22TCN 262-2000-Quy trinh khao sat thiet ke nen duong o to dap tren dat yeu

www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ MỤC LỤC Trang I Các quy định chung (định nghĩa, nguồn gốc, phân loại đất yếu) II Các yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế II.1 Các yêu cầu ổn định II.2 Các yêu cầu tiêu chuẩn tính tốn lún II.3 Các yêu cầu thiết kế bố trí hệ thống quan trắc q trình thi cơng đắp đất yếu II.4 Xác định tải trọng tính tốn 4 III Các yêu cầu khảo sát phục vụ việc thiết kế đường qua vùng đất yếu 11 III.1 Các yêu cầu chung 11 III.2 Các quy định khảo sát địa hình 12 III.3 Các quy định khảo sát thí nghiệm địa kỹ thuật 12 IV Các giải pháp thiết kế đắp đất yếu 15 IV.1 Các yêu cầu chung cấu tạo đắp đất yếu 15 IV.2 Đắp trực tiếp đất yếu 16 IV.3 Đào phần hoặc đào toàn đất yếu 18 IV.4 Giải pháp đắp bệ phản áp 20 IV.5 Tầng cát đệm 20 IV.6 Các biện pháp thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng giếng cát bấc thấm) 21 IV.7 Sử dụng vải địa kỹ thuật để tăng cường ổn định đắp đất yếu 23 IV.8 Các nguyên tắc lựa chọn giải pháp thiết kế 26 V Tính tốn ổn định đắp đất yếu V.1 Phương pháp tính tốn V.2 Những ý vận dụng phương pháp tính tốn phân mảnh cổ điển Bishop V.3 Các trường hợp tính tốn ổn định thơng số tính tốn tương ứng VI Tính tốn lún đắp đất yếu VI.1 Tính độ lún cố kết Sc VI.2 Dự tính độ lún tổng cộng S độ lún tức thời Si VI.3 Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trường hợp thoát nước chiều theo phương thẳng đứng VI.4 Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trường hợp nước chiều (có sử dụng giếng cát bấc thấm) VI.5 Những ý dự tính lún 27 27 29 31 33 33 35 36 38 41 Phụ lục : Xác định trị số áp lực tiền cố kết số nén lún đât yếu 43 Phụ lục : Tính tốn ứng suất nén (áp lực) thẳng đứng σzi tải trọng đắp tải trọng phản áp gây đất theo toán đồ Ostezberg 48 www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM QUY TRÌNH KHẢO SÁT THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 22TCN 262- 2000 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Có hiệu lực từ 15/ / 2000 (Ban hành theo Quyết định số 1398 /QĐ - BGTVT ngày / / 2000 Bộ trưởng Bộ GTVT) I CÁC QUY ĐỊNH CHUNG I.1 Quy trình áp dụng tiến hành khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu, bao gồm đắp đường cao tốc đắp đường ơtơ cấp Ngồi tham khảo áp dụng đắp sân bay vùng đất yếu Trong quy trình quy định rõ yêu cầu cần phải thực việc khảo sát địa hình, điều tra thử nghiệm địa kỹ thuật vùng đất yếu có tuyến đường qua; đồng thời quy định rõ yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế cần phải đảm bảo đạt thiết kế đắp đất yếu với yêu cầu cấu tạo phương pháp tính tốn tương ứng, việc lựa chọn giải pháp phạm vi áp dụng giải pháp thường dùng để xây dựng đắp đất yếu (không đề cập đến giải pháp đặc biệt xử lý đất yếu điện thấm, cọc vôi, cọc xi măng, cọc bê tông, cọc cát …) I.2 Khi tiến hành khảo sát thiết kế đường qua vùng đất yếu, việc phải