Thi công mặt đường ô tô

Chia sẻ: 326159487 326159487 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

178
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mặt đường là một kết cấu gồm một hoặc nhiều tầng, lớp vật liệu khác nhau, có cường độ và độ cứng lớn đem đặt trên nền đường để phục vụ cho xe chạy. Mặt đường là một bộ phận rất quan trọng của đường. Nó cũng là bộ phân đắt tiền nhất. Mặt đường tốt hay xấu sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng chạy xe: an toàn, êm thuận, kinh tế. Do vậy ngoài việc tính toàn thiết kế nhằm tìm ra một kết cấu mặt đường có đủ bề dày, đủ cường độ thì về công nghệ thi công, về chất...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thi công mặt đường ô tô

Ch−¬ng 1 c¸c vÊn ®Ò chung vÒ x©y dùng mÆt ®−êng « t« 1.1. cÊu t¹o, yªu cÇu víi mÆt ®−êng. 1.1.1. Kh¸i niÖm. MÆt ®−êng l mét kÕt cÊu gåm mét hoÆc nhiÒu tÇng, líp vËt liÖu kh¸c nhau, cã c−êng ®é v ®é cøng lín ®em ®Æt trªn nÒn ®−êng ®Ó phôc vô cho xe ch¹y. MÆt ®−êng l mét bé phËn rÊt quan träng cña ®−êng. Nã còng l bé ph©n ®¾t tiÒn nhÊt. MÆt ®−êng tèt hay xÊu sÏ ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi chÊt l−îng ch¹y xe: an to n, ªm thuËn, kinh tÕ. Do vËy ngo i viÖc tÝnh to n thiÕt kÕ nh»m t×m ra mét kÕt cÊu mÆt ®−êng cã ®ñ bÒ d y, ®ñ c−êng ®é th× vÒ c«ng nghÖ thi c«ng, vÒ chÊt l−îng thi c«ng nh»m t¹o ra c¸c tÇng líp vËt liÖu nh− trong tÝnh to¸n l hÕt søc quan träng. 1.1.2. Yªu cÇu ®èi víi mÆt ®−êng. MÆt ®−êng chÞu t¸c dông trùc tiÕp cña t¶i träng xe ch¹y, cña c¸c nh©n tè tù nhiªn nh− m−a, n¾ng, sù thay ®æi nhiÖt ®é,... Nªn ®Ó b¶o ®¶m ®¹t ®−îc c¸c chØ tiªu khai th¸c- vËn doanh cã hiÖu qu¶ nhÊt th× viÖc thiÕt kÕ v x©y dùng kÕt cÊu mÆt ®−êng ph¶i ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu sau: - §ñ c−êng ®é: kÕt cÇu mÆt ®−êng ph¶i cã ®ñ c−êng ®é chung v t¹i mçi ®iÓm riªng trong tõng tÇng, líp vËt liÖu. Nã biÓu thÞ b»ng kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng th¼ng ®øng, biÕn d¹ng tr−ît, biÕn d¹ng co d n khi chÞu kÐo-uèn hoÆc do nhiÖt ®é. - æn ®Þnh víi c−êng ®é: c−êng ®é ph¶i Ýt thay ®æi theo ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, khÝ hËu. - §é b»ng ph¼ng: mÆt ®−êng ph¶i ®¹t ®−îc ®é b»ng ph¼ng nhÊt ®Þnh ®Ó gi¶m søc c¶n l¨n, gi¶m sãc khi xe ch¹y. Do ®ã n©ng cao ®−îc chÊt l−îng ch¹y xe, tèc ®é xe ch¹y, gi¶m tiªu hao nhiªn liÖu, kÐo d i tuæi thä cña xe,... Yªu cÇu n y ®−îc ®¶m b¶o b»ng viÖc chän vËt liÖu thÝch hîp, v o biÖn ph¸p v chÊt l−îng thi c«ng. - §ñ ®é nh¸m: mÆt ®−êng ph¶i cã ®ñ ®é nh¸m ®Ó n©ng cao hÖ sè b¸m gi÷a b¸nh xe v mÆt ®−êng, t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho xe ch¹y an to n víi tèc ®é cao v trong nh÷ng tr−êng hîp cÇn thiÕt cã thÓ dõng xe nhanh chãng. Yªu cÇu n y chñ yÕu phô thuéc v o viÖc chän vËt liÖu l m líp trªn mÆt v nã còng ho n to n kh«ng cã mÉu thuÉn g× víi yªu cÇu vÒ ®é b»ng ph¼ng. - Ýt bôi: bôi l do xe cé ph¸ ho¹i, b o mßn vËt liÖu l m mÆt ®−êng. Bôi g©y « nhiÔm m«i tr−êng, gi¶m tÇm nh×n… 1.1.3. CÊu t¹o kÕt cÊu mÆt ®−êng. a) Nguyªn t¾c cÊu t¹o. Ph©n tÝch tÝnh chÊt cña t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÊu mÆt ®−êng (H×nh 1.1) cho thÊy: http://www.ebook.edu.vn 1
- Lùc th¼ng ®øng: Theo chiÒu s©u t¸c dông th× øng suÊt th¼ng ®øng gi¶m dÇn tõ trªn xuèng d−íi. Do vËy ®Ó kinh tÕ th× cÊu t¹o kÕt cÊu mÆt ®−êng gåm nhiÒu tÇng líp cã chÊt l−îng vËt liÖu (E®h) gi¶m dÇn tõ trªn xuèng phï hîp víi qui luËt ph©n bè øng suÊt th¼ng ®øng. - Lùc n»m ngang (lùc h m, lùc kÐo, lùc ®Èy ngang) gi¶m rÊt nhanh theo chiÒu s©u. Do vËy vËt liÖu l m tÇng, líp trªn cïng ph¶i cã kh¶ n¨ng chèng l¹i lùc ®Èy ngang (chèng tr−ît). P P σx σz NÒn ®Êt z H×nh 1.1. S¬ ®å ph©n bè øng suÊt trong kÕt cÊu ¸o ®−êng theo chiÒu s©u. b) KÕt cÊu ¸o ®−êng mÒm: ¸o ®−êng mÒm l lo¹i ¸o ®−êng cã kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng kh«ng lín, cã ®é cøng nhá (nªn c−êng ®é chÞu uèn thÊp). Trõ mÆt ®−êng b»ng BTXM th× tÊt c¶ c¸c lo¹i ¸o ®−êng ®Òu thuéc lo¹i ¸o ®−êng mÒm. CÊu t¹o ho n chØnh ¸o ®−êng mÒm nh− H×nh 2, gåm cã tÇng mÆt v tÇng mãng, mçi tÇng l¹i cã thÓ gåm nhiÒu líp vËt liÖu. - TÇng mÆt. TÇng mÆt chÞu t¸c dông trùc tiÕp cña t¶i träng b¸nh xe (gåm lùc th¼ng ®øng v lùc ngang, cã gi¸ trÞ lín) v c¸c nh©n tè thiªn nhiªn (nh− m−a, n¾ng, nhiÖt ®é...) Yªu cÇu tÇng mÆt ph¶i ®ñ bÒn trong suÊt thêi kú sö dông cña kÕt cÊu ¸o ®−êng, ph¶i b»ng ph¼ng, cã ®ñ ®é nh¸m, chèng thÊm n−íc, chèng ®−îc biÕn d¹ng dÎo ë nhiÖt ®é cao, chèng ®−îc nøt, chèng ®−îc bong bËt, ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu b o mßn tèt v kh«ng sinh bôi. 1 2 TÇng mÆt 3 4 TÇng mãng 5 NÒn ®−êng H×nh ttp://www.ebook.edu.vn h 1.2. CÊu t¹o ¸o ®−êng mÒm 2
