cọc tre kết hợp bệ phản ỏp) 4.2.1. Giới thiệu:
Khu vực tuyến đường Vũ Thờ Lang nằm trong vựng nụng nghiệp trũng, cú địa tầng phức tạp, nhiều ao hồ, tầng đất yếu dày trung bỡnh từ 5,50 – 12,50m, đõy la một vướng mắc trong cụng tỏc tụn nền, xử lý đất đắp khi đầu tư xõy dựng..
Đơn vị Tư vấn thiết kế: đó đề xuất phương ỏn xử lý đất yếu bằng giải phỏp vột tầng bựn dày khoảng 2.0 – 4.0m dưới lũng ao hồ, đúng cọc tre, và kết hợp bệ phản ỏp một số khu vực thường xuyờn ngập nước.
* Biện phỏp tiến hành:
- Đối với cỏc đoạn tuyến cú địa chất ổn đinh: Vột bú 50cm( Đoạn 2, đoạn 4), vột bỏ 1,40m (đoạn 6), lớp bị đào đi là đất lấp, đất trồng trọt, rỏc, rễ cõy trong phạm vi nền đường, đắp trả bằng cỏt K90, sau đú thi cụng đắp nền đường.
- 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 3,0m trong phạm vi nền đường, đúng cọc tre dài 2,50m trong phạm vi nền đắp mật độ 25 cọc/m2, đắp bự bằng cỏt K90, phớa trờn rải 3 – 4 lớp vải ĐKT chịu kộo 200 kN/m dài, sau đú thi cụng đắp nền đường song song với đắp bệ phản ỏp hai bờn đường.
* Vật liệu:
- Cỏt cú cường độ chống cắt lớn, được lấy từ cỏc mỏ cỏt xung quanh Bói sụng Lụ, bói Dữu Lõu, sụng Bứa…
- Đắp bệ phản ỏp bằng vật liệu tận dụng, đất dào sẵn cú trong cụng trỡnh, bờn ngoài - Tre làm cọc là tre già trờn 2 năm tuổi, thẳng và tươi , khụng cong vờnh quỏ 1cm/ 1md cọc. Dựng tre đặc (tre đực) là tốt nhất . Độ dày ống tre khụng nhỏ quỏ 10mm.Khoảng cỏch giữa cỏc mắt tre khụng quỏ 40cm.
+ Đường kớnh cọc khụng nhỏ hơn 60mm. Chiều dài cọc : cắt dài hơn chiều dài thiết kế 20-30cm.
+ Đầu trờn của cọc ( luụn lấy về phớa gốc) được cưa vuụng gúc với trục cọc và cỏch mắt tre 50mm, đầu dưới được vỏt nhọn trong phạm vi 200mm và cỏch mắt 200mm.
- Vải ĐKT mua từ nhà mỏy đạt tiờu chuẩn.
* Thi cụng:
+ Vột bựn, đất yếu đến đõu thay đất đến đấy (đào lấn) bằng cỏc mỏy xỳc cụng suất lớn cựng với mỏy ủi đẩy đất năng suất cao.
+ Cú thể dựng cọc vỏn thộp đúng hai bờn vựng thay đất để duy trỡ thành vỏch hố đào thay đất, cỏc cọc vỏn này được nhổ lờn và di dời đến đoạn thi cụng thay đất tiếp theo.
Hỡnh 4.7 : Hỡnh ảnh đào đất yếu, đắp bự cỏt K90.
- Cụng nghệ đúng cọc tre:
+ Số lượng cọc tre trờn 1 m2 được xỏc định theo cụng thức: n=4000*(e0-eyc)/(pi*d^2*(1+eo))
Trong đú: n: số lượng cọc d: đường kớnh cọc e0: độ rỗng tự nhiờn eyc: độ rỗng yờu cầu
+ Hạ cọc bằng thủ cụng : Dựng vồ gỗ rắn để đúng , để trỏnh dập nỏt đầu cọc phải dựng bịt đầu cọc bằng sắt. Cọc đúng xong phải cưa bỏ phần dập nỏt đầu cọc. Trường hợp nền đất yếu bựng nhựng mà khi đúng cọc bằng vồ cọc bị nẩy lờn thỡ nờn hạ cọc bằng phương phỏp gia tải, kết hợp rung lắc.
+ Hạ cọc bằng mỏy : Cú thể dựng gầu mỏy đào để ộp cọc nếu cú thể.
