Nghiên cứu đề xuất một số kết cấu áo đường hợp lý cho tỉnh vĩnh long,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới quý thầy cô giáo trường Đại học Giao Thông Vận Tải tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt năm học tập nghiên cứu Đặc biệt em xin gửi lòng kính trọng cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Việt Hưng, người hướng dẫn em làm luận văn suốt thời gian qua Trong thời gian làm việc với thầy, em tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em q trình học tập cơng tác sau Mặc dù cố gắng việc hoàn thành luận văn, thời gian kiến thức có hạn, chắn luận văn cịn thiếu sót định Vì vậy, kính mong q thầy cơ, q anh chị, bạn góp ý để luận văn hồn thiện Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2013 Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU .7 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: .10 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI: 10 Ý NGHĨA THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI: 10 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI: 11 Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG .12 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI: 12 1.1.1 Tính tốn kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06: 12 1.1.2 Tính tốn kết cấu áo đường cứng theo tiêu chuẩn 22TCN 223-95: 15 1.1.3 Phương pháp tính tốn theo JTJ014-86 (Trung Quốc): .16 1.1.4 Phương pháp Pháp, chương trình Alizé 3: 18 1.1.5 Các phương pháp thực nghiệm: 19 1.2 YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 22 1.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BỀ DÀY KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 24 1.4 KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG THÔNG DỤNG HIỆN NAY: 31 1.4.1 Tổng hợp: 31 1.4.2 Các kết cấu áo đường thông dụng, ưu khuyết điểm: 31 1.4.3 Các kết cấu định hình Việt Nam giới: 36 Chương 2: HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TỈNH 41 2.1 CÁC ĐẶC TRƯNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA TỈNH: .41 2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình: 41 2.1.2 Khí hậu: .41 2.1.3 Thủy văn: 42 2.1.4 Thổ nhưỡng: 43 2.1.5 Địa chất: .43 2.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG: .43 2.2.1 Mạng lưới giao thông đường bộ: .43 2.2.3 Những hạn chế hệ thống giao thông tỉnh: 54 2.3 CÁC LOẠI KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG ĐANG SỬ DỤNG TẠI TỈNH .55 2.3.1 Đường cấp phối đá dăm, đá dăm: 55 2.3.2 Đường nhựa: 56 2.3.3 Mặt đường bê tông xi măng bê tông cốt thép: 56 Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang Chương 3: NGUYÊN NHÂN CÁC HƯ HỎNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 58 3.1 CÔNG TÁC KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ: 58 3.1.1 Công tác khảo sát địa chất, thủy văn: 58 3.1.2 Thông số đầu vào vật liệu: 58 3.1.3 Thông số tải trọng thiết kế: 59 3.1.4 Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế: 59 3.1.5 Sai sót trình thiết kế: 60 3.2 CÔNG TÁC THI CÔNG: 61 3.2.1 Thực trạng chung: 61 3.2.2 Mặt đường láng nhựa: 61 3.2.3 Mặt đường bê tông nhựa: 62 3.2.4 Mặt đường bê tông xi măng: .63 3.3 SỬ DỤNG VẬT LIỆU: 64 3.3.1 Yêu cầu kỹ thuật cát dùng xây dựng: .64 3.3.2 Yêu cầu kỹ thuật đá dùng xây dựng: 65 3.3.3 Hiện trạng sử dụng vật liệu: .65 3.4 CÔNG TÁC DI TU BẢO DƯỠNG: 68 Chương 4: ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG .70 4.1 PHÂN TÍCH THƯC TRẠNG LÀM VIỆC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 70 4.1.1 Hiện trạng khai thác giao thông: 70 4.1.2 Tải trọng xe lưu lượng xe: 71 4.1.3 Cấp tải trọng: .72 4.1.4 Đánh giá: 79 4.2 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CẦN THIẾT: 80 4.2.1 Cấp hạng tải trọng lưu lượng xe: 80 4.2.2 Cấp hạng đường: 80 4.2.3 Thơng số tính tốn lớp vật liệu: 80 4.3 ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 81 4.3.1 Nguyên tắc đề xuất: 