Nghiên cứu sử dụng đất sỏi gia cố xi măng trong xây dựng đường ô tô tại tỉnh bình phước luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

-ILỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Thanh Giang - II LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận văn này, tác giả nhận đƣợc nhiều giúp đỡ thầy giáo hƣớng dẫn, nhà khoa học, bạn đồng nghiệp quan liên quan Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc sở II, Khoa Sau Đại học, Khoa Cơng trình, Bộ môn Đƣờng bộ, Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ tác giả trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy Cơ, bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến thiết thực quý báu Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Đức Trọng tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Trong khuôn khổ luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắn chƣa đáp ứng đƣợc đầy đủ vấn đề đặt thân nhiều hạn chế nên tác giả xin chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học bạn đồng nghiệp - III - MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG LƢỚI GIAO THÔNG ĐƢỜNG BỘ VÀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG ĐẤT GIA CỐ TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TƠ TẠI TỈNH BÌNH PHƢỚC 1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, địa hình địa chất tỉnh Bình Phƣớc 1.2.1 Vị trí địa lý [8] 1.2.2 Địa hình 1.2.3 Khí hậu - Thuỷ văn 1.2.4 Địa chất 1.2 Khái quát tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Bình Phƣớc 1.1.1 Tổ chức hành 1.1.2 Dân số lao động 1.1.3 Các tiêu kinh tế 1.1.4 Phát triển ngành 1.1.4.1 Nông, lâm nghiệp thủy sản 1.1.4.2 Công nghiệp-xây dựng 1.1.4.3 Thƣơng mại, dịch vụ 1.1.5 Tình hình phát triển xã hội 10 1.1.6 Tiềm phát triển kinh tế - xã hội 11 1.3 Tổng quan hệ thống giao thơng đƣờng tỉnh Bình Phƣớc tầm nhìn đến năm 2020 13 1.3.1 Hệ thống đƣờng tỉnh 13 1.3.1.1 Các tuyến đƣờng tỉnh hữu 13 1.3.1.2 Các tuyến đƣờng dự kiến chuẩn bị đầu tƣ 18 1.3.3 Hệ thống đƣờng đô thị 22 - IV 1.3.4 Hệ thống đƣờng xã 23 1.3.5 Quy hoạch cơng trình cầu 24 1.3.6 Quy hoạch đấu nối đƣờng giao thông công cộng vào quốc lộ 27 1.3.6.1 Nguyên tắc đấu nối 27 1.3.6.2 Đặc điểm đấu nối hai quốc lộ qua địa bàn tỉnh Bình Phƣớc 28 1.3.6.3 Các vị trí đấu nối 28 1.3.7 Quy hoạch đƣờng Tuần tra biên giới 29 1.3.8 Đánh giá mạng lƣới đƣờng sau quy hoạch 30 1.4 Các nghiên cứu ứng dụng đất gia cố chất liên kết vô xây dựng đƣờng ô tô 30 1.4.1 Các nghiên cứu ứng dụng đất gia cố giới 30 1.4.2 Các nghiên cứu