Nghiên cứu tận dụng đất nạo vét lòng hồ trên địa bàn huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi để làm vật liệu đắp nền đường
Trong những năm gần đây cùng với sự đầu tư phát triển kết cấu hạ tầng trong Khu Kinh tế Dung Quất, trên địa bàn huyện Bình Sơn có rất nhiều công trình, dự án được đầu tư xây dựng, trong đó có nhiều dự án khu dân cư tập trung, khu tái định cư cho nhân dân thuộc diện giải phóng mặt bằng và đặc biệt là các công trình giao thông đã, đang và sẽ cần một lượng lớn đất đắp nền đường, từ đó làm cho nhu cầu khai thác đất đồi, núi để làm vật liệu đắp đất nền đường tăng cao; điều đó cho thấy nếu trong thời gian đến nếu không có nguồn vật liệu khác thay thế đất đồi thì khối lượng đất trên các đồi núi sẽ không đủ cung cấp cho nhu cầu khai thác; hơn nữa việc khai thác đất đồi, núi với khối lượng lớn sẽ dẫn đến cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, mất cân bằng sinh thái và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Huyện Bình Sơn hiện có 59 hồ chứa nước được xây dựng từ những năm từ 1978 đến 2002 với tổng diện tích hơn 182,37 ha, dung tích hồ chứa hơn 17 triệu m3 nước, phục vụ nước tưới cho khoảng 1.293 ha đất nông nghiệp trên địa bàn. Qua quá trình khai thác tương đối dài, đa số các hồ, đập đều bị một lượng lớn đất, cát trên đồi xung quanh hồ trôi chảy và bồi lắng trong lòng hồ, làm cho dung tích các hồ chứa ngày càng nhỏ lại, dẫn đến khả năng chứa nước giảm, không đảm bảo nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, do đó nhu cầu nạo vét lòng hồ, đập trên địa bàn huyện là rất lớn. Tuy nhiên hiện nay việc nạo vét lòng hồ tốn rất nhiều kinh phí của Nhà nước, trong khi đó đất sau khi nạo vét, một phần (chủ yếu là đất sét) được tận dụng làm nguyên liệu sản xuất gạch nung, số nhiều còn lại đều đổ ra bãi thải mà chưa được tận dụng làm vật liệu san lấp hoặc đắp đất nền đường, gây lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên hiện có ở địa phương.
Để tận dụng khối lượng đất nạo vét lòng hồ để làm vật liệu đắp nền đường nhằm tận dụng tối đa nguồn tài nguyên thiên nhiên, đồng thời tiết kiệm nguồn kinh phí cho ngân sách Nhà nước; khi triển khai thực hiện đề tài sẽ giải quyết được hai bài toán nhưng cùng một khoản kinh phí, một là nạo vét được lòng hồ, giải quyết nhu cầu tích nước phục vụ sản xuất nông nghiệp; hai là có nguồn vật liệu để đắp đất nền đường mà không phải khai thác tài nguyên thiên nhiên của quốc gia.
Chính vì vậy mà tôi lựa chọn vấn đề “Nghiên cứu tận dụng đất nạo vét lòng hồ trên địa bàn huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi để làm vật liệu đắp nền đường” làm đề tài nghiên cứu của luận văn.
Kết quả nghiên cứu của đề tài giúp đánh giá, xác định đất nạo vét lòng hồ nào có đủ các điều kiện kỹ thuật để làm vật liệu đắp nền đường, từ đó kiến nghị các giải pháp thực hiện nhằm quản lý về chất lượng, hạn chế lãng phí tài nguyên thiên nhiên.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu này là đất bồi lắng tại các lòng hồ trên địa bàn huyện Bình Sơn.
Phạm vi của nghiên cứu của đề tài bao gồm: Khoan, thu thập mẫu hiện trường, thí nghiệm trong phòng đánh giá các chỉ tiêu cơ lý đất nạo vét lòng hồ và so sánh với các tiêu chuẩn của Việt Nam và thế giới để đi đến kết luận; tính toán độ ổn định nền đường để xác định chiều cao đắp tối đa theo các tiêu chuẩn tương ứng với các mẫu đất tại các lòng hồ trên địa bàn huyện.
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp thực nghiệm.
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn được chia làm 3 chương như sau:
– Chương 1. Tổng quan về đất đắp nền và đặc trưng địa chất, địa mạo các hồ trên địa bàn huyện Bình Sơn;
– Chương 2. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất nạo vét lòng hồ;
– Chương 3. Xác định phạm vi phục vụ và chiều cao đắp lớn nhất cho từng loại đất.