tuân theo quy định quy trình cịn cần phải tn theo tiêu chuẩn quy định chung thiết kế đường TCVN 4054-1998 “Đường ôtô - Yêu cầu thiết kế”, TCVN 5729-1997 “Đường ôtô cao tốc - Yêu cầu thiết kế” Các quy định tiêu chuẩn giải pháp sử dụng bấc thấm vải địa kỹ thuật không khác với quy định “Quy trình thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm xây dựng đường - 22TCN 244-98” “Tiêu chuẩn thiết kế thi công nghiệm thu vải địa kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu - 22TCN 248-98” Trong trường hợp có yêu cầu khác khảo sát thiết kế đắp đất yếu nên thống áp dụng quy định tiêu chuẩn I.3 Trong quy trình này, đất yếu xác định điều I.4 loại đất có sức chống cắt nhỏ tính biến dạng (ép lún) lớn, đắp đất yếu, khơng có biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị ổn định toàn khối www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đến mặt đường, cơng trình đường mố cầu lân cận Chính mà mục tiêu quy định quy trình nhằm đảm bảo cho kích thước yếu tố hình học đường vùng đất yếu (kể cao độ nền) ln trì thiết kế q trình thi cơng đắp q trình khai thác đường sau I.4 Tùy theo ngun nhân hình thành, đất yếu có nguồn gốc khoáng vật nguồn gốc hữu I.4.1 Loại có nguồn gốc khống vật thường sét sét trầm tích nước ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng tam giác châu; loại lẫn hữu q trình trầm tích (hàm lượng hữu tới 10 - 12 %) nên có mầu nâu đen, xám đen, có mùi Đối với loại này, xác định đất yếu trạng thái tự nhiên, độ ẩm chúng gần cao giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e ≥ 1,5 , sét e ≥ 1), lực dính C theo kết cắt nhanh khơng nước từ 0,15 daN/cm2 trở xuống, góc nội ma sát ϕ từ - 10° lực dính từ kết thí nghiệm cắt cánh trường Cu ≤ 0,35 daN/cm2 Ngoài vùng thung lũng cịn hình thành đất yếu dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0, độ bão hịa G > 0,8) I.4.2 Loại có nguồn gốc hữu thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, loài thực vật phát triển, thối rữa phân hủy, tạo vật lắng hữu lẫn với trầm tích khống vật Loại thường gọi đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc khơng mịn (vì lẫn tàn dư thực vật) Đối với loại xác định đất yếu hệ số rỗng đặc trưng sức chống cắt chúng đạt trị số nói I.4.1 Đất yếu đầm lầy than bùn phân theo tỷ lệ lượng hữu có chúng: Lượng hữu có từ 20 - 30% Lượng hữu có từ 30 - 60% Lượng hữu 60% I.5 : Đất nhiễm than bùn : Đất than bùn : Than bùn Phân loại trạng thái tự nhiên đất yếu Để đánh giá sơ tính chất cơng trình đất yếu, từ bước đầu xem xét giải pháp thiết kế đường tương ứng, đất yếu phân loại theo trạng thái tự nhiên chúng đây: www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ I.5.1 Đất yếu loại sét sét phân loại theo độ sệt B: B= W − Wd Wnh − Wd (I.1) Trong đó: W, Wd, Wnh độ ẩm trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo giới hạn nhão đất yếu Nếu B > gọi bùn sét (đất yếu trạng thái chảy) Nếu 0,75 < B ≤ đất yếu dẻo chảy I.5.2 Về trạng thái