Tiêu chuẩn vải địa xây dựng nền đắp trên nền đất yếu

Mục lục

Tiêu chuẩn TCVN 9844:2013 là gì?
- Phạm vi áp dụng
- Tài liệu viện dẫn
Yêu cầu chung
Tiêu chuẩn thiết kế
Kết luận

Bên cạnh các phương pháp truyền thống như ép cọc thì ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cố nền đất yếu là một trong những giải pháp được xem là hiệu quả và tối ưu nhất hiện nay. Vậy phương pháp này được thực hiện như thế nào? Tiêu chuẩn áp dụng ra sao? Quy định cụ thể được thể hiện gồm những gì? Hãy cùng Phú Thành Phát tìm hiểu về tiêu chuẩn thiết kế thi công nghiệm thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên nền đất yếu nhé!

Tiêu chuẩn TCVN 9844:2013 là gì?

Tiêu chuẩn TCVN 9844:2013 là tiêu chuẩn quy định về các yêu cầu tính toán, thiết kế, thi công , kiểm tra và nghiệm thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đường đắp trên đất yếu với các chức năng chính của vải địa kỹ thuật.

Tiêu chuẩn TCVN 9844:2013 được xây dựng trên cơ sở tham khảo Tiêu chuẩn ngành 22TCN 248:1998 về vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu.

Tiêu chuẩn do Tổng cục Đường bộ Việt Nam biên soạn, Bộ Giao Thông Vận Tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về tính toán thiết kế, công nghệ thi công, kiểm tra và nghiệm thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đường đắp trên đất yếu với các chức năng chính của vải địa kỹ thuật như sau:

Lớp phân cách dưới nền đắp;
Lớp lọc thoát nước;
Cốt gia cường tăng ổn định chống trượt.

Tài liệu viện dẫn

Tiêu chuẩn này có áp dụng một số tài liệu – tiêu chuẩn. Đối với tài liệu – tiêu chuẩn có đề cập năm công bố, sẽ áp dụng năm công bố được đề cập. Đối với tài liệu – tiêu chuẩn không đề cập năm công bố, sẽ áp dụng phiên bản mới nhất của tài liệu – tiêu chuẩn. Bao gồm các bản sửa đổi, bổ sung (nếu có). Một số tài liệu viện dẫn được liệt kê bên dưới bao gồm:

TCVN 8220, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp xác định độ dày danh định;
TCVN 8221, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp xác định khối lượng trên đơn vị diện tích;
TCVN 8222, Vải địa kỹ thuật – Quy định chung về lấy mẫu và xử lý thống kê;
TCVN 8871-1, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định lực kéo giật và độ giãn dài kéo giật;
TCVN 8871-2, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định lực xé rách hình thang;
TCVN 8871-3, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định lực xuyên thủng CBR;
TCVN 8871-4, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định lực kháng xuyên thủng thanh;
TCVN 8871-5, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định áp lực kháng bục;
TCVN 8871-6, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp thử – Xác định kích thước lỗ biểu kiến bằng phép thử sàng khô;
ASTM D 4355, Standard Test Method for Deterioration of Geotextiles by Exposureto Light, Moisture and Heat in Xenon Arc Type Apparatus (Phương pháp thử nghiệm độ hư hỏng của vải địa kỹ thuật dưới tác động của ánh sáng, độ ẩm và hơi nóng trong thiết bị Xenon Arc);
ASTM D 4491, Standard Test Method for Water Permeability of Geotextile by Permittivity (Phương pháp thử xác định khả năng thấm đứng của vải địa kỹ thuật bằng thiết bị Permittivity);
ASTM D 4595, Standard Test Method for Tensile Properties of Geotextiles by the Wide-Width Strip Method (Phương pháp thử xác định độ bền kéo của vải địa kỹ thuật theo bề rộng của mảnh vải);
ASTM D 4716, Standard Test Method for Determining (in-plane) Flow Rate per Unite Width and Hydraulic Transmissivity of Geosynthetic Using a Constant Head (Phương pháp thử xác định tỷ lệ chảy trên đơn vị diện tích và độ thấm thủy lực của vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp sử dụng cột nước không đổi);
ASTM D4884, Standard Test Method for Strength of Sewn of Bonded Seams of Geotextiles (Phương pháp thử xác định cường độ đường may của vải Địa kỹ thuật).

