Chương 1: Tổng quan về các giải pháp hạn chế lún đường dẫn đầu cầu. Chương 2: Giới thiệu công trình cầu Rạch Chiếc 2 và đường dẫn. Chương 3: Giải pháp hạn chế lún đường dẫn sau mố Cầu Rạch Chiếc 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ LÚN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU.
Hiện tượng lún đường đầu cầu là các chênh lệch cao độ đột ngột giữa đường và công trình cầu, làm giảm năng lực thông hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích khi xe đi lên mố cầu (hoặc cống), tốn kém cho công tác sửa chữa bảo dưỡng, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông và làm mất ATGT. Đường dẫn vào cầu là công trình đặc biệt, nó là hạng mục kết nối giữa hai công trình có triết lý thiết kế khác nhau. Tại vị trí tiếp giáp, do độ cứng của nền thay đổi đột ngột dẫn đến sự thay đổi đột ngột về biến dạng, hình thành “bước nhảy” về độ cứng cũng như biến dạng (độ chênh lệch lún). Khi lưu thông qua “bước nhảy” này, ô tô bị giằng xóc gây ra sự mất êm thuận cho người và hàng hóa trên xe, cũng như làm suy giảm lực bám giữa bánh xe với mặt đường dẫn đến tai nạn giao thông.
Bước nhảy tại các công trình cầu là rất lớn.Ví dụ tại cầu Văn Thánh 2 (Tp. Hồ Chí Minh), mố cầu gần như là không lún, nhưng độ lún tại đoạn đường dẫn vào cầu lại rất lớn: Bờ quận 1, lún khoảng 15cm/1 năm, bờ quận Bình Thạnh lún khoảng 37cm/1 năm. Hình 1: Sự thay đổi đột ngột độ cứng nền đường tại vị trí tiếp giáp 4 Hình 2: Dự báo độ lún của nền đường sau mố sau nhiều năm khai thác. Bản chất khu vực nền đường đầu cầu là: 1- Đoạn đường chuyển tiếp ngay sau mố cầu thường đắp cao và đắp nhanh, nếu nền đất thiên nhiên yếu sẽ dẫn đến độ lún tổng cộng lớn mặt khác gây mất ổn định và trượt ngang mố cầu; 2- Khó lu lèn bằng thiết bị lớn.
(vị trí sát tường đỉnh, tường thân của mố diện tích thi công hẹp, các loại máy lu lớn không đầm nén sát vào hay triển khai thi công được ); 3- Nền đường sau mố thường được thi công khi mố đã làm xong. Đây là điểm chuyển tiếp giữa một bên là đƣờng dẫn có kết cấu móng thường đặt trên nền thiên nhiên, trong quá trình sử dụng dễ biến dạng và lún và một bên là kết cấu cầu có kết cấu móng nằm trên hệ cọc chịu lực, ít biến dạng, ít lún hoặc không lún; Ngành Giao thông Đường bộ của Việt Nam từ những năm cuối thế kỷ XX có những tiến bộ vượt bậc về số lượng, chiều dài, cấp các tuyến đường. Trong quá trình phát triển, xuất hiện nhiều yêu cầu kỹ thuật; một trong những vấn đề đó là yêu cầu xử lý chỗ tiếp giáp giữa cầu và đường. Tổng quan các giải pháp hạn chế lún đƣờng dẫn sau mố Đã có những nghiên cứu đánh giá về xử lý đoạn đường đắp cao đầu cầu nhằm đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng, đảm bảo ATGT, bảo vệ ổn định nền đường đắp cao đầu cầu và bảo vệ công trình cầu.
Các giải pháp khắc phục được tập trung vào: 5 1. Lu lèn thật chặt đoạn nền đắp ngay sau mố, tại những vị trí sát mố xe lu không làm việc được sử dụng đầm cóc, lu tay lu từng lớp mỏng 10 đến 15cm cho đến cao độ thiết kế. Chọn vật liệu đắp sau lưng mố ( 2 bên cống) thích hợp. Gia tải trước cho đoạn nền đắp đầu cầu, khống chế lún cố kết và lún từ biến.
