TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quát
Với sự phát triển nhanh chóng của cơ sở hạ tầng, nhiều công trình giao thông đang được xây dựng tại đồng bằng sông Cửu Long Để tiết kiệm chi phí cho các công trình đường giao thông nông thôn cấp V và VI, đất khai thác từ lòng kênh và lòng sông thường được sử dụng làm nền đường Biện pháp này không chỉ bảo vệ đất canh tác địa phương mà còn tăng cường độ sâu lòng sông, đồng thời nâng cao nền đường để chống lại tác động của mực nước dâng do biến đổi khí hậu.
Khai thác đất lòng sông có thể làm tăng độ sâu và độ dốc của lòng sông, dẫn đến mất ổn định bờ sông (Luo et al., 2007; Đinh et al., 2010) Đặc điểm địa chất của vùng đồng bằng sông Cửu Long với đất bùn sét thuộc trầm tích Holocen, có hệ số rỗng lớn, tính nén lún cao và sức chống cắt thấp, có thể gây ra các sự cố nền móng như lún quá mức, lún không đều và lún kéo dài (Đỗ et al., 2013) Để cải thiện khả năng chịu lực cho nền đường, cần áp dụng các biện pháp gia cố đất nền phức tạp, tốn kém và mất nhiều thời gian thi công.
Năm 2005, đất bùn không được khuyến nghị sử dụng làm nền cho các công trình giao thông do những nguyên nhân kỹ thuật Những yếu tố này đã gây khó khăn trong việc áp dụng đất bùn yếu cho thi công nền đường nông thôn tại đồng bằng sông Cửu Long.
Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện quá trình cố kết và gia cường nền đường bùn thông qua việc dự đoán thời gian cố kết của lớp đất sét yếu khi sử dụng vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đánh giá sức chịu tải của lớp đất sét sau khi cố kết và khả năng chống xâm nhập của lớp sét vào lớp cát khi áp dụng vải địa kỹ thuật Kết quả thực nghiệm sẽ cung cấp thông tin về phương pháp thi công nền đất nhằm tăng tốc độ cố kết của đất sét yếu, từ đó tối ưu hóa thiết kế lớp đệm cát và vải địa kỹ thuật để nâng cao khả năng chịu tải, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí.
Tổng quan tình hình nghiên cứu và sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Phương pháp bơm bùn lòng sông để làm đất đắp cho các công trình lấn biển đã được áp dụng rộng rãi (Shang et al., 1998; Wang et al., 2014; Liu and Liu, 2008; Shen et al., 2006) Tuy nhiên, loại bùn này có hàm lượng nước cao, độ rỗng lớn, khả năng biến dạng cao và chịu lực kém, dẫn đến việc nền móng thường xuyên bị biến dạng và có độ lún lớn (Huerta and Rodriguez, 1992; Liu and Zhou).
Nghiên cứu về hệ số thấm và độ lún của đất bùn yếu cho thấy hệ số rỗng và hàm lượng đất sét có ảnh hưởng lớn đến khả năng thấm của loại đất này, với hệ số rỗng giảm dần theo thời gian Để ổn định đất đắp bằng bùn nạo vét, cần thời gian vài năm và các biện pháp gia cường nhằm thúc đẩy quá trình cố kết Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vải địa kỹ thuật là giải pháp hiệu quả để xử lý lớp bùn yếu dưới nền móng công trình Palmeira et al (1998) đã phân tích trường hợp đê trên nền đất yếu được gia cố bằng vải địa kỹ thuật, trong khi Jewel (1996) đề xuất phương pháp giải tích để tính toán hệ số an toàn của nền đập Kết quả cho thấy hệ số an toàn tối thiểu đối với đê gia cố bằng vải địa kỹ thuật là Fs = 1.2 trong thiết kế thông thường.
Nghiên cứu của Zhou et al (2008) đã chỉ ra rằng việc gia cố đệm cát bằng lưới vải địa kỹ thuật Geogrid và túi địa kỹ thuật Geocell có hiệu quả trong việc nâng cao khả năng chịu lực của lớp đất yếu Cấu trúc kết hợp này không chỉ làm tăng hệ số nền K0 lên đến 30 lần mà còn giảm độ lún tới 44%, đồng thời giảm ứng suất trên bề mặt lớp đất yếu so với tình trạng không được gia cố.
