Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu nền đường đầu cầu tại huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh - áp dụng cho cầu Ba Trường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA QUÁCH DUY LÂM NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TẠI HUYỆN CÀNG LONG, TỈNH TRÀ VINH-ÁP DỤNG CHO CẦU BA TRƯỜNG Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 85.80.205 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Phản biện 1: TS ĐỖ HỮU ĐẠO Phản biện 2: PGS TS VÕ NGỌC HÀ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình giao thơng họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 23 tháng 11 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn - Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tỉnh Trà Vinh nói chung huyện Càng Long nói riêng khu vực có địa tầng phức tạp, tầng đất phù sa dày chủ yếu đất sét yếu, sức chịu tải thấp, nên vấn đề liên quan tới ổn định, biến dạng đất đặc biệt xây dựng đường đầu cầu đất yếu điều cần quan tâm Việc nghiên cứu kỹ lưỡng đặc điểm địa chất khu vực huyện Càng Long, với điều kiện địa chất yếu đâu giải pháp xử lý đường đầu cầu đạt hiệu kinh tế, kỹ thuật thi công Từ đặc điểm chung giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu áp dụng dự án trước để đề xuất giải pháp xử lý hợp lý với điều kiện địa chất cụ thể chiều cao đắp tính chất, qui mơ xây dựng cơng trình, tiến độ thi cơng…là cấp thiết, góp phần nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý, rút ngắn trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu giải pháp xử lý thích hợp cho đất yếu đường đầu cầu - Mục tiêu cụ thể: + Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu + Phân tích đặc điểm, đánh giá địa chất đất yếu huyện Càng Long + Nghiên cứu đề xuất giải pháp để xử lý đất yếu đường đầu cầu cho cơng trình giao thơng phù hợp với điều kiện địa chất khu vực Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Ổn định cơng trình đường đất yếu - Phạm vi nghiên cứu: Ổn định đường đầu cầu huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh - áp dụng cho cầu Ba Trường Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Ổn định đường đất yếu; phương pháp tính tốn, xử lý đắp đất yếu - Thu thập, phân tích, tổng hợp: Khảo sát, đo đạc trạng; thu thập hồ sơ thiết kế, liệu địa chất cơng trình đường đầu cầu thi công Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Góp phần giúp quan quản lý nhà nước, đơn vị tư vấn thiết kế nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý đường đầu cầu đắp đất yếu huyện Càng Long, rút ngắn trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng Bố cục luận văn - Phần mở đầu - Chương 1: Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu tình hình xử lý đất yếu đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long - Chương 2: Đặc điểm địa chất đất yếu giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu áp dụng số cơng trình địa bàn huyện Càng Long - Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cho cơng trình địa bàn huyện Càng Long áp dụng xử lý đường đầu cầu Ba Trường - Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TẠI HUYỆN CÀNG LONG 1.1 Khái quát chung đất yếu công tác xây dựng đường ô tô 1.1.1 Khái niệm đất yếu Theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000 “Quy trình khảo sát, thiết kế đường ô tô đắp đất yếu” Bộ Giao thơng vận tải ban hành “Đất yếu loại đất có sức chống cắt nhỏ tính biến dạng (ép lún) lớn Theo quan điểm xây dựng số nước, đất yếu xác định dựa tiêu chuẩn sức kháng cắt khơng