Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Môc lôc
1. TIÊU CHU N THI T K Ẩ Ế Ế 2
1.1 lún v c k t Độ à Độ ố ế 2
1.2 n nh ch ng tr t Độ ổ đị ố ượ 2
1.3 T i tr ng giao thông.ả ọ 3
Giá tr t i tr ng q = 1.57T/m2 c ng c xem nh t i tr ng gây lún v c ị ả ọ ũ đượ ư ả ọ à đượ
a v o tính toán.đư à 4
Theo 22TCN262-2000, t i tr ng giao thông nh xác nh trên ây ch a v o ả ọ ư đị đ ỉ đư à
tính toán n nh tr t. Tuy nhiên, theo yêu c u c a Ch u t , trong thi t ổ đị ượ ầ ủ ủ đầ ư ế
k i u ch nh, ngo i n nh tr t, trong tính toán lún v n nh lún c ng s ế đ ề ỉ à ổ đị ượ à ổ đị ũ ẽ
xem xét n t i giao thông. Tuy nhiên, ch nh ng o n t i tr ng giao thông có đế ả ỉ ữ đ ạ ả ọ
nh h ng th c s n n nh lún ( c ánh giá qua i u ki n d i ây) ả ưở ự ự đế ổ đị đượ đ đ ề ệ ướ đ
m i xem xét trong khi thi công (gia t i thêm 1 l p t ng ng t i trong giao ớ ả ớ ươ đươ ả
thông) 4
4
Trong ó:đ 4
: lún c k t khi có t i tr ng giao thông;Độ ố ế ả ọ 4
: lún c k t khi không có t i tr ng giao thông;Độ ố ế ả ọ 4
: lún d khi có t i tr ng giao thông;Độ ư ả ọ 4
: lún d yêu c u.Độ ư ầ 4
i v i các o n thay i t NT(không x lý) c a thi t k c không xét t i t iĐố ớ đ ạ đổ ừ ử ủ ế ế ũ ớ ả
tr ng giao thông sang Gia t i tr c (Gia t i tr c) khi xét t i t i tr ng giao ọ ả ướ ả ướ ớ ả ọ
thông s xem xét không thay i (v n gi nguyên NT) n u th a mãn các yêu ẽ đổ ẫ ữ ế ỏ
c u tính toán theo 22TCN211-06. Nh ng tr ng h p n y s b sung thêm k t ầ ữ ườ ợ à ẽ ổ ế
qu tính toán kh ng nh.ả để ẳ đị 4
2. PH NG PH P T NH TO NƯƠ Á Í Á 5
2.1 Lý thuy t v Ph ng pháp Tính toán thoát n c ngế à ươ ướ đứ 5
2.2 Lý thuy t v ph ng pháp tính toán C c cát m ế à ươ ọ đầ 9
2.3 Chi u d y l p m cát thoát n c:ề à ớ đệ ướ 12
2.4 Ph n m m ầ ề 13

- Đối với đường có vận tốc thiết kế V=60Km/h, các yêu cầu tương ứng là 20cm và
30cm.
- Không xử lý với đường có vận tốc thiết kế V=40Km/h trở xuống.
c) Đường gom
- Theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 và tiêu chuẩn thiết kế đường gom, thì xử lý đất yếu
sẽ không thực hiện với đường gom. Tuy nhiên, để phục vụ thi công tại các vị trí cống thoát
nước, tùy điều kiện địa chất, có thể xem xét các giải pháp như thay một phần đất yếu bằng cát,
đóng cọc tre,…Nội dung thiết kế này được thể hiện trong hồ sơ/bản vẽ thoát nước cho từng
cống cụ thể.
1.2 Độ ổn định chống trượt
Các điều kiện sau đây phải được xác nhận đối với độ ổn định chống trượt:
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,2 trong giai đoạn đắp và chờ cố kết, và
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,4 khi ở cuối giai đoạn chờ cố kết cuối cùng.
2
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
1.3 Tải trọng giao thông.
Tải trọng giao thông được xác định theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 từ các phương trình sau
đây:
lB
Gn
q
×
×
=
(1-1)
( )
ednbnB +×−+×= 1
(1-2)
Trong đó (xem Hình 1-1)
n: Số lượng xe,

