Bài giảng Kỹ thuật thi công (Phần 1): Chương 6 - TS. Nguyễn Duy Long

Bài giảng Kỹ thuật thi công (Phần 1): Chương 6 Thi công đắp và đầm đất. Những nội dung chính được trình bày trong bài này gồm có: Công tác đắp đất, các nguyên tắc đầm đất, thiết bị và qui trình đầm đất, san và hoàn thiện nền đất.

4/4/2010 Nguồn: http://www.dpi.nsw.gov.au/ data/assets/i mage/0006/166632/compaction-3.gif T HI ÔNG ĐẮP VÀ ĐẦM ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ N ỘI  Công tác đắp đất  Các nguyên tắc đầm đất  Thiết bị qui trình đầm đất  San hồn thiện đất DUNG ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 C ÔNG TÁC ĐẮP ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Đ ẶC  TÍNH CỦA ĐẤT ĐẮP Đất dính:  Dễ vón cục  Khi đầm, màng liên kết đất dính thay đổi chậm  Độ thấm nước nhỏ, khó nước  q trình biến đổi thể tích chậm  cố kết chậm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 Đ ẶC  TÍNH CỦA ĐẤT ĐẮP Đất rời:  Biến dạng đất phụ thuộc vào góc ma sát  Lực ma sát hạt lớn, lực dính nhỏ, độ thấm nước lớn  nhanh đạt trạng thái cố kết có ngoại lực ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ C ÁC YÊU CẦU VỀ ĐẤT ĐẮP  Đất đắp cần đảm bảo cường độ, ổn định lâu dài, độ lún nhỏ  Loại đất thường dùng để đắp: sét, sét, cát, đất cát  Không nên dùng đất sau để đắp:  Đất phù sa, đất bùn, đất mùn  Đất thịt, đất sét ướt  Đất thấm nước mặn  Đất chứa nhiều hữu (rễ cây, rơm rác, v.v.) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 KỸ THUẬT ĐẮP ĐẤT  Bóc lớp thảm thực vật, chặt cây, đánh rễ  Thoát nước mặt, vét bùn  Đánh sờm bề mặt độ dốc mặt cần đắp nhỏ  Nếu mặt cần đắp có độ dốc lớn (i>0,2), (i>0 2) trước đắp, cần tạo bậc thang với bề rộng bậc từ – m để tránh tụt đất ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ KỸ THUẬT ĐẮP ĐẤT  Khi đất dùng để đắp không đồng ta phải đắp riêng theo lớp phải đảm bảo thoát nước khối đắp  Đất khó nước đắp dưới, cịn đất dễ thoát nước đắp  Nếu lớp khơ khơng Nế lớp lớ dễ th át nước nằm ằ d ới lớ thoát nước độ dày lớp dễ nước phải lớn độ dày mao dẫn ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 KỸ THUẬT ĐẮP ĐẤT  Khi đắp loại đất khó nước ta nên đắp xen kẽ vài lớp mỏng dễ thoát nước để q trình nước dễ dàng  Chiều dày lớp đất đắp phải đảm bảo qui cách kỹ thuật đầm nén  Không Khô nên ê rải ải đất dày dà h ặ mỏng ỏ so với bán kính tác dụng loại đầm sử dụng ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ http://www concreteNguồn: http://www.concretecatalog.com/images/soil_density.gif C ÁC NGUYÊN TẮC ĐẦM ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 10 4/4/2010 Q UI 11 TRÌNH Đ ẦM ĐẤT  Đầm (compaction) trình tăng độ chặt đất ép hạt đất gần hơn, đẩy khơng khí khỏi lỗ rỗng đất  Đầm khác với cố kết (consolidation)  Dù nguyên tắc đầm giống nhau, thiết bị biện dân khác biệ pháp há đầm đầ cho h xây â dựng d dâ dụng d với xây dựng hạ tầng đường xá ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Q UI 12  TRÌNH Đ ẦM ĐẤT Mức đầm chặt phụ thuộc:  đặc trưng hóa lý đất,  độ ẩm,  biện pháp đầm,  mức đầm, ứ lượng l đầ  độ dày lớp đất đầm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 Q UI 13  TRÌNH Đ ẦM ĐẤT Bốn lực đầm bản:  trọng lượng tịnh (static weight),  thao tác, khoáy trộn (manipulation, kneading),  tác động hay nện (impact, tamping),  rung động độ (vibration) ( ib ti ) Nguồn: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/co mmons/1/1e/Dynamic_Compaction.jpg ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ ĐỘ 14 ẨM TỐI ƯU ả Kết thí nghiệm đầm Nguồn: Nunnally, 2007 tr.129 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 ĐỘ 15 ẨM TỐI ƯU Thí nghiệm đầm Proctor tiêu chuẩn Proctor hiệu chỉnh Nguồn: Peurifoy et al., 2006 tr.103 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ ĐỘ 16 ẨM TỐI ƯU Thí nghiệm đầm Proctor tiêu chuẩn Proctor hiệu chỉnh Nguồn: http://www.siteprepmag.com/SP/Home/Im ages/SP0308TestingStandardProctor.jpg Nguồn: http://www.siteprepmag.com/SP/Home/Im ages/SP0308TestingModifiedProctor.jpg ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 ĐỘ 17 ẨM TỐI ƯU ả Kết thí nghiệm Proctor hiệu chỉnh cho loại đất Nguồn: Nunnally, 2007 tr.130 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ ĐỘ 18 ẨM THÍCH HỢP Loại đất Đất cát hạt to Đất cát hạt nhỏ đất cát pha sét Đất sét pha cát xốp Đất sét pha cát đất sét Độ ẩm thích hợp (%) – 10 12 – 15 15 – 18 18 – 25 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 Q UI CÁCH KỸ THUẬT CỦA 19 ĐẦM ĐẤT   Qui cách kỹ thuật đầm nén để đảm bảo đất đầm:  Đặc trưng kỹ thuật theo yêu cầu  Mức đồng thỏa mãn ể đả g kỹ ỹ thuật uậ theo eo yêu cầu Để đảm bảo đặc trưng cần mô tả:  Loại đất đầm đặc điểm  Trọng lượng khơ tối thiểu cần đạt ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Q UI CÁCH KỸ THUẬT CỦA 20 ĐẦM ĐẤT  Thí nghiệm Proctor thường dùng để diễn tả yêu cầu độ chặt tối thiểu  Cần đạt tỷ lệ (phần trăm) độ chặt theo thí nghiệm Proctor Proctor hiệu chỉnh  hệ số độ chặt K  K = 0.95 95 (của Proctor tiêu chuẩn) thường dùng cho đắp đê, đập, tái lập  K = 0.90 (của Proctor hiệu chỉnh) thường dùng cho sàn ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 10 4/4/2010 Đ O ĐỘ CHẶT HIỆN TRƯỜNG 21   Nguồn: http://www.siteprepmag.com/SP/ Home/Images/SP0308TestingInP laceDensity_SandCone.jpg Phương pháp truyền thống  Phương pháp cát hình nón (sandcone, sand tests)  Phương pháp dùng chất lỏng (water-filled balloon, liquid tests) Dụng cụ đo độ chặt hạt nhân (nuclear density devices) Nguồn:http://www.highwaysmaint enance.com/testing/pactnuk1.gif ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 22 Đ O ĐỘ CHẶT HIỆN TRƯỜNG : CÁT HÌNH NĨN Nguồn: http://www.praad.com/images/SC.jpg ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn: http://www.concretecatalog.com/images/sand_cone_test.jpg 11 4/4/2010 23 Đ O ĐỘ CHẶT HIỆN TRƯỜNG : B ONG BÓNG CHỨA NƯỚC ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn:http://www.siteprepmag.com/SP/Home/Ima ges/SP0308TestingInPlaceDensity_Liquid.jpg Đ O ĐỘ CHẶT HIỆN TRƯỜNG : 24 DỤNG CỤ ĐO ĐỘ CHẶT BẰNG HẠT NHÂN ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn:http://www.siteprepmag.com/SP/Home/I mages/SP0308TestingNuclearMoisture.jpg 12 4/4/2010 T HÊM NƯỚC VÀO ĐẤT ĐẦM 25   Các yếu tố cần xem xét thêm nước vào đất đầm:  Lượng nước cần thêm  Mật độ tưới nước  gp p tưới Phương pháp  Ảnh hưởng hậu thời tiết Có thể thêm chỗ lấy đất chỗ đất đầm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ T HÊM NƯỚC VÀO ĐẤT ĐẦM 26  Lượng nước cần thêm: Lượng nước =  Trọng lượng riêng đất khô mong muốn Trọng lượng riêng nước x (Độ ẩm mong muốn - Độ ẩm ban đầu) x Thể tích đất đầm Mật độ tưới nước: Mật độ tưới = Lượng nước cần thêm Chiều dày lớp đất đầm chặt ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 13 4/4/2010 Nguồn: http://www.concrete-catalog.com/soil_compaction.html T HIẾT BỊ VÀ QUI TRÌNH ĐẦM ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 27 Đ ẦM 28 ĐẤT THỦ CƠNG  Đầm gỗ, gang