Thuyết minh lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu

Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác THUYẾT MINH TÍNH TOÁN PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ỔN ðỊNH NỀN

Trang 1

MỤC LỤC THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG.

II THỜI GIAN THI CÔNG NỀN ðƯỜNG : Dự kiến tối ña 12 tháng.

III YÊU CẦU TÍNH TOÁN

3.1 ðộ lún dư và tốc ñộ lún.

3.2 Kiểm toán ổn ñịnh trượt.

IV PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

4.1 Tính lún.

4.2 Kiểm toán ổn ñịnh trượt.

V LỰA CHỌN MẶT CẮT VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN

5.1 ðịa tầng

5.2 Kết luận

5.3 Lựa chọn các mặt cắt tính toán.

5.4 Lựa chọn các chỉ tiêu phục vụ tính toán.

5.4.2 Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu ñắp nền

5.4.3 Hoạt tải

5.5 Lựa chọn biện pháp xử lý nền ñất yếu

5.5.1 Các biện pháp có thể áp dụng xử lý nền ñất yếu cho dự án 5.5.2 Kết quả tính toán nền ñất yếu khi chưa có giải pháp xử lý: 5.4.3 Lựa chọn giải pháp xử lý nền ñất yếu:

5.6 Trình tự thi công:

VI CÁC QUY ðỊNH KỸ THUẬT.

6.1 Vải ñịa kỹ thuật.

6.3 Thiết bị quan trắc.

VII KẾT QUẢ TÍNH TOÁN.

Trang 2

Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước

Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ỔN ðỊNH NỀN ðƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

DỰ ÁN ðẦU TƯ XÂY DỰNG TUYẾN ðƯỜNG TRỤC BẮC – NAM HẢI DƯƠNG

BƯỚC: LẬP DỰ ÁN ðẦU TƯ

I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG

* Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

Tiêu chuẩn kỹ thuật :

ðường thiết kế với có quy mô mặt cắt như sau :

Tuyến 1:

+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: Bmặt = 2x7.0 = 14m

+ ðộ dốc ngang mặt ñường 2 mái: imặt = 2%

Tuyến 2:

+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: Bmặt = 2x3.75 = 7.5m

Tuyến 3:

+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: Bmặt = 2x3.5 = 7.0m

Tuyến 4:

+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: Bmặt = 2x4.0= 8.0m

Tuyến 5A-5B:

+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: Bmặt = 2x3.0= 6.0m

Trang 3

* Các quy trình và phần mềm áp dụng tính toán.

- Quy trình khảo sát ñường ô tô 22-TCN263-2000

- Quy trình khảo sát thiết kế nền ñường ô tô ñắp trên ñất yếu 22TCN262-2000

- Quy trình thiết kế xử lý ñất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền ñường 22TCN 244-98

- Tiêu chuẩn ngành vải ñịa kỹ thuật trong xây dựng nền ñắp trên ñất yếu 22 TCN248 -

98

- Tiêu chuẩn thiết kế ñường ô tô TCVN4054-05

- Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN211-06

- Phần mềm SLOPE/W 2007 tính hệ số ổn ñịnh K theo phương pháp BISHOP

- Phần mềm SASPRO tính ñộ lún cố kết

- Các bảng tính lập trên phần mềm EXCEL

II THỜI GIAN THI CÔNG NỀN ðƯỜNG : Dự kiến tối ña 12 tháng.

III YÊU CẦU TÍNH TOÁN

3.1 ðộ lún dư và tốc ñộ lún

Theo quy trình khảo sát thiết kế nền ñường ô tô ñắp trên ñất yếu 22TCN262-2000 thì

ñộ lún cố kết !S còn lại sau khi hoàn thành công trình với ñường có vận tốc thiết kế 40km/h và ñường cấp cao A1 (Bảng II-1 : Phần ñộ lún cố kết cho phép còn lại !S tại tim của nền ñường sau khi hoàn thành công trình) ñược quy ñịnh như sau:

- ðoạn gần mố cầu !S ≤ 20 cm

- ðoạn chỗ có cống hoặc cống chui !S ≤ 30 cm

- ðoạn nền ñắp thông thường !S ≤ 40 cm

Theo bảng 1-3 tiêu chuẩn 22 TCN211-06 thì ñộ lún cho phép còn lại trong thời hạn

15 năm tại tim ñường sau khi thi công xong kết cấu áo ñường quy ñịnh:

