XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ part 8 ppsx

Qua thí dụ trên ta thấy nói chung phương pháp này chỉ cho phép cải thiện độ lún trong một số trường hợp hạn chế: - Nếu nền đắp có chiều cao lớn thì không nên đắp thêm gia tải để đảm bảo

St(cm) 69 80 91 97 103 U% 15 21 30 35 42 Trường hợp II

Nhận xét :

1.Trong trường hợp I là trường hợp đường thấm giảm (1,50m) phương pháp gia tải cho phép đạt hầu hết độ lún sau 2 năm (4cm độ lún còn dư sau 2 năm, so với 17 cm trong trường hợp không gia tải)

Từ đó ta thấy phương pháp gia tải trong trường hợp này phát huy được hiệu quả

2 Trong trường hợp II (chiều dài đường thấm 3m) độ lún còn dư sau 2 năm là 26cm (so với 33cm khi không gia tải) Trường hợp này phương pháp gia tải không phát huy được tác dụng, không giải quyết được vấn đề

c) Kết luận về việc sử dụng phương pháp gia tải tạm thời

Qua thí dụ trên ta thấy nói chung phương pháp này chỉ cho phép cải thiện độ lún trong một số trường hợp hạn chế:

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

đến toàn bộ lớp đất yếu

8.2.7 Những biện pháp cải tạo điệu kiện ổn định và biến dạng của nền đất yếu

Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn nằm trực tiếp dưới nền đắp (hoặc dưới móng công trình) thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý như làm lớp đệm cát, đệm đá hoặc bệ phản áp để gia cố nền đất

Trong thực tế thường dùng đệm cát, đệm sỏi đá để thay thế lớp đất yếu chiều dày dưới 3m cho móng các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, dưới bản đáy các công trình thuỷ lợi Với nền đường thì áp dụng bệ phản áp là một trong các biện pháp xử

lí có hiệu quả nhất

Tuy nhiên nếu chiều dày lớp đất yếu lớn hoặc trong các lớp đất yếu có nước ngầm

có áp thì việc áp dụng các biện pháp trên sẽ hạn chế

a Làm lớp đệm cát

Thường dùng lớp đệm cát để tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu dưới nó sau khi

đắp đất, để tăng cường độ chống cắt của đất yếu Lớp đệm cát còn có tác dụng cải tạo sự phân bố ứng suất trên nền đất yếu

Dùng lớp đệm cát thì việc thi công đơn giản nhưng thời gian đắp đất tương đối lâu

Hình 8-17: Lớp đệm cát đặt trực tiếp trên nền đất yếu

Chiều dày lớp đệm cát thường lấy theo kinh nghiệm và có thể tham khảo ở bảng 8-6:

Bảng 8-6 Chiều dày lớp đệm cát đặt trực tiếp trên đất yếu

2 Đặt lớp đệm cát sau khi đã đào bỏ một phần lớp đất yếu

Đối với loại đệm cát này, có thể thi công theo các dạng mặt cắt sau:

-Lớp đệm cát có chiều dày không đổi (hình 8-18)

Lớp đệm cát Nền đắp

Đất yếu

có chiều dày không đổi

Hình 8-18: Lớp đệm cát có chiều dày không đổi

áp dụng nơi có lớp đất yếu mỏng nhưng tương đối chặt, cường độ không quá thấp

- Lớp đệm cát có chiều dày thay đổi: ở giữa mỏng hai bên dày (hình 8-19a)

áp dụng nơi có lớp đất yếu tương đối mỏng và lỏng Làm dày hai bên để không cho bùn bị đẩy sang hai bên Nếu phần làm dày thêm ở hai bên nằm trên đất cứng thì có thể đắp bắng đá (hình 8-19b)

Đất yếu

Hình 8-19 Lớp đệm cát ở giữa mỏng, hai bên dày

- Lớp đệm cát ở giữa dày, hai bên mỏng (hình 8-20)

áp dụng nơi có lớp bùn tương đối dày ở giữa chịu ứng suất lớn, hai bên chịu ứng suất nhỏ

Chiều dày lớp đệm cát trong các trường hợp này phụ thuộc vào ứng suất của nền

đắp tác dụng lên bề mặt lớp cát và có thể tham khảo ở bảng 8-7:

Bảng 8-7 Chiều dày lớp đệm cát

ứng suất trên bề mặt lớp cát (KG/cm2) <1,0 1,0-1,5 1,5-2,0 2,0-3,0

Cát để dùng làm lớp đệm tốt nhất là dùng cát hạt lớn và cát hạt vừa, không lẫn đất bụi Với một ssố nền đường không quan trọng lắm, không có mực nước ngầm ở cao thì có thể sử dụng đệm cát đen để hạ giá thành

Đất yếu

Nền đắp

Lớp đệm cát giữa hai bên thành mỏng

Hình 8-20: Lớp đệm cát ở giữa dày hai bên mỏng

Cát làm lớp đệm được rải thành lớp, chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào thiết bị đầm nén và có thể tham khảo bảng 8-8;

Bảng 8-8 Chiều dày lớp cát rải tuỳ theo thiết bị đầm nén

Lu VU S2 EP

Đầm rung U20 có tưới nước

30-40 100-150

Cát sau khi đầm xong phải đuợc kiểm tra độ chặt tại hiện trường bằng phao Kovalev, phương pháp rót cát, phương pháp xuyên

Kinh nghiệm cho thấy việc thi công lớp đệm cát rất đơn giản, không cần các thiết

bị đặc biệt chỉ cần khống chế cẩn thận chuyển vị ngang và độ lún khi thi công Tuy nhiên trước khi đắp lớp cát đầu tiên nếu không vét bùn thì cần phải lót một lớp bó cành cây (hoặc geotextile) để cát (hoặc đá) khỏi chìm vào bùn

Lượng chuyển vị ngang trung bình mỗi ngày không quá 4-6mm, khống chế khoảng 1cm/ngày là có thể đảm bảo nền đường ổn định Tốc độ đắp đất có thể tham khảo bảng 8-9

Bảng 8-9 Tốc độ đắp đất khống chế

Phân đoạn nền đắp theo chiều cao (m) 0-3,5 3,5-6,0 6,0-9,0

Tốc độ đắp đất nhanh nhất cho phép

1 tháng Mỗi tháng đắp

cao 1,2m

Mỗi tháng đắp cao 1,0m

Độ lún nền đắp cho phép mỗi ngày

b Làm lớp đệm đá, sỏi

Khi lớp đất yếu dưới nền đắp ở trạng thái bão hoà nước có chiều dày nhỏ hơn 3m

và dưới đó là lớp đất chịu lực tốt, đồng thời xuất hiện nước có áp lực cao, nếu dùng lớp

đệm cát không thích hợp thì có thể dùng đệm đá hộc, đá dăm, đá sỏi

Trình tự thi công và khống chế thi công lớp đá sỏi cũng tương tự như lớp đệm cát Riêng lớp đệm đá hộc yếu cần phải được xếp và chèn tốt, bởi vì nếu xếp và chèn không

đảm bảo thì sự ổn định của toàn bộ lớp đệm cát sẽ không thực hiện được

Cần thấy rằng phương pháp đắp đá hộc ở những đoạn nền đất yếu rất dày là thiếu căn cứ khoa học và rất lãng phí

8.2.8 Đắp đất trên bè

Đắp đất trên bè làm bằng tre, gỗ hặc các bó cành cây là một trong những phương pháp xay dựng lâu đời, đã từng sử dụng thành công trong xây dựng đê đập

Bè tre, gỗ có thể ngăn ngừa không có mặt trượt sâu xuyên qua nền đường Ngoài

ra bè còn có tác dụng mở rộng diện tích truyền tải trọng, làm cho nền thiên nhiên chịu một tải trọng phân bố đều

Các loại đất mềm yếu thường có tính nén lún, mực nước ngầm lại ở cao, nên sau một thời gian ngắn do độ lún của nền thiên nhiên, bè có thể chìm xuống dưới mực nước ngầm khó mục nát do đó thời gian sử dụng được kéo dài cho đến khi nền đất cố kết xong

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

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

Bè mềm thường làm bằng các bó cành cây hoặc cây con đường kính 2-5cm, thường được dùng khi đắp đê lấn biển và đường qua đầm lầy

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

Bè cứng thường làm bằng tre hoặc gỗ đường kính lớn ghép lại và thường dùng để xây lại nền đường qua đầm lầy ở một số vùng của Liên Xô cũ, ở ta mới chỉ sử dụng để làm nền đường chống lầy bảo đảm giao thông trên vài đoạn đưòng ngắn ở Trường sơn (đoạn đường mòn Hồ Chí Minh qua thung lũng A lưới năm 1973),

Vật liệu làm bè mềm thường là các cành cây nhỏ và dài như hóp, nứa, vầu hoặc cành tre, các loại sú, vẹt, tàu lá dừa… đường kính từ 1-5cm, chiều dài 1-2m trở lên

Bè làm bằng bó cây hoàn chỉnh do nhiều lớp bè chính (theo hướng ngang) hoặc bè phụ (theo hướng dọc) đan nhau thành (hình 8-21) Bè chính thu nhận lực kéo, bè phụ có tác dụng liên kết và tăng cường

Hình 8-21: Kết cấu chia bè mềm 1)Hàng chính (hướng ngang); 2)Hàng phụ (hướng dọc); 3)Hàng chính (hướng ngang) dày; 4)Hàng phụ

ý kiến đầu tiên đề xuất việc làm đường thấm thẳng đứng bằng cát (cọc cát hoặc giếng cát) là dựa trên lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi năm 1925 Từ năm 1930 bắt đầu triển khai làm các đường thấm thẳng đứng đầu tiên, cho đến nay hàng năm trên thế giới người ta đã làm hàng triệu mét đường thấm thẳng đứng, điều đó chứng tỏ sự ưu việt của

kỹ thuật này trong việc cải thiện tốc độ cố kết của đất yếu

Hệ thống các đường thấm gồm có các đường thấm thẳng đứng hoặc các rãnh thấm thường được bổ trí trong nền đất yếu trước khi đắp đất (hình 8-24) Chúng chỉ phát huy tác dụng sau khi có tác dụng của tải trọng ngoài (sau khi đắp nền đường lên trên)

Hình 8-23: mạng lưới các đường thấm a) đường thấm thẳng đứng b) rãnh thấm

Có nhiều phương pháp thi công và cùng với những tiến bộ kỹ thuật về thiết bị thi công và về vật liệu (để làm các đường thấm chế tạo sẵn), công nghệ thi công các hệ thống

đường thấm này ngày càng phong phú và đa dạng Bảng 8-10 tóm tắt các phương pháp thi công loại đường thấm thẳng đứng và bảng 8-11 tóm tắt các phương pháp thi công rãnh

thấm thường gặp cùng những ưu điểm và tồn tại của chúng

khoan lỗ bằng xói nước được lấp đầy cát ngay khi kéo lên hoặc sau khi khoan xong

Kỹ thuật đơn giản và kinh

tế Độ thấm của thành vách ít thay

đổi

Tiêu thụ rất nhiều nước Không áp dụng với các hạt lớn (>20mm)

Thích hợp với

đất mềm với

độ ẩm gần với

độ ẩm giới hạn chảy

Không cần nước

Đường thấm không phải luôn luôn được liên tục.Độ thấm của thành vách thay

Thích hợp với các loại đất ngay cả đất có nhiều hạt lớn

Thành vách nhẵn nhưng không nguyên dạng.Có khả năng bị phá hoại do biến dạng lớn

đất bằng thiết bị khoan

- Đường thấm composit, đường thấm có lõi chất dẽo quấn (hoặc không) giấy lọc hoặc gêotextile đặt vào đất bằng thiết bị khoan -Đường thấm composit ống 100

Φ (hoặc 50) thấm nước bọc bằng geotxtile

Tốc độ thi công nhanh, ít phá hỏng kết cấu đất

Đặt nhanh ít phá hỏng kết cấu đất

Dễ thi công

Chịu được biến dạng lớn

Còn nghi ngờ không đảm bảo liên tục dưới biến dạng lớn

Độ sâu hạn chế bởi thiết bị đặt Trên 30m phải có thiết bị đặc biệt

Chỉ thích hợp với các lỗ khoan có

đương kính bằng

đường kính đường thấm.Chiều sâu hạn chế 50ữ60m

cm

10Φ

Bảo đảm cột cát liên tục

Chiều sâu bị hạn chế bởi thiết bị khoan

Bảng 8-11 Các phương pháp thi công rãnh thấm (hào thấm)

Phương pháp thi

Đào rãnh bằng máy

đào gầu liên tục

Hào sâu 6m (hoặc sâu hơn tuỳ theo thiết bị) được lấp

đầy cát

Thi công trên diện rộng so với giếng cát Với đất yếu chiều dày mỏng còn có tác dụng chịu tải

Độ sâu bị hạn chế bởi máyđào và sự

ổn định ngắn hạn của thành vách Phải dùng nhiều cát

Thi công nhanh hơn phương pháp trên Có thể đào theo tiết diên chữ

nhật hoặc hình thang

Cần thiết bị đặc biệt Hạn chế bởi

sự ổn định ngắn hạn của thành rãnh Phải dùng nhiều cát

Đắt hơn các phương pháp trên

Hình 8-24: Tạo lỗ cọc cát bằng phương pháp đóng ống thép a) Thiết bị tạo lỗ; b) Sơ đồ mũi ống thép

Trong các loại đường thấm

và rãnh thấm trên đây, đường thấm

bằng cát (cọc cát hoặc giếng cát)

được sử dụng phổ biến nhất So với

các loại cọc cứng, cọc cát có

những ưu điểm sau: Khi dùng cọc

cát trị số mô đun biến dạng của

cọc cát và vùng đất bị nén chặt

xung quanh sẽ giống nhau, vì vậy

sự phân bố ứng suất trong nền đất

cốt thép ở Việt Nam, theo kinh

nghiệm của Bộ xây dựng giá thành

giảm khoảng 45% so với cọc

Có nhiều biện pháp để tạo lỗ:

- Đóng một ống thép có mũi ống đặc biệt làm bằng bốn lá chắn đóng mở được Khi

đóng ống thì các lá chắn khép lại, khi rút ống lên các lá chắn mở ra (hình 8-24b) Thiết bị đóng cọc này vẽ ở hình 8-24a

- Khoan lỗ bằng máy khoan cơ học

Hình 8-25. Các bước làm cọc cát

bằng phương pháp nổ mìn

Hình 8-26. Khoan các lỗ bằng phương pháp nổ mìn

Vòng ống xói sẽ tiến dần theo đầu buy phụt nước của ống xói Khi xói người ta giữ các tia nước có một áp suất khoảng 700KPa Nước sẽ dâng lên bề mặt kéo theo bùn

đất vừa xói Cuối lỗ khoan thì giảm áp lực nước xuống 400 KPa để rửa sạch lỗ

Kết quả nghiên cưu trên các nền đắp thí nghiệm cho thấy sử dụng cọc cát nói chung có hiệu quả trong các lớp bùn ít hữu cơ và đồng nhất Với các lớp than bùn dày 8-10m thì sử dụng không thích hợp

8.3.3 Kỹ thuật thi công đường thấm chế tạo sẵn

Xu hướng hiện nay trên thế giới là sử dụng ngày càng rộng rãi các đường thấm chế tạo sẵn (bấc thấm) Phần lớn các đường thấm chế tạo sẵn gồm một lõi rất thấm nước,bền, thường bằng chất dẻo được bọc bằng một lớp vỏ thấm nước và không bị các hạt đất làm tắc (ví dụ: vải địa kỹ thuật) Hình 8-27 giới thiệu về một vài loại đường thấm chế tạo sẵn Trước khi thi công một các đường thấm thẳng đứng (giếng cát hoặc bấc thấm) bắt buộc phải rải một lớp cát dày từ 50cm đến 1m trên nền đất yếu Lớp đệm cát này nhằm

đảm bảo việc thoát nước trong qua trình cố kết, đồng thời đảm bảo cho các thiết bị thi công di chuyển trên đó

Hình 8-27 Các loại đường thấm chế tạo sẵn (bấc thấm)

Bấc thấm được cuộn thành từng cuộn và được ấn vào đất yếu bằng một thiết bị đặc

biệt một máy cắm ống lồng bấc thấm hình 8-28

Hình 8-28 Thi công bấc thấm a) Thiết bị cắm bấc thấm; b) ống lồng bấc thấm

8.3.4 Ví dụ áp dụng

Vẫn sử dụng ví dụ vẽ ở hình 8-3:

a) Trường hợp không tăng nhanh tôc độ cố kết, kế hoạch xây dựng nền đắp như sau:

t = 0: đắp nền đường cao 8m (hệ số an toàn F=1,45)

t =20 tháng: đắp 4m còn lại (F=1,5)

Khi không có biện pháp tăng nhanh sự cố kết, độ lún tiến triển như sau :

Độ lún cuối cùng (chỉ xem đất yếu gồm 1 lớp dày 9m) :

7,27

12207,27lg6,2

55,

Độ lún sau 20 tháng dưới tác dụng của nền đắp cao 8m:

S20 tháng= 9

7,27

xU8207,27lg6,2

55,

ở đây Cv = 3x10-3 cm2/s; t =20 tháng = 1,66 năm;

10x5,4

66,110xx10xh

tC

4 2

7 3 2

Tra biểu đồ được:

U20 tháng = 87%

S20 tháng = 1,48 m

- Độ lún sau khi đắp xong nền đường 1 năm:

+ Với 8m đầu tiên U% = U32 tháng =U2,66 năm

Tv = 1,24

10x5,4

66,210xx10x

4 2

7 3

=π

11010

3

4 2

7 3

=

ư

x

x x x

2137,27lg6,2

- Khoảng cách giữa các tim cọc cát L=4,0m

Bố trí cọc theo mạng lưới ô vuông, đường kính vùng ảnh hưởng D = 4,50m

n = 11

4,0

5,4d

Tính Tr = r2

D

tC

với các giá trị khác nhau của t

Lấy Cr = 100Cv = 3.102 cm2/s và Tv = v2

h

tC

Với t =1 tháng, ta có:

Tr =0,39 → Ur = 85%

Tv = 0,08 → Uv = 22%

Từ công thức (1-U) = (1- Ur)(1- Uv) ta rút ra: U = 88%

Như vậy là nếu có bố trí cọc cát thì tốc độ cố kết sẽ tăng nhanh: sau một tháng đã

đạt được độ cố kết bằng sau 20 tháng (nếu không có cọc cát) và ta có thể đắp lớp thứ hai sau khi đắp xong lớp thứ nhất 1 tháng

Mặt khác, sau khi đắp lớp thứ hai 1 tháng, độ cố kết đạt như sau :

+ Với 8m đầu:

55,0

m

=+

Độ lún lại sẽ là 5cm để đạt độ lún tổng cộng là 1,88(m)

Như vậy việc sử dụng đường thấm thẳng đứng trong trường hợp này sẽ cho phép:

- Xây dựng nền đắp cao 12m thành hai giai đoạn gián cách nhau 1 tháng Và như vậy có thể tiến hành đắp nền đường liên tục trong thời gian từ 1 đến 2 tháng Nếu không làm cọc cát thì giữa hai giai đoạn xây dựng phải chờ đợi 20 tháng

- Sau khi đắp xong nền đường 1 tháng có thể đạt đến 98% độ lún, Trong lúc đó nếu không làm cọc cát thì sau khi đắp xong 1 năm vẫn chưa đạt được độ lún đó

ở đây nhờ làm cọc cát cho phép đưa công trình vào sử dụng dưới 6 tháng kể từ khi khởi công, trong lúc đó nếu không xử lý gì thì phải mất đến 3 năm

8.4.CáC BIệN PHáP xử Lý KHáC

8.4.1.Cột balat

Từ những năm 1960 người ta bắt đầu áp dụng kỹ thuật balát để gia cố các nền đất yếu bằng đất sét hoặc á sét

Các cột balát thường được thi công bằng hai bước (hình 8-29)

l) Khoan lỗ đường kính từ 0,6-1,0m, chiều sâu có thể đến 15-20m bằng ống dùi chấn

động ống dùi này là một ống hình trụ đường kính 30-40cm, dài từ 2 đến 5m trong có bố trí một thiết bị chấn động ống dùi xuyên vào đất dưới tác dụng của trọng lượng bản

thân,của chấn động kết hợp với việc xói nước ở đầu dùi Nước bùn xói sẽ được bơm lên mặt đất và thoát đi

Hình 8-29 quá trình thi công cột balát l)Khoan lỗ bằng chấn động và xói nước 2)Cho vật liệu rời vào đầm chấn động bằng chấn động, kết hợp kéo đầu đầm lên

từ dưới lên trên gọi là “cột ba lát”

Cột ba lát thường xử lý theo phương pháp này thường gồm các cột ba lát phân bố

đều mỗi cột lên một diện tích khoảng 5 m2 Các cột này có mô đun biến dạng cao hơn nhiều so với mô đun của nền đất thiên nhiên vì vậy khi tác dụng tải trọng lên mặt đất đã gia cố thấy có sự tập trung tải trọng trên các cột ba lát

Vật liệu của cột sẽ làm việc làm tương tự trong thiết bị nén ba trục: áp lực hông do tác dụng của nền đất thiên nhiên và tải trọng dọc trục tác dụng từ trên bề mặt

Xử lý bằng cột ba lát thì có thể tăng độ ổn định của nền đất thiên lên nhiều cũng như giảm được độ lún của công trình một cách đáng kể

Tuy nhiên do giá thành còn cao (khoảng 220 F/m) nên ngay ở Pháp cũng chỉ dùng

để gia cố cục bộ nền móng thư để xử lý các đoạn đường vào cầu, móng nhà, móng kho xilô v.v

Trong thực tế thường khó khăn nắm chắc được tình hình cụ thể của các cột ba lát, vì vậy cần tổ chức kiểm tra cẩn thận việc thi công tại hiện trường, nhất là:

- Kiểm tra thể tích của đá ba lát chèn vào từng cao trình của cột

- Kiểm tra tình hình cải thiện tình chất cơ học của đất yếu

ở Việt Nam gần đâyđã áp dụng phương pháp cột ba lát để xử lý nền móng nhà ở

Hà Nội, Hải Phòng (cũ) có kết quả tốt