TỔNG QUAN VỀ ĐẤT ĐẮP NỀN VÀ ĐẶC TRƯNG ĐỊA CHẤT, ĐỊA MẠO CÁC HỒ TRÊN ĐỊA BÀN
1.1. Tổng quan về yêu cầu vật liệu và ổn định của nền đường đắp thông thường
1.1.1. Yêu cầu về vật liệu đắp nền đường
Đất là vật liệu chủ yếu để xây dựng nền đường. Tính chất và trạng thái của đất (độ ẩm và độ chặt của đất) ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và mức độ ổn định của nền đường. Tham khảo Phân loại và khả năng sử dụng đất đắp nền đường theo Sổ tay Thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 1.3. Phân loại và khả năng sử dụng đất trong xây dựng đường theo [14]
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (% khối lượng) | Chỉ số dẻo | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường |
| Á cát nhẹ, hạt to Á cát bụi Á cát bụi nặng | >50 20-50 <20 | 1-7 1-7 1-7 | Rất thích hợp Thích hợp Không thích hợp |
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 7-12 7-12 12-17 12-17 | Rất thích hợp Ít thích hợp Thích hợp Ít thích hợp |
| Sét nhẹ Sét bụi Sét dẻo | >40 Không quy định Không quy định | 17-27 17-27 >27 | Thích hợp Ít thích hợp Không thích hợp |
Nếu dùng đất cát làm nền đường thì nền đường có cường độ cao và ổn định nước tốt (hệ số ma sát trong của cát tương đối lớn, tính thấm thoát nước tốt và mao dẫn kém); nhưng đất cát rời rạc, không dính nên phải có lớp đất dính bọc xung quanh (lề và ta luy) để giữ cho nền đường bị phá hoại vì gió, mưa xói, súc vật đi lại phá hoại … cũng có thể dùng cách trộn thêm sét vào cát để làm lớp bọc đó. Đất cát vì những ưu điểm nói trên của nó nên thướng được dùng để đắp nền đường quá lầy, thay thế các chỗ nền yếu cục bộ.
Vì ảnh hưởng của kích cỡ hạt đối với việc sử dụng đất để xây dựng nền đường là rõ rệt và rất quan trọng như vậy nên trong xây dựng đường ô tô cũng thường dựa vào thành phần hạt để phân loại đất.
Đất sét vì hạt rất nhỏ nên tính chất hoàn toàn ngược lại với cát: khi đã thấm ướt thì khó khô: thể tích dễ thay đổi theo trạng thái khô, ẩm (nở, co); chiều cao mao dẫn lại lớn do đó tính ổn định nước của đất sét kém. Đất sét khi khô lại rất cứng, khó đập vỡ và làm nhỏ, khi ướt lại nhão nên dễ phát sinh hiện tượng “cao su” và khó đầm nén chặt, do đó chỉ nên dùng đất sét đắp nền đường ở những nơi đắp cao, thoát nước tốt và đặc biệt phải có biện pháp đầm nén chặt. Đất sét nếu đầm nén chặt thì lại trở nên khó thấm nước (vì các màng nước mỏng đã bọc kín các hạt sét), tuy nhiên thường biện pháp đầm nén chặt đất sẽ đòi hỏi tốn kém hơn, do đó thường chỉ dùng đất sét nén chặt làm các lớp phòng nước như lớp phòng nước đắp nền đường tại chỗ có cống, có mố cầu.
Theo Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu nền đường ô tô TCVN 9436-2012 [9], không được sử dụng trực tiếp các loại đất dưới đây để đắp bất cứ bộ phận nào của nền đường:
– Đất bùn, đất than bùn (nhóm A-8 theo AASHTO M145);
– Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10,0%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn rác thải sinh hoạt (AASHTO T267-86);
– Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5% (cách thí nghiệm xác định xem phụ lục D);
– Đất sét có độ trương nở cao vượt quá 3,0% (thí nghiệm xác định độ trương nở theo 22 TCN 332-06);
– Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên;
Không được dùng đất bụi nhóm A-4 và A-5 (theo phân loại ở AASHTO M145) để xây dựng các bộ phận nền đường dưới mức nước ngập hoặc mức nước ngầm và không nên dùng chúng trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường.
Theo [9] (bảng 3), vật liệu đắp nền phải có sức chịu tải CBR nhỏ nhất như qui định tại Bảng 1.6.
Bảng 1.6: Quy định về sức chịu tải (CBR) nhỏ nhất
| Phạm vi nền đường tính từ đáy áo đường trở xuống | Sức chịu tải (CBR%) tối thiểu | ||
| Nền cho đường cao tốc, cấp I, cấp II | Nền cho đường cấp III, cấp IV có sử dụng mặt đường cấp cao A1 | Nền cho đường các cấp khác không sử dụng mặt đường cấp cao A1 | |
| Nền đắp | |||
| – 30 cm trên cùng | 8 | 6 | 5 |
| – Từ 30 cm đến 80 cm | 5 | 4 | 3 |
| – Từ 80 cm đến 150 cm | 4 | 3 | 3 |
| – Từ 150cm trở xuống | 3 | 2 | 2 |
1.1.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp nền đường.