+ Sơ đồ hạ cọc : Nếu là khúm cọc hoặc ruộng cọc gia cố nền thỡ tiến hành đúng từ giữa ra. Nếu là dải cọc hoặc hàng cọc thỡ đúng theo hàng tuần tự. Đối với cọc cừ kố vỏch hố đào thỡ đúng từ hàng cọc xa mộp hố đào nhất trở vào
+ Trỡnh tự đúng cọc tre :
Cọc lớn đúng trước, cọc nhỏ đúng sau trong trong cựng một loại múng Cọc đúng xuống phải thẳng, khụng gẫy, dập, cong vờnh.
Hỡnh 4.8 : Hỡnh ảnh cọc tre tại bói tập kết và thi cụng ngoài mặt bằng.
- Cụng nghệ đắp bệ phản ỏp
+ Bề rộng của bệ phản ỏp mỗi bờn nờn vượt quỏ phạm vi cung trượt nguy hiểm ớt nhất từ 1-3 m. Mặt trờn bệ phản ỏp phải tạo dốc ngang 2% ra phớa ngoài.
+ Chiều cao bệ phản ỏp từ 1,50 – 2,20m.
+ Đắp bệ phản ỏp từng lớp đất dày 30cm đạt K ≥ 0,9 (đầm nộn tiờu chuẩn). + Mỏy múc thi cụng: dung chung với cụng tỏc đắp nền đường.(mỏy xỳc, lu, đầm, ụ tụ vận chuyển…)
4.2.2. Đỏnh giỏ phương ỏn:
Cụng nghệ vột bựn, thay đất yếu:
Sau khi vột một phần lớp đất yếu, lớp cỏt thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đỏy múng, lớp đệm cỏt sẽ đúng vai trũ như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng cụng trỡnh, truyền tải trọng vào cỏc lớp đất phớa dưới.
- Ưu điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Thi cụng đơn giản, khụng đũi hỏi thiết bị quỏ phức tạp, dựng chung mỏy múc với cụng tỏc làm nền đường.
+ Vật liệu thay thế đất yếu là cỏt, phổ biến, dễ mua tại cỏc mỏ cỏt trong khu vực lõn cận. (giỏ thành vột 1m3 đất v/c đổ xa 15km là 0.26 triệu , 1m3 cỏt đầm chặt là 0.29 triệu đồng)
- Nhược điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Đặc điểm của dự ỏn là nằm trong vựng nụng nghiệp trũng , tại đõy địa tầng phức tạp, cỏc tuyến đường đều đi qua khu vực cú ao hồ. Tuyến đường Vũ Thờ Lang đi qua khu vực cú tầng đất yếu dày trung bỡnh 5,50m – 12,50m. Mặt khỏc, phạm vi ỏp dụng phương ỏn tốt nhất khi chiều dày đất yếu dày trung bỡnh khoảng 3.0m, như vậy căn cứ vào hồ sơ địa chất, phương ỏn vột bựn và đào đất yếu khụng thớch hợp với tuyến đường Vũ Thờ Lang (Do tầng đất yếu quỏ sõu). Khi thi cụng đệm cỏt rất khú khăn và chi phớ lớn.
+ Đối với những nơi cú mực nước ngầm cao hoặc nước cú ỏp, thỡ tầng đệm cỏt thường khụng ổn định (bị xúi ngầm, húa lỏng), phải thờm cụng tỏc hỳt nước, gõy tốn kộm về kinh tế.
+ Sau khi đào đất yếu xong phải tỡm chỗ đổ đất (Ảnh hưởng đến mụi trường). + Chỉ sử dụng phương ỏn vột bựn, đào đất yếu khụng giải quyết triệt để về lỳn và ổn định với khu vực cú tầng đất yếu sõu. trong dự ỏn được ỏp dụng phương ỏn kết hợp việc đào một phần đất yếu với cỏc giải phỏp khỏc, cụ thể là đúng cọc tre và đắp bệ phản ỏp một số khu vực.
Cụng nghệ đúng cọc tre:
Cọc tre được sử dụng để gia cố nền đất cho cụng trỡnh. Được sử dụng kết hợp với cỏc biờn phỏp xử lý nền đất yếu khỏc để tối ưu húa cụng nghệ.
- Ưu điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Trong cụng trỡnh, cọc tre được đúng ngay phớa dưới lớp đệm cỏt dày 3,0 – 4,0m với tiờu chuẩn 25 cọc/m2, chiều dài cọc 2,50m, lớp đất yếu tại những vị trớ ỏp dụng cụng nghệ dày 5,50 – 12,50m. Như vậy, toàn bộ chiều dài cọc tre luụn được
Nếu cọc tre làm việc trong mụi trường bỏn õm, bỏn dương (nửa ướt, nửa khụ) thỡ rất dễ bị mục nỏt.
