I. Tổng quan về các giải pháp xử lý nền đường đắp cao vào cầu trên nền đất yếu
Chương này trình bày tổng quan về các vấn đề liên quan đến nền đất yếu và các thách thức khi thiết kế và thi công nền đường đắp cao vào cầu. Nền đất yếu thường có sức chống cắt thấp và biến dạng lớn, dẫn đến hiện tượng lún và lún lệch nghiêm trọng. Các yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế nền đường trên đất yếu bao gồm đảm bảo ổn định, tránh trượt sâu và kiểm soát độ lún. Các giải pháp thông dụng như sử dụng cọc đất trộn xi măng, bấc thấm, và vải địa kỹ thuật được đề cập. Tuy nhiên, các phương pháp này có hạn chế về hiệu quả lâu dài và chi phí.
1.1. Đất yếu và các vấn đề đặt ra
Đất yếu là loại đất có sức chống cắt thấp và biến dạng lớn, gây ra hiện tượng lún và lún lệch nghiêm trọng. Khi thi công nền đường đắp cao trên đất yếu, các vấn đề như lún nền tự nhiên, lún do đắp đất, và khó khăn trong đầm nén gần mố cầu thường xảy ra. Hiện tượng lún lệch giữa nền đường và mố cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ, ảnh hưởng đến an toàn giao thông và tuổi thọ công trình.
1.2. Yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế
Theo quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu (22TCN 262-2000), hệ số ổn định tối thiểu Kmin=1,4 khi nghiệm toán trượt sâu theo phương pháp Bishop. Độ lún tổng cộng cần được tính toán để đảm bảo nền đường không biến dạng quá mức, gây hư hỏng các kết cấu xung quanh như mố cầu và cọc ván.
II. Cơ sở lý thuyết tính toán sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép
Chương này tập trung vào cơ sở lý thuyết để tính toán sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép trong việc xử lý nền đường đắp cao vào cầu. Sàn giảm tải giúp phân bố tải trọng đều trên nền đất, giảm áp lực lên đất yếu. Cọc bê tông cốt thép có vai trò truyền tải trọng xuống các tầng đất chịu lực, giảm độ lún và lún lệch. Phương pháp tính toán bao gồm xác định sức chịu tải của cọc, độ lún của móng cọc, và sử dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng và phân tích kết quả.
2.1. Sức chịu tải của cọc
Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép được xác định dựa trên độ bền vật liệu, cường độ đất nền, và kết quả thí nghiệm xuyên hiện trường. Các yếu tố như hệ số uốn dọc và hệ số Kạ cũng được tính toán để đảm bảo cọc đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
2.2. Tính toán độ lún
Độ lún của sàn giảm tải trên hệ cọc được tính toán bằng phương pháp phân tử hữu hạn (FEM). Phần mềm Plaxis được sử dụng để mô phỏng và phân tích độ lún, chuyển vị ngang của cọc, và biến dạng của nền đường. Kết quả cho thấy độ lún còn lại sau khi sử dụng sàn giảm tải là 5,49cm, giảm đáng kể so với phương pháp đắp trên nền tự nhiên.
III. Ứng dụng tính toán đường dẫn vào cầu và mố cầu tại Cầu Chàng Ré Sóc Trăng
Chương này áp dụng lý thuyết và phương pháp tính toán vào thực tế công trình Cầu Chàng Ré, tỉnh Sóc Trăng. Sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép được sử dụng để xử lý nền đường đắp cao vào cầu. Kết quả phân tích bằng Plaxis 2D cho thấy độ lún còn lại sau 20 năm là 8,49cm, giảm 11,73cm so với phương pháp đắp trên nền tự nhiên. Chênh lệch lún giữa đoạn giáp mố cầu và cuối sàn giảm tải không đáng kể (0,11cm), chứng tỏ hiệu quả của giải pháp này.
3.1. Tổng quan về Cầu Chàng Ré
Cầu Chàng Ré là công trình giao thông quan trọng tại tỉnh Sóc Trăng, được xây dựng trên nền đất yếu. Hiện tượng lún và lún lệch tại các công trình tương tự trong khu vực đã thúc đẩy việc nghiên cứu và áp dụng giải pháp sàn giảm tải kết hợp cọc bê tông cốt thép.
3.2. Kết quả tính toán
Kết quả phân tích bằng Plaxis 2D cho thấy độ lún còn lại sau khi sử dụng sàn giảm tải là 5,49cm, giảm 7,32cm so với phương pháp đắp trên nền tự nhiên. Sau 20 năm, độ lún còn lại là 8,49cm, giảm 11,73cm so với phương pháp truyền thống. Chênh lệch lún giữa đoạn giáp mố cầu và cuối sàn giảm tải không đáng kể (0,11cm), chứng tỏ hiệu quả của giải pháp này.
