Nghiên cứu phân tích lún thực đo và dự báo lún nền đường sắt tốc độ cao

Bài viết tiến hành phân tích lún thực đo nền đường để đề xuất phương pháp tính toán dự báo lún, kết quả cho thấy trong trường hợp lún lớn khuyến nghị sử dụng kết quả quan trắc lún mặt nền làm số liệu đầu vào, sử dụng ba tham số khống chế chất lượng dự báo mô phỏng lún. Trong trường hợp lún nhỏ, khuyến nghị sử dụng số liệu đo được từ bản quan trắc lún và ống quan trắc lún mặt cắt (để đối chứng), đề xuất sử dụng phương pháp ba điểm và phương pháp hai đường mở rộng để mô phỏng lún thực đo và dự báo lún sau thi công.

Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 Transport and Communications Science Journal RESEARCH ON REAL MEASURED SETTLEMENT ANALYSIS AND SETTLEMENT FORECAST OF HIGH-SPEED RAILWAY FOUNDATION Nguyen Hong Phong1, Chu Quang Chien2,* TCQM Transport contruction and quality management bureau, Ministry of Transport, Vietnam University of Transport and Communications, No Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam ARTICLE INFO TYPE: Research Article Received: 18/01/2021 Revised: 4/02/2021 Accepted: 27/02/2021 Published online: 15/04/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.3.4 * Corresponding author Email: chuquangchien@utc.edu.vn Abstract High-speed rail has very strict settlement control requirements over the project life, usually the controled settlement amount is less than 15mm In order to achieve such strict controled conditions, during the roadbed construction, during the monitoring period and the settlement prediction, special methods are also required, with great differences compared to the methods currently being used in Vietnam This article conducts a real measured settlement analysis of the roadbed to propose calculation method of the settlement prediction Results show that in case of large settlement, it is recommended to use the ground settlement observation results as input data, and using three parameters to quality control of settlement simulation prediction In case of small settlement, it is recommended to use the measured data from the settlement monitoring sheet and the cross-section settlement monitoring tube (for reference), it is recommended to use the three-point method and the two-line extension method for simulation the settlement actually measured and settlement prediction after construction Keywords: high-speed railway, roadbed settlement, settlement prediction, real measured settlement simulation ©2021 University of Transport and Communications 277 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LÚN THỰC ĐO VÀ DỰ BÁO LÚN NỀN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO Nguyễn Hồng Phong1, Chu Quang Chiến2,* Cục Quản lý xây dựng chất lượng cơng trình giao thơng, Bộ Giao thơng vận tải, Việt Nam Trường Đại học Giao thông vận tải, Số Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO CHUN MỤC: Cơng trình khoa học Ngày nhận bài: 18/01/2021 Ngày nhận sửa: 4/02/2021 Ngày chấp nhận đăng: 27/02/2021 Ngày xuất Online: 15/04/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.3.4 * Tác giả liên hệ Email: chuquangchien@utc.edu.vn Tóm tắt: Đường sắt tốc độ cao có yêu câu khống chế lún khắt khe suốt vịng đời dự án, thơng thường lượng khống chế lún nhỏ 15mm Để đạt điều kiện khống chế khắt khe vậy, trình xây dựng đường, thời kỳ quan trắc, theo dõi dự báo lún cần có phương pháp đặc biệt, có