ứng dụng đất gia cố Việt Nam 32 1.5 Kết luận chƣơng 35 CHƢƠNG 2: THỰC TRẠNG CHẤT LƢỢNG MẶT ĐƢỜNG VÀ NGUỒN VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH BÌNH PHƢỚC 36 2.1 Thực trạng chất lƣợng số tuyến đƣờng địa bàn Bình Phƣớc 36 2.1.1 Khái quát 36 2.1.2 Hiện trạng hệ thống Quốc lộ qua địa bàn tỉnh 37 2.1.3 Hệ thống đƣờng tỉnh 39 2.1.4 Hệ thống đƣờng huyện 44 2.1.5 Hệ thống đƣờng đô thị 45 2.1.6 Hệ thống đƣờng xã 46 2.1.7 Hệ thống đƣờng chuyên dùng 47 2.1.8 Hệ thống cầu 47 2.2 Nguồn vật liệu xây dựng đƣờng ô tô tỉnh Bình Phƣớc 48 2.2.1 Đá xây dựng 48 2.2.2 Kaolin 50 2.2.3 Đá xây dựng 50 2.2.4 Sỏi đỏ 53 2.3 Các tiêu kỹ thuật vật liệu cấp phối gia cố xi măng xây dựng đƣờng ô tô 56 2.3.1 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu cấp phối 56 2.3.2 Yêu cầu xi măng 58 2.3.3 Yêu cầu kỹ thuật cấp phối gia cố xi măng 58 -V2.4 Kết luận chƣơng 59 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG ĐẤT SỎI ĐỎ GIA CỐ XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH BÌNH PHƢỚC 60 3.1 Đặt vấn đề 60 3.2 Cơ sở lý thuyết gia cố 60 3.2.1 Khái niệm chung 60 3.2.2 Các phƣơng pháp gia cố đất xây dựng đƣờng ô tô 61 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm 63 3.3.1 Giới thiệu chung 63 3.3.2 Vật liệu chế tạo kế hoạch thực nghiệm 63 3.3.2.1 Vật liệu chế tạo 63 3.3.2.2 Trình tự tiến hành 64 3.3.3 Kết thực nghiệm đánh giá 68 3.3.3.1 Kết thực nghiệm đánh giá cƣờng độ chịu nén đất gia cố (Rn) 68 3.3.3.2 Kết thực nghiệm đánh giá cƣờng độ ép chẻ đất gia cố (Rech) 71 3.3.3.3 Kết thực nghiệm đánh giá mô đun đàn hồi đất gia cố (E) 73 3.3.4 Thiết lập mối tƣơng quan tiêu kỹ thuật đất gia cố xi măng 74 3.3.4.1 Quan hệ Rn Rech đất gia cố xi măng 75 3.3.4.2 Quan hệ Rn E đất gia cố xi măng 76 3.4 Nghiên cứu khả sử dụng đất gia cố xi măng xây dựng đƣờng tơ Bình Phƣớc 78 3.4.1 Đặt vấn đề 78 3.4.2 Đề xuất kết cấu áo đƣờng sử dụng đất gia cố xi măng 78 3.5 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật 81 3.6 Lựa chọn biện pháp thi công 84 3.7 Kết luận chƣơng 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 Kết luận 88 Kiến nghị 89 - VI - DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ BTN : Bê tông nhựa BTCT : Bê tông cốt thép CBR : California Bearing Ratio CPĐD : Cấp phối đá dăm CPSĐ : Cấp phối sỏi đỏ CPTN : Cấp phối thiên nhiên DTTN : Diện tích tự nhiên ĐH : Đƣờng huyện ĐTP : Đƣờng thành phố ĐT : Đƣờng tỉnh GTNT : Giao thông nông thôn GTVT : Giao thông vận tải KCAĐ : Kết cấu áo đƣờng QL : Quốc lộ TCN : Tiêu chuẩn ngành TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VLXD : Vật liệu xây dựng XM : Xi măng - VII - DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 GDP giai đoạn 2006-2010 Bảng 1.2 Quy hoạch mạng lƣới đƣờng huyện 22 Bảng 1.3 Quy hoạch đƣờng đô thị 23 Bảng 1.4 Quy hoạch hệ thống cầu 24 Bảng 1.5 Tổng chiều dài hệ thống đƣờng trạng quy hoạch 30 Bảng 2.1: Thống kê trạng đƣờng địa bàn tỉnh 36 Bảng 2.2 Hiện trạng hệ thống đƣờng huyện 44 Bảng 2.3 Hiện trạng hệ thống đƣờng đô thị 45 Bảng 2.4 Hiện trạng hệ thống đƣờng xã 46 Bảng 2.5 Hiện trạng hệ thống đƣờng chuyên dùng 47 Bảng 2.6 Thống kê trạng cầu tuyến đƣờng 47 Bảng 2.7 Tổng hợp tiêu lý cấp phối đá dăm mỏ đá Tân Lợi – Thị xã Bình Long 50 Bảng 2.8 Phân tích thành phần hạt cấp phối đá dăm mỏ đá Tân Lợi – Thị xã Bình Long 51 Bảng 2.9 Tổng hợp tiêu lý cấp phối đá dăm mỏ đá Đức Hạnh – huyện Bù Gia Mập 51 Bảng 2.11 Tổng hợp tiêu lý cấp phối đá dăm mỏ đá Minh Hƣng – huyện Bù Đăng 52 Bảng 2.13 Báo cáo tổng hợp tiêu lý sỏi đỏ mỏ sỏi Bù Đốp 54 Bảng 2.15 Báo cáo tổng hợp tiêu lý sỏi đỏ mỏ sỏi An Lộc 54 Bảng 2.17 Báo cáo tổng hợp tiêu lý sỏi đỏ mỏ sỏi Phƣớc Bình 55 Bảng 2.19 Yêu cầu thành phần hạt cấp phối đá dăm gia cố xi măng 56 Bảng 2.20 Yêu cầu thành phần hạt cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng 57 Bảng 2.21 Yêu cầu cƣờng độ cấp phối gia cố xi măng 59 Bảng 3.1a: Kết thí nghiệm đầm nén mẫu đất gia cố 64 Bảng 3.1b: Số lƣợng mẫu thí nghiệm yêu cầu 65 - VIII Bảng 3.2: Kết TN xác định cƣờng độ chịu nén mẫu bão hòa 69 Bảng 3.3: Kết TN cƣờng độ ép chẻ trạng thái bão hòa 71 Bảng 3.4: Kết TN mô đun đàn hồi đất gia cố XM TB 73 Bảng 3.5: Bảng tính giá vật tƣ lớp CPĐD đƣờng GTNT 82 Bảng 3.6: Bảng tính giá vật tƣ lớp đất sỏi đỏ gia cố đƣờng GTNT 82 Bảng 3.7: Bảng tính giá vật tƣ lớp CPĐD đƣờng cấp III 83 Bảng 3.8: Bảng tính giá vật tƣ lớp đất sỏi đỏ gia cố đƣờng cấp III 83 Bảng 3.9: Bảng chênh lệch chi phí xây dựng KCAĐ sử dụng CPĐD đất sỏi đỏ gia cố XM 83 - IX - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ hành tỉnh Bình Phƣớc Hình 1.2 Cơ cấu GDP giai đoạn 2006-2010 Hình 2.1: Phân loại kết cấu mặt đƣờng quốc lộ đƣờng tỉnh 37 Hình 3.1: Trộn hỗn hợp đất sỏi đỏ gia cố xi măng 65 Hình 3.2: Đầm nén mẫu 66 Hình 3.3: Mẫu sau chế tạo 66 Hình 3.4: Thí nghiệm Rn đất gia cố 67 Hình 3.5: Thí nghiệm Rech đất gia cố 67 Hình 3.6: Thí nghiệm E đất gia cố 68 Hình 3.1: Biểu đồ Rn đất gia cố XM tuổi 28 ngày 70 Hình 3.2: Biểu đồ Rn đất gia cố XM tuổi 14 28 ngày 70 Hình 3.3: Rech đất gia cố XM tuổi 28 ngày 72 Hình 3.4: Rech