zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học

Luận văn Thạc sĩ Cầu đường: Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu" với mong muốn nghiên cứu, phân tích các nguyên nhân gây ra hiện tượng lún nền đường đầu cầu và trên cơ sở công nghệ mới đã áp dụng thành công ở các nước tiên tiến, đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục hiện tượng lún khu vực nền đường đầu cầu phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung và vùng Thanh Hóa nói riêng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Cầu đường: Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu

Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -6- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân MỞ ĐẦU Đường đầu cầu là nơi tiếp giáp với mố cầu. Kết cấu đường đầu cầu và mố cầu là hai bộ phận có sự khác nhau về độ cứng, do đó xảy ra hiện tượng lún lệch tại vị trí tiếp giáp. Thực tế cho thấy, đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu của các công trình giao thông, tồn tại vấn đề về lún, nứt đường đầu cầu sau thời gian ngắn đưa công trình vào khai thác sử dụng. Hiện tượng lún và lún không đều gây ảnh hưởng xấu cả về mặt mỹ quan lẫn điều kiện xe chạy; là nguyên nhân giảm năng lực thông hành và gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông; gây hư tổn xe cộ, phá hỏng hàng hóa, làm tăng khối lượng và công tác duy tu bảo dưỡng; dưới tác dụng của tải trọng trùng phục xe chạy, sẽ làm tăng nhanh biến dạng của nền đường ảnh hưởng đến sự êm thuận và gây mất an toàn giao thông. Hiện trạng lún nền đường đầu cầu đang là vấn đề đã được các cơ quan quản lý, các nhà khoa học quan tâm. Trong quá trình khảo sát thiết kế các công trình, các giải pháp giảm nhẹ hoặc khắc phục hiện tượng lún không đều cũng đã được xem xét. Tuy nhiên, vẫn có không ít công trình không đem lại hiệu quả xử lý như mong đợi. Do vậy, việc phân tích xác định nguyên nhân, nguyên lý làm việc và đề xuất các giải pháp xử lý hiện tượng này là thực sự cần thiết và cấp bách. Từ những thực tiễn trên, với mong muốn nghiên cứu, phân tích các nguyên nhân gây ra hiện tượng lún nền đường đầu cầu và trên cơ sở công nghệ mới đã áp dụng thành công ở các nước tiên tiến, đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục hiện tượng lún khu vực nền đường đầu cầu phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung và vùng Thanh Hóa nói riêng, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu” nhằm nâng cao hiểu biết của bản thân, cũng như góp một phần nhỏ của mình để có những công trình chất lượng. Hình 1. Lún đường đầu cầu Kênh Vinh TP Thanh Hóa Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -7- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Hình 2. Khe nứt điểm tiếp giáp giữa cầu và đường công trình cầu Hạc TP Thanh Hóa Nội dung luận văn gồm 05 chương, cụ thể như sau: Mở đầu. Chương I: Nghiên cứu tổng quan. Chương II: Nghiên cứu điều tra, thu thập số liệu theo dõi lún nền đường đầu cầu tại một số tuyến đường và phân tích đánh giá những yếu tố gây nên hiện tượng lún nền đường đầu cầu. Chương III: Nguyên tắc của các giải pháp xử lý lún nền đường đầu trên nền đất yếu. Chương IV: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý đường đầu cầu đắp trên đất yếu của cầu Đò Lèn thuộc Quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Thanh Hóa. Kết luận. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -8- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM. 1.1.1. HIỆN TRẠNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN THẾ GIỚI: Trong mạng lưới giao thông đường bộ, đường đắp đầu cầu là một trong những hạng mục công trình quan trọng, đòi hỏi phải có những nghiên cứu và xử lý bằng những giải pháp kỹ thuật riêng biệt mới có thể đáp ứng được yêu cầu về cường độ, độ ổn định, sự êm thuận và thẩm mỹ cho các phương tiện giao thông qua lại cầu. Trên thực tế, những đoạn đường đầu cầu thường là đắp cao và có tiêu chuẩn về độ lún còn lại thấp hơn độ lún cho phép của công trình cầu, dẫn đến khu vực nền đường đầu cầu thường lún không đều, kém ổn định, đồng thời xảy ra sự lún không đều giữa bộ phận nền đường và bộ phận cầu. Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu nhằm xác định rõ các nguyên nhân gây ra hiện tượng lún đoạn đường dẫn đầu cầu, từ đó đưa ra các giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu và khắc phục, trong đó có nhiều nhà khoa học đã có những công trình nghiên cứu sâu về lĩnh vực này như: D. Stark; S.M.Olson. Các kết quả nghiên cứu cho thấy có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến lún không đều tạo ra “điểm xóc” và thường gặp trên các tuyến đường cao tốc hay các tuyến quốc lộ. Từ nhận định của người điều khiển xe, nhìn chung “điểm xóc” gây nên 3 bất lợi khác nhau tương đương với 3 mức độ nghiêm trọng khác nhau. Thứ nhất, “điểm xóc” làm cho người điều khiển xe cảm thấy không êm thuận khi chạy xe. Thứ hai, “điểm xóc” làm giảm tuổi thọ cho các phương tiện thông qua nó và quan trọng nhất “điểm xóc” là nguyên nhân làm cho người điều khiển xe mất lái, đó là nguyên nhân gián tiếp gây tai nạn giao thông khu vực gần cầu. Tùy vào độ chênh cao do lún lệch giữa mặt cầu và mặt đường mà có thể gây những tác hại theo từng cấp nhất định. Ngoài ra, “điểm xóc” cũng gây ùn tắc giao thông khi phải tiến hành bảo dưỡng và khắc phục chúng. Một vấn đề khác liên quan đến “điểm xóc” đó là việc chi kinh phí cho việc khắc phục “điểm xóc” thời gian sau này. Theo số liệu thống kê ở Mỹ, trong năm 1995, có 600.000 cây cầu và trong số đó có đến 150.000 chiếc gặp vấn đề “điểm xóc”. Và kết quả ước tính kinh phí chi cho việc khắc phục vấn đề “điểm xóc” lên đến 100.000.000 USD/năm, trung bình tính cho mỗi cây cầu khoảng 700-1000 USD/cầu. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn -9- Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Phạm vi cầu Phạm vi đường Bản quá độ Mặt cầu Khe nối Mặt đường Mố cầu Bản đỡ Bệ móng Nền đắp đầm chặt Chiều sâu xử lý móng Đất nền Hình 1.1: Các yếu tố đặc trưng của hệ thống đường dẫn đầu cầu 1.1.2. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở VIỆT NAM: Ở Việt Nam, hầu hết nhiều đoạn đường đắp cao vào cầu chỉ đưa vào sử dụng một thời gian ngắn đã nhanh chóng bộc lộ nhược điểm khá phổ biến. Đó là hiện tượng lún sụp, trượt trồi hoặc lún không đều giữa nền đắp ở hai bên đầu cầu và cầu, gây trở ngại lớn cho xe cộ lưu thông trên đường. Những giải pháp xử lý sửa chữa thông thường chỉ mang tính chất tình thế, như trám bù lún vào mặt đường bằng các lớp vật liệu mặt đường mới hay đóng thêm cọc và gia cố mái dốc. Lún nhiều trên đoạn đường đầu cầu là hiện tượng rất hay gặp trên các công trình đường ô tô, đặc biệt là đường ô tô đắp trên đất yếu. Trong quá trình khảo sát thiết kế các công trình, các giải pháp giảm nhẹ hoặc khắc phục hiện tượng lún không đều đã được xem xét. Tuy nhiên, vẫn có không ít công trình không đem lại hiệu quả xử lý như mong đợi, ví dụ: Đường Pháp Vân - Cầu Giẽ, Láng Hòa Lạc (Thành phố Hà Nội), cầu Văn Thánh 2 (Thành phố Hồ Chí Minh), Quốc lộ 10, Dự án Quốc lộ 1A tránh Thành phố Thanh Hóa, nhiều đoạn đường đầu cầu trên các tuyến đường ở đồng bằng sông Cửu Long... Các giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu hiện tượng lún không đều nêu ở trên đều sử dụng các giải pháp xử lý thông thường như đối với nền đường đắp trên đất yếu. Kết cấu đường đắp và mố cầu là hai bộ phận hoàn toàn khác nhau, có sự chênh lệch về độ cứng. Phần đường dẫn nếu không xử lý tốt có thể sẽ bị lún rất nhiều và lún kéo dài theo thời gian, trong khi đó mố cầu lại hầu như không bị lún. Tại vị trí tiếp giáp giữa mặt cầu và đoạn đường đắp sau một thời gian đưa vào sử Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 10 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân dụng, thường mặt đường hay bị gẫy, lún, nứt, xe chạy không êm thuận gây khó chịu cho hành khách lưu thông qua cầu và nhất là xe chạy không thể đạt tốc độ cao. 1.2. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TRÊN THẾ GIỚI. 1.2.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU: Đất yếu là các loại đất có thể có nguồn gốc khác nhau (khoáng vật hoặc hữu cơ) và điều kiện hình thành khác nhau (trầm tích ven biển, vịnh biển, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu thổ hoặc hình thành do đất tại chỗ ở những vùng đầm lầy có mực nước ngầm cao, có nước tích đọng thường xuyên,…) nhưng đều có chung các đặc trưng dưới đây: - Cường độ chống cắt nhỏ và thường tăng lên theo độ sâu; - Biến dạng nhiều (lún nhiều) khi chịu tác dụng của tải trọng ngoài và biến dạng tùy thuộc thời gian chất tải; - Tính thấm nước kém (hệ số thấm nhỏ) và thay đổi theo sự biến dạng của đất yếu; - Hệ số rỗng lớn; - Đất ở trạng thái bão hòa hoặc gần bão hòa. Ở nước ta, định nghĩa và phân loại đất yếu đã được đề cập cụ thể ở điều 1.4 “Quy trình KSTK nền đường ôtô đắp trên đất yếu 22TCN 262-2000. Ở Trung Quốc các đặc trưng cơ lý của đất yếu được tổng kết như ở bảng 1.1: Bảng 1.1: Các đặc trưng cơ lý chủ yếu của đất yếu Hàm Cường độ Trị số Dung Hệ số Hệ số lượng cắt cánh xuyên Loại đất trọng tự Độ ẩm Hệ số nén thấm hữu C tiêu yếu nhiên W (%) rỗng e chặt k ử cơ u chuẩn (KN/m3) (kPa) (cm/s) u (độ) (%) (kPa) N 63.5 Đất sét yếu > 1.0 50 10-2 Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 11 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Ghi chú bảng 1.1: - Ký hiệu WL giới hạn chảy của đất; - N63,5 là số nhát đập với quả tạ 63,5kg để ống tiêu chuẩn xuyên được 30cm; - Hệ số nén chặt ở đây là tương ứng với khoảng áp lực nén từ 1-2 KG/cm2. Ở Thái Lan, đất yếu chủ yếu phân bố ở đồng bằng châu thổ trung tâm Chao Phraya trong phạm vi 300x200 km với độ sâu (bề dày) đất yếu thường ≤ 15m, đất yếu ở đây thường có cường độ chống cắt không thoát nước từ 10 - 30 kPa (cắt cánh hiện trường), độ ẩm W xấp xỉ giới hạn chảy, hệ số thấm k = 1.10-6 đến 1.10-8 cm/sec và hệ số cố kết Cv = 5.10-4 đến 20.10-4 cm2/ sec, dung trọng tự nhiên từ 10 - 16 kN/m3. Các đặc trưng đất yếu ở Pháp được tổng kết ở bảng 1.2. Bảng 1.2: Các đặc trưng cơ lý của đất yếu Các đặc trưng Than bùn Đất hữu cơ Bùn Sét mềm Độ ẩm W (%) 200 – 1000 100 – 200 60 – 150 30 – 100 Hệ số rỗng e 3 – 10 2 – 3.0 1.5 – 3.0 1.2 – 2.0 Độ rỗng n 0.75 – 0.9 0.7 – 0.8 0.6 – 0.75 0.55 – 0.7 Cc Tính ép lún 0.4 – 0.8 0.2 – 0.35 0.25 – 0.40 0.15 – 0.3 1  eo Hệ số từ biến Ce 0.02Cc 0.03 – 0.05 Cc Hệ số thấm k (m/s) 10-4 – 10-9 10-6 – 10-9 10-7 – 10-9 10-9 – 10-11 Hệ số cố kết Cv (m2/s) 10-6 – 10-7 10-6 – 10-8 10-7 – 10-8 10-7 – 10-9 Lực dính không thoát nước Cu (kPa) 10 – 50 10 – 50 10 – 50 10 – 50 (cắt cánh) Dung trọng khô 0.1 – 0.5 0.5 – 1.0 0.7 – 1.5 1 – 1.6 (T/m3) Khối lượng riêng hạt 1.4 – 2.0 2.0 – 2.6 2.4 – 2.7 2.6 – 2.7 (T/m3) Qua các số liệu trên có thể thấy khái niệm đất yếu rõ ràng là được hiểu giống nhau ở các nước khác nhau trên thế giới. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 12 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân 1.2.2. MỤC TIÊU CỦA CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU: Với các đặc trưng nói trên tùy theo chiều dày của lớp đất yếu và vị trí phân bố của lớp đất yếu nằm ở trên hay ở dưới sâu khi xây dựng nền đắp đường đầu cầu trên đất yếu thường phải có các giải pháp xử lý để khắc phục được các vấn đề sau: - Vấn đề ổn định của nền đắp: Do cường độ chống cắt của đất yếu thấp nên dưới tác dụng của tải trọng đắp đất yếu có thể bị trượt trồi dẫn đến nền đắp bị phá hoại, nguy cơ này càng lớn khi đất yếu phân bố ngay ở trên mặt và dễ xảy ra ngay trong quá trình đắp nền đường (khi đất yếu chưa kịp cố kết). - Vấn đề biến dạng của đất yếu dẫn đến nền đắp phía trên bị lún và lún kéo dài nhất là khi bề dày lớp đất yếu càng lớn (có thể trong nhiều năm tùy thuộc mức độ cố kết của đất yếu), lún có thể làm mặt cắt nền đắp bị biến dạng ảnh hưởng đến chất lượng khai thác sử dụng của đường đầu cầu (nhất là chỗ tiếp giáp với mố cầu là vị trí được thiết kế không cho phép lún). Ngoài ra có thể xảy ra lún không đều, lún trũng ở giữa nền đường vì mặt cắt nền đắp có dạng hình thang (bề dày tải trọng đắp thay đổi trên mặt cắt ngang) hoặc vì đất yếu phía dưới có thể không đồng nhất. - Vấn đề gia cố đất yếu để chúng có đủ cường độ chịu đựng được áp lực và chấn động do tải trọng phương tiện vận tải truyền xuống nhằm bảo đảm cho chất lượng khai thác của công trình bền vững lâu dài. - Vấn đề ảnh hưởng đến các công trình lân cận: + Lún và biến dạng của nền đắp trên đất yếu có thể làm ảnh hưởng tới các công trình kề liền như nền đường sắt, đường bộ cạnh nó, các nhà cửa hoặc công trình có móng nông ở lân cận. + Biến dạng thẳng đứng và theo phương ngang của đất yếu dưới tải trọng nền đắp có thể gây ra lực đẩy và lực ma sát âm đối với các móng của các công trình nhân tạo kề liền, chẳng hạn như móng của đầu cầu do đoạn nền đắp đầu cầu được xây dựng trên đất yếu. + Các ảnh hưởng nêu trên có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và bất lợi đối với các công trình lân cận nhất là khi bề dày các lớp đất yếu càng lớn (ví dụ hiện tượng nối tiếp không tốt giữa đường và cầu trên tuyến đường Pháp Vân - Cầu Giẽ hoặc làm mố và gối cầu bị nghiêng ra phía sông ở mố bắc cầu Chương Dương). Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 13 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân - Vấn đề ảnh hưởng đến dòng chảy của nước mặt và nước ngầm: + Vì đất yếu thường phân bố ở các thung lũng nên khi xây dựng nền đắp ngang hoặc dọc thung lũng có thể làm cản trở hoặc thay đổi dòng chảy tự nhiên dẫn đến xói lở chân và mái ta luy nền đắp hoặc ảnh hưởng đến môi trường kinh tế – xã hội. Ngoài ra biến dạng của đất yếu dưới tải trọng đắp sẽ làm giảm bớt hệ số thấm của chúng từ đó có thể có ảnh hưởng đến sự lưu thông của nước dưới đất. + Mục tiêu của các công nghệ xử lý nền đất yếu hiện có trên thế giới chính là nhằm khắc phục được các vấn đề nêu trên để bảo đảm các công trình giao thông đắp trên nó ổn định, bền vững và duy trì được chất lượng sử dụng tương thích với các yêu cầu cả về kỹ thuật và kinh tế cả về tiến độ thi công thực hiện dự án trong xây dựng cũng như cả trong quá trình khai thác lâu dài. + Bất cứ một công trình giao thông nào được xây dựng trên vùng đất yếu trước tiên đều phải tạo ra một nền đắp bằng các vật liệu đắp thông thường, nếu nền đắp trên đất yếu này bảo đảm được các mục tiêu nêu trên (chủ yếu là bảo đảm nền đắp ổn định và có độ lún trong phạm vi cho phép) thì các hạng mục công trình khác xây dựng trên nền đắp đó mới có cơ sở để bảo đảm các yêu cầu khai thác sử dụng tương thích. Do vậy ở đây cần hiểu rằng công nghệ xây dựng các công trình giao thông trên đất yếu chính là công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu và mục tiêu phải đạt được đối với nền đắp này gắn liền với các yêu cầu khai thác sử dụng các hạng mục công trình giao thông khác đặt trên nó. 1.2.3. TIÊU CHÍ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ HIỆN TƯỢNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU: Trên thế giới, các nước phát triển đã chú trọng nghiên cứu hiện tượng lún đường đầu cầu từ lâu (đầu thế kỷ XX). Việc tìm hiểu các nguyên nhân và đưa ra các cách xử lý khắc phục đã được ứng dụng, viết thành các chỉ dẫn kỹ thuật. Việc ứng dụng thực hành có hiệu quả rất khả quan. Trong toàn bộ tuyến đường ô tô, đoạn đường đắp đầu cầu là một trong những hạng mục công trình quan trọng, đòi hỏi phải có những nghiên cứu và xử lý bằng những giải pháp kỹ thuật riêng biệt mới có thể đáp ứng được yêu cầu về cường độ, độ ổn định, sự êm thuận và thẩm mỹ cho các phương tiện giao thông qua lại