|
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ
VIỆT NAM
-------
|
CỘNG
HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------
|
|
Số:
2506/QĐ-TCĐBVN
|
Hà Nội, ngày 09 tháng 6 năm 2022
|
QUYẾT ĐỊNH
VỀ VIỆC CÔNG BỐ TIÊU CHUẨN CƠ SỞ
TỔNG CỤC TRƯỞNG
TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM
Căn cứ Luật Tiêu chuẩn
và Quy chuẩn kỹ thuật số 68/2006/QH11;
Căn cứ Nghị định số
127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều
của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật; Nghị định số 78/2018/NĐ-CP ngày
16/5/2018 của Chính phủ sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số
127/2007/NĐ-CP ;
Căn cứ Thông tư số 11/2021/TT-BKHCN
ngày 18/11/2021 của Bộ Khoa học và Công nghệ quy định chi tiết xây dựng và áp dụng
tiêu chuẩn;
Căn cứ Quyết định số
35/2018/QĐ-TTg ngày 14/8/2018 của Thủ tướng Chính phủ quy định chức năng, nhiệm
vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Tổng cục Đường bộ Việt Nam trực thuộc Bộ
Giao thông vận tải;
Căn cứ các văn bản của
Bộ Giao thông vận tải: số 4103/BGTVT-KHCN ngày 27/4/2022; số 4998/BGTVT-KHCN
ngày 20/5/2022; số 5620/BGTVT-KHCN ngày 07/6/2022 về việc công bố tiêu chuẩn cơ
sở “Tiêu chuẩn khảo sát, thiết kế nền đường ô tô đắp trên nền đất yếu”;
Căn cứ hồ sơ tiêu chuẩn
cơ sở “Tiêu chuẩn khảo sát, thiết kế nền đường ô tô đắp trên nền đất yếu” gửi
kèm các văn bản của Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải số
866/VKHCN-KHCN ngày 28/4/2022 và số 1059/VKHCN-KHCN ngày 27/5/2022;
Theo đề nghị của Vụ
trưởng Vụ Khoa học công nghệ, Môi trường và Hợp tác quốc tế,
QUYẾT ĐỊNH:
Điều
1. Công bố 01 Tiêu chuẩn cơ sở (TCCS) sau
đây:
|
TCCS 41 :
2022/TCĐBVN
|
Tiêu chuẩn khảo
sát, thiết kế nền đường ô
tô đắp trên nền đất yếu.
|
Điều
2. Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông
vận tải, cơ quan chủ trì xây dựng tiêu chuẩn, chịu trách nhiệm về nội dung và
giải đáp mọi vấn đề liên quan đến nội dung tiêu chuẩn này.
Điều
3. Quyết định này có hiệu lực thi hành kể
từ ngày ký./.
|
Nơi nhận:
- Bộ GTVT (để b/c);
- Viện KH&CN GTVT;
- Các Phó Tổng Cục trưởng;
- Các Vụ: QLBT ĐB; ATGT; KHĐT;
- Các Cục: QLĐB I, II, III, IV; QLXD ĐB;
- Các Ban QLDA 3, 4, 5, 8;
- Các Sở Giao thông vận tải;
- Trung tâm TT&TT ĐB;
- Lưu: VT; KHCN, MT và HTQT.
|
TỔNG
CỤC TRƯỞNG
Nguyễn Văn Huyện
|
TIÊU CHUẨN CƠ SỞ
BỘ
GIAO THÔNG VẬN TẢI
TỔNG
CỤC ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM
TCCS 41 : 2022/TCĐBVN
TIÊU CHUẨN KHẢO SÁT, THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Specification
for Survey and Design of Highway Embankment on Soft
Ground
Lời nói đầu
TCCS 41 : 2022/TCĐBVN
do Viện Khoa học và Công nghệ GTVT biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải thẩm định
và giao Tổng cục Đường bộ Việt Nam công bố.
Thông tin liên hệ:
Viện Khoa học và Công
nghệ GTVT
1252 Đường Láng - Đống
Đa - Hà Nội
Điện thoại: 024 3766
3977 - 024 3834 7980
Email:
vkhcn-gtvt@itst.gov.vn; Website: http://itst.gov.vn
TIÊU
CHUẨN KHẢO SÁT, THIẾT
KẾ NỀN
ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN NỀN ĐẤT
YẾU
Specification
for Survey and Design of Highway Embankment on
Soft Ground
1
Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu
chuẩn này quy định các yêu cầu cơ bản đối với việc khảo sát, điều tra và thử
nghiệm địa kỹ thuật trên vùng đất yếu có tuyến đường đi qua; quy định các yêu cầu
và tiêu chuẩn thiết kế cần phải đảm bảo đạt được khi thiết kế nền đắp trên đất
yếu cùng với các chỉ dẫn về cấu tạo và các phương pháp tính toán tương ứng,
cũng như chỉ dẫn việc lựa chọn giải pháp và phạm vi áp dụng của một số giải pháp
thường dùng để xây dựng nền đắp trên đất yếu.
1.2 Tiêu
chuẩn này được áp dụng cho công tác khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất
yếu, bao gồm cả nền đắp đường cao tốc và nền đắp đường ôtô các cấp. Ngoài ra
cũng có thể tham khảo áp dụng đối với nền đường lăn, đường cất hạ cánh của sân
bay đắp trên vùng đất yếu.
2
Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn
sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn
ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không
ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung
(nếu có).
TCVN 2683, Đất xây
dựng - Lấy mẫu, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu;
TCVN 4054, Đường ô
tô - Yêu cầu thiết kế;
TCVN 4197, Đất xây
dựng - Phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm;
TCVN 4199, Đất xây
dựng - Phương pháp xác định sức chống cắt trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng;
TCVN 4200, Đất xây
dựng - Phương pháp xác định tính nén lún trong phòng thí nghiệm;
TCVN 4202, Đất xây
dựng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm;
TCVN 5729, Đường
cao tốc - Yêu cầu thiết kế;
TCVN 8868, Thí
nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết - không thoát nước và cố kết - thoát
nước;
TCVN 8871, Vải địa
kỹ thuật - Phương pháp thử;
TCVN 9351, Đất xây
dựng - Phương pháp thí nghiệm hiện trường - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn;
TCVN 9352, Đất xây
dựng - Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh;
TCVN 9355, Gia cố
nền đất yếu bằng bấc thấm - Thiết kế, thi công và nghiệm thu;
TCVN 9386, Thiết kế
công trình chịu động đất;
TCVN 9403, Gia cố
nền đất yếu - Phương pháp trụ đất xi măng;
TCVN 9436, Nền đường
ô tô - Thi công và nghiệm thu;
TCVN 9437, Khoan
thăm dò địa chất công trình;
TCVN 9842, Xử lý nền
đất yếu bằng phương pháp cố kết hút chân không có màng kín khí trong xây dựng
các công trình giao thông - Thi công và nghiệm thu;
TCVN 9844, Yêu cầu
thiết kế, thi công và nghiệm thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất
yếu;
TCVN 9846, Quy
trình thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTU);
TCVN 10184, Đất
xây dựng - Thí nghiệm cắt cánh hiện trường cho đất dính;
TCVN 11823, Tiêu
chuẩn thiết kế cầu đường bộ
ASTM D 4491, Standard
Test Methods for Water Permeability of Geotextiles by Permittivity (Phương pháp
thử xác định năng thấm nước của vải địa kỹ thuật bằng thiết bị Permittivity);
ASTM D 4595, Standard
Test Method for Tensile Properties of Geotextiles by the Wide-Width Strip
Method (Phương pháp thử xác định chỉ tiêu chịu kéo của vải địa kỹ thuật theo bề
rộng của mảnh vải);
ASTM D 4716, Standard
Test Method for Determining the (In-plane) Flow Rate per Unit Width and
Hydraulic Transmissivity of a Geosynthetic Using a Constant Head (Phương pháp
thử xác định khả năng thoát nước và độ thấm thủy lực của vật liệu địa kỹ thuật
tổng hợp sử dụng cột nước không đổi);
ASTM D 4751, Standard
Test Methods for Determining Apparent Opening Size of Geotextiles (Phương pháp
thử xác định kích thước lỗ biểu kiến của vải địa kỹ thuật).
3
Thuật ngữ và định nghĩa
3.1
Đất yếu
(Soft soil) hoặc nền đất yếu (Soft ground)
Các loại đất hoặc nền
đất có cường độ kháng cắt nhỏ và tính biến dạng (nén lún) lớn, do vậy nền đắp
trên đất yếu, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị mất ổn định
toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng đến mặt đường, công trình trên
đường và cả mố cầu lân cận (xem thêm tại 4.1).
3.2
Các phương tiện thoát
nước thẳng đứng
(Vertical drain)
Các phương tiện thoát
nước thẳng đứng thường sử dụng gồm bấc thấm, giếng cát được dùng để dẫn nước có
áp từ dưới nền đất yếu lên tầng đệm thoát nước phía trên và thoát ra ngoài, nhờ
đó tăng tốc độ cố kết, tăng nhanh sức chịu tải do thay đổi một số chỉ tiêu cơ
lý cơ bản của bản thân đất yếu. Cấu tạo và yêu cầu đối với mỗi loại phương tiện
này xem 7.6.5 và 7.6.6.
3.3
Bản thoát nước ngang (Super
board drain)
Một dải băng có tiết
diện hình chữ nhật, có lõi được cấu tạo thành các rãnh, bên ngoài được bọc vỏ lọc
bằng vải địa kỹ thuật không dệt. Bản thoát nước ngang được dùng để dẫn nước
ngang từ trong nền đường ra ngoài.
3.4
Cọc cát hoặc cọc (trụ)
vật liệu hạt rời khác (Granular material column)
Cọc (trụ) bằng cát hoặc
vật liệu hạt rời được hình thành trong nền đất yếu bằng các thiết bị cơ giới
chuyên dùng (đổ vật liệu rời và đầm chặt); xem 7.8.
3.5
Trụ gia cố chất liên
kết (Solidified soil column)
Các trụ hình thành
trong nền đất yếu bằng cách sử dụng các thiết bị chuyên dùng để gia cố đất yếu
tại chỗ bằng chất liên kết vô cơ trong phạm vi chiều sâu và đường kính trụ thiết
kế; xem 7.9.
3.6
Áp lực tiền cố kết
(Preconsolidation pressure)
Áp lực nén lớn nhất tại
độ sâu z mà đất đã từng chịu trong quá trình hình thành và tồn tại của nó (ký
hiệu là σpz).
4 Nhận
dạng đất yếu và yêu cầu chung đối với công tác khảo sát thiết kế nền đắp trên đất
yếu
4.1 Nhận dạng đất yếu
theo hệ số rỗng và cường độ kháng cắt
Loại đất sét hoặc sét
pha, được xem là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc
cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét có e ≥ 1,5, sét pha có e ≥ 1,0), lực
kháng cắt ≤ 15 kPa, góc ma sát trong φ < 10° (theo phương pháp cắt nhanh
không thoát nước trong phòng) hoặc Cu ≤ 35 kPa (theo phương pháp cắt
cánh hiện trường); có sức chống mũi xuyên tĩnh qc ≤ 0,1 MPa (theo kết
quả xuyên tĩnh); có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT là N < 5 (theo kết quả thí
nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT).
Đất yếu dưới dạng bùn
cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1,0; độ bão hòa G > 0,8) được hình thành
ở các vùng thung lũng.
Loại đất hữu cơ thường
hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại
đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu
cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này thường gọi là đất đầm lầy than
bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 ÷ 80 %, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu
trúc không mịn. Đối với loại này thường được xem là đất yếu nếu hệ số rỗng và
các đặc trưng sức kháng cắt của chúng cũng đạt các trị số như nêu tại 4.1.
Đất yếu đầm lầy than
bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ có trong chúng:
- Lượng hữu cơ có từ
(20 ÷ 30) %: Đất nhiễm than bùn.
- Lượng hữu cơ có từ
(30 ÷ 60) %: Đất than bùn.
- Lượng hữu cơ >
60 %: Than bùn.
4.2 Nhận dạng đất yếu
theo trạng thái tự nhiên
Để đánh giá sơ bộ về
tính chất công trình của đất yếu, từ đó bước đầu xem xét các giải pháp thiết kế
nền đường tương ứng, đất yếu được nhận dạng theo độ sệt (B) như sau:
|
|
(1)
|
Trong đó: W,
Wp, WL là độ ẩm ở
trạng thái tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn chảy của đất yếu (xác định theo
TCVN 4197), %;
Nếu B > 1: Đất yếu
ở trạng thái chảy (được gọi là bùn sét);
Nếu 0,75 < B ≤ 1:
Đất yếu dẻo chảy.
Đất có nguồn gốc hữu
cơ thường hình thành từ đầm lầy, có hàm lượng hữu cơ chiếm tới (20 ÷ 80) %, thường
có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật) được gọi
là đất đầm lầy than bùn. Đối với loại này thường được xem là đất yếu nếu hệ số
rỗng và các đặc trưng cường độ kháng cắt của đất cũng đạt các trị số như nêu tại
4.1.
Ở trạng thái tự
nhiên, đất đầm lầy than bùn được phân thành loại I, II, III:
- Loại I: Loại có độ
sệt ổn định; thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng sâu 1 m trong chúng vẫn
duy trì được ổn định trong 1 ÷ 2 ngày;
- Loại II: Loại có độ
sệt không ổn định; loại này không đạt tiêu chuẩn loại I nhưng đất than bùn chưa
ở trạng thái chảy;
- Loại III: Đất than
bùn ở trạng thái chảy.
4.3 Các yêu cầu
chung về khảo sát thiết kế
4.3.1 Khi
tuyến đường đi qua vùng đất yếu quy định tại 4.1 và 4.2 thì cần phải có biện
pháp khảo sát thiết kế tương ứng để đảm bảo nền đường ổn định về cường độ và biến
dạng, kể cả trường hợp phía trên các lớp đất yếu đó có tồn tại một lớp đất
không yếu. Cụ thể là phải đảm bảo cho kích thước và các yếu tố hình học của nền
đường trên vùng đất yếu luôn duy trì được đúng thiết kế trong quá trình thi
công nền đắp cũng như trong quá trình khai thác sau đó.
4.3.2 Riêng
với các công trình đường cao tốc và các công trình có ý nghĩa đặc biệt khác, nếu
chiều cao nền đắp cao từ 4 m trở lên đắp trên các loại đất sét và sét pha dẻo mềm
(có độ sệt B trong phạm vi từ 0,5 đến 0,75) cũng nên áp dụng các biện pháp khảo
sát thiết kế như với đất yếu.
5 Các
yêu cầu về khảo sát phục vụ việc thiết kế nền đường qua vùng đất yếu
5.1 Các yêu cầu
chung về công tác khảo sát
Phải điều tra xác định
được nguồn gốc hình thành, phạm vi phân bố của các vùng đất yếu, chiều sâu phân
bố, cả các lớp đất khác nhau trong vùng đất yếu từ trên xuống dưới gồm cả lớp vỏ
cứng (nếu có) các lớp cát xen kẹp và độ dốc ngang đáy lớp đất yếu dưới cùng.
Cần điều tra xác định
nguồn gây ẩm, khả năng thoát nước, cũng như vị trí và khả năng khai thác các mỏ
đất dùng để đắp nền đường.
Phải lấy mẫu thí nghiệm,
tiến hành các thí nghiệm trong phòng và thực hiện các thí nghiệm hiện trường cần
thiết về địa kỹ thuật để xác định được loại đất yếu và các chỉ tiêu nêu tại
4.1, 4.2.
Trường hợp đắp mở rộng
nền đường cũ, cần tiến hành điều tra các nội dung nêu trên trong phạm vi phần nền
đắp mở rộng và cả dưới phạm vi nền đắp cũ.
5.2 Các quy định về
khảo sát địa hình
5.2.1 Khi
tiến hành thiết kế cơ sở phục vụ lập dự án đầu tư, đối với vùng đất yếu phải đo
đạc lập được bình đồ tỷ lệ từ 1:500 đến 1:1000 với chênh lệch các đường đồng mức
0,50 m dọc theo các phương án tuyến qua vùng đất yếu. Trường hợp vùng đất yếu
phân bố rộng (như vùng đầm lầy...) thì cũng có thể sử dụng phương pháp đo đạc
hàng không để khảo sát địa hình, địa mạo của cả khu vực. Trong giai đoạn này,
các mặt cắt dọc và mặt cắt ngang phục vụ cho việc thiết kế tính toán nền đắp
trên đất yếu có thể được xác định thông qua bình đồ địa hình đã lập.
5.2.2 Trong
giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế lập bản vẽ thi công phải đo đạc mặt cắt
dọc và mặt cắt ngang theo tuyến đường thiết kế với các cọc chi tiết có cự ly
tương ứng với quy định ở mỗi giai đoạn, ngoài ra cần bổ sung các cọc tại vị trí
khoan thăm dò, lấy mẫu thí nghiệm đất yếu và tại vị trí dự kiến bố trí các hệ
thống quan trắc nêu tại 6.3.
5.3 Các quy định về
khảo sát và thí nghiệm địa kỹ thuật
5.3.1 Để
đạt được các yêu cầu nêu tại 5.1 cần kết hợp thăm dò không lấy mẫu thí nghiệm
(bằng các thiết bị xuyên tĩnh (TCVN 9352), xuyên tiêu chuẩn SPT (TCVN 9351) hoặc
cắt cánh tại hiện trường (TCVN 10184)) và thăm dò có lấy mẫu thí nghiệm (bằng
thiết bị khoan lấy mẫu nguyên trạng đem về thí nghiệm trong phòng) sao cho tiết
kiệm nhất. Với diện thăm dò rộng trong giai đoạn lập thiết kế cơ sở, nên tận dụng
tối đa các biện pháp thăm dò không lấy mẫu thí nghiệm kết hợp với khoan lấy mẫu
thí nghiệm ở mức độ tối thiểu. Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế
chi tiết lập bản vẽ thi công phải bổ sung bằng biện pháp khoan lấy mẫu thí nghiệm,
chỉ bổ sung thăm dò không lấy mẫu thí nghiệm khi thật cần thiết (khi cần mở rộng
diện thăm dò hoặc khi việc thăm dò không lấy mẫu thí nghiệm ở giai đoạn lập dự
án chưa đủ như nêu tại 5.3.2).
5.3.2 Bố
trí khoan thăm dò
5.3.2.1 Bước
thiết kế cơ sở phục vụ lập dự án đầu tư
Sau khi tiến hành
thăm dò không lấy mẫu nguyên trạng đã phát hiện đất yếu thì tiến hành khoanh
vùng và bố trí lỗ khoan trên tim tuyến với khoảng cách từ 250 m đến 500 m (nếu
cần thiết có thể bổ sung các điểm thăm dò như cắt cánh, xuyên để phát hiện phạm
vi đất yếu).
5.3.2.2 Bước
thiết kế kỹ thuật
Công tác thăm dò địa
chất công trình bằng những lỗ khoan được bố trí cách nhau thông thường từ (100 ÷
150) m trên tim tuyến (trong đó kể cả khối lượng đã tiến hành ở bước lập thiết
kế cơ sở). Với đường cao tốc và đường ô tô cấp III trở lên (và tương đương) bố
trí lỗ khoan cách nhau 100 m. Trong trường hợp đặc biệt, cự ly này có thể rút
ngắn hơn.
Tiến hành khoan thăm
dò mặt cắt địa chất công trình theo chiều ngang vuông góc tim tuyến, trên đó ít
nhất có 3 lỗ khoan. Với đường cao tốc và đường ô tô cấp III (và tương đương) trở
lên, khoảng cách giữa các mặt cắt địa chất công trình dọc theo tuyến từ (150 ÷
300) m. Trường hợp nền đắp mới, bố trí 1 lỗ khoan ở tim đường và 2 lỗ còn lại ở
hai bên đường. Trường hợp nền đắp mở rộng, bố trí 1 lỗ khoan ở giữa phần đường
cũ, 1 lỗ khoan ở vai ngoài phần đường mở rộng và 1 lỗ ở vai ngoài nền đường cũ
(mép tiếp xúc giữa nền đường cũ và nền đắp mở rộng). Tuy nhiên, mỗi phân đoạn đất
yếu thiết kế phải có tối thiểu hai mặt cắt ngang địa chất đại diện. Với các đường
ô tô từ cấp IV trở xuống số lỗ khoan trên mỗi mặt cắt không nhỏ hơn 1 lỗ khoan.
Độ sâu khoan thăm dò
phải đến dưới đáy lớp đất yếu sâu vào lớp đất không yếu thêm tối thiểu 3,0 m hoặc
nếu đất yếu có chiều dày lớn thì khoan đến hết phạm vi chịu ảnh hưởng của tải
trọng đắp cộng thêm 3,0 m nữa. Phạm vi này được xác định tương ứng với độ sâu tại
đó có áp lực do tải trọng đắp (do nền đắp và phần đắp gia tải trước nếu có) gây
ra bằng 0,15 áp lực do trọng lượng bản thân đất yếu gây ra.
Trong mọi trường hợp
cần tiến hành thí nghiệm cắt cánh hiện trường theo TCVN 10184. Thí nghiệm này
có thể được tiến hành độc lập hoặc trong lỗ khoan.
5.3.2.3
Bước khảo sát lập bản vẽ thi công
Thường chỉ sử dụng kết
quả các lỗ khoan hoặc các thí nghiệm hiện trường đã tiến hành ở bước thiết kế kỹ
thuật. Khối lượng khảo sát chỉ bổ sung cho bước thiết kế kỹ thuật chưa thực hiện
hết theo quy định. Trong trường hợp đặc biệt khi phát hiện thêm vị trí đất yếu
và trường hợp thiết kế đường cao tốc hoặc các đường cấp cao khác thì có thể đề
xuất tăng khối lượng khảo sát địa chất.
5.3.3 Mặt
cắt thăm dò (bao gồm: cắt cánh và có khoan lấy mẫu) phải được bố trí ở chỗ đắp
cao nhất, chiều sâu đất yếu lớn và có sự phân bố các lớp đất yếu điển hình nhất.
5.3.4 Công
tác khoan thăm dò, lấy mẫu và bảo quản mẫu được thực hiện theo các tiêu chuẩn
hiện hành (TCVN 9437, TCVN 2683).