tự nhiên, đất đầm lầy than bùn phân thành loại I, II, III: Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại vách đất đào thẳng đứng sâu 1m chúng trì ổn định 1-2 ngày; Loại II: Loại có độ sệt khơng ổn định; loại khơng đạt tiêu chuẩn loại I đất than bùn chưa trạng thái chảy; Loại III: Đất than bùn trạng thái chảy I.6 Khi tuyến đường qua vùng đất yếu dẻo chảy, bùn sét nói điều I.4.1, I.5.1 ; vùng có bùn cát, bùn cát mịn nói điều I.4.1; vùng đầm lầy than bùn nói điều I.5.2 cần phải có biện pháp khảo sát thiết kế tương ứng (được đề cập phần sau quy trình này) để đảm bảo đường ổn định cường độ biến dạng, kể trường hợp phía lớp đất yếu có tồn lớp đất không yếu Riêng với cơng trình đường cao tốc cơng trình có ý nghĩa đặc biệt khác, chiều cao đắp cao từ - 10 m trở lên loại đất sét sét dẻo mềm (có độ sệt B phạm vi từ 0,5 - 0,75) nên áp dụng biện pháp khảo sát thiết kế với đất yếu II CÁC YÊU CẦU VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ NỀN ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU II.1 Các yêu cầu ổn định Nền đắp đất yếu phải đảm bảo ổn định, không bị phá hoại trượt trồi q trình thi cơng đắp (đắp phần theo thiết kế đắp cao cao độ thiết kế để gia tải trước) suốt trình đưa vào khai thác sử dụng sau Để đảm bảo yêu cầu phải đảm bảo đồng thời tiêu chuẩn cụ thể đây: www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ II.1.1 Mức độ ổn định dự báo theo kết tính tốn đợt đắp (đắp đắp gia tải trước) đắp theo thiết kế (có xét đến tải trọng xe cộ dừng xe tối đa nền) phải lớn mức độ ổn định tối thiểu quy định : Khi áp dụng phương pháp nghiệm toán ổn định theo cách phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn khoét xuống vùng đất yếu thơng số tính tốn xác định theo mục V.3 hệ số ổn định nhỏ Kmin = 1,20 (riêng trường hợp dùng kết qủa thí nghiệm cắt nhanh khơng nước phịng thí nghiệm để nghiệm tốn Kmin = 1,10 ; Khi áp dụng phương pháp Bishhop để nghiệm tốn ổn định hệ số ổn định nhỏ Kmin = 1,40 ; II.1.2 Số liệu quan trắc lún theo chiều thẳng đứng quan trắc di động ngang vùng đất yếu hai bên đắp trình đắp đắp gia tải trước phải không vượt trị số quy định đây: Tốc độ lún đáy đắp trục tim đường không vượt 10mm/ngày đêm Tốc độ di động ngang cọc quan trắc đóng hai bên đắp khơng vượt 5mm/ngày đêm Cách bố trí quan trắc lún quan trắc di động ngang nêu rõ điều II.3.1 II.3.3 II.2 Các yêu cầu tiêu chuẩn tính tốn lún II.2.1 Phải tính tốn dự báo độ lún tổng cộng S kể từ bắt đầu đắp lún hết hoàn toàn để đắp phòng lún (đắp rộng thêm bề rộng đường so với bề rộng thiết kế) Bề rộng phải đắp thêm bên đường (bm) xác định theo công thức: bm = S m (II.1) Trong đó: 1/m độ dốc ta luy đắp thiết kế S tính theo phương pháp quy định VI.2 VI.3 với thành phần Si (lún tức thời biến dạng ngang khơng nước, xét đến khả nở hông đất yếu đắp) lún cố kết Sc (do nước lỗ rỗng thoát đất yếu bị nén chặt tải trọng đắp) www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ II.2.2 Khi tính