Nghiên cứu giải pháp xử lý độ lún lệch mố cầu và đường đầu cầu trên nền đất yếu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.46 MB, 150 trang )
Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
VŨ THANH VÂN
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA MỐ
CẦU VÀ ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Chuyên ngành
:
Mã chuyên ngành
:
ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
60.58.60
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1
PGS. TS. CH ÂU NGỌC ẨN
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2
GV. TS. TRẦN XUÂN THỌ
Cán bộ chấm nhận xét 1
Cán bộ chấm nhận xét 2
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
Tp. HCM, ngày 06 tháng 11 năm 2007
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên
Ngày, tháng, năm sinh
Chuyên ngành
I- TÊN ĐỀ TÀI
:
:
:
:
Vũ Thanh Vân
27/05/1976
Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
Phái
Nơi sinh
MSHV
: Nam
: Nam Định
: 00905240
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA MỐ CẦU VÀ
ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mở Đầu
Chương 1
Tổng quan về lún lệch giữa mố cầu và nền đường đầu cầu trên
nền đất yếu
Chương 2
Cơ sở lý thuyết tính toán trụ đất xi măng
Chương 3
Nghiên cứu sử dụng trụ đất với chiều dài thay đổi xử lý độ lún
lệch giữa mố cầu và nền đường đầu cầu trên nền đất yếu
Chương 4
Phân tích nguyên nhân và giải pháp xử lý độ lún lệch nền đường
dẫn vào cầu Văn Thánh 2
Kết luận và kiến nghị
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
23/09/2006
IV- NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ
06/11/2007
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
• GVC. TS. CHÂU NGỌC ẨN
• GV. TS. TRẦN XUÂN THỌ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
PGS. TS. CHÂU NGỌC ẨN
GV.TS. TRẦN XUÂN THỌ
CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH
GVC. TS. VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH
Ngày 06 tháng 11 năm 2007
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH
- Trang 3 -
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây xây dựng cơ sở hạ tầng để thúc đẩy phát triển
kinh tế đang được triển khai mạnh mẽ. Một vấn đề chính trong xây dựng mạng
lưới giao thông là độ lún lệch đường dẫn đầu cầu khi xây dựng trên nền đất yếu.
Đặc điểm của đất yếu là có sức chống cắt nhỏ và độ nén lún lớn và hệ số thấm
nhỏ. Trụ đất xi măng với chiều dài thay đổi kết hợp vải địa kỹ thuật cường độ cao
là một trong những giải pháp pháp xử lý hiệu quả, giá thành rẻ. Luận văn này
trình bày cấu tạo, phương pháp tính toán xác định chiều dài đoạn đường dẫn,
khoảng cách bố trí trụ, chiều dài trụ, phương pháp lựa chọn loại vải địa kỹ thuật.
Ngoài ra trình bày đặc điểm chịu lực của trụ đất xi măng dưới nền đường. Phần
tính toán áp dụng thực tế đối với nền đường dẫn cầu Văn Thánh 2 trong giai đoạn
sửa chữa
ABSTRACK
In the recent years, contracting basal infrastructure is impulsed the
development of economic. A main major in contracting traffic network is
differential settlements at approach road on soft soil foudation. The characteristics
of soft soil are low shear strengh, hight compressibility, low permeability. Deep
cement mixing (DCM) columns with varying lengths used with geosynthetics is
one of the ways to treat effectively, cheap cost. The thesis is presented the
constructing principle, caculating mothod to determine the length of approach road,
spacing arrangement columns, length of columns, and solution of geosynthetics. In
addition, characteristic of deep cement mixing columns under road is presented the
approach road of Văn Thánh 2 bridge in repairing period is applied to study.
GVHD : PGS. TS. Chaâu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 4 -
LỜI CẢM ƠN
Trước hết học viên xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy:
•
PGS. TS. CHÂU NGỌC ẨN
•
GV. TS. TRẦN XN THỌ
Những người đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho học viên
hoàn thành luận văn này.
Học viên xin chân thành cảm ơn:
•
Ban giám hiệu trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
•
Phòng đào tạo sau đại học.
•
Bộ môn Địa Cơ Nền Móng - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - Trường Đại Học
Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
•
Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Thủy Lợi II – 169 Trần Quốc thảo –
Quận 3 – Thành phố Hồ Chí Minh.
•
Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Thủy Lợi-Thủy Điện Nam Việt - 169
Trần Quốc Thảo – Quận 3 – Thành phố Hồ Chí Minh.
•
Gia đình bạn bè, những người đã giúp đỡ học viên trong quá trình học tập.
