CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU VÀ MỐ CẦU 1.1 Tổng quan Đặc điểm của khu vục đồng bằng sông Cửu Long nói chung, tỉnh Hậu Giang nói riêng là vùng đất yếu, sông ngồi chằng chịch. Khi các dự án qua sông giải pháp thiết kế thường là xây dựng các công trình cầu. Để đảm bảo tỉnh không thông thuyền do vậy các cầu thường bố trí rất cao, do vậy tại vị trí đường dẫn vào cầu thường đắp rất cao, việc xử lý lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu là vấn đề cấp thiết nhất nhằm tạo êm thuận cho phương tiện giao thông lưu thông qua lại. Hiện nay hiện tượng lún lệch nền đường dẫn vào cầu và mố cầu gần như xuất hiện hầu hết ở các công trình cầu trên nền đất yếu.
Và việc xử lý lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu thường không triệt để rất phức tạp và tốn kém, đôi khi còn gây ra những hậu quả không mong muốn. * Một số nguyên nhân gây lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu: - Do nền đường đất đắp cao trên nền đất yếu. - Do tài liệu khảo sát địa chất công trình không chính xác cụ thể: + Phương pháp thí nghiệm hiện trường không phù hợp. + Phương pháp lấy mẫu không đúng chuẩn, mẫu không còn nguyên dạng + Phương pháp thí nghiệm trong phòng.
+ Dụng cụ thí nghiệm không đạt tiêu chuẩn + Trình độ của cán bộ thí nghiệm, trách nhiệm của cán bộ thí nghiệm. + Số lượng mẫu thí nghiệm không đủ. - Do nhà thầu tư vấn: + Chủ quan trong công tác thiết kế, không tính toán giải pháp thiết kế cụ thể cho từng công trình. + Không đưa ra giải pháp xử lý nền đất yếu triệt để.
+ Trình độ cán bộ tư vấn còn non yếu, không đủ khả năng đánh giá đúng bản chất hoạt động của nền đường làm cho giải pháp thiết kế không phù hợp. - Do nguồn vốn xây dựng công trình hạn hẹp. - Do nhà thầu thi công xây dựng 5 + Thi công không đúng theo hồ thiết kế bản vẽ thi công đã được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt + Không tuân thủ qui trình thi công nghiêm ngặt + Trình độ cán bộ kỹ thuật còn kém. Thiết bị thi công không đáp ứng đước yêu cầu.
- Thời gian thi công công trình ngắn cũng ảnh hưởng đến kết quả xử lý nền đất yếu. Một Số hình ảnh lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu do xứ lý nền đất yếu chưa đạt yêu cầu, để đảm bảo an toàn giao thông các cầu dưới đây phải thường xuyên sửa chữa sau khi đưa vào khai thác sử dụng: Hình 1.1 Cầu Ba Láng Quận Cái Răng, TP.Cần Thơ 6 Hình 1.2 Cầu Ba Liên, huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang Hình 1.3 Cầu Hội Đồng, huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang Các cầu ở hình 1.3 nằm trên Dự án: Đường nối thị xã vị thanh với thành phố Cần Thơ, các cầu này đắp trên nền đất yếu và có chiều cao đắp >= 3.5m, giải pháp xử lý lún của các đường dẫn vào cầu bằng giếng cát kết hợp với gia tải trước, tuy nhiên xử lý không triệt để nền đường vào cầu vẫn còn lún.2 Các giải pháp xử lý nhằm giảm sự lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu ở đồng bằng sông Cửu Long phổ biến hiện nay: 1.1 Nguyên lý chung: Đối với đoạn chuyển tiếp có thể dùng một hay kết hợp nhiều giải pháp xử lý đất yếu để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận độ lún dư từ đường và cầu.2 Các giải pháp xử lý nền đất yếu: Khi xây dựng đường đầu cầu trên nền đất yếu thường xem xét đến các giải pháp xử lý sau: 1.2 Làm chặt đất bằng các phương pháp sau: - Chất tải tạm, gia tải khử lún. - Thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm, cọc cát, kết hợp gia tải trước. - Bơm hút chân không (phương pháp cố kết chân không); - Phương pháp đầm rung nền.3 Xử lý nền đất yếu bằng các phương pháp gia cường như: - Cọc đất gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng hoặc vôi); - Cọc vật liệu hạt (cọc cát, cọc đá dăm,.4 Xử lý đất yếu bằng công nghệ cọc gia cường 1.4 Trường hợp các biện pháp trên không khả thi, thì có thể sử dụng: Kết cấu BTCT có hệ cọc BTCT xuyên qua nền đất yếu, có tác dụng truyền tải trọng từ đất đắp, hoạt tải xuống lớp đất tốt hơn phía dưới, một số kết cấu thường dùng sau mố cầu như sau: - Sàn giảm tải (trên hệ móng cọc) nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố.
