MỤC LỤC
THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
I. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG.
II. THỜI GIAN THI CÔNG NỀN ðƯỜNG : Dự kiến tối ña 12 tháng.
III . YÊU CẦU TÍNH TOÁN
3.1. ðộ lún dư và tốc ñộ lún.
3.2. Kiểm toán ổn ñịnh trượt.
IV. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
4.1. Tính lún.
4.2. Kiểm toán ổn ñịnh trượt.
V. LỰA CHỌN MẶT CẮT VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN
5.1. ðịa tầng
5.2. Kết luận
5.3. Lựa chọn các mặt cắt tính toán.
5.4. Lựa chọn các chỉ tiêu phục vụ tính toán.
5.4.2. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu ñắp nền
I. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG.
* Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật
Tiêu chuẩn kỹ thuật :
ðường thiết kế với có quy mô mặt cắt như sau :
Tuyến 1:
Bề rộng nền ñường: B
nền
= 30m, trong ñó:
+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: B
mặt
= 2x7.0 = 14m.
+ Dải phân cách giữa: B
pc
= 1.0m.
+ Bề rộng vỉa hè : B
vh
= 2 x 7.5 = 15m.
+ ðộ dốc ngang mặt ñường 2 mái: i
mặt
= 2%
Tuyến 2:
Bề rộng nền ñường: B
nền
= 17.5m, trong ñó:
+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: B
mặt
= 2x3.75 = 7.5m.
+ Dải phân cách giữa: B
pc
= 0.0m.
pc
= 1.5m.
+ Bề rộng vỉa hè : B
vh
= 2 x 4.0 = 8.0m.
+ ðộ dốc ngang mặt ñường 2 mái: i
mặt
= 2%
Tuyến 5A-5B:
Bề rộng nền ñường: B
nền
= 12.0m, trong ñó:
+ Phần xe chạy dành cho xe cơ giới: B
mặt
= 2x3.0= 6.0m.
+ Dải phân cách giữa: B
pc
= 0.0m.
+ Bề rộng vỉa hè : B
vh
= 2 x 3.0 = 6.0m.
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
+ ðộ dốc ngang mặt ñường 2 mái: i
mặt
= 2%
* Các quy trình và phần mềm áp dụng tính toán.
- Quy trình khảo sát ñường ô tô 22-TCN263-2000.
- Quy trình khảo sát thiết kế nền ñường ô tô ñắp trên ñất yếu 22TCN262-2000.
phân kỳ ñối với các ñường cấp III trở xuống như ñề cập ở mục 2.1.5 của tiêu chuẩn nhằm
giảm chi phí xử lý nền ñất yếu).
Khi tính toán xử lý ổn ñịnh nền ñường TVTK sẽ sử dụng quy ñịnh ñộ lún dư trong thời
hạn 15 năm tại tim ñường sau khi thi công xong kết cấu áo ñường theo tiêu chuẩn
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
22TCN211-06 ñối với một số tuyến ñường có tốc ñộ thiết kế <40 Km/h và tính toán khối
lượng bù lún và phân kỳ ñầu tư.
Theo như bản quy hoạch chi tiết xây dựng khu nhà ở thấp tầng, cây xanh, cây xanh
công cộng kết hợp hồ nước và các chức năng khác thì tuyến ñường số 1 là tuyến chính, là
tuyến có liên kết vùng và liên kết với các tuyến ñường trục chính khác trong thành phố,
ñặc biệt là tuyến ñi Hà ðông và ñi ñường Kim Giang, ñây là hai tuyến ñường có lưu
lượng giao thông lớn và huyết mạch. Do vậy khi tính toán TVTK lựa chọn là tuyến ñường
có V
tk
≥40 Km/h Cần phải có biện pháp xử lý lún dư theo yêu cầu của 22TCN262-
2000 nếu như nó không ñạt yêu cầu theo quy ñịnh.
