Như trên đã trình bầy, trong phạm vi những đoạn đắp cao, địa tầng cơ bản chỉ gồm 1 lớp bùn sét lớp số 3 là có ảnh hưởng lớn và trực tiếp tới ổn định nền đường.. Cố kếtCố kết thẳng đứng c
Trang 1CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
Cầu Mỹ An thuộc gói thầu số 10, dự án đầu tư xây dựng tuyến N2, dự án thành phần 3, đoạn Tân Thạnh - Mỹ An Đây là gói thầu cuối cùng trong dự án thành phần 3 Toàn bộ gói thầu thuộc địa phận thị xã Mỹ An, điểm đầu km101+00, điểm cuối km101+901.87 Chiều dài tuyến chính 901.87m, gồm 426.75m cầu Mỹ An và 475.12m đường đầu cầu, và 272.029m tuyến nhánh phía
mố A1 Mặt cắt ngang trên tuyến chính rộng 16m, tuyến nhánh rộng 9m Chiều cao nền đắp 3~5.5m
Căn cứ vào tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình do Công ty TVTK KĐCT & ĐKT thực hiện tháng 11/2005, toàn tuyến đi qua vùng đất yếu dầy 10m đến trên 13m
Trang 2CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1 ĐỊA TẦNG
Chi tiết về địa tầng xem trong hồ sơ Khảo sát Địa chất nền đường do Công ty TVTK KĐCT & ĐKT thực hiện tháng 11/2005
Có thể mô tả sơ lược các lớp đất đá ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định nền đường như sau:
Lớp sét trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng, lớp số2: Đây là lớp vỏ cứng phía trên lớp đất yếu, phân bố cục bộ tại một số vị trí trên tuyến nhánh và đoạn cuối tuyến bắt đầu từ lý trình khoảng km101+700 Đây là đoạn đắp thấp, HE~1m và sau đó vuốt vào đường hiện tại Vì vậy thực tế lớp đất này ít ảnh hưởng đến ổn định của những đoạn đắp cao, cần xử lý
Lớp sét yếu, lớp số 3: Đây là lớp bùn thành phần chủ yếu là sét gầy lẫn hữu cơ Đây là lớp có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến ổn định nền đường
Chiều dầy của lớp khá đông nhất, thường 10~13m Đất ở trạng thái quá cố kết, giá trị OCR phổ biến trong khoảng 1.5 ~ 4.5
Lớp sét trạng thái dẻo cứng - nửa cứng, lớp số 4, 5: Đây thực chất là 1 lớp, ở phần trên, do tiếp xúc với lớp bùn, bề mặt lớp bị mềm hoá Chiều dầy lớp này khoảng 10~15m Theo kết quả khảo sát, trị số SPT phổ biến N>20
Thực tế lớp này, và các trầm tích cát hoặc sét cứng phía dưới ảnh hưởng không đáng kể đến ổn định nền đường
2 CHỈ TIÊU CƠ LÝ
Chi tiết về chỉ tiêu cơ lý các lớp đất xem trong hồ sơ Khảo sát Địa chất nền đường do Công ty TVTK KĐCT & ĐKT thực hiện tháng 11/2005
Như trên đã trình bầy, trong phạm vi những đoạn đắp cao, địa tầng cơ bản chỉ gồm 1 lớp bùn sét (lớp số 3) là có ảnh hưởng lớn và trực tiếp tới ổn định nền đường Nên ở đây chỉ xác định các chỉ tiêu tính toán của lớp này
Trang 32.1 Sức kháng cắt không thoát nước ban đầu, Su:
Đã thực hiện cắt cánh hiện trường tại 03 vị trí gồm mố A2, trụ P4 (ban đầu là vị trí mố A1) và phạm vi nền đường (lỗ khoan MA-R4) Kết quả phản ánh rất rõ sự biến đổi của Su theo chiều sâu, theo đó:
- Đến 4m: giá trị trung bình Su=2.25 t/m2, độ lệch tiêu chuẩn =0.14
- Dưới 4m: Su tăng theo chiều sâu, Su=0.055z+1.83 (z:độ sâu tính từ mặt đất) với sai số quân phương 0.13
Từ kết quả này chọn:
- Đến 4m: Su=2.11 t/m2
- Dưới 4m: Su=0.055z+1.70
2.2 Hệ số tăng sức kháng cắt, m:
Đã thí nghiệm 02 mẫu CU trong lớp này, kết quả cu=12o59 ~ 14o49, tương ứng m=0.23~0.26
Theo kết quả thí nghiệm cố kết, tương ứng với chiều sâu trên và dưới 4m, xác đinh được Pc=5 và 7.5t/m2 Tương ứng, theo tương quan với các giá trị Po,
Su [Ladd (1977)], m xác định được trong khoảng m=0.29~0.45
Đối với loại đất sét lẫn hữu cơ như lớp bùn ở đây người ta cũng đã xác định được phổ biến m = 0.2~0.5
Tập hợp tất cả những số liệu trên chọn:
m=0.25
2.3 Áp lực tiền cố kết, Pc:
Đã có 04 mẫu thí nghiệm cố kết được thực hiện trong lớp này Theo đồ thị
sự biển đổi Pc theo chiều sâu (xem phụ lục) cho thấy, trong khoảng độ sâu tới 4m, giá trị Pc rất ổn định ở khoản 5t/m2 Dưới độ sâu 4m Pc tăng dần từ 5 đến 9t/m2
Từ kết quả thí nghiệm chọn:
- Đến 4m: Pc=5 t/m2
- Dưới 4m: Pc=7.5t/m2
Trang 42.4 Các chỉ tiêu cố kết khác e, Cv, Ch, Cc, Cs:
Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén cố kết, hệ số rỗng e và Cv theo các cáp áp lực khác nhau được chọn như sau:
e-p (kg/cm 2 )
0 0.0625 0.125 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0 8.0 1.641 1.601 1.579 1.535 1.454 1.340 1.198 1.043 0.883
Cv-p (kg/cm 2 )
1.641 1.601 1.579 1.535 1.454 1.340
Trong trầm tích bùn sét ở đây đôi chỗ có lẫn hữu cơ Trong quá trình khoan khảo sát còn phát hiện cả những thân cây với mức độ phân huỷ khác nhau Sự phân bố các tàn tích hữu cơ trong đất sẽ làm cho khả năng thấm theo chiều ngang tăng lên đáng kể so với theo phương thẳng đứng [Nguyễn Thành Long và Bergado] theo đó tỉ số giữa hệ số cố kết theo phương ngang và phương thẳng đứng có thể lên đến 10
- Trong dự án này chọn Ch=2Cv
Từ đường cong e-logP chọn ở trên xác định được:
- Cc=0.55
- Cs=0.05
2.5 Các chỉ tiêu khác
Ngoài những chỉ tiêu trên đây, các chỉ tiêu khác như được xác định từ các kết quả thí nghiệm
Dưới đây (bảng 2.1) là giá trị các chỉ tiêu cơ lý chọn cho tính toán xử lý nền đất yếu toàn tuyến dự án này
Bảng 2.1 Giá trị tính toán các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu - lớp 3 Pc(t/m3) e
o
c
C s
Pc(t/m2) Cv*10-3
cm2/s
Trang 51.65 mục
2.4
Đến 4m:Su=2.1 Dưới 4m:
Su=0.055z+1.7
0 25
0 55
0 05
Đến 4m:
Pc=5 Dưới 4m:
Pc=7.5
mục 2.4
Ghi chú: Ch=2Cv
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1 TIÊU CHUẨN ÁP DUNG VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN
Việc tính toán dựa trên cơ sở các yêu cầu qui định trong 22TCN262-2000,
cụ thể đối với dự án này:
1.1 Ổn định trượt
Hệ số an toàn (Fs) không nhỏ hơn 1.2 trong khi thi công và không nhỏ hơn 1.4 khi đưa vào xử dụng
1.2 Ổn định lún:
Theo thiết kế đây là khu vực thuộc thị xã Mỹ An, đồng thời các đoạn chuyển tiếp ngắn, tiếp theo lại có đoạn vuốt vào đường hiện tại nên, để đảm bảo tốt hơn sự êm thuận của đường, kiến nghị áp dụng Sr<10cm với nền đường đầu cầu và Sr<20cm cho tất các các đoạn còn lại
2 CÁC THÔNG SÔ TÍNH TOÁN
2.1 Nền đắp
Rộng: 16m cho đoạn đầu cầu Mỹ An, 9m cho tuyến nhánh
Mái taluy: 1:2
Vật liệu đắp (cát đầm chặt K95): =1.9 t/m3, =30o
Vật liệu gia tải (nếu có): =1.7 t/m3
2.2 Tải trọng phân bố
Khi đưa vào khai thác, q=1.5t/m
2.3 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất
Bảng 2.1
Trang 63 LÝ THUYẾT VÀ CÔNG THƯC TÍNH TOÁN
3.1 Ứng suất do tải trọng nền đường gây ra
Ứng suất thẳng đứng do tải trọng nền đường gây ra được tính theo công thức Osterberg như sau:
sz=Iq.q Trong đó:
sz – ứng suất thẳng đứng tại độ sâu (t/m2)
q- Tải trọng nền đường (= *h t/m2)
- Dung trọng vật liệu đắp nền đường (t)
h- Chiều cao nền đường (= *h t/m2)
Iq - Hệ số ảnh hưởng
3.2 Lún cố kết
Lún cố kết của đất nền được tính theo công thức
Đối với đất cố kết bình thường:
) 0
) 0
log
i o
c
p
dp p
e
Hi C S
Đối với đất quá cố kết:
) 0
) 0
log
i o
i s
p
dp p
e
H C
S Nếu po + dp <pc
c
i o
i c i
c o
i s
p
dp p
e
H C p
p e
H C
) 0
log 1
log
Trong đó:
eo- Hệ số rỗng ban đầu
poi – ứng suất bản thân
dpi – ứng suất thẳng đứng do nền đường gây ra với lớp đất thứ i
Pc – áp lực tiền cố kết
Cc- Hệ số nén
Cs- Hệ số nén lại
Hi – Chiều dầy lớp đất thứ i
Trang 73.3 Cố kết
Cố kết thẳng đứng của các lớp đất được tính theo lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi qua công thức:
2
*
H
t C
Tv v
Trong đó:
Tv: Nhân tố thời gian
Cv: Hệ số cố kết thẳng đứng
t: Thời gian
H: Chiều dài đường thấm (bằng chiều dầy lớp đất nếu cố kết 1 chiều; bằng nửa chiều dầy lớp đất nếu cố kết 2 chiều)
Và độ cố kết Uv được tra (hoặc tính) qua Tv
Trong trường hợp được xử lý bằng các loại đường thấm thẳng đướng như giếng cát, bấc thấm độ cố kết của đất được tính theo công thức Carillo:
U 1 1 * 1
Trong đó:
U: Hệ số cố kết tổng
Uv: Hệ số cố kết thẳng đứng
Uh: Hệ số cố kết ngang, được tính qua các công thức:
r s n
h h
F F F
T
U 1 exp 8
2
2 2
2
4
1 3 ln
n n n
n
F n
w
e
d
d
n
Trong đó
Th: Nhân tố thời gian, 2.