đúc, hay bê tơng  Chiều dày lớp đầm trọng lượng đầm: Trọng lượng đầm (kg) 10 5-10 30-40 60-70 75-100 Chiều dày lớp đầm (cm) 10 15 20 25 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 14 4/4/2010 29 T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT LOẠI LỚN Thiết bị Đất áp dụng hiệu Lu chân chèn (tamping foot Đất dính roller) (ví dụ: chân cừu) Lu bánh mạng lưới (grid or mesh roller) Sỏi hay cát Máy đầm rung (selfpropelled vibrating roller) Đất khơng dính; với đất dính với tần số rung thấp biên độ rung cao Lu bánh thép nhẵn mặt (Smooth roller) (S th steel t l drum d ll ) Sỏi, asphalt Lu lốp (pneumatic roller) Hầu hết loại đất, hiệu với đất cát hay sỏi Lu có đệm (segmented pad roller) Hầu hết loại đất ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ T HIẾT 30 BỊ ĐẦM ĐẤT L chân hâ Lu chèn Lu bánh mạng lưới ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 15 4/4/2010 31 T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT L lốp lố Lu Lu có đệm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 32 Đầ nện ệ Đầm Lu chân cừu ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 16 4/4/2010 33 T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT LOẠI NHỎ Đầm thuận nghịch (reversible plate) Đầm rung (vibratory plate) Lu rung (vibratory roller) Lu rammax (rammax roller) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 34 T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT KHÁC Đầ Đầm bánh xe (compact ion wheels) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Nguồn: http://kensdiecastconstructionmodels.com/images/kx.jpg 17 4/4/2010 T HIẾT 35 BỊ ĐẦM ĐẤT KHÁC Đầ Đầm bánh xe (compact ion wheels) Nguồn: http://www.kenco.com/compaction_wh5.jpg ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ T HIẾT BỊ ĐẦM ĐẤT LOẠI 36 NHỎ Thiết bị Loại đất Đất sỏi Cát sét Sét dính Asphalt Đầm nện Khơng nên Nên thí nghiệm Áp dụng tốt Khơng nên Đầm rung Áp dụng tốt Nên thí nghiệm Khơng nên Áp dụng tốt Đầm thuận nghịch Nên thí nghiệm Áp dụng tốt Áp dụng tốt Không nên Lu rung Không nên Áp dụng tốt Nên thí nghiệm Áp dụng tốt Lu rammax Nên thí nghiệm Áp dụng tốt Áp dụng tốt Khơng nên Nguồn: http://www.concrete-catalog.com/soil_compaction.html ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 18 4/4/2010 H ƯỚNG DẪN CHỌN MÁY 37 Vật liệu ĐẦM Nhẵn mặt Bánh Rung Chân chèn Mạng lưới Đá Sỏi, Sỏi, có sét Cát, Cát, có sét Sét,, có cát Sét Hiệu trung bình Hiệu cao Hiệu thấp Nguồn: Nunnally, 2007 tr.139 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ C HIỀU 38  DÀY LỚP ĐẤT ĐẦM Chiều dày lớp (lift) đất đầm:  Tất xe lu, trừ lu rung lu bánh hơi, chiều dày tối đa đề nghị 15 đến 20 cm  Với lu bánh hơi, chiều dày 30 cm hay lớn thỏa mãn  Cần Cầ đầm đầ trước t với ới lu l nhẹ h để tránh t h lún lú (rutting) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 19 4/4/2010 C HIỀU 39  DÀY LỚP ĐẤT ĐẦM Chiều dày lớp (lift) đất đầm (tiết theo):  Chiều dày lớp đầm đầm rung phụ thuộc vào trọng lượng tịnh máy đầm   Chiều dày lớp đầm từ 20 cm (loại đầm 0,9 tấn) đến 120 cm (loại đầm 13,6 tấn) Loại đầm rung hạng nặng đầm lớp đất dày đến 210 cm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ C HIỀU 40  DÀY LỚP ĐẤT ĐẦM Chiều dày lớp (lift) đất đầm (tiết theo):  Với đầm bánh xe, chiều dày đầm từ 45 cm đến 120 cm, tùy loại máy đào gắn đầm bánh xe  Duy trì lớp phủ nhỏ phía đương ống từ 60 cm đến 90 cm tùy loại máy đào gắn đầm đầ bánh bá h xe ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 