CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN VÀ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG XÂY DỰNG TRÊN VÙNG CÁT BIỂN 1. Phân tích các yếu tố cơ học tác dụng lên công trình nền - mặt đường: Các yếu tố cơ học tác dụng lên công trình nền - mặt đường bao gồm: - Tải trọng xe: Tải trọng xe tác dụng trực tiếp lên công trình nền – mặt đường, gây ra biến dạng thẳng đứng, biến dạng ngang. Đây là yếu tố cơ học chính tác dụng trực tiếp lên nền – mặt đường. - Các yếu tố thời tiết: nắng, mưa, gió… là các yếu tố tác dụng thường xuyên lên công trình nền – mặt đường, đây không phải là yếu tố cơ học chủ yếu làm cho nền – mặt đường bị hư hỏng nhưng các yếu tố này có tính thường xuyên liên tục, làm giảm chất lượng vật liệu nền mặt đường.
Dưới tác dụng của tải trọng xe trùng phục sẽ làm công trình nền – mặt đường bị hư hỏng nhanh chóng. Tính chất cơ – lý của cát biển tại Khánh Hoà. Phân tích, đánh giá những hạn chế khi xây dựng đường ô tô trên nền cát biển địa phương: Căn cứ kết quả thí nghiệm của các mẫu cát tại vùng bán đảo Cam Ranh làm đại diện (chi tiết tại Phụ lục 1) và căn cứ Tiêu chuẩn TCVN 5747-1993 – Phân loại đất xây dựng, rút ra các kết luận sau đây: Trang 6 D60 - Hệ số đồng nhất Cu = 3,0 < 4,0 và hệ số đường cong D10 2 D30 Cc = 0,8 <1,0 nên cát biển tại vùng bán đảo Cam Ranh có cấp D10 * D60 phối xấu, thành phần hạt có kích cỡ tương tự nhau. - Cát biển có cỡ hạt hầu hết nhỏ hơn 0,5mm và hầu như cát không có lực dính nên cát rất dễ bị bay khi có gió và rửa trôi khi có mưa.
Do vậy việc xây dựng các công trình đường trên khu vực này công trình sẽ bị xuống cấp khi có mưa, gió.1: Bề mặt cát biển 1. Phương án kết cấu áo đường ô tô hiện đang xây dựng trên vùng cát biển Khánh Hoà: Vì cát biển tại Khánh Hoà có những đặc tính trên nên khi xây dựng đường ô tô qua vùng cát biển, các đơn vị tư vấn thường đệm lớp đất chọn lọc dày ít nhất 50cm và đầm chặt để làm lớp đáy áo đường. Bên trên là các lớp móng và mặt của kết cấu áo đường. Trang 7 Đệm đất chọn lọc Mặt cát biển gkgkk Hình 1.2: Xử lý nền cát biển bằng đào thay đất 1.
Những tồn tại của các công trình đường ô tô khi xây dựng trên vùng cát biển Khánh Hoà: Từ phương án kết cấu trên thấy rằng: Các đơn vị tư vấn không dùng cát biển để làm kết cấu áo đường mà đào bỏ thay bằng cấp phối đồi. Phương án này không kinh tế do phải đào bỏ cát và thay bằng đất đồi chọn lọc, chi phí thi Trang 8 công nền đường cao và thời gian thi công kéo dài. Ngoài ra, việc khai thác đất đồi và vận chuyển đến công trường để đắp nền đường sẽ tác động đến môi trường khu vực. Vì vậy, việc đưa ra một giải pháp kết cấu áo đường tận dụng ngay cát biển làm nền đường, hạn chế việc khai thác đất đồi thi công và gia cố ổn định nền đường là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội.
Trang 9 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ VIỆC ỨNG DỤNG SẢN PHẨM NEOWEB VÀO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 2. Mô tả khái quát về sản phẩm Neoweb: Hệ thống Neoweb là mạng lưới không gian các ô ngăn có vách dạng tổ ong được đục lỗ và tạo nhám. Hệ thống tấm đục lỗ Neoweb bao gồm các dải polyethylen nối với nhau bằng các mối nối hàn. Neoweb có các chiều cao khác nhau để đáp ứng được giới hạn tải trọng và cường độ đất nền thiết kế.
Bề mặt thành ô ngăn được đục lỗ tạo nhám để cải thiện sức kháng ma sát thành bên và thoát nước ngang.1 Chi tiết ô ngăn Neoweb Khi trải hệ thống Neoweb và chèn bằng đất, cát hoặc cấp phối đá dăm tạo thành kết cấu liên hợp nhờ sự tiếp xúc địa kỹ thuật của vật liệu chèn và thành vách ngăn nhằm ngăn cách đất giữ và bảo vệ các vật liệu chèn lấp bên trong theo ba phương tạo ra một cường độ chịu kéo theo từng phương. Kết cấu ô ngăn hình mạng tạo ra nền gia cố mong muốn. Các mạng lưới ô ngăn hình mạng tổ ong sẽ phân bố tải trên một diện tích rộng hơn, tạo ra một lớp đệm có cường độ chịu uốn và độ cứng cao. Lớp đệm này làm giảm độ lún thằng đứng trong nền đất yếu, cải thiện sức chống cắt và tăng cường sức chịu tải của kết cấu.
Hệ thống Neoweb không gian cải thiện khả năng phục vụ của các lớp vật liệu không dính (như cát), giảm độ biến dạng dài hạn, tăng cường mức phục vụ của các vật liệu chèn lấp và giảm chiều dày của lớp kết cấu tăng cường (như lớp móng dưới, các lớp móng trên, các lớp bê tông Asphalt). Hệ thống Neoweb làm tăng sự ổn định dài hạn của nền móng dưới tác động lặp của tải trọng động. Trang 10 Các chỉ tiêu kỹ thuật của Neoweb: Bảng 2.1: Các kích thước cơ bản của các loại Neoweb Các kích thước Neoweb Quy cách Trang 11 Bảng 2.2: Một số tính chất cơ lý của Neoweb 2. Khả năng ứng dụng sản phẩm Neoweb hiện nay trên thế giới trong làm đường ô tô cũng như trong nhiều lĩnh vực khác: Ứng dụng ô ngăn, hệ thống tấm đục lỗ Neoweb ngăn chặn sai sót biến dạng và dịch chuyển biên của khối vật liệu.
Hệ thống làm ổn định vật liệu được chèn lấp bên trong, tạo ra sự phân bố tải trọng rộng và đều khắp trên nền đất yếu, làm ổn định nền móng cho các mặt đường được rải nhựa và sự vững chắc cho đường đất. Hệ thống này tạo ra lớp móng cứng với độ bền cao, hoạt động như một vách bán dẻo phân bố tải trọng ra biên và giảm áp lực tiếp xúc với mặt đất được san bằng để đắp nền. Độ dày của vật liệu có thể giảm xuống 50% hoặc hơn khi dùng vật liệu được ngăn định hình so với vật liệu không được ngăn định hình. Cát, sỏi và đất xấu ngay tại công trình có thể được tận dụng để thay thế cho những vật liệu đắt giá hơn.
Các lỗ đục làm tăng góc ma sát giữa vật liệu chèn lấp và vách ngăn ô, tạo ra sự kết dính vật liệu tốt hơn. Điều này tạo ra sự phân bố tải trọng tổng thể tốt hơn và sự vững chắc của hệ thống. Trang 12 Hệ thống tấm đục lỗ thuận tiện cho sự thoát nước ở biên của nền đất cao và nước bề mặt, tạo ra hệ thống chịu tải tốt hơn khi đất bị ẩm. Các tấm đục lỗ giúp thoát nước qua các ô ở biên dưới khu vực lưu thông, giảm tác động xấu của tình trạng đọng nước trong các ô khi hệ thống đặt trên nền thoát nước chậm.