nước (Su) số xuyên tiêu chuẩn (SPT) N sau: - Đất yếu: Su ≤ 0,125kG/cm2 N ≤ - Đất yếu: Su ≤ 0,25kG/cm2 N ≤ Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền biến dạng nhiều, làm thiên nhiên cho cơng trình xây dựng 1.1.2 Đặc trưng lý đất yếu Một số đặc trưng tiêu lý đất yếu: Sức chịu tải bé (0,5 ÷ 1kG/cm2); tính nén lún lớn (a > 0,1cm2/kG); hệ số rỗng lớn (e > 1,0); độ sệt lớn (B > 1); môđun biến dạng bé (E < 50kG/cm2); khả chống cắt khơng nước (ϕu < 10o, Cu = 0,2 ÷ 0,40kG/cm2); khả thấm nước bé; số xuyên tiêu chuẩn SPT = ÷ 5; độ ẩm lớn (W > 30% với đất cát pha, W > 50% đất sét, W > 100% đất hữu cơ); độ bão hòa nước G > 0,8 1.1.3 Phân loại đất yếu a Phân loại theo tiêu chuẩn TCVN 9355:2012 b Phân loại theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000 1.1.4 Công tác xây dựng đường ô tô đất yếu Cho đến nước ta, việc xây dựng đắp đất yếu vấn đề tồn tốn khó ngành xây dựng, đặt nhiều vấn đề phức tạp cần nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo ổn định độ lún cho phép cơng trình 1.2 Các giải pháp xử lý đắp đất yếu 1.2.1 Giới thiệu chung Các biện pháp xử lý đất yếu thông thường - Phương pháp học - Phương pháp vật lý - Phương pháp hóa học - Phương pháp sinh học 1.2.2 Các giải pháp thường áp dụng để xử lý đất yếu a Giải pháp gia tải tạm thời b Giải pháp đầm chặt lớp mặt c Giải pháp dùng vải, lưới địa kỹ thuật d Giải pháp đóng cọc cừ tràm, cọc tre e Giải pháp thay f Giải pháp dùng cọc đất gia cố xi măng, vôi g Giải pháp thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng bấc thấm h Giải pháp thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng cọc cát, giếng cát i Giải pháp cọc BTCT kết hợp sàn giảm tải 1.2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết kế thi cơng đường ô tô đắp đất yếu a Các yêu cầu thiết kế đắp đất yếu - Độ lún độ cố kết - Độ ổn định - Tải trọng giao thơng b Nội dung tính toán - Kiểm tra điều kiện ổn định trượt - Tính tốn độ lún cố kết - Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trường hợp thoát nước chiều thẳng đứng c Tính tốn thiết kế thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng - Kiểm tra điều kiện làm việc hệ thống thoát nước thẳng đứng - Cấu tạo lớp đệm cát mặt hệ thống thoát nước thẳng đứng - Sơ đồ bố trí khoảng cách thiết bị nước thẳng đứng - Tính tốn chiều sâu bố trí thiết bị tiêu nước thẳng đứng - Tính tốn tốc độ cố kết đất yếu theo thời gian - Độ lún cố kết đất yếu - Xây dựng đắp theo giai đoạn 1.2.4 Xác định độ lún cuối cho cơng trình đắp đất yếu dựa kết quan trắc lún theo Phương pháp Asaoka - Quan trắc độ lún đất yếu đắp (Si) theo khoảng thời gian ∆t - Thiết lập đồ thị quan hệ biểu diễn điểm Si-Si - Xác định đường xu hướng điểm Si-Si–1 - Xác định giao cắt hai đường cho hồnh độ độ lún cuối đất 1.2.5 Nhận xét Về nguyên tắc, phương pháp xử lý đất yếu có phạm vi áp dụng thích hợp; có ưu điểm nhược điểm nói riêng Do đó, thi cơng cơng cơng trình xây dựng cần vào điều kiện địa chất cụ thể đất yếu, đặc điểm cấu tạo cơng trình, u cầu tiến độ,…và kinh nghiệm tư vấn thiết kế để lựa chọn phương pháp hợp lý xử lý móng cơng trình phù hợp để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình 1.3 Tình hình xử lý đất yếu đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long 1.3.1 Giới thiệu hệ thống giao thông huyện Càng Long Huyện Càng Long có 02 tuyến Quốc lộ53, Quốc lộ 60 qua địa bàn huyện với tổng chiều dài 28km, 02 tuyến Đường tỉnh 911, Đường tỉnh 915B tổng chiều dài 20km, 08 tuyến Đường huyện dài 120km nhiều đường giao thông nông thôn với chiều dài 