81 4.3.2 Đề xuất kết cấu áo đường: 85 4.3.3 Lập bảng catalog kết cấu áo đường: 89 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .93 5.1 KẾT LUẬN: .93 5.1.1 Kết luận: 93 5.1.2 Những tồn tại: 94 5.1.3 Hướng phát triển đề tài: 94 5.2 KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 PHẦN PHỤ LỤC 98 Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang PHẦN MỞ ĐẦU SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: - Tỉnh Vĩnh Long nằm khu vực trung tâm Đồng sơng Cửu Long (phía Bắc Đông Bắc giáp tỉnh Tiền Giang Bến Tre; phía Đơng Nam giáp tỉnh Trà Vinh; phía Tây Nam giáp tỉnh Hậu Giang thành phố Cần Thơ; phía Tây Bắc giáp tỉnh Đồng Tháp, cách thành phố Hồ Chí Minh 136 km phía Đơng Bắc thành phố Cần Thơ 40 km phía Nam) Vì thế, hầu hết tuyến đường trọng yếu thông thương tỉnh Đồng Sông Cửu Long tỉnh với Thành phố Hồ Chí Minh, Cần Thơ xây dựng có kế hoạch xây dựng qua địa phận tỉnh Vĩnh Long - Đồng Sơng Cửu Long nói chung tỉnh Vĩnh Long nói riêng xem vựa nơng sản lớn nước, cung cấp thị trường nước phục vụ xuất khẩu, hệ thống giao thông đường để đáp ứng nhu cầu vận chuyển nông sản yếu số lượng chất lượng Việc xây dựng mạng lưới giao thông thông suốt vùng nông sản đầu mối tiêu thụ vô cần thiết Tuy nhiên, việc thiết kế thi cơng cơng trình phức tạp số đặc trưng riêng tỉnh hệ thống sơng ngịi chằng chịt thiếu đồng kết cấu mặt đường dẫn tới việc thi công sửa chữa khó khăn - Hiện Vĩnh Long có ba khu cơng nghiệp với diện tích gần 600ha, phần lớn cịn giai đoạn đầu tư hồn thiện sở hạ tầng đặc biệt hệ thống giao thông nội bộ, đường nối vào Quốc lộ, Tỉnh lộ - Theo định ngày 23/8/2012 Chủ tịch tỉnh Vĩnh Long mục tiêu cụ thể đến 2015 lĩnh vực giao thông vận tải là: Cải tạo nâng cấp số tuyến đường trọng yếu, đảm bảo kết nối, liên thông với tuyến Quốc lộ, tạo thành hệ thống giao thông đồng phạm vi tồn tỉnh, nâng tải trọng thơng xe tuyến đường, cầu nâng cấp, xây dựng mới, nâng cấp, mở rộng tuyến đường tỉnh, đường huyện, đường đến trung tâm xã - Trong việc xây dựng đường giao thông kết cấu áo đường phận quan trọng Kết cấu áo đường chịu tác dụng trực tiếp Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang phương tiện giao thông đồng thời chịu ảnh hưởng yếu tố phá hoại trực tiếp từ thiên nhiên nhiệt độ, ánh nắng, mưa, lũ lụt Ngồi chi phí xây dựng áo đường chiếm tỉ lệ chi phí cao xây dựng, cấp đường cao chi phí xây dựng áo đường lớn - Tuy nhiên, trình thiết kế tuân thủ quy định tiêu chuẩn kỹ thuật hành, hư hỏng trước thời hạn kết cấu áo đường ngày phổ biến Những hư hỏng bao gồm mức độ nhẹ vết nứt, khe nứt đến mức độ nghiêm trọng ổ gà, lún sụt Các hư hỏng kết cấu áo đường xảy cơng trình cũ khai thác sử dụng lâu (quốc lộ 57, tỉnh lộ 901, tỉnh lộ 902, tỉnh lộ 903) mà cơng trình giao thông trọng điểm vừa xây dựng đưa vào khai thác chưa đầy ba tháng (quốc lộ 53, tỉnh lộ 909) ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả khai thác, tăng chi phí di tu bảo dưỡng, tai nạn giao thông mặt đường chất lượng tăng, tuổi thọ cơng trình giảm - Hiện Việt Nam có hai tiêu chuẩn sử dụng phổ biến: 22TCN 211-06 cho áo đường mềm, 22TCN 223-95 cho áo đường cứng Theo tiêu chuẩn này, công tác thiết kế kết cấu áo đường chủ yếu trọng vào việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cường độ mà ý đến tính hợp lý cấu tạo kết cấu áo đường Chính vậy, vấn đề liên quan đến chất lượng độ bền kết cấu thường liên quan đến: + Tính hợp lý việc sử dụng nguồn vật liệu cho phù hợp với điều kiện địa phương + Tính hợp lý thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường + Thành phần lưu lượng tải trọng thực tế - Vì vậy, với đề tài “Nghiên cứu đề xuất số kết cấu áo đường hợp lý cho tỉnh Vĩnh Long”, nhằm xây dựng đề xuất số kết cấu áo đường hợp lý cho loại đường giao thông đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường giao thông nông thôn, đường nội khu công nghiệp tỉnh Vĩnh Long đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật, phù hợp đặc trưng địa phương, thuận lợi công tác thi Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang công, khai thác di tu bảo dưỡng sau này, đồng thời đảm bảo giá thành xây dựng hợp lý MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: - Tìm hiểu phương pháp thiết kế áo đường nước giới - Nghiên cứu trạng kết cấu áo đường mạng lưới giao thông tỉnh Vĩnh Long - Tìm hiểu tồn trình thiết kế thi công dẫn đến nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu áo đường, đề xuất phương án giải hợp lý - Xây dựng số phương án kết cấu áo đường hợp lý mặt kỹ thuật, giá thành xây dựng điều kiện tự nhiên địa bàn tỉnh Vĩnh Long - Góp phần định hướng áp dụng tiến kỹ thuật công tác thi công sửa chữa đường tỉnh Vĩnh Long ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Các phương pháp thiết kế áo đường nước giới - Điều kiện tự nhiên đặc trưng phục vụ cơng tác tính tốn thiết kế kết cấu áo đường cho tỉnh Vĩnh Long - Hiện trạng mạng lưới đường giao thông tỉnh Vĩnh Long, loại kết cấu áo đường xây dựng, số liệu lưu lượng, thành phần lưu lượng tải trọng xe thực tế - Tình hình sử dụng vật liêu xây dựng cho kết câu áo đường PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Địa bàn tỉnh Vĩnh Long số liệu thực tế điều kiện tự nhiên, vật liệu xây dựng, trạng mạng lưới giao thông, lưu lượng, thành phần lưu lượng tải trọng thực tế, tình hình sử dụng vật liệu địa phương, công tác đảm bảo chất lượng xây dựng đường - Các tiêu chuẩn tài liệu công tác thiết kế kết cấu áo đường, việc sử dụng vật liệu cho lớp kết cấu áo đường thu thập từ cơng trình nghiên cứu trước vấn đề Việt Nam nước khác giới Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 10 - Các phương pháp tính tốn thiết kế kết cấu áo đường nước giới PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: - Nghiên cứu phương pháp, tiêu chuẩn tính tốn thiết kế áo đường nước giới, làm sở lý thuyết tính tốn kết cấu áo đường - Thu thập, điều tra điều kiện khách quan chủ quan tỉnh Vĩnh Long ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến kết cấu áo đường (điều kiện xe chạy, điều kiện vật tư địa phương, chủ trương phát triển sở hạ tầng, kinh phí quy hoạch chung tỉnh, yếu tố điều kiện tự nhiên thời tiết, địa chất, thủy văn, nhiệt độ) Dựa vào trạng kết cấu áo đường, phân tích đánh giá hư hỏng tồn - Dựa kết phân tích đánh giá đề xuất số kết cấu mặt đường phù hợp cho hạng mục đường - Luận chứng kinh tế kỹ thuật phương án đề xuất kiến nghị Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI: - Đề tài đề xuất dạng định hình kết cấu áo đường hợp lý cho loại đường tỉnh Vĩnh Long với tải trọng đề xuất - Góp phần định hướng hướng dẫn áp dụng tiến khoa học kỹ thuận vào công tác xây dựng sửa chữa đường Vĩnh Long Ý NGHĨA THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI: - Đề xuất Catalog kết cấu áo đường cho tỉnh Vĩnh Long, phù hợp với điều kiện thực tế tỉnh - Giúp cho người thiết kế, người lập dự án lựa chọn kết cấu áo đường dễ dàng hợp lý với yêu cầu mục đích xây dựng tuyến đường - Giúp cho đơn vị thi công thuận lợi việc lựa chọn phương án thi công - Làm sở cho quan thẩm định, chủ đầu tư nhanh chóng định phương án kết cấu mặt đường - Thống tạo đồng phương án kết cấu mặt đường tỉnh, từ đó, nâng cao khả khai thác thuận tiện công tác di tu bảo dưỡng Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 11 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI: - Đề tài gồm năm chương 90 trang, 36 bảng biểu Chương 1: Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn kết cấu áo đường Chương 2: Hiện trạng mạng lưới giao thông tỉnh Chương 3: Nguyên nhân hư hỏng kết cấu áo đường Chương 4: Đề xuất kết cấu áo đường Chương 5: Kết luận kiến nghị - Phần phụ lục gồm phụ lục, 60 trang: Catolog kết cấu áo đường, tính tốn, giá thành tham khảo Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 