Nghiên cứu của Sitharam et al (2013) cho thấy Geocell có thể cải thiện nền móng cho đập cao 3m trên bùn đỏ, khi kết hợp với lưới vải địa kỹ thuật, hiệu quả hơn so với chỉ sử dụng Geocell Nghiên cứu của Yu et al (2005) đề xuất sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật làm nền móng cho đê chắn trên đất yếu, với vải địa kỹ thuật giúp ngăn chặn biến dạng ngang và tăng cường tính ổn định Đặc biệt, khi đất nền yếu, hiệu quả của vải địa kỹ thuật càng cao, nhất là khi đệm cát nằm dưới hoặc giữa lớp đất yếu Nghiên cứu của Dash et al (2013) chỉ ra rằng việc kết hợp Geocell, đệm cát và cọc vật liệu rời (đá - sỏi) có thể tăng khả năng chịu lực của đất nền lên đến 10 lần so với trạng thái ban đầu chưa gia cố.
Hufenus et al (2006) đã nghiên cứu khả năng chịu tải và ứng xử của đất yếu được gia cường bằng vải địa kỹ thuật thông qua các thí nghiệm thực địa trên nền đường Nghiên cứu cho thấy rằng việc gia cường đất yếu chỉ hiệu quả khi sử dụng một lớp mỏng cốt liệu thô kẹp giữa các lớp vải địa kỹ thuật Trong trường hợp này, hiện tượng lún trên nền đường sẽ tạo ra biến dạng dài và lực kéo trong vải địa kỹ thuật, từ đó tạo ra hiệu ứng gia cường cho đất nền.
Nghiên cứu về kết cấu đất gia cường bằng vải địa kỹ thuật chỉ ra rằng việc sử dụng đất sét có tính thấm kém trong công trình đất đắp cần áp dụng các công nghệ xây dựng và hệ thống thoát nước phù hợp để đảm bảo hiệu quả và độ bền của công trình (Sridharan et al 1991; Glendinning et al 2005; Chen và ).
Nghiên cứu của Yu (2011), Taechakumthorn và Rowe (2012), cùng Yang et al (2015) đã chỉ ra rằng việc tăng cường sức chịu tải và ổn định của công trình đất đắp từ đất sét có tính thấm kém là rất quan trọng.
Nghiên cứu về lớp cát mỏng giữa lớp vải địa chất gia cường đất sét cho thấy nó ảnh hưởng tích cực đến ứng xử chịu cắt và biến dạng của mẫu đất thông qua các thí nghiệm như cắt đất trực tiếp, kéo tuột vải địa kỹ thuật và nén 3 trục Kết quả cho thấy lớp cát này cải thiện tương tác bề mặt giữa đất sét và vải địa kỹ thuật, từ đó tăng cường độ cho đất sét và đóng vai trò là biên thoát nước, giảm áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình tải trọng Bề dày tối ưu của lớp cát được xác định khoảng 8-15mm cho thí nghiệm không cố kết, không thoát nước và lên đến 8cm cho thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật Ngoài ra, vải địa kỹ thuật cũng ngăn chặn sự xâm nhập của đất sét vào biên thoát nước.
Nghiên cứu về công trình trên nền đất yếu tại Việt Nam đã được thực hiện, trong đó Pierre Lareal và cộng sự (1989) đã trình bày các tính toán về ổn định và biến dạng của nền đường Nghiên cứu này cũng đề xuất một số giải pháp xử lý cho nền đường đắp trên đất yếu, bao gồm phương pháp gia tải, tăng tốc độ cố kết qua đường thấm đứng và rãnh thấm, cũng như các phương pháp gia cố bằng cọc vôi và cọc xi măng đất.
Lê Bá Vinh và cộng sự (2003) đã tiến hành nghiên cứu về giải pháp xử lý nền và tính toán ổn định cho công trình đường cấp III trên nền đất yếu mỏng Nghiên cứu tập trung vào các biện pháp xử lý nền đất yếu bằng cách sử dụng đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật và cừ tràm Đặc biệt, nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán hệ số an toàn chống trượt cho nền tự nhiên và phân tích ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật trong việc gia cố và tăng cường ổn định cho nền đất yếu dưới nền đường.