– Độ ẩm của đất (water content of soil)
– Khối lượng riêng của đất còn được gọi là dung trọng hạt (grain density)
– Khối lượng thể tích đơn vị của đất tự nhiên, còn được gọi là dung trọng đất tự nhiên (natural volumetric weight of soil)
– Khối lượng thể tích đơn vị đất khô, còn gọi là dung trọng khô của đất (dry volumetric weight of soil)
– Thành phần hạt của đất (grain compositions of soil)
– Độ bền chống cắt của đất (shear strength of soil)
– Giới hạn chảy (liquid limit)
– Giới hạn dẻo (plastic limit)
– Hệ số đầm chặt, ký hiệu K.
1.1.3. Các yêu cầu khi thiết kế, thi công nền đường đắp. Nền đường là nền tảng vững chắc của phần xe chạy và phải bảo đảm duy trì được các yếu tố hình học của đường trong suốt quá trình khai thác sử dụng đúng như thiết kế ban đầu. Muốn vậy, việc thiết kế và thi công nền đường đắp phải đạt được các yêu cầu sau:
1.1.3.1. Nền đường phải bảo đảm luôn luôn ổn định toàn khối.
1.1.3.2. Nền đường phải bảo đảm có đủ cường độ nhất định.
1.1.3.3. Nền đường phải bảo đảm ổn định về cường độ, nghĩa là cường độ nền đường không được thay đổi theo thời gian.
1.1.4. Các lý thuyết tính toán ổn định nền đường đắp thông thường
1.1.4.1. Tổng quan về cơ sở tính toán.
Tính toán ổn định toàn khối: Các phương pháp tính toán được thể hiện một cách định lượng qua hệ số ổn định toàn khối của nền đường Kođ được xác định như sau:
(1.1)
Trong đó:
K1: Độ tin cậy của những số liệu về các đặc trưng cơ học của đất như lực dính C và góc nội ma sát φ; K1=1,0÷1,1 tùy theo số mẫu thí nghiệm đất đã làm và tình trạng làm việc (chịu lực) của công trình xây dựng bằng loại đất đó;
K2: Hệ số xét đến ý nghĩa của công trình nền đường, chọn tùy theo cấp hạng của tuyến đường; đường cấp I, II K2=1,03; đường thuộc cấp khác K2=1,0;
K3: Hệ số xét đến mức độ gây tổn thất cho nền kinh tế quốc dân nếu công trình nền đường bị phá hoại làm gián đoạn giao thông, K3=1,0÷1,2;
K4: Hệ số xét đến mức độ phù hợp giữa sơ đồ tính toán với điều kiện địa chất thủy văn tại chỗ xây dựng nền đường, K4=1,0÷1,05;
K5: Hệ số xét đến loại đất và sự làm việc của nó trong kết cấu công trình nền đường (nền đắp, móng nền đắp hay nền trên khối đất tự nhiên), K5=1,0÷1,05;
Kpp= Hệ số xét đến mức độ tin cậy của phương pháp tính toán ổn định (xét đến các giả thiết dùng trong các phương pháp tính toán).
Nói chung, hệ số ổn định tổng hợp Kođ đối với nền đường thường thay đổi từ 1,0÷1,5.
1.1.3.4. Một số phần mềm tính toán kiểm tra ổn định mái dốc nền đường.
Hiện đã có chương trình lập sẵn chạy trên các máy vi tính để tự động hóa quá trình tính toán hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin (ứng với mặt trượt nguy hiểm nhất) như: Phần mềm GEO SLOPE dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn; Phần mềm Plaxis, Geo5, Rock science dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn, sai phân (Flac). Tuy nhiên, hiện nay phần mềm GEO SLOPE được các đơn vị tư vấn thiết kế và các cơ quan thẩm định trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi chấp nhận và dùng phổ biến hiện nay; đồng thời phần mềm này có sử dụng công thức tính toán của Bishop.
Đối chiếu với Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu – tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262 : 2000 [5], áp dụng phương pháp Bishhop để nghiệm toán ổn định thì hệ số ổn định nhỏ nhất K = 1,40.