5.3.5 Việc
thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu phải được thực hiện với các
mẫu nguyên trạng đã lấy theo các quy định sau:
- Các chỉ tiêu phục vụ
cho việc tính toán kiểm tra mức độ ổn định của nền đắp trên đất yếu: Cường độ
kháng cắt không thoát nước được xác định bằng phương pháp cắt cánh tại hiện trường
(TCVN 10184) hoặc được xác định bằng phương pháp cắt phẳng (TCVN 4199) hoặc nén
ba trục trong phòng thí nghiệm (TCVN 8868); trọng lượng thể tích tự nhiên (γ)
(TCVN 4202) và mức nước ngầm. Các chỉ tiêu này phải được xác định riêng cho mỗi
lớp đất yếu khác nhau. Xác định các chỉ tiêu cường độ kháng cắt (c), góc ma sát
trong (φ) và trọng lượng thể tích đối với đất dùng để đắp nền đường (ứng với trạng
thái chặt và ẩm của đất đắp);
- Các chỉ tiêu phục vụ
cho việc tính toán dự báo độ lún tổng cộng và độ lún cố kết theo thời gian như:
hệ số rỗng ban đầu eo, chỉ số nén lún Cr và Cc,
hệ số cố kết theo phương thẳng đứng Cv và áp lực tiền cố kết σpz
được xác định thông qua thí nghiệm xác định tính nén lún trong điều kiện không
nở hông (TCVN 4200) và Phụ lục A. Các chỉ tiêu này cũng phải được xác định
riêng cho mỗi lớp đất yếu khác nhau (ý nghĩa ký hiệu các chỉ tiêu nêu trên xem
tại Điều 9).
Trường hợp giải pháp
thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm, giếng cát hay cố kết hút chân không
được lựa chọn, với các tuyến đường cao tốc hay các công trình có ý nghĩa đặc biệt,
có thể xem xét bổ sung một số điểm thí nghiệm xuyên tĩnh kết hợp đo áp lực nước
lỗ rỗng tại các vị trí dự báo lún nhiều và điều kiện địa kỹ thuật phức tạp, làm
cơ sở đánh giá độ cố kết để xem xét dỡ tải, đánh giá hiệu quả xử lý nền đất yếu.
5.3.6 Việc
thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất hoặc cát đắp nền đường cũng được
thực hiện theo các tiêu chuẩn tương ứng nêu tại 5.3.5 với các mẫu chế bị bằng vật
liệu đắp lấy từ mỏ đất hoặc cát có độ chặt và độ ẩm tương ứng như ở quy định kỹ
thuật của dự án. Riêng với chỉ tiêu sức kháng cắt thì chỉ áp dụng phương pháp cắt
không cố kết không thoát nước.
5.3.7 Đối
với mỗi lớp đất yếu, mỗi chỉ tiêu đưa vào tính toán cần có ít nhất 6 số liệu
thí nghiệm và trị số tính toán được xác định theo biểu thức:
Trong đó:
Δt là trị
số tính toán của chỉ tiêu;
Δtb
là trị số trung bình số học của các số liệu thí nghiệm;
δ
là độ lệch chuẩn.
|
|
(3)
|
Trong đó:
Ai
là trị số của chỉ tiêu mỗi lần thí nghiệm xác định được;
Atb là trị
số trung bình của các chỉ tiêu thí nghiệm xác định được;
n là số lần thí nghiệm
đối với mỗi chỉ tiêu.
Khi quyết định chọn
trị số tính toán của một chỉ tiêu, cần phân tích kỹ các điều kiện thực tế ảnh
hưởng đến chất lượng mẫu đất yếu trước khi đem thí nghiệm cũng như ảnh hưởng bất
lợi của mỗi chỉ tiêu đó đến kết quả tính toán, kết hợp với kinh nghiệm của các
chuyên gia địa kỹ thuật.
6 Các
yêu cầu và tiêu chuẩn thiết kế nền đắp trên đất yếu
6.1
Các yêu cầu về ổn định
Nền đắp trên đất yếu
phải đảm bảo ổn định, không bị phá hoại do trượt trồi trong quá trình thi công đắp
và trong suốt quá trình đưa vào khai thác sử dụng sau đó. Để đảm bảo yêu cầu này
phải đảm bảo được đồng thời các tiêu chuẩn cụ thể dưới đây:
6.1.1 Mức
độ ổn định dự báo theo kết quả tính toán đối với mỗi đợt đắp (đắp nền và đắp
gia tải trước) và đối với nền đắp theo thiết kế phải bằng hoặc lớn hơn mức độ ổn
định tối thiểu quy định dưới đây:
- Hệ số ổn định nhỏ
nhất trong quá trình thi công: Kmin = 1,20;
- Hệ số ổn định nhỏ
nhất trong quá trình khai thác: Kmin = 1,40;
- Khi xét đến tải trọng
động đất thì các hệ số ổn định Kmin nêu trên được giảm đi 0,1.
6.1.2 Số
liệu quan trắc lún theo phương thẳng đứng và quan trắc chuyển vị ngang của vùng
đất yếu hai bên nền đắp trong quá trình đắp nền và đắp gia tải trước phải không
được vượt quá trị số quy định dưới đây:
- Tốc độ lún ở đáy nền
đắp tại mọi vị trí quan trắc không được vượt quá (10 ÷ 15) mm/ngày;
- Tốc độ chuyển vị
ngang của các cọc quan trắc đóng hai bên nền đắp không được vượt quá 5 mm/ngày;
- Cách bố trí quan trắc
lún và quan trắc chuyển vị ngang được nêu tại 6.3.1 và 6.3.3.
6.2
Các yêu cầu và tiêu chuẩn tính toán lún
6.2.1 Phải
tính toán dự báo được độ lún tổng cộng S kể từ khi bắt đầu đắp nền cho đến khi
lún hết hoàn toàn. Đắp phòng lún cần đắp rộng thêm bề rộng đáy nền đắp so với bề
rộng thiết kế và đắp cao hơn S (m) so với chiều cao nền đắp thiết kế như trên
Hình 1.
CHÚ DẪN:
1/m: Độ dốc ta luy nền
đắp thiết kế; 1/n: Độ dốc ta luy nền đắp dự phòng lún;
Btk: Bề rộng
đỉnh nền đắp thiết kế (m); Htk: Chiều cao nền đắp thiết
kế (m);
S, Sv và Sch:
Độ lún tổng cộng tại tim, vai nền đắp và tại chân ta luy của nền đường, được
tính theo trình tự ở Điều 9.2.3 và 9.2.4 (m).
Hình
1 - Mặt cắt nền đắp dự phòng lún (đường nét đứt)
Bề rộng phải đắp thêm
mỗi bên tại đáy nền đắp được xác định theo biểu thức:
bm
= Sch . m (4)
Trong đó:
bm bề rộng
phải đắp thêm mỗi bên tại đáy nền đắp, (m);
Sch là độ
lún tổng cộng tại chân ta luy của nền đường, (m);
1/m: Độ dốc ta luy nền
đắp thiết kế.
CHÚ THÍCH:
Sch luôn luôn nhỏ hơn S và độ dốc taluy đắp 1/n sẽ dốc hơn độ dốc ta
luy thiết kế 1/m.
6.2.2 Khi
tính toán độ lún tổng cộng nêu trên thì tải trọng gây lún phải xét đến tải trọng
nền mặt đường thiết kế bao gồm cả phần đắp bù lún, phần đắp phản áp (nếu có),
không bao gồm phần đắp gia tải trước (nếu có) và không xét đến tải trọng phương
tiện giao thông.
6.2.3 Sau
khi hoàn thành công trình nền mặt đường xây dựng trên vùng đất yếu, phần độ lún
cố kết ΔS tiếp tục xảy ra sau đó tại mọi vị trí của nền đường trong thời hạn
khai thác sử dụng t là 15 năm với kết cấu mặt đường mềm và 30 năm với kết cấu mặt
đường cứng được cho phép như trong Bảng 1.
Bảng
1 - Phần độ lún cố kết cho phép còn lại ΔS
tại mọi vị trí của đoạn nền đắp trên đất yếu trong thời hạn t năm sau khi thi
công xong kết cấu mặt đường
|
Loại,
cấp đường
|
Vị
trí đoạn nền đắp trên đất yếu
|
|
Đoạn
gần mố cầu
|
Đoạn
hai bên cống hoặc cống chui
|
Các
đoạn nền đắp thông thường
|
|
1. Đường cao tốc,
đường ô tô các cấp có tốc độ thiết kế ≥ 80 km/h và có tầng mặt cấp cao A1
|
≤ 10 cm
|
≤ 20 cm
|
≤ 30 cm
|
|
2. Đường có tốc độ
thiết kế ≤ 60 km/h và có tầng mặt cấp cao A1
|
≤ 20 cm
|
≤ 30 cm
|
≤ 40 cm
|
CHÚ THÍCH:
- Phần độ lún cố kết
còn lại ΔS là phần lún cố kết chưa hết sau khi làm xong áo đường của đoạn nền đắp
trên đất yếu. Trị số ΔS được xác định theo công thức (36) tùy thuộc độ cố kết U
đạt được vào thời điểm làm xong kết cấu mặt đường.
- Chiều dài đoạn nền
đường gần mố cầu và hai bên cống được xác định bằng chiều dài đoạn chuyển tiếp
giữa đường và cầu (cống) theo Phụ lục E nhưng không nhỏ hơn 3 lần chiều cao nền
đắp sau mố cầu cộng thêm (3 ÷ 5) m và không nhỏ hơn 2 lần chiều cao nền đắp hai
bên cống cộng thêm bề rộng khẩu độ cống.
6.2.4 Đối
với các đường xây dựng mới có tốc độ thiết kế từ 40 km/h trở xuống và đường chỉ
sử dụng kết cấu mặt đường mềm cấp cao A2 trở xuống thì vấn đề độ lún còn lại
khi thiết kế là do cơ quan có thẩm quyền quyết định nhằm giảm chi phí xử lý nền
đất yếu.
6.2.5 Đối
với các tuyến đường có ý nghĩa, vai trò đặc biệt quan trọng, cơ quan nhà nước
có thẩm quyền có thể xem xét nâng cao yêu cầu chống biến dạng (lún) của nền đường
thông qua việc hạn chế độ lún cố kết còn lại ΔS cho phép sau khi làm xong kết cấu
mặt đường của đoạn nền đắp trên đất yếu.
6.2.6 Yêu
cầu về quan trắc dự báo lún
Ngoài việc tính toán
dự báo độ lún tổng cộng nêu tại 9.2 để làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp
xử lý và cấu tạo nền đắp trên đất yếu, còn phải dựa vào kết quả quan trắc lún
theo các quy định tại 6.3.1 và 6.3.2 để so sánh, đối chiếu và hiệu chỉnh lại kết
quả dự báo theo tính toán nhằm kiểm tra độ lún và tốc độ lún cho phép quy định
tại 6.1.2 và 6.2.3, cũng như để xác định khối lượng vật liệu đắp bù lún thực tế.
Yêu cầu cụ thể của việc
quan trắc lún là:
- Xác định được khối
lượng vật liệu đắp lún chìm vào trong đất yếu (so với mặt đất tự nhiên trước
khi đắp).
- Vẽ được biểu đồ
quan hệ giữa độ lún tổng cộng S với thời gian (có ghi rõ thời gian từng đợt đắp
nền và đắp gia tải). Dựa vào biểu đồ này để xử lý tách riêng một cách gần đúng
các phần lún tức thời (là các phần lún tăng đột ngột trong thời gian các đợt đắp)
và lập ra biểu đồ lún cố kết St theo thời gian t kể từ khi kết thúc
quá trình đắp nền và đắp gia tải trước.
- Dựa vào đường cong
lún cố kết theo thời gian trên biểu đồ có thể dự báo phần độ lún cố kết còn lại
theo các phương pháp chỉ dẫn tại Phụ lục D.
6.3
Các yêu cầu về thiết kế và bố trí hệ thống quan trắc trong quá trình thi công
nền đắp trên đất yếu
6.3.1 Đối
với công trình xây dựng nền đắp trên đất yếu, trong mọi trường hợp, dù áp dụng
giải pháp xử lý nào, dù đã khảo sát, tính toán kỹ vẫn phải thiết kế hệ thống
quan trắc, chỉ trừ trường hợp áp dụng giải pháp đào vét hết đất yếu, hạ đáy nền
đắp đến tận lớp đất không yếu. Hệ thống này tuân theo các quy định tại 4.1.5.8
của TCVN 9355 (Mốc quan trắc lún và chuyển vị ngang, thiết bị đo áp lực nước lỗ
rỗng, thiết bị đo chuyển vị ngang theo chiều sâu...).
6.3.2
Phải quy định chế độ quan trắc ngay trong đồ án thiết kế:
- Đo cao độ lúc đặt
bàn lún và đo lún mỗi ngày một lần trong quá trình đắp nền và đắp gia tải trước,
nếu đắp làm nhiều đợt thì mỗi đợt đều phải quan trắc hàng ngày.
- Khi ngừng đắp và
trong 2 tháng sau khi đắp phải quan trắc hàng tuần; tiếp đó quan trắc hàng
tháng cho đến hết thời gian bảo hành và bàn giao cho phía quản lý khai thác đường
cả hệ thống quan trắc (để họ tiếp tục quan trắc nếu thấy cần thiết).
- Độ chính xác yêu cầu
phải đến mm.
6.3.3 Khi
áp dụng các giải pháp xử lý nền đắp trên đất yếu có đòi hỏi phải khống chế tốc
độ đắp, ngoài thiết kế hệ thống quan trắc lún cần phải thiết kế hệ thống quan
trắc chuyển vị ngang để theo dõi mức độ ổn định trong quá trình đắp như nêu tại
6.1.2. Hệ thống này được bố trí tuân theo các quy định tại 4.1.5.8.1 của TCVN
9355.
Trong quá trình đắp nền
và đắp gia tải trước (nếu có) hàng ngày phải đo được sự chuyển vị ngang (di
chuyển ngang theo hướng thẳng góc với tim nền đường) của chốt đánh dấu trên đỉnh
tất cả các cọc nêu trên đồng thời phải đo cao độ đỉnh cọc để theo dõi bề mặt đất
yếu có bị đẩy trồi lên không. Các phương tiện đo đạc được chỉ ra trong đồ án
thiết kế, phải đảm bảo sai số về đo cự ly là ± 5 mm. Sau khi đắp xong, hàng tuần
phải tiếp tục quan trắc cho đến khi thấy rõ nền đường đã ổn định.
6.3.4 Đối
với các đoạn nền đắp trên đất yếu có quy mô lớn và quan trọng hoặc có điều kiện
địa chất phức tạp như đoạn có chiều cao đắp lớn, hoặc phân bố các lớp địa chất
không đồng nhất (có lớp vỏ cứng...) khiến cho thực tế có những điều kiện khác
nhiều với các điều kiện dùng trong tính toán ổn định và lún thì tư vấn có thể đề
xuất yêu cầu bố trí thêm hệ thống quan trắc áp lực lỗ rỗng (cùng với các điểm
quan trắc mức nước dâng trong lỗ khoan), hệ thống quan trắc chuyển vị ngang,
quan trắc lún ở các độ sâu khác nhau, cùng hệ thống các thiết bị quan trắc khác
(tham khảo Điều 4.1.5.8 của TCVN 9355). Nhờ có hệ thống các thiết bị quan trắc
này, dễ dàng thực hiện được các yêu cầu nêu tại 6.1 và 6.2 và nhờ đó tạo điều
kiện thuận lợi cho việc rút ngắn thời gian thi công công trình. Trong trường hợp
này, việc thiết kế bố trí lắp đặt các hệ thống thiết bị quan trắc nêu trên và
thiết kế chế độ quan trắc được xem là các nội dung thiết kế riêng (cần đưa vào
hồ sơ thiết kế).
6.3.5 Phải
có biện pháp chống đỡ bảo đảm không bị nghiêng, lệch, gãy cần đo lún trong quá
trình thi công đắp nền. Hàng ngày phải thường xuyên kiểm tra ống bảo vệ cần đo
lún, không để cát làm tắc hoặc nghiêng lệch chạm vào cần đo lún. Khi chuyển từ
thi công nền sang thi công mặt, phải có biện pháp cắt, chèn lấp ống, đắp một lớp
đủ dày trên đầu ống.
6.4
Xác định các tải trọng tính toán
6.4.1 Khi
kiểm tra ổn định nền đắp trong quá trình thi công thì tải trọng tính toán phải
xét đến gồm tải trọng nền đắp đã bù lún, đắp gia tải trước (nếu có) và cả tải
trọng xe cộ. Khi kiểm tra ổn định nền đắp lúc áo đường đưa vào khai thác thì phải
xét đến tải trọng nền đường đã bù lún, kết cấu áo đường, tải trọng xe cộ và tải
trọng động đất.
Khi tính toán lún thì
tải trọng phải xét đến như đã nêu tại 6.2.2. Vì việc tính toán đều đưa về bài
toán phẳng, do vậy các tải trọng tính toán đều được xác định tương ứng với phạm
vi phân bố trên 1 m dài nền đường.
6.4.2 Tải
trọng đắp nền và đắp gia tải trước được xác định đúng theo hình dạng đắp trên
thực tế (hình thang với mái dốc có độ dốc thiết kế, có thể có thêm phản áp hoặc
trong trường hợp đào bớt đất yếu trước khi đắp thì mặt đất tự nhiên ở hai bên
được lấy phẳng đúng như thực tế). Phần đất lún vào đất yếu trong quá trình đắp
được tính vào tải trọng đắp (xem 9.2.3).
6.4.3 Tải
trọng xe cộ được xem là tải trọng của số xe nặng tối đa cùng một lúc có thể đỗ
khắp bề rộng nền đường (xem Hình 2) phân bố trên 1 m chiều dài đường; tải trọng
này được quy đổi tương đương như một lớp đất phân bố đều có chiều cao là hx
xác định theo biểu thức sau:
|
|
(5)
|
Trong đó:
G là trọng lượng một
xe (chọn xe nặng nhất) (kN);
n là số xe tối đa có
thể xếp được trên phạm vi bề rộng nền đường (như sơ đồ xếp xe trên Hình 2);
γ
là trọng lượng thể tích của đất đắp nền đường (kN/m3);
l là phạm vi phân bố
tải trọng xe theo hướng dọc (m).
Có thể lấy l = 4,2 m
với xe G = 130 kN, lấy l = 6,6 m khi xe có G = 300 kN, lấy l = 4,5 m với xe
xích có G = 800 kN.
Br bề rộng
phân bố ngang của các xe (m). Br được xác định theo biểu thức sau:
Br
= n.b + (n - 1)
. d + e (6)
Trong đó thường lấy b
= 1,8 m với các loại ô tô, b = 2,7 m với xe xích; d là khoảng cách ngang tối
thiểu giữa các xe (thường lấy d = 1,3 m); e là bề rộng lốp đôi hoặc vệt bánh
xích (thường lấy e = (0,5 ÷ 0,8) m); còn n được chọn tối đa nhưng phải bảo đảm
Br tính được theo công thức (6) vẫn nhỏ hơn bề rộng nền đường.
Hình
2 - Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu
a)
Theo hướng dọc; b) Trên mặt cắt ngang
6.4.4 Tải
trọng động đất được kể đến khi tính toán kiểm tra mức độ ổn định của nền đắp
trên đất yếu chính là lực quán tính do động đất của bản thân khối trượt, lực
này xem như tỷ lệ thuận với trọng lượng bản thân khối trượt.
Wi
= K. Qi (7)
Trong đó:
Wi là tải
trọng (lực) động đất tác dụng trên một mảnh trượt i (hoặc khối trượt i) (kN);
Wi có điểm
đặt là trọng tâm mảnh (hoặc khối trượt) và có phương nằm ngang từ phía trong nền
đường ra phía ngoài mái ta luy nền đắp (kN);
Qi là trọng
lượng của mảnh trượt i (hoặc khối trượt i) (kN);
K là hệ số xét đến động
đất, K= a / g.
Trong đó:
a là đỉnh gia tốc nền,
tham khảo Phụ lục G, H của TCVN 9386 (m/s2);
g là gia tốc trọng
trường (9,81 m/s2).
Chỉ những vùng có thể
có động đất từ cấp 7 trở lên thì khi tính toán mới phải xét đến lực động đất.
7 Các
giải pháp thường áp dụng khi thiết kế nền đắp trên đất yếu
7.1
Yêu cầu chung đối với cấu tạo nền đắp trên đất yếu
7.1.1
Cấu tạo của nền đắp trên đất yếu phải bảo đảm hạn chế được các tác dụng bất lợi
của nước ngập và nước ngầm:
- Đất đắp phải dùng
phù hợp với các yêu cầu tại TCVN 9436.
- Độ chặt, chiều cao
đắp tối thiểu trên nước ngập và mức nước ngầm cùng các yêu cầu cấu tạo khác của
nền đường (như đắp bao ta luy khi thân nền đường là cát...) đều phải tuân theo
các quy định tại TCVN 9436.
7.1.2 Trong
phạm vi 20 m từ chân ta luy nền đắp ra mỗi bên nên san lấp các chỗ trũng (ao,
chuôm...) và tuyệt đối không đào lấy đất trong phạm vi đó. Nếu không có điều kiện
san lấp các chỗ trũng thì khi kiểm toán ổn định phải xét đến sự có mặt của các
chỗ trũng đó.
7.1.3 Cố
gắng giảm chiều cao nền đắp để tạo điều kiện dễ bảo đảm ổn định và giảm độ lún;
tuy nhiên, trừ trường hợp đường tạm, chiều cao nền đắp tối thiểu phải từ (1,2 ÷
1,5) m kể từ chỗ tiếp xúc với đất yếu, hoặc phải là (0,8 ÷ 1,0) m kể từ bề mặt
tầng đệm thoát nước (nếu có) để đảm bảo phạm vi khu vực tác dụng của nền mặt đường
không bao gồm vùng đất yếu.
7.2
Đắp trực tiếp trên đất yếu
7.2.1 Khi
tính toán ổn định và lún của nền đắp trên nền đất yếu đều thỏa mãn được các yêu
cầu và tiêu chuẩn nêu tại 6.1 và 6.2 thì có thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp
(không dùng một biện pháp xử lý nào khác).