Tp Hồ Chí Minh Ngày 05/11/2007
Học viên thực hiện luận văn
Vũ Thanh Vân
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 5 -
MỤC LỤC
Tóm tắt.....................................................................................................................03
Abstract ....................................................................................................................03
Lời cảm ơn ...............................................................................................................04
Mục lục ....................................................................................................................05
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................07
Đặt vấn đề ...............................................................................................................07
Mục đích nghiên cứu của luận văn...............................................................................08
Phạm vi nghiên cứu của đề tài ................................................................................09
Nội dung thực hiện trong luận văn ..........................................................................09
Hạn chế của đề tài ...................................................................................................10
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ
LÚN LỆCH
GIỮA MỐ CẦU VÀ
ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU........................11
1.1
Tổng quan....................................................................................................11
1.2
Đánh giá về hiện tượng lún đường dẫn đầu cầu .........................................12
1.3
Một số giải pháp chính xử lý đường đầu cầu ..............................................13
1.4
Một số đề tài xử lý lún lệch đường dẫn bằng trụ đất xi măng ...................14
1.5
Giới thiệu một số công trình xây dựng nền đường dẫn đầu cầu .................15
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TRỤ ĐẤT XI MĂNG .20
2.1.
Giới thiệu .....................................................................................................20
2.2.
Phương pháp thi công và các phản ứng tiếp theo của đất...........................27
2.3.
Các lọai đất thích hợp với việc xử lý trụ đất xi măng ................................27
2.4.
Phương pháp thi công trụ đất xi măng ........................................................28
2.5.
Phương pháp tính toán trụ đất xi măng .......................................................34
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 6 -
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG VỚI CHIỀU
DÀI THAY ĐỔI XỬ LÝ ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA MỐ CẦU VÀ
NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU .................. 50
3.1.
Giới thiệu .....................................................................................................50
3.2.
Tính toán độ lún của của nền thiên nhiên dưới nền đường .........................53
3.3.
Giải pháp cấu tạo đoạn đường dẫn .............................................................65
3.4.
Xác định chiều dài cần thiết của đoạn đường dẫn và chiều dài cọc tính
toán ..............................................................................................................67
3.5.
Xác định chiều dài trụ thiết kế và khoảng cách trụ thiết kế ......................72
3.6.
Đặc trưng vải địa và phương pháp tính toán loại vải phủ đầu trụ .............76
CHƯƠNG 4
PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ
ĐỘ LÚN LỆCH NỀN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU
VĂN THÁNH 2........................................................................82
4.1.
Tổng quan về cầu Văn Thánh 2..................................................................82
4.2.
Quá trình xảy ra sự cố công trình cho tới nay .............................................90
4.3.
Phân tích nguyên nhân và giải pháp xử lý..................................................96
4.4.
Kết luận .....................................................................................................127
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................128
Kết luận .................................................................................................................128
Kiến nghị ...............................................................................................................129
Hướng nghiên cứu tiếp theo ..................................................................................129
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 7 -
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Cơ sở hạ tầng kỹ thuật giao thông là một trong những yếu tố chính thúc
đẩy sự phát triển nhanh chóng nền kinh tế của một đất nước. Do vậy tất cả quốc
gia trên thế giới đều quan tâm đến vấn đề này, qui họach chi tiết mạng lưới giao
thông, thiết kế, đầu tư xây dựng hiệu quả nhất để đáp ứng được yêu cầu nêu trên.
