Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô khu vực huyện cần giờ tp hồ chí minh luận văn thạc sĩ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả cho xây dựng đường ô tô tại huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh, ứng dụng trong luận văn thạc sĩ.

• Tác giả: Khương Văn Tùng
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Văn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Xây Dựng Đường Ô Tô Và Đường Thành Phố
• Đề tài: Giải Pháp Xử Lý Nền Đất Yếu Trong Xây Dựng Đường Ô Tô Tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Sự cần thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Nội dung nghiên cứu
• 0.6. Độ tin cậy của đề tài
• 0.7. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN BỐ ĐẤT YẾU KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ
• 1.1.1. Tổng quan về đất yếu
• 1.1.1.1. Khái niệm
• 1.1.2. Phân bố của nền đất yếu
• 1.1.3. Các loại nền đất yếu thường gặp
• 1.1.4. Ảnh hưởng của đất yếu đến công trình xây dựng
• 1.1.5. Phân bố đất yếu đặc trưng ở khu vực huyện Cần Giờ - TP Hồ Chí Minh
• 1.2. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ Ở KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHI XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU
• 2.1. CÁC GIẢI PHÁP KHÔNG CẢI THIỆN NỀN ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG
• 2.1.1. Đắp nền theo giai đoạn
• 2.1.2. Đắp bệ phản áp
• 2.1.3. Gia tải tạm thời
• 2.1.4. Nền đắp nhẹ
• 2.1.5. Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật
• 2.1.6. Sử dụng hệ móng cọc
• 2.1.7. Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp trên móng cứng)
• 2.2. CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN NỀN ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG
• 2.2.1. Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu (phương pháp thay đất)
• 2.2.2. Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng bấc thấm, giếng cát)
• 2.2.3. Cố kết hút chân không
• 2.2.4. Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất gia cố vôi hoặc xi măng
• 2.2.5. Cải tạo đất bằng cọc vật liệu rời
• 2.3. PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ - TP. HỒ CHÍ MINH
• 3.1. NỘI DUNG CƠ BẢN CẦN TÍNH TOÁN KHI THIẾT KẾ NỀN ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU
• 3.1.1. Hiện tượng mất ổn định
• 3.1.2. Những dạng phá hoại thường gặp
• 3.1.3. Sự phát triển các hư hỏng
• 3.1.4. Ảnh hưởng của các hiện tượng mất ổn định đến công trình lân cận
• 3.1.5. Ảnh hưởng của lún đến các công trình lân cận
• 3.1.6. Lý thuyết tính toán lún và ổn định
• 3.2. LẬP THIẾT KẾ MẪU CHO CHIỀU SÂU ĐẤT YẾU ỨNG VỚI CHIỀU CAO ĐẮP TRUNG BÌNH Ở KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ
• 3.2.1. Tính toán với đường cấp I
• 3.2.2. Thông số hình học của bài toán
• 3.2.3. Tải trọng tác dụng
• 3.2.4. Tính toán với đường cấp IV
• 3.2.5. Thông số hình học của bài toán
• 3.2.6. Tải trọng tác dụng
• 3.3. TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA CÁC GIẢI PHÁP
• 3.3.1. Tính toán với đường cấp I
• 3.3.2. Tính toán độ lún của nền đường khi chưa xử lý
• 3.3.3. Giải pháp thay một phần đất yếu, đắp nền theo giai đoạn
• 3.3.4. Giải pháp xử lý nền bằng trụ đất gia cố xi măng
• 3.3.5. Giải pháp xử lý nền bằng giếng cát
• 3.3.6. Giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm
• 3.3.7. Tổng hợp so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các giải pháp xử lý nền đất yếu
• 3.3.8. Tính toán với đường cấp IV
• 3.3.9. Tính toán độ lún của nền đường khi chưa xử lý
• 3.3.10. Giải pháp thay một phần đất yếu, đắp nền theo giai đoạn
• 3.3.11. Giải pháp xử lý nền bằng trụ đất gia cố xi măng
• 3.3.12. Giải pháp xử lý nền bằng giếng cát
• 3.3.13. Giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm
• 3.3.14. Tổng hợp so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các giải pháp xử lý nền đất yếu
• 3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHI XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ
• 4.1. DỰ KIẾN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nền đất yếu và đặc điểm khu vực Cần Giờ

Nền đất yếu là một trong những thách thức lớn trong xây dựng đường ô tô tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh. Khu vực này có địa chất phức tạp với lớp đất yếu phân bố rộng, chủ yếu là bùn sét và đất sét mềm. Các thí nghiệm địa chất cho thấy độ ẩm tự nhiên cao, hệ số rỗng lớn và khả năng chịu lực thấp. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến công trình xây dựng, đặc biệt là các tuyến đường giao thông. Việc đánh giá nền đất và lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu quả và độ bền của công trình.

