Mục tiêu là nhằm đảm bảo cho kích thước và các yếu tố hình học của nền đất trên toàn diện tích xây dựng đối với vùng đất yếu kể cả cao độ nền luôn duy trì được đúng thiết kế trong quá tr
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Khái quát về đất yếu trong xây dựng đường ô tô
1.1.1 Khái niệm đất yếu Đất yếu là đất có sức chịu tải nhỏ và có tính nén lún lớn, hầu như đất yếu bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn, hệ số nén lún lớn, trị số sức chống cắt không đáng kể Đặc điểm của đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; sức chịu tải nhỏ (0,5-1kG/cm 2 ); đất có tính nén lún lớn (a > 0,1 cm 2 /kG); hệ số rỗng e lớn (e > 1,0); độ sệt lớn (I S > 1); mô đun biến dạng nhỏ (E < 50 kG/cm 2 ); khả năng chống cắt () bé, khả năng thấm nước bé; hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G > 0,8; dung trọng nhỏ
Các loại đất sét yếu thường gặp trong xây dựng công trình được phân thành năm loại cơ bản sau:
1 Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp
2 Đất bùn: các loại đất thành tạo trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực
3 Đất than bùn: là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20-80 %)
4 Đất cát chảy: gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy
5 Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sụt
1.1.2 Cấu trúc nền đất yếu
Cấu trúc nền công trình hiện nay thu hút sự quan tâm với nhiều định nghĩa khác nhau Theo Nguyễn Thanh, cấu trúc nền là tầng đất dùng làm nền cho công trình xây dựng, được đặc trưng bởi các quy luật phân bố theo chiều sâu của các thành tạo đất đá, bao gồm liên kết kiến trúc, nguồn gốc, tuổi, thành phần, cấu trúc, bề dày, trạng thái và tính chất địa chất công trình khác nhau.
Cấu trúc nền được định nghĩa là mối quan hệ sắp xếp không gian của các lớp đất theo chiều sâu, bao gồm số lượng, đặc điểm, hình dạng, kích thước, thành phần, trạng thái và tính chất của các yếu tố cấu thành Nhiều nghiên cứu đã đề cập đến cấu trúc nền công trình, giới thiệu các khái niệm về mô hình cấu trúc, bao gồm mô hình điều kiện tự nhiên và mô hình nền tự nhiên của công trình Phân tích mối quan hệ giữa mô hình điều kiện tự nhiên và mô hình công trình xây dựng giúp xác định miền xác định của công trình Ngoài ra, các tác giả cũng đã trình bày các dạng sơ đồ cấu trúc nền và đề xuất các giải pháp nền móng phù hợp.
Trong địa chất, "cấu trúc" bao gồm cả nội dung địa tầng và cấu tạo địa chất Một số tác giả trong lĩnh vực địa chất công trình sử dụng khái niệm "Mô hình cấu trúc" để mô tả đặc điểm nền công trình qua sơ đồ hóa địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá Ngược lại, khái niệm "Sơ đồ nền" chỉ phản ánh mối quan hệ địa tầng Mô hình cấu trúc là mô hình số, trong đó các đặc trưng như chiều dày, chiều sâu, thành phần, tính chất cơ lý của lớp đất và mực nước ngầm được thể hiện dưới dạng số, dựa trên việc đánh giá chi tiết các đặc trưng của đất nền.
Kết quả nghiên cứu về thành phần và tính chất của đất, đặc biệt là đất yếu, chưa phản ánh đúng khả năng xây dựng của chúng trong tự nhiên Để đánh giá chính xác khả năng xây dựng, cần nghiên cứu đầy đủ các đặc điểm cấu trúc của nền Trong luận văn, tác giả sử dụng thuật ngữ “Cấu trúc nền” để chỉ nền công trình, nhấn mạnh mối quan hệ mật thiết giữa đặc điểm cấu trúc nền và môi trường địa chất, cũng như sự tác động qua lại theo thời gian và không gian.
Cấu trúc nền không chỉ phản ánh các đặc điểm địa chất khách quan trong khu vực công trình mà còn thể hiện mối quan hệ biến đổi của đất đá theo không gian và thời gian Đây là phần tương tác giữa công trình và môi trường địa chất, được xác định bởi quy luật phân bố không gian và khả năng biến đổi theo thời gian của các thành tạo đất đá, có tính chất địa chất công trình đặc trưng trong vùng ảnh hưởng của công trình.
Khái niệm “Vùng ảnh hưởng của công trình” đề cập đến giới hạn mà tại đó thành tạo đất đá có tác động trực tiếp đến công trình xây dựng Khái niệm này bao gồm cả vùng hoạt động công trình và có sự trùng lặp với “Miền xác định” Ranh giới vùng ảnh hưởng, cũng như ranh giới cấu trúc nền công trình, được xác định dựa trên quy mô và tính chất cụ thể của công trình, yêu cầu các kỹ sư Địa kỹ thuật phải xem xét một cách toàn diện Mỗi cấu trúc nền được xác định bởi các thành tạo đất đá với đặc tính xây dựng cụ thể, phản ánh đầy đủ nguồn gốc, tuổi địa chất, thành phần, cấu trúc và các đặc tính cơ lý khác của đất đá.