Trong mọi trường hợp
đắp trực tiếp trên đất yếu đều nên có tầng đệm dày tối thiểu 50 cm và rộng thêm
so với chân ta luy nền đắp mỗi bên (0,5 ÷ 1,0) m, có độ chặt K = 0,95 hoặc thay
thế tầng đệm này bằng các kết cấu đường tạm có dùng vải địa kỹ thuật (trong trường
hợp cần phải làm đường tạm ngay trên nền đất yếu để phục vụ thi công) như trong
Bảng 2, tầng đệm có thể đắp bằng cát (kể cả cát hạt mịn hoặc hỗn hợp cát sỏi
thiên nhiên), xỉ lò cao hoặc đá dăm có cỡ hạt lớn nhất nhỏ hơn 50 mm.
7.2.2 Các
trường hợp sau đây có thể xét tới việc áp dụng giải pháp đắp trực tiếp:
- Trên vùng đất yếu
có lớp đất không thuộc các loại đất yếu nêu tại 4.2 (thực tế thường gọi là lớp
vỏ trên bề mặt đất yếu). Nếu lớp vỏ dày (1 ÷ 2) m thì chiều cao nền đắp trực tiếp
có thể tới (2 ÷ 3) m, nếu lớp vỏ dày trên 2 m thì chiều cao đắp trực tiếp có thể
tới (3 ÷ 4) m.
- Trên vùng than bùn
loại I hoặc đất yếu dẻo mềm có bề dày than bùn dưới (1 ÷ 2) m.
- Trên vùng bùn cát,
bùn cát mịn (loại này có hệ số cố kết thường lớn nên lún nhanh).
Ngoài ra, đối với các
trường hợp nền đắp được dự báo lún ít và lún nhanh nhưng nếu đắp ngay đến đủ
cao độ thiết kế sẽ không bảo đảm ổn định theo yêu cầu nêu tại 6.1.1 thì vẫn có
thể áp dụng giải pháp đắp trực tiếp kèm với biện pháp khống chế tốc độ đắp (đắp
từng đợt; giữa các đợt đắp có thời gian chờ cố kết) để bảo đảm yêu cầu ổn định
(xem 6.1.2) chỉ trừ khi việc khống chế tốc độ đắp dẫn tới quá kéo dài thời
gian, không bảo đảm được yêu cầu về tiến độ thi công đối với toàn bộ công trình
đường thì mới cần nghĩ đến các giải pháp xử lý khác.
7.2.3 Khi
thực hiện công nghệ đắp cần bảo đảm được các điều kiện sau:
- Đắp bờ, hút khô nước
trên bề mặt đất yếu.
- Vật liệu đắp phải
là loại ổn định nước tốt như cát các loại, cấp phối sỏi cuội, đá hoặc các phế
liệu công nghiệp,...
- Phần được đắp lấn
chỉ là phần nằm dưới mặt đất yếu tự nhiên và việc lu lèn vẫn phải thực hiện từ
nhẹ (máy ủi...) đến nặng (lu nặng) cho đến khi vật liệu đắp không tiếp tục lún
vào đất yếu nữa, tức là đến khi tạo được mặt bằng thi công vững chắc trên đất yếu.
- Phần nền đắp kể từ
mặt đất tự nhiên trở lên phải được đắp từng lớp và bảo đảm đạt được yêu cầu đầm
nén quy định.
7.2.4 Để
tạo điều kiện thi công đắp trực tiếp trên đất yếu được thuận lợi (tạo điều kiện
cho xe máy đi lại trên vùng đất yếu và tạo điều kiện để đầm chặt các lớp đất đắp
đầu tiên) có thể sử dụng vải địa kỹ thuật làm đường tạm trên mặt đất yếu trước
khi đắp như chỉ dẫn trong Bảng 2.
Bảng
2 - Chọn vải và kết cấu đường tạm phục vụ cho xe cộ đi lại trên vùng đất yếu
|
Loại
vật liệu đắp đường tạm
|
Kết
cấu đường tạm
|
Các
chỉ tiêu yêu cầu đối với vải địa kỹ thuật
|
|
Cường
độ chịu kéo giật (xác định theo TCVN 8871-1) (kN/m)
|
Độ
dãn dài khi đứt (xác định theo TCVN 8871-1) (%)
|
Cường
độ chịu xé rách (xác định theo TCVN 8871-2) (kN)
|
Hệ
số thấm đơn vị  (xác
định theo ASTM D4491)
|
Kích
cỡ lỗ vải O95 (xác định theo TCVN 8871-6) (μm)
|
|
I. Cát, hỗn hợp cát
sỏi thiên nhiên
|
1. Một lớp vải trên
đắp 50 cm
|
≥ 12
|
≤ 25
|
≥ 0,8
|
≥ 0,1
|
≤ 125
|
|
2. Hai lớp vải trên
mỗi lớp đắp 25 cm
|
≥ 8
|
15 ÷ 80
|
≥ 0,3
|
≥ 0,1
|
≤ 125
|
|
3. Hai lớp vải trên
mỗi lớp đắp 15 cm
|
≥ 16
|
15 ÷ 80
|
≥ 0,5
|
≥ 0,1
|
80
÷ 200
|
|
II. Cấp phối tốt
|
1. Một lớp vải trên
đắp 30 cm
|
≥ 25
|
≤ 25
|
≥ 1,2
|
≥ 0,1
|
≤ 200
|
|
2. Một lớp vải trên
đắp 50 cm
|
≥ 12
|
≤ 25
|
≥ 0,8
|
≥ 5.10-2
|
≤ 200
|
|
3. Hai lớp vải trên
mỗi lớp đắp 15 cm
|
≥ 20
|
15 ÷ 80
|
≥ 1,2
|
≥ 5.10-2
|
≤ 200
|
CHÚ THÍCH:
- Hệ số thấm có đơn vị
tính như trên vì là m/s trên một đơn vị bề dày mẫu vải địa kỹ thuật đem thử;
- Kích cỡ lỗ của vải
là tương ứng với đường kính của hạt vật liệu lớn nhất có thể theo nước thấm qua
vải; cỡ hạt lớn nhất này được lấy bằng O95 (là đường kính hạt mà lượng chứa các
cỡ nhỏ hơn nó chiếm 95 %);
- Vải phải rải ngang
(thẳng góc với hướng tuyến) và phủ chồng lên nhau ít nhất là 0,5 m hoặc khâu chồng
nhau 10 cm;
Để đầm nén đạt hiệu
quả cao ngay lớp đắp đầu tiên thì phải chọn vải có cường độ chịu kéo đứt tối
thiểu từ 25 kN/m trở lên.
7.3
Đào một phần hoặc đào toàn bộ đất yếu
7.3.1 Giải
pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ổn định, giảm độ lún và thời gian lún;
do vậy trừ trường hợp trên đất yếu có tồn tại lớp vỏ không yếu ra, trong mọi
trường hợp khác người thiết kế đều nên ưu tiên xem xét áp dụng hoặc kết hợp việc
đào một phần đất yếu với các giải pháp khác. Đặc biệt thích hợp là trường hợp lớp
đất yếu có bề dày nhỏ hơn vùng ảnh hưởng của tải trọng đắp. Dùng sơ đồ công nghệ
đào đất yếu bằng máy xúc gầu dây, đào đến đâu đắp lấn đến đó thì chiều sâu đào
có thể thực hiện được là (2 ÷ 4) m. Điều chủ yếu là phải thiết kế bố trí mặt bằng
thi công hợp lý, thuận lợi cho việc đẩy đất đắp lấn nhanh chóng sau khi luống
đào hình thành; đất yếu đào ra có thể đổ về phía 2 bên đoạn đã đắp lấn xong để
tạo nên bệ phản áp. Ngoài ra, cũng có thể dùng cọc ván thép cừ tạm trong quá
trình đào đất yếu và đắp lại bằng đất thích hợp. Chiều sâu đào đất yếu cần thiết
có thể xác định được thông qua tính toán hướng dẫn tại 8.2.1 trên cơ sở thỏa
mãn được các yêu cầu nêu tại 6.1 và 6.2.
7.3.2 Mặt
cắt ngang phần đất yếu phải đào chỉ cần thiết kế dạng hình thang với đáy nhỏ ở phía
dưới sâu có bề rộng bằng phạm vi bề rộng mặt nền đường, còn đáy lớn ở trên vừa
bằng phạm vi tiếp xúc của nền đắp với mặt đất yếu khi chưa đào (phạm vi giữa
hai bên chân ta luy nền đắp). Điều này có nghĩa là, chiều sâu đào đất yếu chỉ cần
bảo đảm đạt được trong phạm vi bề rộng nền đường, còn hai bên ta luy chiều sâu
đào có thể giảm dần.
7.3.3 Các
trường hợp dưới đây đặc biệt thích hợp đối với giải pháp đào một phần hoặc đào
toàn bộ đất yếu:
- Bề dày lớp đất yếu
từ 4 m trở xuống (trường hợp này thường đào toàn bộ đất yếu để đáy nền đường tiếp
xúc hẳn với tầng đất không yếu).
- Đất yếu là than bùn
loại I hoặc loại sét, sét pha dẻo mềm, dẻo chảy; trường hợp này, nếu chiều dày
đất yếu vượt quá (4 ÷ 5) m thì có thể đào một phần đất yếu sao cho khi kiểm
toán đạt được các yêu cầu về ổn định và lún nêu tại Điều 6.
7.3.4 Trường
hợp đất yếu có bề dày dưới 5 m và có cường độ quá thấp đào ra không kịp đắp thì
có thể áp dụng giải pháp bỏ đá chìm đến đáy lớp đất yếu hoặc bỏ đá kết hợp với
đắp quá tải để nền tự lún đến đáy lớp đất yếu. Giải pháp này đặc biệt thích hợp
đối với trường hợp thiết kế mở rộng nền đắp cũ khi cải tạo, nâng cấp đường trên
vùng đất yếu.
Đá phải dùng loại
kích cỡ 0,3 m trở lên (hoặc đá cỡ nhỏ hơn 0,3 m không được quá 20 %) và được đổ
từ phía trong để đẩy đất yếu ra phía ngoài hoặc đổ từ giữa tim nền đường ra hai
bên, sau khi đá nhô lên khỏi mặt đất yếu thì rải cát, đá nhỏ hoặc cấp phối lên
và lu lèn nhẹ đến nặng dần. Nếu đá nhỏ thì có thể dùng lồng, rọ đan thép hay lồng
bằng chất dẻo tổng hợp trong đựng đá để đắp.
7.3.5 Dùng
cọc tre đóng với mật độ (16 ÷ 25) cọc/m2 cũng là một biện pháp cho
phép thay thế việc đào bớt đất yếu trong phạm vi bằng chiều sâu cọc đóng (thường
có thể đóng sâu (2 ÷ 3) m). Cọc tre nên dùng loại có đường kính đầu lớn trên 7
cm, đường kính đầu nhỏ trên 4 cm bằng loại tre khi đóng không bị dập, gãy. Khi
tính toán được phép xem vùng đóng cọc tre như trên là nền đường đã đắp. Trên đỉnh
cọc tre sau khi đã đắp một lớp 30 cm nên rải vải địa kỹ thuật (hoặc các loại
geogrids có chức năng tương tự) như nêu tại 7.2.4 để tạo điều kiện phân bố đều
tải trọng nền đắp trên các cọc tre. Thường sử dụng cọc tre khi nền đường ẩm ướt
hoặc có nước ngầm.
Tương tự, có thể dùng
các cọc tràm loại có đường kính đầu lớn nên trên 12 cm, đầu nhỏ nên trên 5 cm với
mật độ 16 cọc/m2.
7.4
Đắp bệ phản áp
7.4.1 Giải
pháp này chỉ dùng khi đắp nền đường trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức
ổn định chống trượt trồi cho nền đường để đạt các yêu cầu nêu tại 6.1.1, cả
trong quá trình đắp và quá trình đưa vào khai thác lâu dài. Tuy nhiên giải pháp
này không giảm được thời gian lún cố kết và khi tính lún phải kể đến cả tải trọng
của bệ phản áp hai bên. Ngoài ra, nó còn có nhược điểm là khối lượng đắp lớn và
diện tích chiếm dụng đất lớn. Giải pháp này cũng không thích hợp với các loại đất
yếu là than bùn loại III và bùn sét.
7.4.2 Cấu
tạo của bệ phản áp
Vật liệu đắp bệ phản
áp là các loại đất hoặc cát thông thường; trường hợp khó khăn có thể dùng cả đất
lẫn hữu cơ.
Bề rộng của bệ phản
áp được xác định từ điều kiện ổn định của cả nền đường và bệ phản áp, mỗi bên
nên vượt quá phạm vi cung trượt nguy hiểm ít nhất từ (1 ÷ 3) m (xác định cung
trượt nguy hiểm nhất theo phương pháp nêu tại 8.1 và 8.2). Mặt trên bề phản áp
phải tạo dốc ngang 2 % ra phía ngoài.
Chiều cao bệ phản áp
không quá lớn để có thể gây trượt trồi (mất ổn định) đối với chính phần đắp phản
áp; khi thiết kế thường giả thiết chiều cao bệ phản áp bằng (1/3 ÷ 1/2) chiều
cao nền đắp, rồi tính toán ổn định theo phương pháp mặt trượt tròn nêu tại Điều
8 đối với bản thân bệ phản áp và đối với nền đắp có bệ phản áp, nếu kết quả
nghiệm toán đạt các yêu cầu nêu tại 6.1.1 là được.
Độ chặt đất đắp bệ phản
áp nên đạt K ≥ 0,9 (đầm nén tiêu chuẩn).
7.5
Tầng đệm thoát nước
7.5.1 Tầng
đệm được bố trí giữa đất yếu và nền đắp để tăng nhanh khả năng thoát nước cố kết
từ phía dưới đất yếu lên mặt đất tự nhiên dưới tác dụng của tải trọng nền đắp.
Tầng đệm thoát nước bắt buộc phải bố trí khi áp dụng các giải pháp thoát nước cố
kết theo phương thẳng đứng.
7.5.2 Thường
sử dụng cát làm tầng đệm khi có áp dụng các giải pháp thoát nước cố kết theo
phương thẳng đứng. Trong trường hợp này cần phải bảo đảm được các yêu cầu sau:
Cát phải là loại cát không lẫn các tàn dư thực vật, có tỷ lệ bùn sét < 5 %,
cỡ hạt lớn hơn 0,5 mm chiếm trên 50 %, cỡ hạt nhỏ hơn 0,14 mm chiếm ít hơn 10
%. Cát có thể lẫn sỏi cuội, đá dăm có kích cỡ lớn nhất đến 50 mm và nên có hệ số
thấm không nhỏ hơn 1x10-4 cm/s.
7.5.3 Chiều
dày tầng đệm không được nhỏ hơn 50 cm. Tầng đệm được bố trí để cao độ đỉnh và độ
dốc từ tim ra ngoài, đảm bảo khả năng thoát nước trong quá trình chờ lún và
khai thác. Độ chặt đầm nén của tầng đệm phải đạt độ chặt đầm nén yêu cầu như đối
với nền đắp thông thường tại vị trí tương ứng.
7.5.4 Bề
rộng mặt tầng đệm nên rộng hơn nền đắp mỗi bên tối thiểu là (0,5 ÷ 1) m; mái dốc
và phần mở rộng hai bên của tầng đệm phải cấu tạo tầng lọc ngược để nước cố kết
thoát ra không lôi theo cát, nhất là khi lún chìm vào đất yếu nước cố kết vẫn
có thể thoát ra và khi cần thiết dùng bơm hút bớt nước sẽ không gây phá hoại tầng
cát đệm.
Tầng lọc ngược có thể
được cấu tạo theo cách thông thường (xếp các bao đổ đầy cát trong phần mở rộng
đáy nền đắp nêu tại 7.5.4) hoặc bằng vải địa kỹ thuật có yêu cầu nêu tại 7.5.5.
Trường hợp sử dụng vải địa kỹ thuật thì nên rải vải trên đất yếu, sau đó đắp tầng
đệm, rồi lật vải bọc cả mái dốc và phần mở rộng của nó để làm chức năng lọc ngược.
Lớp vải làm chức năng lọc ngược này phải chườm vào phạm vi đáy nền ít nhất là 2
m. Lúc này, cũng nên lợi dụng vải địa kỹ thuật rải trực tiếp trên đất yếu để
kiêm thêm các chức năng khác như tăng cường thêm mức ổn định trong quá trình đắp
(xem 7.7) hoặc các chức năng nêu tại 7.2.4.
7.5.5 Trong
trường hợp sử dụng vải địa kỹ thuật làm tầng lọc ngược như nêu tại 7.5.4 thì
kích cỡ lỗ của vải phải đảm bảo điều kiện sau:
Of
≤ C . D85 (8)
Trong đó:
Of là kích
cỡ lỗ của vải cần chọn (μm);
D85 là
kích cỡ đường kính hạt của vật liệu tầng đệm thoát nước mà lượng chứa các cỡ nhỏ
hơn nó chiếm 85 % (μm);
C là
hệ số lấy bằng 0,64.
Vải địa kỹ thuật kiêm
thêm chức năng nào thì chỉ tiêu kỹ thuật của vải cũng đồng thời phải thỏa mãn
các yêu cầu tương ứng (TCVN 9844).
7.5.6 Nước
cố kết từ tầng đệm qua tầng lọc ngược thoát ra cần phải được thoát nhanh khỏi phạm
vi lân cận nền đường để không thấm vào nền đường gây ẩm nền đường đã đắp. Cần thiết
kế sẵn các đường thoát nước và khi cần thiết có thể bố trí bơm hút tháo nước.
7.5.7 Có
thể dùng kết cấu tầng đệm bằng bản thoát nước ngang thay thế cho tầng đệm nêu tại
7.5.2. Khi sử dụng phải tuân thủ các chỉ dẫn nêu tại 4.1.5.5 và 4.6 của TCVN
9355 nhưng nên tổ chức làm thử nghiệm để đánh giá hiệu quả thực tế cả về kỹ thuật
và kinh tế.
Trong quá trình làm
thử cần chú ý các nội dung sau:
- Cách bố trí kết cấu
tầng đệm có dùng bản thoát nước ngang (bề dày cát rải phía dưới bản và bề dày đất
hoặc cát rải phía trên bản) phải bảo đảm khi thi công đắp nền, bản không bị phá
hỏng và bảo đảm khả năng thoát nước của tầng đệm ngay cả khi bản thoát nước
ngang lún chìm vào đất yếu.
- Công nghệ nối tiếp
giữa phương tiện thoát nước thẳng đứng phía dưới (bấc thấm thẳng đứng hoặc giếng
cát...) với bản thoát nước ngang của tầng đệm để bảo đảm nước cố kết từ dưới đất
yếu có thể thoát ra qua bản thoát nước ngang một cách liên tục.
7.6
Thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng (sử dụng giếng cát hoặc bấc thấm)
7.6.1 Nhờ
có bố trí các phương tiện thoát nước theo phương thẳng đứng (giếng cát, túi cát
hoặc bấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong đất yếu dưới tác dụng tải trọng
đắp sẽ có điều kiện để thoát nhanh (thoát theo phương nằm ngang ra giếng cát, bấc
thấm rồi theo chúng thoát lên mặt đất tự nhiên). Tuy nhiên, để đảm bảo phát huy
được hiệu quả thoát nước này thì chiều cao nền đắp tối thiểu cần thỏa mãn các điều
kiện (9) và (11) dưới đây:
σvz
+ σz ≥
(1,2 ÷ 1,5) σpz
(9)
Trong đó:
σvz
là áp lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất yếu gây ra ở độ sâu z,
(kPa);
|
|
(10)
|
Với γi
là trọng lượng thể tích của lớp đất i nằm trong phạm vi từ mặt tiếp xúc của đất
yếu với đáy nền đắp (z = 0) đến độ sâu z trong đất yếu; chú ý rằng đối với các
lớp đất yếu nằm dưới mức nước ngầm thì trị số γi phải dùng trọng
lượng thể tích đẩy nổi (kN/m3);
hi là chiều
dày của lớp đất thứ l nêu trên (m);
σz
là áp lực thẳng đứng do tải trọng đắp (phần nền đắp và phần đắp gia tải trước nếu
có, nhưng không kể phần chiều cao đắp hx quy đổi từ tải trọng xe cộ)
gây ra ở độ sâu z trong đất yếu kể từ đáy nền đắp; σz
được tính theo toán đồ Osterberg hoặc biểu thức như quy định ở Phụ lục B (kPa);
σpz
là áp lực tiền cố kết ở độ sâu z trong đất yếu (kPa);
|
|
(11)
|
Trong đó các đại lượng
đã được giải thích ở biểu thức (9) bên trên.
Điều kiện (9) và (11)
phải được thỏa mãn đối với mọi độ sâu z trong phạm vi từ đáy nền đắp đến hết
chiều sâu đóng giếng cát hoặc cắm bấc thấm.
Nếu không thỏa mãn
các điều kiện nêu trên thì có thể kết hợp với biện pháp gia tải trước như đề cập
tại 7.6.9 để tăng σz.
7.6.2 Các
giải pháp dùng phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng được áp dụng để rút ngắn
thời gian đắp và chờ tắt lún đạt yêu cầu quy định tại 6.2.3 nhằm bảo đảm tiến độ
thực hiện dự án.
7.6.3 Khi
sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nhất thiết phải bố trí tầng
đệm thoát nước với các yêu cầu quy định tại 7.5.2, 7.5.3, 7.5.4, 7.5.5 và
7.5.6. Nếu dùng giếng cát thì đỉnh giếng cát phải tiếp xúc trực tiếp với tầng đệm.
Nếu dùng bấc thấm thì bấc thấm phải cắm xuyên qua tầng đệm.
7.6.4 Cát
dùng cho giếng cát phải có lượng cỡ hạt lớn hơn 0,5 mm chiếm trên 50 %, lượng
bùn sét (có hạt < 0,075 mm) không quá 3 % và hệ số thấm không nhỏ hơn 5.10-3
m/s (tương ứng với độ chặt thi công theo quy định của dự án).