1.1. Phân bố và đặc điểm nền đất yếu

Nền đất yếu tại Cần Giờ chủ yếu phân bố ở các khu vực ven biển và đầm lầy. Các lớp đất yếu thường gặp bao gồm bùn sét, đất sét mềm và than bùn. Các phân tích địa chất cho thấy độ ẩm tự nhiên cao (≥ 90%), hệ số rỗng lớn (e ≥ 2.5) và lực dính kết thấp (C ≤ 0.05 kG/cm²). Điều này làm giảm khả năng chịu tải của nền đất, gây ra hiện tượng lún và sụt lở trong quá trình xây dựng đường ô tô.

1.2. Ảnh hưởng của nền đất yếu đến công trình

Nền đất yếu gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng trong xây dựng đường ô tô, bao gồm lún không đều, sụt lở và giảm tuổi thọ công trình. Các công trình xây dựng trên nền đất yếu thường phải đối mặt với chi phí gia cố cao và thời gian thi công kéo dài. Việc không xử lý nền đất kịp thời có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả sử dụng.

II. Các giải pháp xử lý nền đất yếu

Để giải quyết vấn đề nền đất yếu, nhiều giải pháp kỹ thuật đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này bao gồm cải thiện nền đất bằng cách sử dụng cọc đất gia cố, bấc thấm, và giếng cát. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của từng dự án. Việc lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp đòi hỏi sự kết hợp giữa phân tích địa chất và tính toán kỹ thuật.

2.1. Giải pháp không cải thiện nền đất

Các giải pháp không cải thiện nền đất bao gồm đắp nền theo giai đoạn, sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật, và hệ móng cọc. Những phương pháp này giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thi công nhưng không làm thay đổi đáng kể tính chất cơ lý của nền đất yếu. Chúng thường được áp dụng cho các công trình có quy mô nhỏ hoặc yêu cầu kỹ thuật không quá cao.

2.2. Giải pháp cải thiện nền đất

Các giải pháp cải thiện nền đất như thoát nước cố kết, cố kết hút chân không, và gia cố bằng cọc đất xi măng giúp tăng cường độ bền và giảm độ lún của nền đất. Những phương pháp này đòi hỏi chi phí đầu tư cao và thời gian thi công dài hơn nhưng mang lại hiệu quả lâu dài, đặc biệt phù hợp với các công trình xây dựng quy mô lớn tại Cần Giờ.

III. Đề xuất giải pháp xử lý nền đất yếu tại Cần Giờ

Dựa trên phân tích địa chất và tính toán kỹ thuật, các giải pháp xử lý nền đất yếu được đề xuất bao gồm sử dụng bấc thấm, giếng cát, và cọc đất gia cố xi măng. Những phương pháp này không chỉ cải thiện độ bền của nền đất mà còn đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả thi công. Việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật phù hợp sẽ góp phần nâng cao chất lượng và tuổi thọ của các công trình xây dựng tại Cần Giờ.

3.1. Tính toán và so sánh hiệu quả kinh tế

Các giải pháp xử lý nền đất được tính toán và so sánh về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Kết quả cho thấy giải pháp sử dụng bấc thấm và giếng cát mang lại hiệu quả cao với chi phí hợp lý, phù hợp với điều kiện địa chất tại Cần Giờ. Trong khi đó, cọc đất gia cố xi măng tuy có chi phí cao hơn nhưng đảm bảo độ bền lâu dài cho các công trình xây dựng.

