Giải pháp thi công nền đường đắp trên đất yếu

THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP
TRÊN ĐẤT YẾU
 Khái niệm
 Tính chiều cao phòng lún và xác định chính xác







chiều cao đất đắp
Xây dựng nền đắp theo giai đoạn
Tăng chiều rộng nền đường, làm bệ phản áp
Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu
Giảm trọng lượng nền đắp
Phương pháp gia tải tạm thời
Những biện pháp cải tạo điều kiện ổn định và
biến dạng của nền đất yếu


KHÁI NIỆM
Hiện chưa có khái niệm rõ ràng về đất yếu.
Dựa trên tính chất cơ lý của đất có thể coi đất yếu là
những loại đất có đặc điểm sau:
- Khả năng chịu tải thấp: R = 0,51 kg/cm2
- Biến dạng lớn: E0 ≤ 50 kg/cm2
- Góc nội ma sát nhỏ:  = 480
- Cường độ lực dính nhỏ: c = 0,05 0,1 kg/cm2
- Khả năng chống cắt nhỏ
- Độ thấm nước nhỏ

- Hàm lượng nước cao, gần như bão hoà
- Hệ số rỗng lớn
- Có lẫn hữu cơ


KHÔNG ỔN ĐỊNH
Đắp theo
giai đoạn
Bệ phản áp

Đào thay
một phần
đất yếu

Giảm chiều
cao nền
đắp

Không ổn định

Nền đất
trên cọc

Đắp bằng
vật liệu
nhẹ

Cột ba lát

Cột đất gia cố

vôi, xi măng

Đắp thay
toàn bộ
đất yếu


LÚN NHIỀU KÉO DÀI
Đào thay
một phần
đất yếu

Giảm chiều
cao nền
đắp

Đắp trên
lớp đệm,
đắp đất
trên bè

Đắp bằng
vật liệu nhẹ

Cột ba lát
Lún nhiều
kéo dài
Đắp thay
toàn bộ
đất yếu

Gia tải
tạm thời

Nền đất
trên cọc
Cọc cát và
rãnh cát

Cột đất
gia cố
vôi, xi măng


CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ
Thay đổi sửa chữa đồ án thiết kế (như giảm
chiều cao nền đắp hoặc di chuyển vị trí tuyến
đến khu vực có chiều dày lớp đất yếu mỏng).
Đây là biện pháp tốt nhất, nên cố gắng áp dụng
Các biện pháp liên quan đến việc bố trí thời gian
(xây dựng theo giai đoạn), các biện pháp về vật
liệu (bệ phản áp, đắp bằng vật liệu nhẹ, đào bỏ
một phần đất yếu, …) hoặc các biện pháp liên
quan đến cả hai giải pháp trên (gia tải tạm thời)


CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ
Các biện pháp xử lý bản thân nền đất yếu
(như cọc cát, cột balát, cột đất gia cố vôi,
nền cọc, …). Nhóm biện pháp này đòi hỏi

phải có các thiết bị chuyên dụng và do các
xí nghiệp chuyên nghiệp thi công


CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ
Chọn biện pháp nào cần phải phân tích đầy
đủ theo các nhân tố sau:
- Tính chất và tầm quan trọng của công
trình
- Thời gian
- Tính chất và chiều dày của lớp đất yếu
- Giá thành xây dựng


CÁC NHÓM BIỆN PHÁP XỬ LÝ
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể đối với công trình sau khi
thi công, cần phải xác định độ lún tổng cộng và
độ lún cho phép. Ví dụ khi đưa đường vào sử
dụng yêu cầu độ lún phải nhỏ hơn X cm/năm
Thời gian kể từ khi khởi công xây dựng công trình
cho đến khi đưa công trình vào sử dụng cũng là
một nhân tố quan trọng cần phải xét đến khi
chọn phương pháp xử lý. Nếu khoảng thời gian
dãn cách đó mà càng dài thì biện pháp xử lý rẻ
nhất sẽ là biện pháp được chọn


CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ DƯỚI TÁC
DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI
TRỌNG

Mục tiêu:
- Đảm bảo sự ổn định của nền đắp trong khi
xây dựng
- Đạt được một độ lún phù hợp với thời gian
thi công


CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ DƯỚI TÁC
DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI
TRỌNG
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 0,51m
để tăng nhanh thời gian cố kết


CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ DƯỚI TÁC
DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI
TRỌNG
Trình tự tiến hành:
- Tính chính xác chiều cao phòng lún và
chiều cao đất đắp
- Kiểm tra ổn định ứng với chiều cao đắp
đất có xét đến phòng lún
- Chọn biện pháp xử lý thích đáng để đạt
được 2 mục tiêu đã nêu

TÍNH CHIỀU CAO PHÒNG LÚN VÀ
XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC CHIỀU CAO
ĐẮP ĐẤT
HR = H + S
Trong đó:
- H là hiệu giữa độ cao thiết kế và cao độ
của nền đất thiên nhiên
- HR là chiều cao của nền đất đắp
- S là độ lún do nền đắp chiều dày HR gây
ra
Tính S theo phương pháp cộng lún từng lớp
(Xem GT Cơ học đất)


XÂY DỰNG NỀN ĐẮP THEO 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 cường độ của
nó bằng cách đắp đất từng lớp một, cho
cho đất nền cố kết, sức chịu cắt tăng lên,
có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn
thi mới đắp lớp đất tiếp theo


XÂY DỰNG NỀN ĐẮP THEO GIAI
ĐOẠN
Có thể kiểm tra trạng thái cố kết của đất yếu dưới
nền đắp bằng các biện pháp sau:
- Đo áp lực lỗ rỗng

- Đo độ lún của lớp đất yếu
- Xác định độ tăng của lực dính Cu bằng thí
nghiệm cắt cánh
Đây là biện pháp xử lý đơn giản nhất nhưng thời
gian thi công kéo dài
Nếu thời gian giữa các giai đoạn xây dựng quá dài
thì có thể kết hợp với biện pháp cọc cát


TĂNG CHIỀU RỘNG NỀN
ĐƯỜNG, LÀM BỆ PHẢN ÁP
Khi cường độ chống cắt của nền đất yếu không đủ để xây
dựng nền đắp theo giai đoạn hoặc khi thời gian cố kết
quá dài so với thời gian thi công dự kiến thì có thể áp
dụng các biện pháp nhằm tăng độ ổn định, giảm khả
năng trồi đất ra hai bên
Bệ phản áp đóng vai trò một đối trọng, tăng độ ổn định và
cho phép đắp nền đường với chiều cao lớn hơn, do đó
đạt được độ lún cuối cùng trong một thời gian ngắn hơn.
Bệ phản áp còn có tác dụng phòng lũ, chống sóng,
chống thấm nước, ...
So với việc làm thoải độ dốc taluy, đắp bệ phản áp với một
khối lượng đất bằng nhau sẽ có lợi do giảm được mô
men của các lực trượt nhờ tập trung tải trọng ở chân
taluy


TĂNG CHIỀU RỘNG NỀN
ĐƯỜNG, LÀM BỆ PHẢN ÁP
Kích thước bệ phản áp thường lấy như sau:

- Chiều cao bằng 40-50% chiều cao nền đường H
- Chiều rộng bằng 2-3 lần chiều dày lớp đất yếu D
Bệ phản áp thường được đắp cùng một lúc với việc
xây dựng nền đắp chính. Nếu không cho máy thi
công đi lại trên đó thì không cần đầm lèn. Nếu có
dùng cho máy đi lại thì phần dưới của bệ phản áp
phải đắp bằng vật liệu thấm nước
Tuy nhiên muốn cho bệ phản áp phát huy được
hiệu quả để có thể xây dựng nền đắp một giai
đoạn thì thể tích của nó phải rất lớn. Vì vậy
phương pháp này chỉ thích hợp nếu vật liệu đắp
nền rẻ và phạm vi đắp đất không bị hạn chế


ĐÀO BỎ MỘT PHẦN HOẶC TOÀN
BỘ ĐẤT YẾU
Áp dụng biện pháp này trong các trường hợp:
- Khi thời gian sử dụng là rất ngắn và đào bỏ đất yếu
là một giải pháp tốt để tăng nhanh quá trình cố kết
- Khi các đặc trưng cơ học của đất yếu nhỏ mà việc
cải thiện nó bằng cố kết là không có hiệu quả để
đạt chiều cao thiết kế của nền đắp. Như vậy chỉ có
thể xây dựng nền đắp sau khi đào bỏ toàn bộ lớp
đất yếu (nếu lớp đất là xấu cả) hoặc đào bỏ phần
mặt có cường độ thấp nhất so với các lớp còn lại
- Khi cao độ thiết kế gần với cao độ thiên nhiên,
không thể đắp nền đường đủ dày để đảm bảo
cường độ cần thiết dưới kết cấu mặt đường

ĐÀO BỎ MỘT PHẦN HOẶC TOÀN
BỘ ĐẤT YẾU
Để tính kích thước hợp lý nhất của phần đất đào
bỏ đi, cần xét đến các nhân tố sau:
- Về mặt kinh tế: Chỉ đào toàn bộ lớp đất yếu khi
chiều dày không quá lớn. Thông thường thì giá
thành đào bỏ đất yếu xấp xỉ với giá thành làm
cọc cát, tuy nhiên làm cọc cát thì phải mất thời
gian khá dài chờ cho đất yếu cố kết
Trong thực tế khó xác định được một chiều sâu
kinh tế vì nó liên quan đến nhiều điều kiện cụ
thể của hiện trường
- Về chiều rộng tối thiều để đào bỏ đất, cần được
quyết định có chú ý đến khả năng mất ổn định
của phần đất yếu còn lại trong khi thi công


GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP
Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho
phép căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ 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
Dùng vật liệu nhẹ đắp nền đường: Sử dụng các
vật liệu đắp có trọng lượng thể tích nhỏ thì có
thể loại trừ được các yếu tố bất lợi ảnh hưởng
đến sự ổn định của nền đắp cũng như giảm độ
lún

GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP
Các yêu cầu với vật liệu nhẹ dùng đắp nền
đường như sau:
- Dung trọng nhỏ
- Có cường độ cơ học nhất định
- Không ăn mòn bê tông và thép
- Có khả năng chịu nén tốt nhưng độ nén
lún nhỏ
- Không gây ô nhiễm môi trường


GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP
Các vật liệu nhẹ thường dùng:
- Dăm bào, mạt cưa
- Than bùn nghiền, đóng bánh
- Tro bay, xỉ lò cao
- Bê tông xen lu lô
- Polystyren nở


GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP
Dăm bào, mạt cưa khó đầm chặt, chóng mục nát
và ô nhiễm nước nên không thích hợp để xây
dựng các nền đắp có chất lượng cao
Than bùn cũng chỉ thích hợp với các nền đường
có độ lún cho phép lớn
Tro bay, xỉ lò cao thường nặng hơn so với các vật
liệu nhẹ khác và là những vật liệu nhạy cảm với

nước nên thường sử dụng để đắp phần nền
đường ở trên mực nước ngầm


GIẢM TRỌNG LƯỢNG NỀN ĐẮP
Bê tông xenlulô và Polystyren nở là những
loại vật liệu đắt tiền
Polystyren nở là loại vật liệu nhẹ có triển
vọng nhất vì trọng lượng thể tích nhỏ, đã
được dùng nhiều ở nước ngoài, được
dùng dưới dạng khối đặt thành lớp đều
đặn trong nền đắp, bên ngoài bọc bằng
các lớp vật liệu chống hydrocacbure


PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TẠM
THỜI
Phương pháp này gồm có việc đặt một gia
tải (thường là 2-3m nền đắp bổ sung)
trong vài tháng rồi sẽ lấy đi ở thời điểm t
mà ở đó nền đường sẽ đạt độ lún cuối
cùng dự kiến như với trường hợp với nền
đắp không gia tải. Nói cách khác, đây là
phương pháp cho phép đạt được một độ
cố kết yêu cầu trong một thời gian ngắn
hơn


PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TẠM
THỜI

Gia tải này phải phù hợp với điều kiện ổn định của
nền đắp. Phương pháp này chỉ dùng khi chiều
cao tới hạn cao hơn nhiều so với chiều cao thiết
kế
Để tính áp lực tăng thêm và thời gian tác dụng của
nó cần áp dụng phương pháp tính đã giới thiệu
trong GT Cơ học đất. Tăng trị số tải trọng tác
dụng lên trên bề mặt lớp đất yếu, tính các trị số
độ lún tương ứng, rồi chọn trị số độ lún gần với
độ lún ổn định của nền đắp trong thời hạn thi
công cho trước