Ở Việt Nam chúng ta từ khi thoát khỏi chiến tranh giành lại nền Hòa Bình cho đất
nước chúng ta đã xây dựng được rất nhiều công trình giao thông trên nền đất yếu
tầm cỡ khu vực và trên thế giới như : Công trình đừơng Xuyên , công trình đường
cao tốc Sài Gòn - Trung Lương, Công trình đường cao tốc Láng-Hòa Lạc, công
trình cầu Mỹ Thuận, cầu Bãi Cháy, cầu Thanh Trì, cầu Rạch Miễu, cầu Phú
Mỹ…Trong quá trình đầu tư xây dựng các công trình như vậy có một đặc điểm biến
dạng mà các kỹ sư đều quan tâm đến trong quá trình xây dựng công trình là độâ lún
lệch của đường đầu cầu. Vấn đề này đã gây ra rất nhiều phiền tóai cho các phương
tiện giao thông họat động trên tuyến và làm giảm hiệu quả của việc khai thác, vận
doanh. Đặc biệt cũng có những công trình sau khi đầu tư xây dựng xong cũng gặp
phải các sự cố ngòai mong muốn như công trình cầu đường Nguyễn Hữu Cảnh
(cầu Văn Thánh 2), công trình cầu Trường Phước quận 9 thành phố Hồ Chí Minh…
Vấn đề độ lún lệch của đường đầu cầu trên nền đất sét yếu hiện nay là
một trong những đề tài được đặt ra đòi hỏi phải có một giải pháp giải quyết triệt
để. Hiện nay có rất nhiều các đề tài khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu hiện
tượng, bản chất của vấn đề và đề ra những giải pháp khoa học hữu ích. Đề tài“
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐỘ LÚN LỆCH GIỮA MỐ CẦU VÀ
ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU” là một trong số những giải pháp
hữu ích đó. Đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp trụ đất trộn xi măng với công
nghệ trộn sâu, chiều dài trụ đất xi măng thay đổi theo trắc dọc tuyến đường trên
đầu trụ được gài móc trên đầu bằng một hoặc nhiều lớp vải địa kỹ thuật cường độ
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 8 -
cao. Đặc điểm của phương pháp này là dựa trên nguyên lý thủy hoá của xi măng
với đất tạo thành một thể cố kết hoá thông qua thiết bị thi công (máy vừa trộn, vừa
bơm vữa xi măng) làm cho vùng đất yếu được gia cố cứng hoá thành hệ thống cọc,
từ đó nâng cao độ cứng và mô đun biến dạng của nền. Thêm vào đó là một số đặc
điểm nổi trội so với các phương pháp khác là giá thành rẻ, thời gian thi công
nhanh, không gây chấn động, không gây tiếng ồn lớn, không bị ô nhiễm môi
trường, ảnh hưởng rất nhỏ đối với công trình lân cận. Học viên đi sâu nghiên cứu
và giải quyến vấn đề đó.
Phần nội dung học viên trình bày đặc điểm, tích chất của trụ đất xi măng,
phương pháp tính toán, các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng chịu tải của trụ, qua đó
ác định chiều dài đường dẫn thiết kế, chiều dài trụ thiết kế và khoảng cách hữu ích
giữa các trụ, phương pháp thi công… Trong từng chương học viên có trình bày chi
tiết đi từ nguyên lý cơ bản của vấn đề đến việc mô hình hóa bài toán và hình
thành những công thức tính toán, những đề nghị cần thiết cho việc thiết kế sau này
và những vấn đề thi công cần lưu ý. Phần trình bày nội dung học viên cũng sử
dụng các kết quả nghiên cứu đi trước mang tính kế thừa và phát triển đặc thù riêng
của ngành Địa kỹ thuật và sử dụng các qui trình qui phạm hiện hành trong nước và
cả nước ngoài.
Cuối cùng qua phần thực hiện của luận văn, học viên đưa ra giải pháp xử
lý hợp lý khắc phục độ lún lệch của nền đường đầu cầu trên nền đất sét yếu.
Ngoài ra học viên cũng muốn đóng góp một phần công sức của mình trong việc
khắc phục vấn đề này, vào công cuộc phát triển kinh tế và công nghiệp hóa và
hiện đại hóa đất nước.
Mục đích nghiên cứu của luận văn.
-
Đưa ra giải pháp khắc phục độ lún lệch đoạn đường dẫn đầu cầu bằng
phương pháp trụ đất xi măng có chiều dài trụ thay đổi kết hợp với vải địa kỹ thuật
cường độ cao gài móc trên đầu trụ.
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 9 -
-
Xác định chiều dài đoạn đường dẫn thiết kế cần thiết cho đường dẫn đảm
bảo công trình hoạt động tốt theo tiêu chuẩn kỹ thuật trong suốt quá trình khai
thác.
-
Xác định khoảng cách hợp lý giữa các trụ, chiều dài trụ thiết kế, phương
pháp tính toán để đạt được mục đích là khắc phục được hiện tượng lún lệch.
-
Các yếu tố chính ảnh hưởng tới khả năng chịu tải của trụ đất trộn xi măng.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài.
-
Đề tài mới chỉ giải quyết vấn đề lún lệch cho khu vực xây dựng nền đường
đầu cầu trên nền đất yếu với nền đồng nhất cao độ, chưa đề cập tới khu vực xây
dựng mà địa tầng thay đổi cao độ theo trắc dọc tuyến.
-
Chưa xét đến độ lún của nền đắp, chỉ xét đến độ lún của nền thiên nhiên.
Đề tài đề cập tới loại trụ cứng (có độ bền chống cắt ≥150kPa) và tiếp xúc với đất
xung quanh. Các loại trụ mềm và trụ nửa cứng không được đề cập trong tài liệu
này.
Nội dung thực hiện trong luận văn.
