Giáo trình Xây dựng đường ô tô F1: Xây dựng nền đường (Phần 2) - Trường Đại học Giao thông vận tải

Nội dung text: Giáo trình Xây dựng đường ô tô F1: Xây dựng nền đường (Phần 2) - Trường Đại học Giao thông vận tải

1. Chương 6: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ - Chú ý: + Lỗ mìn có thể bố trí theo các sơđồ sau: b b a a a) Sơđồ chữ nhật b) Sơđồ hoa mai + Khi nổ phá theo phương pháp lỗ mìn người ta thường bố trí hai lỗ mìn đặc biệt ở sát ranh giới đào gọi là lỗ mìn gọt mặt và lỗ mìn tạo nứt. Nổ phá gọt mặt được tiến hành sau khi hoàn thành việc nổ phá phần chính. Mục đích là tạo sự bằng phẳng cho mái ta luy. Còn nổ phá tạo nứt thì lại thực hiện trước khi nổ phá phần chính. Mục đích là tạo khe nứt trước. Khe nứt này có tác dụng cách ly hoặc giảm chấn động khiến cho phần đất đá hoặc các công trình nằm ngoài ranh giới đào không bị chấn động, đồng thời khống chế để quá trình nổ phá không quá phạm vi yêu cầu. Hai lỗ mìn này phải được bố trí thuốc nổ trên suốt chiều sâu lỗ mìn. + Chiều sâu lỗ mìn phải đảm bảo: * phạm vi đào. * đường kháng nhỏ nhất W để tránh áp lực nổ phá tập trung cả vào lỗ mìn -> không hiệu quả. + Chiều dài nạp thuốc : Lthuốc = (1/2-1/3) chiều sâu lỗ mìn 6.3 Phương pháp nổ bầu - Phương pháp nổ bầu là phương pháp mở rộng thể tích ở đáy các lỗ mìn thông thường thành các bầu tròn để chứa được lượng thuốc nổ nhiều hơn. - Sau khi khoan tạo các lỗ mìn nhỏ, người ta cho nổ một lượng nhỏ thuốc nổ ở đáy lỗ khoan để tạo thành bầu chứa thuốc nổ. - Sau mỗi lần nổ tạo bầu cần vét sạch đất đá lên. Các lần nổ cách nhau từ 15 – 30’ để đảm bảo an toàn. Cần kiểm tra kích thước của bầu xem có đạt yêu cầu hay không. - Ưu điểm của phương pháp nổ bầu : + Tăng được hiệu quả nổ phá nhờ tác dụng tập trung thuốc nổ. + Hiệu suất nổ phá tính theo 1mét dài lỗ khoan tăng lên -> tiết kiệm được chi phí tạo lỗ khoan. - Nhược điểm của phương pháp nổ bầu : + Tốn thời gian cho công tác tạo bầu. + Khó áp dụng được với đá cứng. + Đá vỡ ra không đều. - Phương pháp này thích hợp với các loại đá mềm, đất cứng. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 87
2. Chương 6: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ 6.4 Phương pháp hầm thuốc - Dùng mìn nhỏ để nổ phá tạo các đường hầm (hầm theo phương ngang hoặc giếng thẳng đứng), sau đó bố trí thuốc nổ và tiến hành nổ phá. - Trong xây dựng nền đường : có thể dùng các hầm thuốc chứa từ 20 – 200 kg thuốc nổ để tiến hành nổ phá trên các đoạn nền đào hoàn toàn hoặc nền đào chữ L trên sườn dốc có khối lượng đất đá đào lớn, tập trung. - Phương pháp này do dùng nhiều thuốc nổ nhiều thuốc nổ nên cho năng suất cao nhưng dễ gây mất ổn định cho nền đường và các công trình xung quanh. Do đó không áp dụng đối với các vùng địa chất không ổn định hoặc gần các công trình khác. Thông thường, dùng ở những nơi có khối lượng đất đá lớn, tập trung hoặc đoạn đường cần thi công gấp. 6.5 Phương pháp nổ vi sai - Nổ phá vi sai là phương pháp nổ khống chế cho các khối thuốc nổ nổ cách quãng nhau một thời gian rất nhỏ (phần trăm hoặc phần nghìn giây). - Nổ phá vi sai có ưu điểm là tận dụng năng lượng nổ, đợt nổ sau sẽ nổ vào lúc mà tác dụng phá hoại đất đá do đợt nổ trước sinh ra chưa triệt tiêu hết. Các đợt nổ sau vừa có thêm mặt tự do, vừa tận dụng được năng