Nghiên cứu hiệu quả giải pháp xử lý nền đất yếu đường đầu cầu bằng cọc đất gia cố xi măng dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn cần thơ phụng hiệp

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luân văn với đề tài “Nghiên cứu hiệu quả giải pháp xử lý nền đất yếu đường đầu cầu bằng cọc đất gia cố xi măng của dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

ĐOẠN CẦN THƠ – PHỤNG HIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

ĐOẠN CẦN THƠ – PHỤNG HIỆP

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

MÃ SỐ: 60.58.02.05 CHUYÊN SÂU: KTXD ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN PHƯỚC MINH

TP HỒ CHÍ MINH - 2017

LỜI CAM ĐOAN Đây là bản luận văn thạc sĩ của học viên Nguyễn Công Trình báo cáo kết quả nghiên cứu do Thầy TS Nguyễn Phước Minh bộ môn Đường Bộ phân hiệu trường Đại Học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tôi thực hiện và chưa từng được công bố ở bất cứ nơi nào Những kết quả nghiên cứu và phát hiện mới trên

cơ sở phân tích số liệu và tham khảo các tư liệu, dự án, giáo trình và đề tài nghiên cứu

đã được công bố của các nhà khoa học trong và ngoài nước

Để hoàn thiện luận văn này, một số kết quả trích dẫn được tham khảo của các tác giả liên quan

Học viên

Nguyễn Công Trình

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luân văn với đề tài “Nghiên cứu hiệu quả giải pháp xử lý nền đất yếu đường đầu cầu bằng cọc đất gia cố xi măng của dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp” học viên đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều và vô cùng

quý báu của các thầy cô trong Khoa đã giảng dạy, trang bị và hướng dẫn tận tình cho học viên

Học viên xin chân thành cảm ơn :

Thầy TS Nguyễn Phước Minh bộ môn Đường Bộ phân hiệu trường Đại Học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, động viên và cung cấp cho học viên những kiến thức vô cùng ý nghĩa để học hoàn thành luận văn này

Ban giám hiệu Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải, các thầy cô đã gảng dạy lớp kỹ thuật xây dựng đường ô tô và đường thành phố đã tạo điều kiện cho học viên trong suốt quá trình học tập

Xí nghiệp Đường Cao Tốc và Sân Bay công ty cổ phần Tư vấn Thiết kế Giao Thông Vận tải phía nam đã cung cấp những tài liệu tham khảo trong quá trình học viên hoàn thành luận văn

Cảm ơn các bạn các đồng nghiệp đã giúp học viên có thêm những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để học viên thực hiện luận văn này

Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành luận văn với kết quả tốt nhất nhưng do thời gian, sự hiểu biết và kinh nghiệm chưa có nhiều nên không tránh khỏi những khiếm khuyết Rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô bạn bè và đồng nghiệp

Một lần nữa học viên xin chân thành cảm ơn!

Học Viên

Nguyễn Công Trình

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN İ LỜI CẢM ƠN İİ MỤC LỤC İİİ DANH MỤC BẢNG BIỂU V

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN XÂY DỰNG MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN CẦN THƠ – PHỤNG HIỆP VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 3

1.1 Tổng quan về dự án nâng cấp mở rộng QL 1A đoạn Cần Thơ-Phụng Hiệp 3

1.1.1 Giới thiệu chung về dự án 3

1.1.2 Điều kiện địa hình tự nhiên phạm vi công trình 4

1.1.3 Quy mô – tiêu chuẩn kỹ thuật 15

1.1.4 Cầu Đất Sét – Km2084+021.21 18

1.2 Các giải pháp xử lý nền 27

1.2.1 Thoát nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước 27

1.2.2 Cọc xi măng đất 29

1.2.3 Hệ thống móng cọc - sàn BTCT (giải pháp sàn giảm tải) 29

1.2.4 Giải pháp thay đất 30

1.3 Nhận xét chương 1 30

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XỬ LÍ NỀN ĐẾN YẾU BẰNGCỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Đặc điểm 31

2.2 Nguyên lý thiết kế và trình tự phân tích tính toán – cọc đất gia cố xi măng xử lý đường đầu cầu 35

2.2.1 Cơ sở lý thuyết 36

2.2.2 Phương pháp tính toán thiết kế 38

2.3 Công nghệ thi công cọc đất gia cố xi măng 48

2.3.1 Công nghệ thi công trộn khô (Dry Mixing) 50

2.3.2 Công nghệ thi công trộn ướt (Wet Mixing, Jet-grounting) 51

2.4 Một số vấn đề lưu ý khi tính toán thiết kế 53

2.4.1 Công tác chế bị mẫu và thử nghiệm mẫu trong phòng 53

2.4.2 Thí nghiệm nén nở hông tự do 54

2.4.3 Thí nghiệm nén lún cố kết 58

2.4.4 Ảnh hưởng của đường kính và khoảng cách cọc đất gia cố Xi măng đến độ lún của hệ nền đất yếu sau gia cố 59

2.4.5 Ảnh hưởng của hàm lượng Xi măng, tỉ lệ N/XM đến cọc đất gia cố Xi măng 59

2.5 Nhận xét chương 2 60

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỜNG ĐẦU CẦU BẰNG CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG DỰ ÁN MỞ RỘNG QUỐC LỘ 1A ĐOẠN CẦN THƠ – PHỤNG HIỆP 61

3.1 Nghiên cứu giải pháp thiết kế xử lý nền đất yếu đường đầu cầu của dự án 61

3.1.1 Lựa chọn hàm lượng xi măng của công trình 61

3.1.2 Tính toán khoảng cách bố trí cọc đất xi măng 64

3.2 Kiểm tra các kết quả thí nghiệm thực tế tại công trường 68

3.2.1 Công tác khoan lấy mẫu và kiểm tra cường độ nén nở hông 68

3.2.2 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn tại hiện trường 70

3.3 Kiểm tra độ lún của nền đường sau khi xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng trên cơ sở các kết quả thí nghiệm hiện trường 75

3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế 76

3.4.1 Phương án 1 giữ nguyên đường kính cọc, chiều dài cọc so với thiết kế, tăng khoảng cách cọc 76

3.4.2 Phương án 2 giữ nguyên chiều dài cọc so với thiết kế, thay đổi đường kính cọc, khoảng cách cọc 77

3.5 Nhận xét chương 3 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 83

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Số liệu mực nước sử dụng trong thiết kế và thi công 15

Bảng 1-2: Tổng hợp kết quả các giải pháp xử lý đất yếu 26

Bảng 2-1: Điều kiện thí nghiệm trộn thử trong phòng 54

Bảng 2-2: Quy trình chế bị và thử nghiệm mẫu 54

Bảng 2-3: Xác định hàm lượng xi măng theo qu(28) 57

Bảng 3-1: Kết quả tổng hợp về cường độ chịu nén trong phòng thí nghiệm 61

Bảng 3-2: Kết quả tổng hợp về cường độ chịu nén và mô đun biến dạng ở 7 và 28 ngày tại hiện trường 62

Bảng 3-3: Thông số kỹ thuật của các cọc thí nghiệm 72

Bảng 3-4: Tổng hợp số liệu thí nghiệm cọc DSM2-3 73

Bảng 3-5: Bảng tổng hợp so sánh các kết quả tính toán 78

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Hệ ổn định của nền đường xử lý bằng giếng cát 21

Hình 1-2: Hệ ổn định của nền đường xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng 24

Hình 1.3: Mô hình bài toán theo lưới Plaxis 24

Hình 1.4: Trường chuyển vị theo chiều sâu của đất dưới nền đường theo Plaxis 25

Hình 1.5: Chuyển vị trên mặt bản thân khối gia cố theo Plaxis 25

Hình 1.6: Chuyển vị dưới đáy bản thân khối gia cố theo Plaxis 25

Hình 1.7: Kết cấu mặt đường BTnhựa 27

Hình 1.8: Mặt cắt ngang điển hình xử lí bằng cọc đất gia cố Xi măng Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Sơ đồ bố trí cọc đất gia cố xi măng 38

Hình 2.2: Phân chia tải trọng tác dụng lên cọc và đất nền 41

Hình 2.3: Sơ đồ mô tả quá trình khoan phun 49

Hình 2.4: Sơ đồ thi công trộn khô 50

Hình 2.5: Thiết bị thi công theo công nghệ trộn khô 51

Hình 2.6: sơ đồ thi công trộn ướt 52

Hình 2.7: Thiết bị thi công theo công nghệ trộn ướt 52

Hình 2.8: So sánh kết quả nén khi điều kiện gia công mặt mẫu khác nhau và hiệu chuẩn kết quả cho mẫu có mặt chuẩn bị không tốt 55

Hình 2-9: Tỷ số giữa qu/qu(7) 56

Hình 2.10: Đường cong trung bình mối quan hệ giữa qu(28) và hàm lượng xi măng 56

Hình 3.1: Quá trình khoan lõi lấy mẫu cọc đât gia cố xi măng tại công trường 69

Hình 3.2: Hình ảnh mẫu đất gia cố xi măng khoan được tại hiện trường 69

Hình 3.3: Hình ảnh mẫu khoan được gia công và thí nghiệm nén nở hông 70

Hình 3.4: Công tác làm đầu cọc trước khi thí nghiệm 71

Hình 3.5: Kích thủy lực thí nghiệm hiện trường 72

Hình 3.6: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị của cọc DSM2-3 74

Hình 3.7: Mô hình tính toán PA1 76

Hình 3.8: Mô hình tính toán PA2 77

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, nhu cầu phất triển về

cơ sở hạ tầng lớn cấp thiết Phần lớn các công trình được xây dựng trên nền đất hình thành tự nhiên trong môi trường khác nhau Do nền đất tự nhiên nhiều khi không đáp ứng được khả năng chịu tải trọng của các công trình như nhà cửa, cầu cống, đê đập xây dựng trên chúng, hay nói cách khác khả năng chịu tải của chúng kém hơn so với tải trọng dự kiến Vì vậy phải cải thiện tính chất của nền đất yếu trong phạm vi đới ảnh hưởng để chúng có thể đủ sức chịu tải trọng thiết kế

Đất mềm yếu ở Việt Nam chủ yếu là các tầng trầm tích mới được hình thành trong kỷ thứ tư, chủ yếu là trầm tích tam giác châu, thường gặp ở các miền đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng Nam bộ

Theo tài liệu báo cáo địa chất công trình với những đặc điểm địa chất của đoạn tuyến Tuyến đường thiết kế (Dự án mở rộng QL 1A-đoạn Cần Thơ-Phụng Hiệp) nằm hoàn toàn trên lớp bùn yếu có chiều dày lớn, sức chống cắt nhỏ, tính biến dạng (ép lún) lớn Có một số giải pháp xử lý nền nhằm nâng cao các chỉ tiêu cơ

lý của đất nền để giảm thiểu độ lún sau thi công cũng như tăng độ ổn định của nền đường đầu cầu Nếu không gia cố, nền đường đắp sẽ có độ ổn định kém trong suốt quá trình thi công và có độ lún quá lớn do cố kết của đất trong quá trình vận hành đường đầu cầu Cần nhớ rằng, hầu hết các giải pháp xử lý nền đều có giá thành cao hơn so với công tác đất thông thường, do đó, việc sử dụng giải pháp xử lý nền phụ thuộc vào khía cạnh kỹ thuật và tài chính Các giải pháp xử lý cùng với những ưu, khuyết, giới hạn của từng giải pháp có thể xem xét và áp dụng cho các đường đầu cầu, theo đó đối với các đường dẫn đầu cầu giải pháp Sàn giảm tải kết hợp giải pháp Cọc đất gia cố xi măng được áp dụng

Mặc dù việc thiết kế và thi công theo giải pháp cọc xi măng đất đã có TCVN 9403:2012 “Gia cố nền yếu – phương pháp trụ đất xi măng” tuy nhiên ảnh hưởng của các thông số như: chiều dài cọc, đường kính cọc, khoảng cách giữa các cọc, tỉ lệ N/X, hàm lượng Xi Mămg, công nghệ thi công chưa được đề cập đến Khi thiết kế, đơn vị tư vấn tính toán và lựa chọn các giá trị khác nhau rất lớn dẫn đến việc bố trí

kích thước hình học và phạm vi phân bố của cọc xi măng đất còn có sự chênh lệch rất lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng, tiến độ và giá thành công trình

Vì vậy đề tài : “Nghiên cứu hiệu quả giải pháp xử lý nền đất yếu đường đầu cầu bằng cọc đất gia cố xi măng dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp” là rất có ý nghĩa khoa học thực tiễn đối với dự án

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu hiệu quả cọc xi măng đất (về kinh tế và kỹ thuật) trên đường đầu cầu dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Xử lý nền đất yếu đường đầu cầu là cọc đất gia cố xi măng

Phạm vi nghiên cứu: Hiệu quả giải pháp xử lý đường đường đầu cầu bằng cọc đất gia cố xi măng của dự án mở rộng quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu: là sự kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và phương pháp thực nghiệm và mô phỏng kiểm toán bằng phần mềm để đánh giá hiệu quả cọc đất gia cố ximăng

Trên cơ sở đó rút ra được những tồn tại trong thiết kế và thi công nhằm đưa

ra giải pháp thiết kế hợp lý cho các công trình tương tự

4 Kết cấu của luận văn:

Ngoài Lời mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 03 chương chính sau:

Chương 1: Tổng quan về dự án mở rộng quốc lộ 1A đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp

và các giải pháp xử lý nền đất yếu

Chương 2: Giải Pháp xử lý nền đất yếu Bằng cọc đất gia cố xi măng

Chương 3: Nghiên cứu hiệu quả giải pháp cọc đất gia cố xi măng đối với dự án mở

rộng Quốc Lộ 1A đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN XÂY DỰNG MỞ RỘNG

QUỐC LỘ 1 ĐOẠN CẦN THƠ – PHỤNG HIỆP VÀ CÁC GIẢI PHÁP

XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan về dự án nâng cấp mở rộng QL 1A đoạn Cần Thơ-Phụng Hiệp 1.1.1 Giới thiệu chung về dự án.[14]

+ Tên Công Trình : Dự án xây dựng mở rộng quốc lộ 1A đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp

Địa điểm : Km2078+317.73 – Km2100.000

+ Chủ đầu tư : Công ty Cổ phần BOT Cần Thơ – Phụng Hiệp

Địa chỉ : Số 58 Nam Tràng, phường Trúc Bạch, Quận Ba Đình, TP Hà Nội + Tổng quan giới thiệu chung và phạm vi nghiên cứu :

Tuyến Quốc Lộ 1 bắt đầu từ cửa khẩu Hữu Nghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn (Cà Mau) có tổng chiều dài 2.434 km Từ những năm 1993 bằng các nguồn vốn ODA đã nâng cấp theo tiêu chuẩn đường cấp III, quy mô 2 làn xe trên toàn tuyến Giai đoạn từ năm 2003 đến nay, một số đoạn có lưu lượng lớn đã được mở rộng lên

4 làn xe (khoảng 476 km) và xây dựng 18 tuyến tránh qua các khu đô thị (khoảng

164 km) Đến nay một số đoạn tuyến trên Quốc lộ 1 đã quá tải, đặc biệt các đoạn từ

Hà Nam - Ninh Bình - Thanh Hóa - Hà Tĩnh và một số đoạn qua đô thị lớn; một số đoạn sẽ tiếp tục quá tải trong thời gian tới như đoạn Cần Thơ - Phụng Hiệp, Đồng Nai - Phan Thiết

Thực hiện chủ trương của Chính phủ và chỉ đạo của Bộ GTVT về việc tiếp tục đầu tư xây dựng mở rộng công trình Quốc lộ 1 đoạn từ Thanh Hóa đến Cần Thơ để hoàn chỉnh tuyến đạt quy mô 4 làn xe đến năm 2016

Dự án xây dựng mở rộng QL1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp được Bộ GTVT phê duyệt bằng Quyết định số 1689/QĐ-BGTVT ngày 28/7/2011; Tiếp theo sau đó

Bộ GTVT Quyết định duyệt đầu tư dự án này theo hình thức BOT bằng quyết định

số 1993/QĐ-BGTVT ngày 10/7/2013

Dự án xây dựng mở rộng QL1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp được phê duyệt

từ Km2078+317.73 đến Km2100+000, trong đó có xây dựng 05 cầu song song với cầu hiện hữu đang khai thác

+ Phạm vi công trình :

- Vị trí công trình : Cầu Nàng Mao nằm trên QL1, vượt Kênh Xáng tại địa phận xã Tân Long, huyện Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang Phạm vi công trình được giới hạn từ cọc H9 (Km2093+900) đến cọc C52 (Km2094+553.26) Chiều dài toàn

bộ công trình là 653.26m

- Cầu Đất Sét nằm trên QL1, vượt Kênh Đất Sét tại địa phận xã Tân Phú Thạnh và thị trấn Cái Tắc, huyện Châu Thành tỉnh Hậu Giang Phạm vi công trình được giới hạn từ cọc H7 (Km2083+700) đến cọc C52 (Km2084+280) Chiều dài toàn bộ công trình là 580m

- Cầu Rạch Chiếc nằm trên QL1, vượt rạch Chiếc tại địa phận quận Cái Răng – TP Cần Thơ Phạm vi công trình được giới hạn từ cọc C72 (Km2080+080) đến cọc C88 (Km2080+460).Chiều dài toàn bộ công trình là 380m

- Xây dựng thêm một đơn nguyên cầu mới

- Xây dựng đường đầu cầu

1.1.2 Điều kiện địa hình tự nhiên phạm vi công trình

1.1.2.1 Điều kiện địa hình [14]

- Địa hình khu vực dọc đoạn tuyến nghiên cứu tương đối bằng phẳng, chịu ảnh hưởng của thủy triều, cao độ thay đổi từ 0.5 ~ +4m, trong đó khu vực có địa hình thấp chủ yếu ở ao kênh mương và khu vực có địa hình cao là nền đường cũ hiện hữu và nền nhà dân Cục bộ ở các lòng sông cao độ thay đổi từ -2.0 ~ -1.0m Đoạn tuyến đi qua khu vực có mật độ dân cư đông đúc, đa số các công trình nơi đây được xây dựng từ bán kiên cố đến kiên cố Dọc theo bên trái tuyến có đường dây điện 10KV và cách mép đường khoảng 2.5~8.0m Tại vị trí cầu lòng kênh rộng khoảng 13 ~ 15(m)

Nhận xét chung : Với đặc điểm địa hình như vậy, việc tổ chức thi công cầu gặp một số khó khăn và thuận lợi như sau:

- Diện tích bờ sông 2 bên chỉ vừa đủ rộng để bố trí nhà xưởng, lán trại nên

công tác giải phóng mặt bằng phải được tiến hành triệt để thì mới có thể triển khai thi công;

- Công trình nằm cạnh khu dân cư và đường giao thông huyết mạch nên các giải pháp thiết kế được chọn phải đảm bảo hạn chế ảnh hưởng đến các công trình lân cận cũng như đời sống dân sinh trong khu vực;

- Có thể sử dụng hệ thống điện và nước tại khu vực phục vụ cho việc thi công;

- Việc vận chuyển, vật tư, thiết bị thi công bằng đường bộ khá thuận lợi

1.1.2.2 Địa chất:

- Trong bước thiết kế này, Tư Vấn Thiết Kế đã tiến hành khoan khảo sát với

07 lỗ khoan (trong đó 03 lỗ khoan cầu, 04 lỗ khoan đường đầu cầu), tận dụng 01 lỗ khoan từ bước thiết kế cơ sở Vị trí các lỗ khoan như sau:

 Lỗ khoan bước thiết kế bản vẽ thi công:

 Lỗ khoan ĐS-M1: tại vị trí mố M1;

 Lỗ khoan ĐS-T1: tại vị trí trụ T1;

 Lỗ khoan ĐS-M2: tại vị trí trụ M2;

 Lỗ khoan ĐS-DDC1: tại vị trí đường đầu cầu sau mố M1;

 Lỗ khoan ĐS-DDC2: tại vị trí sàn giảm tải sau mố M1;

 Lỗ khoan ĐS-DDC3: tại vị trí sàn giảm tải sau mố M2;

 Lỗ khoan ĐS-DDC4: tại vị trí đường đầu cầu sau mố M2;

 Lỗ khoan tận dụng bước thiết kế cơ sở:

 Lỗ khoan LK1-DAĐT: tại vị trí trụ T2

Kết quả khảo sát - thí nghiệm được thể hiện chi tiết trong “Báo cáo địa chất công trình”, ở đây chỉ nêu những nhận xét chính có liên quan tới việc lựa chọn giải pháp kết cấu móng của mố, trụ cầu và xử lý nền đường đầu cầu

 Lớp K1 :

Đất đắp: Cát /sét, lẫn đá dăm và sỏi sạn, màu xám đen, xám xanh Đây là lớp đất đắp nền đường, nền nhà, đất đắp bờ, đất san lấp…phân bố cục bộ Bề dày lớp

thay đổi tùy theo vị trí lỗ khoan trên lề đường hay dưới taluy nền đường cũ (chi tiết xem các phụ lục Bình đồ vị trí lỗ khoan và Hình trụ lỗ khoan) Bề dày lớp K1 thay đổi từ 1,8m (ĐS-DDC4) đến 3,0m (ĐS-DDC3) Chỉ tiêu cơ lý của lớp K1 như sau:

độ đáy lớp thay đổi từ -15,10m (ĐS-DDC1) đến -13,60m (ĐS-DDC4) Chỉ tiêu cơ

lý của lớp 1 như sau:

 Lớp 2b:

Sét cát ít dẻo (CL), màu xám vàng, xám xanh, trạng thái từ dẻo cứng đến nửa cứng Lớp này gặp ở tất cả các lỗ khoan Bề dày lớp thay đổi từ 2,0m (ĐS-T1) đến 9,3m (ĐS-DDC4) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -31,40m (ĐS-DDC1) đến -25,70m (ĐS-T1) Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2b như sau:

DDC3) Chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 như sau:

- Thành phần hạt:

 Hàm lượng sỏi sạn: 2.0

 Hàm lượng % hạt cát: 68.3

Cát lẫn bụi (SM), màu xám xanh, kết cấu chặt đến rất chặt Lớp này chỉ gặp

ở các lỗ khoan mố và trụ cầu Các lỗ khoan đều chưa khoan qua hết độ sâu đáy lớp

Bề dày lớp khoan được thay đổi từ 13,0m (ĐS-T1) đến 18,5m (ĐS-M2) Chỉ tiêu cơ

lý của lớp 5b như sau:

- Chỉ số dẻo ( PI %) : 11.8

- Chỉ số chảy ( LI ): 0.34

- Giá trị N của SPT (búa/30cm): 29

Kết luận: Căn cứ vào chiều sâu phân bố của các lớp đất và đặc tính cơ - lý của các lớp đất nêu trên có thể kết luận:

Đối với kết cấu móng mố cầu, móng sàn giảm tải – tường chắn dùng giải pháp móng cọc là phù hợp, trong đó mũi cọc cần hạ sâu vào lớp số 2a, 2b, 4, 5a, 5b tùy theo yêu cầu chịu lực của móng;

Lớp 1 là lớp bùn yếu có chiều dày lớn, tính nén lún lớn, khả năng chịu tải thấp Cần có giải pháp xử lý nền thích hợp để đảm bảo nền đường ổn định và sớm triệt tiêu lún đối với những đoạn đắp cao hoặc giảm chiều cao đắp để hạn chế lún

1.1.2.3 Đặc điểm khí hậu

Khu vực nghiên cứu nằm ở đồng bằng sông Cửu Long, trong vùng khí hậu đồng bằng Nam Bộ Do vị trí địa lý và các đặc điểm địa hình chi phối nên vùng khí hậu này có các đặc điểm chính như sau:

1.1.2.4 Chế độ mưa

Khu vực nghiên cứu có lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1674mm, số ngày mưa trung bình năm khoảng 156 ngày Số ngày mưa chủ yếu tập trung trong các tháng mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, trung bình khoảng 14 đến 23 ngày mưa trong 1 tháng Trong thời kỳ ít mưa từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau trung bình mỗi tháng không quá 5 ngày mưa

1.1.2.5 Nắng

Khu vực nghiên cứu rất nhiều nắng Số giờ nắng trung bình năm khoảng

2561 giờ Từ tháng I đến tháng IV, số giờ nắng > 240 giờ/ tháng Tháng nhiều nhất

là tháng III, trung bình khoảng 287 giờ Tháng ít nắng nhất là tháng IX, trung bình khoảng 164 giờ

1.1.2.6 Gió

Hướng gió thịnh hành trong mùa mưa là gió Tây Nam, hướng gió thịnh hành

trong mùa khô là gió Đông Bắc

Tốc độ gió trung bình vào khoảng 1,5m/s Tốc độ gió lớn tại đây rất hiếm và thường chỉ gặp trong các cơn bão và dông Bão ở khu vực này hầu như không có và

ít giông

1.1.2.7 Nhiệt độ

Đặc điểm nổi bật trong chế độ nhiệt của khu vực là có nền nhiệt độ khá cao với nhiệt độ trung bình năm khoảng 26.6C, nhiệt độ cao nhất trung bình khoảng 31.1C và thấp nhất trung bình khoảng 23.9C

Thời kỳ khô trùng với mùa ít mưa, kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau,

độ ẩm trung bình 78-82% Tháng khô nhất là tháng 3 với độ ẩm trung bình khoảng 78%

1.1.2.10 Đặc điểm thủy văn

Khu vực nghiên cứu mang đặc điểm chung của thủy văn vùng ĐBSCL, có mạng lưới kênh rạch chằng chịt Dòng chảy trong vùng được cung cấp chủ yếu bởi lượng nước của sông Hậu và một phần của lượng mưa tại chỗ Chế độ dòng chảy được chia thành hai mùa rõ rệt: Mùa lũ từ tháng V đến tháng XI và mùa kiệt từ tháng XII đến tháng IV

1.1.2.11 Chế độ dòng chảy

Chế độ dòng chảy trong các kênh rạch của khu vực nghiên cứu chịu tác động mạnh của chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông Ngay cả các ngày có lũ lớn trên thượng nguồn đổ về, mực nước tuy đã chịu ảnh hưởng của dòng chảy lũ nhưng vẫn dao động rõ rệt theo thủy triều Thời gian xuất hiện đỉnh lũ tại khu vực nghiên cứu chậm hơn Châu Đốc khoảng 10-15 ngày và mực nước dao động khoảng

160 – 200cm Lũ chỉ gây ngập với thời gian ngắn tại các vùng thấp trong thời gian đỉnh triều

Vào mùa kiệt, dòng chảy từ thượng nguồn về nhỏ, do địa hình bằng phẳng có nhiều kênh rạch nối biển Tây với song Hậu, nên đa số các kênh rạch bị nhiễm mặn

và nhiễm phèn Chế độ thủy triều quyết định chế độ dòng chảy trong kêng rạch khu vực nghiên cứu, đó là chế độ chảy hai chiều và hiệu ứng của nó là sự điều tiết lại dòng chảy trong kênh theo thời gian

1.1.2.12 Chế độ thủy triều

Sông rạch khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng bán nhật triều không đều, tuy nhiên do vị trí nghiên cứu xa biển nên triều bị triết giảm dần, thời gian triều lên (4.39 - 5.08 giờ), ngắn hơn thời gian triều xuống (6.36 – 8.35 giờ) Đặc biệt trong thời gian triều kém, chênh lệch mực triều nước giữa hai chân triều rất cao khoảng 170cm

Đỉnh triều cao nhất vào các tháng X đến XII, thấp nhất vào tháng VI – VII Chân triều thấp nhất vào tháng III – IV (khoảng từ -155cm đến -131cm), biên độ triều cao có thể đạt từ -6cm đến -7cm, biên độ triều giảm xuống còn khoảng từ 122 – 130cm, gây trở ngại lớn cho việc tưới tiêu và kéo dài ngày ngập tại các vùng thấp + Đặc điểm thủy văn cầu

Đây là vùng chịu ảnh hưởng chế độ thủy triều biển và mưa nội vùng Ảnh hưởng của lũ trên khu vực này là không lớn Mức nước cao xuất hiện vào mùa mưa, trong đó đạt cao nhất vào khoảng tháng VIII –X; thời gian còn lại là thời kỳ mực nước thấp, trong đó đạt thấp nhất vào khoảng tháng II – III Kết quả tính toán thủy văn công trình được thể hiện chi tiết trong báo cáo riêng, dưới đây chỉ tóm tắt một

số số liệu mực nước sử dụng trong thiết kế và thi công công trình như sau:

Bảng 1-1 Số liệu mực nước sử dụng trong thiết kế và thi công

1.1.3 Quy mô – tiêu chuẩn kỹ thuật [14]

1.1.3.1 Cấp đường

Công trình cầu: Vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL;

Công trình tuyến: Đường cấp III đồng bằng, Vtk=80Km/h theo TCVN 4054 – 2005;

Quy mô mặt cắt ngang :

 Mặt căt ngang cầu: cầu mới bên cạnh cầu hiện hữu và cách mép ngoài cầu hiện hữu 50cm, có quy mô mặt cắt ngang như sau:

 Dải phân cách giữa : 1x0.50 = 0.50 (m)

1.1.3.2 Tiêu chuẩn thiết kế

Khung tiêu chuẩn áp dụng cho dự án tuân thủ theo các Quyết định số 724/QĐ-BGTVT ngày 15/4/2011 về việc phê duyệt danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật

áp dụng cho các dự án mở rộng QL1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp và tuyến tránh QL1 qua thành phố Cà Mau ; Quyết định số 2452/QĐ-BGTVT ngày 27/6/2014 về việc phê duyệt điều chỉnh, bổ sung danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng QL1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp theo hình thực hợp đồng BOT

1.1.3.3 Lựa chọn tải trọng tính toán

Hoạt tải thiết kế HL93 theo 22 TCN 272-05;

Người đi bộ : 3x10-3Mpa theo 22 TCN 272-05;

1.1.3.4 Tần suất lũ thiết kế

Tần suất thiết kế cầu Đất Sét và cầu Nàng Mao: P = 1%;

Tần suất thiết kế cầu Rạch Chiếc, Rạch Vong, Rạch Nhum: P = 4%;

Tần suất thiết kế tuyến : P = 4%

1.1.3.5 Tĩnh không thông thuyền:

Cầu Đất Sét: BxH = 25x3.5 (m);

1.1.3.6 Tóm tắt giải pháp thiết kế được duyệt

+ Cầu Đất Sét – Km2084+021.21

Giải pháp thiết kế cầu:

Cầu xây mới bên trái và cách cầu hiện hữu 0.5m; sơ đồ cầu là 3x30m, chiều dài dài cầu 95.86m (đến mép sau bệ mố);

Kết cấu trụ dạng thân đặc bằng BTCT đổ tại chỗ, mong mỗi trụ gồm 6 cọc khoan nhồi D1000, L=45m ;

Kết cấu mố dạng tường chắn bằng BTCT đổ tại chỗ, mong mỗi mố gồm 6 cọc khoan nhồi D1000, L=45m;

Dầm BTCT 42MPa DƯL căng sau tiết diện chữ “I”, với khẩu độ nhịp là 30(m), chiều cao dầm là 1.60(m), khoảng cách giữa các tim dầm là 2.20(m); bản mặt cầu bằng BTCT đổ tại chỗ

Giải pháp thiết kế đường đầu cầu:

Mặt đường: Mặt đường bê tông nhựa có cường độ yêu cầu ≥ 160MPa với hệ

số độ tin cậy K=0.95 Kết cấu mặt đường phần làm mới như sau:

Bê tông nhựa chặt, BTNC 12.5 dày 6 cm;

Nhựa dính bám 0.5 L/m2;

Bê tông nhựa chặt, BTNC 19 dày 7 cm;

Nhựa thấm bám 1.0 L/m2;

Cấp phối đá dăm loại I dày 30cm, Dmax=25mm;

Cấp phối đá dăm loại II dày 35cm, Dmax=37.5mm

Nền đường: Nền đường được đắp bằng cát đảm bảo các yêu cầu sau:

30cm lớp nền sát dưới đáy kết cấu áo đường lu lèn đạt độ chặt K ≥ 0.98 nhằm đảm bảo cho cường độ nền đạt 40Mpa, lớp nền bên dưới lu lèn đạt độ chặt K

≥ 0.95

30cm dưới đáy kết cấu áo đường phải đảm bảo CBR ≥ 6; Phần nền bên dưới theo đảm bảo CBR ≥ 4

Xử lý nền đường:

Phạm vi ~72m sau mỗi mố bố trí sàn giảm tải kết hợp tường chắn bằng BTCT đổ tại chỗ, móng sàn giảm tải là hệ cọc BTCT 35x35cm có chiều dài dự kiến

là 36m;

Phạm vi ~45m sau sàn giảm tải phía mố M1, ~51.33m sau sàn giảm tải phía

mố M2 xử lý cố kết nền đường bằng giếng cát kết hợp gia tải; giếng cát D400mm, chiều dài giếng cát 17.5m, cự ly giếng cát 2.2m, thời gian gia tải dự kiến là 12 tháng;

Tường chắn và đường dân sinh dọc đường đầu cầu: dọc đường đầu cầu bên trái tuyến bố trí tường chắn và đường gom dân sinh; tường chắn bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên nền đường đã qua xử lý cố kết như trên

Giải pháp thiết kế điều chỉnh

Để phù hợp với điều kiện dự án hiện nay, giải pháp xử lý nền điều chỉnh phải đáp ứng được tiêu chí:

Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của dự án: đảm bảo về độ lún của nền đường, tốc

độ lún, ổn định trượt đảm bảo điều kiện sử dụng mặt đường cấp cao A1 bằng bê tông nhựa và điều kiện khai thác êm thuận đồng bộ với các đoạn tuyến còn lại;

Có thời gian thi công phù hợp, đảm bảo hoàn thành dự án vào tháng 7/2015 theo chủ trương của Bộ Giao thông vận tải;

Phù hợp về chi phí xây dựng, đảm bảo không làm tăng tổng mức đầu tư của

dự án

Với các tiêu chí nêu trên, Tư vấn thiết kế đề xuất phương án điều chỉnh thay

thế những đoạn xử lý cố kết nền đường bằng giếng cát kết hợp gia tải bằng giải pháp cọc đất gia cố xi măng

1.1.4 Cầu Đất Sét – Km2084+021.21 [14]

Phạm vi ~45m sau sàn giảm tải phía mố M1, ~51.33m sau sàn giảm tải phía

mố M2 xử lý nền đường bằng cọc đất gia cố xi măng; bố trí cọc đất gia cố xi măng

có đường kính D800mm, chiều dài 18m, cự ly 1.6m;

Tường chắn BTCT dọc bên trái tuyến được đặt trên phần nền đường đã được

xử lý bằng cọc đất

Tính toán độ lún của nền đường khi chưa xử lý đất yếu

Căn cứ vào số liệu địa chất khi khảo sát, ta thấy lớp 1 là lớp đất yếu Vì thế khi đắp đất thì nền đường sẽ bị lún do nước lỗ rỗng trong đất thoát ra ngoài và nền đường sẽ bị nén chặt lại dưới tải trọng bản thân lớp đất đắp

Theo quy trình 22TCN262-2000 [2] thì độ lún cố kết này sẽ được tính theo phương pháp phân tầng cộng lún từng lớp phân tố và được tính theo công thức sau [6, tr 30] [2]:

- Đất cố kết thông thường (Normally Consolidation): i

pz i

i vz i z i c n

(1-1)

- Đất quá cố kết (Over Consolidation): i

pz i

i vz i z i s n







lg1

(1-2)

- Đối quá cố kết (Over Consolidation): i

pz i

vz 

vz i pz i

i vz i z i c i vz

i pz s n

Hi - chiều dày lớp đất dính tính toán

eo - hệ số rỗng ban đầu của lớp đất tính toán

Cc, Cs - chỉ số nén và chỉ số nở

i vz i

H - Chiều dày lớp đất yếu

Để làm cơ sở đề xuất các giải pháp xử lý đất yếu, trước tiên tác giả tính toán

độ ổn định và độ lún khi nền đường được đắp trực tiếp trên đất yếu, các thông số tính toán như sau:

- Chiều cao đất đắp từ mặt đường tự nhiên tới cao độ hoàn thiện cho khu vực lớn nhất khoảng 3.2m

Nhận xét:

Độ lún của nền đường rất lớn nên nền đường cần phải được xử lý đất yếu

1.1.4.1 Xử lý đất yếu nền đường bằng phương pháp giếng cát

Khi sử dụng biện pháp xử lý nền đất yếu thì phải kết hợp với việc đắp đất gia

tải để đạt hiệu quả xử lý nền

Các thông số cho việc áp dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng giếng cát được chọn như sau:

- Đường kính giếng cát là 0,4m

- Chiều dài của giếng cát là 17.5m

- Khoảng cách giữa các giếng cát là 2.2m, được bố trí theo kiểu tam giác đều

- Như đã tính toán thì độ lún tổng của nền đường khi chưa xử lý là 0.87 m, như thế thì tổng chiều cao đất cần phải đắp cho phương pháp xử lý bằng giếng cát bao gồm luôn cả dự phòng lún này, cụ thể chọn 4.00m

Tổng thời gian thi công và đắp gia tải trong 12 tháng

Tổng hợp kết quả như sau:

- Lượng lún còn lại sau khi xử lý là 8.00 cm (yêu cầu <10cm)

- Hệ ổn định của nền đường được tính bằng phương pháp mặt trượt trụ tròn thông qua phần mềm GeoStudio 2007 là 1,915

Hình 1-1 Hệ ổn định của nền đường xử lý bằng giếng cát

1.1.4.3 Xử lý đất yếu nền đường bằng phương án thiết kế cọc đất gia cố xi măng

Tính độ lún của nền đường sau gia cố

Độ lún tổng (S) của nền đã được gia cố được xác định theo mục 1.4.4 của

S1t - Độ lún sau thời gian (t) của bản thân khối gia cố

S2t - Độ lún sau thời gian (t) của đất chưa gia cố dưới mũi cọc

* Tính toán độ cố kết của phần gia cố cọc xi măng đất S1t:

.2exp

n f R

t c

(1-6) Trong đó:

U - độ cố kết

ch – Hệ số cố kết theo phương ngang của đất tự nhiên, = 2cv

cv – hệ số cố kết theo phương đứng

t – Thời gian cố kết;

R – Bán kính ảnh hưởng của cọc, với cọc bố trí hình ô vuông R = 0,56c

c – khoảng cách giữa các tâm cọc

2 2

2

1

1)

4

11(

175,0)ln(

1)

coc

dat L k

k r n

n n

n

n n

n

n

n = R/r với r là bán kính cọc

LD - Chiều dài thoát nước = chiều dài cọc

kđất - Hệ số thấm của đất tự nhiên chưa gia cố

kcoc - Hệ số thấm của vật liệu cọc, kcọc/kđất = 100

* Tính toán độ cố kết của phần đất tự nhiên bên dưới cọc đất xi măng

H – chiều sâu thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng

Căn cứ vào số liệu địa chất, lựa chọn phương án thiết kế cọc đất gia cố xi măng như sau:

- Đường kính cọc đất xi măng D = 800mm

- Chiều dài cọc đất Lc = 17.5m

- Khoảng cách giữa các cọc c = 1.6m

- Bề rộng phạm vi xử lý B = 11.5m

Tổng hợp kết quả tính như sau:

- Độ lún của bản thân khối gia cố xi măng là 5.915cm

- Độ lún của đất dưới khối gia cố là 5.534cm

- Sau thời gian thi công 3 tháng thì độ lún còn lại sau khi xử lý là 6.935cm (< 10cm) (Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện trong phụ lục 4)

- Hệ ổn định của nền đường được tính bằng phương pháp mặt trượt trụ tròn thông qua phần mềm GeoStudio 2007 là 4.715

Hình 1-2: Hệ ổn định của nền đường xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng

Để so sánh kết quả tính thông qua công thức lý thuyết, tác giả còn sử dụng phần mềm plaxis 8.5 để tính biến dạng của nền đường bằng phương pháp phần tử hữu hạn

* Sử dụng phần mềm Plaxis version 8.5 để tính biến dạng của nền đường có xử

lý cọc đất gia cố xi măng so với lý thuyết

Hình 1.3: Mô hình bài toán theo lưới Plaxis

Hình 1.4: Trường chuyển vị theo chiều sâu của đất

dưới nền đường theo Plaxis

Hình 1.5: Chuyển vị trên mặt bản thân khối gia cố theo Plaxis

Hình 1.6: Chuyển vị dưới đáy bản thân khối gia cố theo Plaxis

Tổng hợp so sánh lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu nền đường

Kết quả tính toán của cá giải pháp xử lý nền đất yếu được tổng hợp thông qua bảng 1-2:

Bảng 1-2: Tổng hợp kết quả các giải pháp xử lý đất yếu

Thông số

Giải pháp xử lý Giếng cát Cọc đất GCXM

Tổng khối lượng mét dài thi công

KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

Hình 1.7: Kết cấu mặt đường BT nhựa

1.2 Các giải pháp xử lý nền

Cĩ một số giải pháp xử lý nền nhằm nâng cao các chỉ tiêu cơ lý của đất nền

để giảm thiểu độ lún sau thi cơng cũng như tăng độ ổn định của nền đường Nếu khơng gia cố, nền đường đắp sẽ cĩ độ ổn định kém trong suốt quá trình thi cơng và

cĩ độ lún quá lớn do cố kết của đất trong quá trình vận hành đường Cần nhớ rằng, hầu hết các giải pháp xử lý nền đều cĩ giá thành cao hơn so với cơng tác đất thơng thường, do đĩ, việc sử dụng giải pháp xử lý nền phụ thuộc vào khía cạnh kỹ thuật

và tài chính [8]

Dưới đây sẽ trình bày vắn tắt các giải pháp xử lý nền cĩ thể sử dụng trong khu vực này:

1.2.1 Thốt nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước

Hệ thống thốt nước thẳng đứng, bao gồm giếng cát (SD) hay bấc thấm (PVD), được sử dụng rộng rãi trong cơng tác xử lý nền đất yếu ở Việt Nam trong vài thập niên gần đây Tại 1 số dự án ở Việt Nam, độ sâu cắm bấc thấm sâu nhất cĩ thể hơn 30 m Việc xử lý bằng giải pháp này tỏ ra rất hiệu quả, tuy nhiên cần thời gian thi cơng dài (hay gia tải trước) và/hay xử dụng bệ phản áp để tăng độ ổn định hoặc dung vải địa kỹ thuật cường độ cao để gia cường nền đắp tăng độ ổn định Điều khác nhau cơ bản của giếng cát và bấc thấm là vật liệu sử dụng để thốt nước Trong hệ thống giếng cát, một cột cát cĩ hệ số thấm tốt được đưa vào trong đất yếu

nhằm rút ngắn đường thoát nước trong quá trình gia tải trước Công tác lắp đặt giếng cát thường rất tốn thời gian do phải tạo lỗ và đưa cát vào Hơn nữa, việc kiểm soát chất lượng thi công giếng cát phụ thuộc rất nhiều vào nguồn cát và năng lực nhà thầu thi công Trong vài thập niên gần đây, bấc thấm PVD đã được đưa vào thay thế cho giếng cát vì tốc độ lắp đặt rất nhanh, dễ kiểm soát chất lượng và giảm giá thành [5]

Trong giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước, thông thường thi công từng giai đoạn để để kinh tế hơn, lợi ích thu được từ độ tăng sức kháng cắt thông qua quá trình cố kết trong suốt quá trình gia tải trước Tốc độ gia tải (có nghĩa là, tốc độ đắp)

có thể ảnh hưởng đến độ tăng sức kháng cắt của đất được gia cố Do đó, hoặc là gia tải chậm liên tục hay kết hợp hai giai đoạn, đủ thời gian thi công hay điều chỉnh thời gian gia tải

Các thành phần chính trong giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước có thể tóm tắt như sau:

 Vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật thông thường được đặt ngay dưới lớp đệm cát (lớp thoát nước) nhằm ngăn cách lớp đệm cát không bị nhiểm bẩn Thông thường, vải địa kỹ thuật có thể được sử dụng để gia cường tùy vào yêu cầu của thiết

kế Trong trường hợp này, vải địa kỹ thuật được đặt trên các bấc thấm nhằm bảo vệ chúng khỏi bị mất mát do lưỡi xuyên đi xuống trong quá trình lắp đặt

 Đệm cát: Cát có thành phần hạt mịn thấp (<5%) được sử dụng làm lớp thoát nước ngay trên mặt đất tự nhiên để rút nước ra khỏi bất thấm trong quá trình gia tải trước Bề dày lớp đệm cát phụ thuộc vào tốc độ lún, hệ số thấm của chúng, khoảng cách và chiều dài đường thoát nước Thông thường bề dày lớp đệm cát là 0.6 m

 Bấc thấm PVD: Bấc thấm là bộ phận chủ yếu để rút ngắn đường thoát nước trong quá trình gia tải trước Để giảm độ lún trong tương lai do quá trình cố kết của đất, bấc thấm thường được cắm đến đáy (hoặc gần đến đáy khoảng 0.5m) của lớp đất yếu hay đến độ sâu mà ứng suất của nền đắp khá nhỏ Tốc độ lún trong quá trình gia tải trước tương ứng với khoảng cách giữa các bấc thấm Nếu thời gian thi công hạn chế, khoảng cách giữa các bấc thấm sẽ được rút ngắn và bố trí theo

lưới tam giác

 Bệ phản áp: Bệ phản áp thường được sử dụng khi nền đắp không thõa mãn yêu cầu về ổn định trong quá trình gia tải trước Lớp đệm cát của nền chính có bấc thấm sẽ được kéo dài ra bệ phản áp để thoát nước trong quá trình gia tải

 Cát đắp: Cát đắp, gồm vật liệu đắp nền đường và phần gia tải thêm, được đắp vào để tạo tải trọng làm cố kết lớp đất yếu trong khu vực xử lý bằng bấc thấm Lớp cát đắp này như mô tả ở trên, có thể được đắp theo giai đoạn hay nhiều giai đoạn, để tận dụng sự gia tăng sức kháng cắt của lớp đất yếu trong suốt quá trình gia tải

 Cần chú ý rằng, giải pháp xử lý này cần có khoảng thời gian thi công khá dài hơn so với một số giải pháp xử lý khác Tuy nhiên, giải pháp bấc thấm kết hợp gia

tải trước là Kỹ thuật phổ biến nhất để xử lý đất yếu ở thời điểm hiện nay chủ yếu

là do chất lượng thi công tốt, giá thành rẻ, dễ dàng thiết lập qui trình thi công

1.2.2 Cọc xi măng đất

Giải pháp cọc xi măng đất được phát triển từ giải pháp cọc vôi bắt đầu từ những năm 1960 và được đưa vào thực tiễn ở Châu Á năm 1974 Giải pháp cọc xi măng ướt được áp dụng 1975 và giải pháp trộn bột xi măng khô được giới thiệu vào

năm 1980 Cả hai giải pháp được xem như là giải pháp khô và giải pháp ướt Giải

pháp này chủ yếu truyền tải từ trên mặt (gồm nền đường, mặt đường và tải trọng xe cộ) đến các cọc xi măng giống như giải pháp móng cọc

Giải pháp này rất hiệu quả để tăng độ ổn định tuy nhiên độ lún sau thi công có thể cho rằng phụ thuộc vào thiết kế cọc đất xi măng

1.2.3 Hệ thống móng cọc - sàn BTCT (giải pháp sàn giảm tải)

Hệ thống móng cọc có thể được xem xét như là phương án thay thế chịu lực cho nền đường Cơ bản, các cọc được đóng vào lớp đất tốt, sau đó sàn bê tông được

đổ bên trên các cọc tạo nên một sàn chịu tải từ nền đắp Do giá thành cao, giải pháp này chỉ sử dụng khi thời gian thi công hạn chế và khi các giải pháp xử lý nền có giá thành thấp hơn không thể áp dụng Trong những năm gần đây, vải địa kỹ thuật được giới thiệu thay thế cho sàn bê tông, tuy nhiên cần có các mũ đầu cọc để tăng cường

sự chuyển tải từ nền đất đến các cọc thông qua vải địa kỹ thuật Độ lún có thể gia tăng khi vải địa kỹ thuật bị căng, kéo Tuy nhiên, vải địa kỹ thuật được cho là giải pháp thay thế cho sàn bê tông cứng

1.2.4 Giải pháp thay đất

Ngoài các cách tăng tính chịu nén của đất bằng xi măng hay bằng cố kết thông qua bấc thấm đứng kết hợp gia tải, giải pháp thay đất cũng là 1 phương án có thể lựa chọn Nguyên tắc của giải pháp thay đất là bóc bỏ lớp đất có tính nén lún cao đến độ sâu yêu cầu và thay thế bằng một loại vật liệu đắp khác thích hợp Độ sâu đào bị chi phối bởi độ lún dài hạn của lớp đất chịu lún còn lại và độ ổn định của

hố đào Sẽ không kinh tế và thực tế, nếu lớp đất chịu lún quá sâu vì khi đó khối lượng đào và thay thế quá lớn [1], [4], [11]

Ưu điểm chính của giải pháp này như sau:

- Dễ thi công Giải pháp thay đất kết hợp gia tải chủ yếu liên quan đến công

tác đất, đầm chặt…, rất dễ bàn giao cho nhà thầu thi công với thiết bị thích hợp Công tác thoát nước cần tính toán trước nếu có khả năng nước tràn vào

hố đào

- Thời gian đào và đắp Thời gian đào và đắp có thể hiệu chỉnh phụ thuộc

vào công suất thiết bị và nhân lực Để tăng tốc quá trình thi công, có thể tăng thiết bị thi công và nhân lực

Chú ý cần xem xét đến việc vứt bỏ các vật liệu được đào lên

1.3 Nhận xét chương 1

 Nội dung chương 1 đề cập các nội dung sau:

- Tổng quan về dự án nâng cấp mở rộng Quốc lộ 1 đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp;

- Các giải pháp xử lý nền đất yếu, trong đó giải pháp cọc xi măng đất được đề cập nhiều hơn ở chương 2

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XỬ LÍ NỀN ĐẾN YẾU BẰNG

CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG 2.1 Đặc điểm

Cọc xi măng đất (Cement Deep Mixing - CDM) là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun

Công nghệ trộn sâu (Deep mixing - DM) tạo cọc xi măng đất là công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ - dưới sâu Phương pháp gia cố nền đất bằng công nghệ trộn sâu là phương pháp cải tạo đất nền dùng cho đất sét dẻo, bùn sét, đất lẫn hữu cơ, đất lẫn bùn, cát chảy, Việc trộn hỗn hợp xi măng - đất sẽ làm tăng cường

độ, độ chặt, khống chế biến dạng, tăng mô đun đàn hồi của đất gia cố Sự phát triển cường độ được hình thành ngay sau khi gia cố và phát triển cường độ theo thời gian Nói tóm lại là làm thay đổi đất, nâng cao chất lượng của đất bằng cách cứng hoá tại chỗ

2.1.1 Lịch sử phát triển và ứng dụng công nghệ cọc đất gia cố xi măng

Sự phát triển của công nghệ trộn sâu bắt đầu từ Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1960 Trộn khô dùng vôi hạt (vôi sống) làm chất gia cố đã được đưa vào thực tế ở Nhật vào giữa những năm 1970 Cũng khoảng thời gian đó trộn khô ở Thụy Điển dùng vôi bột trộn vào để cải tạo các đặc tính lún của đất sét dẻo mềm, mềm yếu Trộn ướt dùng vữa xi măng làm chất gia cố cũng được áp dụng trong thực tế ở Nhật từ giữa những năm 1970

Năm 1967, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu thuộc Bộ giao thông vận tải Nhật Bản bắt đầu các thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột để xử