-
Mở đầu
Chương 1
Tổng quan về lún lệch giữa mố cầu và đường đầu cầu trên
nền đất yếu
-
Chương 2
Cơ sở lý thuyết tính toán trụ đất xi măng
-
Chương 3
Nghiên cứu sử dụng trụ đất xi măng vơi chiều dài thay đổi xử
lý độ lún lệch giữa mố cầu và nền đường đầu cầu trên nền đất
yếu
-
Chương 4
Phân tích nguyên nhân và giải pháp xử lý độ lún lệch nền
đường dẫn cầu Văn Thánh 2
-
Kết luận và kiến nghị
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thoï
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 10 -
Hạn chế của đề tài
-
Đề tài chỉ nghiên cứu các vấn đề lún lệch trên bài toán hai chiều(Bài toán
phẳng). Kết quả tính toán sẽ thiên về an toàn.
-
Đề tài chưa kể đến sự làm việc của toàn bộ hệ thống đường dẫn đầu cầu
và phần cầu chính. Tác giả chỉ chú tâm tới vấn đề nền thiên nhiên dưới nền đắp,
giả thiết mố cầu là bộ khung cứng không chuyển vị xoay và không ảnh hưởng tới
việc phân tích biến dạng
-
Trong điều kiện thời gian hạn hẹp để thực hiện luận văn học viên chưa có
điều kiện kiểm chứng kết quả tính toán đối với công trình ngoài thực tế để so sánh
và hiệu chỉnh số liệu.
-
Đối với công trình cầu Văn Thánh 2 tác giả tính toán chi tiết tuy vậy cũng
không được áp dụng ngoài thực tế để kiểm toán số liệu.
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 11 -
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ
LÚN LỆCH
GIỮA MỐ CẦU VÀ
ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
1.1.
Tổng quan
Nền đắp là một trong những loại công trình phổ biến mà chúng ta thường
gặp. Trong công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay,
khối lượng các công trình xây dựng trên nền đất yếu đã gia tăng một cách đáng kể
trong phạm vi cả nước nói chung và khu vực Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng.
Các vấn đề liên quan tới ổn định, biến dạng của nền đắp trên nền đất yếu là
những điều cần được quan tâm trước tiên. Do những thiếu sót của công tác khảo
sát, thiết kế hoặc thi công dẫn tới nền đường thường xuyên bị hư hỏng ngay trong
giai đoạn thi công và sau khi xây dựng công trình hoặc đã đưa nó vào sử dụng.
Hiện nay hiện tượng lún lệch nền đường đầu cầu gần như xuất hiện ở tất cả các
công trình cầu trên nền đầt yếu trên phạm vi cả nước. Công trình cầu Văn Thánh 2
trên tuyến đường Nguyễn Hữu Cảnh thuộc địa bàn thành phố Hồ Chí Minh là một
ví dụ điển hình, ngoài ra lún lệch đường dẫn đầu cầu còn xuất hiện ở rất nhiều
công trình khác như cầu Tân Thuận 2, cầu Bình Triệu 2, cầu Kênh Tẻ. Việc xử lý
hậu quả do những hư hỏng vì nền đắp bị mất biến dạng không kiểm soát được
thường rất phức tạp và tốn kém, chưa kể những hư hỏng này đôi khi còn gây ra
những hậu quả ngoài mong muốn.
Phạm vi đề tài này của học viên : “Về lý thuyết học viên tập trung nghiên
cứu về vấn đề sử dụng trụ đất xi măng với công nghệ trộn sâu xử lý lún lệch xảy
ra đối với đoạn đường dẫn đầu cầu xây dựng trên nền đầt yếu và về phần thực
hành học viên tập trung nghiên cứu nguyên nhân và giải pháp khắc phục lún
lệch của cầu Văn Thánh 2 bằng phương pháp trụ đất xi măng chiều dài thay đổi
theo trắc dọc, kết hợp vải dịa kỹ thuật cường độ cao”. Công trình được xây dựng
trên tuyến đường Nguyễn Hữu Cảnh, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh
hiện đang được dư luận hết sức quan tâm. Do thời gian nghiên cứu có hạn và phạm
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 12 -
vi khuôn khổ của đề tài, do vậy học viên chỉ đề cập tới những vấn đề gây ra biến
dạng công trình, các vấn đề khác gây ra làm mất ổn định trượt học viên không đề
cập trong đề tài này.
1.2.
