Đoạn tuyến từ Km 176 +0.00 - Km 210 +0.00 thuộc tuyến đường Hồ Chí Minh có quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật đường cấp III miền núi (theo TC 4054 - 85). Tốc độ thiết kế v = 60 km/h. Bề rộng mặt đường 7,0m, hai bên lề đường 1.5 x 2 = 3.0m.
-84-
Mặt đường bê tông xi măng, tải trọng trục tính toán P = 10000 daN. Trên cơ sở phân tích các kết quả khảo sát địa địa chất công trình, hiện trạng đoạn tuyến, đánh giá các đặc điểm phát triển hiện tượng trượt: đặc điểm hình thái, quy mô, cấu trúc, cơ chế và nguyên nhân gây trượt, và kết quả khảo sát thực tế ngoài thực địa. Để ngăn chặn nguy cơ xảy ra trượt lớn, đảm bảo an toàn giao thông, tôi kiến nghị thực hiện đồng thời các giải pháp sau:
- Đào hót phần đất sụt tạo phẳng bề mặt mái taluy theo độ dốc 1/2.25.
- Xây dựng hệ thống rãnh đỉnh trên toàn bộ khu trượt.
- Xây dựng hệ thống rãnh xương cá, hào thu nước ngầm và bậc thu nước - Gia cố mái taluy dương bằng thảm rọ đá và trồng cỏ Vetiver.
- Gia cố mái ta luy bằng neo và tường chắn BTCT tại chân ta luy.
4.4.1. Biện pháp chống trượt bằng đào hót tạo phẳng mái taluy.
Trong giai đoạn trước, đã thiết kế và thi công việc cắt cơ giảm tải với độ dốc 1/1.75. Nhưng do các nguyên như địa hình ở đây có dạng hõm núi và đất đá xốp và rời rạc dễ bị tẩm ướt khi mưa lớn làm giảm sức kháng cắt của đất đá, đất đá có tính thấm tương đối lớn làm tăng trọng lượng của khối đất đá, tăng các thành phần lực gây trượt. Đồng thời khi mái dốc bị đào mất chân tỳ dẫn đến các hiện tượng trượt lôi kéo. Vì vậy, để giảm tải hơn nữa đảm bảo an toàn tôi đề nghị đào hót phần đất sụt tạo phẳng bề mặt mái taluy với độ dốc 1/2.25, không cắt cơ.
Đào hót phần đất sụt giảm tải là một trong những biện pháp hiện đang được sử dụng rộng rãi để đảm bảo độ ổn định của các khối trượt. Sự phân bố lại các khối đất đá ở trên khối trượt làm thay đổi độ dốc của sườn, làm tăng lực chống trượt và sức kháng cắt của đất đá. Điều đó làm cho khối trượt sớm đi đến trạng thái ổn định.
Khối lượng đào hót tạo phẳng bề mặt mái taluy giảm tải được xác định trong bảng 4.1 sau:
Bảng 4.1. Khối lượng đào hót tạo phẳng mái taluy Đào đất STT Tên mặt
cắt
Lý trình Cự ly
S/2 Kl
-85-
( Cọc) Km m m2 m3
1 H3 176+713.47 0.0 0.00
2 24 176+723.38 9.91 32.77 324.75
3 P16 176+736.66 13.28 40.02 966.65
4 24A 176+742.66 6.00 42.22 493.44
5 25 176+748.38 5.72 50.49 530.30
6 TC16 176+759.84 11.46 41.92 1059.02
7 26 176+773.38 13.54 40.70 1118.67
8 26A 176+783.38 10.00 26.28 669.80
9 H8 176+798.38 15.00 50.12 1146.00
10 27A 176+808.38 10.00 27.90 780.20
11 27 176+823.38 15.00 29.30 858.00
12 27B 176+833.38 10.00 11.42 407.20
13 TD17M 176+845.29 11.91 21.18 388.27
14 27C 176+860.29 15.00 11.24 486.30
15 29 176+873.06 12.77 3.43 187.34
