BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU THU THẬP, TỔNG HỢP, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN THỐNG Đà VÀ ĐANG THỰC HIỆN THUỘC ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM” Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CƠNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam 7579-8 22/12/2009 H Ni 2009 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển MC LỤC I ĐẮP THEO THỜI GIAN I.1 Giới thiệu chung I.1.1 Chỉ dẫn chung: .3 I.1.2 Điều kiện/Cơ sở lựa chọn phương pháp: .3 I.1.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp 1.4 Ưu nhược điểm phương pháp: I.2 Các yêu cầu khảo sát địa chất .5 I.3 Tính tốn đắp phương pháp đợt chờ lún I.3.1 Tính tốn thơng số đắp I.3.2 Tính tốn kiểm tra ổn định: I.3.3 Tính toán lún 10 II NÂNG CAO ỔN ĐỊNH BẰNG PHẢN ÁP .12 II.1 Các quy định chung: 12 II.1.1 Điều kiện địa hình: 12 II.1.2 Vật liệu đắp: 12 II.1.3 Điều kiện thi công: 12 II.2 Xác định thông số mặt cắt: 13 II.2.1 Mặt cắt đê: 13 II.2.2 Mặt cắt bệ phản áp: 13 II.3 Phương pháp xác định thông qua vùng biến dạng dẻo: 13 II.4 Phương pháp toán đồ giải: 14 II.5 Tính tốn ổn định: 15 II.5.1 Xác định hệ số ổn định .15 II.5.2 Lún 15 III ĐÀO THAY THẾ TOÀN BỘ HOẶC MỘT PHẦN MĨNG 16 III.1 Mơ tả nguyên lý 16 III.1.1 Mặt cắt mô tả 16 III.1.1.2 Cơ chế tăng ổn định 17 III.2 Phạm vi áp dụng .17 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) ®ª biĨn III.3 Thiết kế lớp đất thay 17 III.3.1 Đệm cát 17 III.3.2 Đệm đất .25 III.4 Thi công lớp đất thay thế: .27 III.4.1 Thi công đệm cát: 27 III.4.2 Thi công đệm đất: 27 III.5 Một số giải pháp kết hợp: 27 III.5.1 Lót (hoặc vài) lớp vài ĐKT hố đào thân đê; 27 III.5.2 Khối đất thay bọc túi vải ĐKT 28 IV GIA CỐ NỀN BẰNG XƠ DỪA, CÀNH CÂY 29 IV.1 Mô tả mặt cắt kết cấu, cách bố trí gia cố đất xơ dừa, cành .29 IV.2 Phạm vi áp dụng .31 V GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC CÂY 31 V.1 Gia cố mảng cừ tràm: .31 V.1.1 Phương pháp 1: Dựa vào tương quan lực gây cắt lực chống cắt với lực cản đất yếu theo điều kiện sau đây: .31 V.1.2 Phương pháp 2: Cung trượt trụ tròn 33 V.2 Cọc cừ tràm 34 V.2.1 Tính tốn cọc tràm theo sức chịu tải: 34 V.2.2 Tính tốn cọc tràm theo khả biến dạng 34 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển I ĐẮP THEO THỜI GIAN I.1 Giới thiệu chung I.1.1 Chỉ dẫn chung: - Thiết kế mặt cắt đê cần tiến hành cho phân đoạn Các phân đoạn chia theo điều kiện đê, vật liệu đắp đê, điều kiện ngoại lực yêu cầu sử dụng Mỗi phân đoạn chọn mặt cắt ngang đại diện làm đối tượng thiết kế thân đê, vào để có sở xác định cần hay khơng cần có biện pháp xử lý nền, thân đảm bảo độ ổn định đê trình làm việc có giải pháp thi cơng hợp lý cho phân đoạn I.1.2 Điều kiện/Cơ sở lựa chọn phương pháp: Tuyến đê thường chạy dài qua vùng đất yếu, dùng phương pháp xử lý tốn Chỉ đoạn đê xung yếu, có chiều cao 5m cần xây dựng thời gian ngắn, tuyến đê kết hợp làm đường giao thông xử dụng biện pháp xử lý Đối với tuyến đê không cao cho phép kéo dài thời gian thi cơng, biện pháp hiệu chia chiều cao đê thành hai ba lớp đắp nâng cao dần nhiều năm tạo điều kiện đất cố kết tăng khả chịu tải Trước tính tốn ổn định tổng thể mái dốc đê đất yếu cần phải xác định chiều cao giới hạn cho phép [Hgh] khối đất đắp theo khả chịu tải đất yếu [Hgh] tính theo cơng thức sau: [Hgh]= Hay 5,14.C u Kγ ® [Hgh]= 5,14 xC Kγ ® x(1 - 5,14.tgϕ w ) (1-1) Nếu chiều cao yêu cầu đê (hđê) thấp chiều cao giới hạn cho phép, hđ≤Hgh, ta đắp đê trực tiếp thiên nhiên Nếu hđ ≥Hgh tức đất không đủ khả chịu tải trọng đê phải tìm giải pháp nâng cao sức chịu tải đất yếu trước đắp đê chiều cao yêu cầu I.1.