cầu. Trên thực tế, những đoạn đường đầu cầu thường là đắp cao và có tiêu chuẩn Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 14 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân về độ lún còn lại thấp hơn độ lún cho phép của công trình cầu, dẫn đến khu vực nền đường đầu cầu thường lún không đều và kém ổn định, đồng thời xảy ra sự lún không đều giữa bộ phận nền đường và bộ phận cầu. Hiện tượng lún và lún không đều của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gây nên không ít ảnh hưởng xấu đối với công trình giao thông. Lún không đều trên đoạn nền đường đắp cao và sự thay đổi cao độ đột ngột tại khu vực mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc là nguyên nhân giảm năng lực thông hành; gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông; phát sinh tải trọng xung kích, trùng phục phụ thêm tác dụng lên mố cầu; tốn kém về kinh phí cho công tác duy tu bảo dưỡng đường và gây mất an toàn giao thông. Trên thế giới, đã có nhiều những nghiên cứu nhằm xác định rõ các nguyên nhân gây ra hiện tượng lún đoạn đường đầu cầu và từ đó đưa ra các giải pháp xử lý nhằm giảm thiểu và khắc phục. Các kết quả nghiên cứu cho thấy có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến lún không đều giữa nền đường đầu cầu và cầu và tạo ra “điểm xóc” ở đầu và cuối cầu, đó là kết quả của hiện tượng diễn biến trong một thời gian dài thường gặp trên các tuyến đường cao tốc hay các tuyến quốc lộ. Nhìn chung, có thể liệt kê ra một số những nguyên nhân chính, như sau: - Do sự nén chặt hoặc sự dịch chuyển của vật liệu thân nền đường; - Do hệ thống thoát nước kém; - Do lún và dịch chuyển của nền đất yếu dưới chân nền đường đắp; - Do thiết kế, thi công và những vấn đề liên quan; - Hạn chế kinh phí. Trên cơ sở phân tích đánh giá các nguyên nhân gây ra hiên tượng lún không đều giữa cầu và đường đầu cầu đắp cao, một số nước trên thế giới đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng trong thực tế những giải pháp khắc phục hiện tượng nói trên. Trong đó có nhiều giải pháp đưa ra như sau: - Giải pháp về kết cấu; - Giải pháp về thiết kế xử lý nền móng trên đất yếu; - Giải pháp về vật liệu vv… Trên thực tế đã có nhiều công trình áp dụng thành công các giải pháp xử lý và đem lại hiệu quả về kinh tế - kỹ thuật đáng kể. Tùy theo đối tượng trực tiếp tác Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 15 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân động của giải pháp xử lý hiện người ta thường phân công nghệ xây dựng thành 2 loại sau: 1.2.3.1. Các loại giải pháp chỉ tác động đến bản thân nền đắp: Để bảo đảm nền ổn định và giảm lún các giải pháp công nghệ loại này không đụng chạm gì đến nền đất phía dưới mà chỉ tác động đến cấu tạo và quá trình xây dựng nền đắp phía trên. Các giải pháp công nghệ thuộc loại này gồm có: - Xây dựng nền đắp theo giai đoạn (vừa đắp vừa dỡ); - Xây dựng các bệ phản áp 2 bên nền đắp; - Đắp gia tải trước để tăng nhanh lún; - Giảm tải trọng của nền đắp: Đắp bằng vật liệu nhẹ (polietylen nở, lốp xe,…), đặt thêm các ống cống trong thân nền đắp; - Tăng cường ổn định cho nền đắp bằng cách bố trí thêm các lớp vải hoặc lưới địa kỹ thuật ở đáy và thân nền đắp. Hình 1. 2. Sử dụng vật liệu nhẹ đắp thân nền đường Hình 1.2: Đường đắp trên đất yếu sử dụng cống tròn để làm nhẹ tải trọng đắp 1.2.3.2. Các loại giải pháp tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp - Thay toàn bộ hay một phần đất yếu bằng vật liệu đắp tốt; - Bố trí các phương tiện thoát nước thẳng đứng: giếng cát, bấc thấm; - Hút chân không để tạo cố kết vùng đất yếu; - Cột balát, cọc cát; - Cột đất gia cố vôi hoặc xi măng theo công nghệ phun ướt hoặc phun khô; - Tăng nhanh cố kêt của đất yếu bằng công nghệ điện thấm; - Xây dựng nền đắp trên sàn giảm tải. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 16 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân 1.2.3.3. Các tiêu chí và nguyên tắc lựa chọn công nghệ xây dựng nền đường đắp trên đất yếu: Tổng hợp các tài liệu tham khảo cho thấy để lựa chọn loại công nghệ (giải pháp) áp dụng cho một công trình nền đắp cụ thể nào đó thì cần xét đến các tiêu chí sau: - Khả năng thực hiện tại chỗ như điều kiện về vật liệu, thiết bị, tay nghề; - Tác động của quá trình thi công đến môi trường xung quanh; - Thời hạn thi công tối đa có thể có; - Có đáp ứng được các yêu cầu khai thác sử dụng lâu dài hay không; - Về vật tư thiết bị, ngoài các thiết bị chuyên dùng cho mỗi loại công nghệ (như thiết bị thi công bấc thấm, giếng cát, khoan và phun trộn đất gia cố xi măng, vôi, …) còn phải chú trọng khả năng cung cấp vật liệu như cát, nước (trong công nghệ cột đất xi măng bằng trộn ướt,..), đá ba lát (cột đá balát), hoặc vật liệu đắp nhẹ (như polystyren nở, lốp ôtô phế thải) hay vải, lưới địa kỹ thuật, xi măng hoặc vôi cùng với điều kiện vận chuyển chúng đến công trường. - Về tác động môi trường của giải pháp lựa chọn cần phải xét đến: + Điều kiện về giải phóng mặt bằng (như khi áp dụng giải pháp đắp bệ phản áp); + Điều kiện giao thông địa phương qua lại dưới hoặc trên công trình nền đắp; + Chỗ đổ đất thải như trong giải pháp thay đất; + Tác động đến các nguồn nước, khả năng duy trì được các dòng chảy tự nhiên, khả năng bảo vệ nguồn nước ngầm trong quá trình thi công (đặc biệt phải xét đến yếu tố này khi chọn giải pháp cột đất xi măng phun trộn ướt); + Khả năng chống bụi và gây chấn động trong quá trình thi công đối với khu vực dân cư xung quanh (nhất là bụi do vôi hoặc xi măng và các chấn động,…). - Về thời hạn thi công: Thông thường thời hạn thi công hạng mục nền đắp trên đất yếu chính là nằm trên đường găng của sơ đồ tổ chức thi công chung toàn bộ công trình. Do vậy phải dựa trên cơ sở của một bản thiết kế tổ chức thi công tốt để xác định càng đúng càng tốt thời hạn thi công hạng mục nền đắp trên đất yếu. Trong đó có xét đến thời gian chờ (chờ giữa các đợt đắp, chờ cố kết,…) và cả những yếu tố bất trắc do khả năng dự báo trước kém chính xác (có thể thời gian chờ được điều chỉnh giảm hoặc tăng thêm trên thực tế). Đối với tất cả các giải pháp xây dựng nền đắp trên đất yếu thì trong mọi Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 17 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân trường hợp đều nên tận dụng khởi công sớm nhất có thể và đều nên tận dụng thực hiện một số công việc ngay cả trong thời gian chuẩn bị thi công (nếu có thể). - Về các yêu cầu phục vụ cho việc khai thác sử dụng công trình về lâu dài: Khi chọn giải pháp cần đặc biệt chú trọng đến yêu cầu về hạn chế độ lún (độ lún cho phép và tốc độ lún cho phép còn lại sau khi đưa công trình vào sử dụng). - Về chi phí: Cần phải so sánh từng chi phí phải chi trong quá trình thi công và chi phí phải bỏ ra sau khi đưa công trình vào sử dụng (vì có thể đối với một số giải pháp phải tiếp tục chi phí để bù lún trong quá trình khai thác). 1.2.3.4. Nguyên tắc lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu: Trước hết nên đề cập các giải pháp đơn giản (tránh tuyến ra vùng đất yếu có bề dày nhỏ hoặc không có đất yếu, đắp trực tiếp hoặc chỉ tác động đến bản thân nền đắp,..). Tiếp đó là các giải pháp xử lý nông rồi mới xét đến các giải pháp xử lý sâu. Căn cứ vào các tiêu chí nêu trên tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án có tổng chi phí xây dựng và khai thác rẻ và đáp ứng mọi yêu cầu, mục tiêu của dự án xây dựng công trình. 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC YÊU CẦU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU, TÍNH TOÁN MỐ CẦU. 1.3.1. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CỦA CÔNG TRÌNH NỀN ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH. 1.3.1.1. Yêu cầu đảm bảo ổn định: Nền đắp trên đất yếu sẽ bị mất ổn định khi sức chống cắt của đất yếu không đủ chịu đựng được ứng suất cắt do tải trọng ngoài (đất đắp và xe cộ) gây ra trong chúng. Một khi vùng đất yếu không hoàn toàn đối xứng (về tình trạng và đặc trưng cơ lý) so với tim nền đắp thì mất ổn định có thể xảy ra dưới dạng trượt trồi về một bên. Ngược lại khi các yếu tố trên đối xứng thì mất ổn định có thể xảy ra dưới dạng nền bị sụt sâu vào trong đất yếu. Hầu hết các trường hợp mất ổn định xảy ra dưới dạng trượt trồi về một phía và xảy ra ngay trong quá trình đắp, lúc cường độ chống cắt của đất yếu còn thấp nhất (chưa cố kết). Các tiêu chuẩn trên thế giới cũng đều đưa ra yêu cầu đầu tiên khi xây dựng nền đắp trên đất yếu là không được để xẩy ra mất ổn định. Như vậy trong quá trình thi công đắp và sau khi đưa công trình vào khai thác, yêu cầu này chính là yêu cầu Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 18 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân quan trọng nhất đối với việc xây dựng công trình đắp trên đất yếu, vì nếu mất ổn định thì công trình không tồn tại và lúc đó vấn đề lún không còn ý nghĩa gì nữa. Yêu cầu ổn định được định lượng bằng hệ số ổn định yêu cầu: Ở một số tiêu chuẩn chỉ đặt ra một hệ số yêu cầu chung là 1,50 nhưng ở một số tiêu chuẩn khác thì quy định hệ số ổn định yêu cầu chi tiết hơn tuỳ thuộc phương pháp kiểm toán ổn định áp dụng, phương pháp thí nghiệm xác định cường độ chống cắt không thoát nước như ở bảng 1.3. Bảng 1.3. Hệ số ổn định yêu cầu Phương pháp và số liệu thí nghiệm Hệ số xác định yêu cầu 1. Khi áp dụng phương pháp phân mảnh cổ điển kiểm toán ổn định theo ứng suất tổng (không xét áp lực khe rỗng): - Dùng chỉ tiêu cắt nhanh. 1,20 - Dùng cường độ cắt nhanh. 1,20 2. Khi áp dụng phương pháp phân mảnh cổ điển kiểm toán ổn định theo ứng suất hữu hiệu - Dùng chỉ tiêu cắt nhanh và cắt nhanh cố kết. 1,20 - Dùng cường độ cắt cánh 1,30 3. Khi kiểm toán thep phương pháp Bishop 1,40 Cộng hòa liên bang (CHLB) Nga đưa ra cách xác định hệ số ổn định yêu cầu Kyc bằng tích số của một loạt hệ số riêng phần, như ở biểu thức (1.1): Kyc = K1.K2.K3.K4.K5.K6 (1.1) Trong đó: - K1 = 1,0 – 1,1: Tuỳ thuộc độ tin cậy đối với số liệu xác định các đặc trưng cơ lý của đất yếu đưa vào tính toán (tình trạng mẫu, số mẫu…). - K2: Hệ số xét đến mức độ và ý nghĩa quan trọng của công trình xây dựng (đường cấp cao K2 = 1,03; các cấp khác K2 = 1). - K3 = 1,0 – 1,2: Xét đến mức độ gây tổn thất kinh tế nếu công trình bị phá hoại do mất ổn định làm gián đoạn giao thông. - K4 = 1,0 – 1,05: Xét đến mức độ phù hợp giữa sơ đồ tính toán với điều kiện địa chất thuỷ văn tại chỗ. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 19 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân - K5 = 1,0 – 1,05: Xét đến loại đất và vai trò của nó trong kết cấu nền đắp. - K6: Xét đến mức độ tin cậy của phương pháp tính toán ổn định (các giả thiết dùng trong tính toán). 1.3.1.2. Về phương pháp kiểm toán ổn định: * Hầu hết tiêu chuẩn các nước đều sử dụng phương pháp mặt trượt tròn để kiểm toán ổn định (kể cả cho trường hợp nền mất ổn định dưới dạng sụt sâu). Sở dĩ như vậy là vì phương pháp này không bị ràng buộc bởi những giả thiết tuân thủ lý thuyết đàn hồi như trong các phương pháp tính ứng suất cắt xuất hiện trong đất mà dựa trên cơ sở lý thuyết cân bằng giới hạn. Trong khi so với các phương pháp cân bằng giới hạn khác thì nhiều nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình cũng đã chứng tỏ xét cân bằng giới hạn trên mặt trượt tròn cũng khá phù hợp với các mặt trượt thực xảy ra trong đất yếu, hơn nữa với mặt trượt tròn việc tính toán và lập phần mềm tính toán là thuận lợi hơn rất nhiều so với tính toán theo các dạng mặt trượt khác (như mặt trượt dạng xoắn ốc). Phương pháp mặt truợt tròn còn có ưu điểm là áp dụng được cho cả nền đắp và đất yếu không đồng nhất, tức là về nguyên tắc trên mỗi đoạn nhỏ mặt trượt giả thiết có thể tính với các đặc trưng chống cắt thay đổi, thậm chí còn có thể áp dụng C và khác nhau khi mặt trượt giả thiết chạy qua từng điểm có mức độ cố kết đạt được khác nhau, sau một thời gian duy trì tải trọng đắp (trường hợp áp dụng giải pháp đắp dần theo giai đoạn). Đây là một ưu điểm nổi bật vì nếu kiểm toán theo các công thức xác định tải trọng giới hạn pgh = f(c,u) khác thì thông thường phải xem nền đất yếu là đồng nhất. Ngoài ra các phương pháp tính tải trọng giới hạn cũng không xét được sự làm việc đồng thời giữa công tính đắp nhân tạo với nền đất yếu phía dưới (mặt trượt tròn đồng thời cắt qua phần nền đắp và phần đất yếu). * Khi kiểm toán ổn định theo phương pháp mặt trượt tròn đương nhiên là có thể sử dụng các phần mềm đường phổ biến hiện nay. Tuy nhiên trước khi sử dụng bất kỳ phần mềm nào đều phải tìm hiểu kỹ cơ sở và các điều kiện ràng buộc của nó, chẳng hạn như: Phần mềm đó dùng phương pháp phân mảnh cổ điển hay Bishop, có xét đến lực đẩy nổi không, tính theo ứng suất tổng hay ứng suất hữu hiệu… Ngoài ra trong tính toán còn cần chú ý tra theo các chỉ dẫn sau: Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 20 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân - Kiểm toán riêng cho từng phân đoạn tương ứng với các đặc trưng đất yếu của riêng đoạn đó, nếu tầng đất yếu gồm nhiều lớp khác nhau thì tương ứng với lớp nào phải dùng trị số tính toán của lớp đó với số liệu mẫu thử đảm bảo đủ độ tin cậy; - Khi kiểm toán ổn định phải kể đến phần tải trọng đắp bù lún S. Điều này có nghĩa là phải tính dự báo lún trước theo phương pháp thử dần (giả thiết Si, cộng Si với chiều cao đắp thiết kế Hđắp rồi tính lún với nền S = Si là được) Như vậy chiều cao đắp kiểm toán là Hđắp + S; - Khi kiểm toán phải xét đến tải trọng xe cộ chỉ trong trường hợp khai thác lâu dài, bằng cách xếp xe kín bề rộng nền đắp rồi quy đổi ra một chiều cao đắp tương đương còn các trường hợp kiểm toán trong quá trình thi công thì không cần xét đến tải trọng xe cộ (chú ý khi tính toán không xét đến tải trọng xe cộ vì độ lún cố kết chỉ xảy ra khi tải trọng tác dụng lâu dài); - Trường hợp vùng có địa chấn (động đất) thì chỉ xét đến lực động đất theo phương nằm ngang mà không cần xét đến lực động đất theo phương thẳng đứng. 1.3.2. YÊU CẦU VỀ ĐỘ LÚN CHO PHÉP VÀ PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LÚN: Độ lún của công trình đắp trên đất yếu ở trong mọi tiêu chuẩn của các nước được thống nhất xác định xét đến 3 thành phần như biểu thị ở trên biểu thức (1.2): S = S c + Stức thời + Stừ biến (1.2) Trong đó: + Sc: Là độ lún cố kết do nước lỗ rỗng thoát ra trong quá trình chịu tải trọng đắp (Quá trình nước lỗ rỗng thoát ra hết được gọi là quá trình cố kết chủ yếu). + Stức thời : Là phần độ lún xảy ra lúc đất yếu mới chịu tải trọng đắp do đất yếu bị chuyển dịch ngang sang hai bên (biến dạng trong điều kiện thể tích không thay đổi). + Stừ biến: Là phần độ lún xảy ra trong quá trình cố kết thứ yếu. Tuy nhiên, để tiện tính toán dự báo độ lún tổng cộng S trong một số tiêu chuẩn sử dụng biểu thức: S = m. Sc (1.3) Với hệ số m là một hệ số kinh nghiệm để xét đến 2 thành phần độ lún Stứcthời và Stừbiến. Theo những nghiên cứu thực nghiệm thì m phụ thuộc loại đất yếu (đất càng yếu thì m càng lớn) chiều cao đắp, tốc độ đắp và cả giải pháp xử lý đất yếu. Nếu giải pháp xử lý có tác dụng hạn chế đất yếu bị đẩy trồi ngang thì m nhỏ và nếu Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 21 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân dùng giải pháp đóng giếng cát hoặc bấc thấm gây xáo động đất yếu càng nhiều thì m càng lớn thậm chí lúc đó m = 1,6 – 1,7. Yêu cầu về độ lún cho phép ở các tiêu chuẩn nhiều nước phương Tây thường không quy định cụ thể mà xem đó là điều chủ đầu tư và tư vấn thiết kế phải tự quyết định tuỳ theo yêu cầu khai thác sử dụng của công trình. Riêng tiêu chuẩn của nước CHND Trung Quốc thì có quy định cụ thể như dưới đây: Khi độ lún còn trong niên hạn sử dụng thiết kế của mặt đường (gọi tắt là độ lún sau thi công) không thoả mãn yêu cầu ở bảng 1-4 thì phải tiến hành thiết kế xử lý về lún. Bảng 1.4. Độ lún sau thi công cho phép Vị trí đoạn nền đường Chỗ có cống Các đoạn Cấp hạng đường Mố cầu hoặc hầm nền thông chui thường Đường cao tốc cấp I ≤ 10 cm ≤ 20 cm ≤ 30 cm Đường cấp II có mặt đường cấp cao ≤ 20 cm ≤ 30 cm ≤ 50 cm Độ lún thi công cho phép (cũng gọi là độ lún còn lại hoặc độ lún thặng dư) có liên quan đến khá nhiều vấn đề. Quyết định trị số độ lún cho phép này sẽ trực tiếp ảnh hưởng tới giá thành công trình và tính năng sử dụng của đường. Cách đối xử với vấn đề này ở trong và ngoài nước là không giống nhau, góc độ nhìn nhận vấn đề này cũng luôn thay đổi. Năm 1967 trong cuốn “Chỉ dẫn và phương châm thi công nền đất đường ôtô” của Nhật Bản quy định “Nếu sau khi kết thúc thi công đắp nền mà phải rải mặt đường cấp cao ngay thì độ lún còn lại giới hạn tại tim nền đắp là 10-30cm đối với đoạn đường thông thường và tại chỗ liền kề với cầu hoặc các công trình là 5- 10cm. Năm 1970 tài liệu “Yếu lĩnh thiết kế” về nền, mặt đường, thoát nước và cây xanh của Hiệp hội Đường bộ Nhật Bản định nghĩa: Độ lún còn lại của các đoạn đường thông thường là hiệu số giữa độ lún dự báo cuối cùng trừ đi độ lún lúc thi công xong mặt đường, nhưng nếu có thực hiện việc gia tải trước thì độ lún còn lại là độ lún sau khi dỡ tải. Các trị số độ võng còn lại này được chọn dùng theo các nguyên tắc sau: + Về mặt liên quan đến độ bằng phẳng của mặt đường sau khi thi công xong Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 22 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân mặt đường thì trị số độ võng còn lại cho phép là 10cm. + Về mặt liên quan đến độ lún dự tính để lại khi thi công đào cống hộp thì trị số cho phép là 30 cm. Ở cuốn “Chỉ dẫn kỹ thuật xử lý nền đất yếu” của Hiệp hội Đường bộ Nhật Năm 1989 lại yêu cầu: Trong 3 năm sau khi rải mặt đường, độ lún cho phép tại tim nền đắp được quyết định theo tầm quan trọng của đường. Tại đoạn nền đắp liền kề với đầu cầu (đường dẫn lên đầu cầu) thì phải khống chế trong phạm vi 10 - 30cm. Gần đây nhất trong “Quy phạm thiết kế đường ô tô cấp cao” của Nhật Bản đã không xét đến độ lún còn lại sau khi thi công cho phép mà lại đặt trọng điểm vào việc tính toán ổn định nền đắp. Không yêu cầu xét đến độ lún còn lại vì 3 lý do sau: + Nếu sử dụng biện pháp thi công rẻ tiền thì chắc chắn là không có cách gì giảm bớt được độ lún kéo dài (ở đây là nói đến độ lún cố kết thứ cấp, tức độ lún từ biến). + Khi đắp nền đường, dù độ lún kéo dài rất lớn thì vẫn có thể khống chế trong giai đoạn duy tu quản lý. + Quan hệ thay đổi giữa độ lún và thời gian rất khó khống chế. Trong “Quy phạm xây dựng đường trên đất mềm yếu” ban hành năm 1990 của bộ giao thông CHLB Đức cũ đã quy định về việc gia tải trước như sau: Chiều cao gia tải trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời kỳ vận doanh khai thác đường không làm cho đất yếu phải chịu tải quá tình trạng ban đầu dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và tải trọng xe chạy; tức là yêu cầu ở bất kỳ thời điểm nào trong đất yếu vào cuối thời gian gia tải trước, áp lực hữu hiệu tại đó do tải trọng đắp và xe cộ gây ra trong thời gian vận doanh khai thác không được vượt quá áp lực cho phép tương ứng với độ rỗng đạt được sau khi cố kết. Còn bỏ qua không tính đến độ lún cố kết thứ cấp (từ biến) trong trường hợp này. Dựa vào tài liệu đã được giới thiệu ở Trung Quốc thì ở Mỹ ngoài việc cho phép lún chênh lệch đối với đường dẫn lên cầu là 12,7 – 25,4 mm ra, các trường hợp khác đều thường không có quy định về tổng độ lún cho phép của mặt đường hoặc độ lún không đồng đều của mặt đường mà thường cho phép độ lún sau khi thi công của một con đường là 0,3 – 0,61 m. Nước Pháp yêu cầu độ lún sau khi công ở đoạn đường dẫn lên đầu cầu là 3 -5 cm trong trường hợp thông thường là 10 cm, độ cố kết nền đất yếu tương ứng là 85-95%. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 23 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân Qua các tài liệu trình bày ở trên có thể thấy đối với độ lún sau khi thi công thì mức độ coi trọng của Nhật Bản ngày càng giảm bớt mà chủ yếu là giải quyết vấn đề này trong giai đoạn bảo dưỡng và như vậy có thể giảm bớt được chi phí đầu tư một lần. Tuy nhiên phải có yêu cầu nhất định đối với chất lượng công tác bảo dưỡng và trình độ tự động hoá các máy móc sử dụng để bảo dưỡng sửa chữa vì nếu không sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất vận doanh khai thác đường. Riêng nước Đức thì có yêu cầu gia tải trước rất nghiêm ngặt nhằm thông qua gia tải trước để đạt được mục đích khống chế cả cố kết thứ cấp và từ biến. Pháp, Mỹ cũng rất coi trọng việc khống chế lún chênh lệch ở đầu cầu. Ở Việt Nam, tình hình thực tế xây dựng nền đắp trên đất yếu ngày càng cho thấy rõ mối liên hệ chặt giữa yêu cầu về độ lún cho phép còn lại với chi phí đầu tư và các quan điểm đối xử với vấn đề lún cũng diễn ra như tình hình ở Nhật và Trung Quốc vừa đề cập ở trên. Cụ thể là trong “quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22 TCN 262-2000” chỉ quy định xét đến độ lún