Tài liệu Kỹ thuật xây dựng công trình Đường ô t ô doc

-1tuy kỹ thuật xây dựng cơng trình Đường ơ t ô

3.1. công tác dọn dẹp

3.1.1. Đại cương:

Trước khi bắt đầu công tác làm đất phải phát quang cây, dẫy cỏ, đào gốc cây, di chuyển những mảnh
vụn, di chuyển các tảng đá to, cày xới và san phẳng lớp đất mặt trong phạm vi thi công và khu vực mỏ đất
đắp hoặc thùng đấu theo phạm vi đã chỉ ra trong các bản vẽ thiết kế. Phạm vi giới hạn của khu vực cơng trình
bao gồm phạm vi chiếm dụng từ các hình cắt ngang cộng thêm 2m bên ngồi đỉnh ta luy nền đào hoặc chân
ta luy nền đắp. Cây cối, các vật thể theo qui định phải giữ lại sẽ được bảo vệ khỏi hư hại và hỏng hóc.

Mặt đất thiên nhiên trong khu vực nền đường hoặc những khu vực được chỉ rõ trong thiết kế sau khi
phát cây sẽ được đào bỏ lớp đất hữu cơ hoặc lớp đất mặt theo giới hạn và độ sâu đã chỉ ra trong hồ sơ thiết
kế. Các khu vực nền đường đi qua các ao, hồ, kênh, mương v.v... trước khi đắp nền đường sẽ được vét bỏ
toàn bộ lớp bùn (nếu có) theo qui định trong hồ sơ thiết kế.

Nhà thầu sẽ thực hiện lên ga, cắm cọc: dựa vào cắt ngang, xác định phạm vi mép ta luy đào, đắp để
thi công theo cao độ thiết kế.

3.1.2. Những yêu cầu thi công:

3.1.2.1. Thực hiện:

Công việc này tuân thủ đúng theo qui định trong phần 2 của TCVN 4447-1987 ban hành theo quyết
định số 83/UBXD về thi công và nghiệm thu công tác đất.

Công tác phục hồi tim tuyến: Dùng máy toàn đạt điện tử để xác định nhanh và chính xác cao độ ,
tọa độ các điểm khống chế hoặc có thể dùng máy thủy bình, kinh vĩ loại thông thường kết hợp với thước dây.

-2Công tác lên khuôn đường: dùng bản vẽ mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang nền đường để lên
khuôn đường đúng theo thiết kế. Các cọc lên khuôn đường được dời ra khỏi phạm vi thi công.

Công tác dọn dẹp:

Những hịn đá to cản trở việc thi cơng nền đường đào hoặc nằm ở các đoạn nền đường đắp có chiều
cao nhỏ hơn 1,5m đều phải được phá huỷ. Những khối đá có thể tích > 1,5m3 hoặc những kết cấu khác cần
đến dùng mìn để nổ phá thì Nhà thầu sẽ lập và trình Tư vấn giám sát (TVGS) phương án tổ chức thi công và
đảm bảo an tồn. Những hịn đá có thể tích < 1,5m3 đều có thể đưa ra khỏi phạm vi thi cơng bằng phương
pháp cơ giới (Hình 1).

Hình 1.

Trình tự thi cơng dọn đá bằng máy ủi

a) Đào đất ở chân hòn đá;

b) Bẩy đá;

c) Vận chuyển;

Chặt các cành cây vươn xoè vào phạm vi thi công tới độ cao 6m. Các giới hạn đào đất để đắp và đào
tận dụng được phát quang sạch sẽ. Đánh gốc cây khi chiều cao nền đường đắp ≤ 1,50m hoặc chiều cao gốc
cây cao hơn mặt đất thiên nhiên 15÷20cm. Dùng máy ủi, máy kéo để làm đổ cây hoặc dùng biện pháp chặt và
cưa cây, sau đó đào gốc cây (Hình 2 và Hình 3). Sử dụng phương pháp cưa chạy điện để cưa cây là hiệu quả
nhất.

Nhà thầu sẽ đào bỏ lớp đất hữu cơ hoặc lớp đất mặt thiên nhiên trên cùng (hoặc lớp bùn) được chỉ rõ
theo thiết kế. Dùng máy ủi hoặc máy xúc chuyển để bóc lớp đất hữu cơ (Hình 4).

-3-

Hình 3. Dọn gốc cây bằng máy ủi.

a

a) Lưỡi ủi đẩy gốc cây (đường kính < 20cm);

b) Cắt rễ và lật gốc (đường kính 20÷26)cm;

Hình 2.