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp Tốc độ thi cơng cơng trình mặt học tốc độ tăng tải trọng lên đất Sức chống cắt (góc ma sát ϕ lực dính C) đất phụ thuộc vào trạng thái độ chặt - độ ẩm Đất yếu có hệ số rỗng độ ẩm tự nhiên lớn sức chống cắt nhỏ Khi tác dụng áp lực nén chưa vượt khả chịu tải đất nền, nước lỗ rỗng đất thoát làm giảm độ ẩm (W), giảm hệ số rỗng (e), tăng dung trọng khô (γc) đất Theo lý thuyết cố kết q trình lèn chặt đất dính bão hịa nước q trình ứng suất trung hịa (nt) giảm ứng suất hiệu (pt) tăng lên Mặt khác, theo lý thuyết Coulomb cường độ chống trượt đất tỷ lệ với pt: t = pt.tgϕ + c (1-2) Như vậy, tốc độ tăng tải chậm có thời gian để đạt trị số ứng suất pt lớn sức chịu tải tăng Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển Da vo c im trên, phân đoạn đê theo chiều cao đắp đất nhiều thời đoạn khác nhằm nâng cao dần sức chịu tải đất cho phù hợp với chiều cao khối đất đắp Các bước thực sau: Xác định chiều cao giới hạn cho phép [Hgh]= H gh (1-3) K Trong đó: Hgh - chiều cao đắp giới hạn khối đất đắp đất yếu trạng thái tự nhiên ban đầu theo công thức: Hgh = (π + 2).C γ® (1-4) Với: C - lực dính đơn vị đất nền; γđ - Dung trọng tự nhiên đất K - hệ số an tồn cho phép, chọn K=1,25 [Hgh] có giá trị trung bình chiều cao đắp an toàn Hat chiều cao đắp giới hạn Hgh Nếu chiều cao yêu cầu đê (Hđ) nhỏ [Hgh] cần đắp lần mà không cần phân đoạn theo chiều cao Nếu Hđ > [Hgh] phải phân đoạn đê theo chiều cao để đắp nhiều thời đoạn khác Gọi chiều cao lớp đất đắp lần thứ h1 Nếu dung trọng đất đắp γđ, áp lực lớp đất thứ tác dụng lên P1 = γ1 x h1 Muốn cho cố kết mà không bị phá hoại phải chọn h1 cho áp lực P1 lớn áp lực tiền cố kết đất nền, không vượt tải trọng an toàn (Pat) đất yếu Sau đắp xong lớp h1 phải chờ thời gian (T1) cần thiết để đất đạt mức độ cố kết yêu cầu tiếp tục đắp lớp thứ hai Chiều dày lớp thứ hai (h2) xác định thơng qua tính tốn với u cầu: áp lực cột đất sau đắp lớp hai P2 = γđ (h1+h2) không vượt khả chịu tải đất yếu cố kết áp lực lớp h1 sau thi gian T1 Chiều cao đắp Nu kt tính tốn có h1+h2 [Hgh], chiều dày lớp đất thứ hai chọn: h2 = [Hgh] - h1 (1-20) Đắp xong lớp đất thứ hai phải chờ sau thời đoạn T2 đắp tiếp I.3.1.6 Kiểm tra khả chịu tải nền: Đối với đê biển qua vùng đất yếu, nhiều trường hợp cho thấy rằng, hệ số an toàn chống trượt Kminmin>1 đê bị phá hoại Sự phá hoại không xảy theo cung trượt trịn hai bên mái dốc đê, mà đê bị phá hoại kéo theo đổ sập thân đê Do vậy, đê biển qua vùng đất yếu cần phải xét đến vấn đề khả chịu tải đất yếu đê chiều cao giới hạn đất đắp thân đê Trong chuyên đề sử dụng phương pháp cân giới hạn GS.TS Trần Như Hối dùng đánh giá khả chịu tải đất đê Ủy ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước cơng nhận quyền tác giả năm 1984 Trên hình 2-4 sơ đồ làm việc tính tốn khối đất đắp AABB, chịu tác dụng đồng thời lực thẳng đứng (đất đắp) lực nằm ngang (nước) Nếu cắt theo BB, phải tính trạng thái ứng suất nền, mà áp lực đất đắp dạng hình thang AABB Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển l thẳng đứng, giá trị lớn P = γh, q coi phân bố mặt B-B áp lực nước gây P=γh A A h H1 q O B B x b y Hình 2-4: Sơ đồ làm việc tính tốn khả chịu tải Để đảm bảo cho khối đất hoàn toàn ổn định, sức chịu cho phép [p], [q] phải lớn p, q đất đắp nước Các giá trị [p], [q] xác định sau: [p] = γHqhf + γHγb + HcC > P = γđh (1-21) [q] = n(γHqhf + γHγb + HcC) > q = Q/b (1-22) Trong đó: [P], [q] - tương ứng sức chịu tải theo phương đứng ngang; P - Tải trọng khối đắp tác dụng lên nền; Q - áp lực nước đáy khối đắp; n = q/P h,hf - tương ứng chiều cao đê độ sâu chơn móng (m); b - 1/2 chiều rộng đáy đê (m); γ, ϕ, C - Tương ứng dung trọng (T/m3), góc ma sát (độ), lực dính đất (T/m2); γđ - Dung trọng đất đắp (T/m3); Hq, Hγ, Hc - Tương ứng hệ số phụ thuộc γ, ϕ, C, b tra bảng 15-3, 15-4, 15-5 phần phụ lục I.3.2 Tính tốn kiểm tra ổn định: I.3.2.1 Ổn định thấm; - Tổ hợp mực nước tính tốn bất lợi là: Mực nước mái đê dâng cao đến mực nước lũ thiết kế, mực nước bên đê thấp khơng có nước - Nội