Lê Xuân Roanh (2014) đã đề xuất các công nghệ xử lý nền và thi công đê, đập chắn sóng trên nền đất yếu, bao gồm nhiều phương pháp hiệu quả Những công nghệ này bao gồm: (1) sử dụng đệm cát để tạo lớp chịu lực và thoát nước cho nền đê; (2) áp dụng bấc thấm để cải thiện khả năng thoát nước qua hệ thống thoát nước đứng; (3) sử dụng giếng cát vừa làm biên thấm vừa chịu tải trọng, tăng cường sức chịu tải cho nền; (4) ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cố nền, phân cách giữa nền đê và thân đê, giúp phân bố đều áp lực đất đắp và tăng độ bền chống trượt; (5) xử lý nền bằng bè cây; (6) sử dụng cọc đệm cát; và (7) gia cố bằng cọc xi măng đất Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vật liệu như cát hoặc cọc vật liệu rời có thể rút ngắn khoảng cách thoát nước, đồng thời phủ lớp cát thoát nước và lớp gia tải trên bề mặt đất nền để tăng tốc độ cố kết.
Mặc dù có nhiều nghiên cứu về biện pháp gia cường đất bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát, nhưng ứng xử của đất sét bùn từ lòng sông ĐBSCL khi được gia cường vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ Do đó, nhóm nghiên cứu đề xuất thực hiện nghiên cứu về ứng xử của vải địa kỹ thuật kết hợp đệm cát nhằm cải tạo đất bùn nhão lòng sông để làm nền cho đường giao thông nông thôn.
Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
Biện pháp thi công nền đường từ bùn nhão khai thác từ lòng sông mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc bảo vệ đất canh tác địa phương, tăng cường độ sâu lòng sông và đảm bảo cao độ nền đường giao thông Tuy nhiên, một số yếu tố kỹ thuật đã gây khó khăn trong việc áp dụng phương pháp này trong thực tế.
Sử dụng bùn yếu làm đất đắp cho nền đường không chỉ kéo dài thời gian thi công mà còn gây ra lún, biến dạng và mất ổn định cho hệ thống giao thông Do đặc tính nhão của loại đất này, cần áp dụng các biện pháp gia cường để đảm bảo khả năng chịu tải trọng của phương tiện giao thông.
Tính mới, tính thời sự, ý nghĩa khoa học
1.4.1 Tính mới Đề tài đề xuất nghiên cứu ứng xử cố kết và ứng xử chịu cắt của bùn yếu được khai thác trực tiếp từ lòng sông khi được gia cường vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát theo nguyên lý: (1) đệm cát là tạo biên thoát nước đẩy nhanh quá trình cố kết đất sét bùn yếu; (2) vải địa kỹ thuật tạo biên ngăn cách sự xâm nhập của đất bùn vào đệm cát; (3) đất bùn cố kết kết hợp đệm cát và vải địa kỹ thuật tạo thành hệ chịu lực đảm bảo khả năng chịu tải trọng cho nền đường
Hiện nay, việc ứng dụng vải địa kỹ thuật trong gia cố đất sét yếu đã trở nên phổ biến trên toàn cầu Tuy nhiên, nghiên cứu về xử lý nền đất yếu, đặc biệt là nền đường giao thông tại Việt Nam, vẫn còn hạn chế Việc sử dụng bùn sét yếu từ lòng sông không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có tác động tích cực đến xã hội, như bảo vệ đất nông nghiệp, giảm chi phí xây dựng nền đường, cải thiện dòng chảy và gia tăng độ sâu của lòng sông.
Dự đoán thời gian cố kết của lớp đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát
Dự đoán sức chịu tải của lớp đất sét sau khi được gia cường bằng vải địa kỹ thuật và lớp đệm cát là rất quan trọng Đồng thời, cần đánh giá độ chống xâm nhập của lớp sét vào lớp đất cát khi sử dụng vải địa kỹ thuật để đảm bảo hiệu quả công trình.