16 P17M 176+882.55 9.49 0.00 32.55
17 TD17C 176+891.30 8.75 0.00 0.00
18 Tổng 177.83 9448.49
4.4.2. Biện pháp xây dựng hệ thống thoát nước
Trong giai đoạn trước đã thi công hệ thống rãnh đỉnh với chiều rộng đáy 0.5m, cao 0.5m và dùng đá hộc xây vữa xi măng M100. Tuy nhiên hệ thống rãnh đỉnh không phát huy hiệu quả trong việc thoát nước mặt, khi mưa nước mưa ngấm vào khối đất đá làm giảm sức kháng cắt của đất đá. Theo tôi thì hệ thống rãnh đỉnh trước đó đã không thoát nước tốt do kích thước không đủ lớn, đá hộc xây vữa xi măng không đảm bảo cách nước. Cho nên khi mưa lớn nước mưa chảy tràn và thấm vào khối trượt, mang theo đất đá lấp dần rãnh. Vì vậy để khắc phục tôi thiết kế rãnh đỉnh có kích thước lớn hơn so với rãnh đỉnh cũ. Đồng thời để thoát nước mặt và nước ngầm tốt sau khi đào hót giảm tải tránh việc đất đá bị tẩm ướt làm tăng áp lực thủy tĩnh, áp lực thuỷ động, giảm độ ổn định của khối đất đá. Trên cơ sở xác định
-86-
phạm vi xuất hiện mạch nước ngầm và nghiên cứu mặt cắt địa chất, bố trí hệ thống rãnh thấm xương cá với độ sâu ≥1.0m để thu nước mặt và nước dưới đất. Rãnh thấm xương cá dẫn nước thoát ra vị trí hào thu nước Km 176 + 759.84 và Km 176 + 808.38, bậc nước Km 176 + 860.29. Hào thu nước và bậc nước dẫn nước xuống rãnh dọc bố trí dọc tường chắn và thoát về cống ngang tại Km 176 + 918.99. Cụ thể * Rãnh đỉnh: Hình dạng và kích thước của rãnh đỉnh được quyết định bởi lượng nước tối đa tính bằng m3 chảy vào khu vực trượt trong 1s. Lượng nước này tương ứng với dòng chảy của mưa rào và được tính theo kích thước diện tập trung nước, cường độ mưa (mm/năm) và cường độ ngấm nước mưa ở tại khu trượt. Theo chương 2, lượng mưa ở khu vực Quảng Bình lớn >2000mm/năm. Do đó để thoát nước tốt tôi thiết kế rãnh đỉnh có dạng hình thang với chiều rộng đáy 0.8m, cao 0.8, độ dốc hai bên thành 1:1, rãnh đỉnh nằm cách mép đỉnh taluy 6.0m. Hai bên thành và đáy rãnh đỉnh dùng bê tông xi măng M200, dày 25cm. Rãnh đỉnh được nối trực tiếp với dốc nước cũ tại Km 176+713.47 vòng lên đỉnh khu trượt, chạy dọc theo vách trượt đến Km 176+891.30 nối với hệ thống thoát nước ra cống ngang ở Km 176+918.99. Kích thước chi tiết Hình 4.1
Khối lượng rãnh đỉnh: dài 280m
Khối lượng vật liệu cho 1m dài rãnh đỉnh được xác định như sau:
Đào đất: 2.005 m3
Khối lượng Bê tông xi măng M200: 0,725 m3.
Bê tông xi măng M200, dày25cm
80
80
100
1:1
1: 1. 5
Đất đắp,K=0.95
1/2.25
-87-
Hình 4.1. Chi tiết rãnh đỉnh
*Hệ thống rãnh xương cá: có nhiệm vụ điều tiết dòng mặt nhằm mục đích giảm hoặc loại trừ hiện tượng tẩm ướt đất đá trên khu trượt bởi nước mưa. Mặt khác rãnh xương cá cũng là công trình tháo khô đất đá có mục đích chặn, đón và tháo dẫn nước dưới đất ra khỏi khu trượt, hạ thấp mực nước dưới đất, mực áp lực.