dung tính tốn: Tính tốn đường bão hồ thấm ổn định chống thấm mái đê bên Xác định lưu lượng thấm q gradien thấm J điểm dòng thấm I.3.2.2 Ổn định trượt cục tổng thể Ổn định tổng thể: * Cỏc trng hp tớnh toỏn: Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) ®ª biĨn E = γhđ(hm+0,5hđ) (3-16) ⎡ ⎤ b N1 = ⎢(Pmax − γh m ) + γh m + γ d h d ⎥ bd ⎣ ⎦ T = N1tgϕ1 (3-17) (3-18) Trong đó: β - Góc nghiêng ứng với mặt phẳng trượt AD; ϕđ - Góc ma sát cát lớp đệm; Pmax - Áp lực tối đa (áp lực giới hạn) tải trọng tính tốn tác dụng đáy móng; ϕ1 - Góc ma sát cát với lớp đất nằm lớp đệm; γ, γđ - Trọng lượng thể tích lớp đất yếu lớp đệm cát Sau thay biểu thức (3-16), (3-17), (3-18) vào biểu thức (3-15) ký hiệu: n= b bd k= γd γ đồng thời biến đổi ta tìm trị số trung bình áp lực tối đa Pmax tác dụng đáy móng sau: ⎧ h d ( h m + 0,5h d ) + a (h m + kh d − nh m )[tgϕ1 + tg (β − ϕ d )] ⎫ −⎪ ⎪ (b d − a ) tg (β − ϕ d ) − atgϕ1 γ⎪ ⎪ Pmax = ⎨ ⎬ (3-19) n ⎪ [hmc + 0,5( b + c + a ) khd ]tg (β − ϕd ) ⎪ ⎪ ⎪ ( bd − a ) tg (β − ϕd ) − atgϕ1 ⎩ ⎭ Trường hợp 2: Mặt trượt AD cắt qua mặt phẳng thẳng đứng CF Trong trường hợp này, trị số N1 T1 khơng, đó: Pmax = ⎤ γ (b + c) tgβ ⎡ (b + c )tgβ + 2h m 2h m c ⎢ (b + c )tg (β − ϕ ) − (b + c) tgβ − k ⎥ 2b d ⎣ ⎦ (3-20) Để tiện tính tốn, cơng thức (3-20) đề nghị viết dạng đơn giản sau: pmax = γ [m (A1 − kD1 ) + 2hm(mB1 − c)] 2b (3-21) Trong đó: M=b+c A1 = (3-22) tg 2β tg (β − ϕ d ) (3-23) 22 Chuyªn đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển B1 = tg tg ( − ϕ d ) (3-24) D = tg β (3-25) Các trị số A1, B1, D1 công thức 3-21 phụ thuộc β ϕđ tra bảng 15-11 phần phụ lục: Như vậy, việc tính tốn kích thước lớp đệm cát phụ thuộc vào việc chọn trị số Pmax Sau cho góc nghiêng β thay đổi ứng với trị số khác dựa vào hai công thức (3-19), (3-20) công thức (3-21), tìm trị số Pmax tối thiểu kết tính tốn Trị số Pmax tối thiểu sau chọn phải thoả mãn điều kiện sau đây: tt σ0 ≤ p max 1,1 (3-26) Trong đó: tt σ - Ứng suất trung bình tính tốn tải trọng tính tốn tác dụng đáy móng, xác định sau: - Trường hợp móng chịu tải trọng tâm: tt σ = γ tb h m + ∑N tt (3-27) F - Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm: tt tt σ max + σ σ = tt σ ∑N tt max = γ tb h m (3-28) ∑N + F tt ∑M ± W tt (3-29) ∑ M tt - Tổng tải trọng thẳng đứng tính tốn tổng mơmen tính tốn tác dụng đáy móng tt F - diện tích đáy móng W - Mơđun chống uốn đáy móng Xác định chiều rộng lớp đệm theo phương pháp B.I Đalmatov cho kết đáng tin cậy hợp lý đất yếu trạng thái bão hoà nước có tính nén lớn Tuy nhiên, so với phương pháp khác phương pháp có q trình tính toán phức tạp xác định trị số Pmax tối thiểu 3/ Xác định kích thước lớp đệm cát dựa vào sở đề nghị khác: Ngoài hai phương pháp tính tốn kích thước lớp đệm cát ứng dụng nhiều thiết kế sản xuất trên, cớ phương pháp đề nghị khác dựa vào sở khác Chẳng hạn, số tác giả đề nghị xác định kích thước lớp đệm cát dựa vào phát triển vùng biến dạng dẻo đáy móng Xu hướng áp dụng thiết kế đệm cát đường, đất đắp qua vùng bùn lầy… 23 Chuyªn đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển Trong nhng nm gn õy, dựa vào kết thí nghiệm mơ hình lớp đệm cát quang đàn hồi, với trường hợp hđ > 0,4 b1 (b1- nửa chiều rộng đáy móng) Tochkov đưa số đề nghị sau • Biểu đồ ứng suất tiếp xúc đáy lớp đệm cát có dạng đường parabol (hình 3-4) trị số ứng suất điểm biểu đồ xác định sau: pn = pmax − η 1+ η (3-30) Trong đó: Pmax = σ0 = η= σ b1 ⎛π ⎞ ⎜ − 1⎟(b1 + h d tgα ) ⎝2 ⎠ ∑N b1 x b d1 (3-31) (3-32) Hình 3-4: Biểu đồ ứng suất tiếp xúc đáy lớp đệm cát (theo Tochkov) (3-33) x - khoảng cách từ điểm khảo sát ứng suất đến trục z bđ1 - nửa chiều rộng lớp đệm cát (bđ1= bd ) • Bằng cách gần đúng, Tochkov đề nghị biểu thức xác định chiều dày hđ lớp đệm cát ứng với vùng biến dạng dẻo bắt đầu xuất đất yếu, có dạng sau (trong trường hợp toán phẳng): hđ = K + K1 − (K − b1 ) Trong đó: K0 = 0,835[cot gϕ + γ (h m + h d )] 0,416 γ (h m + h d )(0,56 − 1,32 sin ϕ) + γ sin ϕ γ K1 = 0,835σ b1 (1,07 − 1,59 sin ϕ) γ sin ϕ γ - trọng lượng thể tích trung bình lớp đất nằm lớp đất yếu γ - trọng lượng thể tích lớp đất yếu c ϕ - Lực dính góc ma sát lớp đất yếu Có tác giả khác V.V Nikolăv quan niệm mặt phẳng thẳng đứng phân cách lớp đệm cát với lớp đất yếu xung quanh tường chắn mỏng mà chiều cao tường chiều dày hđ lớp đệm cát Khi tường chắn mỏng có hai dạng áp lực tác dụng: áp lực chủ động E0 tải trọng công trình truyền xuống trọng lượng thân lớp đệm cát gây ra, áp lực 24 Chuyªn đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển b ng Eb ca lp đất yếu xung quanh lớp đệm cát Theo ông kích thước lớp đệm cát xác định vào điều kiện cân bằng: Eb = (1,2÷1,5)Ec Ec = E’c + E’’c Trong đó: E’c - Áp lực chủ động tải trọng cơng trình truyền xuống E’’c - Áp lực chủ động trọng lượng thân lớp đệm cát gây III.3.1.3 Tính tốn lún Việc tính tốn lún cho có bố trí lớp đệm cát xem nhiều lớp đất Dùng công thức 1-23 để tính tốn lún cho III.3.2 Đệm đất Đối với cơng trình xây dựng đất đắp trạng thái ẩm mực nước ngầm sâu dùng phương pháp gia cố nhân tạo đệm đất Vật liệu làm lớp đệm trường hợp thường đất sét pha cát lấy khu vực xây dựng Đôi người ta dùng đất cát pha sét sét chuẩn bị để làm vật liệu lớp đệm So với phương pháp gia cố nhân tạo đệm cát phương pháp thay lớp đất đắp đệm đất kinh tế tận dụng vật liệu địa phương Tính tốn thiết kế đệm đất nói chung tương tự đệm cát điều kiện áp dụng có khác nhau, phụ thuộc vào tính chất tải trọng cơng trình tình hình địa chất, thuỷ văn khu vực xây dựng Xác định kích thước lớp đệm đất phụ thuộc vào điều kiện biến dạng đất nền, nghĩa tổng ứng suất tải trọng cơng trình trọng lượng thân lớp đệm không vượt áp lực tiêu chuẩn mặt lớp đất đáy lớp đệm, đồng thời độ lún công trình khơng lớn độ lún giới hạn cho phép qui định qui phạm thiết kế móng Dựa vào điều kiện trên, chiều dày lớp đệm đất xác định theo cơng thức sau đây: Hđ = n1b Trong đó: n1 - Hệ số xét đến điều kiện áp lực tác dụng đáy móng, tra bảng 15-12 phần phụ lục b - chiều rộng móng Chiều rộng lớp đệm đất xác định theo công thức: bđ = b(1+2n2) (cm) Trong đó: n2 - hệ số xét đến đặc tính phân bố biến dạng ngang nền: - Khi tải trọng p = 1,5-2,0kG/cm2 tác dụng lên n2 = 0,3 - Khi p = 2,5-3,0 kG/cm2 n2 = 0,35 25 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển Khi thiết kế đệm đất đất có tính nén lớn tính nén khơng đồng chiều rộng lớp đệm xác định theo phương pháp đề nghị Y.M Abêlêv Theo phương pháp này, chiều rộng lớp đệm thiết kế dựa vào điều kiện ứng suất ngang tải trọng thẳng đứng cơng trình truyền xuống nhỏ ứng suất ngang giới hạn cho phép đất yếu, nghĩa là: Hình 3-5: Sơ đồ tải trọng tính tốn σy ≤ q Trong đó: σy - ứng suất ngang tải trọng thẳng đứng cơng trình σy = kyp ky - hệ số, phụ thuộc vào tỷ số z y tra bảng 15-13 phần phụ lục b b p = σ tc - γhm σ tc - ứng suất tiêu chuẩn trung bình đáy móng, tải trọng cơng trình truyền xuống; γ - trọng lượng thể tích đất; hm - chiều sâu đặt móng; q - ứng suất ngang giới hạn cho phép đất nền; q = n3Rtc n3 - hệ số áp lực ngang đất yếu trạng thái thiên nhiên, lấy sau: - Đối với đất cát n3 = 0,35-0,41 - Đối với sét pha cát n3 = 0,5-0,7 - Đối với đất sét n3 = 0,7-0,74 Rtc - áp lực tiêu chuẩn trờn t yu 26 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển III.4 Thi công lớp đất thay thế: III.4.1 Thi công đệm cát: Cát chọn làm vật liệu lớp đệm rải thành lớp Chiều dày lớp rải phụ thuộc vào thiết bị đầm nén mà qui định, tham khảo bảng 15-14 phần phụ lục Khi đầm nén đệm cát đầm bàn rung bố trí ghép hai, ba đầm bàn rung với nhau, chia diện đầm thành nhiều khu vực nhỏ để đầm Lúc đầm đầm theo trình tự hàng lối, vết đầm chồng lên vết nửa đầm Theo kinh nghiệm thi công, đầm thời gian 15-20 phút