Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC, ÁP DỤNG ĐỂ THIẾT KẾ XỬ LÝ TALUY DƯƠNG ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH PHÂN ĐOẠN KM496+839,34-KM496+987,69 RESEARCHING TO APPRAISE THE STABLENESS OF ROADBED ON SLOPE APPLYING TO DESIGN THE TREATMENT POSITIVE TALUS OF HO CHI MINH ROAD SEGMENT KM496+839,34-KM496+987,69 SVTH: Lê Thị Thanh Bình -01X3A GVHD: ThS Nguyễn Hồng Hải TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu, tổng hợp phương pháp đánh giá ổn định mái dốc đường, từ lựa chọn phương pháp đánh giá hợp lý nhằm đánh giá lại độ ổn định đoạn đường bị sụt trượt đường Hồ Chí Minh (phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69), đồng thời đề xuất giải pháp xử lý, khắc phục tương hư hỏng xảy ABSTRACT The topic researches, collects the methods to appraise the stableness of slope roadbed Since then, selecting the methods appraising logically to appraise again the stableness of the slide roadbed in Ho Chi Minh road (segment Km496+839,34-Km496+987,69), At once, suggesting the methods to treat and control the corrupt phenomena which happened GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1 Lý chọn đề tài: - Cùng với q trình cơng nghiệp hố đại hoá đất nước, việc xây dựng cơng trình giao thơng trọng điểm, huyết mạch nhằm phát triển kinh tế quốc dân, đảm bảo an ninh quốc phòng nâng cao đời sống vật chất tinh thần nhân dân vùng sâu, vùng xa đất nước cần thiết Trước nhu cầu đó, nhiều tuyến đường xuyên qua vùng núi xây dựng như: QL2, QL3, QL6, QL27, QL279 đường Hồ Chí Minh - Thực tế cho thấy, nhiều tuyến đường sau xây dựng xong, đưa vào khai thác xảy tượng ổn định như: lún, sụt trượt, sạt lỡ mái taluy, Đặc biệt tuyến đường Hồ Chí Minh theo thống kê, sau đợt mưa lũ thường có hàng trăm điểm bị sạt lỡ, sụt trượt mái taluy đường gây nên thiệt hại to lớn tài sản, cơng trình xây dựng, ảnh hưởng lớn đến giao thông lại người dân Đề tài “Nghiên cứu đánh giá độ ổn định đường sườn dốc_Áp dụng để thiết kế xử lý taluy dương đường Hồ Chí Minh – phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69” nhằm đánh giá lại độ ổn định đoạn đường từ Km496+839,34-Km496+987,69 thuộc dự án đường Hồ Chí Minh, từ đề xuất giải pháp xử lý khắc phục tượng ổn định xảy 1.2 Mục đích ý nghĩa nghiên cứu: - Nghiên cứu giải pháp đánh giá xử lý đoạn sụt trượt đường Hồ Chí Minh phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69, cụ thể: - Nghiên cứu, tổng hợp phương pháp đánh giá ổn định đường điều kiện địa hình, địa chất khác - Trên sở phương pháp đánh giá ổn định, nghiên cứu, lựa chọn phương pháp đánh giá độ ổn định đường sườn dốc điều kiện trượt ổn định mặt trượt dự kiến - Ứng dụng phương pháp đánh giá nhằm đánh giá lại độ ổn định đoạn sụt trượt đường Hồ Chí Minh phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69 kiến nghị giải pháp xử lý 1.3 Phương pháp phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu phương pháp đánh giá độ ổn định đường sườn dốc, có xét đến nước ngầm Từ đề xuất phương pháp dùng để đánh giá lại mức độ ổn định đoạn đường sườn dốc đường Hồ Chí Minh - Trên sở số liệu khảo sát điều tra địa chất, đánh giá độ ổn định đường đoạn Km496+839,34-Km496+987,69 thuộc dự án “ Kiên cố hố đường Hồ Chí Minh” PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 - Đề xuất giải pháp xử lý sụt trượt taluy dương đường Hồ Chí Minh phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC: 2.1 Các dạng phá hoại mái dốc đường: Căn vào phương thức qui mô dịch chuyển đất đá sườn dốc mái dốc, đường sườn dốc bị phá hoại hình thức: 2.1.1 Sụt lở: Là tượng đất đá sườn dốc mái dốc chuyển động phía khơng theo mt mt ta no rừ rt v Hỗnh 1: Hiãûn tỉåüng sủt låí âáút âạ khơng trì ngun khối (hình 1) 2.1.2 Trượt: Là tượng di chuyển khối đất đá theo mặt trượt thuận theo hướng dốc địa hình Trong trình trượt, khối đất đá không bị xáo trộn Có dạng trượt sau: Trượt theo mặt phẳng (Hình 2), trượt theo vịng cung đơn giản (Hình 3) trượt theo vịng cung phức tạp (Hình 4) Mại däúc ìn Sỉå dä úc Âäúng âạ Cạt kãút kẻp sẹt kãút phán cạch táưng Màût trỉåüt Vãút nỉït âáút bë kẹo Mạc -nå phong hoạ trỉång nåí, nho Låïp ph Khon g träún g âáưu khäúi trỉåüt Mại däúc Cạc khäúi trỉåüt Màût trỉåüt Khäúi träưi åí chán dọỳc Mỷt trổồỹt Maùc-nồ Hỗnh 2: Hióỷn tổồỹng trổồỹt mỷt phúng Hỗnh 3: Hióỷn tổồỹng trổồỹt voỡng cung õồn giaớn Hỗnh 4: Hióỷn tổồỹng trổồỹt voỡng cung phổùc hồỹp 2.1.3 Trượt dòng: Là thân khối trượt bị xáo động di chuyển phần hay toàn chất lỏng Trượt dòng thường xảy đất yếu bảo hoà nước áp lực lỗ rỗng tăng đủ để làm toàn độ bền chống cắt Mặt trượt thực khơng có hay biểu tng lỳc Hỗnh 5: Hióỷn tổồỹng trổồỹt doỡng (hỡnh 5) 2.2 Các phương pháp đánh giá ổn định mái dốc đường: 2.2.1 Phương pháp phân mảnh cổ điển mặt trượt trụ tròn: P P Phương pháp mặt trượt trụ trịn ứng dụng để tính tốn ổn định P P mái dốc khi: Mái dốc đồng nhất, cấu tạo từ đất dính với giả thiết P P P P ổn định mái dốc trượt theo mặt trượt trụ tròn gần giống trụ tròn 2.2.1.1.Phương pháp Fellenius (1926): Fellenius đưa giả thiết: Khi trượt, khối trượt trượt lúc Do đó, mảnh khơng có lực O ngang tác dụng lên nhau, trạng thái giới hạn xảy mặt trượt(Hình7) α Hệ số ổn định K xác định công thức: O R Låïp 1: c1, γ1, φ1 MNN l3 Låïp 2: c2, γ2 ,φ2 Låïp n: cn, n ,n Hỗnh 6: Sồ õọử tờnh toaùn ọứn õởnh sỉåìn däúc trỉåìn g håüp màût trỉåüt trủ trn i m K= ∑M i =1 m ∑M i =1 gi ti = tgϕ.∑ Pi.cosα i + C i l i i =1 m Z ∑ Pi sinα i + Wi Ri i =1 2.2.1.2.Phương pháp Bishop (1955): Về nguyên tắc, phương pháp Bishop tương tự phương pháp Fellenius, khác mảnh trượt Bishop có xét thêm lực tương tác mặt đứng phân mảnh trượt (khơng quan tâm đến vị trí điểm đặt lực này)(Hình 8) Nếu xét lực phương pháp phức tạp Nhằm đơn giản hoá, Bishop giả thiết lực: Vi+1 =Vi-1 trạng thái cân m m ∑ ΔE = ∑ (E i i -1 i +1 O (1) −E i −1 ) = Lúc hệ số ổn định K tính tốn theo công i -1 T Bi R Zi m Wi Pi Ri M ỷt trổồỹt M i i Ni li Hỗnh 7: Phán m n h toạn thỉï i (Theo giaí thiãút Fellenius) O αi Bi R Zi Wi O Pi E i+1 Ti Pi i Vi-1 E i-1 Màût trổồỹt Vi+1 M Ni li OM=R M Hỗnh 8: Phán mnh toạn thỉï i (Theo gi thiãút Bishop) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ci M OM=R Pi ci Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 m m thức: K= ∑ M gi i =1 m ∑M i =1 ti = Pi.tgϕ i ∑[ cosα i =1 m ∑ P sinα i =1 i + C i l i ].m i i i + Wi Zi R −1   (2) với mi = 1 + tgϕ tgα  i i  K  F4 2.2.2 Phương pháp mặt trượt gãy khúc: Thường dùng đánh giá ổn định đường sườn dốc, dựa vào phương pháp tính toán sở xét điều kiện cân tĩnh khối trượt mặt trượt dự kiến (hoặc mặt trượt điều tra trước) Được ứng dụng để tính tốn ổn định mái dốc biết phương mặt khối đất biết phương mặt đá gốc mái đất tựa vào hay trường hợp gặp mái đất rời khơng đồng (Hình 9) B 2.2.2.1 Phương pháp Sakhunhien: Đánh giá mức độ ổn định mái dốc thông qua lực đẩy phân mảnh thứ F1 (Hình 10) Lực đẩy phân mảnh trượt thứ i: Fi = Fi+1.cos(α i − α i +1 ) + K od Pi sinα i − Pi cosα i tgϕ i − C i Δ Li (3) 2.2.2.2 Phương pháp lực nằm ngang (Phương pháp Maxlop_Berer): Bản chất phương pháp xác định áp lực chủ động đất phạm vi khối xem tường chắn có lưng tường thẳng B đứng, có mặt trượt nghiệng góc α so với mặt phẳng nằm ngang H = P tgα Độ ổn định K xác định theo công thức: E = P tg(α - ) T = H -E ∑ Pi [tgαi − tg(αi − ψi ] (4) K= E T ∑ Pi tgα i H Hỗnh 11: Phỏn maớn h tờnh toaùn thổù i 2.2.3 Phương pháp mái dốc cân bền (Phương pháp lực Fb): Cơ sở giả thiết: Góc mái dốc cân ổn định điểm đất dính góc kháng cắt ψ đất (Hình 12a) với ψi xác định theo công thức: C   ψ i = arctg Fp = arctg tgϕ i + i  (5) P  Theo phương pháp xây dựng mái dốc ổn định ứng với điều kiện trạng thái cân a b giới hạn (Hình12b) Đánh giá mức độ ổn định mái dốc dựa vào α=ψ giá trị góc mỏi dc : Hỗnh 12: Sồ õọử tờnh toaùn theo phỉång phạp lỉûc F Nếu: α ≤ ψ_ Mái dốc đường ổn định α > ψ_ Mái dốc đường khơng ổn định Trong đó: αi : Góc nghiêng mặt trượt so với phương nằm ngang li : Chiều dài cung trượt ứng với phân mảnh thứ i Ci, φi : Lực góc nội ma sát lớp đất mà mặt trượt cắt qua Pi : Trọng lượng thân phân mảnh thứ i Wi : Lực động đất có giá trị (0,1-0,2).Pi tuỳ theo ý nghĩa quan trọng cơng trình Zi, R : Cánh tay đòn lự động đất so với tâm