Chiều cao gia tải trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời gian khai thác đường (dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và tải trọng xe chạy ) không làm cho đất yếu phải chịu tải quá tình trạng gia tải ban đầu 4. Giải pháp thiết kế là sử dụng đoạn nền đắp đặc biệt : Bản quá độ bằng bê tông cốt thép hoặc bố trí các đoạn đường quá độ, sàn giảm tải; Tăng cường các biện pháp thoát nước sau mố cầu; Xử lý nền móng để bảo đảm đoạn tường đầu cầu (hai bên cống) có độ lún thích hợp phù hợp với các tiêu chuẩn thiết kế về độ lún cho phép. Các kết quả nghiên cứu trƣớc đây về đƣờng dẫn vào cầu Từ việc nghiên cứu sự làm việc của kết cấu bản quá độ với một đầu bản gối lên vai kê tại mố, đầu còn lại của bản gác lên dầm kê đặt ở nền đường, trong quá trình khai thác một đầu bản sẽ lún theo độ lún của mố cầu, đầu còn lại lún theo độ lún nền đường dẫn vào cầu, trắc dọc đoạn đường dẫn vào cầu hình thành 2 điểm xóc ở 2 đầu kết cấu bản quá độ (Hình 2). Khi độ lún đoạn đường dẫn vào cầu càng lớn, điểm xóc này càng phát triển và gây ra sự giằng xóc cho người và phương tiện ra vào cầu.Vậy độ lún của đoạn đường dẫn vào cầu lớn đến mức độ nào (hoặc các điểm xóc lớn đến mức độ nào) thì đoạn đường dẫn vào cầu còn thỏa mãn điều kiện êm thuận để ô tô ra vào cầu? 6 Hình 3: Sơ đồ làm việc của kết cấu bản quá đô Briaud, J.L (1997) đưa ra chỉ dẫn về giới hạn độ lớn của các điểm xóc (giới hạn độ bằng phẳng theo phương dọc) của mặt đường dẫn vào cầu sử dụng kết cấu bản quá độ: ≤1/200.
Từ cơ sở này tác giả đưa ra công thức xác định chiều dài của bản quá độ: 𝐿𝑐𝑡 ≥ 200(𝑆𝑓 − 𝑆𝑎) ( 2-1) Hình 4: Giới hạn độ bằng phẳng theo phương dọc Briaud, J. (1998) đưa ra khuyến cáo: khi sự thay đổi độ dốc dọc 1/100 -:-1/125 thì các đơn vị quản lý công trình cầu phà nên bắt đầu tiến hành các biện pháp duy tu, sữa chữa. Tiếp tục phát triển kết quả nghiên cứu trên, nhiều nhà khoa học đã đưa ra các ngưỡng giới hạn khác nhau ứng với các cấp đường khác nhau, dao động trong phạm vi 7 từ 1/125-:-1/250. Một số nghiên cứu đã vận dụng kết quả nghiên cứu kết cấu bản quá độ nêu trên vào sử dụng cho các giải pháp xử lý nền khác, với quan điểm chuyển tiếp độ lún lệch giữa đường và cầu bằng một đoạn thẳng tuyến tính vuốt nối giữa cao độ mặt đường (sau lún) với cao độ mặt cầu (tạm gọi là quy tắc chuyển tiếp độ lún dạng tuyến tính), từ đó xây dựng các công thức xác định chiều dài đoạn đường dẫn vào cầu.
Các giải pháp kỹ thuật công nghệ xử lý đoạn đƣờng chuyển tiếp giữa đƣờng và cầu. Có một số biện pháp để xử lý nền đất yếu, nhưng thường được phân loại thành 2 loại gồm chống trượt và tang cố kết. Table 1 Phân loại. Các biện pháp xử lý nền đất yếu.
