Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Trang 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU KHI XÂY DỰNG NỀN
ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC QUẬN 7
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
Thành Phố Hồ Chí Minh – 2014
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 6
1.Tính cấp thiết của đề tài 6
2.Mục êu nghiên cứu của đề tài 7
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7
4.Phương pháp nghiên cứu 7
5.Kết cấu của luận văn: nội dung đề tài bao gồm: 7
6.Độ n cậy của đề tài 8
Đề tài dùng số liệu địa chất của các công trình có quy mô lớn đã hoàn thành đưa vào khai thác, sử
dụng các phương pháp Dnh ổn định và Dnh lún nền đường đất yếu theo phần mềm phổ biến hiện
nay đồng thời áp dụng theo quy trình thiết kế hiện hành. Kết quả Dnh toán có so sánh với các dự
án đã hoàn thành nên có thể đủ độ n cậy 8
7.Ý nghĩa khoa học và thực ễn của đề tài 8
Đề tài xây dựng được 03 giải pháp ứng với 03 loại đặc điểm địa hình - địa chất đặc trưng cho khu
vực xây dựng nền đắp trên địa bàn quận 7 8
Bước đầu lựa chọn chiều dài cọc gia cố xi măng, giếng cát hợp lý cho từng giải pháp 8
CHƯƠNG 1 9
TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC
CỦA CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG TRÊN KHU
VỰC Q7 – TP. HỒ CHÍ MINH 9
1.1.Đặc điểm địa chất TP. Hồ Chí Minh 9
1.2.Đặc điểm và phân vùng địa chất ở khu vực Q7 11
1.2.1.Đặc điểm địa chất ở khu vực quận 7: 12
1.2.2.Phân vùng địa chất đất yếu công trình: 13
1.3.Đặc điểm khai thác của các tuyến đường đã và sẽ được xây dựng trên khu vực Q7 16
1.3.1.Đặc điểm khai thác của tuyến đường đã được xây dựng trên khu vực quận 7 16
1.3.2. Đặc điểm khai thác của tuyến đường sẽ được xây dựng trên khu vực quận 7 17
1.4.Quy hoạch của khu vực quận 7 đến năm 2020 18
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 20
CHƯƠNG 2 21
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU KHI XÂY DỰNG NỀN
ĐƯỜNG ÔTÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Ở TP. HỒ CHÍ MINH 21
2.1.Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng [5][6][7] 21
Trang 2
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
2.1.1.Đắp nền theo từng giai đoạn 21
2.1.2.Đắp bệ phản áp 22
2.1.3.Gia tải tạm thời 23
2.1.4.Nền đắp nhẹ 24
2.1.5.Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật 25
2.1.6.Sử dụng hệ móng cọc 26
2.1.7.Lưới địa kỹ thuật kết hợp với hệ móng cọc (đắp trên móng cứng) 27
2.1.8.Phương pháp TOP – BASE 29
2.1.8.1.Giới thiệu chung: 29
2.1.8.2.Hình dạng và kích thước của Top-Block 30
2.1.8.3.Ưu điểm về giá thành 31
2.1.8.4.Tính ưu việt và phạm vi ứng dụng của phương pháp Top-Base 32
2.2.Các giải pháp cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng [5][6][7] 32
2.2.1.Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu (phương pháp thay đất) 32
2.2.2.Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng bấc thấm, giếng cát) 33
2.2.2.1.Giếng cát: 35
2.2.2.2.Bấc thấm: 37
2.2.3.Cố kết hút chân không 39
2.2.3.1.Ưu điểm 40
2.2.3.2.Nhược điểm 40
2.2.3.3.Giá thành 40
2.2.4.Gia cố nền đất yếu bằng cọc đất gia cố vôi hoặc xi măng 40
2.2.4.1.Ưu điểm: 43
2.2.4.2.Nhược điểm 43
2.2.5.Cải tạo đất bằng cọc vật liệu rời 44
2.2.5.1.Khái niệm chung 44
2.2.5.2.Những phương pháp thi công cọc vật liệu rời 46
2.2.5.3.Độ lún của cọc vật liệu rời 51
2.2.5.4.Triển vọng của việc sử dụng vật liệu rời 52
2.3.Một số công trình đã áp dụng biện pháp xử lý đất yếu ở Thành phố Hồ Chí Minh 53
2.4.KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 57
CHƯƠNG 3 57
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC QUẬN 7 - TP. HỒ
CHÍ MINH 58
3.1.Kiểm toán ổn định trượt và biến dạng lún của nền đường khi chưa xử lý 58
Trang 3
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
3.2.Tính toán và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các giải pháp 62
3.2.1.Vùng địa chất 1: 63
3.2.1.1Thay một phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường 63
