Nghiên cứu ứng dụng cọc đất gia cố xi măng cho công trình đường đầu cầu chợ kinh, tỉnh lộ 940, tỉnh sóc trăng luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Sự mất ổn định của nền đắp trên đất yếu nếu không được xử lý, 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

TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU, CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU

Khái quát chung về nền đất yếu

1.1.1 Khái niệm về đất yếu Đất yếu là những loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 – 1,0 daN/cm 2 ) có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), môđun biến dạng thấp (thường thì E0 = 50 daN/cm 2 ), lực chống cắt nhỏ…Nếu không có biện pháp xử lí đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được.[12, tr.5] Đất yếu là các vật liệu mới hình thành từ 1000 đến 15000 năm tuổi, có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu như sau:

Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất sét

- Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước

- Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn

- Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt

Tất cả các loại đất đều được hình thành trong nước theo các điều kiện thủy lực khác nhau, bao gồm bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông và ao hồ Đất sét mềm, thường bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển, là loại đất yếu phát triển nhất Trong trạng thái tự nhiên, độ ẩm của đất sét mềm thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, với hệ số rỗng lớn (e ≥ 1,5) và lực dính không thoát nước C u ≤ 0,15 daN/cm², cùng với góc nội ma sát φu=0 và độ sệt IL=0,50, cho thấy trạng thái dẻo mềm của chúng.

Đất có nguồn gốc hữu cơ, bao gồm than bùn và đất hữu cơ, thường hình thành từ các đầm lầy với nước đọng hoặc mực nước ngầm cao Tại đây, thực vật phát triển, thối rửa và phân hủy, tạo ra trầm tích hữu cơ kết hợp với trầm tích khoáng vật Loại đất này được gọi là đất đầm lầy than bùn, với hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-80%.

Than bùn có độ ẩm cao, dao động từ 85-95%, và có thể lên đến hàng trăm phần trăm Đây là loại đất nén lún lâu dài, không đều và mạnh, với hệ số nén lún có thể đạt từ 3-10 daN/cm² Do đó, việc thí nghiệm than bùn cần được thực hiện trong các thiết bị nén với mẫu cao tối thiểu 40-50cm Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân loại theo hàm lượng hữu cơ của chúng.

- Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn

- Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn

- Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn

Bùn là lớp đất hình thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước biển, bao gồm các hạt rất mịn với kích thước nhỏ hơn 200μm, trong đó tỷ lệ hạt nhỏ hơn 2μm chiếm ưu thế Bùn có bản chất khoáng vật đa dạng và thường có cấu trúc tổ ong, với hàm lượng hữu cơ thường dưới 10%.

Bùn hình thành chủ yếu từ sự bồi lắng tại đáy các vũng, vịnh, hồ và cửa sông, đặc biệt là những nơi chịu ảnh hưởng của thủy triều Với đặc tính luôn no nước và khả năng chịu lực yếu, cường độ của bùn rất thấp, biến dạng lớn, môđun biến dạng chỉ khoảng 1-5 daN/cm² đối với bùn sét và 10-25 daN/cm² đối với bùn á sét, bùn á cát Hệ số nén lún có thể lên tới 2-3 cm²/daN Do đó, bùn là trầm tích chưa nén chặt, dễ thay đổi kết cấu tự nhiên, khiến việc xây dựng trên bùn chỉ khả thi khi áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt, tốt nhất là thay thế bùn bằng đất tốt.

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

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

+ Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ

+ Độ thấm nước rất nhỏ

Cường độ chống cắt của đất ở Việt Nam thường thấp, trong khi khả năng nén lún lại cao, đặc biệt là ở các loại đất như đất sét mềm, bùn và than bùn Ngoài ra, một số khu vực còn có đất lún sập, chẳng hạn như đất bazan ở Tây Nguyên, và thỉnh thoảng xuất hiện các vỉa cát cháy, tất cả đều là những loại đất yếu với những đặc điểm riêng biệt.

1.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu

- Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 - 1kg/cm2);

- Đất có tính nén lún lớn (a > 0,1 cm2/kg); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0);

- Môđun biến dạng bé (E < 50kg/cm2);

- Khả năng chống cắt (, c bé), khả năng thấm nước bé;

- Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8 Dung trọng bé

1.1.3 Các vấn đề ổn định thường gặp khi xây dựng nền đường trong vùng đất yếu

Khi thi công đắp nền đường trên vùng đất yếu, việc này có thể làm tăng ứng suất trong đất Nếu mức tăng ứng suất vượt quá ngưỡng giới hạn tùy thuộc vào tính chất cơ học và trạng thái của đất nền, đất nền sẽ bị phá hoại, dẫn đến hiện tượng lún đột ngột của nền đắp Đồng thời, sự lún sụp của nền đường cũng khiến nền đất yếu xung quanh bị trồi lên tương ứng.

1.1.3.1 Các loại nền đất yếu thường gặp

- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;

Bùn là loại đất hình thành trong môi trường nước, có thành phần hạt rất mịn (dưới 200µm) và luôn ở trạng thái no nước Đặc điểm nổi bật của bùn là hệ số rỗng lớn và khả năng chịu lực rất yếu.

Than bùn là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong các đầm lầy, với hàm lượng hữu cơ dao động từ 20-80%.

Cát chảy là loại cát mịn với cấu trúc hạt rời rạc, có khả năng bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể Khi chịu tải trọng động, loại đất này sẽ chuyển sang trạng thái chảy, được gọi là cát chảy.

- Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước, dễ bị lún sập

1.1.3.2 Những dạng phá hoại nền đường thường gặp

1.1.3.2.1 Phá hoại nền đường do lún trồi

Toàn bộ nền đường đắp lún vào nền đất yếu, đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân taluy [2, tr 29-31]

Hình 1.1 Phá hoại nền đường do lún trồi

1.1.3.2.1 Phá hoại nền đường do trượt sâu

Kiểu phá hoại thường thấy trong xây dựng đường là do hình học của nền đường đắp Cung trượt tròn xuất hiện khi nền đắp bị lún cục bộ, khác với lún lan rộng như lún trồi Nguyên nhân chính là do đất yếu.

Hình 1.2 Phá hoại nền đường do trượt sâu

Hậu quả của sự lún là sự chuyển vị và thay đổi hình dạng của nền đường và đất nền tự nhiên tại khu vực bị ảnh hưởng, phụ thuộc vào tính chất và đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền Trong các trường hợp đơn giản, đường phá hoại thường được xem như một đường cong tròn, và hiện tượng trượt được gọi là trượt tròn.

1.1.3.3 Sự phát triển các hư hỏng

Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc trượt sâu xảy ra nhanh chóng trong quá trình thi công hoặc ngay sau khi hoàn thành công trình, thường là do việc đắp nền đường quá cao.

Qua theo dõi sự phá hoại thấy các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần

Sau khi thi công xong, có thể xảy ra những hiện tượng phá hoại như tôn cao nên đường mới trên nền đắp hiện hữu hoặc khi đào đất ở chân taluy, thường diễn ra sau vài tháng hoặc vài năm.

1.1.4 Sự phân vùng của đất yếu ở Việt Nam

Tổng quan về dự án Cầu Chợ Kinh trên đường Tỉnh 940

Giới thiệu chung về công trình

Tên Dự án: Dự án đầu tư xây dựng công trình cầu Chợ Kinh trên Đường tỉnh

940, tỉnh Sóc Trăng Địa điểm: Xã Hòa Tú, huyện Mỹ Xuyên, Tỉnh Sóc Trăng.

Chủ đầu tư: Sở Giao thông Vận tải tỉnh Sóc Trăng

Đại diện chủ đầu tư: Ban Quản lý dự án Đầu tư Xây dựng Kết cấu Hạ Tầng Giao thông Tỉnh Sóc Trăng

 Số 20 – Trần Hưng Đạo – Phường 2, TP Sóc Trăng, Tỉnh Sóc Trăng;

Tổng quan giới thiệu chung và phạm vi nghiên cứu

Trong những năm qua, tỉnh Sóc Trăng đã nỗ lực cải tạo và xây dựng mạng lưới giao thông, đặc biệt tại huyện Mỹ Xuyên và thị xã Vĩnh Châu, dẫn đến sự phát triển đáng kể của hệ thống giao thông Để định hướng cho sự phát triển giao thông trong tương lai, tỉnh Sóc Trăng đã hoàn thiện các kế hoạch và chiến lược.

Quy hoạch phát triển giao thông vận tải tỉnh Sóc Trăng đến năm 2020 và định hướng cho giai đoạn 2020 - 2030 nhằm cân bằng nhu cầu giao thông với tốc độ phát triển xã hội, từ đó xây dựng kế hoạch đầu tư vốn hiệu quả nhất.

Đường Tỉnh 940 là tuyến đường ngang quan trọng trong mạng lưới giao thông tỉnh Sóc Trăng, dài hơn 50Km, kết nối 03 Quốc lộ: Quản Lộ – Phụng Hiệp, Quốc lộ 1A và Quốc lộ Nam Sông Hậu Tuyến đường này đi qua 4 huyện: Mỹ Tú, Thạnh Trị, Mỹ Xuyên và Thị xã Vĩnh Châu, phục vụ 13 xã vùng sâu, vùng xa có đồng bào dân tộc thiểu số sinh sống Việc hoàn thiện xây dựng đường Tỉnh 940 sẽ đóng góp đáng kể vào phát triển văn hóa, kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng của tỉnh Sóc Trăng và các tỉnh lân cận, đồng thời hướng ra biển Đông.

Tuyến đường Tỉnh 940 tại Sóc Trăng đã được đầu tư xây dựng qua nhiều nguồn vốn khác nhau, với các đoạn từ Quốc lộ Quản Lộ - Phụng Hiệp đến Quốc lộ 1A đã hoàn thành và đưa vào sử dụng Đoạn từ Quốc lộ 1A đến sông Cổ Cò thuộc dự án WB5 cũng đã hoàn thành vào năm 2012, trong khi cầu Chàng Ré dự kiến hoàn thành vào năm 2014 Hiện tại, tuyến đường Tỉnh 940 bị chia cắt tại sông Cổ Cò, do đó, việc đầu tư xây dựng cầu Chợ Kinh tại vị trí này là cần thiết để nâng cao hiệu quả đầu tư và chất lượng phục vụ của mạng lưới giao thông khu vực.

Vị trí công trình

Dự án bắt đầu tại lý trình Km0+00 trên đường tỉnh 940, cách ngã tư giao với đường tỉnh 936B khoảng 650m về phía Quốc Lộ 1A, thuộc xã Hòa Tú 2, huyện Mỹ Xuyên Điểm kết thúc của dự án nằm tại lý trình Km2+110 trên đường tỉnh 940, gần tim sông Cổ.

Cò khoảng 370m về phía đường Nam Sông Hậu, thuộc địa phận phường Vĩnh

Phước, thị xã Vĩnh Châu

Tổng chiều dài công trình (Km1+740) khoảng 2,110Km, trong đó có cầu Chợ Kinh vượt qua sông Cổ Cò và các cống bố trí theo địa hình.

Điều kiện tự nhiên của công trình

Cầu Chợ Kinh bắc qua sông Cổ Cò, nằm trên địa phận xã Hòa Tú 2, huyện Mỹ Xuyên và phường Vĩnh Phước, thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng Khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng với dân cư thưa thớt, chủ yếu là vùng ruộng lúa và ao tôm Cao độ tự nhiên dao động từ -0.58 đến +1.54, trong đó phổ biến nhất là từ +0.30 đến +1.30, trong khi cao độ đường Tỉnh 940 nằm trong khoảng từ +2.02 đến +2.60 Lòng sông Cổ Cò có độ sâu tương đối, với đáy rạch tại vị trí xây dựng cầu có cao độ khoảng -6.72.

Với địa hình thuận lợi, việc tổ chức thi công trở nên dễ dàng nhờ vào diện tích rộng rãi hai bên bờ sông, cho phép bố trí nhà xưởng và lán trại Hệ thống điện quốc gia có thể được sử dụng để phục vụ thi công, trong khi việc vận chuyển vật tư và thiết bị chủ yếu diễn ra qua đường thủy.

Dựa trên kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng, địa tầng khu vực Cầu Chợ Kinh cho thấy các lớp đất phân bố đồng đều tại tất cả các lỗ khoan Các lớp đất chính bao gồm: Đất đắp, có màu sét xám và xám nâu, với trạng thái dẻo mềm Lớp đất này xuất hiện trên bề mặt các lỗ khoan CK-M1, CK-T2 và CK-T8, với độ dày thay đổi từ 1,1m (CK-T2) đến 2,2m (CK-M1) và cao độ đáy lớp dao động từ -0,1m (CK-M1) đến 0,70m (CK-T2).

- Chỉ tiêu cơ lý của lớp K như sau:

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị TB

Hàm lượng sét % 36,2 Độ ẩm (W) % 36,1

Góc ma sát trong φ o (cắt trực tiếp) Độ 9 0 13’

Lực dính C (cắt trực tiếp) kG/cm 2 0,206

Giá trị SPT Búa/30cm 5

Lớp sét (CH/MH) đôi chỗ kẹp cát có màu xám xanh và trạng thái chảy, phân bố rộng rãi tại tất cả các lỗ khoan khu vực cầu Chợ Kinh Bề dày của lớp này dao động từ 15,5m (CK-T4) đến 17,0m (CK-T), trong khi cao độ đáy lớp thay đổi từ -16,50m (CK-T4) đến -14,9m (CK-M2) Sức kháng cắt không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường ghi nhận là Su < 25Kpa.

- Chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 như sau:

Giá trị SPT Búa/30cm 0-2

Cát lẫn sét xen kẹp (SC/SC-SM) có màu xám trắng và xám vàng, với kết cấu chặt vừa Lớp đất này nằm dưới lớp 1 và được phát hiện ở tất cả các lỗ khoan trong khu vực khảo sát.

Bề dày lớp thay đổi từ 4,5m (CK-T4) đến 7,0m (CK-T, CK-M2) Cao độ đáy lớp thay đổi từ -23,0m (CK-T) đến -21,0m (CK-T4)

Giá trị SPT Búa/30cm 12 - 22

Lớp sét ít dẻo (CL) có màu xám xanh, đôi chỗ chứa cát và vỏ sò, với trạng thái dẻo cứng Lớp này nằm dưới lớp 2 và được phát hiện ở tất cả các lỗ khoan trong khu vực cầu Chợ Kinh Độ dày của lớp này dao động từ 17,0m (CK-T) đến 20,2m (CK-T4), trong khi cao độ đáy lớp thay đổi từ -41,2m (CK-T4) đến -39,7m (CK-T2).

Cường độ kháng nén cực hạn qu kG/cm 2 1,54

Cát lẫn sét (SC) và vỏ sò có màu xám xanh, với kết cấu chặt vừa Lớp này có bề dày thay đổi từ 1,4m tại CK-M2 đến 3,1m tại CK-T4, trong khi cao độ đáy lớp dao động từ -44,3m tại CK-T4 đến -42,0m tại CK-T8.

Sét ít dẻo (CL) có màu xám xanh, đôi chỗ kẹp cát và trạng thái dẻo cứng, nằm dưới lớp 4 Bề dày của lớp này dao động từ 6,6m (CK-T4) đến 14,6m (CK-M2), trong khi cao độ đáy lớp thay đổi từ -57,0m (CK-T) đến -50,9m (CK-T4).

Cường độ kháng nén cực hạn q u kG/cm 2 1,98

Lớp sét ít dẻo (CL) có màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng, thường chứa một số chỗ kẹp cát Lớp này nằm dưới lớp 5, với bề dày thay đổi từ 19,0m (CK-M2) đến 27,1m (CK-T4) Cao độ đáy lớp dao động từ -78,0m (CK-T4) đến -75,9m (CK-M2).

- Chỉ tiêu cơ lý của lớp 6a như sau:

Cường độ kháng nén cực hạn q u kG/cm 2 2,02

Sét ít dẻo (CL) có màu xám trắng, nâu hồng, xám xanh và ở trạng thái cứng Độ dày của lớp sét này thay đổi từ 3,0m tại CK-T2 đến 6,0m tại CK-M2, và hầu hết các lỗ khoan chưa xuyên qua hết lớp này.

- Chỉ tiêu cơ lý của lớp 6b như sau:

Giá trị SPT Búa/30cm 34 - >50

Cát lẫn bụi (SM) là loại hạt nhỏ, màu xám, có kết cấu rất chặt Lớp này chỉ xuất hiện ở cuối hai lỗ khoan CK-T2 và CK-T4, và chưa được khoan qua hết bề dày Bề dày đã khoan của lớp này dao động từ 1,5m tại CK-T4 đến 2,0m tại CK-T2.

- Chỉ tiêu cơ lý của Lớp 7 như sau:

Hàm lượng hạt sỏi sạn % 4,3

Thí nghiệm SPT (N 30 ) số búa >50

TK1: Sét ít dẻo (CL), xen kẹp cát, màu xám nâu hồng, trạng thái cứng

Thấu kính này gặp tại 2 lỗ khoan CK-T2 và CK-T4, và nằm giữa lớp 6a Bề dày thấu kính thay đổi từ 1,5m (CK-T2) đến 1,9m (CK-T4)

- Chỉ tiêu cơ lý của Thấu kính TK1 như sau:

Giá trị SPT Búa/30cm 42 – >50

Thấu kính TK2 là một sét ít dẻo (CL) có xen kẹp cát, màu xám nâu hồng và trạng thái cứng Nó được phát hiện tại hai lỗ khoan CK-T2 và CK-T4, nằm giữa lớp 6a, với bề dày thay đổi từ 3,6m tại CK-T8 đến 3,8m tại CK-M2.

- Chỉ tiêu cơ lý của Thấu kính TK2 như sau:

Giá trị SPT Búa/30cm 40 - >50

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

Lớp bùn bề mặt có độ dày lớn, hệ số lỗ rỗng cao, tính nén lún mạnh và khả năng chịu tải thấp, do đó cần áp dụng giải pháp xử lý nền để đảm bảo sự ổn định.

2.5.3 Đặc điểm khí tượng, thủy văn:

Vùng khí hậu đồng bằng Nam Bộ có nền nhiệt độ cao quanh năm do vị trí gần xích đạo Biến trình năm của lượng mưa và nhiệt độ tại đây thể hiện đặc điểm của biến trình xích đạo, với hai cực đại tương ứng với hai lần mặt trời đi qua Thiên đỉnh và hai cực tiểu khi mặt trời đạt độ xích vĩ lớn nhất tại Bắc hoặc Nam bán cầu.

Vùng đồng bằng Nam Bộ có khí hậu ổn định, ít biến động và hiếm khi xảy ra thiên tai Nơi đây không gặp phải thời tiết quá lạnh hay quá nóng, mưa lớn cũng như bão thường ít xuất hiện, và nếu có thì chỉ là những cơn bão nhỏ và ngắn.

Hiện trạng đường tỉnh 940

Theo quyết định số 1409/QĐHC-CTUBND ngày 27/12/2012 của Ủy ban nhân dân tỉnh Sóc Trăng, hướng tuyến Đường tỉnh 940 như sau:

+ Từ điểm giao với Quản Lộ - Phụng Hiệp tại xã Long Hưng;

+ Dọc theo kênh Tân Lập, sông Nhu Gia;

+ Qua xã Long Hưng, thị trấn Huỳnh Hữu Nghĩa, xã Mỹ Thuận;

+ Đến điểm giáp ranh huyện Thạnh Trị tại xã Mỹ Thuận

+ Từ điểm giáp ranh huyện Mỹ Tú tại ấp Kiết Hòa, xã Lâm Kiết;

+ Dọc theo sông Nhu Gia;

+ Đến điểm giáp ranh huyện Mỹ Xuyên tại ấp Trà Do xã Lâm Kiết;

+ Từ điểm giáp ranh huyện Thạnh Trị tại xã Thạnh Phú;

+ Qua xã Thạnh Phú, xã Hòa Tú 1, xã Gia Hòa 1, xã Hòa Tú 2;

+ Đến sông Cổ Cò giáp ranh Tx Vĩnh Châu tại xã Hòa Tú 2

- Tại thị xã Vĩnh Châu:

+ Từ sông Cổ Cò tại P Vĩnh Phước;

+ Dọc theo kênh Tân Quy;

+ Nối vào Quốc lộ Nam Sông Hậu tại P Vĩnh Phước;

Tại vị trí cầu Chợ Kinh:

- Địa phận huyện Mỹ Xuyên: Đã được xây dựng hoàn thành với quy mô mặt cắt ngang đường Bn/Bm = 6,5m/5,5m;

- Địa phận thị xã Vĩnh Châu: Đang được xây dựng với quy mô đường cấp V đồng bằng, mặt cắt ngang đường Bn/Bm = 8,0m/6,0m

2.6.1.1 Quy mô vận tốc thiết kế

- Đường dẫn đầu cầu Chợ Kinh, Đường tỉnh 936B:

+ Quy mô đường cấp IV đồng bằng theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005;

+ Tốc độ thiết kế V tk = 60km/h

+ Quy mô đường cấp V đồng bằng theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005;

+ Tốc độ thiết kế Vtk = 40km/h

2.6.1.2 Quy mô mặt cắt ngang

Hạng mục Ký hiệu Giá trị

Bề rộng mặt đường gồm 2 làn xe B m 2x3,0m = 6,0m

Bề rộng lề đất Blđ 2x1,0m = 2,0m

2.6.1.3 Tiêu chuẩn thiết kế hình học

STT Tên tiêu chí Đơn vị Giá trị

1 Tốc độ thiết kế Km/h 60 40

2 Độ dốc siêu cao lớn nhất i sc % 7 6

3 Bán kính cong nhỏ nhất m 125 60

4 Bán kính nhỏ nhất thông thường m 250 100

5 Bán kính không cần cấu tạo siêu cao m 1500 600

6 Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính nhỏ nhất m 70 35

7 Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính nhỏ nhất thông thường m 50 25

8 Chiều dài hãm xe hay tầm nhìn dừng xe m 75 40

9 Chiều dài tầm nhìn ngược chiều tối thiểu m 150 80

10 Độ dốc dọc lớn nhất % 6 7

11 Chiều dài tối thiểu của đoạn đổi dốc m 150(100) 120(70)

12 Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu m 2500 700

13 Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu thông thường m 4000 1000

14 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu m 1000 450

15 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu thông thường m 1500 700

16 Chiều dài đường cong đứng tối thiểu m 50 35

2.6.1.4 Kết cấu mặt đường Đường dẫn đầu cầu Chợ Kinh, Đường tỉnh 936B: Mặt đường cấp cao A2, láng nhựa 3 lớp tiêu chuẩn 4,5Kg/m2 và cường độ mặt đường tối thiều Eyc ≥ 80 Mpa;

Tải trọng trục xe cho kết cấu áo đường: 10T;

Công trình được thiết kế với quy mô vĩnh cửu

2.6.2.2 Tiêu chuẩn và tải trọng thiết kế

Thiết kế tải trọng HL93 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Bề rộng cầu Chợ Kinh B c = 9,0m

Bề rộng mặt cầu 2 làn xe cơ giới Bmc 2x3,5m = 7,0m

Dải an toàn 2 bên B at 2x0,5m = 1,0m

Bề rộng lan can gờ chắn xe B gc 2x0,5m = 1,0m

Theo văn bản số 8134/BGTVT-KCHT ngày 07/7/2014 của Bộ Giao thông vận tải và Tiêu chuẩn Phân cấp đường thuỷ nội địa TCVN 5664:2009, khổ thông thuyền cầu Chợ Kinh trên sông Cổ Cò được quy định cụ thể.

- Khẩu độ khoang thông thuyền : B > 30m;

- Tĩnh không thông thuyền : H ≥ 6m (ứng với tần suất 5% trên đường tần suất tích lũy mực nước giờ).

Giải pháp thiết kế

2.7.1.1 Mặt bằng a) Nguyên tắc thiết kế

Bình diện được thiết kế dựa trên nguyên tắc phối hợp chặt chẽ với mặt cắt dọc, cùng với các yếu tố địa hình và thiên nhiên của khu vực Mục tiêu là tạo ra một tuyến đường đồng đều trong không gian, đảm bảo tầm nhìn tốt và ổn định cơ học.

- Đảm bảo tính kế thừa khi thực hiện xây dựng giai đoạn hoàn chỉnh;

Khối lượng đền bù giải tỏa ít và hạn chế tối đa tuyến cắt qua các chùa chiền, nhà thờ b) Kết quả thiết kế mặt bằng

Mặt bằng tuyến được thiết kế theo đúng Dự án đầu tư đã được phê duyệt, với các góc chuyển hướng được bố trí đường cong kết hợp đoạn nối mở rộng – siêu cao để đảm bảo sự hài hòa Chi tiết thiết kế có thể xem trong bản vẽ.

“Bình đồ và mặt cắt dọc tuyến” Các kết quả chính được tổng hợp như sau:

 Đường dẫn đầu cầu Chợ Kinh:

+ Số đỉnh bố trí đường cong: 3 đỉnh

STT Đỉnh Hướng rẽ Góng phương vị

Kí hiệu: - R : Bán kính đường cong tròn;

- K : Chiều dài đường cong tròn

2.7.1.2 Mặt cắt dọc a) Nguyên tắc thiết kế

- Cao độ mặt đường được chọn trên cơ sở thỏa mãn các yêu cầu theo quy trình quy định:

+ Cao độ vai đường cao hơn mực nước tính toán tần suất 1% (đối với cầu lớn và trung) và 4% (đối với cầu nhỏ) tối thiểu là 50cm;

+ Cao độ vai đường dân sinh cao hơn mực nước tính toán tần suất 20% tối thiểu là 50cm;

Cao độ đáy kết cấu áo đường cần phải cao hơn mực nước ngập thường xuyên tối thiểu là 30cm đối với nền đường đắp bằng cát và 50cm đối với nền đường đắp bằng cát pha sét bụi.

Đối với đoạn tuyến nâng cấp, cao độ đường đỏ cần đảm bảo chiều dày kết cấu tăng cường bao phủ lớp mặt đường cũ, với môđuyn đàn hồi Eyc đạt tối thiểu 80 Mpa.

- Đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu về thiết kế hình học quy định trong quy trình;

- Đảm bảo chiều cao khống chế tại các cầu theo yêu cầu thông thuyền;

- Độ dốc dọc tối đa chọn là 4%;

- Đảm bảo các yếu tố hình học ứng với cấp đường thiết kế;

Việc thiết kế trắc dọc cần phải kết hợp chặt chẽ với bình diện tuyến nhằm đảm bảo điều kiện chạy xe thuận lợi và an toàn, đồng thời đáp ứng yêu cầu về cảnh quan công trình Cao độ thiết kế cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.

- Cao độ vai đường cao hơn mực nước tần suất 1% tối thiểu là 50cm:

- Cao độ đáy kết cấu áo đường cao hơn mực nước ngập thường xuyên 50cm H2 min = H TX + 0,4m + 0,5m + 3,0m x 3%

 H 1% : Mực nước tính toán tần suất 1%;

 H20%: Mực nước tính toán tần suất 20%;

 H TX : Mực nước thường xuyên;

 0,40m: bề dày lớp kết cấu áo đường láng nhựa;

 Giá trị trong ngoặc dùng cho đường dân sinh

Bảng thống kê cao độ thiết kế Đoạn tuyến Cao độ thiết kế theo mực nước Cao độ thiết kế H min

H1 min H2 min H TK Đường dẫn đầu cầu

- Cao độ mặt đường còn xét đến chiều dày kết cấu tăng cường trên mặt đường cũ; c) Kết quả thiết kế

Dựa vào cao độ thiết kế tối thiểu, chiều dày kết cấu áo đường và điều kiện địa chất, mặt cắt dọc của đường dẫn đầu cầu Chợ Kinh được thiết kế như sau: Bắt đầu từ điểm đầu gói thầu với cao độ hiện hữu của Đường tỉnh 940 là +2,37, tuyến sẽ nâng lên cao độ +2,70 và tiếp tục đi bằng đến điểm giao với Đường tỉnh 936B Sau khi ra khỏi nút giao, tuyến đi bằng trước khi lên cầu Chợ Kinh với độ dốc dọc 4% và bán kính đường cong đứng lõm R = 00m Sau khi qua cầu Chợ Kinh, tuyến sẽ đổi dốc xuống cầu với độ dốc 4%, tại vị trí chân dốc xuống cầu có bán kính đường cong đứng lõm.

R lõm 00m Đoạn tiếp theo, tuyến vuốt nối vào dự án Đường tỉnh 940 đoạn Vĩnh Châu đi Nam Sông Hậu với cao độ +2,20 (vị trí cuối tuyến)

+ Quy mô mặt cắt ngang

Bề rộng mặt đường 2 làn xe B mc 2x3,0m = 6,0m

Bề rộng lề đất Blđ 2x1,0m = 2,0m

+ Độ dốc ngang mặt đường là 3%, dốc về hai bên;

+ Lề đường được thiết kế có độ dốc 5%, dốc ra ngoài tim đường;

Kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp bề mặt nền đất tự nhiên trên toàn tuyến là đất bùn yếu, có khả năng chịu tải kém và hệ số nén lún cao, với chiều dày từ 16,0m đến 19,0m Do đó, cần áp dụng biện pháp gia cố nền đường phù hợp để đảm bảo ổn định và giảm thiểu lún Đối với nền đắp trên đất yếu, ngoài các yêu cầu thông thường, cần chú ý đến các yêu cầu đặc biệt để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

- Đối với mặt đường cấp cao A2 không xét đến độ lún còn lại khi thiết kế, trong quá trình khai thác sẽ tiến hành bù lún;

- Hệ số ổn định trượt mái dốc nền đắp trong quá trình thi công (theo phương pháp Bishop) K min ≥ 1,2;

- Hệ số ổn định trượt mái dốc nền đắp trong quá trình khai thác (theo phương pháp Bishop) K min ≥ 1,4;

- Thời gian thi công của toàn bộ dự án: khống chế trong khoảng 10 tháng;

- Mức độ cố kết trước khi thi công kết cấu áo đường phải đạt trên 90%;

Chiều dày của nền đường cần đảm bảo cường độ cần thiết cho lớp móng dưới kết cấu áo đường, đồng thời phải đủ để hạn chế các dao động đàn hồi của nền dưới mức cho phép.

Tốc độ lún hàng năm trong quá trình khai thác không được vượt quá 2cm Hiện nay, quy trình thiết kế nền đường trên đất yếu chưa xem xét đến độ lún thứ cấp, mặc dù nhiều nghiên cứu và thực tế cho thấy lún này tiếp tục diễn ra sau hàng chục năm khai thác, ảnh hưởng đến công trình Theo tiêu chuẩn 22 TCN-262-2000, độ lún còn lại (cố kết thoát nước) được dự kiến là 10 - 20cm, nhưng thực tế có thể lên tới 30 - 40cm, với độ lún từ biến chiếm khoảng 10 ÷ 20% tổng độ lún cố kết Điều này dẫn đến tình trạng nền đường lồi lõm, không đảm bảo độ bằng phẳng yêu cầu Do đó, cần xem xét thêm ảnh hưởng của lún từ biến để xử lý lún cố kết một cách triệt để hơn.

Kết quả tính toán lún cố kết và hệ số ổn định cho các chiều cao đắp khác nhau khi chưa xử lý nền đã được thống kê.

- Sc: Tổng độ lún cố kết;

- S 15 : Trị số lún cố kết nền đường trong 15 năm sau khi thi công xong;

- Kôđ: Hệ số ổn định tính theo phương pháp Bishop (đã kể đến chiều cao quy đổi của hoạt tải) c) Phân loại xử lý nền đường

Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06, mặt đường cấp cao A2 không cần xem xét độ lún còn lại Tuy nhiên, để đảm bảo điều kiện ổn định, nền đắp cao hơn 2,00m cần có giải pháp xử lý nền nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của ma sát âm lên cọc mố Do đó, cần phân loại nền thành hai loại với hai yêu cầu xử lý khác nhau.

Các đoạn đắp thấp loại 1 có chiều cao đắp không vượt quá 2,00m, đảm bảo nền đường ổn định và độ lún phù hợp Đối với loại đoạn này, chỉ cần đảm bảo đủ chiều dày của nền đường mà không cần xử lý thêm Nền đường được đắp bằng cát và được ngăn cách với nền bùn bằng lớp vải địa kỹ thuật có cường độ kéo đứt tối thiểu là 25kN/m.

Các đoạn đắp cao qua ao tôm, hồ nước và sau mố cầu có chiều cao đắp lớn hơn 2,00m cần được xử lý nền thích hợp do không đảm bảo yêu cầu về cường độ và độ ổn định khi đắp nhanh Nền đường nên được đắp bằng cát và được ngăn cách với nền bùn bằng lớp vải địa kỹ thuật có cường độ kéo đứt tối thiểu là 25kN/m.

Trước khi tiến hành đắp nền cho các đoạn đường có nhiều thực vật lớn như cây dừa và dừa nước, cần thực hiện các bước phát quang, thanh thải và đào bỏ phần rễ thực vật Việc thay thế rễ bằng cát sẽ đảm bảo sự đồng nhất và tăng cường ổn định cho nền đường Khối lượng cát được sử dụng sẽ được tạm tính và xác định chính xác tại hiện trường.

 Giải pháp kỹ thuật trên các đoạn nền loại 1:

- Đối với các đoạn này chỉ cần đảm bảo đủ chiều dày của nền đường đắp Chiều dày đó phải được lựa chọn để thoả mãn hai điều kiện:

Tải trọng của các bánh xe khi truyền qua nền xuống bùn cần phải nhỏ hơn khả năng chịu tải của bùn Do đó, chiều dày của khu vực tác dụng của nền đường nên đạt khoảng từ 80cm đến 100cm.

Kết luận chương 2

Đoạn tuyến công trình đường đầu Cầu Chợ Kinh, tỉnh lộ 940, tỉnh Sóc Trăng đi qua vùng đất yếu với bùn sét dẻo chảy có chiều sâu lớn Các số liệu thí nghiệm cho thấy hệ số ổn định trượt tại các vị trí nền đắp trên nền đất yếu nhỏ hơn 1.1, và độ lún không đảm bảo yêu cầu dưới 20cm trong vòng 15 năm sau thi công Do đó, việc xử lý nền đất yếu là rất cần thiết.

Khi xây dựng công trình giao thông trên nền đất yếu, việc xử lý nền móng là rất quan trọng Giải pháp xử lý nền đất yếu cần được lựa chọn dựa trên quy mô công trình, điều kiện thi công, yêu cầu khai thác và chi phí xây dựng.

Trong luận văn này, tác giả đề xuất sử dụng phương pháp cọc đất gia cố xi măng để xử lý nền đắp trên nền đất yếu cho công trình đường đầu cầu Chợ Kinh, Tỉnh lộ 940, Tỉnh Sóc Trăng, dựa trên các biện pháp xử lý đã được trình bày trong chương 1.

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐẦU CẦU CHỢ KINH, TỈNH LỘ 940, TỈNH SÓC TRĂNG

Tiêu đề	Nghiên cứu ứng dụng cọc đất gia cố xi măng cho công trình đường đầu cầu Chợ Kinh, Tỉnh lộ 940, tỉnh Sóc Trăng
Tác giả	Nguyễn Văn Vũ
Người hướng dẫn	PGS.TS. Lã Văn Chăm
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2017
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	144
Dung lượng	7,02 MB