Theo 22TCN262-2000, tải trọng giao thông như xác định trên đây chỉ đưa vào tính toán ổn
định trượt. Tuy nhiên, theo yêu cầu của Chủ đầu tư, trong thiết kế điều chỉnh, ngoài ổn định
trượt, trong tính toán lún và ổn định lún cũng sẽ xem xét đến tải giao thông. Tuy nhiên, chỉ
những đoạn tải trọng giao thông có ảnh hưởng thực sự đến ổn định lún (được đánh giá qua
điều kiện dưới đây) mới xem xét trong khi thi công (gia tải thêm 1 lớp tương đương tải trong
giao thông).
( )
[ ]
[ ]
SrSrSS
q
c
q
c
>+−
Trong đó:
q
c
S
: Độ lún cố kết khi có tải trọng giao thông;
c
S
: Độ lún cố kết khi không có tải trọng giao thông;
q
Sr
: Độ lún dư khi có tải trọng giao thông;
[ ]
Sr
: Độ lún dư yêu cầu.
Đối với các đoạn thay đổi từ NT(không xử lý) của thiết kế cũ không xét tới tải trọng giao

0
log
1 P
PP
H
e
C
S
c
c
∆+
+
=
Đối với đất cố kết bình thường (2-2)
o
o
o
s
c
P
PP
H
e
C
S
∆+
+
= log
1
Đối với đất quá cố kết và P

1
log
1
Đối với đất quá cố kết và P
c
<P
0
+
∆
P (2-4)
Về lớp đất cát, có thể sử dụng công thức sau đây để tính độ lún tức thời (phương pháp De
Beer)
o
o
i
P
PP
H
N
P
S
∆+
=
0
log4.0
(2-5)
Trong đó:
Sc: Độ lún cố kết,
Si: Độ lún tức thời của lớp đất cát,
e

Cvt
T
v
×
=
(2-6)
Sau đó độ cố kết sẽ được tính theo mối quan hệ Terzaghi U
v
– T
v
như sau:
2
1004






×=
U
T
v
π
nếu 0<U<53% (2-7)
( )
UT
v
−×−= 100log933.0781.1
nếu U>53% (2-8)

U
h
h
8
exp1
(2-10)
2
.
e
h
h
d
tC
T =
(2-11)
6
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
rs
FFnFF ++= )(
(2-12)
2
2
2
2
4
13
ln
1
)(
n



−=
w
s
s
h
s
d
d
k
k
F ln1
(2-15)
( )
w
h
r
q
k
zLzF −= 2
π
(2-16)
Trong đó:
T
h
: Hệ số thời gian,
C
h
: Hệ số cố kết ngang,

C do cố kết được
xác định như sau:
( )
mUPPPC
c
××∆+−=∆
0
(2-17)
Trong đó:
∆
C: Lượng tăng của sức kháng cắt không thoát nước do cố kết,
m: Hệ số tăng của sức kháng cắt không thoát nước.
7
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
d) Kiểm toán trượt
Tư vấn kiến nghị sử dụng Phương pháp Bishop như công thức dưới đây để kiểm toán trượt.
( )
[ ]
∑
∑
×−+×
=
α
ϕ
sin
tan
1
w
buwbC
m

như sau:
[ ]
pulloutbreak
TTT ,max=
(2-20)
Trong đó (xem hình vẽ 2-3),
k
Tensile
T
break
=
8
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
τ
×= bT
pullout
( )






×××=
ϕγτ
tan
3
2
'2 hk
Tensile: Cường độ chịu kéo đứt của vải (=200KN)

3
d
As
A
As
Fv ==
nếu là dạng tam giác (2-22)
Trong đó,
As: Diện tích mặt cắt ngang của Cọc cát đầm
d: Khoảng cách từ Tâm đến Tâm
•
Sức kháng cắt
Nền đất yếu sau khi được xử lý bằng Cọc cát đầm sẽ được xem là nền đất hỗn hợp gồm có
Cọc cát đầm và đất yếu bao quanh. Sức kháng cắt của nền đất hỗn hợp
τ
SC
được tính toán như
sau:
τsc=(1-Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•
σ
z
)•U+ Fv • (
γ
s'•Z+μs•
σ
z
)tan
ϕ
s• (cosθ)² (2-23)
τsc=(1- Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•

σ
σ
µ

=2.5~3.5 điển hình, (3.0 bình quân).
n: Tỷ lệ phân chia ứng suất,
c
s
n
σ
σ
=
Cu/p: Tỷ lệ tăng cường độ

γ
s': Trọng lượng thể tích đẩy nổi của cát
Z: Độ sâu của mặt phá hoại

ϕ
s: Góc ma sát trong của cát

θ
: Góc giữa bề mặt phá hoại so với phương ngang
σ
z
: Ứng suất tăng tại mặt phá hoại do tải trọng nền đường đắp (Δσ)

σ
: Ứng suất bình quân


×=
−
(2-25)
C=(1-Fv)(Co+Cu/p· (Po-Pc+μc·
∆
P)·U (2-26)
Trong đó,
m= Fv×
µ
s
Po : Áp lực địa tầng
Pc : Áp lực tiền cố kết
∆
P: Áp lực nền đường đắp
•
Lún
Độ lún của đất hỗn hợp nhỏ hơn độ lún của đất không được xử lý vì Cọc cát đầm sẻ chia tải
trọng tác động lên mặt đất, và theo đó, làm giảm bớt ứng suất tác động lên đất. Tư vấn thiết kế
sử dụng công thức sau đây để tính độ lún của đất hỗn hợp:






∆×+
+
=
Po
PcPo

+
∆
P (2-28)
c
cc
o
s
c
P
PcP
H
e
C
P
P
H
e
C
S
∆×+
+
+
+
=
µ
0
00
log
1
log

Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2.4
Phần mềm

Toàn bộ tính toán được thực hiện với sự trợ giúp của phần mềm máy tính: K-Embankment để
tính toán độ lún và cố kết và Geoslope để kiểm toán trượt.
13
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
3. CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN CỦA ĐẤT
Chi tiết điều kiện địa chất công trình và các đặc trưng của đất đựơc trình bày trong báo cáo
Khảo sát Địa kỹ thuật cho Gói thầu EX4 do Tổng công ty Tư vấn Thiết kế GTVT lập. Các
phần sau đây chỉ phân tích các chỉ tiêu tính toán của đất để xử lý đất yếu.
3.1 Khối lượng thể tích đơn vị
Theo số liệu thí nghiệm, sự thay đổi khối lượng thể tíchg (γ
w
) theo độ sâu của các lớp đất 1,
2a, 2b, 3, 5 và 6 được thể hiện trong hình 3-1
Hình 3-1 Sự thay đổi khối lượng thể tích tự nhiên theo độ sâu của đất
Từ hình vẽ trên, các giá trị sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Lớp 1: γ=1.80t/m
3
- Lớp 2a: γ=1.55t/m
3
- Lớp 2b: γ=1.67t/m
3
- Lớp 3: γ=1.88t/m
3
- Lớp 5: γ=1.80t/m
3
- Lớp 6: γ=1.79t/m

KPa
N
Co ×=
(3-2)
Các dãy số liệu và giá trị Co điển hình của các thí nghiệm này được chỉ ra trong các hình sau
3-2, 3-3, 3-4 và 3-5
Hình 3-2 Kết quả thí nghiệm FVST và giá trị Co điển hình
15
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-3 Kết quả thí nghiệm và giá trị Co điển hình thí nghiệm UU
Hình 3-4 Co từ các kết quả thí nghiệm CPT và các giá trị điển hình của nó
16
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Figure 3-5 Co từ thí nghiệm SPT và giá trị điển hình
Các giá trị Co đặc trưng của các lớp đất từ bốn phương pháp thí nghiệm trên được tổng hợp
theo hình vẽ 3-6 sau.
Hình 3-6 Các giá trị Co đặc trưng từ các thí nghiệm và kiến nghị giá trị dùng cho thiết kế
Từ những phân tích trên, các giá trị C
0
sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Lớp 1: Co=2.5 t/m
2
- Lớp 2A: Co=1.7 t/m
2
- Lớp 2B: Co=2.0 t/m
2
- Lớp 3: Co=2.63 t/m
2
- Lớp 5: Co=1.52 t/m
2

18
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Tuy nhiên, thí nghiệm CU chỉ được thực hiện cho lớp đất yếu, mà không có thí nghiệm cho
các dẻo cứng (lớp 1, 3 và 6). Hệ số m của những lớp này được xác định tham khảo từ giá trị
quan hệ C/P như sau (bảng 3-1)
Bảng 3-1 Xác định giá trị m
Lớp Co/Pc Kiến nghị giá trị m
1 0.316 0.30
3 0.258 0.25
6 0.240 0.25
3.4 Điều kiện cố kết trước và Các chỉ tiêu cố kết
Hình 3-8 thể hiện các giá trị áp lực tiền cố kết của trầm tích gói thầu EX4 so với áp lực địa
tầng của lớp đất.
Hình 3-8 Biến thiên của Pc với chiều sâu và so với áp lực địa tầng
Các số liệu đó chỉ ra rằng các lớp trầm tích khoảng chừng từ 10m lên trên là quá cố kết và từ
10m trở xuống là cố kết thông thường. Áp lực tiền cố kết của các lớp đất này được xác định từ
19
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
thí nghiệm cố kết như liệt kê dưới đây:
- Lớp 1: Pc=7.9 t/m
2
,
- Lớp 2A: Pc=6.5 t/m
2
,
- Lớp 2B: Pc=7.3 t/m
2
,
- Lớp 3: Pc=10.2 t/m
2

Theo như các quan hệ này, giá trị Cc từ các số liệu thí nghiệm cũng như các giá trị kiến nghị
sử dụng được tính toán và tổng hợp theo bảng sau:
Lớp đất Cc=f(e) Cc=f(Wn) Cc=tested Kiến nghị
1 0.194 0.199 0.107 0.17
2a 0.583 0.587 0.632 0.60
2b 0.419 0.421 0.439 0.44
3 0.182 0.184 0.153 0.18
5 0.287 0.298 0.273 0.29
6 0.307 0.317 0.358 0.31
22
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-15 Quan hệ giữa chỉ số nén lún và hệ số rỗng
Hình 3-16 Quan hệ giữa chỉ số nén lún và độ ẩm
23
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Cũng giống như vậy, hệ số cố kết và hệ số thấm của lớp 1 cũng chỉ có 1 mẫu và được kiến
nghị tính toán từ cùng mối quan hệ đó với hệ số rỗng được thể hiện theo hình 3-14 dưới đây:
Hình 3-17 Quan hệ giữa hệ số cố kết và hệ số thấm với hệ số rỗng
Theo như mối quan hệ trên, hệ số Cv và Kv của lớp đất 1 được tính toán và kiến nghị như sau
Chỉ tiêu Lớp 1
e 0.907
Cv x 10
-3
cm
2
/sec 3.460
K x 10
-7
cm/sec 1.440
3.5 Tóm tắt giá trị đất tính toán cho Thiết kế xử lý nền đất yếu