Bài giảng Kỹ thuật hạ tầng giao thông - Phần 3 - Chương 4: Công trình nền mặt đường - Phạm Đức Thanh

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật hạ tầng giao thông - Phần 3 - Chương 4: Công trình nền mặt đường - Phạm Đức Thanh

1. CHƯƠNG 5. CÔNG TRÌNH NỀN MẶT ĐƯỜNG 5.1 Khái niệm công trình nền đường và các yêu cầu đối với nền đường Nền đường ô tô là một công trình bằng đất có tác dụng: - Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo nên một dải đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang đáp ứng được điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận, kinh tế. - Làm cơ sở cho áo đường: Lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu đựng tác dụng của xe do đócóảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả kết cấu áo đường 1 Các yêu cầu đối với nền đường a/ Nền đường phải đảm bảo luôn luôn ổn định toàn khối: nghĩa là kích thước hình học và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn cảnh không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe. b/ Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định: tức là đủ độ bền khi chịu cắt trượt và không bị biến dạng quá nhiều (hay không được tích luỹ biến dạng) dưới tác dụng của áp lực bánh xe chạy qua. Nếu không đảm bảo yêu cầu này thì kết cấu áo đường sẽ bị phá hoại. c/ Nền đường phải được đảm bảo 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. 2 5.2 Các dạng nền đuờng (1/5) Nền đường đắpthấp: Chiều cao đắpH 6m. Độ dốctaluytuỳ thuộcloạivậtliệu đắp, phầndưới độ dốccấutạothoảihơn, phần trên đắp thông thường. Giữaphầndướivàphầntrêncóthể có bậc rộng 1-2m. 3 1
2. 5.2 Các dạng nền đuờng (2/5) Nền đường nửa đào, nửa đắp: Độ dốctaluyđào, đắpthường khác nhau. Chân taluy dương có bố trí rãnh thoát nướcdọc. Nền đường đào chữ L : Chân taluy dương có bố trí rãnh thoát nướcdọc. Độ dốctaluydương tuỳ thuộcloại vậtliệunền đào. 4 5.2 Các dạng nền đuờng (3/5) Nền đường đào chữ U : Chân taluy dương có bố trí rãnh thoát nướcdọc. Độ dốctaluydương tuỳ thuộc loạivậtliệunền đào. Nền đường kếthợpvới tường chắn(kèchân) Thường là nền đường đắp trên sườncóđộ dốckhá lớn. 5 5.2 Các dạng nền đuờng (4/5) Nền đường kếthợpvớikèđávai đường : Thường là nền đường trong thành phố vớimục đích tiếtkiệmdiện tích chiếmdụng. Kè đá được xây sát mép mặt đường . Nền đường kếthợpvớitường chắnchống sụttaluydương. Thường là nền đường đào có độ dốctaluydương lớn, kém ổn định. 6 2
3. 5.2 Các dạng nền đuờng (5/5) Nền đường kếthợpvớitường chắncó móng cọcsâuchống trượtsâutaluy dương. Thường là nền đường đào có độ dốc taluy dương lớn, kém ổn định, dễ bị trượtsâu. Đường hầm 7 5.3 Thiếtkế mái đường đào Bảng 24 TCVN 4054 - 2005 8 5.4 Thiếtkế mái đường đắp Bảng 25 TCVN 4054 - 2005 9 3
