Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếuvẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều vấn đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý n
Trang 1MỞ ĐẦU
Nền đất yếu và các biện pháp xử lý Nền đắp trên đất yếu là một trong những côngtrình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trên đất yếuvẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó đối với người xây dựng, đặt ra nhiều vấn
đề phức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo sự ổn định và độ lún chophép của công trình
Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều,
do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năngchống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên trên.Khi thi công các công trình xây dựng gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chấtcủa lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lýnền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiệnkhai thác bình thường cho công trình
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên nềnđất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được cáctính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp.Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học
và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng của công trìnhkhi xây dựng trên nền đất yếu
Sau đây, xin trình bày phương pháp bấc thấm xử lý nền đất yếu ở dự án “ Đường ô tôcao tốc Hà Nội – Hải Phòng”
Trang 21 Mụ tả chung
1.1 Mụ tả dự ỏn
Dự ỏn đường ụtụ cao tốc Hà Nội- Hải Phũng được xõy dựng theo tiờu chuẩn quốc tế,đường cao tốc loại A, tốc độ thiết kết 120 Km/giờ với sỏu (06) làn xe, tổng chiều dài105.5km Đường ụ tụ cao tốc HN-HP bắt đầu tại đường vành đai III của thành phố HàNội và kết thỳc tại thành phố Hải Phũng, di qua 4 tỉnh, thành phố là: Hà Nội, Hưng Yờn,Hải Dương và Hải Phũng Hơp đồng EX3 dài 14Km, điểm đầu tuyến Km19+000 tại xóMinh Chõu, huyện Yờn Mỹ, tỉnh Hưng Yờn, điểm cuối tuyến Km33+000 tại xó ThỏiDương, huyện Bỡnh Giang, tỉnh Hải Dương Phạm vi lộ quyền là 100m , bề rộng đường33m với 6 làn xe, thời gian thi cụng 36 thỏng
Núi chung, đặc điểm của khớ hậu khu vực thi cụng là nhiệt độ cao, núng ẩm mưa nhiều.Thời tiết nằm trong vựng khớ hậu nhiệt đới giú mựa với 2 mựa rừ rệt, là mựa khụ từ thỏng
11 đến thỏng 4 năm sau và mựa mưa từ thỏng 5 đến thỏng 10 Lượng mưa trung bỡnh năm1,600-1,800mm, mưa bóo cao tập trung vào từ thỏng 6 đến thỏng 9
Đặc điểm địa hỡnh và địa mạo: Về mặt tổng thể, khu vực tuyến cú địa hỡnh bằng phẳng Cao độ mặt địa hỡnh thay đổi khụng nhiều bề mặt bị chia cắt bởi ao hồ và mương Thành tạo nờn bề mặt địa hỡnh là những trầm tớch: sột, cỏt sột, sột cỏt và cỏt
1.2 Đặc điểm địa chất:
Dựa vào kết quả khảo sát hiện trờng và thí nghiệm trong phòng, địa tầng khu vực khảo sát
có thể chia thành những lớp, phụ lớp sau:
Đất đắp và đất trồng trọt (G)
Đây là lớp đất nằm trên cùng của tuyến khảo sát, bao gồm đất đắp và đất trồng trọt
Trang 3 Sét béo, màu xám nâu, xám vàng, trạng thái cứng vừa (Lớp 1)
Thành phần chính của phụ lớp này là: sét béo (CH) và sét gầy (CL), màu xám nâu,xám vàng Bề dày lớp thay đổi từ 0.6m (LK16) đến 7.4m (CH4), trung bình 2.16m.Cao độ mặt lớp thay đổi từ 1.14m (Y101) đến 2.50m (TN27)
ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng từ 9.3 đến 21.7 kPa ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ từ 2.9 đến 7.1 kPa
Sét gầy, màu xám đen, xám nâu, trạng thái mềm (CL) - Lớp 2
Thành phần chính của lớp là sét gầy (CL), sét béo (CH) và bụi dẻo (MH) Lớp nàyphân bố không liên tục, cao độ mặt lớp thay đổi từ 2.83m (CH7) đến to -4.89m(Y75), cao độ đáy lớp thay đổi từ 1.39 (ND1) đến -15.26 (CC39) Chỉ số dẻo vàtính nén lún cao Bề dày của lớp 2 thay đổi từ 0.64m (ND1) đến 15.7m (CC39), bềdày trung bình của lớp là 5.83m
ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng từ 7.0 đến 24.7 kPa ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ từ 3.2 đến 9.6 kPa
Cát sét, màu xám nâu, xám vàng, kết cấu rời rạc đến chặt vừa (SC) - Lớp 3
Lớp này có chiếu dày thay đổi phức tạp, thành phần chính của lớp là cát sét (SC),cát bụi (SM) và lẫn cát cấp phối kém Chiều dày của lớp thay đổi 1.2m (ND4) đến17.0m (EX3-Y5), trung bình 5.83m Cao độ đỉnh lớp thay đổi từ 2.18m (LK13)
Sét gầy, màu xám đen, xám nâu, trạng thái mềm yếu đến mềm (CL) - Lớp 5Lớp này phân bố không liên tục, thành phần chính của lớp 5 là sét gầy (CL), cátbụi chứa sét (CL-ML) và bụi dẻo lẫn cát (MH) Bề dày của lớp thay đổi từ 1.2m(CH9) đến 10.3m (EX3-UP3), trung bình 5.09m
ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 10.7 đến 28.6 kPa
Trang 4ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 3.8 đến 11.0 kPa.
