Giảm lún đường đầu cầu bằng mố mở rộng có bản giảm tải toàn khối

PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Lún đầu cầu trở thành tượng phổ biến, Việt Nam mà nước phát triển giới Nhật Bản, Trung Quốc, Đức Cộng hòa Pháp [1] Lún đường đầu cầu dẫn đến thay đổi đột ngột cao độ khu vực tiếp giáp đường mố cầu, tạo thành điểm gãy khúc trắc dọc tuyến đường, nghiêm trọng tạo thành hố (rãnh) sâu sát mố cầu Hiện tượng làm giảm lực thơng hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích phụ thêm lên mố cầu, tốn cho công tác tu bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng làm an tồn giao thơng Để giải vấn đề có nhiều giải pháp đưa khắc phục tượng lún đầu cầu như: kéo dài chiều dài nhịp cầu, làm sàn giảm tải gia cố cọc [1-6] Tuy khắc phục việc lún đầu cầu chi phí tốn kém, bên cạnh có biện pháp tiết kiệm làm độ nhiên tượng lún xảy Chính từ vấn đề nhóm nghiên cứu xin đưa giải pháp nhằm hạn chế lún đầu cầu việc thiết kế mố có giảm tải tồn khối, từ đề tài nhóm nghiên cứu hi vọng giúp hạn chế việc lún đột ngột đường đầu cầu tạo độ êm thuận xe chạy vào cầu mà chi phí xây dựng khơng cao MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ■ Tìm giải pháp việc hạn chế lún đột ngột đường đầu cầu biện pháp tiết kiệm so với biện pháp khác ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ■ Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống cầu địa bàn Đơng Nam Bộ nói riêng cơng trình cầu nước nói chung với cầu có chiều cao mố vừa nhỏ ■ Phạm vi nghiên cứu: Vì thời gian (12 tháng) có giới hạn nên đề tài nghiên cứu giới hạn sau đây: - Các cơng trình cầu vừa nhỏ phù hợp với kết cấu mố có giảm tồn khối - Từ sở tính tốn đưa số ví dụ cụ thể việc tính kết cấu tính lún có bản giảm tải toàn khối - Đề tài tập trung chủ yếu vào khả chịu tải mố, tính lún đất sau mố có giảm tải tồn khối ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Trên giới Việt Nam có nhiều cơng trình, đề tài nghiên cứu liên quan đến việc tìm giải pháp khắc phục lún đầu cầu Do qua đề tài nghiên cứu này, nhóm tác giả mong muốn có đóng góp sau: ■ Chuyển dịch độ lún khỏi phạm vi mố giảm tải toàn khối ■ Tăng độ lớn bán kính đương cong đứng đường đầu cầu nên xe chạy vào cầu êm thuân ■ Đề tài hy vọng giúp nhà thiết kế cân nhắc việc đưa giải pháp hạn chế lún cầu cho cơng trình phù hợp nhất, việc giảm lún chi phí phải bỏ ■ Hy vọng từ đề tài có đề tài phát triển mố mở rộng có giảm tải tồn khối PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ■ Tìm hiểu thiết kế mố tính lún đất theo tiêu chuẩn Việt Nam nước ngồi từ nghiên cứu thiết kế mố mở rộng có giảm tải tồn khối, tính lún đất có giảm tải tồn khối ■ Xây dựng phần mềm excel thiết kế mố có giảm tải tồn khối tính lún đất có giảm tải tồn khối CẤU TRÚC ĐỀ TÀI Ngoài phần mở đầu đề tài gồm chương: ■ Chương 1: Tổng quan trạng lún phương pháp giảm lún đường đầu cầu Việt Nam ■ Chướng 2: Nghiên cứu tính tốn mố mở rộng có giảm tải tồn khối ■ Chương 3: Nghiên cứu tính lún đường đầu cầu ■ Chương 4: Kết luận kiến nghị CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 1.1 ■ KHÁI NIỆM Đường đầu cầu nơi tiếp giáp phân đường cầu, thường phần đường đắp cao từ (2 - 8)m cho với cao độ mặt đường cầu [7] ■ Mố cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức liên kết với trụ cầu gánh đỡ kết cấu nhịp truyền tải trọng đứng, ngang xuống đất [8] Là phận chuyển tiếp đường cầu đảm bảo cho xe chạy êm thuận từ đường vào cầu Đồng thời mố cầu cịn có tác dụng tương chắn đất đường đầu cầu, để đường khơng bị lún sụt xói lở [7] I L I -I r V - ỵ- J 11 \\ v II Hình 1.1: Cấu tạo chung mố cầu 1.2 HIỆN TRẠNG LÚN VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở NƯỚC TA HIỆN NAY ■ Lún đường đầu cầu chất phần cầu cứng, phần đường lại mềm Lún đường đầu cầu dẫn đến thay đổi đột ngột cao độ khu vực tiếp giáp đường mố cầu, tạo thành điểm gãy trắc dọc tuyến đường, chí tạo thành hố (rãnh) lún sâu sát mố cầu Hiện tượng làm giảm lực thơng hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích phụ thêm lên mố cầu cống, tốn cho công tác tu bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng làm an tồn giao thơng [1] Ở Cộng hịa Pháp, có nghiên cứu đánh giá xử lý đoạn đường đắp cao đầu cầu nhằm đảm bảo thoải mái cho người sử dụng, đảm bảo an tồn giao thơng, bảo vệ ổn định đường đắp cao đầu cầu bảo vệ cơng trình cầu Sau nghiên cứu, đánh giá, chuyên gia đưa nhận định nguyên nhân gây lún đường đắp cao kề giáp với mố cầu Cụ thể lún đất tự nhiên; Lún thân đắp; Lún khó khăn đầm nén đất đắp sát mố tường cánh dẫn đến hậu sau vài năm khai thác xuất lún gây chênh cao mặt đường độ cơng trình cầu Các giải pháp khắc phục tập trung vào gia tải trước; Sử dụng đoạn đắp đặc biệt; Bản độ Tại Đức, người ta không quan tâm đến mức độ chênh lún đường cầu yêu cầu phải gia tải trước đoạn đường đầu cầu, cống nghiêm ngặt, khống chế độ lún cố kết lún từ biến Trong “Quy phạm xây dựng đường đất yếu” ban hành năm 1990 Bộ GTVT Đức quy định việc gia tải trước sau: Chiều cao gia tải trước thời gian tác dụng phải bảo đảm suốt thời kỳ vận doanh khai thác đường không làm cho đất yếu phải chịu tải tình trạng ban đầu tác dụng trọng lượng thân tải trọng xe chạy [1] Tại Trung Quốc, có tài liệu nghiên cứu đặc điểm khu vực đường đầu cầu hai bên cống sau: thường đắp cao; diện tích thi cơng hẹp, khó triển khai loại máy lu lớn để đầm nén; thi công đường sau cầu làm xong nên thời gian ổn định ngắn; mặt đường kết cấu mềm, trình sử dụng dễ biến dạng lún, kết cấu cầu có độ cứng lớn, biến dạng, lún khơng lún Các giải pháp thiết kế chủ yếu hay sử dụng bố trí độ bê tông cốt thép bố trí đoạn đường độ; Chọn vật liệu đắp sau lưng mố thích hợp; Đầm nén đất đạt độ chặt cao; Tăng cường biện pháp thoát nước sau mố cầu [1] ■ Briaud cộng (1997) [9] tóm tắt nhân tố khác gây tượng lún lệch đường cầu Những nhân tố liệt kê theo nhóm xếp theo thứ tự mà chúng góp phần vào tượng lún không đoạn đường dẫn vào cầu: - Sự đầm nén đất đắp sau mố - Lún đất đất đắp đường - Thoát nước - Loại mố cầu - Giải pháp thiết kế.v.v Sự giãn nử đonhtỆĩ cùa câu nốiíẩJỊỊn£ Yầsự gi3n nửtõaĩĩ Sự phát tri ấn cùa khe hờ da xót mùn tử đồn a nước th âm vã Sosựdâmnén cũ a tải trọng XBL Sự giãn nở cùa áo đường đo hiệu úng nhiặt AplựcngartglSnmô * iỉptacđụng Cácttiãu tính Thiêtkê bân q đặkhtìng hợp lý Tín thất vát liệu nin đáp cúanến Sự địchđiuyAn aâteũa mái lẳtaắptruởc má íácđâmrkénvỉtíệu tt^duytímh sóidàbân q tơ đuợcBUểt kỄMtàng dứngcẮch i Đẳt CÓ thê bị sụp N&n đát tự nhi&n bịnén tâi trọng nên dỉp Lực lõ ngangđoững suit phLranÕ rtaahữcũa nẾnđâp Hình 1.2: Nguyên nhân gây tượng lún lệch (Briaud) [9] Một số hình ảnh chung lún đầu cầu: Hình 1.3: Lún đầu cầu cầu vượt Tân Cảng (Tp.HCM) Hình 1.4: Cầu ơng Cộ “cũ” (Hiệp An, Tp.Thủ Dầu Một) Hình 1.5: Cầu nối Đại lộ Hậu Giang với đường Lê Hồng Phong, Đồng Nai (hướng đi) Hình 1.6: Cầu nối Đại lộ Hậu Giang với đường Lê Hồng Phong, Đồng Nai (hướng về) 1.2.1 Giải pháp giảm lún đường đầu cầu độ t ■ ’ F - - Ể _ J Hình 1.7: Mố có q độ [2] Mục đích độ cho cầu để bắc qua phần có nguy lún nhiều nguyên nhân khác xuất phía sau mố cầu Bản độ làm giảm lực xung kích đường đầu cầu kết cấu cầu, chuyển tiếp từ kết cấu có độ cứng nhỏ (đường) đến kết cấu có độ cứng lớn (cầu) Giải pháp gác đỡ (bản độ) phương pháp giảm lún phổ biến đầu cầu hai bên cống, tùy theo chiều dài đặt gác đỡ phân chia loại đặt cao, trung bình thấp Trong đó: đặt cao mặt với mặt đỉnh mố, đặt trung bình đầu phía xa mố đặt tầng mặt tầng móng áo đường, đặt thấp đầu phía xa mố đặt sâu tầng móng áo đường [3, 6] ■ Ưu điểm: dễ thi công, thời gian thi công nhanh, tiết kiệm chi phí ■ Nhược điểm: áp dụng với đất tốt, chiều cao đất đắp không lớn, tượng lún xảy sau vài năm sử dụng, chưa thể khắc phục tình trạng lún đất yếu 1.2.2 Giải pháp dùng sàn giảm tải hệ cọc bê tơng cốt thép đóng sâu Hình 1.8: Sàn giảm tải sau mố [10] Hình 1.9: Sàn giảm tải cầu dẫn vào cầu Phú Mỹ (thành phố Hồ Chí Minh) [10] Sàn giảm tải có tác dụng nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp đường dẫn sau mố Là kết cấu BTCT có hệ cọc BTCT xuyên qua đất yếu, có tác dụng truyền tải trọng từ đất đắp, hoạt tải xuống lớp đất tốt phía [11] ■ ưu điểm: giải pháp đảm bảo độ lún tối thiểu độ ổn định, độ an toàn cao cho kết cấu tường chắn, quy trình thi cơng đơn giản không yêu cầu thiết bị thi công đặc chủng ■ Nhược điểm: giá thành cao, có độ lún chênh lệch cuối đoạn xử lý với đường bình thường chiều cao đất đắp lớn, cần có thời gian thi cơng đóng cọc sàn giảm tải 1.2.3 Giải pháp kéo dài nhịp cầu Hình 1.10: Đường vào cầu Sài Gịn (Tp.Hồ chí Minh) Chiều dải nhịp cầu kéo dài vào phía đường lớn nhằm hạ thấp chiều cao đường đắp đầu cầu tối đa ■ ưu điểm: giảm chiều cao đất đắp sau mố, độ lún lệch mố đường không đáng kể ■ Nhược điểm: việc kéo dài nhịp cầu dẫn đến tốn việc đầu tư xây dựng MẶT CẮT ĐỊA CHẤT // HK11-HK14 CƠNG TRÌNH : XÂY DựNG MỚI NHÀ XƯỞNG KỲ CÔNG TY LONG HUEI TẠI KCN KIM HƯY ĐỊA ĐIỂM: KCN KIM HUY - TỈNH BÌNH DƯƠNG o.ol HK11 HK14 I 0.0 -3.0 -3.0 -6.0 -12.0 -15.0 -21.0 k* X X đ X X -30.0 X xx -12.0 x x x -15.0 s X -24.0 X ' px l \ -27.0 x X aXxí \\X X -18.0 X -9.0 V ’ X \ fcx ' , X ’ X X VY jg V O E Z Q ữ K o Q Q ' TRỤ số hiệu MÔ TÀ DẤT THÍ NGIIIỆM XUYÊN TIÊU CIIUẨN (SPT) CẮT độ sâu SOIL DESCRIPTION STANDARD PENETRATION TEST (SPT) SOI L mẫu SYM B SYMB OI T X X N Sơ' hiệu độ sâu mẫu MƠ TÁ ĐÂT Nameofand depth SOIL DESCRIPTION Name and HK2- I ỉ 3.4 ■* 1.8 • 2.0 I Ệ a ẹ HK1-1 1.8 2.0 8.2 10.0 12.0 10.0 14.0 r■ //z '4X í' c* ì rí -t S O / < / z/ / / '7' '/' 18.0 20.0 I1K1-4 " 9.8 ■- 8.0 7.8 10.0 HK2HK1-5 Yellowish Brown Stiff - Ị IIK2-7 (Very Stiff Lđp 3: Cát pha, nâu hổng - nâu vàng - xám Lđp 3: Cãi pha nâu hồng tráng (Clayey Sand Pinkish nâu - xám tríng Brown - Yellowish (Clayey Sand, Pinkish Brown Brown - Yellowish (Whitish Grey Brown, (Whitish Grey < ó 20 HK2- ■* 15.8 16.0IIK1-7 7/, 13.8 • 14.0 HK2- 17.8 18.0 HK1-8 * HK210 15.8 16.0 10 20 30 40 e 15 c 15 15 m m Ldp 5: Sét, xám nâu xán đen dẻo mềm - dẻo cứng Lđp 4: (Clay, Sét pha Brownish xám tráng5 Grey Grey - nâu- Blackish vàng - nâu đị, dèo Medium cứng ĐơiSoft chồ- Stiff) lần sạn TA 19.8 20.0 (Sandy Clay, Whitish Grey HK1-9 Reddish Brow'n, Stiff) số hiệu độ sữuSPT số hiệu vã đi) Name and sâu SIT Name depth of SÍT and depth 10 20 30 to 5lSPT1 ofSPT 2.0 - 2.45 9 51 SPT2 4.0 4.45 SPT2 SPT3 It • 4.45 6.0 - 6.45 SPT4 Brown, Stiff - Very Stiff) L