Báo cáo khảo sát Địa chất công trình Đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng

Báo cáo này trình bày kết quả khảo sát địa chất công trình gồm công tác khoan, lấy mẫu đất và nớc, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, thí nghiệm cắt cánh hiện trờng FVST, xuyên tĩnh CPT và

Mục lục

Tập I: Báo cáo, bản vẽ và phụ lục

1 Mở đầu 2

2 Các căn cứ 3

2.1 Các căn cứ pháp lý 3

2.2 Tiêu chuẩn và quy trình áp dụng: 4

3 Phạm vi công việc và khối lợng .4

3.1 Thời gian thực hiện 4

3.2 Công tác xác định vị trí lỗ khoan 4

3.3 Công tác khoan 6

3.4 Công tác lấy mẫu 6

3.5 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) 6

3.6 Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng (FVST) 8

3.7 Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) 8

3.8 Công tác thí nghiệm trong phòng 9

4 Đặc điểm ĐCCT gói thầu 2 11

4.1 Đặc điểm địa hình và địa mạo: 11

4.2 Đặc điểm địa chất khu vực: 12

4.3 Kết quả khảo sát ĐCCT 12

5 Kết luận và kiến nghị 24

5.1 Kết luận 24

5.2 Kiến nghị 24

Bản vẽ

Bản vẽ số 1 : Bình đồ vị trí lỗ khoan, FVST, CPT và mặt cắt dọc địa chất công trình

Bản vẽ số 2 : Hình trụ lỗ khoan

Bản vẽ số 3 : Mặt cắt ngang địa chất công trình

Phần phụ lục

Phụ lục 1 : Kết quả thí nghiệm cắt cánh

Phụ lục 2 : Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

Phụ lục 3 : Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý các mẫu đất

Phụ lục 4 : Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý các lớp đất

1 Mở đầu

Đờng cao tốc Hà Nội – Hải Phòng có chiều dài 105.5km

Điểm bắt đầu: Nằm trên đờng vành đai III của TP Hà Nội, cách mố bắc cầu Thanh Trì khoảng 1025m, cách đê sông Hồng 1420m về phía Gia Lâm Điểm đầu nối trực tiếp vào đờng Long Biên – Thạch Bàn

Điểm cuối: Đập Đình Vũ – Hải Phòng

Báo cáo này trình bày kết quả khảo sát địa chất công trình gồm công tác khoan, lấy mẫu (đất và nớc), thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), thí nghiệm cắt cánh hiện trờng (FVST), xuyên tĩnh (CPT) và thí nghiệm trong phòng cho gói thầu 2 (Km6+200 đến Km19+000) giai đoan Thiết kế kỹ thuật và kết hợp kết quả khảo sát Địa chất công trình giai đoạn nghiên cứu khả thi (25 lỗ khoan: HC3 đến HC8, LK1 đến LK12, ND1

đến ND3, A3 đến A6 )

Báo cáo khảo sát địa chất công trình đợc lập theo tiêu chuẩn ASTM

- Phân loại đất theo USCS

- Tên đất đợc xác định dựa trên kết quả khoan và thí nghiệm trong phòng Mẫu đất đợc thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO và Việt Nam.

- Lớp, thấu kính đợc các định trên cở sở phân loại đất, trạng thái và diện phân bố của chúng

Báo cáo gồm 3 tập:

- Tập I: Báo cáo, bản vẽ và phụ lục

- Tập II: Các biểu thí nghiệm chi tiết (Thành phần hạt, các giới hạn Atterberg)

- Tập III: Các biểu thí nghiệm chi tiết (Cắt phẳng, nén nhanh, nén cố kết, nén ba trục sơ

đồ (UU&CU))

2.1 Các căn cứ pháp lý

- Nghị định số 16/2005/ND-CP ngày 7-02-2005 của thủ tớng chính phủ về quản lý dự án

đầu t xây dựng công trình; Nghị định số 112/2006/ND-CP ngày 29/09/2006 về sửa đổi,

bổ sung một số điều của nghị định 16/2005/ND-CP ngày 7/02/2005

- Nghị định số 78/2007/ND-CP ngày 11/5/2007 của Chính phủ về đầu t theo hình thức hợp đồng xây dựng-kinh doanh-chuyển giao (BOT), xây dựng-chuyển giao-kinh doanh (BTO) và xây dựng-chuyển giao (BT)

- Nghị định số 209/2004/ND-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ về quản lý chất lợng công trình xây dựng