Yêu cầu chung

Yêu cầu về vải địa kỹ thuật

Nguyên liệu xơ nhựa sản xuất vải địa kỹ thuật phải đảm bảo là loại Polymer tổng hợp loại Polypropylene, Polyamide hoặc Polyester có trọng lượng chiếm không ít hơn 95%.
Thông số kỹ thuật của vải phải thỏa mãn các yêu cầu thiết kế.
- Vải địa kỹ thuật làm lớp phân cách phải thỏa mãn các yêu cầu tại bảng 1;
- Vải địa kỹ thuật làm cốt gia cường nhằm tăng ổn định chống trượt phải thỏa mãn các yêu cầu tại bảng 2;
- Vải địa kỹ thuật làm tầng lọc thoát nước phải thỏa mãn các yêu cầu tại Bảng 3;

Bảng 1 – Yêu cầu kỹ thuật đối với vải địa ứng dụng làm chức năng phân cách

Chỉ tiêu	Mức				Phương pháp thử
	Vải loại 1		Vải loại 2
	e_g < 50%	e_g ≥ 50%	e_g < 50%	e_g < 50%
Lực kéo giật, N, không nhỏ hơn	1400	900	1100	700	TCVN 8871-1
Lực kháng xuyên thủng thanh, N, không nhỏ hơn	500	350	400	250	TCVN 8871-4
Lực xé rách hình thang, N, không nhỏ hơn	500	350	400	250	TCVN 8871-2
Áp lực kháng bục, kPa, không nhỏ hơn	3500	1700	2700	1300	TCVN 8871-5
Kích thước lỗ biểu kiến, mm	≤ 0,43 với đất có d₁₅ > 0,075 mm				TCVN 8871-6
	≤ 0,25 với đất có d₅₀ ≥ 0,075 mm ≥ d₁₅
	≥ 0,075 với đất có d₅₀ < 0,075 mm
Độ thấm đơn vị, s^-1	≥ 0,50 với đất có d₁₅ > 0,075 mm				ASTM D4491
	≥ 0,20 với đất có d₅₀ ≥ 0,075 mm ≥ d₁₅
	≥ 0,10 với đất có d₅₀ < 0,075 mm
Chú thích: e_g là độ giãn dài kéo giật khi đứt (tại giá trị lực kéo giật lớn nhất) theo TCVN 8871-1; d₁₅ là đường kính hạt của đất mà các hạt có đường kính nhỏ hơn nó chiếm 15% trọng lượng; d₅₀ là đường kính hạt của đất mà các hạt có đường kính nhỏ hơn nó chiếm 50% trọng lượng.

Bảng 2 – Yêu cầu kỹ thuật đối với vải địa ứng dụng làm chức năng gia cường

Chỉ tiêu	Mức	Phương pháp thử
Cường độ kéo, kN/m, không nhỏ hơn	F_max tính toán theo công thức (2)	ASTM D4595
Độ bền kháng tia cực tím 500 h, %, không nhỏ hơn	70	ASTM D4355
Kích thước lỗ biểu kiến O95	≤ 0,43 với đất có d₁₅ > 0,075 mm ≤ 0,25 với đất có d₅₀ ≥ 0,075 mm ≥ d₁₅ ≤ 0,22 với đất có d₅₀ < 0,075 mm	TCVN 8871-6
Độ thấm đơn vị, s-1, không nhỏ hơn	0,02	ASTM D4491

Bảng 3 – Yêu cầu kỹ thuật đối với vải địa ứng dụng làm chức năng tầng lọc thoát nước