Dùng máy kéo để ngã cây

a) Kéo ngã 1 cây;

b) Kéo ngã 3 cây;

c) Đẩy gốc cây bằng lưỡi ủi (đường kính > 26cm);

d) Cắt rễ cây (đường kính > 26cm);

e) Lật gốc và vận chuyển;


-4-

Hình 4.

Sơ đồ dọn lớp đất hữu cơ ở nền đắp

1) Dải đất đã dọn lớp đất hữu cơ;

2-3) Đất hữu cơ được đẩy ra;

4) Đống đất hữu cơ 100÷200m3;

3.1.2.2. Lấp lại và chỗ đổ (hoặc bảo quản):


-5Các hố tạo thành sau khi đào gốc cây hoặc sau khi di chuyển các chướng ngại vật khác sẽ được Nhà
thầu lấp lại bằng vật liệu đắp thích hợp và đầm lèn đạt độ chặt yêu cầu.

Tất cả các vật liệu phát quang, đào bỏ (trừ các vật liệu được chỉ định giữ lại để tái sử dụng) sẽ được
Nhà thầu dùng ô tô vận chuyển đến nơi đổ tại các vị trí đã được lựa chọn và được địa phương và Tư vấn
giám sát chấp thuận, không đốt bất kỳ loại vật liệu nào. Nếu cho phép chôn lấp thì lớp phủ dày ít nhất 30cm
và đảm bảo mỹ quan.

Vật liệu tận dụng lại sẽ được chất đống với mái dốc 1:2 và sẽ bố trí ở những chỗ khơng ảnh hưởng
đến việc thốt nước, giao thơng, ... và được che phủ bề mặt.

3.2. CÔNG tác PHá huỷ CƠNG TRình cũ

3.2.1. Đại cương:

Cơng tác này bao gồm: phá bỏ một phần hoặc toàn bộ các cầu cũ, cống cũ, các kết cấu xây dựng và
các chướng ngại vật khác không được phép giữ lại đã được chỉ ra trong hồ sơ thiết kế được phê duyệt. Các
loại vật liệu thu được từ công tác này cho phép tận dụng lại sẽ được bảo quản tốt, tránh hư hại và hỏng hóc.
Các hố tạo thành sau khi phá bỏ các kết cấu cũ sẽ được Nhà thầu lấp lại bằng vật liệu đắp thích hợp và đầm

lèn đạt độ chặt yêu cầu.

3.2.2. Những yêu cầu thi công:

3.2.2.1. Thực hiện:


-6Công việc này tuân thủ đúng theo qui định trong phần 2 của TCVN 4447-1987 ban hành theo quyết
định số 83/UBXD về thi công và nghiệm thu công tác đất.

Nhà thầu sẽ không phá huỷ các cầu, cống và các kết cấu khác phục vụ đảm bảo giao thông đến khi có
phương án phù hợp và được sự chấp thuận của Tư vấn giám sát.

Những kiến trúc phần dưới của các cơng trình cũ sẽ được phá bỏ đến đáy dịng chảy (nếu khơng có
u cầu khác của Tư vấn giám sát).

Có thể sử dụng phương pháp nổ phá đối với những kết cấu kiến trúc có khối lớn nhưng không gây hư
hỏng đối với kết cấu xung quang và phải được sự đồng ý của Kỹ sư TVGS hoặc sử dụng phương pháp thủ
công để phá hủy kết cấu.

3.2.2.2. Lấp lại và chỗ đổ (hoặc bảo quản):

Các hố tạo thành do việc phá huỷ cơng trình cũ hoặc các chướng ngại vật khác sẽ được Nhà thầu lấp
lại bằng vật liệu đắp thích hợp và đầm lèn đạt độ chặt yêu cầu.

Tất cả các vật liệu sau khi phá huỷ (trừ các vật liệu được chỉ định giữ lại để tái sử dụng) sẽ được Nhà
thầu dùng ô tô vận chuyển đến nơi đổ tại các vị trí đã được lựa chọn và chấp thuận. Nếu cho phép chôn lấp
thì lớp phủ dày ít nhất 30cm và đảm bảo mỹ quan.

Tất cả các loại vật liệu tháo dỡ ra được chỉ định tận dụng lại sẽ được Nhà thầu vận chuyển đến nơi

tập kết và bảo quản tốt theo đúng qui định.