diện đầm 6m2 cát lớp đệm đạt đến độ chặt trung bình Nếu dùng hỗn hợp cát sỏi làm vật liệu lớp đệm thời gian đầm 40phút diện đầm 12m2, độ chặt lớp đệm đạt tới D = 0,70 Trường hợp đầm nén đệm cát xe bánh xích T-54 C100 u cầu vệt xích phải sát Sau đầm lượt ngang xong lại phải chuyển sang lượt dọc khác tiến hành đạt tới độ chặt thiết kế thơi Tốc độ di chuyển lúc ban đầu xe thường vào khoảng 25m/phút Theo kinh nghiệm thi công, cát trung cần đầm xe bánh xích vào khoảng 3-4 lượt đảm bảo đạt đến độ chặt D=0,65 (hoặc k=0,95) đầm 6-7 lượt k = 0,7 Nếu đầm nén đệm cát theo phương pháp xỉa lắc cát nước dùng loại xỉa thép dài 1,3-1,4m có 4-6 răng, xỉa dài 15-30cm, rộng 24cm; trọng lượng toàn xỉa vào khoảng 4,5kg Khi thi công lớp cát rải dày vào khoảng 15-20cm so với lớp cát Chiều dày trung bình lớp cát rải 30-35cm Vì phương pháp xỉa thi cơng điều kiện bão hồ nước, mực nước ngập lớp đệm phải cao mặt lớp cát rải vào khoảng 510cm Quá trình vận hành phương pháp xỉa sau: nâng xỉa lên cao khoảng 50cm, sau thả rơi tự tiến hành lắc xỉa ngập sâu dần vào đệm cát Mỗi lần xỉa lắc khoảng 16 lần, lượt dọc lại tiếp đến lượt ngang Theo kinh nghiệm thi công, lớp cát rải cần xỉa bốn lần đạt độ chặt trung bình III.4.2 Thi cơng đệm đất: Trình tự thi cơng đệm đất tương tự giống đệm cát Tuy nhiên, vật liệu làm lớp đệm khác nhau, số chi tiết kỹ thuật đầm nén đất có khác Sự khác trình bày chi tiết chuyên đề 31 III.5 Một số giải pháp kết hợp: III.5.1 Lót (hoặc vài) lớp vài ĐKT hố đào thân đê; Do đặc điểm đất yếu sức chịu tải nhỏ tính nén lún lớn nên đào bỏ phần móng thay lớp cát lớp đất tốt cải thiện phần lún ổn định Tuy nhiên, giai đoạn đầu q trình thi cơng khai thác thường có tượng lớp đất thay bị lún chìm vào đất yếu đẩy trồi đất yếu phía hai bên Tận dụng khả phân cách vải ĐKT lót (hoặc vài) lớp vải vào hố đào để vừa ngăn chặn tượng lún chìm đồng thời vải cịn có tác dụng phân bố lại tải trọng cơng trình phía trờn xung nn 27 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển Trường hợp thay phần lớp đất yếu đê khơng ổn định đặt vài lớp vải vào thân đê để tăng khả chống cắt đất đắp tăng ổn định cho đê III.5.2 Khối đất thay bọc túi vải ĐKT Khối đất thay bọc túi vải ĐKT tạo loại vật liệu tổng hợp tốt cho việc xử lý nguyên nhân sau: - Cường độ chống cắt đất + vải lớn nhiều so với đất khả chịu tải tăng - Khối đất thay có tính ép co thấp nên giảm độ lún cơng trình - Túi vải có khă dẫn nước tốt làm tăng nhanh trình cố kết chịu tải trọng ngoài; III.5.3 Yêu cầu vải ĐKT dùng để lót bọc đất Vải ĐKT dùng để lót hố đào thay đất bọc đất thay yêu cầu phải đảm bảo điều kiện sau đây: - Chặn đất tốt: Các lỗ vải phải đủ nhỏ để giữ không cho hạt đất có độ lớn định lớp đất thay di chuyển vào đất Kích thước lỗ lọc vải chọn tuỳ theo độ đồng Cu d50 đất Cu xác định theo công thức: Cu = d 60 d10 Trong đó: d60 - đường kính hạt đất có 60% khối lượng hạt nhỏ d10 - đường kính hạt đất có 10% khối lượng hạt nhỏ d50 - đường kính hạt đất có 50% khối lượng hạt nhỏ Tuỳ theo đặc trưng hạt độ đồng Cu đất, kích thước lỗ lọc vải phải không vượt giá trị qui định bảng 15-15 phần phụ lục: - Thấm nước tốt: Vải đặt vào phải đảm bảo không làm thay đổi qui luật dịng thấm, nghĩa vải phải có độ thấm đủ lớn cho nước qua không gây áp lực đẩy mức cho phép Hệ số thấm vải địa kỹ thuật phải thoả mãn yêu cầu: kg≥ t.k 5.d 50 Trong đó: kg - hệ số thấm vải địa kỹ thuật t - độ dày vải k - hệ số thấm đất - Chống tắc: Vải phải có độ hổng đủ lớn để khơng bị tắc q trình làm việc Theo kinh nghiệm nước ngồi, vải khơng dệt, tỷ diện tớch l hng so vi 28 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) ®ª biĨn tổng diện tích vải phải 30%; vải dệt, tỷ diện tích lỗ so với diện tích vải phải 4% IV GIA CỐ NỀN BẰNG XƠ DỪA, CÀNH CÂY Bố trí lớp tiếp giáp cơng trình có tác dụng lực nằm ngang phân tích cung trượt để làm tăng lực kháng