3.2. Đề xuất quy trình xây dựng

Một quy trình xây dựng chi tiết được đề xuất, bao gồm các bước từ khảo sát địa chất, thiết kế giải pháp xử lý, đến thi công và giám sát chất lượng. Quy trình này đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả trong việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật, giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao chất lượng các công trình xây dựng tại Cần Giờ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Huyện Cần Giờ, TP. Hồ Chí Minh, với bờ biển dài gần 20 km và là khu dự trữ sinh quyển thế giới, đang được quy hoạch phát triển thành điểm du lịch sinh thái kết hợp nghỉ dưỡng. Việc hoàn thiện cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hạ tầng giao thông, đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế và du lịch địa phương. Tuy nhiên, địa chất khu vực chủ yếu là nền đất yếu với đặc tính chịu lực kém, chiều sâu biến đổi lớn, gây nhiều thách thức trong xây dựng đường ô tô. Theo số liệu khảo sát, lớp đất yếu có chiều dày trung bình khoảng 20 m, gồm bùn sét trạng thái chảy, có hệ số rỗng lớn và cường độ chịu lực thấp, dẫn đến hiện tượng lún và lún không đều ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ ổn định công trình.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định các giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp với điều kiện địa chất đặc thù của huyện Cần Giờ nhằm đảm bảo ổn định và giảm thiểu lún nền đường ô tô. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tuyến đường cấp I và cấp IV theo quy hoạch, với chiều rộng nền đường lần lượt là 30 m và 9 m, chiều cao đắp trung bình khoảng 2 m. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các kỹ sư thiết kế, thi công, giúp tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công, đồng thời nâng cao hiệu quả khai thác công trình giao thông tại khu vực.

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 nền đất yếu trong xây dựng đường ô tô, bao gồm:

• Lý thuyết đất yếu và phân loại đất yếu: Đất yếu được định nghĩa dựa trên sức kháng cắt không thoát nước (Su ≤ 25 kPa hoặc trị số xuyên tiêu chuẩn N ≤ 4), với các loại đất như đất sét mềm, bùn, than bùn, cát chảy và đất bazan. Các chỉ tiêu cơ lý như độ ẩm tự nhiên, hệ số rỗng, giới hạn Atterberg, lực dính kết và góc nội ma sát được sử dụng để phân tích đặc tính đất.

• Mô hình tính toán độ ổn định nền đắp: Áp dụng phương pháp phân mảnh cổ điển và phương pháp Bishop để tính hệ số ổn định K, đảm bảo Kmin ≥ 1,20 theo tiêu chuẩn thiết kế. Mô hình này giúp đánh giá nguy cơ trượt sâu, lún trồi và các dạng phá hoại khác.

• Lý thuyết tính toán độ lún nền đường: Tính toán độ lún tổng cộng từ khi bắt đầu đắp đến khi kết thúc lún, dựa trên các thông số cơ lý của đất và tải trọng đắp, nhằm xác định chiều cao phòng lún và biện pháp xử lý phù hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp với phân tích số liệu thực tế từ các công trình xây dựng đường ô tô tại huyện Cần Giờ. Cỡ mẫu khảo sát gồm các gói thầu thuộc dự án đường Rừng Sác với số liệu địa chất chi tiết về thành phần hạt, độ ẩm tự nhiên, dung trọng, hệ số rỗng, giới hạn Atterberg, lực dính kết và góc nội ma sát của các lớp đất yếu.

Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu đại diện các lớp đất yếu theo chiều sâu và vị trí địa lý để đảm bảo tính đại diện cho toàn khu vực. Phân tích số liệu sử dụng các chương trình tính toán ổn định nền đắp (Geo-Slope) và toán đồ xác định chiều cao đắp giới hạn (Hgh). Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2012, tập trung vào phân tích điều kiện địa chất, đánh giá các giải pháp xử lý nền đất yếu và đề xuất phương án tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm địa chất nền đất yếu tại Cần Giờ: Lớp đất yếu chủ yếu là bùn sét trạng thái chảy, có độ ẩm tự nhiên khoảng 92-94%, hệ số rỗng từ 2,0 đến 2,7, lực dính kết rất thấp (0,04 - 0,22 kG/cm²), góc nội ma sát nhỏ (3° - 15°). Chiều dày lớp đất yếu trung bình khoảng 20 m, phân bố rộng khắp khu vực.

2. Ảnh hưởng của nền đất yếu đến công trình: Đất yếu có sức chịu tải thấp, dễ gây lún lớn và không đều, làm giảm độ ổn định nền đường. Tốc độ lún có thể lên đến 5-7 cm/năm, gây hư hỏng mặt đường và các công trình lân cận. Hệ số ổn định nền đắp theo tính toán dao động từ 1,10 đến 1,40, thấp hơn tiêu chuẩn quốc tế, đòi hỏi biện pháp xử lý phù hợp.