+ Ghúp phần làm tăng khả năng chịu tải, giảm độ lỳn cụng trỡnh
+ Thi cụng khụng phức tạp, sử dụng rộng rói. Nguồn nguyờn liệu sẵn cú, dễ kiếm, rẻ tiền.(giỏ thành 1m dài = 4,50 ngàn , như vậy 1m2 đất cần bố trớ 62,50 m dài cọc tre, tương đương 281,0 ngàn đồng).
- Nhược điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Chỉ thi cụng được tại những nơi cú mực nước ngầm cao, cọc tre phải được đúng ngập xuống dưới mực nước ngầm để trỏnh mục nỏt, gõy hỏng cọc trong quỏ trỡnh sử dụng.
+ Trong cụng trỡnh, Cọc tre được đúng ở cao độ sau khi vột bựn, hữu cơ nhằm mục đớch nõng cao độ chặt của đất, giảm hệ số rỗng dẫn đến nõng cao sức chịu tải của đất nền, sau khi đắp bự lớp đất yếu bằng vật liệu cỏt thỡ rải vải địa kỹ thuật. Tuy nhiờn, chiều dày lớp đất yếu khụng được đồng đều, thỉnh thoảng cú một số vị trớ xen kẽ chỉ cấn đào 30 – 50cm đó đến lớp đất tụt. Vỡ vậy cú những khu vực cọc tre làm việc trong vựng đất khụ ướt thất thường, dễ bị mục nỏt. Mặc dự cú điều kiện thuận lợi về nguồn cọc tre nhưng vấn đề trờn vẫn gõy lóng phớ, nghiờm trọng hơn là phản tỏc dụng làm nền đất yếu đi. Mặt khỏc chiều sõu làm việc tối đa của cọc tre kết hợp đệm cỏt là khoảng 7,50m, trong khi đú chiều sõu lớp đất yếu là từ 5,50 – 12,50m, như vậy sẽ cú một số chỗ nền đường sau xử lý sẽ ổn định hơn những chỗ khỏc do vấn đề lỳn cục bộ.
Cụng nghệ đắp bệ phản ỏp:
Bệ phản ỏp được đắp hai bờn đường, chiều cao từ 1,50 – 2,20m, chiều rộng từ
15,0 – 17,0m.
- Ưu điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Bệ phản ỏp đúng vai trũ đối trọng, sẽ làm tăng độ ổn định trống trượt khi thi cụng đắp nền đường, giảm khả năng trồi đất ra hai bờn, chống thấm nước vào nền đường.
+ Quỏ trỡnh thi cụng đắp nền và đắp bệ phản ỏp hai bờn đồng thời nờn khụng cần khống chế tốc độ đắp, vỡ vậy cú thể thi cụng nhanh, vượt tiến độ, mang lại hiệu quả về kinh tế.
+ Vật liệu thi cụng dễ kiếm (Cú thể tận dụng đất đào trong dự ỏn). - Nhược điểm khi ỏp dụng cụng nghệ vào cụng trỡnh:
+ Theo phương ỏn của đơn vị tư vấn, trong cụng trỡnh mặt cắt ngang phần đất yếu phải đào được thiết kế dạng hỡnh thang với đỏy nhỏ ở phớa dưới sõu cú bề rộng bằng đỳng phạm vi bề rộng mặt nền đường, cũn đỏy lớn ở trờn vừa bằng phạm vi tiếp xỳc của nền đắp với mặt đất yếu khi chưa đào (phạm vi giữa hai bờn chõn ta luy nền đắp). Điều này cú nghĩa là, chiều sõu đào đất yếu chỉ bảo đảm đạt được trong phạm vi bề rộng nền đường, cũn hai bờn ta luy chiều sõu đào bị giảm dần, đắp bệ phản ỏp khụng cú biện phỏp đào bỏ đất hữu cơ. Theo thời gian, tại cỏc vị trớ chõn ta luyi khụng giảm được độ lỳn mà cũn tăng thờm độ lỳn nền (do thờm tải trọng của bệ phản ỏp ở hai bờn).
+ Khối lượng đắp lớn và diện tớch chiếm ruộng đất lớn, diện tớch đất phải giải phúng mặt bằng hai bờn đường lớn.
4.3 . Phương ỏn đề xuất “Thay đất kết hợp cọc cỏt và bệ phản ỏp” cho khu vựcđường Vũ Thờ Lang. đường Vũ Thờ Lang.