đất gia cố XM tuổi 14 28 ngày 72 Hình 3.5: E đất gia cố XM TB tuổi 28 ngày 73 Hình 3.6: E đất gia cố XM TB tuổi 14 28 ngày 74 Hình 3.7: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn Rech tuổi ngày 75 Hình 3.9: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn Rech tuổi 28 ngày 76 Hình 3.10: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn E tuổi ngày 76 Hình 3.11: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn E tuổi 14 ngày 77 Hình 3.12: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn E tuổi 28 ngày 77 Hình 3.13: Sơ đồ tính kết cấu áo đƣờng CPĐD đƣờng GTNT 78 Hình 3.14: Sơ đồ tính kết cấu áo đƣờng đất sỏi đỏ gia cố đƣờng GTNT 79 Hình 3.15: Sơ đồ tính kết cấu áo CPĐD đƣờng cấp III 80 Hình 3.16: Sơ đồ tính kết cấu áo đƣờng đất sỏi đỏ gia cố cấp III 81 -1- PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm qua,việc xây dựng sở hạ tầng đặc biệt giao thơng đƣờng tỉnh Bình Phƣớc mục tiêu quan trọng nhằm nâng cao đời sống dân cƣ khai thác tiềm kinh tế địa phƣơng Cùng với khối lƣợng hàng hóa tải trọng tải vận chuyển đƣờng ngày lớn, chế độ thủy nhiệt bất lợi nên làm cho móng, mặt đƣờng bị biến dạng, ảnh hƣởng đến tuổi thọ cơng trình an tồn giao thơng Trong đó, nguồn vật liệu địa phƣơng ngày khan hiếm, nguồn đá dăm dùng làm móng mặt đƣờng mỏ đá tồn tỉnh với trữ lƣợng ngày nên việc tìm nguồn vật liệu thay ngày cấp bách Tuy nhiên, sỏi đỏ chất lƣợng tốt để thay nguồn đá dăm ngày cạn kiệt việc cải thiện tính chất chất liên kết vô cần thiết Hiện nay, giới nghiên cứu ứng dụng đất gia cố dùng làm móng mặt đƣờng tơ phổ biến nhƣng khu vực việc sử dụng đất gia cố xây dựng đƣờng tơ cịn hạn chế Với trữ lƣợng đất sỏi đỏ chƣa hợp chuẩn dồi địa phƣơng xu hƣớng cải tạo đất sỏi đỏ chỗ làm móng mặt đƣờng thay vật liệu truyền thống có ý nghĩa thực tiễn Khi sử dụng đất gia cố chất liên kết vơ cải thiện tính kỹ thuật đáp ứng yêu cầu vật liệu làm móng mặt đƣờng tơ Vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo nguồn vật liệu đất sỏi đỏ chỗ xi măng làm móng mặt đƣờng tơ việc làm có ý nghĩa quan trọng mặt kinh tế - kỹ thuật, góp phần vào việc phát triển hệ thống giao thông đƣờng địa phƣơng Nội dung đề tài đề cập đến nghiên cứu sử dụng đất sỏi đỏ không hợp chuẩn tỉnh Bình Phƣớc gia cố xi măng đáp ứng đƣợc yêu cầu xây dựng móng mặt đƣờng ô tô Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu tính chất đất sỏi đỏ Bình Phƣớc gia cố xi măng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật xây dựng móng mặt đƣờng ô tô Đối tƣợng nghiên cứu