7.6.5 Bấc
thấm dùng làm phương tiện thoát nước cố kết thẳng đứng phải đạt được các yêu cầu
sau:
- Kích cỡ lỗ vỏ lọc của
bấc (ASTM D4751): O95 ≤ 75 μm
- Hệ số thấm của vỏ lọc
(ASTM D4491): ≥ 1.10-4 m/s
- Khả năng thoát nước
của bấc thấm với áp lực 350 kN/m2 (ASTM D4716): qw ≥ 60 .
10-6 m3/s;
- Cường độ chịu kéo ứng
với độ dãn dài dưới 10% (ASTM D4595) nhằm chống đứt khi thi công: ≥ 1 kN/bấc;
- Bề rộng của bấc thấm:
phù hợp với thiết bị cắm bấc đã tiêu chuẩn hóa (thường 100 mm ± 0,05 mm).
Bấc thấm nên bố trí
kiểu tam giác hoặc ô vuông với cự ly không nên dưới 1,2 m và không nên quá 2,2
m.
7.6.6 Giếng
cát nên dùng loại có đường kính từ (35 ÷ 45) cm, bố trí kiểu tam giác hoặc ô
vuông với khoảng cách tùy yêu cầu thiết kế.
7.6.7 Việc
quyết định chiều sâu giếng cát hoặc bấc thấm là một vấn đề kinh tế - kỹ thuật
đòi hỏi người thiết kế cần phải cân nhắc dựa vào sự phân bố độ lún của các lớp
đất yếu theo chiều sâu dưới tác dụng của tải trọng đắp đối với mỗi trường hợp
thiết kế cụ thể. Không nhất thiết phải bố trí đến hết phạm vi chịu ảnh hưởng của
tải trọng đắp (phạm vi gây lún) như nêu tại 5.3.2 mà chỉ cần bố trí đến một độ
sâu có trị số lún cố kết của các lớp đất yếu từ đó trở lên chiếm một tỷ lệ đủ lớn
so với trị số lún cố kết Sc dự báo được sao cho nếu tăng nhanh tốc độ
cố kết trong phạm vi bố trí giếng hoặc bấc này là đủ đạt được tiêu chuẩn về độ
lún cố kết cho phép còn lại nêu tại 6.2.3 trong thời hạn thi công quy định.
Do vậy, người thiết kế
phải đưa ra các phương án bố trí giếng hoặc bấc thấm khác nhau (về độ sâu và về
khoảng cách). Trong mỗi phương án bố trí về chiều sâu đều phải đảm bảo thỏa mãn
điều kiện (9) và (11).
7.6.8 Khi
sử dụng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng đứng nên kết hợp với biện pháp
gia tải trước. Thời gian lưu tải của toàn bộ tải trọng gia tải phải đảm bảo cho
quá trình cố kết hoàn thành, nền đất lún đến ổn định. Có thể dùng bất kỳ loại đất
nào (kể cả đất lẫn hữu cơ) để đắp gia tải trước. Ta luy đắp gia tải trước được
phép đắp dốc tới 1:0,75 và độ chặt đầm nén chỉ cần đạt K = 0,9 (đầm nén tiêu
chuẩn).
Nếu sử dụng vật liệu
gia tải khác đất đắp (như đất hữu cơ, đất tận dụng) thì cần có biện pháp ngăn
cách không để lẫn lộn ảnh hưởng đến chất lượng nền đắp.
7.6.9 Khi
sử dụng các giải pháp xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước cố kết thẳng
đứng kết hợp với gia tải trước cũng có thể thay thế việc gia tải trước bằng biện
pháp hút chân không. Trong trường hợp này việc thiết kế và thi công phải tuân
thủ theo TCVN 9842.
Chú ý rằng giải pháp
hút chân không có thể rút ngắn thời gian chờ lún nhưng tốn kém hơn, do vậy
không nên áp dụng đồng thời với các đoạn xử lý nền đất yếu lân cận khác có thời
gian chờ lún dài hơn.
7.7
Sử dụng vài địa kỹ thuật để tăng cường mức độ ổn định của nền đắp trên đất yếu
7.7.1 Khi
bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp như trên Hình 3, ma sát giữa đất
đắp và mặt trên của vải địa kỹ thuật sẽ tạo được một lực giữ khối trượt F (bỏ
qua ma sát giữa đất yếu và mặt dưới của vải) và nhờ đó mức độ ổn định của nền đắp
trên đất yếu sẽ tăng lên.
CHÚ DẪN:
I Vùng hoạt động (khối
trượt);
II Vùng bị động
(vùng vải địa kỹ thuật đóng vai trò neo giữ);
F Lực kéo mà vải phải
chịu (tính cho khổ tính toán rộng 1 m, tương ứng 1m dài nền đường) (kN/m);
Y Cánh tay đòn của lực
F đối với tâm trượt nguy hiểm nhất.
l1, l2
Chiều dài vải trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động (m).
Hình
3 - Bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp
Sử dụng giải pháp
này, khi tính toán thiết kế phải bảo đảm điều kiện sau:
F
≤ Fcp (12)
Trong đó:
F lực kéo mà vải phải
chịu (tính cho khổ tính toán rộng 1 m, tương ứng 1m dài nền đường), (kN/m);
Fcp lực
kéo cho phép của vải (tính cho khổ vải rộng 1 m), (kN/m).
7.7.2 Lực
kéo cho phép của vải Fcp được xác định theo các điều kiện sau:
- Điều kiện bền của vải:
|
|
(13)
|
Trong đó:
Fmax là cường
độ chịu kéo giật của vải khổ 1 m tương ứng với độ dãn dài 10 % (kN/m);
k là hệ số an toàn; lấy
k = 2 khi vải làm bằng polieste và k = 5 nếu vải làm bằng polipropilen hoặc
poliethilen.
- Điều kiện về lực ma
sát cho phép đối với lớp vải rải trực tiếp trên đất yếu (tính cho 1 m dài nền
đường):
Trong đó:
γd là trọng
lượng thể tích của đất đắp (kN/m3);
f’ là hệ số ma sát giữa
đất đắp và vải cho phép dùng để tính toán;
hi là chiều
cao đắp trên vải (thay đổi trong phạm vi l1 và l2, từ hi
= h đến hi = 0) (m);
φ là góc ma sát trong
của đất đắp xác định tương ứng với độ chặt thực tế của nền đắp hoặc của tầng đệm
thoát nước nếu có (độ);
k’ là hệ số dự trữ về
ma sát, lấy bằng 0,66.
Biểu thức (14) và
(15) là tổng lực ma sát trên vải trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động;
Việc xác định trị số l1
và l2, được tiến hành đồng thời với việc kiểm toán mức độ ổn định
nêu tại 8.1: giả thiết lực F để đảm bảo hệ số ổn định nhỏ nhất đạt được yêu cầu
nêu tại 6.1.1 rồi nghiệm lại điều kiện (13) sao cho thỏa mãn đồng thời cả (13),
(14) và (15); nếu thỏa mãn thì căn cứ vào trị số Fcp nhỏ nhất theo
các quan hệ nêu trên để chọn vải có Fmax tương ứng.
7.7.3 Vải
địa kỹ thuật dùng để tăng cường ổn định cho nền đắp trên đất yếu có thể được bố
trí một hoặc nhiều lớp (từ 1 lớp đến 4 lớp), mỗi lớp vải xen kẽ cát đắp dày (15
÷ 30) cm tùy theo khả năng lu lèn. Tổng cường độ chịu kéo đứt của các lớp vải
phải chọn bằng trị số Fmax được xác định tại 7.7.2.
CHÚ THÍCH:
Các lớp vải phía trên nằm trong cát đắp (mặt trên và mặt dưới đều tiếp xúc với
cát) thì trị số Fcp tính theo (14) và (15) được nhân 2, từ đó tính
ra tổng lực ma sát cho phép của các lớp vải.
7.7.4 Trong
trường hợp sử dụng giải pháp này nên chọn vải địa kỹ thuật bằng loại sợi dệt
(woven) và có cường độ chịu kéo giật tối thiểu là 25 kN/m như nêu tại 7.2.4 để
đảm bảo hiệu quả đầm nén đất trên vải nhằm tạo hệ số ma sát cao giữa đất và vải.
Đối với các chỉ tiêu khác của vải cũng nên tham khảo Bảng 2 và TCVN 9844.
Nếu kết hợp sử dụng vải
làm tầng lọc thì cũng phải đảm bảo cả về kích cỡ lỗ của vải nêu tại 7.5.5.
7.8
Cọc cát và các cọc (trụ) bằng vật liệu hạt rời khác
7.8.1 Cọc
cát hay cọc (trụ) đá dăm, cọc (trụ) cát sỏi khác với giếng cát ở chỗ khi thi
công vật liệu làm cọc được đầm chặt, do vậy ngoài tác dụng tạo phương tiện
thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng như với giếng cát ra, cọc (trụ) loại
này còn có tác dụng thay thế một phần đất yếu tạo ra một nền móng tổ hợp có sức
kháng cắt tổ hợp cao hơn của bản thân đất yếu vốn có, nhờ đó tăng thêm mức độ ổn
định và giảm được độ lún của nền đường đắp phía trên.
Sử dụng giải pháp này
buộc phải có thiết bị thi công chuyên dùng vừa đổ cát hoặc đá dăm hay cát sỏi
vào ống dẫn vừa đầm (chấn động hoặc xung kích) và phải bảo đảm đầm chặt, thi
công liên tục. Để bảo đảm đầm chặt, đất yếu xung quanh cọc cần có sức kháng cắt
xác định bằng phương pháp cắt cánh hiện trường không nhỏ hơn 10 kPa, nếu sử dụng
đầm chấn động thì không được nhỏ hơn 20 kPa.
Phải thông qua thi
công thử để kiểm tra khả năng hình thành cọc (trụ) và xác định độ chặt yêu cầu đối
với vật liệu làm cọc tương ứng với góc ma sát trong của vật liệu cọc đạt được để
điều chỉnh tính toán thiết kế (xem 7.8.4) và để đưa ra tiêu chuẩn kiểm tra nghiệm
thu cụ thể cho mỗi khu vực xử lý.
7.8.2 Đường
kính cọc (trụ) sử dụng tùy thuộc thiết bị thi công (thông thường đường kính hay
dùng (20 ÷ 60) cm hoặc hơn). Chiều sâu và cự ly bố trí cọc (trụ) được tính toán
xác định theo các yêu cầu về ổn định và lún nêu tại 6.1 và 6.2. Tuy nhiên, khoảng
cách giữa vách các cọc (trụ) liền kề không được quá 4 lần đường kính của chúng.
7.8.3 Cát
dùng làm cọc cát cũng phải đạt yêu cầu tại 7.6.4; cũng có thể dùng hỗn hợp cát
đá dăm, cát sỏi. Độ ẩm của cát khi thi công nên từ (7 ÷ 9) %.
Nếu dùng đá dăm hoặc
sỏi nghiền thì nên dùng kích cỡ hạt (20 ÷ 50) mm có hàm lượng hạt ≤ 0,075 mm dưới
5 %.
7.8.4 Việc
tính toán ổn định nền đắp trên đất yếu có cọc (trụ) vẫn theo 8.1 nhưng cường độ
kháng cắt trên mặt trượt của nền yếu có cọc (trụ) được sử dụng trị số cường độ
kháng cắt tổ hợp ở mỗi vị trí i của nền tổ hợp 
xác định theo biểu thức (17):
|
|
(17)
|
Trong đó:
là
cường độ kháng cắt của vật liệu hạt dùng làm cọc (trụ) tại vị trí i (với cọc
cát là sức kháng cắt của cát), (kPa); 
được xác định theo (18):
|
|
(18)
|
Với σi
là áp lực thẳng đứng do tải trọng nền đắp gây ra và αi
là góc nghiêng của mặt trượt tại chỗ mặt trượt cắt qua cọc
(trụ) (thay đổi theo từng mảnh trượt i) (kPa); σi
được xác định gần đúng theo Phụ lục B như với nền đất yếu khi không có cọc.
φo là góc
ma sát trong của vật liệu cọc hoặc trụ (độ);
(Với cát, cát sỏi có
thể lấy φo = 35°, đá dăm có thể lấy φo = 38°);
là cường độ kháng cắt của đất yếu
tại mảnh trượt i; tốt nhất là xác định bằng thí nghiệm cắt cánh hiện trường
(kPa);
η là tỷ số diện tích
thay thế đất yếu bằng vật liệu cọc (trụ) được xác định theo (19).
|
|
(19)
|
Trong đó:
A là diện tích đất yếu
trong phạm vi đường nối các tim cọc (trụ) liền kề (m2);
As là tổng
diện tích mặt cắt ngang các cọc (trụ) trong phạm vi đó (m2).
Trường hợp bố trí cọc
(hoặc trụ) kiểu tam giác đều thì η được xác định theo (20) và khi bố trí chúng
kiểu hình vuông thì η được tính theo (21):
|
|
(20)
|
|
|
(21)
|
Trong đó: D, B là đường
kính và khoảng cách giữa các cọc (hoặc trụ) (m).
7.8.5 Độ
lún cố kết của nền đắp trên nền tổ hợp (có cọc cát hoặc trụ bằng các vật liệu
khác) được xác định gồm phần lún cố kết trong phạm vi chiều sâu có gia cố cọc
(trụ) Sgc và phần lún cố kết trong phạm vi của đất yếu phía dưới
vùng có gia cố Sd.
Phần lún cố kết trong
phạm vi chiều sâu có gia cố cọc (trụ) có thể được xác định theo biểu thức:
Sgc
= kdy . Str (22)
Trong đó:
Sgc là cố
kết trong phạm vi chiều sâu có gia cố cọc (trụ), m;
Str là độ
lún cố kết của phần đất yếu trong phạm vi có cọc (hoặc trụ) dưới tải trọng nền
đắp khi chưa đóng cọc, m;
kdy là hệ
số xét đến sự giảm áp lực dưới tải trọng nền đắp dẫn đến giảm độ lún gây ra
trong vùng đất yếu giữa các cọc (trụ). Hệ số này có thể được xác định theo biểu
thức (23):
|
|
(23)
|
Với n là tỷ số phân bố
áp lực giữa cọc (trụ) và đất yếu. Tỷ số này nên được xác định từ công trình thử
nghiệm hiện trường; nếu không có điều kiện thử nghiệm thì khi tính toán thiết kế
có thể lấy n = (2 ÷ 5). Nếu điều kiện địa chất ở đáy cọc (trụ) càng tốt và đất
yếu vùng giữa các cọc càng yếu thì có thể lấy n càng lớn và ngược lại thì n
càng nhỏ.
- Phần lún cố kết
trong phạm vi của đất yếu phía dưới vùng có gia cố Sd có thể tính
theo các phương pháp nêu tại 9.1 tương ứng với các lớp đất yếu từ mặt đáy cọc (trụ)
trở xuống cho đến hết vùng chịu ảnh hưởng của tải trọng nền đắp.
7.8.6 Độ
cố kết trung bình theo thời gian trong phạm vi có bố trí cọc cát được tính toán
như với trường hợp sử dụng giếng cát cùng đường kính D như tại 9.4. Đối với các
trường hợp dùng trụ đá dăm hoặc trụ cát sỏi thì độ lún cố kết trung bình này
cũng được tính như cọc cát nhưng đường kính cọc D lúc này phải nhân với một hệ
số triết giảm là 
để
xét đến khả năng (tiết diện) thoát nước thẳng đứng của trụ đá dăm hay cát sỏi
là kém hơn so với cọc cát;
7.8.7 Trên
đỉnh cọc cát (hoặc cọc (trụ) đá dăm, cát sỏi) vẫn phải bố trí tầng đệm nêu tại
7.6.3.
7.9
Trụ gia cố chất liên kết vô cơ
7.9.1 Giải
pháp này sử dụng các thiết bị khoan, phay sâu chuyên dùng kết hợp phun khô
(phun chất liên kết ở dạng bột) hoặc phun ướt (phun chất liên kết dưới dạng vữa)
và trộn chúng với đất yếu ở trạng thái tự nhiên tại chỗ (trộn sâu).
Giải pháp xử lý này
chỉ nên áp dụng khi nền đất yếu có sức kháng cắt xác định bằng phương pháp cắt
cánh hiện trường từ (10 ÷ 45) kPa vì đất quá yếu khó bảo đảm duy trì vách lỗ
trong quá trình thi công và nếu quá cứng thì khó phay trộn đều. Cũng không nên
sử dụng giải pháp này khi đất yếu chứa hàm lượng hữu cơ quá 10 %.
Nếu dùng phương pháp
trộn phun ướt thì độ ẩm tự nhiên của đất yếu nên trong phạm vi (30÷60)%. Còn nếu
phun trộn khô thì độ ẩm tự nhiên này có thể tới (70 ÷ 85) %.
7.9.2 Giải
pháp xử lý đất yếu bằng trụ gia cố này có nhược điểm là giá thành đắt (đặc biệt
nền đất yếu có hàm lượng hữu cơ lớn hoặc độ pH lớn thì đòi hỏi nhiều chất liên
kết) quá trình thi công thường khó kiểm soát chất lượng và thiết kế ban đầu dễ
bị thay đổi theo thực tế thi công. Do vậy chỉ nên sử dụng chúng sau khi đã tiến
hành phân tích so sánh kinh tế kỹ thuật với các phương án xử lý khác. Thường chỉ
nên xem xét sử dụng giải pháp này trong trường hợp nền đắp cao (10 ÷ 12) m trên
một đoạn ngắn ở khu vực đường nối tiếp với cầu và khi đó có thể thay đổi chiều
sâu cọc để tạo ra sự chuyển tiếp về độ lún phù hợp với yêu cầu ở Phụ lục E.
Ngoài ra, hiện chủ yếu thường chỉ sử dụng trụ gia cố xi măng (trụ gia cố vôi hoặc
gia cố tro bay còn ít được sử dụng).
Giống như nguyên lý sử
dụng cọc cát, cọc (trụ) đá dăm, cát sỏi, trụ gia cố cũng có tác dụng thay thế một
phần đất yếu và cùng với đất yếu quanh nó tạo ra một nền móng tổ hợp có khả
năng chịu lực (nén và cắt trượt) cao hơn đất yếu không gia cố, đồng thời giảm
được độ lún của nền đắp xây dựng trên nó. Với trụ gia cố thường không xét đến
khả năng thấm thoát nước theo phương thẳng đứng như với cọc cát. Việc thiết kế,
thi công trụ gia cố chất liên kết vô cơ xem chi tiết tại TCVN 9403.
7.10
Các nguyên tắc và trình tự lựa chọn giải pháp thiết kế
7.10.1 Trình
tự tiến hành
Để làm cơ sở đề xuất
các giải pháp thiết kế, trước tiên phía tư vấn thiết kế cần phải tính toán đánh
giá mức độ ổn định và diễn biến độ lún đối với trường hợp nền đắp trực tiếp
trên đất yếu (không áp dụng một biện pháp xử lý nào khác) theo các phương pháp
nêu tại Điều 8, Điều 9.
Việc tính toán đánh
giá phải được tiến hành riêng đối với từng đoạn có kích thước nền đắp và có các
điều kiện cấu tạo tầng lớp đất yếu cũng như đặc trưng kỹ thuật của đất yếu khác
nhau. Nếu kết quả tính toán cho thấy không đảm bảo được các yêu cầu và tiêu chuẩn
thiết kế nêu tại Điều 6 và 7.1 thì mới đề xuất các phương pháp xử lý cho mỗi đoạn
đó, trước hết là các phương án đơn giản nhất (kể cả phương án thay đổi kích thước
nền đắp về chiều cao và độ dốc mái ta luy), hoặc cũng có thể đưa ra các phương
án kết hợp đồng thời một số giải pháp trong các giải pháp nêu tại Điều 7 và cả
các giải pháp khác chưa đề cập đến trong tiêu chuẩn này (ví dụ giải pháp kéo
dài cầu dẫn qua vùng đất yếu...). Đối với mỗi phương án đề xuất lại phải tính
toán đánh giá về ổn định và lún rồi thông qua tính toán, phân tích so sánh về
kinh tế - kỹ thuật một cách toàn diện để lựa chọn giải pháp áp dụng. Khi phân
tích nên xét đến cả ảnh hưởng gây lún của nền đắp đối với các công trình nhân tạo
lân cận hiện có.
7.10.2 Trong
mọi trường hợp cần phải tận dụng hết thời gian thi công cho phép: Đắp trên đất
yếu phải khởi công sớm nhất và nếu cần thiết có thể cho phép kéo dài tối đa tới
kỳ hạn cuối cùng trong tiến độ chung hoặc chia làm nhiều đợt đắp, vừa đắp vừa
chờ cố kết. Tận dụng thời gian tối đa như vậy là một biện pháp đem lại hiệu quả
kinh tế - kỹ thuật đáng kể, do đó nên kết hợp áp dụng cùng với các giải pháp xử
lý khác.
7.10.3 Trong
quá trình thi công trên thực tế, phải luôn xem xét kết quả theo dõi hệ thống
quan trắc (Điều 6.3) so sánh nó với các yêu cầu khống chế về ổn định và biến dạng
nêu tại 6.1.2 và 6.2 để kịp thời điều chỉnh lại tốc độ đắp nếu cần thiết, đồng
thời có thể điều chỉnh cả các giải pháp thiết kế theo hướng có lợi hơn về kinh
tế - kỹ thuật so với thiết kế ban đầu. Đặc biệt là phải dựa vào quan trắc lún
thực nêu tại 6.2.6 để dự báo lún cố kết còn lại khi quyết định thời điểm có thể
thi công các hạng mục công trình có liên quan đến yêu cầu khống chế lún của nền
đắp trên đất yếu (các dự báo lún theo tính toán chỉ dùng để đưa ra các giải
pháp thiết kế).
7.10.4 Đối
với trường hợp chiều dài tuyến đường qua vùng đất yếu có các đặc trưng địa kỹ
thuật tương đối đồng nhất từ 500 m trở lên thì nên tổ chức thi công làm thử
trên thực địa một đoạn nền đắp dài (30 ÷ 50) m (không nên ngắn hơn 2 lần bề rộng
đáy nền đắp) có bố trí các thiết bị quan trắc nêu tại 6.3 để từ đó chính xác
hóa các giải pháp thiết kế trước khi thi công đồng loạt. Việc làm thử này nên
được thực hiện sớm và việc điều chỉnh sau làm thử sẽ được thực hiện trong giai
đoạn thiết kế lập bản vẽ thi công chi tiết. Đối với trường hợp chiều cao nền đắp
thấp càng nên làm thử.
8 Tính
toán ổn định nền đắp trên đất yếu
8.1 Phương pháp tính
toán
Tiêu chuẩn này sử dụng
phương pháp Bishop với mặt trượt tròn cắt sâu xuống vùng đất yếu làm phương
pháp cơ bản để tính toán đánh giá mức độ ổn định của nền đắp trên đất yếu (xem
Phụ lục C).
8.2 Những chú ý khi
vận dụng phương pháp tính toán Bishop (xem Phụ lục C)
8.2.1 Khi
đánh giá mức ổn định của nền đắp trên đất yếu có dùng các giải pháp xử lý khác
nhau nêu tại 7.2, 7.3, 7.4, 7.6, 7.7, 7.8 và 7.9 thì vẫn áp dụng phương pháp
tính toán nêu tại 8.1 và những yêu cầu vận dụng nêu tại Điều C.2 (đặc biệt là tại
C.2.1 và C.2.2) của Phụ lục C. Điều này đòi hỏi trước khi giả thiết các mặt trượt
và tiến hành tính toán phải vẽ mặt cắt ngang nền đắp với đầy đủ các lớp nền
thiên nhiên phía dưới và các cấu tạo theo yêu cầu của giải pháp xử lý tương ứng
(chiều sâu đào đất yếu, tầng đệm thoát nước, bệ phản áp, hình dạng khối đất đắp
gia tải trước, bố trí các lớp vải địa kỹ thuật bố trí cọc cát, cọc gia cố...).
8.2.2 Nếu
áp dụng các giải pháp đắp thành nhiều đợt thì việc xác định chiều cao đắp cho
phép đối với mỗi đoạn được làm như sau:
- Giả thiết một chiều
cao đắp nền.
- Tính toán mức độ ổn
định của nền ở chiều cao đắp này theo phương pháp nêu tại 8.1, 8.2 tương ứng với
cường độ kháng cắt của đất yếu được xác định khác nhau cho mỗi đợt đắp (xem
8.3). Nếu kết quả nghiệm toán thỏa mãn điều kiện nêu tại 6.1.1 thì chấp nhận
chiều cao giả thiết nêu trên là chiều cao thiết kế cho mỗi đợt đắp, nếu không
thì giả thiết lại cho đến khi kết quả nghiệm toán đạt yêu cầu tại 6.1.1.
Cho phép sử dụng công
thức tính tải trọng giới hạn Pgh tùy thuộc các đặc trưng sức kháng cắt
của đất yếu để đưa ra trị số chiều cao đắp nền giả thiết nêu trên một cách
nhanh chóng nhưng sau đó vẫn phải nghiệm toán lại theo phương pháp mặt trượt
tròn nêu tại 8.1 và 8.2 (chú ý rằng Pgh = γd.Hgh
với γd là trọng lượng thể tích của đất đắp nền đường hoặc đắp gia tải
trước).
Nếu sử dụng các phần
mềm tính toán trên máy tính có sẵn thì có thể giả thiết (3 ÷ 4) trị số chiều
cao đắp rồi cho chạy máy để xác định trị số Kmin tương ứng với mỗi
chiều cao đó và thông qua quan hệ Kmin = f(Hđắp) để xác định
chiều cao đắp cho phép tương ứng với các yêu cầu tại 6.1.1.
8.3 Đặc trưng kháng
cắt của các lớp đất khi tính toán ổn định (xem
Phụ lục C)
8.4 Việc
tính toán ổn định với các cách xác định cường độ kháng cắt tính toán nêu trên
chỉ để phục vụ cho những dự kiến thiết kế. Để đảm bảo nền luôn ổn định trong
quá trình đắp phải thực hiện đầy đủ các yêu cầu về quan trắc lún và chuyển vị
ngang nêu tại 6.3.
9 Tính
toán lún nền đắp trên đất yếu
9.1
Tính độ lún cố kết Sc
9.1.1 Độ
lún cố kết Sc được dự tính theo phương pháp phân tầng lấy tổng với
các biểu thức sau:
Dựa vào đường cong
nén lún dưới dạng e = f(lg(p)) với p là cấp áp lực nén:
|
|
(24)
|
Trong đó:
Hi là bề
dày lớp đất tính lún thứ i (phân thành n lớp có các đặc trưng biến dạng khác
nhau), i từ 1 đến n lớp, Hi ≤ 2,0 m (m);
là
hệ số rỗng của lớp đất i ở trạng thái tự nhiên ban đầu (chưa đắp nền bên trên);
là
hệ số rỗng của lớp đất khi chịu nén với áp lực nén 
;
|
|
(25)
|
Trong đó:
là
chỉ số nén lún hay độ dốc của đoạn đường cong nén lún (biểu diễn dưới dạng e ~ lgσ)
trong phạm vi 
của lớp đất i;
là chỉ số nén lún hay độ dốc của
đoạn đường cong nén lún nêu trên trong phạm vi 
(còn
gọi là chỉ số nén lún hồi phục ứng với quá trình dỡ tải);
Áp lực thẳng đứng do trọng lượng
bản thân các lớp đất tự nhiên nằm trên lớp i (kPa);
Áp lực tiền cố kết ở lớp đất i
(kPa);
Áp lực do tải trọng đắp gây ra ở
lớp i (xác định các trị số áp lực này tương ứng với độ sâu z ở chính giữa lớp đất
yếu i) (kPa).
CHÚ THÍCH:
a) Khi 
(đất ở trạng thái chưa cố kết xong
dưới tác dụng của trọng lượng bản thân) và khi 
(đất ở trạng thái cố kết bình thường) thì áp
dụng biểu thức (26) dưới đây:
|
|
(26)
|
b) Khi 
(đất ở trạng thái quá cố kết) thì
tính độ lún cố kết Sc theo Điều 9.1 sẽ có 2 trường hợp:
- Nếu 
thì áp dụng đúng biểu thức (25) với
cả hai số hạng;
- Nếu 
thì áp dụng biểu thức (27) dưới đây.
|
|
(27)
|
Ngoài cách dự tính
theo (24), (25) ra, độ lún cố kết còn có thể được xác định theo mô đun tổng biến
dạng 
của các lớp đất
yếu thứ i:
|
|
(28)
|
Trong đó: 
và
Hi cũng có ý nghĩa như ở các biểu thức (25);
là môđun tổng biến dạng (kPa).
9.1.2 Xác
định các thông số và trị số tính toán
- Các thông số 
được xác định thông qua
thí nghiệm nén lún không nở hông (nén cố kết) đối với các mẫu nguyên trạng đại
diện cho lớp đất yếu i theo hướng dẫn ở TCVN 4200 và các hướng dẫn bổ sung ở Phụ
lục A và tại 5.3.5, 5.3.7.
-Trị số áp lực 
được xác định tại 7.6.1
(biểu thức (11)).
- Các trị số áp lực 
được tính theo toán đồ
Osterberg (đặc biệt là khi tính độ lún ở chân taluy nền đắp) hoặc biểu thức
(B.1) ở Phụ lục B nhưng chỉ ứng với tải trọng nền đắp thiết kế (6.2.2) và có
xét đến dự phòng lún như nêu tại 9.2.3, hoặc có thể tham khảo sử dụng các biểu
thức khác có trong sách vở hoặc sổ tay thiết kế.
9.1.3 Chiều
sâu vùng đất yếu bị lún dưới tác dụng của tải trọng gây lún (xem 6.2.2) hay phạm
vi chịu ảnh hưởng của tải trọng đắp Za được xác định theo điều kiện:
σza
= 0,15.σvza
(29)
Trong đó:
σza
là áp lực do tải trọng gây lún gây ra ở độ sâu Za (nếu phục vụ cho
việc tính độ lún tổng cộng S thì tải trọng đắp cũng chỉ gồm tải trọng đề cập tại
6.2.2), (kPa);
σvza
là áp lực do trọng lượng bản thân các lớp phía trên gây ra ở độ sâu Za
(có xét đến áp lực đẩy nổi nếu các lớp này nằm dưới mức nước ngầm), (kPa).
Như vậy việc phân tầng
lấy tổng để tính độ lún tổng cộng theo (24, 25, 26, 27 và 28) chỉ thực hiện đến
độ sâu Za nêu trên và đó cũng là độ sâu cần thăm dò khi tiến hành khảo
sát địa kỹ thuật vùng đất yếu như nêu tại 5.3.2.
9.2
Dự tính độ lún tổng cộng S
9.2.1 Độ
lún tổng cộng S (gồm độ lún tức thời Si, độ lún cố kết Sc
và độ lún cố kết thứ cấp (độ lún từ biến) Ss) được dự đoán theo quan
hệ kinh nghiệm sau:
S
= Si + Sc + Ss = m . Sc (30)
Trong đó, Sc
được xác định tại 9.1, với m = (1,1 ÷ 1,7); nếu có các biện pháp hạn chế đất yếu
bị đẩy trồi ngang dưới tải trọng đắp (như có đắp phản áp hoặc rải vải địa kỹ
thuật hoặc có sử dụng cọc cát, trụ đá dăm, trụ gia cố...) thì sử dụng trị số m
nhỏ; ngoài ra chiều cao đắp càng lớn và đất càng yếu thì sử dụng trị số m càng
lớn.
Hệ số m cũng có thể
xác định theo một quan hệ kinh nghiệm thể hiện qua biểu thức (31):
|
|
(31)
|
Trong đó:
γ là trọng lượng thể
tích vật liệu đắp nền đắp, (kN/m3);
Hd là chiều
cao nền đắp tại tim đường (có thể lấy bằng 
ở biểu thức (37)), (m);
θ là hệ số xét đến loại
giải pháp xử lý nền đất yếu:
- Nếu sử dụng bấc thấm
thì θ = (0,95 ÷ 1,1);
- Nếu dùng trụ gia cố
chất liên kết vô cơ thì θ = 0,85;
- Đắp thông thường và
đắp gia tải trước θ = 0,90;
Y là hệ số xét đến điều
kiện địa chất; khi thỏa mãn đồng thời 3 điều kiện: cường độ kháng cắt của đất yếu
nhỏ hơn 25 kPa, bề dày tầng đất yếu lớn hơn 5,0 m và bề dày lớp vỏ cứng dưới 2,5
m thì lấy Y = 0; còn các trường hợp khác lấy Y = - 0,1.
V là hệ số xét đến tốc
độ đắp: V = 0,025 khi tốc độ đắp nằm trong phạm vi (0,02 ÷ 0,07) m/d.
Nếu tính theo (36) ra
trị số m > 1,7 thì chỉ lấy m = 1,7.
9.2.2 Độ
lún tổng cộng S cũng có thể tính theo (30) bằng cách tính riêng Si, Sc,
Ss rồi cộng lại. Theo cách này Sc vẫn được tính theo các
biểu thức (24) hoặc (28) còn độ lún tức thời Si và độ lún cố kết thứ
cấp (độ lún từ biến) Ss được tính theo chỉ dẫn tại 4.5.1 và 4.5.4 của
TCVN 9355.
CHÚ THÍCH:
- Khi tính độ lún tức
thời Si: trị số mô đun đàn hồi Eoi của mỗi lớp đất yếu
khác nhau nên được xác định bằng thí nghiệm nén không hạn chế nở hông (do vậy
khó thực hiện được với các mẫu đất quá yếu).
- Khi tính độ lún từ
biến Ss theo 4.5.4 của TCVN 9355 thì eo là tỷ số rỗng của
đất yếu ở thời điểm kết thúc quá trình cố kết (tức là khi độ cố kết U = 100 %)
và t là thời gian hoàn thành quá trình cố kết đó.
9.2.3 Trình
tự tính toán lún của nền đắp trên đất yếu
Để tính độ lún tổng cộng
S theo công thức (30) thì phải tính được độ lún cố kết Sc theo (24)
hoặc (28), tức là phải xác định được các thông số và trị số tính toán nêu tại
9.1.2, trong đó trị số 
phụ thuộc vào tải trọng đắp,
tải trọng này bao gồm cả phần đắp lún vào trong đất yếu S. Vì lúc đầu chưa biết
S, do vậy quá trình tính lún là quá trình lặp thử dần theo trình tự sau:
- Giả thiết độ lún tổng
cộng Sgt (thường giả thiết Sgt = (5 ÷ 10) % bề dày đất yếu
hoặc chiều sâu vùng đất yếu chịu lún za; nếu là than bùn lún nhiều
thì có thể giả thiết Sgt = (20 ÷ 30) % bề dày nêu trên);
- Tính toán phân bố
áp lực ;
với chiều cao nền đắp thiết kế có dự phòng lún H'tk = Htk
+ Sgt
Trong đó Htk
là chiều cao nền đắp thiết kế.
- Với tải trọng đắp
cao H'tk, tính toán độ lún cố kết Sc theo biểu thức (24)
hoặc (28):
+ Nếu Sc
tính được thỏa mãn điều kiện (30) tức là 
hoặc Sc = Sgt - St
- S∞, thì chấp nhận kết quả và như vậy đồng thời xác định được Sc
và S = Sgt;
+ Nếu không thỏa mãn điều
kiện nêu trên thì phải giả thiết lại S và lặp lại quá trình tính toán.
9.2.4 Chiều
cao nền đắp thiết kế có dự phòng lún H'tk được xác định là:
H'tk
= Htk + S (32)
Trong đó:
H’tk là
chiều cao nền đắp thiết kế có dự phòng lún (m);
Htk là chiều
cao nền đắp thiết kế (m);
S là độ lún tổng cộng
(m).
Như vậy, cao độ nền đắp
trên đất yếu phải thiết kế cao thêm một trị số S để dự phòng lún. Bề rộng nền đắp
tại cao độ ứng với chiều cao H'tk phải bằng bề rộng nền đắp thiết kế.
9.3
Dự tính độ lún cố kết theo thời gian trong trường hợp thoát nước một chiều
theo phương thẳng đứng
9.3.1 Trong
trường hợp này độ cố kết trung bình theo phương thẳng đứng Uv của đất
yếu đạt được sau thời gian t kể từ lúc đắp xong nền đường thiết kế hoặc đắp
xong phần đắp gia tải trước (nếu có) được xác định tùy thuộc vào nhân tố thời
gian Tv theo Bảng 3.
|
|
(33)
|
Trong đó:
Tv là
nhân tố thời gian;
là
hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng của các lớp đất yếu trong phạm
vi chiều sâu chịu lún Za (Za xác định tại 9.1.3);
|
|
(34)
|
hi là
bề dày các lớp đất yếu nằm trong phạm vi Za
(Za = Σhi) có
hệ số cố kết khác nhau Cvi.
Cvi
xác định thông qua thí nghiệm nén lún không nở hông đối với các mẫu nguyên trạng
đại diện cho lớp đất yếu i theo TCVN 4200 tương ứng với áp lực
trung bình 
mà
lớp đất yếu i phải chịu trong quá trình cố kết (m);
H là chiều sâu thoát
nước cố kết theo phương thẳng đứng, nếu chỉ có một mặt thoát nước ở trên thì H
= Za còn nếu hai mặt thoát nước cả trên và dưới (dưới lớp có đất cát
hoặc thấu kính cát) thì H = 1/2 Za (m).
Bảng
5 - Độ cố kết đạt được tùy thuộc vào nhân tố Tv; Uv = f
(T)
|
Tv
|
0,004
|
0,008
|
0,012
|
0,020
|
0,028
|
0,036
|
0,048
|
|
Uv
|
0,080
|
0,104
|
0,125
|
0,160
|
0,189
|
0,214
|
0,247
|
|
Tv
|
0,060
|
0,072
|
0,100
|
0,125
|
0,167
|
0,200
|
0,250
|
|
Uv
|
0,276
|
0,303
|
0,357
|
0,399
|
0,461
|
0,504
|
0,562
|
|
Tv
|
0,300
|
0,350
|
0,400
|
0,500
|
0,600
|
0,800
|
1,000
|
|
Uv
|
0,631
|
0,650
|
0,698
|
0,764
|
0,816
|
0,887
|
0,931
|
|
Tv
|
2,000
|
|
|
Uv
|
0,994
|
CHÚ THÍCH:
Nếu Cv
tính bằng cm2/s thì hi và H phải tính bằng cm và t phải
tính bằng s (giây). Bên cạnh việc sử dụng Bảng 3, có thể xác định độ cố kết của
đất yếu theo công thức sau:
- Nếu U
≤ 60 % và Tv < 0,28 thì:
|
|
(34B)
|
- Nếu U > 60% và
và Tv ≥ 0,28 thì Tv = 1,781-0.933.lg(100-U%)
(34C)
9.3.2 Độ
lún cố kết của nền đắp trên đất yếu sau thời gian t nêu trên được xác định như
sau:
St
= Sc
. Uv
(35)
Trong đó:
Sc là độ
lún cố kết, xác định tại 9.1, (m);
St là độ
lún cố kết sau khoảng thời gian t, (m);
Uv là độ cố
kết đạt được sau khoảng thời gian t, xác định tại 9.3.1.
Phần độ lún cố kết
còn lại sau thời gian t, ΔS sẽ là:
ΔS
= (1 - Uv) . Sc (36)
9.3.3 Dựa
vào các quan hệ (33, 34) và Bảng 3 người thiết kế có thể xác định được thời
gian cần thiết phải chờ sau khi đắp nền (bao gồm cả thời gian thi công kết cấu
áo đường) để phần độ lún cố kết còn lại sau khi làm xong mặt đường nằm trong phạm
vi cho phép nêu tại 6.2.3, từ đó xem có cần áp dụng các giải pháp tăng nhanh
lún hay không.
9.4
Dự tính lún cố kết theo thời gian trong trường hợp có sử dụng phương tiện
thoát nước thẳng đứng
9.4.1 Trong
trường hợp này độ cố kết trung bình của khu vực đất yếu có bố trí phương tiện
thoát nước thẳng đứng U đạt được sau thời gian t kể từ lúc đắp xong được xác định
theo công thức sau:
U
= 1 - (1
- Uv)
. (1
- Uh)
(37)
Trong đó:
Uv là độ cố
kết theo phương thẳng đứng vẫn được xác định tại 9.3.1;
Uh là độ cố
kết theo phương ngang do tác dụng của các phương tiện thoát nước thẳng đứng, hoặc
bấc thấm,... (xác định tại 9.4.2).
9.4.2 Độ
cố kết trung bình theo phương ngang Uh được xác định như sau:
|
|
(38)
|
Trong đó:
Th
là nhân tố thời gian theo phương ngang:
|
|
(39)
|
l là khoảng cách tính
toán giữa các phương tiện thoát nước thẳng đứng:
+ Nếu bố trí phương
tiện thoát nước thẳng đứng theo kiểu ô vuông
l
= 1,13 . D (40)
+ Nếu bố trí theo kiểu
tam giác
l
= 1,05 . D (41)
Trong đó D là khoảng
cách giữa các tim giếng hoặc bấc thấm.
Nếu vùng đất yếu cố kết
gồm nhiều lớp đất có Chi khác nhau thì trị số dùng để tính toán là
trị số 
trung
bình gia quyền theo bề dày các lớp khác nhau đó.
Hệ số cố kết trung
bình theo phương ngang 
được tính theo (42):
|
|
(42)
|
Trong đó:
Chi là hệ
số cố kết ngang của lớp đất yếu i;
hi là bề
dày lớp đất yếu i nằm trong phạm vi bố trí các phương tiện thoát nước thẳng đứng
(m).
Hệ số cố kết ngang Chi
(và cả hệ số thấm ngang khi) của lớp đất yếu i có thể được xác định
bằng thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng tại hiện trường CPTu theo Điều
E.3 của TCVN 9846.
Ở giai đoạn thiết kế
cơ sở có thể tạm sử dụng quan hệ Chi = (2 ÷ 5). Cvi ở (47)
để xác định theo
(42).
F(n) là nhân tố xét đến
ảnh hưởng của khoảng cách bố trí phương tiện thoát nước thẳng đứng, được xác định
tùy thuộc vào n = l/d (với d là đường kính của giếng cát hoặc đường kính tương
đương của một bấc thấm) theo công thức:
|
|
(43)
|
Fs là nhân
tố xét đến ảnh hưởng của vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm (làm hệ số thấm
trong vùng đó bị giảm đi);
Fr là nhân
tố xét đến ảnh hưởng về sức cản của bấc thấm.
Khi dùng giếng cát
thì không xét đến 2 nhân tố này (tức là xem Fs = 0 và Fr
= 0). Khi dùng bấc thấm thì chúng được xác định theo 9.4.3.
9.4.3 Trường
hợp sử dụng bấc thấm làm phương tiện thoát nước thẳng đứng thì các nhân tố
F(n), Fs và Fr trong biểu thức (43) được xác định như
sau:
- Nhân tố F(n) vẫn
theo công thức (43), đường kính tương đương của một bấc thấm d (nếu dùng bấc thấm)
tính như sau:
|
|
(44)
|
Trong đó:
a
là chiều rộng bấc thấm, (m);
b là bề dày của tiết
diện bấc thấm, (m).
