MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ NHỮNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU ĐƯỢC ĐẮP CAO. Đất yếu và các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu. Các yêu cầu khi thiết kế nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu.
Các vấn đề về ổn định. Những phá hoại quan sát được thường có hai dạng. Sự phát triển của các hư hỏng. Các vấn đề về biến dạng.
Các vấn đề ảnh hưởng của nền đắp cao đến công trình cầu. Lý do đường vào cầu đắp cao. Các tác hại do trượt. Những biện pháp thông dụng để xử lý nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu hiện nay.
Cọc đất trộn xi măng hoặc vôi. Sử dụng bấc thấm, giếng cát. Đào và thay lớp đất yếu bằng đất tốt được đầm chặt kết hợp vải địa kỹ thuật [3]. Cọc bêtông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật.
Giải pháp sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu. Một số công trình xây dựng nền đường dẫn vào cầu tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SÀN GIẢM TẢI KẾT HỢP CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO VÀO CẦU VÀ MỐ CẦU. Cơ sở lý thuyết tính toán cọc bê tông cốt thép.
Sức chịu tải của cọc đơn. Sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu. Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền. Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên hiện trường.
Xác định số lượng cọc. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. Ước lượng độ lún của móng cọc. Xác định kích thước khối móng quy ước.
Kiểm tra ổn định nền dưới đáy khối móng quy ước. Kiểm tra độ lún của khối móng quy ước. Độ lún của móng cọc đài bè. Cơ sở lý thuyết sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu.
Lý thuyết cơ bản về xử lý lún lệch. Xác định chiều dài cần thiết và độ dốc dọc của đường dẫn vào cầu. Tính toán độ lún của sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép. Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), sử dụng phần mềm Plaxis [7].
Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn. Mô hình Mohr-Coulomb. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU MASPERO, TỈNH SÓC TRĂNG. Mô tả công trình.
Giới thiệu chung [8]. Đặc điểm bố trí công trình. Biện pháp xử lý nền đường dẫn vào cầu. Xác định độ lún của mố cầu.
Số liệu tính toán. Phân tích nền đường dẫn vào cầu trên đất yếu được xử lý bằng sàn giảm tải trên nền cọc BTCT theo phương pháp cân bằng giới hạn. Số liệu tính toán (tính cho trường hợp đắp cao 2m vị trí giáp mố cầu). Độ lún của hệ cọc dưới sàn giảm tải.
Phân tích bài toán bằng phần tử hữu hạn. Các thông số địa chất. Các thông số về sàn BTCT và cọc BTCT. Mô hình tính toán:.
Kết quả tính toán:. Trường hợp 1 – Tính toán theo phương ngang cầu: Đắp trên nền xử lý sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT 25x25cm, L=22m (đoạn giáp mố cầu). Trường hợp 2 – Tính toán theo phương ngang cầu: Đắp trên nền xử lý sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT 25x25cm, L=22m (đoạn cuối sàn giảm tải) 70 3. Trường hợp 3 – Tính toán theo phương dọc cầu: Đắp trên nền xử lý sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT 25x25cm, L=22m.
Trường hợp 4 – Tính toán theo mô hình 3D Tunel: Đắp trên nền xử lý sàn giảm tải trên hệ cọc BTCT 25x25cm, L=22m. Trường hợp 5 – Tính toán theo mô hình 3D Tunel: Mố cầu trên hệ cọc BTCT 40x40cm, L=42m. So sánh chuyển vị của sàn giảm tải các giai đoạn ở 2 mô hình. Phân tích đối với 3 trường hợp thay đổi kích thước sàn giảm tải và cọc bê tông cốt thép bê tông cốt thép.
Sàn giảm tải bê tông cốt thép. Các thông số sàn giảm tải bê tông cốt thép. Kết quả tính toán. Cọc bê tông cốt thép.
Các thông số cọc bê tông cốt thép. Kết quả tính toán. Phân tích theo phương pháp cân bằng giới hạn. Phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Đối với trường hợp tính toán theo phương ngang cầu. Đối với trường hợp tính toán theo phương dọc cầu. Đối với trường hợp tính toán theo mô hình 3D. Đối với trường hợp thay đổi kích thước sàn giảm tải và cọc bê tông cốt thép.
Chuyển vị của sàn giảm tải các giai đoạn ở 2 mô hình.80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay để kịp với tốc độ phát triển kinh tế xã hội của đất nước, nhà nước đã đầu tư khá lớn vào phát triển cơ sở hạ tầng, trong đó nhiều cây cầu lớn đã và đang được xây dựng. Đa số các cầu này được xây dựng trên nền đất yếu, với địa chất phức tạp. Một vấn đề cần phải quan tâm là phần lớn các đường vào cầu đều đắp cao trên nền đất yếu, nên việc xử lý nền đường là rất quan trọng.