12 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI: 1.1.1 Phương pháp tính tốn kết cấu áo đường theo Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06: [9] 1.1.1.1 Nội dung, phương pháp: - Thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường: Chọn bố trí hợp lý lớp vật liệu phù hợp với chức yêu cầu tầng, lớp áo đường - Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể áo đường, tức trường hợp phải trọng biện pháp nâng cao cường độ ổn định cường độ khu vực tác dụng để tạo điều kiện cho đất tham gia chịu lực với áo đường đến mức tối đa, từ giảm bề dày áo đường hạ giá thành xây dựng Đồng thời, phải sử dụng biện pháp tổng hợp khác (biện pháp sử dụng vật liệu tổ hợp thành phần vật liệu, biện pháp nước cho lớp có khả bị nước xâm nhập) để hạn chế tác dụng ẩm nhiệt đến cường độ độ bền tầng, lớp kết cấu áo đường đặc biệt biện pháp hạn chế tượng phá hoại bề mặt lớp mặt xe chạy gây - Phải chọn bố trí tầng, lớp vật liệu kết cấu áo đường cho phù hợp với chức tầng, lớp bảo đảm kết cấu đáp ứng yêu cầu theo, đồng thời phù hợp với khả cung ứng vật liệu, khả thi công khả khai thác tu, sửa chữa, bảo trì sau - Phải sử dụng tối đa vật liệu phế thải công nghiệp chổ (sử dụng trực tiếp có gia cố chúng chất kết dính vơ hữu cơ) Ngồi ra, phải trọng vận dụng kinh nghiệm xây dựng khai thác áo đường điều kiện cụ thể địa phương - Cần đề xuất từ hai đến ba phương án cấu tạo kết cấu áo đường Khi đề xuất phương án thiết kế cần phải trọng đến yêu cầu bảo vệ môi trường, yêu cầu Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 13 bảo đảm an tồn giao thơng yêu cầu bảo vệ sức khoẻ, bảo đảm an tồn cho người thi cơng - Cần xét đến phương án phân kỳ đầu tư thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường Trên sở phương án cho quy hoạch tương lai cần dự tính biện pháp tăng cường độ, bề dày để tăng khả phục vụ áo đường phù hợp với yêu cầu xe chạy tăng dần theo thời gian Riêng áo đường cao tốc đường cấp I cấp II khơng nên xét đến phương án phân kỳ xây dựng áo đường - Nội dung phương pháp: Tính tốn kiểm tra tiêu chuẩn sau: + Kiểm toán ứng suất cắt đất lớp vật liệu chịu cắt trượt so với trị số giới hạn cho phép để đảm bảo chúng không xảy biến dạng dẻo (hoặc hạn chế phát sinh biến dạng dẻo) + Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối nhằm hạn chế phát sinh nứt dẫn đến phá hoại lớp + Kiểm tốn độ võng đàn hồi thông qua khả chống biến dạng biểu thị trị số mô đun đàn hồi Ech kết cấu áo đường so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc - Cơ sở phương pháp tính tốn theo ba tiêu chuẩn giới hạn nêu lời giải tốn hệ bán khơng gian đàn hồi nhiều lớp có điều kiện tiếp xúc lớp hoàn toàn liên tục tác dụng tải trọng bánh xe (được mơ hình hóa tải trọng phân bố hình trịn tương đương với diện tích tiếp xúc bánh xe mặt đường), đồng thời kết hợp với kinh nghiệm sử dụng khai thác đường nhiều năm để đưa quy định tiêu chuẩn giới hạn cho phép 1.1.1.2 Các thơng số tính tốn cường độ, bề dày áo đường mềm: - Tải trọng trục tính tốn, số trục xe tính tốn, thơng số xe chạy: Tải trọng xe chạy quy đổi loại xe tiêu chuẩn (100kN, 120kN) với loại xe khác tiêu chuẩn việc quy đổi dựa sở gây hiệu ứng tương đương Sơ đồ tải trọng tính tốn sơ đồ vịng trịn có diện tích tương đương D (cm) áp lực tác dụng xuống mặt đường p (MPa) Lưu lượng xe chạy cuối thời kỳ khai thác tính theo cơng thức: Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 85 4.3.1.7 Nguyên tắc 7: Sử dụng cát địa phương để: + Nâng cao đường trước dâng cao mực nước (như trình bày mục 2.1.3) + Xử lý đất yếu yếu phương pháp thay lớp đất yếu lớp cát san lấp (mục 4.3.1.3) + Nâng cao mô đun đàn hồi đường - Lưu ý sử dụng lớp cát làm đường cần tuân theo yêu cầu vai đường, sử dụng vải địa kỹ thuật, phương án thoát nước đường 4.3.1.7 Nguyên tắc 8: Với tuyến đường nâng cấp sửa chữa: - Các phương án cải tạo mặt đường cũ đề xuất sở điều