- ðoạn gần mố cầu !S ≤ 20 cm

- ðoạn chỗ có cống hoặc cống chui !S ≤ 30 cm

- ðoạn nền ñắp thông thường !S ≤ 40 cm

Theo bảng ghi chú “Bảng 1-3” của tiêu chuẩn 22TCN211-06: ðối với các ñường có tốc ñộ thiết kế từ 40Km/h trở xuống cũng như các ñường chỉ thiết kế kết cấu áo ñường mềm cấp cao A2 hoặc cấp thấp thì không cần ñề cập ñến yêu cầu về ñộ lún cố kết còn lại khi thiết kế (ðiều này cho phép vận dụng ñể thiết kế kết cấu áo ñường theo nguyên tắc phân kỳ ñối với các ñường cấp III trở xuống như ñề cập ở mục 2.1.5 của tiêu chuẩn nhằm giảm chi phí xử lý nền ñất yếu)

Khi tính toán xử lý ổn ñịnh nền ñường TVTK sẽ sử dụng quy ñịnh ñộ lún dư trong thời

hạn 15 năm tại tim ñường sau khi thi công xong kết cấu áo ñường theo tiêu chuẩn

Trang 4

Phụ lục tắnh toán xử lý nền ựất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước

Bước: Dự án ựầu tư và các chức năng khác

22TCN211-06 ựối với một số tuyến ựường có tốc ựộ thiết kế <40 Km/h và tắnh toán khối lượng bù lún và phân kỳ ựầu tư

Theo như bản quy hoạch chi tiết xây dựng khu nhà ở thấp tầng, cây xanh, cây xanh công cộng kết hợp hồ nước và các chức năng khác thì tuyến ựường số 1 là tuyến chắnh, là tuyến có liên kết vùng và liên kết với các tuyến ựường trục chắnh khác trong thành phố, ựặc biệt là tuyến ựi Hà đông và ựi ựường Kim Giang, ựây là hai tuyến ựường có lưu lượng giao thông lớn và huyết mạch Do vậy khi tắnh toán TVTK lựa chọn là tuyến ựường

có Vtk ≥40 Km/h Cần phải có biện pháp xử lý lún dư theo yêu cầu của

22TCN262-2000 nếu như nó không ựạt yêu cầu theo quy ựịnh

đối với các tuyến ựường còn lại, từ tuyến số 2 ựến tuyến 5B chỉ là các tuyến ựường nội bộ, kết nối các khu trong nội bộ với nhau do vậy TVTK lựa chọn thiết kế các tuyến có

Vtk < 40 Km/h Không cần phải có biện pháp xử lý lún dư theo yêu cầu của tiêu chuẩn

mà chỉ cần tắnh toán ổn ựịnh tổng thể nền ựường nếu như nó không ựạt yêu cầu về ựộ ổn ựịnh thì cần có biện pháp xử lý ổn ựịnh, nếu ựạt yêu cầu theo quy ựịnh của tiêu chuẩn thì chỉ cần tắnh toán khối lượng bù lún cho các tuyến trong quá trình thi công mà không cần biện pháp xử lý

3.2 Kiểm toán ổn ựịnh trượt

Theo quy trình khảo sát thiết kế nền ựường ô tô ựắp trên ựất yếu 22TCN262-2000 ổn ựịnh trượt cho các ựoạn sau xử lý phải ựảm bảo Kmin ≥1.4 (phương pháp BIPSHOP) Riêng ựối với những ựoạn ựược thi công theo phương pháp ựắp theo giai ựoạn, hệ số Kmin

≥1.2

IV PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

4.1 Tắnh lún

1/ Ứng suất do tải trọng nền ựường gây ra:

Ứng suất thẳng ựứng do tải trọng nền ựường gây ra ựược tắnh theo công thức OSTERBERG như sau: σZ = Iq*q

Trong ựó:

σZ - ứng suất thẳng ựứng tại ựộ sâu Z

q - Tải trọng nền ựường q = γ * h (T/m2)

h - Chiều cao ựất ựắp

γ - Dung trọng vật liệu ựất ựắp nền ựường (T/m3)