Tận dụng nguồn vật liệu dồi sẵn có địa phƣơng đất sỏi đỏ nhƣng chƣa hợp chuẩn thị xã Đồng Xồi, tỉnh Bình Phƣớc để làm móng, mặt đƣờng tơ Dùng - 77  Tuổi 14 ngày Hình 3.17: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn E tuổi 14 ngày Tƣơng quan mô đun đàn hồi cƣờng độ chịu nén đất gia cố XM tuổi 14 ngày là: E = 27.93 Rn2 + 75.8Rn + 31.29 với R2 =  Tuổi 28 ngày Hình 3.18: Phƣơng trình thực nghiệm tƣơng quan Rn E tuổi 28 ngày Hàm số quan hệ giữa cƣờng độ chịu nén mô đun đàn hồi: E = 32.94Rn2 + 54.28Rn + 40.24 với R2 = 0.999 - 78 3.4 Nghiên cứu khả sử dụng đất gia cố xi măng xây dựng đƣờng tơ Bình Phƣớc 3.4.1 Đặt vấn đề Hiện nhu cầu vật liệu xây dựng đƣờng tơ Bình Phƣớc lớn Nguồn cấp phối đá dăm đƣợc sử dụng ngày khan tƣơng lai gần nguồn vật liệu cạn kiệt dần Vì giải pháp sử dụng vật liệu có chất lƣợng tƣơng đƣơng thay vật liệu truyền thống hƣớng phù hợp Từ số liệu thực nghiệm cho thấy hiệu kỹ thuật sử dụng đất gia cố xi măng Từ điều kiện địa chất, thủy văn lƣu lƣợng tải trọng xe khu vực tỉnh Bình Phƣớc yêu cầu kỹ thuật thiết kế kết cấu áo đƣờng, luận văn kiến nghị đề xuất dạng kết cấu áo đƣờng 3.4.2 Đề xuất kết cấu áo đƣờng sử dụng đất gia cố xi măng a Kết cấu  KCAĐ sử dụng lớp mặt đường CPĐD loại II xây dựng đường GTNT địa phương - Lớ cm; - Mặt đƣờng:lớp CPĐD loại IIdày 18 cm, Evl= 200 MPa; - Sỏi đỏ tầng móng dày 30cm; - Mođun đàn hồi yêu cầu : Eyc = 100 MPa Ech=116.80MPa Eyc.Kcđ=106MPa LỚP LÁNG NHỰA DÀY 2.5CM CPĐD LOẠI DÀY 18CM LỚP ĐÁY MÓNG SỎI ĐỎ DÀY 30CM ĐẤT NGUYÊN THỔ HOẶC ĐẤT ĐẮP, Eo=40MPa Hình 3.19: Kết cấu áo đƣờng sử dụng CPĐD làm mặt đƣờng GTNT  KCAĐ sử dụng lớp mặt đường đất sỏi đỏ gia cố xi măng làm lớp mặt đường thay cho lớp CPĐD xây dựng đường GTNT - Lớ cm; - Mặt đƣờng: lớp đất sỏi đỏ gia cố 10% XM dày 18 cm, Evl = 199 MPa; - Sỏi đỏ tầng móng dày 30cm; - 79 - Mođun đàn hồi yêu cầu : Eyc = 100 MPa; Ech=116.42MPa Eyc.Kcđ=106MPa LỚP LÁNG NHỰA DÀY 2.5CM ĐẤT SỎI ĐỎ GIA CỐ 10% XM DÀY 18CM LỚP ĐỆM SỎI ĐỎ DÀY 30CM ĐẤT NGUYÊN THỔ HOẶC ĐẤT ĐẮP, Eo=40MPa Hình 3.20: Kết cấu áo đƣờng sử dụng đất sỏi đỏ gia cố làm đƣờng GTNT Kết kiểm toán (xem phần phụ lục bảng tính kết cấu áo đường) b Kết cấu  KCAĐ sử dụng lớp móng làCPĐD loại II xây dựng đường cấp III - Mặt đƣờng: lớp BTN hạt mịn, dày 5cm, E = 420MPa; - Mặt đƣờng: lớp BTN hạt thô, dày 7cm, E = 350MPa; - Móng đƣờng: lớp CPĐD loại I, dày 15cm, E = 250MPa; - Móng đƣờng: lớp CPĐD loại II, dày 18cm, E = 200MPa; - Sỏi đỏ tầng móng dày 30cm; - = 40MPa; - Mođun đàn hồi yêu cầu : Eyc = 160MPa; - 80 