tra xác định tình trạng hư hỏng, chất lượng khai thác, nguyên nhân xuống cấp Từ đề phương án cụ thể, cải tạo toàn diện từ trở lên, giữ lại số lớp móng cũ, cải tạo trực tiếp lớp mặt cũ - Lớp bù vênh đề xuất sử dụng gồm: Đá dăm đen, đá thấm nhập nhựa (bù vênh mỏng, lớp tăng cường bê tông nhựa), cấp phối đá dăm loại (lớp bù vênh dày loại với lớp nâng cao phía trên) 4.3.2 Đề xuất kết cấu áo đường: Từ nguyên tắc phân tích trên, tác giả đề xuất dạng định hình kết cấu áo đường cho trường hợp cụ thể bảng 4.14, bảng 4.15, bảng 1.16, bảng 4.17, bảng 4.18, bảng 4.19 bảng 4.20 Bề dày kết cấu khác tùy thuộc vào tải trọng tính tốn mơ đun đất Eo, cụ thể lập thành catalog phụ lục 4.3.2.1 Kết cấu áo đường mới: - Kết cấu áo đường cấp cao A1 với cấp tải trọng T1, T2 cho đường cao tốc, quốc lộ, tỉnh lộ Bảng 4.14: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường + Kết cấu KC11 1 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn 2 Bê tông nhựa chặt, hạt vừa 3 Cấp phối đá dăm loại I Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 86 4 Cấp phối đá dăm loại II Nền đường + Kết cấu KC12 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn Bê tông nhựa chặt, hạt vừa Đá dăm gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 4MPa) Cấp phối đá dăm loại II Nền đường + Kết cấu KC13 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn Bê tông nhựa chặt, hạt vừa Cấp phối đá dăm loại I Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường + Kết cấu KC14 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn Bê tông nhựa chặt, hạt vừa Đá dăm gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 4MPa) Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường - Kết cấu áo đường cứng cho đường trục chính: Bảng 4.15: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường Bê tông xi măng M300 Lớp đệm cát + Kết cấu KC15 Đá dăm gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 4MPa) Nền đường + Kết cấu KC16 Bê tông xi măng M300 Lớp đệm cát Đá dăm gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 4MPa) Cấp phối đá dăm loại II Nền đường Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 87 - Kết cấu áo đường A2 cho tỉnh lộ, đường huyện, đường xã: Bảng 4.16: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường + Kết cấu KC22 Láng nhựa lớp Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Nền đường + Kết cấu KC23 Láng nhựa lớp Cấp phối đá dăm loại I Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường + Kết cấu KC24 Láng nhựa lớp Cấp phối đá dăm loại I Nền đường + Kết cấu KC25 Láng nhựa lớp (3kg/m2) Cấp phối đá dăm loại II Nền đường - Kết cấu áo đường cứng cho đường khu vực: Bảng 4.17: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường + Kết cấu KC26 Bê tông xi măng M300 Lớp đệm cát Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường + Kết cấu KC27 Bê tông xi măng M300 Cấp phối đá dăm loại I Nền đường - Kết cấu áo đường cho đường giao thông nông thôn: Bảng 4.18: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật + Kết cấu KC31 Trang 88 Bê tông xi măng M300 Lớp đệm cát Nền đường + Kết cấu KC32 Bê tông xi măng M300 Lớp đệm cát Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường + Kết cấu KC33 Cấp phối đá dăm loại II Cát đầm chặt K>=K95 Nền đường + Kết cấu KC34 Cấp phối đá dăm loại II Nền đường Kết cấu KC33 có tầng móng cát san lấp đầm chặt, điều kiện mưa nhiều tỉnh khả xói cao làm ảnh hưởng đến khả làm việc kết cấu mặt, sử dụng loại kết cấu cần tính đến biện pháp chống xói đắp vai đường, dùng vải địa kỹ thuật Các kết cấu KC33 KC34 nên hạn chế sử dụng, trường hợp sử dụng kết cấu phải có biện pháp chống vật liệu mặt trôi mưa lũ 4.3.2.2 Kết cấu áo đường đầu tư phân kỳ đầu tư: - Kết cấu áo đường dùng cho đường tỉnh, đường huyện, đường xã Bảng 4.19: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường phân kỳ đầu tư giai đoạn đầu + Kết cấu K41 Láng nhựa lớp Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Nền đường (cát đầm chặt K>=98) Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 89 + Kết cấu KC42 Láng nhựa lớp Cấp phối đá dăm loại I Cát gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) Nền đường (cát đầm chặt K>=98) + Kết cấu KC43 1.Cấp phối đá dăm loại I 2.Cấp phối đá dăm loại II Nền đường (cát đầm chặt K>=98) 4.3.2.3 Kết cấu áo đường cho việc nâng cấp cải tạo: Bảng 4.20: Đề xuất thành phần kết cấu áo đường nâng cấp cải tạo +Kết cấu KC51 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn Bê tông nhựa chặt, hạt vừa Cấp phối đá dăm loại I (4 Bù vênh) + Kết cấu KC52 Bê tông nhựa chặt, hạt mịn Bê tông nhựa chặt, hạt vừa (3 Bù vênh) + Kết cấu KC53 Bê tông xi măng M300 (lớp đệm cát) Đá dăm gia cố xi măng (Rn 28 ngày ≥ 2MPa) (3 Bù vênh) Kết cấu KC51 với kết cấu có lớp cấp phối đá dăm loại I có chiều dày 20cm lớp mặt đường bê tơng nhựa cũ sử dụng cho tuyến đường khu vực xe nặng 4.3.3 Lập bảng catalog kết cấu áo đường: 4.3.3.1 Tính tốn chiều dày lớp kết cấu áo đường mềm: Từ dạng kết cấu áo đường đề xuất, tính tốn bề dày kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn trạng thái giới hạn Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 90 - Tính tốn độ lún đàn hồi thơng qua khả chống biến dạng (biểu thị trị số mô đun đàn hồi) kết cấu áo đường khống chế để trị số mô đun đàn hồi kết cấu phải lớn mô đun đàn hồi yêu cầu nhân thêm hệ số an toàn độ võng xác định theo độ tin cậy mong muốn - Tính tốn ứng suất cắt đất lớp vật liệu dính xem có vượt qua trị số giới hạn khơng (trị số lực dính tính tốn chia cho hệ số cường độ lực cắt trượt tùy theo độ tin cậy thiết kế) - Tính tốn ứng suất uốn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe xem có vượt trị số cường độ chịu kéo uốn tính tốn chia cho hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn theo độ tin cậy, nhằm khống chế không cho phép nứt lớp - Kiểm tốn điều kiện trượt đáy lớp bê tơng nhựa 4.3.3.2 Tính toán chiều dày lớp kết cấu áo đường cứng: - Tính tốn chiều dày bê tơng xi măng theo phương pháp giả định chiều dày tấm, sau kiểm tốn tính tốn cường độ Nếu chiều dày tính tốn khơng phù hợp giả định giá trị khác tìm giá trị phù hợp - Kiểm tốn chiều dày bê tơng xi măng tác dụng xe nặng cá biệt Kiểm toán sở ứng suất tải trọng xe nặng gây không vượt cường độ chịu kéo uốn bê tông xi măng - Kiểm tốn chiều dày bê tơng xi măng với ứng suất nhiệt Ứng suất tổng cộng nhiệt độ tải trọng sinh theo hướng dọc bê tông không vượt cường độ chịu kéo uốn bê tơng xi măng - Tính tốn chiều dày lớp móng mặt đường bê tơng xi măng Dưới tác dụng tải trọng đất đường bị biến dạng dẻo Do lớp móng đạt yêu cầu phải đảm bảo đất đường phía khơng xuất biến dạng dẻo tức khơng bị trượt 4.3.3.3 Kiểm tốn chiều dày kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn 22TCN274-01: - Sau tính toán bề dày kết cấu áo đường theo 22TCN211-06 ta kiểm tra lại theo tiêu chuẩn 22TCN247-01 Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 91 Cơ sở kiểm tốn: + Kết cấu tính bảng (Ni-Tjk) tương ứng với mô đun đàn hồi Ech số trục tương đương tích lũy 15 năm + Sử dụng quan hệ thực nghiệm để tính giá trị Hệ số CBR: Mối quan hệ E0 CBR loại đất sau: E0 = 7,93 CBR 0,85 (MPa) Mô đun đàn hồi hữu hiệu đất MR MR = 1500 CBR (PSI) + Hệ số tính đổi tải trọng loại tương ứng 18kip (8,2T)  Qi  ei     8,2T   Trong đó: Qi: Các tải trọng trục 12T 10T =4,4: Hệ số mặt đường mềm, =12 với mặt đường cứng Từ kết cấu thỏa mản tiêu chuẩn kỹ thuật 22TCN211-06 xác định độ lệch trung bình tiêu chuẩn Xác định độ tin cậy R từ độ lệch trung bình tiêu chuẩn ZR (bằng cách tra bảng theo 22TCN274-01) Kết cấu thỏa mản kết cấu có R thỏa mản theo bảng tra Kết kiểm toán: Kiểm toán cho kết cấu định hình catalog tùy theo mơ đun đàn hồi yêu cầu cấp hạng đường 4.3.3.4 Nguyên tắc lập bảng kết tính tốn: a Tính tốn: - Từ số liệu cấp hạng