Vì d nhỏ nên tỷ số n
thường lớn và n2 >> 1, do vậy nếu dùng bấc thấm có thể tính
F(n) theo công thức đơn giản sau:
F(n)
= ln(n) - 3/4 (45)
- Nhân tố xét đến ảnh
hưởng xáo động:
|
|
(46)
|
Trong đó:
kh và ks
là hệ số thấm theo phương nằm ngang của đất yếu khi chưa đóng bấc thấm hoặc túi
cát (đất yếu không bị xáo động) và sau khi đóng bấc thấm hoặc túi cát; ks
< kh và thường có thể lấy ks = kv với kv
là hệ số thấm của đất theo phương thẳng đứng. Trên thực tế tính toán thường có
thể lấy:
|
|
(47)
|
Chi và Cvi
: là hệ số cố kết của đất yếu theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng.
ds/d: là tỷ
số giữa đường kính tương đương của vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm hoặc
túi cát với đường kính tương đương của chính bấc thấm. Thực tế tính toán cho
phép áp dụng:
|
|
(48)
|
- Nhân tố xét đến sức
cản của bấc thấm:
|
|
(49)
|
Trong đó:
L là chiều dài tính
toán của bấc thấm; nếu chỉ có một mặt thoát nước phía trên thì L bằng chiều sâu
đóng bấc thấm, nếu có 2 mặt thoát nước (cả trên và dưới) thì lấy L bằng 1/2 chiều
sâu đóng bấc thấm (m);
khi là hệ
số thấm ngang (theo phương nằm ngang) của đất yếu, có thể xác định gần đúng
theo (55) từ hệ số thấm theo phương thẳng đứng kvi của mỗi lớp đất yếu;
gia quyền theo bề dày
các lớp hi tương tự như tính 
ở
(42) (m/s);
qw (m3/s)
là khả năng thoát nước của bấc thấm tương ứng với gradien thủy lực bằng 1; lấy
theo chứng chỉ xuất xưởng của bấc thấm. Thực tế tính toán có thể lấy tỷ số kh/qw
= (0,00001 ÷ 0,001) m-2 đối với đất yếu loại sét hoặc sét pha; kh/qw
= (0,001 ÷ 0,01) đối với than bùn và (0,01 ÷ 0,1) đối với bùn cát.
9.4.4 Trong
trường hợp sử dụng bấc thấm (phải xét đến ảnh hưởng xáo động Fs và ảnh
hưởng sức cản của bấc thấm) cũng có thể áp dụng cách xét đến các yếu tố ảnh hưởng
này bằng một hệ số chiết giảm α = (0,85 ÷ 0,95) nhân với độ cố kết Uh
tính theo (38) nhưng cho Fs = 0 và Fr = 0; tức là không cần
tính Fs theo (46) và Fr theo (49) nữa.
Trường hợp dùng bấc
thấm thì biểu thức tính toán độ cố kết trung bình U ở (34) sẽ trở thành:
U
= 1 - (1 - Uv) . (1 - α.Uh) (50)
Trong đó Uv
vẫn tính theo 9.3.1 và Uh tính theo (51) nhưng cho Fs = 0
và Fr = 0.
9.4.5 Độ
lún cố kết đạt được St và phần độ lún còn lại ΔS sau thời gian t
trong trường hợp thoát nước cố kết 2 chiều cũng vẫn được xác định như ở công thức
(35) và (36) nhưng thay Uv bằng U tính được theo (37) hoặc (50).
9.5
Những chú ý khi dự tính lún
9.5.1 Để
xét đến ảnh hưởng của thời gian thi công đắp (kéo dài trong một thời hạn nhất định
chứ không phải đắp đột ngột xong ngay) đối với diễn biến lún của nền đắp trên đất
yếu tức là để dự báo đường cong lún có xét đến thời gian đắp kéo dài, có thể
dùng cách suy diễn đơn giản như Hình 4 với giả thiết tải trọng đắp tăng tuyến
tính.
-
Trước hết vẽ đường cong lún cố kết theo thời gian St
= Sc
. U theo kết quả tính toán lý thuyết với trường hợp tải trọng
đắp tác dụng ngay một lúc (đường cong nét đứt, đường 2 Hình 4).
- Độ lún ở cuối thời
kỳ thi công (ở thời điểm tc lúc đắp xong) được giả định bằng độ lún
của đường 2 ở thời điểm đắp được một nửa 1/2 tc; trên hình vẽ từ điểm
1/2 tc dóng xuống gặp đường cong 2 ở H, từ H dóng ngang gặp đường
dóng thẳng đứng từ tc ở E.
- Tương tự, độ lún ở
thời điểm t được giả định xuất phát từ điểm K (lún ở thời điểm t/2 của đường
cong 2) dóng ngang được N, nối ON cắt đường dóng thẳng đứng từ t ở M. Kết quả
là vẽ được đường cong dự báo lún có xét đến thời gian thi công đắp nền, tức là
đường cong 1 qua OME trên Hình 4.
Hình
4 - Diễn biến lún theo thời gian có xét đến thời gian thi công đắp nền
9.5.2 Do
mang nhiều giả thiết gần đúng về lý thuyết và về thông số đưa vào tính toán nên
kết quả dự báo lún và độ cố kết chỉ được sử dụng như nêu tại 6.2.6. Trong quá
trình thi công làm thử (7.10.4) hoặc thi công thực tế, phải thông qua kết quả
quan trắc lún thực để đánh giá, điều chỉnh các giải pháp và các bước xử lý như
nêu tại 6.2.6 và 7.10.3.
Phụ lục A
(Quy
định)
Xác định trị số áp lực tiền cố kết σpz
và các chỉ số nén lún của đất yếu
A.1. Thực
hiện thí nghiệm xác định tính nén lún không nở hông của các mẫu đất yếu nguyên
trạng lấy ở độ sâu z theo TCVN 4200 bao gồm cả việc thí nghiệm dỡ tải sau cấp tải
cuối cùng như nêu tại 4.3.8 của TCVN 4200. Không được dùng phương pháp nén
nhanh.
A.2.
Dựa vào kết quả thí nghiệm vẽ đường cong nén lún e - lgp (Hình A.1) trong đó e
là hệ số rỗng tương ứng với các cấp áp lực p. Cũng có thể vẽ đường cong nén lún
này dưới dạng lge - lgp.
A.3.
Xác định trị số áp lực tiền cố kết σpz
A.3.1.
Trên đường cong e - lgp xác định điểm A ở chỗ tại đó có độ cong lớn nhất (bán
kính cong nhỏ nhất). Từ A kẻ đường nằm ngang và đường tiếp tuyến với đường cong
nén lún. Kẻ đường phân giác của góc tạo bởi đường nằm ngang và đường tiếp tuyến
qua A nêu trên. Giao điểm của đường phân giác này với đường tiếp tuyến kẻ từ cuối
đường cong nén lún (đoạn tiếp tuyến kéo dài) sẽ xác định điểm P, từ P dóng xuống
sẽ được trị số áp lực tiền cố kết σpz
(xem Hình A.1).
A.3.2. Trên
đường cong lge - lgp nếu hình thành một điểm gãy (giao điểm của hai nhánh thẳng
có độ dốc khác nhau) thì đó chính là điểm tương ứng với trị số áp lực tiền cố kết
(xem Hình A.2).
A.3.3.
Chọn trị số nào lớn hơn trong hai cách xác định nêu trên làm trị số sử dụng.
A.4.
Xác định các chỉ số nén lún
Trị số áp lực tiền cố
kết chia đường cong nén lún e - lgp thành hai phần tương ứng với đoạn σ
< σp
(bên trái) và đoạn σ > σp
(bên phải). Từ đó xác định được các chỉ số nén lún như sau:
A.4.1.
Chỉ số nén lún Cr ở đoạn σ
< σpz:
|
|
(A.1)
|
Trong đó:
ep: Hệ số
rỗng tương ứng với áp lực tiền cố kết.
e1: Hệ số
rỗng tương ứng với áp lực nén σ1.
Việc chọn trị số σ1
tùy thuộc vào thực tế chịu tải của lớp đất i cần tính lún. Thường nên lấy bằng
hoặc nhỏ hơn áp lực bản thân tác dụng lên mẫu đất như nêu tại 3.5 của TCVN 4200
đối với đất yếu; cũng có thể tính Cr theo nhánh dỡ tải trên Hình A.1
(chỉ số nén lún hồi phục).
A.4.2. Chỉ
số nén lún Cc ở đoạn σ
> σp:
|
|
(A.2)
|
ep, σp
có ý nghĩa như trên, còn e2 là hệ số rỗng ứng với áp lực σ2.
Việc chọn trị số σ2
tùy thuộc vào thực tế chịu tải của lớp đất i cần tính lún và nên chọn sao cho
trị số 
trong
biểu thức (37) nằm giữa khoảng σp
và σ2.
Nếu khi thí nghiệm
nén chọn cấp áp lực lớn nhất đúng như nêu tại 3.7 của TCVN 4200 thì có thể lấy σ2
bằng trị số cấp áp lực lớn nhất đó.
A.5. Từ
kết quả thí nghiệm xác định áp lực tiền cố kết ở các lớp đất i khác nhau có thể
vẽ biểu đồ σp - Z
(độ sâu). Trên đó có thể vẽ đường σz
- Z (áp lực do tải trọng đắp) để kiểm tra điều kiện (9) và (10) như đã đề cập tại
7.6.1.
Hình
A.1 - Đường cong nén lún e - lgp
Hình
A.2 - Xác định áp lực tiền cố kết trên đồ thị lge
- lgp
(số
liệu thí nghiệm như với Hình A.1)
Phụ lục B
(Tham
khảo)
Tính toán áp lực theo phương pháp thẳng
đứng σzi do tải trọng nền đắp hoặc tải trọng phản áp gây ra trong đất theo toán
đồ Osterberg và biểu thức giải tích để tính σzi tại trục tim nền đắp
B.1. Toán đồ
Osterberg
Hình
B.1 - Toán đồ Osterberg
Trong đó:
(a) là toán đồ để xác
định áp lực thẳng đứng do nền đắp gây ra trong đất,
(b) là sơ đồ tải trọng
và ví dụ sử dụng toán đồ Osterberg (trường hợp tải trọng chữ nhật sẽ được xem
là hình thang có tỷ số a/z = (0 ÷ 0,01).
Các số trên hình vẽ
là kích thước tính bằng m:
b" = a = 2 m; b'
= b" + a + b1 + b2
= 8 m
B.2. Ví dụ sử dụng
toán đồ Osterberg
B.2.1.
Xác định áp lực σzi của điểm
M1:
B.2.1.1.
Với các tải trọng tác dụng bên trái:
|
|
và
|
|
Theo toán đồ được: lt
= 0,397
B.2.1.2.
Với tải trọng tác dụng bên phải:
Vậy: σz2
= (0,397 + 0,478) . q = 0,875 . q
B.2.2.
Xác định áp lực tại điểm M3 (tải trọng chữ nhật):
σz3
= (lt + lf) . q
Xác định lt
khi a/z = 0 và b/z = 0,5 và lf khi a/z = 0 và b/z = 1 được:
σz3
= (0,278 + 0,410) . q = 0,688 . q
B.2.3.
Xác định áp lực tại điểm M2 (ứng dụng để tính áp lực do khối phản áp
gây ra tại điểm tim nền đắp ở độ sâu z):
σz2
= (Ilmnk - Ilrsk) . q
Ilmnk: Tải
trọng hình thang bên phải điểm M2;
Ilrsk: Tải
trọng hình chữ nhật bên phải điểm M2.
B.2.3.1.
Tính Ilmnk
|
|
và
|
|
Tra toán đồ được: Ilmnk
= 0,5
B.2.3.2.
Tính Ilrsk
Tra toán đồ được Ilrsk
= 0,46
Vậy: σz2
= (0,5 - 0,46) . q = 0,04 . q
B.3. Trường hợp xác định
áp lực σzi
tại độ sâu z trên trục tim của nền đắp hình thang (điểm M ở sơ đồ 1/2 nền đắp
trên hình vẽ toán đồ) thì có thể sử dụng biểu thức giải tích dưới đây:
|
|
(B.1)
|
Trong đó các ký hiệu
q, a, b có ý nghĩa như trên sơ đồ ở hình vẽ của toán đồ với q là tải trọng đắp.
B.4. Để tính áp lực σz
ở các điểm bất kỳ trong nền đất yếu dưới tải trọng đắp cũng có thể tham khảo sử
dụng các biểu thức giải tích khác có trong sách vở hoặc sổ tay thiết kế
Ngoài cách tra toán đồ
Osterberg như trình bầy ở phần trên, có thể sử dụng phương pháp cộng tác dụng về
ứng suất để tính ứng suất cho 1 điểm như sau:
Hình
B.2 - Sơ đồ cộng tác dụng ứng suất tại 1 điểm
Ứng suất do tải trọng
thẳng gấy ra tại điểm có độ sau được tính theo công thức sau:
|
|
(B.2)
|
Trong đó:
qo
= γ.H, kPa;
Y: trọng lượng riêng
của đất đắp, kN/m3;
H: chiều cao đất đắp,
m.
Phụ lục C
(Quy
định)
Tính toán kiểm tra ổn định nền đường đắp
trên nền đất yếu
C.1 Phương pháp tính
toán
C.1.1 Phương
pháp phân mảnh cổ điển
Phương pháp phân mảnh
cổ điển được tính theo sơ đồ Hình C.1:
Hình
C.1 - Sơ đồ tính ổn định theo phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn
Trong Hình C.1, mảnh
trượt i rộng di chịu tác dụng của trọng lượng bản thân Qi,
lực động đất Wi; (hx là chiều cao quy đổi tải trọng xe cộ
xác định theo biểu thức (5). Ngoài ra, nếu có rải vải địa kỹ thuật để tăng cường
ổn định thì toàn khối trượt còn chịu tác dụng của lực giữ F (xem Hình 3 và
7.7.1). Tải trọng động đất Wi được xác định tại 6.4.4, còn F được
xác định tại 7.7.1 và 7.7.2. Các lực tác dụng này có cánh tay đòn so với tâm
trượt Oj là Yi (lực Wi) và Y (lực F). Đối với
một mặt trượt tròn có tâm Oj thì Yi sẽ thay đổi theo vị
trí trọng tâm của mảnh trượt, còn Y sẽ là không đổi.
Hệ số ổn định Kj
ứng với một mặt trượt tròn có tâm Oj được xác định theo biểu thức (C.1):
|
|
(C.1)
|
Trong đó:
Qi là trọng
lượng bản thân mảnh trượt I, (kN);
Wi là trọng
lượng bản thân mảnh trượt I, (kN);
Ii
là chiều dài cung trượt trong phạm vi mảnh I,
(m);
n là tổng số mảnh trượt
được phân mảnh trong phạm vi khối trượt;
αi là góc
giữa pháp tuyến của cung Ii với phương của lực Qi, (độ);
Rj là bán
kính đường cong của cung trượt, (m);
ci là lực
dính đơn vị của lớp đất chứa cung trượt Ii của mảnh trượt i (nếu
cung Ii nằm trong vùng nền đắp thì dùng trị số lực dính đơn vị của đất
đắp). Đối với vùng đất yếu, khi dùng kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường, ci
được lấy bằng cường độ kháng cắt tính toán 
(xem
C.4.2), (kPa);
φi
là góc ma sát trong của lớp đất chứa cung trượt Ii của mảnh trượt i
(nếu cung Ii nằm trong vùng nền đắp thì dùng trị số góc ma sát trong
của đất đắp). Đối với vùng đất yếu, khi dùng kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện
trường thi áp dụng φi
= 0), (độ).
Chú ý rằng trị số ci
và φi ở
(C.1) có thể dùng thông số tương ứng khác nhau tùy trường hợp như nêu tại Điều
C.4.
C.1.2
Phương pháp Bishop
Tính toán theo phương
pháp Bishop thì hệ số ổn định Kj ứng với một mặt trượt tròn có tâm Oj
(Hình C.1) được xác định theo biểu thức sau:
|
|
(C.2)
|
với
|
|
(C.3)
|
Các ký hiệu trong
(C.2) và (C.3) đều có ý nghĩa như trong (C.1) ở trên Hình C.1. Cách xác định
chúng cũng hoàn toàn giống như khi tính toán theo phương pháp phân mảnh cổ điển.
Chỉ khác là quá trình tính toán theo (C.2) và (C.3) là quá trình tính lặp mò dần
vì mi ở (C.3) lại phụ thuộc vào Kj; do vậy, nếu sử dụng
phương pháp Bishop thì buộc phải sử dụng các chương trình tính trên máy tính.
C.2. Những chú ý khi
vận dụng phương pháp tính toán phân mảnh cổ điển và Bishop
C.2.1.
Bề rộng mảnh trượt di không được quá 2 m và phải phân mảnh sao cho chiều dài
cung trượt trong phạm vi mỗi mảnh li phải nằm trong cùng một lớp đất.
Mỗi mảnh trượt bao gồm tất cả các lớp đất kể từ mặt trượt trở lên (có thể gồm cả
tầng đệm, phần đắp chìm trong đất yếu, phần lớp đất không yếu, phần đắp phản
áp, phần đắp gia tải trước và phần tải trọng xe cộ quy đổi).
C.2.2.
Xác định trọng lượng bản thân mỗi mảnh trượt Qi theo biểu thức (C.4)
sau:
|
|
(C.4)
|
Trong đó:
hk là chiều
cao của mảnh i trong phạm vi mỗi lớp đất, (m);
γk là trọng
lượng thể tích khô γk của mỗi lớp đất, (kN/m3);
N là số các lớp đất
khác nhau trong phạm vi mảnh i.
Đối với các lớp đất yếu
nằm dưới mức nước ngầm thì trị số γk phải dùng trọng lượng thể tích
đẩy nổi. Chú ý rằng, đối với các mảnh trượt nằm trong phạm vi bề rộng của nền
đường thì khi tính Qi phải kể đến thêm chiều cao quy đổi tải trọng
xe cộ hk xác định theo biểu thức (5) như Hình C.1 và chiều cao đắp
gia tải trước (nếu có).
C.2.3.
Phải tính toán với nhiều mặt trượt tròn (Oj, Rj) khác
nhau để xác định được mặt trượt nguy hiểm nhất và hệ số ổn định nhỏ nhất Kj
min (viết tắt là Kmin). Trị số Kmin này được
dùng để đánh giá đối với các yêu cầu về ổn định trượt trồi nêu ở Điều 6.1. Chú
ý rằng phải vẽ được (xác định được) vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất dự báo theo
tính toán để làm cơ sở cho việc thiết kế bố trí các giải pháp xử lý như bề rộng
bệ phản áp (ở Điều 7.2.4), chiều sâu bố trí phương tiện thoát nước thẳng đứng (ở
Điều 7.6) hoặc để xác định vùng hoạt động khi tăng cường ổn định bằng vải địa kỹ
thuật (Hình 3). Trong trường hợp lớp đất yếu mỏng, mặt trượt có thể gồm các đoạn
cung tròn kết hợp với một đoạn thẳng ở đáy lớp đất yếu (đặc biệt là khi đáy có
độ dốc trên 10 °).
C.2.4.
Nếu không sử dụng máy tính thì có thể mò tìm mặt trượt nguy hiểm nhất bằng cách
cho vị trí tâm Oj của chúng thay đổi trong vùng "tâm trượt nguy
hiểm nhất" như thể hiện trên Hình C.2.
CHÚ DẪN:
I là điểm giữa mái ta luy nền đắp; C là chân ta luy nền đắp)
Hình
C.2 - Sơ đồ xác định vùng tâm trượt nguy hiểm
Nếu nền đắp bằng cát
(lực dính đơn vị c = 0) thì giao điểm giữa mặt trượt nguy hiểm nhất với bề rộng
nền đường có thể thay đổi trên cả phạm vi AB, còn nếu đắp đất có lực dính đơn vị
lớn thì giao điểm này thường qua điểm A hoặc lân cận A (từ A đến giữa tim nền đắp).
Trường hợp nền đắp cao có thềm thì thay thế bằng một mái taluy qua đỉnh và chân
taluy để xác định điểm I.
C.2.5.
Các chương trình tính trên máy tính để xác định hệ số ổn định Kj và
mò tìm hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin phải có khả năng bảo đảm được các
yêu cầu tính toán nêu tại Điều 1, và 2.1, 2.3.
C.3. Các trường hợp
tính toán ổn định và thông số tính toán tương ứng
C.3.1. Có
2 trường hợp tính toán ổn định đòi hỏi phải sử dụng sức kháng cắt tính toán ở
trạng thái ứng suất khác nhau như dưới đây:
- Trường hợp I: Nền đắp
được xây dựng trong điều kiện đất yếu phía dưới chưa kịp cố kết hoặc có cố kết
nhưng ở mức độ không đáng kể như các trường hợp cụ thể dưới đây:
+ Trường hợp tính
toán đánh giá mức độ ổn định phục vụ đề xuất các giải pháp thiết kế nêu tại
7.10.1;
+ Trường hợp áp dụng
các giải pháp đắp trực tiếp, đắp có rải vải địa kỹ thuật (Điều 7.2 và 7.7), đào
một phần đất yếu (Điều 7.3) dùng bệ phản áp (Điều 7.4);
+ Trường hợp đắp nền
đợt đầu tiên khi áp dụng giải pháp đắp thành nhiều đợt (Điều 3.7), khi áp dụng
giải pháp tầng đệm thoát nước (Điều 7.5), thoát nước thẳng đứng (Điều 7.6), (Điều
7.8) và khi sử dụng trụ gia cố (Điều 7.9).
- Trường hợp II: Nền
đắp trong quá trình xây dựng với giải pháp đắp làm nhiều đợt, vừa đắp vừa chờ cố
kết, mức độ cố kết của đất yếu tăng dần trong những đợt đắp thứ hai, thứ ba và
cả trường hợp nền đắp cùng với mặt đường đã hoàn thành, đã đưa vào khai thác
nhưng vẫn chưa hết lún.
C.3.2.
Đối với trường hợp I, các đặc trưng về sức kháng cắt đưa vào tính toán được xác
định như sau:
- Đối với đất nền đắp
và tầng đệm: Trị số lực dính đơn vị c và góc ma sát φ được xác định bằng mẫu chế
bị ở độ chặt và độ ẩm đúng như thực tế thông qua thí nghiệm cắt không cố kết
không thoát nước trong phòng thí nghiệm. Nếu nền đắp bị ngập nước hai bên thì mẫu
cắt cần chế bị ở độ ẩm bất lợi nhất tương ứng.
- Đối với các lớp đất
tự nhiên yếu hoặc không yếu nằm dưới nền đắp: sử dụng kết quả thí nghiệm cắt
cánh hiện trường và trị số cường độ kháng cắt tính toán 
được
xác định theo công thức sau (xem như góc ma sát φ = 0):
|
|
(C.5)
|
Trong đó:
Su là cường
độ kháng cắt nguyên trạng không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường của
lớp I, (kPa);
μ là hệ số hiệu chỉnh
(theo Bjerum) xét đến ảnh hưởng bất đẳng hướng của đất, tốc độ cắt và tính phá
hoại liên tiếp của nền đất yếu tùy thuộc vào chỉ số dẻo của đất như trong Bảng
C.1.