Ech=149.86MPa Eyc.Kcñ=148.40MPa BTN HẠT MỊN DÀY 5CM BTN HẠT THÔ DÀY 7CM CPĐD LOẠI I DÀY 15CM CPĐD LOẠI II DÀY 18CM LỚP ĐỆM SỎI ĐỎ DÀY 30CM ĐẤT NGUYÊN THỔ HOẶC ĐẤT ĐẮP, Eo=40MPa Hình 3.21: Kết cấu áo đƣờng (đƣờng cấp III) sử dụng CPĐD làm móng dƣới  KCAĐ sử dụng lớp móng đất sỏi đỏ gia cố xi măngthay cho lớp CPĐD xây dựng đường cấp III - Mặt đƣờng: lớp BTN hạt mịn, dày 5cm, E = 420Mpa; - Mặt đƣờng: lớp BTN hạt thô, dày 7cm, E = 350MPa; - Móng đƣờng: lớp CPĐD loại I, dày 15cm, E = 250MPa; - Móng đƣờng: lớp đất sỏi đỏ gia cố 10%XM, dày 18cm, E = 199MPa; - Sỏi đỏ tầng móng dày 30cm; - = 40MPa - Mođun đàn hồi yêu cầu : Eyc = 140MPa - 81 Ech=149.86MPa Eyc.Kcđ=148.40MPa BTN HẠT MỊN DÀY 5CM BTN HẠT THÔ DÀY 7CM CPĐD LOẠI I DÀY 15CM SỎI ĐỎ GIA CỐ XM 10% DÀY 18CM LỚP ĐỆM SỎI ĐỎ DÀY 30CM ĐẤT NGUYÊN THỔ HOẶC ĐẤT ĐẮP, Eo=40MPa đ Hình 3.22: Kết cấu áo đƣờng (đƣờng cấp III) sử dụng đất gia cố làm móng dƣới Kết kiểm tốn (xem phần phụ lục bảng tính kết cấu áo đường) 3.5 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật Để đánh giá hiệu kinh tế cần tiến hành phân tích giá thành KCAĐ sử dụng đất sỏi đỏ gia cố xi măng làm lớp móng mặt đƣờng xây dựng ô tô khu vực Bình Phƣớc a Đường giao thơng nơng thơn (GTNT) : - Kết cấu áo đƣờng cấp phối đá dăm có láng nhựa: Chiều dài tuyến đƣờng: L= 1,000m : x 3.0m = 6m - 82 Bảng 3.5: Bảng tính giá vật tƣ sử dụng CPĐD làm đƣờng GTNT STT MHĐM HẠNG MỤC CÔNG TÁC ĐVT KHỐI LƯNG 100m3 10.8 ĐỊNH MỨC ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN Làm móng lớp cấp AD.11222 phối đá dăm Đường làm Cấp phối đá dăm 0,075-50mm m3 142.000 210,000 322,056,000 322,056,000 TỔNG CỘNG Bảng 3.6: Bảng tính giá vật tƣ sử dụng đất sỏi đỏ gia cố XM làm đƣờng GTNT ST T MHĐM GTT HẠNG MỤC CÔNG TÁC ĐVT Đất sỏi đỏ gia cố 100m 10%XM Đất sỏi đỏ m3 Xi măng 10% kg KHỐI LƯN G b Đường ơtơ cấp III: - Kết cấu áo đƣờng đƣợc sử dụng có quy mơ: : x 6m = 12m ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 40,000 61,689,600 10.8 TỔNG CỘNG Chiều dài tuyến đƣờng: L= 1.000m ĐỊNH MỨC 142.80 14,000 1,625 245,700,00 307,389,60 - 83 Bảng 3.7: Bảng tính giá vật tƣ sử dụng CPĐD làm móng dƣới đƣờng cấp III ST T MH ĐM AD 11212 HẠNG MỤC CÔNG TÁC ĐVT KHỐI LƯNG Làm móng lớp cấp phối đá dăm Đường làm 100 m3 21,6 Cấp phối đá dăm 0,075-50mm m3 ĐỊNH MỨC ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 142.000 210,000 644,112,00 644,112,000 TỔNG CỘNG Bảng 3.8: Bảng tính giá vật tƣ sử dụng đất gia cố XM làm móng dƣới đƣờng cấp III STT MH ĐM GTT HẠNG MỤC CÔNG TÁC ĐVT Đất sỏi đỏ gia cố 