lượng nổ của các đợt nổ trước làm cho hiệu quả tăng lên, tạo điều kiện tăng cự ly giữa các khối thuốc nổ và giảm được lượng thuốc nổ cần thiết. - Nổ phá vi sai còn có thể giảm nhỏ được tác dụng phá hoại của sóng địa chấn tới các công trình xung quanh nhờ các đợt sóng địa chấn liên tiếp của các đợt nổ cản trở lẫn nhau. - Khi chọn phương pháp nổ vi sai thì vấn đề quan trọng là xác định khoảng thời gian t giữa các đợt nổ cho hợp lý: + t phải đủ dài để đợt nổ trước kịp tạo nên mặt tự do cho đợt nổ sau (thời gian này để khối đất đá nổ ra do đợt nổ trước tung lên cao nhất) + Nhưng t không được dài quá vì nhưvậy một phần đất đá sẽ rơi trở lại lấp mất phần nổ đợt trước, đồng thời có thể ảnh hưởng đến khối nổ thuộc đợt sau, ví dụ sẽ phá hoại hệ thống gây nổ làm đợt nổ sau bị câm. - Có rất nhiều công thức kinh nghiệm để tính t, nhưng phổ biến nhất là công thức sau: t = Kt.W Trong đó: W: đường kháng nhỏ nhất (m). -3 Kt: hệ số phụ thuộc tính chất của đất đá cần nổ phá (10 s/m). Có thể ham khảo Kt theo bảng sau: Loại đá Tính chất Kt 1. Đá granit, peridolit, poocfia, thạch anh, xienhit Rất cứng 3 2. Quắc zit có chứa sắt, sa thạch, phiến thạch biến chất Cứng 4 3. Đá vôi, cẩm thạch Cứng vừa 5 4. Macnơ, đá phấn, than đá Nứt nẻ, mềm yếu 6 - Theo kinh nghiệm sản xuất thì thường nên chọn 5 - 100% giây; ở nước ta theo kinh nghiệm tổng kết được (mỏ đá Núi Voi) nên chọn t = 30 - 70% giây Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 88
3. Chương 6: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ - Để khống chế t thì có thể dùng các kíp nổ vi sai hay dùng máy khống chế vi sai. 6.6 Phương pháp nổ phá định hướng - Nổ phá định hướng có đặc điểm là sau khi nổ đất đá sẽ tung đi theo một hướng định trước với một cự li định trước. + Phương hướng định trước này trùng với hướng đường kháng bé nhất. + Cự ly định trước thì phụ thuộc rất nhiều yếu tố và hiện đang được nghiên cứu về lý thuyết tính toán cũng nhưthực nghiệm. - Công thức kinh nghiệm để ước tính phạm vi đất đá tung đến sau khi nổ x = 5n W , (mét) x: là phạm vi kể từ mặt tự do của hầm thuốc đến nơi xa nhất đất đá có thể tung đến được sau khi nổ (nhưvậy đất đá sẽ rơi trong phạm vi x). n: chỉ số nổ. W: đường kháng nhỏ nhất - Thiết kế nổ phá định hướng phải làm sao cho đất đá nổ ra tập trung rơi nhiều nhất vào vị trí đã định. Nhưvậy phải thiết kế sao cho phương hướng đường kháng bé nhất của tất cả các khối thuốc nổ có hình chiếu nằm tập trung giao nhau ở mộtđiểm tưc là trung tâm định vị. Trường hợp nổ có nhiều mặt thoáng thì phải khống chế vị trí khối thuốc nổ để đất đá tung đi được, để chắc chắn, khi thiết kế nổ phá định hướng phải cho nổ thí nghiệm trong điều kiện thực tế. - Trong ngành giao thông các nước cũng đã sử dụng khá nhiều nổ phá định hướng, ở nước ta cũng đã dùng trong một số trường hợp nhưđể đào kênh (giống nhưnền đào hoàn toàn) hoặc lắp hố bom, tuy nhiên mới là bước đầu. $-7 - ĐẢM BẢO AN TOÀN KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NỔ PHÁ. 7.1 Cự ly an toàn khi nổ phá - Cự ly bay xa nhất của đất đá : L = 20 n 2 W ,mét. Trong đó : + n : chỉ số nổ tung. + W: đường kháng nhỏ nhất. - Khoảng cách an toàn do chấn động khi nổ mìn đối với các công trình xung quanh : Rc = Kc. . 3 Q , mét Trong đó : + Kc : hệ số phụ thuộc tính chất của đất ở nền của các công trình xung quanh. + : hệ số phụ thuộc chỉ số nổ n . + Q : tổng khối lượng thuốc nổ của các hầm thuốc nổ có thời gian như nhau hoặc nổ chênh nhau không quá 2 phút và cự ly cách công trình cần bảo vệ như nhau (chênh nhau không quá 10%). - Khoảng cách an toàn do tác dụng xung kích của sóng không khí khi nổ : Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 89