Xây dựng hệ thống rãnh xương cá kéo dài trên toàn bộ khu trượt.
Tổng chiều dài rãnh xương cá là 478m. Rãnh xương cá có chiều rộng đáy b = 0.50m, hai bên thành và đáy có dải lớp vải địa kỹ thuật loại không dệt rãnh để ngăn cách. Độ dốc của thành rãnh xương cá là 1/ 0.5, độ dốc của đáy rãnh là 10%. Dưới đáy rãnh có đặt tấm bê tông đúc sẵn M200 có kích thước 0.5m x 0.5m dày 6cm.
Trong đáy rãnh có đặt hai ống nhựa PVC φ 110 có đục lỗ để nước có thể thoát dễ dàng. Sau bên trên hai ống nhựa PVC dùng đá hộc kích cỡ 10 - 15cm xếp dày 70cm, trên cùng là lớp đá dăm kích cỡ 4 - 6cm.
Kích thước và kết cấu chi tiết của rãnh xương cá được trình bày trong bản vẽ (Hình 4.2)
V÷a xi m¨ng M100 Xếp đá hộc kÝch cì 10-15cm
Đá dăm kích cỡ 4-6cm
èng nhùa PVC 110 có đục lỗ
Rọ đá kích thuớc (6m x 2m x 0.3m)
Vải địa kỹ thuật
Tấm bê tông đúc sẵn M200 B x H = 0.5m x 0.5m dày 6cm 1:0.5
1:0.5
30
100
198
70
50
186
1:2.25
-88-
Hình 4.2. Kích tước chi tiết hệ thống rãnh xương cá
Khối lượng vật liệu cho 1m dài rãnh xương cá được xác định theo bảng 4.2.
Bảng 4.2. Khối lượng vật liệu 1m dài rãnh xương cá BT
M200 (m3)
Ống nhựa PVCφ110
(m)
Vải ĐKT
(m2)
Vữa XM M100
(m3)
Đá hộc 10- 15cm
(m3)
Đá dăm 4- 6cm
(m3)
Đào đất (m3)
Rãnh xương
cá
0.06 2.00 3.70 0.005 0.60 1.06 1.72
* Hào thu nước ngầm: được thiết kế xây dựng tại cọc TC16 - lý trình Km 176+759.84 và cọc 27A - lý trình Km 176+808.38 là các vị trí đặc trưng cho toàn bộ khối trượt, tại các vị trí này sẽ phát huy hiệu quả trong việc thu nước ngầm của toàn bộ khối trượt.
Hào thu nước ngầm có tác dụng tháo khô đất đá bị tẩm ướt, giảm áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động, tăng cường độ ổn định cho khối trượt.
Cấu tạo: Dưới đáy hào thu nước ngầm được dải 1 lớp dăm đệm sau đó đặt 1tấm bê tông M200 hình chữ U, có bề rộng đáy B = 1.30m, độ dốc hai bên thành 1:1 (Hình 4.3). Hai bên thành được dải 1 lớp vải địa kỹ thuật loại không dệt để ngăn cách. Trong hào được xếp bằng đá hộc.
Khối lượng thi công hào thu nước ngầm được xác định trong bảng 4.3 như sau:
Bảng 4.3. Khối lượng thi công hào thu nước ngầm Lý trình Bê tông
M200 (m3)
Đá dăm đệm (m3)
Đào đất (m3)
Đá hộc xếp (m3)
Vải ĐKT (m2) Km
176+759.84
20.14 6.48 1075.76 1049 532.50
Km 176+808.38
18.56 5.88 986.85 952.8 508.8
Tổng 38.7 12.36 2062.61 2001.8 1041.3
-89-
Bê tông M200
Đá dăm đệm
Ghi chó:
Đơn vị trong bản vẽ m
1.30
0.150.10
H = 1.95 - 5.40 Đá hộc
0.20 Vải ĐKT
Hình 4.3. Hào thu nước ngầm
*Bậc nước và hố tiêu năng: được xây dựng tại lý trình Km 176 + 860.29 có nhiệm vụ thoát nước nhanh ra khỏi khối trượt từ hệ thống rãnh xương cá. Cùng với hai hào thu nước ngầm tháo khô đất đá bị sũng nước tăng độ ổn định cho khối trượt.