1.4.4 Ý nghĩa thực tiễn áp dụng
Nghiên cứu biện pháp thúc đẩy quá trình cố kết đất bùn yếu bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật có khả năng giảm thiểu thời gian thi công nền đường Việc khảo sát ứng xử của lớp bùn sau khi cố kết, được gia cố bởi vải địa kỹ thuật và đệm cát, giúp đánh giá khả năng chịu tải của nền đường Điều này sẽ hỗ trợ cho công tác thiết kế nền đường bùn yếu gia cường bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật Nghiên cứu này mở ra một phương pháp mới trong xây dựng đường giao thông nông thôn ven sông tại tỉnh Kiên Giang.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
Tính toán độ lún cố kết của đất theo lý thuyết thấm 1 chiều, Terzaghi
Độ lún cố kết của đất, theo lý thuyết cố kết thấm một chiều của Terzaghi, được xác định thông qua hệ số cố kết Cv theo phương đứng, với công thức là: w v v m.
Trong đó kv = hệ số thấm theo phương đứng của đất mv = hệ số nén thể tích trong khoảng thay đổi ứng suất đang xét
w = dung trọng của nước Nhân tố thời gian, Tv được xác định theo chiều dài đường thấm h và t = thời gian cố kết, t: h t
Độ cố kết U(Tv) được xác định dựa trên điều kiện tải trọng và biên thấm nước, phụ thuộc vào nhân tố thời gian Tv Đối với bài toán xác định độ lún cố kết của lớp đất đắp do tải trọng bản thân, với phân bố tải trọng theo độ sâu, độ cố kết được tính toán cụ thể như hình dưới đây.
Độ lún của đất nền có chiều dày H sau khoảng thời gian t được xác định dựa trên hệ số rỗng ban đầu e0 và hệ số rỗng et Phân bố tải trọng bản thân đất đắp theo độ sâu ảnh hưởng đến độ lún của nền đất.
(4) trong đó et = hệ số rỗng tại thời điểm t = 6 tháng e0 = hệ số rỗng ban đầu
H0 = chiều cao đất đắp ban đầu Độ lún cuối cùng, S được xác định theo:
Ngoài ra, độ lún đất đắp được xác định theo hệ số nén thể tích và tải trọng p: pH 0 m
Tính toán độ chặt và chiều cao lớp đất trong đầm chặt đất
Để xác định độ chặt của đất hiện trường, dung trọng khô lớn nhất (k-max) và độ ẩm tối ưu (OMC) của đất, các chỉ tiêu này được xác định trong phòng thí nghiệm Dung trọng khô của đất ngoài hiện trường (k) được tính toán dựa trên dung trọng tự nhiên của đất hiện trường, được xác định theo phương pháp dao vòng, cùng với độ ẩm tự nhiên () theo công thức cụ thể.
Từ đó độ chặt của đất hiện trường, K được xác định theo:
Đất đắp thường được thực hiện theo từng lớp, với bề dày lớp đất phụ thuộc vào chiều cao tác động của thiết bị đầm, theo tiêu chuẩn TCVN 4447:2012 Thông thường, bề dày lớp đất khi đầm khoảng 30cm Nghiên cứu cho thấy chiều sâu đạt dung trong khô lớn nhất trong quá trình đầm chặt là 0.5m, do đó, chiều cao lớp đất đắp không nên vượt quá 0.5m khi sử dụng loại đầm lu.
Hình 2: Tương quan dung trọng khô của đất đắp số lượt xe lu
Số lượt xe lu Độ sâu, m
VẬT LIỆU, THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
Vật liệu
3.1.1 Đất bùn sét nạo vét
Bùn nạo vét bờ kênh được lấy mẫu tại sông Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang, sau khoảng một tuần thi công, giúp giảm độ ẩm so với ban đầu Mẫu bùn nạo vét được đắp lên cơ đê của bờ kênh Kết quả phân tích cỡ hạt cho thấy 82.7% là hạt mịn (cỡ hạt nhỏ hơn 0.075mm) và 17.3% là hạt thô.
Hình 3: Đường phân bố cỡ hạt đất bùn nạo vét lòng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang
Đất có chỉ số dẻo PI = 46 và tỷ trọng Gs = 2.75, được phân loại theo hệ thống phân loại đất của Hoa Kỳ (USCS) là loại đất OH-MH, tức là đất sét bùn dẻo cao.