ðối với các tuyến ñường còn lại, từ tuyến số 2 ñến tuyến 5B chỉ là các tuyến ñường
nội bộ, kết nối các khu trong nội bộ với nhau do vậy TVTK lựa chọn thiết kế các tuyến có
V
tk
< 40 Km/h Không cần phải có biện pháp xử lý lún dư theo yêu cầu của tiêu chuẩn
mà chỉ cần tính toán ổn ñịnh tổng thể nền ñường nếu như nó không ñạt yêu cầu về ñộ ổn
ñịnh thì cần có biện pháp xử lý ổn ñịnh, nếu ñạt yêu cầu theo quy ñịnh của tiêu chuẩn thì
chỉ cần tính toán khối lượng bù lún cho các tuyến trong quá trình thi công mà không cần
biện pháp xử lý.
3.2. Kiểm toán ổn ñịnh trượt.
Theo quy trình khảo sát thiết kế nền ñường ô tô ñắp trên ñất yếu 22TCN262-2000 ổn
ñịnh trượt cho các ñoạn sau xử lý phải ñảm bảo K
Do sự thay ñổi ứng suất gây ra bởi tải trọng của nền ñường và ñộ sâu phân bố của
ñất, một lớp ñất sẽ ñược phân chia thành các lớp nhỏ ñể tính toán ñộ lún và ñộ lún của lớp
ñất sẽ là tổng ñộ lún của các lớp nhỏ.
Có thể tính toán ñộ lún cố kết bằng cách sử dụng công thức gốc theo mô tả dưới
ñây (sau ñây gọi tắt là phương pháp ∆e):
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác H
e
ee
S
o
c
0
1
1+
−
=
(2-1)
Hoặc bằng các công thức ñiều chỉnh sau ñây (sau ñây gọi tắt là phương pháp Pc/Cc):
0
0
0
log
1 P
PP
H
e
c
>P
0
+∆P (2-3)
c
cc
o
s
c
P
PP
H
e
C
P
P
H
e
C
S
∆
+
+
+
+
=
0
00
log
1
i
: ðộ lún tức thời của lớp ñất cát,
e
o
: Hệ số rỗng tại áp lực P
0
(Hệ số rỗng ban ñầu),
e
1
: Hệ số rỗng ở áp lực P
0
+∆P,
P
0
: Áp lực ñịa tầng,
∆P: Áp lực do nền ñường gây ra,
C
c
: Chỉ số nén,
C
s
: Chỉ số nở,
P
c
: Áp lực tiền cố kết,
H: ðộ dày của lớp ñất.
N: Giá trị Thí nghiệm Xuyên Tiêu chuẩn SPT
3/ Tổng lún.
Tổng lún gồm hai thành phần ñó là lún tức thời và lún cố kết giai ñoạn sơ cấp. Tải
trọng gây lún, ngoài tải trọng thân nền ñắp theo chiều cao thiết kế còn xét ñến tải trọng do
Với m = 1.1-:-1.4; nếu có các biện pháp hạn chế ñất yếu bị ñẩy trồi ngang dưới tải
trọng ñắp (như có ñắp bệ phản áp hoặc rải vải ñịa kỹ thuật ) thì sử dụng trị số m = 1.1;
ngoài ra chiều cao ñắp càng lớn và ñất càng yếu thì sử dụng trị số m càng lớn.
Kiến nghị chọn hệ số m = 1.2 ñể tính toán lún tức thời.
4/ ðộ cố kết.
a. Cố kết
Trường hợp không có ñường thấm ñứng, hệ số thời gian (T
v
) sẽ ñược tính toán
theo công thức (2-6) như sau:
2
H
Cvt
T
v
×
=
(2-6)
Sau ñó ñộ cố kết sẽ ñược tính theo mối quan hệ Terzaghi U
v
– T
v
như sau:
2
1004
(
)
(
)
hv
UUU −−−= 1*11
(2-9)
Trong ñó:
U: ðộ cố kết,
U
v
: Thành phần cố kết thẳng ñứng ñược tính như ñề cập trên,
U
h
: Thành phần cố kết ngang ñược tính bằng kiến nghị Hansbo như sau:
×−
−=
F
T
U
h
h
8
exp1
−
=
(2-13)
w
e
d
d
n =
(2-14)
−=
w
s
s
h
dạng hình tam giác),
d
s
: Khoảng cách từ tâm ñến tâm giữa các ñường thấm ñứng,
d
w
: ðường kính/ñường kính tương ñương của ñường thấm ñứng,
k
h:
Hệ số thấm theo phương ngang,
k
s:
Hệ số thấm trong vùng ñất bị xáo trộn,
d
s
: ðường kính mặt cắt ngang của vùng ñất bị xáo trộn,
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
L: Chiều dài thoát nước,
q
w
: Khả năng thoát nước của ñường thấm ñứng
b. Sức kháng cắt do cố kết
Sức kháng cắt không thoát nước của ñất yếu ñược xem là tăng lên 1 lượng ∆C do
cố kết ñược xác ñịnh như sau:
(
)
mUPPPC
1
w
buwbC
m
Fs
a
(2-18)
+=
Fs
m
a
ϕ
αα
tan
tan1cos
(2-19)
Trong ñó (xem hình a):
C: Lực dính,
ϕ: Góc ma sát trong,
b: Bề rộng phân tố,
u: Áp lực nước lỗ rộng tác ñộng ñáy cung trượt,
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
×××=
ϕγτ
tan
3
2
'2 hk
Tensile: Cường ñộ chịu kéo ñứt của vải (=200KN)
k: Hệ số an toàn (=2 với vải ñược làm bằng polyester theo 22TCN262-2000)
k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000)
ττ τ τ τ τ
φ
γ,
Hình b: Mô hình kiểm toán trượt sử dụng VðKT gia cường
V. LỰA CHỌN MẶT CẮT VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN
5.1. ðịa tầng
Dựa vào kết quả công tác thí nghiệm trong phòng và khảo sát hiện trường, bảy mặt
cắt ñịa chất công trình ñã ñược thành lập nhằm mô tả ñịa tầng khu vực khảo sát.
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
ðịa tầng khu vực dự án có thể chia thành các các ñất từ trên xuống như sau:
- Lớp số 1: ðất lấp
- Lớp số 2: Sét, trạng thái dẻo cứng
- Lớp số 3: Sét lẫn sét pha, trạng thái dẻo chảy ñến chảy, lẫn hữu cơ
- Lớp số 4: Sét pha. trạng thái dẻo mềm
chuẩn NSPT = 3 – 8 búa/30cm.
Lớp số 5: Sét pha, dẻo chảy
Thành phần chính của lớp là sét pha màu xám nâu, xám ghi, ñôi chỗ xen kẹp cát
pha, trạng thái dẻo chảy, ñôi chỗ dẻo mềm. Lớp này có diện phân bố hẹp, chỉ quan sát
ñược trong một số hố khoan với bề dày thay ñổi từ 4.00m ñến 9.00m.
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong lớp này cho giá trị sức kháng xuyên tiêu
chuẩn NSPT = 2 – 8 búa/30cm.
Lớp số 6: Sét pha, dẻo cứng
Lớp này có thành phần chủ yếu là sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng. Lớp
này có phạm vi phân bố khá rộng, quan sát ñược trong hầu hết các hố khoan khảo sát với
bề dày thay ñổi từ 4.00m ñến 10.50m.
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong lớp này cho giá trị sức kháng xuyên tiêu
chuẩn NSPT = 7 – 14 búa/30cm.
Lớp số 7: Cát bụi, chặt vừa – chặt
Nằm dưới cùng trong phạm vi khảo sát là lớp cát bụi màu xám xanh, xám nâu, kết
cấu chặt vừa ñến chặt, bão hòa nước. Hàm lượng hạt kích thước lớn có xu hướng tăng
theo chiều sâu. Chiều dày lớp vẫn chưa xác ñịnh. Các hố khoan ñều kết thúc sau khi
khoan vào lớp này từ 3.00m ñến 3.50m mà vẫn chưa xuyên qua ñáy lớp.
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong lớp này cho giá trị sức kháng xuyên tiêu
chuẩn NSPT = 13 – 48 búa/30cm, trung bình 28 búa/30cm. Cá biệt có một vài vị trí cho
giá trị SPT lên ñến 95 – 100 búa, tuy nhiên chỉ là trường hợp cá biệt khi gặp chỗ có hàm
lượng hạt thô lớn nên không ñưa vào tính toán.
5.2. Kết luận
Các số liệu khảo sát ñịa chất công trình trình bày trong báo cáo này ñủ ñể phục vụ
cho thiết kế xây dựng ñường trên nền ñất yếu, ñáp ứng ñược các yêu cầu kỹ thuật nêu ra
trong ñề cương khảo sát.
Kết quả khảo sát khẳng ñịnh khu vực tuyến khảo sát ñi qua có ñiều kiện ñịa chất
công trình bất lợi cho việc xây dựng nền ñường và ñược ñánh giá là nền ñất yếu. ðất nền
ở ñây ñược chia thành các lớp theo ñặc tính xây dựng như sau:
Lớp số 3, lớp số 4 và lớp số 5 là sét trạngdẻo mềm ñến trạng thái dẻo chảy ñến
)
P
c
C
c
C
r
C
v
Hệ
số
rỗng
e
0
t/m
3
t/m
2
t/m
2
độ t/m
2
1.70
0
Lớp 4
- Sột pha trng thỏi
do mm
1.77 4.06 0.25 17.73
0.3
5
0.03
7
2.200
1.29
2
Lớp 5
- Sột pha trng thỏi
do chy
1.93 3.13 0.21 16.91
0.2
7
0.02
6
2.540
1.08
5
EB Cát đắp nền đờng
1.85 0 30
Trong ñó:
n: Số xe tối ña có thể xếp ñược trên phạm vi bề rộng nền ñường;
G: Trọng lượng một xe (T);
B: Bề rộng phân bố ngang của các xe (m);
l: Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m);
Sơ ñồ tính tải trọng quy ñổi với tải trọng trục H30:
0,3 1,8 1,3 1,8
0,3
6,6
B
d
b
b
e/2
e/2
l
.
Tuyến 3 và tuyến 5A-5B: Bề rộng B
n
= 12.0 -:- 13.0m
Hoạt tải ñưa vào kiểm toán ổn ñịnh là 1.55 T/m
2
. Hoạt tải trong quá trình thi công lựa
chọn = 1.0 T/m
2
.
5.5. Lựa chọn biện pháp xử lý nền ñất yếu
5.5.1. Các biện pháp có thể áp dụng xử lý nền ñất yếu cho dự án
Việc lựa chọn giải pháp xử lý nền ñường trên ñất yếu trong dự án ñược dựa trên
các tiêu chí: ðộ lún, Hệ số an toàn, Giới hạn lộ giới.
Có nhiều phương pháp cải tạo ñất nhằm giảm thiểu ñộ lún sau thi công hoặc gia tăng
tính ổn ñịnh nền ñường ñắp trong hoặc sau thi công. Nếu không, ñoạn ñường ñắp sẽ có
tính ổn ñịnh thấp trong thi công và ñộ lún dư sau khi khai thác do cố kết của lớp ñất có
tính nén lún cao. Phần lớn các phương pháp cải tạo ñất yếu ñều có chi phí cao hơn so với
a) Các biện pháp xử lý nền ñất yếu
Có một số biện pháp ñể xử lý nền ñất yếu, nhưng thường ñược phân loại thành 2 loại
gồm chống trượt và tăng cố kết như liệt kê trong bảng 5-2 dưới ñây:
Bảng 5.2. Phân loại các biện pháp xử lý
Phân loại Các biện pháp xử lý nền ñất yếu
Chống trượt
• Biện pháp bệ phản áp
• Vải ñịa kỹ thuật gia cường
• Cọc cát ñầm chặt
• Cọc xi măng ñấy
• Biện pháp thay thế
• Vật liệu nhẹ
• Cọc cột ñá
• Phun vữa
Tăng cố kết
• Thay một phần lớp ñất yếu
• Gia tải trước
• Giếng cát (SD)
• Bấc thấm (PVD)
• Giếng cát có vỏ bọc
• Phương pháp hút chân không
b) So sánh các biện pháp gia tăng cố kết
ðể có ñược giải pháp cho việc xử lý nền ñất yếu trong số các biện pháp gia tăng cố
kết nêu trên, các biện pháp sử dụng Bấc thấm, Giếng cát và Cọc cát ñầm ñã ñược so sánh
với nhau và cho kết quả như sau:
Bảng 5.3. Các phương pháp xử lý ñất yếu
TT Phương pháp
Gia tải
trước bằng
cố kết
chân
không
Cọc xi
măng ñất
(CMD) Vấn ñề
về kỹ
thuật
ðộ lún nguyên
thủy
Thấp nếu hệ số an
toàn cao
Thấp nếu hệ số an
toàn cao
Thấp do
thềm chảy
sang bên
thấp hơn
Rất thấp do
truyền tải
xuống lớp ñất
cứng hơn bên
dưới
ðộ lún cố kết
Kiểm soát ñược
chân không,
nhưng hệ số
an toàn thấp
hơn khi ñặt
thêm phụ tải
Ban ñầu hệ số
an toàn cao,
nhưng có thể
giảm dần
theo thời gian
Vấn ñề
về tài
chính
Chi phí bảo
dưỡng
Thấp Thấp Thấp Thấp
Chi phí thi công
Là biện pháp có
giá thành thấp nhất
trong các giải pháp
xử lý. Do vậy khi
tính toán xử lý cần
ưu tiên giải pháp
này ñầu tiên.
Trung bình Cao
Cao ñối với
ñường ñắp
cao
lún nhỏ
Sai khác ñộ
lún nhỏ
Lộ giới Cần lộ giới
Cần vùng lớn cho
bệ phản áp
Cần lộ giới
Không có vấn
ñề về Lộ giới
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
TT Phương pháp
Phương pháp
thay một phần
lớp ñất yếu
Gia tải trước kết
hợp bấc thấm
(PVD) hoặc
giếng cát (SD)
Gia tải
trước bằng
cố kết
chân
không
Cọc xi
măng ñất
(CMD)
Kinh nghiệm ñịa
phương trong thi
cung ứng ñệm cát
hạt trung khá hiếm
Cần nhập
khẩu một số
vật liệu và
thiết bị
Tương ñối
mới ở Việt
Nam
Hợp lý trong ứng
dụng
Là phương pháp
phù hợp ñối với
tuyến có ñộ lún cố
kết nhỏ và ñộ lún
dư còn lại gần ñạt
ñược yêu cầu của
dự án, thời gian thi
công nhanh nhất
trong tất cả các
biện pháp xử lý
Phương pháp triển
vọng nhưng ñòi
hỏi thời gian thi
công dài
Phù hợp
nhất khi bị
giới hạn về
thời gian thi
công và lộ
ñược cắm như những ñường thấ
m
ñứng.
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
Hạng mục Bấc thấm (PVD) Giếng cát (SD)
nội ma sát), làm tăng nhanh tốc ñộ
lún của nền ñất yếu.
Ưu ñiểm
• Sẵn có do chế tạo ñược
• Ít xáo ñộng khi cắm
• Ít khả năng bị cắt dòng thấm
• Nhiều kinh nghiệm thi công
ở
Việt Nam
• Xử lý môi trường.
• Khả năng chống trượ
t taluy cao
do tăng nhanh tốc ñộ cố kế
t làm
chỉ tiêu sức chống cắt tăng.
• Hiệu quả tốt trong trường hợp lún cố
kết.
• Khả năng làm việc tốt trong các lớ
p
ñất không ñồng nhất.
• Khắc phục ñược khả
năng kháng
e
< 2.2m mà không ñảm bảo ñộ lún dư
còn lại cũng như ổn ñịnh tổng thể TVTK kiến nghị nếu giải pháp thay ñất một phần ñảm bảo yêu
cầu kỹ thuật thì không cần so sánh với các giải pháp khác nữa (vì ñây là giải pháp có chi phí
thấp nhất bên cạnh ñó nó còn rút ngắn ñược thời gian thi công).
Phụ lục tính toán xử lý nền ñất yếu Nhà ở thấp tầng, khu cây xanh công cộng kết hợp hồ nước
Bước: Dự án ñầu tư và các chức năng khác
Bảng 5.5. Phân loại các giải pháp xử lý áp dụng cho dự án
Phân loại Các biện pháp xử lý nền ñất yếu
Nền ñắp thấp (H
e
< 2.2m)
1) Thay thế một phần ñất
yếu hoặc
2) Gia tải.
Có hoặc không áp dụng vải ñịa
kỹ thuật gia cường
Nền ñắp thấp (H
e
< 3.0m)
1) + 2) hoặc 2) và Bấc
thấm.
Như trên
Nền ñắp (6.0 ≥ H
e