Tuyến đường thiết kế qua vùng núi thường mang những đặc điểm sau : Công trình xây dựng trên tuyến thường lớn, có giá thành xây dựng cao. Nhiều yếu tố kỹ thuật bị hạn chế do điều kiện địa hình (ví dụ như bán kính đường cong, độ dốc dọc). Thi công phức tạp, di chuyển máy móc khó khăn, công suất của máy bị giảm. Đặc điểm từng loại địa hình và biện pháp kỹ thuật làm nền đường.
Chương XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG QUA CÁC DẠNG ĐỊA HÌNH ĐẶC BIỆT 4.1 Xây dựng đường vùng núi 4.1.1 Đặc điểm chung a) Đặc điểm thiên nhiên - Địa hình vùng núi có đặc điểm cao độ chênh lệch lớn khoảng cách ngắn, thung lũng thường quanh co hẹp, địa chất vùng núi có cấu tạo phức tạp, thay đổi đoạn ngắn, đất đá bị phong hóa mạnh - Điều kiện khí hậu thay đổi nhiều có ảnh hưởng mạnh tới phong hóa đất đá - Sông ngòi vùng núi thường nhỏ, hẹp, vận tốc dòng chảy lớn có sức phá hoại lớn, chế độ dòng chảy không ổn định, thay đổi b) Đặc điểm thiết kế thi công Tuyến đường thiết kế qua vùng núi thường mang đặc điểm sau : - Công trình xây dựng tuyến thường lớn, có giá thành xây dựng cao - Nhiều yếu tố kỹ thuật bị hạn chế điều kiện địa hình (ví dụ bán kính đường cong, độ dốc dọc) - Thi công phức tạp, di chuyển máy móc khó khăn, công suất máy bị giảm - Đặc điểm loại địa hình biện pháp kỹ thuật làm đường 4.1.2 Làm đường theo dạng địa hình a) Làm đường theo thung lũng a) b) Hình 4.1 Đường qua vùng núi a) Đườn g theo thung lũn g b) Đường theo sườn núi - Sử dụng thung lũng sông miền núi để đặt tuyến có thuận lợi : + Độ dốc nhỏ + Dân cư tập trung - Nhưng có nhược điểm đoạn riêng biệt bề rộng đáy thung lũng nhỏ quanh co, tuyến phải cắt qua nhiều khe suối, phải làm nhiều công trình, dễ gặp sình lầy, cối rậm rạp, địa chất thủy văn không ổn định b) Làm đường theo sườn núi - Tuyến đường theo sườn núi thường gặp dốc ngang lớn, vực sâu vùng đất trượt; tuyến quanh co lượn theo sườn núi, phải làm nhiều đường vòng; địch đánh phá khó sửa chữa, có ưu điểm đường ổn định, công trình nhân tạo so với tuyến theo thung lũng - Trắc ngang đường đặt sườn núi thường có dạng: Nền đường đào chữ “L”, đường nửa đào, nửa đắp sườn dốc đá dốc hay có mũi đổ nhô thiết kế đường nửa hầm a) b) c) Hình 4.2: Các dạng trắc ngang sườn núi a) Đường đào mặt cắt chữ L b) Nền đườn g nửa đào, nửa đắp c) ?????? - Khi tuyến qua khe, qua mỏm núi nhô ra, phải thiết kế đường cong có R nhô ra???, phải ý tầm nhìn - Khi tuyến gặp chỗ trũng sườn dốc phải thiết kế công trình nhân tạo như: Kè, tường chắn, nửa hầm, nửa cầu (cầu ban công) - Khi làm đường sườn dốc có độ dốc ngang lớn >50% không ổn định cần phải làm tường, kè chắn chống sụt lở hệ thống thoát nước sau tường chắn, làm cọc bảo hiểm, tường phòng hộ biển báo… - Trên đoạn đường hẹp chiều xe