-7-

3.3. công tác xây dựng nền đường thông thường

3.3.1. Đại cương:

Công tác xây dựng nền đường thông thường bao gồm: Đào lấy đất rãnh biên và thùng đấu bên đường
(một bên hoặc hai bên) để đắp nền đường; Đào lấy đất nửa bên trên của nền đào để đắp nền đắp ở nửa bên
dưới (nền nửa đào nửa đắp); Đào lấy đất ở thùng đấu tập trung hoặc ở nền đào vận chuyển đến chỗ đắp để
đắp nền đường; Đào lấy đất ở nền đào vận chuyển đến chỗ đổ đất, hoặc đem đất từ nền đào chữ L đổ ra phía
bên dưới của nền đào.

3.3.2. Phân loại vật liệu xây dựng nền đường:

Chọn đất để đắp nền đường theo thứ tự ưu tiên sau:

- Đất á cát, đặc biệt là loại á cát có thành phần cấp phối tốt, có cường độ và độ ổn định cao, dễ thi
cơng.


-8- Đất á sét, á sét lẫn sỏi sạn.

Việc lựa chọn đất xây dựng theo quy định trong “Phân loại đất trong xây dựng” theo tiêu chuẩn Việt
Nam TCVN 5474 - 1993 hoặc theo AASHTO.

3.3.2.1. Vật liệu khơng thích hợp:

Các loại vật liệu dưới đây được xem là khơng thích hợp:

- Đất mặt trên nền thiên nhiên, đất sét có hàm lượng hữu cơ cao, đất bùn, đất có chứa chất độc hố
học, đất có chứa nhiều chất hữu cơ như than bùn, chất phế thải.

- Các loại đất có chứa chất hữu cơ gây hại như rễ cây, cỏ, nước thải.

- Các loại vật liệu trong vùng đất sụt trượt.

- Đất có giới hạn chảy > 80 hoặc chỉ số dẻo > 55, đất có độ ẩm tự nhiên > 100%, đất có dung trọng tự
nhiên < 0,8T/m3.

- Theo tiêu chuẩn AASHTO T 258-81: đất trương nở có chỉ số hoạt động > 1,25 hoặc độ trương nở
vào loại “rất cao”, “cực cao”. Chỉ số hoạt động xác định theo tỷ số: chỉ số dẻo (AASHTO T 90-87)/phần
trăm hạt sét (AASHTO T 90-87).

- Các loại vật liệu không được sự chấp thuận của Tư vấn giám sát.

- Đất cát khơng dính: tính thốt nước và ổn định nước đều tốt, chiều cao mao dẫn rất nhỏ, góc nội ma
sát khá cao nhưng dễ rời rạc, dễ bị nước xói mịn nên khơng dùng cho nền đắp có mái dốc nếu như khơng
trộn thêm một ít đất dính hoặc gia cố bề mặt ta luy để tăng độ ổn định của nền đường

- Đất bụi: do chứa nhiều các hạt mịn mao dẫn nghiêm trọng, khi khơ dễ bị gió thổi bay, rất dễ bị ẩm
ướt, khi bão hoà nước có thể bị hố lỏng do chấn động.


-9- Đất dính: ít thấm nước, khi thấm nước cường độ giảm nhiều, sự thay đổi thể tích do trương nở và co
rút khi khơ ẩm tuần hồn cũng lớn, khi q khơ hoặc q ẩm đều khó thi cơng.

- Đất sét nặng: hầu như khơng thấm nước, lực dính kết rất lớn, khi khơ rất khó đào đắp, khi ẩm tính

trương nở và tính dẻo đều rất lớn.

- Đá mềm: dễ phong hoá sau khi ngấm nước cường độ giảm thấp, biến dạng lớn.

3.3.2.2. Vật liệu mượn có lựa chọn:

Là loại vật liệu có các hạt qua lỗ sàng vuông 75mm và không vượt quá 15% trọng lượng lọt qua lỗ
sàng 0,075mm theo thí nghiệm AASHTO T 11. Chỉ số dẻo của vật liệu không > 6% theo AASHTO T 90 và
giới hạn chảy không > 30% theo AASHTO T 89.

3.3.2.3. Vật liệu đắp dạng hạt có lựa chọn:

Là các loại vật liệu như: cát, sỏi hay các vật liệu hạt sạch khác với chỉ số dẻo không > 6% theo
AASHTO T 90.

Dùng để đắp ở khu vực đất bão hịa hoặc ngập lụt khơng tránh được.

