Nñs.
77



Hình 1-37.
ðường cong nén lún của ñất móng
Trường hợp ñất móng không ñồng nhất, có nhiều lớp khác nhau, thì hệ số ñộ
rỗng trước khi ñắp tại ñiểm tính toán ñặt ở chỗ giáp giới giữa hai lớp sẽ có hai trị số:
một trị số thuộc lớp ñất trên và một trị số thuộc lớp ñất dưới theo ñường cong nén
của mỗi lớp ñất.
1) Xác ñịnh hệ số ñộ rỗng sau khi ñắp tại các ñiểm
ε
0-i
.
Sau khi ñắp nền ñường tại ñiểm O(0, 0) tải trọng tác dụng
σ
0
= 356 kN/m
2

(hình 1-36).
Theo nhánh nén của ñường cong nén lún ta ñược:
ε
0-0
= 0, 642 tương ứng với
σ
0
= 356 kN/m

2


3
0¦
/1.2020.1
642
.
1
5.27
mkN
W
=×=
−
γ
.
Tại ñiểm 1(0, 1) ta giả thiết
γ
1
=
γ
w-0
+ 0, 2 kN/m
3
= 20, 3 KN/m
3
, ứng suất tại
ñiểm 1 là:




1
12
1
1 −
=
+Σ=
γ
σσσ
n
n


2
12
1
/418 mkN
n
n
=Σ
=
σ
(xem bảng 1-16).

2
1
10¦
1
/2.200.1
2

3.201.20
2
mkNh
W
=×
+
=
+
=
−
−
γ
γ
σ
γ
.

σ
1
= 418 + 20.2 = 438.2 kN/m
2
.
Theo nhánh nén của ñường cong nén lún ta ñược
ε
0-1
= 0.627 tương ứng với
σ
1

= 438.2 kN/m

2

3
1¦
/28.2020.1
627
.
1
5.27
mkN
W
=×=
−
γ
.
Biết
ε
0-0
và
ε
0-1
ta tính ñược hệ số ñộ rỗng trung bình sau khi ñắp của lớp
1.Tương tự như vậy ta tính ñược hệ số rỗng của các ñiểm 2 và 3 và hệ số rỗng trung
bình của các lớp 2 và 3, sau ñó tính ñộ lún của các lớp, kết quả tính toán như bảng
(1-17).

Bảng tính ñộ lún của các lớp ∆h
i



Bảng 1-17
Lớp
ñất
ðiểm
ε
ñ-i

ε
0-i

ε
ñ
i

Trung bình
ε
0
i

Trung bình
h
i

(m)
∆
h
i

(m)
1 0 0.774 0.634 0.771 0.630 1 0.080



Nñs.
78


1 0.768 0.627
2 0.759 0.626 2 0.151
2 0.750 0.626
3
3 0.680 0.622
0.715 0.624 7 0.371
2) Tính S
fụ
:
ðể tính ñộ lún S
fụ
ta vẽ ñường cong ñộ lún tương ñối thay ñổi theo chiều sâu
η
=f(z)

i
i
i
h
h∆
=
η



080.0
0
.
1
080.0
1
==
η

075.0
2
151.0
2
==
η


053.0
0
.
7
371.0
3
==
η

ðộ lún S
fụ
bằng diện tích phần gạch chéo ñược giới hạn bởi
η

= f (z) trục
hoành và
η
.
S
fu
= 0, 152m
Hình 1-38.
ðồ thị
η
= f (z) ñể tính S
fụ
.
3) ðộ lún toàn bộ của ñất móng:
S = (0, 080 + 0, 151 + 0, 371) + 0, 152 = 0, 754m


Nñs.
79

Nếu trong thời gian thi công nền ñường ñã lún ñược 70% ñộ lún toàn bộ thì ñộ lún
còn lại trong thời gian khai thác của mặt nền ñường là:
hình 1-38.
ðồ thị
η
= f (z)
ñể tớnh S
fụ
.
3) ðộ lún toàn bộ của ñất múng:

S = (0, 080 + 0, 151 + 0, 371) + 0, 152 = 0, 754m
Nếu trong thời gian thi công nền ñường ñã lún ñược 70% ñộ lún toàn bộ thì ñộ
lún còn lại trong thời gian khai thác của mặt nền ñường là:
S
0
= 0, 30.S – 0, 001.H = 0, 23 – 0, 001.H
Trong ñó:
H – chiều cao nền ñắp (m)

1.4. Nền ñào
Khi thiết kế nền ñào sâu cũng phải thoả mãn yêu cầu kiên cố ổn ñịnh của bộ
phận tạo thành như ta luy, lớp ñệm nền.
Căn cứ vào ñiều tra thực tế, tại nền ñào mà ñất sét và ñất cát mang tính chất
ñều nhau, nếu vì ta luy nền ñào quá dốc mà sản sinh mặt trượt, với nền ñắp cao phân
biệt như nhau là mặt phẳng và mặt trụ tròn, có thể sử dụng phương pháp kiểm toán
ổn ñịnh tương ứng với ta luy nền ñắp cao. Ngoài ra tính ổn ñịnh của ta luy nền ñào
luôn luôn khống chế vị trí của mặt trượt, ñược hình thành bởi ñiều kiện ñịa chất công
trình và ñịa chất thuỷ văn.
1.4.1. Nền ñào ñất
Hình dạng và ñộ dốc ta luy nền ñào ñất cần căn cứ vào ñịa chất công trình, ñịa
chất thuỷ văn, tính chất của ñất, chiều cao ta luy, biện pháp thoát nước, phương pháp
thi công kết hợp với ñiều tra ổn ñịnh tự nhiên của sườn núi với phân tích cơ học ñể
xác ñịnh chiều cao ta luy ñào.
Khi chiều cao ta luy ñào nhỏ hơn 20m, thì ñộ dốc ta luy có thể thiết kế theo
bảng 1-18.

ðộ dốc ta luy nền ñào chất ñất

Bảng 1-18
ðất sét, ñất sét bột ðộ dốc mái ta luy

ðất bột có chỉ số dẻo > 3 1: 1 ~ 1: 1, 5
Cát vừa, cát thô, cuội cát 1: 1, 5 ~ 1: 1, 75
Chặt chẽ 1: 0, 5 ~ 1: 1 ðất ñá cuội, ñất ñá dăm, ñất cuội
sắc cạnh
Chặt vừa 1: 1 ~ 1: 1.5
ðộ dốc của mái ta luy ñào phụ thuộc vào tính chất cơ lý của ñất.


Nñs.
80

Khi có số liệu khảo sát ñịa chất ñáng tin cậy thì có thể không hoàn toàn theo
(bảng 1-20), mà sẽ tính lực ñể quyết ñịnh ñộ dốc ta luy.
Khi chiều cao ta luy nền ñào lớn hơn 20m thì dạng và ñộ dốc ta luy phải tính
toán ổn ñịnh ñể xác ñịnh hệ số an toàn ổn ñịnh, K = 1,15 ~ 1,25.
Trong trường hợp ñào ñất dạng sỏi, ñất dạng cát và các chất ñất khác, thì tại
sườn ngoài của rãnh biên ñặt thềm phẳng, chiều rộng của nó căn cứ vào chiều cao ta
luy và tính chất của ñất ñể quyết ñịnh, không nên nhỏ hơn 1m. Khi toàn bộ ta luy lắp
ñặt công trình gia cố phòng hộ có thể không lắp ñặt thềm phẳng.
Nền ñào tương ñối sâu hợp thành bởi các tầng ñất không giống nhau, nên tại
phần giữa ta luy hoặc nơi phân giới các tầng ñất không giống nhau ñặt thềm phẳng,
trên thềm phẳng lắp ñặt rãnh cắt nước hoặc tường chắn ñất, chiều rộng thềm phẳng
không nên nhỏ hơn 2m. Tại khu vực mà lượng mưa bình quân hàng năm nhỏ hơn
400mm, trên thềm phẳng ta luy có thể không lắp ñặt rãnh thoát nước, nhưng nên làm
dốc thoát nước theo hướng ngang chân dốc không nhỏ hơn 4%, chiều rộng thềm
phẳng không nên nhỏ hơn 1m.
1.4.1.1. Tính ổn ñịnh của ta luy nền ñào
Vị trí và hình dạng của mặt trượt nền ñào không theo quy luật, nhưng nó hình
thành ở những mặt tiếp xúc ñất ñá, mặt thấm mạch nước ngầm , xác ñịnh ñộ ổn
ñịnh của ta luy này có thể dùng phương pháp trượt gẫy khúc.

1.
Phương pháp mặt trượt gẫy khúc.
Mặt trượt gẫy khúc ñối với nền ñào, giả ñịnh trong trường hợp khối ñất trên
mặt trượt tầng ñá ổn ñịnh kiên cố (hình 1-39), ta luy di ñộng trượt theo ñường gẫy
khúc là một khối mặt trượt tương ñối phẳng, giữa các mảnh ñất chỉ tồn tại các lực
ñẩy với nhau mà không có lực kéo, trong di ñộng trượt không phát sinh xô ñộng trên
dưới và hiện tượng biến dạng nén ép cục bộ. Nếu lấy khối di ñộng trượt phân thành
nhiều miếng, mỗi miếng lấy mặt thẳng ñứng phân ra, thì ñiều kiện cân bằng trượt
xuống các miếng là:
Hình 1-39
. Sự phá hoại của
khối ñất ta luy nền ñào, mặt trượt gẫy khúc.


Nñs.
81

E’
i – 1
+ T
i
– N
i
tg
ϕ
i
– E”
i – 1
tg
ϕ

i
– c
i
l
i

≤
0 (1-50)
Trong ñó:
E’
i – 1
– phân lực men theo mặt trượt của miếng tính toán tác dụng
lên lực ñẩy miếng E
i – 1
;
E”
i – 1
– phân lực pháp tuyến trên mặt trượt tại lực ñẩy E
i – 1
của
miếng tính toán;
T
i
– phân lực tiếp tuyến trên mặt trượt của miếng tính toán mà
trọng lượng miếng ñất là Q
i
;
N
i
– phân lực pháp tuyến trên mặt trượt của miếng tính toán mà

trọng lượng miếng ñất là Q
i
;
c
i
l
i
– tổng hợp lực dính kết men theo mặt trượt;

ϕ
i
– góc ma sát trong của mặt trượt miếng tính toán.
Nếu kết quả tìm ñược ở công thức trên lớn hơn 0, thì miếng tính toán không thể
cân bằng mà có dư lực trượt xuống E
i
, vì thế không thể ổn ñịnh, cần từ một miếng
sau tìm ñược trị số tương ñương với E
i
, lực E
i + 1
ngược chiều với phương hướng của
nó thì mới có thể cân bằng ñược. Như vậy công thức 1-50 có thể viết thành
E
i
= E’
i – 1
+ T
i
– N
i

tg
ϕ
i
– E”
i – 1
tg
ϕ
i
– c
i
l
i
(1-51)
hoặc E’
i – 1
+ T
i
– N
i
tg
ϕ
i
– E”
i – 1
tg
ϕ
i
– c
i
l

i
= 0 (1-52)
Nếu xét ñến ñộ ổn ñịnh K thì lực trượt xuống dư thừa ra là:
E
i
= E’
i – 1
+ K.T
i
– N
i
tg
ϕ
i
– E”
i – 1
tg
ϕ
i
– c
i
l
i
(1-53)
Phương pháp này giống với kiểm toán ổn ñịnh di ñộng trượt hướng ngang của
nền ñắp trên sườn dốc và tính toán lực ñẩy trượt xuống của tường chắn chống trượt.
2
. Tính toán ñộ sâu khe nứt ở ñỉnh nền ñào
Nơi ñỉnh ta luy nền ñào ñất sét thường xuất hiện khe nứt thẳng ñứng do ñất khô
co lại hoặc tác dụng của lực kéo, ñộ sâu h

c
của nó có thể theo công thức tính toán
cường ñộ lực nén của ñất sét bằng 0 ñể ñánh giá








−
=
2
45.
.2
0
ϕ
γ
tg
c
h
c
(1-54)
Trong ñó:
γ, c, ϕ - dung trọng của ñất, lực dính kết, góc nội ma sát trong của
ñất ta luy.
Nếu ñỉnh dốc nứt ra (hình 1-40), thì phương pháp tính toán của nó nên sửa lại
mặt trượt cung tròn AC thành AC’, Nếu có nước mưa ngấm vào khe hở, khe hở tích
nước, nên lấy mô men áp lực nước tĩnh ñược sinh ra ñể tính vào, là mô men trượt

xuống P.b, ñồng thời xem xét nhân tố bất lợi do nước ngấm vào khối ñất ta luy mà
cường ñộ ñất ta luy giảm ñi. áp lực nước P có thể tính theo công thức sau ñây:


Nñs.
82


2
.
2
1
cW
hP
γ
= (1-55)
Trong ñó:
γ
W
– dung trọng của nước.






Hình 1-40
. Kiểm toán ta luy ñỉnh nền
ñào có khe nứt.
Sau ñó dùng phương pháp cung trượt tròn ñể kiểm toán

1.4.1.2. Nền ñào ñá
Hình dạng và ñộ dốc ta luy nền ñào ñá, căn cứ vào ñiều kiện ñịa chất thuỷ văn,
ñịa chất công trình, tính chất ñá, chiều cao ta luy, phương pháp thi công, cấu tạo mặt
cắt khối ñá, mức ñộ phong hoá và ñịa hình ñịa mạo cùng với ñiều tra về ổn ñịnh ta
luy tự nhiên và ta luy nhân tạo ñể tổng hợp xác ñịnh, khi cần thiết có thể sử dụng
phương pháp phân tích ổn ñịnh ñể kiểm toán.
1
. Ta luy nền ñào ñá
Khi chiều cao ta luy không lớn hơn 20m, ñộ dốc ta luy có thể theo thiết kế quy
ñịnh bảng 1-19.

Bảng 1-19

Loại hình ñá Mức ñộ phong hoá ðộ dốc ta luy
Chưa phong hoá, phong hoá nhỏ 1: 0,1 ~ 1: 0,3
Phong hoá yếu, phong hoá mạnh 1: 0,3 ~ 1: 0,75
ðá cứng
Phong hoá toàn bộ 1: 0,75 ~ 1:1.0
Chưa phong hoá, phong hoá nhỏ 1: 0,3 ~ 1: 0,75
Phong hoá yếu, phong hoá mạnh 1: 0,5 ~ 1: 1.0
ðá mềm
Phong hoá toàn bộ 1: 0,75 ~ 1: 1,5
Nền ñào ñá phong hoá mạnh hoặc phong hoá toàn bộ, có thể căn cứ vào tính
chất ñá với chiều cao ta luy ñể ñặt thềm phẳng và công trình thoát nước.
Nền ñào ñá cứng và chiều cao ta luy lớn hơn 20m, căn cứ vào cấu tạo khối ñá,
hình dạng cấu tạo, tính chất ñá và kết hợp yêu cầu về tính chất an toàn của công trình
xây dựng trong phạm vi ảnh hưởng thi công, có thể dùng phương pháp phá nổ.


Nñs.

83

Nền ñào chất ñá mềm yếu rời rạc mà chiều cao ta luy lớn hơn 20m, khi tầng ñá
phong hoá vỡ vụn và khối ñá nhiều khe nứt phát triển, căn cứ vào ñiều kiện ñịa chất
công trình của ta luy, kết hợp với ñặc ñiểm công nghệ thi công cơ giới hoá nên sử
dụng ñào phân tầng ổn ñịnh và gia cố chân dốc. Hình dạng ta luy nền ñào ñá thông
thường có thể dùng ñường thẳng ta luy một dốc ñến ñỉnh, khi xuất hiện sự thay ñổi
rõ rệt của tính chất và mức ñộ phong hoá không giống nhau, có thể sử dụng tỷ lệ dốc
tương ứng với chất ñá, hình thành ta luy là ñường gẫy khúc, tại các vị trí ñổi tầng ñặt
thềm phẳng ta luy (hình 1-41).
Vậy hình dạng và ñộ dốc ta luy nền ñào ñá ñặc thù như ñá giãn nở, khi ñó sẽ có
thiết kế ñặc biệt. ðối với ta luy ñá chất mềm khi tính ổn ñịnh cả khối và làm phòng
hộ mặt dốc có thể sử dụng ta luy tương ñối dốc. Trong trường hợp có ñầy ñủ số liệu
khảo sát ñịa chất và những kinh nghiệm ñáng tin cậy, thì có thể thiết kế có ñộ dốc
hợp lý. Ngoài ra cần nhận biết những ñặc trưng cơ bản ngoài của lớp ñá ñể làm cơ sở
cho việc xác ñịnh ñộ dốc mái ta luy, (bảng 1-20).
Do tầng ñá lớp ngoài cùng thay ñổi chất ñá, nên hình dạng ta luy cũng thay ñổi
rất nhiều, do ñó tỷ lệ ñộ dốc ta luy nền ñào ñá rất khó ñịnh hình, các trị số liệt kê
trong bảng là trị số kinh nghiệm dưới ñiều kiện thông thường, khi vận dụng nên kết
hợp với ñiều kiện ñịa chất và thuỷ văn công trình nơi có tuyến ñường ñi qua, tham
khảo các sườn dốc ổn ñịnh tự nhiên và sườn dốc ổn ñịnh nhân tạo hiện có so sánh lựa
chọn.















.
Hình 1-
41
. Hình
dạng ta luy nền ñào ñá khác nhau.

Bảng 1.20


Nñs.
84

ðặc trưng bên ngoài
Phân cấp

Màu sắc
Thành
phần
khoáng
Cấu tạo kết
cấu
Mức vỡ vụn Cường ñộ
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
ðộ nhẹ

Tương
ñối tươi
mới
Không
thay ñổi
Không thay ñổi

Khe nứt không
nhiều trên cơ bản
là cả khối, khe
nứt cơ bản
không mở ra
Cơ bản là không
giảm thấp, dùng
búa gõ rất dễ
ñàn hồi
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Trung
bình
Khoáng
s
ản tạo ñá
mất ñi sự
sáng
bóng,
màu biến
ñổi thản
tối
Cơ bản
là không

thay ñổi
Không thay ñ
ổi
rõ rệt
Vỡ nứt ra thành
mi
ếng lớn
20~ 50cm, phần
lớn khe nứt mở
ra tương ñối nhỏ
Có giảm thấp,
dùng búa gõ âm
thanh vẫn trong
(giòn)
Nghiêm
trọng
Thay ñổi
rõ rệt
Có
khoáng
sản thứ
sinh sinh
ra
Không rõ ràng
Vỡ ra thành dạng
ñá sỏi 5 ~
20cm, có lúc khe
nứt mở ra tương
ñối lớn
Có giảm thấp rõ

rệt, dùng búa gõ
âm thanh chìm
thấp
Nặng
nhất
Thay ñổi
nhiều
nhất
ða số
thành
phần ñã
thay ñổi
Chỉ có bề
ngoài, giữa các
khoáng sản ñã
mất ñi liên hệ
kết tinh
Khe nứt nhiều
nhất, sau khi phá
vỡ có nhiều dạng
ñất sỏi, có lúc bộ
phận hạt nhỏ ñã
có tính dẻo
Thấp nhất, khi
dùng búa gõ
không dễ ñàn
hồi
2
. Phòng hộ và gia cố nền ñào
Mặt nền ñường của nền ñào cũng có khả năng vì ñịa chất phân tầng chất ñất ñá

khác nhau, các nhân tố khí hậu, tác dụng của mạch nước ngầm, tải trọng ñoàn tầu
lớn, tốc ñộ cao mà sinh ra các hư hại cho nền ñường, nhưng không ñược phát sinh
lượng lún nhiều.
Trong phòng hộ và gia cố nền ñường, thoát nước mặt ñất và thoát nước ngầm
thường phức tạp hơn nền ñắp. Vì ñịa hình ñỉnh ñào có chỗ tương ñối dốc ñứng, tốc
ñộ nước chảy trên mặt sườn dốc tương ñối lớn, cần tăng cường phòng hộ mặt ta luy
nền ñường, ñồng thời gia cố công trình thoát nước.


Nñs.
85

1.4.2. Phá hoại của lớp ñệm nền ñường sắt và biện pháp sửa chữa
Sự biến dạng của lớp ñệm nền ñường vượt quá giới hạn cho phép thì sẽ hình
thành hư hại nền ñường, khu vực ñường sắt có lượng mưa tương ñối lớn, mạch nước
ngầm phát triển ở khu vực miền núi các tuyến Yên Bái – Lào Cai, ðồng Mô – Bản
Thí, ñèo Hải Vân , ðặc biệt tuyến ñường khi có khối lượng vận chuyển lớn, tốc ñộ
cao, không chỉ nguy hiểm cho tầu chạy bình thường, mà còn làm cho công việc bảo
dưỡng ñường tăng thêm chi phí duy tu, sửa chữa.
1.
Các loại hình phá hoại của lớp ñệm nền ñường
Mặt ñỉnh nền ñường trong thời kỳ vận doanh dài, thường phát sinh hiện tượng
ñá dăm nén vào trong nền ñường, hình thành máng chứa ñá dăm.Máng chứa ñá dăm
chia thành 4 loại không giống nhau:
- Loại máng ñá dăm: Các hố lõm trên mặt nền ñường phân bố dưới mỗi thanh
tà vẹt, làm cho mặt nền ñường phát sinh biến dạng hình răng cưa, (hình 1-42). Nó là
hình dạng ñầu tiên của máng chứa ñá dăm, ñộ sâu có thể tới 1m.
Sự hình thành máng ñá nền ñường chủ yếu là do lực chịu tải của mặt ñất ñỉnh
nền ñường không ñủ, chiều dày lớp ñá dăm thiếu hoặc ñầm nén, chèn không ñều là
nguyên nhân gây tạo thành máng ñá dăm.

Dỡ bỏ ñi máng ñá ba lát, thay bằng ñắp cát hạt to và ñá dăm loại nhỏ hoặc xỉ
than, (hình 1-43 và 1-44).





Hình 1-42
. Hình dạng ñường máng của nền ñường.




Hình 1-43.
Xử lý cát hạt thô hoặc ñá dăm cỡ nhỏ.






Nñs.
86

Hình 1-44.
Phương pháp xử lý máng ñường
bằng vật liệu cát hoặc ñá dăm cỡ nhỏ.





Hình 1-45.
Móng ñường ñắp ñất không thấm nước.
Trong ñường ga có máng ñá trên mặt nền ñường nhưng không bỏ ñi mà xử lý
bằng cách thay ñất ñắp không thấm nước, (hình 1-45).
Ngoài ra còn phương pháp sửa chữa lớp phủ kín khi hư hại của lớp ñệm nền là
do nước làm vật liệu ñắp có tính thấm nước mạnh, mặt nền ñường mềm yếu. Biện
pháp có thể làm tại mặt ñỉnh nền ñường phủ kín lớp vật liệu không thấm nước, vì có
lớp mặt ngăn cách nên nước của lớp mặt không thấm vào trong nền, từ ñó làm cho
khối ñất bảo trì ñược ổn ñịnh kiên cố. Lớp phủ kín có thể dùng vật liệu như tấm bản
mềm Hyñrôcácbon, vải nhựa dầu cao (TQ) và tấm bản nhựa thoát nước. Khi ñặt kết
hợp với ñại tu tuyến ñường cùng tiến hành. ðể không cho thấm nước lớp mặt ngoài
chỗ tiếp nối vật liệu, cần kéo dài một ñoạn không nhỏ hơn 0, 3m chồng lên nhau.
Trên dưới vật liệu hỗn hợp ñều rải ñặt tầng cát, chiều dày tầng trên 10 ~20cm, tầng
dưới 5 ~ 10cm, (hình 1-46).
Hình 1-46.
Lớp bịt kín bằng
vật liệu không thấm nước Hyñrôcacbon.
Trong thi công tuyến ñường mới hoặc thi công cải tạo ñoạn ñường hư hỏng, có
thể dùng vật liệu gia cố xi măng, cát nhựa ñường ñể rải ñệm, làm biện pháp vững


Nñs.
87

chắc lớp ñệm nền. ðối với ñoạn ñường ñắp bị hư hỏng nên xử lý trước khi tiến hành
gia cố, (hình 1-46 và 1-47a).

Hình 1-47a
. Lớp ñệm gia cố bằng vữa xi măng

- Hòm ñá:
Hòm ñá là do máng ñá dăm phát triển dưới các thanh tà vẹt liền
nhau, (hình 1-47b). Nguyên nhân do tà vẹt di ñộng hoặc sức chịu tải của ñất không
ñủ cường ñộ gây ra.




Hình 1-47b.
Hình dạng hộp máng nền ñường
Biện pháp sửa chữa túi ñá giống như máng ñá, ñể thoát nước nhanh cần làm
rãnh xương cá hướng ngang ñể thoát hết nước ñọng trong máng ñá, (hình 1-48).





Hình 1-48.
Hệ thống thoát nước ngang.
ðộ ñầm nén của ñất lớp ñệm nền không ñồng ñều, ñá dăm nén xuống nền
ñường chỗ mềm yếu và hình thành túi ñá, (hình 1-49a).
Trên mặt nền ñường máng ñá có ñộ sâu tương ñối lớn, (có thể sâu trên 3m) mà
không thông nhau thì gọi là bọc tải ñá, (hình 1-49b). Bọc tải ñá là những hòm ñá phát
triển hình thành máng ñá sâu. Do sử dụng nền ñắp có ñất ñắp không giống nhau về
tính chất hoặc ñầm nén không ñồng ñều. Biện pháp sửa chữa túi ñá, bọc tải ñá, có thể
sử dụng ống sắt ñóng vào ta luy ñể thoát nước hong khô ñất.
2
. Vai ñường bị ñẩy trồi lên



Nñs.
88

Trên ñoạn nền ñào khi mặt ñỉnh nền ñường là chất ñất không tốt hoặc tầng ñá
mềm, có khả năng ñầu tiên hình thành máng trũng, tiến ñến việc xuất hiện vai ñường
bị ñẩy trồi lên hoặc rãnh biên bị cắt bỏ, (hình 1-50). Nếu rãnh biên ñọng nước hoặc
thoát nước không tốt cũng có khả năng dẫn ñến hư hỏng như thế này. ðây là vì rãnh
biên sau khi thoát nước không hết, nước liền thấm vào mặt nền ñường, làm cho lực
chịu tải giảm xuống, là ñiều kiện tạo thành vai ñường trồi lên.
Biện pháp sửa chữa ñối với vai ñường trồi lên là thay tầng cát ñệm thì sẽ có
hiệu quả hơn và các giải pháp khác giống như trên.

Hình 1-49(a, b).
Sơ ñồ trạng thái
túi ñá và bọc tải ñá nền ñường.

Hình 1-50.
Sơ ñồ trạng thái vai nền bị trồi lên.
3.
Nền ñường phụt bùn
Mặt ñỉnh nền ñường là ñất sét, sau khi bão hoà nước thành bùn nhão ở trạng
thái bùn loãng, dưới tác dụng của áp lực ñộng ñoàn tầu, hiện tượng bùn nhão chịu
nén chặt men theo khe ñá dăm ñẩy ra phía trên gọi là nền ñường phụt bùn. Khu vực
nhiều mưa, hiện tượng này tương ñối phổ biến.
Biện pháp chủ yếu ñể sửa chữa phụt bùn là:
-

Rải ñặt tầng cát ñệm: ðầu tiên bỏ ñi bùn nhão trên mặt nền ñường, làm
tốt dốc ngang thoát nước nền ñường, sau ñó rải lên trên một tầng cát thô, sau
khi ñầm chặt rải ñá dăm, (hình 1-51a). ðộ dày tầng cát ñệm thông thường

không nhỏ hơn 30cm, ñường kính hạt cát khoảng 1mm. Rải ñặt tầng cát ñệm
thích hợp với ñộ sâu của bùn ñùn lên không lớn, (hình 1-51a và 1-51b).





Nñs.
89


Hình 1-51a
. Dùng lớp ñệm cát xử lý nền phụt bù.




Hình 1-51b.
Dùng lớp phủ kín xử lý
nền ñường phụt bùn
- Rải ñặt tầng phủ kín: Nếu khi sử dụng phương pháp tầng cát ñệm có khó
khăn, có thể sử dụng phương pháp tầng phủ kín, làm cho nước ở dưới bề mặt không
thấm xuống dưới, bùn nhão không ñùn lên, ñồng thời nâng cao khả năng chịu tải của
mặt nền ñường, (hình 1-51b; 1-52; 1-53).









Hình 1-52
. Dùng lớp vải nhựa polyme ñể phủ kín phụt bùn.
Hình 1-53
. Dùng lớp ñất tam hợp xử lý phụt bùn.





Nñs.
90




Hình 1-54a.
Thay ñất xử lý phụt bùn.
-

Thay ñất: khi bùn ñùn lên tương ñối nhiều, ñộ sâu tương ñối lớn, có khả
năng hình thành vai ñường trồi lên, có thể sử dụng biện pháp thay ñất, hình
1-54a.
1.4.3. Tính ứng suất thẳng ñứng ở móng nền ñào
Theo quy ước, móng nền ñào ñược xác ñịnh từ ñường AB ở ñộ sâu h
0
(tính từ
ñáy tà vẹt), tại ñó áp lực thẳng ñứng do tải trọng ñoàn tầu gây ra phân bố ñều trên rải
rộng bằng chiều dài tà vẹt. (hình 1-54b)


Hình 1-54b.
Sơ ñồ xác ñịnh vị trí móng nền ñào.
Theo giáo sư XakhuNhian, chiều sâu h
0
tính theo công thức:

bl
h
a
l
h −=
25,1
0
.87,53
(1-56)
áp lực P do tải trọng ñộng truyền xuống là:

l
a
p
bi
.
σ
=

Trong ñó:
l – khoảng cách giữa tim hai tà vẹt cạnh nhau (Cm).
a – chiều rộng ñáy tà vẹt (Cm).
h

bl
– chiều dày ñá ba lát (Cm).
σ
bl
– áp lực ñộng trung bình ở ñáy tà vẹt.
Thông thường thì ñường AB nằm sát ñáy rãnh biên, hoặc từ ñáy rãnh biên ñến
mặt nền ñường. Trong thực tế, khi tính toán có thể coi ñường AB nằm ở ñáy rãnh
biên.
Khi tính ứng suất ở móng nền ñào, ta xem tải trọng ñoàn tầu, tải trọng kết cấu
tầng trên và các khối ñất nằm bên trên ñường AB là tải trọng bên ngoài tác dụng lên
một nửa mặt phẳng (tính từ ñường AB xuống), hình 1-55.


Nñs.
91

Theo giáo sư XakhuNhian, ứng suất tại một ñiểm M bất kỳ ở móng nền ñào
ñược tính theo công thức:
σ = σ
ñ
+ σ
k
+ σ
γ
+ Σσ
i
(1-57)
Trong ñó:

σ

ñ
- ứng suất do tải trọng ñộng gây ra, ñược tính theo công thức (1-28)
hoặc (1-34). Trên hình (1-55) tải trọng ñộng là băng tải chữ nhật 1 và 2.
σ
k
– ứng suất do tải trọng kết cấu tầng trên gây ra, ñược tính theo công
thức (1-28) hoặc (1-34). Trên hình (1-55) tải trọng kết cấu tầng trên là
băng tải chữ nhật số 3.
σ
γ
- ứng suất do lớp ñất ở móng nền ñào gây nên.
σ
i
– ứng suất do các khối ñất nằm phía trên ñường AB gây ra. Trên hình
(1-55) là các tải trọng từ số 4 ñến 12 có dạng hình chữ nhật hoặc hình
tam giác, ta có thể tính ứng suất do các tải trọng này gây nên theo các
công thức ñã trình bày ở trên.

Tải trọng số 8 và số 12 là các tải trọng chữ nhật kéo dài một bên, do ñó tính
ứng suất theo công thức (1-28) ta lấy β
2
= Π/2 với tải trọng số 8 ở bên trái và β
1
=
Π/2 với tải trọng số 12 ở bên phải.
Hình 1-55.
Sơ ñồ tải
trọng tính
ứng suất
ở móng

nền ñào
.
Thí dụ tính toán ứng suất thẳng ñứng ở móng nền ñào.
Cho mặt cắt ngang nền ñào và sơ ñồ tải trọng tác dụng với các kích thước b, h,
toạ ñộ y như hình (1-56). Chiều sâu nền ñào là 11m, mặt ñất thiên nhiên có ñộ dốc
ngang 1/12, dung trọng ñất γ = 21KN/m
3
. ðường ñôi, ray P50, tà vẹt bê tông cốt
thép. ðầu máy D18E. ðể xác ñịnh b và y của tải trọng 5, 6 và 8, ta lấy chiều rộng các
tải trọng này b = 20m.
Tính ứng suất tại các ñiểm 1(0;0); 2(0;0.5); 3(0;1); 4(0;3) và 5(0;10) ở móng
nền ñào.
Nội dung tính toán như sau:
1
. Xác ñịnh cường ñộ các băng tải trọng từ 1-8.
Cường ñộ các tải trọng 1 và 2 do ñầu máy D18E tính theo công thức (1-
30).

lL
P
pp
Cn
.
21
Σ
==


Nñs.
92


Trong ñó:
ΣP – trọng lượng bám của ñầu máy tác dụng trên một giá chuyển
hướng, với ñầu máy D18E có ΣP = 420 kN.
L
Cn
– chiều dài cự ly cứng nhắc bằng 3, 3m.
l – chiều dài tà vẹt bằng 2, 5m.
Hình 1- 56
. Sơ ñồ tính toán ứng suất ở móng nền ñào.
Khi ñó:
2
21
/9.50
5.23.3
420
.
mkN
lL
P
pp
Cn
=
×
=
Σ
==
Cường ñộ tải trọng kết cấu tầng trên lấy theo bảng (1-12). Với loại kết cấu tầng
trên ñã cho ta ñược p
k

= 15, 8 KN/m
2
. Cường ñộ băng tải số 3 gồm p
k
và tải trọng
của khối ñất nằm trên ñường AB giữa hai rãnh biên là:
p
3
= 15, 8 + 0, 6 × 21 = 28, 4 kN/m
2
.
Cường ñộ các tải trọng số 4 ñến 8 ñược xác ñịnh theo công thức
p
i
= γ.h
i
p
4
= 21 × 13, 5 = 283, 5 kN/m
2

p
5
= p
4
= 283, 5 kN/m
2

p
6

= 21 × 1, 55 = 32, 5 kN/m
2

p
7
= p
8
= 21 × 9, 6 = 201, 6 kN/m
2



Nñs.
93

2.
Xác ñịnh b và y của mỗi tải trọng và ñộ sâu Z của các ñiểm tính toán, tính
các tỷ số y:b và z:b, sau ñó tính ứng suất tại các ñiểm do các tải trọng từ 1-8 gây ra
theo công thức: σ
i
= I
i
.p
i
(1-34).
với I
i
= f(y/b; z/b) tra bảng (1-14) hoặc (1-15) và lập bảng tính toán như sau:
Bảng tính ứng suất σ
i

tại các ñiểm tính toán

Bảng 1
.
21

Tải trọng
1 2 3 4 5 6 7 8
y
1
=
2.05
y
2
=
2.05
y
3
= 0

y
4
=
-5.75

y
5
=
35.95


y
6
=
-25.95

y
7
=
-5.75

y
8
=
30.15
b
1
=
2.5
b
2
=
2.5
b
3
=
10.7
b
4
=
20.2

b
5
=
20
b
6
= 20

b
7
=
14.4
b
8
= 20
Σσ
i

(kN/m
2
)

Cường ñộ các tải trọng p
i
(KN/m
2
)
ðiểm
tính
toán

Các
tr
ị số
tính
toán

50.9 50.9 28.4 283.5

283.5

32.5 201.6

201.6
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
y:b 0.82 0.82 0.00 -0.28 1.80 -1.30 -0.40 1.51
z:b 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
I
i
0.18 0.18 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1
(z
1
=0)
σ
i

9.16 9.16 28.40

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00




46.72
y:b 0.82 0.82 0.00 -0.28 1.80 -1.30 -0.40 1.51
z:b

0.20 0.20 0.05 0.025

0.025

0.025

0.035

0.025
I
i
0.19 0.19 0.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2
(z
2
=0, 5)
σ
i

9.67 9.67 28.12

0.00 0.00 0 0 0




47.46
(1) (2)

(3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
y:b

0.82 0.82 0.00 -0.28

1.80 -1.30

-0.40

1.51
z:b

0.40 0.40 0.09 0.05 0.05 0.05 0.069

0.05
I
i
0.21 0.21 0.98 0.00 0.00 0 0 0
3
(z
3
=1)
σ
i

10.69


10.69

27.83

0.00 0.00 0 0 0



49.21
y:b

0.82 0.82 0.00 -0.28

1.80 -1.30

-0.40

1.51
z:b

1.20 0.120

0.28 0.15 0.15 0.15 0.21 0.15
I
i
0.15 0.15 0.91 0.01 0.00 0 0.013

0
4

(z
4
=3)
σ
i

7.63 7.63 25.84

2.83 0.00 0 2.62 0



46.55


Nñs.
94

y:b

0.82 0.82 0.00 -0.28

1.80 -1.30

-0.40

1.51
z:b

4.00 4.00 0.93 0.49 0.50 0.50 0.69 0.50

I
i
0.14 0.14 0.59 0.06 0.00 0 0.05 0.02
5
(z
5
=10)
σ
i

7.13 7.13 16.76

17.01

0.00 0 10.08

4.03



62.14
3.
Tính ứng suất do trọng lượng bản thân ñất móng gây ra tại các ñiểm tính
toán:
σ
γ
= Σγ
i
.h
i

, σ
γ-1

=

0.
σ
γ-2

=

21

×

0,

5

=

10,

5
K
N/m
2
.
σ
γ-3


=

21

×

1,

0

=

21.0
K
N/m
2
.
σ
γ-4

=

21

×

3.0

=


63.0
K
N/m
2
.

σ
γ-5

=

21

×

10.0

=

210.0
K
N/m
2
.

4.
Tổng ứng suất ra tại các ñiểm tính toán:
σ
1

= 46.72 kN/m
2
.
σ
2
= 47.46 + 10.5 = 57.96 kN/m
2
.
σ
3
= 49.21 + 21.0 = 70.21 kN/m
2
.
σ
4
= 46.55+ 63.0 = 109.55 kN/m
2
.
σ
5
= 62.14 + 210.0 = 272.14 kN/m
2
.
Biểu ñồ ứng suất như hình (1-56)
1.5. ðầm nén nền ñắp
ðầm nén vật liệu nền ñắp là nhờ vào công năng của lực ñầm nén, làm cho thể
tích khe rỗng trong ñất giảm nhỏ, từ ñó mà ñạt ñược mục ñích nâng cao tính ổn ñịnh
vững chắc của thân nền ñắp, sau khi hoàn thành việc ñặt ray, nó vẫn là biện pháp
quan trọng ñể giảm bớt lún xuống của thân nền ñắp. ðầm nén vật liệu nền ñắp không
chỉ có liên quan ñến công năng ñầm nén của công cụ ñầm nén mà cũng liên quan ñến

cấp phối ñường kính của các loại vật liệu ñắp, ñộ dày lớp ñất ñầm nén, tiêu chuẩn
ñầm nén.
Khi công năng của ñầm nén ở mức nhất ñịnh, giữa hàm lượng nước (ñộ ẩm) W
và ñộ chặt ñầm nén γ
ñ
tương ứng có quan hệ nhất ñịnh, (hình 1-57). Hàm lượng nước
trong ñất tương ñối nhỏ thì lực cản ma sát tương ñối lớn ñể di chuyển tương ñối giữa
các hạt ñất làm giảm nhỏ thể tích khe rỗng. Do vậy, khối ñất không dễ ñầm nén chặt.
Ngược lại hàm lượng nước trong ñất quá lớn, thì gia tải trọng ở ngoài ñể ñầm nén
không phải là toàn bộ hoặc căn bản không có áp lực có hiệu làm chuyển biến giữa
các hạt ñất ñể giảm nhỏ thể tích khe rỗng, mà là phần lớn hoặc toàn bộ nước giữa các
hạt ñất chịu. Nước không thể kịp thời thoát ra, nên cũng không thể ñạt ñược mục
ñích ñầm nén khối ñất. Có thể cho khối ñất có ñộ ẩm W
0
ñể ñạt ñộ chặt lớn nhất γ
dMax

gọi là ñộ ẩm tốt nhất. W
0
tuỳ theo ñộ lớn nhỏ của công năng ñầm nén mà thay ñổi,


Nñs.
95

công năng ñầm nén càng lớn, ñộ chặt lớn nhất càng lớn thì ñộ ẩm tốt nhất càng nhỏ.
ðồng
thêi W
0
cßn theo tÝnh chÊt vµ chñng lo¹i ®Êt kh¸c nhau mµ sÏ kh¸c nhau.

Thông thường có thể làm thí nghiệm ñầm nén tiêu chuẩn ñất ñắp ñể tìm ñược.
Bảng 1-22: Chỉ ra một số giá trị tham khảo về ñộ ẩm tốt nhất của ñất với ñộ
chặt lớn nhất tương ứng γ
dMax
.








Hình 1-57.
ðường cong quan hệ giữa ñộ chặt
γ
d
và ñộ ẩm W
Quan hệ giữa ñộ ẩm W
0
và ñộ chặt γ
d max

Bảng 1-22
Thứ tự Loại ñất W (%)
γ
dMax
(kN/m
3
)

(1) (2) (3) (4)
1 Cát 8 ~ 12 18.0 ~ 18.8
(1) (2) (3) (4)
2 Sét cát 9 ~ 15 18.5 ~ 20.8
3 Cát pha sét 12 ~ 15 18.5 ~ 19.5
4 ðất bột 16 ~ 22 16.1 ~ 18.0
5 Sét nặng 16 ~ 22 16.7 ~ 17.9
6 Sét nhẹ 18 ~ 21 16.5 ~ 17.4

7 Sét 19 ~ 23 15.8 ~ 17.0
Khu vực khô hạn, ñộ ẩm của ñất ñắp thường là rất thấp, dùng biện pháp giảm
ñộ dày của lớp ñất ñầm nén, tăng công năng ñầm nén, cũng khó thể ñạt ñược yêu cầu
về ñộ chặt ñất ñắp. Do vậy yêu cầu ñộ chặt quy ñịnh có thể giảm xuống 5%, ñây là
do khi lượng mưa trong năm nhỏ hơn 400mm, thời gian ngấm nước ngắn, tác dụng
bốc hơi nhanh, là nguyên nhân ảnh hưởng không lớn ñến tính ổn ñịnh của nền
ñường. Khu vực nhiều mưa, ñộ ẩm tự nhiên của ñất ñắp cao, không dễ ñạt ñược ñộ


Nñs.
96

ẩm tốt nhất, ñặc biệt là ñất sét, dưới tác dụng của tải trọng tức thời khi ñầm nén chặt,
nước không kịp từ trong khe rỗng của ñất thoát ra, do vậy dùng các biện pháp hỗ trợ
như: lớp ñất kẹp ñất thấm, lớp cát ở giữa, rãnh cát ở hai bên sườn hoặc phương pháp
ñiện thấm ñể xử lý.
Những yêu cầu lớn nhỏ về ñộ chặt của ñất ñắp nền ñắp, có liên quan ñến ứng
suất lớn nhỏ phát sinh do chịu tải trọng bên ngoài mà nó phải chịu. ðể hạn chế biến
dạng ñàn hồi và biến dạng dư trong phạm vi cho phép, bộ phận ứng suất lớn trong
ñất ñắp cần có ñộ chặt tương ứng phải to một chút, tương tự như bộ phận có ứng suất
nhỏ cần ñộ chặt tương ứng nhỏ hơn. Phân bố ứng suất theo ñộ sâu ñường trục trung

tâm dưới mặt nền ñường của ñất ñắp nền ñắp (hình 1- 58). Trên mặt cắt ngang nền
ñường, căn cứ vào các ñiều kiện bên ngoài không giống nhau như: Tác dụng của khí
hậu, thời tiết, có thể phân thành 3 khu vực: Khu vực I là ñiều kiện bên ngoài ảnh
hưởng tương ñối lớn mà ứng suất tương ñối nhỏ; khu vực II có tác dụng chung của
ñộng lực và khu vực III cân bằng tự trọng ñất, khu vực II lại phân thành lớp bề mặt
của lớp ñệm nền và lớp ñáy, (hình 1- 59).

Hình 1- 58
. Sơ ñồ phân bố ứng suất
của tải trọng ñộng và tải trọng tĩnh
theo chiều sâu qua tim ñường nền
ñắp.





Hình 1- 59
. Ba khu vực mặt cắt ngang nền ñắp.
ðầm nén nền ñắp, không chỉ liên quan với công năng ñầm nén của công cụ
ñầm nén mà cũng có liên quan với cấp phối hạt của các loại vật liệu ñắp, ñộ dày tầng
ñầm nén, tiêu chuẩn ñầm nén. ðộ ñầm nén vật liệu ñắp ở bộ phận dưới lớp ñệm nền,
ñối với ñất hạt nhỏ và ñất hạt thô như cát dính, cát bột thì sử dụng hệ số ñầm nén
hoặc hệ số móng làm chỉ tiêu khống chế, hệ số ñầm nén K
h
là chỉ tỷ lệ giữa dung
trọng khô γ
d
của ñất ñắp sau khi ñầm nén với dung trọng khô lớn nhất γ
dmax

tìm ñược
trong thí nghiệm ñầm nén tiêu chuẩn của mẫu ñất ñắp, tức là K
h
=
max
d
d
γ
γ
ñối với ñất
hạt thô (ngoài cát dính, cát bột) nên sử dụng mật ñộ tương ñối hoặc hệ số móng làm
chỉ tiêu khống chế, ñộ chặt tương ñối D
r
tìm ñược theo công thức tính toán dưới ñây:

minmax
max
ee
ee
D
r
−
−
=

(1-62)


Nñs.
97


e
max
; e
min
trong công thức trên là tỷ lệ rỗng nhỏ nhất và lớn nhất của vật liệu
ñắp, phân biệt trong thí nghiệm lấy dung trọng khô lớn nhất γ
dmax
và dung trọng khô
nhỏ nhất γ
dmin
tính toán ra. e là tỷ lệ rỗng tìm ñược sau khi lấy mẫu ñầm nén vật liệu
ñắp, ño ñạc dung trọng khô γ
d
của nó. Do vậy công thức trên có thể viết thành:

(
)
( )
ddd
ddd
D
γγγ
γγγ
γ
minmax
maxmin
−
−
=

(1-63)

ðối với vật liệu là ñất loại sỏi và hỗn hợp ñá, nên sử dụng hệ số móng làm chỉ
tiêu không chế. Các giá trị ở trên không nên nhỏ hơn giá trị quy ñịnh ở bảng 1-23.
Tại khu vực mà lượng nước mưa bình quân hàng năm nhỏ hơn 400mm, hệ số
ñầm nén có thể theo trị số ñược liệt kê trong bảng giảm bớt 0, 05; chỗ mố cầu chiều
dài lớp ñất bề mặt trên và sau mố cầu không nhỏ hơn phạm vi chiều cao mố cầu cộng
thêm 2m, miệng hở cống là phạm vi hai bên sườn cống mà mỗi bên không nhỏ hơn 2
lần ñường kính cống.
Phạm vi khống chế ñộ ẩm thi công nên căn cứ vào tính chất vật liệu ñắp, ñộ
ñầm nén yêu cầu và khả năng ñầm nén của máy móc ñể tổng hợp xác ñịnh. ðộ ẩm
khi xây ñắp ñất hạt nhỏ và cát dính, cát bột có trong ñất hạt thô nên gần với ñộ ẩm tối
ưu, khi ñộ ẩm quá cao hoặc quá thấp, có thể sử dụng các biện pháp như: phơi khô
hoặc tưới thêm nước.
ðộ nén chặt của vật liệu ở phần dưới lòng móng nền ñường

Bảng 1-23
ðất hạt nh
ỏ
và cát dính,
cát bột
Cát nhỏ,
cát vừa,
cát thô,
cát cuội

Loại
ñá
cuội
Lo

ại
sỏi
Vật
liệu
hỗn
hợp
lo
ại ñá
miếng

Bộ
phận xây
dựng
Loại vật
liệu
ñắp

Cấp
ñường
sắt
Chỉ tiêu
ñầm nén
C
ấp
I, II
C
ấp
III
Cấp I, II, III
Hệ số ñầm nén K

h
0.86 0.81
Hệ số móng K
30

(MPa/Cm)
0.7 0.6 0.7 0.8 0.8 1.0
Bộ phận
không
ngấm
nước
ðộ chặt tương ñối D
r
0.65 0.65
Bộ phận
Hệ số ñầm nén K
h
0.89 0.86


Nñs.
98

Hệ số móng K
30

(MPa/Cm)
0.8 0.7 0.8 1.0 1.0 1.2
ngấm
nước và

miệng
cống
ðộ chặt tương ñối D
r
0.7 0.7
1.6. Phương pháp xử lý ñoạn quá ñộ giữa cầu và ñường
Do ñộ cứng khác nhau chỗ nối liền giữa nền ñường và cầu, gần ñoạn quá ñộ
cầu ñường là nơi dễ phát sinh các biến dạng nhất, tạo thành tuyến ñường không
phẳng thuận, ñoạn quá ñộ ñường ô tô nghiêm trọng sẽ tạo thành các hư hại như lõm
mặt ñường , ñoạn quá ñộ cầu ñường sắt thường hình thành các hư hỏng lớp ñệm
nền, làm ảnh hưởng ñến mặt ñường ray, tăng phí tổn ñể duy tu bảo dưỡng ñường,
nguy hiểm ñến an toàn chạy tầu.
Cùng với việc xây dựng ñường sắt cao tốc, ñường sắt chở nặng và ñường ô tô
việc xử lý các hư hỏng của ñoạn quá ñộ cầu ñường gây ra cho ñường bộ, ñường sắt
ñược coi trọng. Căn cứ vào kinh nghiệm xử lý và yêu cầu kỹ thuật của trong và ngoài
nước hiện nay, tại những nơi nền ñường quá ñộ lên cầu cần lắp ñặt ñoạn quá ñộ với
ñộ dài nhất ñịnh, ñể giảm bớt giới hạn lớn nhất của chênh lệch biến dạng giữa cầu
ñường. Hiện nay phương pháp ñược sử dụng có những loại sau.
1.6.1. Tại ñầu cầu lắp ñặt bản ñỡ và dầm gối
Bản ñỡ và dầm gối ñược lắp ñặt ở quá ñộ cầu ñường (hình 1- 60). Một ñầu bản
ñỡ bê tông cốt thép ñặt trên bệ mố ñầu kia ñặt lên dầm gối, bản ñỡ có thể lắp ñặt
bằng phẳng, có thể lắp ñặt nghiêng, chiều dày của bản có thể ñều nhau cũng có thể
thay ñổi dần. Bản ñỡ thiết kế theo dầm giản ñơn, dầm gối tính theo nền ñàn hồi,
chiều dài bản là 10m. Nền ñắp dưới bản ñỡ rải bằng cấp phối hạt to ñể giảm tính ép
co của thân nền ñắp. Bản ñỡ ñặt ở ñầu cầu, có thể làm giảm dần ñộ cứng ở mố cầu và
mặt ñường mềm. ðể nền ñường gần mố có ñủ cường ñộ và ổn ñịnh, vật liệu ñắp nền
ñường ñầu cầu cần ñầm nén kỹ và kiểm tra nghiêm khắc.







Hình 1-
60.
Bản nối ñầu
cầu và gối dầm
1.6.2. Tăng thêm ñộ cứng của lớp ñệm nền ñường, giảm bớt nền ñắp lún xuống
Loại phương pháp này chủ yếu là thông qua tăng cường nền ñường ñể giảm bớt
khác biệt về biến dạng và ñộ cứng giữa cầu ñường, phương pháp xử lý cụ thể có:


Nñs.
99

-

Trong ñất ñắp của nền ñắp ở ñoạn quá ñộ, chôn lắp vật liệu kéo cứng
với số lượng nhất ñịnh (ñất hợp thành vật liệu) hình thành kết cấu nền ñắp

cốt thép ñất, ñể nâng cao ñộ cứng và cường ñộ nền ñường, giảm bớt biến
dạng nền ñường, (hình 1- 61).
-

ở một bên nền ñường ñoạn quá ñộ giữa cầu ñường, ñắp bằng vật liệu ñá
dăm chất lượng loại ưu và theo tiêu chuẩn ñầm nén, (hình 1- 62).
-

Cải thiện thiết kế cấu tạo nền ñường ñầu cầu.
Căn cứ vào nguyên lý ñộng lực học tác dụng lẫn nhau giữa ñường xe, cải thiện

thiết kế tuyến tạo ñoạn ñường ñầu cầu, ñể giảm bớt hai hệ thống cấu tạo tuyến ñường
hoàn toàn có khác biệt nhau về khả năng chống biến dạng thẳng ñứng làm cho ñặc
tính ñộng lực học của ñoạn quá ñộ dần dần biến ñổi. Nền ñường ô tô có thể thay ñổi
cao ñộ của tầng mặt, tầng trên, tầng ñáy nền, tầng ñệm, giảm cao ñộ phần dưới nền
ñắp, ñối với nền ñường sắt, có thể nâng cao mô ñun chống uốn của cầu ray, dần dần
nâng cao bề dày lòng ñường, là phương pháp ñể nâng cao ñộ cứng ñường ray, làm
cho ñộ cứng ñường ray giữa cầu ñường dần dần thay ñổi (hình 1- 61 và 1-62).





Hình 1-61
.






Hình 1-62.
1.7. ðo ñạc kiểm tra chất lượng ñầm nén
ðể ñảm bảo chắc chắn chất lượng xây ñắp nền ñắp, trong thi công cần phải
nghiêm ngặt gia tăng khống chế, ñể tránh việc do chất lượng không ñạt quy ñịnh mà
ñể lại các tác hại về sau. Khi thi công nên nắm rõ tư liệu về ñộ chặt tốt nhất và ñộ ẩm
tốt nhất của vật liệu ñắp. Trong thi công nền ñắp, ñể ñảm bảo chắc chắn là ñộ chặt
ñất ñắp ñạt yêu cầu quy ñịnh, và lấy mẫu ñể kiểm tra ñộ ẩm và dung trọng khô. Kiểm


Nñs.

100

tra ñộ ñầm nén ñất ñắp có ñạt yêu cầu quy ñịnh không. Do vậy cần phải tiến hành ño
ñạc kiểm tra chất lượng.
Phương pháp ño ñạc kiểm tra chất lượng ñầm nén của ñất hạt nhỏ thường dùng
là phương pháp dao vòng, tức là dùng vòng dao lấy mẫu ñất hạt nhỏ sau khi ñầm nén
tiến hành cân trọng lượng, tìm dung trọng khô của ñất ñầm nén. Cũng có thể dùng thí
nghiệm ra số lần chuỳ xuyên và so sánh với tư liệu sẵn có ñể ñánh giá.
Hiện nay, các phương pháp kiểm tra thường dùng có mấy loại sau:
1.7.1. Máy ño ñộ ẩm, mật ñộ (Phóng xạ nguyên tử)
Máy ño ñộ ẩm mật ñộ là một loại máy dùng tính phóng xạ của hạt nguyên tử,
ño ñạc ñộ ẩm và mật ñộ của ñất. Lắp ñặt phần bên trong máy ñộ ẩm mật ñộ là hai
loại nguồn phóng xạ. Nguồn Cs (Xê-di) _ 137γ dùng ñể ño mật ñộ, nó ñược lắp ñặt ở
phần ñáy cọc kim loại nguồn bức xạ, tuỳ theo ñộ sâu ño ñạc mà thay ñổi. Nguồn hạt
trung tử Am _ 241/Be dùng ñể ño ñạc lượng nước, nguồn hạt trung tử Am (A-me-ri-
xi) _ 241/Be (Be-ri-lin) lắp ñặt ở phần ñáy vỏ máy, vị trí không thay ñổi.
Khi sử dụng có thể trực tiếp ñặt tại kinh ñộ 15 giây ñến 1 phút trong ñất ñắp
tiến hành tính toán trị số tuyến xạ, lại qua máy nhỏ xử lý là trực tiếp có ñược dung
trọng ướt, dung trọng khô, ñộ ẩm của ñất ñắp mà không cần sửa chữa. Nếu lấy dung
trọng khô lớn nhất ñưa vào máy nhỏ có thể trực tiếp ñược phần trăm của hệ số ñầm
nén K
h
, ñặc biệt là thích hợp sử dụng trong ñất cát. ðo ñạc mật ñộ của nó xem (hình
1- 63a), là dựa vào việc lắp ñặt tại Xê-di–137γ nguồn bức xạ phóng kín của phần ñầu
mút cọc phóng xạ ñể tiến hành, nguồn bức xạ này có thể di ñộng lên xuống theo
máng cọc phóng xạ, khi tia xạ γ phát ra xâm nhập vào ñất ñắp ñược ño ñạc, nếu mật
ñộ ñất ñắp tương ñối nhỏ, phần lớn tia xạ sẽ xuyên qua ñất ñắp, tại một ñơn vị thời
gian, ống ghi số trong máy nhận ñược số ghi lớn, ngược lại, mật ñộ ñất ñắp lớn, số
ghi nhỏ. ðo ñạc ñộ ẩm xem (hình 1- 63b), là do tia xạ hạt trung tử ñược phát ra bởi
một bức xạ Am – 241/Be ñóng kín tiến hành. Khi tia xạ hạt trung tử nhập vào ñất

ñắp, phân tử Hydrô trong nước của ñất ñắp và hạt trung tử vận ñộng với tốc ñộ cao
xô ñập vào nhau, làm giảm tốc ñộ, hạt trung tử sau khi giảm tốc ñộ là hạt trung tử
chậm bị ống ño ñạc thu nhận.


(a) Nguyên lý ño ñạc (b) Nguyên lý ño ñạc
ñộ ẩm mật ñộ hạt ñộ ẩm mật ñộ hạt
Hình 1-63.
Máy ño ñộ ẩm mật ñộ hạt.


Nñs.
101


Nếu ñộ ẩm của ñất ñắp lớn, dẫn ñến số ghi của hạt trung tử chậm trong một
ñơn vị thời gian là nhiều ngược lại sẽ ít ñi, do vậy mà ño ñạc ñược ñộ ẩm trong ñất
ñắp. máy loại này có thể ño ñược ñộ sâu của ñất ñắp là 25cm ~ 30cm, khoảng cách
5cm là mật ñộ bình quân. Vì những ño ñạc của máy là mật ñộ bình quân của thể tích
ñất trong phạm vi ñộ sâu nào ñó dưới máy. Do vậy bề mặt của lớp ñất ño ñạc cần
ñược sửa chữa ñể giảm bớt sai số. ðặc ñiểm của loại máy này là rất tiện lợi, tốc ñộ
ño ñạc có thể nâng cao bằng 10 lần máy thông thường, kết quả so với những ño ñạc
thông thường, gần giống nhau.
1.7.2. Thí nghiệm bản chịu nén K
30

Vài năm gần ñây, sử dụng rộng rãi thí nghiệm bản chịu nén ñể xác ñịnh hệ số
lớp ñệm nền, mô ñun biến dạng của ñất ñắp, ñồng thời ñể ñánh giá mức ñộ ñầm nén
ñường băng sân bay, ñường sắt, hoặc của tầng ñệm. K
30

là chỉ bản chịu nén dùng
ñường kính 30cm, tiến hành thí nghiệm tải trọng, sử dụng phân cấp gia tải ñến tổng
lượng lún xuống ñạt 15mm hoặc cường ñộ tải trọng vượt quá áp lực tiếp xúc lớn nhất
của thực tế hiện trường tính ñược hoặc ñến ñiểm khuất phục của ñất móng thì dừng
lại, thí nghiệm có ñược giá trị áp lực của lượng lún xuống ñơn vị (N/cm
3
) tức là hệ số
lớp ñệm nền K
30
. ðường kính bản chịu nén có các cấp: 30cm, 45cm, 75cm, ñối với
ñất loại sỏi nên dùng ñường kính tương ñối lớn. ðối với ñất hạt thô, thông thường
mỗi lớp xây ñắp là kiểm tra 1 lần, chiều dọc tuyến ñường cứ cách 50m làm một thí
nghiệm K
30
ñiểm ño ñạc kiểm tra men theo tuyến ñường bố trí thành hình S. Giá trị
K
30
thể hiện trạng thái mật ñộ ñất trong ñộ dày 60 ~ 90cm dưới bản chịu nén, là phản
ánh chỉ tiêu tổng hợp của cường ñộ và biến dạng của ñất. Do vậy, so với việc chỉ
dùng mật ñộ ñánh giá chất lượng ñầm nén của ñất ñắp thì càng có thể phản ánh ñược
tình hình thực tế. ðể xác ñịnh ño ñạc lượng lún có thể dùng bảng phần trăm và thiết
bị. Khi kiểm tra chất lượng tại hiện trường, thường lượng lún xuống tích luỹ ñạt
2mm thì dừng thí nghiệm. Bản tải trọng K
30
(hình 1- 64). Khi thí nghiệm, ghi chép
tên ñất dung trọng, ñộ ẩm của ñất ở ñịa ñiểm thí nghiệm và ñường cong quan hệ giữa
gia tải P với lượng lún xuống S, trên ñường cong P ~ S thường lấy P có S bằng
0,125cm là P
0
thì: (hình 1-64).


)/(8
125,0
3
0
0
30
cmNP
P
K ==
(1-64)
Khi dùng mô ñun phản ánh nền móng ñể thể hiện lực chịu tải của móng, quy
ñịnh lấy bản chịu tải ñường kính 76cm là tiêu chuẩn. Khi móng tương ñối yếu, dùng
lượng lún cong 0, 127cm ñể khống chế tải trọng của bản chịu tải. Khi móng tương
ñối kiên cố, dùng lực nén ñơn vị P = 70kPa khống chế tải trọng của bản chịu tải. Khi
ño ñạc dùng bản chịu tải ñường kính là 30cm, có thể theo công thức sau tiến hành
sửa lại: K
76
= 0, 4.K
30
. Giá trị mô ñun phản ánh móng ñược xác ñịnh bằng phương
pháp trên là tỷ số giữa ứng suất tải trọng với tổng lún cong xuống dưới ñiều kiện tải
trọng nhất ñịnh và lún xuống, trong ñó bao gồm lún cong ñàn hồi và lún cong dư.