4. 5.5 Xây dựng nền đường trên nền đấtyếu 5.5.1 Khái niệm về đất yếu Đất yếu là các loại đất có: + Sức chịu tải nhỏ (khoảng 0,5 – 1,0 daN/cm2) + Có tính nén lún lớn + Hầu như bão hòa nước + Có hệ số rỗng lớn (e>1) + Môđun biến dạng thấp (thường Eo = 50 daN/cm2) + Lực chống cắt nhỏ Đất yếu là các vật liệu mới hình thành (từ 10.000 đến 15.000 năm tuổi) Có thể chia làm 3 loại: + Đất sét hoặc đất á sét bụi mềm, có hoặc không có chất hữu cơ; + Than bùn; + Các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn. 10 5.5.2 Các dạng phá hoại nền đường đắp trên nền đất yếu Sơ đồ độ lún và chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên 11 5.5.2 Các dạng phá hoại nền đường đắp trên nền đất yếu Phá hoại do trượt sâu ở nền đắp thực nghiệm gần Bordeaux (Pháp) 12 4
5. Hai kiểu phá hoại xảy ra sau khi đào đắp đất a) Tôn cao nền đắp; b) Đào ở chân taluy nền đắp 13 Các phá hoại dạng đường cong tròn a) Có đường nứt do kéo trong nền đắp; 14 b) Không có đường nứt kéo trong nền đắp 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu Khi xây dựng nền đường trên đất yếu thì phải tính toán đảm bảo ổn định cho nền đường trong suốt qúa trình khai thác con đường. Nếu không đảm bảo thì cần có các biện pháp xử lý thích hợp khi xây dựng. 15 5
6. 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu Trên thực tế có thể chia ra ba nhóm biện pháp xử lý như sau : Nhóm 1: Thay đổi sửa chữa đồ án thiết kế như: + Giảm chiều cao nền đắp. + Thay đổi vị trí tuyến tới chỗ khác. + Dùng vật liệu nhẹ để đắp nền đường như xỉ, tro công nghiệp 16 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu Nhóm 2: Các biện pháp liên quan tới: + Bố trí thời gian: xây dựng theo giai đoạn + Các giải pháp về vật liệu (làm bệ phản áp, đắp bằng vật liệu nhẹ, đào bỏ một phần hay toàn bộ lớp đất yếu ), + Gia tải tạm thời Xây dựng nền đường theo giai đoạn 17 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu Nhóm 3: Các biện pháp xử lý chính bản thân nền đất yếu nhằm cải thiện các tính chất của đất: c1. Dùng cọc cát , giếng cát. 18 6
7. c1. Dùng cọc cát , giếng cát (tiếp) Thi công cọc cát Các bước làm cọc cát bằng 19 phương pháp nổ mòn c1. Dùng cọc cát , giếng cát (tiếp) Khoan các lỗ bằng phương pháp xói nước Tạo lỗ cọc cát bằng phương pháp đóng ống thép 20 a) Thiết bị tạo lỗ; b) Sơ đồ mũi ống thép 21 Quá trình thi công cọc cát 7
8. Quá trình thi công cọc cát (tiếp) 22 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu (5/6) c2. Sử dụng bấc thấm. Cấu tạo bấc thấm Thi công cắm bấc thấm 23 c2. Sử dụng bấc thấm (tiếp) Thi công bấc thấm 24 a) Thiết bị cắm bấc thấm; b) Ống lồng bấc thấm 8
9. c2. Sử dụng bấc thấm (tiếp) Mạng lưới các đường thấm a) Đường thấm thẳng đứng; b) Rãnh thấm 25 c3. Cọc balát, cọc đất đágia cố vôi Quá trình thi công cột ba lát 1. Khoan lỗ bằng chấn động và xói nước 2. Cho vật liệu rời vào đầm bằng đầm chấn động, kết hợp kéo đầu đầm lên 3. Cột ba lát đã làm xong 26 c3. Cọc balát, cọc đất đágia cố vôi (tiếp) Máy thi công cọc đất gia cố vôi (xi măng) LPS3 27 a) Sơ đồ; b) Mũi khoan; c) Dạng chung 9
10. 5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu c4. Nền cọc Nền đắp trên cọc a) Cọc độc lập b) Cọc có liên kết bằng tấm bê tông cốt thép 28 5.5.2 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu c4. Nền cọc (tiếp) 29 5.6. Khái niệm mặt đường Mặt đường là phần xe chạy được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệu có độ cứng và cường độ cao hơn so với đất nền đường đảm bảo chịu được tác động của tải trọng xe và các yếu tố thiên nhiên. 30 10
11. Mặt đường có kết cấu đồng đều trên toàn mặt cắt ngang Mặt đường có kết cấu không đồng đều trên toàn mặt cắt ngang Mặt đường cấp cao (có dải phân cách) 31 5.7. Các yêu cầucơ bản đốivớimặt đường Mặt đường phải đủ cường độ và độ ổn định trong suốtthờikỳ khai thác, nghĩa là mặt đường phảichịu đượctảitrọng xe và các yếutố thiên nhiên , cường độ ít bị thay đổi theo mùa trong nămvàtrongsuốtthờikỳ khai thác. Mặt đường phảicóđủ độ bằng phẳng để đảmbảo cho xe chạyvớivậntốc thiếtkế . Độ bằng phẳng phụ thuộcvàochấtlượng của các loạivậtliệuxây dựng lớpmặtvàphương pháp thi công. Mặt đường phảicóđủ độ bám đảmbảochoxechạyan toàn. Mặt đường không bụi để đảmbảovệ sinh môi trường và bảo đảmsứckhoẻ cho ngườivàgiasúcvenđường. 32 5.8. Phân loại mặt đường 5.8.1. Phân loại mặt đường theo tính chất sử dụng Theo quy trình thiết kế mặt đường 22TCN 211-93 phân ra mặt đường: 33 11
12. 5.8.2. Phân loại theo phương pháp thiết kế -Mặt đường mềm: là loạimặt đường chịunénlàchủ yếuvàđánh giá cường độ củamặt đường thông qua độ lún dướitácdụng củatảitrọng. Nó bao gồm tất cả các loại mặt đường trừ mặt đường bêtông ximăng. (mặt đường làm bằng hỗn hợp đá nhựa, bằng sỏi đá, đất hoặc đá , đất gia cố chất liên kết ) 34 5.8.2. Phân loại theo phương pháp thiết kế - Mặt đường cứng: là kếtcấumặt đường có lớpmặthoặclớp móng làm bằng bêtông ximăng Mặt đường cứng được thiếtkế dựa theo lý thuyết “tấm trên nền đàn hồi” đồng thờicóxéttớisự thay đổicủanhiệt độ và củacác nhân tố khác gây ra vớitấm bêtông. 35 5.9. Ví dụ một số loại mặt đường thường gặp 1. Mặt đường cấpphối: đồi, suối, nghiền. 36 12
13. 2. Mặt đường đádăm (Macadam) 37 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 38 Mặt đường bê tông nhựa rải nóng 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 39 Mặt đường bê tông nhựa 13
14. 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 40 Mặt đường asphan rải nóng ít đá găm 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 41 Mặt đường asphan rải nóng nhiều đá găm 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 42 Đánhựa thấm ướt 14
15. 3. Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa. 43 Lớp mặt đánhựa đặc kín – Cỡ hạt 10 mm 4. Mặt đường bêtông ximăng 44 Thi công mặt đường BTXM nông thôn 4. Mặt đường bêtông ximăng 45 Thi công mặt đường bêtông ximăng bằng máy hiện đại 15
16. 5.10. Giới thiệu một số loại máy thi công mặt đường Sơ đồ trạm trộn 46 47 Sơ đồ trộn, rải lớp vữa nhựa Sơ đồ trộn, rải lớp vữa nhựa (tiếp) 48 16
17. Toàn cảnh rải và đầm nén lớp mặt bằng bê tông asphan rải nóng 49 50 Lu bánh lốp 51 Lu bánh thép bọc cao su 17
18. Lu chấn động hiện đại 52 53 Lu chấn động hiện đại Lu tĩnh thông thường 54 18
19. Máy rải hiện đại 55 56 Máy vận chuyển bitum hiện đại Xe tưới nhựa hiện đại đang thi công lớp láng mặt 57 19