khác biệt lớn so với phương pháp sử dụng Việt Nam Bài báo tiến hành phân tích lún thực đo đường để đề xuất phương pháp tính toán dự báo lún, kết cho thấy trường hợp lún lớn khuyến nghị sử dụng kết quan trắc lún mặt làm số liệu đầu vào, sử dụng ba tham số khống chế chất lượng dự báo mô lún Trong trường hợp lún nhỏ, khuyến nghị sử dụng số liệu đo từ quan trắc lún ống quan trắc lún mặt cắt (để đối chứng), đề xuất sử dụng phương pháp ba điểm phương pháp hai đường mở rộng để mô lún thực đo dự báo lún sau thi công Từ khoá: đường sắt tốc độ cao, lún đường, dự báo lún, mơ lún thực đo ©2021 Trường Đại học Giao thông vận tải I ĐẶT VẤN ĐỀ Đường sắt tốc độ cao nước tiên tiến Nhật Bản, Anh, Pháp, Trung Quốc … trải qua nửa kỷ nghiên cứu phát triển đạt nhiều thành tựu to lớn, nhiên thực tế cho thấy quản lý kỹ thuật tồn khơng vấn đề Thời gian qua, đường sắt 278 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 tốc độ cao nâng cao chất lượng phục vụ, giảm chi phí tu bảo dưỡng song phải đảm bảo vận hành an toàn chạy tàu tốc độ cao Điều khiến áp lực mặt công nghệ ngày lớn, bắt buộc phải nghiên cứu, đặt giải nhiều toán kỹ thuật [1, 2, 3] Trong tốn đó, việc nghiên cứu tổng hợp yếu tố hợp thành lún đường sắt tốc độ cao, phương án theo dõi, phân tích dự báo lún đường sắt yếu tố kỹ thuật mấu chốt để thi cơng đường sắt nói chung, đường sắt tốc độ cao nói riêng theo yêu cầu kỹ thuật đặt [4], tảng để đưa đường vào khai thác với tính an tồn, êm thuận, tiện nghi độ tin cậy cao Khống chế lún đường sắt tốc độ cao yếu tố định đến thành bại việc xây dựng đường sắt tốc độ cao Phân tích số liệu đo đạc lún đường giai đoạn điều chỉnh, mặt định lượng đánh giá tính hợp lý thiết kế chất lượng thi công, mặt khác dự báo tính ổn định lâu dài, tính bền đường sắt tốc độ cao có mối liên hệ chặt chẽ chịu tác động lún nền, cung cấp số liệu quan trọng với mục đích xác nhận đặt đường sắt tốc độ cao [5] Tuy nhiên phân tích số liệu thực đo lún dự báo lún sau thi cơng giữ vai trị quan trọng việc đánh giá tính ổn định lâu dài đường, cần đặc biệt quan tâm đến hệ thống kết cấu nền, bao gồm nhiều yếu tố thiết kế móng chất lượng thi cơng, tính ổn định chịu nước vật liệu nền, tính ổn định động nền, nhân tố có tác dụng lâu dài hệ thống nước mặt, thoát nước ngầm cho đường Dự báo lún sau thi công dựa vào sở số liệu đo đạc lún đường giai đoạn thi công giai đoạn điều chỉnh lún để tiến hành Phương pháp thường áp dụng sử dụng số liệu đo đạc trường, dùng hàm số mô đường lún theo thời gian, sau dùng hàm số để ngoại suy giá trị lún theo thời gian đường Trong trường hợp cần đặc biệt ý sở độ tin cậy dự báo lún tính hợp lý phương án theo dõi lún, chất lượng thân thiết bị theo dõi chất lượng lắp đặt, tính ổn định vị trí theo dõi lún, tính quy phạm chất lượng công tác quan trắc [4] v.v Khi phân tích mơ số liệu đo đạc thực tế thường sử dụng cơng cụ tốn học hỗ trợ đương nhiên tồn ưu nhược điểm đó, nhiên kết khơng phải nhân tố công tác dự báo lún đường sắt tốc độ cao Quan trắc lún, đánh giá lún, để từ có sở cho việc đánh giá, đặt kết cấu tầng đường sắt có dẫn tương ứng sổ tay kỹ thuật để tham khảo [6, 7] Bài báo tiến hành phân tích lún thực đo đường để đề xuất phương pháp tính tốn dự báo lún Kết cho thấy trường hợp lún lớn, đề xuất sử dụng kết quan trắc lún hợp lý số liệu đầu vào, kiến nghị tham số khống chế chất lượng dự báo mô lún Trong trường hợp lún nhỏ, kiến nghị sử dụng số liệu đo từ thiết bị quan