Bảng
C.1 - Trị số μ tùy thuộc vào chỉ số dẻo Ip
|
Chỉ
số dẻo Ip
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
|
μ
|
1,09
|
1,0
|
0,925
|
0,86
|
0,80
|
0,75
|
0,70
|
(Nội suy bậc nhất giữa
các khoảng trong bảng)
- Hoặc cũng có thể
dùng đặc trưng sức kháng cắt theo kết quả thí nghiệm cắt không cố kết không
thoát nước ở trong phòng thí nghiệm (ci, φi) để đưa vào
tính toán theo công thức (C.1) hoặc (C.2).
C.3.3.
Đối với trường hợp II:
- Các đặc trưng về sức
kháng cắt của nền đắp và tầng đệm vẫn được xác định như trường hợp I.
- Cường độ kháng cắt
tính toán của các lớp đất dưới nền đắp được xác định như ở (C.6):
|
|
(C.6)
|
Trong đó:
là cường độ kháng cắt tính toán
khi nền đất yếu đạt độ cố kết U, (kPa);
là sức kháng cắt tính toán của lớp
đất yếu i xác định từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường theo (C.5), (kPa);
là cường độ kháng cắt tăng thêm
khi đất yếu i đạt được cố kết U, (kPa);
được xác định theo biểu thức
(C.7);
|
|
(C.7)
|
Trong đó:
là áp lực do tải trọng đắp gây ra ở
lớp i, (kPa);
Ui là độ cố
kết đạt được của lớp đất yếu i;
mi là hệ số
tăng sức kháng cắt của lớp đất yếu i trong quá trình cố kết;
Hệ số mi
được xác định tùy thuộc loại đất yếu: với đất yếu gốc sét có chỉ số dẻo >
17, mi = 0,30; đất yếu gốc sét pha có chỉ số dẻo (10 ÷ 17), mi
= 0,25; đất yếu có thành phần hữu cơ ≤ 10 %, mi = 0,25; đất than bùn
mi = 0,20 và than bùn mi = 0,35.
Trường hợp sử dụng kết
quả cắt không cố kết không thoát nước ở trong phòng thí nghiệm để tính toán thì
tương ứng với mức độ cố kết đạt được U, cường độ kháng cắt của đất yếu lớp i được
xem là tăng thêm một trị số ΔCi.
|
|
(C.8)
|
và trị số lực dính
đưa vào tính toán theo các công thức (C.1) hoặc (C.2) sẽ là 
Trường hợp mức độ cố
kết của nền đất yếu đã đạt được khá cao như với nền đường đã đưa vào khai thác
thì cũng có thể dùng kết quả cắt cố kết không thoát nước ở trong phòng thí nghiệm
để kiểm toán ổn định.
C.3.4.
Việc tính toán ổn định với các cách xác định cường độ kháng cắt tính toán nêu
trên chỉ để phục vụ cho những dự kiến thiết kế. Trong trường hợp I và II, để đảm
bảo nền luôn ổn định trong quá trình đắp phải thực hiện đầy đủ các yêu cầu về
quan trắc lún và chuyển vị ngang nêu tại 6.3.
Phụ lục D
(Tham
khảo)
Các phương pháp dự đoán độ lún cố kết cuối
cùng và xác định thông số cố kết theo đường quan trắc lún thực tế
D.1 Biểu diễn kết quả
quan trắc lún trên đồ thị
Theo các quy định đề
cập ở Điều 6.3.1 và 6.3.2, kết quả quan trắc lún được biểu diễn đồng thời với
diễn biến tình hình gia tải đắp dưới dạng đồ thị như ở Hình D.1
Hình
D.1 - Đồ thị quan trắc lún và diễn biến thực tế gia tải đắp theo thời gian
(Từ
đường cong lún S = f(t) có thể suy ra tốc độ lún thay đổi theo t)
D.2. Phương pháp dự
đoán độ lún cố kết cuối cùng theo ba điểm có số liệu đo lún thực (phương pháp
ba điểm)
Chọn đoạn đường cong
lún đã ổn định (không tiếp tục gia tải) và có xu thế tắt dần. Trên đoạn đó xác
định 3 điểm thực đo lún có hoành độ là: t1, t2, t3
(tương ứng tại đó có độ lún thực đo là S1, S2, S3)
nhưng thỏa mãn điều kiện (D.1):
t3
- t2 = t2 -
t1 = Δt ; (D.1)
Trong đó: t1,
t2, t3 là thời gian cố kết của nền đất yếu đến thời điểm
quan trắc lún (ngày).
Tiếp đó sử dụng quan
hệ lý thuyết sẵn có trong cơ học đất về độ cố kết trung bình Ut (với
S∞ là độ lún cuối cùng ở t = ∞) như ở (D.2) để tính S1, S2
và S3 theo S∞
|
|
(D.2)
|
Cụ thể là:
Trong đó: S1,
S2, S3 là độ lún nền đất yếu ở thời điểm quan trắc lún
(m).
Lấy lốc hai vế đối với
mỗi biểu thức của (D.3) sẽ tính ngược ra được t1 theo S1
và S∞, được t2 theo S2 và S∞, t∞
theo S3 và S∞ rồi thay vào (D.1) sẽ tìm được:
|
|
(D.4)
|
và
|
|
(D.5)
|
Với
β đã biết theo (D.5) có thể dự đoán được hệ số cố kết trung
bình theo phương thẳng đứng 
trong phạm vi bề dày đất yếu H của vùng có
hoạt động cố kết dưới tải trọng đắp theo quan hệ (D.6):
|
|
(D.6)
|
Trong đó
hệ số cố kết trung bình theo
phương thẳng đứng;
H bề dày đất yếu của
vùng có hoạt động cố kết dưới tải trọng đắp.
D.3. Phương pháp dự
đoán độ lún cố kết cuối cùng với giả thiết đường cong lún là đường cong
Hyperbol
Với giả thiết này trị
số độ lún cố kết St ở thời điểm t sau khi đường cong lún đã đi vào ổn
định được xác định theo biểu thức dưới đây:
|
|
(D.7)
|
Trong đó:
So: độ lún
đo được ở thời điểm kết thúc đắp nền (Hình D.1); (xem như So tương ứng
với t = 0);
t: Quãng thời gian
duy trì tải trọng đắp kể từ khi đắp xong (Hình D.1);
α, β: là hai thông số
xác định được theo đường cong quan trắc lún thực bằng cách sau đây:
Từ đường cong quan trắc
lún thực (đoạn đã ổn định) cứ với 1 trị số t bất kỳ ta xác định được một trị số
tương ứng. Với nhiều
điểm đo lún có t khác nhau, vẽ một đồ thị các điểm có trục tung là 
và trục hoành là t ta sẽ xác
định được thông số α và β như Hình D.2.
Trên hình Hình D.2,
các điểm biểu diễn kết quả đo lún thực trên tọa
độ 
được
ký hiệu bằng dấu
x.
Thay trị số α và β
xác định được trên đồ thị vào (D.7) ta sẽ được phương trình tính được độ lún St
ở thời điểm bất kỳ và sẽ dự đoán được độ lún cuối cùng S∞ theo
(D.8):
|
|
(D.8)
|
Và với β lại xác định
được hệ số cố kết trung bình theo (D.6).
Dự đoán theo phương
pháp này cần có số liệu quan trắc lún thực ít nhất là trong 6 tháng và cần chọn
các điểm trên đoạn đường cong lún có xu thế tắt dần.
D.4 Dự đoán độ lún cố
kết cuối cùng và hệ số cố kết trung bình theo phương pháp Asaoka
Theo phương pháp này,
việc dự đoán được thực hiện theo các bước sau:
- Chọn đoạn đường
cong quan trắc lún sau khi kết thúc quá trình gia tải đắp và chia nó theo các khoảng
thời gian Δt bằng nhau tương ứng với các trị số độ lún S1, S2,
S3...Sn;
- Vẽ đồ thị các điểm
có trục tung là trị số độ lún Si và trục hoành là trị số độ lún liền
kề trước nó Si-1 như ở Hình D.3. Ở đây Si và Si-1
độ lún quan trắc được ở thời điểm ti và ti-1 với điều kiện
ti - ti-1 = Δt. Chú ý là trị số Si luôn luôn lớn
hơn trị số Si-1 vì ti > ti-1 nên các điểm
có tọa độ (Si, Si-1) luôn luôn nằm phía trên đường phân
giác của hệ trục tọa độ như trên Hình D.3;
- Nối các điểm có tọa
độ (Si, Si-1) bằng một đường thẳng sao cho đường thẳng gần
đúng này đi sát các điểm đó nhất. Đường thẳng gần đúng này sẽ cắt đường phân
giác của hệ trục tọa độ tại điểm M (Hình D.3) và tại điểm M ta có Si-1
= Si = S∞, tức là xác định được độ lún cuối cùng S∞
bằng tung độ của điểm M.
Hình
D.3 - Dự đoán độ lún cuối cùng theo phương
pháp Asaoka
a/ Đoạn đường cong
quan trắc lún S= f(t) sau khi kết thúc đắp nền đắp;
b/
Đồ thị Si = f(Si-1)
Biết trị số độ lún cuối
cùng S∞ và độ lún thực đo ở một thời điểm bất kỳ St ta có
thể tính được độ cố kết trung bình Ut đạt được ở thời điểm t và từ
đó vận dụng Bảng 3 của tiêu chuẩn này để tra ngược ra trị số Tv và từ đó tính
ra được hệ số cố kết trung bình của nền đất yếu trong khoảng thời gian t khi nó
chịu tải trọng đắp.
D.5 Một số lưu ý
Các phương pháp dự
đoán độ lún cố kết cuối cùng và hệ số cố kết nêu trên đều mang nhiều giả thiết
và mức độ dự đoán đúng phụ thuộc rất nhiều vào số lượng, chất lượng và thời
gian quan trắc lún thực tế (nên có số liệu quan trắc lún thực tế ít nhất là
trong 6 tháng).
Phụ lục E
(Quy
định)
Các giải pháp kỹ thuật công nghệ đối với
đoạn đường chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống) trên đường ô tô
E.1 Phạm vi áp dụng
Nội dung Phụ lục E đề
cập các yêu cầu kỹ thuật, công nghệ về thiết kế, thi công, bảo dưỡng và sửa chữa
cho đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống) trên đường ô tô nhằm đảm bảo sự
êm thuận, an toàn cho công trình và các phương tiện lưu thông trên đoạn đường
tiếp giáp từ đường đến cầu (cống) và ngược lại.
E.2 Thuật ngữ và định
nghĩa
E.2.1 Cầu
Một kết cấu bất kỳ vượt
khẩu độ không dưới 6 m tạo thành một phần của một con đường.
E.2.2 Cống
Một kết cấu vùi hình
cong hoặc hình chữ nhật để thoát nước, xe cộ, trang thiết bị hoặc người đi bộ.
E.2.3 Độ lún dư, ΔSf-
Độ lún còn lại sau
khi kết thúc quá trình xử lý nền đất đối với nền đường và lún cố kết của nền đất
dưới móng công trình cầu (cống).
E.2.4 Đoạn chuyển tiếp
giữa đường và cầu (cống), Lct
Đoạn đường có yêu cầu
đảm bảo sự chuyển tiếp một cách hài hòa, êm thuận trên toàn bộ mặt cắt ngang của
đường từ đường vào đến vị trí tiếp giáp công trình cầu (cống) trên đường ô tô.
E.2.5
Độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường, i
Độ dốc dọc giữa hai điểm
trên mặt đường theo phương dọc tim đường do sự chênh lệch độ lún của hai điểm
đó.
E.2.6 Hệ số đồng đều,
Cu
Tỷ số giữa đường kính
hạt (mm) tương ứng với đường kính lọt sàng 60% (D60) và đường kính lọt sàng 10%
(D10), Cu=D60/D10.
Hình
E.1 - Quy định về độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường của đoạn chuyển tiếp
giữa đường và cầu (cống)
E.3. Yêu cầu thiết kế
chung
E.3.1 Tính
toán và kiểm soát lún nền đường và công trình
E.3.1.1. Phải
thực hiện tính toán lún của nền đường bao gồm cả phạm vi đoạn chuyển tiếp giữa
đường và cầu (cống) trong cả trường hợp có hay không có đất yếu.
E.3.1.2. Nền
đường bao gồm cả phạm vi đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống) phải được
thiết kế và xử lý đảm bảo độ lún dư cho phép theo các quy định Điều 6.2.3 của
tiêu chuẩn này.
E.3.1.3.
Công trình cầu, cống phải được thiết kế và xử lý đảm bảo độ lún cho phép theo
các quy định của TCVN 11823.
E.3.2 Yêu
cầu kỹ thuật đối với đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống)
E.3.2.1 Phạm
vi điều chỉnh
E.3.2.1.1 Đối
với công trình cầu và cống trên đường cấp V và VI, các công trình cống trên đường
bộ từ cấp I đến cấp IV có chiều dày đất đắp trên đỉnh cống lớn hơn 1,0m thì
không yêu cầu bắt buộc phải thiết kế đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống).
Các yêu cầu kỹ thuật đối với nền đường trong các trường hợp này phải tuân thủ
theo quy định ở Điều E.3.1 trên đây.
E.3.2.1.2 Các
công trình cầu và cống trên đường cao tốc, các công trình cầu trên đường bộ từ
cấp I đến cấp IV, các công trình cống trên đường bộ cấp từ I đến IV có chiều
dày đát đắp trên đỉnh cống nhỏ hơn 1,0 m thì phải thiết kế đoạn đường chuyển tiếp
giữa đường và cầu (cống).
E.3.2.2 Các
yêu cầu kỹ thuật
E.3.2.2.1 Yêu
cầu về độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường
Nhằm đảm bảo sự chuyển
tiếp êm thuận, không gây ra “xóc” mạnh cho xe chạy qua đoạn chuyển tiếp thì độ
bằng phẳng theo phương dọc tim đường (i) của đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu
(cống) được quy định như sau:
Bảng
E.1 - Quy định độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường của đoạn chuyển tiếp giữa
đường và cầu, cống
|
Đoạn
chuyển tiếp đường và công trình trên đường
|
Độ
bằng phẳng (i ≤
)
|
|
Cấp
đường
|
Công
trình
|
40
|
60
|
80
|
100
|
120
|
|
Đường
cao tốc (TCVN 5729)
|
Cầu
|
-
|
1/175
|
1/200
|
1/250
|
|
Cống
|
-
|
1/150
|
|
Đường
ô tô, cấp I-IV (TCVN 4054)
|
Cầu
|
1/125
|
1/150
|
1/175
|
1/200
|
|
Cống
|
1/125
|
1/150
|
Trong một số trường hợp
cho phép có thể tạo “vồng” trước cho đoạn đường chuyển tiếp với độ dốc dọc lớn
nhất là 1/125 nhằm dự phòng bù lún trước.
E.3.2.2.2 Xác
định chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống)
a) Trường hợp xây dựng
ở nơi đất yếu, chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu, cống được xác định
từ mép về phía đường của tường đỉnh mố cầu hoặc mép ngoài cùng của thân cống về
mỗi phía nền đường tính theo công thức:
Lct
≥ L1
+ L2 (E.1)
Trong đó:
Lct: Chiều
dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống), m;
L1: Chiều
dài đoạn đường gần mố cầu hoặc cạnh cống, m;
L2: Chiều
dài đoạn đường từ đoạn gần mố hoặc cạnh cống đến đoạn đường thông thường, m.
Chiều dài L1
lấy như sau (xem Hình E.2):
Đối với đoạn đường gần
mố:
L1 ≥ (ΔSf
- ΔSc)/ S nhưng không nhỏ hơn 3H
+ (3÷5) m (E.2)
Đối với đoạn đường cạnh
cống:
L1 ≥ (ΔSf
- ΔScg)/ S nhưng không nhỏ hơn D
+ 2H (E.3)
Chiều dài L2
tính theo công thức sau:
L2
≥ (ΔS1
- ΔSf)/
S (E.4)
Trong các công thức
(E.2), (E.3) và (E.4):
- ΔSc:
Độ lún dư của kết cấu mố cầu lấy theo quy định của TCVN 11823 bằng 25,4 mm
trong vòng 100 năm. Độ lún dư sau 15 năm là 3,8 mm, (m);
- ΔSf:
Độ lún dư của đoạn đường gần mố cầu hoặc cống sau 15 năm với nền đường dưới mặt
đường mềm hoặc 30 năm đối với nền đường dưới mặt đường BTXM, (m);
- ΔSd:
Độ lún dư của đoạn nền đường thông thường sau 15 năm với nền đường dưới mặt đường
mềm hoặc 30 năm đối với nền đường dưới mặt đường BTXM, (m);
- ΔScg:
Độ lún dư thiết kế của kết cấu cống sau 15 năm đối với cống dưới mặt đường mềm
hoặc 30 năm đối với cống dưới mặt đường BTXM, (m);
- H: Chiều cao đất đắp
sau mố hay cạnh cống (Hình E.2), (m).
- D: Khẩu độ cống,
(m).
- i: Độ bằng phẳng
theo phương dọc tim đường lấy theo Bảng E.1.
b) Trường hợp công
trình xây dựng ở nơi không có đất yếu: Chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và
cầu (cống) là Lct = L1 lấy bằng phạm vi đoạn tiếp giáp giữa
đường và cầu (cống) theo 7.6.1 của TCVN 9436.
Hình
E.2 - Phạm vi đắp đoạn chuyển tiếp lấy theo TCVN 9436
E.3.3 Yêu
cầu thiết kế bản quá độ
E.3.3.1 Các
yêu cầu chung
E.3.3.1.1 Nhằm
đảm bảo chuyển tiếp dần độ cứng từ đường vào cầu, cống hộp và xe chạy êm thuận
trên đoạn chuyển tiếp, đặt bản quá độ ở độ sâu khoảng 700 mm so với cao độ mặt
đường, độ dốc dọc của bản quá độ lựa chọn trong khoảng 4 % đến 10 % phù hợp với
độ dốc mặt đường sau mố.
E.3.3.1.2 Tải
trọng thiết kế, phân bố tải trọng bánh xe, hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng
theo quy định tại TCVN 11823.
E.3.3.1.3 Bản
quá độ thiết kế phải thỏa mãn các quy định sử dụng trong trạng thái giới hạn sử
dụng và trạng thái giới hạn cường độ theo quy định tại TCVN 11823.
E.3.3.1.4 Căn
cứ điều kiện thực tế công trình cầu, chiều dài bản quá độ, độ lún dư mố cầu và
đất đắp sau mố để lựa chọn sơ đồ tính toán bản quá độ nhằm đảm bảo vừa an toàn
kết cấu và vừa hợp lý về kinh tế. Các sơ đồ tính toán bản quá độ xem Điều E.7 của
Phụ lục này.
E.3.3.1.5 Có
thể sử dụng giải pháp nối liên tiếp nhiều bản quá độ để chuyển tiếp độ lún của
đoạn đường dẫn đầu cầu (Hình E.3).
E.3.3.2 Kích
thước và cấu tạo bản quá độ
E.3.3.2.1 Chiều
dài bản quá độ có thể được lựa chọn nhằm đáp ứng việc chuyển tiếp được êm thuận
khi xảy ra sự thay đổi độ dốc dọc do lún đất đắp sau mố. Chiều dài bản quá độ
tham khảo số liệu ở Bảng E.2.
Bảng
E.2 - Chiều dài bản quá độ
|
Loại
cầu
|
Cầu
nhỏ
|
Cầu
trung
|
Cầu
lớn
|
|
Chiều
dài bản quá độ (m)
|
≥ 5 m
|
(8
÷ 12) m
|
(8 ÷ 12) m
|
E.3.3.2.2 Chiều
dày bản quá độ (t) xác định theo điều kiện chịu lực của bản nhưng không nhỏ hơn
L/20 hoặc 300 mm. Trong bản quá độ phải bố trí cốt thép 2 lớp trên và dưới theo
yêu cầu chịu lực tính toán.
Hình
E.3 - Bố trí bản quá độ
E.3.3.2.3
Bản quá độ phải được gối chắc chắn một đầu trên tường đỉnh mố, đầu phía đối diện
phải được kê trên nền hoặc gối đàn hồi được gia cố chắc chắn để đảm bảo độ lún
dư ở cuối bản quá độ thỏa mãn yêu cầu về độ bằng phẳng quy định ở Bảng E.1. Khi
cần thiết có thể tăng cường cọc móng dưới gối kê ở cuối bản quá độ (Hình E.3).
Sơ đồ, ví dụ cấu tạo và tính toán bản quá độ xem tại E.7.
E.3.3.2.4 Khi
chiều dài bản quá độ quá lớn có thể phân chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạn có chiều
dài từ (4 ÷ 8) m đặt liên tiếp nhau trên các gối gia cường móng có độ cứng chống
lún thay đổi phù hợp như Hình E.3.
E.4. Các giải pháp kỹ
thuật công nghệ để đoạn đường chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống) đảm bảo êm
thuận
E.4.1 Tăng
chiều dài cầu hoặc khẩu độ cống để hạ thấp chiều cao đất đắp sau mố cầu, cạnh cống.
Chiều cao đất đắp sau
mố cầu, cạnh cống nên chọn nhỏ hơn 6m đối với vị trí không có đất yếu và nhỏ
hơn 4 m tại vị trí đất yếu.
E.4.2 Xử
lý nền đất yếu dưới nền đắp trong phạm vi đoạn chuyển tiếp
Nền đất yếu dưới nền
đường phải được xử lý bằng các giải pháp thích hợp để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
về kiểm soát độ lún dư theo quy định tại 6.2.3 của tiêu chuẩn này.
E.4.2.1 Nguyên
lý chung
Đối với đoạn chuyển
tiếp có thể dùng một hoặc kết hợp nhiều giải pháp xử lý đất yếu để đảm bảo chuyển
tiếp êm thuận độ lún dư từ đường và cầu (cống). Cần chia đoạn chuyển tiếp thành
các đoạn nhỏ có chiều dài từ 5 m đến 15 m. Với mỗi đoạn chia nhỏ cần lựa chọn
yêu cầu xử lý ở các mức độ khác nhau để tránh không tạo ra các “bước nhảy” do
lún dư.
E.4.2.2 Các
giải pháp xử lý đất yếu
Khi xây dựng đường đầu
cầu trên nền đất yếu, thường xem đến các giải pháp sau:
1) Thay đất;
2) Làm chặt đất bằng
các phương pháp sau:
- Chất tải tạm, gia tải
khử lún;
- Thoát nước thẳng đứng
bằng bấc thấm, cọc cát...
- Bơm hút chân không
(phương pháp cố kết chân không);
- Phương pháp đầm
rung nền.
Hình
E.4 - Xử lý đất yếu bằng công nghệ bấc thấm kết hợp cố kết chân không.
3) Xử lý nền đất yếu
bằng các phương pháp gia cường như:
a. Cọc đất gia cố chất
liên kết vô cơ (xi măng hoặc vôi);
b. Cọc vật liệu hạt
(cọc cát, cọc đá dăm...).
Hình
E.5 - Xử lý đất yếu bằng công nghệ cọc gia cường
Lưu ý trước tiên cần
tiến hành khảo sát địa chấn đất nền kỹ lưỡng. Trong tính toán xử lý đất yếu khu
vực mố cầu cần phải xét đầy đủ chi tiết tới thành phần lún theo theo gian, với tất
cả các tải trọng, trình tự thi công... Tính toán độ lún tương ứng với các
phương pháp xử lý khác nhau, để xác định và lựa chọn biện pháp xử lý phù hợp, đảm
bảo tính kinh tế, kỹ thuật.
Trong khi thi công cần
phối hợp chặt chẽ giữa các đơn vị thi công về trình tự thi công, vừa đảm bảo thời
gian chờ lún tối thiểu của phương pháp xử lý nền đất yếu và cũng không gây ảnh
hưởng tới kết cấu mố cầu như hiện tượng ma sát âm, mố chuyển vị dọc... Thông
thường thì nền đường được xử lý đất yếu đạt tối thiểu 90 % độ cố kết tính toán
thì mới bắt đầu thi công mố cầu.
4) Khi biện pháp xử
lý đất yếu không khả thi, thì có thể áp dụng:
Kết cấu bê tông cốt
thép có bệ cọc bê tông cốt thép xuyên qua nền đất yếu, có tác dụng truyền tải
trọng từ đất đắp, hoạt tải xuống lớp đất tốt hơn phía dưới, một số kết cấu thường
dùng sau mố cầu như sau:
- Sàn giảm tải (trên
hệ móng cọc) nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố;
- Cống hộp dọc thay
thế cho phần nền đường đắp đầu cầu, cho phép xe chạy trực tiếp trên nắp nắp cống,
giảm áp lực tác dụng lên đất nền.
Khi sử dụng hệ cọc bê
tông cốt thép gia cố cần có so sánh cụ thể với các phương án xử lý nền đất yếu
khác hoặc phương án kéo dài thêm nhịp cầu, nhằm đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật
và hợp lý về kinh tế của phương án lựa chọn.
Để đảm bảo yêu cầu độ
bằng phẳng ở Bảng E.1 khi áp dụng các kết cấu cọc móng gia cố cần đặc biệt chú
ý chuyển dần độ cứng chống lún giữa đường và cầu (cống) bằng các giải pháp thay
đổi chiều sâu và mật độ cọc (Hình E.6). Bước giảm chiều sâu hạ cọc và mật độ cọc
tùy theo kết quả tính toán lún, có thể tham khảo mỗi bước giảm chiều sâu hạ cọc
bằng (10 ÷ 15) % chiều dài cọc, khoảng cách các cọc có thể tăng dần từ (1,2 ÷
1,5) lần khoảng cách các cọc.
Hình
E.6 - Giải pháp thay đổi chiều dài và mật độ cọc ở đoạn đường chuyển tiếp để đảm
bảo chuyển đổi êm thuận độ lún giữa đường và cầu, cống
Khi áp dụng giải pháp
thay đổi chiều dài cọc và mật độ cọc gia cố cần chia sàn giảm tải thành nhiều
đoạn, mỗi đoạn có chiều dài theo phương dọc tim đường bằng (10 ~ 15) m. Có thể
phân chia sàn giảm tải và sử dụng cọc gia cố ở mỗi đoạn có chiều dài bằng nhau
theo dạng bậc thang như ở Hình E.7.
Hình
E.7 - Giải pháp đổi chiều dài và mật độ cọc và sàn giảm tải theo dạng bậc thang
để đảm bảo chuyển đổi êm thuận độ lún giữa đường và cầu, cống
E.4.3.
Sử dụng các giải pháp kỹ thuật khác
- Sử dụng vật liệu nhẹ
để đắp thân nền đường đầu cầu;
- Sử dụng kết cấu đất
có cốt và tường chắn đất có cốt;
Hệ thống cốt trong kết
cấu đất có cốt chủ yếu bao gồm cốt thép (thép nhẹ, mạ kẽm hay epoxy) và cốt vải,
lưới địa kỹ thuật (vật liệu polypropylene hay polyeste). Hệ thống cốt với hai
loại vật liệu chính trên tồn tại dưới nhiều hình thức như lưới, dải, tấm...
E.5. Các yêu cầu kỹ
thuật về vật liệu và thi công đất đắp đối với đoạn đường chuyển tiếp giữa đường
và cầu (cống)
E.5.1 Yêu
cầu kỹ thuật đối với vật liệu đất đắp
E.5.1.1 Đối
với đoạn gần mố hoặc cạnh cống (đoạn L1)
Đất sử dụng cho công
tác đắp trong đoạn gần mố hoặc cạnh cống (đoạn L1) phải là đất chọn lọc, không
có chất hữu cơ hay có các vật liệu có hại khác có các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu
như sau:
- Chỉ số dẻo (PI) nhỏ
hơn 15;
- Hệ số đồng đều (Cu)
lớn hơn 3;
- Cấp phối hạt vật liệu
phải đảm bảo theo Bảng E.3 sau đây:
Bảng
E.3 - Cấp phối hạt đất đắp đoạn chuyển tiếp
|
Cỡ
sàng
|
Tỷ
lệ lọt sàng (%)
|
|
90
mm
|
100
|
|
19
mm
|
70
÷ 100
|
|
4,75
mm
|
30 ÷ 100
|
|
425
μm
|
15 ÷ 100
|
|
150
μm
|
5
÷ 65
|
|
75
μm
|
0 ÷ 15
|
- Trong phạm vi đắp
đoạn gầm mố hoặc cạnh cống (đoạn L1) phải dùng các vật liệu có tính thoát nước
tốt, tính nén lún nhỏ như đất lẫn sỏi cuội, cát lẫn đá dăm, cát hạt vừa, cát hạt
thô. Không được dùng đất có tính thoát nước kém và cát mịn, trường hợp không có
điều kiện tìm vật liệu khác phải gia cố các loại đất này bằng vật liệu liên kết
vô cơ để đắp (tối thiểu 5 % xi măng hoặc 10 % vôi). Không được đắp bằng các loại
đá phong hóa và không đắp lẫn lộn các loại vật liệu khác nhau. Cũng có thể đắp
bằng tro bay, vật liệu nhẹ hoặc bê tông bọt nhưng phải trình duyệt kết quả
nghiên cứu và làm thử nghiệm trước khi thi công đại trà.
E.5.1.2 Đối
với đoạn từ cuối đoạn gần mố hoặc cạnh cống đến đoạn đường thông thường (đoạn L2):
Yêu cầu về vật liệu đắp phải tuân thủ theo Điều 5 của TCVN 9436.
E.5.2 Yêu
cầu về thi công
E.5.2.1 Đối
với việc xử lý đoạn đường chuyển tiếp giữa đường và cầu (cống)
Tốt nhất nên hoàn
thành việc xử lý nền đất yếu trong phạm vi đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu
(cống) trước khi tiến hành thi công mố cầu hay cống.
Trong mọi trường hợp
không được để sót bất kỳ vị trí nào trong phạm vi đoạn chuyển tiếp giữa đường và
cầu (cống) không được xử lý đất yếu đúng yêu cầu kỹ thuật.
E.5.2.2 Đối
với đắp đoạn gần mố hoặc cạnh cống (đoạn L1)
Tuân thủ nghiêm túc
quy định của TCVN 9436. Đặc biệt lưu ý các vấn đề sau đây:
- Trước khi đắp gần mố
cầu hoặc cạnh cống (đoạn L1) phải hoàn thành tốt các lớp phòng nước thấm vào
thân mố, thân tường chắn...và các lớp phòng nước thấm ra cống cùng hệ thống
thoát nước dọc và ngang sau công trình theo đúng thiết kế. Nhất thiết phải nghiệm
thu các hạng mục ẩn dấu nêu trên đạt yêu cầu mới được đắp.
- Trong mọi hợp đắp
đoạn gần mố hoặc canh cống phải rải và đầm nén từng lớp dần từ dưới lên với bề
dày lớp đầm nén chỉ nên từ 10 cm đến 20 cm (kể cả khi dùng lu nặng). Nếu dùng dụng
cụ đầm nén nhỏ, bề dày lớp đầm nén chỉ nên dưới 10 cm.
- Độ chặt yêu cầu
trong toàn phạm vi đắp đoạn gần mố cầu hoặc cạnh cống phải đạt ≥ 0,98 đối với
đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và ≥ 0,95 đối với đường các cấp khác đồng thời
phải lớn hơn hoặc bằng độ chặt đầm nén yêu cầu đối với các bộ phận đường khác
nhau.
- Không được để lọt bất
kì vùng nào không được đầm nén kể cả các vùng sát thành vách công trình. Tại
các vùng sát thành vách công trình phải dùng đầm bản nặng lớn hơn 100 kN hoặc mở
rộng diện thi công sau mố để đủ diện thi công cho máy đầm nén nặng hoạt động; với
đường cao tốc có bề rộng lớn có thể cho lu nặng lu theo hướng ngang sát thành
vách mố.
- Tại các chỗ lu hoặc
đầm bản không thao tác được phải dùng đầm chấn động bằng tay đạt yêu cầu quy định.
- Việc kiểm tra chất
lượng đầm nén cũng phải thực hiện từng lớp theo quy định.
Nên đồng thời thi
công phạm vi đắp đoạn gần mố hoặc cạnh cống và phạm vi đắp các phần tư nón. Đắp
trong phạm vi khu vực tác dụng cũng nên thực hiện đồng thời với đắp khu vực tác
dụng trên đoạn đường nối tiếp liền kề.
Trường hợp đắp đoạn gần
mố hoặc cạnh cống bằng đất gia cố hoặc vật liệu khác thì phải tuân thủ chỉ dẫn
kỹ thuật trong hồ sơ thiết kế (kể cả các chỉ tiêu và phương pháp kiểm tra).
Thi công các kết cấu
khác như bản quá độ, gối kê hoặc đóng cọc đỡ cuối bản quá độ... nằm trong phạm
vi đắp đoạn gần mố hoặc canh cống phải tuân theo các chỉ dẫn và bản vẽ thiết kế.
Đất đắp chọn lọc hay
đất gia cố yêu cầu phải có chất lượng cao về độ bền, góc ma sát lớn và thoát nước
tốt.
E.5.2.3 Trong
phạm vi mố cầu, vật liệu đắp được đầm chặt tối thiểu đạt 98 %.
E.5.2.4 Đối
với đắp đoạn từ cuối đoạn gần mố hoặc cạnh cống đến đoạn đường thông thường (đoạn
L2): Theo Điều 6 và Điều 7 của TCVN 9436
E.5.2.5 Vị
trí tiếp giáp đoạn L1 và L2 yêu cầu bố trí chuyển tiếp như Hình E.2.
E.5.3 Yêu
cầu kỹ thuật về thoát nước sau mố
E.5.3.1 Thoát
nước mặt cầu
E.5.3.1.1 Thiết
kế thoát nước mặt cầu đảm bảo thoát nước nhanh, nếu có bố trí ống thoát nước xuống
mặt cầu thì không xả trực tiếp lên bề mặt và chân mái dốc nền đường sau mố.
E.5.3.1.2 Khe
hở giữa bản quá độ và tường cánh mố phải được chèn bằng vật liệu ngăn nước,
không để nước trên mặt đường thấm qua khe hở xuống đất đắp sau mố.
E.5.3.2 Thoát
nước trong phạm vi lòng mố
E.5.3.2.1 Vật
liệu đắp sau mố đảm bảo thoát nước theo yêu cầu tại E.5.1.1.
E.5.3.2.2 Mái
dốc nền đường được bảo vệ và gia cố không gây mất hạt đất đắp.
E.5.3.2.3 Đối
với mố cầu không nằm trong vùng ngập nước thường xuyên và có chiều cao tường
thân mố ≤ 3,0 m, sử dụng các ống thoát nước lòng mố trực tiếp ra ngoài trên tường
thân mố như sau:
- Bố trí đầu ra của ống
cao hơn mặt đất tự nhiên tối thiểu 150 mm, khoảng cách giữa các ống theo phương
ngang không lớn hơn 3,0 m.
- Ống có đường kính tối
thiểu D50, bịt đầu bằng vải địa kỹ thuật và đặt theo độ dốc 10 % đảm bảo thoát
nước ra ngoài.
E.5.3.2.4 Đối
với mố cầu nằm trong vùng ngập nước thường xuyên hoặc có chiều cao tường thân mố
> 3,0 m, các yêu cầu thiết kế nhằm nâng cao khả năng thoát nước lòng mố như
trong Bảng E.4.
Bảng
E.4 - Cấp phối vật liệu thô thoát nước
|
Cỡ
sàng
|
Tỷ
lệ lọt sàng (%)
|
|
25
mm
|
75
÷ 100
|
|
19
mm
|
50
÷ 75
|
|
4,75
mm
|
0
÷ 60
|
|
425
μm
|
0 ÷ 50
|
|
75
μm
|
0
÷ 5
|
- Ngoài sử dụng các ống
thoát nước lòng mố trực tiếp ra ngoài trên tường thân mố với các yêu cầu như
trên. Bố trí ống thu nước đất đắp trong lòng mố có đường kính tối thiểu D150,
được đục lỗ và bọc bằng vải địa kỹ thuật không làm gây mất hạt đất đắp. Đặt ống
thu nước nằm ngang, chạy dọc theo tường thân và tường cánh mố, cao hơn mực nước
ngập thường xuyên hoặc mặt đất tự nhiên tối thiểu 150 mm cho phép thoát nước ra
ngoài.
- Bố trí thêm lớp vật
liệu hạt thô thoát nước, phía trong xung quanh tường thân, tường cánh mố với
chiều dày tối thiểu 500 mm. Yêu cầu cơ lý hóa của lớp vật liệu đắp này tương tự
đất đắp sau mố nhưng yêu cầu thành phần hạt D < 100 mm và cấp phối hạt vật
liệu phải theo Bảng E.4.
E.6. Các giải pháp khắc
phục hiện tượng lún đầu cầu, cống đang khai thác
E.6.1
Giải pháp bù lún
Giải pháp này xuất
phát từ việc lựa chọn và so sánh theo quan điểm hoặc sử dụng các biện pháp đắt
tiền để xử lý nền đất yếu nhằm khống chế được độ lún cố kết và từ biến của đất
nền hoặc chấp nhận một độ lún nhất định sau đó bù lún.
Với giải pháp này,
các cơ quan quản lý cứ sau một chu kỳ nhất định lại tôn cao mặt đường bằng cách
thảm lại lớp bê tông nhựa bù lại cao độ đã bị lún trong quá trình khai thác.
Yêu cầu cơ quan quản
lý kiểm tra lún thường xuyên, phát hiện và sửa chữa kịp thời đảm bảo êm thuận,
an toàn cho công trình và các phương tiện lưu thông trên đoạn đường tiếp giáp từ
đường đến cầu (cống) và ngược lại.
E.6.2 Giải
pháp bơm vữa
Giải pháp bơm vữa là
kỹ thuật khoan lỗ và bơm các vật liệu điển hình như vữa xi măng hoặc các dung dịch
lỏng vào lỗ hổng bên dưới bản quá độ để trộn với đất bên dưới thành một khối vật
liệu có độ cứng lớn.
Hình
E.8 - Phương pháp bơm vữa
Ưu điểm lớn của giải
pháp này cũng tương tự như giải pháp bù lún là có thể vừa tiến hành sửa chữa vừa
vận hành khai thác nên cũng rất thích hợp khi ứng dụng với các công trình huyết
mạch không thể dừng lưu thông quá lâu. Tuy nhiên khi áp dụng giải pháp này cần
chú ý đến nguyên nhân chính yếu gây ra sự cố xuất hiện lỗ hổng bên dưới bản quá
độ. Chính các lỗ hổng này làm bản quá độ thay đổi sơ đồ làm việc gây nứt hoặc vỡ.
Bơm vữa vào vị trí nứt vỡ có thể ngăn chặn sự thay đổi sơ đồ làm việc của bản
quá độ nên gián tiếp ngăn chặn sự cố lún đường dẫn sau mố cầu. Tuy nhiên biện
pháp này chỉ sử dụng hiệu quả với các trường hợp đất đắp dưới bản quá độ bị sụt
lún do các nguyên nhân không liên quan đến đất yếu.
E.6.3
Các giải pháp thay thế
Trong các trường hợp
sự cố xảy ra với mức độ nghiêm trọng thì các giải pháp bảo trì không hiệu quả.
Khi đó để khắc phục hậu quả người ta thường chấp nhận thay thế hệ kết cấu cũ đã
hư hỏng bằng một kết cấu mới.
Khi quyết định thay
thế bằng kết cấu mới hay giải pháp kỹ thuật mới phải phân tích rõ nguyên nhân
gây hư hỏng, lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp theo Phụ lục này và các tài
liệu kỹ thuật liên quan khác để đảm bảo khắc phục triệt để các hư hỏng xảy ra với
đoạn chuyển tiếp từ đường sang cầu (cống).
E.7 Sơ đồ tính toán
bản quá độ
E.7.1 Tổng
quan
E.7.1.1 Tải
trọng thiết kế, phân bố tải trọng bánh xe, hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng
theo TCVN 11823.
E.7.1.2 Bản
quá độ thiết kế phải thỏa mãn các quy định sử dụng cho trạng thái giới hạn sử dụng
và trạng thái giới hạn cường độ theo quy định tại TCVN 11823.
E.7.2 Sơ
đồ tính
Sơ đồ tính toán kết cấu
bản quá độ với một đầu là gối đặt trên vai kê của tường đỉnh mố tương đương gối
cố định, phía đầu kia đặt trực tiếp lên nền đường như là nền đàn hồi. Như vậy,
nhằm đảm bảo kết quả tính toán hợp lý, phù hợp với trạng thái làm việc thực tế
của bản quá độ, xem xét các mô hình tính toán sau:
a) Mô hình 1: Khi độ
lún nền đường là nhỏ, bản quá độ xem như dầm trên nền đàn hồi với một đầu là gối
cứng cố định.
b) Mô hình 2: Khi độ
lún nền đường lớn hơn hoặc đất đắp dưới bản quá độ bị mất hạt, bản quá độ không
còn tiếp xúc hoàn toàn với đất nền, do chiều dày bản quá độ mỏng nên bản sẽ bị
uốn cong võng xuống và tỳ lên đất một đoạn sát phần gối đàn hồi, đoạn này thường
được giả định dài bằng 1/3 chiều dài bản quá độ. Vậy có thể mô hình tính bản
quá độ với dầm giản đơn chiều dài 2/3 chiều dài bản quá độ với một đầu là gối cố
định và đầu kia là gối đàn hồi.
c) Mô hình 3: Khi độ
lún nền đường lớn, khi đó bản quá độ có thể được mô hình tính với dầm giản đơn
với 2 gối tựa 2 đầu, chuyển vị của gối “mềm” có thể bỏ qua vì tải trọng tác dụng
chính cần xem xét là hoạt tải với thời gian tác dụng rất ngắn.
Hình
E.9 - Các sơ đồ tính toán kết cấu bản quá độ
Mô hình tính theo trường
hợp 1 là trạng thái làm việc bất lợi nhất có thể xảy ra với bản quá độ có chiều
dài ≤ 6 m thì mô hình này được xem là đảm bảo an toàn và hợp lý đối với thiết kế
1 kết cấu phụ trợ của công trình cầu. Đối với trường hợp khác khi bản quá độ có
chiều dài > 6 m thì cần phải xem xét các điều kiện thực tế để lựa chọn mô
hình tính trong trường hợp 2 hoặc trường hợp 3 nhằm đảm bảo vừa an toàn kết cấu
vừa hợp lý về kinh tế.
Thư mục tài liệu tham khảo
[1] JTG/T
D31-02:2013, Quy trình kỹ thuật thiết kế và thi công đường đắp trên nền đất yếu.
MỤC
LỤC
Lời nói đầu
1
Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định
nghĩa
4 Nhận dạng đất yếu
và yêu cầu chung đối với công tác khảo sát thiết kế nền đắp trên đất yếu
5 Các yêu cầu về khảo
sát phục vụ việc thiết kế nền đường qua vùng đất yếu
6 Các yêu cầu và
tiêu chuẩn thiết kế nền đắp trên đất yếu
7 Các giải pháp thường
áp dụng khi thiết kế nền đắp trên đất yếu
8 Tính toán ổn định
nền đắp trên đất yếu
9 Tính toán lún nền
đắp trên đất yếu
Phụ lục A (Quy định)
Xác định trị số áp lực tiền cố kết σpz và các chỉ số nén lún của đất
yếu
Phụ lục B (Tham khảo)
Tính toán áp lực theo phương pháp thẳng đứng σzi do tải trọng nền đắp
hoặc tải trọng phản áp gây ra trong đất theo toán đồ Osterberg và biểu thức giải
tích để tính σzi tại trục tim nền đắp
Phụ lục C (Quy định)
Tính toán kiểm tra ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu
Phụ lục D (Tham khảo)
Các phương pháp dự đoán độ lún cố kết cuối cùng và xác định thông số cố kết
theo đường quan trắc lún thực tế
Phụ lục E (Quy định)
Các giải pháp kỹ thuật công nghệ đối với đoạn đường chuyển tiếp giữa đường và cầu
(cống) trên đường ô tô
Thư mục tài liệu tham
khảo