Tên chỉ tiêu	Mức		Phương pháp thử
Tên chỉ tiêu	e_g < 50 %	e_g ≥ 50 %	Phương pháp thử
Lực kéo giật, N, không nhỏ hơn	1100	700	TCVN 8871-1
Lực kháng xuyên thủng thanh, N, không nhỏ hơn	400	250	TCVN 8871-4
Lực xé rách hình thang, N, không nhỏ hơn	400	250	TCVN 8871-2
Áp lực kháng bục, kPa, không nhỏ hơn	2700	1300	TCVN 8871-5
Độ bền kháng tia cực tím 500 giờ, %, không nhỏ hơn	50		ASTM D4355
Kích thước lỗ biểu kiến, mm	≤ 0,43 với đất có d₁₅ > 0,075 mm ≤ 0,25 với đất có d₅₀ ≥ 0,075 mm ≥ d₁₅ ≤ 0,22 với đất có d₅₀ < 0,075 mm		TCVN 8871-6
Độ thấm đơn vị, s^-1	≥ 0,5 với đất có d₁₅ > 0,075 mm ≤ 0,2 với đất có d₅₀ ≥ 0,075 mm ≥ d₁₅ ≤ 0,1 với đất có d₅₀ < 0,075 mm		ASTM D4491

Yêu cầu về bảo quản vải trước khi thi công

Mỗi cuộn vải phải được dán nhãn tên nhà sản xuất, tên chủng loại, số hiệu lô hàng và số hiệu cuộn vải.

Mỗi cuộn vải phải được bao gói bằng vật liệu phù hợp để bảo vệ cho vải không bị hư hỏng do vận chuyển hoặc do các nhân tố tác động bên ngoài như: nước, ánh nắng mặt trời và các chất nhiễm bẩn khác.

Quy định về chỉ khâu vải

Chỉ khâu vải phải là chỉ khâu chuyên dùng có đường kính từ 1mm đến 1,5mm, lực kéo đứt của 1 sợi chỉ không nhỏ hơn 40N.

Tiêu chuẩn thiết kế

Vải địa làm lớp phân cách

1. Nguyên tắc thiết kế

Vải phân cách phải được tính toán và lựa chọn phù hợp với đặc điểm địa chất nền, loại kết cấu áo đường, vật liệu nền đắp và tải trọng tác dụng trong quá trình thi công và vận hành.

Với đường có tầng mặt cấp cao thì bỏ qua ảnh hưởng của vải phân cách khi tính toán chiều dày kết cấu của các lớp móng. Chỉ xem xét ảnh hưởng của vải trong tính toán chiều dày tối thiểu của lớp đắp đầu tiên trên mặt vải. Đảm bảo đất nền không bị xáo động hoặc phá hoại cục bộ dưới tác dụng của thiết bị thi công.

Chiều rộng rải vải khi thiết kế phải lớn hơn chiều rộng của nền đường. Không nhỏ hơn 1m để cuốn phủ lên lớp thứ nhất của lớp cát thoát nước ngang (thay thế tầng lọc ngược hai bên nền đường).

2. Thông số kỹ thuật vải làm lớp phân cách

Chọn lựa loại vải địa phù hợp với chức năng phân cách cần căn cứ vào các chỉ số sau đây để lựa chọn loại vải phù hợp với quy định tại Bảng 4:

Sức chịu tải CBR hoặc sức kháng cắt không thoát nước S_u của đất nền bên dưới mặt vải;
Chiều dày của lớp đầm bên trên mặt vải;
Áp lực của bánh xe tác dụng lên lớp đắp đầu tiên trên mặt vải

Bảng 4 – Lựa chọn vải địa phân cách

CBR, % hoặc S_u, kPa của lớp đất bên dưới lớp vải	CBR < 1		1 ≤ CBR ≤ 3		CBR > 3
CBR, % hoặc S_u, kPa của lớp đất bên dưới lớp vải	S_u < 30		30 ≤ S_u ≤ 90		S_u > 90
Áp lực bánh xe, kPa	> 350	≤ 350	> 350	≤ 350	> 350	≤ 350
Chiều dày lớp đầm trên mặt vải, mm
100	C	C	L1	L1	L2	L2
150	C	C	L1	L1	L2	L2
300	C	L1	L2	L2	L2	L2
450	L1	L1	L2	L2	L2	L2
Chú thích: S_u: Sức kháng cắt không thoát nước của đất; CBR: chỉ số sức chịu tải của đất; C: cần phải tăng chiều dày lớp đầm hoặc phải có giải pháp kỹ thuật khác; L1: vải loại 1 nêu trong Bảng 1; L2: vải loại 2 nêu trong Bảng 1.

Vải địa làm cốt gia cường

1. Nguyên tắc thiết kế

Vải gia cường có thể bố trí một hoặc nhiều lớp. Nếu bố trí nhiều lớp thì khoảng cách giữa các lớp phải bằng bội số của chiều dày lớp đắp.

Chiều rộng vải gia cường khi thiết kế phải lớn hơn chiều rộng của nền đường mỗi bên. Đảm bảo để cuốn phủ lên lớp đắp thứ nhất trên nó và nằm dưới lớp đắp tiếp theo không nhỏ hơn 1m.

Nếu vải gia cường có kết hợp chức năng phân cách và thoát nước cho nền đất yếu thì nên chọn loại vải phức hợp.

Cần hạn chế đến mức ít nhất số lượng mối nối trên phương chịu lực chính của vải gia cường.

2. Xác định các thông số liên quan đến vải địa gia cường ổn định trượt nền đường đắp trên đất yếu

2.1 Yêu cầu về ổn định

Mức độ ổn định dự báo theo kết quả tính toán đối với mỗi đợt đắp (đắp nền và đắp gia tải trước). Đối với nền đắp theo thiết kế (có xét đến tải trọng xe cộ dừng xe tối đa trên nền) phải bằng hoặc lớn hơn mức độ ổn định tối thiểu theo yêu cầu của dự án.

2.2 Tính toán ổn định trượt sâu của nền đường đắp trên đất yếu có vải gia cường

Khi bố trí vải giữa đất yếu và nền đắp như ở Hình 1, ma sát giữa đất đắp và mặt trên của vải địa kỹ thuật sẽ tạo được một lực giữ khối trượt F (bỏ qua ma sát giữa đất yếu và mặt dưới của vải) và nhờ đó mức độ ổn định của nền đắp trên đất yếu sẽ tăng lên.

Sử dụng giải pháp này, khi tính toán thiết kế phải đảm bảo điều kiện sau:

${F}\le{F_{cp}}(1)$

Trong đó:

F là lực giữ khối trượt của vải gia cường (kN/m);
Fcp là cường độ kéo cho phép của vải (kN/m).

2.3 Lực kéo cho phép của vải gia cường

Tính toán lực kéo cho phép của vải gia cường được xác định theo các điều kiện sau:

a) Điều kiện bền của vải gia cường:

${F_{cp}}={\frac{F_{max}}{k}}(2)$

Trong đó:

F_cp là cường độ kéo cho phép của vải gia cường (kN/m);
F_max là cường độ kéo đứt của vải (kN/m); xác định theo ASTM D 4595
k là hệ số an toàn.
Lấy k=2 khi vải gia cường làm bằng polyester. Hoặc k=5 nếu vải gia cường làm bằng polypropylene hoặc polyamide.

b) Điều kiện về lực ma sát

$F_{cp}=\sum_{0}^{l_1}{\gamma_d}{h_i}{f^{'}} (3)$ $F_{cp}=\sum_{0}^{l_2}{\gamma_d}{h_i}{f^{'}} (4)$

Trong đó:

l₁ và l₂ là chiều dài vải trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động (xem Hình 1);
γ_dlà khối lượng thể tích của đất đắp (kN/m³);
f’ là hệ số ma sát giữa đất đắp và vải gia cường cho phép dùng để tính toán;
h_i là chiều cao đắp trên vải gia cường (thay đổi trong phạm vi l₁ và l₂, từ h_i = h đến h_i = 0, (xem Hình 1);

Lực ma sát trên vải gia cường trong phạm vi vùng hoạt động và vùng bị động:

${f^{'}}={k^{'}}{\frac{2}{3}}tg\varphi(5)$

Trong đó:

f’ là hệ số ma sát giữa đất đắp và vải gia cường cho phép dùng để tính toán;
φ là góc ma sát trong của đất đắp xác định tương ứng với độ chặt thực tế của nền đắp hoặc của tầng đệm cát nếu có (độ);
k’ là hệ số dự trữ về ma sát. Lấy k = 0,66.

Việc xác định trị số l1 và l2 được tiến hành đồng thời với việc tính toán mức độ ổn định yêu cầu tại các mặt cắt đối với từng trường hợp kết cấu cụ thể. Giả thiết lực F để đảm bảo hệ số ổn định nhỏ nhất không nhỏ hơn theo yêu cầu rồi nghiệm lại điều kiện ở công thức (2) sao cho thỏa mãn đồng thời cả công thức (2), công thức (3) và công thức (4); nếu thỏa mãn thì căn cứ vào trị số F_cp nhỏ nhất theo các quan hệ nói trên để chọn vải gia cường có F_max tương ứng.

2.4 Bố trí lớp vải gia cường

Vải địa gia cường có thể được bố trí một hoặc nhiều lớp, mỗi lớp vải gia cường xen kẽ cát đắp dày từ 15cm đến 30cm tùy theo khả năng lu lèn. Tổng cường độ chịu kéo đứt của các lớp vải gia cường phải chọn bằng trị số F_max được xác định tại “Lực kéo cho phép của vải gia cường”.

Lưu ý: Các lớp vải gia cường phía trên nằm trong cát đắp (mặt trên và mặt dưới đều tiếp xúc với cát) thì trị số Fcp tính theo công thức (3) và công thức (4) được nhân 2, từ đó tính ra tổng lực ma sát cho phép của các lớp vải gia cường.

Tiêu chí lựa chọn vải gia cường

Căn cứ trên kết quả tính toán thiết kế để lựa chọn vải gia cường thỏa mãn các yêu cầu thiết kế về cường độ chịu kéo và hệ số an toàn của vải.

Vải làm tầng lọc thoát nước

Vải cần phải có kích thước lỗ biểu kiến phù hợp để ngăn chặn không cho các hạt đất cần bảo vệ đi qua. Đồng thời kích thước lỗ biểu kiến cũng phải đủ lớn để có khả năng thấm nước bảo đảm cho nước được thoát nhanh (xem bảng 3).

Kết luận

Để tăng hiệu quả gia cường và xây dựng nền đắp trên đất yếu cần dựa trên tiêu chuẩn TCVN 9844:2013. Với 3 chức năng gia cường, phân cách và tiêu thoát nước. Tùy vào nhu cầu ứng dụng của từng điều kiện công trình thực tế mà lựa chọn vải địa kỹ thuật có thông số phù hợp.

Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc yêu cầu tư vấn về vải địa kỹ thuật gia cố nền đất yếu phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 9844:2013. Vui lòng để lại thông tin liên hệ hoặc liên hệ trực tiếp với Phú Thành Phát. Chúng tôi sẽ hỗ trợ tư vấn và giải đáp thắc mắc cho bạn ngay khi nhận được yêu cầu.

THÔNG TIN LIÊN HỆ
Trụ sở chính: 15 Đường số 5, KDC Vĩnh Lộc, Bình Hưng Hòa B, Bình Tân, TP.HCM
Hotline: 028.666.03482 – 0909.452.039 – 0903.877.809
Email: infor@vaidiakythuat.com