trắc lún phù hợp số liệu đối chứng, đề xuất sử dụng phương pháp đáp ứng yêu cầu để mô lún thực đo dự báo lún sau thi cơng II PHÂN TÍCH LÚN THỰC ĐO CỦA NỀN ĐƯỜNG Dự báo lún sau thi công đường sở quan trọng xác nhận điều kiện đặt kết cấu tầng đường sắt tốc độ cao, đồng thời phân tích lún thực đo sở việc dự báo lún Phân tích lún thực đo thơng thường dựa vào phương pháp đường hồi quy, đồng thời phải đáp ứng điều kiện sau [5, 6, 7, 8]: (1) Dựa vào số liệu quan trắc thực tế lún đường sau đắp sau đắp dự tải thời gian không nhỏ tháng, tiến hành nhiều phân tích đường hồi quy, định xu 279 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 lún, hệ số tương quan đường hồi quy (bình phương độ lệch chuẩn) khơng nhỏ 0.92 (2) Tính ổn định dự báo lún cần thông qua nghiệm chứng, giá trị sai khác hai lần dự báo lún cuối (t=) giãn cách thời gian không tháng phải không vượt 8mm (3) Để đạt giá trị dự báo có độ xác độ tin cậy cao, thời gian dự báo lún lần cuối cần đảm bảo: s(t)/s(t=)75%, s(t) giá trị quan trắc lún thực đo dự báo, s(t=) giá bị lún ngoại suy sở số liệu thực đo, tìm theo đường hồi quy Trong nghiên cứu, dựa vào kinh nghiệm nước phát triển phân tích lún thực đo móng cơng trình đường sắt tốc độ cao, từ tiến hành xem xét đánh giá, lựa chọn đường hồi quy hợp lý, khống chế theo điều kiện trình bày Trong trường hợp thơng thường, dựa vào sở quy luật thay đổi số liệu quan trắc thực tế để dự báo lún đường, kết hợp với kinh nghiệm cơng trình phương thức xử lý nền, mức độ tải trọng điều kiện địa chất khác để lựa chọn cách hợp lý phương pháp đường hồi quy Nhiều nghiên cứu đề xuất phương pháp phương pháp hai đường, phương pháp ba điểm, phương pháp đường parabol, phương pháp đường số, phương pháp tốc độ lún, phương pháp Hoshino, phương pháp đường poisson, phương pháp mô hình mờ phương pháp mạng nơ ron nhân tạo (Artificial neural network) [6] v.v… Cần thấy rằng, công tác dự báo tổng lún đường, đường hồi quy công cụ dựa vào phương pháp số học để mô mỏng quy luật thay đổi số liệu đo thực tế Chất lượng phân tích mơ lún đo khơng phụ thuộc vào hình thức đường hồi quy, mà phụ thuộc lớn vào chất lượng độ tin cậy thân số liệu quan trắc lún đo Ví dụ, lượng lún nhỏ, ảnh hưởng độ xác thân thiết bị quan trắc, chất lượng trình lắp đặt, đo đạc nhân tố bên khác ảnh hưởng đến chất lượng mơ lún vượt qua ảnh hưởng việc lựa chọn loại hình đường hồi quy Thực tiễn cho thấy loại cơng trình đường sử dụng loại vật liệu nhiều công trình sử dụng Trên sở nghiên cứu tồn diện, từ mối quan hệ phức tạp cần rút nhân tố mấu chốt cần đơn giản hóa phương pháp sử dụng có khả ứng dụng cao xây dựng cơng trình 2.1 Lún mức độ trung bình lớn Trong phần này, đề xuất phương pháp sử dụng tương đối phổ biến với cơng trình đường sắt tốc độ cao phương pháp hai đường phương pháp ba điểm, phân tích việc sử dụng số liệu đo đạc lún để định quan hệ mơ phỏng, từ ngoại suy lún cuối cùng, lượng lún sau thi công tốc độ lún Hình hình quan hệ chiều cao đường h (tải trọng p) với độ lún s thời gian t đường q trình đắp thời kỳ điều chỉnh Trong đó, lún đáy đắp theo phương dọc tuyến trình đắp sau đắp xong, dựa vào xác định lún đặt đáy để xác định, lún mặt đường sau đắp xong (trong hình vẽ thời điểm t0) dựa vào cọc quan trắc lún đặt mặt để xác định, giá trị lún bao gồm lún móng đường sau thời điểm t0 (tải trọng không đổi) tiếp tục phát triển biến dạng nén lún tàn dư thân đắp tác dụng tĩnh tải thân đắp gây Trong