20 4/4/2010 L ƯỢT 41 ĐẦM VÀ ĐỘ CHẶT Ả h Ảnh hưởng tiêu biểu số lượt đầm Số lượt đầm (passes) ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ Đ ẶC ĐIỂM KHÁC CỦA THIẾT 42 BỊ ĐẦM ĐẤT  Trọng lượng tổng xe lu có ảnh hưởng đầm lớn áp suất tiếp xúc (contact pressure)  Tăng trọng lượng đầm bánh với áp suất tiếp xúc không đổi tăng chiều dày hữu hiệu lớp đất đầm  Trừ đầm rung, có liên hệ vận tốc di chuyển đầm chặt đạt  Đầm bánh xe đạt 90% độ chặt tương đối sau 5-6 lượt đầm ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 21 4/4/2010 N ĂNG 43  SUẤT ĐẦM ĐẤT Năng suất đầm (m3 đầm chặt/giờ) 10 x W x S x L x E P  P: số lượt đầm yêu cầu  W: chiều rộng đầm lượt (m)  S: vận tốc di chuyển đầm (km/h)  L: chiều dày lớp đất đầm (cm)  E: hệ số hiệu dụng ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 44 V ẬN TỐC TIÊU BIỂU Thiết bị đầm Vận tốc (km/h) Chân chèn, máy kéo bánh xích 5-8 Chân chèn, máy kéo bánh 8-16 Chân chèn tốc độ cao Hai hay ba lượt đầu 5-8 Các lượt (walking out) 13-19 Các lượt cuối 16-23 Bánh hạng nặng 5-8 Nhiều bánh 8-24 Lu lưới, máy kéo bánh xích 5-8 Lu lưới, máy kéo bánh 16-19 Có đệm 8-24 Nhẵn mặt 3-6 Rung, đầm bàn 1-2 Rung, lu ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 2-3 Nguồn: Nunnally, 2007 tr.143 22 4/4/2010 S AN VÀ HOÀN THIỆN NỀN ĐẤT ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 45 S AN VÀ HOÀN THIỆN NỀN 46 ĐẤT  San (grading): làm đất có hình dạng cao độ mong muốn  San hoàn thiện (finish grading): làm nhẵn mái dốc, hình dạng rãnh, làm đất có cao độ theo yêu cầu kỹ thuật  Máy Má san đất (motor ( t grader) d ) thường th dùng san đất san hồn thiện ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 23 4/4/2010 S AN VÀ HOÀN THIỆN NỀN ĐẤT: MÁY SAN ĐẤT 47 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ N ĂNG 48   SUẤT MÁY SAN ĐẤT Năng suất máy san thường xác định sở:  tuyến tính (km hồn thành giờ) cho thi cơng đường  diện tích (m2 giờ) cho thi cơng nói chung Thời gian để hồn thành thi công đường: Thời gian (h) = ∑ Số lượt san x chiều dài đoạn đường (km) x Vận tốc trung bình đoạn đường (km/h) Hệ số hiệu dụng ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 24 4/4/2010 N ÂNG CAO NĂNG SUẤT MÁY 49 SAN ĐẤT  Kế hoạch cẩn thận, người vận hành giám sát tốt  Dùng lượt san để hồn thành công việc  Giảm thiểu máy san quay trở đầu   Với khoảng kh ả cách h công ô tác tá nhỏ hỏ h 300 m, cho máy san chạy lùi thay quay trở đầu Các máy san chạy cạnh có đủ diện tích cơng tác ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 50 V ẬN TỐC VẬN HÀNH MÁY SAN ĐẤT ố (km/h) Loại hoạt động Vận tốc Tạo dốc bờ, đê 4.0 Làm mương rãnh 4.6-6.4 San hoàn thiện 6.5-14.5 San bảo dưỡng đường 6.4-9.7 Trộn đất 14.5-32.2 ấ Rải hay phát tán đất 9.7-14.5 Nguồn: Nunnally, 2007 tr.151 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 25 ... 1 3-1 9 Các lượt cuối 1 6- 23 Bánh hạng nặng 5-8 Nhiều bánh 8-2 4 Lu lưới, máy kéo bánh xích 5-8 Lu lưới, máy kéo bánh 1 6- 19 Có đệm 8-2 4 Nhẵn mặt 3 -6 Rung, đầm bàn 1-2 Rung, lu ©2010 NGUYỄN DUY LONG, ... 4.0 Làm mương rãnh 4 . 6- 6.4 San hoàn thi? ??n 6. 5-1 4.5 San bảo dưỡng đường 6. 4-9 .7 Trộn đất 14. 5-3 2.2 ấ Rải hay phát tán đất 9. 7-1 4.5 Nguồn: Nunnally, 2007 tr.151 ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 25 ... ©2010 NGUYỄN DUY LONG, TIẾN SỸ 4/4/2010 Q UI CÁCH KỸ THUẬT CỦA 19 ĐẦM ĐẤT   Qui cách kỹ thuật đầm nén để đảm bảo đất đầm:  Đặc trưng kỹ thuật theo yêu cầu  Mức đồng thỏa mãn ể đả g kỹ ỹ thuật