cho phép còn lại đối với đường cao tốc và đường ô tô cấp 60 trở lên có tầng mặt loại cấp cao A1 (bê tông nhựa hoặc Bê tông), còn đối với đường cấp thấp (tốc độ thiết kế 20, 40 km/h) chỉ sử dụng áo đường cấp cao A2 trở xuống (láng nhựa, thấm nhập và mặt cấp phối thiên nhiên, đá dăm nước…) thì không đề cập đến yêu cầu độ lún cố kết còn lại tức là cho phép lún không hạn chế, lún đến đâu bù đến đó. Tiếp đó trong năm 2006 sau nhiều cuộc hội thảo trong nước, Bộ GTVT đã ban hành tiêu chuẩn “thiết kế áo đường mềm, các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế – 22 TCN 211-06” trong đó quy định rõ thời gian tính toán độ lún còn lại chỉ là 15 năm kể từ khi xây dựng xong kết cấu áo đường cấp cao A1 đưa chúng vào khai thác trên các đường cao tốc và các đường có sử dụng áo đường cấp cao A1 khác. Tức là độ lún còn lại chỉ tính với thời hạn 15 năm chứ không phải tính với thời hạn lún cố kết xong (có thể kéo dài hàng trăm năm như trước nữa) vì một tuyến đường cấp cao sau 15 năm ít nhất phải trải qua 2 kỳ trung tu và đến 15 năm phải làm lại hoặc cải tạo nâng cấp. Với quy định này độ lún cho phép còn lại trong 15 năm là 10 - 30cm (tùy thuộc vị trí đoạn đường) thì trung bình mỗi năm chỉ phải bù lún 0.65 – 2 cm/năm và như vậy sẽ rất ít ảnh hưởng đến chất lượng khai thác sử dụng trong 15 năm đó. Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 24 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân 1.3.3. PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LÚN TỔNG CỘNG: Các tiêu chuẩn và tài liệu nước ngoài, hiện nay đều đưa ra hai phương pháp dự báo S: - Phương pháp tính riêng từng thành phần độ lún theo biểu thức (1.2). - Phương pháp dự báo theo biểu thức (1.3) với m là một hệ số kinh nghiệm, thực nghiệm để xét đến thành phần độ lún tức thời và độ lún từ biến. 1.3.3.1. Về phương pháp tính riêng từng thành phần độ lún: a. Theo phương pháp này, thành phần độ lún cố kết (cố kết chủ yếu) Sc có thể được tính theo các cách sau: - Dùng đường cong nén lún e=f(p) tức là đường cong quan hệ giữa hệ số rỗng e và áp lực nén p có được khi thí nghiệm nén cố kết mẫu đất yếu nguyên dạng trong phòng thí nghiệm rồi dùng phương pháp “phân tầng lấy tổng” để tính Sc theo biểu thức (1.4). n e1i  e2i Sc   .hi (1.4) i 1 1  e1i Trong đó: ▪ e1i và e2i: là hệ số rỗng của lớp đất yếu i tương ứng với áp lực lớp đất yếu thứ i phải chịu lúc đầu p1i (do trọng lượng bản thân của các lớp đất yếu phía trên i gây ra) và sau khi chịu thêm tải trọng nền đắp trên đất yếu p2i (p2i = p1i + szi với szi là áp lực do tải trọng đắp gây ra ở lớp i); ▪ hi: là bề dày lớp đất yếu i; khi phân tầng tính toán nên chia vùng đất yếu thành các lớp hi=0.5-1.0m để tính toán; ▪ n: là số lớp đất yếu trong phạm vi vùng gây lún cố kết. - Dùng cách tính trị số theo trị số mô đun ép lún có nở hông E i của mỗi lớp đất yếu i để tính Sc theo (1.5): n  zi Sc   .hi (1.5) i 1 Ei Trong đó: ▪ zi là áp lực (ứng suất nén) thẳng đứng do tải trọng nền đắp gây ra ở lớp đất yếu thứ i; ▪ hi: có ý nghĩa như ở (1.4). Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa
Học viên cao học: Ngô Thanh Sơn - 25 - Hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phi Lân - Ở các nước Tây Âu và Bắc Mỹ lại thường dùng cách tính theo đường cong nén lún e = f (logp) có xét đến lịch sử chịu tải của nền đất yếu thông qua trị số áp lực tiền cố kết sp xác định được trên đường e = f(logp) đó (đây là cách được sử dụng trong quy trình 22TCN 262 - 2000 của nước ta hiện nay). Theo cách này độ lún cố kết được tính theo biểu thức (1.6): n hi    pi     vi  Sc   cri . log     cci . log zi   (1.6) i 1 1  e1i    vi   pi   Trong đó: ▪ hi, e1i, và szi có ý nghĩa như ở (1.4) và (1.5); ▪ pi: áp lực tiền cố kết tại lớp i; ▪ vi: áp lực do trọng lượng bản thân của các lớp phía trên gây ra trong lớp i, cũng tức là p1i ở biểu thức (1.4); ▪ Cri và Cci: là chỉ số nén lún tương ứng ở đoạn pi < pi và đoạn pi > pi trên đường cong nén lún không nở hông e = log(p) đối với các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i. Cri và Cci còn được goi là chỉ số nén lún khi dỡ tải (Cri) và chỉ số nén lún khi gia tải (Cci) trong quá trình thí nghiệm nén lún không nở hông. Chú ý rằng tỷ số pi/vi trong (1-6) được gọi là: Tỷ số quá cố kết OCR (Over  pi Consolidation Ratio) tức là: OCR  (1.7)  vi Trong đó: pi: là áp lực (cố kết) lớn nhất đất lớp i đã từng chịu đựng trong lịch sử (hay áp lực tiền cố kết như trên đã nói) và vi là áp lực gây cố kết hiện tai lớp đất i đang chịu (chính là áp lực do trọng lượng bản thân các lớp đất phía trên hiện tại đang tạo ra tại lớp i). Nhiều tài liệu phân biệt trạng thái cố kết của đất theo tỷ số OCR như sau: + Nếu OCR  4 đất ở trạng thái rất quá cố kết HOC (Heavily Over Consolidate); + Nếu OCR > 1 là đất quá cố kết LOC (Lightly Over Consolidate); lúc này khi tính Sc luôn tồn tại số hạng đầu còn số hạng sau chỉ xét đến khi tải trọng đắp đủ lớn tức là szi đủ lớn để thoả mãn điều kiện szi + svi > spi; Nghiên cứu giải pháp xử lý đường đầu cầu trên nền đất yếu - Cao học cầu đường Thanh Hóa

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA

165 tài liệu

2087 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.