chạy, người ta phải làm đoạn đường xe tránh bố trí trạm điều chỉnh giao thông - Ở đoạn đường có dốc ngang lớn, vực, đường hẹp, sử dụng tạm thời, người ta làm đường dốc ngang mái nghiêng phía núi 2÷2,5% để bảo đảm xe chạy an toàn >60cm > 50 % >60cm Hình 4.4: Tường chắn sườn núi ?? hình 4.3 đâu???? c) Đường theo phân thủy - Đường phân thủy nơi trời mưa nước từ chảy phía Đây dạng địa hình mà đồi núi nhau, nối liền tạo thành dãy núi Chúng ta phải làm đường dọc theo đỉnh dãy núi Đặc điểm bật đường theo phân thủy độ dốc dọc tầm nhìn đường thường khó bảo đảm (dốc cục ngắn), địa chất ổn định tốt, công trình, đường khó ngụy trang, xa nguồn nước sinh hoạt - Khi làm đường dọc theo phân thủy, đoạn dốc lớn ngắn, liên tiếp, ngược chiều, nối qua đỉnh đồi cần tính toán tỉ mỉ sử dụng đất đào hạ dốc đỉnh đồi đưa xuống đắp chân dốc, bảo đảm độ dốc dọc đường tầm nhìn qui định, đoạn đường đào thường có dạng xẻ đứt chữ “U” - Đối với dốc dài liên tục ≥ 6% 1.000m với xe ô tô, 500m với xe thô sơ phải làm đoạn nghỉ với độ dốc 2÷3% dài 50÷100m - Đối với đoạn đường vòng mà lên dốc phải hạ bớt dốc theo qui định d) Làm đường theo khe suối - Khe suối nước ta thường có độ dốc lớn, tốc độ nước chảy lưu lượng nước phụ thuộc theo mùa thay đổi nhanh Dọc theo bên bờ suối, thường có nhiều đá cuội cối lớn - Tùy theo yêu cầu sử dụng, vào tình hình địa chất, địa hình hai bên bờ suối, người ta thường đặt tuyến men theo dòng chảy - Trường hợp đường sử dụng mùa khô, tình hình địa chất, độ dốc dọc cho phép làm đường theo dòng chảy - Trường hợp sẵn đá, mặt đường phải san lấp hoàn toàn đá chống xói lở, trơn trượt dòng chảy, đá sẵn gỗ, lát mặt đường gỗ tròn, bó cành cây, áp dụng dòng chảy có vận tốc nhỏ, lòng suối rộng - Sử dụng đường theo dòng chảy phải ý an toàn, dùng biển báo, cọc bảo hiểm đánh dấu, đường cho xe chạy e) Làm đường vượt qua dòng chảy, khe cạn - Miền núi có nhiều sông suối, khe lạch, km tuyến đường vùng núi thường găïp 2÷5 chỗ vượt qua dòng chảy, chế độ dòng chảy miền núi hỗn loạn, hay biến đổi, vận tốc chảy lớn, nước lũ có nhiều đá lăn, trôi phá hoại công trình, thung lũng sông thường có độ dốc lớn nên lũ thường xuất bất ngờ, thời gian lũ ngắn, vận tốc lớn (tới 10m/s) - Tùy theo tình hình cụ thể loại dòng chảy, khe cạn mà ta làm đường khắc phục vượt qua dòng chảy, khe cạn công trình cho nước chảy đường, ngang qua đường đường như: + Thoát nước hầm + Đường tràn, đường ngầm + Cầu, cống loại + Cầu máng nút thừa + Bậc nước, dốc nước có giếng tiêu - Ngoài công trình thoát nước cần phải xây dựng hệ thống công trình điều chỉnh, nắn dòng dẫn điều hòa dòng chảy chống xói mòn, xói lở công trình - Khi chọn tuyến cố gắng đặt tuyến thẳng góc với dòng chảy, vượt qua chỗ dòng chảy thẳng, ổn định, thoát nước tốt, độ dốc vào đầu cầu không 6% Hình 4.5 Đường qua khe suối g) Làm đường qua đèo (cắt qua đường phân thủy) - Làm đường đèo qua dãy núi vấn đề phức tạp, toàn tuyến vượt qua dãy núi gồm có phần dẫn tới đèo từ hai phía đoạn qua đèo Vấn đề quan trọng ta tìm chọn dãy núi phần đèo thấp nhất, có địa hình điều kiện địa chất thuận lợi nhất, hai bên yên ngựa (đoạn dẫn tới đèo) phải có sườn thoải, ổn định, đặt tuyến triển khai tuyến - Có thể làm đường vượt qua đèo cách sau: + Tuyến qua đèo với cao độ thi công nhỏ (đi theo đèo thấp, rộng, sườn thoải) + Tuyến qua đèo có làm đường đào sâu (khi địa chất ổn định cho phép đào sâu) + Tuyến qua đèo hầm đèo hẹp cao, địa chất đèo không ổn định có đá lăn, đất lở đe dọa, sườn núi gần đèo dốc - Triển khai tuyến vượt đèo phải cắm theo dạng đường chữ chi (đường cong rắn, đường vòng móng ngựa); song cố gắng tránh làm đường vòng móng ngựa, khối lượng lớn khó thi công, dễ tạo thành trọng điểm địch đánh phá, khó ngụy trang f) Làm đường qua vùng đá lăn - Khi làm đường qua vùng đá lăn, trước hết phải điều tra đánh giá khu vực đá lăn, cường độ khối lượng đá lăn + Nếu vùng đá lăn hoạt động mạnh, đường cần đặt bên sườn núi cao vùng nham thạch bị phong hóa cao chỗ trũng tích tụ đá vụn, địa hình không cho phép đặt tuyến chuyển sang phía bờ bên thung lũng để tránh đá lăn + Nếu đá lăn hoạt động chân dốc bờ sông bị xói mòn gia cố bờ sông, làm kè nắn dòng chạy chỗ khác >60cm >60cm Hình 4.6: Tường chắn đá lăn sườn núi đá lăn hoạt động mạnh - Nếu đá hoạt động yếu đặt đường vùng đá lăn, phải làm tường chắn không cho đá rơi xuống mặt đường Trường hợp đá lăn yếu, làm tường ngăn phía dưới, sau thời gian đá lăn lấp đầy tường ngăn lại xây tiếp tường ngăn phía bên (hình 4.7a ) - Nếu lớp đá lăn dầy tường chắn đặt phần lớp đá lăn (hình 4.7b) >60cm Tường chắn b ) >60cm )Tường chắn a) b) Hình 4.7: Tường chắn đặt phần lớp đá lăn, đá gốc a) Đá lăn hoạt động yếu b) Đá lăn dày 4.1.3 Xây dựng đường vòng móng ngựa a) Khái niệm Trong vùng núi hiểm trở, đặt tuyến sườn núi có độ dốc lớn, cần phải kéo dài tuyến để đảm bảo cho độ dốc không vượt độ dốc tối đa cho phép Nếu chỗ để triển khai tuyến bị hạn chế, người ta buộc phải đặt tuyến theo hình chữ chi (hình gẫy), chuyển hướng đường từ đường bình độ sang đường bình độ khác sườn dốc Đường theo hình chữ chi sườn dốc chuyển từ đường bình độ thấp lên đường bình độ cao đường vòng móng ngựa b) Cấu tạo Ở chỗ giao hai đoạn thẳng liền nhau, người ta dùng đường cong nằm phía mà góc chuyển hướng để thay cho chỗ gẫy tuyến; cấu tạo đường vòng móng ngựa gồm đường cong chính, hai đường cong phụ, toàn đường vòng móng ngựa nằm sườn dốc (hình 4.8) ≥100m TC5 TÑ6 TC6 Ñ6 γ 05 ≥40m ≥20m TC2 TÑ3 TÑ4 TC4 β e Ñ4 TC3 TÑ5 ≥65m α 02 B Ñ1 ≥1 5m A Ñ3 β TÑ2 - 30m L=10 TĐ1 TC1 Hình 4.8: Cấu tạo đường vòng móng ngựa c) Đặc điểm - Khối lượng thi công lớn, phạm vi thi công hẹp, triển khai thi công gặp nhiều khó khăn, nhiều thời gian, nhân lực, khó sử dụng xe máy để thi công, kỹ thuật phức tạp - Xe vào đường vòng móng ngựa bị hạn chế tốc độ, dễ xẩy an toàn Chú ý: Khi tuyến khó triển khai dùng đường vòng móng ngựa, cần hạn chế sử dụng, phài dùng bán kính đường cong nhỏ, vận tốc hạn chế, vận chuyển khó khăn d) Yêu cầu kỹ thuật 6% hAB A 6% B Bn br 0,5m Bn br Hình 4.9: Chiều rộng cổ họng A-B - Bán kính đường vòng móng ngựa ≥15m - Độ dốc siêu cao đường vòng móng ngựa isc=6% - Độ mở rộng bụng đường vòng e=2,5÷3m - Đoạn nối mở rộng L=10÷30m - Độ dốc dọc cho phép đường vòng móng ngựa tính từ TĐ đến TC: i d=4% - Chiều dài tối thiểu đoạn đường cong chuyển tiếp 20m - Khoảng cách tối thiểu tâm đường vòng móng ngựa gần tuyến 100m - Bán kính đường vòng ngược chiều ≥40m - Không để nước đổ từ đường vóng móng ngựa xuống đường vòng móng ngựa - Chiều rộng cổ họng AB (hình 3.31) tính theo công thức : AB=Bđ+Br+0,5m+ 1,5.HAB (4.1) Trong : Bn: Chiều rộng đường (m) Br: Chiều rộng rãnh (m) HAB: Độ chênh cao A B (m) 0,5m: Hệ số dự phòng sụt lở (thềm bảo vệ) Hình 4.10 chữ chi Đường cong Bảng 4.1: Chỉ tiêu kỹ thuật chỗ quay đầu xe đường vòng móng ngựa Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h 60 40 30 20 Tốc độ thiết kế quay đầu xe, km/h 25 20 20 20 Bán kính cong nằm tối thiểu, m 20 15 Độ dốc siêu cao lớn nhất, % 6 Độ mở rộng phần xe chạy xe, m 2,5 3,0 Dốc dọc lớn chỗ quay đầu xe, % 5,0 5,5 4.2 Xây dựng đường đắp đất yếu 4.2.1 Khái niệm - Nền đất yếu khái niệm rộng, bao gồm từ loại đất sét có sức chịu tải đến loại lầy than bùn bùn hữu với mức độ phân hủy khác Do nguồn gốc cấu tạo điều kiện hình thành mà tính chất làm việc chúng tác dụng tải trọng bên khác Nếu sức chịu tải đất yếu, không đủ độ lún đường, diễn biến chậm cần áp dụng biện pháp xử lý đặc biệt để tăng độ ổn định tăng nhanh thời gian lún đắp đất yếu Trên thực tế áp dụng nhóm, biện pháp xử lý chủ yếu sau: + Thay đổi, sửa chữa đồ án thiết kế đường (như giảm chiều cao đắp di chuyển vị trí tuyến đến khu vực có chiều dầy lớp đất yếu mỏng) Đây biện pháp tốt nhất, nên cố gắng áp dụng + Các biện pháp liên quan đến việc bố trí thời gian (xây dựng theo giai đoạn), giải pháp vật liệu (bệ phản áp, đắp vật liệu nhẹ, đào bỏ phần đất yếu…) biện pháp liên quan tới hai giải pháp (gia tải tạm thời) + Các biện pháp xử lý thân đất yếu (như cọc cát, cột balát, cột đất gia cố vôi, cọc v.v…), nhóm biện pháp đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dùng xí nghiệp chuyên nghiệp thi công - Nói chung trường hợp cụ thể có nhiều biện pháp xử lý thích hợp, chọn biện pháp cần phải phân tích đầy đủ theo nhân tố: + Tính chất tầm quan trọng công trình + Thời gian + Tính chất chiều dầy lớp đất yếu + Giá thành xây dựng 4.2.2 Một số phương pháp kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu Có nhiều biện pháp xử lý có nhiều phương pháp kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu a) Xây dựng đắp theo thời gian (giai đoạn) Khi cường độ ban đầu đất yếu thấp, để đảm bảo cho đường ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ cách đắp đất lớp một, chờ cho đất mềm cố kết, sức chịu cắt tăng lên có khả chịu tải trọng lớn đắp lớp b) Tăng chiều rộng đường, làm bệ phản áp - Khi cường độ chống cắt đất yếu không đủ để xây dựng đắp theo giai đoạn thời gian cố kết dài so với thời gian thi công, dự kiến áp dụng biện pháp nhằm tăng độ ổn định, giảm khả trôi đất bên - Bệ phản áp đóng vai trò đối trọng, tăng độ ổn định cho phép đắp đường với chiều cao lớn hơn, bệ phản áp có tác dụng phòng lũ, sóng, thấm nước v.v… - Bệ phản áp thường đắp lúc với việc xây dựng đắp chính; không cho máy thi công lại bệ phản áp không cần đầm lèn, có dùng cho xe máy lại phần bệ phản áp phải đắp vật liệu thấm nước - Dùng bệ phản áp thích hợp vật liệu đắp rẻ phạm vi đắp đất không bị hạn chế Nền đất yếu L=24m 1/3 Hình 4.11: Sử dụng bệ phản áp c) Đào bỏ phần toàn đất yếu h=4,5m H=12m Nền đắp D=0,9m 1/3 - Có thể áp dụng phương pháp đào bỏ phần toàn đất yếu trường hợp sau: + Khi thời hạn đưa đường vào sử dụng ngắn đào bỏ đất yếu giải pháp tốt để tăng nhanh trình cố kết, tùy theo thời gian cố kết dự kiến để tính chiều sâu cần đào bỏ đất yếu + Khi mà việc cải thiện đặc trưng học đất yếu (ví dụ góc ma sát nội) cố kết hiệu để đạt chiều cao thiết kế đắp + Khi cao độ thiết kế gần với cao độ thiên nhiên, đắp đường đủ dầy để đảm bảo cường độ cần thiết kết cấu mặt đường - Để tính kích thước hợp lý phần đất cần đào bỏ đi, cần phải xét đến nhân tố: + Về mặt kinh tế: Chỉ đào bỏ toàn lớp đất yếu chiều dầy không lớn, thực tế khó xác định chiều sâu kinh tế, liên quan đến nhiều điều kiện cụ thể trường + Về chiều rộng tối thiểu để đào bỏ đất, cần định có ý đến khả gây ổn định phần đất yếu lại thi công Mặt đường Nền đường Đất yếu Hình 4.12: Đào bỏ phần đất yếu d) Giảm trọng lượng đắp - Có thể giảm trọng lượng đắp tác dụng lên đất yếu cách : + Giảm chiều cao đắp đến trị số tối thiểu cho phép, vào điều kiện địa chất, thủy văn + Dùng vật liệu nhẹ đắp đường - Các yêu cầu vật liệu nhẹ dùng đắp đường: + Dung trọng nhỏ + Có cường độ học định + Không ăn mòn bê tông thép + Có khả chịu nén tốt, độ nén lún nhỏ + Không gây ô nhiễm môi trường - Ở nước người ta sử dụng vật liệu sau: + Dăm bào, mạt cưa + Than bùn nghiền đóng bánh + Tro hay xỉ lò cao + Bê tông xen lu lô polystyren nở + Cũng sử dụng ống kim loại chất dẻo thân đường để