1.1.4.2. Xác định điều kiện làm việc của nền đường đắp.
Bình Sơn là huyện đồng bằng ven biển có một địa hình đa dạng có thể phân chia làm ba vùng, mỗi vùng có đặc điểm thổ nhưỡng khác nhau: (1) Vùng trung du bán sơn địa gồm các xã phía Tây giáp huyện Trà Bồng, có nhiều núi đá, đất bazan; (2) Vùng châu thổ dọc hai bên bờ sông Trà Bồng, gần sông, được phù sa bồi đắp hằng năm, xa sông là đất pha cát; (3) Vùng đồi thấp nhấp nhô và những trảng cát rộng giáp với tỉnh Quảng Nam, nối với bờ biển phía Đông, vùng này cũng có đất bazan xen lẫn với sa khoáng; địa chất tương đối ổn định và không có vùng đất yếu.
1.2. Đặc trưng về địa mạo, địa chất các hồ trên địa bàn huyện Bình Sơn
Bình Sơn là huyện thuộc vùng đồng bằng ven biển, nằm ở phía Bắc tỉnh Quảng Ngãi, có tọa độ địa lý từ 15o11′ đến 15o25′ vĩ độ Bắc và từ 108o34 đến 108o56′ kinh độ Đông; phía Bắc giáp huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam, phía Nam giáp huyện Sơn Tịnh và thành phố Quảng Ngãi, phía Tây giáp huyện Trà Bồng, phía Đông giáp biển Đông; diện tích đất tự nhiên 467,60 km2 .
Huyện Bình Sơn hiện có 59 hồ chứa nước được xây dựng từ những năm từ 1978 đến 2002 với tổng diện tích hơn 182,37ha được phân bố tương đối đồng đều trên hầu hết các xã trong huyện. Hầu hết các hồ đều có vị trí cao hơn so với khu vực lân cận; hồ có diện tích nhỏ nhất là 3.300m2 (0,33ha), lớn nhất 7,69ha. Lớp đất bề mặt lòng hồ phụ thuộc rất nhiều vào loại đất xung quanh lòng hồ, vì theo thời gian, đất xung quanh lòng hồ trôi dạc và bồi lắng ở đáy lòng hồ, hồ sử dụng với thời gian càng lâu thì lượng đất bồi lắng càng nhiều và tỷ lệ nghịch với khả năng tích nước trong hồ.
(Tham khảo bảng thống kê các hồ trên địa bàn – Phụ lục 1.1)
Kết luận chương 1
Nền đường là nền tảng vững chắc của phần xe chạy và phải bảo đảm duy trì được các yếu tố hình học của đường trong suốt quá trình khai thác sử dụng đúng như thiết kế ban đầu. Muốn vậy, việc thiết kế và thi công nền đường đắp phải đạt được các yêu cầu: Nền đường phải bảo đảm luôn luôn ổn định toàn khối; phải bảo đảm có đủ cường độ nhất định; phải bảo đảm ổn định về cường độ, nghĩa là cường độ nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết một cách bất lợi. Đất là vật liệu chủ yếu để xây dựng nền đường, do đó loại đất, các tính chất cơ lý của đất ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và mức độ ổn định của nền đường theo các yêu cầu trên. Trong số các loại đất thì á cát là vật liệu xây dựng đường thích hợp nhất, tốt nhất, sau đó là các loại đất á sét.
Đối với nền đắp thông thường, việc tính toán xác định mức độ ổn định của nền đường được thể hiện một cách định lượng qua hệ số ổn định Kođ, hệ số Kođ thay đổi từ 1,0÷1,5; tuy nhiên trong trường hợp áp dụng phương pháp Bishhop để nghiệm toán ổn định nền đường thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kođ = 1,40.
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NẠO VÉT LÒNG HỒ
2.1. Đánh giá sơ bộ khả năng sử dụng đất nạo vét của các hồ phục vụ đắp nền đường tại huyện Bình Sơn
Để đánh giá sơ bộ về khả năng sử dụng đất nạo vét từ các hồ trên địa bàn huyện, tác giả cũng với các chuyên gia về địa chất (Chi nhánh Công ty TNHH xây dựng kiểm định K-L, Công ty TNHH tư vấn xây dựng Trung Long) và Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đi đến từng hồ, thực hiện phương pháp quan sát vết lộ địa chất và hố đào để đánh giá sơ bộ loại đất, khả năng sử dụng trực tiếp đắp nền đường.
Trên cơ sở đó, các chuyên gia địa chất và Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn xác định trong số 59 hồ trên địa bàn huyện có 15 hồ có tầng mặt lòng hồ là đất sét nặng có lẫn nhiều hữu cơ, không trực tiếp sử dụng làm đất đắp nền đường; còn lại 44 hồ có thể tận dụng đất tầng mặt lòng hồ sau khi nạo vét để đắp nền đường.
