Giải pháp thi công nền đường đắp trên đất yếu

THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU  Khái niệm  Tính chiều cao phòng lún xác định xác       chiều cao đất đắp Xây dựng đắp theo giai đoạn Tăng chiều rộng đường, làm bệ phản áp Đào bỏ phần toàn đất yếu Giảm trọng lượng đắp Phương pháp gia tải tạm thời Những biện pháp cải tạo điều kiện ổn định biến dạng đất yếu KHÁI NIỆM Hiện chưa có khái niệm rõ ràng đất yếu Dựa tính chất lý đất coi đất yếu loại đất có đặc điểm sau: - Khả chịu tải thấp: R = 0,51 kg/cm2 - Biến dạng lớn: E0 ≤ 50 kg/cm2 - Góc nội ma sát nhỏ:  = 480 - Cường độ lực dính nhỏ: c = 0,05 0,1 kg/cm2 - Khả chống cắt nhỏ - Độ thấm nước nhỏ - Hàm lượng nước cao, gần bão hoà - Hệ số rỗng lớn - Có lẫn hữu KHÔNG ỔN ĐỊNH Đắp theo giai đoạn Bệ phản áp Đào thay phần đất yếu Giảm chiều cao đắp Không ổn định Nền đất cọc Đắp vật liệu nhẹ Cột ba lát Cột đất gia cố vôi, xi măng Đắp thay toàn đất yếu LÚN NHIỀU KÉO DÀI Đào thay phần đất yếu Giảm chiều cao đắp Đắp lớp đệm, đắp đất bè Đắp vật liệu nhẹ Cột ba lát Lún nhiều kéo dài Đắp thay toàn đất yếu Gia tải tạm thời Nền đất cọc Cọc cát rãnh cát Cột đất gia cố vôi, xi măng CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ Thay đổi sửa chữa đồ án thiết kế (như giảm chiều cao đắp di chuyển vị trí tuyến đến khu vực có chiều dày 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), biện pháp vật liệu (bệ phản áp, đắp vật liệu nhẹ, đào bỏ phần đất yếu, …) biện pháp liên quan đến hai giải pháp (gia tải tạm thời) CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ Các biện pháp xử lý thân đất yếu (như cọc cát, cột balát, cột đất gia cố vôi, cọc, …) Nhóm biện pháp đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng xí nghiệp chuyên nghiệp thi công CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ Chọn biện pháp cần phải phân tích đầy đủ theo nhân tố sau: - Tính chất tầm quan trọng công trình - Thời gian - Tính chất chiều dày lớp đất yếu - Giá thành xây dựng CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ Tuỳ theo yêu cầu cụ thể công trình sau thi công, cần phải xác định độ lún tổng cộng độ lún cho phép Ví dụ đưa đường vào sử dụng yêu cầu độ lún phải nhỏ X cm/năm Thời gian kể từ khởi công xây dựng công trình đưa công trình vào sử dụng nhân tố quan trọng cần phải xét đến chọn phương pháp xử lý Nếu khoảng thời gian dãn cách mà dài biện pháp xử lý rẻ biện pháp chọn CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ DƯỚI TÁC DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI TRỌNG Mục tiêu: - Đảm bảo ổn định đắp xây dựng - Đạt độ lún phù hợp với thời gian thi công CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ DƯỚI TÁC DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI TRỌNG Khi áp dụng biện pháp yêu cầu lớp đất yếu phải tiếp xúc với lớp vật liệu thấm nước tốt Nếu vật liệu đắp đường đất dính phải làm lớp đệm cát có chiều dày từ 0,51m để tăng nhanh thời gian cố kết TÍNH CHIỀU CAO PHÒNG LÚN VÀ XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC CHIỀU CAO ĐẮP ĐẤT HR = H + S Trong đó: - H hiệu độ cao thiết kế cao độ đất thiên nhiên - HR chiều cao đất đắp - S độ lún đắp chiều dày HR gây Tính S theo phương pháp cộng lún lớp (Xem GT Cơ học đất) XÂY DỰNG NỀN ĐẮP THEO GIAI ĐOẠN Khi cường độ ban đầu đất yếu thấp, để đảm bảo cho đường ổn định cần áp dụng biện pháp tăng cường độ cách đắp đất lớp một, cho cho đất cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả chịu tải trọng lớn thi đắp lớp đất XÂY DỰNG NỀN ĐẮP THEO GIAI ĐOẠN Có thể kiểm tra trạng thái cố kết đất yếu đắp biện pháp sau: - Đo áp lực lỗ rỗng - Đo độ lún lớp đất yếu - Xác định độ tăng lực dính Cu thí nghiệm cắt cánh Đây biện pháp xử lý đơn giản thời gian thi công kéo dài Nếu thời gian giai đoạn xây dựng dài kết hợp với biện pháp cọc cát TĂNG CHIỀU RỘNG NỀN 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 trồi đất hai bên Bệ phản áp đóng vai trò đối trọng, tăng độ ổn định cho phép đắp đường với chiều cao lớn hơn, đạt độ lún cuối thời gian ngắn Bệ phản áp có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm nước, So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với khối lượng đất có lợi giảm mô men lực trượt nhờ tập trung tải trọng chân taluy TĂNG CHIỀU RỘNG NỀN ĐƯỜNG, LÀM BỆ PHẢN ÁP Kích thước bệ phản áp thường lấy sau: - Chiều cao 40-50% chiều cao đường H - Chiều rộng 2-3 lần chiều dày lớp đất yếu D Bệ phản áp thường đắp lúc với việc xây dựng