Bảng 1: Tính chất cơ học đất bùn nạo vét lòng kênh Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang
Dung trọng tự nhiên, , kN/m 3 16.13 Độ ẩm tự nhiên, % 55.4
Hệ số rỗng ban đầu, e0 1.55
Dung trọng khô lớn nhất, , k - max , kN/m 3 15.11 Độ ẩm tối ưu, OMC, % 19.45
Phân loại đất theo USCS OH và MH
Vải địa kỹ thuật không dệt được ứng dụng trong các thí nghiệm phòng thí nghiệm và thi công thử nghiệm Các tính chất cơ học của loại vải này được thể hiện trong bảng 2 Ngoài ra, vải không dệt còn được sử dụng trong thi công thử nghiệm ngoài hiện trường để kiểm nghiệm ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật đến tính nén lún và độ đầm chặt của đất bùn.
Bảng 2: Tính chất cơ học của vải địa kỹ thuật
Khả năng chịu kéo (kN/m) - phương dọc vải 9.0
Biến dạng dài khi phá hoại phương dọc vải, (%) 62.5
Biến dạng dài khi phá hoại phương ngang vải, (%) -
Lưu lượng thấm ở 100mm cột nước, l/m 2 /giây 170
Thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu Thử nghiệm hiện trường
Biện pháp thí nghiệm hiện trường
3.2.1 Nạo vét sông và phơi đất
Xáng cạp được sử dụng để nạo vét đất từ Sông Cái Lớn và đưa lên bờ lưu không 3m, như thể hiện trong hình dưới đây Quá trình phơi đất diễn ra trong khoảng 6 tháng, nhằm đảm bảo cường độ đất đạt yêu cầu cho thi công cơ giới.
Hình 4 Quá trình nạo vét và phơi đất (a) Sơ đồ thi công; (b) hình ảnh thi công thực tế (a)
3.2.2 Thí nghiệm hiện trường đất đắp không gia cường
Sau khi để đất cố kết và ổn định trong khoảng 6 tháng, tiến hành sử dụng máy đào để di chuyển đất từ bờ cũ vào trong Khoảng cách giữa tim bờ cũ và tim bờ mới là 2m, với bề rộng bờ là 6m và cao trình bờ đạt +2.2m như thể hiện trong hình dưới.
Hình 5 Quá trình thi công dời đất vào tim đường (a)
Qúa trình ủi mặt, bạt mái hoàn thiện công trình mặt 6m, mái m=1:1 được thể hiện như hình dưới
Hình 6 Quá trình thi công bạt mái, hoàn thiện nền đường không gia cường (a)
3.2.3 Thí nghiệm hiện trường nền đường gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật
Sau khi chờ cho đất cố kết và ổn định trong khoảng 6 tháng, quá trình thi công sẽ được thực hiện bằng máy đào để dời đất vào trong theo từng lớp.
Bước đầu tiên trong quá trình xây dựng là sử dụng máy đào để lấy đất từ bờ hiện tại và đắp vào bên trong, với tim bờ bao mới cách tim bờ đất 2m Lớp đất đầu tiên cần được đắp đến cao trình +1.05m, với mái có độ dốc m=1 Sau khi hoàn thành, cần trải một lớp vải địa kỹ thuật lên bề mặt đất vừa đắp và rải thêm 1 lớp cát dày 5cm lên trên lớp vải địa đó.
Bước 2 trong thi công là lắp đặt lớp vải địa kỹ thuật lên lớp cát Sử dụng máy đào để lấy đất, đắp đất cao trình đạt +1.65m với tỉ lệ m=1:1 Sau đó, trải vải địa kỹ thuật và rải lớp cát dày 5cm lên bề mặt vải địa Quá trình thi công được minh họa trong hình dưới đây.
Bước 3: Thi công lớp 3 vải địa kỹ thuật lên lớp cát, dùng máy đào đắp đất đến cao trình +2.20m, K=0.9, m=1, bạt mái hoàn thiện công trình
Hình 9 Thi công lớp cuối nền đường gia cường
3.2.4 Phương pháp xác định lún công trình theo thời gian
Tiến hành theo dõi độ lún của công trình trong thời gian sáu tháng theo phương pháp sau:
- Trong tháng đầu cách 1 tuần ghi nhận độ lún một lần (4 lần)
- Năm tháng tiếp theo cứ 1 tháng ghi nhận độ lún một lần (5 lần)
Độ lún của đất đắp nền đường được quan trắc tại 3 mặt cắt, với mỗi mặt cắt xác định độ lún trên 3 điểm: 2 lề đường và tim đường Khoảng cách giữa các mặt cắt là 5m, như được thể hiện trong sơ đồ dưới đây.
Hình 11 Vị trí quan trắc lún nền đường công trình
CĐ1 CĐ2 CĐ3 Lề trái
3.2.5 Thí nghiệm hiện trường lu đầm nền đường
Sau 6 tháng, nền đường đã đạt cường độ thi công cơ giới với xe Kobe 10 tấn, và quá trình lu lèn đạt K=0.9 Trong quá trình này, độ lún của nền đường được xác định cả với và không có gia cường Bên cạnh đó, độ đầm chặt của nền đường cũng được kiểm tra trước và sau khi đầm, sử dụng phương pháp dao vòng theo tiêu chuẩn 22TCN 02-71.
Hình 12 Thi công lu lèn nền đường công trình
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Ứng xử lún của đất đắp dưới ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật dưới tác dụng của tải trọng
Sau khi chờ lún 6 tháng, đất đắp được đầm chặt bằng xe cơ giới 10 tấn, và độ lún của đất đắp trong quá trình này được ghi nhận trong bảng dưới Nền đường được gia cường có độ lún nhỏ hơn khoảng 7cm so với nền đường đất đắp không được gia cường, cho thấy rằng vải địa kỹ thuật và đệm cát đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng chịu lực của nền đường Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về sức kháng cắt của đất sau khi gia cường bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát (Yang et al 2015).
Vải địa kỹ thuật và đệm cát có khả năng giảm độ lún của nền đường, từ 63 cm khi không sử dụng biện pháp gia cường xuống còn 51 cm khi áp dụng gia cường.
Bảng 7: Kết quả tính toán độ lún nền đường theo các điều kiện lún Điều kiện lún Độ lún, cm Đất đắp gia cường Đất đắp không gia cường
Lún đầm nén, xe 10 tấn 19 26 Độ lún tổng cộng 51 63
Ứng xử đầm chặt của đất đắp dưới ảnh hưởng của đệm cát và vải địa kỹ thuật
Độ chặt của nền đường được kiểm tra cả trước và sau khi thực hiện quá trình đầm chặt Giá trị độ chặt trong hai trường hợp này được trình bày chi tiết trong bảng dưới đây.
Bảng 8: Bảng xác định độ chặt và dung trọng khô của đất đắp theo 2 phương pháp thi công đất đắp
Thời điểm xác định Đất đắp gia cường Đất đắp không gia cường
Tỷ lệ gia tăng độ chặt,
Tỷ lệ gia tăng dung trọng khô, % Độ chặt, K
Sau 6 tháng thi công đất đắp 0.875 1.332 0.851 1.286 2.82 3.58
Sau khi đầm chặt bằng xe cơ giới
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vải địa kỹ thuật và đệm cát đã làm tăng độ chặt và dung trọng khô của đất sau 6 tháng lún cố kết nền đường, với tỷ lệ gia tăng lần lượt là 2.82% và 3.58% Sự cải thiện này được lý giải bởi việc vải địa kỹ thuật và đệm cát giúp tăng cường biên thấm nước, giảm chiều dài đường thấm, và thúc đẩy quá trình cố kết trong đất đắp, từ đó làm giảm độ rỗng và gia tăng độ chặt Hơn nữa, trong quá trình đầm chặt, độ chặt và dung trọng khô của nền đường được gia cường cao hơn 5% so với nền đường không được gia cường Hiện tượng này xảy ra do quá trình đầm chặt giúp ép nước và không khí ra khỏi đất, và nước thoát ra dễ dàng hơn trong đất đắp được gia cường, dẫn đến độ chặt cao hơn so với đất đắp không được gia cường.
Đánh giá hiệu quả kinh tế phương án gia cường đất đắp
Để đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án gia cường đất đắp, chúng tôi đã tiến hành phân tích và đánh giá chi phí xây dựng phần đất đắp cũng như chi phí xây dựng đường một cách cụ thể.
4.4.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế thi công đất đắp
Hệ số quy đổi giữa đất đào bằng xáng cạp để lấy đất và đắp bờ bao:
Dung trọng khô thiết kế :
Hệ số quy đổi giữa đất đào bằng xáng cạp để lấy đất và đắp bờ bao :
Khối lượng và dự toán thi công cho hai phương án, bao gồm phương án 1 (không gia cường) và phương án 2 (có gia cường), được trình bày trong hình dưới đây Tính toán dự toán cho cả hai phương án được thể hiện rõ trong bảng dưới, nhằm xác định chi phí xây dựng 1km đất đắp theo thời giá của Sở Xây dựng Kiên Giang năm 2017.
Chi phí thi công đất đắp không gia cường cho 1km đường là 282.377.516 đồng, trong khi chi phí cho thi công có gia cường lên tới 557.683.658 đồng Điều này cho thấy việc gia cường bằng vải và đệm cát làm tăng đáng kể chi phí đất đắp trong nền đường.
Bảng 9: Tổng hợp kinh phí PA2
DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
Chi phí vật liệu Avl x 1,2 VL 1.159.055.806
Chi phí nhaân coâng B1 x 4,198 NC 140.218.725
Chi phí máy thi công C1 x 1,658 MTC 351.654.780
Bù giá nhiên liệu máy thi công GiamGiaNhienLieu GGNL -24.037.623
Trực tiếp phí khác 2,0 % x (VL + NC + MTC + GGNL) TT 9.356.718
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC + GGNL + TT T 477.192.599
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 503.438.192
Thu nhập chịu thuế tính trước 5,50 % x (T + C) TL 27.689.101
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 531.127.293
Thuế giá trị gia tăng (10); 5 % x G GTGT 26.556.365
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 557.683.658
CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 557.683.658
4.4.2 Đánh giá hiệu quả kinh tế thi công đường trên bờ bao
Thiết kế đường cho hai phương án được trình bày rõ ràng: phương án 1 với nền đường không gia cường và phương án 2 sử dụng vải địa kỹ thuật cùng đệm cát Hình ảnh dưới đây minh họa chi tiết cho cả hai phương án này.
Hình 16 Phương án thiết kế đường trên nền (a) không được gia cường; (b) được gia cường vải địa kỹ thuật và đệm cát
Bảng 10: Tổng hợp kinh phí PA1
TT DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
1 Chi phí vật liệu + vc Avl VL 1.395.136.108
2 Chi phí nhaân coâng B1 x 4.419 NC 409.387.177
3 Chi phí máy thi công C1 x 1,682 MTC 80.023.989
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC T 1.884.547.274
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 1.988.197.374
III Thu nhập chịu thuế tính trước 6,00 % x (T + C) TL 119.291.842
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 2.107.489.216
IV Thuế giá trị gia tăng 10,00 % x G GTGT 210.748.922
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 2.318.238.138
A CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 2.318.238.138
Bảng 11: Tổng hợp kinh phí PA2
TT DIỄN GIẢI CÁCH TÍNH KÝ
1 Chi phí vật liệu + vc Avl VL 1.186.200.266
2 Chi phí nhaân coâng B1 x 4.419 NC 385.345.015
3 Chi phí máy thi công C1 x 1,682 MTC 49.058.835
Cộng chi phí trực tiếp VL + NC + MTC T 1.620.604.116
Giá thành dự toán xây dựng T + C Z 1.709.737.342
III Thu nhập chịu thuế tính trước 6,00 % x (T + C) TL 102.584.241
Giá trị dự toán xây dựng trước thuế (T + C + TL) G 1.812.321.583
IV Thuế giá trị gia tăng 10,00 % x G GTGT 181.232.158
Giá trị dự toán xây dựng sau thuế G + GTGT Gxdcpt 1.993.553.741
A CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd 1.993.553.741
Bảng 12: So sánh kinh phí xây dựng đất đắp và thi công đường 2 phương án thi công
Qua quá trình so sánh hai phương án về kinh tế và kỹ thuật, phương án 2 được đánh giá cao hơn phương án 1, mặc dù chi phí xây dựng bờ bao của phương án 2 lớn hơn Tuy nhiên, tổng kinh phí của phương án 2 lại thấp hơn, cho thấy rằng việc gia cường đất đắp bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn so với phương án không gia cường.