de
t C
Th h
Ch: Hệ số cố kết theo phương ngang
Trang 8de: Chiều dài đường thấm hiệu quả theo phương ngang,= 1.13d trong trường hợp mạng hình vuông
d: Khoảng cách giữa các giếng cát hoặc bấc thấm
dw: Đường kính giếng cát
3.4 Hệ số ổn định trượt
Hệ số ổn định trượt (Fs) được tính theo công thức Bishop như sau:
sin
' tan 1
w
ub w b C m Fs
u a
Trong đó:
Fs
m a cos 1 tan tan'
Cu: Lực dính
': Góc nội ma sát
b: Chiều rộng các mảnh phân tố
u: áp lực nước lỗ rỗng
W: Trọng lượng các mảnh phân tố
: Góc nghiêng của mặt đáy các phân tố
3.5 Tăng sức kháng cắt của đất do cố kết
Sức kháng cắt của đất (Su) phát triển trong quá trình cố kết được tính theo công thức:
Su= Suo + m(P0 – Pc + DP’)
DP’=DPxU
Trong đó:
Suo: Sức kháng cắt không thoát nước ban đầu
m: Hệ số tăng sức kháng cắt, thường xác định bằng tgcu
Po: áp lực bản thân (hữu hiệu)
Pc: áp lực tiền cố kết
DP: áp lực do tải trọng nền đường gây ra
U: Độ cố kết
Trang 94 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
- Ứng suất do nền đườn gây ra tại độ sâu z và lún nền đường được tính cho các vị trí (1) tim đường, (2) vai đường, (3) chân đường, (4) vai bệ phản áp
và (5) chân bệ phản áp nếu có áp dụng bệ phản áp
- Lún trên phạm vi mặt đường (1’) được tính trung bình cộng giữa lún của tim và vai đường Lún trên phạm vi taluy đường (2’) được tính trung bình cộng giữa lún của vai đường và chân taluy đường Trong trường hợp có bệ phản áp, lún trên phạm vi mặt bệ phản áp (3’) được tính trung bình cộng giữa lún của chân taluy đường và vai bệ phản áp, lún trên phạm vi taluy bệ phản áp (4’) được tính trung bình cộng giữa lún của vai và chân taluy bệ phản áp ứng suất do nền đường gây ra trong đất thuộc các phạm vi (1’), (2’), (3’) và (4’) cũng được tính tương tự từ ứng suất tại tim đường, vai đường, chân taluy đường, vai bệ phản áp
và chân bệ phản áp
- Lún theo thời gian, lún dư và sức kháng cắt của đất sau khi cố kết được tính cho mặt đường, taluy đường, mặt và taluy bệ phản áp Theo đó, một lớp đất sau khi xử lý bằng các loại đường thấm thẳng đứng được phân ra thành 5 hoặc 3 lớp có sức khắng cắt khác nhau - tương ứng với trường hợp có hoặc không có bệ phản áp và xử lý hay không xử lý đất dưới phạm vi bệ phản áp
- Nếu có bệ phản áp và có xử lý đất dưới phạm vi bệ phản áp, biện pháp
xử lý đất dưới phạm vi nền đường và dưới phạm vi bệ phản áp được tính toán độc lập
Các tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu, theo lý thuyết và các công thức trình bầy ở trên, được thực hiện trên máy tính, với sự trợ giúp của các phần mềm SASPro (lún, cố kết, xử lý ) và GEO-SLOPEW (trượt)
5 TÍNH TOÁN
5.1 Nguyên tắc chung lựa chọn giải pháp xử lý
Như đã trình bầy trong chương 1, khối lượng xử lý chủ yếu ở gói thầu này
là đường đầu cầu Mỹ An, vì vậy xem xét cả yếu tố kỹ thuật và thuận lợi thi
Trang 105.2 Phân đoạn xử lý, mặt cắt tính toán
Việc phân chia các đoạn dựa vào 2 tiêu chí sau
- Địa tầng và phạm vi phân bố: Theo tiêu chí này toàn tuyến được phân ra
2 đoạn/vùng (bảng 4.1) với những đặc điểm địa tầng như sau:
Bảng 4.1 Phân đoạn theo địa tầng Đ
Đoạn
1 Phạm vi phía mố A1 Đất yếu: 11m; Lớp đáy:
sét cứng
áp dụng cho cả tuyến nhánh Cầu Mỹ An
2 Phạm vi phía mố A2 Đất yếu: 13m; Lớp đáy:
sét cứng
- Chiều cao nền đắp và yêu cầu lún dư: căn cứ vào chiều cao nền đắp và yêu cầu về lún dư (Sr<10cm hay Sr<20cm), mỗi đoạn kể trên được phân ra các đoạn nhỏ hơn với chiều cao khác nhau