3.3.2.4. Vật liệu dính đắp ta luy nền đắp:

Là loại đất có khơng ít hơn 25% thành phần hạt sét (hạt < 0,002mm). Loại này có thể là cấp phối của
sét lẫn sỏi sạn, á sét, sét có độ dẻo trung bình, chỉ số dẻo không < 20% theo AASHTO T 90 và giới hạn chảy
không < 30% theo AASHTO T 89, khả năng kết dính khơng < 5kPa (0,05 kG/cm 2) trong điều kiện thốt
nước hồn tồn.

3.3.2.5. Vật liệu thích hợp:

Các loại vật liệu sau được xem là thích hợp:


- 10 - Đá cục khó phong hố: thốt nước tốt, cường độ cao, ổn định nước. Khi đắp khe hở giữa các hòn đá

phải được chèn chặt để các hịn đá khơng bị dịch chuyển gây lún.

- Đất đá dăm (đá sỏi): thoát nước tốt, hệ số ma sát cao, ổn định nước, dễ thi công đầm nén.

- Đất á cát: góc nội ma sát tương đối cao lại có tính dính, dễ đầm lèn để đạt cường độ và độ ổn định
tốt.

- Mọi vật liệu được chỉ ra trong hồ sơ thiết kế và được chấp nhận của Tư vấn giám sát hoặc có kết
quả thí nghiệm phù hợp với các chỉ tiêu cơ lý theo qui định.

Bảng 1. Các loại đất đắp nền đường

Loại đất

Tỷ lệ hạt cát (2-:-0,05mm)

Chỉ số dẻo

theo % khối lượng

Khả năng sử dụng

á cát nhẹ, hạt to

> 50 %

1÷7

Rất thích hợp

á cát nhẹ

> 50 %

1÷7

Thích hợp

á sét nhẹ

> 40 %

7 ÷ 12

Thích hợp

á sét nặng

> 40 %

12 ÷ 17

Thích hợp

Sét nhẹ

> 40 %

17 ÷ 27

Thích hợp

- Vật liệu rải dày 30÷50cm trên mặt nền đắp sẽ được chọn lọc kỹ theo đúng các chỉ tiêu kỹ thuật qui
định cho lớp Subgrade (lớp đất có độ đầm chặt yêu cầu K≥0,98) và phù hợp theo AASHTO T 193-81, có


- 11 CBR không < 8% sau 4 ngày bão hịa và đạt độ chặt 100% dung trọng khơ lớn nhất, xác định theo AASHTO
T 99-90.

3.3.3. Sai số cho phép khi thi công nền, mặt đường:

3.3.3.1. Sai số tuyệt đối:

- Vị trí tim tuyến so với thiết kế:

± 20mm;

- Cao độ nền đã đầm nén:

± 25mm;

± 20mm;

- Cao độ lớp móng dưới mặt đường

± 15mm;

- Cao độ lớp móng trên mặt đường

- Cao độ lớp mặt đường bêtông asphalt, bêtông xi măng

± 10mm;

3.3.3.2. Sai số chiều dày:

Lớp móng dưới, vật liệu hạt đã đầm chặt

+ 10%, -5%

3.3.3.3. Độ bằng phẳng:

Khi dùng thước 3m cạnh thẳng kiểm tra độ bằng phẳng của mặt đường, khe hở không vượt quá:

- Mặt nền đã đầm chặt

12mm

- Mặt móng dưới đã đầm chặt

8mm

- Mặt móng trên đã đầm chặt

6mm


- 12 - Mặt đường bêtông asphalt, bêtông xi măng

3mm

3.3.4. Thi công nền đường đào

3.3.4.1. Đại cương:

Công tác này bao gồm tất cả các hình thức đào đất hình thành nền đường theo đúng bề rộng, cao độ
và độ dốc mái ta luy thể hiện trên mặt cắt ngang các bản vẽ thiết kế và chỉ dẫn của Kỹ sư TVGS.

Các hạng mục công việc thực hiện như: đào bỏ đất nền đường, đào bỏ đất sụt lở, đánh cấp, đào rãnh
thoát nước, đào mái dốc, đào bỏ vật liệu khơng thích hợp, đào cửa vào, cửa ra của cơng trình thốt nước.

3.3.4.2. Phương pháp thi cơng đào nền đường:

3.3.4.2.1. Phương pháp đào ngang:

Dùng máy đào gầu thuận đào trên toàn bộ mặt cắt ngang tiến dần vào dọc theo tim đường, thích hợp
với đoạn nền đào sâu và ngắn. Trường hợp chiều sâu đào lớn hơn chiều cao đào của máy thì ta chia làm
nhiều bậc để đào, mỗi bậc cấp đều có đường vận chuyển đất ra riêng.


