document

Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Thi công đường qua vùng đất yếu cầu hệ Cao

BO GIAO THONG VAN TAI

TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

GIAO TRINH MON HOC

THỊ CÔNG ĐƯỜNG QUA

VÙNG ĐẤT YẾU TRÌNH ĐỘ CAO ĐĂNG NGHÈẺ: XÂY DỰNG CÂU ĐƯỜNG

Ban hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày

21/12/2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung wong I

Hà nội, 2017

+

BO GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

GIAO TRINH

Môn học: Thi công đường qua

vùng đất yếu NGHE: XAY DUNG CAU DUONG

TRINH DO: CAO DANG

Hà Nội — 2017

LOI NOI ĐẦU

Thi công đường qua vùng đất yếu là môn học bắt buộc trong chương trình dạy nghề dài hạn, nhằm trang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản về thi công công trình đường đất yếu

Hiện nay các cơ sở dạy nghề đều đang sử dụng tài liệu giảng dạy theo nội dung tự biên soạn, chưa được có giáo trình giảng dạy chuẩn ban hành thống nhất, vì vậy các giáo viên và học sinh sinh viên đang thiếu tài liệu để giảng dạy

và tham khảo

Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Thi công đường qua vùng đất yếu cầu hệ Cao đẳng nghề, giáo trình này gồm những nội dung chính như sau:

Bài 1: Khái niệm chung

Bài 2: Phương pháp đắp bệ phản áp

Bài 3: Phương pháp thi công vải địa kỹ thuật

Bài 4: Phương pháp gia tải tạm thời

Bài 5: Kỹ thuật thi công đường thấm thẳng đứng bằng cọc cát, giếng cát

Bài 6: Kỹ thuật thi công đường thấm thẳng đứng bằng bắc thắm

Bài 7: Phương pháp cọc đất gia có xi măng

Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn có, trong nước và với kinh nghiệm giảng dạy thực tế Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót

Chúng tôi rất trân trọng và cám ơn những ý kiến đóng của đồng nghiệp và các nhà chuyên môn để giáo trình Thi công đường qua vùng đất yếu đạt được sự hoàn thiện trong những lần biên soạn sau này

Chân thành cảm ơn !

Nhóm tác giả !

BAI 1: KHAI NIEM CHUNG

3 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng:

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 2

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP THỊ CÔNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT

1 Khái niệm

3 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng:

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 4

2.1 Yêu cầu kỹ thuật:

2.2 Thiết bị thi công:

2.3 Biện pháp thi công:

3 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 5

BÀI 6: KỸ THUẬT THỊ CÔNG ĐƯỜNG THẤM THẲNG ĐỨNG BẰNG BẤC THẤM

3.4 Yêu cầu kĩ thuật của vải địa kĩ thuật

3.5 Thiết kế đệm cát trên đầu bấc thấm:

4 Phương pháp thi công

4.1 Thi công đệm cát trên đầu bấc thấm:

4.2 Thi công cắm bấc thấm:

4.3 Dap vat liệu gia tải và dỡ tải:

4.4 Kiểm tra và nghiệm thu công trình:

5 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 6

1.3 Hiệu quả từ việc sử dụng công nghệ gia cố đất nền bằng cột đất -ximăng:

2.5 Công tác khảo sát, thí nghiệm phục vụ tính toán và thiết kế cải tạo, gia cố

2.6 Các phương pháp tính toán và thiết kế cải tạo gia cố đất nền bằng công nghệ trộn sâu cọc đất — xi măng

2.7 Kiểm soát chất lượng

2.8 Thiết bị thi công

2.9 Các ứng dụng chính

3.Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 7

Phụ lục bài 7 A (tham khảo)

Phụ lục bài 7 B (tham khảo)

Phụ lục bài 7 C (Tham khảo)

Phụ lục bài 7 D (Tham khảo)

Phụ lục bài 7 E( Tham khảo) 105

Phụ lục chung A(Tham khảo) 106

Phụ lục chung B(Tham khảo)

Tài liệu tham khảo:

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG

1 Khái niệm:

Đất mềm yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (0,5 — 1,0 daN/cm?), có

tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), mô đun biến

dạng thấp (Eo < 50 daN/cm”), lực chống cắt nhỏ,

1.1 Nguồn gốc đất yếu

Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí

trong không gian, điều kiện vật lý và khí hậu, mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, cát hạt mịn, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa,

Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất dét yếu bão hòa nước Loại

đất này có những tính chất đặc biệt, đồng thời cũng có các tính chất tiêu biểu

cho các loại đất yếu nói chung, vì vậy dưới đây sẽ giới thiệu kỹ loại đất này

phù sa trong các điều kiện địa hình khác nhau với sự giao lưu của nước sông và

nước biển có thé dẫn đến một tỷ lệ bồi lắng rất cao

c) Dat sét bờ biển và bãi lầy

Tùy theo điều kiện địa phương, địa hình, các vỉa sét này khi mang tính chất của vỉa sét vùng châu thổ, khi thì mang tính chất của via sét biển

1.2 Sự phân bố của các vùng đất yếu ở Việt Nam

Căn cứ vào nguồn gốc và điều kiện hình thành các dồng bằng, đồng thời dựa

vào tài liệu thăm do dia chất công trình, sơ bộ có thể nhận xét về đặc điểm

chung của các tầng lớp mềm yếu ở Việt Nam như sau:

a) Đồng bằng Bắc Bộ chủ yếu là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác Châu mới của hai sông lớn là sông Hồng, sông Thái Bình và các chỉ lưu của chúng Miền đồng bằng này có diện tích rất rộng (khoảng 15000 km2) và ít đồi núi sót Vùng phù sao sông Hồng chiếm diện tích lớn nhất trong miền