100m3 10%XM KHỐI LƯNG ĐỊNH MỨC ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 21,6 Đất sỏi đỏ m3 142.800 40,000 123,379,200 Xi măng 10% kg 14,000 1,625 614,779,200 614,779,200 TỔNG CỘNG Bảng 3.9: Bảng chênh lệch chi phí xây dựng KCAĐ sử dụng CPĐD đất sỏi đỏ gia cố XM Phương án Đường GTNT Đường cấp III Sử dụng CPĐD 322,056,000 644,112,000 Sử dụng đất gia cố XM 307,389,600 614,779,200 Chênh lệch (đồng) 14,666,400 29,332,800 - 84 Với quy mơ làm lớp mặt đƣờng GTNT có chiều dài tuyến 1,000 m chi phí vật tƣ sử dụng đất sỏi đỏ gia cố XM giảm 14,666,400 đồng so với sử dụng CPĐD Với quy mô làm lớp móng đƣờng cấp III có chiều dài tuyến 1,000m chi phí vật tƣ sử dụng đất sỏi đỏ gia cố XM giảm 29,332,800 đồng so với sử dụng CPĐD 3.6 Lựa chọn biện pháp thi công Bƣớc 1: Trộn hỗn hợp CPTN xi măng đƣờng Rải cấp phối sau lịng đƣờng móng dƣới đƣợc chuẩn bị đạt đƣợc yêu cầu nƣớc dùng để trộn cấp phối gia cố xi măng nhƣ yêu cầu nƣớc dùng cho bê tông vữa quy định TCVN 4506:1987, CPTN ô tô chở tới phải đƣợc đổ thành đống với cự ly tính tốn trƣớc để tiếp máy san san gạt dễ dàng thành lớp đủ dầy phạm vi thi cơng (đủ dầy có nghĩa với lớp sau trộn với xi măng lu lèn chặt đƣợc lớp cấp phối gia cố xi măng có bề dày vừa bề dày thiết kế); cụ thể bề dày rải cấp phối Hrải để trộn với xi măng theo phƣơng pháp trộn đƣờng đƣợc xác định theo biểu thức sau: Trong đó: γCPxi khối lƣợng thể tích khơ cấp phối gia cố xi măng yêu cầu sau lu lèn chặt, g/cm3; γCP khối lƣợng thể tích khơ cấp phối lúc rải đƣờng (chƣa trộn với xi măng chƣa lu lèn), g/cm3; p tỷ lệ xi măng đem trộn với cấp phối, %; Htk bề dày thiết kế lớp cấp phối gia cố xi măng, cm Rải xi măng: Xi măng phải đƣợc phân bố bề mặt lớp cấp phối rải máy rải xi măng rời (nếu có) phƣơng pháp thủ cơng với xi măng đóng bao - 85 Việc rải xi măng thủ công đƣợc thực cách xếp bao xi măng với khối lƣợng biết đặt cách với cự ly tính trƣớc (đảm bảo đủ lƣợng xi măng theo tỷ lệ p %), sau đồng loạt rạch miệng bao, trút xi măng chỗ Tỷ lệ xi măng trộn đƣờng đƣợc tăng thêm 1% so với tỷ lệ thí nghiệm phịng phải đƣợc tƣ vấn thiết kế quy định đồ án thiết kế Trộn hỗn hợp cấp phối xi măng: Sau rải xi măng phải dùng máy phay trộn khô cấp phối với xi măng (2-3 lần/điểm), sau tƣới ẩm trộn ẩm (3 4lần/điểm) Lƣợng nƣớc tƣới phải đảm bảo cho hỗn hợp cấp phối xi măng có độ ẩm tốt với sai số ±1% có dự phịng lƣợng ẩm bị bốc trình trộn, thời tiết nắng có gió Bƣớc 2: San rải hỗn hợp CPTN gia cố xi măng trộn Hệ số lu lèn lớp CPTN gia cố xi măng đƣợc xác định tỷ số khối