Chương 1 TONG QUAN VE CÁC GIẢI PHÁP XU LY NEN DUONG DAP CAO SAU MO CAU TREN DAT YEU 1.1 Giới thiệu Giải pháp nền đất đắp cao được sử dụng ở khu vực đường dẫn vào cau, phải đáp ứng những yêu cầu về kỹ thuật lẫn mỹ quan, kiến trúc. Tuy nhiên cùng với đó là những van dé xảy ra khi bên dưới nên đắp là nền đất yếu mà địa chat vô cùng phức tạp, mức độ biến dạng rất lớn. Vì nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan ma van dé nay xảy ra ở nhiều khu vực có những công trình xây dựng trên nên đất yêu Đất yếu được định nghĩa là các loại đất có sức chồng cat nhỏ và tính biến dạng (ép lún lớn), do vậy nên dap trên đất yếu, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị mat ôn định toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đên mặt đường, công trình trên đường và cả mô câu lân cận Lun nên đường đầu cầu dẫn đến sự thay đối đột ngột cao độ tại khu vực tiếp giáp nền đường va mồ cau, tạo thành điểm gãy trên trac dọc tuyến đường, thậm chí tạo thành những hồ(rãnh) lún sâu sát mồ cầu. Hiện tượng này làm giảm năng lực thông hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích phụ thêm lên mồ cầu hoặc cống, tốn kém cho công tác duy tu bảo dưỡng.
gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông va làm mat an toàn giao thông. Nguyên nhân gây ra hiện tượng lún có rất nhiều. Cụ thể là do lún nền đất tự nhiên, lún do chính bản thân nền đắp, lún do sự khó khăn trong đầm nén đất đắp sát mồ và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một vài năm khai thác đã xuất hiện lún gây ra sự chênh cao giữa mặt đường và bản quá độ của công trình cầu.2 Một số giải pháp xử lý nền đường dẫn đầu cầu [1] 1.1 Dap trực tiếp trên đất yếu -5- Có thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp (không dùng một biện pháp xử lý nào khác) khi tính toán 6n định và lún của nên đắp trực tiếp trên nền thiên nhiên (bao gồm cả đất yếu ở dưới). Trong mọi trường hợp đắp trực tiếp trên đất yếu đều nên có tầng đệm cát day tối thiểu 50cm và rộng thêm so với chân ta luy nền dap mỗi bên 0,5-1,0m.
Các trường hợp sau day có thé xét tới việc áp dụng giải pháp đắp trực tiếp: Trên vùng đất yếu có lớp vỏ dày 1-2m thì chiều cao nền dap trực tiếp có thé tới 2-3m, nếu lớp vỏ day trên 2m thì chiều cao dap trực tiếp có thé tới 3-4m; Trên vùng than bùn loại I hoặc đất yếu dẻo mềm có bé day than bùn dưới 1 - 2m; Trên vùng bùn cát, bùn cát mịn (loại này có hệ số cô kết thường lớn nên lún nhanh). Ngoài ra, đối với các trường hợp nên đắp được dự báo lún ít và lún nhanh nhưng nếu dap ngay đến đủ cao độ thiết kế sẽ không bảo đảm ổn định theo tiêu chuẩn thì vẫn có thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp kèm với biện pháp khống chế tốc độ dap (đắp từng dot; giữa các đợt đắp có thời gian chờ cố kết) dé bảo đảm yêu cầu 6n chỉ trừ khi việc khống chế tốc độ đắp dẫn tới quá kéo dai thời gian, không bảo đảm được yêu cầu về tiễn độ thi công đối với toàn bộ công trình đường thì mới cần nghĩ đến các giải pháp xử lý khác.2 Đào một phan hoặc dao toàn bộ đất yếu Giải pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ồn định, giảm độ lún và thời gian lún; do vậy trừ trường hợp trên đất yếu có tồn tại lớp vỏ không yếu ra, trong mọi trường hợp khác người thiết kế đều nên ưu tiên xem xét áp dụng hoặc kết hợp việc đảo một phần đất yếu với các giải pháp khác. Đặc biệt thích hợp là trường hợp lớp đất yéu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của tải trọng dap. Dùng sơ đồ công nghệ dao đất yếu bang máy xúc gầu dây, đào đến đâu đắp lẫn đến đó thì chiều sâu đảo có thé thực hiện được là 2-3m.
Điều chủ yếu là phải thiết kế bố trí mặt băng thi công hợp lý, thuận lợi cho việc day đất đắp lấn nhanh chóng sau khi luống đào hình -6- thành; đất yếu đào ra có thé đồ về phía 2 bên đoạn đã đắp lan xong dé tạo nên bệ phản áp (a) (b) Đất eo. Thay dat ⁄ Đất yếu ⁄⁄ ⁄⁄ Hoặc VEKT Nền cứng ⁄ Nền cứng Hình 1.1 Các phương án thay đất a) Thay toàn bộ b) Thay một phan kết hợp vải địa kỹ thuật Các trường hợp dưới đây đặc biệt thích hợp đối với giải pháp đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu: Bè dày lớp đất yếu từ 2m trở xuống (trường hop này thường đảo toàn bộ đất yếu để đáy nên đường tiếp xúc hắn với tầng đất không yếu); Đất yếu là than bùn loại I hoặc loại sét, á sét déo mềm, đẻo chảy; trường hợp này, nếu chiều dày đất yếu vượt quá 4-5m thì có thể đào một phân sao cho đất yếu còn lại có bề dày nhiều nhất chỉ bang 1/2 - 1/3 chiều cao đắp (kế cả phan đắp chim trong đất yếu). Trường hợp đất yếu có bề dày dưới 3m và có cường độ quá thấp đào ra không kip dap như than bùn loại I, loại III, bùn sét (độ sệt B>1) hoặc bun cát min thì có thể áp dụng giải pháp bỏ đá chìm đến đáy lớp đất yếu hoặc bỏ đá kết hợp với dap quá tải để nền tự lún đến đáy lớp đất yếu. Giải pháp này đặc biệt thích hợp đối với trường hợp thiết kế mở rộng nên đắp cũ khi cải tao, nâng cấp đường trên vùng đất yếu.
Dùng cọc tre đóng 25 cọc/mˆ cũng là một biện pháp cho phép thay thế việc dao bớt đất yếu trong phạm vi bằng chiều sâu cọc đóng (thường có thé đóng sâu 2- _7. Coc tre nên dùng loại có đường kính dau lớn trên 7em, đường kính đầu nhỏ trên 4cm băng loại tre khi đóng không bị dap, gay. Khi tính toán được phép xem vùng đóng cọc tre như trên là nền đương đã đắp. Trên đỉnh cọc tre sau khi đã đắp một lớp 30cm nên rải vai địa kỹ thuật (hoặc các loại geogrids có chức năng tương tự) để tạo điều kiện phân bố đều tải trọng nền đắp trên các cọc tre.
Tương tự, có thé dùng các coc tram loại có đường kính đầu lớn trên 12cm, đầu nhỏ trên 5cm, đóng sâu 3-5cm với mật độ 16 coc/m”.3 Dap bé phan ap Giải pháp này chỉ dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tac dung tăng mức 6n định chống trượt trồi cho nền đường, cả trong quá trình dap va quá trình đưa vào khai thác lâu dài. Nếu đắp nên và dap bệ phan áp hai bên đồng thời thì không cần khống chế tốc độ đắp, vì vậy có thé thi công nhanh. Tuy nhiên giải pháp này không giảm được thời gian lún cố kết và không những không giảm được độ lún mà còn tăng thêm độ lún (do thêm tải trọng của bệ phản áp ở hai bên). Ngoài ra, nó còn có nhược điểm là khối lượng dap lớn và diện tích chiếm ruộng đất lớn.
Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đất yếu là than bùn loại HI và bùn sét.4 Tầng cát đệm Tang cát đệm được bố trí giữa đất yếu và nền dap dé tăng nhanh kha năng thoát nước cô kết từ phía dưới đất yếu lên mặt dat tự nhiên dưới tác dụng của tải trọng nền dap. Tang cát đệm nên được sử dung trong các trường hợp đắp trực tiếp trên đất yếu va bắt buộc phải có khi áp dụng các giải pháp thoát nước cố kết theo phương thăng đứng Cát dùng làm tang cát đệm can phải bảo đảm được các yêu cau sau: Cát phải là loại cát có ty lệ hữu cơ < 5% cỡ hạt lớn hơn 0,25mm chiếm trên 50% cỡ hạt nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5% và phải thoả mãn một trong hai điều kiện sau: Dạ —80 `6 (1.1) Dị 2 Ds) và 23 (12) Dị: Deo Trong do: Dao - Kích cỡ hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 30%. Dio - Kích thước đường kính hat mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 10%. Chiều dày tầng cát đệm ít nhất phải bằng độ lún tổng cộng S nhưng không được nhỏ hon 50cm.
Độ chặt đầm nén của tầng cát đệm chỉ yêu cầu đạt 0.9 độ chặt đầm nén tiêu chuẩn (phục vụ xe máy thi công các lớp trên).5 Thoát nước cô kết theo phương thăng đứng (sử dụng giếng cát hoặc bac thắm) Nhờ có bố trí các phương tiện thoát nước theo phương thang đứng (giếng cát hoặc bắc thấm) nên nước cô kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụng tải trọng dap sẽ có điều kiện dé thoát nhanh (thoát theo phương nằm ngang ra giếng cát hoặc bắc thấm rồi theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên). Tuy nhiên, để đảm bảo phát huy được hiệu quả thoát nước này thì chiều cao nền đắp tối thiểu nên là 4m và khi thiết kế cần thoả mãn các điều kiện theo quy định Oy, +0, > (1,2 ~ 15)op, (1. ơ, - Ứng suất (áp lực) thăng đứng do tải trọng dap (phần nên dap và phan dap gia tải trước nếu có, nhưng không kế phần chiều cao đắp h, quy đổi từ tải trong xe cộ) gây ra ở độ sâu z trong đất yếu kế từ đáy nền đắp (MPa); o, được tính theo toán đồ Osterberg ở Phụ lục H. Opy - Áp lực tiền cỗ kết ở độ sâu z trong đất yếu (MPa); ø„; được xác định từ thí nghiệm cô kết.
Điều kiện (IV-4a) và (IV-4b) phải được thoả mãn đối với mọi độ sâu z trong phạm vi từ đáy nền đắp đến hết chiều sâu đóng giếng cát hoặc cắm bắc thấm. Nếu không thoả mãn các điều kiện nói trên thì có thể kết hợp với biện pháp gia tải trước dé tăng o,. Các giải pháp dùng phương tiện thoát nước có kết thăng đứng thường chỉ áp dụng khi tầng đất yếu dày (bề dày tang đất yếu vượt quá bề rộng đáy nền dap) va nền dap cao. Vì giá thành xây dựng cao nên thường chỉ áp dụng khi dùng các giải pháp khác không thé bảo đảm được tiêu chuẩn về phan độ lún cố kết còn lại AS trong thời hạn thi công quy định.