Cát sét, màu xám vàng, kết cấu rời rạc đến chặt vừa (SC) - Lớp 6
Lớp này có chiều dày thay đổi phức tạp, thành phần chính của lớp là cát sét (SC),cát bụi (SM) và cát cấp phối kém chứa sét (SP-SC) Chiều dày của lớp thay đổi2.0m (ND3) đến 28.9m (CH1), trung bình 8.06m
Sét gầy, màu xám sáng, xám nâu, trạng thái cứng đến rất cứng (CL) - Lớp 7Lớp này phân bố dọc theo tuyến khảo sát nhng không liên tục, thành phần chínhcủa lớp 7 là sét gầy (CL), sét béo (MH) và bụi dẻo lẫn cát (MH), lớp này có sứcchịu tải tốt Cao độ đỉnh lớp thay đổi từ 0.74m (Y68) đến -23.6m (EX3-UP2), cao
độ đáy lớp thay đổi từ -5.02m (ND4) đến -28.15m (Y102) Bề dày trung bình củalớp là 4.94m
ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 8.1 đến 16.4 kPa.ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 3.9 đến 8.1 kPa
Cát sét, cát cấp phối kém lẫn sét, cát cấp phối kém (SC, SP-SC, SP) - Lớp 8
Căn cứ vào kết quả khảo sát tại hiện trờng và thí nghiệm trong phòng, lớp 8 đợcchia làm 3 phụ lớp:
Phụ lớp 8a: Cát sét, màu xám vàng, xám đen, kết cấu chặt vừa (SC)
Thành phần chính của phụ lớp là cát sét (SC), cát cấp phối kém (SP-SC), cát sét(SC-SM) và bụi Cao độ đỉnh phụ lớp thay đổi mạnh từ -4.1m (EX3-Y1) đến -21.26m (CC39), cao độ đáy phụ lớp thay đổi từ -7.36m (ND5) đến -37.74m (CH2).Chiều dày trung bình của phụ lớp 7.58m
ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái nguyên trạng 4.8 đến 22.6 kPa.ứng suất kháng cắt không thoát nớc ở trạng thái phá huỷ 6.4 đến 14.7 kPa
Phụ lớp 8b: Cát cấp phối kém lẫn sét, màu xám đen, xám nâu, kết cấu chặt vừa
đến rất chặt (SP-SC)
Cao độ đỉnh phụ lớp thay đổi từ -1.78m (Y67) đến -29.26m (CC39)
Phụ lớp 8c: Cát cấp phối kém, màu xám đen, xám nâu, kết cấu chặt vừa đến rất chặt (SP-SC)
Trang 5Chiều dày của phụ lớp cha xác định, đây là lớp đất có sức chịu tải cao nhất trong các lớp và phụ lớp đã nêu trên.
2.1 Thiết bị và nhõn sự thi cụng:
Thiết bị thi cụng PVD (bấc thấm) của nhà thầu là loại tải trọng cố định, kết hợp lắpgiữa cần thi cụng và mỏy đào cải tạo, thiết bị này hoàn toàn đảm bảo được chất lượng vàtiến độ thi cụng Mỏy đào cải tạo được chuyển đổi từ mỏy đào bỏnh xớch, di chuyển dễdàng Mỏy cú thể được lắp rỏp tại hiện trường, mỏy tiếp xỳc với đất trờn một diện tớchrộng, do đú trờn bề mặt đất yếu thụng thường, sau khi mới được xử lý sơ bộ, mỏy vẫn cúthể di chuyển dễ dàng trong quỏ trỡnh lắp dựng và cắm bấc thấm ở bất cứ khu vực nàotrờn hiện trường, kế cả cỏc vị trớ mộp biờn
Lừi cắm cắm bấc thấm dẹt là loại hỡnh thoi dẹt hoặc hỡnh trũn, đường kớnh trong lớnhơn kớch thước bấc thấm, chiều dài thỡ dài hơn chiều sõu thiết kế của bấc thấm, để đảmbảo bấc thấm khụng hư hỏng trong quỏ trỡnh cắm bấc, bấc thấm được cố định trong nềnđất yếu, tỏc dụng ống dẫn là cắm bấc thấm xuống và đảm bảo trong quỏ trỡnh cắm khụng
bị hư hỏng Cụng suất mỏy múc phải đảm bảo cú thể cắm bấc vào vị trớ độ sõu thiết kế,khụng được sử dựng loại dạng bỳa hoặc xối nước Chiều dài cắm thẳng đứng của bấckhụng nhỏ hơn chiều dài thiết kế
Mỏy đào cải tạo dự định sử dụng là loại PC-200 cú cỏc chỉ số kỹ thuật nhưsau:
Trang 6o Động cơ: Komatsu SAA4D107E-1
o Công suất động cơ (KW/rpm): 110/2000
o Bán kính thi công tối đa (mm): 9875
Work Depth: 18m Chiều sâu cắm bấc: 18m
Max Work Capacity: 800m/h Năng suất: 800m/h
Trang 7Ex-works No.: 080026 080027 Số chế tạo：080026 080027
Inspected by: Kiểm định viên:
Production Date: 2008.10.08 Năm sản xuất: 2008.10.08
Manufacturer: Lianyungang Kede
Engineering Equipment Co., Ltd
Nhà chế tạo: CT HH Thiết bị côngtrình Khoa Đức thành phố Liên VânCảng
Kiếm//lõi cắm: bê rộng trong: 12cm, dày : 3c
Kiếm//lõi cắm: bê rộng trong: 12cm, dày : 3cm, chiều dài: 19m
Ảnh dàn máy cắm bấc như sau:
Trang 8Máy xúc bánh xích được cải tạo thành máy cắm bấc tổ hợp như sau
Trang 9Ảnh máy cắm bấc tổ hợp như sau
Bảng thiết bị máy móc thi công kế hoạch đưa vào sử dùng
Căn cứ theo yêu cầu khối lượng công trình và thời gian hợp đồng của công trình này,chúng tôi dự định huy động nhân viên thi công cắm bấc cho hai tổ máy như sau:
Bảng huy động nhân lực thi công
2 Thợ vận hành máy cắm bấc 2 Cho 2 dàn máy
Trang 102.2 Yêu cầu về vật liệu:
2.2.1 Bấc thấm phải được lấy mẫu ngẫu nhiên và thí nghiệm, nó phải thỏa mãn các yêucầu liên quan Sau khi có chấp thuận của Kỹ sư tư vấn, nó có thể được dùng cho mụcđích của nó
Chọn ngẫu nhiên 3 mẫu thí nghiệm cho lô bấc đầu tiên cấp đến hiện trường Sau đó, chọn
1 mẫu thí nghiệm ngẫu nhiên cho mỗi khối lượng 10,000m trong quá trình thi công vàtrong trường hợp chuyển lô hàng Các mẫu sẽ được thí nghiệm tại một phòng thí nghiệmđược chấp thuận và kết quả thí nghiệm phải đệ trình Kỹ sư chấp thuận trước khi đưa vào
sử dụng
2.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của bấc thấm phải được Kỹ sư tư vấn chấp thuận Báo cáo thínghiệm, chứng chỉ chất lượng, phương pháp nối và các thông tin liên quan khác phảiđược cung cấp cho bấc thấm đưa đến hiện trường
2.2.3 Việc kiểm tra hiện trường thi công bấc thấm phải thỏa mãn được Kỹ sư và phảiđược thực hiện theo các yêu cầu liên quan Nó sẽ nhấn mạnh và trọng lượng, bề rộng, bềdày, kích thước bên ngoài lỗ lọc của màng lọc và các chỉ tiêu vật lý khác Các mục khác
sẽ được kiểm tra theo chỉ đạo của Kỹ sư
2.2.4 PVD bao gồm một lõi thoát nước liên tục bằng nhựa và màng lọc bằng vải địakhông dệt Hai bộ phận này có thể được làm thành một hoặc màng lọc có thể được quấnquanh lõi, mối nối được chồng lên, gắn kín bao quanh lõi
Trang 112.2.5 Lõi thoát nước phải có độ chống kéo và khả năng thoát nước thẳng đứng Băngthoát nước phải có đặc tính chống ăn mòn và có độ dẻo dầy đủ, để đảo bảo tính lâu dàicủa bấc thấm nhựa dưới đất, và không bị đứt gãy hoặc hỏng khi đất cố kết biến dạng.Màng lọc thông thường làm bằng vải địa không dệt, có khả năng ngăn cách hạt đất vàthấm.