Đánh giá về hiện tượng lún đường dẫn đầu cầu
-
Trong khu vực đồng bằng Sông Cửu Long tính tới nay đã xây dựng hàng
nghìn cây cầu phục vụ nhu cầu qua lại của người dân trong vùng và phát triển kinh
tế trong khu vực. Gần như toàn bộ công trình cầu xây dựng trong khu vực này là
xây dựng trên nền đất yếu. Đặc điểm của nền yếu là khả năng chịu tải của đất nền
thấp, biến dạng lớn và kéo dài, độ thấm nước tương đối nhỏ, độ nén lún lớn.
-
Theo thống kê năm 2005 của Sở Giao Thông Công Chính thành phố Hồ
Chí Minh có tổng số 61 cầu bị lún ngay ở vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn vào cầu
với mố. Các cầu thường xuyên phải duy tu đắp bù lún hằng năm như cầu Phú
Xuân thuộc địa bàn Quận 7, cầu Đỏ thuộc Quận Bình Thạnh, cầu Bình Triệu 2
Quận Bình Thạnh, cầu Đinh Bộ Lónh hằng năm phải đắp bù lún hằng 5÷7cm. Đặc
biệt cầu Văn Thánh 2 thì liên tục phải bù lún, mỗi lần lên tới cả vài chục centimet.
-
Hiện tượng lún lệch nền đường dẫn đầu cầu có thể do một số nguyên nhân
cơ bản sau đây :
1.2.1. Do tài liệu khảo sát địa chất công trình không chính xác:
-
Phương pháp thí nghiệm hiện trường không phù hợp.
-
Phương pháp lấy mẫu không đúng chuẩn.
-
Phương pháp vận chuyển và bảo quản mẫu làm cho mẫu không còn
nguyên trạng.
-
Phương pháp thí nghiệm trong phòng.
-
Dụng cụ thí nghiệm không đạt tiêu chuẩn.
-
Trình độ của cán bộ làm công tác thí nghiệm…
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 13 -
1.2.2. Do nhà thầu tư vấn
-
Chủû quan trong công tác thiết kế, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thiết kế,
không tính toán cụ thể giải pháp thiết kế.
-
Trình độ cán bộ làm công tác tư vấn còn non yếu, không đủ khả năng đánh
giá đúng bản chất hoạt động của nền đường đầu cầu làm cho giải pháp thiết kế
không phù hợp.
-
Do nguồn vốn hạn hẹp.
-
Lựa chọn vị trí và hình thức mố không phù hợp làm cho xuất hiện hiện
tượng trượt trồi.
1.2.1. Do nhà thầu thi công
-
Nhà thầu thi công làm không đúng với yêu cầu của đồ án thiết kế đã được
cơ quan có thẩm quyền phê duyệt.
-
Không tuân thủ qui trình thi công nghiêm ngặt.
-
Bớt xén vật liệu trong quá trình thi công.
-
Trình độ cán bộ thi công yếu kém.
1.2.
Một số giải pháp chính xử lý đường đầu cầu
-
Sử dụng móng cọc chế tạo sẵn bằng BTCT hoặc bằng thép. Đóng có cao
độ mũi cọc thay đổi kết hợp sàn giảm tải mềm : Sử dụng giải pháp này thích hợp
với các công trình lớn, không hạn chế về nguồn vốn, công trình có chiều sâu lớp
đất yếu dưới nền thiên nhiên dao động từ khoảng 3÷30m. Đặc điểm của giải pháp
này là do thiết kế cọc với cao độ mũi cọc thay đổi dọc theo chiều dài đường dẫn
(mũi cọc sâu nhất tại vị trí sát mố, mũi cọc cao nhất tại vị trí nối tiếp với nền
đường) làm cho khả năng chịu tải cọc giảm dần làm cho độ lún của nền đường
thay đổi dọc theo đường dẫn. Sử dụng loại sàn giảm tải mềm (dùng vải địa kỹ
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 14 -
thuật) mà không sử dụng sàn giảm tải cứng để đạt được mục đích biến dạng nền tự
nhiên dưới nền đường dẫn tuyến tính.
-
Sử dụng cọc vôi hoặc xi măng với cao độ thay đổi : Giải pháp phù hợp với
công trình có chiều cao đắp không quá cao có nghóa là vùng hoạt động của nền
đường không quá lớn. Giải pháp này đòi hỏi phải thí nghiệm đất nền kỹ lưỡng có
các tỷ lệ pha trộn hợp lý để đạt được khả năng chịu lực của cọc tốt nhất.
-
Sử dụng bấc thấm, cọc cát, giếng cát : Tương tự như các giải pháp trên là
làm cho độ cứng nền thay đổi tuyến tính giá trị giảm dần từ mố cầu tới nền đường
thiết kế. Mục đích của giải pháp là cho độ lún của nền đường thay đổi tuyến tính
giảm dần từ mố cầu tới nền đường đầu cầu. Giải pháp này phù hợp với các công
trình không quá lớn, chi phí xây dựng không quá cao.