trượt O bán kính trượt Fi+1 : Lực đẩy phân mảnh trượt thứ i+1 lên phân mảnh trượt i Kôđ: Hệ số ổn định đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC THEO PHƯƠNG PHÁP SAKHUNHIEN, ÁP DỤNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG PHÂN ĐOẠN TỪ KM496+839,34 ĐẾN KM496+987,69 ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH: 3.1 Ngun lý tính tốn phương pháp SAKHUNHIEN: Xét mái dốc đường có khối trượt trượt mặt trượt có dạng gãy khúc Chia khối đất có khả trượt thành m phân mảnh Phân mảnh m, trượt phát sinh lực đẩy, lực đẩy MNN F3 F2 Li F1 Hỗnh 9: Så âäư toạn äøn âënh sỉåìn däúc trỉåìng håüp màût trỉåüt gy khục i Pi F1+ i Fi αi αi-1 αi+1 ΔLi Ci Ri Ti αi N i Mỷt trổồỹt Pi Hỗnh 10: Phỏn maớnh tờnh toaùn thổù i i Si Pi i i i i i i ψi i i ΔL i i Màût træåüt αi ψi 2 O z X α = ψp H R T αi N P Z p PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com P0 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 nguyên nhân gây trượt phân mảnh (m-1) trước Và tiếp tục phân mảnh trượt thứ Lực đẩy F1 lực đẩy làm cho tồn khối đất trượt di chuyển Xét mảnh trượt thứ i có n lớp đất có đặc trưng lý là: γj, cj, φj, góc trượt αi có chiều dài mặt trượt tương ứng ΔLi Mực nước ngầm phân mảnh trượt nghiêng góc βi so với phương nằm ngang cắt qua lớp đất thứ t phân mảnh 3.2 Xác định lực đẩy phân mảnh trượt thứ i: 3.2.1.Khi không xét ảnh hưởng mực nước ngầm: Lực đẩy phân mảnh i tác dụng lên phân mảnh (i-1) tính tốn theo cơng thức: Fi = Fi+1 cos(α i − α i +1 ) + K od Pi sinα i − Pi cosα i tgϕ ni − C ni Δ Li (6) Trong đó: Kơđ: Hệ số ổn định đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5 Pi: Trọng lượng thân mảnh Được xác định công thức: Pi = γ1i.S1i+γ2i.S2i+ +γni.Sni = n ∑γ j=1 ji S ji 3.2.2 Khi có xét đến ảnh hưởng mực nước ngầm: Lực đẩy phân mảnh i tác dụng lên phân mảnh (i-1) tính tốn theo cơng thức: Fi = Fi+1.cos(α i − α i+1 ) + K od [Pi sinα i + Wi cos(α i - β i )] − (Pi - u i Pw ).cosα i tgϕ ni − C ni Δ L i (7) Trong đó: + Kơđ: Hệ số ổn định đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5 + Pi: Trọng lượng thân mảnh Được xác định công Bi thức: t n j=1 j= t Pi= ∑ γ ji S ji + ∑ γ bh S ji ji + Uwi : Áp lực nước lỗ rỗng xét theo phương vng góc với mặt trượt Được xác định công thức: n cosα i Uwi = ui.γw ∑ S ji cosαi = ui.Pwi.cosαi Trong đó: ui = cos(α i − β i ).cosα i j= t o 90 - βi A' za A hb zb o 90 -(α - βi) B' αi B z a = h a cos βi cos αi cos (αi - βi ) z b = h b cos βi cos αi cos (αi - βi ) Hỗnh 13: Aẽp lổỷc nổồùc lọự rọựng taùc duỷng vaỡo phán mnh trỉåüt i n + Wi = γw.Ii ∑ S ji : Áp lực thuỷ động nước ngầm có hướng đổ phía chân j= t mái dốc, có phương song song với mặt nước ngầm có xu hướng làm mái dốc ổn định 3.3 Đánh giá mức độ ổn định mái dốc đường: - Đánh giá mức độ ổn định mái dốc thông qua lực gây trượt phân mảnh thứ F1 + F1 ≤ : Mái dốc đường ổn định + F1 > : Mái dốc đường khơng ổn định, cần phải thiết kế cơng trình chống đở -Cũng đánh giá mức độ ổn định riêng phân mảnh trượt theo hệ số ổn định Ki: Pi cosα i tgϕ ni + c ni Δ L i Fi +1 cos(α i − α i+1 ) + Pi sinα i (P - u P ).cosα i tgϕ ni + c ni Δ L i + Khi có xét đến ảnh hưởng mực nước ngầm: K i = i i w Fi+1 cos(α i − α i+1 ) + Pi sinα i Nếu: Ki < 1_Phân mảnh trượt i dễ phát sinh khẽ nứt ranh giới phân mảnh trượt dễ phát sinh đẩy trồi xuống phía Lưu ý: Khi tính tốn lực đẩy khối đất trượt, để xét đến trường hợp bất lợi ta không đưa vào tính tốn lực Fi+1 có giá trị âm 3.4 Ứng dụng phương pháp Sakhunhien để đánh giá độ ổn định mái dốc taluy đường Hồ Chí Minh, phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69: 3.4.1 Hiện trạng đoạn tuyến cần xử lý: Theo kết khảo sát công ty tư vấn xây dựng cơng trình giao thơng 5, sau đợt lũ lớn kéo dài vào trung tuần tháng 10/2003 làm khối trượt taluy dương dịch chuyển xuống + Khi không xét ảnh hưởng mực nước ngầm: K i = PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 với quy mô lớn, mặt trượt cắt qua đỉnh tường âm làm cho đường đoạn trượt trồi dịch chuyển phía taluy âm Cụ thể sau: - Nền mặt đường bị dịch chuyển trượt trồi đoạn từ Km496+849- Km496+927 đẩy sang mái