2.2.6 Ống thoát nước phải đảm bảo hoàn chỉnh không bị hỏng không có khuyết điểm, vếtrách, lỗ thủng hay vết nứt bên ngoài và bên trong
Các đặc tính của PVD Phương pháp thí
Kích thước lỗ vỏ lọc (µm) ASTM D4751 ≤ 75
Độ giãn dài khi đứt –ASTM D4632 > 20%
Độ giãn dài với lực 0.5kN –ASTM D4632 < 10%
Khả năng thoát nước tại áp lực 350kN/
mÆt c¾t a-a
Steel plate 160mm length, 5mm width, 1mm thick
150mm 110mm
steel plate (12x8)cm 2mm thick ThÐp tÊm (12x8)cm dµy 2mm
Trang 122.2.8 Trong quá trình vận chuyển và lưu kho, bấc thấm có thể được gói trong vỏ bọc cókhả năng bảo vệ cao Vật liệu phải được lưu giữ trong kho và bảo vệ chống lại ánh sángmặt trời, bùn, rác, bụi và các chất có hại khác Vật liệu đưa đến hiện trường phải cóchứng chỉ của nhà sản xuất, xuất trình tư vấn kiểm tra trước khi thi công.
2.2.9 Chức năng và khả năng làm việc của PVD
2.2.9.1 PVD phải đủ độ mềm dẻo để có thể vừa khắc phục được ảnh hưởng của độ lún dựtính của đất trong khi vẫn duy trì được tính liên tục và không tạo ra sự tác động nào đáng
kể cho kết cấu Vật liệu bấc thấm phải là loại trơ và duy trì được năng lực thoát củachúng trong suốt thời gian cố kết yêu cầu
2.2.9.2 Bấc thấm phải có sức kháng nhỏ nhất đến các dòng dẫn nước từ đất xung quanh
mà không để các hạt đất mịn lọt vào gây tắc nghẽn vỏ lọc
2.2.9.3 Bấc thấm phải có khả năng thoát nước dọc theo chiều dọc của nó và không gây racản trở đáng kể đối với dòng chảy và duy trì được khả năng thoát nước của nó tại độ sâulàm việc lớn nhất theo quy định
2.3 Các đoạn thi công
Có 24 phân đoạn thi công được lắp đặt bấc thấm ở gói EX3, tổng cộng 3,730m dài,như sau:
Trang 13STT Lý trình Chiều dài
(m)
Khoảngcách (m) Độ sâu xử lý (m)
Trang 143.1 Giới thiệu công nghệ:
3.1.1 PVD được sử dụng để cải tạo đất yếu, khi nó được cắm vào đất yếu, nó có thể dẫnnước ngầm lên mặt Sau khi lắp đặt bấc thấm và đắp vật liệu lên trên, tải trọng đắp sẽ éplên đất yếu một cách liên tục Dưới áp lực và tác và tác dụng mao dẫn, nước ngầm sẽthoát lên đến lớp đệm cát theo bấc thấm và thoát ra ngoài theo lớp cát đệm Trong khinhư vậy, áp lực lên đất tăng liên tục và đẩy nhanh tốc độ lún và cố kết, do đó cường độcủa đất được cải tạo PVD là phương pháp hiệu quả nhất ở những nơi đất yếu có chiềudày lớn, nhiều nước ngầm/nước mặt
3.1.2 Thi công PVD có 2 phương pháp chủ yếu, đó là ép rung và ép tĩnh Ở Việt Nam,phương pháp ép tĩnh được dùng phổ biến, tại hợp đồng này, nhà thầu cũng đề nghị sử
dụng phương pháp ép tĩnh.
3.2 Tiêu chuẩn áp dụng:
3.2.1 Tiêu chuẩn 22TCN 263-2000 của Bộ GTVT Việt Nam;
3.2.2 Quy trình 22TCN262-2000 cho khảo sát và thiết kế nền đường trên đất yếu;
3.2.3 ASTM D420 Tiêu chuẩn kỹ thuật hướng dẫn mô tả hiện trường cho các mục đíchthiết kế, thi công công trình
3.2.4 AASHTO, ASTM và các TC của Việt Nam cho các thí nghiệm trong phòng
3.3 Đoạn tham chiếu và thi công thử nghiệm
3.3.1 Mục đích và yêu cầu:
Đoạn đầu tiên trong công tác cải tạo nền yếu được quy định là Đoạn tham chiếu (RS).Mục đích của RS là kiểm nghiệm các biện pháp thi công của nhà thầu, theo dõi tính ổnđịnh của nền đắp, khẳng định các trình tự đắp gia tải theo từng giai đoạn, định lượng độlún ứng với các chiều cao nền đắp khác nhau và thoát nước đứng thiết kế, thiết lập quytrình quan trắc tốt nhất và các thiết bị kiến nghị sử dụng, kiểm tra tiêu chuẩn thử nghiệmcho công tác nghiệm thu nền đất được cải tạo Việc thi công đại trà của nhà thầu sẽ do Kỹ
sư quyết định dựa trên các kết quả nghiệm thu ban đầu của đoạn RS
Trang 15Đoạn tham chiếu có chiều dài 100m, và phải được xác định vị trí như trên bản vẽ do nhàthầu lập và được Kỹ sư chấp thuận.
Các yêu cầu thi công chủ yếu đối với đoạn tham chiếu như sau:
a) RS phải được thi công theo mặt cắt ngang điển hình như trình bày trong bản vẽ
RS phải được thi công tuân thủ bản vẽ và tiêu chuẩn kỹ thuật cho công tác thicông nền đường
b) Các yêu cầu thi công phải tương tự đối với các hạng mục công việc có liên quan
ở những mục khác trong Tiêu chuẩn kỹ thuật
c) Nhà thầu sẽ tiến hành khoan và lấy mẫu ở độ sâu tối đa 40m như được chỉ ra trênbản vẽ hoặc do Kỹ sư chi dẫn Nếu được Kỹ sư yêu cầu, các mẫu sẽ được thínghiệm trong phòng thí nghiệm để phân tích so sánh với các kết quả thu được từthiết bị quan trắc trên đoạn tham chiếu Công tác khoan và lấy mẫu sẽ tuân theoqui định ở khoản 3.14.2 mục 03900 của Chỉ dẫn kỹ thuật
d) RS sẽ được lắp đặt nhiều thiết bị quan trắc hơn các phần khác của công trình vàđược giám sát như nền đắp vĩnh cửu Việc giám sát này sẽ là định hướng chođánh giá tính ổn định, chất tải phân kỳ, thời gian cố kết, thiết kế thoát nước đứng
và các điều chỉnh đối với chỉ tiêu dỡ tải Chỉ Kỹ sư mới có quyền điều chỉnh cácyêu cầu này Thêm vào đó, từ các kết quả thử nghiệm trên RS, Kỹ sư và Nhàthầu có thể cùng nhau bàn bạc về sự điều chỉnh để tối ưu hóa quy trình thi côngcủa nhà thầu
e) Ngoài các bàn quan trắc lún và các đo chuyển vị cần thiết cho việc quan trắc nềnđắp trên toàn chiều dài tuyến, các giếng quan trắc, thiết bị đo chuyển vị ngangsâu, thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng sẽ được lắp đặt tại các vị trí và theo độ sâuđược chỉ ra trên bản vẽ hoặc do Kỹ sư chỉ dẫn
3.3.2 Vị trí đoạn tham chiếu và thi công thử
Nhà thầu đề xuất thi công thử tại Km22+300-Km22+400 (100m), chiều sâu cắm thử là15,5m, khoảng cách bước cắm 1.8m