đắp Nếu không cho máy thi công lại không cần đầm lèn Nếu có dùng cho máy lại phần bệ phản áp phải đắp vật liệu thấm nước Tuy nhiên muốn cho bệ phản áp phát huy hiệu để xây dựng đắp giai đoạn thể tích phải lớn Vì phương pháp thích hợp vật liệu đắp rẻ phạm vi đắp đất không bị hạn chế ĐÀO BỎ MỘT PHẦN HOẶC TOÀN BỘ ĐẤT YẾU Áp dụng biện pháp trường hợp: - Khi thời gian sử dụng ngắn đào bỏ đất yếu giải pháp tốt để tăng nhanh trình cố kết - Khi đặc trưng học đất yếu nhỏ mà việc cải thiện cố kết hiệu để đạt chiều cao thiết kế đắp Như xây dựng đắp sau đào bỏ toàn lớp đất yếu (nếu lớp đất xấu cả) đào bỏ phần mặt có cường độ thấp so với lớp lại - Khi cao độ thiết kế gần với cao độ thiên nhiên, đắp đường đủ dày để đảm bảo cường độ cần thiết kết cấu mặt đường ĐÀO BỎ MỘT PHẦN HOẶC TOÀN BỘ ĐẤT YẾU Để tính kích thước hợp lý phần đất đào bỏ đi, cần xét đến nhân tố sau: - Về mặt kinh tế: Chỉ đào toàn lớp đất yếu chiều dày không lớn Thông thường giá thành đào bỏ đất yếu xấp xỉ với giá thành làm cọc cát, nhiên làm cọc cát phải thời gian dài chờ cho đất yếu cố kết Trong thực tế khó xác định chiều sâu kinh tế liên quan đến nhiều điều kiện cụ thể trường - Về chiều rộng tối thiều để đào bỏ đất, cần định có ý đến khả ổn định phần đất yếu lại thi công GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP Giảm chiều cao đắp đến trị số tối thiểu cho phép vào điều kiện địa chất thuỷ văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu đường chiều cao tối thiểu mực nước tính toán theo quy phạm) Nếu đường bãi sông giảm mực nước dâng cách tăng độ cầu Dùng vật liệu nhẹ đắp đường: Sử dụng vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ loại trừ yếu tố bất lợi ảnh hưởng đến ổn định đắp giảm độ lún GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP Các yêu cầu với vật liệu nhẹ dùng đắp đường sau: - 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 GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP Các vật liệu nhẹ thường dùng: - Dăm bào, mạt cưa - Than bùn nghiền, đóng bánh - Tro bay, xỉ lò cao - Bê tông xen lu lô - Polystyren nở GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP Dăm bào, mạt cưa khó đầm chặt, chóng mục nát ô nhiễm nước nên không thích hợp để xây dựng đắp có chất lượng cao Than bùn thích hợp với đường có độ lún cho phép lớn Tro bay, xỉ lò cao thường nặng so với vật liệu nhẹ khác vật liệu nhạy cảm với nước nên thường sử dụng để đắp phần đường mực nước ngầm GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP Bê tông xenlulô Polystyren nở loại vật liệu đắt tiền Polystyren nở loại vật liệu nhẹ có triển vọng trọng lượng thể tích nhỏ, dùng nhiều nước ngoài, dùng dạng khối đặt thành lớp đặn đắp, bên bọc lớp vật liệu chống hydrocacbure 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 t mà đường đạt độ lún cuối dự kiến với trường hợp với đắp không gia tải Nói cách khác, phương pháp cho phép đạt độ cố kết yêu cầu thời gian ngắn PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TẠM THỜI Gia tải phải phù hợp với điều kiện ổn định đắp Phương pháp dùng chiều cao tới hạn cao nhiều so với chiều cao thiết kế Để tính áp lực tăng thêm thời gian tác dụng cần áp dụng phương pháp tính giới thiệu GT Cơ học đất Tăng trị số tải trọng tác dụng lên bề mặt lớp đất yếu, tính trị số độ lún tương ứng, chọn trị số độ lún gần với độ lún ổn định đắp thời hạn thi công cho trước PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TẠM THỜI Phương pháp cho phép cải thiện độ lún số trường hợp hạn chế - Nếu đắp có chiều cao lớn không nên đắp thêm gia tải để đảm bảo điều kiện ổn định - Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn phương pháp hiệu - Nếu chiều dày lớp đất yếu nhỏ (3-4m) đất thấm phương pháp có hiệu định Tuy nhiên cần mở rộng đáy đắp để lớp gia tải đủ rộng ảnh hưởng đến toàn lớp đất yếu ... Đào thay phần đất yếu Giảm chiều cao đắp Đắp lớp đệm, đắp đất bè Đắp vật liệu nhẹ Cột ba lát Lún nhiều kéo dài Đắp thay toàn đất yếu Gia tải tạm thời Nền đất cọc Cọc cát rãnh cát Cột đất gia cố... KHÔNG ỔN ĐỊNH Đắp theo giai đoạn Bệ phản áp Đào thay phần đất yếu Giảm chiều cao đắp Không ổn định Nền đất cọc Đắp vật liệu nhẹ Cột ba lát Cột đất gia cố vôi, xi măng Đắp thay toàn đất yếu LÚN NHIỀU... biện pháp vật liệu (bệ phản áp, đắp vật liệu nhẹ, đào bỏ phần đất yếu, …) biện pháp liên quan đến hai giải pháp (gia tải tạm thời) CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ Các biện pháp xử lý thân đất yếu (như