đường, loại đường cấp đường có mơ đun đàn hồi u cầu tính tốn đưa vài tổ hợp bề dày kết cấu áo đường theo quy định, đồng thời thỏa mản u cầu tính tốn theo ba trạng thái giới hạn quy trình 22TCN211-06 kiểm tốn theo 22TCN274-01 - Kết tính tốn kiểm tốn số kết cấu catalog trình bày phụ lục b Phân tích hiệu kinh tế Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 92 - Với kết cấu điển hình tiến hành tính tốn giá (tính cho 1m2) tổ hợp nhằm xác định tổ hợp có giá thành thấp - Việc tính tốn dựa vào định mức xây dựng đơn giá hành, sử dụng phần mềm Microsof Excel phần mềm dự toán G8 để tính giá thành cho 1m2 mặt đường Đơn giá xây dựng dựa theo định mức nhà nước báo giá vật tư tỉnh Vĩnh Long vào tháng 5.2012 - Giá thành lớp kết cấu áo đường phụ lục tính tốn chưa có thuế chi phí khác lập thời điểm nên có giá trị tham khảo c Lập catalog: - Tiến hành kiểm tra tổ hợp cho kết cấu, chọn kết cấu có giá thành thấp đưa vào catalog - Mỗi bảng catalog lập cho kết cấu, q trình tính tốn chiều dày lớp thay đổi bỏ số lớp - Cấp hạng đường thay đổi từ cấp N1-N12 ( E0= 30-110Mpa) - Cấp hạng lưu lượng thay đổi từ T11-T17 với tải trọng trục tính tốn 12T, từ T21-T27 với tải trọng trục tính tốn 10T Ngồi cịn có số kết cấu khác lập theo tính chất riêng đường giao thơng nơng thơn, đường chuyên dùng, đường phân kỳ đầu tư, đường nâng cấp cải tạo - Độ tin cậy 95% với tải trọng trục tính tốn 12T, 90% với tải trọng trục tính tốn 10T, 85% kết cấu đường khác Tóm lại: - Catalog lựa chọn kết cấu áo đường cho đường giao thông tỉnh thời điểm có tính đến quy hoạch tương lai, đảm bảo yêu cầu đường giao thông tỉnh, phù hợp với điều kiện đặc thù tỉnh Vĩnh Long - Catalog kết cấu đề tương đối bao quát để áp dụng cho tỉnh Vĩnh Long, cần xác định thông số đầu vào loại đất nền, loại tải trọng, cấp đường, thông qua trị số mô đun đàn hồi mặt đường hữu, mô đun đàn hồi yêu Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 93 cầu đường, tra bảng danh mục xác định kết cấu thỏa mản yêu cầu kinh phí xây dựng kết cấu đó, từ có sở chọn lựa kết cấu thích hợp - Việc mở rộng cường độ đất E0 từ 30-110MPa tương đối đảm bảo cho việc sử dụng bảng việc lựa chọn làm hay nâng cấp cho tuyến theo điều kiện tương ứng - Các kết cấu đề xuất catalog để đảm bào hoàn thiện cần kiểm tra trình xây dựng quản lý đường Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN: 5.1.1 Kết luận: - Catalog kết cấu áo đường hợp lý cho tỉnh Vĩnh Long phù hợp hai tiêu chuẩn Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 94 22TCN211-06 22TCN274-01, góp phần nâng cao tính hiệu đầu tư, phù hợp với xu hướng thiết kế giới - Đề tài kết cấu áo đường cho loại đường tỉnh Vĩnh Long với tải trọng đề xuất có tính tin cậy có khả áp dụng vào thực tiển - Đề tài góp phần định hướng hướng dẫn áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào công tác xây dựng sửa chữa đường Vĩnh Long 5.1.2 Những tồn tại: Với thời gian, kinh phí hạn hẹp, đề tài cịn hạn chế sau: - Điều tra, dự báo xác lưu lượng xe tuyến đường giao thông tỉnh Vĩnh Long chưa cụ thể để xác định xác mô đun đàn hồi yêu cầu - Một số tiêu lý đất nền, vật liệu xây dựng mang tính kinh nghiệm, lấy theo tiêu chuẩn mà chưa có thí nghiệm xác - Chỉ tính toán catalog kết cấu áo đường cho số trường hợp cụ thể, kết cấu cịn ít, chưa đa dạng 5.1.3 Hướng phát triển đề tài: - Nghiên cứu đa dạng hóa kết cấu áo đường định hình catalog - Nghiên cứu chuyên sâu ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm tỉnh đến trình làm việc kết cấu áo đường - Xây dựng mơ hình tính kết cấu áo đường phần mềm máy tính - Tuy đề tài nghiên cứu cho tỉnh Vĩnh Long, có khả áp dụng cho tỉnh đồng Sơng Cửu Long có điều kiện tương tự 5.2 KIẾN NGHỊ - Để sử dụng kết cấu định đề xuất đề tài cần thơng qua q trình thực nghiệm trước áp dụng thực tế, đồng thời đưa catalog vào sử dụng, cần phải thường xuyên đánh giá hiệu khai thác, cập nhật thông số