3. Hiệu quả các giải pháp xử lý nền đất yếu: So sánh các phương pháp xử lý cho thấy:

   • Phương pháp đắp dần theo giai đoạn giúp kiểm soát lún và ổn định nền, phù hợp với chiều cao đắp ≤ 6 m, nhưng kéo dài thời gian thi công.

   • Giếng cát và bấc thấm tăng tốc độ cố kết, giảm thời gian thi công từ vài năm xuống còn vài tháng, hiệu quả rõ rệt với lớp đất yếu dày trên 10 m.

   • Cọc đất xi măng gia cố làm tăng sức chịu tải nền đất lên đến 120 kPa, giảm độ lún và biến dạng ngang, thích hợp với đất có hàm lượng cát nhỏ và độ sâu lớn.

   • Phương pháp thay đất một phần hoặc toàn bộ hiệu quả với lớp đất yếu mỏng, nhưng chi phí cao và ảnh hưởng môi trường.

4. So sánh kinh tế kỹ thuật: Giải pháp kết hợp cọc đất xi măng và giếng cát được đánh giá là tối ưu về mặt chi phí và hiệu quả kỹ thuật, giảm độ lún còn khoảng 10-20 cm, thời gian thi công rút ngắn đáng kể so với phương pháp truyền thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng lún và mất ổn định là do đặc tính cơ lý yếu kém của lớp đất bùn sét, với hệ số rỗng lớn và lực dính thấp. Việc áp dụng các giải pháp xử lý nền đất yếu phải dựa trên đặc điểm địa chất cụ thể từng vị trí để đảm bảo hiệu quả. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo ngành và kinh nghiệm quốc tế về xử lý nền đất yếu tại các vùng đồng bằng ven biển.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ lún nền đường trước và sau xử lý, bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất yếu và bảng so sánh chi phí thi công từng giải pháp. Việc theo dõi tốc độ lún và chuyển vị ngang trong quá trình thi công là cần thiết để điều chỉnh biện pháp xử lý kịp thời, đảm bảo an toàn công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp đắp dần theo giai đoạn nhằm kiểm soát độ lún và tăng độ ổn định nền đường, đặc biệt với các tuyến đường cấp I có chiều cao đắp trung bình 2-3 m. Thời gian thi công dự kiến kéo dài từ 6 đến 12 tháng, do đó cần lập kế hoạch thi công chi tiết và giám sát chặt chẽ.

2. Sử dụng cọc đất xi măng gia cố nền đất yếu để tăng sức chịu tải và giảm độ lún, phù hợp với các khu vực có lớp đất yếu dày trên 10 m. Chủ thể thực hiện là các nhà thầu chuyên ngành xây dựng nền móng, với thời gian thi công từ 3 đến 6 tháng tùy quy mô dự án.

3. Áp dụng giải pháp giếng cát và bấc thấm để tăng tốc độ cố kết đất, giảm thời gian thi công và đảm bảo ổn định nền đường. Giải pháp này nên được kết hợp với gia tải trước để đạt hiệu quả tối ưu. Thời gian thi công dự kiến từ 2 đến 4 tháng.

4. Thay thế một phần đất yếu bằng vật liệu tốt hơn tại các vị trí có lớp đất yếu mỏng dưới 3 m, nhằm giảm độ lún và tăng độ ổn định. Cần đánh giá kỹ lưỡng về chi phí và tác động môi trường trước khi triển khai.

Các giải pháp trên cần được phối hợp linh hoạt tùy theo điều kiện địa chất cụ thể từng đoạn đường, đồng thời tăng cường công tác giám sát, đo đạc chuyển vị và lún nền trong suốt quá trình thi công và khai thác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình giao thông: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp, giúp tối ưu chi phí và đảm bảo chất lượng công trình.

2. Các nhà quản lý dự án và cơ quan quản lý hạ tầng giao thông: Thông tin về đặc điểm địa chất và các giải pháp xử lý nền đất yếu hỗ trợ trong việc lập kế hoạch đầu tư, giám sát thi công và đánh giá hiệu quả dự án.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng cầu đường, địa kỹ thuật: Tài liệu tham khảo chi tiết về lý thuyết, phương pháp tính toán và phân tích các giải pháp xử lý nền đất yếu trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.

4. Các nhà tư vấn và chuyên gia địa kỹ thuật: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm, phân tích ưu nhược điểm các phương pháp xử lý, giúp nâng cao năng lực tư vấn và áp dụng công nghệ mới trong xử lý nền đất yếu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nền đất yếu lại gây khó khăn trong xây dựng đường ô tô?
   Nền đất yếu có sức chịu tải thấp, độ nén lún lớn và biến dạng không đều, dẫn đến hiện tượng lún sụt, trượt sâu và mất ổn định công trình, ảnh hưởng đến tuổi thọ và an toàn sử dụng đường.

2. Giải pháp nào hiệu quả nhất để xử lý nền đất yếu tại Cần Giờ?
   Kết hợp cọc đất xi măng gia cố và thoát nước cố kết bằng giếng cát hoặc bấc thấm được đánh giá là tối ưu về mặt kỹ thuật và kinh tế, giúp giảm độ lún và rút ngắn thời gian thi công.

3. Thời gian thi công các giải pháp xử lý nền đất yếu thường kéo dài bao lâu?
   Phương pháp đắp dần theo giai đoạn có thể kéo dài từ 6 đến 12 tháng, trong khi sử dụng giếng cát và bấc thấm có thể rút ngắn xuống còn 2-4 tháng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và quy mô dự án.

4. Có thể áp dụng phương pháp thay đất toàn bộ cho mọi vị trí nền đất yếu không?
   Phương pháp thay đất chỉ phù hợp với lớp đất yếu mỏng (dưới vài mét) do chi phí cao và ảnh hưởng môi trường, không thích hợp với lớp đất yếu dày hoặc khu vực có mực nước ngầm cao.

5. Làm thế nào để kiểm soát độ lún và ổn định trong quá trình thi công?
   Cần theo dõi tốc độ lún thẳng đứng không vượt quá 10 mm/ngày và chuyển vị ngang không vượt quá 5 mm/ngày, đồng thời sử dụng các thiết bị quan trắc chuyển vị, áp lực nước lỗ rỗng để điều chỉnh biện pháp thi công kịp thời.

Kết luận

• Đặc điểm địa chất huyện Cần Giờ chủ yếu là nền đất yếu dày trung bình khoảng 20 m, có đặc tính cơ lý kém, ảnh hưởng lớn đến độ ổn định và độ lún nền đường ô tô.
• Các giải pháp xử lý nền đất yếu gồm đắp dần theo giai đoạn, cọc đất xi măng, giếng cát và bấc thấm được đánh giá phù hợp với điều kiện địa phương.
• Phương pháp kết hợp cọc đất xi măng và thoát nước cố kết giúp giảm độ lún còn 10-20 cm, rút ngắn thời gian thi công và tiết kiệm chi phí.
• Cần giám sát chặt chẽ tốc độ lún và chuyển vị trong quá trình thi công để đảm bảo an toàn và hiệu quả công trình.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp theo tập trung vào ứng dụng công nghệ mới trong gia cố nền đất yếu và phát triển hệ thống quan trắc tự động cho các công trình giao thông tại khu vực.

Hãy áp dụng các giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp để nâng cao chất lượng và tuổi thọ công trình giao thông, đồng thời thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho huyện Cần Giờ và TP. Hồ Chí Minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 - Như vậy qua phân tích ở trên địa chất khu vực huyện Cần Giờ chủ yếu là trầm tích Đệ Tứ (Holocen – QIV), có nguồn gốc sông biển hỗn hợp (am) hoặc sông – biển – đầm lầy (amb). Chiều sâu lớp đất yếu dày trung bình khoảng 20 m, là lớp bùn sét trạng thái chảy, bề dày lớn, lớp đất này đang trong quá trình cố kết nên hệ số rỗng Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 14 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS. Nguyễn Văn Hùng lớn, tính nén lún cao và cường độ chịu lực thấp. Do đó ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình, gây hiện tượng lún và lún không đều.

- Dựa vào quy hoạch và đặc điểm khai thác các tuyến đường tác giả kiến nghị đi vào nghiên cứu và tính toán các tuyến đường có cấp kỹ thuật cấp I (với bề rộng nền đường là 30m) và cấp kỹ thuật cấp IV (với bề rộng nền đường là 9m), chiều cao đắp trung bình là 2m. Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 15 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS. Nguyễn Văn Hùng CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHI XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 2. CÁC GIẢI PHÁP KHÔNG CẢI THIỆN NỀN ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG Đây là các giải pháp thường được sử dụng.