Chi tiết bậc nước và hố tiêu năng xem hình 4.4.
-90-
Bê tông xi măng M200
a a
Hố tiêu năng RRnh bËc
Đá dăm đệm dày 10cm
40
80
10
20
20
80
mặt cắt A - a
Hình 4.4. Chi tiết bậc nước và hố tiêu năng
Khối lượng thi công bậc nước và hố tiêu năng được xác định như sau:
Đào đất: 89.43 m3
Bê tông xi măng M200: 28.69 m3 Đá dăm đệm: 4.77 m3
4.4.3. Biện pháp gia cố mái taluy bằng thảm rọ đá và trồng cỏ Vetiver.
* Gia cố mái taluy bằng thảm rọ đá: Căn cứ vào phạm vi xuất hiện mạch nước ngầm, theo phương thẳng đứng từ đỉnh tường chắn lên cao 19.5m, bề mặt taluy dương được gia cố bằng thảm rọ đá dày 30cm để chống xói, đồng thời có tác dụng thoát nước ngầm. Bên dưới rọ đá lót một lớp vải địa kỹ thuật loại không dệt để ngăn cách. Rọ đá có kích thước (6 x 2 x 0.3)m, khung rọ đá được làm bằng sợi thép φ 4mm, lưới được làm bằng sợi thép mạ kẽm φ2.2mm. Rọ đá được
hệ thống thép ghim chặt vào mái taluy, thép ghim được dùng là thép φ20 dài 2.0m, khoảng cách ghim là 2.0m.
-91-
Số lượng rọ đá 601 rọ và số lượng thép ghim là 8870.76 kg
Khối lượng thực hiện gia cố mái taluy bằng rọ đá và vải địa kỹ thuật được trình bày trong bảng 4.4.
Chi tiết rọ đá xem các hình 4.5.
Khung rọ bằng thép
®−êng kÝnh 4mm
200
30
®−êng kÝnh 2.2mm
600
L−ới thép mạ kẽm
Hình 4.5. Chi tiết lưới rọ đá ốp mái taluy
Bảng 4.4. Khối lượng thực hiện gia cố mái taluy bằng rọ đá Đào đất Lý trình Cự ly Vải ĐKT
L/2 Kl
STT Tên mặt cắt ( Cọc)
Km m m2 M2 m3
1 H3 176+713.47 0.0
2 24 176+723.38 9.91 250.72 24.00 71.35
3 P16 176+736.66 13.28 671.97 24.00 191.23
4 24A 176+742.66 6.00 303.60 24.00 86.40
5 25 176+748.38 5.72 289.43 24.00 82.37
6 TC16 176+759.84 11.46 579.88 24.00 165.02
7 26 176+773.38 13.54 685.12 24.00 194.98
8 26A 176+783.38 10.00 506.00 24.00 144.00
9 H8 176+798.38 15.00 759.00 24.00 216.00
10 27A 176+808.38 10.00 506.00 24.00 144.00
11 27 176+823.38 15.00 774.00 25.00 220.50
12 27B 176+833.38 10.00 526.00 25.00 150.00
-92-
13 TD17M 176+845.29 11.91 614.56 24.00 175.08
14 27C 176+860.29 15.00 1018.05 20.00 198.00
15 29 176+873.06 12.77 649.61 7.00 103.44
16 P17M 176+882.55 9.49 78.77 0.00 19.93
17 TD17C 176+891.30 8.75 0.00 0.00 0.00
18 Tổng 177.83 8212.71 2163.6
*Trồng cỏ Vetiver: Phần taluy bên trên được trồng cỏ phủ kín bằng loại cỏ Vetiver. Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng to lớn trong việc điều tiết dòng mặt, sự biến đổi chế độ ẩm của đất đá. Thật vậy thực vật hỗ trợ cho quá trình điều tiết dòng mặt làm trì hoãn hiện tượng ngấm nước mưa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tháo khô đất đá nhờ quá trình thoát hơi nước của cây. Mặt khác hệ thống rễ thực vật cũng làm cho khối trượt ổn định.Vì vậy biện pháp trồng cỏ được sử dụng rộng rãi để chống trượt như là biện pháp ngăn ngừa sự chuyển dịch của các khối đất đá.
Phương pháp tiến hành là đánh các vầng cỏ, mỗi vầng cỏ bề rộng 20cm, các vầng được găm thành hàng lối cách nhau 1m vào mái dốc. (Hình 4.6) khối lượng dự tính S 60 m2.
Hình 4.6. Trồng vầng cỏ trên mái dốc
4.4.4. Biện pháp gia cố mái taluy bằng tường chắn bê tông cốt thép tại chân taluy.
Mục đích: Để chắn đỡ và cân bằng khối lượng đất đá phân bố ở phía trên của mái dốc, tăng cường mức độ ổn định cơ học của sườn dốc.
1m
1m
-93-
* Kết cấu tường chắn.
Đoạn tường chắn đã bị gãy từ Km 516 + 778 đến Km 516 + 834 và đoạn tường chắn cũ tại vị trí xung yếu nhất của cung trượt từ Km 516 + 760.34 - Km 516 + 778 được làm lại bằng tường BTCT, cao 2.0 m
Theo thiết kế điển hình tường chắn đất bằng bê tông và đá xây 86 - 06X của viện thiết kế GTVT - Hà Nội 1986. Các chỉ tiêu dùng để lựa chọn tường chắn bao gồm:
Mái dốc thiết kế, khối lượng thể tích tự nhiên (γw), góc ma sát trong (ϕ), và lực dính (c).
Với hệ số mái dốc được thiết kế ở đây là 1: 2.25, khối lượng thể tích tự nhiên γw
= 1.83 T/m3, góc ma sát trong ϕ = 15.60, lực dính c = 2.64T/m2.
Tường chắn cao 2m liền khối, được thi công theo phương pháp đổ tại chỗ, móng tường chắn cao 1.2m, chiều rộng móng là 3.0m, móng tường đặt vào lớp 2a.
Tường chắn có cấu tạo lưng tường phẳng, mặt tường chắn nghiêng 1: 0.2, đỉnh tường tường chắn rộng 0.5, đáy rộng 1.0m. Thân tường bố trí 1 hàng lỗ thoát nước φ = 150mm độ dốc 10%, hàng lỗ thoát nước cách mặt móng 30cm. Cửa thu nước sau lưng tường có đá dăm hoặc sỏi lọc. Bên dưới tầng sỏi lọc có lớp đất sét cách nước. Theo chiều dài tường cứ 8m để 1 khe co dãn rộng 2cm, khe co dãn được chèn kín bằng cát vàng trộn nhựa, mặt giáp nối phía nền đường lót 1 lớp vải địa kỹ thuật loại không dệt dài từ đỉnh tường xuống chân tường, rộng 1m chờm về mỗi phía rộng 0.5m. Sau lưng tường chắn và tường chắn làm lại, xếp rọ đá tạo thành như một rãnh thấm để tăng khả năng thoát nước, đồng thời tăng thêm độ ổn định cho tường chắn. Dải một lớp vải địa kỹ thuật loại không dệt ngăn cách giữa rọ đá và chân vách đào mái taluy. Phần trên sau lưng rọ đá đoạn tường chắn làm lại bố trí rãnh thoát nước hình chữ U, để thu nước tốt hơn khi có mưa lớn. Rãnh này được đúc sẵn bằng bê tông M200 dày 15cm.
Mặt cắt điển hình tường chắn xem hình 4.7.
-94-
Vải ĐKT
2.00 0.50 0.4
0.20
0.60
1.00
3.00 Rọ đá loại (2 x 1 x 0.5)m
Tuờng chắn BTCT
0.501.00 1.202.00
Khối rãnh chữ U đúc sẵn
Rọ đá loại (2 x 1 x 1)m
èng nhùa O 15cm K. cách 2m/ống
Hình 4.7. Tường chắn taluy dương bằng bê tông cốt thép - Chiều dài tường: Từ Km 176+ 760.34 - Km 176+834.00 dài 73.66m.
- Vị trí tường: nằm đúng vị trí của đoạn tường cũ bị dỡ bỏ và thay thế, cách mép lề đường bên trái 1.5m
- Chiều cao tường 3.2m, (tính từ đáy móng).
- Bố trí cốt thép tường chắn cao H =2.0m: Dùng thép có gờ cán nóng thuộc nhóm A - II.
Bố trí cốt chịu lực bố trí dọc theo chiều dài tường chắn. Đường kính cốt chịu lực φ16, cốt ngang là φ 8
Dưới đáy tường chắn có lớp đá dăm đệm dày 10cm.
* Tiêu chuẩn vật liệu
- Tường chắn dùng kết cấu bê tông đổ tại chỗ M 200.
- Cát đổ bê tông: dùng cát vàng
- Các loại đá: Đá xếp khan kích cỡ 15 - 25cm, đá dăm đệm
-95-
- Các loại thép dùng phải có chứng chỉ của nhà sản xuất.
- Các lỗ thoát nước dùng ống nhựa tiền phong φ = 150mm *Khối lượng tường chắn
Diện tích mặt cắt ngang tường chắn S = 6.40m2 Chiều dài tường chắn L = 73.66 m
Bảng 4.5. Khối lượng tường chắn BTCT đoạn Km176 +760.34 ÷ Km 176 + 834 Rọ đá sau lưng
tường (m3) Đào
đất móng
(m3)
Bê tông M200
(m3) Loại (1x1x2) m
Loại (0.5x1 x2) m
Ống nhựa φ150mm
(m3)
bê tông M200
làm rãnh chữ U
(m3)
Vải ĐKT
(m2)
Cốt thép
Kg
Cát vàng
trộn nhựa
(m3)
265.78 471.4 380 98 27.62 15.6 1768.80 7028.36 0.08
4.4.5. Biện pháp gia cố mái taluy bằng neo.
Các neo được sử dụng để nâng cao ổn định cho các nhiệm vụ sau:
- Gia cố cho các hố đào sâu - Ổn định mái dốc
- Ổn định các hố đào ngầm
- Ổn định các kết cấu mới và hiện có
- An toàn cho kết cấu chịu tải trọng thẳng đứng và di chuyển Trong đánh giá ổn định chung, người thiết kế phải tính đến:
1. Sức chịu tải của neo, ví dụ các neo có sức chịu tải cao ít ảnh hưởng đến ổn định chung hơn các neo có sức chịu tải thấp.
2. Vị trí các mặt phẳng phá hoại giới hạn để đảm bảo chiều dài bầu neo được đặt trong đá ổn định.
3. Xây dựng và quy hoạch vị trí áp dụng neo.
Để đánh giá sự ổn định chung, người thiết kế cần chi tiết những vấn đề:
- Tải trọng làm việc của các neo
-96-
- Các chiều dài neo tự do tối thiểu - Tổng mặt bằng thiết kế các neo
Người thiết kế cũng cần chuẩn bị cho phép thay đổi thiết kế do vướng mắc hoặc thay đổi các điều kiện vật lý.
Chiều dài dây neo tự do
Chiều dài dây neo bám dÝnh
§Çu neo
V÷a
Lỗ khoan trong đá
Dây neo tháo dời
Mò neo
(a) KiÓu A (b) KiÓu B (c) KiÓu C (d) KiÓu D
Hình 4.8. Các kiểu neo
4. Phương pháp thực hiện: Khoan neo ứng suất trước qua mặt trượt, neo giữ toàn bộ bề mặt mái dốc với lực neo là 80 tấn/neo. Mạng lưới neo thiết kế dạng hình vuông với khoảng cách 12m/neo với chiều dài neo trung bình 10m.