CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN LỆCH ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU 1.1 Tổng quan về hiện tượng lún lệch đường dẫn vào cầu: - Hiện tượng lún đường dẫn vào cầu đắp trên đất yếu rất phổ biến, không chỉ riêng tại Việt Nam mà ngay cả các quốc gia phát triển. Điểm khác biệt là tại các công trình cầu ở Việt Nam độ lún lệch giữa cầu và đường có giá trị lớn hơn, thời điểm bắt đầu xảy ra hiện tượng lún lệch cũng sớm hơn. Đã có nhiều đề tài trong và ngoài nước nghiên cứu về lún đường đầu cầu. Kết quả cho thấy sự cố trên được hình thành bởi nhiều nguyên nhân: từ giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công đến quản lý khai thác công trình.
- Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực tiếp giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc tuyến đường, thậm chí tạo thành những hố (rãnh) lún sâu sát mố cầu. Hiện tượng này gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông, làm mất an toàn giao thông và làm tốn kém cho công tác duy tu bảo dưỡng công trình. - Ở Cộng hòa Pháp, 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 an toàn giao thông, bảo vệ ổn định nền đường đắp cao đầu cầu và bảo vệ công trình cầu. - Sau các nghiên cứu, đánh giá, các chuyên gia đưa ra nhận định về những nguyên nhân có thể gây lún nền đường đắp cao kề giáp với mố cầu.
Cụ thể là do lún nền đất tự nhiên; Lún do chính bản thân nền đắp; Lún do sự khó khăn trong đầm nén đất đắp sát mố và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một vài năm khai thác đã xuất hiện lún gây ra sự chênh lệch cao độ giữa mặt đường và bản quá độ của công trình cầu. - Tại Cộng Hòa Liên Bang Đức, người ta không quá quan tâm đến mức độ chênh lệch lún giữa nền đường và cầu nhưng yêu cầu phải gia tải trước đoạn nền đường đầu cầu, cống rất nghiêm ngặt, khống chế cả độ lún cố kết và lún từ biến. - Trong “Quy phạm xây dựng đường trên đất yếu” ban hành năm 1990 của Bộ Giao Thông Vận Tải Đức đã quy định về việc gia tải trước như sau: Chiều cao 4 gia tải trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời kỳ vận hành 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. - Tại Trung Quốc, đã có những tài liệu nghiên cứu về đặc điểm khu vực nền đường đầu cầu và hai bên cống như sau: thường là nền đắp cao; diện tích thi công hẹp, khó triển khai các loại máy lu lớn để đầm nén; thi công nền đường sau khi cầu đã làm xong nên thời gian ổn định ngắn; nền mặt đường là kết cấu mềm, trong quá trình sử dụng dễ biến dạng và lún, trong khi đó kết cấu cầu có độ cứng rất lớn, ít biến dạng, ít lún hoặc không lún.
Các giải pháp xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu: - Đoạn đường dẫn vào cầu thường đắp cao do yêu cầu vốn đầu tư, các đơn vị tư vấn có xu hướng rút ngắn khẩu độ cầu dẫn tới nền đắp đầu cầu trở nên cao hơn yêu cầu. Bên cạnh đó đoạn đường đầu cầu thường được xây dựng trên nền đất yếu nên sẽ gây ra hiện tượng lún lệch nền đường đầu cầu và mố cầu nếu không có những biện pháp xử lý nền đất yếu thích hợp. Chính vì vậy, cần phải có các giải pháp xử lý nền đất yếu để giảm lún lệch giữa mố cầu và đường dẫn vào cầu. - Hiện nay, người ta thường chia công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu thành 2 loại: Loại chỉ tác động đến bản thân nền đắp và loại tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp.
+ Các giải pháp công nghệ chỉ tác động đến bản thân nền đắp: Xây dựng nền đắp theo giai đoạn (vừa đắp vừa đợi); 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 (pholyetylen nở, lốp xe,…), đặt thêm các ống cống trong bản 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. + Các giải pháp tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp: Thay toàn bộ hay 1 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; Cọc ba lát, giếng cát; Cột đất gia cố vôi hoặc xi măng theo công nghệ phun ướt hoặc khô; Tăng 5 nhanh cố kết của đất yếu bằng công nghệ điện thấm; Xây dựng nền đắp trên các cọc đóng vào đất yếu. - Tác dụng và ưu nhược điểm của mỗi loại công nghệ nói trên được tóm tắt ở bảng 1. - Nhìn vào bảng 1.1 ta sẽ thấy có những giải pháp đơn giản nhưng lại có nhiều tác dụng như giải pháp thay đất, trong khi đó một số giải pháp khác chỉ có 1 số mặt tác dụng.
- Chú ý rằng việc đánh giá theo các tiêu chí ưu nhược điểm nêu trong bảng 1.1 chỉ là tương đối trong 1 điều kiện nào đó. Cách đánh giá này có thể thay đổi tùy theo chiều cao nền đắp và chiều dày lớp đất yếu phía dưới nền đắp. Ngoài ra trong nhiều trường hợp thường sử dụng đồng thời 2 hoặc nhiều giải pháp để đạt được các yêu cầu về ổn định, về lún và về thời hạn thi công cụ thể đã được đặt ra. Tác dụng, ưu nhược điểm của mỗi loại giải pháp công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu [6] Tác dụng của mỗi Các giải pháp chỉ tác động đến bản thân nền Các giải pháp tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp giải pháp và ưu đắp nhược điểm của Đắp Bệ Gia tải Giảm Dùng Thay Bố trí các Hút Cột ba Cọc xi Điện Cọc chúng theo phản trước tải hoặc đất phương chân lát, măng thấm đóng giai áp trọng lưới (giảm tiện thoát không giếng hoặc đoạn đắp ĐKT bề dày nước cát cọc vôi nền đất thẳng yếu) đứng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Tăng mức độ ổn X X X X X X X X X X định của nền đắp trong giai đoạn thi công Tăng mức độ ổn X X X X X X X X X X X X TÁC DỤNG định sau khi đắp xong Giảm độ lún X X X X X 7 Giảm chuyển vị X X X X X X ngang của đất yếu và lực đẩy ngang Tăng nhanh độ X X X X X X lún cố kết Rút ngắn thời X X X X X gian đối với từng giai đoạn thi công Chi phí Ít Trun Ít Trung Trung Ít đến Trung Đắt Đắt Rất đắt Đắt Rất đắt g bình bình trung bình bình đến bình ƯU NHƯỢC ĐIỂM (có nhiều (tùy mặt chiều bằng) sâu thay đất) 8 Thời gian thi Lâu Nhan Lâu Nhanh Nhanh Nhanh Trung Trung Trung Trung Lâu Trung công h bình bình bình bình bình đến lâu Mức độ phức tạp Đơn Đơn Đơn Trung Đơn Đơn Trung Phức Phức Phức Phức Trung của công nghệ giản giản giản bình giản giản bình tạp tạp tạp tạp bình Tính khả thi và Trung Trun Trung Trung Dễ Dễ đến Trung Ít khả Trung Ít khả Ít Ít điều kiện áp bình g bình bình trung bình thi (yêu bình thi dụng (cần bình (cần có bình cầu có thời (phải thời thời gian) có gian) gian) mặt bằng) Khả năng gặp Ít Ít Trung Ít Ít Trung Trung Trung Trung Trung Trung Ít rủi ro trong thi bình bình bình bình bình bình bình công Khả năng kiểm Dễ Dễ Dễ Trung Dễ Dễ Trung Trung Trung Khó Trung Dễ soát chất lượng bình bình bình bình bình thi công 9 1.
Giải pháp sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu: 1. Tổng quan về giải pháp sàn giảm tải: - Sàn giảm tải là một bản bê tông cốt thép trên hệ cọc bê tông cốt thép xuyên qua nền đất yếu, có tác dụng nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố, truyền tải trọng từ đất đắp, hoạt tải xuống lớp đất tốt phía dưới. - Khi sử dụng giải pháp sàn giảm tải để đảm bảo yêu cầu độ bằng phẳng cần đặc biệt chú ý chuyển dần độ cứng chống lún giữa đường và cầu bằng các giải pháp thay đổi chiều sâu và mật độ cọc (hình 1.1), để đảm bảo chuyển đổi êm thuận độ lún giữa đường và cầu. Bước giảm chiều sâu hạ cọc và mật độ cọc tùy theo kết quả tính toán lún, có thể tham khảo mỗi bước giảm chiều sâu hạ cọc bằng (10 ÷ 15)% chiều dài cọc, khoảng cách các cọc có thể tăng dần từ (1,2 ÷ 1,5) lần khoảng cách các cọc.1 Giải pháp thay đổi chiều dài và mật độ độ cọc ở đoạn đường chuyển tiếp [2] - Khi áp dụng giải pháp thay đổi chiều dài cọc và mật độ cọc gia cố cần chia sàn giảm tải thành nhiều đoạn, mỗi đoạn có chiều dài theo phương dọc tim đường bằng (5-15)m.
Có thể phân chia sàn giảm tải và sử dụng cọc gia cố ở mỗi đoạn có chiều dài bằng nhau theo dạng bậc thang như trên (hình 1.2), để đảm bảo chuyển đổi êm thuận độ lún giữa đường và cầu.2 Giải pháp đổi chiều dài và mật độ độ cọc và sàn giảm tải theo dạng bậc thang [2] - Đối với đoạn đường dẫn vào cầu đắp cao trên nền đất yếu thì việc sử dụng sàn giảm tải là giải 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.3 Mặt cắt ngang đoạn đường dẫn vào cầu Hình 1.4 Mặt cắt dọc đoạn đường dẫn được xử lý bằng sàn giảm tải trên hệ cọc 11 - Ưu điểm: + Tăng mức độ ổn định sau khi đắp xong. + Giảm chuyển vị ngang của đất yếu và lực đẩy ngang. + Áp dụng cho tất cả các công trình đắp cao trên nền đất yếu. + Độ tin cậy cao, ổn định lâu dài.
+ Giải pháp thi công đơn giản, rút ngắn thời gian thi công. - Nhược điểm: + Chi phí tương đối cao.