3.2.1.2Xử lý đất yếu bằng phương pháp giếng cát: 64
3.2.1.2.1Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 5m, chiều dài giếng cát 5m 64
3.2.1.2.2Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 8,5m, chiều dài giếng cát 8,5m 65
3.2.1.2.3Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 12m, chiều dài giếng cát 12m 66
3.2.1.3Khái toán chi phí xây dựng của 2 giải pháp trên: 66
3.2.1.4Kiến nghị lựa chọn phương pháp 66
Qua Dnh toán trên tác giả nhận thấy: 67
Xét về kỹ thuật: Hai phương pháp trên đã đảm bảo về độ ổn định và độ lún cho phép. Phương
pháp thay một phần đất yếu đạt hiệu quả cao khi chiều dày đất yếu <=12m 67
Xét về kinh tế: phương pháp thay một phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường giá
thành thấp hơn phương pháp giếng cát 67
Thời gian thi công: phương pháp thay một phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường
nhanh hơn phương pháp giếng cát 67
Chính vì vậy đối với Vùng địa chất 1, tác giả kiến nghị lựa chọn phương pháp thay một phần đất
yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường, có thể làm ngay mặt đường cấp cao A1 67
3.2.2.Vùng địa chất 2: 67
3.2.2.1Thay một phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật gia cường 67
3.2.2.1.1Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 12m 68
3.2.2.1.2Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 16m 68
3.2.2.1.3Tính toán với chiều cao đắp 2m, chiều sâu đất yếu 20m 69
3.2.2.2Xử lý đất yếu bằng phương pháp cọc gia cố xi măng 69
3.2.2.3Xử lý đất yếu bằng phương pháp giếng cát: 72
3.2.2.4Khái toán chi phí xây dựng của 3 giải pháp trên: 74
3.2.2.5Kiến nghị lựa chọn phương pháp 74
Qua kết quả trên tác giả nhận thấy: 75
Giải pháp thay một phần đất yếu kết hợp với vải địa kỹ thuật với chiều dày đất yếu >=12m có độ
lún còn lại lớn không thể làm ngay mặt đường cấp cao A1 75
Giải pháp Giếng cát đảm bảo về mặt kỹ thuật, giảm thời gian cố kết, hệ số ổn định cao khi chiều
dày đất yếu <=20m 75
Giải pháp Cọc gia cố xi măng đạt hệ số an toàn lớn nhưng quá tốn kém 75
Chính vì vậy đối với Vùng địa chất 2, tác giả kiến nghị lựa chọn phương pháp Giếng cát 75
3.2.3.Vùng địa chất 3: 75
Trang 4
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
3.2.3.1Xử lý đất yếu bằng phương pháp cọc gia cố xi măng 75
3.2.3.2Xử lý đất yếu bằng phương pháp giếng cát: 78
3.2.3.3Khái toán chi phí xây dựng của 2 giải pháp trên: 80
3.2.3.4Kiến nghị lựa chọn phương pháp 80
Qua Dnh toán trên tác giả nhận thấy: 80
+ Cả hai giải pháp đều đảm bảo về hệ số ổn định và độ lún cho phép 80
+ Giải pháp Cọc đất gia cố xi măng đạt hệ số ổn định cao, độ lún còn lại nhỏ, nhưng xét về mặt kinh
tế giải pháp cọc đất xi măng chi phí lớn chỉ thích hợp với các công trình có Dnh cấp thiết và quan
trọng cần thông xe ngay 80
+ Giải pháp giếng cát mặc dù thi công lâu nhưng giảm được một lượng chi phí đáng kể 81
Chính vì vậy đối với Vùng địa chất 3, tác giả kiến nghị lựa chọn giải pháp giếng cát 81
Qua Dnh toán sơ bộ tác giả cũng nhận thấy chỉ nên dùng cọc đất gia cố xi măng khi tuyến đường
chiều cao đất đắp lớn như ở khu vực quận 2 có chiều cao đất đắp lớn hơn 5m 81
3.3.Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý khi xây dựng đường ô tô đắp trên đất yếu khu vực quận 7 –
TP.HCM 82
Qua Dnh toán với đường cấp IV, Bề rộng đường = 30m, Chiều cao đắp 2m ứng với 3 vùng địa chất,
tác giả đã tổng hợp: 82
82
Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý khi xây dựng đường ô tô đắp trên đất yếu khu vực quận 7 như sau:
82
CHƯƠNG 4 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85
4.1.Kết luận: 85
4.2.Kiến nghị: 87
4.3.Đối với việc triển khai áp dụng kết quả đề tài: 88
Trang 5
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh nằm trên lưu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Đây là khu vực có tầng đất phù sa khá dày và tập trung đất sét yếu. Với mục
tiêu phát triển các đô thị, rất cần thiết lựa chọn các giải pháp và công nghệ xử lý
nền thích hợp.
