Đang tải... (xem toàn văn)
1. TIấU CHUẨN THIẾT KẾ 2 1.1 Độ lún và Độ cố kết 2 1.2 Độ ổn định chống trượt 2 1.3 Tải trọng giao thụng. 2 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 4 2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng 4 2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm 9 2.3 Chiều dầy lớp đệm cát thoát nước 12 2.4 Phần mềm 12 3.1 Khối lượng thể tích đơn vị 13 3.2 Cường độ khỏng cắt không thoát nước ban đầu 13 3.3 Hệ số tăng Cường độ khỏng cắt không thoát nước 17 3.4 Điều kiện cố kết trước và Cỏc chỉ tiờu cố kết 18 3.5 Túm tắt giỏ trị đất tớnh toỏn cho Thiết kế xử lý nền đất yếu 22 4. PHÂN TÍCH XỬ Lí NỀN ĐẤT YẾU 23 4.1 Thời gian cho cụng tỏc xử lý nền đất yếu 23 4.2 Sự cần thiết của biện phỏp xử lý nền đất yếu 23 4.3 Cỏc biện phỏp cú thể ỏp dụng xử lý nền đất yếu. 23 4.4 Phân đoạn 31 4.5 Kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu 31
Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng Mục lục 1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2 1.1 Độ lún và Độ cố kết 2 1.2 Độ ổn định chống trượt 2 1.3 Tải trọng giao thông 2 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 4 2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng 4 2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm 9 2.3 ChiÒu dÇy líp ®Öm c¸t tho¸t níc 12 2.4 Phần mềm 12 3.1 Khối lượng thể tích đơn vị 13 3.2 Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu 13 3.3 Hệ số tăng Cường độ kháng cắt không thoát nước 17 3.4 Điều kiện cố kết trước và Các chỉ tiêu cố kết 18 3.5 Tóm tắt giá trị đất tính toán cho Thiết kế xử lý nền đất yếu 22 4. PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 23 4.1 Thời gian cho công tác xử lý nền đất yếu 23 4.2 Sự cần thiết của biện pháp xử lý nền đất yếu 23 4.3 Các biện pháp có thể áp dụng xử lý nền đất yếu 23 4.4 Phân đoạn 32 4.5 Kết quả thiết kế xử lý nền đất yếu 32 1 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu Gói thầu EX-2 (Km 6+200 đến Km 19+000) 1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Các tiêu chuẩn thiết kế sau đây được đề xuất áp dụng để thiết kế xử lý nền đất yếu: - Quy trình Khảo sát và Thiết kế nền đường đắp trên đất yếu 22TCN262-2000, - Đường cao tốc – Yêu cầu Thiết kế TCVN5729-1997. Căn cứ các tiêu chuẩn trên, sau đây là các yêu cầu thiết kế xử lý nền đất yếu: 1.1 Độ lún và Độ cố kết Đất yếu sẽ được xử lý để đảm bảo cả hai điều kiện như mô tả dưới đây: - Độ lún dư (Sr) nhỏ hơn: 10cm đối với các đoạn đường dẫn, 20cm đối với cống và đoạn có cống chui và 30cm cho các đoạn khác. - Độ cố kết không ít hơn 90% hoặc tốc độ lún dư nhỏ hơn 2cm/năm. 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. 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, G: Trọng lượng xe (=30 tấn trong trường hợp H30), B: Bề rộng của tải trọng giao thông (Tối đa là 14,3m theo thiết kế, 1 bên), l: khoảng cách giữa bánh xe trước và bánh xe sau (=6,6m, trong trường hợp H30), b = 1,8 m, e = 0,5m, d = 1,3m. 2 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng Kết quả: B=11,6m, n=4, and q=1,57 t/m 2 và sẽ được phân bổ trên các làn xe chạy như sơ họa tính toán ở Hình 1-2. l e /2 b b d e /2 B Hình 1-1 Sơ đồ tính toán tải trọng giao thông Hình 1-2 Giá trị tải trọng và phân bổ 1m Theo thiết kế 1.5m 1m q=1.57 t/m 2 q=1.57 t/m 2 1.5m 3 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng a) Độ lún Do sự thay đổi ứng suất gây ra bởi tải trọng của nền đường và độ sâu phân bổ của đất, một lớp đất sẽ được phân chia thành các lớp nhỏ để tính toán độ lún và độ lún của lớp đất sẽ là tổng độ lún của các lớp nhỏ. Có thể tính toán độ lún cố kết bằng cách sử dụng công thức gốc theo mô tả dưới đây (sau đây gọi tắt là phương pháp ∆ e): H e ee S o c 0 1 1+ − = (2-1) Hoặc bằng các công thức điều chỉnh sau đây (sau đây gọi tắt là phương pháp Pc/Cc): 0 0 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 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 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 o : Hệ số rỗng tại áp lực P 0 (Hệ số rỗng ban đầu), e 1 : Hệ số rỗng ở áp lực P 0 + ∆ P, P 0 : Áp lực địa tầng, ∆ P: Áp lực do nền đường gây ra, Cc: Chỉ số nén, Cs: Chỉ số nở, Pc: Áp lực tiền cố kết, H: Độ dày của lớp đất. 4 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng N: Giá trị Thí nghiệm Xuyên Tiêu chuẩn b) Cố kết Trường hợp không có đường thấm đứng, hệ số thời gian (T v ) sẽ được tính toán theo công thức (2-6) như sau: 2 H 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) Trong đó: t: Thời gian lún, H: Chiều dài đường thấm, Tv: Hệ số thời gian, Uv: Độ cố kết, Cv: Hệ số cố kết. Trong trường hợp có đường thấm đứng như là Bấc thấm, Cọc cát, Giếng cát có vỏ bọc, v.v được bố trí để xử lý nền đất yếu, độ cố kết sẽ được xác định bằng biểu thức Carrillo: ( ) ( ) hv UUU −−−= 1*11 (2-9) Trong đó: U: Độ cố kết, U v : Thành phần cố kết thẳng đứng được tính như đề cập trên, U h : Thành phần cố kết ngang được tính bằng kiến nghị Hansbo như sau: ×− −= F T U h h 8 exp1 (2-10) 2 . e h h d tC T = (2-11) rs FFnFF ++= )( (2-12) 5 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng 2 2 2 2 4 13 ln 1 )( n n n n n nF − − − = (2-13) w e d d n = (2-14) −= 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, d e : Khoảng cách thoát nước hiệu quả (=1,13d s cho dạng hình vuông, =1.05d s cho dạng hình tam giác), d s : Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các đường thấm đứng, d w : Đường kính/đường kính tương đương của đường thấm đứng, k h: Hệ số thấm theo phương ngang, k s: Hệ số thấm trong vùng đất bị xáo trộn, d s : Đường kính mặt cắt ngang của vùng đất bị xáo trộn, L: Chiều dài thoát nước, q w : Khả năng thoát nước của đường thấm đứng Đặc biệt trong trường hợp là giếng cát có vỏ bọc, do bố trí đặc biệt (xem hình 2-1), hệ số thời gian sẽ được tính toán cho từng vùng I, II, và III như sau: 2 . Ie h Ih d tC T − − = (2-17) 2 . IIe h IIh d tC T − − = (2-18) 2 . IIIe h IIIh d tC T − − = (2-19) Trong đó, d e-I , d e-II và d e-III là khoảng cách thoát nước hiệu quả tại vùng I, II và III tương ứng và được tính toán như sau: 6 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng 2.113.1 ×= −Ie d (2-20) Ld IIe ×= − 13.1 (2-21) Ld IIIe ××= − 2.113.1 (2-22) Sau đó độ cố kết của vùng I, II và III – U h-I , U h-II và U h-III sẽ được tính toán bằng phương trình (2- 10) và, cuối cùng, độ cố kết do một tổ hợp giếng cát có vỏ bọc gây ra sẽ được tính theo biểu thức trung bình sau đây: IIIIII IIIhIIIIIhIIIhI h AAA UAUAUA U 2 2 ++ ×+×+× = −−− (2-23) A I, A II và A III là diện tích của vùng I, II và III tương ứng. Hình 2-1 Sơ đồ bố trí giếng cát có vỏ bọc c) Sức kháng cắt do cố kết Sức kháng cắt không thoát nước của đất yếu được xem là tăng lên 1 lượng ∆ C do cố kết được xác định như sau: ( ) mUPPPC c ××∆+−=∆ 0 (2-24) 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. a a II I III III a a 7 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 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 Fs a (2-25) += Fs m a ϕ αα tan tan1cos (2-26) Trong đó (xem hình 2-2): C: Lực dính, ϕ : Góc ma sát trong, b: Bề rộng phân tố, u: Áp lực nước lỗ rộng tác động đáy cung trượt, W: Trọng lượng của phân tố, α : Góc nghiêng tại đáy cung trượt so với phương ngang. α Hình 2-2 Mô hình kiểm toán trượt Trong trường hợp có sử dụng lớp vải địa kỹ thuật gia cường, cường độ kháng trượt được tính như sau: [ ] pulloutbreak TTT ,max= (2-27) Trong đó (xem hình vẽ 2-3), k Tensile T break = 8 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 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) k: Hệ số an toàn (=2 với vải được làm bằng polyester theo 22TCN262-2000) k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000) ττ τ τ τ τ φ γ, Hình 2-3 Resistant force mobilized from reinforced geotextile 2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm a) Tổng quan Phương pháp Cọc cát đầm (SCP) sử dụng tải trọng rung để xuyên một ống chống tạo cọc cát đầm vào lớp đất yếu. Phương pháp này sẽ giúp gia tăng khả năng chịu tải, giảm độ lún cố kết, tăng sức kháng theo phương ngang, tạo sự đồng đều cho đất, tăng hiệu quả thoát nước cố kết do việc tăng độ chặt của đất. Phương pháp này được áp dụng cho hầu hết các điều kiện đất gồm cả đất cát, đất sét và đất hữu cơ. b) Thiết kế • Tỷ lệ thay thế Tỷ lệ thay thế được định nghĩa bằng phương trình sau đây và sẽ được tính toán cho dạng hình vuông và dạng tam giác như sau (hình 2-3): 9 Báo cáo tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-2 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng Hình 2-4 Sơ đồ bố trí và quan niệm thiết kế Cọc cát đầm (SCP) 2 d As A As Fv == nếu là dạng vuông (2-28) 2 2 3 d As A As Fv == nếu là dạng tam giác (2-29) 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 (2-30) τsc=(1- Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc• z )·U+( γ 'm•Z+ z )•μs •Fv •tan ϕ s •(cosθ)² (2-31) Trong đó, µ c: Hệ số giảm ứng suất, Fvn c c )1(1 1 −+ == σ σ µ 10 [...]... 14+88715+000 15+00015+180 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng 70 5.0 4.0 Khụng x lý 2 - 160 5.0 12.0 SD 2.5 12.0 - 60 5.0 4.5 Khụng x lý - 300 5.0 6.5 PVD 1.7 6.5 2 - 120 5.1 4.5 Gia ti trc 2 - 180 5.0 7.0 Khụng x lý - 160 5.0 6.5 Khụng x lý - 140 5.2 5.0 Khụng x lý 2 - 260 4.9 6.0 Khụng x lý 2 - 180 4.9 4.0 Khụng x lý - 260 3.9 9.0 Khụng x lý - 500 5.2 6.0 Khụng x lý - 220 5.5 7.0 Gia... thỡ b trt vo nm 1999 - Nn p cao: 7m 24 Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng - dy nn t yu: 13m - Bin phỏp x lý: bc thm (PVD) - S c: S c trt nn ng xy ra trong quỏ trỡnh thi cụng khi cao nn p l 6,6m Cỏc s c trờn cng nh mt s c khỏc nh lỳn ng cao tc Phỏp Võn Cu Gi, trt nn ng ti lý trỡnh km135 Quc l 1 u xy ra cỏc on c x lý bng bc thm v chiu cao nn p ln hn 5m Do cỏc... 10.5 SD 2.2 10.2 - 90 4.5 7.5 Khụng x lý - 280 4.8 9.5 Khụng x lý - 940 4.5 6.5 Khụng x lý - 340 3.2 9.0 Khụng x lý - 320 4.5 9.5 Gia ti trc - 180 5.2 5.0 Khụng x lý 1 - b) p giai on on Giai on I Giai on II 35 Giai on III Tng thi gian Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng Chiu cao p (m) Thi gian ch (thỏng) Chiu cao p (m) 6+2006+300 6+3006+485 6+4856+549... x lý on Chiu Chiu Chiu Bin phỏp x lý Lý trỡnh di cao dy t Gia ti Bin phỏp Vi a KT gia c (m) nn yu (m) khong cỏch sõu / Vi a KT tm p (m) (m) (m) (lp) (m) Mt Mt ct 6+2006+300 6+3006+485 6+4856+549 Bridge B35 6+759- 100 9.0 8.5 185 10.0 10.0 5.0 8.8 8.5 Khụng x lý - Khụng x lý - SCP 1.5 6.0 - 7.0 64 SCP 2.5 ct ngang 3 6.0 54 32 dc - - Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 ng ụ tụ cao. .. 16+94017+220 17+22018+160 18+16018+500 18+50018+820 18+82019+000 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng 140 4.5 6.0 Khụng x lý 2 - 260 3.7 7.0 Khụng x lý - 140 4.3 7.0 Khụng x lý - 140 4.9 11.0 SD 2.5 11.0 - 120 5.1 6.0 Khụng x lý 2 - 120 5.3 11.5 SD 2.5 11.5 - 100 5.2 10.5 Khụng x lý - 260 5.0 12.0 SD 2.5 12.0 - 240 4.8 2.0 Khụng x lý - 58 4.5 7.5 SD 2.5 7.5 1 - 21 4.5 7.5 SD 2.5 7.5 1 1 ... cụng cú s khng ch v chiu cao nn p v dy t yu i vi bin phỏp bc thm 25 Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng Di õy l bin phỏp x lý nn t yu ca mt s d ỏn cú cựng quy mụ vi ng cao tc H Ni Hi Phũng D ỏn cu Gi - Ninh Bỡnh - Mt ct ngang: 28m - Tc thit k: 120km/h - S dng bc thm cho on chiu cao p He5m v/ hoc chiu... toỏn X lý nn t yu gúi thu EX-2 K x 10-7 cm/sec ng ụ tụ cao tc H Ni Hi Phũng - - 0.853 0.853 3.5 Túm tt giỏ tr t tớnh toỏn cho Thit k x lý nn t yu Theo nh phõn tớch trờn, cỏc giỏ tr tớnh toỏn ca t cho thit k x lý nn t yu c túm tt trong bng 3-3 sau Bng 3-3 Túm tt cỏc thụng s tớnh toỏn ca t kin ngh cho Thit k x lý nn t yu Vt liu p nn ng (t/m3) C (t/m2) (o) 1.85 0 30 22 Bỏo cỏo tớnh toỏn X lý nn t... chi phớ vt liu 4.2 S cn thit ca bin phỏp x lý nn t yu Trong gúi thu EX-2, a tng bin i c v s phõn b ( c bit l v chiu sõu cỏc lp t) v ch tiờu ca cỏc lp t Do ú la chn gii phỏp x lý t yu, trng hp khụng x lý s c kim tra u tiờn cho mi on Trong trng hp kt qu tớnh toỏn khụng phự hp vi lỳn hoc tiờu chớ n nh thỡ sau ú mi xem xột n vic x lý Trong trng hp ny, nguyờn tc x lý s c th dn theo th t t p gia ti ch lỳn... 6.0 SCP 1.7 6.0 - - 140 8.5 7.0 SD 2.5 7.0 3 - 240 7.4 3.5 Khụng x lý 2 - 200 5.2 3.5 Khụng x lý 2 - 80 3.7 8.0 Khụng x lý - 90 3.7 11.0 1.0 Gia ti trc - 90 4.0 13.5 SD 2.5 13.5 - 180 4.5 14.5 SD 2.5 14.5 - 340 4.5 11.5 SD 2.5 11.5 1 - 260 3.0 11.5 Gia ti trc - 120 3.0 5.5 Khụng x lý - 100 3.5 7.5 Khụng x lý - 180 4.2 10.5 1.0 Gia ti trc - 160 4.6 11.0 SD 2.5 11.0 - 160... lỳn ri n cỏc gii phỏp thoỏt nc thng ng (PVD, PD, SD, SCP) 4.3 Cỏc bin phỏp cú th ỏp dng x lý nn t yu a) Cỏc bin phỏp x lý nn t yu Cú mt s bin phỏp x lý nn t yu, nhng thng c phõn loi thnh 2 loi gm chng trt v tng c kt nh lit kờ trong bng 4-2 di õy: Bng 4-2 Phõn loi cỏc bin phỏp x lý nn t yu Phõn loi Cỏc bin phỏp x lý nn t yu Chng trt Bin phỏp thay th Vt liu nh (EPS) Cc ct ỏ Phun va Tng c kt b) Bin . 22TCN262-2000) k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000) ττ τ τ τ τ φ γ, Hình 2-3 Resistant force mobilized from reinforced geotextile 2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm a) Tổng quan