Vấn đề xây dựng nền đắp trên đất yếu là một đề tài được nhiều nước trên thế giới quan tâm và tiến hành nghiên cứu có hệ thống, bởi đây là một hiện tượng rất thường gặp trong quá trình xây dựng, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị mất ổn định toàn khối dẫn đến lún sụt, sụp đổ công trình. Ở nước ta, vấn đề xử lý đất yếu dưới nền đắp vẫn còn là một công việc mới mẽ. Cho đến nay vẫn chưa có một đánh giá mang tính toàn diện về tình hình xây dựng và khai thác nền đường đắp trên đất yếu, chưa có các đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế thi công như độ lún, độ ổn định trượt, trồi, … hay nghiên cứu về sự thay đổi các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất yếu sau khi được xử lý,…
NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐẮP TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì: Sở Giao thơng vận tải thành phố Đà Nẵng I ĐẶT VẤN ĐỀ: Vấn đề xây dựng đắp đất yếu đề tài nhiều nước giới quan tâm tiến hành nghiên cứu có hệ thống, tượng thường gặp trình xây dựng, khơng có biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị ổn định toàn khối dẫn đến lún sụt, sụp đổ cơng trình Ở nước ta, vấn đề xử lý đất yếu đắp công việc mẽ Cho đến chưa có đánh giá mang tính tồn diện tình hình xây dựng khai thác đường đắp đất yếu, chưa có đối chiếu lý thuyết thực tế thi công độ lún, độ ổn định trượt, trồi, … hay nghiên cứu thay đổi tiêu lý lớp đất yếu sau xử lý,… Đối với thành phố Đà Nẵng, trước thường xây dựng cơng trình vùng địa chất tốt để giảm bớt vấn đề kỹ thuật phải xử lý hạ giá thành xây dựng Hiện nay, theo Quy hoạch tổng thể thành phố Đà Nẵng, không gian đô thị thành phố phát triển theo hướng Tây Tây Bắc dọc theo sông Cu Đê đến Trường Định hướng Tây - Tây Nam theo quốc lộ 1A 14B phía xã Hòa Thọ, Hòa Phát… Nhìn chung, khu vực có địa chất phức tạp, nhiều khu vực có địa tầng lớp đất mềm yếu, cường độ chịu tải không cao ảnh hưởng lớn đến ổn định cơng trình hạ tầng xây dựng bên Để đảm bảo chất lượng, hiệu cơng trình đưa vào khai thác, sử dụng, vấn đề quan tâm, đặt lên hàng đầu ổn định móng cơng trình Cho đến nay, việc xử lý đất yếu cho cơng trình xây dựng san nền, kênh, đê đập, đường giao thơng có dạng đắp thường áp dụng theo Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu 22TCN 262-2000 Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình thủy cơng TCVN 4253-1986 Tuy nhiên, trình đơn vị Tư vấn thiết kế vận dụng Tiêu chuẩn Quy trình để thực hiện, đạt số yêu cầu định, tồn vấn đề cần phải trao đổi, rút kinh nghiệm trường hợp xử lý đất yếu gặp sau Hiện nay, có nhiều khu vực có địa chất yếu (ao hồ, đầm lầy, ven sông, biển,…) quy hoạch thành khu đô thị khu vịnh Mân Quang, khu Cẩm Lệ, Hòa Xuân, Hòa Châu, Ngũ Hành Sơn,… Kết nghiên cứu đề tài sở cho việc tiếp tục khai thác khu vực có địa chất yếu việc xây dựng cơng trình hạ tầng địa bàn thành phố Đà Nẵng đồng thời giúp cho quan QLNN có định hướng cho cơng tác quản lý, khai thác cơng trình xây dựng đất yếu II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: - Rà soát lại giải pháp xử lý đất yếu đắp để lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện khu vực, có hiệu chỉnh thích đáng biện pháp xử lý; - Đề xuất phương án xử lý ổn định đắp đất yếu đảm bảo an toàn, hiệu ứng với loại địa tầng, góp phần nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý, đồng nghĩa với việc rút ngắn trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: a) Thu thập tài liệu địa chất đất yếu giải pháp xử lý khu vực thành phố Đà Nẵng b) Đánh giá tình hình địa chất đất yếu giải pháp xử lý áp dụng khu vực thành phố Đà Nẵng: Dựa số liệu điều tra, thu thập địa chất địa chất cơng trình; giải pháp xử lý đất yếu đắp áp dụng địa bàn thành phố Đà Nẵng, khái niệm, quy định loại đất yếu nhằm giúp cho quan QLNN, tổ chức tư vấn thiết kế có sở ban đầu việc: - Sơ dự lường khả ổn định cơng trình dạng đắp lập dự án đầu tư xây dựng, định hướng mật độ chiều sâu lỗ khoan địa chất cơng trình lập đề cương khảo sát địa chất giai đoạn báo cáo nghiên cứu khả thi - Dự kiến khả quy mơ giải pháp xử lý, tính tốn sơ kết cấu kinh phí khái tốn cho phần móng cơng trình bước lập báo cáo quy mô đầu tư c) Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ xử lý đất yếu đắp khu vực thành phố Đà Nẵng IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp thống kê: Thực thống kê, tổng hợp tài liệu khảo sát địa chất cơng trình, phương pháp xử lý đất yếu cơng trình dạng đắp xây dựng địa bàn thành phố Đà Nẵng - Phương pháp thực nghiệm: Tổ chức triển khai khoan kiểm tra đối chứng đánh giá tiêu lý đất yếu sau xử lý phương án khác - Phương pháp tổng hợp: Căn vào kết phương pháp thống kê, phương pháp phân tích, tổng hợp số liệu, kết hợp với kiến thức khoa học, quy trình, quy phạm để đánh giá tổng kết địa chất yếu thành phố giải pháp xử lý đất yếu đắp V KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: Đánh giá chung tài liệu địa chất thu thập: Trong trình thực đề tài, nhóm nghiên cứu tìm hiểu, thu thập khoảng 300 tập hồ sơ tài liệu địa chất cơng trình, hạng mục cơng trình xây dựng 25 đơn vị làm chủ đầu tư, điều hành khác Sai rà soát, sàng lọc, số tài liệu địa chất khu vực có địa chất yếu thu thập tổng cộng 91 loại hồ sơ khác 51 hạng mục cơng trình có dạng đắp (nền đường, san nền, bờ kênh mương) triển khai xây dựng Trong đó: + Tổng số lỗ khoan địa chất thu thập là: 637 lỗ khoan + Tổng chiều dài lỗ khoan địa chất là: 4.916,34 m + Tổng số lỗ khoan gặp đất yếu: 482 lỗ khoan + Số lượng mẫu đất yếu thí nghiệm là: 3.336 mẫu Các cơng trình hay hạng mục cơng trình nằm rải rác khắp khu vực Thành phố Đà Nẵng, bao gồm địa bàn quận Hải Châu (15), Sơn Trà (05), Cẩm Lệ (04), Thanh Khê (05), Liên Chiểu (11), Ngũ Hành Sơn (04) huyện Hòa Vang Số liệu địa chất khu vực Cẩm Lệ quận Ngũ Hành Sơn chưa thu thập nhiều số lượng cơng trình triển khai khu vực ít, chủ yếu tập trung khu vực có địa hình cao, địa chất tốt Ngoài ra, số liệu địa chất thuộc phạm vi khu vực Hòa Vang so với diện tích khu vực Đây hạn chế cần nghiên cứu bổ sung kịp thời đề tài chuyên sâu phân vùng địa chất thời gian đến Một số công trình số liệu địa chất thu thập thơng qua thuyết minh thiết kế mà khơng có số liệu cụ thể như: Khu Tái định cư Hòa Liên, Tuyến mương nước từ cầu Đò Xu bờ sơng Cẩm Lệ giai đoạn thiết kế điều chỉnh, đường Bạch Đằng Đông nối dài, đường nối Nam hầm Hải Vân đến Túy Loan giai đoạn báo cáo nghiên cứu khả thi giai đoạn 2… Các số liệu không đưa vào báo cáo tổng hợp mà làm sở việc khoanh vùng địa chất đất yếu * Tài liệu hồ sơ thiết kế liên quan đến giải pháp xử lý đất yếu đắp: Đã thu thập tổng cộng 32 tập hồ sơ tài liệu thiết kế xử lý đất yếu đất đắp 32 cơng trình 12 đơn vị làm chủ đầu tư, điều hành khác Các cơng trình đắp đất yếu nằm rải rác khắp khu vực thành phố Đà Nẵng, bao gồm địa bàn quận Hải Châu, Sơn Trà, Cẩm Lệ, Thanh Khê, Liên Chiểu huyện Hòa Vang Các giải pháp xử lý đất yếu, nâng cao cường độ đảm bảo ổn định đường thường áp dụng địa bàn thành phố Đà Nẵng nay: + Đào bỏ phần hay toàn đất yếu, thay lớp đệm cát; + Sử dụng đường thấm thẳng đứng bấc thấm giếng cát, cọc cát; + Đắp bệ phản áp giảm độ dốc mái taluy; + Gia tải tạm thời đường; + Tăng cường vật liệu địa kỹ thuật (trải vải địa kỹ thuật); Một số cơng trình thu thập hồ sơ địa chất đất yếu cơng trình đắp, xử lý chủ yếu giải pháp đóng cọc tre gia cố xử lý móng cọc BTCT nên khơng xét đến chun đề Ngồi nhóm nghiên cứu thu thập số tài liệu xử lý đất yếu cơng trình triển khai thi cơng cần có điều chỉnh để phù hợp Các cơng trình là: + Biên xử lý cơng trình đường ven sơng Tun Sơn - Túy Loan, đường nối KCN đóng tàu - KCN dịch vụ thủy sản + Công văn đề xuất giải pháp xử lý đất yếu Sở GTCC số công trình địa bàn thành phố Đà Nẵng như: phạm vi chống lấn với đất san đường nối cầu Tuyên Sơn - đường Nguyễn Tri Phương nối dài, đường đầu cầu Quá Giáng Quốc lộ 1A, đường số KCN Hòa Khánh + Báo cáo Chủ đầu tư số tượng lún đường công trình đường ĐT605, đường số KCN Hòa Khánh, tượng trượt trồi đoạn Km1+700-Km2 đường tránh nối Nam hầm Hải Vân - Túy Loan Công tác thu thập số liệu đóng vai trò quan trọng việc thành lập sơ đồ phân vùng đất yếu địa bàn thành phố Đà Nẵng đề xuất giải pháp xử lý khu vực đất yếu hợp lý phù hợp với địa bàn thành phố Đà Nẵng Tuy nhiên cơng trình chủ yếu khai theo hướng phát triển hạ tầng thành phố, nên có khu vực có lượng số liệu thu thập nhiều có khu vực chưa có nguồn số liệu khu vực phía Nam Đơng Nam thành phố Đà Nẵng Đồng thời, nhiều công trình có điều chỉnh giải pháp xử lý cho phù hợp với điều kiện thực tế trình triển khai Chính điều ảnh hưởng khơng nhỏ đến mức độ xác việc xây dựng sơ đồ phân vùng đất yếu địa bàn thành phố Đà Nẵng đánh giá tính hợp lý giải pháp thiết kế Các quan quản lý Nhà nước có thẩm quyền nên có quy định thống biểu mẫu cần thực trình thu thập số liệu địa chất đồng thời phải xây dựng quy chế quản lý tài liệu địa chất cơng trình xây dựng địa bàn (có thể giao cho Sở Tài nguyên - Môi trường chủ trì) nhằm thuận lợi cho việc tổng hợp để phân tích đánh giá địa chất khu vực Thành phố, phục vụ cho công tác xây dựng đầu tư sở hạ tầng + Đề tài đưa kiến nghị cho tiêu thí nghiệm cần thiết cho đất yếu cần phải thực hiện, bao gồm: Các tiêu thí nghiệm đất phòng thí nghiệm để xác định đặc trưng địa kỹ thuật đất yếu; Các tiêu thí nghiệm trường Trong trường hợp có điều kiện thiết bị, tùy vào điều kiện địa chất, nhóm nghiên cứu đề tài kiến nghị bổ sung: Thí nghiệm xuyên tĩnh, thí nghiệm cắt cánh trường Các thí nghiệm trường có ưu điểm khơng làm phá hoại kết cấu đất lấy mẫu, vận chuyển chuẩn bị thí nghiệm nên tăng độ xác đồng thời thiết bị thí nghiệm tương đối đơn giản Ngoài ra, số liệu địa chất thu thập nhiều, kiến nghị công tác điều tra thu thập số liệu địa chất cần tiếp tục triển khai đến hoàn thành đề tài, lưu ý đến số dự án UBND Thành phố đồng ý chủ trương đầu tư xây dựng như: Dự án hạ tầng ưu tiên, đường Bạch Đằng nối dài, Khu ven sông từ đường Đống Đa đến cầu Thuận Phước, đường Trần Hưng Đạo nối dài, đường ĐT 602, công viên Đông Nam Tượng Đài, Khu phức hợp phường Bình Hiên,… Đánh giá tình hình đất yếu khu vực thành phố Đà Nẵng: * Các dạng loại đất yếu: Trên sở tài liệu địa chất thu thập được, loại địa chất đất yếu địa bàn thành phố Đà Nẵng bao gồm 05 dạng loại sau: a) Sét pha cát trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy: - Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Bắt gặp hầu hết lỗ khoan cơng trình có đất yếu Tổng cộng có 27 cơng trình có địa chất loại đất - Số lượng mẫu đất thu thập số liệu: 190 mẫu b) Bùn, bùn sét pha: - Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Tổng cộng có 23 cơng trình có địa chất loại đất - Số lượng mẫu đất thu thập số liệu: 103 mẫu c) Cát pha sét trạng thái chảy: - Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Tổng cộng có 14 cơng trình có địa chất loại đất - Số lượng mẫu đất thu thập số liệu: 78 mẫu d) Cát hạt mịn, bụi trạng thái bão hòa, lẫn hữu cơ: - Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Tổng cộng có 23 cơng trình có địa chất loại đất - Số lượng mẫu đất thu thập số liệu: 104 mẫu e) Sét trạng thái dẻo mềm: - Số lượng hồ sơ khảo sát địa chất thu thập được: Tổng cộng có 07 cơng trình có địa chất loại đất - Số lượng mẫu đất thu thập số liệu: 25 mẫu * Phân bố lớp đất yếu: Qua hồ sơ địa chất cơng trình triển khai địa bàn thành phố Đà Nẵng thu thập đồng thời tham khảo tài liệu địa chất khu vực nhận thấy địa hình khu vực nghiên cứu có dạng sau: địa hình bóc mòn tổng hợp, địa hình tích tụ hỗn hợp sơng - biển, địa hình tích tụ hỗn hợp biển đầm lầy, địa hình tích tụ biển, địa hình tái tích tụ gió Với đa dạng dạng địa cấu trúc địa chất khu vực đa dạng nguồn gốc loại đất đá cấu tạo nên bề mặt địa hình Đặc biệt với xuất lớp đất yếu có thành phần khác sét, sét pha, cát pha, bùn sét pha, bùn cát pha chứa hữu cơ, cát mịn bão hòa có trạng thái từ chảy đến dẻo mềm,… chủ yếu loại sét pha dẻo mềm, loại bùn hầu hết phân bố tầng mặt đôi chỗ nằm bên lớp cát mỏng Có thể nhận thấy đa dạng yếu tố địa hình khu vực có ảnh hưởng lớn đến phân bố lớp đất yếu Trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, thông thường khu vực có địa chất đất yếu thường nằm vị trí ruộng trũng, đầm lầy ao hồ, bãi bồi ven sông, vịnh biển Cụ thể, đất yếu phân bố trải rộng địa bàn sau đây: - Quận Hải Châu: Tập trung khu vực Tây Nam Hòa Cường, lân cận hồ trung tâm thành phố như: hồ Thạc Gián, đầm Rong, đường Bạch Đằng khu vực Tuyên Sơn ven bờ Tây sông Hàn - Quận Ngũ Hành Sơn: Chủ yếu vùng dọc theo lưu vực sông Vĩnh Điện - Quân Sơn Trà: Tập trung nhiều khu vực Vịnh Mân Quang, đường Trần Hưng Đạo (dọc theo bờ Đông sông Hàn) - Quận Liên Chiểu: Tập trung chủ yếu khu đầm lầy, ao hồ khu thị Tây Bắc, khu vực KCN Hòa Khánh mở rộng dọc sông Cu Đê - Quận Thanh Khê: Khu vực khu dân cư Thạc Gián - Vĩnh Trung, khu vực sông Phú Lộc - Quận Cẩm Lệ: Khu vực phường Khuê Trung, phường Hòa Xuân, Hòa Thọ, ven sơng Cẩm Lệ - Huyện Hòa Vang: Các khu vực xã Hòa Châu, Hòa Phước, Hòa Tiến, Hòa Nhơn, dọc hai bên hạ lưu sơng n Tùy theo cao trình xuất lớp đất yếu, phân chia khu vực đất yếu thành 02 loại: - Loại phân bố bề mặt tự nhiên (không xét đến lớp đất đắp phủ, đất trồng mùn hữu cơ,…): Loại phân bổ dọc theo thung lũng hẹp sơng, suối, hồ, đầm lầy nơi có địa hình trũng thấp lưu vực sơng n, sông túy Loan, Vĩnh Điện (sông Cái), sông Cu Đê, sông Phú Lộc, phạm vi hồ Bàu Tràm, Đầm Rong, Bàu Sấu Diện phân bố loại thường khơng rộng, kéo dài theo hướng dòng chảy Địa chất khu vực thường có mặt lớp bùn sét pha lẫn hữu có, sét pha, cát pha trạng thái dẻo chảy địa tầng mbQII amQI3 Chiều dày địa chất đất yếu loại thường từ 4m đến 10m không 20m - Loại phân bố sâu: Loại thường nhiều loại địa chất xen kẽ lẫn phức tạp, phân bố ven thung lũng sông cách bờ sông trạng từ 2-5km, sát nên gồm nhiều trầm tích có nguồn gốc hỗn hợp, không phản ánh rõ quy luật phân bố Tại khu vực này, đất yếu thường gặp bùn sét pha, sét pha, sét trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy kẹp với lớp đất dính, chiều dày trung bình từ 3m - 5m * Tổng hợp tiêu lý đất yếu khu vực: Đất yếu phân bố khu vực thành phố Đà Nẵng chia thành ba nhóm sau: - Đất set, sét pha, cát pha dẻo mềm đến chảy - Đất bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha trạng thái dẻo mềm đến chảy - Đất cát mịn, cát bụi trạng thái dẻo đến chảy Nói chung, đất mềm dính (sét, sét pha cát, cát pha sét) thường đặc trưng hệ số rỗng, độ sệt, hệ số nén lún, hệ số thấm tương đối thấp Ngược lại, khối lượng tự nhiên, khối thể tích lượng thể tích khơ, góc ma sát trong, lực dính kết, sức chịu tải, mô đun biến dạng… tương đối cao Nếu thành tạo trầm tích loại sét, sét pha, thuộc nhóm đất mềm dính có đặc trưng lý biến đổi có quy luật nói bùn sét, bùn sét pha cát, bùn cát pha, than bùn nhóm đất có thành phần, trạng thái, tính chất đặc biệt độ sâu lớn lại có tính chất lý biến đổi theo quy luật ngược lại Một điểm đáng lưu ý loại đất thường có lượng vật chất hữu cao Do đó, bùn sét, bùn sét pha thường có giới hạn chảy giới hạn dẻo cao so với giới hạn đất loại sét, sét pha Tuy vậy, số dẻo lại không khác hai loại đất Mặt khác bùn sét, bùn sét pha loại có hệ số rỗng lớn hệ số thấm gần tương đương với giá trị hệ số thấm đất loại sét, sét pha loại Trình tự độ nén chặt cao đất loại đất sét, sét pha cát, cát pha sét nằm so với thành tạo đất bùn, bùn sét pha, bùn cát pha, than bùn nằm bên quan sát thấy rõ Trong điều kiện địa hình cao, mực nước ngầm nằm sâu, khả nước từ thuận lợi… nơi phân bố bùn cát pha, cát pha, sét pha có tiêu lý khơng khác so với giá trị tương ứng loại đất sét, sét pha có thành phần thạch học Do vậy, để đạt đến khả phù hợp với tính xây dựng cơng trình cần phải có biện pháp xử lý đất yếu cho phù hợp đồng thời phải có thời gian quan trắc xem xét phương pháp xử lý để đến thống giải pháp hợp lý ứng với loại đất yếu khác * Phân vùng địa chất đất yếu địa bàn thành phố Đà Nẵng: Đề tài sơ họa phân vùng đất yếu phân chia khu vực thành phố Đà Nẵng khu vực có đặc điểm tương đồng loại đất yếu Nguyên tắc phân chia dựa đồng đơn vị địa mạo theo nguyên tắc nguồn gốc hình thái (vùng địa chất) đồng thạch học, trật tự cấu trúc phức hệ thạch học (khu địa chất) số liệu thu thập từ lỗ khoan địa chất Trên sở hồ sơ địa chất thu thập được, đồ địa hình tỷ lệ 1:25000 thành phố Đà Nẵng đồ quy hoạch tổng thể thành phố Đà Nẵng đến năm 2010 tỷ lệ 1:10000, tiến hành đánh dấu vị trí lỗ khoan đồ xác định địa chất đặc trưng khu vực Tên khu vực xác định dựa tên nguồn gốc tạo thành lớp đất Ranh giới khu vực mang tính chất tương đối Trên sở đồ sơ họa phân khu địa chất cơng trình, nhà quy hoạch thiết kế nắm tổng quát điều kiện địa chất chung khu vực, qua chọn giải pháp thích hợp cho việc khảo sát, thiết kế xây dựng cơng trình cụ thể khu vực Tuy nhiên dự kiến xây dựng cơng trình cần tiến hành công tác khảo sát đầy đủ đến độ sâu cần thiết cho loại cơng trình Các giải pháp xử lý đất yếu đắp khu vực thành phố Đà Nẵng: + Đề tài đưa ra: Các yêu cầu thiết kế đắp đất yếu; Các trình tự để tiến hành lựa chọn giải pháp xử lý; Một số giải pháp xử lý đất yếu đắp thường nghiên cứu áp dụng giới Việt Nam + Đề tài đưa số vấn đề liên quan đến thiết kế xử lý đất yếu đắp khu vực thành phố Đà Nẵng + Một số nhận xét đánh giá giải pháp xử lý đất yếu áp dụng địa bàn Đà Nẵng: Những khu vực đất yếu phạm vi thành phố Đà Nẵng nhìn chung tập trung bãi sơng, biển có nguồn gốc trầm tích sơng, sơng biển trầm tích biển, đầm lầy Đối với khu vực này, có nhiều giải pháp xử lý tăng cường ổn định đường tăng thời gian lún đắp đất yếu khác nhiều đơn vị Tư vấn thiết kế Các giải pháp sau thường sử dụng: Gia tải tạm thời, đắp bệ phản áp, cắm bấc thấm, cọc cát, giếng cát đào bỏ phần hay toàn đất yếu thay lớp đệm cát, sử dụng vải địa kỹ thuật, kết hợp đồng thời hai hay nhiều giải pháp nêu Thông qua tài liệu xử lý đất yếu cơng trình đắp triển khai địa bàn thành phố, đề tài rút số nhận xét, đánh giá cho phương án như: phương án thay đất; phương án xây dựng bệ phản áp; phương án sử dụng vải địa kỹ thuật; phương án gia tải tạm thời; phương pháp sử dụng đường thấm thẳng đứng + Trên sở đánh giá nhận xét phương án xử lý đất yếu đắp địa bàn thành phố Đà Nẵng, nhóm nghiên cứu đưa số đề xuất phương án Lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu đắp khu vực thành phố Đà Nẵng: - Dựa sở lý thuyết giải pháp xử lý bao gồm: + Xử lý ổn định mái dốc + Cơ sở lý thuyết giải pháp tăng nhanh tốc độ lún cố kết: bao gồm Bản chất tượng lún cố kết; Phân tích lún cố kết theo phương pháp Terxaghi (Tính tốn độ lún tổng thể; Xác định phân bố ứng suất đất đắp; Tính tốn cố kết theo thời gian; Tính tốn cố kết theo thời gian cho đất nhiều lớp; Tính tốn cố kết theo thời gian q trình thi cơng đắp đất; Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn xác định độ lún đắp) - Dựa sở thực tiễn để lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu như: tình hình địa chất đất yếu khu vực thành phố Đà Nẵng; Định hướng quy hoạch xây dựng thành phố Đà Nẵng); So sánh hiệu kinh tế - kỹ thuật áp dụng giải pháp xử lý đất yếu điều kiện thành phố Đà Nẵng (gồm giải pháp như: Phương án thay đất; Phương án xây dựng bệ phản áp; Phương án sử dụng vải địa kỹ thuật; Phương án gia tải tạm thời; Phương pháp sử dụng đường thấm thẳng đứng) - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu, đề tài nghiên cứu: a Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu hợp lý điều kiện đất yếu thành phố Đà Nẵng: Mục tiêu giải pháp đưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kỹ thuật: phải ổn định, độ lún nằm giới hạn cho phép đảm bảo tiến độ thi công để sớm đưa cơng trình vào khai thác kèm theo việc đem lại hiệu kinh tế cách tối ưu nhất, qua xem xét, đánh giá ưu nhược điểm phương án đất yếu đắp, nhóm nghiên cứu đề tài đề xuất giải pháp xử lý cụ thể sau: - Giải pháp nâng cao độ ổn định đắp hình thức sử dụng bệ phản áp đắp bên đắp: Thực tế cho thấy trường hợp, giải pháp dùng bệ phản áp để hạn chế lún sụt - trượt trồi biện pháp đơn giản hiệu + Có thể đảm bảo ổn định lún trồi trượt sâu q trình đắp mà khơng cần khống chế tốc độ đắp; + Rút ngắn thời gian xử lý đường đắp, đẩy nhanh tiến độ thi công cơng trình; + Trong điều kiện cơng trình đường đô thị, việc đắp bệ phản áp góp phần giảm tổng giá thành đầu tư xây dựng hạ tầng khu vực khối lượng phần đất đắp bệ phản áp làm giảm khối lượng đắp san nền; + Có khả làm giảm biên độ lún đắp; - Giải pháp tăng nhanh tốc độ cố kết hình thức gia tải trước: + Phù hợp với địa chất tự nhiên không yếu, chiều cao đất đắp không cao (4m); + Với chiều cao tới hạn đất đắp lớn (có thể xử lý tăng chiều cao tới hạn bệ phản áp), đặt khối gia tải đất đắp thời gian để tăng nhanh tốc độ lún (tốc độ cố kết) nhằm rút ngắn thời gian chờ lún; + Khối lượng đất gia tải sử dụng cho cơng trình đắp khu vực có địa chất khơng yếu dùng để đắp san cho khu vực hạ tầng kỹ thuật lân cận b Kết nghiên cứu lý thuyết: Qua việc chạy chương trình máy tính, xây dựng nên biểu đồ phục vụ cho việc lựa chọn ban đầu giải pháp xử lý đề xuất, cụ thể sau: - Xác định chiều cao giới hạn đắp đất yếu trường hợp không xử lý thông qua bảng tra: + Việc xác định chiều cao giới hạn đắp đất yếu trường hợp không xử lý công tác bắt buộc cần làm trước tiên giải pháp xử lý đất yếu Với số liệu địa chất cho khu vực tương ứng, thay đổi chiều dày lớp đất yếu D(m) chiều cao đắp H(m), ta xác định hệ số an toàn tối thiểu tương ứng + Tổng hợp số liệu thành bảng biểu Thông qua bảng biểu lập, giúp cán kỹ thuật nhanh chóng xác định mức 10 độ ổn định đắp tương ứng với chiều cao thiết kế giai đoạn lập dự án - Xác định mối quan hệ chiều cao đất đắp kích thước bệ phản áp giải pháp xử lý ổn định đường bệ phản áp: + Việc lựa chọn kích thước bệ phản áp cho xử lý ổn định đường toán kỹ thuật - kinh tế nhiều thời gian Chiều cao bệ phản áp h(m) có giới hạn (thường chọn khơng nên q 0,5H - chiều cao đắp) Do vậy, cần tập trung vào xác định chiều rộng bệ phản áp cho hợp lý, đảm bảo độ an toàn cần thiết đường Sử dụng bảng tra xác định kích thước bệ phản áp thơng qua tốn đồ tạo điều kiện thuận lợi việc rút ngắn thời gian tính toán ổn định đường + Với số liệu địa chất sử dụng có nguồn gốc bồi tích ven sơng (đặc trưng cho đất yếu khu vực thành phố Đà Nẵng), chiều dày lớp đất yếu D = 6m, thay đổi kích thước bệ phản áp (h - L) theo chiều cao đắp H (m), ta xác định hệ số an toán tối thiểu tương ứng + Tổng hợp số liệu thành bảng biểu Thông qua bảng biểu lập, giúp cán kỹ thuật nhanh chóng xác định mức độ ổn định đắp tương ứng với kích thước bệ phản áp dự kiến giai đoạn lập dự án - Xác định độ lún dự kiến cho khu vực tương ứng với chiều cao đắp: + Với số liệu địa chất sử dụng có nguồn gốc bồi tích ven sơng (đặc trưng cho đất khu vực thành phố Đà Nẵng), chiều dày lớp đất yếu D=6m, thay đổi chiều cao đắp H (m), ta xác định độ lún dự kiến tương ứng cho khu vực + Tổng hợp số liệu thành bảng biểu Thông qua bảng biểu lập, giúp cán kỹ thuật nhanh chóng xác định khối lượng đắp bù cho đắp giai đoạn lập dự án - Lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu đắp cho khu vực địa bàn thành phố Đà Nẵng: + Trên sở phân tích ưu nhược điểm, hiệu kinh tế đầu tư xây dựng cơng trình, kiến nghị giải pháp xử lý đất yếu đắp phương án đắp bệ phản áp kết hợp với đắp gia tải đường áp dụng phù hợp cho hầu hết loại địa chất đất yếu địa bàn thành phố chiều cao đắp không 4,0m, chiều dày lớp đất yếu không lớn 8,0m Sử dụng bệ phản áp góp phần làm giảm biên độ lún đắp từ 5-10% + Với chiều dày lớp đất yếu lớn 8,0m cần nghiên cứu so sánh phương án sử dụng đường thấm thẳng đứng (là bấc thấm địa chất dạng bùn sét, cọc cát giếng cát địa chất dạng sét pha, cát pha, cát mịn trạng thái chảy) với giải pháp 11 - Giải pháp xử lý đắp yếu đường thấm thẳng đứng, kết hợp với đắp gia tải đến 2m bệ phản áp: Nên sử dụng vị trí đường đầu cầu đắp cao 4m qua bãi bồi lưu vực sơng Cẩm Lệ, sơng Cái, sơng Cu Đê, có địa chất đất yếu loại bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha sét pha trạng thái chảy chiều dài lớp đất yếu từ 8,0m trở lên Trong trường hợp tầng mặt tự nhiên có 01 lớp cát hạt mịn đến thô với chiều dày >1,0m; sử dụng đường thấm thẳng đứng dạng giếng cát cọc cát, mà không sử dụng bấc thấm - Giải pháp xử lý đất yếu phương án thay đất: Nên sử dụng cho khu vực đắp cao 4,0m qua đất yếu có nguồn gốc sườn tích, ruộng trũng khu vực Tây, Tây Nam thành phố, địa chất đất yếu loại đất sét pha trạng thái dẻo mềm, đất sét bão hòa nước, đồng thời chiều dày lớp đất yếu nhỏ 4,0m * Trong trường hợp này, phải lưu ý số vấn đề sau: + Việc bù lún đắp phải tính tốn quan trắc thực tế để đảm bảo cao độ quy hoạch + Nếu khu vực không thường xuyên bị ngập nước, không thiết phải thay đất hạt thơ; sử dụng đất loại sét pha cát pha, cát mịn có độ ẩm nhỏ hơn, cường độ chịu tải cao để thay thế; + Trường hợp phía lớp đất yếu dẻo mềm, dẻo chảy lớp sét pha sét trạng thái dẻo cứng có chiều dày 1,0m đồng thời chiều cao đất đắp không q 3,0m khơng sử dụng phương án đào thay đất (sử dụng phương án đắp gia tải bệ phản áp sau kiểm tra ổn định) * Trong tất giải pháp trên, cần thiết phải bố trí: + 01 lớp vải địa kỹ thuật khơng dệt cấu tạo đắp (nếu đất yếu dạng bùn sét, sét pha trạng thái chảy) để ngăn đất đắp bên chìm vào đất yếu phân bố ứng suất bên truyền xuống đất nền; + 01 lớp đệm cát hạt thô dày tối thiểu 0,5m đắp (nếu đất yếu dạng sét pha, cát pha trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy) để tạo điều kiện thuận lợi tăng nhanh khả thoát nước đất theo phương ngang c Kết triển khai thực tế cho cơng trình đường ven sơng Tuyên Sơn - Túy Loan đường Bạch Đằng nối dài (giai đoạn 2): Các dự án xây dựng công trình dọc theo tuyến sơng địa bàn thành phố, đặc biệt cơng trình dạng đắp đường giao thông, san khu dân cư,… triển khai nghiên cứu quy hoạch, đầu tư xây dựng theo định hướng “kéo dài bờ sông, kéo dài bãi biển” Thành phố Tuy nhiên, nơi nơi địa chất yếu, không đảm bảo ổn định cơng trình khơng có giải pháp số liệu thích hợp Nhóm nghiên cứu lựa chọn 02 dự án triển khai ven tuyến sông Cẩm Lệ (đường ven sông Tuyên Sơn - Túy Loan - triển khai năm 2005) ven sông Hàn (đường Bạch 12 Đằng nối dài - triển khai vào năm 2007) để nghiên cứu, lựa chọn phương án xử lý đất yếu cho phù hợp - Dự án Đường ven sông Tuyên Sơn - Túy Loan: Trên sở nghiên cứu trước giải pháp xử lý đất yếu, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương án gia tải đường để thực Tuy nhiên để so sánh, đánh giá, Sở GTVT thống chọn đoạn Km0+520Km0+620 (là đoạn cắm bấc thấm tương đối thuận lợi), tiến hành cắm bấc thấm theo thiết kế duyệt Nội dung triển khai sau: + Tính tốn ổn định, xác định thời gian chờ lún chiều dày bù lún theo lý thuyết; sau đắp đất gia tải đường đồng H=2,5m + Triển khai thi công thực tế, lắp đặt mốc quan trắc theo dõi lún chuyển vị ngang + Theo dõi chặt chẽ tốc độ độ lún thực tế, đối chiếu với lý thuyết tính tốn để định thời gian dỡ tải để thi công bước Kết thực hiện: Nền đường đảm bảo độ ổn định - Đường Bạch Đằng nối dài (Giai đoạn 2): Cơng trình bắt đầu triển khai thi cơng đắp đường qua khu vực đất yếu Km1+040-Km2+00 vào tháng 12/2007 Phương án xử lý đất yếu đề xuất đắp gia tải với chiều cao H=1,0-1,5m để tăng nhanh tốc độ cố kết, kết hợp với bệ phản áp ổn định đường (H=1,5m, L=6,0-8,0m) Thời gian gia tải dự kiến 2-6 tháng tùy thuộc vào độ lún thực tế đối chiếu với độ lún tính tốn Tuy nhiên, nhiều lý khách quan chủ quan, thời điểm báo cáo đề tài thi công đắp xong phần phần giai đoạn để tiến hành quan trắc chuyển vị Kết thu thập ban đầu cho thấy: - Nền đường đảm bảo ổn định, khơng có tượng trượt trồi, trượt mái taluy đắp - So sánh kết quan trắc lún thực tế, đối chiếu với số liệu khoan đối chứng độ lún tính tốn nhận thấy: + Đối với lún tức thời: Qua số liệu khoan kiểm tra đường sau đắp cát đến cao độ thiết kế (+1,0m), cho thấy sai số số liệu dự kiến (0,05-0,10m) thực tế (trung bình 0,40m) lớn + Đối với lún cố kết: Sai số độ lún thực tế độ lún tính tốn khơng lớn, kết quan trắc lún thực tế phản ảnh dự lún tính tốn Mặc dù kết tính tốn lý thuyết thực tiễn sai số định mà nguyên nhân sai số từ số liệu đầu vào, giả thiết điều kiện biên cơng thức tính tốn lý thuyết chưa thật phù hợp với ứng xử đất trình cố kết Tuy nhiên, giải pháp xử lý đề 13 xuất đảm bảo chi phí xử lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đem lại hiệu kinh tế định d Nhận xét chung kết thu từ thực tế: Giải pháp điều chỉnh công nghệ xử lý đất yếu tuyến đường ven sông Tuyên Sơn - Túy Loan UBND thành phố thống Quyết định số 2441/QĐ-UBND ngày 30/3/2007 Kinh phí xây dựng sau điều chỉnh tiết kiệm so với ban đầu 2,261 tỷ đồng Trên sở đó, ngày 04/4/2007, UBND Thành phố cho phép triển khai phương án xử lý đất yếu đắp tuyến đường Bạch Đằng nối dài phương án gia tải kết hợp với bệ phản áp Nếu so sánh với phương án sử dụng bấc thấm kết hợp với vải địa sử dụng, giải pháp xử lý làm giảm chi phí đầu tư cho tuyến đường khoảng 1,45 tỷ đồng Qua trình nghiên cứu, thiết kế triển khai thực xử lý đất yếu tuyến đường ven sông Tuyên Sơn - Túy Loan (đoạn Km0-Km5) đường Bạch Đằng nối dài (Km1+040-Km2+00), nhận thấy số vấn đề sau: - Về địa chất cơng trình chọn triển khai nghiên cứu công nghệ: + Đặc điểm địa chất đất yếu ven sông Tuyên Sơn - Túy Loan đường Bạch Đằng nối dài điển hình cho địa chất đất yếu có nguồn gốc trầm tích sơng sơng biển Đây loại đất yếu có diện phân bố chiếm tỷ lệ lớn loại đất yếu thành phố Đà Nẵng + Do điều kiện phòng thí nghiệm địa bàn thành phố, số thơng số thí nghiệm khơng xác định trực tiếp mà dựa sở bảng tra kinh nhgiệm Điều ảnh hưởng không nhỏ đến kết tính tốn xử lý đất yếu giai đoạn sau + Thông qua kết lỗ khoan địa chất cách khoảng cách không lớn (