Chương 3: Nghiên cứu giải pháp xây dựng tường chắn đất có cốt hợp lý tại các nút giao dự án đường vành đai Cầu giấy - Nhật tân
3.5. Kiến nghị giải pháp xây dựng tường chắn đất có cốt hợp lý
3.5.1. Lựa chọn loại cốt
3.5.1.1. Với cốt là lưới địa kỹ thuật
Việc lựa chọn loại cốt trong tính toán thiết kế tường chắn đất có cốt sao cho đảm bảo khả năng chịu lực dưới tác dụng của tải trọng thiết kế cũng như điều kiện tự nhiên; ngoài ra giá thành của cốt cũng cần phải xem xét.
Do cường độ áp lực đất tác dụng lên tường chắn bao giờ cũng lớn nhất ở chân tường, càng đi lên đỉnh chúng càng nhỏ. Chính vì vậy việc lựa chọn số
lượng lưới địa kỹ thuật hay lựa chọn khoảng cách đặt cốt sẽ quyết định đến yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Nếu khoảng cách giữa các lớp lưới (khoảng cách đứng) nhỏ, lưới thừa khả năng chịu lực khi đó không tận dụng hết được khả năng làm việc của cốt và không kinh tế, còn nếu khoảng cách đặt cốt quá lớn thì có thể dẫn đến cốt bị kéo đứt.
Hình 3.9. Phương pháp bố trí lưới
Gọi : chiều dày lớp đất ảnh hưởng bởi lưới thứ i : chiều dày phần đất ảnh hưởng phía trên lưới thứ i : chiều dày phần đất ảnh hưởng phía dưới lưới thứ i
Ta có:
Chiều dày đất ảnh hưởng bởi lưới được tính bằng công thức :
Như vậy để các lớp cốt phát huy tối đa khả năng làm việc thì phải lựa chọn khoảng cách giữa chúng phải sấp sỉ bằng với khoảng cách tối đa và vẫn phải đảm bảo điều kiện chống kéo đứt của cốt. Ngoài ra khoảng cách thực
sự còn phải phụ thuộc vào chiều dày lớp đất đầm nén qui định và thiết kế định hình của loại vỏ tưởng.
Bằng các công thức toán học đơn giản và sử dụng phương pháp tính toán tuần tự từ dưới lên, ta có thể tính khoảng cách giữa các lớp lưới cụ thể như sau:
1. Cho trước khoảng cách đặt lớp lưới thứ nhất :
Thông thường lấy lớp này 0.3m để công tác lu lèn đạt hiệu quả tốt nhất.
2. Tính : khi đã ấn định được chiều cao đặt lớp lưới thứ nhất, tính toán theo công thức đã nêu ở trên
3. Tính :
4. Tính toán chiều cao đặt lưới kế tiếp:
- Chiều cao đặt lưới kế tiếp được đặt ở khoảng gần nhất và không lớn
hơn:
5. Tính , :
Khoảng cách giữa 2 lớp cốt sẽ được tính bằng:
Hoặc:
Có chiều cao , ta có thể tính được , ,
6. Cứ tiếp tục tính chiều cao h từ bước 4 và 5 cho tới đỉnh tường. Lưu ý chiều cao của lớp trên cùng = H - hn .
Hình 3.10. Khoảng cách thực tế so với khoảng cách tối đa cho phép Bằng cách tính ở trên, chúng ta có thể tận dụng gần như tối đa khả năng làm việc của lưới địa kỹ thuật. Thực tế khoảng cách đặt cốt còn phải tính đến chiều cao đầm nén quy định.
3.5.1.2. Cốt là thép mạ nhúng nóng
Cốt là thép mạ nhúng nóng có cường độ chịu kéo rất tốt; ma sát giữa cốt thép (thép có gờ) với đất đắp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; nhưng có nhược điểm bị ăn mòn dưới tác dụng của điều kiện tự nhiên. Khi độ ăn mòn quá mức cho phép gây giảm tiết diện của cốt, có thể là đứt cốt, do vậy cần xem xét khi xây dựng công trình trong điều kiện khí hậu Việt Nam.
3.5.1.3. Lựa chọn loại cốt
So sánh hai loại cốt nêu trên. Khuyến nghị lựa chọn cốt bằng lưới địa kỹ thuật đảm bảo độ bền; không bị ăn mòn theo thời gian; tiết diện tiếp xúc với đất đắp nhiều hơn cốt thép và cốt lưới địa có các lỗ hổng ở giữa nên tạo then cài với các hạt cốt liệu lớn của đất đắp do vậy tạo ra ma sát và lực chống nở hông tốt hơn; được chế tạo định hình có sẵn trên thị trường nước ta.
3.5.2. Vật liệu vỏ của tường chắn
Vật liệu vỏ dùng cho tường chắn đất có cốt của dự án này là bê tông cốt thép, nó có ưu điểm là đảm bảo độ bền nhưng về mặt cảnh quan môi trường thì đơn điệu mà giá thành lại cao. Do vậy nên thay vỏ bê tông cốt thép bằng
các loại vật liệu khác như gốm, ... có trang trí các hoa văn, các hình ảnh về văn hóa, lịch sử con người, đất nước Việt Nam.
3.5.3. Vật liệu đắp
Vật liệu đắp dùng cho dự án này là cát vàng hạt thô, vật liệu này có ưu điểm là ma sát tốt nhưng đắt tiền. Do vậy có thể thay thế cát vàng bằng vật liệu đất rời và loại đất rời ít dính có giá thành rẻ hơn cát vàng hạt thô và có thể tận dụng được vật liệu tại chỗ.
Đất đắp có các chỉ tiêu yêu cầu chi tiết như sau:
- Tỉ lệ % lọt qua sang 0,074mm không được vượt quá 35%;
- Chỉ số dẻo không được vượt quá10;
- Chỉ số nhóm GI theo phân loại đất của AASHTO phải bằng 0.
Cỡ hạt lớn nhất trong đất đắp không được vượt quá 125mm với tỉ lệ tối đa có mặt trong đất là 25% (vì nhiều cỡ hạt lớn để làm cho cốt bị hư hại) và lượng cỡ hạt lọt qua sàng 0,015mm không được vượt quá 10%.
Góc nội ma sát của đất đắp khi bão hòa nước không được nhỏ hơn 250. Khi sử dụng các loại cốt polime, đất đắp cũng nên có độ PH nằm trong khoảng 6-9; còn các đặc trưng điện hóa khác của đất thì người thiết kế cần phải dựa vào các chứng chỉ của từng loại sản phẩm cốt polime do hãng sản xuất cung cấp để quy định cụ thể trong hồ sơ thiết kế công trình.
Đất đắp phải được đầm nén đạt độ chặt từ 0,98 trở lên.
3.5.4. Cảnh quan, môi trường
Về cảnh quan, môi trường dự án này tại các nút giao và hai bên tuyến đường đã trồng các cây xanh và tạo cảnh quan đô thị tương đối phù hợp và đẹp, tuy nhiên bề mặt tường bao đoạn tường chắn đất có cốt trên dự án này là tấm bê tông nhìn đơn điệu và thiếu mỹ quan, do vậy tôi kiến nghị nên trang trí, vẽ lên mặt tường bao các hình ảnh về lịch sử, đất nước, con người Việt Nam nói chung và của thủ đô nói riêng để tạo cảnh quan sinh động và phù hợp cảnh quan xung quanh.
3.5.5. So sánh hiệu quả đầu tư giải pháp tường chắn đất có cốt với vỏ bằng bê tông cốt bằng thép, cốt bằng lưới địa kỹ thuật
Phương án 1: Vỏ bằng bê tông, cốt là thép mạ nhúng nóng Phương án 2: Vỏ bằng bê tông, cốt là lưới địa kỹ thuật
Để làm cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa phương án sử dụng tường chắn thép với phương án sử dụng tường bê tông lưới địa kỹ thuật, em có lập
bảng so sánh giá thành chi phí cho 2 trường hợp trên. Lấy kết quả tính toán như ví dụ ở chương 2, tính toán giá thành cho 2 phương án (lấy chiều dài tường chắn đất là 10m).
BẢNG SO SÁNH GIÁ THÀNH THI CÔNG CỦA TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT THEO CÁC PHƯƠNG ÁN
Stt Hạng mục công việc
Đơn vị Khối lượng
Đơn giá (đồng)
Thành tiền (đồng)
Ghi chú
I Phương án sử dụng cốt là cốt thép
01 Bê tông M300 đá 1x2
M3 16,8 1.516.000 25.468.800
02 Lắp ghép tấm block
Tấm 54 321.186 17.344.044
03 Cốt thép mã nhúng nóng
Kg 3193,38 12.800 40.875.264
04 Đắp Cát vàng hạt thô
M3 1200 240.000 288.000.000
Tổng cộng chi phí 371.688.108
II Phương án sử dụng cốt là lưới địa kỹ thuật 01 Bê tông M300
đá 1x2
M3 16,8 1.516.000 25.468.800
02 Lắp ghép tấm Block
Tấm 120 321.186 38.542.320
03 Lưới địa M2 504 24.000 12.096.000
04 Đắp đất rời không dính
M3 1200 120.000 144.000.000
Tổng cộng chi phí 220.107.120
Kết quả so sánh cho thấy phương pháp sử dụng bê tông kết hợp lưới địa kỹ thuật không chỉ tiết kiệm được các chi phí trong quá trình xây dựng, thi công nhanh chóng, dễ dàng. Với 10m tường chắn đất có cốt sử dụng cốt là lưới địa kỹ thuật và đất đắp là đất rời không dính sẽ tiết kiệm được151.580.988 đồng. Như vậy cả dự án tường chắn đất có cốt của dự án này dài 949,6m sẽ tiết kiệm được chi phí là 14,3 tỷ đồng.