Công Nghệ Đường Sắt - Xây Dựng Nền Đường Sắt Phần 9 pdf

Vì vậy, có thểcăn cứ vào độ ẩm và cấu tạo của khối trượt, kết hợp với các số liệu tích luỹ được từđiều trị đất sụt, so sánh với các đặc điểm của khối đất sụt để tham khảo và chọn chỉtiêu

11

LR C d W

Trong đó:

W1, W2- trọng lượng khối trượt ở hai bên trục OA;

C0- lực dính tổng hợp ở điều kiện cân bằng giới hạn

L - chiều dài cung trượt;

S T K

;1cos

sin

)coscos

(cos

j j i i i

i i

W

L L

C W

Wi, Wj - trọng lượng của khối đất trên đoạn bị trượt và trên đoạnchống trượt;

i, j - góc nghiêng mặt trượt trên đoạn trượt và trên đoạn chốngtrượt;

Li, Lj- chiều dài mặt trượt đoạn bị trượt và đoạn chống trượt

Từ đó có thể tính ngược giá trị C0 của mặt trượt

b) Phương pháp tổng hợp  :

Khi đất trượt có lực dính rất nhỏ, cường độ chống cắt của đất trượt chủ yếu làlực ma sát, có thể coi C = 0, tính ngược để tìm góc ma sát trong tổng hợp  của đất,gọi như vậy nghĩa là trong có bao hàm cả một ít lực dính C Phương pháp này thíchhợp đối với loại đất trượt có tầng cát bị xáo động hoặc đất trượt là do đá sỏi phonghoá vỡ vụn rơi xuống, hoặc là loại đất tàn tích của đá cứng bị phong hoá, hàm lượnghạt thô trong khối đất trượt rất lớn nên cường độ chống cắt chủ yếu do lực ma sát

3) Căn cứ vào điều kiện đất ở mặt trượt và độ ẩm của khối đất trượt tức thời,đối chiếu các số liệu có liên quan khi tình hình địa chất tương tự để chọn một chỉtiêu, tính ngược để tìm ra giá trị của chỉ tiêu còn lại

Dùng phương pháp tính ngược chỉ có thể tìm ra một nhóm giá trị C,, nó cóthể đại diện cho chỉ tiêu bình quân của cả mặt trượt Đối với loại đất sụt nhiều lần,tính chất của các đoạn mặt trượt khác nhau, nếu chỉ dùng một nhóm giá trị C, sẽ cónhững sai số nhất định Để hạn chế điều đó, khi tính ngược, đầu tiên có thể dùngphương pháp thí nghiệm hoặc dùng các số liệu kinh nghiệm xác định chỉ tiêu củađoạn trên và dưới (tức đoạn dẫn kéo và đoạn chống trượt), chỉ tính ngược chỉ tiêu củađoạn trượt chính tương đối lớn và sâu Cách xác định chỉ tiêu theo phương pháp tínhngược nói trên chỉ có thể dùng cho các mặt trượt cũ, với các sườn dốc sẽ xảy ra trượt,nên dùng các chỉ tiêu thấp hơn một chút

Nếu có thể đánh giá mức độ ổn định của đất sụt hiện tại, tức là ước tính đượcgiá trị của hệ số ổn định hiện tại, thì cũng có thể dùng phương pháp tính ngược nhưtrên để xác định chỉ tiêu của đất trượt hiện tại, đương nhiên, để phán đoán được mức

độ ổn định như vậy, cần phải có nhiều kinh nghiệm

3 Dùng số liệu kinh nghiệm để xác định chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất

trượt

Kinh nghiệm cho thấy rằng, đất sụt xảy ra theo một qui luật nhất định Ví dụ,

về mặt cấu tạo, đất sụt thường do một số tầng đất mềm yếu tạo thành, như tầng đá

bùn phong hoá, tầng sét chứa thạch cao, hoặc các tầng đất đá cứng mềm xen kẽ, khốitrượt bị ngấm nước với độ ẩm nhất định hoặc mặt trượt bị ngâm ướt Vì vậy, có thểcăn cứ vào độ ẩm và cấu tạo của khối trượt, kết hợp với các số liệu tích luỹ được từđiều trị đất sụt, so sánh với các đặc điểm của khối đất sụt để tham khảo và chọn chỉtiêu.

Thông thường, để xác định chỉ tiêu chống cắt của dốc trượt, người ta phải xácđịnh theo cả 3 phương pháp trên, sau đó phân tích, điều chỉnh rồi mới chọn chỉ tiêucần dùng

6.2.2 Xác định hệ số an toàn (Hệ số ổn định yêu cầu)

Khi tính toán, phải đảm bảo dốc trượt có lượng dự trữ an toàn nhất định, biểuthị bằng hệ số an toàn K Việc xác định hệ số an toàn K nên căn cứ vào từng trườnghợp cụ thể và phải đảm bảo sự hợp lý về kinh tế

Khi xem xét lựa chọn hệ số an toàn K, nên căn cứ vào các nhân tố sau:1) Độ tin cậy của phương pháp tính toán và các chỉ tiêu tính toán

2) Mức độ hiểu biết về nguyên nhân, tính chất của khối đất sụt

3) Mức độ nguy hiểm của đất sụt có thể gây ra

và nguyên nhân trượt, hướng chuyển động hiện tại và sau này có thể khống chế dễdàng, dốc trượt được chữa trị là của các công trình tạm thời hoặc phụ thuộc, dốctrượt có tính nguy hại tương đối nhỏ hoặc trường hợp đã nắm được các tư liệu đángtin cậy của dốc trượt thì hệ số an toàn có thể lấy nhỏ hơn một chút Ngược lại, vớicác dốc trượt có qui mô tương đối lớn, trong tính toán chỉ xem xét đến lực chủ, hoặctrong trường hợp chưa nắm được toàn bộ các tính chất của dốc trượt thì hệ số an toànnên lấy lớn hơn một chút Tóm lại, để đảm bảo an toàn cho công trình và hợp lý vềmặt kinh tế, khi chọn hệ số an toàn nên cố gắng phù hợp với thực tế

6.3 Công trình thoát nước và phòng hộ

Nước có tác hại rất lớn đối với tính ổn định của nền đường Thực tiễn cho thấyrằng, tuyệt đại đa số dốc trượt đều do nước mưa ngấm ướt và thoát nước không tốtgây ra Các hư hỏng của nền đường cũng thường phát sinh nhiều trong mùa mưa Vìvậy phải làm tốt các công trình thoát nước và các công trình phòng hộ chống xói lởchân ta luy sườn dốc

6.3.1 Công trình thoát nước dốc trượt

1 Điều tiết và thoát nước mặt

Việc điều tiết và thoát nước mặt ở trong và ngoài phạm vi dốc trượt có thểphòng trừ nước thấm và xói lở đối với dốc trượt, đặc biệt khi sự xói lở và thấmxuống của nước mặt là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự mất ổn định của dốc trượt.Nội dung của công trình điều tiết và thoát nước mặt như sau:

ở ngoài phạm vi đất trượt, bố trí một hoặc nhiều rãnh để chặn và dẫn thoátnước chảy vòng ra xa, không cho nước chảy vào trong khu đất trượt Mặt cắt rãnhxác định theo lưu lượng, thường dùng mặt cắt rãnh như hình 6-7

Khoảng cách từ rãnh đến đường biên của dốc trượt không nên nhỏ hơn 5m.Trong phạm vi dốc trượt, cần phải xây dựng một cách hoàn chỉnh hệ thống tậptrung điều tiết nước và dẫn thoát nước mặt, nhằm làm giảm tối đa lượng nước thấmxuống đất và hạn chế hiện tượng xói lở bề mặt do nước gây ra

Hình 6-7 Mặt cắt rãnh thoát nước

Khi thiết kế hệ thống rãnh thoát nước trong khu đất sụt, phải căn cứ vào đặcđiểm của đất đá, điều kiện địa thế và địa chất thuỷ văn để có thể dẫn nước mặt nhanhchóng thoát ra khỏi khu vực đất sụt Nên lợi dụng các khe rãnh tự nhiên, có thể bố trí

hệ thống rãnh nhánh theo dạng cây ngay trong phần trung tâm đất sụt (hình 6-8).Các khe rãnh tự nhiên phải tiến hành tu sửa, gia cố và xây lát không cho nướcthấm vào khối trượt Các rãnh nhánh nên lệch với hướng trượt một góc 30 450 đểtránh cho rãnh bị phá hoại khi khối trượt di chuyển

Khi có dòng chảy hoặc đất ướt lộ ra trong phạm vi dốc trượt, nên dùng rãnh hởdẫn vào rãnh thoát nước

1 Rãnh xây hoặc rãnh tự nhiên;

2 Nơi mạch nước lộ hoặc đất ướt;

3 Rãnh cắt nước; 4 Rãnh hở;

5 Rãnh thấm; 6 Cống

Hình 6-8 Hệ thống thoát nước dạng cây.

Khi xây rãnh trong khu vực đất sụt, cần gia cố đáy rãnh, tránh hiện tượng gãycác rãnh xây do lún

Ngoài việc xây dựng hệ thống rãnh thoát nước, cần phải tiến hành san, lấp bềmặt, khi cần, phải ngăn cách mặt dốc trượt với nước mưa Nội dung việc san lấpgồm: gạt các mô đất, lấp những chỗ đất lõm hoặc các khe xói có thể ứ đọng nước,nói chung là tạo cho mặt dốc trượt tương đối phẳng và dễ thoát nước

Việc lấp đất cần phải dùng vật liệu chống thấm như đất sét mịn và phải đầmnén chặt Đất thừa phải được dọn sạch, chuyển đi hoặc đổ xuống phía dưới chân dốc

Ngoài phạm vi đất sụt, đặt công trình chắn nước ngầm để cắt và thoát nướcngầm ra xa Các công trình này nên đặt ở nơi nước ngầm không sâu lắm, móng của

nó nên đặt trên tầng không thấm nước, vách đón nước làm tầng phản lọc, vách saucủa nó nên làm tầng chống thấm, không cho nước ngấm vào khối trượt

Trong phạm vi đất sụt nên đặt công trình thoát nước ngầm để dẫn thoát nướcngầm từ trong dốc trượt ra ngoài, tường sau và vách của công trình này không làmtầng chống thấm mà chỉ làm tầng phản lọc để nước ngầm chảy vào

Những công trình thoát nước ngầm thường dùng gồm có: rãnh ngầm hở, rãnhngầm thấm nước, rãnh thấm cắt nước, rãnh thấm ta luy, rãnh thấm chống đỡ, đườnghầm thoát nước v.v…

a) Rãnh ngầm hở:

Loại rãnh ngầm hở dùng để thoát nước mặt và thoát nước ngầm ở những mặttrượt tương đối nông Loại này gồm có loại rãnh hở có mặt cắt hình thang được đàosâu đến lớp đất không chứa nước và loại máng nước hình chữ nhật, máng nước đượcxây dựng bằng đá hộc hoặc bằng bê tông, thành máng có lỗ thấm nước, phía ngoàithành máng lấp một lớp cát thô hoặc cuội sỏi để ngăn không cho các hạt đất bị cuốn

trôi vào máng Khi rãnh sâu tới 3 m thì có thể dùng máng nước để giảm khối lượngđào.

Loại này thi công và bảo dưỡng tương đối thuận tiện, nhưng độ sâu không nênquá lớn

b) Rãnh thấm nước.

Rãnh thấm nước còn gọi là rãnh ngầm kín, dùng để chắn, thoát nước ngầm ởtầng tương đối sâu, làm khô khối đất trượt hoặc hạ thấp mức nước ngầm Chiều sâurãnh thấm có thể tới hơn 10m, vì vậy phạm vi ứng dụng tương đối rộng

Rãnh thấm có thể phân làm hai loại: rãnh có ống cống và loại không có ốngcống

Khi lưu lượng tính toán chảy vào rãnh Qtt 0,5 lít/phút thì dùng loại rãnh thấm

có ống cống Nếu phạm vi thoát nước ngầm nhỏ, lượng nước ngầm ít, có thể dùngloại rãnh thấm không có ống cống Khi rãnh thấm tương đối dài, nên bố trí giếngkiểm tra Trường hợp rãnh thấm qúa sâu, giá thành tương đối cao, phạm vi dốc trượttương đối lớn thì không nên dùng loại rãnh ngầm thấm nước

Nếu căn cứ vào tác dụng của rãnh thấm và vị trí đặt rãnh, có thể phân thànhloại rãnh thấm cắt nước, rãnh thấm đặt trên ta luy, rãnh thấm tường chắn…

Hình 6-9 Bố trí rãnh thấm cắt nước.

Tầng cách nước dày 30cm được xây bằng đá hộc hoặc dùng đất sét Chiều dàytầng phản lọc thường là 4560cm Đỉnh rãnh cũng làm tầng cách nước Mặt cắt rãnhthấm cắt nước xem hình 2- 8

2) Rãnh thấm taluy:

Rãnh thấm ta luy được đặt trên taluy nền đào hoặc trên sườn dốc ở mép trướckhối đất sụt để làm khô đất Trên bình diện, có thể bố trí rãnh thấm ta luy theo dạngđơn, dạng phân nhánh, dạng vòm… Rãnh thấm ta luy phân nhánh dạng lưới dùng ở

ta luy có nước ngầm phân bố tương đối đều, hoặc khi ta luy bị ướt theo phiến lớn,mạch nước ngầm không lộ rõ Các vòm của rãnh thấm ta luy dạng vòm nối liền vớinhau làm tắc nghẽn cục bộ, gây tác hại không lớn, tuy nhiên, phần vòm dễ bị biếndạng, công tác duy tu tương đối nhiều

Khoảng cách giữa các rãnh thấm taluy thường từ 610m, chiều sâu không nhỏhơn 2m, chiều rộng lớn hơn 1,3m, mặt cắt rãnh thường là hình chữ nhật, đáy rãnhxây thành dạng bậc thang

Rãnh thấm chống đỡ có thể sử dụng độc lập, cũng có thể sử dụng kết hợp vớitường chắn chống trượt

cứ vào điều kiện cụ thể và các tư liệu có liên quan để chọn Phần nửa trên của hầm cótác dụng tụ nước và làm khô, máng rãnh ở nửa dưới của hầm dùng để thoát nước.Khi hầm đặt ở ngoài dốc trượt, phần đáy của nó nên đặt dưới tầng cách nước

Hầm đặt trong phạm vi dốc trượt nên đặt dưới mặt trượt ít nhất 0,5m Để nướctrong khối trượt có thể thấm xuống thoát ra, có thể lắp đặt giếng thấm hoặc ống thấmtrên đỉnh vòm của hầm Khi xây dựng hầm, thường xây giếng kiểm tra trước để kiểmtra số liệu địa chất, xác định vị trí và chiều dày tầng chứa nước, bảo đảm chắc chắnhiệu qủa thoát nước của hầm Để nâng cao hiệu qủa thoát nước, ngoài việc xây hầmchủ ra, có thể xây thêm các hầm nhánh theo các tầng chứa nước khác Khi khu vựcđất sụt có nhiều nước ngầm hoạt động, có thể lắp đặt giếng thấm hoặc ống thấmthẳng đứng nối liền với hầm

Đường hầm thoát nước có độ dốc là 5%0 Chiều dày vỏ hầm xác định theo lý

thuyết thiết kế hầm Tuỳ theo chiều dài hầm và cấu tạo địa chất, có thể đặt một hoặc

2 cửa ra vào

4 Thoát nước lỗ phẳng

Thoát là thoát nước bằng lỗ khoan phẳng là một biện pháp phòng chống đất sụt

có hiệu qủa kinh tế, nó khắc phục được nhược điểm khi dùng các loại rãnh thấm làkhối lượng đào và khối lượng xây dựng lớn

Phương pháp này dùng máy khoan lỗ phẳng, theo tầng chứa nước của dốctrượt, khoan các lỗ phẳng có góc nghiêng không lớn, sau đó, cắm một ống thép hoặcống nhựa vào lỗ khoan để dẫn, thoát nước ngầm, làm khô khối đất trượt

Ưu điểm của phương pháp này là không cần đào ở dốc trượt, có thể đảm bảochắc chắn an toàn trong thi công, giá thành thấp, thời gian thi công ngắn, hiệu quảnhanh, vị trí bố trí lỗ khoan linh hoạt, nếu trong đó có một vài lỗ không có hiệu qủacũng không ảnh hưởng đến cả công trình thoát nước, ta có thể kịp thời bổ sung các lỗthay thế

Khi dùng phương pháp này, cần chuẩn bị một bộ máy khoan lỗ phẳng có côngsuất cao, yêu cầu kỹ thuật thi công tương đối cao Khi các mắt lỗ ở thành ống bị tắc,

có thể dùng bơm siêu cao áp phụt nước làm thông các lỗ này

Tuỳ tình hình độ ẩm của đất sụt, có thể bố trí các lỗ khoan theo dạng song songnhau hoặc có thể bố trí theo các tia hình quạt Phương hướng của lỗ khoan nên thuậntheo hướng trượt Trên mặt đứng, có thể bố trí lỗ khoan thành 1 tầng hoặc nhiều tầng

Bố trí lỗ khoan phẳng tầng đơn (hình 4-16) Vị trí các lỗ khoan phải nằm dưới mứcnước ngầm Khoảng cách giữa các lỗ khoan được xác định căn cứ vào hệ số thấmcủa tầng chứa nước và mức độ làm khô yêu cầu, nói chung thường dùng từ 5 15m

5 Giếng tụ nước kết hợp lỗ khoan phẳng

Khi nước ngầm trong khu vực dốc trượt nằm tương đối sâu, hoặc có nhiều tầngchứa nước thì dùng giếng loại lớn (đường kính có thể tới 3,5m) kết hợp với lỗ khoanphẳng để thoát nước

Đầu tiên, bố trí nhiều giếng thẳng đứng trên dốc trượt, chiều sâu giếng thườngnhỏ hơn 30m, sau đó, căn cứ vào vị trí bộ phận cần thoát nước, đóng các lỗ khoantheo tia bán kính Có thể đóng 1 tầng, 2 tầng hoặc 3 tầng, cho nước tập trung vàogiếng đứng, sau đó thông qua lỗ khoan phẳng cho nước thoát ra (hình 4-17) Chiềudài thoát nước thường từ 50 70m, khi quá dài, có thể đóng thêm giếng tụ nước

6.3.2 Công trình phòng hộ ta luy bờ

Nền đường đắp ở bãi sông, qua hồ hoặc ven biển thường bị sóng đánh làmchân taluy bị xói lở Đối với nền đào ở sườn núi có hiện tượng sụt trượt không ổnđịnh, đất bị lở xuống rãnh biên làm nước bị ứ đọng, ảnh hưởng đến mặt nền đường

Để bảo vệ ta luy, người ta thường dùng các biện pháp phòng hộ mặt taluy và phòng

hộ chống xói lở

Các biện pháp phòng hộ mặt taluy thường dùng là: Phòng hộ thực vật, trát mặt,phụt vữa, trát các khe nứt, tưới vữa và xây tường phòng hộ v.v…

Phòng hộ chống xói lở là một công việc khó khăn, khối lượng công trình lớn,

dễ thất bại nên cần phải xem xét một cách thận trọng Căn cứ vào tính chất của nó, có

thể phân thành 3 loại: phòng hộ bờ, công trình điều tiết dòng chảy và công trình cảidòng.

Công trình phòng hộ bờ dùng để bảo vệ taluy nền đường hoặc bờ sông, thườngdùng các biện pháp chống xói lở sau:

1) Bảo hộ thực vật: lát cỏ, trồng rừng bảo vệ

2) Thả đá hộc: Đối với nền đường đang khai thác bị nước xói nghiêm trọng,

có thể dùng biện pháp thả đá hộc để tạm thời bảo vệ chân taluy Việc thicông thả đá đơn giản, khi tốc độ dòng chảy không lớn lắm thì hiệu qủatương đối tốt

3) Xây đá hộc bảo vệ chân ta luy: biện pháp này cho phép vận tốc dòng chảycao

4) Bảo vệ ta luy bằng rọ đá: Rọ đá được đan bằng dây thép hoặc bằng tre Đáđược xếp vào các rọ có cạnh thừa ra ngoài để trực tiếp chịu sóng vỗ đỡ chosợi thép Các rọ đá được xếp ở chân ta luy, sau một thời gian, đất phù salắng đọng lấp đầy các khe hở giữa các hòn đá, tạo thành một kết cấu vữngchắc bảo vệ ta luy Ngoài ra còn dùng các tấm bản bê tông để chống xói lởchân ta luy

Công trình điều tiết dòng chảy làm cho dòng chảy chính cách xa ta luy bờ,tránh cho ta luy bờ bị sóng vỗ và xói lở Thường xây dựng kè để điều tiết dòng chảy(hình 6-10)

a- công trình kè dẫn dòng ở thượng lưu và hạ lưu,

b- kè dọc và kè ngang, c - kè bao,

d- kè chắn dọc kết hợp cải dòng,

e- kè chữ T, g- kè chắn nửa dòng

Hình 6-10 Sơ đồ các công tình điều tiết dòng chảy.

Công trình cải tạo cục bộ dòng sông có hiệu qủa khá tốt để phòng hộ ta luy bờ,tuy nhiên cần phải nghiên cứu kỹ tính chất dòng chảy, Các đặc điểm của tác dụng tạolòng và qui luật diễn biến của dòng chảy thì mới có thể tránh được thất bại

Khi dốc trượt do xói lở chân dốc gây ra, cần căn cứ vào điều kiện cụ thể đểchọn biện pháp phòng chống xói lở, khống chế không cho đất đá bị trượt.

6.4 Công trình tường chắn và các biện pháp khác

Trong việc chữa trị đất sụt, người ta thường căn cứ vào nguyên nhân gây ra đấtsụt để chọn dùng biện pháp thoát nước hoặc biện pháp phòng hộ ta luy bờ, tuy nhiêntrong thực tế, người ta còn sử dụng nhiều biện pháp khác như:

Dùng loại tường chắn chống trượt, cọc chống trượt, bạt dốc giảm trọng lượngkhối trượt, biện pháp cải thiện tính chất của đất trượt hoặc dùng dây neo chống trượt

ta thường kết hợp xây tường chắn với các công trình khác

Để tăng ổn định chống

trượt, thường thiết kế tường

chắn có dạng hình chiếc

ủng, đáy móng tường có

dạng hình răng cưa có hai

cấp nghiêng, gót chân tường

có lưỡi cân bằng trọng lực

1 2m (hình 6-11) Chiều

cao tường xác định thông

qua kiểm toán theo mặt trượt

của đất sụt cũ khi có tường

chắn đỡ, bảo đảm không

phát sinh mặt trượt mới qua

đỉnh tường hoặc dưới móng tường

Trước khi thi công

tường chắn, cần làm tốt việc

thoát nước mặt, tránh hiện

tượng tích nước trong hố móng khi thi công Để tránh gây chuyển biến xấu cho sự ổnđịnh của dốc trượt, hố móng nên phân đoạn để đào và không đổ đất hoặc vật liệu ởphía trên, tránh phát sinh trượt mới do thi công không đúng

Hình 6.11 Tường chắn đất chống

trượt.

Khi kiểm toán chống trượt, dưới tác dụng của lực đẩy trượt, phải đảm bảo khảnăng chống trượt và chống nghiêng đổ của thân tường, đạt được hệ số an toàn quiđịnh.

Trên hình 6-12 giới thiệu một số dạng mặt cắt tường chắn chống trượt được sửdụng trên các tuyến đường sắt của Trung Quốc

Hình 6-12 Một số dạng mặt cắt tường chắn đất chống trượt.

6.4.2 Cọc chống trượt

Cọc chống trượt còn gọi là cọc cố định mỏ neo Nó là một dạng mới của tườngchắn chống trượt được ứng dụng rộng rãi trong hơn 20 năm trở lại đây ở TrungQuốc

Cọc chống trượt chôn trong lòng trượt ổn định, lực đẩy trượt truyền qua cọcđến tầng đất ổn định Cọc có thể cải thiện trạng thái đất sụt, hình thức chôn cọcchống trượt như hình 6-13

Về vật liệu và phương pháp thi công, cọc chống trượt và cọc thông thườngdùng với móng không có sự khác biệt rõ rệt Hiện nay, ngành đường sắt Trung Quốcthường dùng cọc chống trượt bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, có mặt cắt hình chữ

Hình 6-13 Cọc chống trượt.

Theo điều kiện biến dạng của cọc, có thể phân cọc chống trượt làm 2 loại làcọc cứng và cọc đàn hồi Cọc cứng, dưới tác dụng của lực đẩy trượt, biến dạng uốncong của cọc rất nhỏ, có thể bỏ qua, chỉ xét chuyển vị theo hướng sườn của cọc Cọcđàn hồi, dưới tác dụng của lực đẩy trượt thì chỉ xét biến dạng uốn của thân cọc.Theo trạng thái chịu lực của cọc, có thể phân cọc chống trượt làm 2 loại là cọcchôn toàn bộ và cọc tay treo Khi mặt trước và mặt sau cọc đều chịu tác dụng củangoại lực được gọi là cọc chôn toàn bộ, nếu phần trên mặt trượt phía trước cọc không

có lực tác dụng lên cọc thì được gọi là cọc tay treo

Dùng cọc chống trượt có những ưu điểm sau:

So với tường chắn chống trượt, khả năng chống trượt của cọc lớn, khối lượngxây trát nhỏ, vị trí đặt cọc tương đối linh hoạt, có thể tập trung lắp đặt, cũng có thểphân cấp lắp đặt, có thể sử dụng độc lập, cũng có thể phối hợp với công trình tườngchắn Khi thi công, do phạm vi bị phá hoại nhỏ nên nó không đủ để thay đổi trạngthái ổn định của dốc trượt, việc thi công lại đơn giản, do thi công đồng thời các phânđoạn nên có thể bố trí nhân lực dễ dàng, giảm thời gian thi công, sau khi thi côngxong, cọc có thể phát huy tác dụng ngay, có lợi cho sự ổn định của dốc trượt Việcthi công lại không bị hạn chế theo mùa, trong quá trình thi công đào lỗ cọc, có thể dễdàng kiểm tra số liệu địa chất, vì vậy có thể kịp thời thay đổi thiết kế khi cần thiết.Khi dùng cọc chống trượt để xử lý đất sụt, có thể không cần làm các công trình thoátnước ngầm phức tạp, do vậy nó đã được ứng dụng rộng rãi

Ngoài ra, cọc chống trượt còn được dùng để gia cố ta luy nền đường, đề phòngkhối đắp trượt theo đáy nền, hoặc có thể dùng để gia cố thành các công trình tườngchắn, đường hầm để ngăn chặn các khe nứt mở rộng

Cọc chống trượt thường được bố trí thành hàng, đặt vuông góc với hướng trượtchính tại mép trước đất sụt

Nội dung thiết kế cọc chống trượt gồm: xác định khoảng cách hợp lý giữa cáccọc, kích thước mặt cắt cọc, chiều dài cọc, chiều sâu cố định mỏ neo, tính toán lựctác dụng đối với thân cọc, nội lực của cọc và thiết kế bố trí cốt thép… Lực đẩy trượtcủa đất sụt tác dụng trên cọc có thể tính toán theo phương pháp hệ số truyền Sự phân

bố lực đẩy trên cọc có thể căn cứ vào tính chất của khối trượt để xác định Khi khốitrượt là đất sét có lực dính tương đối lớn, hoặc là đất lẫn đá, hoặc là tầng đá tươngđối hoàn chỉnh, cả khối trượt di động xuống dưới thì có thể coi lực đẩy phân bố đềutrên thân cọc theo hình chữ nhật Khi khối trượt là thể rời rạc, có thể coi lực đẩy phân

bố theo hình tam giác Khi khối trượt không thuộc hai trường hợp trên mà ở giữa 2loại đó, có thể coi nó phân bố theo dạng parabol hoặc giản hoá thành hình thang

Trên thực tế, sự phân bố lực đẩy trên cọc còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố khácnhư: tính biến dạng của cọc, tính chất kháng lực của khối trượt trước cọc, tính chấtcủa mặt trượt, tốc độ trượt và góc nghiêng trượt… đây là một vấn đề tương đối phứctạp cần tiếp tục nghiên cứu.

Hình dạng và kích thước mặt cắt cọc có liên quan đến phương pháp thi công.Cọc đào lỗ dùng mặt cắt hình chữ nhật, cọc được bố trí thuận theo hướng trượt cóchiều dài nhỏ nhất là 1,25m, còn thường dùng cọc dài từ 24m Khoảng cách giữacác cọc phải đảm bảo dưới tác dụng của khối trượt ở phía trên, cọc không bị trượt đi.Khi có số liệu thí nghiệm thì nên căn cứ vào các số liệu đó để xác định, còn trườnghợp không có số liệu thí nghiệm, có thể tham khảo và đối chiếu với các số liệu kinhnghiệm để xác định Khi khối trượt tương đối hoàn chỉnh, đất tương đối chặt thìkhoảng cách giữa các cọc có thể lấy lớn hơn một chút

Chiều dài của cọc và chiều sâu cố định mỏ neo phải qua tính toán xác định Saukhi xác định vị trí của cọc, toàn bộ chiều dài cọc bằng tổng chiều dày khối trượt vàchiều sâu cố định mỏ neo Khi chiều sâu cố định mỏ neo không đủ, cọc có thể bịnguy hiểm do lật đổ, nếu mỏ neo được cố định quá sâu thì vừa tăng khó khăn cho thicông, lại vừa không kinh tế Chiều sâu cố định mỏ neo thường vào khoảng

2

13

1

toàn bộ chiều dài cọc

Tải trọng tác dụng lên cọc chống trượt gồm có lực đẩy trượt và kháng lực củamóng Lực đẩy trượt truyền qua cọc cân bằng với kháng lực của móng Nhưng khánglực của móng là một đại lượng chưa biết, trị số và sự phân bố của nó có liên quanđến tính chất của đất móng, lượng biến dạng của cọc… Khi biến dạng của móngxung quanh cọc ở giai đoạn đàn hồi, kháng lực của móng tính theo kháng lực đànhồi Khi biến dạng của móng ở giai đoạn dẻo, kháng lực của móng được tính theo lựchông cho phép của móng, khi ở giai đoạn dẻo mà phạm vi biến dạng tương đối lớn,thì nên sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn để xác định giá trị kháng lực củamóng Trong điều kiện thông thường , có thể tính theo kháng lực đàn hồi

Theo lý thuyết đàn hồi, giả định đất là môi trường đàn hồi, kháng lực của móng

tỉ lệ thuận với chuyển vị của cọc (theo E.Winkler) Khi kháng lực xung quanh cọcđược tính theo hệ số móng, ta có:

P = C Bp Xy.Trong đó:

Xy- lượng chuyển vị ở vị trí y của cọc.

Hệ số C là một đại lượng vật lý của đất móng Do tính khả biến (có thể thayđổi) và tính phức tạp của đất, qui luật biến đổi của nó theo chiều sâu tương đối phứctạp Có thể xác định hệ số C theo công thức của Trung Quốc như sau:

C = m (yo + y)n.Trong đó:

m - hệ số móng, tuỳ thuộc hệ số tỉ lệ thay đổi theo chiều sâu

n, yo- số và hằng số liên quan đến loại đất đá

Tính toán cọc chống trượt có thể căn cứ vào điều kiện biến dạng của cọc đểtính theo cọc cứng hay cọc đàn hồi

Thực tiễn chứng minh rằng: dùng cọc chống trượt để xử lý đất sụt là có hiệuqủa Lý thuyết thiết kế và phương pháp tính toán không ngừng được cải thiện Hìnhthức kết cấu cũng được cải tiến liên tục Để tăng cường tính ổn định và sức chống đỡ,người ta dùng những kết cấu cọc cải tiến như: cọc chống trượt kiểu bản do cọc và cáctấm bản kết hợp thành (hình 6-14)

Cọc chống trượt kiểu bệ: do nhiều đầu cọc cùng liên kết với một bệ bằng bêtông hoặc bê tông cốt thép thành một tổ hợp cùng chống trượt Trên bình diện, bệ cóhình chữ nhật, hình chữ T, hình vòm, có thể liên kết 3 cọc hoặc 4,5 cọc, khả năngchống trượt lớn, thi công đơn giản

Hình 6-14 Cọc chống trượt kiểu bản cọc.

Khi trên bệ có đặt bản vòm hoặc tường chắn đất sẽ tạo thành tường cọc dạngghế.

Cọc chống trượt kiểu giá mảng do hai cọc thẳng đứng và hai dầm ngang liênkết thành, nó có độ cứng lớn, lắp đặt đơn giản, điều kiện chịu lực của nó được cảithiện rõ rệt

6.4.3 Công trình dây neo

Cọc mỏ neo trong công trình gia cố

sườn dốc và đường hầm, dùng để gia cố

dốc trượt là tầng đá hoặc khối đá không

ổn định cục bộ, chiều sâu thường từ 3 

5m; Dùng dây mỏ neo kết hợp với cọc

chống trượt có thể giảm bớt tiết diện cọc,

giảm độ chôn sâu và tăng khả năng

chống trượt của cọc Chiều dài cọc mỏ

neo thường không vượt quá 30m Cọc

mỏ neo và cọc, bản tạo thành kết cấu loại

nhẹ của tường chắn đất cọc mỏ neo

Cùng với sự phát triển về kỹ thuật

của cọc mỏ neo, công trình mỏ neo cũng

được sử dụng nhiều để xử lý đất sụt Kết cấu của nó như hình 6-15

Hình 6-16 Cọc chống trượt mỏ neo.

Chiều dài mỏ neo có thể tới 30m, phần đầu mỏ neo là một đầu kim loại hìnhdùi nhọn, chiều dài đoạn mỏ neo có thể đến 10m, đoạn dây neo còn lại được luồntrong ống nhựa, dây neo lệch xuống khoảng 300để dễ tưới vữa, kích thước miếng bêtông cốt thép đệm ở đầu mỏ neo thường là 2,0m x2,0m x0,8m Khoảng cách giữa cácdây neo nói chung là 3,0m, dùng dầu nhựa đường tưới vào trong ống nhựa để chống

rỉ cho dây neo Gần đây, để cải thiện trạng thái chịu lực của cọc chống trượt, giảmnội lực và chuyển vị của cọc, ở Trung Quốc đã dùng loại cọc gia cố bằng cáp neo dựứng lực xuyên qua khối trượt , neo cố định vào trong tầng đá, thân cọc dùng loại lỗkhoan để giảm bớt khối lượng đào, tăng nhanh tốc độ thi công Loại này do cọc lỗkhoan, cáp neo dự ứng lực và mỏ neo tạo thành kết cấu chống trượt, gọi là cọc chốngtrượt mỏ neo dự ứng lực (hình 6-15) Ngoài ra, cũng có thể dùng tấm bản bê tông cốt

Hình 6-15 Công trình mỏ neo xử lý

dốc trượt

thép và dây neo dự ứng lực gia cố dốc trượt, tạo thành kết cấu bản dây neo dự ứnglực.

6.4.4 Giảm trọng và gia tải chống trượt

Khi khối đất trượt có hai

bộ phận: phần phía trên dốc có

qui mô tương đối lớn, mặt trượt

tương đối dốc, phần phía dưới

nhỏ hơn và mặt trượt lại thoải

hơn Trong trường hợp này, nên

đào bỏ bớt một phần khối đất ở

phía trên, giảm trọng lượng gây

ra lực đẩy trượt, gia tải đoạn

chống trượt ở phần dưới chân

dốc để tăng thêm lực chống

trượt

Hình 6-17 Kết hợp giảm trọng và gia tải

Hình 6-17 là ví dụ đồng thời sử dụng giảm trọng và gia tải, lợi dụng việc dùngđất đào bỏ ở phía trên để đắp thêm cho đoạn chống trượt ở phía chân dốc

Vị trí và khối lượng đất san bỏ đi phải căn cứ vào thăm dò và tính toán quyếtđịnh

Khi bạt xong, cần san phẳng mặt dốc và làm tốt các công trình thoát nước vàchống thấm, tránh để nước ứ đọng trên mặt đất Đất đắp gia tải cần chú ý vấn đềngấm ướt của đất sụt, nói chung, có thể dùng loại đất thấm xây dựng phần đất đắpgia tải hoặc dùng rãnh thấm để dẫn thoát nước

Giảm trọng và gia tải thường là biện pháp phụ trong xử lý đất sụt

6.4.5 Biện pháp cải thiện tính chất của khối đất trượt

Có thể dùng biện pháp xử lý đất sụt bằng cách thay đổi tính chất của đất, nângcao chỉ tiêu cường độ của nó để tăng tính ổn định của dốc trượt

Các biện pháp này gồm: Phương pháp đun sấy, phương pháp tưới vữa, phươngpháp phá nổ rồi tưới vữa bê tông vào đáy lỗ…

Phương pháp đun sấy dùng để xử lý dốc trượt là đất sét, bố trí hầm dẫn để dùnglửa đun sấy đất trượt, nhiệt độ đạt tới trên 8000C, làm cho đất sét có cường độ chốngcắt và tính chống thấm giống như gạch

Phương pháp tưới vữa: Dùng vữa tưới vào trong đất trượt để bịt kín các khenứt, nâng cao cường độ và ổn định của đất sụt Có thể dùng vữa là dung dịch vữa vôi,

xi măng, đất sét

Phương pháp phá nổ rồi tưới vữa bê tông vào đáy lỗ: dùng lỗ khoan xuyên vàođất trượt, phá nổ trong lỗ khoan, làm tăng các khe nứt trong tầng đá để nước trong

khối trượt thấm xuống phần dưới thoát ra, đồng thời, sau khi phá nổ, tưới vữa bêtông vào các lỗ khoan để tăng thêm khả năng chống trượt.

Câu hỏi ôn tập chương 6

Câu 1 Công trình thoát nước và phòng hộ

Câu 2 Công trình tường chắn và các biện pháp khác gia cố

Chương 7

Nền đường khu vực điều kiện đặc biệt

7.1 Nền đường ngâm nước

7.1.1 Phân loại nền đường ngâm nước và đặc điểm công trình

Nền đường ngâm nước theo điều kiện không giống nhau của nền đường, có thểphân làm hai loại là nền đắp ven sông, bãi sông và nền đường ở đập nước

7.1.1.1 Đặc điểm chủ yếu của công trình nền đắp ven sông và bãi sông

Nền đắp ven sông là chỉ xây dựng men theo bờ sông và chỉ có một bên ta luyngâm nước, nền đường chịu tác động xói lở của dòng nước

Vượt qua bãi sông, nền đắp vuông góc hoặc giao chéo với hướng dòng nước,

bộ phận thích hợp giữa nó có công trình cầu, hai mặt ta luy ngâm nước và chịu tácđộng của dòng chảy gọi là nền đắp bãi sông

Nền đắp bãi sông và nền đắp ven sông dựa vào điều kiện ngâm nước của nó, cóthể phân thành: Nền ngâm nước quanh năm tức là nền đắp ngâm nước thường xuyên;nền đắp chỉ bị ngâm nước vào mùa lũ, tức là nền đắp ngâm nước tính chu kỳ hoặcnền đắp ngâm nước theo mùa

Đặc điểm chủ yếu của công trình nền đắp ven sông và bãi sông như sau:

1 Thể đất nền đắp phải chịu tác dụng của áp lực thẩm thấu do sự thẩm thấu của

dòng nước sinh ra

Sau khi nền đắp ngâm nước bão hoà, giới hạn của đất bão hoà mặt cắt nền đắpngâm nước và đất không bão hoà gọi là đường cong ngâm ướt Khi mực nước hạthấp nhanh hoặc mực nước hai bên nền đắp bãi sông ngâm nước không bằng nhau,thì nước trong khe rỗng thể đất bão hoà nền đắp sẽ thẩm thấu theo phương hướng của

ta luy, đường cong ngâm ướt hạ xuống Nước trong đất thấm chảy sinh ra áp lựcthẩm thấu (còn gọi là áp lực nước động).Do nước thẩm thấu theo hướng ta luy nên áplực thẩm thấu ảnh hưởng đến ta luy, điều này đối với sự ổn định của ta luy là rất bấtlợi

2 Nếu mực nước tồn tại ở hai bên nền đường có sự chênh lệch tương đối lớn

thì sản sinh tác dụng thấm chuyển từ mặt có mực nước cao đến mặt có mực nướcthấp

Dòng nước thẩm thấu xuyên qua nền đắp, ngoài việc sản sinh áp lực thẩm thấuchỉ hướng mặt có mực nước thấp ra, khi tốc độ thấm chảy đủ để di chuyển các hạtnhỏ trong thể đất dòng thấm sẽ mang các hạt nhỏ đi và dần dần mở rộng hình thànhhiện tượng ống thông phá hoại ổn định của bên ta luy mực nước thấp