Chương 1: Tổng quan về tường chắn trong công trình gıao thông. Chương 2: Thực trạng sử dụng tường chắn trong công trình giao thông tại khu vực miền núi tỉnh Lâm Đồng Chương 3: Nghiên cứu sử dụng hợp lý tường chắn có cốt lướı địa kỹ thuật trong công trình gıao thông cho khu vực mıền núı tỉnh Lâm Đồng. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG CHẮN TRONG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Tường chắn đất nền đường là kết cấu chống đỡ nền đắp hoặc chống đỡ sườn đất nền đào. Do địa hình phải sử dụng độ dốc taluy tương đối dốc hoặc điều kiện chiếm đất hạn chế khiến cần phải thu hẹp chân mái dốc, cũng như khi cần có biện pháp tăng sức chống trượt tại các chỗ trượt sườn thì cần xem xét việc bố trí các tường chắn đất.
Tường chắn đất có khá nhiều loại, đặc biệt từ những năm 70 trở lại đây đã xuất hiện thêm nhiều loại kết cấu tường chắn đất kiểu mới, có ý tưởng kiến trúc cấu tạo và bằng các loại vật liệu mới. Khi bố trí tường chắn đất trước hết cần dựa vào các đặc điểm và các yêu cầu của môi trường sử dụng (dùng cho đoạn nền đắp hay nền đào, chiều dài đoạn tường, chiều cao tường, điều kiện móng, điều kiện vật liệu đắp,…), dựa vào đặc điểm của các loại tường chắn để chọn loại hình tường chắn thích hợp có xét đến các yếu tố mỹ quan, kinh tế, độ tin cậy và độ bền vững. Thiết kế các loại tường chắn đất bao gồm việc lựa chọn cấu tạo tường (thân tường, móng tường, vật liệu đắp và cấu tạo thoát nước,.), lựa chọn vật liệu làm tường, tính toán áp lực đất và phân tích điều kiện ổn định ngoài và ổn định nội bộ của tường. Một số loạı hình và cấu tạo tƣờng chắn đất Tuỳ theo cơ chế chống đỡ, tường chắn đất có thể phân thành 3 loại khác nhau: hệ thống chống đỡ ngoài, hệ thống bảo đảm ổn định từ bên trong và hệ thống kết hợp cả chống đỡ ngoài và ổn định trong.1 : Các loại tường chắn đất thuộc hệ thống chống đỡ ngoài - Hệ thống chống đỡ ngoài là loại tường dùng kết cấu phía ngoài khối đất tạo ta lực chống trượt để giữ cho khối đất ổn định.
Thuộc loại này gồm có tường xây hoặc tường bê tông kiểu trọng lực, các tường bê tông cốt thép kiểu móng mút thừa, kiểu có vách chống, các tường kiểu cũi lợn, kiểu xếp lồng đá và kiểu neo [Hình 1. Loại này đều là các kiểu tường chắn quen dùng, dựa vào trọng lượng và độ cứng của tường để đỡ đất khỏi bị trượt và nghiêng đổ. - Hệ thống đảm bảo ổn định từ bên trong là hệ thống gia cường bằng cốt bên trong và bên hông khối đất có thể bị trượt, lợi dụng ma sát và kháng lực bị động giữa các cốt với đất để giữ cho khối đất ổn định. Thuộc hệ thống này có các loại tường chắn đất có cốt và đất chèn cốt (soil nailing),… Hình 1.2: Sơ đồ các loại tường chắn bảo đảm ổn định từ bên trong 5 - Hệ thống đảm bảo ổn định từ bên trong là loại kết cấu chống đỡ theo ý tưởng mới, phát triển rất nhanh trong vòng 20 năm nay.
Loại này chủ yếu khác với loại tường chắn đất quen dùng ở chỗ: phân khối đất thành nhiều phần rồi lần lượt chống đỡ chúng bằng các đơn nguyên cốt đất, từ đó không yêu cầu một kết cấu tường để chống đỡ đất nữa (thay tường đó bằng một hệ tổ hợp gồm cốt và đất). Tác dụng chủ yếu của mặt tường được bố trí chỉ để tạo ra tác dụng chống đỡ kết cấu.3: Tường chắn đất thuộc hệ thống kết hợp - Hệ thống kết hợp là tổ hợp của hai hệ thống trên, tức là có một bộ phận chống đỡ bên ngoài kết hợp với một bộ phận thuộc hệ thống đảm bảo ổn định từ bên trong như ở [Hình 1.3]: tường chắn đất kiểu xếp lồng kết hợp với cốt đai hoặc cốt lưới.1 Tường chắn đất kiểu trọng lực: Tường chắn đất kiểu trọng lực chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân tường để chống lại áp lực hông của khối đất sau tường nhằm duy trì sự ổn định của khối đất đó. Thân tường thường tạo thành bằng bê tông xi măng, đá hộc, đá hộc xây vữa hoặc xếp khan. Xây khan chỉ được dùng cho tường cao dưới 6m và cho các đoạn có điều kiện nền móng tốt.
Thể tích của loại tường 6 chắn này tương đối lớn, nhưng kết cấu đơn giản, ở vùng núi tương đối dễ kiếm vật liệu, dễ thi công, do đó thích hợp với đường cấp thấp vùng núi. Cấu tạo tường chia thành các bộ phận: a. Lưng tường: Lưng tường chắn đất xây đá có thể tạo thành các kiểu nghiêng vào trong, nghiêng ra ngoài, gãy lồi hoặc tạo dải cân bằng như [Hình 1. Tường nghiêng vào trong chịu áp lực đất chủ động nhỏ, mặt cắt thân tường tương đối tiết kiệm nên thích hợp với tường ở nền đào, với tường chắn vai đường, tường chắn chân mái dốc tại các chỗ mặt đất ở chân tường không bằng phẳng.
Độ dốc lưng tường vào phía trong không nên thoải quá 1:0,35 để tránh khó khăn khi thi công. Lưng tường nghiêng ra phía ngoài chịu áp lực đất tương đối lớn, thường sử dụng tại những chỗ độ dốc ngang mặt đất lớn nếu có điều kiện nếu có điều kiện làm mặt tường dốc lớn nhằm giảm chiều cao tường. Lưng tường dốc ra ngoài có thể làm thành kiểu bậc cấp.4 : Các kiểu lưng tường chắn đất bằng đá xây a) Lưng tường nghiêng vào trong; b) Lưng tường nghiêng ra ngoài; c) Lưng tường gãy lồi; d) Lưng tường tạo trọng lực cân bằng. Lưng tường kiểu gãy lồi là kiểu xuất phát từ loại lưng tường nghiêng vào trong: phần trên nghiêng ra , phần dưới nghiêng vào để giảm bớt kích thước mặt cắt tường phía trên; loại này đa phần dùng cho nền đào.
Kiểu lưng 7 tường có dải cân bằng là loại ở giữa lưng tường tạo ra một dải cân bằng đồng thời làm mặt tường dốc đứng; loại này thích hợp với các tường vai hoặc tường chân mái taluy ở các chỗ địa hình dốc lớn. Mặt tường: Mặt tường từ móng trở lên thường đều làm một dốc với độ dốc phù hợp với độ dốc lưng tường. Khi độ dốc ngang mặt đất lớn thì độ dốc mặt tường có thể làm 1:0,05 ~ 1:0,20; Khi độ dốc ngang mặt đất thoải thì độ dốc mặt tường có thể làm thoải hơn nhưng không nên thoải quá 1:0,40 để tránh làm tăng quá nhiều chiều cao tường. Đỉnh tường: Bề rộng nhỏ nhất của đỉnh tường xây vữa không nên nhỏ hơn 0,5m; xếp khan không nên dưới 0,6m.