Trong khu vực đồng bằng Sông Cửu Long tính tới nay đã xây dựng hàng nghìn cây cầu phục vụ nhu cầu qua lại của người dân trong vùng và phát triển kinh tế trong khu vực. Gần như toàn bộ công trình cầu xây dựng trong khu vực này là xây dựng trên nền đất yếu. Tuy nhiên, thực trạng trong thời gian qua cho thấy, tuyến đường dẫn vào cầu của một số công trình vừa được hoàn thành và đưa vào khai thác sử dụng một thời gian thì đã xuất hiện tình trạng lún lệch tại các vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn và mố cầu, làm cho xe khi lưu thông với tốc độ cao ngang qua các vị trí này sẽ bị xóc mạnh. Độ xóc này ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn và tâm lý cho người lái và hành khách trên xe, ngoài ra nó còn là nguyên nhân dẫn đến tai nạn bất ngờ nếu không giảm tốc độ khi lưu thông qua vị trí này.
Mức độ nguy hiểm tùy thuộc vào độ lún lệch nhiều hay ít tại mỗi vị trí tiếp giáp. Ở nước ta hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu khảo sát cụ thể để đánh giá mức độ tổn thất do vấn đề này gây ra. Đã có nhiều công trình nghiên cứu, đưa ra giải pháp xử lý, song vẫn chưa khắc phục được vấn đề này một cách triệt để. Do vậy, để đảm bảo khả năng khai thác đường dẫn vào cầu một cách hiệu quả thì việc nghiên cứu bảo đảm chuyển tiếp hài hòa giữa nền đường và mố cầu là một việc cần thiết và cấp bách.
Đó là lý do tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng giải pháp sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép cho đường đắp cao vào cầu Maspero, tỉnh Sóc Trăng”. Nội dung của luận văn đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, bản chất hiện tượng và đề nghị phương pháp xử lý lún không đều tại các đoạn chuyển tiếp giữa đường dẫn và cầu trên đường. Mục tiêu nghiên cứu Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến sự chênh lệch lún giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu; Phân tích giải pháp giảm chênh lệch lún giữa sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép và mố cầu từ đó đưa ra được các lựa chọn thích hợp để thiết kế và ước lượng độ lún của nền đường theo thời gian. Phương pháp nghiên cứu Phân tích Cơ sở lý thuyết, đánh giá về phương pháp sàn giảm tải trên hệ cọc, ứng dụng tính toán bằng phần mềm và áp dụng bài toán thực tế cho công trình đường dẫn vào cầu Maspero, tỉnh Sóc Trăng; Phân tích mô phỏng công trình bằng phần mềm Plaxis.
Ý nghĩa khoa học của đề tài Đưa ra giải pháp khắc phục tình trạng lún không đều tại vị trí đường dẫn vào cầu. Xác định chiều dài đoạn đường dẫn vào cầu cần thiết để gia cố, chiều sâu cần gia cố, giải pháp thi công cho công trình. Phương pháp này phù hợp cho các công trình nền đắp cao trên đất yếu, đặc biệt là địa chất của vùng ĐBSCL và mong rằng phương pháp này sẽ được sử dụng phổ biến ở nước ta trong thời gian sắp tới. Khắc phục được sự chênh lệch lún giữa nền đường hai bên đầu cầu và mố cấu bằng giải pháp hợp lý mang lại hiệu quả ổn định lâu dài, kinh tế so với các phương pháp xử lý khác hiện nay.
Hạn chế của đề tài Chưa đề cập đến ảnh hưởng của các tác nhân như độ mặn, độ PH, độ rỗng của đất gây ảnh hưởng đến chất lượng của cọc trong quá trình thi công, cũng như trong quá trình sử dụng lâu dài. Chưa cập nhật đầy đủ các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về vấn đề này để so sánh, đánh giá và đưa ra kiến nghị phù hợp với thực tế hơn. 3 Do thời gian có hạn nên tác giả chưa chứng minh bằng các kết quả tính toán thuyết phục về sự vượt trội của giải pháp sàn giảm tải kết hợp hệ cọc bê tông cốt thép so với giải pháp khác. Tác giả chỉ kế thừa các phân tích, so sánh giữa các giải pháp trên thông qua các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả đi trước và đi sâu phát triển giải pháp sàn giảm tải kết hợp hệ cọc bê tông cốt thép để khắc phục sự cố cho công trình.
TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ NHỮNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG VÀO CẦU ĐƯỢC ĐẮP CAO 1. Đất yếu và các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đường vào cầu được đắp cao trên đất yếu 1.