Hiện nay thành phố Hồ Chí Minh đã phát triển nhiều tuyến đường giao
thông với qui mô xây dựng lớn như: Đại lộ Võ Văn Kiệt, đường cao tốc Sài
Gòn – Trung Lương, Tuyến đường Vành đai 3 đi qua các quận đô thị mới như
Q2, Q7
Thành phố Hồ Chí Minh đang có xu hướng phát triển giao thông về miền
Nam và Quận 7 có vị trí địa lý khá quan trọng với vị trí chiến lược khai thác
giao thông bộ, là cửa ngõ phía Nam của Thành phố. Các trục giao thông lớn đi
qua quận như xa lộ Bắc Nam, đường cao tốc Nguyễn Văn Linh và theo quy
hoạch 2020 thì quận 7 sẽ xây dựng hàng loạt các công trình lớn như nút giao
thông khu A Nam Sài Gòn, xây dựng trục Bắc Nam từ nút giao Hoàng Diệu đến
đường Nguyễn Văn Linh …
Trong 10-15 năm qua, khi xây dựng đường ôtô đi qua khu vực nền đất yếu
với địa chất phức tạp, phân bố không đều như ở quận 7 với chiều dày lớp bùn
sét yếu trung bình là 5 - 20m, thậm chí có khi đến 24-25m, thì đã có nhiều công
trình lớn có các biện pháp xử lý đất yếu khác nhau như đường Nguyễn Văn
Linh sử dụng biện pháp thay đất kết hợp trải vải địa kỹ thuật gia cường, đường
trục Bắc – Nam sử dụng biện pháp xử lý như bấc thấm, cọc gia cố xi măng ,
nhưng chưa có đánh giá tổng hợp nào về tính hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, thi
công của các giải pháp xử lý đó ứng với chiều cao đắp trung bình và chiều sâu
đất yếu; ví dụ như Công trình lớn như công trình Nguyễn Văn Linh: chiều sâu
bùn 20m, chiều cao đắp trung bình là 2m sử dụng biện pháp thay đất 1m làm
thời gian lún kéo dài (10 năm); ví dụ như Công trình Nguyễn Hữu Thọ: chiều
Trang 6
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
sâu bùn 12m, chiều cao đắp trung bình là 1,5m lại sử dụng biện pháp cọc đất
gia cố xi măng.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu kỹ lưỡng đặc điểm địa chất của khu vực
Q7, chiều cao đắp trung bình khu vực quận 7 với điều kiện địa chất yếu thì đâu
là giải pháp đạt hiệu quả được lẫn kinh tế, kỹ thuật và thi công. Những đặc điểm
chung nhất cũng như những giải pháp xử lý nền đất đã được áp dụng ở các dự
án trước để đề xuất được các giải pháp xử lý hợp lý với điều kiện địa chất và
chiều cao đắp cũng như tính chất, qui mô xây dựng công trình là đề tài có tính
khoa học và thực tiễn cấp thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Rà soát lại các giải pháp xử lý đất yếu dưới nền đắp để lựa chọn giải pháp
phù hợp nhất với điều kiện khu vực, có những hiệu chỉnh thích đáng đối với
biện pháp xử lý;
Đề xuất giải pháp xử lý hợp lý khi xây dựng đường ôtô đắp qua đất yếu
với điều kiện địa chất khu vực Q7 Tp. Hồ Chí Minh, sẽ góp phần nhanh chóng
lựa chọn phương án xử lý hợp lý, cũng đồng nghĩa với việc rút ngắn được quá
trình chuẩn bị đầu tư cho một dự án đầu tư xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu điều kiện địa chất, các công trình thiết kế cấp IV trở lên và
đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật để đưa ra các giải pháp xử lý nền đất yếu
trong xây dựng đường ôtô trên địa bàn Q7 Tp. Hồ Chí Minh.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu chủ đạo là phương pháp lý thuyết, kết hợp với số
liệu thống kê thực tế và tính toán. Dựa vào các công trình đã và đang được triển
khai để phân tích, đánh giá, trên kết quả đó để đưa ra những giải pháp xử lý khi
xây dựng đường ôtô đắp trên đất yếu phù hợp với điều kiện cụ thể của khu vực
nghiên cứu.
5. Kết cấu của luận văn: nội dung đề tài bao gồm:
Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Trang 7
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Chương 1: Tổng quan điều kiện địa chất và đặc điểm khai thác của các công
trình đã và đang được xây dựng trên khu vực Q7 – TP. Hồ Chí Minh.
Chương 2: Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu khi xây dựng nền đường ôtô đắp
trên đất yếu ở TP. Hồ Chí Minh.
Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý đất yếu hợp lý ở khu vực Q7– TP. Hồ Chí
Minh.
Chương 4: Kết luận, kiến nghị và dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục tính toán
6. Độ tin cậy của đề tài
Đề tài dùng số liệu địa chất của các công trình có quy mô lớn đã hoàn
thành đưa vào khai thác, sử dụng các phương pháp tính ổn định và tính lún nền
đường đất yếu theo phần mềm phổ biến hiện nay đồng thời áp dụng theo quy
trình thiết kế hiện hành. Kết quả tính toán có so sánh với các dự án đã hoàn
thành nên có thể đủ độ tin cậy.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài xây dựng được 03 giải pháp ứng với 03 loại đặc điểm địa hình - địa
chất đặc trưng cho khu vực xây dựng nền đắp trên địa bàn quận 7.
Bước đầu lựa chọn chiều dài cọc gia cố xi măng, giếng cát hợp lý cho
từng giải pháp.
Đề tài cũng đã xây dựng các bảng biểu phục vụ cho việc tra cứu độ ổn
định, độ lún dự báo nhằm giúp cho các chủ đầu tư, các đơn vị Tư vấn thiết kế rút
ngắn thời gian tính toán ở giai đoạn lập dự án đầu tư các công trình xây dựng hạ
tầng qua khu vực đất yếu.
Giúp cơ quan chức năng, các đơn vị thiết kế lựa chọn giải pháp xử lý đất
yếu hợp lý ở khu vực quận 7 nhằm sơ bộ được kinh phí đầu tư xây dựng công
trình.
Trang 8
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC
CỦA CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ĐÃ VÀ SẼ ĐƯỢC XÂY DỰNG TRÊN KHU
VỰC Q7 – TP. HỒ CHÍ MINH.
1.1. Đặc điểm địa chất TP. Hồ Chí Minh.
Địa chất Thành phố Hồ Chí Minh bao gồm chủ yếu là hai tướng trầm tích
Pleistocen và Holocen lộ ra trên bề mặt.
Trầm tích Pleixtoxen (trầm tích phù sa cổ): chiếm hầu hết phần phía Bắc,
Tây Bắc và Ðông Bắc thành phố, gồm phần lớn các huyện Củ Chi, Hóc môn,
Bắc Bình Chánh, quận Thủ Ðức, Bắc - Ðông Bắc quận 9 và đại bộ phận khu
vực nội thành cũ.
Ðiểm chung của tướng trầm tích này, thường là địa hình đồi gò hoặc lượn
sóng, cao từ 20-25m và xuống tới 3-4m, mặt nghiêng về hướng Ðông Nam.
Dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố tự nhiên như sinh vật, khí hậu, thời
gian và hoạt động của con người, qua quá trình xói mòn và rữa trôi , trầm tích
phù sa cổ đã phát triển thành nhóm đất mang những đặc trưng riêng. Nhóm đất
xám, với qui mô hơn 45.000 ha, tức chiếm tỷ lệ 23,4% diện tích đất thành phố.
Ở thành phố Hồ Chí Minh, đất xám có ba loại: đất xám cao, có nơi bị bạc
màu; đất xám có tầng loang lổ đỏ vàng và đất xám gley; trong đó, hai loại đầu
chiếm phần lớn diện tích. Ðất xám nói chung có thành phần cơ giới chủ yếu là
cát pha đến thịt nhẹ, khả năng giữ nước kém; mực nước ngầm tùy nơi và tùy
mùa biến động sâu từ 1-2m đến 15m. Ðất chua, độ pH khoảng 4,0-5,0, đất xám
tuy nghèo dinh dưỡng, nhưng đất có tầng dày, nên thích hợp cho sự phát triển
của nhiều loại cây trồng nông lâm nghiệp, có khả năng cho năng suất và hiệu
qủa kinh tế cao, nếu áp dụng biện pháp luân canh, thâm canh tốt. Nền đất xám,
phù hợp đối với sử dụng bố trí các công trình xây dựng cơ bản.
Trầm tích Holoxen (trầm tích phù sa trẻ): tại thành phố Hồ Chí Minh,
trầm tích này có nhiều nguồn gốc-ven biển, vũng vịnh, sông biển, aluvi lòng
Trang 9
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
sông và bãi bồi nên đã hình thành nhiều loại đất khác nhau: nhóm đất phù sa
có diện tích 15.100 ha (7,8%), nhóm đất phèn 40.800 ha (21,2%) và đất phèn
mặn (45.500 ha (23,6). Ngoài ra có một diện tích nhỏ khoảng hơn 400 ha
(0,2%) là "giồng" cát gần biển và đất feralite vàng nâu bị xói mòn trơ sỏi đá ở
vùng đồi gò.
Nhóm đất phù sa không hoặc bị nhiễm phèn, phân bố ở những nơi địa
hình hơi cao khoảng 1,5-2,0m. Nó tập trung tại vùng giữa của phía Nam huyện
Bình Chánh, Quận 7, Bắc huyện Nhà Bè và một ít nơi ở Củ Chi, Hóc Môn.
Nhóm đất phù sa hai loại: đất phù sa không được bồi, có tầng loang lổ; đất
phù sa không được bồi, gley. Trong đó hai loại đầu chiếm diện tích lớn hơn;
loại sau, là đất phù sa ngọt, đất rất tốt, chỉ có khoảng 5.200 ha (2,7%). Ðất phù
sa nói chung có thành phần cơ giới từ sét trung bình tới sét nặng. Ðất có phản
ứng chua, độ pH khoảng 4,2-4,5 ở tầng đất mặt và xuống sâu 0,5-1,2m độ chua
giảm nhiều, pH nâng lên tới 5,5-6,0. Hàm lượng mùn trung bình, các chất dinh
dưỡng khá.
Nhóm đất phèn, có hai loại: đất phèn nhiều và đất phèn trung bình. Chúng
phân bố tập trung chủ yếu ở hai vùng. Vùng đất phèn Tây Nam Thành phố, kéo
dài từ Tam Tân-Thái Mỹ huyện Củ Chi xuống khu vực Tây Nam huyện Bình
Chánh -các xã Tân Tạo, Phạm Văn Hai, Lê Minh Xuân Vùng này hầu hết
thuộc loại đất phèn nhiều (phèn nặng); đất rất chua, độ pH khoảng 2,3-3,0. Nó
cùng điều kiện thành tạo và tính chất giống như đất phèn vùng Ðồng Tháp
Mười, vùng đất phèn ven sông Sài Gòn-Rạch Tra và bưng Sáu xã quận 9. ở đây
hầu hết diện tích thuộc loại đất phèn trung bình và ít, phản ứng của đất chua nhẹ
ở tầng đất mặt, độ pH khoảng 4,5-5,0; song giảm mạnh ở tầng đất dưới, đất rất
chua, độ pH xuống tới 3,0-3,5.
Ðất phèn có thành phần cơ giới từ sét đến sét nặng, đất chặt, dưới độ sâu
khoảng từ 1m trở xuống, có nhiều xác hữu cơ nên đất xốp hơn. Ðất khá giàu
mùn, chất dinh dưỡng trung bình; song hàm lượng các ion độc tố cao, nên trên
đất phèn không thích hợp với trồng lúa.
Trang 10
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Nhóm đất phèn mặn: Ở thành phố Hồ Chí Minh, nhóm đất phèn mặn là
nhóm có diện tích lớn nhất. Nó phân bố tập trung ở đại bộ phận lãnh thổ huyện
Nhà Bè và hầu như toàn bộ huyện Cần Giờ. Theo độ mặn và thời gian ngập
mặn, nhóm đất mặn được chia làm hai loại: đất phèn mặn theo mùa và đất phèn
mặn Thường xuyên (còn gọi là đất mặn dưới rừng ngập mặn).
Ðất phèn mặn theo mùa có diện tích 10.500 ha, phân bố ở Nhà Bè và bắc
huyện Cần Giờ. Thời gian bị mặn kéo dài từ tháng 12 đến tháng 6 hoặc tháng 7
năm sau. Ðất thịt, giàu mùn, chứa nhiều xác hữu cơ dưới môi trường yếm khí,
chất dinh dưỡng khá; phản ứng của đất từ chua đến rất chua, pH ở độ sâu tầng
sinh phèn xuống tới 2,4-2,7. Tuy nhiên, về mùa lũ, mặn bị đẩy ra xa và nước
được pha loãng trong thời gian dài 4-5 tháng; đồng thời đất có lớp phủ phù sa
dày tới 20-30 cm.