Biện pháp bệ phản áp. Vải địa kỹ thuật gia Biện pháp thay thế. Cọc xi măng đất. Giếng cát có vỏ bọc.
Gia tải trước. Tăng cố kết. Phương pháp hút Bấc thấm. Hình 5: Các giải pháp xử lý đường đầu cầu đang được áp dụng.
Gần đây, Bộ GTVT cũng đã ban hành “Quy định tạm thời về các giải pháp kỹ thuật công nghệ đối với đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống) trên đường ô tô”, 8 các chỉ dẫn kỹ thuật và giải pháp công nghệ cho đoạn đường dẫn vào cầu đã được quy định chặt chẽ hơn. Các biện pháp thường được áp dụng là: 1. Hạ thấp chiều cao đất đắp sau mố bằng cách tăng chiều dài cầu. Đây là phương pháp kiểm soát ngay từ trong quá trình thiết kế.
Việc chọn lựa chiều cao đắp hay bố trí kích thước công trình hợp lý cũng có tác dụng làm thay đổi trạng thái ứng suất của đất nền, đảm bảo điều kiện làm việc ổn định 2. Xử lý nền đất yếu dưới nền đắp trong phạm vị đoạn chuyển tiếp. Kiểm soát độ lún dư theo Tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 Đối với đoạn chuyển tiếp có thể dùng một hay kết hợp nhiều giải pháp xử lý đất yếu để đảm bảo chuyển tiếp từ đường vào cầu êm thuận. Cần chia đoạn chuyển tiếp thành các đoạn nhỏ dài từ 5m đến 15m.
Với mỗi đoạn chia nhỏ cần lựa chọn yêu cầu xử lý ở các mức độ khác nhau để tránh không tạo ra bước nhảy do lún dư. Các giải pháp gia tăng độ cố kết a) Đào một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu Nguyên lý và phạm vi sử dụng: Giải pháp thay đất là đào bỏ lớp đất yếu và thay bằng đất tốt hay cát (cát hạt thô hay cát hạt mịn). Thường thay đất với chiều sâu 1m- 3m. Giải pháp thường sử dụng khi lớp đất yếu nằm sát mặt đất thiên nhiên, không dày và chiều cao đất đắp không lớn (thường từ 1.
Nếu thay bằng cát trung và thô sẽ còn tác dụng thoát nước. Theo các kết quả nghiên cứu thì trong cùng một lớp đất yếu tỉ lệ giảm được độ lún (trị số giảm lún so với độ lún tổng cộng) sẽ bằng khoảng 1,1 -:- 1,3 lần tỉ lệđào thay đất (chiều sâu thay đất so với chiều sâu vùng gây lún). Ngoài ra nhờ giảm chiều dài đường thấm đào thay đất cũng góp phần tăng nhanh độ cố kết từđó giảm thời gian chờ lún. Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: + Giải pháp thi công đơn giản, thiết bị chủ yếu là máy đào và các thiết bị vận chuyển.
9 + Không cần thời gian chờ cố kết, sau khi thay đất có thểđắp nền được ngay. + Chi phí thấp, nhất là các khu vực gần mỏ cát. - Nhược điểm: + Nhược điểm quan trọng của công nghệ thay đất chính là giải quyết vấn đề bãi thải đất đổđi vì đòi hỏi cần diện tích bãi lớn. + Không có tác dụng khi lớp địa chất yếu nằm sâu, hay dày.
Dùng cọc tre đóng 25 cọc/m2 cũng là một giải pháp cho phép thay thế việc đào bớt đất yếu trong phạm vi chiều sâu cọc đóng (thường có thể đóng sâu 2 – 2. Tương tự có thể dùng cọc tràm loại có đường kính đầu lớn 12 cm, đầu nhỏ 5cm, đóng sâu 3-5 m với mật độ 16 cọc/m2. Chi tiết giải pháp thay đất một phần thể hiện như hình 1.1dưới đây: Hình 6: Sơ đồ đào thay thế đất yếu một phần b).