Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật và công nghệ cho phép sử dụng nguồn đất bazan ở tỉnh gia lai vào xây dựng kết cấu áo đường,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

1 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nhằm góp phần thực thắng lợi nghiệp Cơng nghiệp hố - Hiện đại hóa đất nước theo chiến lược phát triển kinh tế mà Đảng Nhà nước ta đề Trước hết, cần phải xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng hồn chỉnh Với hệ thống đường giao thơng có, cịn phải đầu tư nhiều đảm bảo yêu cầu Trong năm qua, tỉnh Gia Lai sử dụng nguồn vốn trung ương, địa phương vốn nước để đầu tư xây dựng nhiều tuyến đường giao thông Đây cố gắng lớn để mau chóng hình thành hệ thống giao thơng, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế Tuy nhiên, nguồn vốn đầu tư xây dựng đường thường lớn, giá thành sản phẩm cao Để đáp ứng nhu cầu này, việc phát huy nội lực, khai thác nguồn vốn, cần nghiên cứu giải pháp kỹ thuật để đảm bảo nâng cao chất lượng mà lại hạ đáng kể giá thành xây dựng cơng trình giao thơng đường Gia Lai tỉnh miền núi nằm Bắc Tây Nguyên, phía Bắc giáp tỉnh Kon Tum, phía Nam giáp tỉnh Đăk Lăk, phía Tây giáp Campuchia, phía Đơng giáp tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định Phú Yên Gia lai tỉnh có địa chất cơng trình tương đối phức tạp, gần phân bố loại vật liệu Trong đó, đất bazan chiếm khoảng 43% sử dụng vào xây dựng đường đất bazan có tính thấm xói mịn cao Trong kết cấu áo đường mềm, áo đường bán cứng có lợi cho phép sử dụng nguồn vật liệu sẵn có địa phương Việc nghiên cứu nguồn vật liệu địa phương, xây dựng kết cấu áo đường bán cứng có nhiều ưu điểm riêng : + Chiều dày kết cấu toàn áo đường giảm, + Chiều dày lớp mặt dính kết với nhựa đường giảm, + Phân bố ứng suất, tăng tính ổn định nước chống xói mịn tốt, + Chính vậy, việc nghiên cứu sử dụng vật liệu cần thiết , để trở thành thước đo kinh tế xây dựng đường Đó sử dụng tối đa nguồn vật liệu đất bazan địa phương vào xây dựng lớp kết cấu áo đường không túy vào xây đường tận dụng thiết bị sẵn có địa phương để thi công xây dựng Mục tiêu nghiên cứu đề tài a Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu nâng cao khả sử dụng nguồn vật liệu chỗ, sẵn có địa phương địa bàn tỉnh Gia Lai dùng công tác làm đường Lựa chọn ứng dụng phương pháp kỹ thuật để đề xuất kết cấu áo đường hợp lý làm đường giao thông tỉnh Gia Lai b Mục tiêu cụ thể Sử dụng vật liệu đất bazan chỗ gia cố với giải pháp kỹ thuật khác để đưa vào xây dựng kết cấu áo đường làm móng chịu lực thay móng vật liệu đá dăm, hoăc cấp phối đá dăm không đơn làm đường Xây dựng dây chuyền công nghệ thi công sở sử dụng trang thiết bị máy sẵn có địa phương Đối tượng nghiên cứu Đất bazan gia cố ximăng kết hợp với phụ gia Phụ gia đóng vài trị nâng cao thêm cường độ hệ số chống thấm cho đất Vận dụng thiết bị sẵn có địa phương vào dây chuyền công nghệ thi công xây dựng Phạm vi nghiên cứu Lần đầu nghiên cứu ứng dụng tỉnh Gia Lai nói riêng vùng Tây Nguyên nói chung nhằm đóng góp: - Về móng đường đất bazan gia cố: Thí nghiệm (TN) xây dựng quan hệ cho phép xác định tiêu kỹ thuật dùng thiết kế (TK) đường, gồm đường giao thông nông thơn đường có nhóm tải trọng khai thác khác - Đề xuất số dạng kết cấu ứng