CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LỚP MÓNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐÁNH GİÁ HİỆU QUẢ KİNH TẾ - XÃ HỘİ CỦA MỘT SỐ LỚP MÓNG TRONG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ: I. Khái niệm về các lớp móng mặt đường ô tô: 1. Móng mặt đường đất gia cố vôi: Trộn một lượng nhất định vôi tôi hoặc vôi sống với đất rải thành lớp, sau khi lu lèn chặt ở độ ẩm tốt nhất và bảo dưỡng có thể được một lớp kết cấu móng mặt đường có cường độ tăng dần theo thời gian, có tính toàn khối và độ ổn định tương đối tốt. Thường dùng làm lớp móng mặt đường và lớp trên nền đường 2.
Móng mặt đường đất gia cố XM: Dùng XM để gia cố đất là một biện pháp có hiệu quả cao. Vì vậy đất gia cố XM là một vật liệu được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài để làm các lớp móng đường. Gia cố đất bằng XM sẽ làm thay đổi một cách cơ bản các tính chất ban đầu của đất. Đất gia cố XM khá ổn định với nước, có độ cứng lớn, cường độ chịu nén, chịu uốn và mô đun đàn hồi đều có thể so sánh được với lớp đá dăm.
Khác với bê tông XM hay vữa XM, trong đất gia cố XM thì đất là một thành phần cho hoạt tính rất mạnh, đất có thể tạo nên những tác dụng có lợi (như đất cacbonnat) hoặc bất lợi cho các quá trình hình thành kết cấu của đất gia cố XM. Các tính chất của đất như thành phần hạt, thành phần khoáng hóa, hàm lượng các muối hòa tan, hàm lượng và thành phần của chất hữu cơ, hàm lượng cacbonnat, độ pH,. đều ảnh hưởng đến tính chất của đất gia cố XM. - Các loại đất á cát, hỗn hợp sét cát có thành phần cấp phối tốt nhất, đất á sét nhẹ đều rất thích hợp để gia cố với XM.
Đất sét cứng có thể gia cố với XM nhưng lượng XM cần nhiều hơn và năng lượng để gia cố đất cũng rất lớn. Không nên dùng đất sét nặng có chỉ số dẻo Ip > 27 và lượng hạt sét > 30% để gia cố XM. Với cát sạch, đất có độ pH < 5 khi gia cố với XM cần có những biện pháp xử lý đặc biệt thì mới có hiệu quả. 4 - Chất lượng của XM, thành phần khoáng vật và độ nhỏ của XM đều ảnh hưởng lớn đến tính chất của đất gia cố XM.
Để gia cố đất, thường dùng XM Mác > 400, các XM Mác thấp (150-200) chỉ dùng để gia cố đất làm lớp móng hoặc làm lớp trên nền đường. Thời gian bắt đầu ngưng kết của xi măng không được quá 12 giờ. Móng mặt đường cát gia cố XM: Cát gia cố XM thường được sử dụng làm lớp móng trong kết cấu mặt đường cấp cao. Kinh nghiệm cho thấy công nghệ xây dựng lớp móng cát gia cố XM khá đơn giản, cường độ và độ ổn định của vật liệu gia cố lại cao nên ở nước ngoài cát gia cố xi măng và các chất liên kết rắn trong nước khác (như xỉ lò cao - vôi, tro bay - vôi, …) được xem là loại vật liệu thứ hai để làm lớp móng sau lớp cấp phối đá dăm.
Móng mặt đường bằng xỉ thép tái chế: MgO, MnO, FeO, Nio, SiO2, P2O5, CaS, FeS, CaS2. Phạm vi ứng dụng: Sử dụng xỉ thép tái chế làm các lớp móng cho các loại đường cấp thấp, hoặc các tuyến đường nội bộ 5. Móng mặt đường bằng xỉ than: Tro xỉ là một trong số các chất thải rắn sinh ra trong quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện, sản xuất XM, hóa chất - phân bón, luyện kim, công nghiệp giấy và sấy nông nghiệp - thực phẩm… tùy thuộc vào nguyên liệu, tùy thuộc vào nguồn nhiên liệu, công nghệ đốt mà khối lượng và thành phần tro xỉ khác nhau. Phạm vi ứng dụng: Tro xỉ từ tro xỉ nhiệt điện để xây dựng đường giao thông, như đắp nền đường qua vùng đất yếu; làm lớp thoát nước, lớp móng của kết cấu mặt đường ôtô.