Cấu trúc nền đất yếu liên quan trực tiếp đến các thành phần đất yếu, đóng vai trò quyết định đến đặc tính và khả năng xây dựng nền Thành phần, tính chất và bề dày của đất yếu, cùng với sự biến đổi của chúng trong không gian, ảnh hưởng lớn đến khả năng xây dựng Quy mô công trình và vị trí của cấu trúc nền trong môi trường địa chất cũng quyết định giải pháp nền và móng Khoảng cách đến các khu vực hạ thấp mực nước ngầm có thể làm thay đổi đặc tính xây dựng của cấu trúc nền, dẫn đến khả năng biến dạng khác nhau cho công trình Do đó, ảnh hưởng của môi trường địa chất đến cấu trúc nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện tồn tại cụ thể, với vùng ảnh hưởng có thể là ranh giới lớp đất yếu trực tiếp tác động đến công trình.
1.1.3 Mục đích công tác xử lý nền đất yếu
Mục đích của việc xử lý nền đất yếu là tăng cường sức chịu tải và cải thiện các tính chất cơ lý của đất, bao gồm giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, và nâng cao trị số modun biến dạng cũng như độ chống cắt Để xây dựng công trình trên nền đất này, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm cải tạo khả năng chịu lực của đất nền Kỹ thuật cải tạo đất yếu cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thực tế để nâng cao khả năng chịu tải, phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình Mục tiêu là đảm bảo kích thước và các yếu tố hình học của nền đất trên toàn bộ diện tích xây dựng luôn duy trì đúng thiết kế trong quá trình thi công và sử dụng sau này Nền đất sau khi xử lý được gọi là nền nhân tạo.
Việc xử lý nền đất yếu trong xây dựng phụ thuộc vào các yếu tố như quy mô, loại công trình và đặc điểm của đất nền Tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể, các biện pháp xử lý hợp lý sẽ được thiết kế Có nhiều phương pháp cụ thể để xử lý nền đất yếu, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.
- Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
- Các biện pháp xử lý về móng
- Các biện pháp xử lý nền.
Giới thiệu một số giải pháp xử lý đất yếu thường hay sử dụng
1.2.1 Các phương pháp cố kết
Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát
Lớp đệm cát là giải pháp hiệu quả cho các lớp đất yếu như sét nhão, sét pha, cát pha, bùn và than bùn khi chúng ở trạng thái bão hòa nước, đặc biệt là khi chiều dày của các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m.
Để cải thiện nền đất, biện pháp thực hiện là đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu, đặc biệt khi lớp đất này có chiều dày nhỏ Sau đó, thay thế bằng cát theo yêu cầu thiết kế và tiến hành đầm chặt đến độ chặt cần thiết.
+ Ưu điểm của phương pháp:
Lớp đệm cát thay thế cho lớp đất yếu dưới đáy móng, đóng vai trò quan trọng trong việc chịu tải và truyền tải trọng của công trình xuống các lớp đất ổn định bên dưới.
Việc giảm độ lún và chênh lệch lún của công trình được thực hiện nhờ vào sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài tác động lên nền đất dưới tầng đệm cát Điều này không chỉ giúp giảm chiều sâu chôn móng mà còn làm giảm khối lượng vật liệu cần thiết cho việc xây dựng móng.
- Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận được
Cát được đầm chặt không chỉ tăng cường khả năng ổn định của công trình dưới tải trọng ngang mà còn nâng cao lực ma sát và sức chống trượt Điều này giúp tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, từ đó cải thiện khả năng chịu tải và rút ngắn thời gian ổn định về lún cho công trình.
- Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối rộng rãi
+ Nhược điểm của phương pháp:
- Chỉ áp dụng được đối với những khu vực có tầng địa chất yếu mỏng, không quá 3m
- Áp dụng cho những công trình có tải trọng không lớn, ứng suất truyền tải xuống các lớp đất sâu nhỏ
Việc đào bóc lớp đất yếu có thể gây ảnh hưởng đến môi trường, do đó cần tính toán kỹ lưỡng quá trình vận chuyển đất và khu vực đổ đất để tránh tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh và cư dân trong khu vực xây dựng.
Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt (cố kết động)
Đầm nén bằng con lăn rung
Con lăn rung là một phương pháp hiệu quả để làm chặt đất hạt, với hệ thống rung gắn chặt vào bánh trơn bằng cao su hoặc bánh răng cưa để truyền rung động vào đất Con lăn có trọng lượng 55,7 kN và kích thước trống 1,19 m Độ chặt của nền đất phụ thuộc vào số lần bánh xe lăn, và thí nghiệm cho thấy hiệu quả không tăng đáng kể sau 15 lần lăn Trọng lượng khô đạt giá trị cực đại tại độ sâu 0,5 m và giảm dần theo chiều sâu, do thiếu lực ngang đối với đất gần mặt đất Khi xác định được mối quan hệ giữa độ sâu và độ chặt, số lần lăn bánh qua cũng có thể được tính toán.