Khi áp dụng các biện pháp này phải nhằm đạt được hai mục tiêu: - Đảm bảo sự ổn định của nền đắp đầu cầu trong khi xây dựng. - Đạt được một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công. Khi áp dụng các biện pháp này yêu cầu lớp trên nền đất yếu phải tiếp xúc với một lớp vật liệu chống thấm nước tốt. Nếu vật liệu đắp nền đường là đất dính thì phải làm một lớp đệm cát có chiều dày từ 0.5m đến 1m để tăng nhanh thời gian cố kết.

Đắp nền theo giai đoạn Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đường ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp đất từng lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu tải tăng lên, có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo. Đắp trực tiếp trên đất yếu chỉ đảm bảo ổn định khi chiều cao đất đắp (bao gồm cả phần đắp dự phòng lún) ≤ chiều cao đắp giới hạn Hgh. Do vậy để áp dụng được giải pháp này phải tính dự báo độ lún tổng cộng và phải xác định được Hgh tùy thuộc vào sức chống cắt ban đầu và bề dày tầng đất yếu. Để xác định Hgh một cách nhanh chóng ngoài việc sử dụng các chương trình tính toán ổn định đã được lập sẵn như Geo - Slope … rất nhiều các tác giả đã tính và lập sẵn các toán đồ tiện dụng để tra Hgh tùy theo các yếu tố nói trên (toán đồ Taylor, Madel Salencom …).

Rõ ràng khi chiều cao đất đắp cao và độ lún lớn thì không thể đắp trực tiếp được. Đắp dần theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) là lợi dụng tối đa quãng thời gian thi công cho phép để tăng chiều cao đất đắp trực tiếp lên trị số Hgh. Theo cách này đất đắp đến Hgh gọi là giai đoạn I, tiếp đó duy trì tải trọng đắp trong một thời gian t1 nhất định để chờ đất yếu phía dưới cố kết (tức là chờ cho sức chống cắt của đất yếu tăng thêm theo mức độ cố kết đạt được trong thời gian t1) nhờ đó có thể tăng chiều cao đắp lên đến HghII (chiều cao đắp giới hạn sau khi đắp đến Hgh và chờ một thời gian t1). Đến đây lại Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 16 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS.

Nguyễn Văn Hùng có thể chờ để đắp giai đoạn III lên HghIII. Trong quá trình đắp để tăng độ an toàn thi công nhiều tư vấn nước ngoài đã khống chế tốc độ đắp trung bình là 5cm/ngày trong một số xây dựng qua vùng đất yếu của nước ta. Neàn ñaát ñaép III II I Neàn ñaát yeáu Chieàu cao ñaép III II I 0 Thôøi gian Hình 2. Giải pháp đắp nền đường trên đất yếu theo từng giai đoạn Giải pháp này rõ ràng bị khống chế bởi thời gian chờ cho phép phụ thuộc vào cách tính toán dự báo cố kết U = f(t) Ưu điểm: Thi công đơn giản.

Khuyết điểm: Đắp theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) vì vậy thời gian thi công kéo dài. Đắp bệ phản áp Bệ phản áp dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức độ ổn định chống trượt trồi cho nền đường để đạt các yêu cầu về ổn định. Bệ phản áp có vai trò như một đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền đường với các chiều cao lớn hơn, do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn hơn. Bên phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm nước,… So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một khối lượng đất đắp bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được mômen của các lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy.

Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 17 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS. Nguyễn Văn Hùng Chiều cao bệ phản áp phải nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao đắp trực tiếp giới hạn Hgh và nên từ 1/3 ÷ 1/2 chiều cao nền đắp chính. Để tiết kiệm đất, chiều rộng bệ phản áp L có thể rút xuống bằng (2/3 ÷ 3/4) chiều dài chồi đất ứng với cung trượt nguy hiểm nhất (theo kinh nghiệm của một số nước chiều rộng L không cần phải chùm kín hết chiều dài chồi đất này). Chieàu daøi beä phaûn aùp H = 12m Neàn ñaép cao B = 5m D = 9m Neàn ñaát yeáu Hình 2.

Giải pháp sử dụng bệ phản áp vùng nối tiếp giữa cầu và đường Bệ phản áp là giải pháp tăng ổn định của nền đắp chính nhưng cũng có thêm tác dụng là hạn chế thành phần lún do đất yếu bị đẩy ngang sang hai bên dưới tác dụng của tải trọng đắp chính. Phải đắp bệ phản áp cùng một lúc với nền đắp chính, tuy nhiên đắp không cần đầm nén chặt. Ưu điểm: Thi công đơn giản, nhanh gọn, tận dụng được nguồn vật liệu địa phương. Khuyết điểm: Khối lượng đất đắp lớn chiếm nhiều diện tích.