416km, có 31 cầu tuyến Đường tỉnh Đường huyện 1.3.2 Tình hình xử lý đất yếu đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long Trong khoảng 10 năm trở lại đây, nhiều cơng trình giao thông địa bàn huyện Càng Long nâng cấp, cải tạo xây dựng Cùng với phát triển công nghệ, đồng thời tham khảo cơng trình xử lý đất yếu hồn thành đưa vào sử dụng Việt Nam, đầu tư xây dựng cơng trình cầu huyện Càng Long, tư vấn thiết kế đưa nhiều giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu khác như: - Cầu Trà Gút: Sử dụng giải pháp thay đất kết hợp vải địa kỹ thuật - Cầu Đùng Đình, Cầu Mỹ Văn, cầu Rạch Dừa: Sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp đắp gia tải trước - Cầu Đập Sen: Sử dụng giải pháp giếng cát - Cầu Tổng Tồn, cầu Kênh Giữa, cầu Tân Trung, cầu Tân Trung Kinh, cầu 19/5, cầu Giồng Mới: Sử dụng giải pháp cọc cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật - Cầu Ba Trường 1: Xử lý đất yếu đường đầu cầu phía mố A giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước, phía mố B giải pháp cọc BTCT kết hợp sàn giảm tải 1.3.3 Nhận xét Qua khảo sát trạng số cầu cầu 19/5, Thạnh Phú, Đùng Đình, Ba Trường 1, đường đầu cầu xuất tình trạng lún lệch vị trí tiếp giáp đường đầu cầu mố cầu dẫn đến thay đổi đột ngột cao độ khu vực tiếp giáp đường đầu cầu mố cầu, tạo thành điểm gãy trắc dọc tạo thành vệt lún sâu sát mố cầu Hiện tượng làm giảm khả thông hành, phát sinh tải trọng xung kích phụ thêm lên mố cầu, tốn chi phí cho công tác tu bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng tiềm ẩn nguy an tồn giao thơng Những năm qua, thiết kế cơng trình cầu, để tiết giảm kinh phí, thường rút ngắn tối đa độ cầu nên vị trí tiếp giáp đường cầu có phải đắp cao tới ÷ 5m Với chiều cao đắp này, giải pháp xử lý lún đường đầu cầu cần phải đặc biệt quan tâm để đảm bảo cơng trình thi cơng đạt chất lượng, hiệu khai thác cao KẾT LUẬN CHƯƠNG Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền biến dạng nhiều, làm thiên nhiên cho cơng trình xây dựng Lún đường đầu cầu đắp đất yếu tượng phổ biến, không riêng Việt Nam mà quốc gia phát triển Việc lún đường đầu cầu cơng trình thi cơng qua vùng đất yếu địa bàn huyện Càng Long tránh khỏi để không ảnh hưởng lớn đến điều kiện khai thác cơng trình vấn đề cần quan tâm Thực trạng cầu huyện Càng Long đưa vào khai thác tượng lún đường đầu cầu diễn phổ biến, phần lớn đường dẫn đầu cầu sau thời gian ngắn hư hỏng thường xuyên xuất (như lún theo thời gian, lún khơng đều) Có nhiều phương pháp xử lý lún đường đất yếu, nhiên hầu hết phương pháp tập trung xử lý cách tăng độ bền, sức chịu đất yếu, từ làm tăng khả chịu tải cho đường Tùy theo đặc điểm địa chất, chiều sâu lớp đất yếu chiều dày lớp đất yếu, áp dụng giải pháp đẩy nhanh tốc độ cố kết, đào bỏ phần đất yếu, sử dụng giải pháp ổn định tạm thời đắp đất yếu Việc nghiên cứu kỹ lưỡng đặc điểm địa chất khu vực đất yếu địa bàn huyện Càng Long, quy mô giải pháp công trình xử lý để có giải pháp thiết kế phù hợp, đạt hiệu kinh tế, kỹ thuật, thi cơng phù hợp với tính chất, qui mơ xây dựng cơng trình cần thiết Điều giúp cho quan quản lý đơn vị tư vấn thiết kế nhanh chóng lựa chọn phương án xử lý hợp lý, rút ngắn trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng 10 hạn chế Tuy nhiên, qua số liệu khoan xác định lớp có chiều dày > 6,7m Bảng 2.6: Chỉ tiêu lý đất địa bàn huyện Càng Long Lớp đất Các tiêu lý Đơn vị Lớp Lớp Lớp Lớp Độ ẩm tự nhiên W % 52,27 30,98 24,56 23,79 1,65 1,89 1,96 1,96 Dung trọng tự nhiên γ0 g/cm – 1,45 0,86 0,72 0,71 Hệ số rỗng ε Độ bão hòa G % 95,08 93,95 91,35 89,99 Chỉ số dẻo IP % 21,29 19,73 16,70 18,72 Độ sệt B – 1,12 0,38 0,18 0,06 Lực dính kết C kG/cm 0,07 0,23 0,30 0,32 Góc nội ma sát ϕ Hệ số nén lún a độ cm2/kG 04°20' 0,13 14°43' 0,04 17°22' 18°23' 0,03 0,03 Từ số liệu địa chất cơng trình huyện Càng Long, nhìn chung lớp đất có sức chịu tải thấp, đặc biệt lớp đất (bùn sét lẫn hữu cơ) lớp (bùn sét, sét, sét pha trạng thái chảy đến dẻo chảy) lớp đất yếu 2.2 Tổng quan số dự án có xử lý đất yếu đường đầu cầu xây dựng địa bàn huyện Càng Long 2.2.1 Cầu Trà Gút Đường tỉnh 915B Tình trạng mặt đường nay: Ổn định, chưa xuất lún đường đầu cầu Hình 2.1: Cầu Trà Gút Đường tỉnh 915B 11 2.2.2 Cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 Tình trạng mặt đường nay: Nền đường đầu cầu bị lún, giảm lực khai thác, đơn vị quản lý bù lún cho đoạn đường đầu cầu nhiều lần với tổng chiều dày từ 30 ÷ 40cm CPĐD láng nhựa bêtơng nhựa nguội Hình 2.2: Lún đường đầu cầu cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 2.2.3 Cầu Ba Trường Đường tỉnh 915B Tình trạng mặt đường nay: Nền đường đầu cầu phía mố A bị lún từ ÷ 7cm, phía mố B ổn định Hình 2.3:Lún đường đầu cầu cầu Ba Trường Đường tỉnh 915B 2.2.4 Cầu Đùng Đình Đường huyện 37 Tình trạng mặt đường nay: Nền đường đầu cầu bị lún, giảm lực khai thác, đơn vị quản lý bù lún cho đoạn đường đầu cầu nhiều lần với tổng chiều dày từ 30 ÷ 40cm CPDĐ láng nhựa bêtông nhựa nguội 12 Hình 2.4: Lún đường đầu cầu cầu Đùng Đình Đường huyện 37 2.2.5 Cầu 19/5 Đường huyện 02 Tình trạng mặt đường nay: Nền đường đầu cầu bị lún trung bình 30 ÷ 35cm, đơn vị quản lý thi công vuốt nối đoạn đường tiếp giáp mố cầu bêtông nhựa nguội; lún đường đầu cầu làm giảm khả thơng hành, gây khó chịu cho người tham gia giao thơng Hình 2.5: Lún đường đầu cầu cầu 19/5 Đường huyện 02 2.3 Các giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu thực trạng áp dụng cơng trình địa bàn huyện Càng Long 2.3.1 Giải pháp thay đất phần kết hợp vải địa kỹ thuật (cầu Trà Gút cầu Thạnh Phú) 2.3.2 Giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước (đường đầu cầu phía mố A cầu Ba Trường 1) 13 2.3.3 Giải pháp cọc BTCT sàn giảm tải (mố B cầu Ba Trường 1) 2.3.4 Giải pháp cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật (cầu 19/5) 2.3.5 Giải pháp vải địa kỹ thuật kết hợp đắp gia tải (cầu Đùng Đình) KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua thu thập, phân tích tài liệu địa chất cơng trình huyện Càng Long cho thấy cấu trúc địa chất khu vực huyện Càng Long thuộc loại trầm tích châu thổ, lớp đất yếu chủ yếu bùn sét bùn sét có trạng thái từ dẻo đến dẻo chảy, chiều dày từ 19,5m đến 33m Thời gian qua, xây dựng cơng trình giao thơng địa bàn huyện Càng Long tư vấn thiết kế thường áp dụng biện pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu như: Thay đất phần kết hợp vải địa kỹ thuật, đóng cọc cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm kết hợp gia tải, cọc BTCT kết hợp sàn giảm tải Kết nghiên cứu hồ sơ dự án khảo sát trạng cơng trình cho thấy đa số cơng trình địa bàn huyện Càng Long bị lún đường đầu cầu lún kéo dài vượt độ lún cho phép, phải sửa chữa, khắc phục nhiều lần tốn kinh phí đầu tư xây dựng, làm giảm lực khai thác tổng hợp nguyên nhân từ điều tra khảo sát, thiết kế, thi cơng đến vận hành khai thác; nguyên nhân quan trọng giai đoạn khảo sát, thiết kế lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu không đảm bảo yêu cầu (thiếu số liệu khảo sát địa chất, khơng thực thí nghiệm xác định tiêu tính tốn đất yếu, tính tốn lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu sơ xài, khơng hiệu quả) Do luận văn tập trung tính tốn đưa phân tích, đánh giá, lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu huyện Càng Long hợp lý, phù hợp với điều kiện địa chất huyện Càng Long tính chất, qui mơ xây dựng cơng trình 14 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU CHO CÁC CƠNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN CÀNG LONG VÀ ÁP DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU BA TRƯỜNG 3.1 Đặc điểm địa chất đất yếu quy hoạch dự án cơng trình cầu địa bàn huyện Càng Long 3.1.1 Đặc điểm địa chất đất yếu địa bàn huyện Càng Long Lớp đất yếu bùn sét, sét, sét pha màu xám đen, xám nâu, xám xanh, trạng thái chảy đến dẻo chảy, chiều dày lớp đất biến đổi từ 19,5m đến 32m nằm lớp đất đắp sét pha bùn sét hữu tự nhiên dày trung bình 0,8m Bảng 3.1: Tính chất lý đất yếu đề xuất sử dụng tính tốn Trị số Trị số Trung STT Chỉ tiêu lý Đơn vị nhỏ lớn bình nhất Dung trọng tự nhiên, γ0 g/cm3 1,62 1,68 1,65 Độ ẩm tự nhiên, W % 43 59 52 Độ bảo hoà nước, G % 90 98 95 Hệ số rỗng ban đầu, e0 – 1,39 1,61 1,45 Độ sệt, B – 1,05 1,32 1,12 Lực dính, C (thí nghiệm kG/cm 0,063 0,077 0,07 cắt trực tiếp) Lực dính, Cu (thí nghiệm kG/cm2 0,107 0,165 0,14 nén ba trục UU) Góc nội ma sát, ϕ độ 03°47' 04°56' 04°20' Chỉ số dẻo, Ip % 17 27,5 21 10 Hệ số nén lún, a cm2/kG 0,112 0,147 0,13 11 Chỉ số nén, Cc – 0,406 0,636 0,505 12 Chỉ số nén lại, Cr – 0,134 0,201 0,167 – Hệ số cố kết theo 10 13 0,62 0,72 0,667 phương đứng, Cv cm2/s 14 Áp lực tiền cố kết, σp T/m 5,0 15 3.1.2 Quy hoạch dự án cơng trình cầu địa bàn huyện Càng Long 3.2 Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long 3.2.1 Đề xuất mơ hình tính tốn Hình 3.1: Mơ hình đắp đường đầu cầu 3.2.2 Tính tốn độ lún tổng cộng Độ lún tổng cộng đất yếu tác dụng đắp, bao gồm độ lún tức thời (Stthoi) độ lún cố kết (Sc) a Tính độ lún cố kết Sc - Độ lún cố kết Sc = 0,74m - Độ lún cố kết đắp đất yếu sau 12 tháng: S12 = ScUv = 0,74.0,1072 = 0,08m - Độ lún cố kết lại sau 12 tháng: S = Sc – S12 = 0,74 – 0,08 = 0,66m > 0,2m (độ lún cố kết cịn lại cho phép) b Tính độ lún tức thời Stthoi Độ lún tức thời: Stthoi = (m – 1)Sc = (1,3 – 1).0,74 = 0,22m c Tính độ lún tổng cộng S - Độ lún tổng cộng: S = Stthoi + Sc = 0,22 + 0,74 = 0,96m - Độ lún dư: Sd = S – S12 = 0,96 – 0,08 = 0,88m 16 - Thời gian để đường lún hết độ lún lại 0,88m là: 0,936.15,52 T H2 t = v tb = = 106,9 năm 0,637.10−7.86400.365 Cv 3.2.3 Các phương án xử lý đất yếu đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long a Cơ sở đề xuất - Đảm bảo đắp đất yếu ổn định q trình thi cơng sau thi cơng xong; - Đặc điểm địa chất tính chất lý đất yếu địa bàn huyện; - Thực tiễn xử lý điều kiện khai thác thực tế đắp đất yếu cơng trình cầu địa bàn huyện; - Định hướng quy hoạch xây dựng tỉnh Trà Vinh; - Đánh giá hiệu kinh tế giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện thực tế tiến độ thi công cho phép b Đề xuất phương án xử lý * Phương án 1: Đắp trực tiếp đất yếu, đào phần đào toàn đất yếu * Phương án 2: Đóng cọc cừ tràm kết hợp với vải địa kỹ thuật * Phương án 3: Bố trí hệ thống thoát nước theo phương thẳng đứng (bấc thấm, cọc cát) đẩy nhanh tốc độ cố kết đất yếu kết hợp gia tải trước * Phương án 4: Cọc BTCT kết hợp giảm tải c Kết luận Kết phân tích, đánh giá sơ biện pháp xử lý đất yếu thường áp dụng địa bàn huyện Càng Long tóm tắt Bảng 3.10 17 Bảng 3.10: Lựa chọn phương án xử lý đất yếu đường đầu cầu TT Yêu cầu Độ lún cố kết lại (m) Ổn định mái dốc Thời gian đạt độ cố kết 