8 - Cống hộp dọc thay thế cho phần nền đường đắp đầu cầu, cho phép xe chạy trực tiếp trên nắp cống, giảm áp lực tác dụng lên đất nền. Khi sử dụng hệ cọc BTCT gia cố cần có so sánh cụ thể với các phương án xử lý nền đất yếu khác hoặc phương án kéo dài thêm nhịp cầu, nhằm đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật và hợp lý về kinh tế của phương án lựa chọn.5 Giải pháp đổi chiều dài và mật độ độ cọc và sàn giảm tải theo dạng bậc thang để đảm bảo chuyển đổi êm thuận độ lún giữa đường và cầu, cống. Trong các giải pháp trên thì sàn giảm tải (trên hệ móng cọc) nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố được sử dụng phổ biến hiện nay ở khu vực đồng bằng Sông Cửu Long.3 Giải pháp sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu: Đoạn nền đường dẫn vào cầu thường đắp cao hơn nhiều so với các đoạn đắp của nền đường, nhưng chiều dài ngắn nên phải sử dụng những biện pháp xử lý nền phức tạp hơn để đảm bảo tính ổn định và tính lún cho nền đường, giảm hư hỏng cho nền. Đối với nền đường dẫn vào cầu có chiều cao đắp cao thì dùng giải pháp sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép, với chiều cao đắp thấp có thể sử dụng các phương pháp khác như: bấc thấm kết hợp gia tải trước, cọc xi măng đất kết hợp vải địa kỹ thuật,… Tuỳ theo chiều cao đắp và địa chất công trình mà ta có những biện pháp xử lý nền thích hợp.
Sàn giảm tải bê tông cốt thép trên hệ cọc bê tông cốt thép: Đối với các công trình có tải trọng đắp lớn trên nền đất yếu thì việc sử dụng sàn giảm tải là biện pháp thích hợp để giảm sự chênh lệch lún giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu, tăng tính ổn định cho công trình, giảm sự phá hoại kết cấu áo đường, tạo sự êm thuận khi lưu thông xe trên đường. 9 Đặc điểm của giải pháp này là thiết kế cọc với cao độ mũi cọc thay đổi dọc theo chiều dài đường dẫn, mũi cọc sâu nhất tại vị trí sát mố cầu và mũi cọc cao nhất tại vị trí nối tiếp với nền đường hoặc thay đổi khoảng cách cọc, làm cho khả năng chịu tải cọc giảm dần làm cho độ lún của nền đường thay đổi theo đường dẫn.6 Mặt cắt ngang nền đường dẫn vào cầu Hình 1.7 Mặt cắt dọc đường dẫn được xử lý bằng sàn giảm tải trên hệ cọc Ưu điểm: - Áp dụng cho tất cả các công trình đắp cao trên nền đất yếu. - Độ tin cậy cao, ổn định lâu dài. - Không tốn mặt bằng thi công nhiều.
- Biện pháp thi công đơn giản, rút ngắn được thời gian xử lý nền - Khắc phục được sự biến dạng lún tổng thể và giảm biến dạng lún không đồng đều của đất nền, ổn định trượt ngang. - Công nghiệp hoá trong việc chế tạo và thi công cọc. Nhược điểm: - Chi phí tương đối cao - Tổng giá trị sử dụng giải pháp này cho công trình cầu vượt nút giao Mương Lộ khoảng 13,5 tỷ đồng. 10 * Một số công trình xây dựng nền đường dẫn vào cầu tại khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long bằng biện pháp sàn giảm tải trên hệ móng cọc nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố Hình1.8 Cầu Cái Vồn thuộc Quốc lộ 54, thị trấn Cái Vồn, tỉnh Vĩnh Long.9 Đường dẫn vào cầu Cái Răng, Cần Thơ xử lý bằng sàn giảm tải rất ổn định 11 Hình 1.10 Thi công cọc sàn giảm tải công trình cầu vượt nút giao Mương Lộ, tỉnh Hậu Giang Hình1.11 Đang gia công cốt thép sàn giảm tải cầu vượt nút giao Mương Lộ, tỉnh Hậu Giang 12 1.4 Nhận Xét Đối với các công trình đắp cao, cần hệ số tin cậy cao, độ ổn định lâu dài thì sử dụng biện pháp xử lý nền bằng sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép là phù hợp.
Giải pháp sàn giảm tải trên cọc bê tông cốt thép đảm bảo yêu cầu chặt chẽ về độ lún của công trình, đảm bảo tiến độ thi công, diện tích sử dụng đất không nhiều, không làm ảnh hưởng đến công trình lân cận, đảm bảo khả năng lưu thông khi thi công và giải quyết triệt để vấn đề lún phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đường đô thị. Các giải pháp xử lý nền đường khác: giếng cát, bấc thấm kết hợp gia tải trước thường xử lý lún không triệt để, phải thường xuyên bù lún sau khi đưa vào khai thác, thời gian thi công kéo dài, chiếm mặt bằng rộng. 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SÀN GIẢM TẢI ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU VÀ MỐ CẦU 2.1 Lý thuyết tính toán về cọc BTCT Theo quy phạm thiết kế móng cọc thì móng cọc và nền móng cọc được tính theo các trạng thái giới hạn sau đây: - Trạng thái giới hạn I ( TTGH I) ( theo cường độ ) + Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền + Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc + Độ ổn định của cọc và móng - Trạng thái giới hạn II ( TTGH II) ( biến dạng) + Độ lún móng cọc + Chuyển vị ngang của cọc và móng cọc - Ngoài ra, trong thiết kế móng cọc cần lưu ý thêm: + Khi trong nền đất dưới mũi cọc có lớp đất yếu thì cần phải kiểm tra sức chịu tải của lớp này để đảm bảo điều kiện làm việc tin cậy của cọc. + Khi cọc làm việc trong đài cao hoặc cọc dài và mảnh xuyên qua lớp đất nếu có sức chịu tải nhỏ hơn 50kPa ( hoặc sức chống cắt thoát nước nhỏ hơn 10kPa) thì cần kiểm tra lực nén cực hạn của thân cọc.
+ Khi cọc nằm ở sườn dốc, mép biên cạnh hố đào… cần kiểm tra tính ổn định của các cọc và móng. Nếu có yêu cầu nghiêm ngặt đối với chuyển vị ngang, phải kiểm tra chuyển vị ngang.
