Đỏnh giỏ kinh tế kỹ thuật phương ỏn đờ xuất

3.1.2.1 .Địa hỡnh, địa mạo

4.3. Phương ỏn đề xuất “Thay đất kết hợp cọc cỏt và bệphản ỏp” cho khu vực

4.3.3. Đỏnh giỏ kinh tế kỹ thuật phương ỏn đờ xuất

4.3.3.1. Giới thiệu phương ỏn:

Đơn vị Tư vấn thiết kế: đó đề xuất phương ỏn xử lý đất yếu cho tuyến đườngVũ Thờ Lang bằng giải phỏp vột tầng bựn dưới lũng ao hồ, đúng cọc tre, và kết hợp bệ phản ỏp một số khu vực thường xuyờn ngập nước.Trờn cơ sở phõn tớch ưu, nhược điểm phương ỏn của Tư vấn thiết kế, đề xuất giải phỏp thay đất, cọc cỏt kết hợp bệ phản ỏp cho dự ỏn.

Đối với cụng nghệ thay đất yếu bằng đất tốt và cụng nghệ đắp bệ phản ỏp đó phõn tớch kỹ những ưu điểm và những khuyết điểm khi ỏp dụng vào dự ỏn trong mục” 4.2 .

Đỏnh giỏ phương ỏn của Tư vấn thiết kế (Xử lý nền đất yếu bằng vột bựn, cọc tre kết hợp bệ phản ỏp)”. Ở đõy ta chỉ tập trung phõn tớch cụng nghệ cọc cỏt trong

cụng tỏc xử lý nền đất yếu.

* Biện phỏp tiến hành:

- Áp dụng cụng nghệ đối với cỏc đoạn tuyến cú địa chất yếu ( Đoạn 1, đoạn 3, đoạn 5): Đào bỏ một phần lớp đất yếu dày trung bỡnh 0,50m trong phạm vi nền đường, đắp bự bằng cỏt hạt mịn K90, rải một lớp vải địa ngăn cỏch , thi cụng lớp cỏt hạt trung dày 50cm, thi cụng cọc cỏt, phạm vi bố trớ cọc cỏt đến hết chõn bệ phản ỏp theo mạng tam giỏc cạnh 3,50m, chiều sõu L = 13.0m (tớnh từ mặt đất thiờn nhiờn). phớa trờn đỉnh giếng, gia cường một lớp vải ĐKT chịu kộo 200kN/m dài. Nền đường được đắp bằng cỏt hạt mịn độ chặt K95, bờn ngoài đắp đất bao dày 1.0m, dọc theo thõn nền đường 10m bố trớ 1 lỗ thoỏt nước cú cấu tạo bằng tầng lọc ngược, ta luy nền đắp 1/2.sau đú thi cụng đắp nền đường song song với đắp bệ phản ỏp hai bờn đường.

*Vật liệu dựng trong thi cụng: - Vật liệu đắp nền đường

Cỏt đắp: Cỏt dựng để đắp nền K ≥ 0.95 theo tiờu chuẩn AASHTO M57-80,

AASHTO M145-91 (1995) và tiờu chuẩn TCVN 4054-2005 “ Đường ụ tụ - Yờu cầu thiết kế” cụ thể như sau:

Theo tiờu chuẩn AASHTO M145-91 (1995) với nhúm hạt A3:

 Lượng lọt sàng 0,425mm (N0. 40) > 51%;

 Lượng lọt sàng 0,075mm (N0. 200) < 10%.

Theo tiờu chuẩn TCXDVN 4054-2005:

 Hàm lượng hữu cơ < 10%;

 Hàm lượng muối và thạch cao ≤5%;

 Chỉ số CBR >4.

Đất đắp: Đất đắp nền đường cú cỏc yờu cầu chủ yếu được thống kờ trong bảng (4.1):

Bảng 4.5: Chỉ tiờu kỹ thuật của đất đắp nền

TT Chỉ tiờu kỹ thuật Đơn vị Lớp K ≥ 0.95 Lớp K ≥ 0.98

1 Giới hạn chảy WL %  55  40

2 Chỉ số dẻo IP mm ≤ 27 ≤ 17

3 bóo hũa nước 4 ngày đờm): Sức chịu tải CBR (ngõm % ≥ 4 ≥ 6

4 Kớch cỡ hạt lớn nhất mm 90 50

5 Hàm lượng hạt < 0.075mm % n/a ≤ 30

6 Độ trương nở % < 3 < 3

7 Hàm lượng hạt sột và hữu

cơ % ≤ 10 ≤ 5

8 Hàm lượng muối và thạchcao % < 5 < 5

- Vải Địa kỹ thuật:

- Vải ĐKT trước khi mang ra cụng trường thi cụng phải kiểm tra đảm bảo chất lượng theo đỳng cỏc thụng số sau của nhà sản suất về:

Cường độ chịu kộo giật theo phương dọc/ngang.

