Ứng dụng cấu trúc gia cường bằng lưới địa kỹ thuật trong xây dựng mố cầu, Đài Trung, Đài Loan

Để giảm thời gian vận tải từ quận Houli của Đài Trung đến hệ thống xa lộ đô thị xoay vòng cho người dân, chính quyền thành phố Đài Trung lên kế hoạch xây dựng một con đường nối từ nút giao Shengang của Quốc lộ số 4 kéo dài đến Quận Houli. Đường dẫn này đi qua con sông lớn thứ tư Đài Loan, sông Dajia và một đoạn cầu sẽ được xây dựng với tổng chiều dài 2K + 973.3

Khi dòng sông bất ngờ dâng cao trong mùa mưa bão, sông Dajia với những sườn dốc đứng sẽ mang theo rất nhiều đất, đá và cây trôi làm xói lở mố trụ cầu. Đây là nguyên nhân làm lộ móng cầu và thậm chí phá hủy trực tiếp cây cầu. Ngoài ra, do lòng sông ở hạ lưu hạ dần theo từng năm và khu vực lòng sông sâu là không thể dự đoán được, nếu không có biện pháp bảo vệ thích hợp, cây cầu rất dễ bị đổ xuống do sự xói mòn của móng cầu. Bên cạnh mối đe dọa về lũ lụt đã nói ở trên, do phần cầu của con đường nối này nằm ở bờ sông Dajia, một khối lượng lớn việc đất đào và đắp cần được xử lý trong quá trình xây dựng. Nếu bề mặt đào không được bảo vệ tốt, nó có xu hướng làm cho bề mặt dốc bị sạt do nước mưa hoặc ngoại lực, hơn nữa còn ảnh hưởng đến an toàn của móng cầu. Việc đắp đất với khối lượng lớn cũng đòi hỏi phải tính toán ổn định cho công trình.

Với mục đích tăng tính ổn định và khả năng chống xói mòn của mố cầu, sử dụng cấu trúc hỗn hợp: phần mố và móng mố sử dụng bê tông cốt thép, phía ngoài sử dụng kết cấu đất gia cường bao quanh. Ngoài vai trò là lớp bảo vệ mố cầu, nó còn có khả năng nâng cao khả năng chịu tải và tuổi thọ. Cấu trúc đất gia cường này được xây dựng từ lưới địa kỹ thuật ACEGrid® và đất đá đào tại chỗ. Chiều cao thiết kế là 20 mét, có tổng cộng 4 bậc (cơ) và mỗi bậc cao 5 mét; mỗi bậc được lắp đặt lớp thoát nước để loại bỏ một cách hiệu quả và nhanh chóng lượng nước lớn. Toàn bộ cấu trúc được thiết kế hình chữ U, bao phủ toàn bộ mố cầu. Cấu trúc này cũng bảo vệ các sườn dốc xung quanh khỏi sự xói mòn do nước mưa và ngoại lực. Bên cạnh đó, không có sự tập trung ứng suất trong cấu trúc gia cường này. Do đó, thiết kế đặc biệt phù hợp với dự án này, nằm ở khu vực tiếp giáp với hai vùng động đất.

Cấu trúc gia cường này có thể củng cố sự ổn định của mố cầu và có thể chống lại sự xói mòn của sông Dajia, đồng thời chịu tải từ các phương tiện vận tải phía trên cầu. Nó tăng cường đáng kể sự an toàn và khả năng sử dụng của cầu. Việc xây dựng kết cấu mố cầu sử dụng một lượng lớn đất đào để san lấp, có thể tiết kiệm rất nhiều chi phí xây dựng. Hình dạng bên ngoài của cấu trúc được phù hợp với địa hình khu vực; bề mặt của tường chắn gia cường có thể giúp cho thảm thực vật phát triển làm đẹp cảnh quan và thân thiện với môi trường.

Chính quyền thành phố rất hài lòng với thành công của dự án, nó giúp tăng cường đáng kể tính an toàn và khả năng làm việc của cầu. Kết quả có thể được xem xét theo các khía cạnh sau đây:
• An toàn: Tường chắn đất có cốt tăng cường sự ổn định của móng cầu và mái dốc.
• Hiệu quả kinh tế: Quá trình thi công đơn giản và nhanh chóng, chất lượng thi công có thể được kiểm soát dễ dàng. Một lượng lớn đất và đá đào được lấp lại vào cấu trúc gia cố làm cắt giảm chi phí một cách đáng kể. So với thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, chi phí của dự án giảm 150,000 USD.
• Cảnh quan: Thảm thực vật xanh trên bề mặt của cấu trúc bao quanh kết hợp hài hòa với môi trường tự nhiên và làm đẹp vẻ ngoài của mố cầu. Bề mặt của cấu trúc được bao phủ thực vật hoàn toàn trong vòng một năm sau khi hoàn thành dự án.
• Thân thiện với môi trường: Sử dụng đất và đá tại chỗ trong tường chắn đất có cốt giúp giảm lượng khí thải carbon. Lượng khí thải carbon của dự án giảm khoảng 967 t-CO2e, bằng 65% tổng lượng phát thải khi sử dụng kết cấu bê tông cốt thép.