Giải pháp xử lý lún và trượt nền đường đầu cầu km6+255 km6+280 dự án đầu tư XDCT tuyến đường vành đai II (đoạn nhật tân cầu giấy

TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI
---------***----------

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
ðỊA KỸ THUẬT ỨNG DỤNG

Tên tiểu luận: “Giải pháp xử lý lún và trượt nền ñường ñầu cầu
Km6+255-:-Km6+280. Dự án ñầu tư XDCT tuyến ñường vành ñai II
(ðoạn: Nhật Tân - Cầu Giấy)”

Giáo viên hướng dẫn:
Học viên thực hiện:
Lớp:

TS. Nguyễn ðức Mạnh.
Trần Tuấn Hưng.
Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT
C(Bắc Cạn).

HÀ NỘI - 2015


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

TÍNH TOÁN SƠ BỘ VÀ LẬP PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ CHO
TUYẾN ðƯỜNG VÀNH ðAI II (ðOẠN : NHẬT TÂN – BƯỞI –
CẦU GIẤY KM6+255 -:- KM6+280 )
1.1.GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH ðOẠN TUYẾN ðI QUA
1.1.1. Giới thiệu về tuyến ñường vành ñai II – Hà Nội

Dự án phát triển giao thông ñô thị Hà Nội, hợp phần ñường bộ, tuyến
ñường vành ñai II (ðoạn Nhật Tân - Bưởi - Cầu Giấy) nâng cấp, cải tạo, mở
rộng hệ thống giao thông ñường bộ. Tăng cường khả năng vận tải hành khách
công cộng của thành phố Hà Nội. ðây là một hạng mục rất quan trọng của Dự
án phát triển giao thông ñô thị Hà Nội.
a) ðoạn ñường gom phía ðông của ñường chính từ Km4+680 ñến Km 5+880;
dài 1.200m.
b) ðoạn ñường ven sông Tô Lịch xây dựng với nguồn vốn JBIC nằm ở phía
Tây của ñường chính, từ Km3+800 ñến Km5+880, dài khoảng 2.000 mét.
c) ðược chia thành các gói thầu với phạm vi như sau:
• Gói thầu XL2 : Km5+700 -:- Km6+537.13 ( L = 837.13m)
• Gói thầu XL3: Km3+780 -:- Km4+960 ( L = 1180.0m)
• Gói thầu XL4: Km4+960 -:-Km5+700 ( L = 740.0m)
d) Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật
Theo quyết ñịnh số 3053/Qð-BGTVT ngày 22/10/2010 của Bộ Giao
thông vận tải về việc phê duyệt Dự án thì ñoạn tuyến có quy mô như sau:
- Cấp ñường:

ðường ñô thị theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005.

- Vận tốc thiết kế:

Vtk = 40km/h;

- Bề rộng nền ñường: Bn = 19-25.5m;
- Bề rộng mặt ñường: Bm = 19.5m;
- Mặt ñường bê tông nhựa.

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 1


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

Hình 1.1. Bản ñồ vị trí dự án xây dựng
1.1.2. ðặc trưng ñịa chất của tuyến ñường Vành ñai II
1.1.2.1 ðịa tầng

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 2


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

Căn cứ hồ sơ khảo sát ñịa chất do Công ty cổ phần Việt Delta thực hiện
năm 2009. Kết hợp các lỗ khoan trong bước lập dự án ñầu tư, có thể mô tả sơ
lược các lớp ñịa tầng ảnh hưởng trực tiếp ñến ổn ñịnh nền ñường như sau:
Lớp 1b: ðây là lớp ñất ñắp và ñất thổ nhưỡng. Thành phần của lớp là sét
pha, nâu gụ, nâu hồng, cát ñắp nền lẫn gạch vỡ, rễ cây. Trạng thái chặt vừa –
chặt. Chiều dày trung bình (0,4m - 1,8m). Trong quá trình tạo mặt bằng thi
công xử lý ñất yếu sẽ ñược san ủi bóc bỏ bớt nên có thể bỏ qua lớp này không
ñưa vào tính toán.
Lớp 2: Thành phần của lớp là sét pha, nâu gụ, vàng, nâu xám. Trạng thái
dẻo cứng. Chiều dày thay ñổi (0,5m - 6,0m). ðây là lớp vỏ cứng có trạng thái