dụng cho đường giao thông tỉnh Gia Lai Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm phịng thi cơng thí điểm để đánh giá chất lượng kỹ thuật công nghệ Kết cấu luận văn Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương 1: Tổng quan đất bazan tỉnh Gia Lai Chương 2: Lựa chọn giải pháp kỹ thuật sở lý thuyết Chương 3: Kết thí nghiệm phịng phạm vi ứng dụng Phần kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phần phụ lục Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT BAZAN Ở TỈNH GIA LAI 1.1 Phân bố đất bazan địa bàn tỉnh Ở Gia Lai, khu vực phía Tây , Tây Nam tỉnh khu vực nằm cao nguyên bazan Trường Sơn nên địa chất đường chủ yếu sét, sét pha màu nâu đỏ phong hóa từ phún trào bazan Khu vực gồm huyện Chư Păh, Ia Grai, Đức Cơ, Chư Prông, Chư Sê, Đăk Đoa Tp.Pleiku chiếm khoảng 43.00% diện tích tỉnh (Hình 1.1) Hình 1.1 : Diện tích phân bố đất bazan tỉnh Gia Lai ( Khu vực phía Tây, Tây Nam tỉnh) Đường giới hạn diện tích phân bố đất bazan 1.2 Điều kiện địa chất , khí hậu, thủy văn 1.2.1 Đặc điểm địa chất khu vực Cấu trúc địa chất khu vực tỉnh Gia Lai nhà địa chất xếp vào khu vực cao nguyên bazan Trường Sơn Cấu tạo địa chất khu vực có phân vị địa tầng sau : a/ Các đá biến chất cổ thuộc giới Protezozoi: Là loại đá biến chất cổ thường gặp đá Quăczit có màu xám trắng phớt vàng, phân lớp dáy lẫn vảy mica Bề dày địa tầng đạt đến 1500m, nằm thành tạo trầm tích phun trào Bazan phủ chồng lên b/ Đá phun trào Kainozoi : Là loại đá phun trào Bazan nằm khơng chồng lên mặt địa hình cổ, mà nằm chồng lên lớp phong hóa cổ bề mặt bào mịn đá xâm nhập Granitơít Diện phân bố rộng Vỏ phong hóa chúng thuộc loại phong hóa Laterit-Sialit Nhiều nơi gặp loại Laterit sắt-nhơm Có chổ gặp trầm tích đầm hồ gồm lớp mỏng than nâu, sét than, sét thường thấy loại sét có màu xám trắng Bề dày địa tầng thường 50 m c/ Các đá thuộc hệ Thứ Tư-Thống Pleistoxen : Đây loại phun trào Bazan Thành phần chúng gồm lớp Bazan đặc sít xen kẹp bazan lổ hồng màu xám đen, xám xanh, Aglônurát, sản phẩm núi lửa: tro bụi, bom núi lửa có màu nâu đỏ tạo thành lớp xen kẽ theo chu kỳ hoạt động phun trào Đá có bề dày khoảng 100 m d/ Các trầm tích thuộc HaLoxen : Đây loại trầm tích đầm hồ đại, thường gặp lịng chảo núi lửa âm, thung lũng, ven sơng suối Bao gồm vật liệu bở rời cuội, sỏi, sạn, cát, sét tích tụ qua nhiều giai đoạn Có bề dày từ 5-6 m e/ Lớp vỏ phong hóa Bazan : Đây lớp đất đá Bazan phong hóa triệt để tạo thành sét có lẩn sạn, có chổ lẫn Laterit sắt - nhôm màu nâu, nâu đỏ Bề dày đạt đến 30-40 m 1.2.2 Đặc điểm khí hậu Theo số liệu khí tượng thủy văn lấy trạm Pleiku năm 2011 (Trích niên giám thống kê năm 2011- Cục thống kê tỉnh xuất tháng năm 2012), đặc điểm khí hậu phản ánh sau: a/ Chế độ mưa : - Lượng mưa trung bình năm : 2567.20 mm - Lượng mưa lớn : 434.00 mm - Lượng mưa nhỏ : 0.00 mm - Số ngày mưa trung bình năm : 158 -160 ngày - Số ngày mưa nhiều tháng : 22 ngày b/ Chế độ nắng : - Số nắng năm :2214.90 giờ/năm - Số nắng bình quân ngày : 6.07 - Độ dài ngày mùa mưa : 14 - Độ dài ngày mùa khô : 12 c/ Chế độ gió : - Hướng gió thịnh hành gió Tây – Bắc : từ tháng đến tháng 10 Đông – Nam từ tháng 11 đến tháng năm sau - Tốc độ gió trung bình : 3.5m/s d/ Chế độ ẩm : - Độ ẩm khơng khí trung bình năm : 