taluy âm, khung BTCT bêtông gia cố mái taluy âm bị bùng lên - Rãnh dọc BTCT bị hư hỏng xô nghiêng, rãnh xây gãy, tường hộ lan bị nghiêng vào đường - Trên taluy xuất khe nứt hình thành khe trượt lớn (xem bình đồ) Có nước ngầm bùn chảy taluy - Tường chắn bêtơng phía taluy âm ổn định Tại mặt cắt 18 (Km496+895,73) cung trượt hình thành có dạng hình 14 18 Ghi chú: KM496+895.73 Xuất lộ địa chất thuỷ văn Khe nổùt neớ âáút, âạ Ranh giåïi âáút âạ gi âënh 60.00m Ranh giồùi õỏỳt õaù xaùc õởnh Mặt trượt giả định Mực nước ngầm thời điểm khảo sát Lớp 1: Đất san gạt loại cát pha sét lẫn nhiều dăm, sạn, tảng, trạng thái dẻo cứng Lớp 2: Móng mặt đường 5a 5b 6a 6b 7a 7b 310.02 20.00m Lớp 3: Đá tảng kẹp đất sét pha cát Lớp 4: Sét pha cát lẫn dăm, sạn, tảng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng Lớp 5a: Đá bột kết phong hoá nặng, nứt nẻ, vỡ vụn, vỡ dăm, độ cứng cấp 4-6 Lớp 5b: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ, vỡ dăm, vỡ tảng, độ cứng cấp 6-8 Lớp 6a: Đá Cát kết phong hoá nặng, nứt nẻ, vỡ vụn, vỡ dăm, vỡ tảng, độ cứng cấp 4-6 Lớp 6b: Đá cát kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ, vỡ tảng, độ cứng cấp 7-8 Lớp 7a: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ, vỡ tảng, độ cứng cấp Lớp 7b: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ, vỡ tảng, độ cứng cÊp 306.08 10 11 0.00 12 0.00 H R = 1.67 kG/cm 303.42 6.60 301.02 9.00 297.92 12.10 4.50m 296.58 296.00 0.00 296.28 0.30 294.28 0.00 2.30 5a 1.20 2.90 13.10 287.58 294.80 293.10 292.98 18.50 5a H R = 14.24 kG/cm2 6b 5b HìNH 14: SƠ Đồ PHÂN MảNH TíNH TOáN ổN ĐịNH TALUY DƯƠNG 3.4.2.ỏnh giỏ ổn định mái dốc taluy đường Hồ Chí Minh, phân đoạn Km496+839,34Km496+987,69: Để thấy rõ tác động mực nước ngầm khối trượt, đề tài tiến hành đánh giá lại ổn định đường phân đoạn theo hai trường hợp: có xét ảnh hưởng mực nước ngầm không xét ảnh hưởng mực nước ngầm cho mặt cắt cọc 18 (Km496+895,73) Kết cụ thể bảng bảng 3.4.3 Kết luận: Kết tính tốn bảng cho thấy: - Trong hai trường hợp, lực đẩy chân mái dốc F1 > 0, đường bị ổn định Điều hoàn toàn phù hợp với thực tế khai thác tuyến - Lực đẩy xét trường hợp có ảnh hưởng mực nước ngầm lớn nhiều so với khơng có mực nước ngầm Như vậy, thiếu sót đánh giá ổn định đường mà bỏ qua ảnh hưởng mực nước ngầm Do đó, biện pháp phịng hạn chế ảnh hưởng mực nước ngầm cần thiết thiết kế xử lý 4.THIẾT KẾ XỬ LÝ ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH, PHÂN ĐOẠN KM496+839,34KM496+987,69: 4.1 Biện pháp xử lý: Để đảm bảo ổn định mái dốc đường sườn dốc, áp dụng biện pháp sau: - Loại trừ nguyên nhân phá hoại chổ tựa tự nhiên khối đất như: tránh cho mái đất khỏi bị xâm thực, tránh đào đất chân mái Ngồi cịn gia cố mái, xây dựng tường chắn đóng cọc chân mái để giử cho khối đất khỏi bị trượt - Làm cho khối đất mái không bị ẩm cách tăng cường tiêu nước mặt thoát nước tầng sâu - Giảm tải trọng tác dụng tác dụng cách cải thiện mặt cắt mái đất Trên sở phân tích biện pháp đề xuất, chọn phương án xử lý sụt trượt taluy dương cho phân đoạn sau: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 - Xây dựng tường trọng lực dọc suốt chân khối trượt, móng tường đặt sâu 0.5m lớp đá bột kết phong hố nặng cấp 4-6 (Hình 15) - Bố trí hệ thống rãnh xương cá rãnh đỉnh để thoát nước mặt (Hình 16) - Sau lưng tường chắn rãnh đỉnh bố trí hệ thống rãnh ngầm đóng vai trò hào chắn nước ngầm nhằm hạ nước ngầm khỏi phạm vi trượt (Hình 16) - Bố trí thêm cống Km496+829,09 (cọc 7) để thoát lượng nước mặt rãnh đỉnh lượng nước ngầm thu từ hệ thống rãnh ngầm - Bịt tất khe nứt có phạm vi khối trượt vùng lân cận để tránh nước mặt ngấm vào làm giảm yếu cường độ đất 0.50 ổồỡng tổỷ nhión 50 RAẻNH Aẽ HĩC XY VặẻA M100 Âạ 4x6 bc vi âëa k thût 2.00 Q Q E y E x P 4,0 âuûc a PCV Þ 300 khäng Phảm vi äúng nhỉû 30 läù hoa mai, L= 3,5 o 0.50 Màût trổồỹt P 2.20 Hỗnh 17: Caùc lổỷc taùc duỷng vo tỉåìng chàõn âáút m ÄÚng nhỉûa PVC Þ 300 âủc läù hoa mai Âáút sẹt luûn dy 40 cm 50 0.50 0.50 1/5 Q caï (nhaïnh chênh) 10% 80 4.00 Phảm vi rnh xỉång 60 0.40 P 0,5 Âàõp cạt hảt hảt thä 50 1.50 1/5 ÄÚN G NHặA PCV ị100 2m /NG 220 TặèN