9

nay

b) Đồng bàng Thanh — Nghệ Tĩnh có những khu vực bồi tụ, mài mòn xen kẽ nhau So với đồng bằng Bắc Bộ, tầng trầm tích kỷ thứ tư ở đây không dày lắm Các trầm tích ở đây cũng rất đa dạng; có trầm tích bồi tụ tam giác

châu, có loại bồi tích bồi tụ ven biển

c) Đồng bằng ven biển Trung Bộ là đòng bằng mài mòn bồi tụ điển hình

Trầm tích kỷ thứ tư ở đây thường thấy ở vùng thung lũng các sông và

thường là loại phù sa bồi tích Vùng duyên hải thuộc loại trầm tích phát triéntrén các đầm phá cạn dần; bôi tích trong điều kiện lắng đọng tĩnh

d) Đồng bằng Nam Bộ có thể chia thành 3 khu vực dựa vào chiều dày lớp đất

yếu:

- Khu vực có đất yếu day 1 — 30m, bao gồm các vùng ven TP HCM, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, phía tây Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy

Núi cho tới vùng ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa đông bắc đồng bằng từ Vũng

Tàu đến Biên Hòa

-_ Khu vực có lớp đất đá yếu dày 5 — 30m phân bố kề cận khu vực trên và

chiếm đại bộ phận đồng bằng và khu trung tâm Đồng Tháp Mười

- Khu vực có lớp đất yếu dày 15 — 300m chủ yếu thuộc lãnh thổ các tỉnh Vĩnh

Long, Trà Vinh, Bến Tre tới vùng duyên hải các tỉnh Tiền Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng

2 Tính chất chung của các vùng đất yếu ớ Việt Nam

Nói chung các loại đất yếu thường có những đặc điểm sau đây:

+ Thường là đất sét có lẫn hữu cơ (nhiều hoặc ít)

+ Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ

+ Bão hòa nước hoặc độ thấm nước rất bé

+ Cường độ chống cắt nhỏ và kha năng nén lún lớn

Ở Việt Nam thường gặp các loại đất sét mềm, bùn và than bùn Ngoài ra ở

một số vùng còn gặp loại đất có ít nhiều tính chất của loại đất lún sập như đất

badan ở Tây Nguyên và thỉnh thoảng còn gặp các vỉa cát chảy là những loại dat

yếu có những đặc điểm riêng biệt

2.1 Đất sét mềm

Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước và có

cường độ cao hợ so với bùn

10

Đất sét mềm có những đặc điểm riêng biệt nhưng cũng có nhiều tính chất

chung của các đất đá thuộc loại sét, đó là sản phẩm ở giai đoạn đầu của quá

trình hình thành đất đá loại sét

Đất sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như thạch anh, fenspat (phần phân tán thô) và các khoáng vật sét (phần phân tán mịn) Các khoáng vật sét này là các silicat alumin có thể chưa các ion Mg, K, Ca, Na và Fe chia thành ba loại

chính là ilit, kaolinit và mônmô rilônit Đây là những khoáng vật làm cho đất

a) Tính dẻo: Một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét mềm là tính

dẻo Nhân tố chủ yếu chỉ phối độ dẻo là thành phần khoáng vật của nhóm

hạt kích thước nhỏ hơn 0,002 mm và hoạt tính của chúng đối với nước

b) Độ bền cấu trúc: hay cường độ kết cầu ơ, hoặc q của chúng Nếu tải trọng

truyền lên đất nhỏ hơn trị số ơ thì biến dạng rất nhỏ, có thể bỏ qua, còn khi vượt qua o, thì đường cong quan hệ giữa hệ số rỗng và áp lực bắt đầu

có độ dóc lớn Trị số ơ của đất sét mềm vào khoảng 0,2 — 0,3 daN/cn

e) Tính chất lưu biến cũng là một tính chất quan trọng của đất sét yêu Đất sét

yếu là một môi trường déo nhớt, chúng có tính từ biến và có khả năng thay

đổi độ bền khi chịu tác dụng lâu dài của tải trọng Khả năng đó gọi là tính

lưu biến Ngoài sự từ biến, trong tính chất lưu biến của đất sét còn có biểu

hiện giảm dần ứng suất trong đất khi biến dạng không đổi, gọi là sự chùng

ứng suất Thời gian mà ứng suất gây nên biến dạng đang xét giảm đi e =

2,7183 lần gọi là chu kỳ chùng ứng suất Ở đất sét yêu chu ky ching img

suất thường rất ngắn

đ) Hiện tượng hap thụ là khả năng đất sét yếu hút từ môi trường xung quanh

và giữ lại trên chúng những vật chất khác nhau (cứng, lỏng, hơi), những

ion phân tử và các hạt keo Người ta dùng nó đẻ giải thích nhiều hiện

tượng và tính chất đặc biệt của đất sét

2.2 Bùn

Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc

trong môi trường nước biển, gồm các hạt rất mịn (nhỏ hơn 200 I) với tỷ lệ

phần trăm các hat < 2 p, ban chất khoáng vật thay đổi va thường có kết cấu tổ ong Tỷ lệ phần trăm các chất hữu cơ nói chung dưới 10%

