Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và ptnt

Trường đại học thuỷ lợi
----------

Trần khắc phú

NGHIấN C U GI I PHP X
CHO

NG GIAO THễNG.

CAO T C TRUNG L

Lí N N

T Y U DNG

NG D NG CHO

NG - M THU N O N T

KM 67+514 ữ KM 73+793

luận văn thạc sĩ

Hà nội - 2015

NG

Mã số: 60.58.02.04

luận văn thạc sĩ
Người hướng dẫn khoa học:

1. TS. Phan Trường Giang

Hà nội - 2015

NG



L IC M

N

Lu n v n th c s v i đ tài “ Nghiên c u gi i pháp x lý n n đ t y u cho
đ

ng giao thông.

ng d ng cho đ

km 67+514 ÷ km 73+793” đ

ng cao t c Trung L

ng - M Thu n đo n



a K Thu t,

Công ty C ph n T v n Kh o sát và Thi t k công trình Thân H ng Quang; t p th
l p cao h c 22 KT11 tr

ng

i h c Th y L i cùng toàn th gia đình, b n bè.

Trong khuôn kh th c hi n lu n v n, do còn nhi u h n ch nên khó tránh kh i
nh ng thi u sót, tác gi r t mong nh n đ

c nh ng ý ki n quý báu c a các th y cô,

anh ch và b n bè đ ng nghi p.
Xin trân tr ng c m n!

Hà N i, ngày tháng n m 2015
Tác gi

Tr n Kh c Phú


C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
c l p - t do - h nh phúc
B N CAM K T
Kính g i: Ban giám hi u tr

ng


ng giao thông.

c đ tài: “ Nghiên c u gi i
ng d ng cho đ

ng - M Thu n đo n km 67+514 ÷ km 73+793” d

th y giáo TS. Phan Tr

ng d n

is h

ng cao t c
ng d n c a

ng Giang.

Tôi xin cam đoan lu n v n là k t qu nghiên c u do tôi th c hi n. K t qu
nghiên c u và công b trong lu n v n không sao chép t b t k ngu n thông tin nào
khác. N u vi ph m tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m.
Hà N i, ngày tháng

n m 2015

H c viên

Tr n Kh c Phú


1.3. T ng quan v gi i pháp x lý n n đ t y u. ........................................................10
1.3.1. Nhóm gi i pháp c i t o s phân b ng su t và đi u ki n bi n d ng c a n n
đ t y u. ...................................................................................................................10
1.3.1.1. Gi i pháp thay th n n ...........................................................................11
1.3.1.2. Gi i pháp b ph n áp .............................................................................12
1.3.2. Nhóm gi i pháp làm t ng đ ch t c a đ t n n .............................................14
1.3.2.1. Gi i pháp c c cát ...................................................................................14
1.3.2.2. Gi i pháp tr xi m ng đ t ......................................................................15
1.3.3. Nhóm gi i pháp nh m truy n t i tr ng công trình xu ng l p đ t ch u l c t t
h n .........................................................................................................................16
1.3.3.1. Gi i pháp móng c c ...............................................................................16
1.3.4. Nhóm gi i pháp s d ng c t đ a k thu t ....................................................17
1.3.5. Nhóm gi i pháp dùng thi t b thoát n

c ....................................................18

1.3.5.1. Gi i pháp gi ng cát ................................................................................18
1.3.5.2. Gi i pháp b c th m ................................................................................20


1.3.6. M t s ph ng pháp x lý n n đ t y u đã áp d ng cho công trình trong và
ngoài n c .............................................................................................................21
1.3.6.1. T h p s n xu t thép Kwangyang – Hàn Qu c.....................................21
1.3.6.2. C ng Busan – Hàn Qu c .......................................................................22
1.3.6.2. Các công trình giao thông
1.4. K t lu n ch

Vi t Nam..................................................23

ng 1 ..............................................................................................27

2.4.2.2. Thi công b c th m .................................................................................45
2.5. Ki m toán n đ nh c a công trình ......................................................................48
2.5.1. Yêu c u v đ lún ........................................................................................48
2.5.2. Yêu c u v đ
K t lu n ch

n đ nh .................................................................................49

ng 2 .....................................................................................................51

CH

NG 3: NG D NG TÍNH TOÁN, THI T K GI I PHÁP X LÝ N N
T Y U CHO
NG CAO T C TRUNG L NG - M THU N O N T
KM 67 + 514 ÷ KM 73 + 793 ...................................................................................52
3.1. T ng quan v công trình nghiên c u..................................................................52


3.1.1. Quy mô công trình .......................................................................................52
3.1.2. Tiêu chu n thi t k k thu t.........................................................................52
3.1.2.1. Các tiêu chu n k thu t áp d ng ...........................................................52
3.1.2.2. Tiêu chu n thi t k k thu t cho công trình ..........................................52
3.2. Tính toán chung cho tuy n đ

ng khi ch a x lý .............................................53

3.2.1. L a ch n m t c t tính toán ..........................................................................53
3.2.2. Ph



3.4.2. T ng h p kh i l

ng x lý n n b ng b c th m ...........................................78

3.4.3. T ng h p giá tr c a các gi i pháp x lý n n...............................................80
3.4.3.1. Các c n c dùng đ tính d toán ...........................................................80
3.4.4. L a ch n gi i pháp x lý n n đ t y u ..........................................................81
3.4.4.1. V ph

ng di n k thu t .......................................................................81

3.4.4.2. V ph

ng di n kinh t .........................................................................81

K t lu n ch

ng 3 .....................................................................................................83

K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................84
1. ánh giá k t qu nghiên c u .................................................................................84


2. Nh ng v n đ còn t n t i c a lu n v n .................................................................84
3. Ki n ngh ...............................................................................................................85
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................86
PH L C TÍNH TOÁN ...........................................................................................88



Hình 2.7: S đ tính toán theo ph

ng pháp phân m nh ...............................49

Hình 3.1: M t c t 1 Km 70 + 060 ÷ Km 70 + 260.........................................56
Hình 3.2: M t c t 2 Km 69 + 471 ÷ Km 69 + 540.........................................56
Hình 3.3. S đ x p x p đ xác đ nh t i tr ng xe c tác d ng lên n n đ p ....60
Hình 3.4: K t qu phân tích n đ nh Km 70+060 – Km 70+260 ...................64
Hình 3.5: S đ h s ch u t i N c ...................................................................65
Hình 3.6. S đ b trí gi ng cát ......................................................................68
Hình 3.7: K t qu phân tích n đ nh Km 70+060-Km 70+260 ......................69
Hình 3.8. S đ b trí b c th m ......................................................................70
Hình 3.9: K t qu phân tích n đ nh Km 70+060-Km 70+260 ......................72
Hình 3.10: Chuy n v sau khi ch c k t U=90% ..........................................74
Hình 3.11: Ki m tra n đ nh sau th i gian c k t ...........................................75


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: M t s s c v i công trình giao thông .......................................8
B ng 2.1:B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 1 ..................................30
B ng 2.2:B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 2 ..................................32
B ng 2.3:B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 3 ..................................33
B ng 2.4:B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 4. .................................34
B ng 2.5:B ng t ng h p các ch tiêu c lý c a l p 5. .................................35
B ng 2.6: B ng tra xác đ nh h s U v .........................................................39
B ng 2.7: Th i gian thi công gi ng cát tham kh o......................................42
B ng 2.8: B ng tra xác đ nh h s U v .........................................................43
B ng 3.1: Phân chia m t c t x lý ...............................................................54
B ng 3.2: Ch tiêu c lý c a l p 1 ...............................................................61
B ng 3.3: Ch tiêu c lý c a l p 2 ...............................................................62


TY U

1.1. Gi i thi u chung
Trong nh ng n m g n đây Vi t Nam đang b

c vào th i k h i nh p sâu r ng

v i khu v c và qu c t và đang tr thành đi m đ n h p d n cho các nhà đ u t
trong và ngoài n

c. Chính đi u này đã thúc đ y m nh m s phát tri n v c s h

t ng k thu t, h th ng giao thông v n t i, đi n t , vi n thông….Ngày càng nhi u
các d án khu đô th m i, khu công nghi p, sân bay, b n c ng, nhà ga, các công
trình c u đ
trên c n

ng, công trình ng m đ
c trong th i gian qua.

c đ u t xây d ng v i quy mô l n
c bi t m ng l

nhi u n i

i giao thông trên c n

c ngày


nhanh t c đ thi công công trình.
1.1.1.
1.1.1.1.

c đi m và phân lo i n n đ t y u
c đi m v đ t y u

N n đ t y u là n n đ t không đáp ng đ

c yêu c u c a t i tr ng, ph i ti n

hành gia c m i có th thi công và v n hành công trình.
M t quan ni m khác cho r ng, đ t y u đ
nhiên, đ

c hi u là các lo i đ t

tr ng thái t

m c a đ t cao h n ho c g n b ng gi i h n ch y, đ t y u có h s r ng

l n (đ t sét: e ≥ 1,5: đ t á sét e ≥1), l c dính C theo thí nghi m c t cánh không thoát


2

n

c nh h n 0,15daN/cm2, góc n i ma sát



m ts n

chu n v s c kháng c t không thoát n

c, đ t y u đ

c xác đ nh theo tiêu

c S u và h s xuyên tiêu chu n nh sau:

-

t r t y u (tr ng thái ch y): S u ≤ 12,5 kPa và N 30 ≤ 2

-

t y u ( tr ng thái d o ch y): S u ≤ 25 kPa và N 30 ≤ 4. [10]

1.1.1.2 Các lo i đ t y u th

ng g p

t sét m m: G m các lo i đ t sét ho c á sét, tr ng thái bão hòa n
c

c, có

ng đ th p;
t than bùn: Lo i đ t y u có ngu n g c h u c , đ


c

l n h u c trong quá trình tr m tích (hàm l
th có màu nâu đen, xám đen, có mùi.
tr ng thái t nhiên, đ

ng h u c có th t i 10 – 12%) nên có

i v i lo i này đ

c xác đ nh là đ t y u n u

m c a chúng g n b ng ho c cao h n gi i h n ch y. Ngoài

ra vùng thung l ng còn có th hình thành đ t y u d

i d ng bùn cát, bùn cát m n

(h s r ng e >1, đ bão hòa G > 0,8).
Lo i có ngu n g c h u c th
th

ng xuyên, m c n

ng hình thành t đ m l y, n i n

c tích đ ng

c ng m cao, t i đây các loài th c v t phát tri n, th i r a và

ng h u c có t

20 – 30%:

-L

ng h u c có t 30 – 60%:

-L

ng h u c trên 60%: Than bùn.[10]

1.2. T ng quan v các s c th

t nhi m than bùn;
t than bùn;

ng g p c a đ

ng giao thông xây d ng trên

n nđ ty u
1.2.1. Các s c công trình n n đ
N nđ

ng ô tô x y ra trong nh ng n m g n đây

ng ô tô qua vùng đ t y u th

ng là n n đ p b ng đ t ho c cát, có


ng g p 2 lo i s c lún s p - tr
i không đ ch u đ

t tr i (do c

ng đ ch ng

c t i tr ng đ p) và lún kéo dài (do quá

trình c k t c a đ t y u kéo dài). Lún s p - tr

t tr i d n đ n phá h ng hoàn toàn

c u t o n n đ p khi n ph i đào b và đ p l i. Còn lún kéo dài thì c u t o n n đ p c
b nv nđ

c duy trì, mà ch

quá trình đ a đ

nh h

ng đ n cao đ n n, d n đ n ph i bù ph trong

ng vào khai thác s d ng. D

i đây là m t s s c đi n hình c a

công trình giao thông khi xây d ng trên n n đ t y u trong m t vài n m tr l i đây:


5

Hình 1.1: S đ v trí c u C n Th
b. Tóm t t s c
S c x y ra trong quá trình đang thi công d m h p t i hai nh p neo c a c u
chính t tr P14 đ n P15 phía b V nh Long t i m i nh p dài 40 m. Nhà th u đã s
d ng h th ng k t c u đ t m bao g m các tr pale thép, các giàn ngang và các giàn
d c.
Vào lúc 7gi 55 phút sáng ngày 26 tháng 09 n m 2007 toàn b h th ng k t
c u đ t m trên đã x y ra s c s p đ , kéo theo là s s p đ c a d m h p bê tông
đang thi công. T ghi nh n t i hi n tr

ng và các nhân ch ng thì s c s p đ đ

c

b t đ u t tr T13 c a h k t c u đ t m, ti p theo là ti ng n và khói tr ng b c lên
g n tr P13. Bê tông d m c u đã thi công gi a các tr chính P13 - P14 và sau đó là
gi a các tr P14 - P15 s p theo và đè lên các b ph n c a h k t c u đ t m.[18]


6

Hình 1.2: Hình nh tr

c và sau khi s c x y ra

c. Phân tích đánh giá s c
Nguyên nhân c a s c : Do s biên đ i đ a ch t làm lún l ch đài móng tr t m

công tác tìm ki m ng
h i v
th

ng

c chính xác chi phí cho công tác x lý

i b ch t, c u ch a, tài tr cho các gia đình b n n…. Thi t

i theo th ng kê v i s

ng

i ch t là 54 ng

i và 80 ng

i b

ng.[18]

1.2.1.2. Các s c k thu t khác
Trong nh ng n m g n đây, vi c xây d ng nh ng m ng l
đi m đang phát tri n r ng kh p trên c n

c. Vi c đ

i giao thông tr ng



8

trình khai thác, s d ng. Hay nh t i Km 256 + 186 – Km 256 + 541 và Km 257 +
950 – Km 258 + 300 cao t c C u Gi - Ninh Bình, hi n t
t c x y ra khi tuy n đ
đ nh, hi n đang ti p t c đ

ng đ

ng lún c c b v n ti p

c đ a vào s d ng c ng do n n đ a ch t không n

c x lý b ng các gi i pháp đ a k thu t.[18]

T ng h p m t s s c khi xây d ng công trình giao thông:
B ng 1.1: M t s s c v i công trình giao thông [18]
V trí và
th i đi m
x y ra s c
I. Km0+620
phía Nam
c u
v t
đ ng s t
trên tuy n
m i qua c u
Hoàng
Long. Th i

0,12kg/cm2.

- Thay đ t b ng 1m cát
đ m r i r i v i đa k
thu t lo i s i d t; trên
v i l i r i cát thoát n c
dày 0,5m.
- T c đ đ p n n đ t trên
đ m cát:
Tháng 11/1998 đ p cao
119cm
Tháng 12/1998 không
đ p
Tháng 1/1999 đ p thêm
142cm

Miêu t s c

Nguyên nhân và
bi n pháp kh c
ph c

- p đ n
cao 6,8m
đ n cao đ
k ) thì x y
s t.

chi u - S li u đo lún
(ch a tháng 1/1999 đã đ t


qu :

n n


9

đ

Tháng 2/1999 đ p thêm
89cm 10 ngày đ u tháng
3/99 đ p thêm 180cm
II.Nam c u
Trìa
Km
732
+
100QL-1A
(c uTrìa
24m) x y ra
s c tháng
7/2001

-L p1: 0,5 – - N n đ p m r ng nhi u
1,4m đ t đ p v phía trái, cao 5,4m b
c .
r ng n n 12,5m, taluy
1:1,5
-L p2: 2,7 –

thi t k gia t i tr c
thêm 2,50m. Do v y
t ng chi u cao đ p (k
cát)
là:
c
đ m
-L p3:
dày
1,62+2,5= 4,12m.
8,7m bùn sét
l n h u c có - Thi công: bóc đ t h u
C=0,15Kg/cm2 c , đ p cát đ m dày
.
0,7m.
T
21/11đ n
23/12/1998 đ p đ t 0,9m
-L p 4: sét
(đ t đ cao thi t k ).
tr ng
thái
c ng.
-24/12/1998 đ p ph n
gia t i tr c thêm 2,5m
trong 81 ngày
-L p2:
dày
0,8m sét xám
vàng, nâu, d o


- V a đ p đ Nguyên nhân:
4,1m
vào
-Không tính toán
17/3/1999 thì s
tr c chi u cao đ p
c x y ra.
gi i h n.
- N t d c t i tim
- Quá trình đ p
đ ng r ng hàng
không theo dõi t c
mét, sâu d i
đ lún hàng ngày.
thân n n đ p trên
đo n dài 125m.
- Áp d ng gi i pháp
gia t i tr c không
- C n n đ ng
thích đáng.
lún xu ng 12,8m.
X lý kh c ph c:
- Hai bên ru ng
lún b đ y tr i lên
cao 1,0 – 1,5m
trong ph m vi 8 10m k t chân
taluy tr ra.
- Tr


- N n r ng 15m, chi u - Lún s p và
cao thi t k t 3,77m tr t tr i v c 2
đ n 5,28m; d ki n gia phía.
t i tr c thêm 1,5m.
- N t d c
tim
L p2: đ t y u, - X lý đ t y u b ng b c v i b r ng v t
bùn sét ; dày th m c m sâu 8m v i n t đ n 1,0m, dài
7,9m có .
kho ng cách 1,6m; có su t đo n 127m.
t ng cát đ m đ y 0,7 –
- t ru ng 2 bên
C=0,21Kg/cm2
1,0m.
và = 2o54’.
b đ y lên cao
h n 1,0m.
-L p3: sét r t
c ng.
-S c x y ra khi
th c t đ p cao
đ c 4,9 – 5,2m
(t c là ch a đ
chi u cao gia t i
tr c)
-L p1:dày
0,2m Sét nâu
xám,
c ng
v a.

trình đ p.

1.3. T ng quan v gi i pháp x lý n n đ t y u.
1.3.1. Nhóm gi i pháp c i t o s phân b

ng su t và đi u ki n bi n d ng c a

n n đ t y u.
Khi l p đ t y u có chi u dày không l n n m tr c ti p d

i móng công trình thì

có th dùng các bi n pháp x lý nhân t o nh thay th n n (đ m cát, đ m đ t,...), b
ph n áp đ làm t ng kh n ng ch u l c và h n ch m c đ bi n d ng (đ c bi t là
bi n d ng không đ u) c a đ t n n d

i tác d ng c a t i tr ng công trình.


11

1.3.1.1. Gi i pháp thay th n n
t n d ng kh n ng các l p d
đ ty u

i c a đ t n n, ng

i ta th

phía trên ti p giáp v i móng và thay th b ng đ t có c


- Sau khi thay th l p đ t y u n m tr c ti p d

i móng công trình, l p đ m cát

(đ m đ t,...) đóng vai trò nh m t l p ch u l c, có kh n ng ti p thu đ
c a công trình và truy n t i tr ng đó xu ng l p đ t ch u l c

phía d

c t i tr ng

i;

- Gi m b t đ lún toàn b và đ lún không đ ng đ u c a công trình, đ ng th i
làm t ng nhanh quá trình c k t c a đ t n n;
- Làm t ng kh n ng n đ nh khi công trình có t i tr ng ngang;
- Kích th

c móng và chi u sâu chôn móng s gi m vì áp l c tiêu chu n

truy n lên l p đ m cát t ng lên;
- Thi công đ n gi n, không đòi h i các thi t b ph c t p.
Ph

ng pháp này thích h p đ

c s d ng trong các đi u ki n sau:

- Khi th i h n đ a công trình vào s d ng là r t ng n.


Hình 1.5: L p đ m cát
1.3.1.2. Gi i pháp b ph n áp
B ph n áp là các kh i đ t đ p
vùng bi n d ng d o d

hai bên công trình đ ch ng tr

i n n đ t y u khi làm đ

ng, đê, đ p

áp còn dùng đ ch ng l , ch ng sóng, ch ng th m m t n
trò nh m t đ i tr ng, t ng đ

t do xu t hi n

phía trên. B ph n

c. B ph n áp đóng vai

n đ nh, cho phép đ p kh i đ p v i chi u cao l n

h n.
Gi i pháp này không làm rút b t đ

c th i gian c k t và không gi m đ

lún, còn t ng thêm kh n ng nén lún (do thêm t i tr ng c a b ph n áp
kh i đ p). Nó có nh


ng pháp d a vào gi thi t khác nhau nh ng ch g n đúng. Có tác gi

d a vào s hình thành vùng bi n d ng d o phát tri n
khác d a vào gi thi t m t tr

hai bên công trình. Ng

t c a đ t n n có d ng hình tr tròn. C ng có tác gi

tính toán d a theo lý lu n cân b ng gi i h n đ xác đ nh m t tr
thái gi i h n c a đ t n n.
đi u ki n kh ng ch

i

t và suy ra tr ng

đ n gi n h n trong tính toán, m t s tác gi d a vào

ng su t ngang đ quy t đ nh kích th

c c a b ph n áp.

Theo kinh nghi m c a Trung Qu c:
- Chi u cao b ph n áp H pa >1/3 l n chi u cao n n đ

ng H nđ ;

- B r ng b ph n áp: L pa = (2/3÷3/4) l n chi u dài tru i đ t.

c ngu n qu đ t

ng;
ng pháp này phát huy đ

c hi u qu thì di n tích chi m

đ t c a nó ph i r t l n, th tích kh i đ t đ p l n. Do đó nó không phù h p v i
nh ng khu v c thi công ph i v n chuy n đ t đ p t n i khác đ n. Gi i pháp này