- Nghị định số 49/2008/NĐ-CP ngày 18/4/2008 về việc “Sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16 tháng 12 năm 2004 của Chính Phủ về quản lý chất lợng công trình xây dựng”

- Quyết định số 162/2000/QD-TTg ngày 15/11/2000 của Thủ tớng chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đờng bộ đến năm 2010 và định hớng đến năm 2020

- Quyết định số 206/2004/QD-TTg ngày 19/12/2004 của Thủ tớng chính phủ về chiến

l-ợc phát triển giao thông Việt Nam đến năm 2020

- Thông t số 06/2009/TT-BXD ngày 10 tháng 11 năm 2006 về việc “ Hớng dẫn khảo sát

địa kỹ thuật phục vụ lựa chọn địa điểm và thiết kế xây dựng công trình”;

- Quyết định của Tổng công ty Phát triển hạ tầng và Đầu t tài chính Việt Nam số 102/QĐ/HĐQT ngày 09/01/2008 về việc phê duyệt thiết kế cơ sở Dự án đầu t Đờng ô tô cao tốc Hà Nội Hải Phòng

- Nhiệm vụ khảo sát thiết kế và Phơng án kỹ thuật khảo sát địa hình, thủy văn, địa chất

và vật liệu xây dựng đợc lập bởi Liên danh Yooshin – KPT đợc chấp thuận bởi Tổng công ty Phát triển hạ tầng và Đầu t tài chính Việt Nam, tháng 4/ 2008

- Hợp đồng dịch vụ Thiết kế kỹ thuật giữa Tổng công ty Phát triển hạ tầng và Đầu t tài chính Việt Nam với Liên danh T vấn Yooshin-KPT số 02A/VIDIFI-YOOSHIN-KPT, ngày 23/1/2008

2.2 Tiêu chuẩn và quy trình áp dụng:

- Quy trình khảo sát đờng ôtô 22TCN 263-2000;

- Quy trình khoan khảo sát địa chất công trình: 22TCN 259-2000, 22TCN 260-2000;

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

- Quy trình xuyên CPT và CPTu: 22TCN 314-2004 và TCXD 174-1989

- Quy trình thí nghiệm cắt cánh hiện trờng: 22TCN 355-06

- Quy trình thí nghiệm trong phòng: AASHTO, ASTM và Việt Nam

- Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT): ASTM-D1586;

3 Phạm vi công việc và khối lợng

3.1 Thời gian thực hiện

Công tác khảo sát Địa chất công trình gói thầu 2 (Km6+200 đến Km19+000) của dự

án Đờng cao tốc Hà Nội – Hải Phòng do Công ty CP TVXD CTGT2 & Công ty cổ phần t vấn xây dựng cảng đờng thuỷ (TEDI-PORT) thực hiện và thời gian tiến hành từ ngày 8/05/2008 đến ngày 26/07/2008

3.2 Công tác xác định vị trí lỗ khoan

Công tác khảo sát Địa chất công trình gói thầu 2 (Km6+200 đến Km19+000) gồm 70

lỗ khoan có ký hiệu: Y26 đến Y63, EX2-Y1 đến EX2-Y4 (lỗ khoa đất yếu tại tim), TN13 đến TN25 (trắc ngang) và EX2-CC1 đến EX2-CC4, CC16 đến CC19 lỗ khoan cống thoát nớc, EX2-UP1 đến EX2-UP7 lỗ khoan cống chui dân sinh Công tác xác

định vị trí các lỗ khoan do Phòng số liệu cơ bản thuộc Tổng công ty TVTK GTVT thực hiện Vị trí các lỗ khoan đợc trình bày ở Bản vẽ số 1 Tọa độ, cao độ các lỗ khoan đợc trình bày ở Bảng 1

Bảng 1: Tọa độ và cao độ các lỗ khoan

Công tác khoan đợc thực hiện bằng máy khoan XY-1A của Trung Quốc và máy khoan

YGΓ12/25 của Liên Xô cũ Phơng pháp khoan xoay lấy mẫu đã đợc sử dụng kết hợp với dung dịch bentonite để giữ thành lỗ khoan và ống vách để dẫn hớng

3.4 Công tác lấy mẫu

Mẫu nguyên trạng (UD) và mẫu không nguyên trạng (D) đợc lấy trong quá trình khoan với khoảng cách 2.0m/mẫu Mẫu nguyên trạng đợc lấy trong tầng đất sét mềm yếu bằng ống mẫu thành mỏng đờng kính 76mm và ống mẫu mở đờng kính 91mm đối với tầng đất cứng Các mẫu nguyên trạng đợc kiểm tra cẩn thận, dán nhãn và bọc kín để giữ độ ẩm tự nhiên trớc khi chuyển về phòng thí nghiệm Mẫu không nguyên trạng đợc lấy bằng ống mẫu mở, bảo quản trong túi nilon và chuyển về phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm phân loại đất

Vị trí và độ sâu mẫu nguyên trạng và không nguyên trạng đợc trình bày trong hình trụ

lỗ khoan (Bản vẽ số 2)

3.5 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) đợc tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM-D1586 trong tất cả các lỗ khoan ống mẫu tách đôi (ống SPT) có đờng kính ngoài là 51mm đã đợc

sử dụng ống mẫu đợc đóng xuống 45cm từ đáy lỗ khoan bằng búa rơi tự do có trọng ợng là 63.5kg, chiều cao rơi búa là 760mm Giá trị SPT là tổng số búa đóng của 15cm thứ hai và 15cm thứ ba, đợc thể hiện trong các hình trụ lỗ khoan Thí nghiệm SPT tiến hành với khoảng cách 2.0m/điểm tại cống chui dân sinh, tại các lỗ khoan đất yếu, trắc ngang tiến hành thí nghiệm 2điểm trớc khi kết thúc khoan Mẫu đất lấy đợc từ ống SPT

l-đợc kiểm tra cẩn thận và bảo quản trong túi ni lông

Giá trị SPT cùng địa tầng chi tiết đợc trình bày ở các hình trụ lỗ khoan (Bản vẽ số2).Khối lợng công tác khoan, lấy mẫu và (SPT) đợc trình bày ở Bảng 2

Bảng 2: Khối lợng công tác khoan, lấy mẫu, SPT và FVST

TT Lỗ khoan Độ sâu

(m)

SPT (điểm)

TT Lç khoan §é s©u

(m)

SPT (®iÓm)

TT Lỗ khoan Độ sâu

(m)

SPT (điểm)

3.6 Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng (FVST)

Các thí nghiệm cắt cánh hiện trờng đợc thực hiện ở trong tầng đất sét trạng thái rất yếu

đến yếu bên cạnh lỗ khoan tại tim (27 lỗ khoan) Thiết bị cắt cánh đợc sử dụng là GEONOR sản xuất tại NaUy

Sức kháng cắt không thoát nớc đợc tính theo công thức:

Su = (A-B)*2Trong đó: Su - là sức kháng cắt không thoát nớc của đất, đơn vị kPa

A : ứng suất tổng (ƯS’ cần + ƯS’ lỡi cắt)B: ƯS’ cần

Các thí nghiệm cắt cánh đợc thực hiện với khoảng cách 2m/điểm trong tầng đất yếu.Các giá trị Su, Sr và biểu đồ đợc trình bày trong Phụ lục số 1 (Kết quả cắt cánh hiện tr-ờng)

Khối lợng thí nghiệm cắt cánh hiện trờng đợc trình bày trong Bảng 2

- Đờng kính ngoài cần xuyên tĩnh: 35.7 (mm)

- Đờng kính trong cần xuyên tĩnh: 15.0 (mm)

- Chiều dài cần xuyên tĩnh: 1000 (mm)

- Phơng pháp thí nghiệm: đo gián đoạn

2/ Tính toán:

Trên cơ sở các số đọc X,Y, Sức kháng xuyên đầu mũi (qc) và ma sát thành đơn vị (fs)

đợc tính toán theo các công thức sau:

- Sức kháng xuyên đầu mũi qc = X * 20/Ac (kG/cm2)

Khối lợng thí nghiệm xuyên tĩnh đợc thể hiện trong Bảng 3

Bảng 3: Khối lợng thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT)

Khối lợng công tác thí nghiệm trong phòng đợc trình bày ở Bảng 4

Kết quả thí nghiệm các mẫu đất đợc trình bày ở các Phụ lục số 3, 4

Bảng 4: Khối lợng thí nghiệm trong phòng

4 Đặc điểm ĐCCT gói thầu 2

4.1 Đặc điểm địa hình và địa mạo:

Nhìn chung, địa hình tơng đối bằng phẳng Cao độ mặt địa hình thay đổi không nhiều,

bề mặt địa hình bị phân cắt bởi ao hồ và kênh đào Thành tạo nên bề mặt địa hình là những trầm tích: sét, sét cát, cát sét và cát

4.2 Đặc điểm địa chất khu vực:

Khu vực xây dựng gói thầu 2 nằm trên một kiểu địa hình đồng bằng khá đồng nhất đợc cấu tạo từ các thành tạo trẻ có tuổi Đệ Tứ, căn cứ vào bản đồ địa chất Hà Nội tỷ lệ 1:200.000 (F-48-XXVIII), khu vực tuyến đi qua gồm các thành tạo địa chất từ già đến trẻ nh sau:

 Hệ tầng Lệ Chi (Q I lc): Thành phần cát cuội sỏi sạn xen bột cát màu xám dày 35-70m

 Hệ tầng Hà Nội (Q II-III hn): Thành phần cuội sỏi sạn dăm sạn thạch anh, xen bột sét màu

vàng bề dày 2-20m

 Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q III vp): Cát ít sạn sỏi, sét bột màu sắc loang lổ hoặc sét bột màu

xám, dày 5-20m

 Hệ tầng Hải Hng (Q 1-2

IV hh): Cát bột sét màu xám vàng, bột sét, cát hạt bụi màu xám

đen, xám tro , bột cát sạn màu xám sẫm, sét màu đen và xanh, sét kaolin lẫn tàn tích thực vật, dày 2-10m

 Hệ tầng Thái Bình (Q 3

IV tb): Thành phần sét, bột, cát màu xám nâu, cát, bột, sét màu xám

đen, sét màu nâu xen sét màu đen chứa tàn tích thực vật, cát hạt mịn màu xám, cát hạt nhỏ dày 1-5m

Hệ Đệ Tứ không phân chia (Q): Thành phần sỏi sạn, dăm tảng, sét bột dày 1-5m.

kế kỹ thuật và (HC3; A4; HC4; HC6; A5; HC8; LK1; LK2; LK3; LK4; LK6; LK7; LK8; LK9; LK10; ND1; LK11; LK12; ND3) bớc lập dự án Cao độ mặt lớp là cao độ mặt thiên nhiên thay đổi từ +2.40m (EX2-CC4) đến +6.62m (A4) Chiều dày lớp thay

đổi từ 0.2m (Y43; Y44; TN21; Y49; Y52) đến 2.7m (LK9), trung bình 0.5m

4.3.2 Lớp 1a: Sét gầy màu xám vàng, trạng thái cứng (CL)

Gặp ở các lỗ khoan: (Y26; Y40; Y42; Y43; EX2-CC2; EX2-UP3; EX2-UP4; TN22; Y49; EX2-Y2; Y50; Y51; Y53; Y63) bớc thiết kế kỹ thuật và (HC3; A3; A4; HC4; HC5; HC6; A5; A6; HC7; HC8; LK7; LK8; LK10; ND3) bớc lập dự án, với cao độ mặt lớp thay đổi từ +2.11m (Y62) đến +4.91m (A3) Chiều dày lớp thay đổi từ 0.7m (A5)

đến 8.0m (HC3), trung bình là 3.0m

Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng cho kết quả nh sau:

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 30 đến 150 kPa

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 6 đến 74 kPa

Kết quả thí nghiệm cho từng mẫu đất đợc trình bày ở phụ lục số 3, 4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán đợc trình bày ở bảng 5

Bảng 5- Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán

Hình 1: Mối quan hệ giữa LL và PI

Từ biểu đồ cho thấy đa số mẫu trong lớp thuộc nhóm CL, giới hạn chảy thay đổi trong khoảng 39% đến 42%, chỉ số dẻo thay đổi trong khoảng 13% đến 19%

Mối quan hệ giữa dung trọng γ (g/cm3) và độ ẩm W(%) đợc biểu thị ở hình số 2

Hình 2: Mối quan hệ giữa γ và W

Từ biểu đồ 2 cho thấy độ ấm các mẫu trong lớp thay đổi từ 24% đến 36%, dung trọng thay đổi trong khoảng 1.73g/cm3 đến 1.90 g/cm3 Đây là lớp có kết cấu chặt

4.3.3 Lớp 1b: Sét gầy màu xám nâu, trạng thái cứng vừa (CL)

Theo mặt cắt dọc, lớp này gặp ở các lỗ khoan: Y29; Y30; TN13; Y33; Y34; TN15; Y35; TN17; Y40; EX2-UP1; Y44; Y45; Y46; Y48; Y51; Y52; CC16; TN23; Y54; CC17; CC18; CC19; TN24; Y55; Y56; Y57; Y58; TN25; Y59; EX2-UP7; Y60; Y61; Y62; EX2-Y4; EX2-CC4) bớc thiết kế kỹ thuật và (A5; HC8; LK2; LK3; LK6; LK9; ND1; LK11; ND2; LK12) bớc lập dự án, với cao độ mặt lớp thay đổi từ +0.12m (Y40)