Mặt cắt tính toán lựa chọn với đặc điểm địa tầng theo mỗi đoạn như phân
ra ở trên và chiều cao nền đắp lớn nhất của đoạn đó
5.3 Kết quả tính toán
Từ kết quả tính toán, giải pháp xử lý cụ thể cho từng đoạn được tóm tắt như sau:
1) Đoạn km101+00 - km101+170.40 (mố A1), tuyến chính (xem mặt cắt
xử lý loại A-1-1, bản vẽ VPVC-MA-RD-SG-0020)
- Giếng cát khoảng cách vuông 1.7m, sâu 11m (hết đất yếu)
- Đệm cát thoát nước 1.0m
- Đắp chậm, tốc độ không quá 10cm/ngày, phòng lún 0.5m
2) Đoạn km0+00 - km0+273.03 (mố A1), tuyến nhánh (xem mặt cắt xử lý loại A-1-2, bản vẽ VPVC-MA-RD-SG-0020)
- Giếng cát khoảng cách vuông 2.5m, sâu 10m (hết đất yếu)
- Đệm cát thoát nước 0.8m
- Đắp chậm, tốc độ không quá 10cm/ngày, gia tải 1.0m
Trang 113) Đoạn km101+597.20 - km101+690 (mố A2), tuyến chính (xem mặt cắt
xử lý loại A-2, bản vẽ VPVC-MA-RD-SG-0020)
- Bệ phản áp (khi gia tải trước, sau đó là đường gom), cao 2.5m, rộng 11m,
- Giếng cát khoảng cách vuông 2.0m (nền đường) và 2.5m (bệ phản áp), sâu 13m (hết đất yếu)
- Đệm cát thoát nước 1.0m
- Đắp chậm, tốc độ không quá 10cm/ngày, phòng lún 0.6m
Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng tổng hợp kết quả tính toán (Bảng 4.2), và được thể hiện qua các bản vẽ
Kết quả tính toán chi tiết xem phần phụ lục kèm theo
Trang 12CHƯƠNG 4: YÊU CẦU KỸ THUẬT
Dưới đây là một số yêu cầu kỹ thuật chính cho công tác thi công xử nền đất yếu thuộc dự án này
1 VẬT LIỆU
1.1 Cát cho đệm cát và giếng cát
Cát tối thiểu là cát hạt trung, một số chỉ tiêu cơ bản có:
- Tỉ lệ hữu cơ 5%
- Cỡ hạt 0.25mm chiếm 50%
- Cỡ hạt 0.08 chiếm 5%
- (D60/D10)>6 hoặc 3> (D30)2/(D10.D60) >1 đối với lớp đệm cát
- (D60/D10)>6 và 3> (D30)2/(D10.D60) >1 đối với giếng cát
1.2 Vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật loại không dệt, một số đặc tính cơ bản có:
- Cường độ chịu kéo đứt 12kN/m,
- Độ dãn dài khi đứt 15-80%,
- Cường độ chịu xé 0.3kN,
- Hệ số thấm 0.1m/s,
- Đường kính lỗ lọc 95 200m và 95 0.64.D85
2 THI CÔNG
2.1 Vải địa kỹ thuật
Cao độ thi công (trải) vải địa kỹ thuật được xác định tương đối theo địa hình Phạm vi cao hơn sẽ được đào bỏ, phạm vi thấp hơn sẽ được đắp bù bằng cát đen thông thường, đảm bảo độ bằng phẳng, trước khi trải vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật được gấp chồng và khâu nối bằng đường viền kép rộng tối thiểu 100mm Nếu không, hai mép vải kế tiếp phải chồng lên nhau tối thiểu 500mm
2.2 Đệm cát thoát nước
Đệm cát thoát nước được thi công thành 2 giai đoạn Giai đoạn 1, dầy không nhỏ hơn 50cm, được thi công trước khi cắm bấc thấm hoặc giếng cát
Trang 13Sau khi thi công giếng cát, bùn đất trên mặt thi công phải được làm sạch, đảm bảo chất lượng đệm cát như qui định (mục 1.2) trước khi thi công giai đoạn
2 cho phần còn lại của đệm cát tới chiều dầy thiết kế
Các lớp đệm cát được thi công như qui định đối với lớp đắp nền thông thường
2.3 Giếng cát
Giếng được thi công bằng máy chuyên dụng
Thi công giếng cát bằng cách sử dụng ống thép cắm tới chiều sâu thiết kế,
đổ cát vào ống, bão hoà nước, vừa rung vừa rút lên Thiết bị thi công giếng cát cần đảm bảo những yêu cầu tối thiểu sau:
- Mũi ống thép thi công giếng phải kín
- Cát được tiếp vào ống phải được thực hiện liên tục từ khi bắt đầu cắm ống thép vào đất đến hết chiều sâu thi công
3 QUAN TRẮC
3.1 Quan trắc lún.
Thiết bị: bàn đo lún
Số lượng: Bàn đo lún bố trí trên các mặt cắt, mỗi mặt cắt có 1 hoặc 3 bàn
đo lún Vị trí những mặt cắt này được chỉ rõ trên bản vẽ thiết kế
Thời gian đo: bắt đầu từ khi đắp nền đến khi dỡ tải
Tần suất đo: 1 ngày/lần trong thời gian đắp, 2 ngày /lần trong thời gian đợi Sau đó phải quan trắc 1 tuần/lần cho 2 tháng tiếp theo và 1 tháng/lần đến khi bàn giao cho đơn vị quản lý
Lập số liệu: Kết quả quan trắc phải luôn được cập nhật lên biểu đồ quan
hệ S-t và S - /S, trong đó S là lún từ kết quả quan trắc lún, t là thời gian và là chuyển vị ngang từ kết quả quan trắc chuyển vị ngang cho từng bàn đo lún
3.2 Quan trắc dịch chuyển ngang
Thiết bị: cọc gỗ tiết diện 10x10cm dài 1.5 m, đóng ngập vào đất 1.0 m, trên đỉnh cọc có cắm chốt đánh dấu điểm quan trắc
Trang 14Số lượng: 8 cọc trên một trắc ngang (mối bên 4 cọc), đặt tại các lỹ trình chỉ ra trên bản vẽ
Thời gian đo: bắt đầu từ khi đắp nền đến khi dỡ tải
Tần suất đo: 1 ngày/lần trong thời gian đắp, 2 ngày /lần trong thời gian đợi Sau đó phải quan trắc 1 tuần/lần cho 2 tháng tiếp theo và 1 tháng/lần đến khi bàn giao cho đơn vị quản lý
Lập số liệu: thiết lập biểu đồ tiến trình đắp và sự dịch chuyển ngang (trên cùng một thời gian) cho từng cọc chuyển vị
4 ĐẮP, DƯNG ĐẮP VÀ DƠ TẢI VÀ ĐẮP LẠI
Tốc độ đắp trung bình không quá 10cm/ngày
Trong khi thi công, yêu cầu dừng chất tải một trong các trường hợp sau:
- Tốc độ lún vượt quá 10mm/ngày, hoặc
- Tốc độ chuyển vị ngang vượt quá 5mm/ngày
Yêu cầu dỡ bớt tải trong trường hợp khi đã dừng chất tải mà tốc độ lún hoặc chuyển vị ngang vẫn tiếp tục tăng, vượt quá giá trị cho phép như qui định ở trên
Sau khi dừng, việc chất tải trở lại chỉ bắt đầu sau ít nhất 1 tuần sau khi các
số liệu quan trắc cho giá trị ổn định nằm trong giới hạn cho phép
5 YÊU CẦU KHÁC
- Chỉ sau khi độ lún dư đạt yêu cầu, nền đường mới được đào và thi công các kết cấu khác như móng mố cầu, cống các loại yêu cầu này cũng được áp dụng cho toàn bộ đoạn xây dựng tường chắn đầu cầu phía mố A2
- Đoạn xây dựng tường chắn đầu cầu phía mố A2, trong khi thi công gia tải trước có đắp thêm bệ phản áp Bệ phản áp có chiều rộng thay đổi nhưng luôn phải đảm bảo khoảng cách vai bệ phản áp - vai đường tối thiểu là 11m, và đắp tới cao độ +5m Sau khi dỡ tải phạm vi bệ phản áp được thi công làm đường gom (xem các bản vẽ VPVC-SG-0020 và VPVC-SG-0040)