khá tốt.
Lớp 3: Thành phần là sét pha, nâu gụ, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng. Lớp
này xuất hiện cục bộ tại Km5+346 , lớp có chiều dày khoảng (3,0 - 3,5m).
Lớp 4: Thành phần là sét pha, màu xám nâu, xám ghi, xám vàng, trạng thái
dẻo mềm – dẻo chảy. Lớp này có chiều dày 1,5m - 2,0m và gặp cục bộ tại
Km5+200, Km5+549. ðây là lớp ñất yếu cần quan tâm xử lý trong quá trình thi
công.
Lớp 5: Thành phần là sét, màu xám nâu, nâu gụ, trạng thái dẻo dẻo chảychảy, có lẫn hữu cơ. Lớp này có chiều dày 4,5m - 5,5m và gặp cục bộ tại
Km5+200. ðây là lớp ñất rất yếu cần quan tâm xử lý triệt ñể trong quá trình thi
công.
Lớp 6: Thành phần là bùn sét, sét pha, màu xám nâu, xám ghi, ñôi chỗ xen
kẹp cát, trạng thái dẻo mềm – dẻo chảy. Lớp này có chiều dày 2,0m - 2,5m và
gặp cục bộ tại Km5+200, Km5+549. ðây cũng là lớp ñất yếu cần quan tâm xử
lý trong quá trình thi công.
Lớp 7: Thành phần là bùn sét, lẫn hữu cơ, màu xám ñen, xám tro, trạng thái
chảy. Lớp này có chiều dày 1,5m - 2,5m và gặp cục bộ tại Km5+549. ðây là
lớp ñất rất yếu cần quan tâm xử lý triệt ñể trong quá trình thi công.

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 3


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

Lớp 7a: Thành phần của phụ lớp là cát nhỏ, màu xám nâu, xám trắng, trạng
thái kém chặt ñến chặt vừa. Phụ lớp này mới chỉ gặp ở môt số lỗ khoan cống
hộp. Chiều dày phụ lớp thay ñổi từ 5.0m ñến 8.0m.

Lớp 8: Thành phần là bùn sét, lẫn hữu cơ, màu xám ñen, nâu gụ, xám tro,
trạng thái chảy. Lớp này có chiều dày 3,5m ñến lớn hơn 4,5m và gặp cục bộ tại
Km5+549 và chưa khoan qua lớp này nên chiều dày thực tế chưa xác ñịnh. ðây
là lớp bùn yếu cần quan tâm xử lý triệt ñể trong quá trình thi công.
Lớp 9b: Thành phần của lớp là cát nhỏ, màu xám xám vàng, nâu vàng, lẫn
sạn sỏi, trạng thái chặt vừa – chặt. ðây là lớp ñất tốt, phạm vi phân bố tại ñáy
các lỗ khoan tường chắn và cầu.
1.1.2.2 Chỉ tiêu cơ lý
Dưới ñây là bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp nền ñất trong phạm vi
gói thầu:
Bảng 1.1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp ñất nền dùng cho tính toán

Bảng 1.2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp ñất nền dùng cho tính toán

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 4


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

1.2. TÍNH TOÁN CỤ THỂ TUYẾN ðƯỜNG VÀNH ðAI II – HÀ NỘI
ðOẠN KM6+255 -:- KM6+280
1.2.1. Yêu cầu tính toán:
Dự án phát triển giao thông ñô thị Hà Nội, hợp phần ñường bộ, tuyến ñường
vành ñai II (ðoạn Nhật Tân - Bưởi - Cầu Giấy) nâng cấp, cải tạo ñược thiết kế theo
tiêu chuẩn ñường ñô thị, tốc ñộ thiết kế Vtk = 40Km/h. Do ñó, yêu cầu tính toán
phải tuân thủ theo quy trình khảo sát thiết kế nền ñường ôtô ñắp trên ñất yếu

22TCN262-2000, cụ thể như sau:
Ổn ñịnh trượt:
Hệ số an toàn khi thi công nền ñắp: Fs1 ≥ 1,20 (theo phương pháp Bishop);
Hệ số an toàn khi khai thác:

Fs2 ≥ 1,40 (theo phương pháp Bishop).

Ổn ñịnh lún:
ðể ñảm bảo tính êm thuận của nền ñường, yêu cầu về ñộ lún dư ñược ñánh
giá qua ñộ lún còn lại tại tim ñường (Sr) khi hoàn thành phải thỏa mãn:
ðộ lún dư nền ñường:

Sr ≤ 10cm.