tốn độ lún tổng cộng nói tải trọng gây lún phải xét đến gồm tải trọng đắp thiết kế bao gồm phần đắp phản áp (nếu có), khơng bao gồm phần đắp gia tải trước (nếu có) khơng xét đến tải trọng xe cộ II.2.3 Sau hồn thành cơng trình mặt đường xây dựng vùng đất yếu, phần độ lún cố kết lại ΔS trục tim đường cho phép bảng II.1 đây: Bảng II.1- Phần độ lún cố kết cho phép lại ΔS trục tim đường sau hồn thành cơng trình Loại cấp đường Vị trí đoạn đắp đất yếu Chỗ có cống Các đoạn Gần mố cầu đường dân đắp thông sinh chui thường Đường cao tốc đường cấp 80 ≤ 10cm ≤ 20cm ≤ 30cm Đường cấp 60 trở xuống có tầng mặt cấp cao A1 ≤ 20cm ≤ 30cm ≤ 40cm Ghi bảng II.1: Phần độ lún cố kết lại ΔS phần lún cố kết chưa hết sau làm xong áo đường đoạn đắp đất yếu Trị số ΔS xác định theo công thức (VI.9) tùy thuộc độ cố kết U đạt vào thời điểm làm xong áo đường; Chiều dài đoạn đường gần mố cầu xác định lần chiều dài móng mố cầu liền kề Chiều dài đoạn đắp có cống có lối chui qua đường xác định 3-5 lần bề rộng móng cống bề rộng lối qua đường; Nếu phần độ lún cố kết lại ΔS vượt trị số cho phép bảng II.1 cần phải có biện pháp xử lý để giảm ΔS đề cập mục IV.3, IV.5, IV.6 Nếu thỏa mãn trị số cho phép bảng II.1 khơng cần áp dụng biện pháp tăng nhanh cố kết; II.2.4 Đối với đường cấp 20; 40 đường sử dụng kết cấu áo đường mềm cấp cao A2 trở xuống khơng cần đề cập đến vấn đề độ lún cố kết lại thiết kế II.2.5 Yêu cầu quan trắc dự báo lún www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ Ngồi việc tính tốn dự báo thành phần độ lún nói điều II.2.1 để làm sở cho việc đề xuất giải pháp xử lý cấu tạo đắp đất yếu, phải dựa vào kết quan trắc lún theo quy định điều II.3.1 II.3.2 để so sánh, đối chiếu hiệu chỉnh lại kết dự báo theo tính tốn để kiểm tra độ lún tốc độ lún cho phép quy định điều II.2.3 II.1.2, để xác định khối lượng đất cát bù lún thực tế tốn sau cơng trình hồn thành u cầu cụ thể việc quan trắc lún là: Xác định khối lượng đất cát đắp lún chìm vào đất yếu (so với mặt đất tự nhiên trước đắp) Vẽ biểu đồ quan hệ độ lún tổng cộng S với thời gian (có ghi rõ thời gian đợt đắp đắp gia tải) Dựa vào biểu đồ để xử lý tách riêng phần lún tức thời (là phần lún tăng đột ngột thời gian đợt đắp) lập biểu đồ lún cố kết St theo thời gian t kể từ kết thúc trình đắp đắp gia tải trước; Miêu tả quan hệ St = f (t) thực tế quan trắc cách gần hàm số toán học dạng St = Sc (1 − αe-βt ) với α β hệ số hồi quy từ số liệu quan trắc lún, để làm sở dự báo phần độ lún cố kết cịn lại nói điều II.2.3 II.3 Các yêu cầu thiết kế bố trí hệ thống quan trắc q trình thi cơng đắp đất yếu II.3.1 Đối với cơng trình xây dựng đắp đất yếu, trường hợp, dù áp dụng giải pháp xử lý nào, dù khảo sát, tính tốn kỹ phải thiết kế hệ thống quan trắc lún, trừ trường hợp áp dụng giải pháp đào vét hết đất yếu, hạ đáy đắp đến tận lớp đất không yếu Hệ thống phải bố trí theo quy định sau: Mỗi phân đoạn đắp đất yếu thiết kế tính tốn khác nhau, phân đoạn thi cơng riêng