G CHếN BềNG BTCT BT MAẽC 150, CAO 4m Hỗnh 16: Raợnh ngáưm v rn h xỉång cạ (sau tỉåìng chàõn ) 0,5 0,5 0,5 2,2 Hỗnh 15: Cỏỳu taỷo tổồỡng chừn âáút 4.2 Kết kiểm toán tường chắn: Sau tiến hành thiết kế cấu tạo tường chắn (Hình 15), tiến hành kiểm tra theo điều kiện ổn định, ta kết sau (Sơ đồ lực hình 17): - Theo điều kiện ổn định trượt: Ktrượt =1,49 > 1,3 (ổn định) - Theo điều kiện ổn định lật: Klật = 2,8 >1,5 (ổn định) - Đánh giá độ lệch tâm: e = 0,55m - Theo điều kiện ứng suất đáy móng: σ1 = 1,256kG/cm2 < R’ =14,24kG/cm2 Trong R’: Ứng suất tính tốn trung bình lớp đá bột kết phong hoá nặng cấp 4-6 Kết luận: Tường chắn đảm bảo ổn định KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI: Việc đánh giá mức độ ổn định mái dốc đường theo phương pháp học cho thấy: - Các yếu tố gây ổn định cho mái đất thường tải trọng ngoài, trọng lượng thân đất, áp lực nước lỗ rỗng, lực động đất yếu tố khác Tham gia giữ cho mái dốc đường ổn định sức kháng trượt mái dốc (lực dính ma sát đất) - Đặc trưng cường độ đất thay đổi mạnh theo mùa năm Vì vậy, tính tốn kiểm tra ổn định mái đất cần dùng giá trị đặc trưng cường độ đất mùa bất lợi - Để dự tính mức độ ổn định sườn dốc cần phải điều tra xác định vị trí tương đối xác mặt trượt, tiêu lý đất trạng thái tính tốn (trường hợp bất lợi nhất), đồng thời cần xét ảnh hưởng đầy đủ yếu tố -Việc xác định đắn phù hợp với trạng thái bất lợi khó Mặt khác tượng ổn định sườn dốc thường tổ hợp nhiều ngun nhân, kết tính tốn độ ổn định sườn dốc mặt học thường gần Chính vậy, thực tế, để đánh giá ổn định mái dốc đường cách xác nhất, người ta thường kết hợp hai phương pháp học địa chất cơng trình Đối với đường sườn dốc chịu ảnh hưởng nước ngầm nước mặt cần lưu ý lựa chọn thông số tính tốn, đặc biệt cần có giải pháp xử lý nhằm hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng nước ngầm nước mặt Qua kết điều tra, phần lớn dạng ổn định sụt trượt mái taluy đường Hồ Chí Minh chủ yếu xảy hình thức ổn định sụt trượt vị trí phân cách hai lớp đất đá, lớp ổn định thường có địa chất phức tạp, chịu ảnh hưởng lớn mực nước ngầm, có cường độ thay nhiều trạng thái bảo hồ nước Do việc đề xuất giải pháp xử lý việc lực chọn kết cấu chống đỡ cần có giải pháp thiết kế hạ mực nước ngầm PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 6.TÀI LIỆU THAM KHẢO: R.Whitlow, Cơ học đất, tập 2, Nhà Xuất giáo dục – 1999 2.Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng, Cơ học đất–Nhà XB Khoa Học & Kỹ Thuật, HN 2000 Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Trục, Thiết kế đường ôtô, tập 2, Nhà XB Giáo dục – 2003 Hồ Chất, Doãn Minh Tâm, Sổ tay phòng hộ gia cố đường, Nhà XB GTVT – Hà Nội – 1985 Dương Học Hải, Hồ Chất, Phòng chống tượng phá hoại đường vùng núi Nhà XB Khoa Học & Kỹ Thuật – Hà Nội – 2002 Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, Nhà XB Xây Dựng – 2004 Tiêu chuẩn 22TCN 171-87, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải – 1996 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ MỎNG TẠO NHÁM THỐT NƯỚC (OGFC) CHO ĐƯỜNG ƠTƠ CAO TỐC STUDYING OPEN-GRAGED FRICTION COURSE (OGFC) FOR HIGHWAYS SVTH: Trương Thị Hồng Cúc - 01X3A GVHD: ThS Nguyễn Biên Cương TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu lớp phủ mỏng tạo nhám OGFC, lý sử dụng, lịch sử hình thành đặc điểm lớp tạo nhám thoát nước Trên sở tìm hiểu, thống kê nghiên cứu ứng dụng giới, đề tài đưa vấn đề chủ yếu việc thiết kế thi công lớp OGFC, nêu xu hướng phát triển lớp OGFC giới Việt Nam Từ đó, đề tài đưa kiến nghị, đề xuất ứng dụng lớp OGFC dùng điều kiện Việt Nam ABSTRACT This subject states researching Open Graded Friction Course (OGFC), the reasons of use, its formation history as well as its feature Basing on studying and collecting the researches and applications in the world, this indicates both the chief issues on designing and executing OGFC and its developing trends not only all over the world but also in Vietnam Thus, this points out the proposition about the applications of OGFC used in the context of Vietnam MỞ ĐẦU: 1.1 Lý chọn đề tài: Việc nâng cao tính an tồn, êm