Đầm đất bằng bàn rung động
Búa đầm thủy lực là thiết bị lý tưởng cho các công trình có chiều cao đất đắp từ 2m đến 6m Với đường kính bàn đầm khoảng 1,5m và trọng lượng lên đến 10 tấn, thiết bị này rất phù hợp cho khu vực cất và hạ cánh của đường băng.
Trong quá trình đầm, áp lực nước lỗ rỗng được kiểm tra để đảm bảo chất lượng Số lần đầm tại mỗi vị trí là 20 lần, với chiều cao nâng bàn đầm đạt 1,5 m và khoảng cách đầm là 2,1 m Tổng khối lượng đầm cho các khu vực khác là 7 tấn.
Đầm nén động sâu là phương pháp làm chặt đất hiệu quả ở độ sâu lớn thông qua việc sử dụng quả trùy nặng từ 6 đến 30 tấn, nâng lên từ 15 đến 30m Phương pháp này còn được gọi là đầm nén cường độ cao, cố kết động, và làm chặt sâu, hoạt động tốt nhất trên đất có độ bão hòa thấp, hệ số thấm cao và đường thoát nước tốt Đất lắng đọng tự nhiên với kích thước hạt lớn và hệ số thấm cao là lựa chọn lý tưởng cho đầm nén động Khi đất nằm trên mực nước ngầm, quá trình làm chặt diễn ra ngay lập tức, trong khi nếu đất nằm dưới mực nước ngầm và có hệ số thấm đủ lớn, độ chặt của đất cũng có thể được cải thiện ngay lập tức Các loại đất phù hợp bao gồm đất cát, sỏi, gạch vụn và chất thải mỏ.
Các loại đất không phù hợp với đầm nén động bao gồm đất sét bão hòa, cả loại tự nhiên và được đắp Việc cải tạo đất lắng đọng bão hòa chỉ khả thi khi giảm độ ẩm Đối với đất sét có hệ số thấm thấp và khả năng thoát nước kém, áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình đầm nén không thể triệt tiêu trừ khi đầm nén kéo dài Thời gian cần thiết để triệt tiêu áp lực nước lỗ rỗng là lý do khiến đầm nén động không phù hợp với các loại đất này, và độ chặt gần như không thay đổi Đầm nén động đã được áp dụng rộng rãi ở Mỹ Leonards và các cộng sự vào năm 1980 đã đề xuất cách tính chiều sâu ảnh hưởng của phương pháp đầm nén động.
W: Trọng lượng quả đầm, tấn;
H: Chiều cao rơi quả đầm, m
Partos và các cộng sự (1939) đã cung cấp số liệu từ các công trình thực tế Năm 1992, Poran và Rodriguez đề xuất một số thông số cho phương pháp đầm nén động đối với đất hạt Với búa có chiều rộng D, trọng lượng W và chiều cao rơi h, hình dạng vùng được làm chặt được mô tả qua các biểu đồ, với tỷ lệ a/D và b/D, trong đó NWh/Ab, A là diện tích mặt cắt của búa và N là số lượng nhát búa cần thiết.
Phương pháp xử lý nền bằng giếng cát
Giếng cát là biện pháp gia tải trước hiệu quả cho đất bùn, than bùn và đất dính bão hòa nước Chúng hoạt động như phương tiện thoát nước thẳng đứng, giúp nước tự do trong lỗ rỗng thoát ra dưới tác dụng của gia tải, đồng thời thúc đẩy quá trình cố kết nền đất Bên cạnh đó, giếng cát còn tăng độ chặt của nền, từ đó nâng cao sức chịu tải của đất nền.
- Sử dụng trong vùng có đất yếu lớn, chiều sâu xử lý lớn hơn 20m
- Tốc độ cố kết nhanh hơn bấc thấm, nên thời gian chờ chờ lún cố kết nhỏ, độ lún dư sau xử lý nhỏ
- Mức độ rủi ro thấp, diễn biến lún không phức tạp
Khả năng chống mất ổn định trượt sâu của bấc thấm vượt trội, không chỉ giúp thoát nước để cố kết đất mà còn cải thiện chất lượng đất trong quá trình thi công giếng cát.
- Phải có thiết bị thi công hiện đại, nhất là trường hợp nền đất yếu có chiều sâu lớn trên 20m
- Chi phí lớn do sự dụng cát hạt thô làm vật liệu thi công
- Tiến độ thi công chậm hơn bấc thấm
- Có thể xảy ra hiện tượng cát nhồi bị ngắt quãng trong giếng, khi đó tác dụng dẫn nước bị giảm
Khi sử dụng giếng cát gia cố nền, cần đảm bảo độ đồng đều của cát trong suốt chiều dài giếng để tránh hiện tượng đứt đầu giếng cát do tác động của các loại tải trọng bên ngoài.
Các yêu cầu khi thiết kế đường ô tô trên nền đất yếu
(1) Các yêu cầu tính toán
Theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000, nền đường đắp trên đất yếu cần đảm bảo ổn định trong suốt quá trình sử dụng, bao gồm ổn định nền, ổn định lún trồi, trượt sâu, và độ lún dư phải nằm trong giới hạn cho phép Để đạt được các yêu cầu này, cần tuân thủ các tiêu chí cụ thể.
Mức độ ổn định dự báo cho mỗi đợt đắp, bao gồm đắp nền và đắp gia tải trước, cũng như nền đắp theo thiết kế, cần phải đạt hoặc vượt qua mức độ ổn định tối thiểu quy định, trong đó có tính đến tải trọng tối đa của xe cộ dừng trên nền.
Khi áp dụng phương pháp nghiệm toán ổn định theo cách phân mảnh cổ điển cho mặt trượt tròn khoét xuống vùng đất yếu, hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin được xác định là 1.20 Trong trường hợp sử dụng kết quả thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước trong phòng thí nghiệm, Kmin giảm xuống còn 1.10.
Khi áp dụng phương pháp Bishhop để nghiệm toán ổn định thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin = 1.40;
Trong quá trình đắp nền và gia tải trước, số liệu quan trắc lún theo chiều thẳng đứng và di động ngang của vùng đất yếu hai bên nền đắp không được vượt quá các trị số quy định.
Tốc độ lún ở đáy nền đắp tại trục tim của nền đường không được vượt quá 10mm/ngày đêm
Tốc độ dịch chuyển ngang của các cọc quan trắc đóng hai bên nền đắp không được vượt quá 5mm/ngày đêm
Cách bố trí quan trắc lún và quan trắc chuyển dịch ngang được nêu trong điều II.3.1 và II.3.3 tại tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 [15]
Các vấn đề về lún và tính toán lún cho nền đường là rất quan trọng, đặc biệt đối với đường đắp trên nền đất yếu Độ lún của nền đường phụ thuộc vào tải trọng của nền và xe cộ, thường dao động từ 10% đến 20% tổng chiều dày đất yếu ở đồng bằng Sông Cửu Long Nếu không có biện pháp xử lý lún trước khi thi công, độ lún này có thể gây mất ổn định trong quá trình thi công và sử dụng đường.
Theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000, độ lún của nền được chia thành ba thành phần chính: độ lún tức thời, độ lún cố kết (lún sơ cấp) và độ lún từ biến (lún thứ cấp).
Si : Độ lún tức thời;
Sc : Độ lún cố kết;
Ss : Độ lún từ biến
Hình 1.9: Biểu đồ quan hệ độ lún, gia tải và thời gian
Công thức tính độ lún tức thời theo giáo trình của tác giả PIERRE LAÉRAL áp dụng cho nền đường đắp trên đất yếu tại Việt Nam Giả thiết rằng độ lún tức thời xảy ra mà không có sự thoát nước ra khỏi đất và thể tích đất không đổi Độ lún tức thời tại một điểm cách tim đường một khoảng x được ký hiệu là
Trong đó các giá trị rH, r’H tra từ toán đồ tương ứng với các trị số
Độ lún tức thời tính theo kinh nghiệm (tiêu chuẩn ngành GTVT 22 TCN 262 - 2000)
Si = (m-1).Sc (1.4) m - được xác định m = 1,1 ÷1,4 , là hệ số xét đến khả năng đất bị đẩy ngang
Độ lún cố kết (lún sơ cấp)
Trong tính toán lún cố kết, có nhiều phương pháp khác nhau, nhưng phương pháp phân tầng lấy tổng hiện đang được sử dụng phổ biến nhất Phương pháp này được quy định trong tiêu chuẩn 22 TCN 262 – 2000 và có công thức cụ thể.
(1.5) Đất ở trạng thái cố kết thường h γ.
(1.6) Đất quá cố kết vz i i pz
Chỉ số nén (Cr) và chỉ số nở (Cc) của đất là những yếu tố quan trọng trong phân tích địa kỹ thuật Chiều dày và độ rỗng ban đầu của phân tố thứ i được ký hiệu là i e Áp lực thẳng đứng ban đầu của lớp đất thứ i, ký hiệu là 0 i σ, được tính bằng tải trọng tự thân của lớp đất bên trên Áp lực tiền cố kết tại lớp i được ký hiệu là i σpz, trong khi ứng suất do tải trọng ngoài gây ra ở trọng tâm lớp thứ i được ký hiệu là i σ.
Độ lún tổng cộng cuối cùng của đất nền S được dự đoán theo quan hệ kinh nghiệm sau:
S = mSc (1.9) Trong đó : hệ số m = (1,1÷1,4) là hệ số xét đến khả năng đất bị đẩy ngang
+ Độ lún cố kết trong quá trình xử lý:
Lún cố kết tại thời điểm t trong quá trình gia tải trước, St, được tính dựa trên mức độ cố kết Ut tại thời điểm t và lún cố kết sơ cấp cuối cùng Sc ứng với tải trọng gia tải.
Ut - độ cố kết tại thời điểm t ứng với tải trọng gia tải, được tính toán theo công thức (1.12)
Độ lún từ biến (lún thứ cấp)
Lún từ biến, hay còn gọi là lún thứ cấp, là hiện tượng lún kéo dài theo thời gian sau khi áp lực nước kẽ rỗng thặng dư đã được triệt tiêu hoàn toàn và ứng suất hữu hiệu không thay đổi Kết quả từ thí nghiệm nén cố kết cho thấy lún thứ cấp, ký hiệu là Ss, tại thời điểm t có thể được diễn đạt bằng một công thức cụ thể.
tp – thời gian xảy ra lún cố kết sơ cấp; t – thời gian vận hành của dự án
Với nền đất yếu không được xử lý thoát nước nhanh chóng bằng bấc thấm hoặc giếng cát, lún thứ cấp có thể bị bỏ qua do thời gian hoàn tất lún cố kết sơ cấp kéo dài hàng chục năm, tùy thuộc vào độ dày của nền đất yếu Tuy nhiên, khi nền được xử lý bằng bấc thấm, mức độ cố kết có thể đạt hơn 90% chỉ trong khoảng một năm Do đó, giá trị tp = 1 năm thường được sử dụng để ước tính độ lún thứ cấp trong giai đoạn vận hành.
Độ cố kết theo thời gian
Mức độ cố kết, U, có thể được tính toán như sau:
Uh và Uv đại diện cho mức độ cố kết theo phương ngang và phương đứng Đối với các lớp đất nền được xử lý bằng PVD, Uv có thể được bỏ qua Đối với các lớp đất nằm dưới bấc thấm, Uh bằng 0, và cao trình đáy bấc thấm có thể được coi là biên thoát nước phía trên.
Khi không có thoát nước thẳng đứng, nhân tố thời gian (Tv) sẽ được tính toán như sau:
Trong đó: t – thời gian lún, ngày;
Tv – nhân tố thời gian;
Uv – độ cố kết theo phương đứng, %;
Cv – hệ số cố kết phương đứng, m 2 /ngày;
Tính toán mức độ cố kết của nền đất yếu xử lý bằng bấc thấm theo Hansbo (1979) như sau:
Th– nhân tố thời gian theo phương ngang;
Hệ số cố kết theo phương ngang (Ch) có giá trị từ 2 đến 5 m²/ngày, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9355-2012 Khoảng cách hiệu quả của PVD (de) được xác định là de = 1.13L khi bố trí PVD theo lưới ô vuông và de = 1.05L khi bố trí PVD theo lưới tam giác.
L – khoảng cách thực giữa các PVD, m; dw – đường kính tương đương của PVD,m;
Fs – hệ số có xét đến ảnh hưởng của vùng xáo động quanh PVD;
Fr – hệ số có xét đến sức cản của PVD;
Hd là chiều dài của bấc thấm, được xác định là chiều dài bấc nếu chỉ có một biên thoát nước, và là ẵ chiều dài bấc nếu thoát nước ở cả hai biên trên và dưới PVD Hệ số thấm theo phương ngang được ký hiệu là kh, đo bằng cm/s, trong khi hệ số thấm trong vùng xáo động được ký hiệu là ks, cũng đo bằng cm/s Đường kính vùng đất bị xáo động xung quanh PVD được ký hiệu là ds, tính bằng mét Khả năng thoát nước của PVD được ký hiệu là qw, tính bằng m³/ngày, và dm là đường kính tương đương của cọc tim cắm bấc.
Kết luận chương 1
Đất yếu là loại đất có sức chịu tải thấp và khả năng nén lún cao, thường ở trạng thái bão hòa nước với hệ số rỗng lớn Các đặc điểm nổi bật của đất yếu bao gồm hệ số nén lún cao và trị số sức chống cắt không đáng kể Những loại đất chính thuộc nhóm đất yếu bao gồm đất sét mềm, đất bùn, đất than bùn, đất cát chảy và đất bazan.
Khi xây dựng trên nền đất có lớp đất yếu, cần áp dụng các biện pháp xử lý nền để đảm bảo an toàn cho công trình Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nền đất yếu phổ biến như cố kết chân không, giếng cát, cọc cát và cọc đất xi măng Việc lựa chọn phương pháp phù hợp cho dự án phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tính chất địa chất, tiến độ và chi phí thi công.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN TUYẾN ĐƯỜNG VÀ GÓI THẦU CW2AB, LẤP VÒ, ĐỒNG THÁP
Giới thiệu chung về khu vực xây dựng dự án
2.1.1 Vị trí địa lý Đồng Tháp ở đầu nguồn sông Tiền và sông Hậu Phía Bắc giáp tỉnh Long An, phía Tây Bắc giáp tỉnh PreyVeng – Campuchia, phía Nam và Đông Nam giáp tỉnh Vĩnh Long, phía Đông giáp tỉnh Long An và Tiền Giang, phía Tây giáp tỉnh An Giang và Cần Thơ Tổng diện tích tự nhiên 3.238,05 km 2 với 2/3 diện tích tự nhiên thuộc khu vực Đồng Tháp Mười Tỉnh Đồng Tháp có 09 huyện và 02 Thị xã (Thị xã Cao Lãnh và Thị xã Sa Đéc) Đồng Tháp có một phần đường biên giới quốc gia giáp với tỉnh PreyVeng – Campuchia, dài 48,7km đi qua địa giới huyện Hồng Ngự và huyện Tân Hồng Trên tuyến biên giới có 7 cửa khẩu: Cửa khẩu Quốc tế Thường Phước, cửa khẩu Quốc gia Dinh Bà và 5 cửa khẩu phụ Có sông Tiền, sông Hậu chảy qua, có cảng Đồng Tháp nối với Campuchia và Biển Đông Tuyến đường thủy quốc gia chạy theo sông Sa Đéc – Lấp Vò Đường bộ có quốc lộ 30, quốc lộ 80, quốc lộ 54 chạy qua cùng với các tuyến quốc lộ N1, N2 khi hoàn chỉnh sẽ tạo điều kiện thuận lời cho Đồng Tháp gắn kết chặt chẽ với thành phố Hồ Chí Minh, địa bàn kinh tế trọng điểm phía Nam và Cần Thơ
Hình 2.1 Bản đồ ranh giới hành chính tỉnh Đồng Tháp
2.1.2 Điều kiện địa chất, địa hình, địa mạo
Lịch sử phát triển địa chất của tỉnh Đồng Tháp gắn liền với sự hình thành của vùng Đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm quá trình tạo ra phù sa cổ (trầm tích Pleistocene) và phù sa mới (trầm tích Holocene) thông qua bồi lắng trầm tích biển và phù sa từ sông Cửu Long.
Trầm tích Pleistocene thuộc QIII phân bố dọc theo biên giới Việt Nam - Campuchia (Tân Hồng) và dần chìm dưới lớp phù sa mới Tại huyện Tam Nông và phía Bắc huyện Tháp Mười, phù sa cổ nằm ở độ sâu nông, chỉ cách mặt đất vài mét, hoặc lộ ra thành những giồng, gò.
Trầm tích Holocene, thuộc kỷ QIV, được hình thành trong khoảng thời gian từ 6.000 năm trước đến nay, trải qua các giai đoạn biến tiến và lùi Vật liệu trầm tích chủ yếu bao gồm các lớp sét xám xanh, xám trắng hoặc nâu và cát Phù sa mới có hai cấu trúc chính: lớp sét mặn màu xám xanh nằm ở dưới cùng và các trầm tích nước lợ hoặc ngọt phủ bên trên, tạo thành một nền đất yếu với độ dày từ 20m đến 30m ngay trên bề mặt.
Đồng Tháp, với địa hình bằng phẳng do phù sa sông bồi đắp, nằm trong vùng đồng bằng Châu thổ Khu vực Đồng Tháp Mười có độ chênh lệch không lớn, trung bình chỉ khoảng 2m.
Sông Tiền chia Đồng Tháp thành 2 vùng lớn: vùng phía Bắc sông Tiền và vùng phía Nam sông Tiền
Vùng phía Bắc sông Tiền có địa hình tương đối bằng phẳng, bao gồm các huyện Hồng Ngự, Tân Hồng, Tam Nông, Thanh Bình, Cao Lãnh, Tháp Mười và Thành phố Cao Lãnh Khu vực này có hướng dốc từ Tây Bắc đến Đông Nam, với độ cao giảm dần từ vùng biên giới và ven sông Tiền về phía trung tâm Đồng Tháp Mười, hình thành nên một vùng lòng máng trũng rộng lớn, có đặc điểm của đồng lụt kín.
Vùng phía Nam sông Tiền, bao gồm huyện Lấp Vò, Lai Vung, Châu Thành và Thị xã Sa Đéc, nằm kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu Địa hình của khu vực này có dạng lòng máng, với độ dốc từ hai bên sông hướng vào giữa Cao độ phổ biến trong vùng dao động từ 0.8m đến 1.0m, trong khi cao nhất đạt 1.5m và thấp nhất là 0.5m.
Đê tự nhiên ven sông Tiền và sông Hậu được hình thành từ quá trình bồi tụ phù sa, tạo nên dãy đất cao và các cù lao dọc theo hai con sông này Khu vực này bao gồm các huyện Hồng Ngự, Thanh Bình, Tam Nông, huyện Cao Lãnh, thành phố Cao Lãnh, thị xã Sa Đéc và huyện Châu Thành.
Bưng sau đê là khu vực trũng, có khả năng thoát nước kém với hệ thống thoát nước thủy hình nhánh cây Vùng bưng sau đê sông Tiền nằm phía sau đê tự nhiên của sông Tiền, trong khi bưng sau đê của sông Hậu lại không rõ nét.
Đồng trũng, hay còn gọi là đồng lũ kín, nằm ở khu vực phía Bắc sông Tiền, có địa hình dạng lòng chảo, thấp dần từ Bắc xuống Nam và chịu ảnh hưởng của lũ hàng năm Khu vực này thuộc các huyện trong nội đồng vùng Đồng Tháp Mười Đồng trũng phía Nam sông Tiền, bao gồm các huyện Lai Vung, Lấp Vò và Châu Thành, có địa hình dạng lòng máng, thấp dần từ hai bờ sông vào bên trong.
Giới thiệu chung về gói thầu CW2AB
Dự án Kết nối khu vực trung tâm đồng bằng Mê Kông nhằm nâng cao dịch vụ giao thông cho khu vực trung tâm Đồng bằng sông Mekong, thông qua việc kết nối giao thông giữa Thành phố Hồ Chí Minh và các vùng Đông Nam của khu vực này.
Dự án Kết nối khu vực trung tâm đồng bằng Mê Kông, do Bộ Giao thông Vận tải làm chủ đầu tư, có tổng chiều dài khoảng 28 km, bao gồm cầu dây văng Cao Lãnh, Vàm Cống và tuyến nối giữa hai cầu này Dự án được chia thành 3 thành phần và đã được khởi công vào năm 2013, dự kiến hoàn thành vào tháng 11/2017.
Dự án thành phần 1 - Cầu Cao Lãnh và đường dẫn hai đầu cầu có tổng chiều dài 7,8 km, bao gồm cầu dây văng Cao Lãnh với sơ đồ nhịp chính là (150+350+150) m và bề rộng 25,5 m Đường dẫn hai đầu cầu dài 5,4 km, đạt tiêu chuẩn đường cao tốc với vận tốc thiết kế 80 km/h và bề rộng 16,6 m (4 làn xe) Mặt đường được thiết kế bằng BTN với độ bền Eyc ≥ 140 MPa Tổng mức đầu tư cho dự án là 6.493 tỷ đồng, bao gồm vốn vay từ ADB (OCR), vốn viện trợ không hoàn lại từ AusAID và vốn đối ứng của Chính phủ.
Dự án thành phần 2 - Tuyến nối từ cầu Cao Lãnh đến cầu Vàm Cống: Dài 15,7km theo tiêu chuẩn đường cao tốc, Vtkkm/h, Bn = 20,6m
Dự án bao gồm 4 làn xe với mặt đường BTN có độ bền Eyc³140MPa Tổng mức đầu tư cho dự án là 5.620 tỷ đồng, được tài trợ bởi vốn vay ADB (OCR), vốn viện trợ không hoàn lại từ AusAID và vốn đối ứng từ Chính phủ.
Dự án thành phần 3 - Cầu Vàm Cống và đường dẫn hai đầu cầu có tổng chiều dài 5,8 km, bao gồm cầu dây văng Vàm Cống với sơ đồ nhịp chính là (210+450+210) m và bề rộng 25,5 m Đường dẫn hai đầu cầu dài 2,8 km, đạt tiêu chuẩn đường cao tốc với vận tốc thiết kế 80 km/h và bề rộng 16 m (4 làn xe) Mặt đường được làm bằng BTN với độ bền Eyc³140 Mpa Tổng mức đầu tư cho dự án là 7.342 tỷ đồng, được tài trợ từ vốn vay EDCF và vốn đối ứng của Chính phủ.
Quy mô gói thầu CW2AB (thuộc Dự án thành phần 2)
Gói thầu CW2AB, bao gồm hai gói CW2A và CW2B, có điểm đầu tại Km7 + 800 và điểm cuối tại Km18 + 200, với tổng chiều dài gần 10,4 km Toàn bộ gói thầu nằm trong tỉnh Đồng Tháp, được thiết kế với chiều rộng mặt đường 21m, bao gồm 4 làn xe và vỉa hè hai bên, với vận tốc thiết kế đạt 80 km/giờ.
Hợp phần CW2A bao gồm đoạn tuyến nối phía Bắc với chiều dài khoảng 6 km, bắt đầu từ Km7 + 800 và kết thúc tại Km13 + 750 Trong gói thầu này, có hai cầu: cầu tại Km7 + 990.7 đến Km8 + 072.9 và cầu tại Km8 + 550.35 đến Km8 + 689.65 Phần còn lại của tuyến đường là nền đất yếu cần được xử lý.
Hợp phần CW2B bao gồm đoạn tuyến nối trung tâm dài khoảng 4,4 km, bắt đầu từ Km13+750 và kết thúc tại Km18+200 Gói thầu này có 10 cầu, trong đó có cầu Mương Lớn, cầu Thầy Lâm, cầu Kênh Đất Sét, cầu Km13+293.37, cầu kênh Xáng Múc, cầu Km15+268.54, cầu Rạch Tân Bình, cầu Km16+394.28, cầu Xáng Nhỏ, cầu Rạch 2-9 và cầu Rạch Vượt Trên toàn tuyến, nền đường chủ yếu là đất yếu, do đó cần thực hiện các biện pháp xử lý trước khi tiến hành xây dựng.
Gói thầu CW2A bao gồm 15 phân đoạn, với phân đoạn ngắn nhất là CW2A-8 dài 20.1m và phân đoạn dài nhất là CW2A-23 dài 200m Mỗi phân đoạn đều có một hố khoan địa chất điển hình nhằm đánh giá điều kiện địa chất tại từng phân đoạn Chi tiết về từng phân đoạn được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 2.1: Bảng tổng hợp phân đoạn xử lý nền gói CW2A
Gói thầu CW2B bao gồm 32 phân đoạn, với độ dài trung bình mỗi phân đoạn khoảng 100m Phân đoạn ngắn nhất là CW2B-104 dài 80m, trong khi phân đoạn dài nhất là CW2B-84 có chiều dài 264m Chi tiết về từng phân đoạn được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp phân đoạn xử lý nền gói CW2B
CW2B-60 Km9 + 640.00 Km9 + 842.00 202 EB41 CW2B-62 Km9 + 902.00 Km9 + 990.00 88 AR-ML1
Km12 + 320.00 Km12 + 520.00 200 EB55,EB56 CW2B-
Km12 + 580.00 Km12 + 676.00 96 EB57,EBCV58 CW2B-84 Km12 + Km13 + 000.00 264 EB-59, 60
Km14 + 600.00 Km14 + 740.00 140 EB-CV70 CW2B-
Km18 + 100.00 Km18 + 200.00 100 EB-CV87,88 CW2B-
Đặc điểm hệ thống sông, suối, kênh, rạch
Đồng Tháp, nằm ở Miền Tây Nam Bộ, sở hữu một hệ thống sông rạch đa dạng với 28 sông rạch lớn, bao gồm 13 sông rạch liên tỉnh và 15 sông rạch nội tỉnh Tỉnh có khoảng 1.000 kênh rạch nhỏ, với mật độ sông trung bình đạt 1,86 km/km² Các sông chính chảy qua Đồng Tháp bao gồm sông Tiền, sông Hậu và sông Hồng Ngự.
Nguồn nước mặt tại Đồng Tháp bị tác động bởi dòng chảy của sông Mê Công, thủy triều từ biển Đông, cùng với chế độ thủy văn của sông Tiền và sông Hậu, hệ thống sông Vàm Cỏ, và lượng mưa trong khu vực.
Đặc điểm chế độ thủy văn
+ Đặc điểm thủy văn mùa lũ
Mùa lũ thường kéo dài khoảng 6 tháng, từ tháng VII cho đến cuối tháng
XI hàng năm Đỉnh lũ thường xuất hiện vào cuối tháng VIII đến cuối tháng
Lũ chủ yếu xảy ra do mưa lớn, ảnh hưởng của bão, áp thấp nhiệt đới và hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với gió mùa tây nam Nguồn sinh thuỷ chủ yếu đến từ mưa ở trung và hạ du Mức độ lũ không chỉ phụ thuộc vào lũ ở trung và thượng lưu mà còn vào sự tác động của nhiều yếu tố phức tạp như thuỷ triều, hệ thống cơ sở hạ tầng, mưa tại chỗ và khu giao thoa giữa các hướng nước chảy Những yếu tố này tạo ra diễn biến ngập lụt, chế độ chảy, hướng chảy, thời gian ngập và độ sâu ngập rất phức tạp và khác nhau trong mỗi trận lũ, đặc biệt là trong các trận lũ lớn.
2.2.3 Đặc điểm địa chất công trình
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình của Công ty Cổ phần xây dựng VNC vào tháng 8 năm 2012, 120 hố khoan đã được thực hiện trên toàn bộ tuyến Kết quả báo cáo cho thấy nền địa chất của tuyến được phân thành các lớp cơ bản.
Hình 2.2: Mặt bằng khảo sát tuyến của dự án
Lớp đất thổ nhưỡng, đất đắp – đất ruộng màu xám xanh, xám đen, phân bố rộng rãi trên bề mặt và thường gặp trong các hố khoan khảo sát Thành phần chính của lớp đất này bao gồm sét gầy, sét béo và sét gầy lẫn cát Lớp đất này không có nhiều ý nghĩa về mặt địa chất công trình và có thể được bóc bỏ trong quá trình xây dựng, do đó không cần thực hiện thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý.
Kết luận chương 2
Gói thầu CW2AB thuộc dự án “nâng cấp mở rộng quốc lộ 30” theo hình thức BOT, với tổng chiều dài 33km và mặt đường rộng 21m, bao gồm 4 làn xe và hai vỉa hè Gói thầu này được chia thành hai phần: CW2A (từ Km7+800.00 đến Km9+640.00) và CW2B (từ Km9+640.00 đến Km18+200.00) Tuyến đường bị ảnh hưởng bởi hệ thống kênh rạch, dẫn đến tác động của thủy triều và lũ theo mùa từ tháng VII đến cuối tháng XI, ảnh hưởng đến tiến độ thi công và gây thiệt hại tài sản Do đó, việc san lấp tạo cao độ thi công là cần thiết để giảm thiểu ảnh hưởng của thủy triều và lũ Đặc điểm địa chất trong khu vực gói thầu CW2AB cho thấy nền đất gồm 6 lớp, trong đó lớp 1 và phụ lớp 2A, 2B là đất yếu với sức chịu tải thấp, cần biện pháp xử lý trước khi xây dựng.