lƣợng thể tích khô yêu cầu cấp phối gia cố sau lu lèn chặt γCpxi với trị số khối lƣợng thể tích khơ hỗn hợp sau trộn xong Hệ số thƣờng 1,30 - 1,35 thông qua thực rải thử để xác định xác Dùng máy san san gạt đảm bảo phẳng độ dốc ngang quy định Bƣớc 3: Đầm nén hỗn hợp CPTN gia cố xi măng hoàn thiện bề mặt lớp gia cố sau lu lèn Các khâu công việc đƣợc thực nhƣ quy định: Hỗn hợp cấp phối gia cố xi măng phải đƣợc lu lèn độ ẩm tốt với sai số cho phép độ ẩm -1% (không cho phép độ ẩm lớn độ ẩm tốt nhất) phải đƣợc đầm nén độ chặt K = 1,0 theo kết thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Để đạt độ chặt yêu cầu trƣớc tiên dùng lu vừa bánh sắt lu sơ lần/điểm, sau phải dùng hai loại lu bánh lốp lu rung làm lu chủ yếu Nếu dùng lu lốp số lần lu cần thiết khoảng 15-20 lần/điểm; dùng lu rung cần khoảng 6-10 lần/điểm Cuối dùng lu bánh sắt lu phẳng (số lần lu cần thiết phải đƣợc xác hố thơng qua kết thi cơng rải thử ) Trƣờng hợp khơng có lu rung lu bánh lốp dùng lu nặng bánh nhẵn để lu chặt nhƣng phải thông qua rải thử để xác định bề dày lu lèn thích hợp (phải đƣợc chấp thuận tƣ vấn giám sát) - 86 Việc hoàn thiện bề mặt lớp gia cố phải đƣợc thực trình lu lèn nhƣng đƣợc gạt phẳng chỗ lồi, vật liệu thừa sau gạt phẳng phải bỏ khơng đƣợc sử dụng lại Trƣờng hợp có vệt lõm lớn, chiều sâu vệt lõm lớn cm, phải cày xới khu vực vệt lõm, bù phụ vật liệu san phẳng trƣớc lu lèn Tồn q trình rải, lu lèn hồn thiện bề mặt phải đƣợc thực thời gian khống chế quy định Riêng sai số cho phép độ ẩm đầm nén ±1% so với độ ẩm tốt Bƣớc 4: Yêu cầu thi công vệt nối tiếp dọc ngang Ở chỗ nối tiếp vệt thi công theo chiều dọc chiều ngang, trƣớc thi công tiếp đoạn sau phải có biện pháp tạo bờ vách thẳng đứng tƣới đẫm nƣớc bờ vách Trong trƣờng hợp thi công đƣờng thƣờng dùng biện pháp rải rộng ép dƣ để đảm bảo chất lƣợng đầm nén; tiếp thi cơng vệt sau dùng nhân công xắn đào tạo vách đứng, chiều rộng xắn đào tối thiểu 20 cm Tại chỗ nối tiếp phải tăng thêm số lƣợt lu chỗ lân cận bờ vách nối tiếp phải dùng đầm rung loại nhỏ đầm nén thêm Nếu bề dày lớp cấp phối xi măng phải chia làm hai lớp để thi cơng sau lu lèn xong lớp dƣới thi cơng lớp với trình tự cách làm giống nhƣ với lớp dƣới (trƣớc phải tƣới ẩm bề mặt lớp dƣới) Nếu làm xong lớp dƣới nhƣng khơng có điều kiện làm lớp phải tiến hành bảo dƣỡng lớp dƣới Yêu cầu bảo dƣỡng lớp cấp phối gia cố xi măng: Sau bốn kể từ lu lèn xong (nếu nhiệt độ khơng khí ngồi trời lớn 30oC sau hai giờ) phải tiến hành phủ kín bề mặt lớp cấp phối gia cố xi măng để bảo dