NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG TRÌNH PHÒNG HỘ NỀN ĐƯỜNG CHO QUỐC LỘ 15 ĐOẠN HÒA BÌNH – THANH HÓA

Để giảm thiểu ảnh hưởng xấu cho con người và môi trường cũng nhưhạn chế về tài chính cho công tác xử lý tai biến môi trường trong phát triểnxây dựng các dự án giao thông đường bộ, ngành

-

 -NGUYỄN NHƯ LINH

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG TRÌNH PHÒNG HỘ NỀN ĐƯỜNG CHO QUỐC LỘ 15

ĐOẠN HÒA BÌNH – THANH HÓA

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận đượt rất nhiều sự giúp đỡ

đóng góp ý kiến của các thầy cô ở khoa Công trình và phòng sau đại họcTrường Đại học Giao thông Vận tải, các bạn đồng nghiệp cùng tập thể lớpcao học khóa 18 – Ngành Xây dựng đường ô tô và đường thành phố đãcung cấp kiến thức, tài liệu và các thông tin có liên quan đến đề tài này.Đặc biệt tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướngdẫn PGS,TS Lã Văn Chăm – Bộ môn Đường Bộ, trường Đại học Giaothông Vận tải, là người thầy đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập

và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này

Cuối cùng, tôi muốn gửi niềm biết ơn vô hạn đến bố mẹ và gia đìnhtôi, những người luôn ở bên cạnh an ủi và là nguồn động viên to lớn cho tôivượt qua mọi khó khăn để hoàn thành khóa học này

Trong khuôn khổ một luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắc chắnchưa đáp ứng được một cách đầy đủ những vấn đề đã nêu ra, mặt khác dotrình độ bản thân còn nhiều hạn chế Tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp thunghiêm túc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và các bạn đồngnghiệp

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Tác giả

Nguyễn Như Linh

MỤC LỤC

5.3 Kiến nghị: 105

Với nhu cầu phát triển của ngành giao thông ngày càng cao đòi hỏichúng ta không ngừng học hỏi nâng cao trình độ, tiếp thu các công nghệhiện đại của các nước tiên tiến trên thế giới Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuậtngành cũng không ngừng điều chỉnh, cập nhật để hoàn thiện phù hợp vớitình hình thực tế trong nước

Trong xây đường bộ, nền đường ôtô là bộ phận đóng vai trò vô cùngquan trọng, khắc phục địa hình thiên nhiên tạo nên tuyến đường đảm bảocác tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc , đáp ứng điều kiện chạy xe an toàn.Bên cạnh đó, nền đường còn làm cơ sở cho áo đường, lớp phía trên của nềnđường cùng với áo đường chịu đựng tác dụng của tải trọng xe cộ, do đó cóảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả kết cấu áođường Để đảm bảo các yêu cầu trên, thiết kế và xây dựng nền đường phảiđảm bảo luôn phải ổn định toàn khối, ổn định về cường độ Việc thiết kế vàthi công nền ở khu vự miền núi điều kiện địa hình và thủy văn phức tạp,tuyến đường thường gặp những đoạn đào sâu, đắp cao, nên thường xảy rahiện tượng sụt trượt gây phá hoại nghiêm trọng sự ổn định toàn khối củanền đường Vì thế, việc xây dựng các công trình phòng hộ trên tuyến làviệc làm cần thiết

Hiện nay, có rất nhiều biện pháp xây dựng công trình phòng hộ trênđường, mỗi phương pháp có những ưu và nhược điểm khác nhau, phụ thuộcvào điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn của tuyến Việc áp dụng biệnpháp nào ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng khai thác nền mặt đường Tuynhiên việc kiểm toán các công trình phòng hộ lại làm các kỹ sư giao thôngrất e ngại

Quốc Lộ 15 (QL15) đoạn qua tỉnh Hòa Bình và Thanh Hóa hiện nayđang được cấp có thẩm quyền phê duyệt đầu tư Là tuyến đường đi qua khuvực đồi núi có điều kiện địa hình, địa chất rất phức tạp Vì thế tác giả xin

đi sâu vào nghiên cứu lựa chọn các công trình phòng hộ áp dụng cho đoạntuyến QL15 Thông qua đó rút ra được phạm vi áp dụng cho từng loại côngtrình và áp dụng cho các tuyến đường có điều kiện tương tự khác

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Nghiên cứu sử dụng tường chắn bê tông cốt thép móng nông và tườngchắn bê tông cốt thép móng cọc khoan nhồi áp dụng cho một số vị trí trênđoạn tuyến QL15

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp việc thu thập số liệu và sửdụng các phần mềm tính toán để có thể rút ra những kết luận cho đề tàinghiên cứu

4 KẾT CẤU LUẬN VĂN

Chương I : Tổng quan về ổn định nền đường và các công trình phòng

hộ nền đường

Chương II : Cơ sở lý thuyết về tính toán tường chắn đất

Chương III : Hiện trạng đoạn tuyến QL15

Chương IV : Nghiên cứu lựa chọn và thiết kế tường chắn cho QL15Chương V : Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG VÀ CÁC

CÔNG TRÌNH PHÒNG HỘ NỀN ĐƯỜNG.

1 1 Tổng quan về ổn định nền đường:

1.1.1 Mất ổn định nền đường tại Việt Nam và trên thế giới :

1.1.1.1 Vấn đề ổn định mái dốc ở Việt Nam:

Mất ổn định nền đường là một trong những vấn đề thường gặp trongthiết kế, thi công, khai thác công trình giao thông Hiện tượng này thườnggặp trong mùa mưa bão trên các tuyến đường, qua vùng khí hậu khắcnghiệt, những vùng địa hình có độ dốc lớn, tính phân cắt cao, thành phần

và cấu trúc địa chất phức tạp, nền đất yếu Những tai biến này không chỉảnh hưởng nặng nề đến việc xây dựng các dự án kết cấu hạ tầng giao thông

mà còn đe dọa đến an toàn của người dân trên thế giới cũng như tại ViệtNam

Để giảm thiểu ảnh hưởng xấu cho con người và môi trường cũng nhưhạn chế về tài chính cho công tác xử lý tai biến môi trường trong phát triểnxây dựng các dự án giao thông đường bộ, ngành giao thông vận tải (GTVT)

đã phối hợp với các bộ, ngành, tăng cường nghiên cứu và thực hiện thêmmột số nội dung như: Tăng cường áp dụng, thử nghiệm công nghệ mới vềphòng chống đất sụt, lở thích hợp với điều kiện địa chất, địa hình tại ViệtNam như: công nghệ theo dõi, quan trắc dự báo trượt lở đất; công nghệtheo dõi động thái và kiểm soát nước ngầm; công nghệ trong khảo sát thiết

kế xử lý sụt, trượt đất; hoàn thiện hơn nữa hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật,tiêu chuẩn thí nghiệm trong thiết kế xử lý trượt đất; xây dựng và hoàn thiệnbản đồ điện tử về hiện tượng tai biến môi trường

Theo thống kê sơ bộ, trên toàn lãnh thổ Việt Nam có 90 quốc lộ vớichiều dài khoảng hơn 15.000km, trong đó có hơn 4000 cầu lớn nhỏ Hiệntượng sạt lở đất xảy ra thường xuyên trên các tuyến đường QL 1A, QL12,4D, 4C, 4D, 4E, QL6, đường Hồ Chí Minh, đường sắt

Trên các tuyến đường trên, hàng năm, Bộ GTVT đã phải chi hàngngàn tỷ đồng để khắc phục các sự cố này Sạt lở đất xảy ra khiến giaothông tắc nghẽn, một số công trình trên tuyến như cống thoát nước, rãnhdọc, tường chắn bị hư hỏng không thể sử dụng được Một số điểm sụt, sụt

lở với quy mô lớn khối lượng đất sạt lở lên tới hàng ngàn mét khối khiến

cho công tác xử lý gặp rất nhiều khó khăn và tốn rất nhiều thời gian Ởnhiều địa điểm, các đơn vị thi công phải xử lý bằng cách làm cầu tạm dùngdầm Bailey để đảm bảo an toàn giao thông (ATGT) trên tuyến.

Hiện tượng sạt lở không những xảy ra ở đoạn tuyến có taluy dương dotác động dòng chảy tạm thời trên mặt gây sạt lở mà còn ở taluy âm gây ratắc nghẽn dòng chảy tự nhiên làm ô nhiễm môi trường ở sông, suối đặc biệt

là ở vùng núi cao, nơi người dân vẫn còn thói quen dùng nước sông suối đểsinh hoạt

Nhiều giải pháp thiết kế về phòng chống sụt trượt đã được các công ty

tư vấn thiết kế công trình giao thông áp dụng như việc thiết kế cơ, tườngchắn, rọ đá và mới đây là công nghệ neo đất (công nghệ VOM); cỏ chốngxói, thiết kế hệ thống rãnh thoát nước từ trên đỉnh taluy

Ở một số điểm sụt trượt, các giải pháp này đạt được những hiệu quảnhất định Tuy nhiên ở nhiều đoạn tuyến, những giải pháp trên hầu nhưkhông có hiệu quả vì khi mặt nước ngầm hoạt động và điều kiện địa chấtxảy ra quá phức tạp, tuyến đường đi qua khu vực địa hình phức tạp bắtbuộc phải đào sâu, đắp cao thì các biện pháp xử lý cục bộ hầu như khônggiải quyết được tình trạng trên

Trước tình hình thực tế, Bộ GTVT đã nghiên cứu và duyệt giải phápxây dựng cầu cạn Giải pháp thiết kế này nhằm xây dựng đoạn tuyến tránhhẳn những vị trí có nguy cơ sạt lở cao, tránh không đào phá đến môi trườngthiên nhiên Và biện pháp xây dựng tường chắn bê tông cốt thép (BTCT)móng cọc khoan nhồi cũng là một trong những biện pháp mới có hiệu quảrất cao trong việc tăng cường tính ổn định cho nền đường qua những vị trí

có địa hình phức tạp, tuyến đắp quá cao mà tường chắn trọng lực bìnhthường không thể đảm bảo được ổn định cho tuyến

Sau đây là một số đoạn tuyến tiêu biểu mất ổn định nền đường và biệnpháp xử lý:

1.1.1.1.1 Tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai:

Là tuyến đường nối các tỉnh biên giới miền núi phía Tây Bắc với vùngtrung du và đồng bằng phía Bắc sông Hồng, tuyến giao thông chủ lực tiếpnối với tuyến đường sắt Hà Nội – Hải Phòng và Hà Nội – Cái Lân, hình

thành một hành lang giao thông Đông – Tây Đây là tuyến đường sắt quantrọng thứ hai sau tuyến đường sắt Thống Nhất.

Tuy nhiên, do được xây dựng từ đầu thế kỷ 20 trên địa hình hiểm trở,một bên là núi cao, một bên là sông Hồng, tuyến đường sắt dài 296 km nàynhiều năm qua đã vào thời kỳ rệu rã Toàn tuyến dài 296 Km trong đó 111

km là những đoạn đường cong bán kính nhỏ Dự án cải tạo nâng cấp tuyếnđường sắt Yên Viên – Lào Cai lẽ ra được triển khai từ năm 2008 và đưavào sử dụng vào cuối năm 2011, để góp phần nâng cao năng lực vận tảitrên tuyến lên 5 triệu khách/năm và 7,5 triệu tấn hàng hóa/năm vào 2020

Dự án sẽ được thực hiện chủ yếu bằng vống của ADB bao gồm nângcấp, cải tạo 73 cầu yếu, nhà ga, bãi hàng, gia cố nền đường ở các điểmxung yếu và mở thêm một số ga mới Trong khi chờ triển khai dự án,trước thực trạng sụt trượt nghiêm trọng tại km 242+200 - km243+300 và

km 245+000 – km 245+700, năm 2010, Chính phủ đã cho phép đầu tư sửachữa khẩn cấp để đảm bảo an toàn Công trình được triển khai thi công từtháng 7/2010 và đã hoàn thành vào tháng 1/2011 với kinh phí xấp xỉ 62 tỷđồng

Hình 1.1 Sụt trượt đường sắt Hà Nội – Lào Cai ngày 6/9/2010 tại Yên

Bái.

Nguyên nhân được xác định là do mưa lớn lâu ngày trên địa bàn huyệnVăn Yên, tỉnh Yên Bái dẫn đến các lớp đất đá trên các ngọn đồi và dọctheo đường sắt ngấm nước và trơn trượt, dẫn đến nhiều khối đất đổ xuốngđường sắt (taluy dương) tại Km195+000 khu gian Mậu Đông - Trái Hút,

tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai, không những thế kể cả phía taluy âmcủa đoạn đường sắt này cũng bị sụt trượt nghiêm trọng, do trên một nền đấtyếu, hậu quả dẫn đến tàu LC1 chạy qua, đã gặp đất sụt gây tai nạn chạytàu, làm đổ 01 đầu máy và 02 toa xe liền kể xuống phía taluy âm thuộc địaphận xã Đông Cuông.

1.1.1.1.2 Sụt trượt kéo dài nhiều năm ở Km29 quốc lộ 4D:

Từ hàng chục năm nay, đoạn đường này bị sụt trượt nghiêm trọng kéodài và rất khó khắc phục; cứ sửa một thời gian lại hỏng Đặc biệt từ sautrận mưa lớn tháng 7/2006, mặt đường nơi đây bị lún sụt tới 1,2 mét và bịdịch chuyển sang taluy âm từ 0,3 – 0,5 mét, ảnh hưởng lớn tới việc lưuthông, nguy cơ gây mất an toàn cho người và phương tiện

Hình 1.2 Vị trí sụt trượt kéo dài nhiều năm ở Km29 quốc lộ 4D do đặc

điểm địa chất đặc biệt ở nơi này.

Nguyên nhân sụt lún đoạn đường kể trên được xác định là do nềnđường nằm trong vùng có thành tạo địa chất đá gốc là đá Gơ nai, đá phiếnMica, tầng chủ yếu là sét pha cát nên rất dễ bị mất ổn định khi bão hòanước

Do đó các nhà kỹ thuật ngành giao thông vận tải đã phải dùng giảipháp tối ưu là cho bắc cầu bê tông vượt qua các điểm sụt trượt Sau khi đưavào sử dụng chính thức cầu cạn SaPa từ tháng 8/2010, xe vận tải hàng hóa

và hành khách qua lại trên quốc lộ 4D Lào Cai – Sa Pa – Lai Châu đượcđảm bảo thuận lợi, nhanh chóng, an toàn hơn

Hình 1.3 Cầu cạn Sa Pa được xây dựng và đưa vào sử dụng vượt qua

điểm sụt trượt

Cầu cạn Sa Pa có 4 nhịp, dài gần 80 mét, mặt cầu rộng 8 mét, đạt tiêuchuẩn kỹ thuật HL93 của Mỹ và đảm bảo tải trọng xe 30 tấn lưu thông quacầu trong mọi điều kiện Cầu có tổng giá trị xây lắp là 14 tỷ đồng, được thicông trong vòng 7 tháng

Cầu cạn Sa Pa là công trình kiên cố hóa các điểm sụt trượt thuộc tiểu

dự án 2 nằm trong tổng dự án cải tạo nâng cấp quốc lộ 4D đoạn Trạm Tôn– Sa Pa

1.1.1.1.3 Trên Quốc Lộ 1A:

Hiện tượng này xảy ra chủ yếu ở những đoạn qua đèo Ngang ( QuảngBình), đèo Phước Tượng, đèo Phú Gia (Thừa Thiên - Huế), đèo Hải Vân(Thừa Thiên – Huế - Đà Nẵng), đèo Cù Mông (Phú Yên), đèo Cả (KhánhHòa) và trên một số đoạn tuyến ở những vị trí có mái taluy dương cao.Tại Km1294+820 trên quốc lộ 1A bị lún sụt sâu hơn 3m công tyTNHH một thành viên quản lý và sửa chữa đường bộ Phú Yên (Cục Đường

Bộ Việt Nam) phải tập trung nhân lực, phương tiện để sửa chữa, khắc phụcmột đoạn đường dài 80m trên quốc lộ 1A bị lún sụt rất nặng

Đoạn bị lún sụt nằm ở vị trí Km 1294+820 thuộc địa bàn thôn CầnLương, xã An Dân, huyện Tuy An (Phú Yên) Do mưa liên tục nhiều, nước

tràn qua đường, dẫn đến nước thấm vào nền phái taluy âm làm mặt đường

bị lún sụt với chiều dài gần 40m với chiều sâu hơn 3m nên rất nguy hiểmcho người và phương tiện tham gia giao thông qua đoạn đường này

Hình 1.4 Vết nứt lớn tại Km1294+820.00 trên Quốc lộ 1A

Ngay từ chiều 9/11/2010, công ty TNHH một thành viên quản lý vàsửa chữa đường bộ Phú Yên đã cử lực lượng túc trực 24/24 giờ để điềuhành xe cộ qua lại một chiều và điều động phương tiện cùng công nhânkhắc phục Công ty đã sử dụng gần 1.100 m3 đá lấp tạm thời phần bị lúnsụt, đồng thời mở rộng mặt đường thêm 2m về phía taluy dương bằng cấpphối đá dăm

1.1.1.1.4 Tuyến đường Hồ Chí Minh:

Kể từ ngày triển khai thi công tuyến đường Hồ Chí Minh đến nay, trêntuyến đường này đã xuất hiện rất nhiều điểm sụt trượt Kinh phí để phòngchống, khắc phục các hiện tượng sụt trượt đã vượt quá 1.000 tỷ đồng

Theo thống kê của Bộ GTVT, có đến 818 điểm sụt trượt phát sinh,trong đó một số điểm sụt trượt cần nhiều thời gian và kinh phí để khắcphục như các điểm sụt trượt tại đèo Đá Đẽo, đèo Sa Mù, một số điểm sụttrượt ở nhánh Tây

Công tác khảo sát địa chất, địa hình, địa chất thủy văn cũng như giảipháp thiết kế tuyến đường của tư vấn còn những thiếu sót, bất hợp lý dẫn

tới nhiều đoạn phải thiết kế lại, thay đổi giải pháp thiết kế làm chậm tiến

độ hoàn thành công trình và tăng chi phí đầu tư

Ngoài nguyên nhân khách quan là những khó khăn do điều kiện tựnhiên của công trình, những bất cập về công tác thiết kế đã ảnh hưởng đếnchất lượng công trình cho đến nay vẫn cần phải khắc phục Hiện tượng kháphổ biến là tình trạng sụt trượt taluy trên đường Hồ Chí Minh

Hình 1.5 Cầu Đăk Trát (Kontum) thuộc tuyến đường Hồ Chí Minh bị lũ

cắt đứt.

Những tồn tại trên đã dẫn tới việc chủ đầu tư phải trình Thủ tướng bổsung hạng mục “ bền vững hóa” để khắc phục

Báo cáo của Bộ Xây Dựng cũng chỉ ra rằng: Căn cứ kết quả thực hiện

dự án đường Hồ Chí Minh, giai đoạn 1, Hội đồng nghiệm thu nhà nước cáccông trình xây dựng (HĐNTNN) lưu ý chủ đầu tư cần tuyệt đối tránh lặplại việc xây dựng công trình xong lại bổ sung hạng mục “ bền vững hóa”một cách tràn lan Đây là một tiền lệ xấu trong đầu tư xây dựng công trình

Hình 1.6 Tường rọ đá neo chống sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh

Trong giai đoạn 2 thực hiện dự án (2007-2010), Bộ Xây dựng cũng đềnghị chủ đầu tư cần đặc biệt lưu ý công tác quản lý chất lượng công trìnhđối với các đoạn tuyến thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long do các đoạnnày đi qua vùng đất yếu, có điều kiện địa chất phức tạp và các đoạn tuyến

có nguy cơ sạt trượt lớn trên địa bàn các tỉnh miền núi, trung du phía Bắc

Hình 1.7 Khắc phục hậu quả sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh

1.1.1.2 Vấn đề ổn định mái dốc trên thế giới:

Sụt trượt cũng là một vấn đề nhức nhối và đã gây ra nhiều tai nạnnghiêm trọng trên thế giới

1 Trượt ở nhà ga Shigeto, Nhật Bản năm 1972

Năm 1972 nhà ga Shigeto ở Nhật Bản đã bị trượt mái dốc sau một trậnmưa lớn làm 59 người chết, phá hủy 11 ngôi nhà và đầu máy, đẩy 2 toa tàuxuống sông

2 Trượt ở bờ hồ Loe, Na Uy.

Năm 1936, bờ hồ Loe (phía tây nam Na Uy) đã bị trượt sau một trậnmưa rào mạnh, gần 1 triệu m3 đá ở phần đá có khe nứt thẳng đứng sậpxuống hồ, làm dâng lên cột nước cao 74m, phá hủy làng xóm và làm 73người thiệt mạng

3 Trượt ở Handlova, Tiệp Khắc (cũ)

Năm 1961 ở Handlova (Tiệp Khắc) đã xảy ra hiện tượng trượt với thểtích khoảng 20 triệu m3 đất kéo dài 1630m với chiều rộng ở phần tách rời80m-100m và ở phần tích tụ trải rộng ra tới 1200m Với tốc độ dịch chuyển

là 6,3m/ngày đêm, trượt đã phá hủy 150 ngôi nhà, 2km đường kênh dẫn làđường cao áp

1.1.2 Tính toán ổn định nền đường:

Để đánh giá ổn định nền đường phải xác định được mức độ ổn địnhcủa nó Mức độ ổn định nền đường nói riêng hay bờ dốc nói chung lại đượcxác định qua hệ số an toàn ổn định hay thường gọi tắt là hệ số ổn định Hệ

số này thường được tính toán theo tương quan qua các lực hay mômen lực

có xu hướng làm bờ dốc không bị dịch chuyển, cũng được gọi là các lực bịđộng như độ bền của đất đá, lực ma sát tạo thành trên mặt trượt, các lực bổsung khác có tác dụng giữ bờ dốc không bị dịch chuyển hay các lực hay mômen lực gây trượt có xu hướng làm dịch chuyển bờ dốc, cũng được gọi làcác lực chủ động như trọng lực, áp lực thủy động, các lực bổ sung khác làmtăng cường sự chuyển dịch của bờ dốc

Điều kiện ổn định sườn dốc về mặt cơ học được xác định:

f – hệ số ma sát giữa khối trượt trên mặt trượt

γ – Dung trọng đất khối trượt ở trạng thái chứa ẩm lớnnhất, kN/m3

h – Chiều dày giữa khối trượt và mặt trượt, kPa

α - Góc nghiêng của mặt trượt so với mặt phẳng nằmngang

Khi tính toán ổn định nền đường phải có được một số thông tin cơ bảnsau:

- Hình dạng bên ngoài và cấu tạo bên trong của nền đường như trạngthái, cấu trúc, tính phân lớp của đất đá, dạng hình học của nền đường cũngnhư mặt trượt, mặt không liên tục gây ra sự dịch chuyển nền đường Nhữngđặc trưng này đều phụ thuộc vào tính chất đất đá và các điều kiện xungquanh Người ta có thể coi mặt trượt là thằng, cong (dạng cung tròn hìnhtrụ, dạng xoắn logarit ) hay bất kỳ và điều kiện này sẽ ảnh hưởng đếnphương pháp tính ổn định mái dốc

- Các đặc trưng cơ lý của các lớp đất đá nằm dưới nền đường Vì hiệntượng chuyển dịch của các lớp đất đá xảy ra chủ yếu do tác động của ứngsuất tiếp nên đặc trưng sức chống cắt của đất đá rất được quan tâm Mặtkhác người ta cũng cần biết những chỉ tiêu đặc trưng cho độ chặt của đất đá

vì chúng sẽ liên quan đến trọng lượng của khối đất đá có thể bị chuyểndịch

- Sự xuất hiện và trị số của áp lực nước trong đất đá như độ sâu mựcnước ngầm, áp lực thủy tĩnh hay thủy động và ảnh hưởng của lượng mưatới chúng trong các mùa Những số liệu này rất cần thiết cho tính toán, làmtăng mức độ chính xác của phương pháp tính

- Trạng thái ứng suất ban đầu của đất đá trên bờ dốc và những ảnhhưởng của địa hình, địa chất, kiến tạo các yếu tố tự nhiên và nhất là hoạtđộng của con người tới chúng Những hiểu biết này rất cần thiết cho việc

đề xuất các biện pháp làm ổn định bờ dốc sau này

Các thông tin trên chỉ có được trên cơ sở của các kết quả khảo sát địachất công trình tại hiện trường, kết hợp với các kết quả thu được khi thínghiệm trong phòng, các tài liệu lưu trữ khác

Để tính toán ổn định mái dốc, từ hàng trăm năm nay người ta có thểdùng nhiều phương pháp khác nhau Sau đây là một số phương pháp tiêubiểu:

1.1.2.1 Phương pháp phân mảnh tính toán ổn định nền đường.

Nền đường là một kết cấu trải dài theo tuyến, nên thường cắt 1m dàitheo dọc tuyến để phân tích tính toán ổn định mà không xét đến lực trên haimặt cắt thẳng đứng trước và sau (như vậy là thiên về an toàn)

Phương pháp phân mảnh là dùng n-1 mặt thẳng đứng cắt khối đấttrượt thành n mảnh (hình 1.8a) Các lực tác dụng lên mảnh thứ i (hình 1.8b)gồm có:

+ Lực thẳng đứng đã biết Qi: Trọng lượng bản thân của phânmảnh và tải trọng xe

Lấy cùng một hệ số an toàn K giống nhau cho các phân mảnh, tức làgiả định cường độ kháng cắt ở đáy các phân mảnh đều đạt tới trạng thái cânbằng giới hạn

1.1.2.1.1 Phương pháp phân mảnh giản đơn: ( Còn gọi là phương pháp phân mảnh cổ điển, phương pháp theo W.Fellenius)

Phương pháp này do W.Fellenius người Thụy Điển đề xuất từ năm

1926 với giả thiết khối đất trên taluy khi mất ổn định sẽ trượt theo mặttrượt hình trụ tròn nhưng không xét đến tác dụng của các lực giữa các phânmảnh Như vậy n phân mảnh có 2n đại lượng chưa biết (Ni và Si) và một

hệ số an toàn K, cộng lại có 2n+1 đại lượng chưa biết

Xét bài toán phằng như hình 1.8, phân khối đất trượt hình trụ trònthành các mảnh

Căn cứ vào giả thiết là các phân mảnh đồng thời đạt tới sự cân bằnggiới hạn ( trượt tổng thể) có thể chỉ cần xét tới điều kiện cân bằng Mô mencủa toàn khối trượt quanh tâm trượt O, bán kính R, tức là ∑M = 0

Ta có ∑ Si R =∑Qi xi +∑ W i zi (2)

Với xi và zi là cánh tay đòn của Qi và Wi (Chú ý là dấu của xi có thể

“+” hoặc “-“)

Hình 1.9 Phương pháp phân mảnh theo Fellenius

Thay Si từ (1) vào (2) và rút gọn ta có công thức tính hệ số an toàncủa mái đất

R

ϕα

Thay Ni=Q1.cosαi – W1.sin αi vào (3) ta được

Trong nhiều trường hợp Wi rất bé so với Qi hoặc chênh lệch giữa zi và

yi là không lớn do đó có thể coi gần đúng (zi/R≈yi/R≈cosαi) và có thể sửalại (4) là

( ( cos W sin ) ) ( sin W cos )

C l Qi i tg K

tg Qi c l K

1.1.2.1.2 Phương pháp của Bishop.

Theo phương pháp này, việc tính toán ổn định cũng giống như phươngpháp Fellenius chỉ khác là ở mỗi mảnh trượt Bishop có xét đến lực đẩyngang Ei và Ei-1 tác dụng từ hai phía ( không quan tâm đến điểm đặt lực)hình 1.9

Hình 1.10 Phương pháp phân mảnh theo Bishop

Lấy một phân mảnh i bất kỳ có các lực: Trọng lượng Qi; lực quán tínhđộng đất Wi; phản lực đáy phân mảnh pháp tuyến Ni; lực chống trượt Si và

Ei và Ei-1

Từ phương pháp cân bằng lực trên hướng của mặt trượt

1( ) os sin W os

os ( sin W )

Q

ϕ

αα

1 sin1

tg

C l Q m

c K

Z

Q tg

R

ϕ α α

1.1.2.3 Một số vấn đề về tính toán ổn định nền đường tại Việt Nam 1.1.2.3.1 Phương pháp của giáo sư Dương Học Hải.

Trên cơ sở giả thiết mặt trượt trụ tròn, bằng phương pháp phân mảnh,giáo sư Dương Học Hải đã tính toán bằng máy tính điện tử và lập toán đồbiểu thị mối quan hệ giữa hệ số ổn định bé nhất Kmin với chiều cao taluyđắp H(m) và các tham số của đất: C (T/m2), f =tgϕ, γ ( T/m3) cho trường

hợp mặt đất trên taluy nằm ngang hay nghiêng một góc α ( tg α = a’)

Hình 1.11 Toán đồ tính toán ổn định taluy ( Dương Học Hải).

1.1.2.3.2 Phương pháp đẳng τa của giáo sư Đặng Hữu.

Xuất phát từ điều kiện cường độ Mohr-Rankine:

Giáo sư Đặng Hữu đã tính toán trên máy tính điện tử và lập toán đồ đểxác định nhanh chóng τa cho điểm có tọa độ (x,y) trong nền đất tùy thuộcvào các giá trị φa/b và p0 Giáo sư Đặng Hữu đã giới thiệu một số toán đồ

và sơ đồ tính toán theo phương pháp τa.

Sau khi dùng toán đồ xác định được τa ở các điểm, theo điều kiện 28) ta vẽ được ranh giới vùng biến dạng dẻo trong nền đất tự nhiên

(1-1.1.3 Kết luận:

Trên đây tác giả đã thống kê một số công trình giao thông bị mất ổnđịnh nền đường, nguyên nhân mất ổn định, giải pháp xử lý, kinh phí khắcphục và một số phương phương tính toán ổn định mái dốc của một số tácgiả trên thế giới và Việt Nam Tác giả đã rút một số nhận xét sau:

- Mất ổn định mái dốc là một trong những vấn đề thường gặp trongthiết kế, thi công, khai thác công trình xây dựng nói chung và công trìnhgiao thông nói riêng, nó xảy ra rất phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam

- Nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc cũng rất nhiều như: Do thiêntai, do điều kiện địa chất, do tác động của con người

- Có nhiều biện pháp khắc phụ hậu quả như: Làm tường chắn, thayđổi độ dốc mái dốc, cải tạo điều kiện địa chất, làm cầu vượt cạn

- Kinh phí khắc phục hậu quả là rất lớn

-Có rất nhiều phương pháp tính toán ổn định mái dốc, tùy thuộc vàođiều kiện địa chất, hình dạng mái dốc ta lựa chọn phương pháp tính toánkhác nhau

1.2 Các loại công trình phòng hộ được sử dụng ở Việt Nam và trên thế giới:

1.2.1 Tường chắn đất:

1.2.1.1 Tường chắn xây đá kiểu trọng lực

Tường chắn kiểu trọng lực chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân củatường chống lại áp lực ngang của khối đất sau tường (áp lực đất) để duy trì

sự ổn định của nó Thường xây bằng đá hộc, cũng có thể xây bằng gạchhoặc làm bằng bê tông Các bộ phận và tên gọi của tường chắn xây đá thểhiện ở hình 1-11a Lưng tường có thể làm bằng đường thẳng hoặc đườnggãy để thích ứng với các điều kiện địa hình, địa chất và yêu cầu kinh tếkhác nhau Lưng tường nghiêng ra (hình 1-11a) áp lực đất lên tường chắn

tương đối nhỏ Lưng tường kiểu nghiêng vào (hình 1-11b) áp lực đất thunhận lớn, nhưng khi độ dốc ngang của chỗ xây tường tương đối dốc có thểlàm mặt tường thẳng đứng để giảm chiều cao tường Nếu chỉ có phần trêncủa lưng tường dốc vào thì sẽ thành lưng tường lồi (hình 1-11c), như vậy

có thể giảm nhỏ kích thước mặt cắt ngang phần trên của tường chắn (kể cảchiều cao tường) và thường làm tường chắn của nền đào

Hình 1-12 Phân loại theo vị trí đặt chân tường

đào

Tường chắn đá có thể là tường xây đá hoặc tường xếp khan, loại xếpkhan chỉ dùng với loại tường chắn cao dưới 6m, điều kiện nền móng tốt, ởcác vùng không bị động đất, phía các đoạn sông không thông thuyền vàkhông bị nước xói mòn

1.2.1.2 Tường chắn mỏng bê tông cốt thép

Tường chắn mỏng kết cấu bê tông cốt thép có hai loại: Kiểu tườnghẫng và kiểu tường chắn có sườn

Tường chắn kiểu hẫng gồm có tấm tường thẳng đứng ghép với tấm đáylàm thành (hình 1-13a) Mặt cắt kết cấu của tường tương đối mỏng, cần lợidụng trọng lượng của đất đắp trên tấm đáy sau để đảm bảo ổn định, tấmđáy trước có tác dụng tăng năng lực chống lật và giảm nhỏ ứng suất đáymóng Tấm thường thẳng đứng là một cấu kiện dầm hẫng có tác dụngchống lại áp lực đất

Loại tường chắn này thích hợp để làm tường vai cho nền đường ở cácvùng thiếu đá, tình hình nền móng tương đối kém Khi chiều cao tường lớnhơn 6m, để tăng cường độ và độ cứng của kết cấu, cải thiện tình hình chịu

lực, cứ cách một đoạn chiều dài lại làm thêm một sườn (tường cánh) liênkết tường đứng và bản đáy, thành tường chắn kiểu có sườn.

Hình 1-13 Tường chắn Bê tông cốt thép

sườn

1.2.1.3 Tường chắn kiểu neo

Hình 1-14 Tường chắn kiểu neo

Tường chắn kiểu neo gồm có mặt tường bê tông cốt thép (hoặc trụđóng đứng và tường chắn đất) và kết cấu neo hợp thành, thuộc loại tườngchắn đất loại nhẹ Dựa vào sự khác nhau của phương thức neo có thể chiathành nhiều kiểu neo thanh, kiểu neo bản và kiểu neo cọc ván Tường chắnkiểu neo thanh dựa vào lực chống nhổ, lực chống kéo của các thanh thépneo vào trong lớp đất đá ổn định hoặc chôn trong khu vực ổn định của vậtliệu đáy (khu bị động hoặc khu trung hòa) để chống lại tác dụng của áp lựcđất truyền qua tấm chắn đất (hình 1-14a, b) Tường chắn kiểu cọc ván là

loại tường chôn cọc bê tông cốt thép vào trong lớp đất ổn định rồi ghép cáctấm chắn đất vào (hình 1-14c) Loại này thích hợp với các nền móng tươngđối kém, lực trượt của khối đất sau tường tương đối lớn, yêu cầu chôn cọckhá sâu, diện tích đào đất chôn cọc nhỏ nên có lợi trong việc đảm bảo ổnđịnh khi thi công Loại tường chắn kiểu neo thanh thích hợp với nền đào,hai loại sau thích hợp với tường chắn của nền đắp hoặc với tường vai.

1.2.1.4 Tường chắn kiểu chồng nề

Loại tường chắn này thường dùng các thanh bê tông cốt thép đúc sẵnxếp chồng lên nhau theo kiểu chồng nề, bên trong đắp đất đá, dựa vàotrọng lượng bản thân của nó để chống lại lực đẩy của khối đất sau tường(hình 1-15) Loại tường chắn này thuộc kiểu kết cấu kiểu mềm cho phépsản sinh một biến dạng nhất định, có thể xây dựng trên nền móng có nănglực chịu tải thấp, nhưng nếu đáy móng bị lún không đều khá lớn thì cácthanh bê tông cốt thép sẽ bị nứt gẫy Tường chắn kiểu xếp chồng nề thicông nhanh, có thể làm tường vai hoặc tường chắn của nền đắp

Hình 1-16 Tường chắn đất có cốt sử dụng lưới địa kỹ thuật Tenax ở Dự

án Sunrise ( Đà Nẵng)

Tường chắn đất có cốt tốn ít vật liệu, thi công đơn giản, yêu cầu đốivới năng lực chịu tải của nền móng tương đối thấp, có khả năng chốngđộng đất tốt, là một loại tường chắn rẻ, thích hợp làm tường vai và tườngchắn của nền đắp Ở nước ta, tường chắn đất có cốt đã được xây dựng trênđường vào cầu vượt Lạch Tray trên Quốc Lộ 5 (Hải Phòng) từ năm 1998

Hình 1-17 Tường chắn đất có cốt dùng trong xây dựng đường đầu cầu

1.2.1.6 Tường chắn bằng rọ đá

Dùng rọ đá là một giải pháp có lợi để làm tường chắn kiểu trọng lực.Thông thường loại này rẻ hơn tường xây đá, lại có ưu điểm là loại côngtrình mềm và thích hợp hơn trong trường hợp đất dễ bị lún Đặc biệt nên

dùng tường chắn bằng rọ đá trong trường hợp công trình làm ở bờ sông,trên đất có thể dễ bị xói lở.

Hình 1-18 Tường chắn bằng rọ đá

Tường chắn bằng rọ đá có ưu điểm là giá thành rẻ Nhược điểm lớnnhất của tường chắn bằng rọ đá là tuổi thọ ngắn do thép đan rọ bị gỉ Thờihạn tồn tại của rọ đá phụ thuộc đáng kể vào việc thi công có cẩn thậnkhông Nếu thi công tốt, chúng được xem như là các loại tường xếp đákhan và chỉ tác dụng lực không nhiều đến các lưới kim loại đan rọ Do đó,tường rọ đá có thể kéo dài thời gian phục vụ rất lâu Trong trường hợpngược lại, lớp lưới đan rọ phải chịu nhưng lực tác dụng lớn thì rọ đá có thể

bị vỡ và lúc đó công trình hoàn toàn bị sụp đổ Để khắc phục các nhượcđiểm trên đây cả về mặt cấu tạo và kết cấu của tường chắn bằng rọ đá, gầnđây nhiều tác giả đã nghiên cứu cải tiến độ bền và đổi mới kết cấu rọ đákhi xây dựng tường chắn Ví dụ hãng Maccaferry ( Italia) đã cải tiến tăng

độ bền và đổi mới kết cấu rọ thép: dùng loại rọ bằng sợi thép tráng kẽmbọc nhựa PVC được liên kết chặt chẽ bằng lưới neo trong khối đắp saulưng tường, khi đó kết cấu làm việc theo nguyên lý tường chắn đất có cốtvới mặt tường bằng rọ đá mà hãng Maccaferry gọi là Teramash Bằng cácloại rọ đá kiểu mới này có thể xây dựng được các tường chắn có chiều caođến 20m có độ bền cao mà giá thành chỉ bằng khoằng 70-80% giá thành

tường chắn bê tông cùng quy mô Ở Việt Nam cũng đã dùng loại rọ đá kiểuTerramash vào một số đoạn trên đường Hồ Chí Minh

Hình 1-19 Tường chắn rọ đá neo tại nút giao ngã ba Ke Ve – Km

461+647.27

1.2.1.7 Sử dụng các loại vải địa – kỹ thuật và lưới địa kỹ thuật

Từ vài năm nay, nếu nói một cách tổng quát, đã có một sự phát triển

kỹ thuật về việc sử dụng vải địa – kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng dândụng Vải địa – kỹ thuật được dùng để giải quyết vấn đề ổn định đất, phòng

hộ chống xói, thoát nước để đảm bảo ổn định của taluy và của tường chắn.Tường chắn đất được đảm bảo ổn định bằng cách tạo nên một khối đượctăng cường nhờ sức ma sát giữa đất và các lớp vải địa – kỹ thuật có thể tạođược những taluy dốc lớn hoặc thậm chí dốc thẳng đứng Có một kỹ thuậtkhác, gọi là phương pháp “ tăng cường khối đất bằng lớp vỏ bọc ngoài”;nội dung của phương pháp này là: bố trí các khối vật liệu đắp thành từnglớp dày 50cm ở bên trong một lớp vỏ bọc bằng vải địa – kỹ thuật được neogiữ vào trong thân khối đắp

1.2.1.8 Tường chắn bê tông cốt thép:

Khác với tường kiểu trọng lực, kiểu tường bằng bê tông cốt thép lợidụng trọng lượng bản thân của vật liệu đắp ở trên bản móng tường làm đốitrọng giữ cho thân tường khỏi bị nghiêng đổ, từ đó chống đỡ được khối đất

phía sau tường Kết cấu của tường chắn đất kiểu bê tông cốt thép thôngthường gồm 3 bộ phận chính: Thân, móng và sườn tường Ba bộ phậnchính của tường đều chịu mô men uốn nên phải bố trí cốt thép và liên kếtvới nhau thành một khối cứng Móng tường được chia thành 2 phần: mũimóng và gót móng Tùy vào điều kiện địa hình cho phép mà mũi móng cóthể nhô ra nhiều hay ít về phía ngực tường để tăng diện tích chân đế chốnglật tường và giảm áp lực đáy móng Gót móng là bộ phận chủ yếu để chứavật liệu sau lưng tường làm đối trọng giữ ổn định tường và khối đất phíasau tường Sườn thông thường để tăng cường ổn định của kết cấu phần thân

và phần móng của tường

Cấu tạo của loại tường bê tông cốt thép phổ biến như sau: độ dốc bềmặt cảu thân tường thường lấy bằng 1:0,02 ~ 1:0,05; dốc lưng tường có thểlàm thẳng đứng Bề rộng đỉnh tường nhỏ nhất là 15cm Nếu tường cao quá6.0m thì nên bố trí thêm sườn tăng cường trong phạm vi 1/3 – 1/2 củachiều cao tường; bề dày của sườn không dưới 20cm

Kích thước mặt cắt của các loại tường này đều tương đối thanh mảnh

và nhỏ hơn so với tường trọng lực Nó thích hợp với các tường phía taluy

âm và những nơi có điều kiện thi công được phần bản móng rồi đắp đất trảlại sau lưng tường

Tường chắn bê tông cốt thép có đạt tới chiều cao rất lớn từ 10-17m.Nhưng với chiều cao lớn như thế thì ít có nền đất nào có thể chịu được Vìthế nên ngày nay các loại tường chắn bê tông cốt thép được xây dựng trênnền móng cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi đảm bảo cho hệ thống tường chắnđảm bảo về lún và ổn định lật trượt

Hình 1-20 Tường chắn bê tông cốt thép có bản sườn

1.2.2 Cầu cạn vượt vùng đất yếu:

Khi tuyến đường đi qua các khu vực có địa chất phức tạp, việc đào đắpxây dựng các công trình giao thông làm ảnh hưởng tới hoạt động địa tầngđịa chất khu vực Do đó thường xuyên xuất hiện các hiện tượng lún sụt.Khi khu vực lún sụt kéo dài, thì việc xây dựng cầu cạn vượt qua khu vựclún sụt vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế về lâu dài

Ngành giao thông vận tải vừa hoàn thành xây dựng và đưa vào sửdụng chính thức cây cầu cạn Sa Pa bắc qua điểm lún sụt lớn từ hàng chụcnăm nay, tại khu vực km 29 trên quốc lộ 4D - Sa Pa (Lào Cai)

Hình 1-21 Cầu cạn Sa Pa được xây dựng và sử dụng vượt qua điểm sụt trượt

Cầu cạn Sa Pa có 4 nhịp, dài gần 80 mét, mặt cầu rộng 8 mét, đạt tiêuchuẩn kỹ thuật HL93 của Mỹ và đảm bảo tải trọng xe 30 tấn lưu thông quacầu trong mọi điều kiện Cầu có tổng giá trị xây lắp là 14 tỷ đồng, được thicông trong vòng 7 tháng Nguyên nhân sụt lún đoạn đường kể trên đượcxác định là do nền đường nằm trong vùng có thành tạo địa chất đá gốc là

đá Gơ nai, đá phiến Mi ca, tầng phủ chủ yếu là sét pha cát nên rất dễ bị mất

ổn định khi bão hoà nước

1.2.3 Hầm đường bộ:

Đối với nhưng vị trí tuyến đường đi qua khu vực địa hình phức tạp,mất ổn định về địa chất kéo dài trên diện rộng, thì giải pháp an toàn và bềnvững cho những tuyến đường là xây dựng các công trình ngầm vượt quakhu vực này Hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới, đã có rất nhiều côngtrình hầm đường bộ được xây dựng Ở Việt Nam như là Hầm Hải Vân,Hầm đường bộ Đèo Ngang Trên thế giới có những công trình đường hầmdài hàng chục km như đường hầm Seikan ở Nhật Bản, Channal Tunnel nốiAnh và Pháp, Tunnel Lærdal ở Na Uy Sau đây là một số công trình hầmnổi tiếng ở Việt Nam và trên Thế giới

1.2.3.1 Hầm Hải Vân

Hầm Hải Vân là hầm đường bộ dài nhất Đông Nam Á, xuyên qua đèoHải Vân, nối liền tỉnh Thừa Thiên – Huế với thành phố Đà Nẵng ở miềntrung Việt Nam Được khánh thành vào 5-6-2005 Đường hầm chính dài6.280m, rộng 10m, độ cao xe cho phép đi qua là 7,5m Đường hầm thoáthiểm : dài 6.280m, rộng 4.7m, cao 3.8m Đường hầm thông gió : dài1.810m, rộng 8.2m, cao 5.3m

Bên cạnh ý nghĩa về phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Thừa Thiên –Huế và thành phố Đà Nẵng, công trình hầm đường bộ Hải Vân còn gópphần hoàn thiện hành lang giao thông khu vực tiểu vùng sông Mê Công( nối từ vùng Đông Bắc Thái Lan qua Trung Lào vào Việt Nam thông quaQuốc lộ 9 Quảng Trị) tạo điều kiện cho phát triển du lịch – thương mại vàhội nhập kinh tế quốc tế

Hình 1-22 Hầm đường bộ Hải Vân

1.2.3.2 Hầm đường bộ Đèo Ngang

Hầm đường bộ Đèo Ngang xuyên qua dãy Hoành Sơn, trên Quốc lộ1A Cửa hầm phía Bắc thuộc địa phận tỉnh Hà Tĩnh, cửa hầm phía Namthuộc địa phận tỉnh Quảng Bình Hầm chính dài 495m, cộng với hệ thốngđường dẫn nên toàn tuyến dài 2156m Hầm có chiều rộng 11.5m, cao 7.5mvới 6 làn xe, mỗi làn 3.5m, đảm bảo cho các phương tiện cơ giới đạt tốc độtối đa 60 km/h Khi chưa có hầm đường bộ Đèo Ngang, muốn vượt dãyHoành Sơn bằng đường bộ phải theo đèo Ngang dài hơn và khó đi hơn.Công việc xây dựng bắt đầu từ tháng 4 năm 2003 và hoàn thành vào tháng

8 năm 2004 Chủ đầu tư dự án xây dựng hầm đường bộ này là Tổng công tySông Đà

Hình 1-23 Hầm đường bộ Đèo Ngang

1.2.3.3 Đường hầm Seikan của Nhật Bản

Đường hầm Seikan là hầm đường sắt dài nhất thế giới với tổng chiềudài 53,85 km, trong đó phần chìm dưới biển có chiều dài 23,3 km Nó nằmbên dưới eo biển Tsugaru nối liền hai đảo Honshu và Hokkaido - một phầncủa tuyến Kaikyo thuộc côn ty đường sắt Hokkaido

Hầm được xây dựng năm 1971 và bắt đầu khánh thành vào ngày13/3/1988, thuộc sở hữu của Cục Công nghệ, Vận tải và Kỹ thuật đường sắtNhật Bản và chịu sự điều hành của công ty đường sắt Hokkaido Ban đầu,hầm chỉ có các rãnh đường ray hẹp Nhưng sau khi dự án HokkaidoShinkansen được khởi công vào năm 2005, nó đã được trang bị các rãnhkép và nối với hệ thống Shinkansen Hầm có 52 km đường ray liên tục vớihai nhà ga đầu tiên trên thế giới được xây dựng dưới biển Hiện nay, đườnghầm Seikan là đường hầm dài nhất Nhật Bản

Hình 1-24 Đường hầm Seikan của Nhật Bản

1.2.3.4 Đường hầm Channel (nối liền Anh và Pháp)

Hình 1-25 Đường hầm Channel nối liền Anh và Pháp

Tính đến thời điểm tháng 12/2010, đường hầm Channel là đường hầmdưới nước dài nhất trên thế giới Ngoài phần trên mặt đất dành cho cácphương tiện giao thông thông thường, đường hầm còn nổi tiếng nhờ phầnnằm dưới mặt nước dài 38km, bao gồm ba đường hầm nhỏ hơn nối liềngiữa Anh và Pháp

Kế hoạch xây dựng đường hầm Channel bắt đầu năm 1802 Nhưngthực tế, công trình này chỉ được khởi công từ năm 1987 và kéo dài cho đếnkhi đường hầm mở cửa năm 1994 Đường hầm Channel được xem là mộttrong những đóng góp to lớn cho ngành Kỹ thuật Xây dựng do những khókhăn và thử thách gặp phải trong suốt quá trình hoàn thành Hiện nay,đường hầm Channel là điểm đi qua của rất nhiều đoàn tàu chạy liên thônggiữa Anh và Pháp

1.2.3.5 Đường hầm Laerdahl (Na Uy)

Đường hầm Laerdahl của Nauy được coi là đường hầm dành cho ô tôdài nhất trên thế giới với tổng chiều dài 24,5km, nằm ở hạt Sogn ogFjordane Laerdahl được xây dựng với mục đích nối liền các thành phốOslo, Bergen, Laerdahl và Eurlann Dự án chính thức khai trương năm

2000, giúp việc di chuyển trên tuyến đường này trở nên hết sức dễ dàng,

xóa bỏ được những khó khăn về địa hình do núi và hệ thống sông ngòichằng chịt phía Tây Na Uy gây ra.

Hình 1-26 Đường hầm Laerdahl (Na Uy)

Dự án chính thức khai trương năm 2000, giúp việc di chuyển trêntuyến đường này trở nên hết sức dễ dàng, xóa bỏ được những khó khăn vềđịa hình do núi và hệ thống sông ngòi chằng chịt phía Tây Na Uy gây ra

1.2.4 Kết luận.

Hiện nay các công trình phòng hộ và công trình trên tuyến rất đa dạng

và phong phú Ở Việt Nam đã ứng dụng hầu hết các công nghệ mới và pháthuy được hiệu quả rõ rệt Phạm vi sử dụng các loại công trình cần phảiđược xem xét phụ thuộc nhiều yếu tố, bao gồm kỹ thuật và kinh tế

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG

Hình 2-1 Trạng thái cân bằng dẻo của đất

Ứng suất dính nhỏ nhất σ3 của trường hợp đầu gọi là ứng suất nén chủđộng của đất, nó có quan hệ với ứng suất thẳng đứng σ1 như sau:

Hình 2-2: Phạm vi thay đổi của hệ số áp lực đất

2.1.2 Lý luận áp lực đất của Coulomb:

Lý luận này là do Coulomb đề ra năm 1776 là một trong các phươngpháp tính toán áp lực đất sớm nhât Coulomb giả thiết:

1) Vật liệu đắp là vật liệu rời, đồng nhất, đẳng hướng, chỉ có nội masát, bề mặt vật liệu đắp là mặt nằm ngang

2) Khi thân tường nghiêng ra ngoài, có thể xuất hiện mặt trượt đi quachân tường, mặt phá hoại này là mặt phẳng

3) Khối đất trên mặt phá hoại là khối cứng, khi nó trượt tồn tại lực masát với lưng tường, góc ma sát là δ, lực ma sát phân bố đều dọc theo mặtphá hoại, góc ma sát của nó là φ

4) Xử lý vấn đề xem mặt trượt là mặt phẳng, xét với đoạn tường chắnđất đơn vị của khối tường dài vô hạn

Dựa trên các giả thiết trên đây, căn cứ vào điều kiện cân bằng tĩnh lực,

có thể xác định áp lực đất chủ động khi khối đất trên mặt trượt ở vào trạngthái cân bằng giới hạn, xem (hình 2-3)

sin(90 )W

W: Trọng lượng khối đất trượt ( khi trên khối đất trượt có tải trọng ô

tô thì bao gồm cả tải trọng của xe)

θ: Góc kẹp giữ mặt trượt với đường thẳng đứng

φ: Góc nội ma sát của vật liệu đắp

ψ ϕ α δ= + +

α : Góc nghiêng của lưng tường, khi nghiêng ra phía trước lấy dấu âm,nghiêng ra phía sau lấy dấu dương

δ : Góc ma sát của vật liệu đắp với lưng tường

Từ công thức trên có thể thấy chỉ số áp lực đất là hàm số của góc trượt

θ, Ea=f(θ) Giả thiết có một số mặt trượt đi qua chân tường và mặt trượtcho áp lực đất chủ động lớn nhất sẽ là mặt trượt nguy hiểm nhất

Hình 2-3: Sơ đồ tính áp lực đất chủ động theo Coulomb

Từ điều kiện này có thể tìm được vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất (góc

θ) và trị số áp lực đất chủ động

Khi bề mặt khối đất sau lưng tường là mặt phẳng nghiêng một góc β

so với mặt phẳng nằm ngang, dựa vào công thức (2-6) và công thức (2-7)tìm được công thức xác định góc trượt và áp lực đất chủ động:

os ( ) sin( ) sin( )

os os( ) 1

os( ) os( )

a

c K

Khi đã biết các thông số φ, α, β và δ thì có thể tính được các trị số Ka

và θ từ

(bảng 2-1)

Từ công thức (2-10) và (2-11) có thể thấy là hệ số áp lực đất chủ động

Ka không phụ thuộc vào chiều cao tường, còn áp lực đất chủ động thì lại tỉ

lệ thuận với bình phương của chiều cao tường Từ đó, có thể thấy là ứngsuất nén của đất phân bố tuyến tính theo chiều cao tường Trong trườnghợp vẽ ở (hình 2-3) ứng suất nén của đất phân bố theo hình tam giác, côngthức (2-12)

σ z =γzK a (2-12)Hợp lực của nó (tức là áp lực đất) tác động ở điểm H/3 và làm vớipháp tuyến của lưng tường một góc δ

Bảng 2-1 Bảng tra giá trị của hệ số áp lực đất chủ động Ka và góc trượt θ

theo Coulomb