Theo quy phạm Liên Xô SNIP H — 1,62 thì bùn là trầm tích thuộc giai đoạn

đầu của quá trình hình thành đất đá loại sét, được thành tạo trong nước, có sự

tham gia của quá trình vi sinh vật Độ ẩm của bùn luôn cao hơn giới hạn chảy,

còn hệ số rong e>I (với á cát và á sét) và e > 1,5 (với sét)

Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng, vịnh, hồ

hoặc các bãi bồi cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều

Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu lực

Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn Như vậy bùn là trầm tích nén

chưa chặt và dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ

có thể thực hiện được sau khi áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt

2.3 Than bùn

Than bùn là đất yếu hữu cơ, được thành tạo do kết quả phân hủy các di tích hữu cơ (chủ yếu là thực vật) tại các đầm lầy Than bùn có dung trọng khô rat

thap (3 — 9 kN/m*), ham lugng hitu co chiém 20 — 80%, thudng cd mau den

hoặc màu sẫm, cấu trúc không mịn, còn thấy tàn dư thực vật

Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm cao, trung bình 85 — 90% và có

thể đạt hàng trăm phần trăm Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều

và mạnh nhất; hệ số nén lún có thể đạt 3 — 8 — 10 cm”/daN, vì thế phải thí

nghiệm than bùn trong các thiết bị nén với mẫu cao ít nhất 40 -50 cm

2.4 Các loại đất yếu khác

a) Cát chảy là loại cát mịn, có kết cấu rời rạc, khi bão hòa nước có thể bị nén

chặt hoặc pha loãng đáng kể, có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét Loại cát này khi tác dụng chấn động hoặc ứng suất thủy động thì chuyển sang trạng thái lỏng nhớt gọi là cát chảy Khi gặp cát chảy, cần nghiên cứu kỹ, xác định chính xác nguyên nhân phát sinh, phát triển để áp dụng các biện pháp

xử lý thích hợp

b) Đất badan cũng là một loại đất yếu với đặc điểm là độ rỗng rất lớn dung

trọng kho rất thấp, thành phần hạt của nó gần giống với thành phần hạt của đất á sét, khả năng thắm nước khá cao

3 Tình hình xây dựng nền đắp trên đất yếu ở Việt Nam:

Ở Việt Nam nền đắp là một trong những loại hình lâu đời và thường gặp

12

nhất Trong hệ thống đê sông, đê bién hang nghin kilomet cùng với hàng nghìn

kilomet đường ôtô, đường sắt đắp qua vùng đồng chiêm trũngcủa đồng bằng

sông Hồng hay cắt qua các kênh rạch chằng chịt của đồng bằng sông Cửu Long

có tỷ lệ không nhỏ các nền đắp xây dựng trên đất yếu

Riêng lĩnh vực xây dựng nền đường ôtô và nền đường sắt chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm thành công và cũng gặp không ít thất bại, tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một đánh giá tương đối toàn diện về tình hình xây dựng và

khai thác nền đường, nhất là các đoạn nền đắp trên đất yếu ở nước ta

3.1 Nền đường ôtô và sân bay

Hệ thống đường ôtô của nước ta có khoảng hơn 10 nghìn kilomet quốc lộ, tỉnh lộ và hàng chục nghìn kilomet đường huyện, xã mà ô tô có thể chạy được

Về kỹ thuật xây dựng thì ngoại trừ các tuyến đường nội thành, các tỉnh lộ, quốc lộ được thi công theo phương pháp cơ giới hiện đại (đắp bằng đất tốt vận chuyên từ xa có đầm nén can thận theo từng lớp, có áp dung các biện pháp xử

lý khi đấp qua nền dat yếu ), các đường còn lại đại bộ phận đều được xây dựng theo phương pháp thủ công đắp bằng đất tại chỗ

6 Đồng bằng sông Cửu Long có một số đoạn đường chạy dọc theo các kênh thì nền đường được đắp bằng phương pháp cơ giới thủy lực theo phương pháp

“thổi” bùn, chất lượng đắp có tốt hơn, tuy nhiên do không có biện pháp xử lý nên chất lượng những đoạn đường đắp qua nền đất yếu vẫn không đảm bảo

Chính vì vậy chất lượng của hệ thống đường ôtô hiện nay rất xấu Với các nền đắp thường gặp những hư hỏng sau:

- Nền đường không đủ cường độ, bị lún nhiều và lún không đều, do đó làm hư

hỏng rất nhanh kết cấu mặt đường xây dựng trên đó

- Nền đường mất ổn định bị lún sụp hoặc trượt trồi trong hoặc sau khi xây

dựng

Để nâng cao cường độ và đảm bảo độ én định của nền đường cần áp dụng các biện pháp:

+ Biện pháp đầm chặt đất nền đường;

+ Biện pháp đắp cao nền đường và quy định chiều cao đất đắp tối thiểu;

+ Những biện pháp thoát nước và ngăn chặn nguồn nước

3.2 Tình hình nền đường sắt

Hệ thống đường sắt của Việt Nam với tổng chiều dài khoảng 1600 km phần

13

lớn được xây dựng cách đây trên dưới một thế kỷ, dưới thời Pháp thuộc Phương pháp xây dựng từ thời đó là phương pháp thủ công với những đoạn nền

đường qua đất yếu đắp bằng đất tại chỗ Sau 30 năm chiến tranh đoạn nền

đường bị hư hỏng nghiêm trọng, được khôi phục nhanh sau năm 1975, chủ yếu cũng bằng phương pháp thủ công, do đó chất lượng nền đường thường không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

3.3 Lựa chọn thiết kế thi công đường qua vùng đất yếu:

Việc lựa chọn các kỹ thuật xây dựng nền đắp trên đất yếu phụ thuộc vào các

yếu tổ sau:

- Thời gian yêu cầu để thi công các công trình

- Biên độ các biến dạng cho phép khi đưa công trình vào sử dụng

- Những bó buộc về môi trường của dự án (phạm vi chiếm đất, sự nhạy cảm với chấn động, việc bảo vệ mực nước ngầm )

- Những bó buộc về ngân sách

Các giải pháp được chọn gắn liền với hai nhóm kĩ thuật:

- Nhóm đầu tiên tập hợp các giải pháp bố trí xây dựng trực tiếp gắn liền với nền đắp (xây dựng theo giai đoạn, gia tải )

- Nhóm thứ hai là nhóm các kĩ thuật cần thiết có trong những can thiệp trong đất nền (thay thé đất xấu, thoát nước, cột balat )

Việc lựa chọn kĩ thuật thích hợp nhất cho một công trình nhất định cần có sự

tham gia của một chuyên gia địa kĩ thuật và một sự đối thoại giữa chuyên gia

này và người thiết kế, giữa chủ đầu tư công trình và nhà thầu về giá thành, thời

hạn thi công và tính khả thi

14

CAU HOI VA BAI TAP BAI 1

Câu 1: Nêu khái niệm về đất yếu, nguén géc va phân loại đất yếu ở Việt Nam?

Câu 2: Trình bày tính chất chung của đất yếu tại Việt Nam?

Câu 3: Tình hình xây dựng nên đất yếu ở Việt Nam hiện nay như thế nào?

15

BAI 2: PHUONG PHAP DAP BE PHAN AP

1 Khái niệm:

Bệ phản áp là một bộ phận của đường, đóng vai trò là một đối trọng, tăng độ

ổn định và cho phép đắp nền đường với các chiều cao lớn hơn, do đó đạt được

độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn hơn Bệ phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chống thấm nước

2 Phương pháp thi công

Khi tăng chiều rộng của bệ phản áp thì giá trị của hệ số an toàn F sẽ tăng lên Chiều cao và chiều rộng của bệ phản áp được xác định theo cường độ chống cắt, chiều dày của lớp đất yếu và hệ số an toàn yêu cầu

Kích thước bệ phản áp thường được lấy như sau:

- Theo kinh nghiệm của Trung Quốc:

Chiều cao h > 1/3H

Chiều rộng L = (2/3- 3/4) chiều dài trồi đất

- Theo toán đồ của Pilot:

Chiều cao bằng 40 — 50% chiều cao nền đường H

16

Chiều rộng bằng 2 — 3 chiều dày lớp đất yếu D

-_ So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một khối lượng đất

bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được mômen của các lực trượt nhờ tập trung

tải trọng ở chân taluy

-_ Khi có một nền đắp trượt trồi thì đắp bệ phản áp có khả năng tăng độ ổn định chống trượt làm cho nền đắp trở lại ôn định Ví dụ xử lý đoạn nền đường đắp bị

phá hoại đo trượt sâu ở phía bắc cầu Hàm Rồng năm 1963 bằng bệ phản áp là nhằm mục đích đó

Nhược điễm: So với hầu hết các phương pháp khác, việc đắp bệ phản áp làm

cho nền đường chiếm nhiều diện tích hơn, không phù hợp làm đường qua khu

dân cư, đô thị

Pham vi dp dung:

Khi cường độ chống cắt của nền đất yếu không đủ để xây dựng nền đắp theo

giai đoạn hoặc khi thời gian cố kết quá dài so với thời hạn thi công dự kiến thì

có thể áp dụng các biện pháp này nhằm tăng độ ồn định, giảm khả năng trồi đất

ra hai bên

17

CAU HOI VA BAI TAP BAI 2 Câu 1: Trinh bày khái niệm vẻ phương pháp thi đắp bệ phản áp?

Câu 2: Trình bày trình tư thi công, nghiệm thu cúa phương pháp xử lý nên đất

yéu bang dap bé phản áp?

Câu 3: Trinh bay wu nhược điểm và phạm vì áp dựng cúa phương pháp thi công

đắp bệ phản áp?

18

BAI 3: PHUONG PHAP THI CONG VAI DIA KY THUAT

1 Khai niém:

-_ Vải địa kỹ thuật được đặt giữa nền đất yếu và nền đắp làm chức năng tăng

cường ổn định cho nền dap đồng thời tạo hiệu ứng đe để đầm chặt đất Như vay có thể tăng chiều cao đắp đất của từng giai đoạn không phụ thuộc vào sự lún trồi của đất Vải địa kỹ thuật còn có tác dụng phụ làm cho độ lún của đất đưới nền đắp được đồng đều hơn

Vải đe ký thuật

- Các loại vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật (geotextile) theo qui trình sản xuất

có thể phân thành 3 loại chính gồm vải không dệt (non woven geotextile), vải dệt (woven geotextile), và vải kết hợp (composite geotextile) Vải không dệt có

độgiãn dài kéo đứt, e, (trung bình của 2 phương dọc và ngang cuộn) lớn hơn 35

% Vải không dệt có 2 loại chính: loại ép nhiệt có e< 50% và loại xuyên kim có

£> 50% Vải dệt và vải kết hợp thường

có độ giãn đài kéo đứt nhỏ hơn 25 % Trong xây dựng nền đường đắp trên đất

yếu, vải không dệt thường được dùng với chức năng phân cách còn vải dệt hoặc

vải kết hợp thường được dùng

với chức năng gia cường (làm cốt chịu kéo chống trượt sâu) Để bảo đảm điều

kiện kinh tế và kỹ thuật, vải địa kỹ thuật phải được tính toán lựa chọn theo chức

năng chính mà nó làm việc TCXD 245:2000, 22TCN 262:2000 và 22TCN 248:98 dùng chung yêu cầu kỹ thuật cho vải gia cường và vải phân cách Điều này vừa gây lãng phí (nếu vải có chức năng chính là phân cách) vừa không an toàn (nếu vải có chức năng chính là gia cường) Các yêu cầu kỹ thuật về lựa chọn vải còn nhiều điểm không thông nhất giữa các tiêu chuẩn, không hợp lý về

19

cơ sở khoa học và thực tiền, và đặc biệt là không rõ ràng về thuật ngữ, ký hiệu,

và tiêu chuẩn thử nghiệm

2 Phương pháp thi công:

2.1 Yêu cầu đối với vật liệu và thiết bị

- Vải địa kỹ thuật dùng để tăng cường ổn định nền đắp trên đất yếu, phải đảm bảo có các chỉ tiêu sau:

+ Cường độ chịu kéo giật không dưới 1.8kN (ASTM D 4632)

+ Độ giãn dài < 65% (ASTM D 4632)

+ Tỷ lệ cỡ hạt lớn hơn 0,25mm phải chiếm trên 50%

+ Tỷ lệ cỡ hạt nhỏ hơn 0,14mm không quá 10%

+ Hàm lượng hữu cơ không quá 5%

- Ngoài máy móc thiết bị dùng trong xây dựng đường phải có máy khâu chuyên dụng để khâu vai dia kỹ thuật, máy khâu có khoảng cách mũi chỉ từ 7 —

10mm

2.2 Trình tự thi công

- Thiết kế trước sơ đồ trải vải làm việc của máy khâu vải theo nguyên tắc tổng chiều dài đường khâu ngắn nhất Khi sử dụng vải với mục đích gia cường thì rải vải theo hướng thẳng góc với tìm đường

- Chuẩn bị mặt bằng trước khi trải vải địa kỹ thuật

+ Bơm hút nước hoặc tháo khô nền đường toàn bộ diện tích trải vải địa kỹ thuật

+ Dọn sạch gốc cây, cỏ rác và các vật liệu khác

+ Đào đất đến cao độ thiết kế trải vải

+ San phẳng đất nền trước khi trải vải

- Trải và nối vải địa kỹ thuật: sau khi tạo mặt bằng, tiến hành trải vải và nối

20

vải Việc nối vải phải tiến hành bằng máy khâu Đường khâu cách biên 5 —

15cm: khoảng cách mũi chỉ là 7 — 10mm

- Dap trên vải

+ Sau khi trải vải xong sẽ tiến hành đắp lớp đầu tiên trên vải địa kỹ thuật

bằng cát hạt trung Nếu nền quá yếu, có thế đấp lớp đầu tiên day 50cm

+ Sau khi san vật liệu tiến hành lu bằng lu bánh xích, sau đó tiếp tục lu bánh

lốp va tải trọng tăng dan dé đạt độ chặt theo yêu cầu

+ Từ lớp đắp thứ 2 trở đi thi công và kiểm tra bình thường như thi công nền

đường

- Trong quá trình thi công không được đề máy thi công di chuyển trực tiếp trên

mặt vải địa kỹ thuật

21

Cac bude công aghè thí công công trình ứng dụng vải ĐKT xây đựng nến đường trên đất yếu thực biện ở hình +

2.3 Kiểm tra và nghiệm thu

- Kiểm tra trước khi thi công bao gồm công tác kiểm tra mặt bằng thiết bị, vật

liệu theo yêu cầu ở trên

+ Nghiệm thu kích thước hình học và cao độ nền thiên nhiên khi trải vải có

sự chứng kiến của tư vấn giám sát

+ Đối với vải địa kỹ thuật phải thí nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu nói ở trên

Khối lượng kiểm tra 10000mỶ/1 mẫu hoặc khi thay đôi lô hàng nhập

+ Kiểm tra máy khâu và chỉ khâu vải địa kỹ thuật theo yêu cầu ở trên

- Kiểm tra trong khi thi công

+ Kiểm tra sự tiếp xúc của vải địa kỹ thuật với nên, không được gập và phần

thừa mỗi bên đẻ cuốn lên theo quy trình

+ Kiểm tra cát đắp trên vải

+ Kiểm tra các mối nói trên vải bằng mắt, khi phát hiện đường khâu có lỗi

phải khâu lại đảm bảo như ở trên

+ Kiểm tra độ chặt nền đắp theo quy trình thi công nền đường hiện hành

- Kiểm tra và nghiệm thu sau khi thỉ công

2

Tiến hành như quy trình thi công nền đường hiện hành

Chú ý

Nên sử dụng các vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ

thuật ) có cường độ cao, biến dạng tương đối nhỏ, lâu hóa già làm lớp thảm

tăng cường của nền đắp Hướng dọc hoặc hướng có cường độ cao của lớp thảm phải thẳng góc với tim đường, phải tận dụng bó trí lớp thảm ở phần đáy của nền đấp

Nền đường tăng cường bằng lớp thảm địa kỹ thuật không bị hạn chế bởi điều kiện địa chất, nhưng khi đất nền thiên nhiên càng yếu thì tác dụng của nó càng

rõ SỐ lớp thảm tăng cường phải dựa vào tính toán để xác định, có thể bố trí một

hoặc nhiều lớp (1 — 4 lớp), mỗi lớp xen kẽ vật liệu đắp dày 15 — 30cm

Vật liệu lớp thảm tăng cường dù ở trong hoặc ngoài khối trượt đều phải có

đủ chiều dài neo giữ Trong chiều dài đoạn neo tỉ số của lực ma sát của đất với mặt trên và mặt dưới của lớp thảm P; và lực kéo thiết kế của lớp tham P, phải thỏa mãn yêu cầu sau:

a >1,5

J

Lực kéo thiết kế P, là lực kéo làm vật liệu địa kỹ thuật dãn dài 10%

Góc ma sát giữa lớp thảm và vật liệu đắp ®; nên dựa vào kết quả thí nghiệm

để xác định, nêu không làm được thí nghiệm thì có thê tính theo công thức sau:

Bè tre, gỗ có thể ngăn ngừa không cho mặt trượt sâu xuyên qua nền đường Ngoài ra bè còn có tác dụng mở rộng diện tích truyền tải trọng, làm cho nền

thiên nhiên chịu một tải trọng phân bố đều

Các loại đất mềm yếu thường có tính nén lún lớn, mực nước ngầm lại ở cao,

nên sau một thời gian ngắn đo độ lún của nền thiên nhiên, bè có thể chìm xuống

dưới mực nước ngầm khó mục nát do đó thời gian sử dụng được kéo dài cho

23

đến khi nền đất có kết xong

Phương pháp xây dựng nền đường trên bè có ưu điểm là thi công đơn giản, trọng lượng nhẹ, mặt cắt ngang nền đắp và bệ phản áp nhỏ, do đó khi nền đắp không cao và xung quanh sẵn vật liệu thì đây là phương án có khả năng rẻ nhất

Do sự khác nhau của vật liệu sử dụng, có thể chia thành hai loại: bè mềm và

bè cứng

Bè mềm thường làm bằng các bó cành cây hoặc cây con đường kính 2 —

5cm, thường được dùng khi đắp đê lắn biển và đường qua đầm lầy

Ngoài ra còn dùng bè mềm làm lớp lót trên nền đất yếu trước khi làm lớp đệm cát hoặc đá Trong trường hợp này tác dụng của bè mềm tương tự tác dụng của lớp geotextile

Bè cứng thường làm bằng tre hoặc gỗ đường kính lớn ghép lại và thường dùng để xây lại nền đường qua đầm lầy ở một số vùng của Liên Xô cũ, ở Việt Nam mới sử dụng để làm đường chống lầy đảm bảo giao thông trên vài đoạn

đường ngắn ở Trường Sơn (đoạn đường mòn Hồ Chí Minh qua thung lũng A

Lưới năm 1973)

Vật liệu bè mềm thường là các loại cây nhỏ và dài như hóp, nứa, vâu hoặc cành tre, các loại sú, vẹt, tàu lá dừa đường kính từ I — Sem, chiều dai 1 — 2m trở lên

3 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng:

Ưu điểm:

Thi công đơn giản, các xí nghiệp thông thường có thể làm được, Cải thiện

được cường độ chống trượt tròn

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 3

Câu 1: Trình bày khái niệm về phương pháp thi công bằng vải địa kỹ thuật? Câu 2: Trình bày trình tự thì công, nghiệm thu của phương pháp xử lý nên dat yếu bằng vải địa kỹ thuật?

Câu 3: Trình bày tru nhược điểm và phạm vi áp dụng của phương pháp thi công

bằng vải địa kỹ thuật?

25

BAI 4: PHUONG PHAP GIA TAI TAM THOT

1 Khái niệm

1.1.Khái niệm chung

Phương pháp này gồm có việc đặt một gia tải (thường là 2 — 3m nền đắp bỗ

sung) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm nào đó mà ở đó nền đường sẽ đạt

được độ lún cuối cùng dự kiến như trường hợp với nền đắp không gia tải Nói cách khác đây là phương pháp cho phép đạt được một độ có kết theo yêu cầu trong một thời gian ngắn hơn

1.2 Một số yêu cầu thiết kế

Để tính áp lực tăng thêm và thời gian tác dụng của nó, cần áp dụng phương pháp tính lún Tăng trị số tải trọng tác dụng lên trên bè mặt lớp đất yếu, tính các

trị số độ lún tương đương, rồi chọn trị số độ lún gần với độ lún ồn định của nền đắp trong thời hạn thi công cho trước

Khi thiết kế cần xem xét các yếu tỐ:

- Sự ổn định — điều này cần được đảm bảo chắc chắn trong quá trình gia tải

trước

- Thời hạn gia tải không làm chậm tiến độ thi công đường

- Các công trình lân cận không bị hư hỏng

- Tránh gây ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công

- Độ lún sau khi thi công phải nằm trong phạm vi cho phép

- Tính kinh tế của hoạt động này

1.3 Ví dụ áp dụng

Hãy nghiên cứu khả năng tăng nhanh độ lún bằng cách sử dụng một gia tải

tạm thời trên một nền dap bang cát cao 4m đặt trên một lớp đất sét mềm dày 3m

với các số liệu cho ở hình

26

Phương pháp gia tải tạm thời

Hệ số an toàn đối với nền đắp cao 4m là:

(t2)Cụ _ 5.1430

yH 420 Khi đắp thêm một gia tải cao 2m, hệ số an toàn sẽ là:

F= 5,14.30 6.20

Như vậy ta sẽ đắp nền đường một lần cho đến chiều cao 6m rồi sẽ lấy 2m gia

= 1,30

tải đi sau đó một thời gian

a) Tính sự tăng độ lún theo thời gian của nền đường không gia tải:

Độ lún tổng cộng được tính theo công thức:

Với mỗi thời gian t, ta tính nhân tố thời gian: Ty = —t h

(ở đây h’ 1a chiều đài đường thấm) Từ T, ta tìm được các độ cô kết tương ứng

27

U,(tra đồ thị U = f(T,) ở hình), và:

Aq?= U¡ Aq= Ú, y H= 80 U,

Cuối cùng tìm được công thức tính độ lún theo thời gian:

Truong Ty 0,07 0,14 0,28 0,42 0,70 hop I U(%) 30 43 60 72 85

S,(cm) a7 68 78 84 89 Truong Ty 0,017 0,035 0,07 0,105 0,175 hợp II U(%) 15 21 30 35 47

S,(cm) 39 48 57 62 70

- Tính tốc độ lún khi có đắp thêm 2m gia tải:

Trường hợp có đắp thêm 2m gia tải thì:

Aq = (H + 2)20 = 120 kPa;

6+120U,

S, = 82 1g Gia thiết là hệ số C, tăng ít khi có gia tải và độ có kết ở thời gian t vẫn là độ

cố kết khi chưa gia tải thì sẽ tính nhanh được độ lún của nền đắp khi có gia tải

theo công thức trên và tóm tắt kết quả vào bảng sau:

Tốc độ lún cúa nền đắp có 2m gia tái

28

thăm 0,5 1 2 3 5 Trường U(%) 30 43 60 72 85 hopI S,(cm) 69 80 91 97 103 Truong U(%) 15 21 30 35 42 hop IL S,(cm) 49 59 69 74 80

Nhận xét:

- Trong trường hợp I là trường hợp đường thấm giảm (1,5 m) phương pháp gia

tải cho phép đạt hầu hết độ lún sau 2 năm (4cm độ lún còn dư sau 2 năm, so với

17cm trong trường hợp không gia tải) Từ đó ta thấy là phương pháp gia tải trong trường hợp này phát huy được hiệu quả

- Trong trường hợp II (chiều dài đường thấm là 3m), độ lún còn dư sau 2 năm

là 26cm (so với 33cm khi không gia tải) Trường hợp này phương pháp gia tải không phát huy được tác dụng, không giải quyết được vấn đề

1.4 Kết luận

Qua ví dụ trên ta thấy nói chung phương pháp này chỉ cho phép cải thiện độ

lún trong một số trường hợp hạn chế:

- Nếu nền đắp có chiều cao lớn thì không nên đắp thêm gia tải để đảm bảo

điều kiện ôn định

- Nếu chiều dày lớp đất yếu lớn (ví dụ 5m) thì đắp thêm gia tải để đảm bảo

điều kiện ôn định

- Nếu chiều dày lớp đất yếu nhỏ (3 — 4m) và nếu đất được thấm cả trên và dưới

thì đắp thêm khoảng 2m gia tải có thể có một hiệu quả nhất định Tuy nhiên khi

đó cần mở rộng đáy nền đắp dé lớp gia tải đủ rộng và ảnh hưởng đến toàn bộ

lớp đắt yếu

Ngoài phương pháp gia tải tạm thời trên còn có phương pháp xử lý theo kiểu

đắp trước (đắp đất trước)

Nén trước là phương pháp xử lý thường được sử dụng, thích hợp với các

đoạn đường mà tiêu chuẩn độ lún cho phép sau khi thi công tương đối thấp hoặc các đoạn nền đường đắp thấp Khi thời hạn thi công bị hạn chế, thời gian nén

trước tương đối ngắn cũng có thể sử dụng phương pháp gia tải tạm thời để tăng

nhanh độ lún Tải trọng để nén trước hoặc để gia tải tạm thời thường là vật liệu

để đắp nền đường

Thời gian nén trước có thể căn cứ vào độ lún yêu cầu sau khi thi công để

29

định, cũng có thể căn cứ vào độ có kết yêu cầu của nền đất yếu dé định Nếu độ

lún và độ ồn định đều là nhân tố khống chế thì chọn thời gian nén trước đài hơn

trong hai thời gian trên Độ lún phải đạt được trong thời gian nén trước không

được nhỏ hơn hiệu số của độ lún ở cuối niên hạn sử dụng khi thiết kế mặt

đường với độ lún cho phép sau khi thi công, khi cần thì độ cố kết của nền thiên nhiên ở cuối thời gian nén trước còn phải thỏa mãn yêu cầu về độ ồn định

Chiều cao nén trước phải bằng chiều cao thiết kế của nền đường cộng với độ lún do nén trước Do trọng lượng đơn vị của vật liệu làm mặt đường và vật liệu

đắp khác nhau, vì vậy cần phải xem xét tới điều này khi sử dụng vật liệu nén trước

Vì chiều cao nén trước và độ lún có quan hệ tương hỗ nên việc tính chiều

cao nén trước phải được tiến hành theo phương pháp tính thử trên máy tính

Số liệu đo lún theo chiều thắng đứng và số liệu quan trắc chuyển vị ngang

của vùng đất yếu hai bên nền đắp trong quá trình gia tải phải không được vượt quá trị số quy định dưới đây:

- Tốc độ lún tại tim của nền đường không được vượt quá 10mm/ngày đêm

- Tốc độ chuyên vị ngang của các cọc quan trắc đóng hai bên nền đắp không được vượt quá 5mm/ngày đêm

2 Phương pháp (hi công:

2.1 Sử dụng hệ thống thoát nước đứng (đường thấm thắng đứng: bắc

thấm, rãnh cát):

- Múc đích và công dụng:

Sử dụng hệ thống đường thấm thắng đứng cho phép tăng tốc độ có kết của đất nền với nguyên lý là nếu ta làm giảm bớt được cự ly thoát nước thì có thể rút ngắn thời gian lún có kết của tầng đất sét (vốn diễn ra trong thời gian dài) Hiệu quả của hệ thống này tùy thuộc vào loại đường thấm, khoảng cách, độ

dài đường thấm và độ thấm của đất nền

- Hình thức và thi công lắp đặt: Có rất nhiều loại kiểu đường thấm đứng với

bằng vải địa kỹ thuật Chiều sâu lắp đặt lớn nhất thông thường của bắc thấm là vào khoảng 30m nhưng trong điều kiện thích hợp có thê lên tới 60m

2.2 Cột gia có vôi

- Phản ứng hóa học;

Khi trộn vôi, sức kháng cắt và độ cứng của đất sét yếu có thể tăng đáng kể Hiệu quả trộn vôi phụ thuộc vào thời gian Trong thời gian ngắn, phản ứng tỏa

nhiệt lớn giữa vôi và đất sét sẽ làm giảm độ ẩm của đất yếu (và làm tăng độ

cứng và sức kháng cắt của đất) Trong vòng 1 năm hoặc hơn, sức kháng cat có

kỹ tại hiện trường Trước khi khoan, đất trồng trọt phải được đào bỏ để ngăn ngừa làm bắn (tạp) vôi

3 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng:

Ưu điểm:

Thi công đơn giản, các xí nghiệp thông thường có thể làm được, Cải thiện

được cường độ chống trượt tròn

CAU HOI VA BAI TẬP BÀI 4 Câu 1: Trình bày khái niệm vẻ phirong pháp thi công bằng gia tải tam thoi? Câu 2: Trình bày trình tự thi công, nghiệm thu ca phương pháp xử lý nên dat yếu bằng gia tải tạm thời?

Câu 3: Trình bày ru nhược điểm và phạm vì áp dựng của phương pháp thi công

gia tải tạm thời?

Câu 4: Hãy nghiên cứu khả năng đăng nhanh độ lún bằng cách sử dựng mót gia

tái tạm thời trên một nên đắp bằng cát cao 5m (y = 18 kN/mẺ ) đặt trên một lớp

dat sét mêm dày 3m với các só liệu nhu ở ví dụ áp dung?

32

BAIL 5: KY THUAT THI CONG DUONG THAM THANG DUNG BANG

CQC CAT, GIENG CAT

1 Khái niệm

1.1 Khái niệm chung về cọc cát và giếng cát

Đường thấm thắng đứng bằng cát (cọc cát, giếng cát) gồm một cột vật liệu

thấm nước và thoát nước tự do nằm trong một giếng thắng đứng được tạo thành

trong đất yếu và một lớp cát đệm rải trên nền thiên nhiên Chức năng của giếng

cát là làm thành một tuyến thoát nước nhân tao dé tăng nhanh tốc độ cố kết

Khi chất tải trên lớp đất yếu, nước trong lỗ rỗng chịu một áp lực sinh ra một

gradien thủy lực và bị đây ra đường giới hạn của lớp đất yếu Nếu không có đường thấm thẳng đứng thì thời gian nước thấm từ lỗ rỗng chứa nước tới bề mặt

thấm nước sẽ chậm hơn thời gian yêu cầu đề đạt một độ cố kết cho nước

Giếng cát tạo thành một đường thoát nước nhân tạo gần nhất của nước lỗ

rỗng để tăng nhanh độ có kết Để đạt được mục tiêu này phải bó trí khoảng cách

và đường kính của giếng cát sao cho việc thoát nước và cố kết tăng nhanh và cho phép đạt đước độ có kết mong muốn trong thời gian quy định

Với một đồ án thiết kế kinh tế và tối ưu thì mối tương quan giữa chiều dày của lớp đất yếu, độ thấm thẳng đứng và nằm ngang của nó, khoảng cách và đường kính của giếng cát phải thật rõ ràng Vì vậy mục đích của bản thuyết minh tính toán là phải thỏa mãn các mối tương quan này bằng cách giải thích giếng cát thiết kế thoát nước ra như thé nao

Cũng cần lưu ý là việc tác dụng tải trọng gia tải gây ra một áp lực lớn hơn áp

lực nước lỗ rong, áp luc chủ động cần thiết để đây nhanh việc thoát nước lỗ

rỗng để tăng hiệu suất của giếng cát

33