Độ dón dài khi đứt theo cả 2 phương dọc/ngang.

Khả năng chống xuyờn thủng (CBR).

Đường kớnh lỗ lọc.

Hệ số thấm đơn vị.

sỏng mặt trời quỏ 03 ngày. Mỗi lụ vải mới nhập về cần được đỏnh dấu và lấy mẫu thớ nghiệm chất lượng. Nếu khụng đảm bảo thỡ tiến hành loại bỏ ngay lụ vải địa kỹ thuật đú.

- Đất đắp bao mỏy taluy

Đất dựng để đắp bao phải là đất loại sột khụng dựng cỏc loại đất lẫn muối và lẫn thạch cao (quỏ 5%), đất bựn, đất than bựn, đất phự sa và đất mựn (quỏ 10% thành phần hữu cơ) để đắp mỏi taluy.

- Đắp trả phạm vi thay đất :

Đối với cỏt dựng làm lớp đệm cỏt đắp trả phần đào đất khụng thớch hợp phớa dưới là cỏt hạt nhỏ dựng để đắp nền đường nhưng phải đảm bảo về độ sạch, khụng được lẫn hữu cơ. Trong trường hợp cú lẫn hữu cơ thỡ cần phải bỏ hữu cơ trong cỏt trước khi thi cụng (rửa cỏt) và phải đảm bảo: hàm lượng tạp chất hữu cơ <10%, hàm lượng hạt sột <10%, hàm lượng hạt bụi <10%. Sử dụng cỏt hạt nhỏ, lớp này được ngăn cỏch với đất yếu bằng một lớp vải địa kỹ thuật cường độ 12kN/m2. Tiếp theo là một lớp đệm cỏt hạt thụ. Trờn lớp cỏt hạt thụ là cỏt đắp nền đường và kết cấu ỏo đường.

- Cỏt dựng làm đệm thoỏt nước hạt thụ

Với cỏt dựng làm đệm cỏt thoỏt nước hạt thụ phớa trờn phải là cỏt sạch, cỏt cú độ thấm cao và phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau:

+ Hàm lượng hữu cơ khụng vượt quỏ 5%. + Hàm lượng hạt > 0.25mm phải chiếm > 50%. + Hàm lượng hạt < 0.08mm phải < 5%.

+ Phải thỏa món 1 trong 2 điều kiện sau:

(1) hoặc (2)

- Cỏt dựng cho cọc cỏt :

Cỏt dựng cho giếng cỏt phải là cỏt sạch, cú độ tớnh thấm cao như đối với cỏt được dựng làm đệm cỏt và đồng thời phải thỏa món cả hai điều kiện (1) và (2) đó nờu trờn.

Cỏt đỏp ứng thành phần hạt theo quy định tại mục IV.5.2 của quy định tại quy trỡnh Khảo sỏt nền đường ụ tụ đắp trờn đất yếu 22 TCN 262-2000 và hệ số thấm theo quy định tại mục 2.2 của quy trỡnh kỹ thuật thi cụng và nghiệm thu bấc thấm trong xõy dựng nền đường trờn đất yếu 22 TCN 239 - 97. Cỏc yờu cầu kỹ thuật được tổng hợp như sau:

- Hàm lượng hạt > 0.25 mm chiếm trờn 50%;

- Hàm lượng hữu cơ < 5 %;

- Hàm lượng hạt < 0.08 mm chiếm ớt hơn 5%;

- Thỏa món cả 1 trong 2 bất đẳng thức hoặc ;

- Hệ số thấm K ≥ 0.01 cm/s.

Trong đú: D60, D30, D10 lần lượt là kớch cỡ hạt mà lượng chứa cỏc cỡ hạt đú chiểm 60%, 30%, 10%.

- Cửa thoỏt nước:

Để đảm bảo thoỏt nước lỗ rỗng ra khỏi nền đường cần cấu tạo cửa thoỏt nước. Cửa thoỏt nước được cấu tạo từ vải địa kỹ thuật phõn cỏch và địa kỹ thuật cường độ cao. Lớp sột bao (dầy 1m) được đắp làm hai lần, lần đầu (0.5m) phớa trờn cửa thoỏt nước thi cụng cựng với nền đường. Phần cũn lại đắp phủ hết bờn ngoài thi cụng sau khi nền đường đó thi cụng xong (chờ lỳn hết hai giai đoạn).