4. Chương 6: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ Rb = Kb. Q , mét Trong đó : + Kb : hệ số phụ thuộc cách bố trí thuốc nổ và mức độ hưhỏng của công trình. Với người chọn Kb = 5. + Q : lượng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ mìn hoặc 1 hầm thuốc. - Khoảng cách an toàn đối với người khi nổ phá : + 400 m : Nổ mìn mặt ngoài, nổ lỗ mìn sâu, nổ hầm thuốc. + 300m : Nổ mìn hầm thuốc nhỏ. + 200m : Nổ lỗ nhỏ, nổ mìn bầu. + 50m : Nổ mở rộng bầu. 7.2 Quy định về an toàn khi thi công nổ phá - Phải có thiết kế chi tiết tổ chức thi công nổ phá (gọi là hộ chiếu) trong đó ghi rõ: sơđồ bố trí các lỗ mìn, hầm mìn, loại, chiều sâu lỗ mìn, hầm mìn lượng thuốc, loại chất nổ, loại kíp, chiều dài dây cháy chậm, chiều dài đoạn lấp lỗ, vật liệu lấp lỗ của mỗi lỗ mìn, hầm mìn, tổng số thuốc nổ dùng trong một đợt, phương pháp gây nổ - Hộ chiếu phải phổ biến kỹ cho tất cả cán bộ và công nhân trực tiếp thi công, yêu cầu chấp hành thật nghiêm chỉnh và sau khi nổ phải ghi kết quả kèm theo các nhận xét rồi nộp lại cho người có trách nhiệm theo dõi chỉ đạo. - Phải có người chuyên trách chỉ đạo thi công nổ phá trong bất cứ một trường hợp nào. Nhiệm vu là duyệt thiết kế, hộ chiếu, cho lĩnh thuốc nổ, chỉ huy thi công và chỉ huy lúc gây nổ cũng nhưgiải quyết các sự việc sau khi nổ. - Thợ mìn nên chuyên môn hóa và bắt buộc phải được huấn luyện (có kiểm tra đạt yêu cầu) trước khi thi công hoặc làm bất cứ một việc gì có liên quan đến vật liệu nổ (vận chuyển, bốc dỡ ). - Phải quy định thời gian nổ mìn (thường chọn vào thời gian thưa người qua lại) và phải được thông báo rộng rãi cho nhân dân quanh vùng. Phải có vọng gác cảnh giới, quản lý giao thông và người đi lại. - Tiếp xúc với vật liệu nổ không được hút thuốc lá, không được làm gì để phát sinh ra tia lửa trong vùng 100m cách vật liệu nổ. Không để bất cứ một vật gì, một hành động gì gây ra va đập vào vật liệu nổ hoặc đánh rơi vật liệu nổ, không được dùng dao, sắt, thép hoặc các dụng cụ có thể phát sinh ra tia lửa để cắt thuốc nổ, không được lôi kéo, xách dây dẫn điện của kíp điện. - Phải có hiệu lệnh nổ mìn, gồm hiệu lệnh báo trước (yêu cầu sơtán người và thiết bị), hiệu lệnh chuẩn bị nổ mìn (sẵn sàng để kiểm tra), hiệu lệnh gây nổ, hiệu lệnh báo yên (sau khi đã kiểm tra thấy bảo đảm an toàn). - Khi nổ mìn người chỉ huy phải tự mình hoặc phân công theo dõi số tiếng nổ để biết mìn đã nổ hết chưa. Nếu biết chắc chắn mìn nổ hết và đất đá nơi nổ mìn đã ổn định thì cũng phải đợi sau năm phút mới được rời nơi trú ẩn về kiểm tra. Nếu không nắm chắc hoặc biết có mìn câm thì phải đợi ít nhất 15 phút. Kiểm tra sau khi nổ, đối chiếu với hộ chiếu phát hiện những chỗ nghi là có mìn câm và những chỗ đất đá cheo leo dễ sụt gây tai nạn để kịp thời có biện pháp xử lý. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 90