90% Đắp trực tiếp đất yếu Cừ tràm + vải ĐKT Cọc cát + gia tải Bấc thấm PVD + gia tải 0,66 > 0,2 Không xem xét 0,06 < 0,2 0,07 < 0,2 K=1,094 < [Kmin=1,2] K=1,109 < [Kmin=1,2] K=1,671 > [Kmin=1,2] K=1,502 > [Kmin=1,2] 106 năm Không xem xét 120 ngày 300 ngày Công nghệ thi công Không xem xét Không xem xét Đơn giản Kết luận Không áp dụng Không áp dụng Phương án đề xuất Đơn giản Có kiểm tra áp lực nước lỗ rỗng suốt q trình thi cơng Phương án áp dụng Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cho cơng trình địa bàn huyện Càng Long giải pháp cọc cát kết hợp gia tải 3.3 Áp dụng xử lý đường đầu cầu Ba Trường 3.3.1 Giới thiệu dự án 3.3.2 Qui mơ xây dựng cơng trình - Cấp kỹ thuật: Cấp IV đồng bằng; vận tốc thiết kế: 60km/h; tải trọng tính tốn xe trục đơn 10T; - Phần cầu: Cầu BTCT vĩnh cửu; tải trọng thiết kế HL93; chiều dài cầu 143m; chiều rộng toàn cầu 9m; chiều rộng phần xe chạy 8,0m; lan can 2x0,5m=1,0m; - Phần đường đầu cầu: Chiều dài tổng cộng 42m; chiều rộng đường 9,0m (trong chiều rộng mặt đường 8,0m; chiều rộng lề đường 0,5mx2); chiều cao đắp trung bình đường đầu cầu 4,8m; độ dốc taluy 1/1,5; 18 - Kết cấu áo đường: Láng nhựa 03 lớp tiêu chuẩn 4,5kg/m2; đá 4x6 chèn đá dăm dày 18cm; CPĐD loại I dày 30cm; đắp cát đường K ≥ 0,95, riêng 50cm K ≥ 0,98, Eo ≥ 40Mpa 3.3.3 Đặc điểm địa chất tiêu lý tính tốn đất yếu - Lớp 1: Đất đắp thành phần sét pha màu xám nâu, phân bố rộng bề mặt địa Hình khu vực cầu Chiều dày trung bình lớp đất 0,9m - Lớp 2: Sét dẻo màu xám đen, trạng thái chảy đến dẻo chảy, phân bố rộng bề mặt địa Hình khu vực cầu Chiều dày lớp đất biến đổi từ 18,4m đến 28,2m - Lớp 3: Sét dẻo màu xám nâu, xám vàng, trạng thái cứng Chiều dày lớp đất biến đổi từ 7,5m đến 15,6m - Lớp 4: Cát lẫn sét màu xám vàng trạng thái dẻo Chiều dày lớp đất biến đổi từ 6,5m đến 8,2m - Lớp 5: Cát lẫn sét màu xám vàng, xám nâu trạng thái cứng Chiều dày lớp chưa xác định độ sâu lỗ khoan hạn chế Tuy nhiên, qua số liệu khoan xác định lớp có chiều dày biến đổi từ 7,2m đến 26,8m Bảng 3.11: Chỉ tiêu lý tính tốn lớp đất yếu Trị số tính Ký hiệu Đơn vị Chỉ tiêu thí nghiệm tốn Dung trọng tự nhiên g/cm 1,65 γ Lực dính (thí nghiệm nén ba Cu kG/cm 0,15 trục UU) Góc nội ma sát (thí nghiện – 0,00 ϕuu nén ba trục UU) Hệ số cố kết theo phương Cv.10–3 cm2/sec 0,637 đứng Hệ số cố kết theo phương Ch.10–3 cm2/sec 0,637 ngang Chỉ số nén Cc – 0,57 Chỉ số nén lại Cr – 0,13 Áp lực tiền cố kết T/m2 6,60 σp Tên đất Tên đất – Bùn sét pha 19 3.3.4 Thiết kế xử lý đắp đất yếu giải pháp cọc cát kết hợp gia tải a Tiêu chuẩn thiết kế b Tải trọng cơng trình c u cầu tính tốn mơ hình mặt cắt tính tốn d Kiểm tra ổn định - Tính tốn ổn định - Xác định chiều cao đắp lớn e Tính tốn độ lún chưa xử lý đất yếu - Xác định chiều sâu vùng chịu lún za - Độ lún cố kết Sc = 0,82m - Độ lún cố kết đắp đất yếu sau 12 tháng: S12=0,078m - Độ lún cố kết lại sau 12 tháng: S = Sc – S12 = 0,82 – 0,078 = 0,746m > 0,2m (độ lún cố kết cịn lại cho phép) Do đó, cần có biện pháp xử lý nhằm tăng nhanh tốc độ cố kết đất nền, rút ngắn thời gian cố kết f Kiểm toán điều kiện làm việc cọc cát g Tính tốn độ cố kết theo thời gian - Thời gian đất đạt độ cố kết 90% 120 ngày - Độ lún đất sau 120 ngày: S120 = 0,75m - Độ lún cố kết lại: ∆S = 0,07 < 0,2m (độ lún cố kết lại cho phép), thỏa mãn yêu cầu h Kiểm tra ổn định đường xử lý cọc cát - Sử dụng phần mềm chuyên ngành ĐKT GeoStudio (Slope/W) để xác định hệ số ổn định Kmin 20 Hình 3.15: Mơ hình tính tốn đường đầu cầu Ba Trường, trường hợp xử lý cọc cát Hình 3.16: Kết phân tích ổn định