Nghiên Cứu Đề Xuất Giải Pháp Xử Lý Lún Nền Đường Đầu Cầu Tại Tỉnh Bình Định

Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu tại Bình Định, luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng cầu hầm, ứng dụng hiệu quả trong thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Việt Tân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Tuyết Trinh
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu tại khu vực tỉnh Bình Định
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU HIỆN NAY
• 1.1. Tổng quan về các vấn đề khi thiết kế và thi công nền đường đầu cầu
• 1.2. Các yêu cầu khi thiết kế nền đường đầu cầu được đắp cao trên đất yếu
• 1.3. Các vấn đề về ổn định
• 1.4. Các vấn đề về biến dạng
• 1.5. Các vấn đề ảnh hưởng của nền đường đầu cầu đắp cao
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU
• 2.1. Tổng quan các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu
• 2.2. Phân tích, đánh giá các giải pháp chính để xử lý lún nền đường đầu cầu
• 2.3. Giải pháp sử dụng cọc đất gia cố xi măng
• 2.4. Giải pháp sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép
• 2.5. Giải pháp cọc bê tông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật
• 2.6. Nhóm các giải pháp sử dụng phương pháp thoát nước thẳng đứng
• 2.7. Giải pháp kết hợp bản quá độ
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU PHÙ HỢP VỚI ĐỊA CHẤT TỈNH BÌNH ĐỊNH
• 3.1. Phân tích đặc điểm địa chất khu vực tỉnh Bình Định
• 3.1.1. Giới thiệu sơ lược về tỉnh Bình Định
• 3.1.2. Đặc điểm địa chất tỉnh Bình Định
• 3.1.3. Đặc điểm địa chất tại khu dự án Cầu đường Quy Nhơn - Nhơn Hội
• 3.2. Phân tích nguyên nhân lún nền đường đầu cầu của các công trình cầu tại khu vực tỉnh Bình Định
• 3.2.1. Phân tích các hiện tượng lún nền đường đầu cầu
• 3.2.2. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra lún nền đường đầu cầu ở Bình Định
• 3.3. Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu tại khu vực tỉnh Bình Định
• 3.3.1. Các cơ sở của việc đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu
• 3.3.2. Đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu phù hợp với địa chất tỉnh Bình Định
• 3.4. Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm phương pháp xử lý lún nền đường đầu cầu cho cầu Thị Nại, tỉnh Bình Định
• 3.4.1. Tổng quan về cầu Thị Nại
• 3.4.2. Cơ sở lý thuyết sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn đầu cầu
• 3.4.3. Phân tích nền đường dẫn đầu cầu trên nền đất đắp cao được xử lý bằng sàn giảm tải trên nền cọc BTCT theo phương pháp cân bằng giới hạn
• 3.4.4. Đánh giá về giải pháp sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép cho cầu Thị Nại
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu

Chương này tập trung vào việc tổng quan các vấn đề liên quan đến lún nền đường đầu cầu, đặc biệt là trong bối cảnh xây dựng cầu hầm tại Bình Định. Các yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế nền đường đầu cầu trên đất yếu được nhấn mạnh, bao gồm việc đảm bảo ổn định và kiểm soát biến dạng. Các vấn đề như lún trồi, trượt sâu, và biến dạng được phân tích chi tiết, cùng với các giải pháp gia cố cơ bản. Chương cũng đề cập đến các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về sự cố lún nền đường đầu cầu, từ đó làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

1.1. Các vấn đề khi thiết kế và thi công nền đường đầu cầu

Nền đường đầu cầu trên đất yếu thường gặp các vấn đề như lún trồi, trượt sâu, và biến dạng. Các yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế bao gồm việc đảm bảo ổn định và kiểm soát độ lún. Các giải pháp gia cố như sử dụng cọc đất gia cố xi măng và vải địa kỹ thuật được đề xuất để giảm thiểu các vấn đề này.

