Hội nghị Khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN Xây dựng

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ QUAN TRẮC
TRONG THI CÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU
TỪ THỰC TẾ GÓI THẦU EX-9, KM91+300-KM96+300
DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC HÀ NỘI - HẢI PHÒNG
*

Nguyễn Đình Thứ , Phạm Văn Lương , Nguyễn Trọng Quang
TÓM TẮT: Xử lý nền đất yếu bằng các đường thấm thẳng đứng như bấc thấm (PVD), giếng cát (SD),
cọc cát đầm (SCP)đã được sử dụng rộng rãi với các công trình giao thông. Tuy nhiên giữa kết quả tính
toán và thực tế khi thi công có sự sai khác về tổng lún, thời gian cố kết và đặc biệt sau khi đưa công trình
vào khai thác nền đường vấn tiếp tục lún và lún kéo dài gây khó khăn cho xe cộ khi tham gia giao thông,
gây lãng phí cho công tác sửa chữa và gây bức xúc cho dự luận. Từ thực tế công tác quan trắc tại gói
thầu 9: km91+300-km96+300, Dự án đường ô tô cao tốc Hà Nội Hải Phòng, nhóm tác giả muốn trao đổi
về phân tích đánh giá các số liệu quan trắc nhằm đề xuất tiến trình thi công, thời gian kết thúc chờ đất cố
kết; từ đó góp phần giải quyết tình trạng lún chênh giữa đoạn đường chuyển tiếp từ nền đường vào cầu
và cống.

1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Giải pháp xử lý nền đường đắp trên đất yếu bằng đường thấm thẳng đứng như bấc thấm (PVD),
giếng cát (SD) cọc cát đầm chặt (SCP), đã được sử dụng rộng rãi trong xây dựng công trình giao
thông ở Việt Nam từ hơn 15 năm nay, đã đem lại hiệu quả rõ rệt về rút ngắn thời gian xây dựng
và nâng cao chất lượng công trình.
Tuy nhiên giữa kết quả tính toán thiết kế và thực tế thi công vẫn có những sai khác về tổng lún,
thời gian cố kết và đặc biệt sau khi thi công và đưa công trình vào khai thác nền đường vẫn xảy
ra lún và lún kéo dài gây khó khăn cho xe cộ khi tham gia giao thông và bức xúc cho dư luân xã
hội.
Từ các số liệu quan trắc của gói thầu EX-9, km91+300-km96+300, Dự án đường ô tô cao tốc Hà
Nội- Hải Phòng, nhóm tác giả mong muốn trao đổi về phân tích, đánh giá kết quả quan trắc
nhằm đề xuất tiến trình thi công, thời gian kết thúc chờ đất cố kết, từ đó góp phần giải quyết

(mỗi bên 5 cọc);

Hình 2. bố trí các thiết bị quan trắc loại I và loại II
2.3. Quá trình thi công
Công tác thi công được bắt đầu từ tháng 8/2008, đến hết tháng 6/2012 đã có 10 đoạn thi công
xong, đã dỡ tải và thi công các hạng mục khác.
a) Lắp đặt các thiết bị quan trắc gồm:
Bàn đo lún trên mặt: được lắp đặt sau khi đã thi công xong PVD hoặc SD và đệm cát thoát nước;
Cọc đo chuyển vị ngang; thiết bị đo ngang sâu: lắp đặt sau bàn đo lún mặt;
Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng: lắp đặt sau khi đã thi công xong lớp cát thoát nước;
b) Kết quả quan trắc: Kết quả quan trắc lún và đánh giá thực tế về ổn định của gói thầu EX-9
162


được tổng hợp trong bảng 1.
Trong bài viết này chỉ tập trung phân tích đánh giá so sánh giữa các kết quả quan trắc (đặc biệt là
kết quả quan trắc lún) của 1 trắc ngang km94+360 với các kết quả tính toán trong thiết kế kỹ
thuật, nhằm quyết định tiến trình thi công (tốc độ đắp, chiều cao đắp, thời gian kết thúc đắp). Các
đoạn khác cũng có cách làm tương tự.
Theo thiết kế nền đắp được thi công 1 giai đoạn với tốc độ đắp 10cm/ngày (41ngày: 4.10m). Tuy
nhiên khi thi công phải kéo dài tới 5 giai đoạn với thời gian đắp 205 ngày.
Bảng 1: Tổng hợp tiến trình thi công và quan trắc gói thầu EX-9
Gói thầu EX-9-Bảng tổng hợp tiế n trình thi công và quan trắc
Số giai

P h ương

T h ời gian xây dựng

Ch iều sâu

I

EX9-5

Km92+100

II

1

EX9-6

Km92+120

II

2

P VD

EX9-7

Km92+200

II

1

Km92+800


II

3

Km94+100

II

Km94+200

II

Km94+300

EX9 -1
EX9-2

EX9-8
EX9-9

T h ời gian ch ờ

Ch iều cao đắp

Độ lún

Hiện t ại

T hiết k ế


Nh ận xét

SD

1 .8

15.8

2.9

3

7.17

6.98

58.6

111.6

OK

35.9

15.8

3.4

3


OK

2

SD

1 4.5

2 0/6/20 1 2

35 .6

1 6.1

8.1

6

5 .29

5.04

5 1 .5

1 19 .8

OK

2


28.5

11

2.64

2.9

104.9

78.1

OK

14.3

01/07/2011

35.9

16.5

28.5

8

2.66

2.9


P VD

16.8

20/09/2011

35.5

15.7

28.3

8

1.81

2.52

112

112.5

OK

20/09/2011

35.5

15.7


137

OK

P VD

17

20/6/2012

35.2

14.8

11.6

8

5.13

4.75

101.5

137

OK

27/07/2012


5.21

107.3

140

OK

2

15/02/2012

35.8

14.7

13.8

7.5

2.93

3.64

109.4

127.37

OK


14.7

14.6

7.5

2.66

2.24

111.1

127.37

OK

Km94+500

II

2

13.0

15

8.8

5


117.51

OK

EX9-13

Km94+700

II

2

12.8

14.7

7.8

4

4.01

3.24

74.5

190.2

OK



23

SD

31

11.9

16.7

7.4

3

5.04

4.93

82.1

140.35

OK

2

SD

31.5


6.2

5

3.33

3.9

42.6

115.6

OK

Km95+700

II

2

P VD

31.5

9.3

15.9

7.5


2.91

1.81

52

122.9

OK

EX9-19

Km95+900

II

2

P VD

19

10.0

14.9

7.6

8.5


3.23

2.15

50.6

145.1

OK

EX9-21

Km96+280

I

3

SD

27

15.2

16.3

2.5

6

12.0

8.3

4.84

4.1

136

94.72

OK

Km94+420

I

1

P VD

13.9

11/01/2012

29.4

9.7



Khái niệm

t/S t-S

t
=¥ +ᥠâ
St-So

¥á
Time

Phương trình
mẫu
Phương trình

St = S0 +
S

f

t
α + βt

Si = β

= S0 + 1
β

0

Km94+3
60

1500

1.20

y = 0.95x + 70

1450

R2 = 0.9984

1400

1.00
y = 0.0023x +
0.24

1350

2

1300

Si
(cm)

R =



250

300

t-to

350

1050

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

Si-1 (cm)

Requirement
Less than
20.0

(a)

cm

Judgment
OK

Coefficient
a
0.9500
b

Node of Intersection
x
1400.00

70

Computed Final
Sf (mm) 1400.00
U (%)

Settlement

97.14


Hình 5. tính lún lại với chiều cao đắp thực và thời gian thi công thực
a) chiều cao đắp khi thi công He=4.85m, b) chiều cao đắp theo thiết kế-Htk=4.10m.
2.4.3. Phân tích phản hồi
Kết quả quan trắc lún là 136cm với chiều cao đắp 4.85m, tuy nhiên do khi thi công xong lớp đệm
cát 0.80m mới đặt bàn đo lún nên chiều cao gây lún thực sự sẽ chỉ là 4.85-0.80=4.05m. Như vậy
nếu đắp với chiều cao Htk = 4.10m thì độ lún sẽ là 137.67cm. Kết quả tính toán lún theo phương
pháp Hyperbolic và Asaoka và kết quả đo lún thực cũng lớn hơn kết quả trong TKKT, do đó cần
phải phân tích phản hồi.
Tổng hợp kết quả tính toán độ lún, kết quả đo lún (xem bảng 2)
Bảng 2. Tổng hợp kết tính toán và kết quả đo lún
TT

TKKT

Quan trắc

Chiều cao thiết kế Htk (m)
Htk+bù lún(m): chiều cao đắp theo
thiết kế+bù lún
Tổng lún (cm)

3.20
4.10

3.20
4.05(a)

97.72

136.00(b)

Hyperbolic

Asaoka

3.20
4.85

3.20
4.85

145.20

140.0

494

9.20
93.68
494

4.0
97.14
494

167.73

26.86
172.06

26.86

Bảng 3: lựa chọn chỉ tiêu cho tính phản hồi
Hạng mục

Thiết kế kĩ thuật
∆E

Phương pháp tính lún
Cc (hệ số ép
nén)

Pc/OCR(áp

lực tiền cố
kết/hệ số quá
cố kết
Ch/Cv hệ
số cố kết ngang
/hệ số cố
kết theo đứng

Km94+360
Feed back/tính phản hồi
Cc (a)
Cc (b)

- Layer 2a1
- Layer 2a2

- không sử dụng



Kết quả tính toán thể hiện trên hình 6.
Km94+360: lún quan trắc, lún tính phản hối và lún quan trắc có hiệu chỉnh lún do lớp đệm cát
600
400

Surcharge
elevation（cm（

200
0

-200
-400
-600

Set t l ement

-800

( ch=cv)

Set t l ement ( Cent er )

-1000

Set t l ement

Settlement（mm（


lement (ch=cv)
Set t lement Ch=1.5cv

210

240

270

300

3 30

360

390

420

450

Set t lement (Left )
Actual Emb(cm)

Set t lement
Set t

Set t lement (ch=2cv)

Cent erline adjuiment set t lement

quả đo chuyển vị ngang sâu (Inclinometer) để kiểm soát ổn định, thường dùng 3 phương pháp
sau: phương pháp Kurihara-Mochinaga, Tominaga-Hasshimoto và Masuo-Kawamura. Từ kết
quả đo đạc có thể lập các các quan hệ giữa độ dịch chuyển ngang (theo Inclinometer) và độ dịch


chuyển đứng. Ở đây chỉ đánh giá ổn định theo phương pháp Masuo - Kawamura (xem hình 8)
như sau:
™ Phương pháp Kurihara –Mochinaga
Đặc điểm

• Vẽ đồ thị quan hệ dịch chuyển ngang và thời gian. Nếu giá trị dịch lớn hơn giá trị
dưới đây là nền đường mất ổn định.

• Dịch chuyển ngang >2cm/ngày,
nền đường đắp mất ổn định.
Tiêu chí
• Tiêu chuẩn kiểm tra: nếu ∆σ/∆t =
đặc trưng
> 2cm/ ngày, nền đường mất ổn
định.

Ứng dụng • Dễ áp dụng.
Phân loại

Phương pháp TominagaHashimoto

Phương pháp Matsuo & Kawamura

Khái niệm


đường được chất đủ tải và quan trọng là đánh giá độ lún cuối cùng, độ cố kết để quyết định cho
phép kết thúc một giai đoạn đắp hoặc kết thúc toàn bộ tiến trình đắp chuyển sang thi công các
hạng mục khác trong tiến trình xây dựng một tuyến đường. Nội dung phân tích đánh giá có thể
tóm tắt như sau:
3.1. Đánh giá lún
3.1.1. Đánh giá độ lún theo phương pháp Hyperbolic và Asaoka: dựa trên kết quả đo lún với
chiều cao đắp thực để tìm ra độ lún cuối cùng và độ cố kết;
3.1.2. Tính toán lại độ lún (recalculated settlement): Dựa theo chiều cao và tiến trình đắp thực.
3.1.3. Phân tích phản hồi: khi số liệu quan trắc lún sai khác với lún tính toán trong TKKT (có
thể lớn hơn, hoặc nhỏ hơn độ lún tính toán trong TKKT), cần thiết phải tính phản hồi. Nội dung
tính phản hồi xem mục II phần 3.
3.2. Dự tính chiều cao đắp, độ lún, độ cố kết, thời gian chờ nền đất cố kết và độ ổn định cho
giai đoạn tiếp theo
Từ kết quả đo lún (136cm), kết quả tính lại với He=4.10m (93.93cm), kết quả tính độ lún và độ
cố kết theo phương pháp Asaoka (138.4cm) và Hyperbolic (145.20cm) thấy rằng với chiều cao
Htk là 3.20m, chiều cao có phòng lún là 4.10m (lún 94.7cm), thì nền đường đắp sau khi lún sẽ
thấp hơn chiều cao thiết kế khoảng 0.50m. Do vậy cần thiết phải đắp thêm khoảng 0.50m để sau
khi đạt tiêu chí về độ cố kết nền đường sẽ cao độ bằng và lớn hơn chiều cao thiết kế. Thực tế
đoạn này nhà thầu đắp với chiều cao là 4.85m. Kết quả phân tích tại bảng 3 độ lún thực đo (có
hiệu chính độ lún do lớp đệm cát) với chiều cao đắp 4.85 là 164.53cm. Chiều cao nền đắp sau
chờ cố kết là 4.85m-1.64m=3.21m, đúng bằng chiều cao thiết kế.
Giả sử đoạn này có chiều cao Htk là 4m, nên phải đắp giai đoạn 2. Từ kết quả tính phản hồi như
trên ta sẽ tính để sau khi nền đạt độ cố kết thì chiều cao nền đắp bằng hoặc lớn hơn 4.0m. Kết
quả tính toán xem bảng 5:
Bảng 5. so sánh kết quả tính toán chiều cao đắp giữa TKKT và BVTC
Hạng mục

TKKT*

BVTC**

9.11
95.29
610

Ghi chú:(*) kết quả tính theothiết kế kĩ thuật (TKKT) và (**) kết quả tính theo quan trắc lún


3.3. Kiến nghị
3.3.1. Đưa tải trọng do xe (hoạt tải) là một phần của tải trọng gây lún vào tính toán để sau khi dỡ
tải thì nền đất đã ở trạng thái quá cố kết và do đó khi khai thác không phát sinh tải trọng gây lún.
3.3.2. Nên bỏ cọc đo chuyển vị ngang ở 2 bên taluy nền đắp với nền đắp có chiều cao He