- 13 -

Hình 1. Phương pháp đào ngang

a) Đào trên tồn mặt cắt;

b) Đào tiến dần từng bậc;

Hình 2. Máy đào gầu thuận và gầu nghịch

3.3.4.2.2. Phương pháp đào dọc:

+ Đào từng lớp: là đào dần từng lớp theo hướng dọc trên toàn bộ bề rộng nền đào với chiều dày lớp
khơng lớn. Nếu đoạn đường dài và rộng thì dùng máy cạp chuyển, đoạn đường ngắn và dốc lớn thì dùng máy
ủi.

+ Đào thành từng luống: trước hết đào một luống mở đường dọc theo đoạn nền đào, sau đó đào mở
rộng ra hai bên. Trường hợp nền đào tương đối sâu thì tiến hành đào dần từng tầng. Phương pháp này thích
hợp với đoạn nền đào vừa dài vừa sâu.


- 14 -

Hình 3. Phương pháp đào dọc

a) Đào phân tầng;

b) Đào thành luống;

Hình 4. Máy đào gầu thuận

a) Đào dọc đổ bên; b) Đào dọc đổ sau;

3.3.4.2.3. Phương pháp đào hỗn hợp:

Sử dụng cả phương pháp đào ngang và đào dọc

thành luống, thích hợp cho nền đào sâu và rất dài (Hình 5).

Phương pháp đào từng tầng hoặc từng mảng áp dụng

khi đào nền nửa đào và việc vận chuyển đất hay đổ đất theo

hướng ngang (Hình 6).

Hình 5. Phương pháp đào hỗn hợp


- 15 Hình 6. Phương pháp đào nền chữ L

a) Đào từng tầng;

b) Đào từng mảng;

3.3.4.3. Yêu cầu thi công:

Các yêu cầu về thi công đã được chỉ rõ trong TCVN 4447-1987 ban hành theo quyết định số
83/UBXD về “Thi công và nghiệm thu công tác đất”.

- Công tác chuẩn bị mặt bằng được hồn thành trước khi thi cơng đào nền: xác định vị trí tim tuyến,
đỉnh ta luy (đỉnh trái và đỉnh phải), vị trí rãnh biên, rãnh đỉnh, ...

- Đối với cơng trình nửa đào, nửa đắp có cơng trình phịng hộ phía ta luy âm thì tổ chức thi cơng phần
đắp hoặc cơng trình phịng hộ phía ta luy âm trước.

- Các vật liệu đào ra mà được xem là vật liệu thích hợp sẽ được dùng để đắp nền đường, lề đường và
đắp những chỗ cần thiết theo chỉ dẫn của Kỹ sư tư vấn. Trường hợp khơng tận dụng hết thì Nhà thầu sẽ có
trách nhiệm vận chuyển đến nơi đổ bảo đảm mỹ quan và khơng làm hư hại cây cối, cơng trình và các tài sản
khác lân cận.

- Những đống đất dự trữ sẽ được vun gọn, đánh đống, sạch theo cách thức chấp nhận được, đúng vị

trí và khơng làm ảnh hưởng đến dây chuyền thi công.

- Vật liệu thừa, bỏ đi sẽ khơng đổ gần vị trí cống, hoặc ở những nơi có tài sản riêng khác ở sườn dốc
bên dưới.

- Vật liệu thừa, bỏ đi sẽ được đổ về phía thấp của nền đường, đổ cách quãng và bảo đảm an tồn cho
nền đường, các cơng trình và các tài sản khác.


- 16 - Trong quá trình xây dựng nền đường, khuôn đường luôn luôn giữ ở điều kiện khô ráo, dễ thoát
nước, chỗ rãnh biên đổ từ nền đào vào nền đắp sẽ được Nhà thầu thi công cẩn thận để tránh làm hư hại nền
đắp do xói mịn.

- Để cho nền đào, các lớp móng khơng bị ẩm ướt, trong q trình thi cơng và sau khi thi cơng Nhà
thầu sẽ ln ln tạo những mương thốt nước hoặc rãnh thích hợp bằng cách hoạch định cơng việc đào rãnh
ở cửa ra của các cơng trình thốt nước. Nhà thầu sẽ thường xuyên nạo vét, làm sạch mọi cống, mương, rãnh
như vậy (hoặc khi Kỹ sư tư vấn yêu cầu) sao cho nước dễ dàng thoát ra khỏi khu vực thi cơng. Có biện pháp
xử lý nước ngầm nếu có nước ngầm xuất hiện.