Khi Neoweb được chèn lấp bằng bê tông, bê tông sẽ chảy tràn qua các ô, làm tăng độ ma sát giữa bê tông và các vách ngăn ô, tạo ra bờ vỉa cấu trúc vững chắc hơn. Hệ thống Neoweb ứng dụng lý tưởng cho các bãi chứa, bãi đỗ xe, nền móng đường sắt, đường đất và đường đá sỏi, bờ vỉa của móng chính và móng phụ, đường dốc lòng chảo, đệm móng, móng bè, hệ thống hỗ trợ ống dẫn, cống ngầm và các đường ngầm. Ứng dụng sản phẩm Neoweb trong việc thi công đường giao thông: a. Công trình tuyến đường cho phép xe bọc thép đi lại: Ứng dụng Neoweb trong việc xây dựng một tuyến đường cho xe bọc thép đi lại trong vùng cát sa mạc tại Nam Israel.
Việc thi công kết cấu đường có sử dụng Neoweb rút ngắn được thời gian, đảm bảo yêu cầu an ninh đường vào khu vực quân sự và giải pháp này còn là một kết cấu hòa hợp với môi trường.2: Vùng cát sa mạc trước khi thi công Hình 2.3: Lắp đặt Neoweb và chèn lấp bằng cát.4: Thông xe sau khi thi công xong Hình 2.5: Bề mặt đường hoàn thiện Hình 2.6: Kết cấu áo đường đã thi công b. Gia cố đường vào khu quân sự ở Georgia: - Địa chất: Đất sét hữu cơ. - Khó khăn: Con đường tới khu quân sự đi qua khu đầm lầy, đã bị lún và xuất hiện nhiều hố lớn do không đủ sức chịu tải, gây trở ngại cho xe cộ đi lại. Trang 14 Chủ đầu tư yêu cầu thi công một con đường cấp phối và thích hợp với việc đi lại quanh năm của các loại xe quân đội.
- Giải pháp truyền thống: Thi công con đường với nhiều lớp đất nền và đá dăm. Phương pháp này rất tốn kém và đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên sau khi thi công. - Giải pháp Neoweb: Thi công một lớp Neoweb cao 200mm, sau đó chèn lấp bằng các vật liệu hạt nhỏ có sẵn tại địa phương và có chi phí thấp. Việc lắp đặt diễn ra nhanh.
Sức chịu tải của đường được cải thiện phù hợp với việc đi lại quanh năm của các xe quân đội, không yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên. Làm đường nông thôn qua mỏ than bùn và đầm lầy ở Ireland: Hình 2.7: Mặt bằng hiện trạng xây dựng công trình Trang 15 - Địa chất: Than bùn đầm lầy. - Khó khăn: Xây dựng một con đường nông thôn chạy qua khu vực than bùn và đầm lầy sức chịu tải kém. Đây là khu dự trữ tự nhiên nên chính quyền địa phương đòi hỏi có một giải pháp không gây tổn hại môi trường.
- Giải pháp thông thường: Thi công một con đường cấp phối không gia cố và có độ dày lớn. Giải pháp này đòi hỏi một khối lượng đất đắp lớn cũng như tốn nhiều thời gian và công sức để đầm nén các lớp đất đắp. - Giải pháp Neoweb: Dùng hai lớp Neoweb cao 200mm, và chèn lấp bằng đất chất lượng thấp trộn với than bùn. - Hiệu quả của giải pháp: + Tăng sức chịu tải và cho phép xe tải và máy móc nông nghiệp tải trọng nặng đi trên con đường này.
+ Giảm 40% khối lượng cấp phối yêu cầu, giảm đáng kể chi phí. + Giảm 30% thời gian thi công. + Neoweb chứng tỏ là giải pháp “Xanh” hiệu quả. Xây dựng đường vào song song với đường sắt cho cần cẩu và xe hạng nặng ở Ba Lan: - Địa chất: Cát.
- Khó khăn: Do cần phải bảo dưỡng và thay ray thường xuyên nên cần phải xây dựng một tuyến đường chạy song song cho phép xe tải trọng nặng (trên 50 tấn) đi lại suốt cả năm., đồng thời tuyến đường phải chịu được rung Trang 16 động của đoàn tàu khi tàu chạy qua.