Giải pháp này không thích hợp cho các loại đất yếu là than bùn và bùn sét, không thích hợp ở những nơi phải vận chuyển đất từ nơi khác đến, không giảm được thời gian lún cố kết và không những không giảm được độ lún mà còn làm tăng thêm độ lún. Phạm vi áp dụng: - Chiều dày nền đất yếu không lớn lắm. - Nền đường có chiều cao đắp trung bình - Không hạn chế về quỹ đất để xây dựng công trình - Gần nguồn cung cấp đất đắp. - Khi độ lún còn lại của công trình  30cm Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 18 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS.

Gia tải tạm thời Phương pháp gồm có việc đặt một gia tải (thường là 2m - 3m nền đắp bổ sung) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm t mà ở đó nền đường sẽ đạt được độ lún cuối cùng dự kiến như trường hợp với nền đắp không gia tải. Nói cách khác đây là phương pháp cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong một thời gian ngắn hơn. Để có hiệu quả thì theo kinh nghiệm các nước, chiều cao đắp thêm không được nhỏ quá (thường từ 2 ÷ 3m) và thời gian duy trì tải trọng đắp thêm này ít nhất là 6 tháng. Phần đắp gia tải trước không cần đầm nén và có thể dùng cả đất xấu lẫn hữu cơ.

Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểm toán sự ổn định của nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước và theo dõi khống chế tốc độ đắp phần gia tải trước, nếu không rất dễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp gia tải trước khi chiều cao đắp tổng cộng vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh. Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường được kết hợp với giải pháp bệ phản áp. Gia tải phải phù hợp với điều kiện ổn định của nền đắp. Phương pháp này chỉ nên dùng khi chiều cao tới hạn cao hơn nhiều so với chiều cao thiết kế.

Gia taûi Neàn ñaép Neàn ñaát yeáu Hình 2. Giải pháp gia tải nền đường đắp đắp cao đầu cầu 2. Nền đắp nhẹ Nền đắp nhẹ là giải pháp giảm trọng lượng nền đắp tác dụng lên đất yếu. Có thể sử dụng hai cách sau đây: - Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện địa chất thủy văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đường cũng như chiều cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm).

Nếu là nền đường ở bãi sông có thể giảm mực nước dâng bằng cách tăng khẩu độ cầu. - Dụng vật liệu nhẹ để đắp nền đường: sử dụng các vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ thì có thể loại trừ các yếu tố bất lợi ảnh hưởng đến sự ổn định của nền đắp cũng như giảm nhỏ độ lún. Hiện nay ở các nước thường dùng: - Tro bay của nhà máy nhiệt điện để đắp nền trên đất yếu. Để dễ đầm nén nên dùng Học viên: Khương Văn Tùng Trang: 19 Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật GVHD: PGSTS.

Nguyễn Văn Hùng loại tro bay cỡ hạt từ 0.001 ÷ 2mm, trong đó lượng hạt <0.074mm nên chiếm dưới 45% và phải có lưởng tổn thất khi nung là dưới 12%, loại này thường có dung trọng khô là 0.2 T/m3); lực dính và góc nội ma sát theo kết quả cắt phẳng tương ứng độ chặt 95% ở trạng thái bão hòa là C = 6 ÷ 12kPa và φ = 14 ÷ 33o. Trị số mô đun đàn hồi có thể lấy từ 25 ÷ 30Mpa. Với tro bay có thể xây dựng theo hai cách:  Đắp nền toàn bằng tro bay và dùng loại đất có chỉ số dẻo ≥ 6, bọc cả phần đáy nền và cả 2 bên taluy như kiểu đắp cát.  Đắp xen kẽ cứ hai lớp tro bay (mỗi lớp dày 15 ÷ 20cm) lại đắp một lớp đất thường, hai bên mỗi lớp đều đắp đất bao loại có tính dính.

- Dùng các miếng polistiren có kích thước 0.5m xếp thành nền đường, trên đỉnh nền nên rải một lớp bê tông cốt thép dày 10cm để làm tầng bảo vệ và phân bố đều áp lực. Các lớp móng áo đường đặt trên lớp bê tông cốt thép này.