rẽ phải có bố trí quan trắc lún riêng (khác chiều cao đắp, loại đất yếu với tiêu khác rõ rệt với chiều dày lớp đất yếu khác rõ rệt); Mỗi đoạn nói trên, dài ≤ 100 m cần bố trí bàn đo lún mặt cắt ngang phân đoạn (1 bàn tim đường bàn vị trí mép vai đường) dài > 100 m tối thiểu phải bố trí mặt cắt quan trắc lún thêm 100 m lại bố trí thêm mặt cắt (bố trí nơi có khả lún nhiều); www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ Hệ thống mốc cao độ dùng cho quan trắc lún phải bố trí nơi khơng lún phải cố định chắn; Bàn đo lún có kích thước tối thiểu 50 × 50 cm có bề dày đủ cứng (≥ cm) gắn với cần đo thật chắn, cần đo phải thép có đường kính nhỏ đường kính ống vách chắn đất đắp (khơng cho đất đắp tiếp xúc với cần đo): ống vách không gắn với bàn đo lún Nên dùng cần đo có đường kính ≥ cm Cần đo ống vách nên làm đoạn 50 ~ 100 cm để tiện nối theo chiều cao đắp Bàn đo lún đặt cao độ bắt đầu đắp đường: vét, đào đất yếu đến đâu đặt bàn đo lún đó; có tầng đệm cát đặt mặt tầng đệm cát, có lớp vỏ cứng đất yếu đặt mặt đất vỏ cứng tự nhiên, có rải vải địa kỹ thuật đặt mặt vải địa kỹ thuật Trường hợp phải đặt bàn đo mặt đất yếu phải đào đất yếu sâu 30 cm phạm vi diện tích bàn đo lún thay cát đặt bàn đo lún lên Bàn đo lún phải bảo vệ chắn, lâu dài cho dến bàn giao cơng trình II.3.2 Phải quy định chế độ quan trắc lún đồ án thiết kế : Đo cao độ lúc đặt bàn lún đo lún ngày lần trình đắp đắp gia tải trước, đắp làm nhiều đợt đợt phải quan trắc hàng ngày; Khi ngừng đắp tháng sau đắp phải quan trắc hàng tuần; tiếp quan trắc hàng tháng hết thời gian bảo hành bàn giao cho phía quản lý khai thác đường hệ thống quan trắc (để họ tiếp tục quan trắc thấy cần thiết); Mức độ xác yêu cầu phải đến mm II.3.3 Khi áp dụng giải pháp xử lý đắp đất yếu có địi hỏi phải khống chế tốc độ đắp cần phải thiết kế hệ thống quan trắc di động ngang để theo dõi mức độ ổn định q trình đắp nói điều II.1.2, hệ thống bố trí sau: Trên mặt cắt bố trí quan trắc lún, phía ngồi cách chân ta luy m bố trí dãy cọc quan trắc di động ngang thẳng góc với tim đường từ - cọc với cự ly từ - 10 m, dùng cọc cọc bê tông tiết diện 10 × 10 cm đóng ngập với đất yếu 1,2 m cao mặt đất yếu 0,5 m (nếu lún nhiều có ngập nước phải cao); đỉnh cọc có www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ cắm chốt đánh dấu điểm quan trắc Yêu cầu cọc phải cắm chơn đất yếu Trong q trình đắp đắp gia tải trước (nếu có) hàng ngày phải đo di chuyển theo hướng ngang (hướng thẳng góc với tim đường) chốt đánh dấu đỉnh tất cọc nói máy kinh vĩ xác theo phương pháp tam giác đạc với hai đỉnh tam giác định vị cố định nằm phạm vi ảnh hưởng tải trọng đắp Đồng thời phải đo cao độ đỉnh cọc để theo dõi bề mặt đất yếu có bị đẩy trồi lên không Sau đắp xong, hàng tuần phải tiếp tục quan trắc thấy rõ đường ổn định Độ xác máy kinh vĩ phải bảo đảm sai số đo cự ly ± mm, đo góc ± 2,5″ II.3.4 Đối với đoạn đắp đất yếu có quy mơ lớn quan trọng có điều kiện địa chất phức tạp đoạn