- Cơng việc đào sẽ được tiến hành theo tiến độ và trình tự thi cơng có sự phối hợp với các giai đoạn
thi cơng khác để tạo điều kiện thuận lợi tối đa cho công tác đắp nền và việc thoát nước trong mọi nơi và mọi
lúc.

- Cao độ mặt nền đường sẽ được Nhà thầu sửa sang phù hợp với những yêu cầu qui trình thi cơng
hoặc theo các chỉ tiêu kỹ thuật đã chỉ ra trong hồ sơ thiết kế đã được duyệt dưới sự chỉ dẫn của Kỹ sư tư vấn.

- Độ chặt phía trên của nền đường đào theo tiêu chuẩn TCVN 4054 (Tiêu chuẩn

đầm nén theo TCVN 4201-1995) theo bảng 1. Nếu kiểm tra độ chặt không đạt yêu cầu thì Nhà thầu sẽ bố trí
thiết bị lu và tiến hành lu cho đến khi kiểm tra đạt độ chặt yêu cầu.

- Độ dốc ta luy nền đường đào theo tiêu chuẩn TCVN 4054 theo bảng 2.

Bảng 1. Yêu cầu độ chặt phía trên của nền đào

Độ sâu tính từ đáy áo

Độ chặt K

đường xuống, cm
Đường ơ tơ có Vtt ≥ 40km/h

Đường ơ tơ có Vtt < 40km/h


- 17 ≥ 0,98

30

≥ 0,95

Bảng 2. Yêu cầu về độ dốc ta luy của nền đào

Chiều cao mái

Độ dốc lớn nhất

dốc nền đào, m

của mái dốc

+ Đá có phong hố nhẹ (nứt nẻ)

16

1/0,2

+ Đá dễ phong hố

16

1/0,5 ÷ 1/1,5

6

1/1

6 ÷ 12

1/1,5

12

1/1,5

Loại đất đá

1. Đá cứng:

2. Các loại đá bị phong hoá mạnh

3. Đá rời rạc

4. Đất cát, đất các loại sét ở trạng thái cứng, nửa
cứng, dẻo chặt

3.3.5. Thi công nền đường đắp:

3.3.5.1. Đại cương:

Hạng mục này bao gồm: việc đắp nền đường, việc chuẩn bị phạm vi trên đó được đắp đất, việc rải và
đầm nén vật liệu thích hợp được chấp thuận trong phạm vi nền đường chính tuyến và đường giao, các vị trí


- 18 có vật liệu khơng phù hợp đã được đào bỏ, lấp và đầm đất ở các lỗ, hố và các chỗ lõm khác trong phạm vi
nền đường phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và đúng với hướng tuyến, cao độ, kích thước, chiều dầy và trắc
ngang đã chỉ ra trên các bản vẽ thiết kế và chỉ dẫn của Kỹ sư tư vấn giám sát.

3.3.5.2. Tính toán ổn định mái ta luy nền đường đắp:

Bài toán ổn định ta luy nền đường đắp là một trường hợp riêng của bài tốn ổn định mái đất. Có hai
nhóm phương pháp để tính ổn định ta luy nền đường đắp.

Nhóm thứ nhất: tìm các phương trình hay cơng thức để xác định trực tiếp dạng của mái dốc ổn định
trên cơ sở lý luận cân bằng giới hạn, gồm các phương pháp của: Sokolovski, Maslov, Xamxonova, ...

Nhóm thứ hai: dựa vào các mặt trượt giả định trước để đánh giá mức độ ổn định của nền đường đã
thiết kế. Điển hình là phương pháp mặt trượt trụ trịn mà đại diện là: Fellenius, Bishop, Taylor, Gonstein, ...

3.3.5.2.1. Phương pháp của V.V.Sokolovski:

Xét phân tố đất chịu tác dụng của các ứng suất σz, σx, τxz và trọng lượng bản thân trong tọa độ vng
góc XOZ. Điều kiện để phân tố đất ở trạng thái cân bằng tĩnh học là:
(1)

∂τ xz ∂σ x
+
=0
∂z
∂x

(2)

Điều kiện cân bằng giới hạn được thể hiện bỡi phương trình:

2
(σ x − σ z ) 2 + 4τ xz
= sin 2 ϕ
2
(σ x + σ z + 2C. cot gϕ )

Các phương trình (1), (2) và (3) gọi là

(3)

∂σ z ∂τ xz
+
=γ
∂z
∂x

- 19 phương trình vi phân cân bằng giới hạn được

Koette nêu vào năm 1903 nhưng chưa có cách giải.

