Thi công mặt đường ô tô - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

312
lượt xem 120
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các vấn đề chung về xây dựng mặt đ-ờng ô tô 1.1. cấu tạo, yêu cầu với mặt đ-ờng. 1.1.1. Khái niệm. Mặt đ-ờng l một kết cấu gồm một hoặc nhiều tầng, lớp vật liệu khác nhau, có c-ờng độ v độ cứng lớn đem đặt trên nền đ-ờng để phục vụ cho xe chạy. Mặt đ-ờng l một bộ phận rất quan trọng của đ-ờng. Nó cũng l bộ phân đắt tiền nhất. Mặt đ-ờng tốt hay xấu sẽ ảnh h-ởng trực tiếp tới chất l-ợng chạy xe: an to n, êm thuận, kinh tế. Do vậy ngo i...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thi công mặt đường ô tô - Chương 1

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