1.3.
Một số nghiên cứu xử lý lún lệch đường dẫn bằng trụ đất xi măng
1.4.1. Xử lý nền đắp cao trên đất yếu bằng phương pháp cọc gia cố xi măng
Giải pháp để giải quyết độ lún lệch đường đầu cầu trên nền đất sét yếu
bằng công nghệ cọc mềm và cọc nửa cứng (có độ bền chống cắt ≤ 150kPa) có đất
tiếp xúc xung quanh. Nội dung nêu ra giải pháp tính toán chiều dài đường dẫn
thiết kế, phương pháp xác định khoảng cách cọc, chiều dài thi công cọc, phương
pháp tính toán chi tiết khi sử dụng giải pháp này. Tất cả các phương pháp tính
toán dựa trên một số quan điểm và có sử dụng phần mềm để để hỗ trợ tính toán.
Tuy vậy đề tài chưa đề cập đến phương pháp tính toán đối với cọc cứng (có độ bền
cắt ≥ 150kPa).
1.4.2. Xử lý đất yếu dưới nền đường các loại bằng phương pháp cọc tiếp cận
bằng đất gia cố xi măng.
Vấn đề do một số cán bộ phòng đường sân bay thuộc Phân viện Khoa học
Công nghệ Giao thông Vận tải phía Nam, thành phố Hồ Chí Minh thực hiện. Nội
dung tập trung nghiên cứu xử lý lún lệch bằng phương pháp cọc cứng (có độ bền
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thoï
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 15 -
cắt ≥ 150kPa) bằng phần mềm máy tính được viết trên cơ sở ngôn ngữ Vb.Net trên
nền frameWork Ver 1.0. Cơ sở dữ liệu trên nền Microsoft Access 2003. Phương
pháp tính toán cũng bằng phương pháp lặp dần nhưng toàn bộ phần tính toán thực
hiện bằng phần mềm do tác giả viết. Đặc điểm của phần mềm là sử dụng máy tính
hỗ trợ trong quá trình tính toán như vậy sẽ loại bỏ cơ bản sai số cơ học nhưng rất
khó khăn trong việc kiểm soát số liệu. Thực hiện tính toán và phân tích số liệu
phải do người kỹ sư thực sự có kinh nghiệm trong tính toán. Bài toán không đề cập
tới phương pháp tính cọc mềm và cọc nửa cứng, số liệu tính toán chưa được kiểm
soát và hiệu chỉnh theo thực tế số liệu đo.
1.4.
Giới thiệu một số công trình xây dựng nền đường dẫn đầu cầu
1.5.1. Công trình xây dựng tại Việt nam
1.5.1.1. Một số công trình xây dựng thành công:
Công trình cầu Bãi Cháy : Công trình nằm trên Quốc Lộ 18, thuộc địa phận
tỉnh Quảng Ninh, cầu xây dựng qua eo biển Cửa Lục, chiều dài cầu 903m, chiều
rộng toàn cầu rộng 25.3m, chiều dài đường dẫn khoảng 5000m hiện nay công trình
này được đánh giá là một trong những công trình xây dựng tốt nhất Việt Nam, hiện
theo quan trắc lún chưa thấy có biến dạng nền đường đầu cầu, tổng mức đầu tư
khoảng 2140 tỷ đồng.
Hình 1.1 –Hình ảnh cầu Bãi Cháy khi mới thi công xong
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 16 -
Cầu Mỹ Thuận : Cầu Mỹ Thuận thuộc địa phận tỉnh Vónh Long và tỉnh
Tiền Giang, nằm trên Quốc Lộ 1A, xây dựng qua sông Tiền, Cầu có chiều dài
L=1535m, khổ cầu B=24m, chiều dài đường dẫn thiết kế khoảng 160m. Công trình
này hiện nay được đánh giá là một trong những công trình xây dựng tốt nhất Việt
Nam, theo số liệu quan trắc lún hiện nay mức độ lún lệch đường dẫn đầu cầu
không đáng kể, cầu được khánh thành vào khoảng năm 1995.
Hình 1.2 –Hình ảnh cầu Mỹ Thuận khi mới thi công xong
1.5.1.2. Một số công trình chưa xây dựng thành công đường dẫn
-
Công trình cầu kênh Tẻ : Công trình xây dựng bắc qua Kênh Tẻ nối tiếp
giữa hai tuyến đường Bắc Nam và đường Khánh Hội. Công trình có chiều dài
khoảng 400m, khổ cầu B=20m thiết kế cho 2 làn xe ô tô và 2 làn người bộ hành,
được hoàn thành vào năm 2002, tuy vậy nhưng hiện nay nền đường đầu cầu đang
bị biến dạng nghiêm trọng. Chênh lệch lún trong khoảng 10m đường đầu cầu
khoảng 70cm mặc dù hiện nay đơn vị trực tiếp quản lý công trình là Sở Giao thông
Công chính Thành phố Hồ chí Minh đã thực hiện công tác duy tu bù lún hàng năm
nền đường dẫn nhưng mức độ biến dạng vẫn tiếp tục xảy ra. Hiện nay công trình
đang gây cản trở nghiêm trọng cho các phương tiện vận tải hoạt động trên đường
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 17 -
ảnh hưởng phát triển kinh tế xã hội trong nội vùng và ảnh hưởng tới đời sống tâm
lý của nhân dân trong khu vực.
Hình 1.3 –Hình ảnh đường dẫn đầu cầu kênh Tẻ
-
Công trình cầu Rạch Đóa 2 : Công trình xây dựng trên tuyến đường từ Quận
7 đi khu công nghiệp Hiệp Phước. Chiều dài cầu vào khoảng 400m, khổ cầu
B=7m, Công trình được hoàn thành vào năm 2003 tới nay đã gần 4 năm nhưng nền
đường dẫn đầu cầu hiện nay đang biến dạng nghiêm trọng, cơ quan quản lý công
trình hiện đang thường xuyên duy tu bù lún phần đường dẫn. Chênh lệch lún trong
phạm vi 10m đường đầu cầu vào khoảng 30cm và gây cản trở nghiêm trọng cho
các phương tiện vận doanh trên tuyến.
Hình 1.4 –Hình ảnh đường dẫn đầu cầu Rạch Đóa 2
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thoï
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 18 -
-
Công trình cầu Bình Triệu 2 : Công trình nằm trên Quốc Lộ 13, được hoàn
thiện vào năm 2000, chiều dài cầu L=500m, khổà cầu B=20m, tuy mới xây dựng
công trình được khoảng 5 năm nhưng nền đường dẫn đầu cầu bị biến dạng nghiêm
trọng, cơ quan quản lý tuyến là Sở Giao thông Công chính thành phố Hồ Chí Minh
thường xuyên phải tiến hành bù lún. Hiện nay chênh lệch lún trong phạm vi 10m
nền đường đầu cầu vào khoảng 30cm và gây trở ngại nghiêm trọng cho các
phương tiện giao thông hoạt động trên tuyến. Do công trình nằm trên tuyến đường
cửa ngõ vào thành phố, mật độ phương tiện giao thông hoạt động trên tuyến lớn,
do vậy Ban Quản Lý Dự n đang có kế hoạch trong năm 2007 sẽ tiến hành sửa
chữa, duy tu lại.
Hình 1.5 –Hình ảnh đường dẫn đầu cầu Bình Triệu 2
1.5.2. Công trình xây dựng trên thế giới
1.5.2.1. Một số công trình xây dựng thành công
-
Công trình cầu Akashi Kaikyo : Công trình xây dựng tại Nhật bản giữa đảo
Honshu and Awaji near Kobe, Hyogo, được hoàn thiện vào năm 1998, chiều dài
cầu 3.8km theo tài liệu thống kê hiện cũng không có những biến dạng đáng kể nền
đường đầu cầu.
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thoï
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
-
Trang 19 -
Hình 1.6 –Hình ảnh hoàn thiện cầu Akashi Kaikyo
1.5.2.2. Một số công trình xây dựng chưa thành công đường dẫn đầu cầu
Công trình cầu Loma Prieta thuộc bang California, Hoa Kỳ xây dựng vao
năm 1989, chiều dài cầu thiết kế L=120m. hiện nay bị hư hỏng mạnh đường dẫn
đầu cầu.
Hình 1.7 –Hình ảnh phá hủy đường dẫn đầu cầu Loma Prieta thuộc bang California
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 20 -
CHƯƠNG 2
2.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Giới thiệu
Từ rất lâu phương pháp trộn xi măng với đất nền dưới sâu gọi là phương
pháp trụ đất xi măng đã được rất nhiều nước trên thế giới sử dụng để cải tạo đất
yếu khi xây dựng công trình, điển hình là các quốc gia : Thụy Điển, Nhật. Trong
giai đọan này tại Viện địa kỹ thuật Thụy Điển cùng với Linden – Alimak A.B.
Giáo sư Bengt Broms đã áp dụng rộng rãi kỹ thuật trụ đất xi măng cho hố móng
và công tác đất, bao gồm cả khối đắp và hố đào trong đất sét yếu. Tới những năm
1970 Nhật Bản là nước phát triển mạnh mẽ công nghệ DMM (Deep Mixing
Method) gọi là phương pháp trộn sâu để cải tạo nền đất.
Trụ đất xi măng là một trong những phương pháp làm tăng nhanh chóng
sức chống cắt của đất bằng cách dùng các lọai máy chuyên dụng khoan sâu vào
trong đất nền đất yếu. Sau khi khoan tới độ sâu thiết kế của trụ dùng vòi phun với
áp lực cao để phun xi măng hoặc vữa xi măng theo tỷ lệ pha trộn hợp lý qua thí
nghiệm vào trong đất dưới sâu qua một ống có lỗ phun, sau đó được trộn cơ học
bằng các cánh quay. Sau khi xi măng gặp nước trong lỗ rỗng thì hiện tượng thủy
hợp xảy ra làm tăng nhanh cường độ của hỗn hợp đất và xi măng. Hỗn hợp này có
sức chống cắt tăng theo thời gian. Sản phẩm trụ đất xi măng này có tính thấm và
tính nén lún thấp hơn so với đất nền xung quanh (Bruce and bruce, 2003). Phương
pháp trụ đất xi măng nhằm một số mục đích:
Tăng cường khả năng chống biến dạng của nền đất:
-
Giảm độ lún và độ lún lệch
-
Giảm biến dạng ngang
-
Rút ngắn thời gian lún, rút ngắn thời gian xây dựng công trình
-
Giảm áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất sét yếu
Tăng cường sức chống cắt của đất nền để:
-
Tăng cường khả năng ổn định của đường, đê, đập…
-
Tăng cường khả năng chịu tải của nền
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 21 -
-
Giảm bớt áp lực đất chủ động lên tường chắn
-
Ngăn ngừa sự hóa lỏng của đất
Rút ngắn thời gian đông cứng nền đất để:
-
Giảm bớt chấn động gây ra do các dòng xe ô tô, xe lửa hoạt động trên các
tuyến đường cao tốc, đường ray.
-
Giảm bớt chấn động cho các vùng đất xung quanh khu vực xây dựng.
2.1.1. Các phương pháp bố trí trụ đất xi măng trên mặt bằng
Tùy theo từng loại công trình, tùy từng mục đích sử dụng mà áp dụng các
phương án bố trí trụ đất xi măng. Dưới đây là một số cách bố trí trụ đất xi măng
trên mặt bằng xây dựng công trình
-
Dạng không gian
a) Loại cột
c) Loại mắt cáo
b) Loại tường
d) Loại khối
Hình 2.1 – Một số phương pháp bố trí trụ đất xi măng trên mặt bằng dạng không
gian
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 22 -
-
Trên mặt bằng
Kiểu cột
Kiểu tiếp xúc
Kiểu cột
Kiểu tường
Kiểu kẻ ô
Kiểu kẻø ô tiếp xúc
Kiểu diện
Kiểu cột tiếp xúc
Kiểu cột
Kiểu kẻø ô tiếp xúc
Kiểu tường tiếp xúc
Kiểu kẻ ô tiếp xúc
Hình 2.2 – Một số phương pháp bố trí trụ đất xi măng trên mặt bằng
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 23 -
2.1.2. Một số trường hợp có thể bố trí trụ đất xi măng
Một số trường hợp có thể áp dụng được phương pháp trụ đất xi măng để xử
lý nền móng công trình
Tăng cường ổn định mái dốc
Tăng cường ổn định mái dốc, giảm lún
Giải quyết lún lệch, ổn định nền
Ổn định mái hố đào
Làm móng công trình
Bảo vệ công trình liền kề hố đào sâu
Hình 2.3 – Một số trường hợp sử dụng trụ đất xi măng
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thoï
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
- Trang 24 -
2.1.3. Các sự cố có thể xảy ra đối với trụ đất xi măng
-
Kitazume năm 2000 và Inagaki năm 2002, Miake năm 1991 thí nghiệm
bằng máy li tâm
Hình 2.4 – Một số trường hợp trụ đất xi măng bị phá hoại bằng thí nghiệm
-
Kivelo năm 1998 và Broms năm 1999
Loại a
Loại b
Loại c
Loại d
Loại e
Loại f
Loại g
Loại h
Hình 2.5 – Một số trường hợp trụ đất xi măng bị phá hoại theo mô phỏng
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ chống cắt của trụ đất xi măng
-
Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng
GVHD : PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn
GV. TS. Trần Xuân Thọ
Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ
