Khảo sát đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm làm móng đường ở đồng nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Khảo sát đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm làm móng đường tại Đồng Nai, đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả trong xây dựng đường ô tô và đô thị.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Lê Văn Bách
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Xây Dựng
• Đề tài: Khảo Sát Đánh Giá Chất Lượng Cấp Phối Đá Dăm Làm Móng Đường Tại Đồng Nai
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM LÀM MÓNG ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN ĐỒNG NAI
• 1.1. Giới thiệu chung về cấu tạo và phân loại áo đường
• 1.2. Phân loại áo đường
• 1.3. Giới thiệu chung về cấu tạo và yêu cầu đối với vật liệu làm lớp móng áo đường
• 1.4. Một số nguyên tắc và quan điểm chung về thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường
• 1.5. Lựa chọn vật liệu làm lớp móng đường
• 1.6. Nhu cầu và thực tế sử dụng các loại vật liệu chính làm móng đường nói chung và vật liệu cấp phối đá dăm nói riêng trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
• 1.6.1. Các loại vật liệu chính làm móng đường trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
• 1.6.1.1. Cấp phối thiên nhiên (cấp phối sỏi đỏ, cấp phối sỏi sạn)
• 1.6.1.2. Đá dăm nước (đá dăm Macađam)
• 1.6.1.3. Cấp phối đá dăm
• 1.6.2. Ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng của lớp móng làm bằng cấp phối đá dăm so với các loại vật liệu khác
• 1.6.2.1. Ưu điểm
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT NGUỒN CUNG CẤP CẤP PHỐI ĐÁ DĂM VÀ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA CẤP PHỐI ĐÁ DĂM ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN ĐỒNG NAI
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỢP LÝ CẤP PHỐI ĐÁ (0x4)CM ĐANG ĐƯỢC KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN ĐỒNG NAI
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tình hình sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường tại Đồng Nai

Khảo sát và giải pháp sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường tại Đồng Nai là một nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực xây dựng đường bộ. Cấp phối đá dăm được sử dụng rộng rãi trong các công trình giao thông tại Đồng Nai, đặc biệt là trong các dự án lớn như đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây. Tuy nhiên, việc sử dụng cấp phối đá dăm cũng gặp nhiều vấn đề về chất lượng và hiệu quả thi công. Nghiên cứu này nhằm đánh giá lại chất lượng cấp phối đá dăm và đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý, đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong xây dựng đường bộ.

1.1. Giới thiệu chung về cấu tạo và phân loại áo đường

Cấu tạo áo đường bao gồm nhiều tầng lớp vật liệu có cường độ và độ cứng lớn hơn so với đất nền đường. Cấp phối đá dăm thường được sử dụng làm lớp móng, có vai trò quan trọng trong việc phân bố ứng suất do tải trọng xe gây ra xuống nền đất. Áo đường được phân loại thành hai loại chính: áo đường cứng và áo đường mềm, tùy thuộc vào khả năng chịu lực và độ cứng của vật liệu sử dụng.

1.2. Yêu cầu đối với vật liệu làm lớp móng áo đường

Vật liệu làm lớp móng áo đường cần đảm bảo các yêu cầu về độ cứng, độ chặt và khả năng chịu lực. Cấp phối đá dăm là một trong những vật liệu phổ biến được sử dụng làm lớp móng, đặc biệt trong các công trình đường cao tốc và đường quốc lộ. Tuy nhiên, việc sử dụng cấp phối đá dăm cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình.

II. Khảo sát và đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm tại Đồng Nai

Nghiên cứu tiến hành khảo sát và đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm tại các mỏ đá chính cung cấp cho các công trình trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Kết quả cho thấy, cấp phối đá dăm tại một số mỏ đá không đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý. Điều này dẫn đến nhiều vấn đề trong quá trình thi công và khai thác công trình, đặc biệt là hiện tượng lún, nứt và xuống cấp nhanh chóng của mặt đường.

2.1. Phương pháp khảo sát và đánh giá

Nghiên cứu sử dụng phương pháp khảo sát thực địa và phân tích trong phòng thí nghiệm để đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm. Các chỉ tiêu được đánh giá bao gồm thành phần hạt, độ ẩm, độ chặt và các chỉ tiêu cơ lý như cường độ chịu nén và độ ổn định dưới tác dụng của tải trọng. Kết quả khảo sát cho thấy sự không đồng nhất về chất lượng cấp phối đá dăm giữa các mỏ đá khác nhau.

2.2. Kết quả khảo sát và đánh giá

Kết quả khảo sát cho thấy, cấp phối đá dăm tại một số mỏ đá không đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật, đặc biệt là về thành phần hạt và độ ẩm. Điều này dẫn đến hiệu quả thi công không cao và ảnh hưởng đến độ bền của công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra sự cần thiết phải cải thiện quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng cấp phối đá dăm tại các mỏ đá.

III. Giải pháp sử dụng hợp lý cấp phối đá dăm làm móng đường

Dựa trên kết quả khảo sát và đánh giá, nghiên cứu đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý cấp phối đá dăm làm móng đường tại Đồng Nai. Các giải pháp bao gồm cải thiện quy trình sản xuất, kiểm soát chất lượng cấp phối đá dăm tại các mỏ đá, và áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến để đảm bảo hiệu quả và độ bền của công trình.

3.1. Cải thiện quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng

Để đảm bảo chất lượng cấp phối đá dăm, cần cải thiện quy trình sản xuất tại các mỏ đá, đặc biệt là việc kiểm soát thành phần hạt và độ ẩm. Nghiên cứu đề xuất áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt trong quá trình sản xuất và kiểm tra chất lượng cấp phối đá dăm trước khi đưa vào sử dụng.

3.2. Áp dụng công nghệ thi công tiên tiến

Việc áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến như lu lèn cấp phối đá dăm ở độ ẩm tối ưu và sử dụng các thiết bị hiện đại trong quá trình thi công sẽ giúp nâng cao chất lượng và độ bền của lớp móng đường. Nghiên cứu cũng đề xuất sử dụng các vật liệu bổ sung như vải địa kỹ thuật để tăng cường độ ổn định của lớp móng đường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của ngành giao thông vận tải Việt Nam, đặc biệt là tại khu vực Đồng Nai, việc sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường đã trở thành một giải pháp phổ biến và quan trọng. Theo ước tính, trong gần hai thập niên qua, cấp phối đá dăm được ứng dụng rộng rãi trong các công trình giao thông tại Đồng Nai, góp phần nâng cao chất lượng và tuổi thọ của đường bộ. Tuy nhiên, thực tế cho thấy vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại liên quan đến chất lượng và quy trình sử dụng loại vật liệu này, ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác và bảo trì công trình.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát, đánh giá chất lượng cấp phối đá dăm làm móng đường trên địa bàn tỉnh Đồng Nai, thông qua phân tích thành phần hạt, các chỉ tiêu cơ lý cơ bản trong phòng thí nghiệm và khảo sát thực tế các công trình đã thi công. Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền của móng đường. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các mỏ đá chính cung cấp cấp phối đá dăm tại Đồng Nai, các công trình thi công sử dụng vật liệu này, cùng với việc tổng hợp kinh nghiệm từ các địa phương lân cận như TP. Hồ Chí Minh và Bình Dương.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện chất lượng thiết kế, thi công và nghiệm thu công trình giao thông, góp phần giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao an toàn giao thông. Các chỉ tiêu kỹ thuật như cường độ chịu tải CBR, độ mài mòn LA, mô đun đàn hồi và thành phần hạt được xem là các metrics quan trọng để đánh giá hiệu quả sử dụng cấp phối đá dăm trong thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về kết cấu áo đường mềm, trong đó cấp phối đá dăm được xem là vật liệu chủ yếu làm lớp móng trên và móng dưới. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường mềm: Áp lực thẳng đứng do tải trọng xe truyền xuống nền đường và lực ngang tác động chủ yếu lên lớp mặt, ảnh hưởng đến sự ổn định và biến dạng của các lớp móng bên dưới.
• Nguyên lý cấp phối chặt liên tục: Thành phần hạt của cấp phối đá dăm phải đảm bảo phân bố kích thước phù hợp để tạo sự liên kết chắc chắn, giảm độ rỗng và tăng cường khả năng chịu lực.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: cấp phối đá dăm loại I và II theo tiêu chuẩn 22 TCN 334-06, chỉ số dẻo IP, giới hạn chảy WL, chỉ số mài mòn LA, tỷ số chịu tải CBR, mô đun đàn hồi E, và thành phần hạt theo tiêu chuẩn TCVN 4198-95.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các mỏ đá chính tại Đồng Nai như SokLu 6, Tân Cang 3, Đồi Chùa 2, Xuân Hòa, cùng với khảo sát thực tế tại các công trình sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường trên địa bàn tỉnh. Cỡ mẫu bao gồm hàng chục mẫu vật liệu được lấy từ các mỏ và công trình, đảm bảo tính đại diện.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xác định thành phần hạt theo TCVN 4198-95.
• Thí nghiệm độ mài mòn LA theo AASHTO T96-87.
• Thí nghiệm tỷ số chịu tải CBR theo AASHTO T193-81.
• Xác định độ chặt đầm nén tiêu chuẩn theo 22 TCN 333-06.
• Đo mô đun đàn hồi trong phòng thí nghiệm theo 22 TCN 211-93.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, phân tích phòng thí nghiệm, khảo sát hiện trường và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chất lượng cấp phối đá dăm tại các mỏ đá Đồng Nai: Mỏ SokLu 6 có cường độ kháng nén trung bình ở trạng thái khô đạt khoảng 1.180 kG/cm², mô đun đàn hồi dao động từ 2.000 đến 3.000 daN/cm², đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn 22 TCN 334-06. Mỏ Tân Cang 3 và Đồi Chùa 2 cũng cho kết quả tương tự với cường độ kháng nén trung bình lần lượt là 794 kG/cm² và 1.110 kG/cm². Hàm lượng SO3 trong các mẫu đá đều dưới 1%, đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu.

2. Thành phần hạt và chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm: Các mẫu cấp phối đá dăm lấy từ mỏ và công trình có tỷ lệ lọt qua sàng 0,075 mm dao động trong khoảng 2-12%, chỉ số dẻo IP ≤ 6%, độ mài mòn LA ≤ 35%, tỷ số chịu tải CBR ≥ 100%, phù hợp với tiêu chuẩn loại I và II. Tuy nhiên, sự không đồng nhất trong thành phần hạt giữa các mỏ gây khó khăn trong kiểm soát chất lượng.

3. Khó khăn trong phân loại và sử dụng cấp phối đá dăm: Trên địa bàn Đồng Nai, cấp phối đá dăm thường được gọi chung là “cấp phối đá (0x4)cm” mà không phân biệt rõ loại I hay II theo tiêu chuẩn, dẫn đến việc thiết kế, thi công và nghiệm thu gặp nhiều khó khăn. Sự khác biệt về dây chuyền sản xuất và tỷ lệ phối trộn giữa các xí nghiệp làm giảm tính đồng nhất của vật liệu.

4. Hiệu quả sử dụng cấp phối đá dăm trong công trình: Các công trình sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường như đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây, nâng cấp QL51, đường song hành QL1A tại Đồng Nai cho thấy tuổi thọ và chất lượng phục vụ cao hơn so với vật liệu truyền thống như đá dăm Macadam hay cấp phối thiên nhiên. Việc cơ giới hóa thi công cũng được thực hiện hiệu quả, giảm thời gian và chi phí.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của những tồn tại trong sử dụng cấp phối đá dăm là do thiếu sự thống nhất trong phân loại và kiểm soát chất lượng vật liệu. So với các nghiên cứu trong ngành giao thông vận tải tại các tỉnh lân cận, Đồng Nai có sự đa dạng về nguồn cung cấp và công nghệ sản xuất, dẫn đến sự biến động về chỉ tiêu kỹ thuật. Việc áp dụng tiêu chuẩn 22 TCN 334-06 chưa được đồng bộ hoàn toàn, gây khó khăn trong quản lý và nghiệm thu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố thành phần hạt, bảng so sánh chỉ tiêu cơ lý giữa các mỏ và công trình, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và mức độ phù hợp với tiêu chuẩn. Kết quả nghiên cứu khẳng định vai trò quan trọng của cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường mềm, đồng thời nhấn mạnh nhu cầu cải tiến quy trình sản xuất và quản lý chất lượng để phát huy tối đa hiệu quả sử dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy chuẩn phân loại cấp phối đá dăm thống nhất: Đề nghị các cơ quan quản lý ban hành hướng dẫn chi tiết về phân loại cấp phối đá dăm theo tiêu chuẩn 22 TCN 334-06, áp dụng đồng bộ cho tất cả các mỏ và công trình trên địa bàn Đồng Nai. Mục tiêu đạt 100% vật liệu cấp phối đá dăm được phân loại rõ ràng trong vòng 12 tháng.

2. Tăng cường kiểm soát chất lượng tại nguồn cung cấp: Yêu cầu các xí nghiệp khai thác và sản xuất cấp phối đá dăm áp dụng quy trình kiểm tra nghiêm ngặt về thành phần hạt, chỉ tiêu cơ lý và độ ẩm trước khi xuất xưởng. Chủ thể thực hiện là các cơ quan quản lý khoáng sản và doanh nghiệp khai thác, với mục tiêu giảm tỷ lệ vật liệu không đạt chuẩn xuống dưới 5% trong 1 năm.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực thi công, nghiệm thu: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho cán bộ kỹ thuật, nhà thầu thi công và tư vấn thiết kế về quy trình thi công, đầm nén và nghiệm thu cấp phối đá dăm. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, nhằm nâng cao chất lượng thi công và giảm thiểu sai sót.

4. Khuyến khích ứng dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất và thi công: Đề xuất đầu tư trang thiết bị nghiền đá hiện đại, hệ thống trộn đồng nhất và công nghệ kiểm soát độ ẩm tự động. Đồng thời, áp dụng công nghệ cơ giới hóa toàn diện trong thi công để đảm bảo độ chặt và đồng nhất của lớp móng. Chủ thể là doanh nghiệp khai thác và nhà thầu thi công, với lộ trình 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý ngành giao thông vận tải và khoáng sản: Giúp hiểu rõ về chất lượng vật liệu cấp phối đá dăm, từ đó xây dựng chính sách quản lý và quy chuẩn kỹ thuật phù hợp.

2. Các đơn vị tư vấn thiết kế kết cấu áo đường: Cung cấp cơ sở dữ liệu và phân tích kỹ thuật để lựa chọn vật liệu móng phù hợp, nâng cao hiệu quả thiết kế.

3. Nhà thầu thi công và giám sát công trình: Hướng dẫn quy trình thi công, kiểm soát chất lượng và nghiệm thu cấp phối đá dăm, giảm thiểu rủi ro và tăng tuổi thọ công trình.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng đường bộ: Là tài liệu tham khảo khoa học, giúp hiểu sâu về vật liệu móng đường, phương pháp khảo sát và đánh giá chất lượng vật liệu trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Cấp phối đá dăm là gì và tại sao được sử dụng làm móng đường?
   Cấp phối đá dăm là hỗn hợp cốt liệu đá được nghiền và phối trộn theo nguyên lý cấp phối chặt liên tục, có cường độ cao và tính ổn định tốt. Nó được sử dụng làm móng đường vì khả năng chịu lực tốt, tính thấm nước thấp và dễ cơ giới hóa thi công.

2. Tiêu chuẩn kỹ thuật nào áp dụng cho cấp phối đá dăm làm móng đường?
   Tiêu chuẩn chính là 22 TCN 334-06 của Việt Nam, quy định thành phần hạt, chỉ tiêu cơ lý như độ mài mòn LA ≤ 35%, tỷ số chịu tải CBR ≥ 100%, chỉ số dẻo IP ≤ 6%, và mô đun đàn hồi từ 2.000 đến 3.000 daN/cm².

3. Những khó khăn phổ biến khi sử dụng cấp phối đá dăm tại Đồng Nai là gì?
   Khó khăn gồm sự không đồng nhất về thành phần hạt và chất lượng vật liệu giữa các mỏ, thiếu phân loại rõ ràng theo tiêu chuẩn, và khó khăn trong kiểm soát độ ẩm khi thi công dẫn đến chất lượng móng không đồng đều.

4. Làm thế nào để nâng cao chất lượng cấp phối đá dăm trong thi công?
   Cần áp dụng quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt tại nguồn, đào tạo kỹ thuật thi công, sử dụng thiết bị cơ giới hiện đại và đảm bảo phối trộn, đầm nén đúng quy trình kỹ thuật.

5. Cấp phối đá dăm có thể thay thế các vật liệu truyền thống như đá dăm Macadam không?
   Có, cấp phối đá dăm có nhiều ưu điểm như cường độ cao hơn, ổn định hơn với nước và dễ cơ giới hóa, do đó đang dần thay thế các vật liệu truyền thống trong nhiều công trình giao thông hiện đại.

Kết luận

• Cấp phối đá dăm là vật liệu móng đường quan trọng, được sử dụng rộng rãi tại Đồng Nai với chất lượng tương đối cao và hiệu quả thi công tốt.
• Các mỏ đá chính như SokLu 6, Tân Cang 3, Đồi Chùa 2 cung cấp vật liệu đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn 22 TCN 334-06.
• Tồn tại lớn nhất là sự thiếu đồng nhất trong phân loại và kiểm soát chất lượng cấp phối đá dăm, gây khó khăn trong thiết kế, thi công và nghiệm thu.
• Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý, kiểm soát chất lượng và nâng cao năng lực thi công nhằm sử dụng hợp lý cấp phối đá dăm làm móng đường.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai quy chuẩn phân loại, đào tạo kỹ thuật và áp dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất và thi công.

Hành động ngay hôm nay: Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp liên quan cần phối hợp thực hiện các giải pháp đề xuất để nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng cấp phối đá dăm, góp phần phát triển bền vững hệ thống giao thông Đồng Nai và khu vực lân cận.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM LÀM MÓNG ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN ĐỒNG NAI 1.1 Giới thiệu chung về cấu tạo và phân loại áo đường: 1.1 Cấu tạo áo đường: Áo đường là công trình được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệu có cường độ và độ cứng lớn hơn so với đất nền đường để phục vụ cho việc xe chạy, trực tiếp chịu tác dụng phá hoại thường xuyên của các phượng tiện giao thông và các nhân tố thiên nhiên (như mưa, sự thay đổi nhiệt độ.) Khi xe chạy, lực tác dụng lên áo đường gồm có 2 thành phần: lực thẳng đứng do tải trọng xe và lực nằm ngang do sức kéo, lực hãm, lực ngang (khi xe chạy trên đường cong); các lực này từ bề mặt áo đường truyền xuống theo sơ đồ (hình 1.1); tại bề mặt áo đường z = p (p là áp lực thẳng đứng do tải trọng bánh xe nặng nhất truyền xuống qua diện tích vệt tiếp xúc giữa lốp xe với áo đường) và x = (0.3)p khi xe chạy, (0. Cứ theo đó thì lực ngang chủ yếu tác dụng lên gần mặt áo đường mà không truyền sâu xuống các lớp dưới nên chỉ gây ra trạng thái ứng suất ở lớp trên cùng của kết cấu áo đường làm cho vật liệu tại đó bị xô trượt, bong bật, bào mòn dẫn đến phá hoại. Ngược lại, lực thẳng đứng thì truyền xuống khá sâu cho mãi tới nền đất (trong phạm vị tác dụng của nền đường). Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 4 x z z - ø ng suÊt do lùc th¼ng ®øng x - ø ng suÊt do lùc n»m ngang H×nh 1.1a S¬ ®å ph©n bè øng suÊt trong kÕt cÊu ¸o ®õ¬ng theo chiÒu s©u Như vậy, về mặt chịu lực thì kết cấu áo đường cần phải có nhiều tầng, lớp có nhiệm vụ khác nhau để đáp ứng yêu cầu chịu lực khác nhau theo chiều sâu nói trên.

Trên thực tế kết cấu áo đường có thể bao gồm các tầng, lớp như sau: TÇng mÆt Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) (hay kÕt cÊu ¸o ®−êng) Líp mÆt (Surfacing) (Pavement structure) ¸o ®−êng (KÕt cÊu tæng thÓ nÒn mÆt ®−êng) TÇng mãng Líp mãng trªn (Base) Líp mãng d−íi (Sub-base) KÕt cÊu nÒn ¸o ®−êng Khu vùc t¸c dông 80-100 cm Líp ®¸y mãng (Capping layer) (Subgrade) (Hình 1.1b: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền - áo đường) 1.2 Phân loại áo đường: GVHD: TS. Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 5 - Theo đặc tính và phạm vi sử dụng áo đường được phân thành 4 cấp: cấp cao A1, A2; cấp thấp B1, B2: - Về vật liệu và cấu trúc của vật liệu các tầng lớp áo đường gồm các loại sau đây: + Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất, đá thiên nhiên có cấu trúc theo nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối. Điển hình theo nguyên lý đá chèn đá là lớp áo đường đá macadam và theo nguyên lý cấp phối là lớp áo đường bằng cấp phối đá dăm. + Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất, đá thiên nhiên có trộn thêm chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi.) là loại cấu trúc theo nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối như trên nhưng có trộn thêm một tỉ lệ xi măng hoặc vôi nhất định dưới dạng vữa (chất liên kết trộn trước với cát và nước) hoặc dạng bột (chất liên kết trộn trực tiếp).

+ Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất, đá thiên nhiên có trộn thêm chất kết dính hữu cơ (bitum, grudrong) là loại cấu trúc theo nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối như trên nhưng có tưới hoặc trộn với một tỉ lệ nhựa bitum hoặc grudrong dưới dạng nhựa đặc đun nóng, nhựa lỏng, nhũ tương hay nhựa pha loãng. - Về đặc điểm tính toán cường độ áo đường cho đến nay người ta chia làm hai loại chính: áo đường cứng, áo đường mềm. + Áo đường cứng là loại kết cấu áo đường có độ cứng rất lớn, mô đun đàn hồi cao hơn hẳn so với đất nền và đặc biệt có khả năng chịu uốn lớn. Do đó nó làm việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi và phân bố được áp lực của tải trọng xe chạy xuống nền đất trên một diện tích rộng.

+ Áo đường mềm là loại kết cấu áo đường với tất cả các lớp đều có khả năng chịu uốn nhỏ (hoặc không có khả năng chịu uốn) dưới tác dụng của tải trọng xe chạy chỉ chịu nén và chịu cắt trượt là chủ yếu. Ngoài ra cường độ và khả năng GVHD: TS. Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 6 chống biến dạng của nó có thể thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm.2 Giới thiệu chung về cấu tạo và yêu cầu đối với vật liệu làm lớp móng áo đường: 1.1 Cấu tạo tầng móng: Như đã phân tích ở mục 1.1 có thể xem tầng móng chỉ chịu lực thẳng đứng (lực ngang tắt nhanh trong phạm vi tầng mặt), đồng thời có chức năng phân bố ứng suất do tải trọng xe gây ra xuống nền đất. Vật liệu tầng móng có thể dùng loại không có chất liên kết nhưng phải đảm bảo có độ cứng nhất định và đủ độ chặt để không tích lũy biến dạng dư và có thể có cường độ giảm dần theo chiều sâu, do vậy tầng móng thường gồm vài lớp vật liệu khác nhau với vật liệu có cường độ thấp được bố trí ở dưới (có thể tận dụng vật liệu tại chỗ làm lớp móng dưới).

Riêng trường hợp đối với đường nhiều xe nặng, lưu lượng xe lớn và đường cao tốc, lớp móng trên thường dùng loại vật liệu có sử dụng thêm chất liên kết (vô cơ hoặc hữu cơ).2 Một số nguyên tắc và quan điểm chung về thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường: - Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường. - Phải chú trọng tận dụng vật liệu tại chỗ. - Chú trọng các điều kiện thi công và duy tu bảo dưỡng. - Quan tâm đến chức năng chịu lực và các tác dụng nhân tố thiên nhiên.

- Các lớp kết cấu có bề dày thích đáng phù hợp với kích cỡ vật liệu (không được bố trí bề dày lớp nhỏ hơn 1,5 lần kích cỡ hạt cốt liệu lớn nhất, và phù hợp với công nghệ thi công, phải đảm bảo chiều dày lớp móng lớn hơn bề dày tối thiểu).3 Lựa chọn vật liệu làm lớp móng đường: GVHD: TS. Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 7 Trong xây dựng đường ô tô hiện nay, vật liệu làm lớp móng kết cấu áo đường rất đa dạng và tình hình phân bố rất khác nhau. Có thể tổng hợp thành một số loại như sau: - Các loại móng đường đất gia cố chất liên kết vô cơ: + Móng đường đất gia cố vôi. + Móng đường đất gia cố xi măng.

+ Móng đường cát gia cố xi măng. - Các loại móng đường cấp phối đá không gia cố: + Móng đường cấp phối đá dăm. + Móng đường cấp phối thiên nhiên (cấp phối sỏi sạn, cấp phối sỏi đỏ. - Các loại móng đường đá dăm: + Móng đường đá dăm nước.

+ Móng đường đá dăm kết đất dính; - Móng đường cấp phối đá gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng, vôi, tro bay, xỉ lò cao …). - Các loại móng đường nhựa: + Móng đường đá dăm thấm nhập nhựa. + Móng đường đá dăm thấm nhập nhũ tương. + Móng đường cấp phối đá dăm trộn nhũ tương.

Có thể lựa chọn vật liệu làm móng như sau: * Theo chỉ dẫn trong quy trình 22 TCN 211-06: Bảng 1.3 Lớp vật liệu làm Phạm vi sử dụng thích hợp Điều kiện sử dụng móng Vị trí móng Loại tầng mặt 1. Cấp phối đá dăm - Móng trên Cấp cao A1, A2 Nếu dùng làm lớp móng trên nghiền loại I (22 thì cỡ hạt lớn nhất Dmax GVHD: TS. Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 8 Lớp vật liệu làm Phạm vi sử dụng thích hợp Điều kiện sử dụng móng Vị trí móng Loại tầng mặt TCN 334 -06) - Móng dưới Cấp cao A1 25mm và bề dày tối thiểu là 15cm (khi số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong 15 năm nhỏ hơn 0,1.106 thì tối thiểu dày 10cm) 2. Cấp phối đá dăm - Móng dưới Cấp cao A1 Nếu dùng làm lớp móng trên nghiền loại II (22 thì Dmax=25mm; - Móng trên Cấp cao A2 và TCN 334 -06) Nếu dùng làm lớp bù vênh thì cấp thấp B1 Dmax=19mm 3.

Cấp phối thiên - Móng dưới Cấp cao A1, A2 Như quy định ở 22 TCN 304 - nhiên (22 TCN 304 - 03 - Móng trên Cấp cao A2 03) - Móng trên Cấp thấp B1, B2 (mặt) và móng dưới 4. khai thác nếu có khả năng thấm nước vào lớp đá dăm; Nên có lớp ngăn cách (vải địa kỹ thuật) giữa lớp móng đá dăm nước với nền đất khi làm móng có tầng mặt cấp cao A2; Không được dùng loại kích cỡ mở rộng trong mọi trường hợp. Bê tông nhựa - Móng trên Cấp cao A1 Với các loại hỗn hợp cuội sỏi, rỗng theo 22 TCN cát, trộn nhựa nguội hiện chưa - Móng trên Cấp cao A2 GVHD: TS. Lê Văn Bách Học viên: Nguyễn Thanh Thảo Luận văn cao học: Khảo sát đánh giá chất lượng CPĐD làm móng đường ở Đồng Nai và kiến nghị giải pháp sử dụng hợp lý Trang: 9 Lớp vật liệu làm Phạm vi sử dụng thích hợp Điều kiện sử dụng móng Vị trí móng Loại tầng mặt 249; hỗn hợp nhựa (mặt ) có tiêu chuẩn ngành trộn nguội, lớp thấm nhập nhựa (22 TCN 270) 6.

Cấp phối đá (sỏi - Móng trên Cấp cao A1 Cỡ hạt lớn nhất được sử dụng cuội) gia cố xi măng là 25mm - Móng trên Cấp cao A2 theo 22 TCN 245; Cường độ yêu cầu của cát gia (mặt ) cát gia cố xi măng cố phải tương ứng với yêu cầu theo 22 TCN 246 đối với móng trên 7.