Tuy nhiên, sau khi xem xét về điều kiện cung ứng vật liệu và các dự án dự kiến triển khai ở lân cận thì chỉ có 09 hồ có trữ lượng tương đối lớn (lượng đất bồi lắng tương đối nhiều), vị trí gần đường giao thông, điều kiện khai thác tương đối thuận lợi; đồng thời các hồ này đều gần với các dự án giao thông sắp triển khai và có nhu cầu đắp đất nền đường với khối lượng lớn, do đó tác giả chọn 09 hồ này để tiến hành thực hiện đề tài của mình, bao gồm: (1) Hồ Cống đá xã Bình Nguyên, (2) Hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, (3) Hồ An Hội xã Bình Thanh Đông, (4) Hồ Gia Hội xã Bình Thanh Đông, (5) Hồ Lỗ Ồ xã Bình Phú, (6) Hồ Hóc Bứa xã Bình Tân, (7) hồ Hố Sâu xã Bình Nguyên và (8) hồ Hố Lỡ xã Bình Minh, (9) hồ Bình Yên xã Bình Khương (Tham khảo bảng đánh giá tại Phụ lục số 2.1).
2.3. Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý đất nạo vét tương ứng cho vật liệu đắp nền đường.
2.3.1. Hồ Cống Đá, xã Bình Nguyên.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.2, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.1. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Cống Đá
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | ||
| 24,7% | ≤35% | 31,8 | ≤40 | 13,1 | ≥10% | A.2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.2. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Cống Đá
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 67,2% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 13,1 | Á sét nặng | Thích hợp |
– CBR tại K95=10,6; tại K98=18: Đạt yêu cầu so với bảng 3 TCVN 9436-2012 [9].
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,64%, so sánh với mục 5.1 [9] (tối đa không vượt quá 3%): Thỏa mãn yêu cầu.
Như vậy, đất lòng hồ Cống Đá xã Bình Nguyên đủ điều kiện làm vật liệu đắp nền đường.
2.3.2. Hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.3, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.3. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | ||
| 24,3% | ≤35% | 30,8 | ≤40 | 11,0 | ≥10% | A2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.4. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 63,9% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 11,0 | Á sét nhẹ | Rất thích hợp |
– CBR tại K95=16,2; tại K98=20: Đạt yêu cầu so với bảng 3 [9].
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,57%: Đạt yêu cầu so với [9];
Như vậy, đất lòng hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây đủ điều kiện làm vật liệu đắp nền đường.
2.3.3. Hồ Gia Hội, xã Bình Thanh Đông.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.5, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.5. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Gia Hội
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2.6 theo AASHTO | ||
| 23,1% | ≤35% | 30,1 | ≤40 | 12,5 | ≥10% | A.2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.6. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Gia Hội
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 63,3% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 12,5 | Á sét nặng | Thích hợp |
– CBR tại K95=13,8; tại K98=19: Đạt yêu cầu so với bảng 3 [9];
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,54%: Đạt yêu cầu so với [9].
Như vậy, đất lòng hồ Gia Hội xã Bình Thanh Đông đủ điều kiện làm vật liệu đắp nền đường.
2.3.4. Hồ An Hội, xã Bình Thanh Đông.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.3, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.7. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ An Hội
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | ||
| 26% | ≤35% | 29,2 | ≤40 | 10,3 | ≥10% | A2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.8. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ An Hội
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 63,2% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 10,3 | Á sét nhẹ | Rất thích hợp |
– CBR tại K95=12; tại K98=16: Đạt yêu cầu so với bảng 3 [9];
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,68%: Đạt yêu cầu so với [9].
Như vậy, đất lòng hồ An Hội xã Bình Thanh Đông đủ điều kiện làm vật liệu đắp nền đường.
2.3.5. Hồ Lỗ Ồ, xã Bình Phú.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.6, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.9. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Lỗ Ồ
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | ||
| 24% | ≤35% | 29,7 | ≤40 | 11,7 | ≥10% | A.2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.10. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Lỗ Ồ
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 62,7% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 11,7 | Á sét nhẹ | Rất thích hợp |
– CBR tại K95=15,8; tại K98=21: Đạt yêu cầu so với bảng 3 [9];
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,72%: Đạt yêu cầu so với [9].
Như vậy, đất lòng hồ Lỗ Ồ xã Bình Phú đủ điều kiện làm vật liệu đắp nền đường.
2.3.6. Hồ Hóc Bứa, xã Bình Tân.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.7, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.11. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.2 theo AASHTO | ||
| 34,5% | ≤35% | 30,6 | ≤40 | 10,8 | ≥10% | A2.6 | Khá |
– Phân loại theo Sổ tay thiết kế đường ô tô – tập 2 [14]:
Bảng 2.12. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây
| Loại đất | Tỷ lệ hạt cát (2-0,05mm) có trong đất (%) | Chỉ số dẻo | Phân loại | Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường | ||
| [14] | Thí nghiệm | [14] | Thí nghiệm | |||
| Á sét nhẹ Á sét nhẹ bụi Á sét nặng Á sét nặng bụi | >40 <40 >40 <40 | 56,7% | 7-12 7-12 12-17 12-17 | 10,8 | Á sét nhẹ | Rất thích hợp |
– Độ trương nở lớn nhất của 03 mẫu đất: 0,60%: Đạt yêu cầu so với [9];
– CBR tại K95=18,2; tại K98=21,6: Đạt yêu cầu so với bảng 3 [9].