Iq- Hệ số ảnh hưởng tra theo toán ựồ OSTERBERG

2/ Lún cố kết

Do sự thay ựổi ứng suất gây ra bởi tải trọng của nền ựường và ựộ sâu phân bố của ựất, một lớp ựất sẽ ựược phân chia thành các lớp nhỏ ựể tắnh toán ựộ lún và ựộ lún của lớp ựất sẽ là tổng ựộ lún của các lớp nhỏ

Có thể tắnh toán ựộ lún cố kết bằng cách sử dụng công thức gốc theo mô tả dưới ựây (sau ựây gọi tắt là phương pháp ∆e):

Trang 5

log

P P H

= , ðối với ñất cố kết bình thường Pc ≤ Po (2-2)

o o o

s

c

P

P P H

s

c

P

P P H e

C P

P H

0 0

log 1

log

Về lớp ñất cát, có thể sử dụng công thức sau ñây ñể tính ñộ lún tức thời (phương pháp De Beer)

Trang 6

phần bù lún Lún cố kết thứ cấp (lún từ biến) không xét ñến trong ñồ án này Không ñưa hoạt tải xe cộ vào tính lún cố kết

Tính lún theo phương pháp phân tầng lấy tổng, chiều sâu ảnh hưởng lún ñược tính ñến ñộ sâu mà tại ñó ∆P = 0,15 P0 (∆P – ứng suất do tải trọng nền ñắp, P0 – ứng suất bản thân nền ñất), hoặc ñến lớp ñất sét có trạng thái dẻo cứng ñến cứng hoặc gặp các lớp cát Công thức tính lún theo quy trình 22TCN 262-2000, tổng lượng lún của nền ñường ñược tính theo công thức sau:

Kiến nghị chọn hệ số m = 1.2 ñể tính toán lún tức thời

Trang 7

Trong trường hợp có ñường thấm ñứng như là Bấc thấm, Giếng cát, v.v ñược bố trí ñể xử lý nền ñất yếu, ñộ cố kết sẽ ñược xác ñịnh bằng biểu thức Carrillo:

( U v) ( U h)

Trong ñó:

U: ðộ cố kết,

Uv: Thành phần cố kết thẳng ñứng ñược tính như ñề cập trên,

Uh: Thành phần cố kết ngang ñược tính bằng kiến nghị Hansbo như sau:

F

2

2 2

2

4

1 3 ln 1 )

(

n

n n n

h

s

d

d k

q

k z L z

ds: Khoảng cách từ tâm ñến tâm giữa các ñường thấm ñứng,

dw: ðường kính/ñường kính tương ñương của ñường thấm ñứng,

kh: Hệ số thấm theo phương ngang,

ks: Hệ số thấm trong vùng ñất bị xáo trộn,

ds: ðường kính mặt cắt ngang của vùng ñất bị xáo trộn,

Trang 8

L: Chiều dài thoát nước,

qw: Khả năng thoát nước của ñường thấm ñứng

b Sức kháng cắt do cố kết

Sức kháng cắt không thoát nước của ñất yếu ñược xem là tăng lên 1 lượng ∆C do

cố kết ñược xác ñịnh như sau:

(P P P) U m

Trong ñó:

∆C: Lượng tăng của sức kháng cắt không thoát nước do cố kết,

m: Hệ số tăng của sức kháng cắt không thoát nước

4.2 Kiểm toán ổn ñịnh trượt

- Trong quá trình kiểm toán ổn ñịnh có xét ñến yếu tố tăng cường ñộ của các lớp ñất sau từng ñợt ñắp nền ñường

- Công tác kiểm toán ổn ñịnh trượt trong qua các bước sau:

+ Kiểm toán ổn ñịnh trượt trong trường hợp khi chưa có biện pháp xử lý

+ Kiểm toán ổn ñịnh trong trường hợp ñã có giải pháp xử lý (thoát nước thẳng ñứng, bệ phản áp, vải ñịa kỹ thuật ) ở từng giai ñoạn thi công ñắp nền, kể cả gia tải + Kiểm toán ổn ñịnh trượt trong trường hợp ñã có giải pháp xử lý khi ñưa công trình vào khai thác sử dụng

+ Công tác kiểm toán ổn ñịnh ñược thử lại nhiều lần và chỉ ñưa ra kết quả cuối cùng khi thoả mãn ñiều kiện ñã nêu trong qui trình