5. Chương 6: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ - Trường hợp có mìn câm (không nổ) phải báo hiệu. Công việc xử lý mìn câm phải hết sức ít người, và phải tiến hành dưới sự hướng dẫn của người có trách nhiệm chính. Trong mọi trường hợp cấm dùng tay hay bất cứ vật gì để moi hoặc rút dây lấy kíp trong lỗ mìn ra. Trường hợp thuốc nổ chỉ cháy phụt lên mà không nổ thì mặc dù còn hay hết thuốc cũng cấm đào hoặc khoan lại, phải đợi hết nóng mới được tìm cách nạp thuốc bắn lại. $-8 – TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH NỔ PHÁ 8.1. Lập hộ chiếu nổ mìn: - Tài liệu: + Bản đồ, bình đồ khu vực trong đó thể hiện chi tiết về địa hình địa vật và các đực trưng của địa hình của đố tượng cần nổ phá. - Nội dung của hộ chiếu (bản thiết kế tổ chức thi côngnổ phá) + Sơđồ bố trí các lỗ mìn, số lượng lỗ mìn. + Chiều sâu và đường kính lỗ mìn, lượng thuốc nổ, chiều sâu nạp thuốc, chiều dài đoạn lấp lỗ, vật liệu lấp lỗ của mỗi lỗ mìn, loại chất nổ, loại kíp, chiều dài dây cháy chậm, tổng sốthuốc nổ dùng trong một đợt, phương pháp gây nổ + Xác định được khoảng cách an toàn đối với người và công trình xung quanh. + Vị trí của các trạm gác. + Vị trí ẩn nấp của công nhân, thợ nổ mìn. 8.2. Trình duyệt cơquan chức năng. - Sau khi đã thiết kế xong hộ chiếu nổ mìn thì phải trình hộ chiếu lên các cơ quan chức năng phê duệt ( thanh tra kỹ thuật an toàn của nhà nước, công an tỉnh thành phố ) 8.3. Thi công - Sau khi hộ chiếu nổ mìn được phê duyệt thì tiến hành thi công theo trình tự sau: + Tạo lỗ mìn bằng thủ công, máy hơi ép hoặc máy khoan. + Chuẩn bị các vật liệu nổ. + Nạp thuốc nổ và đấu ghép mạng lưới nổ. + Lấp lỗ. + Kiểm tra. + Tiến hành cho nổ theo mệnh lệnh. 8.4. Kiểm tra và xử lý mìn câm. - Xác định vị trí mìn câm. - Khoanh vùng để đảm bảo an toàn, cắm cờ báo hiệu. - Dùng máy nén khí để thổi vật liệu lấp lỗ mìn. - Bố trí hệ thống gây nổ và cho nổ lại. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 91
6. Chương 7: XÂY DUNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CHƯƠNG 7 XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU $.1 - KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẤT YÊÚ 1.1. Khái niệm. Đường ô tô qua mọi vùng khác nhau với địa hình, địa chất thuỷ văn khác nhau. Hầu nhưở vùng nào, trên đất nước ta cũng có thể gặp đất yếu. Ở vùng đồng bằng, thường có các lớp bùn sét, bùn cát ở dưới. Vùng biển thường có đất ngập mặn, Vùng Tây nguyên có đất đỏ bazan có tính trương nở lớn khi gặp nước. Các vùng đất yếu thường gặp ở nước ta là: - Vùng đồng bằng Bắc bộ. - Đồng bằng Thanh – Nghệ – Tĩnh. - Đồng bằng ven biển miền trung. - Đồng bằng Nam bộ. Trong xây dựng đường ở nước ta đã có không ít hiện tượng sụt lở nghiêm trọng do đất yếu. Đầu năm 1999, nền đắp đầu cầu Hàm Rồng (Thanh Hoá) cao 8m, coa gia cố bấc thấm ở dưới và vải địa kỹ thuật ở ta luy, nhưng mới đắp cao 6m đã bị lún sụt 2m và làm trồi ruộng lúa hai bên cao lên 75 – 85cm. Quốc lộ 57 (Thanh Chương – Nghệ An) và Quốc lộ 1 (Km121 – Bắc Giang) bị sụt lở xé đôi tim đường hàng cây số. Những sự cố trên đây có thể do thiết kế hoặc thi công nhưng trước hết cho ta thấy tính chất phức tạp của đất yếu. Tính chất chung của đất yếu: - Đất yếu là đất có khả năng chịu lực thấp (<1daN/cm2). - Có tính nén lún mạnh. - Góc nội ma sát ( ) và lực dính đơn vị (C) nhỏ: ( <100, C <0.15 daN/cm2). - Hàm lượng nước cao, khối lượng thể tích nhỏ. - Độ thấm nước rất nhỏ. Một số loại đất yếu thường gặp: * Đất sét mềm: là các loại đất sét hoặc á sét bão hoà nước. Các hạt sét (kích thước <0.05mm) và hoạt tính của nó với nước trong đất làm cho đất sét mang những tính chất mà những loại đất khác không có: khi bị thấm nước thì hoá mềm, nhưng khả năng thoát nước rất chậm. * Bùn: Là các lớp đất tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước mặn, gồm các hạt rất nhỏ (<0.02mm), các chất hữu cơdưới 10%. Theo thành phần hạt, bùn có thể là á cát, á sét, sét và cát mịn. Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tạicác đáy biển, vũng, vịnh, hồ, ao hoặc các bãi bồ cửa sông. Bùn luôn no nước và yếu về mặt chịu lực * Than bùn: được hình thành do sự phân huỷ chất hữu cơ(chủ yếu là thực vật). Hàm lượng hữu cơchiếm 20-80%, thường có màu đen hoặc nâu sẫm, cấu trúc Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 92
7. Chương 7: XÂY DUNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU không mịn. Dung trọng khô rất thấp (0,3-0,9T/m3). Độ ẩm tự nhiên cao (85-95%), hệ số nén lún lớn. * Cát chảy: là cát mịn, rời rạc, có nhiều chất hữu cơhoặc hạt sét, hàm lượng hạt bụi (0.05-0.002mm) chiếm 60-70% hoặc lớn hơn nữa. Khi bị bão hoà nước có thể bị pha loãng. Khi bị chấn động hoặc chịu ứng suất thuỷ động thì chuyển sang trạng thái lỏng nhớt gọi là cát chảy. * Đất bazan: Có độ rỗng rất lớn và dung trọng khô rất nhỏ. Thành phần hạt gần giống á sét, khả năng thấm nước khá cao. 1.2. Tổng quan các phương pháp xử lí khi xây dựng nền đường trên đất yếu. - Khi thiết kế gặp đất yếu, thì biện pháp nghĩ đến đầu tiên là đưa tuyến ra khỏi khu vực có đất yếu. - Trong trường hợp không tránh được thì phải tiến hành khảo sát các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật để lựa chọn các phương pháp xử lí trên cơsở các nguyên tắc sau: + Ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật của đường. + Khả năng kinh phí, vốn đầu tư. + Dựa vào tiến độ thi công. + Tính chất và chiều dầy của đất yếu. + Phương tiện thi công. - Trên thực tế các biện pháp xử lí khi xây dựng nền đường trên đất yếu có thể phân làm ba nhóm sau: + Thay đổi, sửa chữa đồ án thiết kế (giảm chiều cao nền đắp, di chuyển vị trí tuyến đến khu vực không có đất yếu hoặc có nhưng chiều dày mỏng). Đây là biện pháp tốt nhất nên cố gắng áp dụng. + Các biện pháp liên quan đến việc bố trí thời gian (XD nền đắp theo giai đoạn), các giải pháp về vật liệu (đắp bằng vật liệu nhẹ, bệ phản áp, đào bỏ một phần đất yếu), hoặc liên quan đến cả hai biện pháp trên (gia tải tạm thời). + Các giải pháp xử lí bản thân nền đất yếu (nhưcọc ba lát, cọc cát, bấc thấm ). $.2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU 2.1. Các biện pháp xử lí dưới tác dụng của thời gian hoặc tải trọng. Mục đích: - Bảo đảm sự ổn định của nền đắp trong khi xây dựng. - Đạt được một tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công. 2.1.1. Xây dựng nền đắp theo giai đoạn. - Cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp do vậy để cho nền đường ổn định thì cần tăng dần cường độ của nó lên bằng cách đắp từng lớp một, chờ một thời gian cho nền ổn định, cường độ đất nền tăng lên, khả năng chịu tải lớn hơn thì mới đắp lớp tiếp theo. - Phương pháp này có nhược điểm là thời gian xây dựng kéo dài. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 93
8. Chương 7: XÂY DUNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU 2.1.2. Tăng chiều rộng của nền đường, làm bệ phản áp. - Khi cường độ chống cắt của nền đất yếu quá nhỏ, không đủ để xây dựng nền đắp theo giai đoạn hoặc khi cần tiến độ thi công nhanh htì có thể dùng bệ phản áp. - Bệ phản áp có tác dụng nhưmột đối trọng làm tăng ổn định, giảm khả năng trồi đất ra hai bên. - Biện pháp này có nhược điểm là chiếm dụng diện tích mặt bằng lớn. 2.1.3. Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu. - Tuỳ theo chiều dày và tính chất của đất yếu mà có thể đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu. - Có thể áp dụng biện pháp này trong các trường hợp sau: + Khi thời hạn đưa vào sử dụng là rất ngắn. + Các đặc trưng cơhọc của đất yếu nhỏ. (VD: nhỏ). + Cao độ thiết kế rất gần cao độ thiên nhiên. 2.1.4. Giảm trọng lượng nền đắp. Có thể giảm trọng lượng nền đắp trên đất yếu bằng hai cách: - Giảm chiều cao nền đắp đến trị số tối thiểu cho phép căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn (đảm bảo chiều cao tối thiểu của nền đường cũng nhưchiều cao tối thiểu trên mực nước tính toán theo quy phạm). Nếu là nền đường ở bãi sông có thể giảm mực nước dâng bằng cách tăng khẩu độ cầu. - Dùng vật liệu nhẹ để đắp. Vật liệu này phải bảo đảm các yêu cầu sau: + Dung trọng nhỏ. + Không ăn mòn bê tông và thép. + Có khả năng chịu nén tốt nhưng độ nén lún nhỏ. + Không gây ô nhiễm môi trường. - VD: Dăm bào, mạt cưa, tro bay, xỉ lò cao 2.1.5. Phương pháp gia tải tạm thời. - Dùng một tải trọng đặt lên nền đắp (thường là 2-3m nền đắp bổ sung) trong một thời gian sao cho trong thời gian đó nền đường sẽ đạt được độ lún dự kiến. Phương pháp này cho phép đạt được một độ cố kết yêu cầu trong thời gian ngắn. - Trong các trường hợp sau biện pháp gia tải tạm thời không nên áp dụng: + Chiều cao nền đắp lớn (nếu đắp thêm sẽ mất ổn định) + Chiều dày lớp đất yếu lớn (>5m). 2.1.6. Biện pháp cải tạo điều kiện ổn định và biến dạng của đất yếu. - Khi lớp đất yếu có chiều dày không lớn và nằm trực tiếp dưới nền đắp thì có thể dùng các biện pháp nhưlàm lớp đệm cát, đệm đá Trong thực tế thường dùng đệm cát, đệm sỏi đá để thay thế lớp đất yếu chiều dày dưới 3m cho móng các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, dưới bản đáy các công trình thuỷ lợi. - Biện pháp này không áp dụng khi chiều dày đất yếu lớn hoặc trong các lớp đất yếu có nước ngầm. 2.1.6.1. Làm lớp đệm cát. - Áp dụng khi: + Chiều cao nền đắp từ 6-9m. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 94
9. Chương 7: XÂY DUNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU + Lớp đất yếu không quá dày. NÒn ®¾p §Öm c¸t §Êt yÕu a) Líp ®Öm c¸t ®Æt trùc tiÕp trªn ®Êt yÕu. NÒn ®¾p §Öm c¸t §Êt yÕu b) Líp ®Öm c¸t sau khi ®· ®µo bá mét phÊn ®Êt yÕu. + Có nguồn cát ở gần. 2.1.6.2. Làm lớp đệm đá sỏi. Khi đất yếu dưới nền đắp ở trạng thái bão hoà nước, có chiều dày nhỏ hơn 3m và dưới lớp đất yếu là lớp chịu lực tốt đồng thời xuất hiện nước có áp lực cao dùng lớp đệm cát không thích hợp thì có thể sử dụng đệm đá hộc, đá dăm, sỏi sạn. 2.1.7. Đắp đất trên bè. - Bè có thể làm bằng tre, gỗ, nứa, bó cành cây. - Bè có tác dụng mở rộng diện tích truyền tải trọng và phân bố lại tải trọng tác dụng lên đất yếu. - Phương pháp này có ưu điểm là thi công đơn giản, vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền. 2.2. Tăng tốc độ cố kết của đất yếu bằng cách sử dụng đường thấm thẳng đứng. 2.2.1. Mục đích. - Nếu nền đất yếu có chiều dày lớn hoặc có hệ số thấm rất nhỏ thì quá trình lún cố kết của nền đất yếu dưới tải trọng của nền đắp sẽ rất lâu. Do vậy, để tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta làm các đường thấm thẳng đứng bằng cọc cát hoặc bấc thấm nhằm tạo ra các dòng thấm ngang vào cọc cát hoặc bấc thấm, tiếp tục thoát dọc theo cọc cát hoặc bấc thấm lên mặt đất sau đó thoát ra ngoài qua tầng đệm cát. Nền đắp Đường thấm ngang Đệm cát Đất yếu Đường thấm thẳng đứng 2.2.2 Bản chất của phương pháp. - Đất yếu chặt lại, sức chịu tải, góc nội ma sát và lực dính đơn vị tăng lên là do sự thoát nước của đất yếu (gọi là sự cố kết). Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 95
10. Chương 7: XÂY DUNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU - Để nước trong đất yếu có thể thoát ra ngoài cần có hai điều kiện: + Phải tạo ra một áp lực lớn hơn áp lực tiền cố kết (áp lực tiền cố kết là áp lực mà đất yếu đã từng chịu trong lịch sử hình thành của nó). + Tạo ra một đường thoát nước. 2.2.3 Dùng cọc cát (Sand pile). 2.2.2.1. Ưu nhược điểm. Ưu điểm - Cọc cát không chỉ thoát nước mà còn có tác dụng làm chặt đất và cải tạo nền đất yếu. Nếu đường kính cọc cát càng lớn thì nền đất yếu càng được cải thiện tốt. - Khi dùng cọc cát thì trị số mô đun biến dạng của cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh giống nhau nên sự phân bố ứng suất trong nền đất sẽ đồng đều. - Tận dụng vật liệu địa phương (cát). - Thoát nước khá tốt. - Dùng cọc cát quá trình cố kết của nền tiến triển nhanh hơn khi dùng cọc bêtông cốt thép. - Nếu so với cọc cứng (cọc BTCT) thì cọc cát thì giá thành rẻ hơn rất nhiều. Theo kinh nghiệm nước ngoài, giá thành rẻ hơn hai lần so với cọc bê tông cốt thép. Ở Việt Nam, giá thành rẻ hơn khoảng 45% so với cọc bê tông cốt thép. Nhược điểm - Tốc độ thi công chậm (4-5 tiếng cho một cọc cát sâu 15m). - Vùng xáo trộn lớn: Khi khoan lỗ để hạ cọc cát làm đất xung quanh cọc cát bị xáo trộn nhiều, làm bịt chặt các lỗ thoát nước. - Đối với đất quá yếu cọc cát có thể bị gãy. Đường kính cọc cát thường từ 30-40cm. 2.2.1.3.Trình tự thi công. - Trải lớp vải địa kỹ thuật. Lớp vải địa kỹ thuật có tác dụng ngăn cách giữa lớp đất yếu và lớp đệm cát, làm cho lớp đệm cát luôn sạch và thoát nước tốt. Trong trường hợp đất yếu không làm bẩn tầng đệm cát thì không cần lớp vải địa kỹ thuật. - Thi công tầng đệm cát có chiều dày khoảng 1m với hai nhiệm vụ chính: + Làm đường thoát nước ngang. + Tạo điều kiện cho máy móc hoạt động dễ dàng trong quá trình thi công. + Tầng đệm cát cũng phải chia thành từng lớp có chiều dày thích hợp và được đầm nén đến độ chặt yêu cầu. - Định vị tất cả các vị trí cọc cát theo hàng dọc và hàng ngang đúng với hồ sơ thiết kế, dùng cọc tre đánh dấu từng vị trí đã định vị. - Khoan tạo lỗ: có thể dùng các phương pháp sau. + Tạo lỗ bằng khoan ruột gà. + Tạo lỗ bằng phương pháp xói nước. + Tạo lỗ bằng phương pháp nổ mìn dài. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 96