§Ó ®¹t ®−îc yªu cÇu trªn, tÇng mÆt th−êng cÊu t¹o gåm cã 3 líp: - Líp 3: líp chÞu lùc chñ yÕu. - Líp 2: líp hao mßn. - Líp 1: líp b¶o vÖ. Líp chÞu lùc chñ yÕu l¹i cã thÓ cÊu t¹o tõ mét hoÆc nhiÒu líp vËt liÖu. Do tÝnh chÊt chÞu lùc (chÞu nÐn, chÞu uèn v chÞu c¾t) nªn líp chÞu lùc chñ yÕu ph¶i cÊu t¹o tõ vËt liÖu cã c−êng ®é cao, cã kh¶ n¨ng chèng tr−ît nhÊt ®Þnh. Th«ng th−êng l hçn hîp ®¸ - nhùa (BTN, ®¸ trén nhùa,...), ®¸ d¨m gia cè xi m¨ng, cÊp phèi ®¸ d¨m hay ®¸ d¨m n−íc ®−îc chªm chÌn v lu lÌn chÆt. Líp b¶o vÖ v líp hao mßn ®−îc bè trÝ trªn líp chÞu lùc chñ yÕu còng cã t¸c dông l m gi¶m t¸c ®éng cña lùc ngang, t¨ng c−êng søc chèng b o mßn cho tÇng mÆt. Nh−ng t¸c dông chñ yÕu l ®Ó gi¶m bít t¸c ®éng cña lùc xung kÝch, chèng l¹i sù m i mßn trùc tiÕp cña b¸nh xe v thiªn nhiªn (vÝ dô nh−: líp l¸ng nhùa cã t¸c dông chèng n−íc thÊm v o líp chÞu lùc chñ yÕu, gi÷ cho líp n y æn ®Þnh c−êng ®é...). Ngo i ra, chóng cßn t¨ng c−êng ®é b»ng ph¼ng, t¨ng ®é nh¸m cho mÆt ®−êng. Líp hao mßn th−êng l mét líp máng dÇy tõ 1 - 3 cm, ë ngay trªn líp mÆt chñ yÕu v th−êng l m b»ng vËt liÖu cã tÝnh dÝnh: líp l¸ng nhùa, BTN chÆt, h¹t mÞn hay BTN c¸t. Líp b¶o vÖ còng l mét líp máng 0.5 - 1 cm, ®Ó b¶o vÖ cho líp d−íi khi ch−a h×nh th nh c−êng ®é (líp c¸t trong mÆt ®−êng ®¨m n−íc,....). §èi víi mÆt ®−êng BTN v cã xö lý nhùa th× kh«ng cã líp n y. Líp hao mßn, líp b¶o vÖ l c¸c líp ®Þnh k× ph¶i kh«i phôc trong qu¸ tr×nh khai th¸c. - TÇng mãng. Kh¸c víi tÇng mÆt, tÇng mãng chØ chÞu t¸c dông cña lùc th¼ng ®øng. NhiÖm vô cña nã l ph¶i ph©n bè l m gi¶m nhá øng suÊt th¼ng ®øng truyÒn xuèng nÒn ®−êng tíi mét gi¸ trÞ ®Ó ®Êt nÒn cã thÓ chÞu ®ùng ®−îc m kh«ng t¹o nªn biÕn d¹ng qu¸ lín. Do lùc th¼ng ®øng truyÒn xuèng ng y c ng bÐ ®i nªn ®Ó tiÕt kiÖm, tÇng mãng cã cÊu t¹o gåm nhiÒu líp vËt liÖu cã c−êng ®é gi¶m dÇn tõ trªn xuèng. Th«ng th−êng cã 2 líp: líp mãng trªn v líp mãng d−íi. Do kh«ng chÞu t¸c dông b o mßn trùc tiÕp, t¸c dông lùc ngang m chØ chÞu lùc th¼ng ®øng nªn vËt liÖu l m tÇng mãng kh«ng yªu cÇu cao nh− tÇng mÆt v cã thÓ dïng c¸c vËt liÖu rêi r¹c, chÞu b o mßn kÐm nh−ng chñ yÕu l¹i ®ßi hái cã ®é cøng nhÊt ®Þnh, Ýt biÕn d¹ng. TÇng mãng th−êng l m b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu nh−: cÊp phèi ®¸ d¨m lo¹i 1, cÊp phèi ®¸ gia cè xi m¨ng, ®¸ d¨m l¸ng nhùa, ®¸ d¨m tiªu chuÈn... (líp mãng trªn) v cÊp phèi ®¸ d¨m lo¹i 2, ®Êt, c¸t gia cè xi m¨ng, ®Êt gia cè nhùa, cÊp phèi sái suèi, cÊp phèi sái ong, cÊp phèi ®åi... (líp mãng d−íi). http://www.ebook.edu.vn 3
Kh«ng ph¶i bao giê mét kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm còng bao gåm ®Çy ®ñ c¸c tÇng, líp nh− trªn m tuú theo yªu cÇu xe ch¹y, tuú theo ®iÒu kiÖn cô thÓ nã cã thÓ chØ gåm mét sè tÇng líp n o ®ã. VÝ dô: nh− víi ®−êng cÊp thÊp, ¸o ®−êng chØ cã thÓ chØ gåm tÇng mÆt. Khi n y tÇng mÆt kiªm lu«n chøc n¨ng cña tÇng mãng. Víi ®−êng cÊp cao th× kÕt cÊu ¸o ®−êng th−êng cã nhiÒu tÇng líp nh− trªn. HiÓu râ chøc n¨ng cña mçi tÇng líp trong kÕt cÊu ¸o ®−êng míi cã thÓ chän ®−îc cÊu t¹o, chän vËt liÖu sö dông trong mçi tÇng líp ®−îc hîp lý v míi ®Ò xuÊt ®óng ®¾n c¸c yªu cÇu thi c«ng cô thÓ ®èi víi mçi tÇng líp ®ã. c) KÕt cÊu ¸o ®−êng cøng. ¸o ®−êng cøng l kÕt cÊu ¸o ®−êng l m b»ng vËt liÖu cã kh¶ n¨ng chÞu uèn lín, cã ®é cøng cao, nªn nguyªn lý l m viÖc cña ¸o ®−êng cøng l “tÊm trªn nÒn ® n håi”, (kh¸c víi ¸o ®−êng mÒn l “hÖ ® n håi nhiÒu líp trªn b¸n kh«ng gian v« h¹n ® n håi”). VÝ dô mÆt ®−êng bª t«ng xi m¨ng hoÆc mÆt ®−êng cã líp mãng b»ng vËt liÖu cã gia cè xi m¨ng. Do cã ®é cøng rÊt cao nªn ¸o ®−êng cøng cã biÕn d¹ng lón rÊt nhá d−íi t¸c dông cña t¶i träng b¸nh xe, tÊm BTXM chÞu øng suÊt kÐo uèn lín h¬n mÆt ®−êng mÒm, cã nghÜa l tÊm BTXM chÞu hÇu hÕt t¸c dông cña t¶i träng b¸nh xe. V×o vËy, mét kÕt cÊu ¸o ®−êng cøng cã Ýt tÇng líp hîp kÕt cÊu ¸o ®−êng mÒm. CÊu t¹o mét kÕt cÊu ¸o ®−êng cøng: gåm tÇng mÆt v tÇng mãng TÇng mÆt: tÊm BTXM TÇng mãng NÒn ®−êng H×nh 1.3. CÊu t¹o ¸o ®−êng cøng - TÇng mÆt. Gåm líp chÞu lùc chñ yÕu l tÊm BTXM. Còng cã thÓ cã thªm líp hao mßn b»ng BTN h¹t nhá (BTN mÞn, BTN c¸t). Líp BTN n y cßn cã t¸c dông rÊt lín l gi¶m xãc cho mÆt ®−êng do c¸c khe nèi g©y ra. TÊm BTXM ph¶i cã c−êng ®é chÞu uèn cao, ®ñ c−êng ®é dù tr÷ ®Ó chèng l¹i hiÖn t−êng mái, hiÖn t−îng ph¸ ho¹i côc bé ë gãc tÊm do t¸c dông cña t¶i träng trïng phôc, lùc xung kÝch. Khi cho xe ch¹y trùc tiÕp trªn tÊm BTXM th× nã cßn ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu ®−îc m i mßn. - TÇng mãng. Kh¸c víi kÕt cÊu ¸o ®−êng mÒm, trong mÆt ®−êng cøng th× b¶n th©n tÊm BTXM chÞu lùc l chñ yÕu, mÆt kh¸c ¸p lùc do t¶i träng b¸nh xe truyÒn xuèng líp mãng rÊt nhá v× diÖn ph©n bè http://www.ebook.edu.vn 4
¸p lùc d−íi tÊm BTXM rÊt réng. Do vËy tÇng mãng còng nh− nÒn ®Êt tham gia chÞu lùc kh«ng ®¸ng kÓ nªn cÊu t¹o tÇng mãng mÆt ®−êng cøng sÏ Ýt líp vËt liÖu h¬n. TÇng mãng cña mÆt ®−êng cøng tuy kh«ng tham gia chÞu lùc lín nh− trong mÆt ®−êng mÒm nh−ng nã cã t¸c dông quan träng ®èi víi sù bÒn v÷ng l©u d i cña tÊm BTXM ë trªn. NÕu tÇng mãng kh«ng b»ng ph¼ng hoÆc ®Çm nÐn kh«ng tèt, kh«ng ®Òu, kh«ng ®ñ c−êng ®é sÏ x¶y ra tÝch luü biÕn d¹ng d−, lón kh«ng ®Òu. Lóc n y tÊm BTXM sÏ bÞ cËp kªnh, ®iÒu kiÖn l m viÖc b×nh th−êng cña tÊm kh«ng cßn nªn tÊm BTXM sÏ bÞ ph¸ ho¹i. Ch×nh v× thÕ yªu cÇu quan träng nhÊt cña líp mãng mÆt ®−êng cøng l ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn tiÕp xóc tèt nhÊt gi÷a tÊm bª t«ng v líp mãng trong suÊt qu¸ tr×nh chÞu t¶i. §¸p øng yªu cÇu n y, líp mãng mÆt ®−êng cøng th−êng l líp mãng c¸t, c¸t gia cè xi m¨ng, cÊp phèi ®¸ gia cè xi m¨ng,... cã nghÜa l vËt liÖu cã ®é cøng lín, rÊt Ýt biÕn d¹ng d− v dÔ t¹o ph¼ng. 1.1.4. Yªu cÇu qu¸ tr×nh c«ng nghÖ x©y dùng mÆt ®−êng. Yªu cÇu cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ x©y dùng mÆt ®−êng l nghiªn cøu ®Ó gi¶i quyÕt ®−îc c¸c yªu cÇu vÒ vËt liÖu, vÒ kü thuËt thi c«ng trªn c¬ së ®¹t ®−îc c¸c môc tiªu: c−êng ®é v chÊt l−îng sö dông cña mÆt ®−êng tèt nhÊt; qu¸ tr×nh thi c«ng tiÖn lîi, dÔ d ng nhÊt v cã thÓ ¸p dông c¬ giíi ho¸ l m gi¶m gi¸ th nh x©y dùng. Riªng vÒ mÆt c−êng ®é v chÊt l−îng sö dông cña c¸c tÇng líp mÆt ®−êng th× qu¸ tr×nh c«ng nghÖ thi c«ng cã ¶nh h−ëng kh¸ quyÕt ®Þnh. NÕu qu¸ tr×nh c«ng nghÖ thi c«ng kh«ng ®¶m b¶o ®−îc tèt chÊt l−îng th× chÊt l−îng mÆt ®−êng sÏ sót kÐm. 1.2. C¸c nguyªn lý sö dông vËt liÖu lµm mÆt ®−êng 1.2.1. CÊu tróc vËt liÖu. Hçn hîp vËt liÖu ®Ó t¹o nªn c¸c líp trong kÕt cÊu mÆt ®−êng th−êng gåm cã hai lo¹i: - Cèt liÖu: th−êng l ®Êt, ®¸, cuéi sái, xØ phÕ liÖu c«ng nghiÖp... BÊt cø tÇng, líp n o trong kÕt cÊu mÆt ®−êng ®Òu ph¶i dïng mét trong c¸c lo¹i ®ã. - ChÊt liªn kÕt: ®−îc trén v o cèt liÖu víi mét tû lÖ nhÊt ®Þnh ®Ó t¨ng c−êng liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t cèt liÖu, do ®ã l m t¨ng c−êng ®é cña c¶ hçn hîp vËt liÖu. Tuy nhiªn, tuú theo yªu cÇu còng nh− ®iÒu kiÖn l m viÖc cña mçi tÇng líp m cã nh÷ng tÇng líp kh«ng cÇn vËt liÖu liªn kÕt. ChÊt liªn kÕt th−êng cã 3 lo¹i: chÊt liªn kÕt thiªn nhiªn (®Êt sÐt dÝnh) chÊt liªn kÕt v« c¬: xi m¨ng, v«i... chÊt liªn kÕt h÷u c¬: bi tum, nhò t−¬ng... Sù liªn kÕt, biÕn cøng, s¾p xÕp cèt liÖu, chÊt liªn kÕt trong hçn hîp vËt liÖu t¹o ra cÊu tróc vËt liÖu. CÊu tróc vËt liÖu l m mÆt ®−êng th−êng ë 3 d¹ng chñ yÕu sau: CÊu tróc keo tô (®«ng tô): khi c¸c h¹t cøng ®−îc bao bäc b»ng c¸c m ng máng chÊt láng (nh− h¹t ®Êt cã c¸c m ng n−íc bao bäc, c¸c h¹t kho¸ng chÊt cã nhùa bao bäc,...). C−êng ®é cña mét líp cã cÊu tróc keo tô phô thuéc chñ yÕu v o th nh phÇn, lo¹i m ng chÊt láng, sè l−îng http://www.ebook.edu.vn 5
v chÊt l−îng cña nã. §ång thêi còng phô thuéc v o c−êng ®é cña c¸c h¹t cøng còng nh− sù tiÕp xóc bÒ mÆt gi÷a c¸c h¹t. §Æc ®iÓm cña cÊu tróc keo tô: - C−êng ®é thÊp nhÊt - TÝnh xóc biÕn ®¹t tèi ®a: kh«i phôc l¹i ho n to n sau khi ph¸ ho¹i - TÝnh dÎo v kh¶ n¨ng tõ biÕn rç rÖt nhÊt. - TÝnh ® n håi cao mÆc dï tõng h¹t kho¸ng pha r¾n cã tÝnh cøng v dßn. CÊu tróc kÕt tinh: khi c¸c h¹t cøng ®−îc bao bäc b»ng c¸c m ng chÊt liªn kÕt biÕn cøng (nh− bª t«ng xi m¨ng). C−êng ®é cña lo¹i kÕt cÊu n y còng phô thuéc sè l−îng, chÊt l−îng chÊt liªn kÕt, c−êng ®é vËt liÖu kho¸ng chÊt v diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a c¸c h¹t. §Æc ®iÓm: - C−êng ®é cao nhÊt - §é æn ®Þnh n−íc cao nhÊt. CÊu tróc tiÕp xóc: c¸c h¹t cøng tiÕp xóc trùc tiÕp kh«ng cã c¸c m ng liªn kÕt ng¨n c¸ch. C−êng ®é cña lo¹i cÊu tróc n y phô thuéc v o t¸c dông gi÷a c¸c lùc ph©n tö ë bÒ mÆt tiÕp xóc cña c¸c h¹t v còng phô thuéc diÖn tiÕp xóc gi÷a c¸c h¹t (ma s¸t). CÊu tróc tiÕp xóc trong ®Êt h×nh th nh dÇn dÇn tõ cÊu tróc keo tô khi cÊu tróc keo tô ®−îc tho¸t n−íc th«ng qua qu¸ tr×nh ®Çm nÐn. Yªu cÇu ph¶i sö dông c¸c lo¹i vËt liÖu nh− thÕ n o, cô thÓ ph¶i quyÕt ®Þnh yªu cÇu ®èi víi mçi th nh phÇn vËt liÖu, tØ lÖ phèi hîp gi÷a c¸c th nh phÇn ra sao ®Ó t¹o nªn mét hçn hîp vËt liÖu m sau khi ho n th nh c¸c kh©u thi c«ng cÇn thiÕt cã thÓ ®¹t ®−îc mét cÊu tróc cã c−êng ®é nhÊt ®Þnh, ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu phï hîp víi chøc n¨ng cña mçi tÇng líp mÆt ®−êng. 1.2.2. C¸c nguyªn lý sö dông vËt liÖu. Mçi ph−¬ng ph¸p x©y dùng mÆt ®−êng ph¶i dùa trªn mét nguyªn lý sö dông vËt liÖu nhÊt ®Þnh v tr×nh tù thi c«ng nhÊt ®Þnh. Mçi nguyªn lý sö dông vËt liÖu kh¸c nhau sÏ quyÕt ®Þnh yªu cÇu ®èi víi mçi th nh phÇn vËt liÖu vÒ sè l−îng v chÊt l−îng, ®ång thêi còng quyÕt ®Þnh c¸c biÖn ph¸p v kü thuËt thi c«ng cÇn thiÕt. Ng−îc l¹i, nÕu cã s½n nh÷ng thø vËt liÖu n o ®ã th× nªn theo mét nguyªn lý cÊu t¹o t−¬ng øng. Nh− vËy míi ®¶m b¶o cã thÓ t¹o nªn mét tÇng líp cã lîi nhÊt nhÊt vÒ c−êng ®é v ®é æn ®Þnh c−êng ®é. Cho ®Õn nay, c¸c ph−¬ng ph¸p x©y dùng mÆt ®−êng ®Òu dùa v o mét trong 4 nguyªn lý sö dông vËt liÖu sau: a) Nguyªn lý ®¸ chÌn ®¸ (Nguyªn lý Macadam). Cèt liÖu l ®¸, cuéi sái cøng, sÇn sïi, s¾c c¹nh, kÝch cì t−¬ng ®èi ®ång ®Òu ®em r¶i th nh tõng líp råi lu lÌn chÆt cho c¸c hßn ®¸ chÌn mãc v o nhau. C−êng ®é h×nh th nh do sù chÌn mãc, ma s¸t gi÷a c¸c hßn ®¸ víi nhau t¹o ra mét kÕt cÊu c−êng ®é nhÊt ®Þnh, cã kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng th¼ng ®øng còng nh− kh¶ n¨ng chèng bong bËt bÒ mÆt do ¶nh h−ëng cña lùc ngang. http://www.ebook.edu.vn 6
H×nh 1.4. VËt liÖu theo nguyªn lý ®¸ chÌn ®¸. H×nh: Mãng ®−êng §¸ 4x6 (tr−íc khi chÌn) H×nh: Mãng ®−êng §¸ 4x6 (sau khi chÌn) ¦u ®iÓm: c«ng nghÖ thi c«ng ®¬n gi¶n, cèt liÖu yªu cÇu Ýt kÝch cì, do ®ã dÔ khèng chÕ, kiÓm tra chÊt l−îng khi thi c«ng. Nh−îc ®iÓm: - C−êng ®é líp vËt liÖu l m mÆt ®−êng h×nh th nh do lùc ma s¸t, chÌn mãc gi÷a c¸c h¹t cèt liÖu, do vËy rÊt tèn c«ng lu lÌn. Khi c«ng lu kh«ng ®ñ th× sù chÌn mãc gi÷a c¸c h¹t cèt liÖu sÏ kÐm l m chÊt l−îng mÆt ®−êng kh«ng ®−îc ®¶m b¶o nh− ®¸ dÔ bÞ bong bËt,... - C−êng ®é cña líp mÆt ®−êng sÏ kh«ng cßn khi h¹t cèt liÖu bÞ vì vôn nªn yªu cÇu ®¸ l m mÆt ®−êng ph¶i cã c−êng ®é rÊt cao. - Trong qua tr×nh sö dông, d−íi t¸c dông cña lùc b¸nh xe, ®¸ sÏ bÞ trßn c¹nh l m cho c¬ cÊu chÌn mãc, ma s¸t kh«ng cßn n÷a nªn ®¸ bÞ bong bËt d−íi t¸c dông cña lùc ngang, g©y ph¸ háng mÆt ®−êng. §Ó kh¾c nh−îc ®iÓm n y, ta cã thÓ dïng thªm vËt liÖu liªn kÕt d−íi h×nh thøc t−íi hoÆc trén vËt liÖu liªn kÕt (®Êt dÝnh nh o th nh bïn, nhùa bi tum, vi÷a xi m¨ng láng,..) v o cèt liÖu ®Ó t¨ng c−êng søc chèng tr−ît cho líp mÆt ®−êng. MÆt ®−êng lo¹i n y gåm: mÆt ®−êng ®¸ d¨m n−íc, ®¸ d¨m bïn, ®¸ d¨m ®en, thÊm nhËp nhùa, ®¸ d¨m l¸ng nhùa… b) Nguyªn lý xÕp l¸t. Dïng vËt liÖu ® ®óc s½n hay gia c«ng s½n (c¸c hßn ®¸, phiÕn ®¸, tÊm bª t«ng ®óc s½n, g¹ch block...) ®em xÕp l¹i th nh mÆt ®−êng. C−êng ®é líp mÆt ®−êng n y cã ®−îc chñ yÕu dùa v o sù chÌn khÝt, lùc ma s¸t gi÷a c¸c tÊm, phiÕn vËt liÖu v søc chÞu t¶i cña líp mãng hay nÒn ®Êt phÝa d−íi. http://www.ebook.edu.vn 7
VËt liÖu dïng xÕp l¸t nh− vËy cÇn cã kÝch th−íc v h×nh d¹ng gÇn nh− nhau, ®ång thêi b¶n th©n ph¶i cã ®ñ c−êng ®é. Bëi v× c−êng ®é cña líp mÆt ®−êng cßn phô thuéc c¶ v o kÝch th−íc, c−êng ®é cña tÊm l¸t. Tr−êng hîp cÇn l m t¨ng c−êng tÝnh bÒn v÷ng, tÝnh æn ®Þnh cña líp mÆt ®−êng xÕp l¸t th× cã thÓ dïng thªm v÷a xi m¨ng ®Ó x©y l¸t. Nguyªn lý xÕp l¸t Nguyªn lý xÕp l¸t H×nh 1.5. VËt liÖu theo nguyªn lý xÕp l¸t. Nh−îc ®iÓm: Ch−a c¬ giíi ho¸ ®−îc ho n to n c«ng t¸c l¸t mÆt ®−êng, viÖc gia c«ng c¸c phiÕn ®¸ l¸t kh¸ phøc t¹p, chñ yÕu gia c«ng b»ng thñ c«ng. HiÖn nay, th−êng dïng g¹ch block tù chÌn ®−îc s¶n xuÊt theo d©y chuyÒn c«ng nghiÖp. H×nh 1.6. Mét sè g¹ch block hiÖn ®ang sö dông ë ViÖt Nam. H×nh 1.7. ThiÕt bÞ l¸t g¹ch block tù chÌn. MÆt ®−êng lo¹i n y gåm: mÆt ®−êng ®¸ l¸t qu¸ ®é (®¸ héc, ®¸ ba...), mÆt ®−êng ®¸ l¸t cÊp cao (l¸t ®¸ tÊm, ®¸ phiÕn, g¹ch block tù chÌn...). http://www.ebook.edu.vn 8
Trªn thÕ giíi, mÆt ®−êng theo nguyªn lý n y cã thÓ l m mÆt ®−êng cÊp cao, b i ®ç s©n bay, bÕn c¶ng. HiÖn nay, ë ViÖt Nam chñ yÕu dïng trong c«ng t¸c l¸t hÌ, b i ®ç xe... H×nh 1.8. G¹ch block tù chÌn l m ®−êng « t«. H×nh 1.9. G¹ch block tù chÌn l m b i ®ç s©n bay. H×nh 1.10. G¹ch block tù chÌn l m bÕn c¶ng. c) Nguyªn lý cÊp phèi. Theo nguyªn lý n y cèt liÖu sÏ gåm cã nhiÒu cì h¹t to nhá liªn tôc kh¸c nhau, phèi hîp víi nhau theo nh÷ng tû lÖ nhÊt ®Þnh, sau khi r¶i th nh, lu lÌn c¸c h¹t nhá sÏ lÊp ®Çy lç rçng cña c¸c h¹t lín t¹o th nh mét kÕt cÊu cã ®é chÆt cao, c−êng ®é lín, cã kh¶ n¨ng chÞu lùc tèt. http://www.ebook.edu.vn 9
H×nh 1.11. VËt liÖu theo nguyªn lý cÊp phèi. CÊp phèi thiªn nhiªn CÊp phèi ®¸ d¨m CÊp phèi ®¸ d¨m Bª t«ng xim¨ng Bª t«ng nhùa h¹t th« (tr−íc khi lu) Bª t«ng nhùa h¹t th« (sau khi lu) http://www.ebook.edu.vn 10
Bª t«ng nhùa h¹t mÞn (HVT Cñ Chi) Bª t«ng nhùa h¹t mÞn (§BP) C−êng ®é vËt liªu ®−îc h×nh th nh l do lùc dÝnh (chñ yÕu) v lùc ma s¸t trong. VÒ lùc dÝnh, cã 2 d¹ng: d¹ng keo cña c¸c h¹t cã kÝch th−íc rÊt nhá (lùc dÝnh ph©n tö) v t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c h¹t cã kÝch th−íc to h¬n (dÝnh mãc). - Lùc dÝnh keo ®¶m b¶o tÝnh dÝnh cña cÊp phèi v n©ng cao c−êng ®é chèng lùc th¼ng gãc còng nh− lùc ngang cña vËt liÖu. D¹ng dÝnh mãc cã t¸c dông n©ng cao c−êng ®é cña cÊp phèi, nh−ng kh«ng ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chèng lùc ngang. NÕu chÊt kÕt dÝnh trong cÊp phèi l h¹t sÐt th× lùc dÝnh d¹ng keo sÏ thay ®æi rÊt nhiÒu khi bÞ Èm. NÕu dïng xi m¨ng hay v«i l m chÊt dÝnh kÕt th× lùc dÝnh d¹ng keo sÏ cao h¬n v æn ®Þnh h¬n rÊt nhiÒu ngay c¶ khi bÞ Èm −ít. NÕu dïng nhùa bi tum hay h¾c Ýn l m chÊt dÝnh kÕt th× lùc dÝnh d¹ng keo sÏ gi¶m khi nhiÖt ®é t¨ng cao (nhùa bÞ ch¶y láng) hay khi th nh phÇn h¹t bÞ Èm −ít (lùc dÝnh gi÷a nhùa víi cèt liÖu sÏ gi¶m ®i). - Lùc dÝnh mãc Ýt bÞ thay ®æi khi cã sù thay ®æi cña nhiÖt ®é, ®é Èm. Nh−ng nã sÏ gi¶m ®i mét khi cã t¸c dông trïng phôc cña nhiÒu lÇn cña t¶i träng b¸nh xe. C¶ hai d¹ng lùc dÝnh n y ®Òu cã thÓ ®−îc n©ng cao b»ng biÖn ph¸p lu lÌn chÆt nh»m l m cho c¸c th nh phÇn h¹t sÝt chÆt l¹i víi nhau, t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a c¸c h¹t cèt liÖu. VÒ lùc ma s¸t: §Ó n©ng cao hÖ sè ma s¸t trong cña cÊp phèi th× c¸c h¹t cèt liÖu ph¶i s¾c c¹nh, sÇn sïi, cã kÝch cì lín v ®ång ®Òu. Hai cÊp phèi cã ®é chÆt nh− nhau nh−ng th nh phÇn h¹t cã ®é lín kh¸c nhau th× sÏ cã c−êng ®é kh¸c nhau v ng−îc l¹i. HÖ sè ma s¸t kh«ng phô thuéc v o thêi gian t¸c dông cña t¶i träng nh−ng nã sÏ gi¶m ®i khi ®é Èm t¨ng lªn. §Ó n©ng cao c−êng ®é cña cÊp phèi trong tr−êng hîp hÖ sè ma s¸t trong ® ®¹t ®−îc trÞ sè tèi ®a, cÇn ph¶i n©ng cao lùc dÝnh. Dïng ®Êt dÝnh trén v o cÊp phèi cã thÓ ®¹t ®−îc yªu cÇu n y. Sè l−îng ®Êt dÝnh kh«ng ®ñ th× kh«ng ®¶m b¶o lùc dÝnh khi thêi tiÕt kh« hanh. Nh−ng nÕu qu¸ nhiÒu hay chÊt l−îng ®Êt dÝnh kh«ng ®¶m b¶o (tÝnh dÎo qu¸ lín) th× c−êng ®é cÊp phèi còng bÞ gi¶m khi ®é Èm t¨ng lªn. CÊp phèi tèt nhÊt: l cÊp phèi m c¸c h¹t cã kÝch cì kh¸c nhau phèi hîp víi nhau theo mét tØ lÖ n o ®ã ®Ó sau khi lu lÌn sÏ ®¹t ®−îc mét ®é chÆt lín nhÊt. Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu cña N.N. Ivanov mét hçn hîp cã: http://www.ebook.edu.vn 11
 d1 d 2 d 3 d n −1  d = d = d = .... = d = 0.5 2 3 4 n   g1 = g 2 = g 3 = .... = g n −1 = K = 0.81 g2 g3 g4 gn  Víi K: hÖ sè khèi l−îng gi¶m dÇn, th× hçn hîp ®ã sÏ cã ®é chÆt lín nhÊt, tøc l cÊp phèi tèt nhÊt. Khi tØ lÖ h¹t kh«ng ®æi v b»ng 1/2 v hÖ sè K thay ®æi tõ 0.65 ®Õn 0.9 th× ®é rçng chØ thay ®æi kho¶ng 2%. BÊt k× mét cÊp phèi n o cã ®−êng cong n»m trong ph¹m vi giíi h¹n ®ã ®Òu cho kÕt qu¶ ho n to n tho¶ m n. Tõ nguyªn t¾c n y v thùc nghiÖm, gi¸o s− Ivanov ® x©y dùng nªn ®−êng cong cÊp phèi tèt nhÊt cña cÊp phèi ®Êt, ®¸ hay cÊp phèi bª t«ng nhùa, bª t«ng xi m¨ng. §Ó dÔ d ng cho viÖc chÕ t¹o th× K = 0.81 v tØ lÖ h¹t l 1/2. Nh−ng c−êng ®é cña c¸c lo¹i cÊp phèi kh«ng chØ quyÕt ®Þnh ë ®é chÆt m cßn quyÕt ®Þnh ë lùc dÝnh v hÖ sè ma s¸t. Do vËy, quan träng kh«ng ph¶i chØ l ®é rçng nhá nhÊt m cßn l ®é lín cña cèt liÖu v h m l−îng c¸c lo¹i h¹t nhá (nhá h¬n 0.05 v 2 mm). V× nÕu h m l−îng c¸c lo¹i h¹t nhá qu¸ nhiÒu sÏ l m cho cÊp phèi mÊt ®i tÝnh dÝnh khi Èm −ít ®ång thêi l m gi¶m hÖ sè ma s¸t ⇒ l m gi¶m c−êng ®é, m« ®uyn ® n håi cña cÊp phèi. Tuy nhiªn ¶nh h−ëng cña c¸c h¹t nhá chØ thùc sù cã v quan trong trong cÊp phèi dïng chÊt kÕt dÝnh l ®Êt sÐt. Cßn trong cÊp phèi cã chÊt liªn kÕt gia cè th× ¶nh h−ëng cña Èm −ít chØ râ khi chÊt liªn kÕt kh«ng ®ñ. VÒ ®é lín cèt liÖu: khi cèt liÖu chñ yÕu to th× hÖ sè ma s¸t sÏ t¨ng lªn. V× thÕ cèt liÖu cña cÊp phèi c ng lín th× m« ®uyn cña nã c ng cao. Do vËy trong nhiÒu tr−êng hîp cã thÓ sö dông cÊp phèi kh«ng liªn tôc. CÊp phèi kh«ng liªn tôc: ®ã l cÊp phèi trong ®ã lo¹i vËt liÖu h¹t chÌn lç rçng nhá h¬n 4-6 lÇn c¸c th nh phÇn h¹t lín nhÊt. Nh−ng khi vËn chuyÓn lo¹i cÊp phèi kh«ng liªn tôc n y dÔ cã hiÖn t−îng ph©n tÇng. Cã c¸c lo¹i cÊp phèi: - CÊp phèi tù nhiªn: cÊp phèi sái s¹n (cÊp phèi ®åi) cÊp phèi sái ong (cì h¹t lín h¬n cÊp phèi sái s¹n) cÊp phèi sái cuéi (sái suèi) Th−êng, cÊp phèi tù nhiªn kh«ng ®¹t yªu cÇu cÊp phèi tèt nhÊt, do vËy ta cã thÓ pha trén thªm c¸c th nh phÇn kh¸c (cèt liÖu, ®Êt dÝnh) cho ®¹t qui luËt cÊp phèi tèt nhÊt. - CÊp phèi ®¸ d¨m: ®−îc s¶n xuÊt trong xÝ nghiÖp s¶n xuÊt ®¸ theo qui luËt cÊp phèi tèt nhÊt - Khi chÊt liªn kÕt l xi m¨ng: ta cã cÊp phèi BTXM - Khi chÊt liªn kÕt l nhùa bi tum: cÊp phèi BTN. d) Nguyªn lý ®Êt gia cè. Víi vËt liÖu ®Êt, ®é Èm cña ®Êt quyÕt ®Þnh tr¹ng th¸i v c−êng ®é cña ®Êt. Do vËy, cã thÓ trén thªm mét tû lÖ nhÊt ®Þnh c¸c vËt liÖu liªn kÕt (v« c¬: v«i, xi m¨ng, h÷u c¬: bitum), c¸c chÊt phô gia v c¸c chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt n o ®ã v o vËt liÖu ®Êt ® ®−îc l m nhá, nh»m thay ®æi mét http://www.ebook.edu.vn 12
c¸ch c¬ b¶n cÊu tróc v tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt (tr−íc hÕt l ®èi víi th nh phÇn h¹t mÞn cña ®Êt, nh− h¹t sÐt) theo h−íng cã lîi. Cô thÓ l sau qu¸ tr×nh thi c«ng ®Êt ®−îc gia cè sÏ biÕn th nh mét líp cã c−êng ®é cao, æn ®Þnh c−êng ®é ngay c¶ khi chÞu t¸c dông bÊt lîi cña n−íc. H×nh 1.12. Mét d©y chuyÒn gia cè ®Êt. MÆt ®−êng gia cè ®Êt bao gåm: - §Êt gia cè chÊt liªn kÕt v« c¬: v«i, xi m¨ng. - §Êt gia cè chÊt liªn kÕt h÷u c¬: nhùa, nhò t−¬ng. - §Êt gia cè chÊt ho¸ häc tæng hîp: SA44/LS40 do Trung Quèc s¶n xuÊt 1.3. Ph©n lo¹i kÕt cÊu ¸o ®−êng. KÕt cÊo ¸o ®−êng ®−îc ph©n l m 4 cÊp nh− sau: 1.3.1. ¸o ®−êng cÊp cao. - CÊp cao A1 gåm: + Bª t«ng nhùa chÆt, r¶i nãng (tuæi thä 15-20 n¨m). + Bª t«ng xi m¨ng (tuæi thä cã thÓ tíi 40 n¨m). Ph¹m vi ¸p dông: + §−êng cÊp cao: cÊp 60- 80 + §−êng cao tèc + §−êng trôc chÝnh to n th nh v trôc chÝnh khu vùc ë c¸c ®« thÞ, ®−êng trong xÝ nghiÖp lín. - CÊp cao A2 gåm: + BTN r¶i nguéi, Êm trªn cã líp l¸ng nhùa + ThÊm nhËp nhùa + L¸ng nhùa (®¸ d¨m l¸ng nhùa, ®Êt ®¸ gia cè trªn cã l¸ng nhùa) + CÊp phèi ®¸ d¨m trén nhùa Tuæi thä 8-10 n¨m. Ph¹m vi ¸p dông: + Trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp 40- 60 v c¸c ®−êng trôc chÝnh ®« thÞ. 1.3.2. ¸o ®−êng CÊp thÊp. - CÊp thÊp B1 gåm: + §¸ d¨m n−íc cã líp b¶o vÖ rêi r¹c + CÊp phèi ®¸ d¨m hoÆc cÊp phèi tù nhiªn cã líp b¶o vÖ rêi r¹c (c¸t) hoÆc cã líp hao mßn cÊp phèi h¹t nhá. Tuæi thä 3-5 n¨m. Ph¹m vi ¸p dông: + Trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp 20, c¸c ®−êng phè ®« thÞ nhá. http://www.ebook.edu.vn 13
+ §−êng giao th«ng n«ng th«n - CÊp thÊp B2 gåm: + §Êt, ®Êt gia cè b»ng vËt liÖu h¹t, + §Êt, phÕ liÖu c«ng nghiÖp gia cè chÊt kÕt dÝnh v« c¬, h÷u c¬ trªn cã líp hao mßn b¶o vÖ. 1.4. Tr×nh tù thiÕt kÕ kÕt cÊu ¸o ®−êng. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ kÕt cÊu ¸o ®−êng gåm 2 b−íc sau: 1.4.1. ThiÕt kÕ kÕt cÊu ¸o ®−êng hîp lý vÒ mÆt cÊu t¹o. ViÖc thiÕt kÕ ra ®−îc mét kÕt cÊu ¸o ®−êng hîp lý vÒ mÆt cÊu t¹o l c«ng viÖc hÕt søc quan träng trong c«ng t¸c thiÕt kÕ kÕt cÊu ¸o ®−êng. Nã ®¶m b¶o cho ¸o ®−êng ®−îc bÒn v÷ng trong suÊt qu¸ tr×nh khai th¸c, n©ng cao chÊt l−îng ch¹y xe. Khi thiÕt kÕ cÊu t¹o kÕt cÊu ¸o ®−êng cÇn c¨n cø nh÷ng vÊn ®Ò sau: - CÊp ®−êng: ®−êng c ng cao cÊp th× cÊp ¸o ®−êng c ng cao. - TÝnh chÊt cña tuyÕn ®−êng: ®−êng c ng quan träng th× cÊp ¸o ®−êng c ng cao. Cã khi, kÕt cÊu ¸o ®−êng ®−îc chän lai c¨n cø h¼n v o ý nghÜa chÝnh trÞ hay ®Æc thï cña tuyÕn ®−êng. VÝ dô: ®−êng cã l−u l−îng xe rÊt Ýt nh−ng l¹i dïng mÆt ®−êng cÊp cao nh− ®−êng ë qu¶ng tr−êng Ba §×nh, ®−êng v o c¸c c¬ quan... - C¨n cø v o m« ®uyn ® n håi yªu cÇu: Eyc c ng lín th× kÕt cÊu ¸o ®−êng c ng cã nhiÒu tÇng líp vËt liÖu, c¸c vËt liÖu ®−îc sö dông th−êng cã chÊt l−îng cao v ng−îc l¹i. - C¨n cø v o chÕ ®é thuû nhiÖt cña ®o¹n tuyÕn: ®o¹n tuyÕn chÞu ¶nh h−ëng cña chÕ ®é thuû nhiÖt bÊt lîi (n−íc ngËp, nÒn th−êng xuyªn bÞ Èm...), ®o¹n tuyÕn cã nhiÒu s−¬ng mï... th× nªn dïng kÕt cÊu mÆt ®−êng chÞu n−íc nh− mÆt ®−êng cøng. - C¨n cø v o ®iÒu kiÖn vËt liÖu ®Þa ph−¬ng: nªn cè g¾ng tËn dông vËt liÖu ®Þa ph−¬ng ®Ó gi¶m gi¸ th nh x©y dùng. - C¨n cø v o ®iÒu kiÖn duy tu, b¶o d−ìng trong qua tr×nh khai th¸c: §iÒu kiÖn duy tu c ng khã kh¨n (ch¼ng h¹n do vÞ trÝ ®Þa lý...) th× nªn chän vËt liÖu Ýt ph¶i duy tu, b¶o d−ìng (bª t«ng xi m¨ng). - C¨n cø v o kh¶ n¨ng, thiÕt bÞ thi c«ng. VÝ dô: viÖc l m mÆt ®−êng l¸ng nhùa trong ®−êng giao th«ng n«ng th«n l¹i rÊt khã kh¨n do c«ng nghÖ thi c«ng kh«ng phï hîp víi lao ®éng phæ th«ng. Khi n y, mét kÕt cÊu mÆt ®−êng BTXM l¹i rÊt hîp lý trong ®iÒu kiÖn thi c«ng tËn dông lao ®éng ®Þa ph−¬ng. - VÒ ph−¬ng diÖn thi c«ng: sè líp mÆt ®−êng c ng Ýt th× c«ng nghÖ thi c«ng c ng ®¬n gi¶n. - C¨n cø v o kh¶ n¨ng t i chÝnh: ph©n kú ®Çu t−. - Chän lo¹i vËt liÖu l m c¸c tÇng líp trong kÕt cÊu ¸o ®−êng c¨n cø v o yªu cÇu, tÝnh chÊt chÞu lùc, chøc n¨ng cña c¸c tÇng líp nh− ® ph©n tÝch ë trªn. ViÖc bè trÝ c¸c tÇng líp vËt liÖu ®ã ph¶i tu©n theo qui luËt ¸p lùc gi¶m dÇn tõ trªn xuèng. Nh− vËy viÖc chän lo¹i vËt liÖu v o sö dông, sè tÇng líp, bè trÝ c¸c tÇng líp trong mét kÕt cÊu ¸o ®−êng ph¶i c¨n cø v tho¶ m n ®−îc c¸c yªu cÇu trªn. http://www.ebook.edu.vn 14
1.4.2. KiÓm to¸n kÕt cÊu ¸o ®−êng: Sau khi thiÕt kÕ ®−îc kÕt cÊu ¸o ®−êng hîp lý (chän lo¹i vËt liÖu sö dông, chän sè tÇng líp v bè trÝ c¸c tÇng líp ®ã) th× ta tiÕn h nh kiÓm to¸n kÕt cÊu ¸o ®−êng theo ®iÒu kiÖn chÞu lùc ®Ó x¸c ®Þnh bÒ dÇy tõng líp vËt liÖu trong kÕt cÊu ¸o ®−êng. 1.5. Tr×nh tù chung x©y dùng mÆt ®−êng 1.5.1. C«ng t¸c chuÈn bÞ. - C¾m l¹i hÖ thèng cäc tim v hai bªn mÐp phÇn xe ch¹y ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc vÞ trÝ mÆt ®−êng phôc vô cho c«ng t¸c lªn khu«n ®−êng. - T¹o khu«n ®−êng. Cã ba ph−¬ng ph¸p t¹o khu«n ®−êng: + §¾p lÒ ho n to n: Thi c«ng nÒn ®−êng ®Õn ®¸y kÕt cÊu ¸o ®−êng sau ®¾p lÒ t¹o khu«n ®−êng. Th«ng th−êng, khi thi c«ng ®¾p lÒ ng−êi ta kh«ng thi c«ng ngay mét lóc xong m ®¾p lÒ cao dÇn tõng líp mét t−¬ng øng víi cao ®é thi c«ng c¸c líp mãng, mÆt ®−êng. Ph−¬ng ph¸p n y th−êng ¸p dông ®èi víi nÒn ®¾p. + § o khu«n ®−êng ho n to n: Thi c«ng nÒn ®−êng ®Õn cao ®é ®−êng ®á (mÆt ®−êng) sau ®ã ® o ®Êt phÇn lßng ®−êng ®Ó thi c«ng kÕt cÊu ¸o ®−êng. + Võa ® o khu«n ®−êng võa ®¾p lÒ: Thi c«ng nÒn ®−êng ®Õn cao ®é h sao cho khi ® o khu«n ®−êng th× phÇn ®Êt thõa võa ®ñ ®Ó ®¾p lÒ ®−êng. Thùc tÕ thi c«ng hiÖn nay th−êng dïng biÖn ph¸p ®¾p lÒ ho n to n. Yªu cÇu: + Khu«n ®−êng ph¶i ®¹t ®−îc kÝch th−íc vÒ bÒ réng v bÒ s©u. + §¸y lßng ®−êng ph¶i ®óng mui luyÖn thiÕt kÕ v ë trong ®−êng cong b»ng nÕu cã siªu cao th× ®¸y lßng ®−êng còng ph¶i cã siªu cao. + Hai bªn th nh cña lßng ®−êng ph¶i t−¬ng ®èi v÷ng ch¾c v th¼ng ®øng v× nÕu kh«ng khi thi c«ng c¸c tÇng líp mÆt ®−êng vËt liÖu sÏ bÞ lu ®Èy ®ïn ra lÒ l m cho t¹i hai mÐp kh«ng ®¹t chÊt l−îng ®Çm lÌn ®ång thêi mÐp phÇn xe ch¹y sÏ kh«ng th¼ng (nÕu ®¸ dÔ kiÕm cã thÓ xÕp ®¸ vØa hai bªn th nh khu«n ®−êng). - Lu lÌn khu«n ®−êng. - ChuÈn bÞ vÒ vËt liÖu ®Ó x©y dùng c¸c tÇng líp mÆt ®−êng. 1.5.2. C«ng t¸c chñ yÕu. - Thi c«ng tÇng ®Öm c¸t v hÖ thèng l m kh« mÆt ®−êng v phÇn trªn nÒn ®−êng (nÕu cã trong thiÕt kÕ). - LÇn l−ît x©y dùng c¸c tÇng líp trong kÕt cÊu mÆt ®−êng. 1.5.3. C«ng t¸c hoµn thiÖn. - Tu bæ bÒ mÆt phÇn xe ch¹y. - §Çm l¹i lÒ ®−êng ë nh÷ng chç ch−a ®¶m b¶o chÊt l−îng hoÆc bÞ ph¸ háng do ho¹t ®éng cña xe m¸y hay do ®æ vËt liÖu trong qu¸ tr×nh thi c«ng. - ChØnh söa taluy, r nh. http://www.ebook.edu.vn 15
1.6. c¸c biÖn ph¸p lµm kh« mÆt ®−êng vµ phÇn trªn cña nÒn ®−êng. Nh− ® biÕt c−êng ®é cña kÕt cÊu mÆt ®−êng thay ®æi tuú thuéc theo diÔn biÕn cña chÕ ®é thuû nhiÖt. Khi chÕ ®é thuû nhiÖt trë nªn bÊt lîi víi sù cã mÆt cña c¸c nguån Èm nh− n−íc thÊm do m−a, do n−íc ®äng hay n−íc mao dÉn tõ d−íi lªn th× c−êng ®é kÕt cÊu mÆt ®−êng sÏ bÞ gi¶m thÊp v d−íi t¸c dông cña t¶i träng xe ch¹y mÆt ®−êng sÏ rÊt dÔ bÞ ph¸ ho¹i. Tr−êng hîp chÕ ®é thuû nhiÖt bÊt lîi nh− vËy m kh«ng ¸p dông ®−îc c¸c biÖn ph¸p c¶i thiÖn nh− ®¾p cao nÒn ®−êng, l m líp mÆt kÝn kh«ng thÊm n−íc... th× cÇn ¸p dông c¸c biÖn ph¸p tho¸t n−íc, l m kh« cho mÆt ®−êng. 1.6.1. TÇng ®Öm c¸t. BiÖn ph¸p phæ biÕn ®Ó l m kh« mÆt ®−êng l x©y dùng tÇng ®Öm c¸t trùc tiÕp d−íi ®¸y kÕt cÊu mÆt ®−êng. §Æc biÖt ë nh÷ng vïng d©n c− kh«ng cho phÐp ®¾p cao nÒn ®−êng (®−êng th nh phè), cã khi ph¶i thay nÒn ®Êt thiªn nhiªn b»ng c¸t víi bÒ dÇy rÊt lín, tíi h ng mÐt. C¨n cø v o nguyªn lý l m viÖc, cã hai lo¹i tÇng ®Öm c¸t. a) TÇng ®Öm c¸t chøa n−íc. N−íc thÊm v o hoÆc mao dÉn lªn ®−îc chøa trong c¸c lç rçng cña tÇng ®Öm c¸t v ®Õn thêi gian kh« l¹i tù di chuyÓn ®i. ChiÒu dÇy cña tÇng c¸t chøa n−íc ®−îc x¸c ®Þnh theo hai ®iÒu kiÖn sau: - BÒ dÇy tÇng ®Öm c¸t ph¶i ®ñ lín ®Ó chøa ®−îc l−îng n−íc cÇn thiÕt b¶o ®¶m sao cho ®é Èm kh«ng ¶nh h−ëng tíi kÕt cÊu mÆt ®−êng. - BÒ dÇy ®ñ ®¸p øng yªu cÇu c−êng ®é ®èi víi riªng nã. Theo nghiªn cøu, nÕu thiÕt kÕ sao cho ®é Èm t−¬ng ®èi cña tÇng ®Öm c¸t kh«ng v−ît qu¸ 65-75% th× møc chøa n−íc nh− vËy sÏ kh«ng ¶nh h−ëng nhiÒu tíi c−êng ®é cña tÇng ®Öm c¸t. Nh− vËy tÇng ®Öm c¸t hÇu nh− sÏ cã hai phÇn: phÇn d−íi cã chøa n−íc cã m« ®uyn ® n håi nhá h¬n phÇn trªn kh«ng chøa n−íc. Khi biÕt ®−îc l−îng n−íc lín nhÊt trong mïa bÊt lîi thÊm v o (n−íc m−a, n−íc ngÇm, mao dÉn...) kÕt hîp víi tÝnh to¸n chÞu lùc th× sÏ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu dÇy tÇng ®Öm c¸t. Trong ®iÒu kiÖn chØ cã n−íc mao dÉn, cã thÓ lÊy chiÒu dÇy tÇng ®Öm c¸t b»ng chiÒu cao mao dÉn lín nhÊt ®èi víi vËt liÖu c¸t l m tÇng ®Öm. C¸t dïng l m tÇng ®Öm chøa n−íc cã thÓ dïng lo¹i c¸t xÊu h¬n, chØ cÇn cã hÖ sè thÊm Kt ≥ 2 m/ng.®ªm b) TÇng ®Öm c¸t tho¸t n−íc. N−íc chøa trong tÇng ®Öm c¸t sÏ ®−îc tho¸t ra ngo i nÒn ®−êng nhê c¸c èng hoÆc r nh thÊm bè trÝ ngang qua lÒ ®−êng. Nh− vËy, do n−íc ®−îc tho¸t ®i ngay th−êng xuyªn nªn chiÒu dÇy tÇng ®Öm c¸t tho¸t n−íc sÏ nhá h¬n tÇng ®Öm c¸t chøa n−íc. Nh−ng yªu cÇu chÊt l−îng c¸t l m tÇng ®Öm ph¶i cao, hÖ sè thÊm Kt ≥ 3 m/ng.®, khi mÆt ®−êng réng 7-12 m th× Kt=6-10m/ng.® Trong thùc tÕ, tÇng ®Öm c¸t chøa n−íc hay ®−îc ¸p dông ®èi víi ®−êng cÊp cao trong tr−êng hîp nÒn ®−êng ®¾p thÊp qua vïng ®ång b»ng, hay ®−êng trong th nh phè. http://www.ebook.edu.vn 16
TÇng ®Öm c¸t tho¸t n−íc th−êng ®i víi hÖ thèng r nh x−¬ng c¸ v chØ ¸p dông ®−îc khi nÒn ®−êng ®ñ cao ®Ó cã thÓ tho¸t n−íc ra bªn ngo i. c) Thi c«ng tÇng ®Öm c¸t. TÇng ®Öm c¸t ®−îc thi c«ng th nh tõng líp, bÒ d y mçi líp tuú thuéc v o ph−¬ng tiÖn ®Çm nÐn nh−ng kh«ng nhá h¬n 25cm ®Ó æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh thi c«ng. Ph−¬ng tiÖn ®Çm nÐn cã hiÖu qu¶ nhÊt l lu nÆng b¸nh lèp, lu rung hoÆc ®Çm chÊn ®éng. Trong qu¸ tr×nh thi c«ng cÇn chó ý c¸c vÊn ®Ò sau: - §é chÆt cña tÇng ®Öm c¸t K ≥ 0.98 - Sau khi thi c«ng xong ph¶i kiÓm tra hÖ sè thÊm. - Ph¶i t−íi n−íc trong qu¸ tr×nh ®Çm nÐn ®Ó ®¹t ®é Èm tèt nhÊt Wopt. Th−êng víi c¸t nhá, s¹ch Wo =12-14%, víi c¸t lín Wo = 9%. Theo kinh nghiÖm mét sè c«ng tr−êng ë n−íc ta, ®èi víi c¸t hÇu nh− ®é Èm cao th× ®Çm nÐn c ng chãng chÆt, v ®é Èm thi c«ng nªn lÊy b»ng 1-1,4 lÇn ®é Èm tèt nhÊt Wo tuú theo ph−¬ng tiÖn ®Çm nÐn. - NÕu trong qu¸ tr×nh thi c«ng bÞ m−a c¸t qu¸ Èm th× sau khi r¶i nªn dïng m¸y san trén cho kh« bít. - Nªn r¶i c¸t trùc tiÕp v o lßng ®−êng, thi c«ng ®Õn ®©u r¶i ®Õn ®Êy, kh«ng nªn ®æ ë lÒ tr−íc v× theo kinh nghiÖm, nh− vËy c¸t dÔ bÞ bÈn l m gi¶m hÖ sè thÊm v l−îng hao hôt nhiÒu. - Sau khi thi c«ng xong tÇng ®Öm c¸t, th× ph¶i thi c«ng ngay tÇng mãng cña kÕt cÊu mÆt ®−êng, kh«ng nªn ®Ó gi¸n ®o¹n qu¸ 2-3 ng y nhÊt l trong mïa m−a, nh− vËy míi ®¶m b¶o ®−îc tÇng ®Öm c¸t kh«ng bÞ ph¸ háng hoÆc gi¶m chÊt l−îng. §ång thêi, kh«ng cho xe ch¹y trªn mÆt cña tÇng ®Öm c¸t sau khi thi c«ng xong. - §Ó kiÓm tra ®é chÆt cña tÇng ®Öm c¸t cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p dao ®ai (c¸t h¹t nhá) hoÆc phÔu rãt c¸t (c¸t h¹t to cã lÉn sái s¹n). 1.6.2. C¸c biÖn ph¸p tho¸t n−íc ra khái khu vùc mÆt ®−êng vµ nÒn ®Êt a) R nh x−¬ng c¸. R nh x−¬ng c¸ th−êng dïng ®Ó tho¸t n−íc tõ tÇng ®Öm c¸t khi l−îng n−íc cÇn thÊm ra kh«ng lín v chñ yÕu dïng ®Ó tho¸t n−íc thÊm tõ trªn xuèng qua mÆt ®−êng (ë c¸c lo¹i mÆt ®−êng hë nh− mÆt ®−êng ®¸ d¨m hoÆc cÊp phèi). imÆt ilÒ TÇng läc ngù¬c i=12% 0.6m >0.2m >0.25m H×nh 1.13. Bè trÝ r nh x−¬ng c¸ trªn mÆt c¾t ngang R nh x−¬ng c¸ víi cÊu t¹o ®Þnh h×nh th−êng réng 0.3m, cao 0.2 m trong ®æ ®Çy ®¸ ®Ó n−íc thÊm qua. Khi dïng c¸t th× ®Çu phÝa ngo i ta luy cña r nh x−¬ng c¸ ph¶i xÕp ®¸ mét ®o¹n http://www.ebook.edu.vn 17
tèi thiÓu l 0.25m. §Ó tr¸nh ®Êt lÒ ®−êng chui v o r nh g©y t¾c r nh cÇn ph¶i thiÕt kÕ m ng phñ tr−íc khi ®¾p ®Êt lÒ ®−êng: nh− cá lËt ng−îc,... Cá lËt ngù¬c H×nh 1.14. CÊu t¹o mÆt c¾t ngang r nh x−¬ng c¸ NÕu ®Êt nÒn ®−êng l lo¹i kh«ng thÊm hay Ýt thÊm n−íc v ®iÒu kiÖn l chØ cã n−íc m−a thÊm qua mÆt ®−êng th× cã thÓ kh«ng cÇn l m tÇng ®Öm c¸t m chØ l m hÖ thèng r nh x−¬ng c¸. a) Khi ®é dèc däc id ≤ 2% b) Khi ®é dèc däc id > 2% H×nh 1.15. Bè trÝ r nh x−¬ng c¸ trªn mÆt b»ng. §¸ l m r nh th−êng dõng lo¹i ®¸ 6x8, dïng ®¸ 0.5 - 1.5 cm chÌn kÝn mÆt. Th−êng bè trÝ r nh x−¬ng c¸ so le nhau víi cù ly L = 6 - 10 m, trªn ®o¹n ®−êng cong th× r nh x−¬ng c¸ chØ bè trÝ ë phÝa bông víi cù ly L = 5 m. Tr−êng hîp ®é dèc däc id > 2% th× r nh x−¬ng c¸ ® o xiªn mét gãc α = 60-70o xu«i theo h−íng dèc. §Ó tËp trung n−íc v o r nh, lßng ®−êng ph¶i b¹t dèc v o miÖng r nh víi ®é dèc 12% trong ph¹m vi 0.6 m tr−íc cöa r nh. Tr×nh tù thi c«ng r nh x−¬ng c¸: - §Çm chÆt ®Êt nÒn ®−êng d−íi tÇng ®Öm c¸t ®Õn ®é chÆt yªu cÇu trong ph¹m vi chiÒu d y kh«ng nhá h¬n 40cm kÓ tõ ®¸y tÇng ®Öm c¸t. http://www.ebook.edu.vn 18
- § o c¸c r nh x−¬ng c¸ víi ®é dèc tèi thiÓu l 3%. Cã thÓ dïng m¸y san hoÆc m¸y ñi cã l¾p l−ìi ® o phô phÝa sau m¸y, l−ìi ® o phô n y cã bÒ réng v chiÒu cao b»ng kÝch th−íc r nh. - TiÕn h nh ®¾p c¸t hoÆc ®¸ trong r nh x−¬ng c¸ nh− thiÕt kÕ. - §¾p tÇng läc ng−îc. - §¾p lÒ ®−êng. b) èng tho¸t n−íc. Trong tr−êng hîp l−îng n−íc tho¸t kh¸ lín v cã thÓ gåm c¶ n−íc mao dÉn phÝa d−íi lªn th× dïng c¸c èng tho¸t n−íc ®Ó thay thÕ cho r nh x−¬ng c¸. C¸c èng th−êng cã ®−êng kÝnh do = 80-100mm, nÕu dïng èng s nh ph¶i ®Æt s©u xuèng d−íi lÒ tèi thiÓu 40cm. §Çu èng phÝa trong ph¶i ngËp v o trong bé phËn thu n−íc mét kho¶ng b»ng do, phÝa ngo i thß ra 3o ®Ó èng kh«ng bÞ t¾c, bÈn. imÆt èng tho¸t n−íc do i=12% do do H×nh 1.16. Bè trÝ èng tho¸t n−íc tõ tÇng ®Öm c¸t qua lÒ. imÆt 3 2 1 i = 12 % 1. §¸ cì lín 35-50mm, 2. §¸ hoÆc sëi nhá 5-10mm ®¾p xung do quanh theo nguyªn lý tÇng läc ng−îc. 3. èng thu n−íc 2 3 1 H×nh 1.17. CÊu t¹o bé phËn thu n−íc ë ®Çu èng c) H o thu n−íc ngang. Th−êng dïng ®Ó tho¸t n−íc mÆt ®−êng v phÇn trªn nÒn ®−êng ë nh÷ng chç cã ®é dèc däc tuyÕn lín h¬n ®é dèc ngang, ë nh÷ng chç cã ®−êng cong ®øng lâm, ë nh÷ng n¬i tõ nÒn ® o chuyÓn sang nÒn ®¾p. ë nh÷ng chç n y n−íc th−êng ch¶y thÊm däc trong tÇng ®Öm c¸t hoÆc trong tÇng ®¸ d¨m, cuéi sái cã ®é rçng lín. http://www.ebook.edu.vn 19
2 2 3 3 BnÒn BmÆt 1 1 a) H o thu n−íc ngang ch¶y vÒ mét bªn b) H o thu n−íc ngang ch¶y vÒ hai bªn H×nh 1.18. S¬ ®å bè trÝ h o thu n−íc ngang trªn b×nh ®å 1. H o thu n−íc 2. Cöa tho¸t n−íc ra ngo i ta luy 3. LÒ ®−êng BnÒn BmÆt 1 2 3 a) BnÒn BmÆt 1 2 3 b) BnÒn BmÆt 1 2 3 4 c) H×nh 1.19. S¬ ®å bè trÝ h o thu n−íc ngang trªn tr¾c ngang a) H o thu n−íc ngang ë nÒn ®¾p. b) H o thu n−íc ngang vÒ mét phÝa dïng ë nÒn nöa ® o nöa ®¾p; c) H o ngang tho¸t n−íc v o èng däc dïng ë nÒn kh«ng ® o kh«ng ®¾p 1. KÕt cÊu ¸o ®−êng 2. TÇng ®Öm c¸t tho¸t n−íc 3. H o thu n−íc 4. R nh cã bè trÝ èng däc. §¸y h o thu n−íc ngang th−êng ® o s©u d−íi 0.15m kÓ tõ ®¸y tÇng c¸t ®Öm, trong h o cã thÓ ®Æt èng suèt c¶ chiÒu d i hoÆc ë chç gÇn ®Çu tho¸t. C¸c èng thu n−íc cã ®ôc lç hoÆc xÎ khe ë nöa mÆt d−íi ®Ó cho n−íc tõ tÇng c¸t ®Öm thÊm v o. ë c¸c ®o¹n kh«ng ®Æt èng th× t¹o h o thu n−íc theo nguyªn t¾c r nh ngÇm cã tÇng läc ng−îc ®¾p xung quanh ®Ó tr¸nh c¸t theo n−íc thÊm v o r nh. http://www.ebook.edu.vn 20