đến +3.83m (TN23) Chiều dày lớp thay đổi từ 0.4m (Y58) đến 10.0m (CC18), trung bình là 4.0m Trong lớp này, đôi chỗ kẹp thấu kính cát, kết cấu rời rạc đến chặt vừa (L-1) Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh đợc trình bày ở phụ lục số 2

- Sức kháng xuyên đầu mũi từ 3 đến 22 kG/cm2

- Ma sát thành đơn vị từ 0.067 đến 0.933 kG/cm2

Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng cho kết quả nh sau:

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 30 đến 96 kPa

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 2 đến 18 kPa;

Lớp này có sức chịu tải thấp

Kết quả thí nghiệm cho từng mẫu đất đợc trình bày ở phụ lục số 3, 4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán đợc trình bày ở bảng 6

Bảng 6- Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán

Chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm

Hình 3: Mối quan hệ giữa LL và PI

Từ biểu đồ hình 3; cho thấy đa số mẫu trong lớp thuộc nhóm CL, giới hạn chảy thay

đổi trong khoảng 32% đến 47%, chỉ số dẻo thay đổi trong khoảng 10% đến 24%

Mối quan hệ giữa dung trọng γ (g/cm3) và độ ẩm W(%) đợc biểu thị ở hình số 4

Hình 4: Mối quan hệ giữa γ và W

Từ biểu đồ 4 cho thấy độ ẩm các mẫu trong lớp thay đổi từ 30% đến 39%, dung trọng thay đổi trong khoảng 1.73g/cm3 đến 1.92 g/cm3 Lớp có kết cấu chặt vừa

4.3.4 Lớp 2: Bụi màu xám đen, trạng thái mềm, đôi chỗ cứng vừa (ML)

Theo mặt cắt dọc, lớp này gặp ở các lỗ khoan: (Y27; Y28; Y29; Y30; TN13; Y31; TN14; Y32; Y33; Y34; TN15; TN16; Y35; Y36; Y37; Y38; TN17; TN18; Y39; EX2-CC1; TN19; Y41; EX2-UP1; Y42; EX2-Y1; TN20; EX2-UP2; EX2-CC2; EX2-UP3; TN21; Y46; Y47; EX2-UP4; TN22; EX2-UP5; Y52; EX2-CC3; Y53; CC16; TN23; Y54; CC17; CC19; TN24; Y55; EX2-UP6; Y59; EX2-Y3; EX2-Y4; EX2-CC4; Y63) bớc thiết kế kỹ thuật (HC4; HC5; HC6; A5; A6; HC7; HC8; LK1; LK2; LK3; LK4; LK5; LK7; LK10; ND1; ND2; LK12; ND3) bớc lập dự án, với cao độ mặt lớp thay đổi

từ -6.27m (Y29) đến +3.30m (EX2-UP6) Chiều dày lớp thay đổi từ 0.7m (ND2) đến 13.0m (LK4), trung bình là 4.7m Trong lớp này, đôi chỗ kẹp thấu kính cát, kết cấu rời rạc đến chặt vừa (L-2a), sét gầy trạng thái cứng vừa đến cứng (L-2) Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh đợc trình bày ở phụ lục số 2

- Sức kháng xuyên đầu mũi từ 2 đến 10 kG/cm2

- Ma sát thành đơn vị từ 0.067 đến 0.80 kG/cm2

Thí nghiệm cắt cánh hiện trờng cho kết quả nh sau:

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 8 đến 66 kPa

- ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 2 đến 28 kPa;

Lớp này có sức chịu tải rất thấp

Kết quả thí nghiệm cho từng mẫu đất đợc trình bày ở phụ lục số 3, 4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán đợc trình bày ở bảng 6

Bảng 6- Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính toán

Thí nghiệm nén ba trục (CU)

Chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm

Lớn nhất Nhỏ nhất TB

Thí nghiệm nén ba trục (UU)

Hình 5: Mối quan hệ giữa LL và PI

Từ biểu đồ hình 3; cho thấy đa số mẫu trong lớp thuộc nhóm CL và MH, giới hạn chảy thay đổi trong khoảng 28% đến 69%, chỉ số dẻo thay đổi trong khoảng 10% đến 29%Mối quan hệ giữa dung trọng γ (g/cm3) và độ ẩm W(%) đợc biểu thị ở hình số 6