Như vậy, đất lòng hồ Hóc Bứa xã Bình Tân đủ điều kiện làm vật liệu đắp đất nền đường.
2.3.7. Hồ Hố Sâu, xã Bình Nguyên.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.8, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.13. Phân loại đất theo AASHTO đối với đất hồ Hố Sâu
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | ||
| 49,1% | >36% | 44,8 | >41 | 27,2 | >11% (>WL-30) | A.7.6 (đất sét) | Xấu |
– Độ trương nở lớn nhất: 3,25%>3%.
Đối chiếu với mục 5.1 TCVN 9436-2012 [9] thì đất lòng hồ hố sâu không sử dụng được để đắp nền đường.
2.3.8. Hồ Hố Lỡ, xã Bình Minh.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.9, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.14. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Hố Lỡ
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm (0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nhiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | ||
| 43,7% | >36% | 46,4 | >41 | 27,5 | >11% (>WL-30) | A.7.6 (đất sét) | Xấu |
– Độ trương nở lớn nhất: 3,21%>3%.
Đối chiếu với mục 5.1 TCVN 9436-2012 [9] thì đất lòng hồ hố sâu không sử dụng được để đắp nền đường.
2.3.9. Hồ Bình Yên, xã Bình Khương.
Kết quả khoan lấy mẫu tại hiện trường với chiều sâu hố khoan 5,5 m; các chỉ tiêu cơ lý được thể hiện ở phụ lục 2.10, cho thấy:
– Phân loại theo AASHTO.
Bảng 2.15. Phân loại đất theo [14] đối với đất hồ Bình Yên
| Tỷ lệ hạt sọt qua sàn 0,074 mm 0,05mm) | Giới hạn chảy trung bình WL | Chỉ số dẻo Ip | Phân nhóm | Khả năng dùng làm nền đường | |||
| Thí nghiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nghiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | Thí nghiệm | Loại đất A.7.6 theo AASHTO | ||
| 41,6% | >36% | 46,7 | >41 | 27,6 | >11% (>WL-30) | A.7.6 (đất sét) | Xấu |
– Độ trương nở lớn nhất: 3,29%>3%.
Đối chiếu với mục 5.1 TCVN 9436-2012 [9] thì đất lòng hồ hố sâu không sử dụng được để đắp nền đường.
Kết luận chương 2: Trên cơ sở kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất tại 09 hồ được lựa chọn trên địa bàn, đánh giá qua các chỉ tiêu chính như: Thành phần hạt, giới hạn chảy, chỉ số dẻo, độ trương nở, CBR của từng mẫu đất, phân loại theo TCVN9436-2012 và AASHTO thì có đất ở 06 hồ đủ điều kiện dùng làm làm vật liệu đắp nền đường cho các cấp đường ô tô và đường giao thông nông thôn, riêng 03 hồ: Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, Hóc Bứa xã Bình Tân và hồ An Hội xã Bình Thanh Đông sử dụng được cho nền đường cao tốc và các nền đường có độ chặt yêu cầu K98. Kết quả được tổng hợp tại bảng 2.16.
Bảng 2.16. Phân loại khả năng sử dụng của các loại đất
ở các lòng hồ
| TT | Tên hồ | Diện tích (ha) | Trữ lượng (m3) | Loại đất | Phạm vi sử dụng làm nền đường |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Cống Đá | 3,3 | 49.500 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | – Đường ô tô và đường GTNT; – Không đắp ở nơi thường xuyên ngập nước. |
| 2 | Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây | 2,2 | 33.000 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Đường ô tô và đường cao tốc |
| 3 | An Hội | 4,38 | 65.700 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Đường ô tô và đường cao tốc |
| 4 | Gia Hội | 4,98 | 74.700 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | – Đường ô tô và đường GTNT; – Không đắp ở nơi thường xuyên ngập nước. |
| 5 | Lỗ Ồ | 1,65 | 24.750 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | – Đường ô tô và đường GTNT; – Không đắp ở nơi thường xuyên ngập nước. |
| 6 | Hóc Bứa xã Bình Tân | 2,95 | 44.250 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Đường ô tô và đường cao tốc |
| 7 | Hồ Hố Sâu | 1,1 | 16.500 | Sét | Không được sử dụng làm nền đường |
| 8 | Hồ Hố Lỡ | 1,32 | 19.800 | Sét | Không được sử dụng làm nền đường |
| 9 | Hồ Bình Yên | 4,27 | 64.050 | Sét | Không được sử dụng làm nền đường |
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH PHẠM VI PHỤC VỤ VÀ CHIỀU CAO ĐẮP LỚN NHẤT CHO TỪNG LOẠI ĐẤT
Ở chương 2 đã đánh giá đất từ 06 hồ có thể đắp nền và đề xuất cấp đường, loại đường tương ứng có thể sử dụng được, sau khi xác định bán kính phục vụ hợp lý của các hồ, ở chương này đề xuất phạm vi phục vụ của từng hồ cho các dự án trong vùng lân cận; đồng thời từ điều kiện địa chất, thủy văn tự nhiên, địa hình, địa mạo của từng khu vực, từng dự án để tiến hành tính toán xác định chiều cao đắp lớn nhất tương ứng với từng loại đất đắp.
