CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU ĐÃ ÁP DỤNG Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 Khái niệm về đất yếu Đất yếu là những loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 – 1,0 daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), môđun biến dạng thấp (thường thì E0 = 50 daN/cm2), lực chống cắt nhỏ…Nếu không có biện pháp xử lí đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được. Đất yếu là các vật liệu mới hình thành từ 1000 đến 15000 năm tuổi, có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu như sau: - Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất sét. - Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước. - Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn.
- Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt. Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các điều kiện thủy lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao hồ…Trong các loại đất này thì đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, tam giác châu, cửa sông…) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất. Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1,5, đất á sét bụi e ≥ 1), lực dính không thoát nước Cu ≤ 0,15 daN/cm2, góc nội ma sát φu=0, độ sệt IL=0,50 (trạng thái dẻo mềm). Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát triển, thối rửa và phân hủy, tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn các trầm tích khoáng vật.
Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%. 5 Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao, trung bình 85-95% và có thể đạt hàng trăm phần trăm. Than bùn là loại đất nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất, hệ số nén lún có thể đạt được 3-8-10 daN/cm2, vì thế phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40-50cm. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của chúng: - Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn - Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn - Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển, gồm các hạt rất mịn (< 200μm) với tỉ lệ phần trăm các hạt < 2μm cao, bản chất khoáng vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Hàm lượng hữu cơ thường dưới 10% [2] Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc các cửa sông nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu lực. Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn, môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1-5 daN/cm2 với bùn sét và từ 10-25 daN/cm2 với bùn á sét, bùn á cát, còn hệ số nén lún thì có thể lên tới 2-3 cm2/daN.
Như vậy bùn là những trầm tích nén chưa chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực hiện sau khi áp dụng các biện pháp xử lí đặc biệt, mà tốt nhất là vét bùn thay đất tốt. Nói chung các loại đất yếu thường có các đặc điểm sau: 1, Thường là loại đất sét có lẫn hữu cơ ( nhiều hoặc ít). 2, Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ. 3, Độ thấm nước rất nhỏ.
4, Cường độ chống cắt nhỏ và khả năng nén lún lớn. Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn, than bùn. Ngoài ra, ở một số vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập, như đất bazan ở 6 Tây Nguyên, thỉnh thoảng còn gặp các loại vỉa cát cháy là những loại đất yếu có đặc điểm riêng biệt.2 Đặc trưng đất yếu của công trình trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 1.1 Vị trí địa lý TP. Hồ Chí Minh nằm trong toạ độ địa lý khoảng 10010’ - 10038’ vĩ độ Bắc và 106022’ - 106054’ kinh độ Đông.
Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Hồ Chí Minh cách thủ đô Hà Nội gần 1.730km đường bộ, nằm ở ngã tư quốc tế giữa các con đường hàng hải từ Bắc xuống Nam, từ Ðông sang Tây, là tâm điểm của khu vực Đông Nam Á. Trung tâm thành phố cách bờ biển Đông 50 km đường chim bay. Thành phố Hồ Chí Minh là một đầu mối giao thông quan trọng về cả đường bộ, đường thủy và đường không, là đầu mối giao thông nối liền các tỉnh trong vùng và là cửa ngõ quốc tế.Với hệ thống cảng và sân bay lớn nhất cả nước, cảng Sài Gòn với năng lực hoạt động 10 triệu tấn /năm Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất với hàng chục đường bay chỉ cách trung tâm thành phố 7km.
7 TÂY NINH BÌNH DƯƠNG ĐỒNG NAI LONG AN BIỂN ĐÔNG TIỀN GIANG Hình 1-1 Bản đồ hành chính Thành phố Hồ Chí Minh 8 1.2 Địa hình và dân cư TP Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Ðông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Ðịa hình tổng quát có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây. Nhìn chung có thể chia địa hình TP Hồ Chí Minh thành 4 dạng chính có liên quan đến chọn độ cao bố trí các công trình xây dựng: Dạng đất gò cao lượn sóng (độ cao thay đổi từ 4 đến 32 m, trong đó 4 – 10 m chiếm khoảng 19% tổng diện tích. Phần cao trên 10 m chiếm 11%, phân bố phần lớn ở huyện Củ Chi, Hóc Môn, một phần ở Thủ Đức, Bình Chánh); Dạng đất bằng phẳng thấp (độ cao xấp xỉ 2 đến 4 m, điều kiện tiêu thoát nước tương đối thuận lợi, phân bố ở nội thành, phần đất của Thủ Đức và Hóc Môn nằm dọc theo sông Sài Gòn và nam Bình Chánh chiếm 15% diện tích); Dạng trũng thấp, đầm lầy phía tây nam (độ cao phổ biến từ 1 đến 2 m, chiếm khoảng 34% diện tích); Dạng trũng thấp đầm lầy mới hình thành ven biển (độ cao phổ biến khoảng 0 đến 1 m, nhiều nơi dưới 0 m, đa số chịu ảnh hưởng của thuỷ triều hàng ngày, chiếm khoảng 21% diện tích).3 Đặc điểm khí hậu Chế độ thủy văn khu vực dự án chịu ảnh hưởng của chế độ thủy văn sông Sài Gòn.
Sông Sài Gòn thuộc hệ thống sông Đồng Nai. Diện tích tập trung nước của hệ thống sông Đồng Nai khoảng 37390km2, chiều dài từ nguồn đến cửa sông 635km, là sông dài nhất chảy trong nội địa nước ta. 9 Bảng 1-1 Đặc trưng hình thái lưu vực sống của hệ thống sông Đồng Nai STT Sông Chiều Diện Độ cao Độ Độ Hệ số Hệ Hệ Mật độ dài tích nguồn cao rộng tập số số sông LV sông bq Bq trung hình uốn suối (km) (km2) lưu lvực nước dạng khúc km/km2 (m) vực (km) (%) 1 Đồng 635 37400 1700 4.40 Vàm Cỏ Đặc điểm khí hậu của hệ thống sông Sài Gòn phụ thuộc vào vị trí địa lý và đặc điểm địa hình trong khu vực. Thành Phố Hồ Chí Minh nói riêng và vùng đồng bằng Nam Bộ nói chung nằm trong miền khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm.
Hàng năm có hai mùa rõ rệt: Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11 trên phần lớn lãnh thổ, lượng mưa phân phối không đều trong năm. Có tới 75 - 95% lượng mưa năm tập trung vào mùa mưa. Mưa lớn thường xảy ra vào hai tháng 8 và 9, cũng có khi vào tháng 10. Lượng mưa trung bình hàng năm Xtb = 1633mm Lượng mưa năm cao nhất Xmax = 2680mm Lượng mưa năm thấp nhất Xmin = 1136mm Lượng mưa các tháng lớn nhất chiếm 15 - 20% lượng mưa năm.
Vùng sông Sài Gòn có lượng mưa năm khoảng 1400 - 2000mm, số ngày mưa trung bình trong năm là 159 ngày. Nhiệt độ: Nhiệt độ bình quân: 270C 10 Tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 4: 400C Tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12: 13.80C Độ ẩm: Độ ẩm bình quân: 79.5% Tháng có độ ẩm cao nhất là tháng 9: 90% Tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng 12: 65% Chế độ nắng: Số giờ nắng phụ thuộc vào tình hình mưa. Do vậy mùa khô là mùa có giờ nắng lớn nhất, thường vào các tháng 2, 3 và 4. Trong các tháng mưa tháng 9 là tháng có giờ nắng ít nhất: 4 đến 6giờ/ngày.
Số giờ nắng trung bình trong năm là 2526 giờ. Chế độ gió: Mỗi năm có hai mùa gió đi theo 2 mùa mưa và khô. Về mùa mưa có gió Tây Nam, về mùa khô có gió Đông Bắc, chuyển tiếp giữa hai mùa có gió Đông và Đông Nam.4 Đặc điểm địa hình và thủy văn Khu vực dự án nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ Đông qua sông Bến Lức qua kênh Xáng chảy vào rạch Bản Gốc. Tuyến đường thuộc dự án cắt qua rạch Hưng Nhơn và rạch Cái Trung là nhánh của rạch Bản Gốc.
Chế độ thuỷ văn dự án trong khu vực chịu sự điều tiết của cống thủy lợi - cống đập Tân Kiên nằm bên trái tuyến. Quy trình vận hành cống được đóng từ tháng VI đến tháng XI hàng năm nhằm ngăn lũ, xâm nhập mặn và được mở ra theo yêu cầu của tưới tiêu thủy lợi. Mực nước sông dâng cao nhất thường xuất hiện vào các tháng XI, XII hàng năm. Nguyên nhân chủ yếu là do mưa lớn kết hợp với nhu cầu tưới nước từ nông nghiệp không thoát kịp gây hiện tượng dồn ứ.
Thời gian ngập lụt kéo dài khoảng từ 3-5 ngày. Khu vực xây dựng cầu có địa hình trũng thấp đầm lầy với cao độ trên dưới 1m, không có hiện tượng sụt, trượt hay xói lở và chịu ảnh hưởng của thuỷ triều biển 11 Đông rõ rệt. Tuyến xây dựng là tuyến mới chủ yếu cắt qua ruộng lúa và khu dân cư. Địa chất lòng sông phổ biến là cát mịn và sét.5 Đặc điểm địa chất 1.