trường hợp thông thường, dự báo lún đường sắt cần dựa vào số liệu quan trắc lún mặt đường (t>t0) thông qua cọc quan trắc lún làm sở tiến hành Nguyên nhân vì, mặt sau tải trọng không đổi (t>t0), nhân tố ảnh hưởng đến lún đường giảm thiểu, tuỳ theo thời gian tăng lên so với giai đoạn thi cơng có xu ổn định hơn; 280 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 mặt khác, kết quan trắc lún mặt đường bao gồm lún móng đường tiếp tục lún biến dạng nén lún dư thân đắp sau thời điểm t0, lún quan trắc quan trắc lún đáy đắp không bao hàm biến dạng nén lún thân đắp tác dụng tĩnh tải thân đường Nhưng phương pháp xử lý áp dụng lượng biến dạng tương đối lớn, đặc biệt trường hợp sau đắp xong (cọc quan trắc lún bố trí mặt bố trí xong), lún mặt đạt giá trị độ lớn định có độ tin cậy cao Hình Đường quan hệ chiều cao đường h (dự tải p) với độ lún s thời gian t đường trình đắp thời kỳ điều chỉnh Hình kết so sánh thực đo dùng cọc quan trắc lún mặt ống quan trắc mặt cắt đáy đường đắp đoạn tuyến nghiên cứu lý trình DK117+190 đường sắt tốc độ cao Vũ Hán – Quảng Châu Tại khu vực chiều cao đắp 13m, địa chất từ xuống đất có tính dẻo kỷ đệ tứ, đất có tính dẻo kỷ đệ tam đá phong hoá, phận đường sử dụng phương pháp dự tải để gia cố, ngồi khơng sử dụng phương pháp gia cố khác Sau đắp xong đường, ống mặt cắt quan trắc số liệu lún 347mm, lún mặt sau lắp đặt cọc quan trắc lún mặt với thời gian sáu tháng đo 43mm Trong trường hợp này, sau lắp đặt cọc quan trắc lún mặt nền, độ lớn giá trị tuyệt đối số liệu lún thực đo số liệu (giai đoạn quan trắc thời kỳ điều chỉnh không nhỏ tháng tác dụng tải trọng không đổi) dùng để phân tích mơ lún với số liệu dự báo lún sau thi cơng phù hợp Hình số liệu quan trắc cọc quan trắc lún mặt thời điểm 23.9.1999 đến 13.1.2000 9.3.2000 để mô kết ngoại suy Khi lựa chọn phương pháp mô đường mô phỏng, sử dụng kết đo thực tế cọc quan trắc lún mặt để tiến hành nghiên cứu so sánh phương pháp khác phương pháp hai đường kinh điển, phương pháp Asaoka phương pháp Creed [9], kết xem hình Ở đây, ngồi số tính tương quan (sai số), kết mô để ngoại suy lượng lún sau s() phải xem xét đến độ tắt dần số liệu sau tuỳ theo thời 281 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 gian tăng lên nhân tố quan trọng Căn vào kết phân tích hình cho thấy, điều kiện đoạn đường này, sử dụng phương pháp hai đường kinh điển cho kết ngoại suy lún cuối lớn có độ biến động nhỏ Hình So sánh kết thực đo quan trắc lún ống quan trắc lún mặt cắt đáy đường đắp cọc quan trắc lún mặt đường Hình Kết mô ngoại suy số liệu thực đo cọc quan trắc lún mặt 282 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 So sánh kết phân tích dùng kết qủa quan trắc lún cọc quan trắc mặt dùng phương pháp mơ khác Hình So sánh kết phân tích dùng kết qủa quan trắc lún cọc quan trắc mặt dùng phương pháp mô khác Trong điều kiện biến dạng mức trung bình lớn, phương pháp hai đường kinh điển giả thiết sau đắp đường xong (t=0), tác dụng tải trọng không đổi quan hệ lún mặt s(t) với thời gian t dùng cơng thức sau để biểu thị (xem hình 5) 𝑠 (𝑡 ) = 𝑡 𝑎+𝑏×𝑡 (1) Trong a,b tham số dựa vào số liệu quan trắc lún thực tế để định Hình Kết mơ điều kiện lún trung bình lớn sử dụng phương pháp hai đường kinh điển để mô lún mặt đường theo giai đoạn khác 283 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 Giá trị 1/b, dựa vào công thức (1), lún cuối mặt đường sau lắp đặt cọc quan trắc lún mặt nền, giá trị 1/a vận tốc ban đầu lún sau lắp đặt cọc quan trắc lún mặt Đối với đoạn tuyến nghiên cứu, sở phân tích mơ kết đo thực tế lún mặt đường 109 mặt cắt quan trắc, tiến hành tổng hợp phân tích Phương pháp mơ bao gồm phương pháp hai đường kinh điển, phương pháp Asaoka phương pháp Creed, tham số giải thích sau: t: thời gian, thời gian khởi điểm tính từ lúc lắp đặt thiết bị quan trắc lún mặt nền, tương ứng hình thời điểm t0; s(t): giá trị thực đo lún mặt đường; send(t): dựa vào số liệu quan trắc lún đường khoảng thời gian từ 0~t, dựa vào đường mô dự báo giá trị lún cuối cùng; send(t=6 tháng): dựa vào số liệu quan trắc lún mặt đường sau lắp đặt thiết bị quan trắc lún mặt tháng, thông quan đường mô để xác định lún cuối mặt nền; send(t)/send(6 tháng): tỷ lệ lún sau mặt thời điểm t thời điểm t=6 tháng; U(t)=s(t)/send(t): tỷ lệ độ lún thời điểm t, dựa vào lún thục đo thời điểm t dự báo lún sau mặt đường Mục đích việc phân tích tổng hợp là, xác định đường điều kiện định (điều kiện biến dạng đường mức độ trung bình lớn) kết phân tích mơ phỏng, dự báo số khống chế số tính ổn định đảm bảo độ tin cậy, độ xác Ở đây, dựa vào cọc quan trắc lún mặt nền, sau tháng tiến hành phân tích dự báo lần thứ nhất, sau tháng tiến hành phân tích dự báo lần thứ Từ hình 6, phần bên trái thấy, đa số số liệu hệ số tương quan nằm bên phải đường r2(t)=0.85, đó, đặc biệt sử dụng phương pháp hai đường kinh điển phương pháp Asaoka có độ biến động tương đối nhỏ, đồng thời giá trị độ biến dạng tập trung giá trị send(t)/send(6 tháng)=1 Phân tích hình phía bên phải thấy, mà độ biến dạng U(t)= s(t)/send(t)75%, tỷ lệ giá trị dự báo lún cuối send(t)/send(6 tháng) thay đổi phạm vi tương đối nhỏ, tỷ lệ chủ yếu tập trung quanh giá trị Trên tảng đó, kiến nghị, đề xuất ứng dụng hai tham số khống chế chất lượng dự báo mô lún điều kiện biến dạng nói sau: (1) Hệ số tương quan r2(t)0.85 (độ tin cậy mô phỏng, dự báo) (2) Tỷ lệ độ lún U(t)= s(t)/send(t)75% (độ xác mơ phỏng, dự báo) Từ kết thống kê thấy rằng, dựa vào số liệu quan trắc lún mặt đường sau tháng, giá trị lún cuối thơng qua việc tính tốn dự báo tương đối tin cậy, lý cần dựa vào số liệu quan trắc lún sau đắp sau đắp xong dự tải 284 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 thời kỳ quan trắc thời kỳ điều chỉnh tối thiểu tháng Ngoài ra, tài liệu tham khảo số [10] đề xuất số thứ để đảm bảo chất lượng mô dự báo lún điều kiện thời gian dãn cách tối thiểu tháng, giá trị dự báo lún sau không lệch 8mm, điều gọi u cầu tính ổn định Hình Bối cảnh định “hệ số tương quan r2(t)” “độ lún U(t)=s(t)/send(t)” Trong phần này, đề xuất vấn đề liên quan đến điều kiện việc dự báo lún sau thi công dựa vào kinh nghiệm nói Từ phân tích thấy, trường hợp nêu trường hợp mà biện pháp gia cố đường tương đối đơn giản (hoặc khơng có), lún móng đường tương đối lớn, dựa vào số liệu quan trắc lún mặt sau đắp xong để phân tích mơ phỏng, thống kê dự báo sở để thiết lập phương pháp này, có phạm vi sử dụng tương ứng 2.2 Lún mức độ nhỏ Phân tích số liệu lún đường sắt tốc độ cao Trung Quốc cho thấy, trường hợp lún đường tương đối nhỏ, yêu cầu số tính ổn định nêu khơng cịn có tác dụng khống chế chất lượng mô lún dự báo lún sau thi công Khi tính nén lún đường nhỏ (chiều cao đắp nhỏ) móng đường dùng biện pháp gia cố tốt, độ lún đáy đắp (đỉnh móng đường) nhỏ 20mm, sau đắp xong, lắp đặt cọc quan trắc lún mặt đo lún thơng thường nhỏ 5mm, ví dụ hình kết quan trắc lún mặt mặt cắt ngang DK1262+795 tuyến nghiên cứu Trong phần sau phân tích trường hợp gọi điều kiện lún nhỏ 285 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 Hình Đường quan hệ tải trọng lún thực đo mặt cắt ngang DK 1262+795 đường sắt tốc độ cao Vũ Hán – Quảng Châu (Sử dụng cọc CFG để gia cố móng) Trong điều kiện lún nhỏ, dựa vào số liệu quan trắc lún mặt (t>t0, xem hình 1) làm sở để tiến hành mô dự báo lún sau thi cơng khơng cịn tính khả thi Kinh nghiệm xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao Vũ Hán – Quảng Châu, giai đoạn quan trắc kỳ điều chỉnh lớn tháng, kết dự báo phân tích lún thơng thường khơng đáp ứng u cầu khống chế lún đường sắt tốc độ cao [4], yêu cầu số chất lượng nói Trong trường hợp xây dựng đường sắt tốc độ cao với tốc độ xây dựng nhanh, giai đoạn thi cơng có u cầu cao, mặt yêu cầu sử dụng phương pháp thiết kế gia cố đường để nâng cao cường độ gia cố, để giảm thiểu rõ ràng tổng lún, tăng tốc tắt dần lún, mặt khác yêu cầu sử dụng vật liệu đắp tốt tiêu chuẩn đắp tương đối cao Trong điều kiện vậy, tổng lún móng đường thường tương đối nhỏ, việc kéo dài thời gian quan trắc thời kỳ điều chỉnh vấn đề có ý nghĩa Do điều kiện biến dạng nhỏ, mô lún phân tích dự báo lún sau thi cơng có giá trị sử dụng định Khi biến dạng lún nhỏ, việc mô lún dự báo lún sau thi công cần dựa vào số liệu thu từ quan trắc lún đặt đáy đắp suốt trình thi cơng, suốt q trình điều chỉnh đường quan hệ lún thời gian biểu thị hình 1, ống quan trắc lún mặt cắt đo lún đáy đắp độ xác thấp nên trường hợp không dùng để dự báo lún sau thi cơng, dùng để so sánh, nghiệm chứng giá trị lún đo xác định lún Do dùng xác định lún đáy đắp không bao gồm biến dạng nén lún thân đắp tác dụng tĩnh tải thân, điều kiện dùng xác định lún nhằm phân tích mơ lún dự báo lún sau thi công là: biến dạng nén lún thân 286 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 đắp tải trọng thân phải nhỏ cách rõ ràng lún móng đường, đồng thời sau đắp xong biến dạng nén lún thân đắp hồn thành Ở xem xét đường lún từ số liệu quan trắc lún cọc quan trắc lún mặt với đường quan trắc lún thực đo dựa vào quan trắc lún đáy đắp xem có song song hay khơng, từ làm sở để phán đốn Phân tích số liệu thực đo lún tuyến đường sắt tốc độ cao nghiên cứu cho thấy điều kiện đáp ứng yêu cầu Trong điều kiện biến dạng nhỏ, phân tích mơ số liệu thực đo lún thường dùng phương pháp hai đường mở rộng phương pháp ba điểm (phương pháp phối hợp đối số), phân cơng trình đường thành khu đoạn Trong giai đoạn đắp nền, tốc độ gia tải khơng lớn, xem xét sử dụng phương pháp hai đường mở rộng để mô số liệu thực đo lún theo thời gian Phương pháp hai đường mở rộng dựa công thức phương pháp hai đường kinh điển công thức (1), đưa thêm vào công thức hệ số tải trọng  để mô đường lún theo thời gian đáy đắp tồn q trình thi cơng q trình điều chỉnh 𝑡 𝑠(𝑡) = 𝜉 ∗ 𝑎+𝑏∗𝑡 (2) Trong cơng thức: t – Thời gian, tính từ lúc bắt đầu đắp (bản quan trắc lún đáy đắp lắp đặt xong), hình ứng với thời điểm 0; s(t) – Giá trị lún thực đo đáy đắp;  – Hệ số tải trọng, tỷ số tải trọng thời điểm t so với tải trọng cuối (sau đắp xong), =p(t)/(hmax+pst); hmax – chiều cao lớn đắp (sau đắp xong); pst – tải trọng tĩnh tải sau đắp, bao gồm lớp cấp phối đá dăm sau đắp lớp cuối lớp mặt – lớp lớp cường hố (xe thi cơng qua lần cuối), lớp đệm hệ thống đường ray phía trên, hệ thống đường ray phía thơng thường sử dụng 15~20kPa Có thể thấy, việc mô đường lún phương pháp hai đường mở rộng gồm hai tham số định, thứ tham số hệ số tải trọng , thứ hai tham số quan hệ lún thời gian Trong trường hợp biến dạng nén lún đường nhỏ biện pháp gia cố tương đối tốt tổng tải trọng đường có quan hệ tuyến tính, giả thiết quan hệ lượng lún tăng tải trọng gia tăng tỷ lệ xác định phù hợp, thực tiễn cơng trình đường sắt tốc độ cao Vũ Hán - Quảng Châu chứng minh tính hợp lý giả thiết Trong điều kiện lún nhỏ, số liệu quan trắc thời kỳ đắp bao gồm phân tích lún để gia tăng lượng số liệu thông tin, lượng lún thực đo đáy đắp cần thiết để có tính khả thi phân tích sau 287 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 Trong công thức (2), tham số a,b thơng qua thay đổi hệ thống toạ độ số liệu lún thực đo khoảng t/s(t) – t để phân tích hồi quy đạt được, xem hình Từ đường mơ tính tốn, đề xuất lún sau /b Hình Phương pháp hai đường mở rộng, đường quan hệ p-s-t đề xuất tham số a, b Phương pháp ba điểm (phương pháp phối hợp đối số) giáo sư Zeng Guoyan đề xuất năm 1959, thông qua sử dụng phương pháp giếng cát để gia cố đề xuất dạng phương pháp dự báo lún sau cùng, phương pháp loại điều liện móng có tính phù hợp tính sử dụng tương đối tốt, thực tế cơng trình sử dụng cách rộng rãi Xuất phát điểm phương pháp dựa vào lý luận cố kết Terzaghi làm sở tính tốn độ cố kết, dùng cơng thức sau để biểu diễn: U(t)=1-e-t (3) Trong đó:  – tham số, thơng thường sử dụng giá trị lý luận 8/2  – tham số cụ thể, dựa vào số liệu thực đo để quy hồi đạt Trên sở đó, q trình phát triển lún móng đường s(t) theo thời gian t thơng thường biểu diễn theo cơng thức sau (tương tự 22TCN 262-2000): S(t)=s()(1-e-t)+s0 e-t (4) Trong đó: s0 – lún tức thời móng đường s() – lún cuối móng đường Khi thơng qua số liệu quan trắc lún thực đo để tiến hành mô đường, thông thường xuất phát từ đường quan hệ s(t) – t, sau đường đắp xong lựa chọn ba điểm thời gian gãn cách t1, t2 t3, với khoảng thời gian t2 – t1 t3 – t2 lớn có thể, đồng thời t3 cần tận lượng chọn đoạn cuối đường s(t) – t, xem hình 288 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (04/2021), 277-290 Hình Ước tính lún sau theo phương pháp ba điểm (phương pháp phối hợp đối số) Theo cơng thức (4) đạt lún sau s(∞), tham số xác định  biến dạng tức thời móng đường sau: 𝑠(∞) = 𝑠3 ∗(𝑠2 −𝑠1 )−𝑠2 ∗(𝑠3 −𝑠2 ) (𝑠2 −𝑠1 )−(𝑠3 −𝑠2 ) 𝛽=𝑡 𝑠 −𝑠 −𝑡1 𝑠0 = 𝑙𝑛 𝑠2 −𝑠1 𝑠1 −𝑠(∞)∗(1−𝛼∗𝑒 −𝛽∗𝑡1 ) 𝛼∗𝑒 −𝛽∗𝑡1 (5) (6) (7) Sau xác định bốn tham số s(∞), s0, , , dùng cơng thức (4) để tính tốn dự báo giá trị lún s(t) tuỳ theo thời điểm Kết thực đo lún đường sắt tốc độ cao Trung Quốc cho thấy, đoạn sử dụng phương pháp dự tải, lún móng đường thơng thường nhỏ 20mm, thuộc loại lún nhỏ Đối với trường hợp này, sử dụng năm phương pháp mô đường để tiến hành phân tích, so sánh khả ứng dựng chúng [11] Bao gồm phương pháp hai đường tiêu chuẩn, phương pháp hai đường mở rộng, phương pháp ba điểm, phương pháp Asaoka phương pháp hai đường số Kết nghiên cứu cho thấy, phương pháp ba điểm có hệ số tương quan hồi quy tương đối tốt mô xu lún, với sai số dự báo tương đối nhỏ, có độ nhạy tương đối số liệu có biến động; phương pháp hai đường mở rộng có hệ số tương quan hồi quy tính hữu dụng tương đối tốt, sai số dự báo lún lớn so với phương pháp ba điểm Các phương pháp khác trường hợp lún tương đối nhỏ tính hữu dụng so với phương pháp trình bày Do vậy, với đường sắt tốc độ cao kiến nghị sử dụng phương pháp ba điểm phương pháp hai đường mở rộng để mô lún thực đo dự báo lún sau thi cơng 289 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số 03 (04/2021), 277-290 III KẾT LUẬN Thơng qua kết phân tích cho thấy, ứng với điều kiện lún khác cần sử dụng số liệu quan trắc thiết bị quan trắc khác phương pháp xử lý số liệu khác Khi lún mức độ trung bình lớn sử dụng số liệu đo đạc cọc quan trắc lún mặt để tiến hành dự báo lún, kiến nghị sử dụng phương hai đường kinh điển cho kết ngoại suy lún cuối lớn có độ biến động nhỏ nhất, đồng thời đề xuất ba tham số tiêu chuẩn khống chế chất lượng dự báo mô lún điều kiện biến dạng Khi lún mức độ nhỏ sử dụng kết đo lún quan trắc đo lún đặt đáy đắp số liệu đầu vào cho mơ hình tính tốn, đồng thời sử dụng số liệu đo đạc ống quan trắc lún mặt cắt, cọc quan trắc lún mặt để đối chứng, kiến nghị sử dụng phương pháp ba điểm phương pháp hai đường mở rộng để mô lún thực đo dự báo lún sau thi công LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Trường đại học Giao thông vận tải đề tài mã số T2022-CT-020 Tác giả xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Cừ, Lê Hải Hà, Kết cấu tầng đường sắt, Nhà xuất Xây dựng, 2013 [2] Phạm Văn Ký, Lương Xuân Bính, Trần Anh Dũng, Tính tốn thiết kế thi cơng Đường sắt không đá kiểu bản, Nhà xuất Giao thông vận tải, 2013 [3] Nguyễn Thanh Tùng, Lê Văn Cử, Bùi Thị Trí, Giáo trình đường sắt, Nhà xuất Giao thông vận tải, 2005 [4] Chu Quang Chiến, Nguyễn Hồng Phong, Nghiên cứu lựa chọn phương pháp quan trắc lún đường sắt tốc độ cao dạng bản, Tạp chí Giao thơng vận tải, 10 (2020) 79 - 83 [5] Cộng hoà Nhân dân Trung hoa, Bộ Đường sắt, Quy phạm thiết kế đường sắt cao tốc (thực hành) (TB10621-2009), Nhà xuất Đường sắt Trung Quốc, 2005 [6] Bộ Đường sắt, Trung tâm Quản lý cơng trình đường sắt, Sổ tay kỹ thuật quan trắc, đánh giá biến dạng đường sắt trình khai thác, Nhà xuất Đường sắt, Bắc Kinh, 2009 [7] Cộng hoà Nhân dân Trung Hoa, Bộ Đường sắt, Hướng dẫn kỹ thuật điều kiện lắp đặt đường sắt dạng bản, Nhà xuất Đường sắt, Bắc Kinh, 2009 [8] Hồ Nhất Phong, Nguyên lý thiết kế đường sắt cao tốc dạng bản, Nhà xuất Đường sắt Trung Quốc, 2009 [9] Kliesch, EI-Mossallamy Y, Neidhardt T Zur Setzungsprognose bei Erdbauwerken mit Fester Fahrbahn-Erfahrrungen an 43km Neubaustrecke Baugrundtagung Mainz, 2002 [10] Christgau E-M, Bausch U Planning of the slab track, Cologne-Rheine/Main railway line Contract Section B, Influence of deformation and settling, Colloquium on Railway Technology, TU Darmstadt, 2000 [11] Schultz Gheed, Kỹ thuật quan trắc đánh giá biến dạng lún đường sắt cao tốc dạng - Kinh nghiệm đường sắt Đức xây dựng 43km đường sắt tuyến Shinkansen, Báo cáo hội nghị giao lưu biến dạng lún đường Trung tâm Quản lý cơng trình cơng trình, Bộ Đường sắt Trung Quốc, Bắc Kinh, 2006 290 ... báo lún sau thi công II PHÂN TÍCH LÚN THỰC ĐO CỦA NỀN ĐƯỜNG Dự báo lún sau thi công đường sở quan trọng xác nhận điều kiện đặt kết cấu tầng đường sắt tốc độ cao, đồng thời phân tích lún thực đo. .. đưa đường vào khai thác với tính an tồn, êm thuận, tiện nghi độ tin cậy cao Khống chế lún đường sắt tốc độ cao yếu tố định đến thành bại việc xây dựng đường sắt tốc độ cao Phân tích số liệu đo. .. chí Khoa học Giao thơng vận tải NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LÚN THỰC ĐO VÀ DỰ BÁO LÚN NỀN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO Nguyễn Hồng Phong1, Chu Quang Chiến2,* Cục Quản lý xây dựng chất lượng cơng trình giao