Sokolovski đã đề ra phương pháp tính bằng

số để giải hệ phương trình trên trong trường hợp

tổng quát (ϕ ≠ 0; c ≠ 0). Với mái dốc ở trạng thái

cân bằng, phương trình mái dốc được xác định:

X =

Z =

C

γ

C

γ

X

(4)

Z

(5)

Trong đó X và Z là các tọa độ tương đối

xác định theo đồ thị (hình 1).

X

Hình 1. Đồ thị xác định

Mặt nằm ngang ở đỉnh mái dốc cân bằng ổn định có thể mang một tải trọng

Z

và


- 20 -

2C.Cosϕ
phân bố đều q được xác định: q = 1 − Sinϕ (6)

Có thể thay tải trọng phân bố đều q bằng một lớp đất đắp có độ dốc thẳng đứng với chiều cao h gh:
hgh =

2C .Cosϕ
γ (1 − Sinϕ)

(7)

3.3.5.2.2. Phương pháp của N.N.Maslov

(phương pháp Fp):

Xét điều kiện cân bằng của một phân tố đất,

có thể xác định mái dốc cân bằng ổn định có độ dốc

như sau: Fp = tgα = tgϕ +

C
(8); Trong đó:
γ .h.Cos 2α

+ α là góc nghiêng của mái dốc tại điểm tính tốn;

+ h là chiều cao tính từ điểm tính tốn đến mái dốc;

Hình 2. Sơ đồ xét điều kiện cân

bằng cơ học của một khối đất.

+ C, ϕ, γ là lực dính, góc nội ma sát và dung trọng của đất;

Dựa vào công thức (8) Maslov đã đề nghị chọn góc nghiênh ψ của mái dốc ổn định như sau:

C
tgψ =  tgϕ +


∑γ i hi


1

K


(9);

Trong đó: K là hệ số ổn định u cầu, K=1,3÷1,5;

Trường hợp có nhiều lớp đất khác nhau hoặc mái dốc gãy khúc, ta thực hiện:


- 21 - Chia khối đất theo chiều cao thành nhiều lớp theo sự phân lớp tự nhiên;

- Tại chân mỗi lớp xác định trọng lượng bản thân đất ∑γi.hi;

- Xác định góc nghiêng ψ theo cơng thức (9);

3.3.5.2.3. Phương pháp mặt trượt trụ tròn:

Bản chất của phương pháp:

- Coi mặt trượt là mặt trụ tròn;

- Khối đất bị trượt (lăng thể trượt) coi như một cố thể (tuyệt đối cứng);

- Trạng thái cân bằng giới hạn chỉ xảy ra trên mặt trượt;

Có rất nhiều tác giả nghiên cứu, ở đây chỉ nêu một vài tác giả điển hình.

* Phương pháp của W.Fellenius:

Fellenius giải theo phương pháp phân mảnh. Phương pháp này dùng để kiểm toán ổn định mái dốc
cho trước. Giả định trước mặt trượt là mặt trượt trụ trịn quay quanh tâm O với bán kính R. Xét khối đất trượt
chiều dày 1 đơn vị. Tương quan giữa mômen chống trượt và mômen gây trượt của tất cả các lực tác dụng lên
lăng thể trượt đối với tâm O đánh giá mức độ ổn định của mái dốc và được thể hiện qua hệ số ổn định

K:

K=

M ct
M gt

(10); Trong đó:

+ K là hệ số ổn định tương ứng với cung trượt giả định;

+ Mct là mômen của các lực chống trượt đối với tâm O;


- 22 + Mct là m là mômen của các lực gây trượt đối với tâm O;

Để xác định Mct và Mct ta phân khối trượt thành n mảnh.

Bỏ qua ảnh hưởng của các lực pháp tuyến và tiếp tuyến ở mặt hơng các mảnh. Xét mảnh thứ i có
trọng lượng Pi, chiều dài cung trượt Li, lực dính đơn vị Ci, góc nội ma sát ϕi.

Hình 3.

Sơ đồ tính ổn định ta luy

a) Theo Fellenius;

b) Theo Bishop

* Khi bỏ qua lực động đất:


- 23 + Lực ma sát: Ni.tgϕi = Pi.Cosαi.tgϕi

Lực chống trượt:

+ Lực dính: Ci.Li

mơmem chống trượt đối với tâm O: Mct = (Pi.Cosαi.tgϕi + Ci. Li).R

Lực gây trượt:

Ti = Pi.Sinαi

mômem gây trượt đối với tâm O: Mgt = R.Pi.Sinαi

n

⇒ K=

i
∑ M ct
i =1
n

∑M
i =1

n

=

∑ ( P .Cosα .tgϕ
i

i =1

i

i

+ Ci .Li )
(11)

n

∑ P .Sinα

i
gt

i =1

i

i

* Khi xét đến lực động đất:

Mỗi mảnh trượt còn chịu thêm một lực gây trượt Wi có cánh tay địn so với tâm O là Zi khi đó hệ số
ổn định K xác định như sau:

n

⇒ K=

i
∑ M ct
i =1
n

∑M
i =1

i
gt

n

=

∑ ( P .Cosα .tgϕ
i

i =1

i

i

+ Ci .Li )

Z 

∑  Pi .Sinα i + Wi Ri 

i =1 
n

(12)

Với nhiều mặt trượt giả định khác nhau theo các tâm Oj có thể xác định được hệ số Kj tương ứng. Từ
các trị số Kj xác định được Kjmin.

Nếu Kjmin < 1 mái dốc sẽ bị mất ổn định;

Nếu Kjmin = 1 mái dốc ở trạng thái cân bằng giới hạn;


- 24 Nếu Kjmin > 1 mái dốc ổn định;

Theo thiết kế hệ số ổn định mái dốc phải lớn hơn hệ số ổn định yêu cầu Kyc, thường Kyc=1,3÷1,5.

* Phương pháp của Bishop:

Tương tự như phương pháp của Fellenius nhưng Bishop có xét đến các lực các lực pháp tuyến và tiếp
tuyến ở mặt hông các mảnh là Ei+1 và Ei-1 (khơng quan tâm đến vị trí của các điểm đặt lực ngang đó).

Đối với tồn bộ khối trượt trụ trịn thì: ∑∆Ei = ∑(Ei+1 - Ei-1) = 0 (do toàn bộ khối trượt ở vào trạng thái
cân bằng) và khơng quan tâm đến vị trí điểm đặt của các lực ngang như giả thiết, nên ∑∆Ei =0 đối với tâm O.
Vì vậy hệ số K xác định như công thức (12).

Tuy nhiên các thành phần lực Ti và Ni khơng phải do Pi gây ra, mà cịn do các lực Ei+1 và Ei-1 gây ra.
Vậy Pi = Ni.Cosαi + Ti.Sinαi. (13)

Gỉa sử khi trượt, các mảnh trượt có cường độ kháng cắt ở đáy mỗi mảnh i đều đạt tới trạng thái cân
bằng giới hạn với cùng một hệ số an toàn K như nhau, với mỗi mảnh ta có: Ti =

1
(C i Li + N i .tgϕ i )
K

(14)

Với 3 phương trình (12), (13) và (14) ta xác định được Ni, Ti và K như sau:

C i .Li . sin α i
K
Ni =
tgϕ i

cos α i +
sin α i
K
Pi −

 Pi .tgϕ i


+ C i .Li .mi

1 
i

K= n
Z 

∑  Pi . sin α i + Wi Ri 

1 
n

(15)

∑  cos α


(16)


- 25 

Với: mi = 1 +


1

tϕ.tgαi i 
K


−1

(17)

* Phương pháp của M.N.Gonstein:

Dựa vào kết quả tính tốn ổn định bằng đồ giải với nhiều mái đất đơn giản theo phương pháp mặt
trượt trụ tròn M.N.Gonstein đã lập bảng dùng để xác định nhanh chóng hệ số ổn định.

C

Theo Gonstein hệ số ổn định K được xác định: K = f . A + γ .H B (12); Trong đó:

+ A, B là các hệ số phụ thuộc vào kích thước của lăng thể trượt, bảng 1.

Bảng 1. Trị số các hệ số A, B

Mặt trượt đi vào nền thiên nhiên có tiếp tuyến nằm ở
độ sâu e so với chân ta luy

Mặt trượt đi

Độ dốc của

qua chân ta luy

ta luy

e=h/4

e=h/2

e=h

e=2h

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

1:1

2,34

5,79

2,56

6,1

3,17

5,92

4,32

5,80

5,78

5,75

1:1,25

2,64

6,05

2,66

6,32

3,24

6,02

4,43

5,86

5,86

5,80

1:1,5

2,64

6,50

2,80

6,53

3,32

6,13

4,54

5,93

5,94

5,85

1:1,75

2,84

6,58

2,93

6,72

3,41

6,26

4,66

6,00

6,02

5,90

1:2

3,23

6,70

3,10

6,87

3,53

6,40

4,78

6,08

6,10

5,95