thuận cho đường, đặt biệt đường ơtơ có tốc độ cao vấn đề quan tâm hàng đầu kỹ sư cầu đường lẫn người sử dụng phương tiện giao thông Trên giới sử dụng phát triển giải pháp hiệu nhằm tăng ma sát, nước mặt cho đường ơtơ, sử dụng lớp phủ mỏng tạo nhám thoát nước OGFC Riêng Việt Nam, chưa có dự án áp dụng lớp mặt Vì vậy, đề tài nghiên cứu hỗn hợp OGFC với mong muốn tiếp cận, tìm hiểu cơng nghệ giới, từ áp dụng điều kiện cụ thể Việt Nam 1.2 Mục đích, đối tượng nghiên cứu: - Tìm hiểu tổng kết ứng dụng lớp tạo nhám thoát nước (OGFC) mặt đường cao tốc giới - Nghiên cứu khả ứng dụng lớp OGFC mặt đường cao tốc điều kiện cụ thể Việt Nam 1.3 Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu mức tổng quan ứng dụng Châu Âu giới, sâu tìm số nghiên cứu ứng dụng điển hình nước Mỹ Riêng Việt Nam, đề tài nghiên cứu bước đầu khả ứng dụng lớp OGFC cho đường cao tốc 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu: Những kinh nghiệm thiết kế ứng dụng lớp OGFC tổng kết lại, từ rút ngắn thời gian, cơng sức tìm tịi nghiên cứu lớp bêtông nhựa đặt biệt Những giá trị lý thuyết đề tài ứng dụng để phát triển nghiên cứu thực nghiệm, nhanh chóng tìm lớp OGFC hợp lý nhất, ứng dụng cho đường đất nước Tổng quan: Cho đến nay, giới có nhiều cơng trình nghiên cứu nước phát triển OGFC như: Mỹ, Canada, Đức, Anh, Thuỵ Sỹ, Ý, Hà Lan, Tây Ban Nha… Mỗi nước có nghiên cứu với mục đích tìm lớp OGFC phù hợp cho đất nước, địa phương Nhiều học kinh nghiệm rút sau thất bại thành công ban đầu Hiện tại, lớp OGFC ứng dụng thành công nhiều nước ban hành thành tiêu chuẩn kỹ thuật Cụ thể: Technical Advisory Open Graded Friction Courses (T 5040.31) U.S Department of Transportation Federal Highway Administration ban hành, Maintenance Technical Advisory Guide (TAG) California Department of Transportation ban hành PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Ở Việt Nam có nghiên cứu thử nghiệm ban đầu địa bàn Hà Nội chưa có quy trình kỹ thuật cho loại mặt đường Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu sử dụng đồ án - Nghiên cứu lý thuyết cốt liệu, cấp phối, đặc điểm lớp tạo nhám thoát nước OGFC - Thống kê, tổng kết kinh nghiệm nghiên cứu khai thác OGFC nước giới Nội dung đề tài: 4.1 Lịch sử phát triển lớp OGFC: - OGFC áp dụng lần đầu vào năm 1954, bang Arizona, với mục đích khắc phục nhược điểm bêtơng nhựa thông thường - Năm 1974, FHWA (Federal Highway Administration) phát triển công thức thiết kế hỗn hợp cho OGFC, DOT nhiều bang áp dụng - Đây hệ OGFC đầu tiên, nhược điểm lớn lớp bền - Năm 1992, GDOT đánh giá lại tính OGFC cải thiện hỗn hợp - Ở Châu Âu ban đầu sử dụng hỗn hợp có tên PEM với mục đích giống OGFC Về sau, người Mỹ có nghiên cứu PEM để hoàn thiện thêm hỗn hợp OGFC Thế hệ OGFC nhanh chóng áp dụng đường cao tốc khắp giới nhận ngày nhiều ủng hộ từ người sử dụng 4.2 Thành phần chức loại vật liệu hỗn hợp OGFC: 4.2.1 Thành phần vật liệu: Đá dăm, cát, nhựa, bột khoáng, sợi chất phụ gia khác 4.2.2 Chức loại vật liệu thành phần vật liệu: - Thành phần đá đăm, làm nên khung sườn chịu lực tạo độ nhám cần thiết bề mặt mặt đường - Vai trò cát để lấp lỗ rỗng hạt sườn đá dăm, làm tăng độ ổn định sườn với đá dăm làm thành cốt liệu khống vật bêtơng nhựa - Nhựa chất liên kết chủ yếu dùng để kết dính hạt cốt liệu khoáng vật lại với thành khối Nhựa Polyme sử dụng để nâng cao độ ổn định ngăn ngừa việc chảy nhựa - Bột khoáng với nhựa làm thành chất liên kết asphalt, bột khống cịn có vai trị lấp lỗ rỗng - Sợi thành phần vật liệu thêm vào với mục đích tăng độ ổn định ngăn ngừa chảy nhựa 4.3 Ưu điểm hạn chế lớp mặt OGFC: 4.3.1 Ưu điểm: 1/ Cho phép trì tốc độc cao, đảm bảo tốt ma sát 2/ Giảm nước mặt 3/ Giảm bắn nước toé nước 4/ Khả chống ồn cao hơn, giảm từ 3-5 dB so với mặt đường bêtông nhựa thông thường 5/ Cải thiện điều kiện ẩm ướt thời tiết, tăng tầm nhìn ban đêm 6/ Những tính chất tốt trì suốt thời gian sử dụng 4.3.2 Hạn chế: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 1/ Làm gia tăng tiềm bong bật lớp mặt đường phía (những lớp khơng đủ kín để chống lại xâm thực nguồn ẩm) 2/ Giảm tác dụng tác dụng tuyết băng 3/ Những khả đặc biệt bị giảm nhiều chỗ bị hư hỏng, phục hồi lại khả khơng tốt vùng khác 4/ Bị phụ thuộc vào điều kiện mặt đường bên 5/ Dễ bị nứt hư hỏng chỗ giao nhau, vị trí xe chạy chậm, đoạn cuối dốc, chỗ hãm xe chỗ có cấu tạo hình học đăc biệt 4.4 Tìm hiểu nghiên cứu OGFC: 4.4.1 Nghiên cứu cấp phối cốt liệu: *Nghiên cứu NCAT hỗn hợp OGFC, dùng loại cấp phối sau: Phần trăm lượng lọt qua sàng Cỡ sàng Cấp phối FHWA Cấp phối Cấp phối Cấp phối sử dụng 19mm 100 100 100 100 12,5mm 95 95 95 95 9,5mm 65 65 65 65 4,75mm 40 30 25 15 2,36mm 12 7 0,075mm 3 ♦Nghiên cứu tính thấm: Tính thấm xác định theo “phương pháp kiểm tra độ thấm Florida”, dùng máy đo độ thấm Chỉ tiêu đánh giá “độ thấm”, mô tả đơn vị m/ngày Kết thí nghiêm sau: ♦ Nghiên cứu độ bền, tuổi thọ: Độ bền, tuổi thọ hỗn hợp đánh giá phòng thí nghiệm qua thí nghiệm: - Thí nghiệm xác định độ hao mịn Cantabro Thí nghiệm dùng máy quay Los Angeles (LA), xác định “hệ số mài mòn Cantabro” Kết cho thấy, độ hao mòn tăng cốt liệu chế tạo từ hỗn hợp thô Tuy vậy, với hỗn hợp sử dụng cấp phối thô (15% lọt qua sàng 4,75mm), kết thí nghiệm nằm giới hạn cho phép - Thí nghiệm độ lún vệt bánh Kết đo lún thí nghiệm với “máy phân tích mặt đường bêtơng nhựa” sau: Cấp phối (% lọt qua sàng 4,75mm) Chiều sâu lún sau 8000vòng (mm) 15 4,05 25 3,83 30 4,29 40 3,41 4.4.2 Nghiên cứu cấp phối hỗn hợp: ♦ Thí nghiệm “Draindow”-xác định độ chảy nhựa hỗn hợp: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 10 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Phương án 12 12 48 Nút phức tạp Bảng 5: -Đánh giá mức độ nguy hiểm nút hệ số tai nạn tương đối Phương án G Ka Mức độ nguy hiểm ∑(M+N) Phương án1 557511 237 14,17 Rất nguy hiểm Phương án 189682 20,76 3,65 Ít nguy hiểm Phương án 503964 118,77 7,86 Ít nguy hiểm -Thời gian chậm xe, lực thông hành + Đối với nút giao thơng điều khiển tín hiệu đèn thời gian chậm xe trung bình xác định theo cơng thức: 2    tX  N    TCK 1 −    T    P  CK  (s/xe) + d = 0,9  N N     2.1 −  2.N 1 −   P P       Trong : TCK (s) : Thời gian chu kỳ tX (s) : Thời gian xanh chu kỳ N (xe/s) : Cường độ dòng đến P (xe/s) : Cường độ dòng bảo hòa Bảng 6: Tổn thất thời gian hành trình xe qua nút (phương án 2) Lưu lượng xe C Tck hướng N Đường dẫn vào nút (xcqđ/h) (s) N5 (xcqđ/h) Đà Nẵng 1107 4147,5 95 tx (s) D5 (s) 37 25 Huế 1018 4147,5 95 37 24 KCN Hòa Khánh 868 4147,5 95 29 30 Liên Chiểu-Thuận Phước 503 4147,5 95 29 27 Tây Bắc 476 4147,5 95 16 35 + Đối với nút giao thơng hình xuyến Tổng thời gian chậm xe hướng giao thơng tính từ lúc xe cuối hàng dừng lại đến lúc xe vượt khỏi vạch “DỪNG XE” xác định theo   3600   Vx         Vx  3600  Vx  Cm , x   Cm , x   (s/xe) công thức: D= + 900.T  −1 +  − 1 +  Cm , x Cm , x Cm , x 450.T         Bảng 7: Tổn thất thời gian hành trình xe qua nút (phương án 1) Đường dẫn vào nút A B C D Lưu lượng xe hướng N N (xcqđ/h) 2174 895 759 1823 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com C (xcqđ/h) D (s) 2679 1572 1155 2936 86 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 E 1106 2255 Bảng 8: Tổn thất thời gian hành trình xe qua nút (phương án 3) Lưu lượng xe hướng N Đường dẫn vào nút C (xcqđ/h) D (s) N (xcqđ/h) A 980 2679 B 895 2809 C 759 2193 D 615 2936 E 1106 3421 A : hướng Đà Nẵng, cửa B : hướng Tây Bắc, cửa C : hướng Liên Chiểu-Thuận Phước, cửa D : hướng Huế, cửa E : hướng Khu cơng nghiệp Hịa Khánh Bảng 9: Tính dự tốn phương án Phương án Tổng dự toán 10.387.074.663 9.945.748.382 41.304.567.946 KẾT LUẬN: Qua phân tích ta nhận thấy rằng: - Phương án mặt dù giá thành rẻ so với phương án cịn lại lại khơng hợp lý chu kỳ tối ưu pha cịn nhỏ, so với chiều dài để xe thoát khỏi nút không đủ thời gian, dẫn đến ùn tắc - Phương án 1,3: không gây ùn tắc, mức độ nguy hiểm phương án thấp PA1 Mức độ nguy hiểm PA1,3 lớn PA 2, PA 1, tạo cảnh quan đẹp có nhiều ưu điểm hơn, PA có giá cao PA Kiến nghị cải tạo Nút giao Quốc lộ 1A-Khu cơng nghiệp Hịa Khánh theo phương án nút giao thơng hình xuyến, kết hợp cầu vượt TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Bá Chương, Thiết kế đường tập 1, NXB Giáo Dục, năm 2003 Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Trục, Thiết kế đường tập 2, NXB Giáo Dục Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn thiết kế đường phố chính, đường Quảng trường thị 20TCVN 104-83 Bộ GTVT, Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm: 22TCN 211-93 Nguyễn Xuân Vinh, Thiết kế nút giao thông tổ chức giao thông đô thị, NXB GTVT Nguyễn Xuân Trục, Nguyễn Quang Đạo, Sổ tay thiết kế đường ôtô, NXB XD Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô : TCVN 4054 - 1998 N.I.Polivanov, Thiết kế cầu bê tông cốt thép cầu thép đường ôtô PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 87 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẢI ĐỊA KĨ THUẬT TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU THE STUDY OF GEOTEXTILES APPLICATION IN CONCULATING STABLE EMBANKMENTS OVER SOFT SOIL SVTH: Mai Thanh Sang - 01X3C GVHD:ThS Nguyễn Hồng Hải TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu ứng dụng vải địa kĩ thuật(ĐKT) nhằm mục đích nâng cao độ ổn định đường đắp đất yếu, xác định chiều cao đường đắp trường hợp xử lí khác nhau, nhằm tăng nhanh tốc độ gia tải rút ngắn thời gian thi cơng số trường hợp nâng cao chiều cao đắp mà khơng cần bố trí thiết bị tiêu nước ABSTRACT The study of geotextiles application is to upgrade the stable embankment over soft soil Dfiniing the height of embankment in different treatment case is increasing shorly at speed of loading capacity and shorting working time In some cases, we can upgrade the hight of embankment without installing drainage equipment ĐẶT VẤN ĐỀ: Ứng dụng vải ĐKT xử lý cơng trình xây dựng nói chung, cơng trình cầu đường nói riêng sử dụng phổ biến nước giới Việt Nam Ngoài chức như: làm lớp phân cách lớp vật liệu, tiêu thoát nước, lọc thấm, gia cố đất Trong năm gần đây, việc ứng dụng vải ĐKT đưa vào danh sách kỹ thuật gia cố đất truyền thống để xây dựng đường đất yếu Trong nhiều trường hợp, phương pháp xây dựng thơng thường, cơng trình khơng thể xây dựng được, có tốn Đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng vải ĐKT tính tốn ổn định đường đắp đất yếu ” nhằm mục đích nghiên cứu chức vải ĐKT việc tăng cường độ ổn định đắp, cho phép nâng cao chiều cao đắp so với chiều cao đắp thơng thường khơng có vải ĐKT mà đảm bảo ổn định đường, việc nâng cao chiều cao đắp giới hạn cho phép tăng nhanh tốc độ gia tải cần thiết nhằm tăng nhanh tốc độ cố kết đất yếu (đây yêu cầu cần thiết công trình có xử lý phương tiện nước thẳng đứng kết hợp gia tải trước) Mặc khác, đường đất yếu, có chiều sâu lớp đất yếu không lớn, tiến độ thi công không yêu cầu gấp, việc xử lý vải ĐKT cho phép người thiết kế nâng cao chiều cao đắp mà đảm bảo ổn định, không cần phải sử dụng biện pháp gia cố khác MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu đặc tính làm việc vải ĐKT ứng dụng để xử lý đắp đất yếu phương pháp đánh giá độ ổn định đắp đất đắp trường hợp có xử lý vải ĐKT - Trên sở lý thuyết tính tốn độ ổn định đắp đất yếu có xử lý vải ĐKT, xác định chiều cao đắp giới hạn đắp số trường hợp cụ thể rút số kết luận cần thiết - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số đất yếu (chiều sâu lớp đất yếu, lực dính khơng nước) đến chiều cao đắp giới hạn sử dụng loại vải ĐKT có cường độ chịu kéo khác PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Với mục đích nghiên cứu nêu trên, phương pháp nghiên cứu đề tài xuất phát từ lý thuyết trình tự tính tốn tác giả ngồi nước trình bày, kết hợp với việc tham khảo tài liệu hướng dẫn tính tốn số tài liệu nước ngồi cơng bố địa internet tác giả tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng đất yếu, đặc tính vải ĐKT đến chiều cao đắp giới hạn để từ rút số kết luận cần thiết nhằm giúp cho người thiết kế nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý đất yếu vải ĐKT trường hợp có khơng có thiết bị tiêu nước thẳng đứng PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 88 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Với mục đích phương pháp nghiên cứu nêu trên, phạm vi nghiên cứu đề tài sau: -Nền đắp có chiều cao H