* Thiết bị dựng trong thi cụng cọc cỏt.

Hỡnh 4.30: Mặt bằng thi cụng giếng cỏt bằng thiết bị chuyờn dụng

 Thiết bị thi cụng: sử dụng mỏy cơ sở , bỳa rung điện, mỏy phỏt điện, mỏy

nộn khớ hoặc mỏy bơm nước và cỏc dụng cụ phục vụ cú cỏc thụng số kỹ thuật cơ bản sau:

- Mỏy cơ sở: Sử dụng mỏy đúng cọc: Hitachi PD 100, Cobelco 100P, Nippon

Sharyo DH 408, DH 608, cú trọng tải từ 40 tấn đến 65 tấn... tuỳ theo từng chiều sõu cắm cọc và mức độ yờu cầu của từng cụng trỡnh. Kỹ thuật thi cụng cọc cỏt, giếng cỏt gồm những bước chớnh sau: làm lớp đệm cỏt, tạo lỗ trong đất yếu, rút cỏt vào lỗ. Cú nhiều biện phỏp để tạo lỗ và mỗi phương phỏp tạo lỗ ứng dụng cỏc thiết bị riờng biệt :

+ Đúng một ống thộp cú mũi ống đặc biệt làm bằng bốn lỏ chắn đúng mở được. Khi đúng ống thỡ cỏc lỏ chắn khộp lại, khi rỳt ống lờn cỏc lỏ chắn mở ra.

Hỡnh 4.31: Cọc ống thộp cú mũi ống đặc biệt

+ Khoan tạo lỗ bằng mỏy khoan cơ học

+ Khoan lỗ bằng xúi nước: Ở cỏc nước phỏt triển hiện nay thường dựng phương phỏp tạo lỗ bằng xúi nước. Nguyờn lớ của cỏc phương phỏp gồm ống xúi mà đầu dưới là một vũng được nối liền với mỏy bơm, bơm nước với lưu lượng thớch hợp với ỏp lực tối đa khoảng 700kPa. Vũng ống xúi sẽ tiến dần theo đầu buy phụt nước của ống xúi. Khi xúi người ta giữ cho cỏc tia nước cú một ỏp suất khoảng 700kPa. Nước sẽ dõng lờn bề mặt kộo theo bựn đất vừa xúi. Cuối lỗ khoan thỡ giảm ỏp lực nước xuống 400 kPa để rửa sạch lỗ.

+ Tạo lỗ bằng phương phỏp nổ mỡn dài

- Bỳa rung điện: Sử dụng loại Tomen cú cụng xuất từ 90KW đến 150KW

phụ thuộc vào yờu cầu cụ thể của từng cụng trỡnh.

- Mỏy phỏt điện: Sử dụng mỏy cú cụng suất 300KVA-:-550KVA.

- Mỏy bơm nước hoặc mỏy nộn khớ: Loại Airman hoặc Denyo mỗi mỏy

01chiếc, ( mỏy bơm nước loại 1,1KW trở lờn).

- Dụng cụ phục vụ: Bao gồm xẻng, dõy bơm nước, dõy điện, dõy tuy ụ khớ...

Hỡnh 4.32: Thiết bị thi cụng cọc cỏt

* Trỡnh tự thi cụng Cọc cỏt.

Bước 1 : Thi cụng lớp đệm cỏt (nếu cú). Bước 2 : Định vị vị trớ cọc cỏt.

Bước 3 : Vận chuyển cỏt (hạt trung, hạt lớn) đến vị trớ.

Bước 4 : Điều khiển cọc ống thộp (rỗng) đến đỳng vị trớ và cao độ thiết kế. Bước 5: Đúng cọc xuống độ sõu định sẵn.

Bước 6 : Đổ cỏt vào đầy cọc.

Bước 7: Rung, rỳt cọc ống, để lại cọc cỏt trong lũng đất.

4.3.3.2. Đỏnh giỏ phương ỏn đề xuất* Đỏnh giỏ về Kỹ thuật: * Đỏnh giỏ về Kỹ thuật:

- Phương phỏp nộn chặt đất bằng cọc cỏt là phương phỏp cú hiệu quả hơn hẳn cọc tre khi xõy dựng cỏc cụng trỡnh chịu tải lớn trờn nền đất yếu.

giảm đi, trọng lượng thể tớch, mụ đun biến dạng, lục dớnh và gúc ma sỏt trong tăng lờn, làm tăng cố kết nền đất. Khi nền đất bị nộn chặt lại, sức chịu tải cũng được tăng lờn, biến dạng lỳn khụng đũng đều dưới đất nền được giảm đỏng kể. Trong khi nếu sử dụng cọc tre, chỉ cú tỏc dụng chịu tải, khụng cú tỏc dụng cố kết nền.

+ Dưới tỏc dụng tải trọng, nền được thi cụng cọc cỏt sẽ ổn định hơn so với cọc tre, độ lỳn và tốc độ lỳn đều tốt hơn so với sử dụng cọc tre. Cọc cỏt và vựng đất được nộn chặt xung quanh cọc cựng làm việc, đất sẽ được nộn chặt đều trong khoảng cỏch giữa cỏc cọc.

+ Áp dụng cọc cỏt vào cụng trỡnh, trị số mooddun biến dạng trong cọc cỏt cũng như ở vựng đất được nộn chặt xung quanh sẽ giống nhau ở mọi điểm . Phõn bố ứng xuất trong nền đất trong nền cú cọc cỏt cú thể xem như là nền thiờn nhiờn. Tớnh chất này khụng thể cú khi sử dụng cọc tre núi riờng và cỏc loại cọc cứng núi chung.

+ Áp dụng cọc cỏt vào cụng trỡnh, quỏ trỡnh cố kết của nền nhanh hơn nhiều so với khi sử dụng cọc tre, nền đường sẽ đạt được độ ổn định nhanh hơn. Đồng thời cỏc chỉ số về lỳn và ổn định cũng cao hơn so với khi sử dụng cọc tre.

+ Khi thi cụng cọc tre, phải kết hợp thờm biện phỏp thay đất yếu, chiều sõu khỏ lớn. Cũn khi thi cụng cọc cỏt chỉ cấn vột 50 -100cm đất,đắp bự cỏt K90,tạo phẳng, là cú thể thi cụng được.

+ Sau khi tớnh toỏn, khối lượng bự lỳn đối với phương ỏn ỏp dụng cọc cỏt nhỏ hơn nhiều so với ỏp dụng phương ỏn cọc tre.

- Nhược điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh: + Mỏy múc thi cụng phức tạp

+ Sức chịu tải của cọc đơn hay nhúm cọc nhỏ bị hạn chế , dễ bị phỡnh, với cọc ngắn cú thẻ bị phỏ hủy kiểu đõm thủng, cọc dài bị phỏ hủy do nộn dọc trục

* Đỏnh giỏ về Kinh tế:

- Ta tiến hành đỏnh giỏ cho 100m3 đất yếu khi dự ỏn ỏp dụng phương ỏn “vột bựn, đúng cọc tre, kết hợp bệ phản ỏp” so sỏnh với khi ỏp dụng phương ỏn”Thay đất, cọc cỏt kết hợp bệ phản ỏp”. Về cơ bản, hai phương ỏn khỏ là tương đồng, khỏc nhau là một phương ỏn dựng cọc cứng cũn một bờn dựng cọc mềm. Xột thấy chiều sõu làm việc tối đa của cọc tre là 6,50m, để tiện so ỏnh hai phương ỏn, ta đỏnh giỏ hai phương ỏn khi ở cựng một hệ quy chiếu, so sỏnh chiều sõu làm việc của hai loại cọc ở độ sõu (- 6,50m), chiều rộng mặt đường B= 27,0m.

Tờn vật liệu  Số lượng Đơn giỏ Tiền Tờn vật liệu  Số lượng Đơn giỏ Tiền

Vột đất hữu vơ V/c đổ đi(m3) 130 0.45 58.50 Vột đất hữu vơ V/c đổ đi 16.25 0.45 7.31 Đắp bự cỏt K90(m3) 130 0.55 71.50 Đắp bự cỏt K90 16.25 0.55 8.94 Đúng cọc tre 25coc/m2(m dài) 2031.25 0.0045 9.14 Cỏt đờ thi cụng cọc cỏt 6.5312 0.75 4.90 Vải địa (rải 4 lớp)(m2) 162.5 0.15 24.38 Cỏt lamg đệm cỏt 16.25 0.55 8.94 Vải địa (rải 1 lớp)(m2) 40.625 0.15 6.09 Vải ngăn cỏch(m2) 40.625 0.5 20.31 Tổng tiền(triệu đồng) 163.52 56.49 Phương ỏn 1 (vột bựn+cọc tre+bệ phản ỏp) Phương ỏn 2 (thay đất+cọc cỏt+bệ phản ỏp) So sỏnh hai phương ỏn trờn 100m3 đất yếu( 32.50m2 nền)

Kết Luận: Ta thấy trờn 100m3 đất yếu, giỏ vật liệu của phương ỏn 1 đắt hơn

phương ỏn 2 rất nhiều. Như võy so sỏnh về cả hai yếu tố Kỹ thuật và kinh tế, phương ỏn 2 đều tỏ ra thớch hợp hơn trong việc ỏp dụng vào dự ỏn nhằm đạt được hiệu quả trong kinh tế và kỹ thuật.

4.4.4.Vật liệu cỏt dựng cho cọc cỏt và đệm cỏt phự hợp cho cỏc dự ỏn tương tự trong khu vực.

4.4.4.1. Yờu cầu của vật liệu cỏt dựng cho cọc cỏt và đệm cỏt thoỏt nước theotiờu chuẩn 22TCN 262 -2000 tiờu chuẩn 22TCN 262 -2000

- Vật liệu cỏt

Theo qui trỡnh ”Khảo sỏt thiết kế nền đường ụ tụ đắp trờn đất yếu” 22 TCN 262-2000”, điều IV.5.2 và IV.6.4, cỏt dựng cho giếng cỏt và đệm cỏt thoỏt nước phải đạt cỏc tiờu chớ sau:

- Hàm lượng hạt > 0,25 mm chiếm trờn 50%;

- Hàm lượng hạt < 0,08 mm chiếm ớt hơn 5%;

- Hàm lượng hữu cơ < 5%;

- Và cần thoả món hai điều kiện sau (với giếng cỏt và một trong 2 điều kiện

với cỏt dựng làm đệm cỏt thoỏt nước):

Điều kiện 1: (1)

Điều kiện 2: (2)

chiếm 60%, 30%, 10%.”.

Cu là hệ số đồng nhất của vật liệu cỏt (Uniformity Coefficient); Cc là hệ số cấp phối của vật liệu cỏt (Coefficient of Gradation);

Như vậy cỏt dựng cho giếng cỏt phải là cỏt vừa, hàm lượng hạt sột và hữu cơ phải <5%, và đỏp ứng cỏc điều kiện 1 và 2 trờn.

- Xuất sứ và bản chất của 2 điều kiện lựa chọn thụng số cỏt :

Hai điều kiện 1 và 2 cú xuất xứ từ Hệ thống phõn loại đất thống nhất (USCS - Unified Soil Classification System) của Mỹ trong đú:

- là hệ số đồng nhất của vật liệu cỏt, ký hiệu là Cu;

- là hệ số cấp phối của vật liệu cỏt, ký hiệu là Cc.

Thụng qua hai hệ số Cu và Cc cú thể đỏnh giỏ chất lượng của cấp phối và phõn loại cỏt. Với loại cỏt cú Cu >6 và 1< Cc<3 là loại cỏt cú cấp phối tốt và khụng thỏa món hai điều kiện này là cỏt cú cấp phối xấu.

Đối chiếu với qui định trong qui trỡnh 22 TCN 262-2000, thỡ loại cỏt cú Cu > 6

và 1 < Cc < 3 được Hệ thống phõn loại đất thống nhất xếp vào loại cỏt cú cấp phối tốt nhất và chỉ cú loại cỏt cú kớ hiệu SW (Well - Graded Sand) mới đạt yờu cầu này.

Trong phõn đất loại cỏt hiện hành của Việt Nam thỡ cỏt được chia ra 5 loại: cỏt sỏi (sạn), cỏt thụ, cỏt vừa, cỏt nhỏ (cỏt mịn), cỏt bụi (bột); cũn theo phõn loại cỏt của USCS thỡ cỏt được chia ra làm 9 loại cú kớ hiệu: SW, SP, SM, SC, SC-SM, SW-SM, SW-SC và SP-SC. Hai tiờu chớ phõn loại này rất khỏc nhau mà khụng tỡm thấy tương thớch giữa cỏt vừa (TCVN) và loại cỏt nào trong phõn loại (USCS). Như vậy sự ghộp nối để đưa ra tiờu chuẩn một loại cỏt cho giếng cỏt và cỏt làm đệm cỏt gần như khụng cú thực đó làm cho khụng tỡm thấy loại cỏt đú trong cỏc mỏ tại Việt nam. Hơn nữa cỏt cấp phối tốt thỡ khả năng thấm nước chắc chắn khụng tốt bằng khả năng thấm nước của cỏt cấp phối xấu do cỏt cấp phối tốt dễ được làm chặt hơn cỏt cú cấp phối xấu. Do đú cỏt cấp phối tốt ứng dụng cho cọc cỏt và lớp đệm cỏt chưa