76.67% - Độ ẩm khơng khí cao : 92.0% - Độ ẩm khơng khí thấp : 76.0% e/ Lượng bốc : - Lượng bốc trung bình năm : 2107 mm/năm - Lượng bốc tháng lớn : 241 mm/tháng - Lượng bốc tháng nhỏ : 119 mm/tháng f/ Nhiệt độ : - Nhiệt độ trung bình năm : 21.59 0C - Nhiệt độ cao : 35.00 0C - Nhiệt độ thấp : 12 0C - Tổng ơn tích năm : 7880.350C Đánh giá chung : Khu vực chịu ảnh hưởng khí hậu Cao nguyên Trung với đặc trưng khí hậu chia hai mùa rõ rệt gồm : mùa mưa mùa khô - Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau, mùa thích hợp cho việc thi cơng xây dựng cơng trình bản, xây dựng cơng trình cầu đường - Mùa mưa từ tháng đến tháng 10 hàng năm, mùa mưa nhiều bớt lợi cho cơng tác thi cơng cơng trình 1.2.3 Đặc điểm thủy văn Theo điều kiện địa hình, khí hậu, thời tiết hệ thống sơng suối khu vực có đặc điểm mùa mưa, nước chảy nhanh theo nhiều cỏ rác (do bề mặt lưu vực người dân canh tác hoa màu nhiều); mùa khô mực nước sông suối xuống thấp Thủy văn công trình khơng có phức tạp, chủ yếu nước mưa theo địa hình gây tác động xói mịn, mực nước ngầm thấp nên ảnh hưởng đến đường 1.3 Tính chất lý đất bazan Đặc điểm bật đất bazan cho thấy: + Có dung trọng khơ lớn k max thấp, + Nắng dễ gây bụi, mưa dễ gây sình, + Giới hạn chảy dẻo thường cao, + Dễ bị xói mịn nước, + … Chỉ tiêu lý đặc trưng đất bazan khu vực phía Tây, Tây Nam tỉnh tập hợp bảng 1.1: Bảng 1.1 : Chỉ tiêu lý đất bazan (giá trị trung bình) Nền đất bazan màu nâu đỏ S T T Chỉ tiêu lý Đơn vị tính QL 14 qua Pleiku QL 14C, đường Đường nội thị Sê San 4, đường thị trấn Nhơn IaGrai - Đức Hòa- Chư Pưh Cơ Độ ẩm thiên nhiên (W) Dung trọng thiên nhiên (w) Dung trọng khô (c) % 45.91 36.00 48.32 g/cm3 1.71 1.52 1.54 g/cm3 1.18 1.12 1.04 Giới hạn chảy (Wt) % 68.50 66.55 58.41 Giới hạn dẻo (Wp) % 44.54 43.68 39.66 Góc nội ma sát (cp) Độ daN/cm 170 130 14058’ 0.30 0.38 0.29 Cuội sỏi Cát Bột % % % 0.82 39.03 21.13 1.21 31.08 31.35 1.17 38.30 15.60 Sét % 39.02 36.36 43.70 Lực dính (c) Thành phần hạt (TPH) Đất bazan đoạn tuyến chọn để thi cơng thử nghiệm có màu nâu sẫm (hình 1.2) Kết đầm nén tiêu chuẩn ( Proctor Standard ) phụ lục 1.2 có: - Dung trọng khô lớn nhất: k max = 1.371 g/cm3 - Độ ẩm tối ưu: Wopt = 30.52 % (Chi tiết kết xem phục lục phần phụ lục kết thí nghiệm) Hình 1.2 : Mẫu đất bazan đường cong đầm nén tiêu chuẩn Chỉ tiêu thí nghiệm Atterberg: + Giới hạn chảy: Wl = 64.20 % + Giới hạn dẻo: Wp = 40.64 % + Chỉ số dẻo: Ip = 23.56 % (Chi tiết kết thí nghiệm xem phục lục phần phụ lục kết thí nghiệm) Chỉ số sức chịu tải CBR đất (phụ lục 3): + CBR độ chặt: K = 0.98, CBR = 13.834 % + CBR độ chặt: K = 0.95, CBR = 11.006 % 10 + Độ ẩm TN mẫu: W = 31.47 % (Chi tiết kết thí nghiệm xem phục lục phần phụ lục kết thí nghiệm) Nhận Xét: Đất bazan có dung trọng khô lớn k max thấp, độ ẩm tối ưu cao, số sức chịu tải K = 0.98 CBR = 13.834% đạt mức tốt theo phân loại Bảng 1.2 Muốn sử dụng làm vật liệu móng đường (móng dưới), cần áp dụng giải pháp gia cố, tạo hỗn hợp ổn định tốt nước có mơ đun đàn hồi đạt tương đương lớn lớp vật liệu đất cấp phối sỏi đỏ Bảng 1.2 : Phân loại tiêu chuẩn CBR cho móng đường Vật liệu đầm chặt Nền đường Móng đường 1.4 CBR (%) 0÷10 10÷20 20÷30 Khơng Chấp thích nhận Tốt hợp Rất tốt Cực tốt Khơng thích hợp Kém thích hợp Chấp nhận