thực tiển để bổ sung nhằm hoàn thiện kết cấu mặt đường - Ngoài việc lựa chọn kết cấu áo đường cần quan tâm đến việc nâng cao đường để hạn chế phá hoại đường Hiện tỉnh Vĩnh Long, nguồn đất để đắp khan hiếm, nâng cao chủ yếu cách đào đất Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 95 hữu đưa đắp hai bên lề đường, sau nâng cao đất cát sông - Cần quan tâm đến biện pháp thoát nước thiết kế thi cơng - Cần xác định xác thơng số kỹ thuật vật liệu thiết kế thi công TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.BÙI XUÂN CẬY (2006); “Đường đô thị tổ chức giao thông”; Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội [2] NGUYỄN QUANG CHIÊU, LÃ VĂN CHĂM (2001); “Xây dựng đường ô tô”; Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 96 [3] NGUYỄN QUANG CHIÊU, PHẠM HUY KHANG; “Xây dựng mặt đường ô tô”; Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội [4] PGS.TS.NGUYỄN HUY THẬP; “Thiết kế mặt đường ô tô”; Trường Đại học Giao thông Vận tải [5] PGS TS.NGUYỄN QUANG TOẢN; “Thiết kế mặt ô tô đại”; Trường Đại học Giao thông Vận tải [6] BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI (1992); “Tiêu chuẩn ngành: Đường giao thông nông thôn – tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 210-92” [7] BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI (1998); “Tiêu chuẩn ngành: Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp cát gia cố ximăng kết cấu áo đường ô tơ 22TCN 246-98” [8] BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI (2001); “Tiêu chuẩn ngành: Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường láng nhựa 22 TCN 271-01” [9] BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI (2006); “Tiêu chuẩn ngành: Áo đường mềm – yêu cầu dẫn thiết kế 22 TCN 211-06” [10 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI (2006); “Tiêu chuẩn ngành: Áo đường cứng – yêu cầu dẫn thiết kế 22 TCN 223-95” [11] BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI (2006); ‘Tiêu chuẩn ngành: Quy trình kỹ thuật thi cơng nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đường ô tơ 22 TCN 334-06” [12] BỘ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ (2005); “Tiêu chuẩn Việt Nam: Đường giao ô tô – yêu cầu thiết kế TCVN 4054-05” [13] BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ; “Tiêu chuẩn Việt Nam: Đá dăm sỏi sỏi dăm dùng xây dựng – Yêu cầu kỹ thuật TCVN 1771 – 1987” [14] BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ; “Tiêu chuẩn Việt Nam: Cát xây dựng – Yêu cầu kỹ thuật TCVN 1770 – 1986” [15] BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ; “Tiêu chuẩn Việt Nam: Mặt đường láng nhựa nóng – thi cơng nghiệm thu TCVN 8863-2011” Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 97 [16] LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC: Nghiên cứu xây dựng kết cấu áo đường mềm cho đường phố khu vực thành phố Hồ Chí Minh, PHAN HUY KHÁNH, 2006 [17] LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC; “Nghiên cứu xây dựng kết cấu áo đường cho tỉnh Quảng Ninh”; PHẠM HỮU HÙNG, 2006 [18] ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KHCN.10.05; “Nghiên cứu Xây dựng Catalog kết cấu áo đường mềm cho đường tơ cấp cao hồn thiện quy trình thiết kế áo đường mềm hành 22TCN211-93”; năm 1998 [19] CÔNG TY CP TƯ VẤN XÂY DỰNG VĨNH LONG; “Khảo sát lực phục vụ số tuyến đường địa bàn tỉnh; báo cáo hư hỏng số tuyến đường chính” [20] Trang thơng tin điện tử Sở Xây Dựng tỉnh Vĩnh Long [21] Trang thông tin điện tử Sở Kế hoạch Đầu tư tỉnh Vĩnh Long [22] Trang thông tin điện tử Sở Giao thông Vận tải tỉnh Vĩnh Long [23] Các tài liệu khác có liên quan Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Trang 98 PHẦN PHỤ LỤC Học viên: VÕ BÁ HUY Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Luận án Thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật Học viên: VÕ BÁ HUY Trang 99 Trường ĐH Giao Thông Vận Tải