Móng tường: Đối với các loại tường chắn đặt trên móng đất thì độ sâu chôn móng dưới mặt đất tự nhiên không được nhỏ hơn 1,0m, dưới mức bị sói không nhỏ hơn 1,0m. Khi móng đặt trên đá thì phải làm sạch tầng phong hoá bề mặt; nếu độ dốc ngang mặt đất tại chân tường khá dốc thì có thể làm móng kiểu bậc cấp [Hình 1. Thoát nước: Đối với tường xây vữa, tại các cao độ thích hợp của thân tường phải bố trí một hoặc nhiều hàng lỗ thoát nước để làm khô nước trong vật liệu đắp sau tường đề phòng tích nước làm cho thân tường phải chịu thêm áp lực thuỷ tĩnh và tiêu trừ áp lực trương nở của đất sét sau khi vật liệu đắp bị ngấm nước. Kích thước lỗ thoát nước có thể là hình lỗ tròn đường kính 5~10cm , hoặc lỗ vuông 5x10cm, 10x10cm hay 15x20cm.
Khoảng cách giữa các lỗ thoát nước thường là 2~3cm. Tại đầu nước vào lỗ cần có tầng lọc ngược làm bằng vật 8 liệu hạt thô để tránh lỗ bị tắc. Nếu sau lưng tường là đất loại sét thì nên bố trí tầng thoát nước liên tục [Hình 1.4a] đặt giữa lưng tường và vật liệu đắp bằng cách đắp thêm một lớp vật liệu thấm nước (sỏi cuội hoặc đá dăm) dày 30cm. Khe lún và khe dãn: Để tránh do móng lún không đều khiến cho thân tường bị nứt, cần phải bố trí các khe lún tuỳ theo chiều cao tường và sự thay đổi các tính chất nền móng.
Đồng thời cũng phải bố trí khe dãn để giảm tác dụng co ngót của khối xây và giảm tác dụng của sự biến đổi nhiệt độ làm cho thân tường bị nứt. Hai loại khe này cùng bố trí tại một chỗ; thông thường cách 10~15m bố trí một khe rộng 2~3cm. Không cần đặt các khe này đối với tường xếp khan. Tường chắn đất bằng bê tông kiểu mút thừa và kiểu có sườn: Tường chắn đất kiểu mút thừa gồm 3 dầm mút thừa tạo thành: vách thẳng đứng, bản mũi tường và bản gót tường [Hình 1.1b]; còn tường kiểu có sườn thì có thêm cách sườn tăng cường với khoảng cách nhất định dọc theo chiều dài của tường kiểu mút thừa; các sườn tăng cường này nối liền vách thẳng đứng với bản gót tường.
Hai loại tường này lợi dụng trọng lượng bản thân của vật liệu đắp ở trên bản gót tường để cản trở thân tường khỏi bị nghiêng đổ, từ đó chống đỡ được khối đất phía sau tường. Vì các mút thừa đều chịu mô men uốn nên đều cần phải bố trí cốt thép. Kích thước mặt cắt của các loại tường này đều tương đối nhỏ so với tường xây đá; nó thích hợp với các tường vai có chiều cao thông thường và điều kiện nền móng tương đối xấu. Dốc bề mặt của bộ phận vách thường lấy bằng 1:0,02~1:0,05; dốc lưng tường có thể làm thẳng đứng.
Bề rộng đỉnh tường nhỏ nhất là 15cm. Tỷ lệ các bộ phận mặt cắt thân tường có thể tham khảo ở [Hình 1.5]; trong đó bố trí cốt thép như [Hình 1. Nếu tường cao quá 6,0m thì nên bố trí thêm vách tăng 9 cường. Khoảng cách giữa các vách tăng cường trong phạm vi của chiều cao tường; bề dày vách không dưới 20cm.5: Tỷ lệ áng chừng mặt cắt Hình 1.6: Sơ đồ bố trí cốt thép trong thân tường của tường chắn kiểu mút tường chắn đất kiểu mút thừa thừa 1.
Tường chắn đất kiểu xếp cũi và xếp lồng: Tường kiểu xếp cũi là loại kết cấu khung giá hình hộp do các thanh dầm bằng bê tông hoặc gỗ xếp dọc ngang xen kẽ, bên trong đổ đất hoặc đá hộc và dựa vào tác dụng hạn chế hông của các thanh dầm để hình thành nên toàn khối tường chống đỡ lực đẩy ngang của đất sau tường [Hình 1. Tường kiểu xếp lồng thì dùng các lồng hộp đan bằng lưới sợi thép, bên trong xếp đá [Hình 1.