cắt kết làm tăng tính ổn định cơng trình Ngồi ra, có phân bố lại ứng suất lên mặt tiếp giáp tiếp nhận phần ứng suất cắt nằm ngang nên giảm biến dạng đứng ngang tăng chiều cao khối đắp Cần ý rằng, chưa xác định cách chắn tương tác khối gia cố (bằng xơ dừa cành cây) với khối đắp, nên khó mà đưa tiêu chuẩn tính tốn Người viết có lẽ nên: IV.1 Mơ tả mặt cắt kết cấu, cách bố trí gia cố đất xơ dừa, cành IV.1.1 Gia cố xơ dừa * Tính thảm lưới xơ dừa Xơ dừa se lại thành sợi đường kính ÷ 6mm dệt thành thảm lưới vng có kích thước mắt lưới 2,5x2,5cm, sản xuất thành kích thước 2x20m Một mặt với tính nước nhanh, hệ thống nhiều lớp thảm chia cắt khối đất đắp khiến làm việc hệ thống lưới bấc thấm, hút, tập trung dẫn thoát nước nhanh ngoài, tăng nhanh độ cố kết lớp đất đắp, tăng tiêu lực học (γ, ϕ, C) khối đất đắp Mặt khác với tính chịu nén, chịu kéo, chịu cắt tốt, làm việc ô lưới cốt đất nâng cao khả chịu lực, giảm nhỏ tính biến dạng nén lún khối đất đắp Với ưu điểm vượt trội nên thảm lưới xơ dừa ứng dụng làm cốt đất bấc thấm * Trình tự lắp đặt thảm lưới xơ dừa - Làm cốt đất, bấc thấm Dọn vệ sinh san lấp mặt đê Trải thảm lưới xơ dừa lên mặt nền, chiều dài lưới thiếu nối cách chồng hai đầu nối lên đoạn 0,5m, nối theo chiều ngang lưới (chiều dọc đê) cần đặt khít mép lưới, hai đầu lưới phải dài phạm vi đắp bên 1m Đất đắp phủ lên bề mặt thảm với chiều dày 0,4 ÷ 0,5m, sau gấp hai đầu lưới lên theo chiều cao 0,4 ÷ 0,5m phần gấp theo bề mặt 0,5 ÷ 0,6m Tiếp trải lớp thứ 2, thứ cho n p n nh 29 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) ®ª biĨn Hình 4-1: Sơ đồ bố trí lớp xơ dừa làm cốt đất bấc thấm Trong trường hợp cần thiết tăng cường lớp vải địa kỹ thuật Lớp vải địa kỹ thuật trải mặt để phân cách đất đắp đất phân phối tải trọng đất đắp qua lớp vải địa kỹ thuật, lớp thứ hai, lớp thứ thảm lưới xơ dừa, lớp vải địa kỹ thuật đắp đến đỉnh đê Hình 4-2: Mặt cắt đê bố trí vải địa kỹ thuật - Bảo vệ mái Một số đoạn đê phải đắp cát pha Mùa khơ gió thổi bay hết cát, mùa mưa bị dòng chảy mưa gây sạt lở mái, gây biến dạng ổn định mái Dùng lưới thảm xơ dừa phủ lên mái phủ lên lớp bùn sét dày ÷ 8cm trồng cỏ gieo cỏ lên mặt đê sau thời gian ngắn cỏ mọc kín mái đê IV.1.2 Gia cố cành (đắp đất bè) - Bè mềm: thường làm bó cành nhỏ có đường kính 25cm Vật liệu bè mềm thường loại nhỏ dài nứa, vầu, cành tre, loại sú, vẹt, tàu dừa … có đường kính 1-5cm, dài 1-2m trở lên Các loại cành nói phải tươi - Bè cứng: thường làm tre, tràm tươi có đường kính lớn ghép lại thành bè Bè đặt mặt lớp đất yếu đắp đất lên Bè tre, cừ tràm ngăn ngừa không cho mặt trượt sâu, mở rộng diện tích truyền tải, ngăn cách khơng cho khối đất chìm ngập sâu đột ngột vào đất yếu Sau thời gian ngắn, độ lún đất yếu bè bị chìm ngập xuống mực nước ngầm khó mục nát, kéo dài thời gian sử dụng trình cố kết Xử lý đất yếu theo giải pháp cần phải theo dõi thường xuyên p bự lỳn trờn nh 30 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển IV.2 Phm vi ỏp dng p đê có lưới thảm xơ dừa sử dụng thích hợp cho đất yếu bão hịa nước, tính nén lún cao đất đắp trạng thái chảy nhão, trường hẹp, quĩ đất hạn chế vốn đầu tư ban đầu cao Vì nên sử dụng nơi mà phương pháp thông thường thực Đắp đê dùng cành thường áp dụng cho đất yếu bão hòa nước, nguồn vật liệu hạn chế, vùng có nhiều loại số lượng lớn thích hợp cho việc khai thác làm bè V GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC CÂY Gia cố cọc dùng dạng mảng cọc đóng phân bố cọc vây đóng theo Cũng PP gia cố xơ dừa, cành trên, phân đưa số kết cấu điển hình quy định phạm vi áp dụng Tuy nhiên, có số kết nghiên cứu sức chịu tải cọc tràm nên phần u cầu tính tốn cho số ví dụ để thấy hiệu phương án Trong cần suy nghĩ thêm phương án trải lớp vải ĐKT lên đầu cọc V.1 Gia cố mảng cừ tràm: V.1.1 Phương pháp 1: Dựa vào tương quan lực gây cắt lực chống cắt với lực cản đất yếu theo điều kiện sau đây: Hình 5-1: Cấu tạo lưới cừ tràm nằm ngang Hình 5-2: Tính tốn lưới cừ tràm nằm ngang - Tràm chịu lực chủ yếu đặt vng góc với trục tuyến cơng trình - Cừ tràm liên kết với cừ tràm chịu lực chủ yếu - Lớp đệm cát thoát nước Hiệu số tổng ứng suất cắt tải trọng gây tổng sức chống cắt đất vùng hoạt động (do ứng suất cắt gây ra) nhỏ tổng lực ma sát lực cản lưới cừ tràm ngang gây Q (tính theo 1m chiều dài) Dz Dz 0 ∫ (t zx q − t zx p )dz − ∫ [(σq + γz)tgϕ + C]dz ≤ Q (3-42) Ở τzx(q) τzx(p) - ứng suất cắt áp lực pháp tuyến (q) áp lực tiếp tuyến (p) với mặt cắt σz(q): ứng suất pháp độ sâu z áp lực pháp tuyn q gõy 31 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biĨn Trong trường hợp này, để đơn giản tính tốn đưa tải trọng phân bố dạng hình thang dạng phân bố hình chữ nhật tương đương theo diện tích có đáy đường trung bình hình thang Đồng thời vùng hoạt động D thường nhỏ, nên coi ứng suất pháp tải trọng pháp tuyến gây lớp đất yếu mặt không đổi theo chiều sâu Với điều kiện nêu trên, trị ứng suất cắt τzx(q) τzx(p) theo mặt cắt nằm ngang tìm theo lý thuyết học đất Dạng biểu đồ ứng suất cắt đất sức chống cắt đất theo chiều sâu (trên trục d=x/b) đưa dạng tuyến tính đơn giản Để tính tốn thiên an tồn tính trị τzx(q) ứng với trục z qua mép tải trọng phân bố chữ nhật, cịn trị τzx(p) tính với trục đối xứng Tổng lực ma sát lực cản (Q) lưới cừ tràm ngang gây xác định sau: Lực ma sát cừ tràm N01 đặt vng góc với trục tuyến đê tạo tính theo nguyên tắc lực ma sát tác dụng xung quanh cọc Hình 5-3 a - sơ đồ tính tốn lực ma sát cừ tràm đặt vng góc với trục tuyến đê b - sơ đồ để tính tốn lực cản tác dụng lên cừ tràm liên kết Cường độ lực ma sát phạm vi AB CD xác định: f1 = ½ γHtgϕ (3-43) Cường độ lực ma sát phạm vi BC xác định: f2 = γ H tgϕ (3-44) Theo sơ đồ hình 5-3a lực ma sát tác dụng lên cừ tràm N01 xác định biểu thức: Qp = 2Ω (af1+bf2) (3-45) Trong Ω chu vi tiết diện ngang trung bình cừ tràm Lực cản cừ tràm liên kết N02 tạo tính theo nguyên tắc áp lực bị động đất tác dụng lên cừ tràm Theo sơ đồ hình 5-3b cường độ áp lực bị động trung bình đất tác dụng lên cừ tràm N02 xác định theo biểu thức: Etb = γtg2(450 + ϕ/2) (H+d/2) Trong đó: d - đường kính cừ tràm H - chiều cao từ đỉnh cừ tràm đến mặt nn 32 (3-46) Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển Lc cản cừ tràm N02 phạm vi 1m theo chiều dài tuyến cơng trình xác định theo biểu thức: Eb = γ tg2(450 + ϕ/2) (H+d/2).1.1m (3-47) Số lượng cừ tràm nằm ngang N01 cừ tràm liên kết N02 xác định từ điều kiện ổn định: 1/2 ∑ τ zx − (qtgϕ + C) D.1m≤ n1Q1 + n2Eb (3-48) Trong đó: n1 - số lượng cừ tràm nằm ngang N01 1m dài tuyến đường n2 - số lượng cừ tràm liên kết cần thiết ∑τ zx - tổng ứng suất cắt q p gây độ sâu z=0 V.1.2 Phương pháp 2: Cung trượt trụ trịn Hình 5-4: Sơ đồ tính tốn lưới cừ tràm nằm ngang theo phương pháp mặt trượt trụ trịn Việc tính tốn lưới cừ tràm xuất phát mặt trượt trụ trịn Khi có đặt lưới cừ tràm ngang, ứng với mặt trượt nguy hiểm nhất, hệ số ổn định tối thiểu xác định theo biểu thức: n Kmin = ∑ (W cosα tgϕ i =1 i i i + C i l i ) + Q(sin α i tgϕi + cosα i ) n ∑ W sin α i (3-49) i i=1 Trong đó: Q - lực ma sát lực cản áp lực bị động lưới cừ tràm ngang tạo khoảng chiều dài L Lực Q tạo lực chống trượt mặt trượt tâm trượt nguy hiểm Việc xác định lực Q trình bày phương án I ứng với phần lưới cừ tràm khoảng chiều dài L Lưới cừ tràm ngang phải đặt cho thoả mãn điều kiện ổn định tổng thể đê đất yếu: Kmin = 1,2 ữ 1,5 33 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển V.2 Cọc cừ tràm V.2.1 Tính tốn cọc tràm theo sức chịu tải: - Sức chịu tải tính tốn cọc tràm đơn theo điều kiện vật liệu xác định theo biểu thức: Pđ = 0,6FcRng (3-50) Trong đó: Fc - diện tích tiết diện ngang cọc tràm; Rng - cường độ chịu nén tính tốn dọc thớ gỗ tràm (phần lõi) - Sức chịu tải tính tốn cọc tràm đơn theo điều kiện đất xác định sau: + Đối với cọc tràm làm việc giống cọc chống, trị số Pđ tính tốn theo cơng thức: Pđ = Pgh (3-51) K1 Trong Pgh = RcFc Rc - sức kháng tính tốn đất mũi cọc Trường hợp có số liệu thí nghiệm phịng khoan khảo sát, trị số Rc xác định sơ theo cơng thức: Rc = 1,3.c.Nc + γ.1.Nq + 0,6.γ dc Nγ (3-52) Trong đó: l : chiều dài cọc tràm Nc, Nq, Nγ : tra bảng 15-16 phần phụ lục C : lực dính đơn vị (T/m2) dc : đường kính cọc tràm γ : trọng lượng thể tích đất mũi cọc (T/m3) V.2.2 Tính tốn cọc tràm theo khả biến dạng * Độ lún ổn định (độ lún cuối cùng) móng cọc tràm tính theo sơ đồ móng khối qui ước sơ đồ móng tương đương Nếu tính tốn móng cọc tràm theo sơ đồ móng khối qui ước trị số độ lún ổn định S xác định sau: - Khi kích thước đáy móng khối qui ước nhỏ 10m, trị số S tính tốn theo ba công thức sau đây: S= n ∑β i =1 S= n i hi σ zi E 0i (3-53) (3-54) ∑1+ε i =1 h iσ zi 1i 34 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển S= Trong ú: 1i − ε 2i hi i =1 + ε 1i n ∑ βi = − E0i ai: (3-55) 2( µ0i )2 − µ0i (3-56) modul biến dạng hệ số nén lớp đất thứ i ε1i ε2i: hệ số rỗng lớp đất thứ i ứng suất trung bình trọng lượng thân đất, ứng suất trung bình phụ thêm tải trọng cơng trình trọng lượng khối móng qui ước gây nên, xác định biểu đồ đường cong nén hi µ0i: chiều dày hệ số nở hông lớp đất thứ i σ zi : ứng suất trung bình phụ thêm lớp đất thứ i, nằm phạm vi chịu nén mũi cọc tràm n: số lớp đất khảo sát nằm phạm vi chịu nén mũi cọc tràm - Khi kích thước đáy móng khối qui ước lớn 10m, trị số S tính tốn theo cơng thức: n S = bp0M ∑ i =1 K i − K i −1 E 0i (3-57) Trong đó: b: bề rộng móng móng khối qui ước hình chữ nhật hay đường kính móng khối qui ước hình trịn P0: Ứng suất trung bình đáy móng khối qui ước M: Hệ số hiệu chỉnh tra bảng 15-17 phần phụ lục Ki Ki-1: hệ số tra bảng 15-18 phần phụ lục Việc xác định chiều dày phạm vi chịu nén cho hai trường hợp qui định tiêu chuẩn TCXD 45-78 * Khi thiết kế móng cọc tràm đóng lớp đất dính bão hồ nước, loại bùn sét hữu cơ, loại đất than bùn than bùn, để dự đoán độ lún diễn biến theo thời gian sơ xác định theo cơng thức gần dưa sở lý thuyết cố kết thấm: S(t) = a hp (1 − M z ) + ε1 (3-58) Trong đó: M z : hệ số phụ thuộc thông số Tz xác định biểu đồ k (1 + ε tb ) ⎛ t ⎞ với Cz= z ⎟ aγ n ⎝h ⎠ Tz = Cz ⎜ (3-59) t: thời gian xác định độ lún h: chiều dày lớp đất mũi cọc tràm nằm phạm vi vùng chịu nén 35 Chuyên đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) đê biển kz: h s thm đất mũi cọc tràm theo phương thẳng đứng γn: trọng lượng thể tích nước lỗ rỗng ε1 εtb: hệ số rỗng ban đầu hệ số rỗng trung bình đất trình cố kết mũi cọc tràm * Khi đánh giá độ lún móng cọc tràm diễn biến theo thời gian, xét đến ảnh hưởng biến dạng từ biến yếu tố nhớt đất gây nên, trị số S(t) trường hợp xác định theo biểu thức: ⎡ ⎛ ⎛ ηt ⎞ ⎞⎤ ⎜ ⎟ ⎢ a1 +a ⎜ 1-e⎝ a2 ⎠ ⎟ ⎥ S(t) = hp0 ⎢ ⎜ ⎟⎥ ⎝ ⎠⎦ ⎣ (3-60) Trong đó: a1 a2 h: thông số xác định thực nghiệm máy nén cố kết chiều Đối với thông số h cịn xác định máy cắt ứng biến tính tốn theo cơng thức: h= τ − τ gh h d (s.kG/cm2) ν (3-61) Trong đó: τ τgh: ứng suất cắt ứng suất cắt giới hạn (kg/cm2) h: tốc độ biến dạng mẫu đất (cm/s) hd: chiều cao mẫu đất thí nghiệm (cm) 36 ... để phân cách đất đắp đất phân phối tải trọng đất đắp qua lớp vải địa kỹ thu? ??t, lớp thứ hai, lớp thứ thảm lưới xơ dừa, lớp vải địa kỹ thu? ??t đắp đến đỉnh đê Hình 4-2: Mặt cắt đê bố trí vải địa. .. người ta dùng đất cát pha sét sét chuẩn bị để làm vật liệu lớp đệm So với phương pháp gia cố nhân tạo đệm cát phương pháp thay lớp đất đắp đệm đất kinh tế tận dụng vật liệu địa phương Tính tốn... đề: Các giải pháp truyền thống nâng cao ổn định (trợt, lún) ®ª biĨn Trường hợp thay phần lớp đất yếu đê khơng ổn định đặt vài lớp vải vào thân đê để tăng khả chống cắt đất đắp tăng ổn định cho đê