Tư vấn kiến nghị sử dụng Phương pháp Bishop như công thức dưới ñây ñể kiểm toán trượt

tan1

w

b u w b C

Trang 9

W: Trọng lượng của phân tố,

α : Góc nghiêng tại ñáy cung trượt so với phương ngang

α

Hình a: Mô hình kiểm toán trượt

Trong trường hợp có sử dụng lớp vải ñịa kỹ thuật gia cường, cường ñộ kháng trượt ñược tính như sau:

Tensile: Cường ñộ chịu kéo ñứt của vải (=200KN)

k: Hệ số an toàn (=2 với vải ñược làm bằng polyester theo 22TCN262-2000)

k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000)

τ

φ γ,

Hình b: Mô hình kiểm toán trượt sử dụng VðKT gia cường

V LỰA CHỌN MẶT CẮT VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN

5.1 ðịa tầng

Dựa vào kết quả công tác thí nghiệm trong phòng và khảo sát hiện trường, bảy mặt cắt ñịa chất công trình ñã ñược thành lập nhằm mô tả ñịa tầng khu vực khảo sát

Trang 10

ðịa tầng khu vực dự án có thể chia thành các các ñất từ trên xuống như sau:

- Lớp số 1: ðất lấp

- Lớp số 2: Sét, trạng thái dẻo cứng

- Lớp số 3: Sét lẫn sét pha, trạng thái dẻo chảy ñến chảy, lẫn hữu cơ

- Lớp số 4: Sét pha trạng thái dẻo mềm

- Lớp số 5: Sét pha, trạng thái dẻo chảy

Lớp số 2: Sét, dẻo cứng

Thành phần chính của lớp là sét màu xám nâu, nâu ñỏ, trạng thái dẻo cứng, có chỗ dẻo mềm Lớp này không xuất hiện tại một số các hố khoan, bề dày thay ñổi từ 1.30m ñến 4.00m

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong lớp này cho giá trị sức kháng xuyên tiêu chuẩn NSPT = 3 – 10 búa/30cm

Lớp số 3: Sét, dẻo chảy – chảy

Thành phần chính của lớp là sét lẫn ít sét pha màu xám xanh, xám ghi, trạng thái dẻo chảy ñến chảy, ñôi chỗ lẫn vật chất hữu cơ, ñất than bùn hóa Lớp này có diện phân

bố rộng khắp khu vực khảo sát, quan sát thấy trong tất cả mọi hố khoan với bề dày thay ñổi từ 6.00m ñến 17.70m

Lớp số 4: Sét pha, dẻo mềm

Thành phần chính của phụ lớp là sét pha kẹp cát pha màu xám nâu,trạng thái dẻo mềm Lớp này có diện phân bố khá rộng trong khu vực khảo sát với bề dày biến ñổi mạnh, thay ñổi từ 7.50m ñến 18.20m

Trang 11

Lớp số 5: Sét pha, dẻo chảy

Thành phần chính của lớp là sét pha màu xám nâu, xám ghi, ñôi chỗ xen kẹp cát pha, trạng thái dẻo chảy, ñôi chỗ dẻo mềm Lớp này có diện phân bố hẹp, chỉ quan sát ñược trong một số hố khoan với bề dày thay ñổi từ 4.00m ñến 9.00m

Lớp số 6: Sét pha, dẻo cứng

Lớp này có thành phần chủ yếu là sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng Lớp này có phạm vi phân bố khá rộng, quan sát ñược trong hầu hết các hố khoan khảo sát với

bề dày thay ñổi từ 4.00m ñến 10.50m

Lớp số 7: Cát bụi, chặt vừa – chặt

Nằm dưới cùng trong phạm vi khảo sát là lớp cát bụi màu xám xanh, xám nâu, kết cấu chặt vừa ñến chặt, bão hòa nước Hàm lượng hạt kích thước lớn có xu hướng tăng theo chiều sâu Chiều dày lớp vẫn chưa xác ñịnh Các hố khoan ñều kết thúc sau khi khoan vào lớp này từ 3.00m ñến 3.50m mà vẫn chưa xuyên qua ñáy lớp

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong lớp này cho giá trị sức kháng xuyên tiêu chuẩn NSPT = 13 – 48 búa/30cm, trung bình 28 búa/30cm Cá biệt có một vài vị trí cho giá trị SPT lên ñến 95 – 100 búa, tuy nhiên chỉ là trường hợp cá biệt khi gặp chỗ có hàm lượng hạt thô lớn nên không ñưa vào tính toán

5.2 Kết luận

Các số liệu khảo sát ñịa chất công trình trình bày trong báo cáo này ñủ ñể phục vụ cho thiết kế xây dựng ñường trên nền ñất yếu, ñáp ứng ñược các yêu cầu kỹ thuật nêu ra trong ñề cương khảo sát

Kết quả khảo sát khẳng ñịnh khu vực tuyến khảo sát ñi qua có ñiều kiện ñịa chất công trình bất lợi cho việc xây dựng nền ñường và ñược ñánh giá là nền ñất yếu ðất nền

ở ñây ñược chia thành các lớp theo ñặc tính xây dựng như sau:

Lớp số 3, lớp số 4 và lớp số 5 là sét trạngdẻo mềm ñến trạng thái dẻo chảy ñến chảy lẫn hữu cơ ðây là các lớp ñất yếu có sức chịu tải rất thấp và biến dạng cao

Lớp số 2, lớp số 6 là lớp có sức chịu tải trung bình

Lớp số 7 là lớp có sức chịu tải khá

Trang 12

Phụ lục tớnh toỏn xử lý nền ủất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cõy xanh cụng cộng kết hợp hồ nước

Bước: Dự ỏn ủầu tư và cỏc chức năng khỏc

5.3 Lựa chọn cỏc mặt cắt tớnh toỏn

Dựa vào mặt cắt ủịa chất cụng trỡnh dọc theo tim tuyến, bề dày, phạm vi phõn bố cỏc lớp ủất yếu, kết hợp với chiều cao ủắp ủể lựa chọn cỏc mặt cắt tớnh toỏn cú tớnh ủại diện cho từng ủoạn nền ủường

5.4 Lựa chọn cỏc chỉ tiờu phục vụ tớnh toỏn

Chi tiết chỉ tiờu cơ lý của cỏc lớp ủất xem trong hồ sơ khảo sỏt ủịa chất cụng trỡnh

do Cụng ty CP Kết cấu và Kiến trỳc Việt Nam lập Cỏc chỉ tiờu ủưa vào tớnh toỏn ủược thống kờ lựa chọn theo, thớ nghiệm cắt hiện trường và thớ nghiệm trong phũng Cỏc chỉ tiờu lớp ủất yếu của nền ủường ủược lấy theo thớ nghiệm cắt cỏnh, cỏc lớp khỏc lấy theo thớ nghiệm trong phũng

5.4.1 Cỏc chỉ tiờu cơ lý của ủất nền

cứng 1.91 4.42 0.26 19.26 0.26 0.029 2.380 1.053 Lớp 3

- Sét lẫn sét pha,

trạng thái dẻo chảy

đến chảy, lẫn hữu cơ

1.76 1.85 0.28 6.60 0.50 0.053 0.790 1.700 Lớp 4 - Sột pha trạng thỏi

Trang 13

- Do lớp 2 không có mẫu thí nghiệm nén 3 trục theo sơ ñồ CU nên TVTK lấy giá trị m theo công thức kinh nghiệm như ñã ñề cập

- Giá trị Cv ñược lấy theo kinh nghiệm dựa trên mối quan hệ với ñộ ẩm giới hạn chảy

Trang 19

5.4.2 Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu ñắp nền

ðối với cát ñắp nền ñường:

- Hoạt tải trong quá trình khai thác trên nền ñường tính theo qui trình 22TCN

262-2000 cho bề rộng nền ñắp thay ñổi từ 12m ñến 30m và hoạt tải ñược xếp trên toàn bộ bề mặt xe chạy:

Trong ñó:

n: Số xe tối ña có thể xếp ñược trên phạm vi bề rộng nền ñường;

G: Trọng lượng một xe (T);

B: Bề rộng phân bố ngang của các xe (m);

l: Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m);

Sơ ñồ tính tải trọng quy ñổi với tải trọng trục H30:

l B

G n q

+

−+

=

)1(

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	6,65 MB