4.3.1. Lý do đề xuất phương ỏn “Thay đất kết hợp cọc cỏt vàbệ phản ỏp” cho dự ỏn bệ phản ỏp” cho dự ỏn
Đơn vị Tư vấn thiết kế: Cụng ty Tư vấn và Xõy dựng Hạ tầng Hà nội đó đề xuất phương ỏn xử lý đất yếu bằng giải phỏp vột tầng bựn dày 2.0 – 4.0m dưới lũng ao hồ, đúng cọc tre, và kết hợp bệ phản ỏp một số khu vực thường xuyờn ngập nước. Tuy nhiờn phương ỏn này bộc lộ một số nhược điểm do địa chất khu vực phức tạp. Phạm vi thay đổi chiều sõu lớp đất yếu khu vực tuyến đường Vũ Thờ Lang từ 5.50 – 12.50m. Mặt khỏc, phương phỏp gia cố bằng cọc tre, ở phạm vi rộng, sõu gõy tốn kộm và chưa thực sự giải quyết triệt để vấn đề, nhất là khi gặp cỏc khu vực đất yếu rộng và sõu hơn.
Từ những phõn tớch như vậy. Luận văn tiến hành nghiờn cứu và đề xuất một giải phỏp khỏc, đú là giải phỏp “Thay đất kết hợp cọc cỏt và bệ phản ỏp” nhằm tăng chất lượng hiệu quả kỹ thuật cụng trỡnh, giảm chi phớ xõy dựng cụng trỡnh.
4.3.2. Phương ỏn đề xuất cho tuyến đường Vũ Thờ Lang.4.3.2.1. Cỏc yờu cầu thiết kế. 4.3.2.1. Cỏc yờu cầu thiết kế.
- Yờu cầu về độ lỳn : Sdư 40cm. - Yờu cầu về độ ổn định:
+ Hệ số ổn định Fmin 1.40 trong quỏ trỡnh bắt đầu đưa vào sử dụng và khai thỏc. ( Fmin tớnh theo phương phỏp của Bishop và cung trũn hỡnh trụ).
bằng bảng tớnh lập trong Excel (xem bảng tớnh chi tiết kốm theo).
- Kiểm toỏn độ ổn định nền đường: Kiểm toỏn độ ổn định của mỏi dốc nền đường được thực hiện bằng chương trỡnh STEAD.
4.3.2.2. Giải phỏp thiết kế cho phương ỏn đề xuất
Vật liệu đắp nền đường dựng cỏt hạt nhỏ khai thỏc trờn sụng và cỏc vựng lõn
cận. Dung trọng khi đầm chặt K95 cho kết quả thớ nghiệm =1.76-:-1.78 T/m3
nhưng do thực tế nền đắp bao gồm cả lớp kết cấu ỏo đường, lớp đệm cỏt hạt thụ dựng trong xử lý thoỏt nước, lớp đất đắp bao ta luy nền đường… Nờn khi đưa vào
tớnh toỏn, dung trọng đất đắp được lấy bằng 1.80T/m3 để đảm bảo gần đỳng với tải
trọng thực tế của nền đường khi đưa vào sử dụng.
Bảng 4.1: Lựa chọn chỉ tiờu dựng trong tớnh toỏn.