Móng mặt đường đá dăm nước: Đây là loại móng mặt đường dùng đá cường độ cao, kích cỡ đồng đều rải theo nguyên lý đá chèn đá. Cường độ của vật liệu chủ yếu dựa vào sự ma sát móc chèn giữa các hòn đá lực lực dính do bột đá và nước tạo nên. Vì vậy, tốt nhất là dùng đá dăm vôi hoặc đá dăm đôlômít. Chiều dày tối thiểu của lớp đá dăm là 8 cm khi rải lên lớp móng chắc.
Chiều dày lớn nhất khi lu bằng bánh lu cứng là 18 cm. Với các chiều dày lớn hơn thì phải chia thành 02 lớp để lu lèn. Nếu dùng lu chấn động thì có thể lu chặt được các lớp đá dăm có chiều dày từ 25-30 cm. Vì lớp đá dăm có kết cấu hở, độ rỗng lớn, mặt nước dễ thấm nhập vào nên lòng đường phải có độ dốc từ 3-4% và phải làm rãnh thoát nước ngang.
Yêu cầu đối với vật liệu: Do mặt đường đá dăm hình thành cường độ chủ yếu nhờ vào tác dụng chèn móc của các hòn đá thông qua tác dụng lu lèn nên đá dăm phải có góc cạnh, dạng hình khối và cường độ không được dưới cấp 3. Kích cỡ hạt lớn nhất của đá dăm bằng 0,6 - 0,8 chiều dày lớp đá dăm đã lu lèn. Phạm vi áp dụng: Dùng để xây mới, sửa chữa, cải tạo và nâng cấp đường ô tô, bến bãi. Đá dăm nước dùng làm lớp móng mặt đường, làm lớp mặt của mặt đường cấp thấp (trên có lớp hao mòn hoặc lớp bảo vệ) 6.
Móng mặt đường đá dăm kẹp sỏi đồi: 6. Khái niệm: Yêu cầu đối với vật liệu cũng giống như với mặt đường đá dăm nước nhưng cường độ đá có thể thấp hơn một cấp và có thể dùng các loại đá có tính dính thấp hơn (không phải là đá vôi). Cũng do có dùng đất dính nên yêu cầu về độ lu lèn không cao như mặt đường đá dăm nước. Sỏi đồi được dùng là sỏi và đất sét có chỉ số dẻo Ip = 15-25.
Lượng đất sét dùng vào khoảng 20% (tỉ lệ đất sét khô trên đá khô). Để tăng độ ổn định với nước có thể trộn thêm vào đất từ 2-3% vôi. Công tác chuẩn bị: 6 Chuẩn bị vật liệu: Cung cấp và tập kết các loại vật liệu sử dụng cho công trình theo mẫu dự kiến và đã thí nghiệm đạt yêu cầu về tính chất cơ lý. Khối lượng đá dăm cần bố trí với hệ số lèn ép là 1,3, tập kết đá dăm thành những bãi riêng gần những đoạn đang thi công và tùy theo tiến độ rải cán đá mà bố trí lực lượng xe cơ giới vận chuyển cho phù hợp.
Ra đá bằng máy san tự hành kết hợp với thủ công. Để đảm bảo bề dày thiết kế và mui luyện mặt đường cần phải kiểm tra thường xuyên bằng con xúc xắc, máy cao đạc hay bộ 3 cây tiêu. Khi ra đá phải để lại 5 - 10% để dùng vào việc bù phụ trong qúa trình thi công. Chuẩn bị lòng đường: Lớp móng dưới sau khi đã nghiệm thu kỹ thuật, tiến hành tạo 2 thành vững chắc và thi công bề rộng đúng bề rộng mặt đường thiết kế bằng đá vỉa, đá vỉa chỉ làm cho lớp trên mặt và chiều rộng đá vỉa không tính vào bề rộng mặt đường.
Chiều cao đá vỉa quy định là H = h + (10÷15) cm, trong đó h là chiều dày lớp mặt theo thiết kế, cao độ đá vỉa bằng cao độ mép mặt đường. Trong khi thi công, để đảm bảo thoát nước mưa và nước tưới thi công cần làm rãnh ngang ở hai bên lề (rãnh xương cá). Rãnh ngang rộng 30 cm và sâu bằng chiều sâu của lòng đường, độ dốc ngang 5%. Rãnh ngang bố trí so le 2 bên lề đường và cách nhau 10 m ở mỗi bên lề.
Sau khi thi công xong áo đường, các rãnh này được lấp lại cẩn thận. Công tác lu lèn mặt đường Khi chiều dày lớp kết cấu được thiết kế từ 16 cm trở lên phải rải cán thành 2 lớp. Khi lu lớp dưới bánh lu phải cách đá vỉa 10 cm để không phá lề đường. Khi lu lớp trên phải lu từ lề đường dần vào tim đường, vệt lu sau đè lên vệt lu trước ít nhất là 20 cm.
Vệt lu ở mép mặt đường phải lấn ra mép đá vỉa. Lu trên đường cong phải theo thứ tự từ bụng lên lưng đường cong. Trong những trường hợp lu trên những đoạn đường miền núi vừa dốc vừa cong, phải có thiết kế sơ đồ lu lèn riêng để đảm bảo độ chặt đồng đều trên toàn bộ mặt đường, tránh tình trạng những chỗ lõm bánh lu không lăn tới. 7 Tại vị trí mặt đường giáp với hàng đá vỉa dùng lu rung 1,5T cộng đầm cóc 400-800 Kg và thủ công.
* Quy định về các giai đoạn lu lèn: Cần hết sức cẩn thận để tránh làm vỡ đá nhiều, vì vậy phải theo nguyên tắc tải trọng tăng dần theo thời gian (trước nhẹ giữa vừa và sau nặng, tốc độ lu từ chậm đến nhanh, tưới nước đảm bảo mặt đá ẩm nhưng tránh tình trạng nước đọng lòng đường, phải căn cứ vào thời tiết về điều kiện cụ thể của hiện trường mà hiệu chỉnh lượng nước tưới cho thích hợp. Kinh nghiệm cho biết tổng khối lượng nước tưới trong 3 giai đoạn lu là 8-10 lít/m². - Giai đoạn 1: Lèn xếp: Dùng lu nhẹ 5-6 T (áp lực bánh 30-45 Kg/cm²) tốc độ lu tối đa không qúa 1,5 Km/h. Công lu đạt 10-15% công lu yêu cầu, lượng nước 2-3 lít/m², riêng trong 3 lượt lu đầu không tưới nước.
Trong giai đoạn này phải bổ sung đá vào những chỗ thiếu để lớp đá đạt căn bản độ mui luyện yêu cầu. - Giai đoạn 2: Lèn chặt: Yêu cầu chính trong giai đoạn này là làm cho các hòn đá chèn chặt vào nhau, tiếp tục làm giảm khe hở giữa các hòn đá, đồng thời rải sỏi đồi, quét sỏi đồi rơi vào các lỗ hổng trong lớp đá để triệt tiêu khe rỗng và thúc đẩy quá trình hình thành cường độ mặt đường. Dùng lu trung từ 8-10T (áp lực 50-70 Kg/cm²), công lu đạt 65-75% công lu yêu cầu. Trong 3-4 lượt lu đầu tiên của giai đoạn lèn chặt, tốc độ 2 Km/h, từ lượt lu thứ 5 có thể tăng dần tốc độ lên 3 Km/h là tối đa, nhưng không được để xảy ra hiện tượng vỡ đá.
Lượng nước tưới 3-4 lít/m² đảm bảo cho sỏi đồi chèn kín mặt đường. Phải căn cứ vào việc theo dõi công lu đã đạt được yêu cầu hay chưa mà quyết định kết thúc đúng lúc giai đoạn 2.