có chiều cao đắp lớn, phân bố lớp địa chất không đồng (có lớp vỏ cứng ) khiến cho thực tế có điều kiện khác nhiều với điều kiện dùng tính tốn ổn định lún nên bố trí thêm hệ thống quan trắc áp lực lỗ rỗng (cùng với điểm quan trắc mức nước ngầm) thiết bị đo lún độ sâu khác (thiết bị kiểu guồng xoắn ) Nhờ có hệ thống thiết bị quan trắc này, dễ dàng thực yêu cầu nói điều II.2.5 nhờ tạo điều kiện thuận lợi cho việc rút ngắn thời gian thi cơng cơng trình Trong trường hợp này, việc thiết kế bố trí lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc nói xem nội dung thiết kế đặc biệt kỹ sư chuyên ngành thực phải chủ quản đầu tư xét duyệt riêng II.4 Xác định tải trọng tính tốn II.4.1 Các tải trọng tính tốn dùng kiểm tra ổn định dự báo lún đắp đất yếu gồm tải trọng đắp đắp gia tải trước, tải trọng xe cộ, tải trọng động đất nói điều II.1.1 II.2.2 Vì việc tính tốn đưa tốn phẳng, tải trọng tính tốn xác định tương ứng với phạm vi phân bố m dài đường II.4.2 Tải trọng đắp đắp gia tải trước xác định theo hình dạng đắp thực tế (hình thang với mái dốc có độ dốc thiết kế, có thêm phản áp trường hợp đào bớt đất yếu trước đắp có thêm hai dải tải trọng phản áp vô hạn hai bên) II.4.3 Tải trọng xe cộ xem tải trọng số xe nặng tối đa lúc đỗ kín khắp bề rộng đường (hình II.1) phân bố m chiều dài đường; www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn _ tải trọng quy đổi tương đương thành lớp đất đắp có chiều cao hx xác định theo công thức sau: hx = n G γ B l (II.1) ; Trong đó: G trọng lượng xe (chọn xe nặng nhất), Tấn n số xe tối đa xếp phạm vi bề rộng đường (như sơ đồ xếp xe hình II.1) γ dung trọng đất đắp đường, T/m3 l phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, m (như hình II.1) Có thể lấy l = 4,2 m với xe G =13 tấn, lấy l = 6,6 m xe có G =30 tấn, lấy l = 4,5 m với xe xích có G = 80 Hình II.1- Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu B bề rộng phân bố ngang xe (mét) xác định sơ đồ hình II.1 theo cơng thức sau: B = n.b + (n −1)d + ; (II.2) Trong thường lấy b = 1,8 m với loại ô tô, b = 2,7 m với xe xích; d khoảng cách ngang tối thiểu xe (thường lấy d = 1,3 m); e bề rộng lốp đôi vệt bánh xích (thường lấy e = 0,5 - 0,8m); n chọn tối đa phải bảo đảm B tính theo (II.2) nhỏ bề rộng đường Như tính tốn có xét đến tải trọng xe cộ tải trọng đắp xem cao thêm trị số hx 10 ... đ? ?o phần đ? ?o to? ?n đất yếu : Bề dày lớp đất yếu từ 2m trở xuống (trường hợp thường đ? ?o to? ?n đất yếu để đáy đường tiếp xúc hẳn với tầng đất không yếu); Đất yếu than bùn loại I loại sét, sét d? ?o. .. thành loại I, II, III: Loại I: Loại có độ sệt ổn định; thuộc loại vách đất đ? ?o thẳng đứng sâu 1m chúng trì ổn định 1-2 ngày; Loại II: Loại có độ sệt không ổn định; loại không đạt tiêu chuẩn loại... lực k? ?o cho phép vải rộng m (T/m) IV.7.2 Lực k? ?o cho phép vải Fcp xác định theo điều kiện sau: Điều kiện bền vải: Fcp = Fmax k ; (IV.8) Trong đó: 24 www.vncold.vn www.vncold.vn www.vncold.vn