Bài giảng Xây dựng nền đường

Nội dung text: Bài giảng Xây dựng nền đường

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN ĐƯỜNG BỘ  BÀI GIẢNG HÀNỘI, 2007
2. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG CHƯƠNG 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG $1 - YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG VÀ CÔNG TÁC THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG 1.1. Yêu cầu đối với nền đường. - Nền đường là bộ phận chủ yếu của công trình đường. Nhiệm vụ của nó là đảm bảo cường độ và độ ổn định của áo đường. Nó là nền tảng của áo đường; cường độ, tuổi thọ và chất lượng sử dụng của áo đường phụ thuộc rất lớn vào cường độ và độ ổn định của nền đường. - Nền đường yếu, áo đường sẽ biến dạng rạn nứt và hưhỏng nhanh. Do đó nền đường cần đảm bảo các yêu cầu sau : + Đảm bảo ổn định toàn khối. + Đủ cường độ. + Đảm bảo ổn định cường độ trong suốt thời kỳ khai thác. - Yêu tố chủ yếu ảnh hưởng tối cường độ và độ ổn định của nền đường là : + Tính chất của đất nền đường. (vật liệu xây dựng nền đường). + Phương pháp thi công đặc biệt là chất lượng đầm lèn. + Biện pháp thoát nước và biện pháp bảo vệ nền đường. - Trong từng điều kiện cụ thể, có thể xảy ra các hiện tượng hưhỏng sau đối với nền đường : + Nền đường bị lún: Nguyên nhân: * Do dùng loại đất không tốt. * Do lu lèn không đủ độ chặt. * Do đắp nền đường trên đất yếu mà không xử lý hoặc sử lý không phù hợp + Nền đường bị trượt: do nền đường đắp trên sườn dốc mà không rẫy cỏ, đánh bậc cấp + Nền đường bị nứt: Nguyên nhân: * Do đắp nền đường bằng đất quá ẩm. * Do đắp bằng đất không đúng quy cách (chứa hàm lượng hữu cơnhiều, lẫn cỏ rác, chứa muối hoà tan ). * Do nền đường bị lún không đều. + Sụt lở mái ta luy: Nguyên nhân: * Do nền đắp quá cao (>6m) hoặc đào quá sâu (>12m). * Do độ dốc mái ta luy nền đào hoặc nền đắp không phù hợp (do thiết kế hoặc thi công không đúng). Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 1
3. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG a)Lún b) Trượt trên sườn dốc c) Sụt ta luy 1.2 Yêu cầu với công tác thi công nền đường. Trong xây dựng đường, công tác làm nền đường chiếm tỷ lệ khối lượng rất lớn, nhất là đường vùng núi, đòi hỏi nhiều sức lao động máy móc, xe vận chuyển, cho nên nó còn là một trong những khâu mấu chốt ảnh hưởng tới thời hạn hoàn thành công trình. Mặt khác chất lượng của nền đường cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng chung của công trình nền đường. Vì vậy trong công tác tổ chức thi công nền đường phải bảo đảm: 1. Đảm bảo nền đường có tính năng sử dụng tốt. Vị trí, cao độ, kích thước mặt cắt, quy cách vật liệu, chất lượng đầm nén phải phù hợp với hồ sơthiết kế và các quy định hữu quan trong quy phạm kỹ thuật thi công. Yêu cầu này có nghĩa là phải làm tốt công tác lên khuôn đường phục vụ thi công, phải chọn vật liệu sử dụng một cách hợp lý, phải lập và hoàn chỉnh các quy trình thao tác kỹ thuật thi công và chế độ kiểm tra, nghiệm thu chất lượng. 2. Chọn phương pháp thi công thích hợp tuỳ theo các điều kiện về địa hình, tình huống đào đắp, loại đất đá, cự ly vận chuyển, thời hạn thi công và công cụ thiết bị. Ví dụ - Khi gặp đá cứng thì biện pháp thích hợp là phương pháp thi công nổ phá. - Khi khối lượng công việc rất nhỏ, mà máy móc lại ở xa thì nên dùng thủ công. 3. Chọn máy móc thiết bị thi công hợp lý. Mỗi loại phương tiện máy móc chỉ làm việc có hiệu quả trong những phạm vi nhất định. Nếu chọn không đúng thì sẽ không phát huy được hết năng suất của máy. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình địa chất, thuỷ văn, khối lượng công việc, cự ly vận chuyển để chọn loại máy cho thích hợp. 4. Phải điều phối và có kế hoạch sử dụng tốt nguồn nhân lực, máy móc, vật liệu một cách hợp lý, làm sao “tận dụng được tài năng con người và của cải” để tăng năng suất lao động, hạ giá thành và bảo đảm chất lượng công trình. Trong thi công, cố gắng giảm thiểu thời gian máy chết, điều phối máy móc hợp lý để nâng cao thời gian làm việc của máy. Có thể tận dụng vật liệu điều phối ngang và điều phối dọc để đắp nền đường, tận dụng vật liệu địa phương để hạ giá thành sản phẩm. 5. Các khâu công tác thi công nền đường phải tiến hành theo kế hoạch thi công đã định. Các hạng mục công tác xây dựng nền đường phải phối hợp chặt chẽ, công trình nền đường cũng phải phối hợp tiến độ với các công trình khác và tuân thủ sự bố trí sắp xếp thống nhất về tổ chức và kế hoạch thi công của toàn bộ công việc xây dựng đường nhằm hoàn thành nhiệm vụ thi công đúng hoặc trước thời hạn. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 2
4. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG 6. Tuân thủ chặt chặt chẽ quy trình kỹ thuật và quy tắc an toàn trong thi công. Thi công nền đường phải quán triệt phương châm an toàn sản xuất, tăng cường giáo dục về an toàn phòng hộ, quy định các biện pháp kỹ thuật đảm bảoan toàn, nghiêm túc chấp hành quy trình làm việc an toàn, làm tốt công tác đề phòng tai nạn, bảo đảm thi công thực sự an toàn. 1.3. Một số dạng nền đường thường gặp. 1.3.1. Nền đường đắp thông thường. B b m 1: Thïng ®Êu Nền đường thông thường Trong đó: B – Chiều rộng của nền đường (m) b - Chiều rộng của dải hộ đạo được bố trí khi chiều cao từ vai đường đến đáy thùng đấu lớn hơn 2m. Với đường cao tốc và đường cấp I, b không được vượt quá 3m, với các cấp đường khác b rộng từ 1-2m. m - Độ dốc của taluy nền đắp được xác định theo loại đất đắp, chiều cao taluy và điều kiện địa chất công trình của đáy nền đường. Khi chất lượng của đáy nền đắp tốt m được lấy theo bảng sau. Độ dốc mái taluy nền đắp (theo TCVN 4054) Chiều cao mái taluy nền đắp Loại đất đắp Dưới 6m Từ 6-12m Các loại đá phong hoá nhẹ 1:1-1:1,3 1:1,3-1:1,5 Đá dăm, sỏi sạn, cát lẫn sỏi sạn, cát hạt lớn, 1:1,5 1:1,3-1:1,5 cát hạt vừa, xỉ quặng Cát nhỏ, cát bột, đất sét, á cát 1:1,5 1:1,75 Đất bụi, cát mịn 1:1,75 1:1,75 1.3.2. Nền đường đắp ven sông. B :m Mùc n•íc thiÕt kÕ Mùc n•íc th•êng xuyªn 1 Nền đường đắp ven sông Cao độ vai đường phải cao hơn mực nước lũ thiết kế kể cả chiều cao sóng vỗ và cộng thêm 50cm. Tần suất lũ thiết kế nền đường ôtô các cấp cho ở bảng sau: Tần suất lũ thiết kế nền đường Đường cao Đường Đường Cấp đường Đường cấp IV,V tốc, cấp I cấp II cấp III Tần suất lũ thiết kế 1% 2% 4% xác định theo tình hình cụ thể Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 3
5. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Phải căn cứ vào dòng nước, tình hình sóng gió và xói mòn mà gia cố taluy nền đắp thích hợp. 1.3.3. Nền đường nửa đào, nửa đắp. >5m n B 1: m 1: b Nền đường nửa đào, nửa đắp Khi độ dốc ngang của mặt đất tự nhiên dốc hơn 1:5 thì phải đánh cấp mái taluy tiếp giáp giữa nền đường và sườn dốc (kể cả theo hướng của mặt cắt dọc) chiều rộng cấp không nhỏ hơn 1m, đáy cấp phải dốc nghiêng vào trong 2-4%. Trước khi đánh cấp phải đào bỏ đất hữu cơvà gốc cây. Khi mở rộng nền đường do nâng cấp cải tạo thì phải đánh cấp mái taluy tiếp giáp giữa nền đường cũ và nền đường mở rộng. Chiều rộng cấp của đường cao tốc, đường cấp I thường là 2m, loại đất đắp nên dùng đất đắp nền đường cũ. 1.3.4. Nền đường có tường giữ chân (tường chắn ở chân taluy) Khi đất tương đối tơi xốp dễ trượt chân taluy thì nên làm tường giữ chân. Tường chân tương đối thấp, chiều cao không quá 2m, đỉnh rộng 0,5-0,8m, mặt trong thẳng đứng, mặt ngoài dốc 1:0,2 - 1:0,5 bằng đá xây hoặc xếp khan. Với nền đường đắp qua các đoạn ruộng nước, có thể làm tường giữ chân cao không quá 1,5 m bằng đá xây vữa ở chân mái taluy đắp. n B 1: m 1: Ruéng lóa b Nền đường có tường giữ chân Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 4
6. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Khi nền đường đắp trên sườn dốc có xu hướng trượt theo sườn dốc hoặc để gia cố đất đắp trả phần đánh cấp ở chân taluy thì có thể dùng nền đường có tường chân. Tường chân có mặt cắt hình thang, đỉnh tường rộng trên 1m, mặt ngoài dốc từ 1:0,5-1:0,75, chiều cao không quá 5m xây đá. Tỷ số mặt cắt ngang của tường trên mặt cắt ngang của nền đường 1:6-1:7. 1.3.5. Nền đường có tường giữ ở vai Nền đường nửa đào nửa dào nửa đắp trên sườn dốc đá cứng, khi phần đắp không lớn nhưng taluy kéo dài khá xa khi đắp thì nên làm tường giữ ở vai. Tường giữ ở vai đường không cao quá 2m, mặt ngoài thẳng đứng, mặt đáy dốc nghiêng vào trong 1:5 làm bằng đá tại chỗ. Khi tường cao dưới 1m, chiều rộng là 0,8m, tường cao trên 1m chiều rộng là 1m, phía trong tường đắp đá. Chiều rộng bờ an toàn L lấy nhưsau: Nền đá cứng ít phong hoá: L = 0,2- 0,6m; nền đá mềm hoặc đá phong hoá nặng L = 0,6-1,5m; đất hạt lớn đầm chặt L = 1,0 - 2,0m. Với đường cao tốc, đường cấp I thì làm bằng đá xây vữa, các đường khác chỉ xây vữa 50cm phía trên. :n B 1 L Nền đường có tường giữ ở vai 1.3.6. Nền đường đào m 1: §Êt 1 §¸ : B n :n 1 Nền đường đào Độ dốc mái taluy nền đào đất phải căn cứ vào độ dốc của các tuyến đường hiện hữu gần đó và tình hình ổn định của các hòn núi tự nhiên, tham khảo bảng sau: Độ dốc mái taluy nền đào Chiều cao taluy (m) Độ chặt < 20 20-30 Keo kết 1:0,3-1:0,5 1:0,5-1:0,75 Chặt, chặt vừa 1:0,5-1:1,25 1:0,75-1:1,5 Tương đối xốp 1:1-1:1,5 1:1,5-1:1,75 Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 5
7. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ghi chú:- Với đường cao tốc, đường cấp dùng độ dốc mái taluy tương đối thoải. - Đất loại cát, đất sỏi sạn và các loại đất dễ mất ổn định sau khi mưa thường phải dùng đọ dốc mái taluy tương đối thoải. - Đất cát, đất hạt nhỏ thì chiều cao mái taluy không quá 20m. Độ dốc mái taluy đào đá phải căn cứ vào loại đá, cấu tạo địa chất, mức độ phong hoá của đá, chiều cao taluy, tình hình nước ngầm và nước mặt mà xác định. Trong trường hợp bình thường độ dốc mái taluy đào đá có thể xác định theo bảng sau: Độ dốc mái taluy đào đá Chiều cao taluy Loại đá Mức độ phong hoá 6m) và đắp thấp (H<=6m). Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 6
8. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG 2.2. Phân loại đất nền đường : - Có nhiều cách phân loại đất nền đường: 2.2.1. Phân loại theo mức độ khó dễ khi thi công : - Đất: được phân thành 4 cấp: CI,CII,CIII,CIV ( cường độ của đất tăng dần theo cấp đất). Đất cấp I,II thường không được dùng để đắp nền đường mà chỉ dùng đất cấp III và cấp IV. - Đá: được phân thành 4 cấp: CI,CII,CIII,CIV ( cường độ của đá giảm dần theo cấp đá). 2 Đá CI: Đá cứng, có cường độ chịu nén > 1000 daN/cm . 2 Đá CII: Đá tương đối cứng, có cường độ chịu nén từ 800-1000 daN/cm . 2 Đá CIII: Đá trung bình, có cường độ chịu nén từ 600-800 daN/cm . 2 Đá CIV: Đá tương đối mềm, giòn, dễ dập, có cường độ chịu nén khối lượng khác nhau, đồng thời phương pháp thi công cũng khác nhau -> giá thành xây dựng khác nhau) 2.2.2. Phân loại theo tính chất xây dựng : Cách phân loại này cho người thiết kế, thi công biết được tính chất, đặc điểm và điều kiện áp dụng của mỗi loại đất. Theo tính chất xây dựng người ta phân thành: - Đá: các loại đá phún xuất, trầm tích, biến chất ở trạng thái liền khối hoặc rạn nứt. Đá dùng để đắp nền đường rất tốt đặc biệt là tính ổn định nước. Tuy nhiên do có giá thành cao nên nó ít được dùng để xây dựng nền đường mà chue yếu dùng trong xây dựng mặt đường. - Đất: là vật liệu chính để xây dựng nền đường. Đất có thể chia làm hai loại chính: + Đất rời: ở trạng thái khô thì rời rạc, chứa không quá 50% các hạt >2mm , chỉ số dẻo Ip 1, gồm các loại như: đất á cát, á sét, sét. Có rất nhiều loại đất khác nhau, tuy nhiên trong xây dựng nền đường thì vấn đề quan trọng nhất là phải chọn được loại đất phù hợp với từng công trình nền đường, đặc biệt là phù hợp với chế độ thuỷ nhiệt của nền đường. * Đất cát: Là loại vật liệu rất kém dính (c=0), trong đó không hoặc chứa rất ít hàm lượng đất sét. Do vậy đất sét là loại vật liệu có thể dùng cho mọi loại nề đường đặc biệt các đoạn chịu ảnh hưởng nhiều của nước. * Đất sét: Trong đất chứa nhiều thành phần hạt sét, có lực dính C lớn. Khi đầm chặt cho cường độ khá cao. Tuy nhiên do có nhiều hạt sét nên đất sét là vật liệu Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 7
9. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG kém ổn định với nước, khi bị ngâm nước hoặc bị ẩm, cường độ của nó giảm đi rất nhiều. Do đó, đất sét thường chỉ dùng ở những nơi không hoặc ít chịu ảnh hưởng của nước. * Đất cấp phối, sỏi đồi: Là loại cấp phối tự nhiên, có nhiều ở vùng trung du, đồi núi thấp. Trong thành phần hạt, sỏi sạn chiếm tỷ lệ tương đối lớn, khi đầm chặt cho cường độ rất cao ( E0 1800daN/cm2). Tuy nhiên trong thành phần của nó cũng chứa một hàm lượng sét nhất định nên nó cũng là loại vật liệu kém ổn định với nước. Do vậy, vật liệu này chỉsử dụng ở những nơi ít chịu ảnh hưởng của nước, hoặc để làm lớp trên cùng của nền đường. * Đất á sét, á cát: Là loại đất có tính chất ở mức độ trung bình giữa đất cát và            đất sét, do vậy nó cũng được dùng phổ biến trong xây dựng nền đường. a) Đất sét b) Đất cát c) Đất á cát, á sét * Các loại đất sau không dùng để đắp nền đường: Đất chứa nhiều chất hữu cơ, đất than bùn, đất chứa nhiều lượng muối hoà tan, đất có độ ẩm lớn. $3 . CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG. Khi chọn các phương pháp thi công nên đường phải căn cứ vào loại tính chất công trình, thời hạn thi công, điều kiện nhân vật lực, thiết bị hiện có. Sau đây là các phương pháp thi công nền đường chủ yếu. 4.1 – Thi công bằng thủ công. - Dùng dụng cụ thô sơvà các công cụ cải tiến, dựa vào sức người là chính để tiến hành thi công. - Có chất lượng và năng suất thấp. - Phương pháp thi công này thích hợp với công trình có khối lượng công tác nhỏ, cự ly vận chuyển ngắn trong điều kiện không sử dụng được máy móc (diện thi công quá hẹp, không đủ diện tích cho máy hoạt động). 4.2 – Thi công bằng máy - Chủ yếu là dựa vào các loại máy móc: nhưmáy xới, máy ủi, máy đào, máy xúc chuyển, máy lu v.v để tiến hành thi công. - Phương pháp này cho năng suất cao, chất lượng tốt, là cơsở để hạ giá thành xây dựng. - Phương pháp thi công này thích hợp với công trình có khối lượng đào đắp lớn, yêu cầu thi công nhanh, đòi hỏi chất lượng cao. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 8
10. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG 4.3 – Thi công bằng nổ phá - Chủ yếu là dùng thuốc nổ và các thiết bị cần thiết (khoan lỗ mìn, đào buồng mìn, kíp nổ ) để phá vỡ đất đá. - Thi công bằng thuốc nổ có thể đảm bảo nhanh chóng, không đòi hỏi nhiều nhân lực, máy móc nhưng yêu cầu phải tuyệt đối an toàn. - Phương pháp này thường dùng ở những nơi đào nền đường qua vùng đá cứng mà các phương pháp khác không thi công được. 4.4 – Thi công bằng sức nước - Thi công bằng sức nước là lợi dụng sức nước xói vào đất làm cho đất tở ra, hòa vào với nước, đất lơlửng ở trong nước rồi được dẫn tới nơi đắp. - Nhưvậy, các khâu công tác đào và vận chuyển đất đều nhờ sức nước. Nhận xét : Các phương pháp thi công chủ yếu trên có thể được áp dụng đồng thời trên các đoạn khác nhau, hay phối hợp áp dụng trên cùng một đoạn tuỳ theo điều kiện địa hình địa chất, thủy văn, điều kiện máy móc, thiết bị, nhân lực, điều kiện vật liệu mà áp dụng các phương pháp trên với mức độ cơgiới hoá khác nhau. Hiện nay ở nước ta chủ yếu kết hợp giữa thi công bằng máy và thủ công, trong những trường hợp gặp đất đá cứng thì kết hợp với phương pháp thi công bằng thuốc nổ. $ 4 - TRÌNH TỰ VÀNỘI DUNG THI CÔNG NÊN ĐƯỜNG - Khi tổ chức thi công nền đường phải căn cứ vào điều kiện thiên nhiên, tình hình máy móc, thiết bị, nhân lực để phối hợp thực hiện theo một trình tự thích hợp. - Thông thường các công trình nhỏ cầu nhỏ, cống, kè v.v tiến hành thi công đồng thời với nền đường nhưng thường yêu cầu làm xong trước nền đường, đặc biệt là khi dùng phương pháp tổ chức thi công dây chuyền T(ngµy) L(m) Trình tưthi công nền đường nhưsau: 3.1 – Công tác chuẩn bị trước khi thi công. 3.1.1. Công tác chuẩn bị về mặt kỹ thuật: + Nghiên cứu hồ sơ. + Khôi phục và cắm lại tuyến đường trên thực địa. + Lên ga, phóng dạng nền đường. + Xác định phạm vi thi công. + Làm các công trình thoát nước. + Làm đường tạm đưa các máy móc vào công trường. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 9
11. Chương 1: CÁCVẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG 3.1.2. Công tác chuẩn bị về mặt tổ chức: + Tổ chức bộ phận quản lý chỉ đạo thi công. + Chuyển quân, xây dựng lán trại. + Điều tra phong tục tập quán địa phương, điều tra tình hình khí hậu thủy văn tại tuyến đường v.v 3.2 – Công tác chính + Xới đất + Đào vận chuyển đất. + Đắp đất, đầm chặt đất. + Công tác hoàn thiện: san phầng bề mặt, tu sửa mái dốc ta luy, trồng cỏ. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 10
12. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG $-1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG - Trong giai đoạn chuẩn bị thi công cần phải theo dõi và kiẻm tra các công tác sau: + Dọn dẹp phần đất để xây dựng đường, xây dựng các xí nghiệp và các cơ sở sản xuất, chặt cây đánh gốc, di chuyển các công trình kiến trúc cũ, di chuyển mồ mả. +Xây dựng các xí nghiệp sản xuất, lắp đặt thiết bị, làm kho bãi vật liệu. + Xây dựng nhà ở, nhà làm việc các loại, phòng thĩ nghiệm hiện trường. + Chuẩn bị xe máy thi công và vận chuyển, xưởng sửa chữa xe máy. + Tuyển chọn và đào tạo cán bộ thi công và cơkhí. + Lập bản vẽ thi công. - Khi thi công trong thời hạn vài năm thì nên tiến hành công tác chuẩn bị cho một số hạng mục công tác nào đó rải ra theo thời gian. Ví dụ nếu dự định thi công mặt đường trong năm thứ hai, thì công tác chuẩn bị sản xuất vật liệu và bán thành phẩm xây dựng mặt đường nên tiến hành vào cuối năm thứ nhất chứ không phải ngay từ khi khởi công. Nếu xây dựng sớm quá, sẽ không tránh khỏi tình trạng các thiết bị sản xuất của xí nghiệp sản xuất phải chờ việc lâu dài, trong khi có thể phục vụ cho các công trình khác. - Nên phân bố các công tác chuẩn bị theo thời gian để giảm bớt chi phí phải chi đồng thời và có thể tiến hành công tác chuẩn bị bằng một lực lượng và nhiều phương tiện nhỏ. Tuy nhiên cần phải bảo đảm hoàn thành kịp thời bởi vì nếu để công tác chuẩn bị chậm trễ thì sẽ ảnh hưởng xấu đến thời gian xây dựng công trình. - Việc chuẩn bị các hạng mục nêu trên phải được hoàn thành trong thời gian 90 ngày kể từ khi khởi công. Riêng phòng thí nghiệm hiện trường và các thiết bị thí nghiệm phải hoàn thành trong 60 ngày kể từ khi khởi công. - Chi tiết các hạng mục của công tác chuẩn bị và danh mục về thiết bị và nhân sự đã nộp lúc bỏ thầu không được thay đổi và phải theo đúng cách và tiêu chuẩn đã quy định trong hợp đồng. $-2 CHUẨN BỊ NHÀ CÁC LOẠI VÀVĂN PHÒNG TẠI HIỆN TRƯỜNG Việc chuẩn bị nhà các loại, phải được làm theo đúng hợp đồng. 2.1. Yêu cấu về bố trí nhà ở và nhà làm việc. - Nhà thầu phải xây dựng, cung cấp, bảo quản sửa chữa các loại nhà ở, nhà làm việc (văn phòng), các nhà xưởng nhà kho tạm thời tại hiện trường, kể cả các văn phòng và nhà ở cho tưvấn giám sát. Sau khi hoàn thành hợp đồng thì phải dỡ bỏ các nhà đó. - Yêu cầu chung đối với các loại nhà văn phòng phải phù hợp với các điều lệ liên quan hiện hành của nhà nước (nhưquy chuẩn xây dựng Việt Nam). - Trụ sở văn phòng của nhà thầu, và của các tưvấn giám sát và nhà các loại khác phải được bố trí phù hợp với kế hoạch chuẩn bị đã ghi rõ trong hợp đồng. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 11
13. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG - Các văn phòng, nhà, đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường, kết cấu phải vững chắc, thoát nước tốt, có sân đường rải mặt, đảm bảo các nhu cầu điện, nước, điện thoại và các thiết bị, đồ đạc trong nhà sử dụng thích hợp - Các nhà kho phải đảm bảo bảo quản tốt vật liệu. 2.2. Yêu cầu đối với phòng thí nghiệm hiện trường: - Nhà thầu phải cung cấp toàn bộ nhà cửa, vật liệu thiết bị thí nghiệm theo yêu cầu thực hiện hợp đồng dưới sự hướng dẫn và giám sát của kỹ sưtưvấn. - Phòng thí nghiệm được xây dựng cách trạm trộn bê tông nhựa không quá 2km và trong khu vực không bị ô nhiễm khi trạm trộn hoạt động. - Phòng thí nghiệm phải có đủ cán bộ và nhân vien kỹ thuật có chứng chỉ tay nghề và phải được trang bị đấy đủ các máy móc thiết bị thí nghiệm để làm các thí nghiệm đảm bảo hoàn thành công trình theo đúng các quy định kỹ thuật trong hồ sơ đấu thầu. Danh mục các thí nghiệm và các trang thiết bị chủ yếu phải có ở trong phòng thí nghiệm hiện trường của nhà thầu TT Danh mục các thí nghiệm yêu Trang bị chủ yếu cần có cầu I.Về thí nghiệm đất I.1 Phân tích thành phần hạt Hai bộ sàng 200-0,02mm; một cân 200g chính xác đến 0,2gram; một cân 100g chính xác đến 0,1gram I.2 Xác định độ ẩm Một cân 100g chính xác đến 0,1gram và một tủ sấy có thể giữ nhiệt ở nhiệt độ 100-105oC I.3 xác định giới hạn dẻo, giới hạn Một bộ thí nghiệm giới hạn dẻo và một bộ thí chảy nghiệm giới hạn chảy I.4 thí nghiệm đầm nén Một bộ đầm nến tiêu chuẩn và một bộ đầm nén cải tiến I.5 thí nghiệm CBR Một thiết bị đầm nén + 5 bộ khuôn I.6 thí nghiệm ép lún trong phòng Một bộ khuôn của thí nghiệm CBR và một tấm (xác định Eo) ép D=5cm, giá lắp đặt đồng hồ đo biến dạng chính xác đến 0,01mm, máy nén II. Thí nghiệm vật liệu móng áo đường II.1 Phân tích thành phần hạt 1-2 Bộ sàng tiêu chuẩn 0,02-40mm + cân 1000gram độ chính xác 0,5gram II.2 thí nghiệm đầm nén Nhưđiều 1.4 + cân 1000gram độ chính xác 0,5gram II.3 thí nghiệm đầm nén một trục Một máy nén 10 tấn không hạn chế nở hông (dùng cho vật liệu móng có gia cố chất liên kết vô cơ) II.4 thí nghiệm độ hao mòn của đá Một bộ thí nghiệm tiêu chuẩn LosAngeles dăm (LosAngeles) II.5 thí nghiệm hàm lượng sét trong Một bộ tiêu chuẩn vật liệu đá hoặc thí nghiệm đương lượng cát ES II.6 thí nghiệm hàm lượng hạt dẹt Một bộ tiêu chuẩn Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 12
14. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG III. Thí nghiệm bê tông nhựa và hỗn hợp nhựa III.1 thí nghiệm độ kim lún của nhựa Một bộ tiêu chuẩn III.2 thí nghiệm độ nhớt Một bộ tiêu chuẩn III.3 thí nghiệm độ kéo dài của nhựa Một bộ tiêu chuẩn III.4 thí nghiệm nhiệt độ hoá mềm Một bộ tiêu chuẩn III.5 xác định các chỉ tiêu vật lý của Một cân bàn 100gram (chính xác đến 0,5gram) mẫu bê tông nhựa + 1cân trong nước 1000gram (chính xác đến 0,1gram) + một máy trộn hỗn hợp để đúc mẫu III.6 thí nghiệm Marshall Một bộ (Gồm cả thiết bị đúc mẫu, đẩy mẫu) III.7 thí nghiệm xác định hàm lượng Một bộ (bằng phương pháp ly tâm hoặc phương nhựa pháp chưng cất) IV. Thí nghiệm bê tông xi măng IV.1 thí nghiệm phân tích thành phàn NhưII.1 hạt IV.2 xác định độ sụt của hỗn hợp Một máy trộn trong phòng + 1 cân 100 kg + các phễu đong + 2bộ đo độ sụt + 1 bàn rung IV.3 thí nghiệm cường độ nế mẫu Một máy nén 10 tấn + 1 bộ trang thiết bị dưỡng hộ (có thể khống chế độ ẩm và nhiệt độ), các khuôn đúc mẫu (15x15x15) cm hoặc (20x20x20) cm IV.4 thí nghiệm cường độ kéo uốn Một bộ hoặc ép chẻ IV.5 xác định nhanh độ ẩm của cốt Cân 1000gram (chính xác đến 1gram) + tủ sấy liệu V. Các trang bị kiểm tra hiện trường V.1 Máy đo đạc Một kinh vĩ + một thuỷ bình chính xác để quan trắc lún + thước các loại V.2 Kiểm tra độ chặt bằng phương Một bộ thiết bị rót cát pháp rót cát V.3 xác định độ ẩm bằng phương Một bộ thí nghiệm đốt cồn + dao đai + cân pháp dao đai đốt cồn V.4 Đo độ võng trực tiếp dưới bánh Một cần Benkelman 2:1 có cánh tay đòn dài ≥ xe 2,5m + giá lắp thiên phân kế + 3-5 thiên phân kế V.5 thí nghiệm ép lún hiện trường Một kích gia tải 5-10 tấn; tấm ép D=33cm, một bộ giá mắc thiên phân kế; 5-6 thiên phân kế V.6 xác định lượng nhựa phun tưới Các tấm giấy bìa 1m2 tại hiện trường V.7 Khoan lấy mẫu bê tông nhựa Máy khoan mẫu, đường kính 105mm V.8 Đo độ bằng phẳng Một bộ thước dài 3m Ghi chú: Tuỳ thực tế có thể yêu cầu nhà thầu mua sắm hoặc bỏ chi phí thuê thực hiện các hạng mục thí nghiệm cần thiết khác (đặc biệt là các thí nghiệm phục vụ cho việc thiết kế bản vẽ thi công chi tiết). 2.3. Yêu cầu về xưởng sửa chữa: - Nhà thầu phảibố trí một xưởng sửa chữa được trang bị thích hợp để sửa chữa máy móc thiết bị thi công và xe vận chuyển phục vụ công trình. - Ngoài ra phải bố trí một nhà kho để bảo quản các phụ tùng, thiết bị dự trữ và các nhà hoặc sân để xe máy. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 13
15. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG - Với các công trình trong nước, nhu cầu về nhà cửa tạm thời phụ thuộc vao khối lượng công trình, thời hạn thi công, và điều kiện cụ thể của địa phương, dựa vào các văn bản quy định hiện hành để tính toán chính xác. $-3 CHUẨN BỊ CÁC CƠSỞ SẢN XUẤT. - Cơsở sản xuất của công trường gồm các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và bán thành phẩm, các xưởng sửa chữa cơkhí và bảo dưỡng xe máy, các cơsở bảo đảm việc cung cấp điện, nước phục vụ cho quá trình thi công và sản xuất vật liệu. - Trừ các thành phố và khu vực kinh tế lớn, trong xây dựng đường thường tổ chức các cơsở sản xuất tạm thời, thời gian sử dụng 2-3 năm để sản xuất các bán thành phẩm. - Phải tính toán đầy đủ các yêu cầu về vật liệu các loại (cấp phối, đá các loại, các bán thành phẩm: bê tông nhựa, đá trộn nhựa, bê tông xi măng ) cho các công trình, căn cứ vào vị trí các nguồn vật liệu phù hợp với tiến độ thi công mà xác định công suất hoạt động của các mỏ vật liệu và các trạm trộn trực thuộc nhà thầu cũng nhưkhối lượng vật liệu phải mua tại các cơsở sản xuất cố định theo hợp đồng. - Thời kỳ chuẩn bị các xí nghiệp sản xuất được xác định theo thời hạn mà xí nghệp đó phải cung cấp sản phẩm cho xây dựng đường. Để xây dựng các xí nghiệp này cũng phải lập tiến độ thi công, ghi rõ: ngày khởi công và ngày hoàn thành nhà xưởng sản xuất và nhà ở, thời kỳ vận chuyển thiết bị đến xây lắp, thời gian chạy thử và sản xuất thử, thời gian làm đường vận chuyển vật liệu đến và chở sản phẩm đi - Trước khi xí nghiệp sản xuất phục vụ thi công phải có một thời gian dự trữ sửa chữa các trục trặc phát hiện khi sản xuất thử. - Trong quá trình chuẩn bị cần phải tổ chức đào tạo, bồi dưỡng tay nghề để có đủ cán bộ, công nhân sử dụng tốt các xí nghệp đó. $-4 CHUẨN BỊ ĐƯỜNG TẠM, ĐƯỜNG TRÁNH VÀ CÔNG TÁC ĐẢM BẢO GIAO THÔNG - Khi sử dụng đường hiện có để vận chuyển phục vụ thi công thì nhà thầu phải đảm nhận việc duy tu bảo dưỡng con đường đó, bảo đảm cho xe chạy an toàn và êm thuận. - Khi thi công nâng cấp cải tạo hoặc làm lại con đường cũ thì nhà thầu phải có biện pháp thi công kết hợp tốt với việc bảo đảm giao thông sao cho các xe máy và xe công cộng không làm hại công trình và việc đi lại được an toàn. - Để bảo vệ công trình, đảm bảo an toàn giao thông, nhà thầu phải bố trí đầy đủ các biển báo, rào chắn, thiết bị chiếu sáng và các thiết bị khác tại những vị trí mà việc thi công không gây trở ngại cho việc sử dụng bình thường con đường. Các biển báo phải sơn phản quang, các thiết bị an toàn khác phải có chiếu sáng đảm bảo có thể nhìn thấy chúng vào ban đêm. - Nhà thầu phải bố trí người điều khiển giao thông bằng cờ ở các chỗ mà việc thi công gây trở ngại cho giao thông, nhưcác đoạn đường hẹp, xe chỉ đi lại một chiều, các đoạn phải chạy vòng quanh công trình, điều khiển giao thông trong giờ cao điểm, trong trương hợp thời tiết xấu Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 14
16. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG - Nhà thầu phải đảm bảo công tác duy tu bảo dưỡng hiện hữu và việc điều khiển giao thông trên đoạn đường mình nhận thầu trong suốt thời gian thi công, bảo đảm an toàn giao thông. - Trong quá trình thi công, nhà thầu phải kịp thời dọn dẹp các chướng ngại vật gây cản trở và nguy hiểm cho giao thông, nhất là các đống vật liệu và các xe máy đỗ trái phép. $-5 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ HIỆN TRƯỜNG THI CÔNG 5.1. Công tác khôi phục cọc Nhận xét : Giữa thiết kế và thi công thường cách nhau một khoảng thời gian nhất định có thể dài hay ngắn; trong quá trình đó các cọc định vị trí tuyến đường khi khảo sát có thể bị hỏng hoặc mất do nhiều nguyên nhân: - Do tự nhiên: mối, mọt Điều này thường thấy ở các tuyến đường làm mới. - Do nhân tạo: ý thức của người dân, do sửa chữa đường Thường thấy ở các tuyến đường cải tạo nâng cấp Cần phải bổ sung và chi tiết hoá các cọc để làm cho việc thi công được dễ dàng, định được phạm vi thi công và xác định khối lượng thi công được chính xác. Nội dung công tác khôi phục cọc và định phạm vi thi công gồm : - Khôi phục cọc đỉnh: Cọc đỉnh được cố định bằng cọc bê tông đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ. Khi khôi phục cọc đỉnh xong phải tiến hành giấu cọc đỉnh ra khỏi phạm vi thi công. Để giấu cọc có thể dùng các biện pháp sau: + Giao hội góc. + Giao hội cạnh. + Giao hội góc cạnh. + Cạnh song song (thường dùng những nơi tuyến đi song song với vách đá cao). - Khôi phục tại thực địa những cọc chủ yếu xác định vị trí tuyến đường thiết kế: + Điểm đầu, điểm cuối. + Cọc lý trình (cọc H, cọc kilomét). + Cọc chủ yếu xác định đường cong (NĐ, NC, TĐ, TC, P). + Cọc xác định vị trí các công trình (Cầu, cống, kè, tường chắn ) - Khôi phục cọc chi tiết và đóng thêm cọc phụ: + Trên đường thẳng: khôi phục nhưthiết kế. + Trên đường cong: khoảng cách giữa các điểm chi tiết tuỳ thuộc vào bán kính đường cong: Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 15
17. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG R 500m : khoảng cách cọc 20m + Có thể đóng thêm cọc phụ ở những đoạn cá biệt để tính khối lượng được chính xác hơn (TKKT : 20-30m/cọc, khi cần chi tiết có thể 5-10m/cọc): * Các đoạn có thiết kế công trình tường chắn, kè * Các đoạn có nghi ngờ về khối lượng. * Các đoạn bị thay đổi địa hình. - Kiểm tra cao độ mốc và có thể thêm các mốc cao độ mới để thuận tiện trong quá trình thi công (các mốc gần công trình cầu cống để tiện kiểm tra cao độ khi thi công). Thông thường khoảng cách giữa các mốc đo cao nhưsau: + 3km : vùng đồng bằng. + 2km : vùng đồi. + 1km : vùng núi . + Ngoài ra còn phải đặt mốc đo cao ở các vị trí công trình: cầu, cống, kè, ở các chỗ đường giao nhau khác mức v.v Tuỳ thuộc tầm quan trọng của công trình mà cao độ có thể được xác định theo mốc cao độ quốc gia hay mốc cao độ giả định. - Kiểm tra độ cao thiên nhiên ở tất cả các cọc chi tiết trên tuyến. 5.2. Công tác lên khuôn đường (lên ga) và định phạm vi thi công - Mục đích : Công tác lên khuôn đường (còn gọi là công tác lên ga) nhằm cố định những vị trí chủ yếu của mặt cắt ngang nền đường trên thực địa để đảm bảo thi công nền đường đúng với thiết kế. - Tài liệu dùng để lên khuôn đường là: bản vẽ mặt cắt dọc, bình đồ và mặt cắt ngang nền đường. - Đối với nền đắp, công tác lên khuôn đường bao gồm việc xác định độ cao đắp đất tại trục đường và mép đường, xác định chân ta luy. - Đối với nền đào các cọc lên khuôn đường phải rời ra khỏi phạm vi thi công, trên các cọc này phải ghi lý trình và chiều sâu đào đất: sau đó phải định đươc mép ta luy nền đào. - Khi thi công cơgiới, các cọc lên khuôn đường có thể bị mất đi trong quá trình thi công cần phải dời ra khỏi phạm vi thi công. - Xác định phạm vi thi công, phạm vi giải phóng mặt bằng để tiến hành giả phóng mặt bằng. Nhận xét : Công tác GPMB thường rất phức tạp, tốn kém, ảnh hưởng nhiều đến tiến độ thi công công trình. Do đó, ngay từ khâu thiết kế cần lưu ý tới vấn đề này: có các phương án chỉnh tuyến cho hợp lý và trong quá trình thực hiện thì phải kết hợp nhiều cơquan tổ chức. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 16
18. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG 5.3. Công tác dọn dẹp trước khi thi công Để đảm bảo nền đường ổn định và có đủ cường độ cần thiết thì trước khi thi công nền đường đặc biệt là các đoạn nền đường đắp phải làm công tác dọn dẹp. Công tác này bao gồm: - Bóc đất hữu cơ. - Nạo vét bùn. - Phải chặt các cành cây vươn xoè vào phạm vi thi công tới độ cao 6m, phải đánh gốc cây khi chiều cao nền dắp nhỏ hơn 1,5m hoặc khi chiều cao gốc cây cao hơn mặt đất tự nhiên 15-20cm. Các trường hợp khác phải chặt cây (chỉ để gốc còn lại cao hơn mặt đất 15cm). - Các hòn đá to cản trở việc thi công nền đào hoắc nằm ở các đoạn nền đắp có chiều cao nhỏ hơn 1,5m, đều phải dọn đi. Thường những hòn đá có thể tích trên 1,5m3 thì phải dùng mìn để phá nổ, còn những hòn đá nhỏ hơn có thể dùng máy để đưa ra khỏi phạm vi thi công. - Các hòn đá tảng nằm trong phạm vi hoạt động của nền đường cần phá bỏ để đảm bảo nền đồng nhất, tránh lún không đều. CÇn xö lý ) m 5 Vïng ho¹t ®éng cña nÒn ®•êng . 1 ( H Kh«ng cÇn xö lý - Trong phạm vi thi công nếu có các đống rác, đầm lầy, đất yếu, đất muối, hay hốc giếng, ao hồ đều cần phải xử lý thoả đáng trước khi thi công. Tát cả mọi chướng ngại vật trong phạm vi thi công phải phá dỡ và dọn sạch. + Trong phần nền đắp, các hố đào bỏ cây cối hoặc các chướng ngại vật đều phải được lấp và đầm chặt bằng các vật liệu thích hợp nhưvật liệu đắp nền đường thông thường. + Việc đổ bỏ, huỷ bỏ các chất thải do dọn dẹp mặt bằng phải tuân thủ pháp luật và các quy định của địa phương. Nếu đốt (cây, cỏ) phải được phép và phải có người trông coi để không ảnh hưởng đến dân cưvà công trình lân cận. + Chất thải có thể được chôn lấp với lớp phủ dầy ít nhất 30cm và phải bảo đảm mỹ quan. + Vị trí đổ chất thải nếu nằm ngoài phạm vi chỉ giới giải phóng mặt bằng thì phải có sự cho phép của địa phương (qua thương lượng). + Vật liệu tận dụng lại phải được chất đống với mái dốc 1:2 và phải bố trí ở những nơi không ảnh hưởng đến việc thoát nước; phải che phủ bề mặt đống vật liệu. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 17
19. Chương 2: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG 5.4. Bảo đảm thoát nước trong thi công Trong suốt quá trình thi công phải chú ý và đảm bảo thoát nước để tránh các hậu quả xấu có thể xẩy ra phải ngừng thi công một thời gian, phải làm thêm một số công tác do mưa gây ra hoặc có khi phải phá công trình để làm lại v.v Để đảm bảo thoát nước trong thi công, cần chú ý tổ chức thi công đầu tiên các công trình thoát nước có trong thiết kế, đồng thời có thể phải làm thêm một số công trình phụ nhưmương rãnh tạm chỉ dùng trong thời gian thi công, các công trình phụ này cần được thiết kế trong khi lập thiết kế tổ chức thi công đường. Ngoài ra trong mỗi công trình cụ thể cũng cần phải có những biện pháp kỹ thuật và tổ chức để bảo đảm thoát nước : - Khi thi công nền đắp, phải đảm bảo cho bề mặt của nó có độ dốc ngang. Để đảm bảo an toàn cho máy làm đường và ô tô chạy, trị số độ dốc ngang không quá 10%. - Khi thi công nền đường đào hoặc rãnh thoát nước phải thi công từ thấp lên cao. 5.5. Chuẩn bị xe máy thi công. - Trong quá trình chuẩn bị, nhà thầu phải chuẩn bị và vận chuyển đến công trường các máy móc thiết bị đáp ứng được các yêu cầu thi công theo đúng các quy định trong hợp đồng thầu, phải đào tạo công nhân sử dụng các máy móc thiết bị đó và tổ chức bảo dưỡng sửa chữa chúng trong quá trình thi công. - Trong quá trình chuẩn bị, nhà thầu phải bố trí một xưởng sửa chữa cơkhí để tiến hành công tác sửa chữa và bảo dưỡng máy trong khi thi công. - Phải thực hiện tốt phương châm “phân công cố định người sử dụng máy, định rõ trách nhiệm, vị trí công tác”. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 18
20. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CHƯƠNG 3 PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP Khi thi công nền đường đào và nền đường đắp, có thể có nhiều phương án thi công khác nhau. Chọn phương án thi công nào, phải xuất phát từ tình hình cụ thể và phải thỏa mãn được các yêu cầu sau : 1. Máy móc và nhân lực phải được sử dụng thuận lợi nhất, phát huy được tối đa công suất của máy, phải có đủ diện thi công, đảm bảo máy móc và nhân lực làm việc được bình thường và an toàn. 2. Đảm bảo các loại đất có tính chất khác nhau đắp thành nền đường theo từng lớp 3. Đảm bảo nền đường thoát nước dễ dàng trong quá trình thi công $.1- PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO Trong bất cứ trường hợp nào, đào nền đường hay đào thùng đấu, trước tiên phải đảm bảo điều kiện thoát nước tốt. Trong phạm vi xây đựng công trình, nếu có hồ, ao, ruộng nước, phải tìm cách dẫn nước ra ngoài phạm vi thi công và đào các rãnh cắt nước hay đắp các đê ngăn nước để tránh nước bên ngoài chảy vào phạm vi thi công. Khi thi công nền đào, phải dựa vào kích thước nền đường, tình hình phân bố của đất trong phạm vi lấy đất đắp, điều kiện địa chất thủy văn và loại công cụ máy móc thi công hiện có, mà có thể chọn trong các phương án dưới đây: 1.1 - Phương án đào toàn bộ theo chiều ngang. - Từ một đầu hoặc từ cả hai đầu đoạn nền đào, đào trên toàn bộ mặt cắt ngang (chiều rộng và chiều sâu) tiến dần vào dọc theo tim đường. (hình 3-l). A a) H•íng ®µo A-A 1 : m m NÒn ®µo : 1 NÒn ®¾p A B B-B H•íng ®µo b) §•êng vËn chuyÓn ®Êt BËc thø 1 BËc thø 1 NÒn ®µo BËc thø 2 BËc thø 2 Phần đào sau NÒn ®¾p B cùng Hình 3.1. a) Đào trên toàn mặt cắt b) Đào theo bậc Hình 3.1. Đào toàn bộ theo chiều ngang. - Có thể dùng các loại máy sau để thi công: Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 19
21. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP + Máy xúc: Là loại máy thích hợp nhất để thi công. Tuy nhiên, để nâng cao năng suất của máy thì chiều cao mỗi bậc phải đảm bảo máy xúc đầy gầu (3- 4m, tuỳ theo loại đất và dung tích gầu). + Thi công bằng thủ công: Biện pháp này chỉ dùng khi nền đào có khối lượng nhỏ hoặc không thể thi công bằng máy. Chiều cao đào của mỗi bậc độ l,5 đến 2,0m để đảm bảo an toàn lao động và thi công thuận lợi + Thi công bằng máy ủi: có thể dùng máy ủi đào đổ ngang trong trường hợp chiều sâu đào thấp hay đào chữ L - Nếu nền đường sâu, có thể chia làm nhiều bậc đồng thời tiến hành thi công, để tăng diện thi công nhưng phải đảm bảo mỗi bậc có đường vận chuyển đất và hệ thống thoát nước riêng tránh tình trạng nước ở bậc trên chảy xuống bậc dưới, ảnh hưởng tới công tác thi công ở bậc dưới. - Phương án này thích hợp với những đoạn nền đào sâu và ngắn. 1.2 – Phương án đào từng lớp theo chiều dọc. - Tức là đào từng lớp theo chiều dọc trên toàn bộ chiều rộng của mặt cắt ngang NÒn ®µo 1 2 3 4 5 6 7 NÒn ®¾p NÒn ®¾p nền đường (hình 3-2) và đào sâu dần xuống dưới. Hình 3.2. Đào từng lớp theo chiều dọc - Có thể dùng các loại máy sau để thi công: + Nếu cự ly vận chuyển ngắn ( 1000m thì có thể dùng máy xúc kết hợp ô tô vận chuyển hoặc máy ủi để đào kết hợp máy xúc và ô tô vận chuyển. - Để đảm bảo thoát nước tốt, bề mặt đào phải luôn luôn dốc ra phía ngoài. - Phương án này thích hợp khi địa chất của nền đào gồm nhiều tầng lớp vật liệu khác nhau mà có thể tận dụng vật liệu đào để đắp nền tuy nhiên, phương án này không thích hợp với nơi địa hình dốc và bề mặt gồ ghề không thuận tiện cho máy làm việc. 1.3 – Phương án đào hào dọc. - Khi dùng phương án này, thì đào một hào dọc hẹp trước rồi lợi dụng hào dọc đó mở rộng sang hai bên hình (3-3), nhưvậy có thể tăng diện thi công, có thể lợi dụng hào dọc đó để làm đường vận chuyển và thoát nước ra ngoài. - Để đào hào dọc có thể dùng một trong hai phương trên. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 20
22. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP - Sau khi đào hào dọc xong, có thể dùng máy xúc hay nhân lực để thi công nền đường theo phương án này. 3 2 1 4 5 6 9 8 7 10 11 Hình 3.3. Đào hào dọc - Có thể lắp đường ray, dùng xe goòng để vận chuyển đất. - Phương án này thích hợp với các đoạn nền đào vừa dài vừa sâu. 1.4 – Phương án đào hỗn hợp. Có thể phối hợp phương án l và 3, tức là đào một hào dọc trước rồi đào thêm các hào ngang để tăng diện tích thi công (hình 3-4). Mỗi một mặt đào có thể bố trí một tổ hay một máy làm việc. Hµo ®µo däc Hµo ®µo ngang Hình 3.4 Đào hỗn hợp Nhận xét : Khi chọn phương án thi công, ngoài việc xét tính chất của công trình, loại máy móc và công cụ thi công ra, còn phải xét tới mặt cắt địa chất của nền đào. Nếu đất của nền đào dùng để đắp mà có nhiều loại khác nhau, phân bố theo nhiều lớp nằm ngang thì dùng phương pháp đào từng lớp theo chiều dọc là hợp lý hơn (vì nó thoả mãn các yêu cầu đối với việc đắp nền đắp . Khi đổ đống đất bỏ của nền đào về phía trên sườn dốc thi cần đổ liên tục thành đê ngăn nước, dẫn nước ra ngoài không để chảy vào nền đường. Nếu đổ phía dưới sườn dốc, thì phải đổ gián đoạn để đảm bảo nước có thể thoát ra ngoài một cách thuận lợi . Khi đổ đất ở ven sông suối, không được chắn ngang hay làm hẹp lòng sông suối. Đường đào hoàn thành đến đâu phải làm ngay hê thống cống rãnh thoát nước đến đó, đảm bảo mặt đường luôn luôn khô ráo. $. 2 - PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP 2.1 – Xử lý nền đất thiên nhiên trước khi đắp. Trước khi đắp đất làm nền đường, để bảo đảm nền đường ổn định, chắc chắn không bị lún, trụt, trượt, thì ngoài việc đảm bảo yêu cầu về đắp đất ra, phải xử lý tốt nền đất thiên nhiên. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 21
23. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP a. Nền thông thường: Xử lý nhưsau tuỳ thuộc vào độ dốc sườn tự nhiên - Nếu độ dốc sườn tự nhiên is 50% : cần có biện pháp thi công riêng, làm các công trình chống đỡ như: tường chắn, kè chân, kè vai đường m 1: 2 - 3% 1 : m 20% <is< 50% b Hình 3.5. Cấu tạo bậc cấp b. Nền có đất yếu: Có thể dùng một số biện pháp sau: - Xây dựng nền đắp theo giai đoạn. - Tăng chiều rộng của nền đường, làm bệ phản áp. - Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu. - Giảm trọng lượng nền đắp. - Phương pháp gia tải tạm thời. - Thay đất hoặc làm tầng đệm cát. - Đắp đất trên bè. - Sử dụng đường thấm thẳng đứng (cọc cát, bấc thấm). - Cọc ba lát, cọc bê tông cốt thép . 2.2 – Nguyên tắc đắp nền đường bằng đất. - Vật liệu đắp: Để đảm bảo nền đường ổn định, không phát sinh hiện tương lún, biến dạng, trượt v.v thì cần chọn loại đất đắp thích hợp vì vậy, phải xét tính chất cơlý của đất. + Dùng đất thoát nước tốt để đắp nền đường là tốt nhất, do ma sát trong lớn, tính co rút nhỏ, ít chịu ảnh hưởng của nước. + Đất dính thoát nước khó, kém ổn định đối với nước nhưng khi đảm bảo đầm chặt, thì cũng đạt được độ ổn định tốt, do đó nó thường được dùng ở Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 22
24. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP những nơi nền đường khô ráo, không bị ngập, chân đường thoát nước nhanh, hoặc dùng đắp bao nền cát + Những loại đất sau đây không thể dùng để đắp nền đường : đất dính có độ ẩm lớn, đất có lẫn nhiều chất hữu cơ, đất có chứa muối hòa tan và thạch cao (tỷ lệ muối và thạch cao trên 5%), đất cát bột, đất bùn. Có thể tham khảo bảng sau: Các loại đất đắp nền đường Tỷ lệ hạt cát (2-0,5mm) Chỉ số Loại đất Khả năng sử dụng theo % khối lượng dẻo Á cát nhẹ hạt to >50% 1 - 7 Rất thích hợp Á cát nhẹ >50% 1 – 7 Thích hợp Á sét nhẹ >40% 7 – 12 Thích hợp Á sét nặng >40% 12 – 17 Thích hợp Sét nhẹ >40% 17 - 27 Thích hợp + Lớp vật liệu dày 30-50cm trên mặt nền đắp (dưới đáy áo đường hay còn gọi là lớp trên nền đường) phải được chọn lọc kỹ theo đúng các chỉ tiêu kỹ thuật qui định cho lớp Subgrade (lớp đất có độ đầm chặt yêu cầu K 0,98 theo đầm nén cải tiến – AASHTO T180) và phải phù hợp với các yêu cầu sau: Giới hạn chảy Tối đa 40. Chỉ số dẻo Tối đa 17 CBR (ngâm 4 ngày) Tối thiểu 7% Kích cỡ hạt cho phép 100% lọt sàng 90mm + Khi đắp nền đường bằng đá, vật liệu phải đảm bảo các tiêu chuẩn sau: a. Đá phải rắn chắc, bền và đồng chất, không nứt nẻ, không phong hoá có cường độ tối thiểu bằng 400daN/cm2 được Tưvấn giám sát chấp thuận. b. Đá phải có thể tích trên 0,015m3 và không dưới 75% tổng khối lượng đá đắp nền đường phải là các viên có thể tích 0,02m3. 3 c. Dung trọng thiên nhiên (khối đặc) w = 2,4T/m . d. Hệ số mềm hoá Km 0,75. - Tốt nhất nên dùng một loại đất đồng nhất để đắp cho một đoạn nền đắp. Nếu thiếu đất mà phải dùng hai loại đất dễ thoát nước và khó thoát nước để đắp trên cùng một đoạn nền đường thì phải tuân theo những nguyên tắc sau đây: + Đất khác nhau phải đắp thành từng lớp nằm ngang khác nhau, không đắp lẫn lộn (Tránh hiện tượng lún không đều làm hưhỏng mặt đường). Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 23
25. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP + Nếu đất thoát nước tốt (đất cát, á cát) đắp trên đất thoát nước khó (sét, á sét) thì bề mặt lớp thoát nước khó phải dốc nghiêng sang hai bên với độ dốc không nhỏ hơn 4% để đảm bảo nước trong lớp đất trên thoát ra ngoài dễ dàng. + Nếu đất thoát nước tốt đắp dưới lớp thoát nước khó, thì bề mặt §Êt tho¸t n•íc tèt §Êt khã tho¸t n•íc 4% 4% §Êt khã tho¸t n•íc §Êt tho¸t n•íc tèt lớp dưới có thể bằng phẳng. + Không nên dùng đất thoát nước khó (đất sét) bao quanh, bít kín loại đất thoát nước tốt (đất cát, á cát). - Khi dùng đất khác nhau đắp trên những đoạn khác nhau, thì những chỗ nối phải đắp thành mặt nghiêng (dạng hình nêm) để chuyển tiếp dần từ lớp này sang lớp §Êt khã tho¸t n•íc §Êt tho¸t n•íc tèt §Êt khã tho¸t n•íc §Êt khã tho¸t n•íc §Êt tho¸t n•íc tèt §Êt tho¸t n•íc tèt §¾p ®óng §¾p sai kia và dễ đầm chặt, tránh hiện tượng lún không đều . - Khi mở rộng nền đường đắp, thì phải theo nguyên tắc: + Đất dùng để mở rộng tốt nhất là cùng loại với đất nền đường cũ. Trường hợp không có, thì dùng đất thoát nước tốt. + Trước khi mở rộng thì phải rẫy cỏ và đánh cấp. + Khi đắp đất, cần đắp từng lớp và đầm đạt độ chặt cần thiết. + Trong trường hợp thi công bằng máy mà chiều rộng mở thêm không đủ cho máy làm việc thì chuyển sang thi công bằng thủ công hoặc mở rộng thêm nền đường đủ diện cho máy hoạt động , sau đó thì bạt đi. + Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà có thể mở rộng 1 bên hoặc 2 bên (mở rộng 2 bên thì mặt đường mới nằm trọn trên nền đường cũ tăng độ ổn định, bù vênh ít. Nếu phần mở rộng quá hẹp, không đủ diện thi công cho máy thì tiến hành mở rộng 1 bên). 2.3 – Các phương pháp đắp nền đường bằng đất. Căn cứ các điều kiện địa hình, điều kiện vận chuyển và chiều cao đắp nền đường mà có thể dùng phương án sau: Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 24
26. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP + Phương pháp đắp từng lớp ngang. + Phương pháp đắp từng lớp xiên (đắp lấn) + Phương pháp hỗn hợp. 2.3.1. Phương pháp đắp từng lớp ngang. - Đất được đắp thành từng lớp, rồi tiến hành đầm chặt. - Chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào : + Loại đất đắp: tuỳ theo loại đất đắp mà chiều dày của lớp vật liệu có thể khác nhau. Ví dụ cát thì chiều dày có thể lớn, còn đất sét thì chiều dày mỏng. + Loại lu (áp lực lu; chiều sâu, thời gian tác dụng của lu ) + Độ ẩm của đất: Ví dụ độ ẩm lớn thì chiều dày lớp đất lớn và ngược lại Thường chiều dày mỗi lớp từ 0.1 đến 0.3m. Ttrước khi đắp lớp bên trên phải được tưvấn giám sát nghiệm thu độ chặt. A A-A 3 3 2 2 1 1 A Đây là phương pháp đắp nền đường tốt nhất, phù hợp với những nguyên tắc đắp đã trình bày ở trên, tạo điều kiện đảm bảo chất lượng thi công. 2.3.2. Phương án đắp từng lớp xiên (đắp lấn): - Áp dụng khi đắp nền nền đắp qua khu vực ao hồ, vực sâu, hay địa hình dốc. - Đất được đắp thành từng lớp xiên và kéo dài dần ra ngoài. - Do chiều dày mỗi lớp là lớn nên để đảm bảo độ chặt thì : + Dùng lu có áp lực và chiều sâu tác dụng lớn. + Dùng đất cát hoặc á cát. A A-A 1 2 3 A Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 25
27. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP 2.3.3, Phương án đắp hỗn hợp: Nếu nền đường tương đối cao và địa hình cho phép thì có thể đắp lớp dưới theo phương án 2.3.2 còn lớp trên đắp theo phương án 2.3.1 A A-A 5 5 4 4 1 2 3 A 2.4 - Phương án đắp đất ở cống: - Yêu cầu : đắp đất để cống không bị dịch chuyển phải đồng thời đắp đối xứng từng lớp mỏng (15 - 20cm) ở hai bên cống và đồng thời đầm chặt. - Đất đắp phía trên cống phải đầm chặt đảm bảo lún đều, tốt nhất là dùng đất cát có hàm lượng sét là 10%. - Nếu đắp bằng đá: Để đảm bảo cống chịu lực tác dụng đều thì dùng đá có d =2d 2.5 - Phương án đắp đất ở đầu cầu : - Đắp từng lớp mỏng, 15 - 20cm và đầm chặt đạt độ chặt yêu cầu để tránh lún và giảm chấn động gây ra khi chạy xe vào cầu. - Để đảm bảo nền đường ổn định, việc đắp đất ở sau lưng mố cầu được tiến hành theo sơđồ sau : Cần đầm chặt và bảo đảm thoát nước tốt Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 26
28. Chương 3: PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP H+2m 8 7 6 5 H 4 3 hi 2 1 2m Sơđồ đắp đất ở đầu cầu - Việc đắp đất ở góc tưnón, phải tiến hành đồng thời với đắp đất sau mố, cách đắp giống trên, đảm bảo không có hiện tượng trượt ở mái dốc. Đất dùng để đắp tốt nhất là đất á cát hay đất thoát nước tốt. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 27
29. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY CHƯƠNG 4 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY $.1 - NGUYÊN TẮC CHỌN VÀSỬ DỤNG MÁY TRONG THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG. Khi thi công nền đường thì phải tiến hành công tác: xới, đào, vận chuyển, san, đầm nén và hoàn thiện nền đường phù hợp với thiết kế, cho nên thường phải dùng nhiều loại máy khác nhau phối hợp với nhau. + Với các công tác chính như: đào, đắp, vận chuyển, đầm lèn thì cần dùng các loại máy chính. + Với các công tác phụ có khối lượng nhỏ như: máy xới, san, hoàn thiện thì dùng máy phụ. 1. Khi chọn máy phải chọn máy chính trước, máy phụ sau, trên nguyên tắc máy phụ phải đảm bảo phát huy tối đa năng suất của máy chính. Ví dụ: Thi công nền đào chữ L - Công tác chính: đào đất. -> Máy chính: máy xúc, ủi. - Công tác phụ: xới đất, vận chuyển đất, lu lèn -> máy phụ: xới, san, lu. 2. Khi chọn máy, phải xét một cách tổng hợp: tính chất công trình, điều kiện thi công khả năng cung cấp máy móc đồng thời phải tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật. Tính chất công trình bao gồm: + Loại nền đường(đào hay đắp). + Chiều cao đào đắp. Ví dụ, khi lấy đất từ thùng đấu để đắp, khi chiều cao đắp h 1.5m thì dùng máy xúc chuyển. Chiều cao đào nên là bội số của chiều cao đào hiệu quả của máy. + Cự ly vận chuyển: L 1000m: dùng máy xúc + ôtô vận chuyển. + Khối lương công việc và thời hạn thi công: nếu khối lượng công việc lớn hoặc cần thi công nhanh thì chọn máy có năng suất lớn còn nếu khối lượng công việc nhỏ hoặc không cần bị khống chế về thời gian thi công thì chọn máy có năng suất nhỏ. Điều kiện thi công bao gồm: + Loại đất(mềm hay cứng, lẫn đá hay không ). + Điều kiện địa chất thủy văn + Điều kiện thoát nước mặt. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 28
30. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY + Điều kiện vận chuyển(độ dốc mặt đất trạng thái mặt đường, địa hình địa vật v.v ) + Điều kiện khí hậu(mưa ,nắng,gió ,nhiệt độ ,sương mù v.v ) và + Điều kiện cung cấp vật liệu cho máy làm việc. Điều kiện thi công có ảnh hưởng rất lớn tới việc chọn máy, nhất là đối với máy chính. Đối với đất sét lẫn đá hay đất tương đối cứng có thế dùng máy đào. Máy xúc chuyển chỉ có thể thi công đất ứng với năng suất cao sau khi đã được xới tơi. Đối với công tác đào đất ngập nước, dùng máy đào gầu dây thì thích hợp hơn các loại máy khác. - Trong cùng một điều kiện thi công và tính chất công trình nhưnhau, có thể có nhiều phương án chọn máy khác nhau thì phải tiến hành so sánh kinh tế để chọn từng phương án thích hợp nhất. 3. Khi chọn máy, nên giảm số loại máy khác nhau trong cùng một đội máy và nên dùng loại máy làm được nhiều công việc khác nhau. 4. Khi sử dụng máy thì phải tìm mọi biện pháp để máy làm việc với năng suất cao nhất. Năng suất của máy trong một ca có thể xác định theo công thức tổng quát sau: TK Q N 1 t T - Thời gian làm việc trong một ca(8 tiếng). Kt - Hệ số sử dụng thời gian: xét đến thời gian dừng máy và thời gian máy không được sử dụng hoàn toàn gồm thời gian đi đến địa điểm làm việc, thòi gian quay về nơi để máy, thời gian nghỉ của công nhân lái máy, thời gian điều máy trong quá trình làm việc, thời gian cho dầu, nước vào máy. Q- Khối lượng công việc hoàn thành được trong một chu kỳ làm việc(m; m2 hay m3) t- Thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q. Muốn tăng năng suất có thể có các biện pháp sau: - Tăng số ca làm việc trong một ngày để tăng năng suất làm việc trong một ngày(2 hoặc 3 ca). - Tăng hệ số sử dụng thời gian Kt. Thông thường người ta nên tận dụng tối đa thời gian làm việc của máy thi công để tăng hiệu suất làm việc của máy trong một ca và có thể có các giải pháp sau: + Phải bảo dưỡng sửa chữa và cung cấp vật tư, kỹ thuật tốt, bảo đảm máy móc làm việc ở trạng thái bình thường, tận dụng thời gian làm việc của máy. + Bố trí mặt bằng tập kết máy móc hợp lý, gần công trường thi công nhằm làm giảm thời gian đi và về của máy. - Tăng khối lượng công việc hoàn thành được trong một chu kỳ làm việc Q: giá trị này càng lớn thì năng suất máy càng lớn, vì vậy cần căn cứ vào khối lượng thi Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 29
31. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY công thực tế để lực chọn máy có năng suất phù hợp đồng thời với mỗi loại máy, có thể lắp thêm các thiết bị phụ trợ để làm giảm rơi vãi trong quá trình làm việc - Rút ngắn thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q. Muốn tăng năng suất thì phải cố gắng làm giảm thời gian làm việc của một chu kỳ bằng cách: + Công nhân lái máy cần được huấn luyện thành thạo, có kỹ thuật cao. + Nâng cao tinh thần trách nhiệm của người lái máy. + Xác định phương pháp thi công hợp lý. + Chọn sơđồ làm việc của máy hợp lý. PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MỘT SỐ MÁY CHỦ YẾU Loại máy Công tác chuẩn bị Công tác làm đất Công việc khác + San sơbộ mặt đất + Làm đường tạm + Đào đắp nền đường cao dưới 3m + Tu sửa thùng dấu + Ngả cây ,nhổ gốc + Đào đất + Đầm nén đất Máy ủi + Rãy cỏ đào lớp hữu cơ + Vận chuyển đất đá tới 100m + Đẩy máy xúc chuyển + San cho dốc thoải +Đào nền đường hình thang, tam giác và + Đào cấp + Lấp hồ ,lấp mương rãnh nền đường nửa đào ,nửa đắp + Hót đất sụt + Kéo xe, kéo máy + Đào đất Máy xúc + Rãy cỏ, đào đắp lớp hũu cơ + Đắp đất + San sơbộ mặt đất chuyển + Vận chuyển đất trong phạm vi 60- + Tu sửa thùng dấu 700m + Đắp nền đường cao tới 0,75m + Gọt taluy + Xây dựng nền đường không đào + Đào rãnh thoát nước Máy san tự + Rãy cỏ không đắp + San bằng mặt đầt hành + Bóc bỏ lớp đất hữu cơ + Đào nền đường sâu tới 0,6m + Tạo độ khum và độ nghiêng + Đào nền nửa đào nửa đắp + Xới mặt đường cũ Máy cày + Xới trước các loại đất cứng để phục máy xới + Ngả cây ,nhổ gốc, rãy bụi cây vụ các loại máy khác nhỏ + Đào và đổ đất trong phạm vi 5 10m + Đào hố ,đào hào Máy xúc + Phối hợp với các phương tiện vận + Đào đất dưới nước chuyển đất với cự ly trên 500m + Vét bùn CHỌN MÁY CHÍNH VÀ PHỤ TRONG CÔNG TÁC LÀM DẤT Cự ly Loại nền đường Chiều cao Lực lượng hợp lý vận và điều kiện đào Loại đất chuyển( vận chuyển đắp(m) m) Máy chính Máy phụ Nền đường + San tự hành(để đào rãnh + Lu bánh nhẵn, bánh lốp, không đào 5-15 đắp lên nền) hoặc nhân lực(để lu lèn) không đắp + San tự hành hay kéo theo + Máy ủi hoặc máy san(để san Nền đắp từ hai Không có đất) Tới 0,75 30-50 + Máy ủi(đề đào, vận chuyển bên rãnh vào đá đất) + Lu bánh lốp hoặc con lăn kéo theo máy ủi(để lu lèn đất) Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 30
32. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY + Máy ủi(để đào và vận + Máy ủi hoặc máy san để san Nền đắp từ một Không có chuyển và san đất) đất hoặc hai bên Tới 2 Tới 100 đá rãnh vào + Các loại lu nhưtrên(để lu lèn đất) Đắp từ thùng + Máy ủi hoặc xúc chuyển(để + Các loại lu nhưtrên(để lu đấu ,hoặc rãnh Không Không có đào và vận chuyển và san đất) lèn đất) 100-300 đặc biệt hoặc đất giới hạn đá đào chuyển dọc + Xúc chuyển kéo theo,hoặc + Máy ủi vạn năng(để san đất Không có xúc,chuyển tự hành hoặc máy và sửa đường cho máy xúc -nt- -nt- 300-500 đá ủi lắp thêm tấm chắn ở lưỡi(để chuyển) đào và vận chuyển đất) + Các loại lu nhưtrên + Xúc chuyển kéo theo hoặc + Máy ủi vạn năng(để san đất xúc chuyển tự hành (để đào và và sửa đường đi cho máy xúc 500- Không có -nt- -nt- vận chuyển đất) chuyển) 1000 đá + Máy ủi(để đẩy sau cho xúc + Các loại lu nhưtrên chuyển) + Máy đào 1 gầu dung tích + Máy ủi(để san đất và sửa -nt- -nt- > 1000 -nt- 0,5-1m3 để đào đường) + ôtô ben(để vận chuyển) + Các loại lu nhưtrên + Máy ủi(để đào và vận + Máy hơi ép và máy Đắp từ thùng chuyển) khoan(để hỗ trợ khi gặp đá) đấu ,hoặc rãnh Không Tới 300 Có lẫn đá đặc biệt hoặc đất giới hạn + Máy ủi lắp thêm một tấm + Các loại lu nhưtrên đào chuyển dọc chắn(để vận chuyển tiếp nếu cự ly 100m) + Máy xúc một gầu để đào + Máy hơi ép và búa khoan(để Lớn hơn hỗ trợ khi gặp đá) -nt- -nt- Có lẫn đá + Goòng hoặc máy kéo bánh 300 lốp có rơ-moóc hoặc ôtô ben + Các loại lu nhưtrên để vận chuyển) Nền nửa đào Không lẫn + Máy ủi hoặc san tự hành(để + Các loại lu nhưtrên - - ,nửa đắp đá đào và vận chuyển san đất) + Máy ủi(để đào vận chuyển + Các loại lu nhưtrên và san ) -nt- - - Có lẫn đá + Máy hơi ép và búa khoan để phá võ Không có + Máy xúc một gầu dung tích + Máng đổ đất Nền mở rộng 4 5-10 hoặc có lãn 0,5-1m3(để đào và đổ đất) ít đá Nền mở rộng bề + Máy ủi để đào đất rộng mở thêm 4 -nt- -nt- + Máy ủi với tấm chắn phụ(để 3m vận chuyển đất ở nền cũ) + Máy hơi ép và búa Nền mở rộng - 5-10 Nhiều đá khoan(để phá đá) + Máy ủi để vận chuyển + San tự hành hoặc máy xúc Bạt taluy đào - - Đất gầu bào Gọt taluy đắp - - -nt- + San tự hành với lưỡi phụ hoặc máy súc gầu nhỏ Vỗ mái taluy - - -nt- + Máy xúc hoặc máy ủi với Hoàn thiện bề - - -nt- mặt thiết bị con lăn Đào rãnh tam + Máy san hoặc máy xúc gầu giác - - -nt- bào + Máy san Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 31
33. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY $.2 - SỬ DỤNG MÁY XỚI TRONG CÔNG TÁC XÂY DỰNG NỀN ĐƯÒNG. - Năng suất của các loại máy làm đất nhưmáy ủi, máy xúc chuyển, máy san phụ thuộc rất nhiều vào loại đất, trạng thái và tính chất của nó. Đối với đất cứng, đất lẫn sỏi, lẫn rễ cây, máy làm đất đào khó khăn, có khi không đào được, năng suất rất thấp, cho nên để nâng cao năng suất của máy, cần phải xới tơi đất trước khi máy bắt đầu làm việc, Tùy từng loại máy mà có yêu cầu mức độ xới khác nhau. Đối với máy san yêu cầu xới lên toàn bộ, đối với máy ủi thì yêu cầu thấp hơn, có khi không cần xới cũng được. - Chiều sâu xới thường từ 0,15 - 0,50m; có thể xác định bằng phương pháp thí nghiệm, cũng có thể tính theo công thức sau: , F f.g h (m) bK h - Chiều sâu xới đất,(m) , F - Sức kéo của ,máy kéo,(kG); f - Hệ số ma sát của sắt đối với đất,(kG/t); g- Trọng lượng máy xới,(t); b - Chiều rộng xới đất,(m); K - hệ số lực cản của đất:(kG/m2), đối với đất sét cứng K = 8.000 kG/m2. - Máy xới thường được đùng đối với các loại đất cấp III và IV trở lên. - Khi tiến hành xới đất, tùy theo yêu cầu và phạm vi xới đất mà có những phương án thi công khác nhau. Năng suất của máy xới có thể tính theo công thức sau: T.H.B.L.K  N t (m 3 /ca) 1 t .n 1000v T - Số giờlàm việc trong một ca; L - Chiều dài đoạn xới,(m); H - Chiều sâu xới đất(m); B - Chiều rộng xới của một lần chạy(m); Kt - Hệ số sử dụng thời gian;  - Hệ số giảm của năng suất đo phải cạo đất bánh ở răng máy xới; v - Tốc độ chạy của máy(km/h); t - Thời gian của một lần quay đầu; n - Số lần xới cần thiết. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 32
34. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY $. 3 - THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY ỦI. Máy ủi hay còn gọi là máy gạt, máy húc, là loại máy có năng suất cao, thi công được trong địa hình khó khăn, nên được dùng phổ biến trong các công trường làm đường. Máy ủi thuộc loại máy chủ đạo trong công tác đào và vận chuyển đất. 3.1 Phân loại máy ủi Máy ủi thực chất là máy kéo được lắp lưỡi ủi ở phía trước. Phân loại máy ủi thường dựa vào cấu tạo của máy. - Dựa vào kích thước của lưỡi ủi, chia làm 3 loại: + Máy ủi loại nhỏ(nhẹ) có chiều dài lưỡi ủi 1,7 - 2,0m; công suất động cơ 35 – 75ml; lực kéo từ 2,5 – 13,5 Tấn + Máy ủi loại vừa có chiều dài lưỡi ủi 2,0 -3,2m; công suất 75 – 150ml; lực kéo từ 13,5 - 20 Tấn + Máy ủi loại lớn(nặng) có chiều dài lưỡi ủi 3,2 - 4,5m; công suất > 300ml; lực kéo 30 Tấn - Dựa vào phương thức cố định của lưỡi ủi trên máy kéo, chia làm hai loại: + Máy ủi thường: lưỡi ủi chỉ có thể di chuyển theo phương vuông góc với trục dọc của máy. + Máy ủi vạn năng: lưỡi ủi có thể đặt chéo hay nghiêng , do đó máy có thể vừa ủi, vừa chuyển đất sang một bên, thường được đùng nhiều trong thi công nền đường đào hình chữ L, đào rãnh - Dựa vào cấu tạo của bộ phận di động, chia thành: + Máy ủi bánh xích: có khả năng làm việc trên các địa hình khó khăn do có sức bám tốt nhưng tính cơđộng không cao. + Máy ủi bánh lốp: có ưu điểm là cơđộng, tiêu hao ít năng lượng hơn. - Dựa vào hệ thống điều khiển nâng hạ lưỡi ủi, chia làm hai loại: loại điều khiển bằng dây cáp và loại điều khiển bằng thủy lực. Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà chọn loại máy ủi cho phù hợp, nhưng nên ưu tiên chọn máy điều khiển bằng thuỷ lực. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 33
35. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Máy ủi bánh xích điều khiển bằng thuỷ lực 3.2 Phạm vi sử dụng của máy ủi Máy ủi có thể làm được các công tác sau: - Đào và vận chuyển đất trong cự ly 100m, tốt nhất là cự ly 10-70m với các nhóm đất từ cấp I - IV + Lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường cao không quá l,5m, tối đa không quá 3m, với cự ly vận chuyển nhỏ hơn 50m + Đào đất ở nền đào đem đắp ở nền đắp với cự ly vận chuyển không quá l00m. + Đào nền đường hình chữ L trên sườn dốc lớn. - San lấp mặt bằng, hố móng công trình. - Ủi hoặc san rải vật liệu nhưđá dăm, cát, sỏi - Làm công tác chuyển bị mặt bằng thi công: mở đường tạm, bóc đất hữu cơ, rãy cỏ, đánh cấp, nhổ rễ cây, đào khuôn áo đường, tăng sức kéo cho máy khác, thu dọn vật liệu 3.3. Các thao tác cơbản của máy ủi Khi làm việc, máy ủi thường tiến hành bốn thao tác: xén đất, vận chuyển đất, rải và san đất. 3.3.1. Xén(đào) đất: Có thể tiến hành theo 3 sơđồ làm việc sau: - Đào đất theo lớp mỏng: (Khi dùng máy ủi D - 271 , thể tích đào 2m3) L = 6-8m m c 0 1 - 8 Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 34
36. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY + Thao tác: Điều khiển cho lưỡi ủi cắm sâu vào đất 8 ~ 10cm sau đó cho máy tiến về phía trước khoảng 6-8 m cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. + Tận dụng được 50% công suất máy. + Áp dụng trong trường hợp đào đất cứng, đặc biệt là trên đoạn dốc để tận dụng thế xuống dốc. + Thời gian đào khoảng 20s. - Đào đất theo hình thang lệch (nêm): L=3-4m m c 0 3 - 0 - 2 + Thao tác: đầu tiên lưỡi ủi cắm sâu vào đất với độ sâu khoảng 20 ~ 30cm, rồi nâng dần lên đồng thời tiến dần về phía trước khoảng 3 ~ 4m cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. + Tận dụng được tới 100% công suất máy. + Áp dụng trong trường hợp đào đất xốp, mềm. + Thời gian đào khoảng 5s. - Đào đất theo hình răng cưa. L = 5-7m m m m c c c 0 4 1 6 - 1 1 - 8 - 0 2 1 1 + Thao tác: Cắm lưỡi ủi xuống 12 ~ 16 cm, cho máy tiến về phía trước một đoạn, tiếp tục cắm lưỡi ủi xuống 10 ~ 14 cm, máy tiếp tục tiến về phía trước sau đó lại cắm lưỡi ủi xuống 8 ~ 10cm và tiến về phía trước cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. Chiều dài đào theo hình răng cưa khoảng 5 ~ 7m. + Tận dụng được 95-100% công suất máy. + Áp dụng trong điều kiện địa hình ở mức trung gian. + Thời gian đào khoảng 15s. - Thể tích đất trước lưỡi ủi khi xén và vận chuyền đất là: L.H2 K Q t (m3 ) 2.K r .tg Q - Thể tích đất ở trạng thái đất chặt trước lưỡi ủi(m3). L - Chiều đài lưỡi ủi(m) H - Chiều cao lưỡi ủi(m) - Góc ma sát của đất, phụ thuộc vào trạng thái của đất. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 35
37. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Kr - hệ số rời rạc của đất. Kt - Hệ số tốn thất đất khi vận chuyển, phụ thuộc vào cự ly vận chuyển vào khoảng 0,7 0,95. Khi xuống dốc xén đất, năng suất tăng lên rất nhiều, nên khi chọn phương án xén đất cần đặc biệt chú trọng điểm này. Theo thí nghiệm khi xuống dốc 20% xén đất, thì năng suất đạt 172%. Độ dốc càng lớn, năng suất xén càng cao, nhưng theo kinh nghiệm nếu độ dốc lớn hơn 15o thì máy lùi lại khó khăn, thời gian làm việc trong một chu kỳ tăng, do đó mà năng suất lại giảm. 3.3.2. Vận chuyền đất: - Khi vận chuyển đất thường rơi vãi sang hai bên hay lọt xuống dưới,cự ly càng xa, lượng đất rơi vãi càng nhiều, năng suất sẽ càng thấp. Do vậy cự ly vận chuyển của máy ủi thường quy định không quá l00m. - Để nâng cao năng suất, có thể dùng những biện pháp sau: + Đặt lưỡi ủi sâu dưới mặt đất 0,5 - 2cm để tránh đất lọt xuống dưới + Lắp tấm chắn ởhai bên lưỡi ủi để giảm đất rơi vãi sang hai bên + Sử dụng hai hay ba máy ủi song song chuyển đất.(2 lưỡi ủi cách nhau: 0,2-0,5m). Khi dùng hai máy ủi chuyển đất, khối lượng vận chuyển tăng được 15- 30%, khi sử dụng ba máy ủi, thì khối lượng vận chuyển tăng được 30 - 50% + Khi đào, tạo thành các bờ để giữ đất. Chiều rộng bờ thường 0,5 - l,0m, chiều cao bờ thường không lớn l/2 chiều cao lưỡi ủi để đảm bảo sao cho thể tích của một bờ đất bằng thể tích một lần đào. Theo cách này khối lượng vận chuyển tăng được l0 - 30%. 3.3.3. Rải đất và san đất: Khi rải đất và san đất có thế tiến hành theo hai cách: - Máy ủi tiến lên phía trước đồng thời nâng lưỡi ủi lúc đó đất được rải theo từng lớp. - Khi chuyển đất tới nơi đổ đất, máy dừng lại rồi nâng cao lưỡi ủi, sau đó cho máy tiến về phía trước l l,5m rồi hạ lưỡi ủi xuống và lùi lại, đất được san đều. Theo cách rải này đất được ép chặt một phần do lưỡi ủi đê lên và giảm được khối lượng công tác lèn chặt sau này. 3.4 Các phương pháp đào đắp nền đường bằng máy ủi 3.4.1. Lấy đất từ thùng đấu nền đường. - Máy ủi thường đắp nền đường cao l,0 -l,5m. + Nếu chiều cao nền đường nhỏ hơn 0,75m: bố trí thùng đấu cả hai bên có chiều rộng 5-7m(bằng chiều dài đào đất của của máy ủi) và chiều sâu độ 0,7m. + Nếu nền đường cao hơn 0,75m, để đảm bảo thoát nước tốt, không nên đào quá sâu, cần phải mở rộng thùng đấu, khi chiều rộng thùng đấu vượt quá 15m, thì nên tiến hành phương pháp phân đoạn đào đất đào phần giáp nền đường trước rồi tiến dần ra phía ngoài để tạo độ dốc nghiêng thuận lợi cho việc đào những lần sau. - Khi lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường có thể tiến hành theo hai cách: + Đắp đất theo từng lớp: Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 36
38. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Trước hết máy ủi chạy dọc vạch rõ phạm vi đắp nên đường để làm mốc. Sau đó máy chạy sang phía thùng đất đào theo sơđồ. Mỗi lớp rải dày 0,2 - 0,3m khống chế bằng khe giữa lưỡi ủi và mặt đất, rải xong máy ủi tiến lền phía trước l,5 - 2,0m để lợi dụng bánh xích lèn ép lớp đất vừa rải xong. Đắp xong được một lớp, máy ủi chạy sang đoạn khác, máy lu đến đầm lèn ở đoạn này. Nếu dùng bản thân máy ủi đế đầm thì sau khi rải được một lớp trên một đoạn dài tối thiều là 20m sẽ cho máy ủi chạy dọc 3-5 lượt để đầm sau đó lại tiếp tục đắp phần trên. Đắp nền đường xong, đất còn lại ở thềm đường có thể dùng máy ủi chạy dọc ở thềm đường san bằng, bảo đảm tốc độ dọc và dốc ngang để thoát nước ở thềm, sau đó dùng máy ủi tu sửa thùng đấu theo yêu cầu cần thiết để đảm bảo thoát nước tốt + Đắp theo từng đống: Theo phương pháp này có thể đố thành từng đống ép chặt với nhau rồi tiến hành san bằng và lèn ép. Chiều dày mỗi lớp quyết định ở lượng đất của mỗi lần đổ và độ ép chặt của mỗi đống, thường bằng 0,7-1m. Vì mỗi lớp đầm tương đối dày, nên chỉ thích hợp với đất đắp thuộc loại cát vì máy đầm có khả năng đầm được chiều dày lớn. So với phương pháp trên, phương pháp này tiết kiệm được thời gian san đất, và giữ được độ ẩm đất tốt hơn, nhưng nếu dùng đất sét đắp, thì chất lượng đầm lèn kém, không nên dùng. Chú ý: Khi đánh bậc cấp thì máy ủi thường tiến hành từ dưới lên trên, có thể tiến hành theo hai cách: - Máy ủi đào xong một bậc, thì đắp đất ngay, cao tới bậc đó. Sau khi đánh cấp xong, thì về cơbản nền đường cũng được đắp xong. - Máy ủi đào xong bậc một, chuyển lên đào bậc hai và cứ nhưvậy tới bậc cuối cùng sau đó mới tiến hành đắp nền đường. 3.4.2. Đào nền đường. 3.4.2.1. Đào và vận chuyển ngang. - Đối với nền đường đào hình chữ U, nếu chiều cao không lớn, thì có thể dùng máy ủi đào và vận chuyển ngang, đất đổ lên đống đất bỏ tại vị trí quy định, cách thi công gần giống nhưphương pháp đào đất từ thùng đấu đắp nền đường. - Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất không lớn, thì nên đổ đất sang cả hai bên để giảm cự ly vận chuyển. Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất tương đối lớn, thì nên đổ đất về phía thấp để tránh máy phải ủi đất lên dốc, năng suất thấp. Để đổ đất dễ dàng cứ 50-60m lại đào một lối ra để đẩy đất ra ngoài.Làm lối ra nhưvậy tuy có tăng khối lượng đất đào, nhưng máy không phải ủi đất lên dốc, đồng thời có lợi cho việc thoát nước trong thi công cũng nhưtrong khai thác đường sau này. 3.4.2.2. Đào và vận chuyển dọc: - Dùng máy ủi đào đát ở nền đường vận chuyển dọc đổ đất ra ngoài ở hai đầu nền đào hoặc lợi dụng để đắp nền đường. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 37
39. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY - Do vận chuyển dọc lợi dụng được độ dốc lúc ủi đất xuống, nên năng suất tương đối cao. Nếu chiều dài nền đào trong phạm vi l00m thì thường dùng máy ủi thi công theo phương pháp này. 3.4.3. Thi công nền đường trên sườn dốc - Mặt cắt ngang thiết kế nền đường trên sườn dốc thường là mặt cắt ngang đào hình chữ L hay nửa đào nửa đắp do đó, máy ủi thi công nền đào trên sườn dốc thuận tiện hơn các máy khác nên nó thường đóng vai trò máy chủ đạo. - Để thi công trên sườn dốc có thể sử dụng máy ủi thường hay máy ủi vạn năng. Máy ủi vạn năng có ưu điểm hơn vì có thể vừa đào vừa chuyến đất sang ngang. - Khi thi công nền đào trên sườn dốc , thì thường đặt chéo lưỡi ủi để máy chạy dọc và chuyển đất ngang về phía cuối dốc.Trước hết phải làm đường cho máy leo tới đỉnh của nền đào rồi tiến hành đào từng bậc trên toàn chiều dài của đoạn thi công.Chiều rộng của đoạn phải đảm bảo máy làm việc an toàn và trong trạng thái bình thường. 3.5 Tính năng suất máy ủi – Biện pháp nâng cao năng suất. - Năng suất của máy ủi khi xén và chuyển đất là: 60.T.Kt 3 N .Q.K d (m /ca) t.K r T - Thời gian làm việc trong một ca(8 giờ) Kt- Hệ số sử dụng thời gian(0,72-0,75) Q- Khối lượng đất trước lưỡi ủi khi đào và chuyển đất ở thạng thái chặt. Kd - Hệ số ảnh hưởng của độ dốc Kr - Hệ số rời rạc của đất. t - thời gian làm việc của một chu kỳ(ph) Lx Lc Lt t 2tq 2t h td vx v c vt Lx - Chiều dài đào đất(m) vx - Tốc độ đào đất(m/ph) Lc - Chiều dài chuyển đất(m) vc Tốc độ chuyển đất(m/ph) Lt - Chiều đài lùi lại(m), Lt= Lx + Lt vt - Tốc độ lùi lại(m/ph) tq - Thời gian chuyển hướng(ph) th - Thời gian nâng hạ lưỡi ủi(ph) td - Thời gian đổi số(ph) - Năng suất san đất có thể tính theo công thức sau: 60.T.K N t .F (m 2/ca) t Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 38
40. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY F - Diện tích san được trong một chu kỳ(m2); T, Kt, t - Ý nghĩa giống nhưtrên; - Để nâng cao năng suất làm việc của máy cần chú ý mấy điểm sau: + Tăng khối lượng trước lưỡi ủi Q: giảm lượng rơi vãi đất dọc đường khi chuyển đất;Tăng chiều cao lưỡi ủi; lợi dụng xuống dốc đẩy đất. + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian kt + Giảm thời gian chu kỳ làm việc của máy: có thể lắp thêm các răng xới, khi máy lùi lại thì có thể làm tơi xốp đất. $.4 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY XÚC CHUYỂN Máy xúc chuyển hay còn gọi là máy cạp chuyển, là một loại máy đào và vận chuyển đất có năng suất tương đối cao, có thể đào được các loại đất, trừ đất lẫn đá to. Máy này được sử dụng khá phổ biến trong công tác xây dựng nền đường. Máy xúc chuyển có ưu điểm sau: - Tự đào và vận chuyển đất với cự ly tương đối lớn nên thuận lợi cho việc tố chức thi công. - Rất linh hoạt, cơđộng, di chuyển dễ dàng. - Sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa đơn giản. - Năng suất cao, giá thành thi công hạ. Tuy nhiên máy xúc chuyển có nhược điểm sau: - Cần một hệ thống đường công vụ, đường tạm khá tốt. - Không thích hợp với địa hình đồi núi, thường thích hợp với những địa hình bằng phẳng, khối lượng đào đắp lớn. 4.1 Phân loại máy xúc chuyển. - Theo khả năng di chuyển có thể chia làm hai loại: + Máy xúc chuyển kéo theo: thường do máy kéo bánh xích kéo, có thể chạy trên địa hình phức tạp, thường không cần phải máy khác giúp sức khi đào đất, nhưng tốc độ vận chuyển tương đôi thấp nên cự ly vận chuyển không lớn. + Máy xúc chuyển tự hành: thường không đủ sức kéo khi đào đất nên cần nhờ máy ủi tăng sức đẩy, nhưng nó có tốc độ vận chuyển rất lớn, tới 50km/h, do vậy có thể vận chuyển với cự ly lớn. - Theo cấu tạo: + Theo dung tích thùng chia thành 3 loại; Loại nhỏ(V 18m3). + Theo hệ thống điều chỉnh chia làm loại điều khiển bằng thủy lực và loại điều khiển bằng hệ thống dây cáp. + Theo số trục của bánh xe mà chia loại một trục và loại hai trục. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 39
41. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY + Dựa vào phương thức đổ đất có thể chia làm loại đổ tự do, loại đổ cưỡng bức dùng sức máy đẩy đất ra và loại nửa cưỡng bức. Trong công tác làm đường dùng nhiều loại máy xúc chuyển tự hành loại vừa , đổ cưỡng bức hoặc nửa cưỡng bức. 4.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc chuyển. Máy xúc chuyển có thể làm được công tác sau: - Lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường, cao hơn l.5m(không dùng máy ủi, vì năng suất máy ủi trong trường hợp này rất thấp, thi công khó khăn). - Dùng làm máy chủ đạo để đắp nền đường, san lấp mặt bằng với khối lượng lớn tập trung cần phải vận chuyển đất tương đối xa, từ nền đào hay từ bãi lấy đất. - Máy làm việc thích hợp với đất thuộc nhóm I và II, với chiều dày phoi cắt 0.15–0.3m. Khi làm việc với đất cứng hơn thì cần phải xới trước, chiều dày phoi cắt có thể đạt 0.45-0.5m. 4.3 Các thao tác của máy xúc chuyển. Khi thi công, máy xúc chuyên tiến hành theo bốn thao tác sau: - Đào đất và đưa đất vào thùng - Vận chuyển đất - Đố đất - Quay lại. 4.3.1. Đào và đưa đất vào thùng cạp. 4.3.1.1. Khi đào đất, máy xúc chuyển có thể đào theo ba phương thức sau: - Đào đất theo lớp mỏng + Đào đất theo lớp mỏng không tận dụng hết sức máy, vào cuối quá trình đào này chỉ đạt 80 100% sức máy, nhưng có thể đào được đất cứng mà không cần xới trước. - Đào đất theo hình nêm : + Phù hợp với đất á sét, á cát. Chiều dày đào giảm dần theo mức độ dầy của thùng máy, chiều dài đào ngắn nhất, độ chứa đầy thùng cao. - Đào đất theo hình răng cưa + Phương thức đào này áp dụng tốt đối với cát khô và đất sét. Khi đào thì lưỡi dao cắm xuống đất rồi lái nâng lên, độ 3, 4 lần, những lần dao cắm xuống đất sau nông hơn lần trước. Nhưvặy để giảm nhẹ điều kiện làm việc của máy, vì về sau thùng máy chứa nhiều đất hơn, trọng lượng máy lớn hơn. Thể tích đào Thời gian Năng suất đào Cách đào Sử dung sức kéo (%) được (m3) đào (s) (m3/s) Lúc đầu: 50 Lớp móng 4,2 45 0,09 Lúc cuối 80 100 Lúc đầu: 80 Hình răng cưa 4,5 40 0,11 Lúc cuối:100 Lúc đầu: 100 Hình nêm 4,75 24 0,20 Lúc cuối:100 Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 40
42. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY 4.3.1.2. Về trình tự đào đất thì máy xúc chuyển có thể đào theo ba sơ đồ sau: - Đào theo đường thẳng: + Đào xong dải này thì tiếp tục đào dải bên cạnh. + Đào theo cách này sức cản của đất đối với dao trong qúa trình đào nhưnhau. + Mức độ xúc đầy thùng thấp. - Đào cài răng lược + Giữa các dải đào chừa các bờ đất rộng l l,3m để đào sau. Đối với những lượt đào sau thì sức cản của đất đối với dao nhỏ, mức độ chứa đầy thùng lớn hơn cách đào trên. - Đào theo hình bàn cờ: mức độ đầy thùng cao, tăng được năng suất đào. §µo kiÓu bµn cê §µo kiÓu r¨ng l•îc 6 1 1 2 3 4 4 5 6 7 2 1 2 3 5 4 5 6 8 3 1 2 3 SO SÁNH HIỆU QỦA CÁC SƠĐỒ ĐÀO ĐẤT Hệ số Chiều Tốc độ Thời gian Năng suất Sơđồ đào đất chứa đầy dài đào máy đào(s) tương ứng Theo đường thẳng 0,79 34 0,47 77 1,0 Cài lăng lược 0,95 19 0,42 45 1,8 Hình bàn cờ 1,09 22 0,42 52 1,8 Hai phương pháp đào sau cho năng suất cao hơn và đào được cả đất tương đối cứng mà không cần phải xới trước. Để nâng cao năng suất đào, cần lợi dụng thế xuống dốc đào đất. Nếu dốc xuống 3o 9o thì hiệu suất đào nâng cao được 25%. Nhưng độ dốc không nên quá 15o vì dốc quá lớn, khi quay về khó khăn. 4.3.2. Vận chuyển đất. - Sau khi chứa đầy đất, thùng cạp được nâng lên và máy xúc chuyển bước vào giai đoạn vận chuyển.Khi vận chuyển cần nâng cao tốc độ nhằm rút ngắn thời gian trong một chu kỳ công tác: + Đối với máy kéo bánh xích có thể đạt tới 8 - l0km/h + Đối với bánh lốp tốc độ có thể đạt tới 30 - 50km/h. - Để đảm bảo tốc độ cao, cần phải chuẩn bị tốt đường vận chuyển + Độ dốc đường vận chuyển của máy xúc chuyển thường không nên quá l0% + Bán kính đường cong Rmin = 4-5m Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 41
43. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY 4.3.3. Đổ đất. Khi đổ đất có thể tiến hành theo hai cách: - Đổ thành đống: dùng để đắp đầu cầu, cống hay đắp nền đường qua vùng lầy. Đất đổ thành đống, rồi dùng máy ủi san ra. - Đổ thành từng lớp: khi đổ thành từng lớp cũng có thể tiến hành đổ dọc hay đổ ngang đối với trục đường. + Đổ ngang thường áp dụng đối với nền đường rộng hơn chiều dài đổ đất và đất đắp lấy từ thùng đấu ở hai bên, cũng có khi áp dụng để đắp đầu cầu, cống vì bị hạn chế bởi địa hình. + Đổ dọc thường áp dụng khi lấy đất theo hướng dọc từ nền đào hay thùng đấu. Khi đổ dọc phải đổ đất từ hai bên mép vào giữa đồng thời chú ý đến đường chạy của máy để tận dụng lèn ép. 4.3.4. Quay lại: Khi quay lại máy nên chạy nhanh để rút ngắn thời gian của một chu kỳ. 4.4 Phương pháp đào đắp nền đường bằng máy xúc chuyển. 4.4.1. Phương pháp đắp nền: - Khi đắp nền đường bằng máy xúc chuyển thường chia nền II đường thành từng đoạn và tiến I I I I hành đắp lần lượt hết đoạn này sang đoạn kia, phần nối giữa các đoạn tiến hành đắp sau - Trường hợp nền đường cao thì chia thành nhiều lớp để đắp. - Khi đắp, cố thể tiến hành theo hai cách: + Đắp từng đoạn nhất định: Đất được đắp từng lớp lên cao dần ở hai đầu đoạn có đường ngang để máy lên xuống. Cách đắp này đảm bảo công tác đầm nén tốt, nhưng không lợi dụng được máy xuống đổ đất , thường dùng để đắp nền đường cao dưới 2m và đắp nơi có diện tích lớn + Đắp kéo dài dần dần * Theo cách này đất được đắp kéo dài theo trục và nền đường được nâng lên dần.Dùng cách đắp này có thể lợi dụng xuống dốc đổ đất. * Phương pháp đắp này thường được áp dụng ở nơi địa hình dốc về một phía, có thể từ phía cao đắp dần sang phía thấp. - Khi đắp nền đường, máy xúc chuyển có thể chạy theo nhiều kiểu tuỳ thuộc vào địa hình, tính năng máy, cự ly vận chuyển để đảm bảo năng suất làm việc cao nhất. + Chạy theo đường elíp: §µo §¾p Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 42
44. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Dạng đường chạy này thích hợp với chiều cao nền đắp dưới l,0 1,5 m, chiều dài đoạn thi công 50 l00m. Số lần quay đầu nhiều nên tốn thời gian. + Chạy theo hình số 8. Số lần quay đầu ít nên rút ngắn được thời gian. + Chạy theo kiểu hình chữ chi §µo §µo §µo §¾p§¾p §¾p§µo §µo §µo Áp dụng được với điều kiện địa hình bằng phẳng, đoạn thi công dài. + Chạy theo hình xoắn ốc § ¾p § µo § µo § ¾p 4.4.2. Thi công nền đào và đắp kết hợp bằng máy xúc chuyển. - Máy xúc chuyển được dùng nhiều để thi công trên những đoạn đường mà nền đào, đắp xen kẽ nhau. Khi đào nền đường không sâu(dưới 3m) và vận chuyển dọc đắp nền đường hay đổ vào đống đất bỏ với cự ly không quá 100-150m, thì dùng máy xúc chuyển làm máy thi công chính. - Trong điều kiện công tác đó máy xúc chuyển có nhiều ưu điểm hơn so với máy đào ở chỗ nó có thể độc lập làm được hoàn toàn cả một chu kỳ công tác: + Xúc chuyển đất + Đổ đất và + Đầm lèn sơbộ đất. - Ngoài ra máy xúc chuyển rất cơđộng, di chuyển nhanh từ nơi này sang nơi khác, bước vào thi công nhanh chóng, tận dụng được thời gian, không cần phải chờ đợi xe vận chuyển. - Trước khi đào, cần phải rẫy cỏ trên mặt đất bằng máy xúc chuyển. Những lớp cỏ này có thể dùng để gia cố ta luy sau này. - Sau đó, chuẩn bị đường vận chuyển cho máy xúc chuyển làm việc theo yêu cầu nhưtrước đã trình bày. (thường do máy ủi làm). - Đào đất và vận chuyển sang đắp ở phần nền đường đắp. Khi lấy đất từ nền đào đắp nền đường, máy phải tiến hành đào , đắp và chạy theo hướng dọc và có thể tiến hành theo nhiều phương án: + Từ một đoạn đào đắp một đoạn đắp. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 43
45. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY + Từ hai đoạn đào đắp một đoạn đắp ở giữa + Từ một đoạn đào đắp hai đoạn đắp ở hai đầu đoạn đào §¾p §µo 4.5 Tính năng suất máy xúc chu.yển và biện pháp nâng cao năng suất. - Năng suất của máy xúc chuyển có thể tính theo công thức sau: 60.T.K t 3 N .Q K d (m /ca) tK r T - Thời gian làm việc trong một ca(8 giờ) Kt - Hệ số sử dụng thời gian(Kt = 0,8 ~ 0,9) Q - Dung tích thùng(m3) Kd - Hệ số chứa đầy thùng(Kc = 0,8 ~ l,0) Kr - Hệ số rời rạc của đất t - Thời gian của một chu kỳ làm việc của máy(ph) L x Ld Lc L1 t 2 t q t d (phút) v x v d v c v 1 Lx - Chiều dài đào đất(m) Ld - Chiều dài đổ đất(m) Lc - Chiều dài chuyển đất(m) Ll - Chiều dài quay lại(m) vx - Tốc độ đào đất(m/ph) vc - Tốc độ chuyển đất(m/ph) vl - Tốc độ quay lại(m/ph), tđ - Thời gian đổi số(ph) tđ=0,4 0,5 ph; tq - Thời gian quay đầu.(ph), tq =0,3 ph; - Biện pháp để nâng cao năng suất làm việc của máy xúc chuyển: + Giảm thời gian làm việc của máy bằng các biện pháp sau: xới đất trước; chọn phương án đào hợp lý; chuẩn bị tốt đường vận chuyển; đảm bảo máy làm việc trong điều kiện tốt nhất. + Tăng hệ số chứa đầy thùng cạp: có thể xới đất trước; chọn phương án chọn đào đất hợp lý; thường xuyên làm sạch thùng cạp. + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian: đảm bảo chế độ bảo dưỡng máy tốt; cung cấp nhiên liệu kịp thời; làm tốt công tác chuẩn bị, tránh hiện tượng các công việc dẫm đạp lẫn nhau. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 44
46. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY $. 5 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY XÚC(MÁY ĐÀO) 5.1 Phân loại máy xúc - Theo số gầu có thể chia máy xúc một gầu và nhiều gầu. + Máy xúc một gầu làm việc có tính chu kỳ bao gồm các thao tác: hạ gầu đào đất, nâng gầu, quay gầu đến chỗ đổ đất và đổ đất. Máy xúc này có thể làm việc độc lập, cự ly vận chuyển không lớn, thường dùng nhiều trong công tác làm đường. + Máy xúc nhiều gầu làm việc có tính chất liên tục, đất được đào và đồ vào nơi quy định. Do vậy năng suất rất lớn. Máy xúc này phải thích hợp vối đất mềm, không thích với đất lẫn nhiều đá cứng, đất có độ dính cao; chủ yếu được dùng trong các công trình đặc biệt: đào hào, kênh mương, khai thác mỏ - Phân loại theo dung tích gầu gồm các loại có dung tích gầu 0,25; 0,5; l,0; l,5; 2,0; 3,0 m3; có loại dung tích gầu tới 6m3. Trong công tác làm đường thường dùng các loại 0,50; l,0m3. - Phân loại theo cấu tạo: chia máy xúc thành đào gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm, máy bào đất. + Máy xúc gầu thuận thường dùng đào đất, đá ở mức cao hơn nơi máy đứng(taluy dương). + Máy xúc gầu ngược thường dùng đào đất, đá ở mức thấp hơn nơi máy đứng(đào rãnh, hố móng ). + Máy xúc gầu ngoạm thường dùng để bốc xúc vật liệu lên phương tiện hoặc nạo vét bùn. + Máy xúc gầu dây thường dùng nạo vét bùn ở kênh mương. - Phân loại theo bộ phận di động: máy xúc bánh xích, bánh lốp hoặc đi trên ray. + Bánh xích: có khả năng làm việc trên các địa hình khó khăn nhưng tính cơ động không cao. + Bánh lốp: tính cơđộng cao, nhưng cần bộ phận giữ ổn định trong quá trình đào(chân vịt). + Loại đi trên ray: cho năng suất lớn, thường chỉ áp dụng trong hầm mỏ. - Phân loại theo cơcấu truyền động: truyền động bằng thuỷ lực hoặc truyền động cáp. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 45
47. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Máy xúc gầu thuận điều khiển bằng thuỷ lực 5.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc. Máy xúc là một trong những loại máy chủ yếu trong xây dựng nền đường. - Đào nền đường và kết hợp với ô tô chuyển đến đắp ở nền đắp hoặc đổ đi. - Thi công nền đường nửa đào nửa đắp, đào hoặc lấp hố móng - Bốc xúc vật liệu đất đá lên phương tiện. - Đào bùn(đặc biệt là máy xúc gầu dây). - Làm công tác dọn dẹp: đào gốc cây, đào đá mồ côi. - Thi công cống: đào móng cống, lắp cống. - Làm công tác hoàn thiện nền đường. 5.3 Thi công bằng máy xúc gầu thuận. - Máy xúc gầu thuận được sử dung rộng rãi trong công tác làm đường, có thể đào được các loại đát - Khi chọn máy xúc gầu thuận, phải xét đến chiều sâu đào đảm bảo xúc một lần là đầy gầu, nhưng không quá lớn để đảm bảo an toàn. - Để nâng cao năng suất của máy khi đào đất, cần phải quyết định phương thức đào và bố trí hướng đào cho hợp lý. 5.4 Năng suất của máy xúc và biện pháp nâng cao năng suất. - Năng suất của máy xúc: Kc 3 Nh 60nq (m / h) K r q - dung tích gầu(m3) 60 n - Số lần đào trong một phút n t t - là thời gian làm việc trong một chu kỳ đào của máy(s); Kc - Hệ số chứa đầu gầu; Kr - Hệ số rời rạc của đất. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 46
48. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Năng suất làm việc của máy trong một ca là: 3 N = 8Nh.Kt(m /ca) Kt - Hệ số sử dụng thời gian của máy. - Biện pháp tăng năng suất: + Rút ngắn thời gian đào bằng cách tăng chiều dày đào đất + Giảm góc quay của máy tới mức có thể. + Tận dụng thời gian làm việc của máy, tăng Kt: thưỡng xuyên bảo dưỡng, cung cấp vật tưnhiên liệu kịp thời và đầy đủ. + Công nhân lái máy phải có trình độ cao. + Phối hợp tốt công tác đào với công tác vận chuyển đất. $. 6 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY SAN 6.1 Phạm vi sử dụng của máy san. Máy san là một loại máy được dùng khá nhiều trong công tác làm đường, máy san có thể làm được công tác sau: Máy san - San bằng bãi đất rộng, san rải vật liệu. - Tu sửa bề mặt nền đường, làm mui luyện theo yêu cầu thiết kế - San taluy nền đường và thùng đấu. - Đắp nền đường cao dưới 0,75m, đào nền đường sâu 0,50 - 0,60m, thi công nền đường nửa đào nửa đắp - Đào rãnh thoát nước - Đánh cấp bậc trên sườn dốc - Ngoài ra còn có thể dùng máy san để xới đất, rẫy cỏ, bóc hữu cơ, trộn vật liệu, duy tu đường đất. Máy san thi công được với đất xốp, còn đất cứng thì phải xới trước. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 47
49. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Do máy san có khả năng làm tốt công tác hoàn thiện, nên hầu hết các đội thi công cơgiới đều có loại máy này Máy san thường có hai loại: máy san tự hành và máy san kéo theo. Hiện nay chủ yếu dùng loại máy san tự hành với động cơcó công suất lớn. 6.2 Thao tác và vị trí lưỡi san. - Khi thi công, máy san thường tiến hành ba thao tác chủ yếu : đào, vận chuyển và rải san đất. Để làm tốt công tác này, thì cần bố trí hợp lý vị trí của lưỡi san. Vị trí của lưỡi san quyết định ở các góc đẩy và góc cắt(xén) và góc nghiêng của lưỡi san:  + Góc đẩy : là góc hợp bởi lưỡi san và hướng tiến của máy; góc có thể thay đổi từ 300 – 900, thay đổi góc có thể thay đổi được cự ly vận chuyển ngang của đất và thay đổi chiều rộng hoạt động của máy. + Góc cắt : là góc hợp bởi mặt nằm ngang với mặt nghiêng của lưỡi dao góc này có thể thay đổi từ 35o - 70o. + Góc nghiêng là góc hợp bởi trục giữa lưỡi san và mặt đất nằm ngang. Góc thay đổi từ 0 đến 65o.Dựa vào chiều rộng, chiều , sâu đào đất và độ khum nền đường mà điều chỉnh góc cho thích hợp. 6.3 Đào đắp nền đường bằng máy san. Dùng máy san để đắp nền đường cao dưới 0,75m, tiến hành bằng cách đào đất ởthùng đấu, vừa đào, vừa chuyển ngang. 6.4 Đào rãnh thoát nước bằng máy san. Máy san có thể đào rãnh thoát nước hình chữ V và hình thang. Khi đào theo hình thang thì phải lắp thêm thiết bị phụ 6.5 Đào khuôn áo đường bằng máy san. Máy san có thể đào khuôn áo đường. Khi đào khuôn áo đường thì máy phải tiến hành đào đất bắt đầu từ trục đường và chuyển đất gần ra lề đường. Sau cùng san phẳng lòng đường và lề đường, tạo mui luyện. 6.6 Năng suất máy san và biện pháp nâng cao lượng suất. - Năng suất của máy san khi đào và vận chuyển đất, có thể tính theo công thức: 60T.F.L.K N t (m3/ca) t T- Thời gian làm việc trong một ca(8 giờ); Kt - Hệ số sử dụng thời gian; Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 48
50. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY F - Tiết diện công trình thi công m2(ví dụ tiết diện nền đường hay khuôn áo đường); L - Chiều dài đoạn thi công(m); t - Thời gian làm việc của một chu kỳ để hoàn thành một đoạn thi công L(ph) - Biện pháp tăng năng suất: + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian, + Tăng tốc độ máy chạy, giảm số lần xén và chuyển đất: tăng diện tích một lần xén và tăng cự ly vận chuyển ngang, giảm các hệ số trùng phục khi xén và chuyển đất. + Giảm thời gian quay đầu. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 49
51. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG CHƯƠNG 5 ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG $. 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐẦM NÉN 1.1 Mục đích của công tác đầm nén. - Cải thiện kết cấu của đất, đảm bảo nền đường đạt độ chặt cần thiết, làm cho nền đường ổn định dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, của tải trọng xe chạy và của các nhân tố khí hậu thời tiết. - Nâng cao cường độ của nền đường, tạo điều kiện giảm được chiều dày của kết cấu mặt đường. - Tăng cường sức kháng cắt của đất, nâng cao độ ổn định của taluy nền đường, tránh làm cho nền đường bị phá hoại như: sụt, trượt. - Giảm nhỏ tính thấm nước của đất, nâng cao độ ổn định của đất đối với nước, giảm nhỏ chiều cao mao dẫn, giảm nhỏ độ co rút của đất khi bị khô hanh. 2.1. Hiệu quả đầm nén. Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào: - Loại đất (chủ yếu là thành phần hạt đất). - Trạng thái của đất (độ ẩm của đất). - Phương tiện đầm nén (loại phương tiện đầm nén, tải trọng đầm nén). 2.3 Bản chất vật lý của việc đầm nén đất. - Đất là hỗn hợp gồm 3 pha, pha rắn (hạt đất), pha lỏng (độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất) và pha khí. Dưới tác dụng của tải trọng đầm nén, trong lớp vật liệu sẽ phát sinh sóng ứng suất – biến dạng. Dưới tác dụng của áp lực lan truyền đó, trước hết các hạt đất và màng chất lỏng bao bọc nó sẽ bị nén đàn hồi. Khi ứng suất tăng lên và tải trọng đầm nén tác dụng trùng phục nhiều lần, cấu trúc của các màng mỏng sẽ dần dần bị phá hoại, cường độ của các màng mỏng sẽ giảm đi. Nhờ vậy các hạt đất có thể di chuyển tới sát gần nhau, sắp xếp lại để đi đến các vị trí ổn định (biến dạng không hồi phục tích luỹ dần), đồng thời không khí bị đẩy thoát ra ngoài, lỗ rỗng giảm đi, mức độ bão hoà các liên kết và mật độ hạt đất trong một đơn vị thể tích tăng lên và giữa các hạt đất sẽ phát sinh các tiếp xúc và liên kết mới. Kết quả là làm cho đất chặt lại, cường độ của đất tăng lên, biến dạng của đất giảm. - Để đầm nén đất có hiệu quả thì tải trọng đầm nén phải lớn hơn tổng sức cản đầm nén của đất. Sức cản đầm nén của đất bao gồm: + Sức cản cấu trúc: sức cản này là do liên kết cấu trúc giữa các pha và thành phần có trong hỗn hợp vật liệu gây ra. Liên kết cấu trúc giữa các thành phần càng được tăng cường và biến cứng thì sức cản cấu trúc càng lớn và nó tỷ lệ thuận với trị số biến dạng của vật liệu. cụ thể là, trong quá trình đầm nén độ chặt của vật liệu càng tăng thì sức cản cấu trúc càng lớn. + Sức cản nhớt: sức cản này là do tính nhớt của các màng pha lỏng bao bọc quanh các hạt đất hoặc do sự bám móc nhau giữa các hạt đất khi trượt gây ra. Sức cản nhớt tỉ lệ thuận với tốc độ biến dạng tương đối của vật liệu khi đầm nén và sẽ càng tăng khi cường độ đầm nén tăng và độ nhớt của các màng lỏng tăng. Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 50
52. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG + Sức cản quán tính: sức cản này tỷ lệ thuận với khối lượng vật liệu và gia tốc khi đầm nén. Tổng sức cản đầm nén Cường độ giới hạn của đất (daN/ cm2) Đất Khi lu bằng lu Khi đầm Bánh cứng Bánh lốp Á cát,á sét,đất bụi 3 - 6 3 - 4 3 - 7 Á sét 6 - 10 4 - 6 7 - 12 Á sét nặng 10 -15 6 - 8 12 - 20 Sét 15 -18 8 -10 20 -23 Ban đầu đất còn ở trạng thái rời rạc, chỉ cần đầm nén với tải trọng nhỏ (lu nhẹ) sao cho áp lực đầm nén thắng được tổng sức cản ban đầu của đất nhằm tạo ra biến dạng không hồi phục trong lớp vật liệu. Trong quá trình lu lèn, sức cản đầm nén sẽ tăng dần do vậy, tải trọng lu cũng phải được tăng lên tương ứng để thắng được sức cản đầm nén mới của lớp đất. Tuy nhiên, không được dùng lu nặng ngay từ đầu để tránh hiện tượng trượt trồi, lượn sóng bề mặt do áp lực lu quá lớn so với cường độ giới hạn của đất. Chính vì vậy, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. Với các loại đất rời, khi tải trọng đầm nén tác dụng thì các hạt đất sẽ chuyển vị và độ chặt của đất sẽ tăng lên. Độ chặt của đất sẽ tiếp tục tăng lên nếu ứng suất xuất hiện trong khu vực tiếp xúc giữa các hạt đất lớn hơn trị số giới hạn của lực ma sát và lực dính. Với các loại đất dính, các hạt đất được ngăn cách bởi các màng nước. Nếu nhưđất đã có một độ chặt ban đầu nhất định và lượng không khí còn lại trong đất rất ít thì quá trình đầm nén chặt đất xảy ra chủ yếu do sự ép các màng nước và do sự ép không khí trong đất. Khi đó, sự tiếp xúc giữa các hạt đất không tăng lên bao nhiêu nhưng lực dính và lực ma sát giữa các hạt đất tăng lên rất nhanh do chiều dày của màng mỏng giảm đi. Các màng nước có tính nhớt, vì vậy việc ép mỏng chúng đòi hỏi phải có thời gian nhất định. Thời gian tác dụng của các công cụ đầm lèn thường rất ngắn (thường không quá 0.05-0.07s trong một lần tác dụng), vì vậy muốn tăng độ chặt của đất thì cần phải tác dụng tải trọng lặp trên đất nhiều lần. Khối lượng thể tích khô (độ chặt của đất) tăng lên theo số lần tác dụng N của phương tiện đầm nén theo công thức: = 1 + lg(N+1) Trong đó: 1: độ chặt ban đầu của đất. :Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất. Khi số lần tác dụng của tải trọng N lớn thì dùng qua hệ sau - N = max(max -1)e Trong đó max: độ chặt cực đại của đất (1 Vk ) max với Vk =0 1 Wo Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 51
53. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Từ các công thức trên ta thấy, giữa độ chặt và công tiêu hao để đạt được độ chặt đó có mối quan hệ logarit, nghĩa là khi vượt quá một độ chặt nhất định nào đó thì dù có tăng số lần đầm nén độ chặt của đất hầu nhưcũng sẽ không tăng lên nữa. Trong trường hợp này, cần phải tăng trọng lượng của phương tiện đầm nén. Một lần nữa ta thấy rằng, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. $. 2 THÍ NGHIỆM PROCTOR 2.1 Mục đích và quy định chung về thí nghiệm. Mục đích: Xác định độ ẩm đầm nén tốt nhất (Wo) và khối lượng thể tích khô lớn nhất (o) của một loại đất ứng với một công đầm nén cho trước. Quy định chung: Tuỳ thuộc vào công đầm nén (loại chày đầm), việc đầm nén được thực hiện theo hai phương pháp sau: - Đầm nén tiêu chuẩn (thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn –Phương pháp I): sử dụng chày đầm 2.50kg với chiều cao rơi là 305mm. - Đầm nén cải tiến (thí nghiệm Proctor cải tiến – Phương pháp II): sử dụng chày đầm 4.54kg với chiều cao rơi là 457mm. Tuỳ thuộc vào cỡ hạt lớn nhất khi thí nghiệm và loại cối sử dụng khi đầm mẫu mà mỗi phương pháp đầm nén lại được chia thành hai kiểu đầm nén, nếu dùng cối nhỏ thì ký hiệu là A và cối lớn thì ký hiệu là D. Tổng cộng có 4 phương pháp thí nghiệm ký hiệu là I-A, I-D, II-A, II-D. - Phương pháp I-A và II-A áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 40% lượng hạt nằm trên sàng 4.75mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 4.75mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 4.75mm gọi là hạt tiêu chuẩn. - Phương pháp I-D và II-D áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 30% lượng hạt nằm trên sàng 19mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 19mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 19mm gọi là hạt tiêu chuẩn. Việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm nào trong bốn phương pháp trên có thể tham khảo bảng sau: Phương pháp thí TT Phạm vi áp dụng nghiệm Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô (cỡ hạt Dmax 4.75mm chiếm không quá 50%) 1 Phương pháp I-A Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp I-D. Đất sỏi sạn (kích cỡ hạt D 19mm 2 Phương pháp I-D max chiếm không quá 50%). Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô (cỡ hạt Dmax 4.75mm chiếm không quá 50%) 3 Phương pháp II-A Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp II-D. Cấp phối tự nhiên, đất sỏi sạn, cấp phối đá dăm (kích cỡ hạt D 4 Phương pháp II-D max 19mm chiếm không quá 50%). Trên thực tế, vật liệu tại hiện trường có chứa một lượng hạt quá cỡ nhất định, nếu lượng hạt này không quá 5% thì không phải hiệu chỉnh còn nếu lượng hạt quá Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 52
54. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG cỡ này lớn hơn 5% thì phải hiệu chỉnh khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất. 2.2 Thiết bị thí nghiệm. - Cối đầm nén: Có hai loại cối: + Cối Proctor (cối nhỏ) : D = 101.6mm ; H = 116.43mm. + Cối CBR (cối lớn) : D = 152.4mm; H = 116.43mm. Cối gồm ba bộ phận chính: + Thân cối: được chế tạo bằng kim loại, hình trụ rỗng. + Nắp cối (đai cối): bằng kim loại hình trụ rỗng, cao khoảng 60mm, có đường kính trong bằng đường kính trong của thân cối để cho việc đầm nén được dễ dàng hơn. + Đế cối: chế tạo bằng kim loại và có bề mặt phẳng. Thân cối cùng với đai cối có thể lắp chặt khít vào đế cối. - Chày đầm nén: gồm có chày đầm thủ công (đầm tay) và chày đầm cơkhí (đầm máy). + Chày đầm tay: có hai loại: * Chày đầm tiêu chuẩn: khối lượng quả đầm 2.5kg và chiều cao rơi là 305mm. * Chày đầm cải tiến: khối lượng quả đầm 4.54kg và chiều cao rơi là 407mm. Chày đầm được chế tạo bằng kim loại, mặt dưới chày phẳng, hình tròn có đường kính 50.8mm. Chày được luồn trong một ống kim loại để dẫn hướng và khống chế chiều cao rơi. Ở hai đầu ống dẫn hướng có lỗ 10mm để thông khí. + Chày đầm máy: * Chày đầm máy cũng có hai loại là chày đầm tiêu chuẩn và chày đầm cải tiến và có các thông số nhưchày đầm tay. * Chày đầm máy có khả năng tự động đầm mẫu, xoay chày sau mỗi lần đầm đảm bảo đầm đều mặt mẫu đồng thời có bộ phận đếm số lần đầm, tự động dừng khi đầm đến số lần đầm quy định. Tổ hợp của 2 loại cối đầm nén, 2 loại công đầm nén ta sẽ có được các phương pháp đầm nén khác nhau. Phương pháp đầm nén Đầm nén tiêu chuẩn Đầm nén cải tiến (Phương pháp I) (Phương pháp II) TT Thông số kỹ thuật - Chày đầm: 2.5kg - Chày đầm: 4.54kg - Chiều cao rơi: 305mm - Chiều cao rơi: 407mm Cối nhỏ Cối lớn Cối nhỏ Cối lớn 1 Ký hiệu phương pháp I-A I-D II-A II-D 2 Đường kính cối đầm (mm) 101.6 152.4 101.6 152.4 3 Chiều cao cối đầm (mm) 116.43 116.43 116.43 116.43 4 Cỡ hạt lớn nhất khi đầm (mm) 4.75 19 4.75 19 5 Số lớp đầm 3 3 5 5 6 Số chày đầm một lớp 25 56 25 56 7 Khối lượng mẫu lấy để xác định độ ẩm (g) 100 500 100 500 Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 53
55. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG - Cân: một chiếc cân có thể cân được đến 15kg có độ chính xác đến 1g (để xác định khối lượng thể tích ướt của mẫu), một chiếc có thể cân được đến 800g với độ chính xác tới 0.01g (để xác định độẩm của mẫu). - Thiết bị xác định độ ẩm: Tủ sấy khống chế được nhiệt độ đến 110 5oC, hộp lấy mẫu. - Dụng cụ làm tơi mẫu: Cối sứ, chày cao su, vồ gỗ. - Sàng: 2 sàng lỗ vuông loại 19mm và 4.75mm. - Thanh thép gạt cạnh thẳng, dài khoảng 250mm, một cạnh vát để hoàn thiện bề mặt mẫu. - Dụng cụ trộn mẫu: bay, khay đựng đất, bình phun nước 1 5 1-Nắp cối (đai cối) 2 2-Thân cối. 3-Đế cối 4-Bu lông để cố 4 định thân cối, đế cối và nắp cối 5-Tai để cố định thân cối, nắp cối 3 Cấu tạo cối đầm Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 54