giảm tải trọng có tác dụng thoát nước qua đường vùng ngập lụt 2~3m + Ở Pháp sử dụng đất xốp để xây dựng số đoạn đắp nhẹ e) Phương pháp gia tải tạm thời Phương pháp gồm có việc đặt gia tải (thường 2÷3m đắp bổ sung) vài tháng lấy thời điểm mà đường đạt độ lún cuối dự kiến trường hợp với đắp không gia tải, gia tải phù hợp với điều kiện ổn định đắp; phương pháp nên dùng chiều cao tới hạn cao nhiều so với chiều cao thiết kế Nói chung phương pháp cho phép cải thiện độ lún số trường hợp hạn chế sau: + Nếu đắp có chiều cao lớn không nên đắp thêm gia tải để đảm bảo điều kiện ổn định + Nếu chiều dầy lớp đất yếu lớn (ví dụ ≥5m) đắp thêm 2÷3m gia tải có hiệu + Nếu chiều dầy lớp đất yếu nhỏ (3÷4m) đất thấm lẫn đắp thêm khoảng 2m gia tải có hiệu định Gia tải đất cát Mặt đường 3~4m Nền đường Đất yếu Hình 4.13: Gia tải đất yếu f) Làm lớp đệm cát - Thường dùng lớp đệm cát để tăng tốc độ cố kết đất yếu sau đắp đất để tăng cường độ chống cắt đất yếu, lớp đệm cát có tác dụng cải tạo phân bố ứng suất đất yếu - Dùng lớp đệm cát thi công đơn giản, thời gian đắp đất tượng đối lâu thường kết hợp lớp đệm cát với phương pháp xây dựng đường theo giai đoạn Phương pháp làm lớp đệm cát thích hợp điều kiện sau: + Chiều cao đắp từ 6÷9m + Lớp đất yếu không dầy (dưới 3m) + Có nguồn cát gần - Có thể bố trí lớp đệm cát theo hình thức sau : + Chiều dầy lớp đệm cát thường lấy theo kinh nghiệm tham khảo số liệu (bảng 4.2) Bảng 4.2 Chọn chiều dày lớp đệm cát theo độ lún Độ lún đắp (m) Chiều dày lớp đệm cát(m) 1,5 0,8 1,5-2,0 1,0 >2,0 1,2 + Đặt lớp đệm cát sau đào bỏ phần lớp đất yếu: 6~9m Mặt đường Nền đắp ≤3m Cát Đất yếu Hình 4.14: Lớp đệm cát đặt trực tiếp đất yếu - Đối với loại đệm cát này, thi công theo dạng mặt cắt sau : + Lớp đệm cát có chiều dầy không đổi Ứng dụng nơi có lớp đất yếu mỏng, tương đối chặt, cường độ không thấp (hình 4.15) Mặt đường Nền đắp Lớp đệm cát có chiều dày không đổi Đất yếu Hình 4.15: Lớp đệm cát có chiều dày không đổi + Lớp đệm cát có chiều dầy thay đổi, mỏng hai bên dầy Áp dụng nơi có lớp đất yếu tương đối mỏng lỏng, làm dầy hai bên để không cho bùn bị đẩy sang hai bên, phần làm dầy bên nằm đất cứng đắp đá (hình4.16) Mặt đường Nền đắp Lớp đệm cát Đất yếu Hình 4.16: Lớp đệm cát mỏng hai bên dày + Lớp đệm cát có chiều dầy thay đổi dầy hai bên mỏng Áp dụng nơi có lớp bùn tương đối dầy, chịu ứng suất lớn, hai bên chịu ứng suất nhỏ (hình 4.17) Mặt đường Nền đắp Lớp đệm cát Đất yếu Hình 4.17: Lớp đệm cát dày hai bên mỏng - Chiều dầy lớp đệm cát trường hợp đặt lớp đệm cát sau đào bỏ phần đất yếu, phụ thuộc vào ứng suất đắp tác dụng bề mặt lớp cát, tham khảo (bảng 4.3) Bảng 4.3: Chiều dày lớp đệm cát phụ thuộc vào ứng suất bề mặt Ứng suất bề mặt lớp cát (daN/cm2) Chiều dày lớp đệm cát(m)