Ðất mặn dưới rừng ngập mặn: Loại đất này rộng 35.000 ha, chiếm phần
lớn diện tích huyện Cần Giờ. Ðất thịt trung bình, màu xám đen, nhiều mùn nhão
lẫn xác hữu cơ bán phân giải, bị ngập triều thường ngày, nói chung đất còn ở
dạng bùn lỏng chưa cố định, giàu chất dinh dưỡng, độ pH tầng đất trên 5,8-6,5.
Ðất ngập mặn, phù hợp với duy trì và phát triển các loại cây rừng ngập mặn,
nhằm giữ bờ lấn biển, bảo vệ môi trường cảnh quan, phục vụ phát triển du lịch
sinh thái và nuôi dưỡng hệ sinh thái giàu tiềm năng ở vùng ven biển phía nam
của thành phố.
Nhược điểm chung của hai loại đất phèn mặn là nền đất yếu, nhất là đất
phèn mặn thường xuyên; do đó có mặt hạn chế trong xây dựng cơ bản, phát
triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật. Tuy nhiên, lại rất thuận lợi đối với phát triển giao
thông đường thủy, bởi hệ thống sông rạch tự nhiên mật độ rất dày, chiếm tới
gần 1/3 diện tích lãnh thổ của cả nhóm đất.
1.2. Đặc điểm và phân vùng địa chất ở khu vực Q7.
Dựa vào hình trụ hố khoan của các công trình tham khảo ở khu vực quận
7: Đường nối Khu A Nam Sài Gòn đến cầu Phú Mỹ [1], Sữa chữa Nâng cấp
đường Nguyễn Thị Thập[2], Xây dựng mới Đường và Cầu Tân Thuận[3], Xây
Trang 11
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
dựng trục Bắc Nam[4], Cầu Phú Mỹ - đường đầu cầu …. trong phạm vi độ sâu
khoảng 28m trở lại có thể phân chia các lớp địa chất cơ bản ở quận 7 như sau:
1.2.1. Đặc điểm địa chất ở khu vực quận 7:
1.2.1.1.Lớp 1
Lớp Bùn sét lẫn hữu cơ này có bề dày lớp thay đổi từ 5.0m đến 25m. Lớp
bùn sét thường có màu xám xanh – xám đen, hàm lượng hạt sét chiếm 30-70%,
giá trị SPT thay đổi 1-4 búa/30cm .
1.2.1.2.Lớp 2
Lớp Sét pha trạng thái dẻo mềm này có bề dày lớp thay đổi từ 1.5m đến
5m. Lớp sét pha thường có màu xám xanh – xám vàng, giá trị SPT thay đổi 10-
24 búa/30cm .
1.2.1.3.Lớp 3
Lớp sét, trạng thái dẻo cứng, có bề dày lớp thay đổi từ 3,6m đến 6m. Lớp
này thường có màu xám xanh – xám trắng – nâu đỏ.
1.2.1.4.Lớp 4
Lớp Cát sét, hạt trung, lẫn ít sỏi sạn, màu xám trắng đốm xam xanh hay
vàng, có chiều dày từ 3m đến 5m từ trạng thái dẻo cứng đôi chỗ dẻo mềm, màu
xám xanh - xám vàng.
1.2.1.5.Lớp 5
Cát, đôi chỗ lẫn sỏi thạch anh, màu xám trắng, trạng thái chặt vừa, bề dày
thay đổi từ 2.0 đến 11.8m. Lớp này có khả năng chịu tải tốt hơn các lớp trên nó.
1.2.1.6. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp
Bảng 1.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4
- Độ ẩm W (%) 60 – 95% 10 – 22% 25 – 40% 15 – 30%
- Dung trọng tự
nhiên (g/cm3)
1,4 – 1,6
g/cm3
1,9 – 2,2
g/cm3
1,7 – 1,95
g/cm3
1,8 – 2,4
g/cm3
- Dung trọng khô
(g/cm3)
0,7 – 0,98
g/cm3
1,6 – 1,8
g/cm3
1.15 – 1.60
g/cm3
1,35 – 1,70
g/cm3
- Giới hạn chảy WL 60 – 90% 20 – 30% 40 – 60% 20 – 40%
Trang 12
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
(%)
- Giới hạn dẻo Wp
(%)
20 – 50 % 10 – 20 % 15 – 40 % 15 – 30 %
- Chỉ số dẻo Ip (%) 20 – 60 10 – 15 20 – 40 % 8 – 16 %
1.2.2. Phân vùng địa chất đất yếu công trình:
Đề tài tiến hành phân vùng đất yếu phân chia khu vực Quận 7 ra các khu
vực có đặc điểm tương đồng về loại đất yếu. Nguyên tắc phân chia dựa trên sự
đồng nhất của đơn vị địa mạo theo nguyên tắc nguồn gốc hình thái (vùng địa
chất) cũng như sự đồng nhất về thạch học, và trật tự cấu trúc của các phức hệ
thạch học (khu địa chất) và các số liệu thu thập được từ các lỗ khoan địa chất.
Địa chất quận 7 có thể chia làm 3 vùng:
Bảng 1.2 Phân vùng địa chất:
STT Vùng Thành phần lớp Bề dày các lớp (m)
1 I
- Lớp 1: bùn sét lẫn hữu cơ
- Lớp 2: Sét pha trạng thái
dẻo mềm
- Lớp 5: Cát, hạt nhỏ - trung
5m -:- 12m
1.5m -:- 5m
10m (lớp dưới cùng)
2 II
- Lớp 1: bùn sét lẫn hữu cơ
- Lớp 4: Cát sét, hạt trung
lẫn ít sỏi sạn
- Lớp 5: Cát, hạt nhỏ - trung
12m -:- 20m
3.0m -:- 5.0m
6m (lớp dưới cùng)
3 III
- Lớp 1: bùn sét lẫn hữu cơ
- Lớp 3: Sét trạng thái dẻo
cứng
- Lớp 5: Cát, hạt nhỏ - trung
20m -:- 25m
3m -:- 6m
2.0m -:- 4.0m
BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG ĐỊA CHẤT ĐẤT YẾU KHU VỰC QUẬN 7
Trang 13
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Hình 1.1 Bản đồ phân vùng địa chất
Trang 14
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Hình 1.2 Mặt cắt địa chất 03 vùng
Trang 15
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
1.3. Đặc điểm khai thác của các tuyến đường đã và sẽ được xây dựng trên
khu vực Q7.
1.3.1. Đặc điểm khai thác của tuyến đường đã được xây dựng trên khu vực
quận 7
Đường Nguyễn Văn Linh
+ Quy mô mặt cắt ngang:
Lộ giới đường: 120m;
Số làn xe: 10 làn xe;
Giải phân cách ở giữa rộng 18 – 36m.
+ Mặt đường: láng nhựa.
+ Tải trọng trục 120 kN.
+ Chiều cao đắp trung bình 2-3m.
+ Chiều sâu đất yếu: 20m.
Đường Nguyễn Hữu Thọ
+ Quy mô mặt cắt ngang:
Lộ giới đường: 14m,
Số làn xe: 4 làn xe
+ Mặt đường: Bê tông nhựa
+ Tải trọng trục 120 kN.
+ Chiều cao đắp trung bình 1-1,5m.
+ Chiều sâu đất yếu: 10m
Đường Nguyễn Thị Thập[2]
+ Quy mô công trình:
Loại công trình : Đường trong đô thị.
Cấp công trình : cấp II.
Tải trọng trục 120 kN.
Áp lực tính toán: 0.6Mpa; đường kính vệt bánh xe D=36cm.
Mô đun đàn hồi yêu cầu: Eyc ≥ 175Mpa.
+ Qui mô mặt cắt ngang :
Trang 16
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
- Làn xe ô tô : 3.5m x 2 = 7.00 m
- Làn xe máy : 3.0m x 2 = 6.00 m
- Vỉa hè (lề đường):
4m(phải tuyến)+2m(trái
tuyến)
= 6.00 m
Tổng cộng = 19.00 m
1.3.2. Đặc điểm khai thác của tuyến đường sẽ được xây dựng trên khu vực
quận 7
Đường Trục Bắc Nam thành phố từ nút giao Hoàng Diệu đến đường
Nguyễn Văn Linh[4]
Quy mô công trình:
Loại đường: Đường phố chính đô thị chủ yếu.
Cấp kỹ thuật: cấp 60.
Vận tốc thiết kế: Vtk=60km/h
Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn : P = 120 kN
Đường kính vệt bánh xe : D= 36cm
Mô đun đàn hồi tối thiểu là : E
yc
min
> 190 MPA.
+ Mặt cắt ngang đường Lê Văn Lương (lộ giới 35m):
Chiều rộng mặt đường chính (giữa) : 4 làn
Chiều rộng dải phân cách giữa : 2.0m
Chiều rộng vỉa hè : 8.0m
Tổng cộng 25.0m
+ Đoạn từ nút giao Nguyễn Hữu Thọ – trục Bắc Nam đến đường Nguyễn
Văn Linh (theo quy hoạch đường Nguyễn Hữu Thọ, lộ giới 60m):
Chiều rộng mặt đường chính (giữa) : 6 làn
Chiều rộng dải phân cách giữa : 3.0m
Chiều rộng mặt đường nội bộ (bên) : 4 làn
Chiều rộng dải phân cách bên : 4.0m
Chiều rộng vỉa hè : 14.0m
Tổng cộng 60.0m
Trang 17
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
1.4. Quy hoạch của khu vực quận 7 đến năm 2020
Xây dựng khép kín đường vành đai 2 với tổng chiều dài 65 km theo các
trục và các điểm khống chế: Ngã ba Gò Dưa - Ngã tư Bình Phước - Ngã tư An
Sương - cắt đường Đông-Tây - đường Nguyễn Văn Linh - cầu Phú Mỹ - cắt
đường cao tốc Sài Gòn - Long Thành-Dầu Giây - ngã tư Bình Thái-đường Kha
Vạn Cân - Ngã ba Gò Dưa thành đường đô thị cấp I 8-10 làn xe, chiều rộng
120m, trong đó đoạn đã có tuyến đạt tiêu chuẩn là 38,5 km, đoạn đã có tuyến
nhưng chưa đạt tiêu chuẩn là 5,5 km và đoạn chưa có tuyến là 21,5km.
Xây mới đường Bắc-Nam đoạn Nguyễn văn Linh - khu công nghiệp Hiệp
Phước đến ranh Long An dài 16,5 km thành đường 6 làn xe, rộng 60 m.
Mở rộng đường Lê Văn Lương thành 6 làn xe lộ giới 35m, mở rộng
đường Nguyễn Hữu Thọ thành 10 làn xe lộ giới 60m. Xây dựng Đoạn tuyến
làm mới từ Cầu Long Kiểng đến đường Nguyễn Hữu Thọ.
Theo Thông báo số 817/TB-SGTVT của Sở giao thông vận tải ngày
29/12/2010: quy mô đường trục Bắc – Nam đoạn qua địa bàn quận 4, quận 7 tối
thiểu 10 làn xe và đang được triển khai.
Tuyến metro số 4 chạy từ quận 12 đến đại lộ Nguyễn Văn Linh, quận 7,
dài 24km (19km đi ngầm và 5 km đi trên cao), có 20 ga (15 ga ngầm và 5 ga
trên cao), 1 depot rộng 30ha tại phường Thạnh Xuân, quận 12 và 1 depot 25ha
tại huyện Nhà Bè. Tổng vốn đầu tư ước tính 2,5 tỷ USD.
Quận 7 tương đối bằng phẳng, độ cao địa hình thay đổi không lớn, trung
bình 0,8m đến 1,5m, theo quy hoạch giao thông khu vực quận 7 thì Cos cao độ
thiết kế đường là 2,3 – 3,3m nên chiều cao đắp đất trung bình ở quận 7 là 2m.
Trang 18
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Hình 1.3 Sơ đồ quy hoạch chung quận 7
Trang 19
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1:
Địa chất khu vực quận 7 được chia làm 3 vùng địa chất khác nhau.
Dựa vào quy hoạch và đặc điểm khai thác các tuyến đường tác giả kiến nghị đi
vào nghiên cứu và tính toán các tuyến đường có cấp kỹ thuật cấp IV, với bề
rộng nền đường là 30m, chiều cao đắp H=2m.
Trang 20
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU KHI XÂY DỰNG NỀN
ĐƯỜNG ÔTÔ ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Ở TP. HỒ CHÍ MINH.
2.1. Các giải pháp không cải thiện nền đất yếu trong quá trình xây dựng
[5][6][7]
Đây là các giải pháp thường được sử dụng. Khi áp dụng các biện pháp này
phải nhằm đạt được hai mục tiêu:
- Đảm bảo sự ổn định của nền đắp đầu cầu trong khi xây dựng.
- Đạt được một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công.
Khi áp dụng các biện pháp này thì yêu cầu lớp trên nền đất yếu phải tiếp xúc
với một lớp vật liệu thấm nước tốt. Nếu vật liệu đắp nền đường là đất dính thì
phải làm một lớp đệm cát có chiều dày từ 0,5m đến 1m để tăng nhanh thời gian
cố kết.
2.1.1. Đắp nền theo từng giai đoạn
Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đường
ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp đất từng
lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu tải tăng lên, có khả năng chịu được tải
trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo.
Đắp trực tiếp trên đất yếu chỉ đảm bảo ổn định khi chiều cao đất đắp (bao
gồm cả phần đắp dự phòng lún) ≤ chiều cao đắp giới hạn Hgh. Do vậy để áp
dụng được giải pháp này phải tính dự báo độ lún tổng cộng và phải xác định
được Hgh tuỳ thuộc vào sức chống cắt ban đầu và bề dày tầng đất yếu.
Để xác định Hgh một cách nhanh chóng ngoài việc sử dụng các chương
trình tính toán ổn định đã được lập sẵn như Geo - Slope rất nhiều các tác giả
đã tính và lập sẳn các toán đồ tiện dụng để tra Hgh tuỳ theo các yếu tố nói trên
(toán đồ Taylor, Madel Salencom ). Rõ ràng khi chiều cao đất đắp cao và độ
lún lớn thì không thể đắp trực tiếp được.
Trang 21
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
Hình 2.1. Giải pháp đắp nền đường đầu cầu theo từng giai đoạn
Đắp dần theo giai đoạn (vừa đắp vừa chờ) là lợi dụng tối đa quảng thời gian
thi công cho phép để tăng chiều cao đất đắp trực tiếp lên trị số Hgh. Theo cách
này đất đắp đến Hgh gọi là giai đoạn I, tiếp đó duy trì tải trọng đắp trong một
thời gian t1 nhất định để chờ đất yếu phía dưới cố kết (tức là chờ cho sức chống
cắt của đất yếu tăng thêm theo mức độ cố kết đạt được trong thời gian t1) nhờ đó
có thể tăng chiều cao đắp lên đến HghII (chiều cao đắp giới hạn sau khi đắp đến
Hgh và chờ một thời gian t1). Đến đây lại có thể chờ để đắp giai đoạn III lên
HghIII. Trong quá trình đắp để tăng độ an toàn thi công nhiều tư vấn nước ngoài
đã khống chế tốc độ đắp trung bình là 5cm/ngày trong một số xây dựng qua
vùng đất yếu của nước ta.
Giải pháp này rõ ràng bị khống chế bởi thời gian chờ cho phép phụ thuộc
vào cách tính toán dự báo cố kết U=f(t))
2.1.2. Đắp bệ phản áp
Bệ phản áp dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng
mức độ ổn định chống trượt trồi cho nền đường để đạt các yêu cầu về ổn định.
Bệ phản áp có vai trò như một đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền
đường với các chiều cao lớn hơn, do đó đạt được độ lún cuối cùng trong một
Trang 22
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
thời gian ngắn hơn. Bệ phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng, chấm
thấm nước…So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một khối
lượng đất đắp bằng nhau sẽ có lợi hơn do giảm được moomen của các lực trượt
nhờ tập trung tải trọng ở chân taluy.
Hình 2.2. Giải pháp sử dụng bệ phản áp vùng nối tiếp giữa cầu và
đường
Chiều cao bệ phản áp phải nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao đắp trực tiếp giới
hạn Hgh và nên từ 1/3 ÷ 1/2 chiều cao nền đắp chính. Để tiết kiệm đất, chiều
rộng bệ phản áp L có thể rút xuống bằng (2/3 ÷ 3/4) chiều dài chồi đất ứng với
cung trượt nguy hiểm nhất (theo kinh nghiệm của một số nước chiều rộng L
không cần phải chùm kín hết chiều dài chồi đất này).
Bệ phản áp là giải pháp tăng độ ổn định của nền đắp chính nhưng cũng có
thêm tác dụng là hạn chế thành phần lún do đất yếu bị đẩy ngang sang hai bên
dưới tác dụng của tải trọng đắp chính. Phải đắp bệ phản áp cùng một lúc với nền
đắp chính, tuy nhiên đắp không cần đầm nén chặt.
2.1.3. Gia tải tạm thời
Phương pháp gồm có việc đặt một gia tải (thường là 2m-3m nền đắp bổ
sung) trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm t mà ở đó nền đường sẽ đạt được
độ lún cuối cùng dự kiến như trường hợp với nền đắp không gia tải. Nói cách
Trang 23
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
khác đây là phương pháp cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong một
thời gian ngắn hơn.
Để có hiệu quả thì theo kinh nghiệm các nước, chiều cao đắp thêm không
được nhỏ quá (thường từ 2 ÷ 3m) và thời gian duy trì tải trọng đắp thêm này ít
nhất là 6 tháng. Phần đắp gia tải trước không cần đầm nén và có thể dùng cả đất
xấu lẫn hữu cơ.
Khi áp dụng giải pháp này cần đặc biệt chú ý kiểm toán sự ổn định của nền
đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước và theo dõi khống chế tốc độ đắp
phần đắp gia tải trước, nếu không rất dễ xảy ra mất ổn định trong quá trình đắp
gia tải trước khi chiều cao đắp tổng cộng vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh.
Do đó giải pháp đắp gia tải trước cũng thường được kết hợp với giải pháp bệ
phản áp.
Gia tải phải phù hợp với điều kiện ổn định của nền đắp. Phương pháp này
chỉ nên dùng khi chiều cao tới hạn cao hơn nhiều so với chiều cao thiết kế.
Hình 2.3. Giải pháp gia tải nền đường đắp cao đầu cầu
2.1.4. Nền đắp nhẹ
Nền đắp nhẹ là giải pháp giảm trọng lượng nền đắp tác dụng lên đất yếu. Có
thể sử dụng hai cách sau đây:
- Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện
địa chất thủy văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đường cũng như chiều
cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm). Nếu là nền đường ở bãi
sông có thể giảm mực nước dâng bằng cách tăng khẩu độ cầu.
Trang 24
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật
- Dùng vật liệu nhẹ để đắp nền đường: sử dụng các vật liệu đắp có trọng
lượng thể tích nhỏ thì có thể loại trừ các yếu tố bất lợi ản hưởng đến sự ổn định
của nền đắp cũng như giảm nhỏ độ lún.
Hiện nay ở các nước thường dùng:
- Tro bay của nhà máy nhiệt điện để đắp nền trên đất yếu. Để dễ đầm nén nên
ung loại tro bay cỡ hạt từ 0,001 ÷ 2mm, trong đó lượng hạt < 0,074mm nên
chiếm dưới 45% và phải có lượng tổn thất khi nung là dưới 12%, loại này
thường có dung trọng khô là 0,9 ÷ 1,2T/m3 (tỉ trọng 2,1 ÷ 2,2T/m3); lực dính và
góc nội ma sát theo kết quả cắt phẳng tương ứng độ chặt 95% ở trạng thái bão
hòa là C = 6 ÷ 20kPa và ϕ = 14 ÷ 33o. Trị số môđun đàn hồi có thể lấy từ 25 ÷
30Mpa. Với tro bay có thể xây dựng theo hai cách:
+ Đắp nền toàn bằng tro bay và dùng loại đất có chỉ số dẻo ≥ 6, bọc cả phần
đáy nền và cả 2 bên taluy như kiểu đắp cát.
+ Đắp xen kẽ cứ hai lớp tro bay (mỗi lớp dày 15 ÷ 20cm) lại đắp một lớp
đất thường, hai bên mỗi lớp đều đắp đất bao loại có tính dính.
- Dùng các miếng polistiren có kích thước 0,6×1,25×0,5m xếp thành nền
đường, trên đỉnh nền nên rải một lớp bê tông cốt thép dày 10cm để làm tầng bảo
vệ và phân bố đều áp lực. Các lớp móng áo đường đặt trên lớp bê tông cốt thép
này.
- Ở nhiều nước đã dùng cách xếp ống cống (vuông hoặc tròn) để giảm tải
trọng nền đắp cao nhất là tại các khu vực đầu cầu.
2.1.5. Sử dụng vật liệu tăng cường địa kỹ thuật
Nguyên lý của giải pháp này là dùng vải, lưới địa kỹ thuật làm cốt tăng
cường ở đáy nền đắp, khu vực tiếp xúc giữa nền đắp và đất yếu. Do bố trí cốt
như vậy khối trượt của nền đắp nếu xảy ra sẽ bị cốt chịu kéo giữ lại nhờ đó tăng
thêm mức độ ổn định cho nền đắp. Tùy theo lực kéo tạo ra lớn hay nhỏ chiều
cao đắp an toàn có thể vượt quá chiều cao đắp giới hạn Hgh nhiều hay ít.
Trang 25