Cỏc chỉ tiờu dựng trong tớnh toỏn Đất
đắp Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Lớp 7 Dung trọng tự nhiờn (tn) (T/m3) 1.94 1.38 1.82 1.86 1.80 1.88 Tỷ trọng () - 2.46 2.68 2.71 2.69 2.71 Hệ số rỗng (e0) - 1.15 0.94 2 0.924 0.938 0.882 Độ ẩm tự nhiờn (Wn) (%) - 110.8 0 31.8 0 31.80 36.40 30.40 Độ ẩm giới hạn chảy (WLL) (%) - 101.6 0 35.8 0 45.00 45.00 39.80 Độ ẩm giới hạn dẻo (WPL) (%) - 61.30 21.6 0 26.30 27.30 25.30
Gúc ma nội ma sỏt (f) (độ) 18o00' 4o00' 6o00' 10o00' 10o00' 11o00'
Lực dớnh kết (C) (kPa) 15.00 4.00 8.50 17.50 15.00 17.00 Hệ số cố kết Cv (mnăm)2/ - 0.030 0.010 0.003 0.005 0.005 Chỉ số nộn lỳn Cc - 1.05 0.25 0.20 0.22 0.20 Chỉ số nộn lỳn hồi phục Cr - 0.05 0.03 0.02 0.02 0.02 Áp lực tiền cố kết Pc (T/m2) - 5.00 6.00 7.00 10.00 10.00
Bảng 4.2: Thống kờ cỏc đoạn xử lý.Đoạn Lý trỡnh Đoạn Lý trỡnh Chiều dài đoạn (m) Lỗ khoan tham chiếu Chiều cao đắp tớnh toỏn He (m) Chiều dày đất yếu Hđy (m) 1 CocE4(Km 0+00) Cọc 8(Km 0 +264.24) 264.24 HK1,HK2 , K1, K2 4.50 ~ 11.80 2 Coc8(Km 0+264.24) ữ Coc15(Km 0+558.0) 293.76 HK3,HK4 1.25 ~ 0.00 3 Coc15(Km 0+558.0) ữ Coc25 (Km 1+27.03) 469.03 HK5,HK6 , K3, K4 5.90 ~ 12.20 4 Coc25(Km 1+27.03) ữ CocH1(Km +1119.16) 73.0 K5,K6 1.25 ~ 0.00 5 CocH1(Km +1119.16) ữ Coc34 (Km +315.0) 195.84 HK7, HK8 5.40 ~ 11.60 6 Coc34 (Km +315.0) ữ Coc 43(Km 1+493.72 178.72 K7-K8 2.50 ~ 0.00
* Kết quả kiểm toỏn khi chưa xử lý:
Căn cứ trờn số liệu địa tầng, bề dày cỏc lớp đất yếu, kết hợp với chiều cao đắp Tớnh toỏn dự bỏo độ lỳn và ổn định nền đường với điều kiện đắp nền trực tiếp khụng xử lý, thời gian thi cụng nền đường dự kiến là 01 năm cho kết quả như bảng (4.3):
Bảng 4.3: Kết quả kiểm toỏn khi chưa xử lý
Đoạn Lý trỡnh Chiều dài đoạn (m) Chiều cao đắp tớnh toỏn, HE (m) Tổng Lỳn cố kết, SC (m) Hệ số ổn định FS 1 CocE4 (Km 0+00) Cọc 8(Km 0 +264.24) 264.24 4.50 1.113 0.725 2 Coc8 (Km 0+264.24) Coc15(Km 0+558.0) 293.76 1.25 0.354 1.636 3 Coc15 (Km 0+558.0) Coc25(Km 1+27.03) 469.03 5.90 1.428 0.658 4 Coc25 (Km 1+27.03) CocH1(Km +1119.16) 92.16 1.25 0.348 1.542 5 CocH1(Km +1119.16 Coc34 (Km +315.0) 195.84 5.40 1.414 0.692 6 Coc 34(Km +315.0) Coc 43(Km 1+493.72) 178.72 2.50 0.366 1.643
Đoạn 2, 4 và 6 khụng cần phải xử lý nền đường.
Đoạn 1, 3, 5 cần phải xử lý nền đường để đảm bảo độ lỳn dư và ổn định. Bảng 4.4: Kết quả kiểm toỏn sau khi xử lý
Đoạn Lý trỡnh Chiều cao đắp tớnh toỏn, HE (m) Tốc độ đắp (cm/ngày) Lỳn cố kết, Sc (m) Lỳn dư,Sr (m) Hệ số ổn định FS 1 CocE4(Km 0+00) Cọc 8(Km 0 +264.24) 5.90 5 0.319 0.181 1.581 3 Coc15 (Km 0+558.0) Coc25(Km 1+27.03) 5.90 5 0.550 0.298 1.542 5 CocH1 (Km +1119.16) Coc34(Km +315.0) 5.40 5 0.363 0.234 1.596
* Giải phỏp đề xuất xử lý:
Đoạn 1: Coc E4(Km 0+00) - Cọc 8(Km 0 +264.24) , Chiều cao đắp: Hđắp = 4.50 m.
Hỡnh 4.13 : Bố trớ cọc cỏt trờn mặt bằng theo hỡnh tam giỏc cho Đoạn 1
Biện phỏp xử lý cho Đoạn 1:
+ Hai bờn nền đường đắp bệ phản ỏp rộng 14 m, cao 1.50 m
+ Dọn dẹp mặt bằng, hỳt hết nước mặt, Vột bỏ 50cm đõt khụng thớch hợp, đắp bự bằng cỏt mịn, tạo phẳng, rải một lớp vải địa kỹ thuật ngăn cỏch cường độ kộo 12KN/m
+ Đắp lớp cỏt hạt trung thoỏt nước dày 50cm, thi cụng cọc cỏt, phạm vi bố trớ