1.2.2. Các thông số tính toán:
1.2.2.1 Nền ñắp:
Chiều cao ñắp tính toán: Do ñiều kiện ñịa hình tại vùng này ñi song song với
sông Tô Lịch nên hệ thống tuyến ñược chia thành hai hạng mục: ñường gom (ñi
trùng với ñường hiện tại) và ñường chính (ñi cao cùng hệ thống tường chắn có cốt
MSE). Do ñó, chiều cao nền ñắp ñưa vào tính toán lún và ổn ñịnh sẽ tính ñến cao
ñộ trung bình cộng giữa ñáy tự nhiên và ñỉnh kết cấu của tuyến chính. Chiều cao
tính toán ổn ñịnh sẽ phụ thuộc vào biến ñổi ñịa hình thực tế trên mặt cắt ngang ñể
kiểm toán (kiểm toán tại mặt cắt mất ổn ñịnh nhất).
Chiều rộng nền ñường tuyến chính:
Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Bn=19,0 -21,0m
Page 5

Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Taluy ñắp (tường chắn MSE):

Khóa: 23.1

1/0

1.2.2.2 Vật liệu ñắp:
Là cát ñắp K95 qui ñổi tương ñương từ dung trọng (γi) và chiều dầy (hi) của
lớp ñất ñắp và các lớp móng, áo ñường theo biểu thức:

γE =

∑γ × h
∑h
i

i

i

γE=1,90 (T/m3); ϕ=30o
1.2.2.3 Thời gian thi công nền:
Thời gian thi công nền dự kiến không quá 5 tháng.
1.2.2.4 Tải trọng phân bố:
Theo Quy trình 22 TCN 262-2000 hoạt tải ñược tính theo sơ ñồ sau:

e /2

b

d

b

e /2

B

l

n.G
B.l
B
=
n
+ (n − 1bố
)d +hoạt
e tải
Hình 1.2.b Phân
q=

Trong ñó:
- n: Số xe tối ña có thể xếp ñược trên phạm vi bề rộng nền ñường (=4 xe);
- G: Trọng lượng một xe (T);
- B=19 - 21m: Bề rộng phân bố ngang của các xe lấy bằng bề rộng nền
ñường;
Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 6


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

- l: Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m);
- Xe H30: G=30T; l=6,6m; b=1,8m; d=1,3m; e=0,6m
Căn cứ vào sơ ñồ xếp xe trên mặt cắt ngang bố trí ñược 4 xe, vì vậy hoạt tải
kiểm toán khi ñưa công trình vào khai q = 1,57(T/m), trong quá trình thi công q =
1,0(T/m).
1.2.3. Tính toán kiểm tra nền ñường khi chưa có giải pháp xử lý ñất yếu :
1.2.3.1. Khi chưa có giải pháp xử lý
a). ðộ lún ổn ñịnh nền ñường khi chưa có giải pháp xử lý:
Từ kết quả tính toán bên dưới thấy rằng:
- ðộ lún cố kết Sc = 40 cm
- ðộ lún trong thời hạn 2 năm khi thi công sau nền ñắp St = 9 cm
- ðộ lún dư còn lại trong thời hạn 2 năm khi thi công nền ñường:
+ ∆Sr= 40- 9cm > 31 cm (Do nền ñường ñầu cầu)

Cần có biện pháp xử lý

lún nền ñường.
Chi tiết tính toán lún khi chưa xử lý như bên dưới ñây:

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 7

Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Khóa: 23.1

Page 8


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

b). ðộ ổn ñịnh tổng thể nền ñường khi chưa có giải pháp xử lý:
Từ hình 1.3 bên dưới thấy rằng Fs = 1.3 < 1.4

Cần có giải pháp xử lý ổn

ñịnh tổng thể.

Hình 1.3. Kiểm toán ổn ñịnh tổng thể khi chưa có giải pháp xử lý nền ñường
Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 9


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

Hình 1.4 Mặt cắt ngang ñiển hình bố trí cọc xi măng ñất ñường vành ñai II
1.2.3.2. Khi có giải pháp xử lý nền ñất yếu bằng cọc xi măng ñất CMD
Xử lý nền ñất yếu bằng giải pháp cọc xi măng ñất CMD.
Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 10


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Khóa: 23.1

Thông số xử lý:
+ Chiều dài CMD, L=23m
+ ðường kính cọc D = 0.6m
+ Bố trí mạng lưới hình vuông @1.6m
Kết quả tính toán:
- Về ñộ lún:
+ ðộ lún cố kết sau xử lý: Scxl = 0.08m = 8 cm
+ ðộ lún trong thời hạn 15 năm ñầu St15năm = 8cm < 10cm

ðảm bảo ñộ

lún dư theo quy ñịnh.
- Về ñộ ổn ñịnh:
+ ðộ ổn ñịnh tổng thể sau khi xử lý cọc xi măng ñất:
Fsxl = 1.64 > Fso = 1.4

ðảm bảo ổn ñịnh tổng thể.

Chi tiết kết quả tính toán xử lý bằng giải pháp cọc xi măng ñất xem tính toán
như tính toán dưới ñây.

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Page 11


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Khóa: 23.1

Page 12


Lớp: Cao học ngành Kỹ thuật XDCTGT C(Bắc Cạn)

Học Viên: Trần Tuấn Hưng

Khóa: 23.1

Page 13