1.2. Các nghiên cứu về lún nền đường đầu cầu

Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về lún nền đường đầu cầu được tổng hợp, từ đó rút ra các bài học kinh nghiệm và cơ sở lý thuyết cho việc đề xuất giải pháp. Các nghiên cứu này tập trung vào việc xử lý nền đất yếu và các phương pháp gia cố hiệu quả.

II. Phân tích các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu

Chương này phân tích các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu hiện có, bao gồm các phương pháp như cọc đất gia cố xi măng, sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép, và cọc bê tông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật. Các giải pháp này được đánh giá dựa trên hiệu quả kỹ thuật và tính khả thi trong điều kiện địa chất của Bình Định. Chương cũng đề cập đến các phương pháp thoát nước thẳng đứng và kết hợp bản quá độ để xử lý lún.

2.1. Giải pháp sử dụng cọc đất gia cố xi măng

Giải pháp này sử dụng cọc đất gia cố xi măng để tăng cường độ ổn định của nền đất yếu. Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả trong việc giảm độ lún và tăng khả năng chịu tải của nền đường.

2.2. Giải pháp sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép

Giải pháp này kết hợp sàn giảm tải và cọc bê tông cốt thép để phân bố tải trọng và giảm độ lún. Phương pháp này được áp dụng thử nghiệm tại cầu Thị Nại và cho thấy hiệu quả cao trong việc kiểm soát lún.

III. Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu tại Bình Định

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu phù hợp với đặc điểm địa chất của Bình Định. Các nguyên nhân gây lún nền đường đầu cầu được phân tích, bao gồm lún do đất yếu, lún do đắp cao, và lún do thi công không đúng kỹ thuật. Giải pháp đề xuất bao gồm việc sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép và các phương pháp gia cố khác. Chương cũng trình bày kết quả thử nghiệm áp dụng tại cầu Thị Nại.

3.1. Phân tích đặc điểm địa chất Bình Định

Đặc điểm địa chất của Bình Định được phân tích, bao gồm các lớp đất yếu và các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún. Các khu vực có nguy cơ lún cao được xác định để áp dụng các giải pháp xử lý phù hợp.

3.2. Đề xuất giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu

Giải pháp đề xuất bao gồm việc sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép và các phương pháp gia cố khác. Giải pháp này được đánh giá là phù hợp với điều kiện địa chất của Bình Định và có hiệu quả cao trong việc kiểm soát lún.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng lún nền đường đầu cầu là một vấn đề phổ biến và nghiêm trọng trong xây dựng công trình giao thông, đặc biệt tại các khu vực có nền đất yếu như tỉnh Bình Định. Với chiều dài hơn 465 km đường tỉnh lộ và nhiều công trình cầu lớn như cầu Thị Nại – cây cầu vượt biển dài nhất Việt Nam, hiện tượng lún nền đường đầu cầu đã gây ra nhiều khó khăn trong vận hành, làm giảm năng lực thông hành và tăng chi phí bảo trì. Theo ước tính, độ lún cho phép tại tim nền đường sau khi hoàn thành công trình đối với đường cao tốc là dưới 10 cm, còn với đường cấp thấp hơn là dưới 20 cm. Tuy nhiên, nhiều công trình tại Bình Định và các tỉnh lân cận đã xuất hiện lún vượt mức này, gây ra hiện tượng lún lệch, nứt mặt đường và hư hỏng kết cấu mố cầu.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc phân tích nguyên nhân gây lún nền đường đầu cầu tại tỉnh Bình Định, đánh giá các giải pháp xử lý hiện có và đề xuất phương án phù hợp với đặc điểm địa chất khu vực. Phạm vi nghiên cứu bao gồm nền đường đầu cầu của cầu Thị Nại và một số cầu khác trong tỉnh, với thời gian khảo sát và phân tích từ năm 2002 đến 2016. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc giảm thiểu hiện tượng lún, nâng cao độ bền công trình, đảm bảo an toàn giao thông và tiết kiệm chi phí bảo trì, góp phần phát triển hạ tầng giao thông bền vững tại khu vực duyên hải Nam Trung Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về cơ học đất và kỹ thuật nền móng, trong đó nổi bật là:

• Lý thuyết cố kết đất một chiều của Terzaghi (1943): Giải thích quá trình lún chậm của đất yếu dưới tải trọng nền đắp, phân biệt các thành phần lún tức thời, lún cố kết sơ cấp và lún cố kết thứ cấp.
• Phương pháp cân bằng giới hạn (Limit Equilibrium Method): Sử dụng các phương pháp Bishop và Fellenius để tính toán hệ số ổn định chống trượt sâu và trượt cục bộ của nền đất yếu dưới nền đường đầu cầu.
• Mô hình nền móng phức hợp (Composite Foundation): Áp dụng trong giải pháp gia cố bằng cọc đất xi măng, mô tả sự làm việc đồng thời giữa cọc và đất yếu để tăng sức chịu tải và giảm lún.
• Khái niệm lún lệch và biến dạng nền: Bao gồm các chuyển vị thẳng đứng và ngang của đất nền, ảnh hưởng đến sự ổn định và độ bền của nền đường đầu cầu.
• Các giải pháp gia cố nền đất yếu: Như sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép, cọc đất xi măng, cọc cát đầm chặt, vải địa kỹ thuật và phương tiện thoát nước thẳng đứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực tế tại tỉnh Bình Định, tài liệu kỹ thuật, báo cáo công trình cầu, hình ảnh hiện trạng và các nghiên cứu trong nước, quốc tế. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các công trình cầu lớn như cầu Thị Nại, cầu Nhơn Hội và một số cầu trên quốc lộ 1A, 1D, 19 với tổng chiều dài nền đường khảo sát khoảng 200 km.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích nguyên nhân lún: Dựa trên số liệu địa chất, quan trắc biến dạng và đánh giá hiện trạng công trình.
• Tính toán lún nền đường đầu cầu: Áp dụng phương pháp cân bằng giới hạn và lý thuyết cố kết một chiều để dự đoán độ lún tổng cộng và lún lệch.
• Đánh giá các giải pháp xử lý: So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp gia cố nền đất yếu qua phân tích kỹ thuật và kinh tế.
• Thử nghiệm áp dụng giải pháp: Thực hiện xử lý lún bằng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép tại cầu Thị Nại, theo dõi hiệu quả qua các chỉ số biến dạng và ổn định nền.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2014 đến 2016, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, thiết kế giải pháp và thử nghiệm thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguyên nhân chủ yếu gây lún nền đường đầu cầu tại Bình Định bao gồm: nền đất yếu có sức chống cắt thấp, độ dày lớp đất yếu lớn (trên 3 lần chiều cao đất đắp), áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng cao do đắp nền nhanh, và sự không đồng đều trong đầm nén đất sát mố cầu. Ví dụ, tại cầu Thị Nại, độ lún đo được sau thi công vượt mức cho phép khoảng 15-20 cm, gây ra hiện tượng lún lệch và nứt mặt đường.

2. Hiện tượng lún lệch và trượt sâu được quan sát phổ biến tại các vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn và mố cầu, với độ lún cục bộ lên đến 10 cm và các vết nứt ngang rộng 2-3 cm tại cầu Rạch Chiếc và cầu Cái Tắc. Tỷ lệ lún không đều chiếm khoảng 30-40% tổng độ lún nền.

3. Hiệu quả của giải pháp cọc đất xi măng trong việc gia cố nền đất yếu được khẳng định qua các dự án tại Thái Lan và Nhật Bản, với khả năng giảm độ lún tổng cộng từ 30 cm xuống dưới 10 cm, rút ngắn thời gian cố kết từ vài tháng xuống còn vài tuần.

4. Giải pháp sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép tại cầu Thị Nại cho thấy khả năng giảm biến dạng lún không đồng đều, tăng độ ổn định trượt ngang và giảm áp lực lên mố cầu. Sau thi công, độ lún nền giảm khoảng 40% so với trước xử lý, đồng thời cải thiện độ bền mặt đường và giảm chi phí bảo trì.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân lún nền đường đầu cầu tại Bình Định chủ yếu do đặc điểm địa chất phức tạp với lớp đất yếu dày, kết hợp với phương pháp thi công đắp nền nhanh và không đồng đều. So với các nghiên cứu quốc tế, hiện tượng lún tại Bình Định có mức độ tương đương hoặc cao hơn do điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, lượng mưa lớn và áp lực giao thông tăng nhanh.

Việc áp dụng công nghệ cọc đất xi măng và sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép đã chứng minh hiệu quả trong việc kiểm soát lún và tăng độ ổn định nền đường đầu cầu. Các dữ liệu biến dạng có thể được trình bày qua biểu đồ lún theo thời gian và bảng so sánh độ lún trước và sau xử lý, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp.

Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cho các giải pháp này tương đối cao, đòi hỏi cân nhắc kỹ lưỡng giữa hiệu quả kỹ thuật và kinh tế. Ngoài ra, việc kiểm soát chất lượng thi công và giám sát biến dạng trong quá trình vận hành là yếu tố quyết định thành công lâu dài của công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi giải pháp cọc đất xi măng gia cố nền đất yếu tại các khu vực có lớp đất yếu dày trên 3 m, nhằm giảm độ lún tổng cộng và rút ngắn thời gian cố kết. Thời gian thực hiện dự kiến từ 3-6 tháng, do các nhà thầu xây dựng và đơn vị tư vấn giám sát.

2. Sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép cho các công trình cầu có chiều cao nền đắp lớn, đặc biệt tại các vị trí tiếp giáp mố cầu và đường dẫn. Giải pháp này cần được triển khai trong giai đoạn thi công hoặc cải tạo, với thời gian thi công khoảng 6-9 tháng.

3. Tăng cường công tác khảo sát địa chất và giám sát thi công để đảm bảo chất lượng nền đất và kiểm soát biến dạng trong quá trình xây dựng. Cần thiết lập hệ thống quan trắc biến dạng nền đường đầu cầu liên tục trong suốt vòng đời công trình.

4. Phát triển và áp dụng các công nghệ thoát nước thẳng đứng như bấc thấm, giếng cát để giảm áp lực nước lỗ rỗng, kết hợp với các biện pháp gia cố cơ học nhằm tăng hiệu quả xử lý lún. Thời gian thực hiện từ 2-4 tháng, phù hợp với các dự án nâng cấp.

5. Xây dựng quy trình thiết kế và thi công tiêu chuẩn cho nền đường đầu cầu trên nền đất yếu, bao gồm các yêu cầu về chiều dài bản quá độ, chiều cao đất đắp và hệ số ổn định theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình giao thông: Nắm bắt các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu phù hợp với điều kiện địa chất Việt Nam, áp dụng trong thiết kế cầu và đường dẫn.

2. Nhà thầu thi công xây dựng: Áp dụng các công nghệ gia cố nền đất yếu như cọc đất xi măng, sàn giảm tải, đảm bảo thi công đúng kỹ thuật và kiểm soát chất lượng.

3. Cơ quan quản lý và bảo trì hạ tầng giao thông: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa và nâng cấp các công trình cầu bị ảnh hưởng bởi lún nền.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng dân dụng và giao thông: Tham khảo các phương pháp phân tích, tính toán và giải pháp kỹ thuật xử lý nền đất yếu, phục vụ cho nghiên cứu và học tập chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Hiện tượng lún nền đường đầu cầu ảnh hưởng như thế nào đến an toàn giao thông?
   Lún nền đường đầu cầu gây ra biến dạng mặt đường, tạo ổ gà, nứt nẻ và lún lệch, làm giảm khả năng chịu tải và an toàn khi lưu thông, tăng nguy cơ tai nạn giao thông.

2. Giải pháp cọc đất xi măng có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Cọc đất xi măng gia cố nền đất yếu nhanh chóng, hiệu quả cao, giảm độ lún và thời gian cố kết, thi công ít ảnh hưởng đến môi trường và công trình lân cận.

3. Tại sao cần sử dụng sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép?
   Sàn giảm tải giúp phân phối tải trọng đều lên hệ cọc, giảm lún không đều và tăng độ ổn định trượt ngang, đặc biệt hiệu quả với nền đắp cao và đất yếu dày.

4. Làm thế nào để kiểm soát chất lượng thi công các giải pháp xử lý lún?
   Cần giám sát chặt chẽ quá trình thi công, kiểm tra cường độ cọc, độ đồng đều vật liệu, đồng thời theo dõi biến dạng nền qua hệ thống quan trắc định kỳ.

5. Có thể áp dụng các giải pháp này cho các khu vực khác ngoài Bình Định không?
   Các giải pháp được đề xuất có tính ứng dụng rộng rãi cho các khu vực có đặc điểm địa chất tương tự, đặc biệt vùng đất yếu dày và có tải trọng giao thông lớn.

Kết luận

• Hiện tượng lún nền đường đầu cầu tại tỉnh Bình Định là vấn đề cấp bách, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng và an toàn công trình giao thông.
• Nguyên nhân chủ yếu do đặc điểm địa chất đất yếu, phương pháp thi công và thiết kế chưa phù hợp.
• Giải pháp cọc đất xi măng và sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép được đánh giá cao về hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.
• Cần tăng cường khảo sát, giám sát thi công và áp dụng đồng bộ các biện pháp gia cố, thoát nước để kiểm soát lún nền đường đầu cầu.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp tục mở rộng ứng dụng giải pháp tại các công trình cầu khác và phát triển quy trình thiết kế tiêu chuẩn phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Luận văn khuyến nghị các đơn vị quản lý, thiết kế và thi công sớm áp dụng các giải pháp đã nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng công trình giao thông, đảm bảo an toàn và phát triển bền vững hạ tầng giao thông tại khu vực duyên hải Nam Trung Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về các giải pháp xử lý lún nền đường cầu hiện nay Chương 2: Phân tích các giải pháp xử lý lún nền đường đầu cầu Chương 3: Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý lún đường đầu cầu phù hợp với địa chất tỉnh bình định 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ LÚN NỀN ĐƢỜNG ĐẦU CẦU HIỆN NAY 1. Tổng quan về các vấn đề khi thiết kế và thi công nền đường đầu cầu. Nền đường đầu cầu là một trong những loại công trình phổ biến thường gặp, khối lượng đất đắp cao là những nguyên nhân gây lún ở các công trình, đặc biệt là những công trình trên nền đất yếu.

Đất yếu là các loại đất có sức chống cắt nhỏ và tính biến dạng (ép lún lớn), nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị mất ổn định toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đến mặt đường, công trình trên đường và cả mố cầu lân cận. Hiện nay hiện tượng lún lệch nền đường đầu cầu gần như xuất hiện ở các công trình cầu trên nền đất yếu, việc xử lý hậu quả do những hư hỏng vì nền đường đắp bị biến dạng không kiểm soát được thường rất phức tạp và tốn kém, đôi khi cũng gây ra những hậu quả không mong muốn. Nguyên nhân gây ra hiện tượng lún nền đường đầu cầu rất nhiều, 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 giữa mặt đường và bản quá độ của công trình cầu. Các yêu cầu khi thiết kế nền đường đầu cầu được đắp cao trên đất yếu.

Nền đường đầu cầu phải bảo đảm ổn định, không bị lún trồi hay trượt sâu trong suốt quá trình thi công đắp nền và cả trong quá trình khai thác sử dụng sau này. Nói cách khác là phải tránh gây ra sự phá hoại trong nền đường trong và sau khi thi công làm hư hỏng nền đắp cũng như các công trình xung quanh, tức là phải bảo đảm cho nền đường luôn ổn định. 5 Theo “Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN 262-2000” thì hệ số ổn định Kmin=1,4 khi nghiệm toán ổn định do trượt sâu theo phương pháp Bishop, Kmin=1,2 khi nghiệm toán ổn định do trượt sâu theo phương pháp phân mảnh cổ điển của nền đường xây dựng theo từng giai đoạn. Khi độ lún lớn mà không xem xét ngay từ khi bắt đầu xây dựng thì có thể làm nền đắp biến dạng nhiều, không đáp ứng được yêu cầu sử dụng.

Ngoài ra khi nền đường lún có thể phát sinh các lực đẩy lớn làm hư hỏng các kết cấu chôn trong đất ở xung quanh. Yêu cầu phải tính được độ lún tổng cộng kể từ khi bắt đầu đắp nền đường dầu cầu đến khi lún kết thúc để xác định chiều cao phòng lún và chiều rộng bệ phản áp phải đắp thêm ở hai bên nền đường đầu cầu. Theo 22TCN 262-2000 thì độ lún tổng cộng tính với thành phần: Si (lún tức thời) và Sc (lún cố kết), cụ thể như sau : S = S1 + S2 + S3 (1.1) Trong đó : S1: độ lún tức thời. S2: độ lún cố kết sơ cấp do thoát nước lỗ rỗng.

S3: độ lún cố kết thứ cấp do thoát nước liên kết trong hạt đất. Phần độ lún cố kết còn lại cho phép tại tim nền đường sau khi hoàn thành công trình nền mặt đường đoạn gần mố cầu trên nền đất yếu được cho phép như sau: + Đường cao tốc và đường cấp 80: < 10cm. + Đường cấp 60 trở xuống có lớp mặt cấp cao: < 20cm. Các vấn đề về ổn định.

Khi đắp nền đường đầu cầu trên đất yếu thì sẽ gây ra ứng suất trong đất. Nếu ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đó, phụ thuộc vào các tính chất cơ học của đất, thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền đắp bị lún nhiều do nền đất bị phá hoại và trồi sang hai bên. 6 Mặt khác nền đắp nhanh với khối lượng lớn sẽ làm cho áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất nền tăng, dẫn đến sức chống cắt của đất nền giảm, gây ra mất ổn định nền đường. Những phá hoại quan sát được thường có hai dạng: * Phá hoại do lún và đất phình trồi: Toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân taluy.

Nền đất bị trượt do sức chịu tải tức thời không thỏa được chiều cao đất đã đắp. Do đó cần phải kiểm tra ổn định chống trượt theo sức chống cắt không thoát nước Cu.1: Nền đất yếu bị lún và phình trồi * Phá hoại do trượt sâu: Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng đường do dạng hình học thông thường của nền đắp. Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục bộ, ngược với lún lan rộng như kiểu lún trồi. Hậu quả của sự lún này là một bộ phận của nền đắp và của đất nền thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và các đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền đắp.

Để tính toán, trong các trường hợp đơn giản nhất thường xem đường phá hoại tương tự một đường cong tròn và sự trượt được gọi là trượt tròn. Khi nền đất yếu có chiều dày lớn hơn 3 lần chiều cao đất đắp cần phải tra sự phá hỏng do trượt sâu qua cả nền đắp và nền đất yếu.2: Nền đất yếu bị trượt sâu Ngoài ra các đường có bề rộng lớn sẽ gây ra vùng nén lún sâu, nên mặc dù đường đắp không cao (không bị trượt) nhưng vẫn xảy ra lún nhiều, gây khó khăn cho điều kiện sử dụng công trình. Sự phát triển của các hư hỏng: Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc trượt sâu vì đắp nền đường quá cao là một hiện tượng xảy ra nhanh chóng trong quá trình thi công hoặc sau khi thi công xong một thời gian ngắn. Qua quan sát các công trình thực tế, có thể nhận thấy sự phá hoại do các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần.

Các vấn đề về biến dạng. Ngược với sự phá hoại do mất ổn định, lún là một biến dạng chậm của đất dưới tác dụng của trọng lượng nền đắp và xảy ra như sau: - Biến dạng ở giữa nền đắp do độ lún thẳng đứng. - Biến dạng dưới phạm vi dải đất dành cho đường do độ lún thẳng đứng kết hợp với một chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên. - Biến dạng ngoài phạm vi dải đất dành cho đường do chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên, phạm vi biến dạng phụ thuộc vào chiều dày của đất yếu.

Các chuyển vị thẳng đứng thường có một biên độ biến dạng đến hàng chục cm nhưng với các lớp đất yếu có chiều dày lớn biên độ này có thể đến vài mét. Các chuyển vị này ở tim nền đắp thường lớn hơn so với ở mép taluy, 8 sinh ra một biến dạng của nền mặt đường, làm mất hiệu quả của lớp mui luyện gây ra đọng nước trên bề mặt đường. Các chuyển vị ngang thường nhỏ hơn chuyển vị thẳng đứng, tỉ số giữa hai chuyển vị này chủ yếu phụ thuộc vào kích thước hình học của nền đắp và chiều dày, các đặc tính của đất yếu… 1.5 Các vấn đề ảnh hưởng của nền đường đầu cầu đắp cao. * Lý do nền đường đầu cầu đắp cao Công trình cầu vượt sông hay cầu vượt trên cạn thường phải đảm bảo tĩnh không dưới cầu lớn.

Nên đường dẫn vào cầu luôn phải đắp cao dần để chuyển tiếp từ cao độ đường đắp bình thường đến cao độ mặt cầu. Tùy vào cấp quản lý và cấp thiết kế mà chiều dài đường vào cầu thay đổi khác nhau, nhưng so với chiều dài toàn tuyến thì đây chỉ là một phạm vi ngắn; và ta thường phải xử lý nền đất yếu bên dưới bằng nhiều phương pháp gia cố tùy theo chiều cao đất đắp, sao cho vừa đảm bảo kỹ thuật, tính khả thi vừa mang tính kinh tế cao. * Các tác hại do trượt Sự phá hoại của đất nền thiên nhiên dưới nền đắp và trong các lớp đất nền lân cận gây nên các chuyển động lớn và nhanh. Các chuyển động này làm cho nền đắp bị lún và đất nền thiên nhiên xung quanh bị trồi lên rất nhiều.

Khi đắp càng cao thì áp lực ngang của đất tác dụng lên mố càng tăng, chuyển vị ngang của mố về phía sông càng tăng. Hậu quả của các biến dạng này thường làm nghiên hoặc lật mố, phá hoại các công trình chìm trong đất và gây hư hỏng nền và móng công trình. * Các tác hại do lún Hiện tượng lún thường sinh ra nhiều vấn đề hơn so với các vấn đề liên quan đến sự ổn định nền đất, song việc bố trí kết cấu lại thường chỉ chú 9 trọng việc chống trượt còn các tác hại do lún của nền đường vào cầu lại thường xem nhẹ hoặc chưa xác định. Tình hình này thường gặp ở các phạm vi tiếp giáp giữa công trình nền đường vào cầu và kết cấu mố trên hệ móng cọc Việc đắp cao đường vào cầu một cách liên tục sẽ gây ra độ lún rất lớn cho nền đất yếu, làm võng nền đường và tăng ứng suất tác dụng lên cọc Các chuyển động thẳng đứng và nằm ngang của đất sẽ sinh ra các tác dụng khác nhau lên công trình theo sơ đồ sau: Hình 1.3: Sơ đồ các lực gây ra trên cọc do sự biến dạng của nền đất yếu ở khu vực đường đầu cầu sau mố.

Do sự liên kết giữa đất và cọc, khi đất lún nó sẽ ma sát dọc theo cọc và kéo cọc xuống dưới. Hiện tượng này được gọi là ma sát âm. Các chuyển động nằm ngang của đất sinh ra các lực đẩy lên cọc dẫn đến các chuyển động uốn cần phải xét đến trong tính toán. Nếu không có thể làm gãy cọc hoặc làm chuyển vị mố cầu.

Một số hình ảnh về hiện tượng lún nền đường đầu cầu trên thế giới và Việt Nam. *Trên thế giới. 10 Trên thế giới, với trình độ phát triển tiên tiến nhưng nhiều sự cố sụt lún khu vực mố cầu vẫn xảy ra, một số ví dụ được viện dẫn dưới đây: Hình 1.4: Một khe hở 9-inch bên dưới bản dẫn và sự vỡ nứt của bê tông bản dẫn (Nguồn dẫn: Sưu tầm từ internet) Hình 1.