CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU VÀ MỐ CẦU 1.1 Tổng quan Nền đắp là một trong những loại công trình phổ biến mà ta thường gặp, khối lượng đất đắp cao là một trong những nguyên nhân gây lún ở các công trình, đặc biệt là những công trình trên nền đất yếu. Do những thiếu sót của công tác khảo sát, thiết kế hoặc thi công dẫn tới nền đường thường xuyên bị hư hỏng ngay trong giai đoạn thi công và sau khi xây dựng công trình hoặc đã đưa nó vào sử dụng Hiện nay hiện tượng lún lệch nền đường dẫn vào cầu và mố cầu gần như xuất hiện ở tất cả các công trình cầu trên nền đất yếu. Và 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, và đôi khi còn gây ra những hậu quả không mong muốn Trong khu vực đồng bằng Sông Cửu Long đã xây dựng nhiều cầu phục vụ nhu cầu qua lại của người dân trong vùng và phát triển kinh tế khu vực. Gần như toàn bộ công trình cầu trong khu vực này là xây dựng trên nền đất yếu.
Đặc điểm của nền đất yếu là khả năng chịu tải của đất nền thấp, biến dạng lớn và kéo dài, sức chống cắt bé, độ nén lún lớn. Do đó các cầu thường xuyên phải duy tu đắp bù lún hằng năm gây tốn kém kinh phí. * Một số nguyên nhân gây lún lệch giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu: - Do nền đất đắp cao trên nền đất yếu. - Do tài liệu khảo sát địa chất công trình không chính xác + Phương pháp thí nghiệm hiện trường không phù hợp.
+ Phương pháp lấy mẫu không đúng chuẩn, mẫu không còn nguyên dạng + Phương pháp thí nghiệm trong phòng. + Dụng cụ thí nghiệm không đạt tiêu chuẩn + Trình độ của cán bộ thí nghiệm - Do nhà thầu tư vấn 4 + Chủ quan trong công tác thiết kế, không tính toán giải pháp thiết kế cụ thể cho từng công trình. + Trình độ cán bộ tư vấn còn non yếu, không đủ khả năng đánh giá đúng bản chất hoạt động của nền đường làm cho giải pháp thiết kế không phù hợp. - Do nguồn vốn hạn hẹp - Do nhà thầu thi công xây dựng + Không đáp ứng yêu cầu của đồ án thiết kế đã được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt + Không tuân thủ qui trình thi công nghiêm ngặt + Trình độ cán bộ kỹ thuật còn kém.[1] * Một số giải pháp thông dụng để xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu - Bơm hút chân không gia tải trước - Giếng cát gia tải trước - Bấc thấm gia tải trước - Cọc đất trộn xi măng hoặc vôi - Cọc bê tông cốt thép kết hợp với vải địa kỹ thuật - Sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép 1.2 Giải pháp Sàn giảm tải xử lý lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu Đoạn nền đường dẫn vào cầu thường đắp cao hơn nhiều so với các đoạn đắp của nền đường, nhưng chiều dài ngắn nên phải sử dụng những biện pháp xử lý nền phức tạp hơn để đảm bảo tính ổn định và tính lún cho nền đường, giảm hư hỏng cho nền.
Đối với nền đường dẫn vào cầu có chiều cao đắp cao thì dùng giải pháp sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép, với chiều cao đắp thấp có thể sử dụng các phương pháp khác như: bấc thấm kết hợp gia tải trước, cọc xi măng đất kết hợp vải địa kỹ thuật,… Tuỳ theo chiều cao đắp và địa chất công trình mà ta có những biện pháp xử lý nền thích hợp. Sàn giảm tải bê tông cốt thép trên hệ cọc bê tông cốt thép: Đối với các công trình có tải trọng đắp lớn thì việc sử dụng sàn giảm tải là biện pháp thích hợp để giảm sự chênh lệch lún giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu, 5 tăng tính ổn định cho công trình, giảm sự phá hoại kết cấu áo đường, tạo sự thoải mái khi lưu thông xe trên đường. Đặc điểm của giải pháp này là thiết kế cọc với cao độ mũi cọc thay đổi dọc theo chiều dài đường dẫn, mũi cọc sâu nhất tại vị trí sát mố cầu và mũi cọc cao nhất tại vị trí nối tiếp với nền đường hoặc thay đổi khoảng cách cọc, làm cho khả năng chịu tải cọc giảm dần làm cho độ lún của nền đường thay đổi theo đường dẫn.1 Mặt cắt ngang nền đường dẫn vào cầu Hình 1.2 Mặt cắt dọc đường dẫn được xử lý bằng sàn giảm tải trên hệ cọc Ưu điểm: - Công trình có chiều sâu lớp đất yếu dưới nền thiên nhiên lớn - Độ tin cậy cao, ổn định lâu dài. - Biện pháp thi công đơn giản, rút ngắn được thời gian xử lý nền - Khắc phục được sự biến dạng lún tổng thể và giảm biến dạng lún không đồng đều của đất nền, ổn định trượt ngang.
- Công nghiệp hoá trong việc chế tạo và thi công cọc. Nhược điểm: - Chi phí tương đối cao 6 * Một số công trình xây dựng nền đường dẫn vào cầu tại khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long - Công trình cầu Cái Răng, cầu Đầu Sấu: công trình nằm trên tuyến Quốc lộ 1A và , cầu Gạch Ngỗng thuộc địa bàn thành phố Cần Thơ.3 Đường dẫn vào Cầu Gạch Ngỗng sau khi xây dựng xong Hình 1.4 Vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn vào cầu và mố cầu được xử lý tốt bằng sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép 7 Hình 1.5 Đường dẫn vào cầu Cái Răng xử lý tốt bằng sàn giảm tải với chiều cao đắp rất cao - Cầu Mỹ Thuận : thuộc địa bàn tỉnh Vĩnh Long và tỉnh Tiền Giang, nằm trên Quốc lộ 1A, được xây dựng qua sông Tiền, Cầu có chiều dài L=1535m, khổ cầu 24m, chiều dài đường dẫn thiết kế khoảng 160m. Theo số liệu quan trắc lún hiện nay mức độ lún lệch đường dẫn đầu cầu không đáng kể.6 Đường dẫn vào cầu Mỹ Thuận khi mới thi công xong 8 - Công trình Cầu Cần Thơ : Cầu bắc qua Sông Hậu nối thành phố Cần Thơ và tỉnh Vĩnh Long, là cầu dây văng có nhiều chính dài nhất tại khu vực Đông Nam Á. Cầu có chiều dài 2750m ( toàn tuyến 15850m) , khổ cầu rộng 23.1m trong đó có bốn làn xe và hai lề bộ hành.7 Đường dẫn vào cầu Cần Thơ - Công trình Cầu Xà No: trên tuyến đường nối TX Vị thanh – Cần Thơ với đường tỉnh 933 đi Kiên Giang.
Phần cầu chính với tổng chiều dài là 347,52m , với sàn giảm tải có chiều dài 50m mỗi bên. Bề rộng toàn cầu là 39,5m.8 Đường dẫn vào cầu Xà No xử lý tốt bằng sàn giảm tải Hình 1.9 Thi công đóng cọc sàn giảm tải của đường dẫn vào cầu 10 Hình 1.10 Thi công Sàn giảm tải của đường dẫn vào cầu * Bên cạnh những công trình xây dựng thành công đường dẫn vào cầu thì có một số công trình xây dựng không thành công đường dẫn vào cầu bị lún - Cầu Bình Triệu 2: Hình 1.11 Đường dẫn vào cầu Bình Triệu 2 bị hư hỏng - Cầu Phú Mỹ: là cầu dây văng bắc qua sông Sài Gòn nối Quận 2 và Quận 7 , khổ cầu rộng 27.5m , được đưa vào sử dụng năm 2009, hiện đường dẫn vào cầu bị hư hỏng 11 Hình 1.12 Đường dẫn vào cầu Phú Mỹ bị hư hỏng * Nhận Xét Có nhiều nguyên nhân gây lún lệch đường dẫn vào cầu và mố cầu, một trong số những nguyên nhân quan trọng là nền đắp cao trên nền đất yếu. Hiện nay có nhiều giải pháp để xử lý nền đất yếu, tùy theo điều kiện địa chất, vị trí địa lý, điện kiện kinh tế kỹ thuật mà ta có những biện pháp xử lý nền thích hợp. Đối với các công trình đắp cao, cần hệ số tin cậy cao, độ ổn định lâu dài thì sử dụng biện pháp xử lý nền bằng sàn giảm tải trên hệ cọc bê tông cốt thép là phù hợp, vì tận dụng được nền đường hiện hữu mà vẫn đảm bảo yêu cầu chặt chẽ về độ lún của công trình, đảm bảo tiến độ thi công, diện tích sử dụng đất không nhiều, không làm ảnh hưởng đến công trình lân cận, đảm bảo khả năng lưu thông khi thi công và giải quyết triệt để vấn đề lún phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đường đô thị 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SÀN GIẢM TẢI ĐỂ XỬ LÝ LÚN LỆCH GIỮA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU VÀ MỐ CẦU 2.1 Cơ sở lý thuyết về cọc BTCT Theo quy phạm thiết kế móng cọc thì móng cọc và nền móng cọc được tính theo các trạng thái giới hạn sau đây: - Trạng thái giới hạn I ( TTGH I) ( theo cường độ ) + Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền + Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc + Độ ổn định của cọc và móng - Trạng thái giới hạn II ( TTGH II) ( biến dạng) + Độ lún móng cọc + Chuyển vị ngang của cọc và móng cọc - Ngoài ra, trong thiết kế móng cọc cần lưu ý thêm: + Khi trong nền đất dưới mũi cọc có lớp đất yếu thì cần phải kiểm tra sức chịu tải của lớp này để đảm bảo điều kiện làm việc tin cậy của cọc + Khi cọc làm việc trong đài cao hoặc cọc dài và mảnh xuyên qua lớp đất nếu có sức chịu tải nhỏ hơn 50kPa ( hoặc sức chống cắt thoát nước nhỏ hơn 10kPa) thì cần kiểm tra lực nén cực hạn của thân cọc.
+ Khi cọc nằm ở sườn dốc, mép biên cạnh hố đào… cần kiểm tra tính ổn định của các cọc và móng. Nếu có yêu cầu nghiêm ngặt đối với chuyển vị ngang, phải kiểm tra chuyển vị ngang. + Tính toán khả năng chống nứt và độ mở rộng khe nứt của cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện hành. * Cường độ của vật liệu làm cọc Cọc BTCT chế tạo sẵn phải được thiết kế để có thể chịu được giá trị nội lực sinh ra trong quá trình cẩu, vận chuyển, lắp dựng, thi công hạ cọc và chịu tải với hệ số an toàn và hợp lý.
