = 90 -:- 95 thì trọng lợng riêng đạt đợc là γ = 1.66-:-1.75 T/m3, chọn γ = 1.7 T/m3 để tính toán

- Đất đắp nền đờng: chọn γ = 2.36 T/m3 để tính toán

Tính trung bình dung trọng nền đắp thực tế sẽ là (γtb = ∑γi*hi/∑hi) ≈2.10 T/m3 Vậy các đặc trng của vật liệu đắp nền lấy nh sau:

* Trọng lợng riêng γ =2.10 T/m3

* Lực dính C = 0

* Góc ma sát trong ϕ=30o

IV.3.2 Hoạt tải.

- Hoạt tải trong quá trình khai thác trên nền đờng tính theo qui trình 22TCN 262-200 cho bề rộng nền đắp 13.25m Chọn hoạt tải đa vào kiểm toán ổn định là 1.53 T/m2

- Hoạt tải trong quá trình thi công lựa chọn = 1.09 T/m2

IV.3.3 Các chỉ tiêu khác.

Lựa chọn chỉ số tính toán khác theo bảng sau:

Hệ số rỗng theo cấp áp lực

Hệ số thấm Cv x 10-3 theo cấp áp lực

7 theo KQ TN)Su (tổng hợp T/m2

Trang 9

1 1 0.255 0.258 0.249 0.230 0.207

V.1 Tổng hợp kết quả tính toán khi cha xử lý

- Kết quả tính toán cho thấy khi cha xử lý nền đờng, trên toàn tuyến có:

o Hệ số ổn định Fs = (1,25 - 1,30) theo phơng pháp BISHOP

- Tổng độ S = (0,50 - 0,65)m

- Chi tiết kết quả tính toán của từng đoạn đợc liệt kê trong Bảng 3 Bảng tổng hợp kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu

- So sánh với tiêu chuẩn

+ ổn định: Fs > Fsmin=1,4

+ Lún: Độ lún d cho phép Sr < Sgh =30cm Tuy nhiên đây là đoạn xử lý cho nền đ-ờng đắp cạp Quốc lộ 1 nên Đơn vị thiết kế kiến nghị để độ lún còn lại là Sr =10cm để hạn chế việc lún nứt dọc mặt đờng trong quá trình khai thác

- Đoạn tuyến cần xử lý nền đất yếu dài 465.14 m bao gồm xử lý về ổn định, xử lý về lún hoặc xử lý cả ổn định và lún tuỳ theo từng phân đoạn

- Trong phạm vi đoạn tuyến nghiên cứu, TVTK đa ra biện pháp xử lý nền đất yếu nh sau:

- Phơng án 1:

o Đào thay một phần lớp đất yếu trên mặt với chiều sâu đào đợc quyết định theo điều kiện địa chất từng đoạn

o Dùng 1 lớp vải địa kỹ thuật không dệt cờng độ chịu kéo 12kN/m (chỉ có tác dụng cấu tạo là lớp ngăn cách)

o Xử lý nền đờng bằng bấc thấm rút ngắn thời gian lún cố kết Chiều sâu bấc thấm trung bình 9m (tính từ đáy vét đất yếu đến hết chiều sâu đất yếu)

o Xử lý ổn định trợt bằng 1 lớp vải địa kỹ thuật dệt cờng độ chịu kéo 200kN/m (nếu nền mất ổn định)

- Phơng án 2:

o Dùng 1 lớp vải địa kỹ thuật không dệt cờng độ chịu kéo 12kN/m (chỉ có tác dụng cấu tạo là lớp ngăn cách)

o Xử lý nền đờng bằng giếng cát rút ngắn thời gian lún cố kết Chiều sâu giếng cát trung bình 9m (tính từ đáy vét đất yếu đến hết chiều sâu đất yếu)

Trang 10

o Xử lý ổn định trợt bằng 1 lớp vải địa kỹ thuật dệt cờng độ chịu kéo 200kN/m (nếu nền mất ổ định)

- Phơng án 3: áp dụng cho những vị trí đất yếu mỏng

o Đóng cọc tre dài 2.5m mật độ cọc 25 cọc/m2

o Dùng 1 lớp vải địa kỹ thuật không dệt cờng độ chịu kéo 12kN/m (chỉ có tác dụng cấu tạo là lớp ngăn cách) bọc phần cát hạt mịn thay thế lớp đất yếu đã đào

o Đắp nền thông thờng

- Thuyết minh chi tiết giải pháp thiết kế lựa chọn nh mục VI dới đây

lựa chọn.

VI.1 Biện pháp xử lý

- Dựa vào kết quả tính lún và kiểm toán ổn định trợt tại các mặt cắt đại diện, đề xuất các giải pháp xử lý nh sau:

- Để độ lún d và độ cố kết khi đa công trình vào khai thác đạt đợc các giá trị cho phép cần phải bố trí hệ thống thoát nớc thẳng đứng bằng giếng cát

o Tổng chiều dài đoạn xử lý L = 465m, đây là các đoạn có kết quả tính toán không đảm bảo tiêu chuẩn về độ lún và ổn định trợt hoặc cả hai (chi tiết

nh phần II Yêu cầu tính toán)

o Chiều sâu đào thay đất tùy điều kiện địa chất cụ thể để quyết định: 0.5-2.0m (xem mục VI.3)

o Rải 1 lớp vải địa kỹ thuật không dệt ngăn cách cờng độ chịu kéo 12KN/m, rải ở đáy lớp đất không thích hợp và bọc taluy lớp cát đen thay thế, gấp mép 2,0m ở đỉnh lớp cát đen

o Giếng cát

 Bố trí theo mạng hình vuông, khoảng cách từ 1.8m

 Chiều sâu giếng cát trung bình (tính từ cao độ vải địa kỹ thuật ngăn cách đến hết chiều sâu đất yếu): 9m

 Thời gian thi công giếng cát cần tuân thủ theo đúng thiết kế (năng lực cắm phải đảm bảo tối thiểu để đảm bảo tiến độ chung toàn dự

án)

o Thi công theo 1 giai đoạn (tiến trình đắp gồm 1 giai đoan):

 Tốc độ đắp khống chế (6 – 10) cm/ngày

 Đắp nền ngay sau khi thi công xong giếng cát để tạo áp lực đảm bảo giếng cát hoạt động hiệu quả

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	185,5 KB