3.1. Đề xuất phạm vi phục vụ của từng loại đất.
Trên cơ sở 06 loại đất của 06 lòng hồ có thể sử dụng được để đắp nền đường và các công trình, dự án lân cận nằm trong quy hoạch phát triển giao thông của tỉnh đến năm 2020 và sắp được triển khai, tác giả đề xuất phạm vi phục vụ theo bảng 3.1.
Bảng 3.1. Xác định phạm vi phục vụ của từng loại đất của các lòng hồ
| TT | Tên hồ | Trữ lượng (m3) | Loại đất | Phạm vi phục vụ | Cự ly vận chuyển (km) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Cống Đá | 49.500 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | Dự án: Đường Trì Bình – Dung Quất | 5 |
| 2 | Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây | 33.000 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Dự án: Nâng cấp, mở rộng QL1 | 4 |
| 3 | An Hội | 65.700 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Dự án: Đường Tịnh Phong – Cảng Dung Quất II | 8 |
| 4 | Gia Hội | 74.700 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | Dự án: Đường Tịnh Phong – Cảng Dung Quất II | 8 |
| 5 | Lỗ Ồ | 24.750 | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | Dự án: Đường Tịnh Phong – Cảng Dung Quất II | 7 |
| 6 | Hóc Bứa xã Bình Tân | 44.250 | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | Dự án: Đường Tịnh Phong – Cảng Dung Quất II | 1 |
3.2. Xác định chiều cao đắp lớn nhất tương ứng với từng loại đất.
3.2.1. Xác định các tải trọng tính toán
Các tải trọng tính toán dùng khi kiểm tra ổn định nền đắp gồm trọng lượng bản thân nền nền đắp, trọng lượng kết cấu áo đường và tải trọng xe cộ. Việc tính toán đều đưa về bài toán phẳng, do vậy các tải trọng tính toán đều được xác định tương ứng với phạm vi phân bố trên 1 m dài nền đường.
3.2.2. Xác định nền đất tự nhiên thường gặp
Xét nền đất đắp trên nền tự nhiên có:
– Lớp 1: γ=1,85g/cm3, C=0,17 KG/cm2, φ=170’.
– Lớp 2: γ=1,80g/cm3, C=0,15 KG/cm2, φ=170’.
– Lớp 3: γ=1,7g/cm3, C=10, φ=150’.
3.2.3. Xác định chiều cao đắp tối đa tương ứng với từng loại đất bằng phương pháp kiểm tra độ ổn định nền đắp.
Theo bảng 25 TCVN 4054-2005 [6], đối với loại đất sét và cát pha thì hệ số mái dốc bằng 1:1,5 tương ứng với chiều cao mái dốc nền đắp <6m; bằng 1:1,75 tương ứng với chiều cao mái dốc nền đắp từ 6m đến 12m. Do dó, dựa trên phần mềm tính toán ổn định nền đất GEO SLOPE 2007, tác giả tính toán để xác định chiều cao đắp tối đa tương ứng với từng loại mái dốc theo 02 trường hợp như sau:
Trường hợp 1: Với chiều cao mái dốc H<6m (tương ứng với hệ số mái dốc 1:1,5), sẽ lần lượt tính toán với chiều cao H từ 6m trở xuống cho đến khi nào kết quả tính toán cho kết quả hệ số ổn định tối thiểu Kođ= 1,4÷1,45 thì chọn giá trị H đó làm chiều cao mái dốc hợp lý cho mái dốc 1:1,5.
Trường hợp 2: Với chiều cao mái dốc H≥6m (tương ứng với hệ số mái dốc 1:1,75), sẽ lần lượt tính toán với chiều cao H từ 6m trở lên cho đến khi nào kết quả tính toán cho kết quả hệ số ổn định tối thiểu Kođ= 1,4÷1,45 thì chọn giá trị H đó làm chiều cao mái dốc lớn nhất cho nền đường.
Kết quả xác định chiều cao đắp tối đa được thống kê theo bảng 3.2.
Bảng 3.2. Bảng tổng hợp chiều cao đắp tối đa của các loại đất
| TT | Tên hồ | Loại đất | Độ chặt yêu cầu | Hmax (m) tương ứng với hệ số mái dốc 1:1,5 | Hmax (m) tương ứng với hệ số mái dốc 1:1,75 |
| 1 | Cống Đá | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | K95 | 5,2 | 6,0 |
| 2 | Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | K98 | 5,4 | 6,2 |
| 3 | An Hội | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | K98 | 5,3 | 6,1 |
| 4 | Gia Hội | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | K95 | 5,2 | 6,0 |
| 5 | Lỗ Ồ | Á sét nặng lẫn sỏi sạn | K95 | 5,4 | 6,1 |
| 6 | Hóc Bứa xã Bình Tân | Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn | K98 | 5,2 | 6,0 |
Trường hợp 02 hồ ở gần nhau (trong cùng 01 xã Bình Thanh Đông) và phục vụ cùng dự án: Đường Tịnh Phong – Cảng Dung Quất 2 như tổng hợp ở bảng 3.1 thì có thể dùng đất của hồ Gia Hội (á sét nặng, chỉ đắp được K95) làm lớp dưới và đất hồ An Hội (á sét nhẹ, đắp được K98) dùng làm lớp trên nhằm tiết kiệm nguồn đất tốt hiện có ở địa phương.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Từ những thí nghiệm và tính toán ở chương 2 và chương 3 luận văn này, có thể khẳng định đất nạo vét tại các lòng hồ: Cống Đá xã Bình Nguyên, Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, An Hội xã Bình Thanh Đông, Gia Hội xã Bình Thanh Đông, Lỗ Ồ xã Bình Phú và Hóc Bứa xã Bình Tân đủ điều kiện dùng làm làm vật liệu đắp nền đường cho các cấp đường ô tô và đường giao thông nông thôn, riêng 03 hồ: Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, Hóc Bứa xã Bình Tân và hồ An Hội xã Bình Thanh Đông sử dụng được cho nền đường cao tốc và các nền đường có độ chặt yêu cầu K98; đồng thời với chiều cao mái dốc nền đắp tối đa đến 6,2m, thỏa mãn về hệ số mái dốc đường đắp theo quy định tại bảng 25 TCVN 4054-2005 [6].
Trên cơ sở đó, các cơ quan chức năng của huyện Bình Sơn và tỉnh Quảng Ngãi khi lập dự án xây dựng công trình giao thông có dùng vật liệu đắp nền đường thì cần phối hợp với chính quyền địa phương và đơn vị quản lý hồ để xây dựng phương án nạo vét, tận dụng đất nạo vét để dùng làm vật liệu đắp nền đường, từ đó tiết kiệm được nguồn tài nguyên thiên nghiên ngày càng khan hiếm, đồng thời giải quyết được việc tích nước phục vụ sản xuất nông nghiệp mà không tốn nhiều kinh phí để thực hiện việc nạo vét.
Kiến nghị
1. Bình Sơn là huyện đồng bằng ven biển có số lượng hồ chứa nước tương đối lớn, nhưng trong phạm vi luạn văn này không nghiên cứu các hồ không có các dự án lân cận sắp triển khai theo quy hoạch phát triển giao thông tỉnh Quảng Ngãi đến năm 2020, do đó trong những năm đến nếu có các dự án giao thông hoặc các dự án san lấp mặt bằng xây dựng khu dân cư thì sẽ nghiên cứu tiếp tục đối với các hồ được đánh giá sơ bộ đạt yêu cầu.
2. Trong phạm vi luận văn này chỉ tính toán độ ổn định nền đường đắp trên cơ sở các mẫu đất đại diện của 06 hồ trên địa bàn, do đó trước khi sử dụng chính thức để làm vật liệu đắp nền đường cần phải được thi công thử nghiệm với chiều cao đắp tính toán, sau đó bố trí các loại tải trọng theo tiêu chuẩn và tổ chức đánh giá độ ổn định nền đường thông qua quan trắc thực tế tại công trường.
3. Để mở rộng áp dụng được trên địa bàn toàn tỉnh thì cần triển khai nghiên cứu đồng bộ trên tất cả các hồ chứa nước hiện có trên địa bàn các huyện trong toàn tỉnh.
4. Một số hồ có các loại đất tốt, rất phù hợp với loại vật liệu nền đường thì cần mở rộng nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý theo tiêu chuẩn của vật liệu làm mặt đường để đề xuất dùng làm vật liệu móng mặt đường thay cho móng cấp phối đất đồi.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\CONG TRINH GIAO THONG\VO THANH TUAN