đường đầu cầu Ba Trường, trường hợp xử lý cọc cát - Kết phân tích ổn định đắp đất yếu cho giá trị Kmin=1,419 > [Kmin]=1,20 Nền đường đầu cầu Ba Trường ổn định xử lý cọc cát 3.3.5 Xây dựng đắp theo giai đoạn 3.3.6 Thiết kế hệ thống quan trắc 21 KẾT LUẬN CHƯƠNG Để đề xuất giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cho cơng trình địa bàn huyện Càng Long hiệu nhất, học viên tính tốn đưa phân tích, đánh giá sơ biện pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu thường áp dụng huyện Càng Long, đồng thời xây dựng mơ hình tính toán đường đầu cầu đất yếu đại diện cho đa số cơng trình đầu tư xây dựng thực tế địa bàn huyện Càng Long (trong bao gồm cơng trình xảy tượng lún đường đầu cầu kéo dài, vượt độ lún cho phép trình khai thác) Kết tính tốn cho thấy: – Khơng thể áp dụng phương án đắp trực tiếp đất yếu, đào phần đào toàn đất yếu độ lún cố kết cịn lại (∆S=0,66m) khơng đảm bảo yêu cầu đường không ổn định (K=1,094) – Khơng thể áp dụng phương án đóng cọc cừ tràm kết hợp với vải địa kỹ thuật đường khơng ổn định (K=1,109) – Có thể áp dụng phương án thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (cọc cát, bấc thấm) kết hợp gia tải trước độ lún cố kết lại (∆Scọccát=0,06m ∆Sbấcthấm=0,07m) đảm bảo yêu cầu đường ổn định (Kcọccát=1,671 Kbấcthấm=1,502) Trong đề xuất phương án lựa chọn cọc cát thời gian đạt độ cố kết yêu cầu nhanh so với phương án bấc thấm (120 ngày so với 330 ngày) Áp dụng giải pháp cọc cát kết hợp gia tải trước để xử lý đất yếu đường đầu cầu Ba Trường Kết tính tốn với cọc cát có chiều dài 20m, đường kính cọc cát 0,4m, bố trí mạng vng với khoảng cách tim cọc cát 1,5m thời gian đạt độ cố kết 90% 120 ngày, độ lún cố kết lại (∆S=0,07m) ổn định mái dốc (Kmin=1,419) đảm bảo yêu cầu Thi công đắp hai giai đoạn với chiều cao đắp giai đoạn không vượt 3,2m 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Lún đường đầu cầu đắp đất yếu tượng phổ biến, không riêng Việt Nam mà quốc gia phát triển, lún đường đầu cầu cơng trình thi cơng qua vùng đất yếu địa bàn huyện Càng Long tránh khỏi Thực trạng cầu địa bàn huyện Càng Long đưa vào khai thác tượng lún đường đầu cầu diễn phổ biến, phần lớn đường dẫn đầu cầu sau thời gian ngắn hư hỏng thường xuyên xuất (như lún theo thời gian, lún không đều) - Với mong muốn nghiên cứu tìm kiếm giải pháp hợp lý ổn định đường đầu cầu đắp đất yếu từ điều kiện địa chất thực tế huyện Càng Long để áp dụng cho cơng trình tương tự thời gian tới, luận văn tập trung nội dung: + Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu thường áp dụng nay; phân tích cụ thể nguyên lý làm việc, phạm vi áp dụng, ưu điểm, nhược điểm giải pháp xử lý; sở lý thuyết tính tốn thiết kế thi công đường ô tô đắp đất yếu + Thu thập liệu, phân tích đặc điểm, đánh giá địa chất đất yếu huyện Càng Long: Cho thấy cấu trúc địa chất khu vực huyện Càng Long thuộc loại trầm tích châu thổ, lớp đất yếu chủ yếu bùn sét bùn sét có trạng thái từ dẻo đến dẻo chảy, chiều dày từ 19,5m đến 33m, có đặc trưng tiêu lý: Dung trọng tự nhiên γ0=1,62÷1,68g/cm3; tính nén lún lớn a=0,112÷0,147cm2/kG; hệ số rỗng lớn e=1,39÷1,61; độ sệt lớn B=1,05÷1,32; lực dính kết C=0,063÷0,077kG/cm2; góc nội ma sát ϕ=03°47'÷04°56'; số dẻo IP=17÷27,5; độ ẩm W > 50%; độ bão hịa nước G=90÷98% 23 + Nghiên cứu hồ sơ dự án, khảo sát thực địa, trạng cơng trình đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long cho thấy tư vấn thiết kế thường áp dụng biện pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu như: Thay đất phần kết hợp vải địa kỹ thuật, đóng cọc cừ tràm kết hợp vải địa kỹ thuật, bấc thấm kết hợp gia tải, cọc BTCT kết hợp sàn giảm tải Cũng từ kết khảo sát cho thấy đa số cơng trình địa bàn huyện Càng Long bị lún đường đầu cầu lún kéo dài vượt độ lún cho phép, phải sửa chữa, khắc phục nhiều lần tốn kinh phí đầu tư xây dựng, làm giảm lực khai thác + Luận văn đưa nhận xét, đánh giá nguyên nhân lún đường đầu cầu địa bàn huyện Càng Long tổng hợp nguyên nhân từ điều tra khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành khai thác; nguyên nhân quan trọng giai đoạn khảo sát, thiết kế lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu không đảm bảo yêu cầu (thiếu số liệu khảo sát địa chất, khơng thực thí nghiệm xác định tiêu tính tốn đất yếu, tính tốn lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu sơ xài, không hiệu quả) + Trên sở đặc điểm địa chất đất yếu huyện Càng Long, luận văn xây dựng mơ hình tính toán đường đầu cầu đất yếu đại diện cho cơng trình đầu tư xây dựng địa bàn huyện Càng Long để tính tốn, phân tích, đánh giá giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu áp dụng thực tế địa bàn huyện Kết tính tốn cho thấy: đắp cao 4m điều kiện địa chất lớp đất yếu dày 25m, lực dính khơng nước Cu =0,14kG/cm2: • Khơng thể áp dụng phương án đắp trực tiếp đất yếu, đào phần đào toàn đất yếu độ lún cố kết cịn lại (∆S=0,66m) khơng đảm bảo u cầu đường khơng đảm bảo ổn định (K=1,094) • Khơng thể áp dụng phương án đóng cọc cừ tràm kết hợp với vải địa kỹ thuật đường không đảm bảo ổn định (K=1,109) 24 • Có thể áp dụng phương án thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (cọc cát bấc thấm) kết hợp gia tải trước Trong trường hợp xử lý cọc cát đường kính 40cm khoảng cách 1,5m bấc thấm có lưu lượng nước đơn vị qw=600m3/năm bố trí khoảng cách 1,2m, độ lún cố kết lại tương ứng ∆Scọccát=0,06m ∆Sbấcthấm=0,07m đảm bảo yêu cầu cho phép Nền đường đảm bảo ổn định với hệ số ổn định Kcọccát=1,671 Kbấcthấm=1,502 So sánh hiệu xử lý vật liệu, luận văn đề xuất phương án lựa chọn cọc cát thời gian đạt độ cố kết yêu cầu nhanh so với phương án bấc thấm (120 ngày so với 330 ngày) – Luận văn áp dụng giải pháp cọc cát kết hợp gia tải trước để tính tốn xử lý đất yếu đường đầu cầu Ba Trường Kết tính tốn với cọc cát có chiều dài 20m, đường kính cọc cát 0,4m, bố trí mạng vng với khoảng cách tim cọc cát 1,5m thời gian đạt độ cố kết 90% 120 ngày, độ lún cố kết lại (∆S=0,07m) ổn định mái dốc (Kmin = 1,419) đảm bảo yêu cầu Kiến nghị - Các quan quản lý nhà nước xây dựng, đơn vị tư vấn cần có quan tâm đến cơng tác khảo sát địa chất, đặc biệt vị trí, khu vực đất yếu để có sở đánh giá xác số liệu địa chất, từ tính tốn đưa giải pháp xử lý đất yếu hiệu - Có thể sử dụng kết luận văn việc đánh giá địa chất đất yếu khu vực huyện Càng Long lựa chọn sơ giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu xây dựng cơng trình địa bàn huyện Càng Long, góp phần rút ngắn q trình chuẩn bị đầu tư cho dự án đầu tư xây dựng ... nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Ổn định cơng trình đường đất yếu - Phạm vi nghiên cứu: Ổn định đường đầu cầu huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh - áp dụng cho cầu Ba Trường Phương pháp nghiên cứu. .. bàn huyện Càng Long áp dụng xử lý đường đầu cầu Ba Trường - Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TẠI HUYỆN CÀNG... Càng Long - Chương 2: Đặc điểm địa chất đất yếu giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu áp dụng số cơng trình địa bàn huyện Càng Long - Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu đường đầu cầu cho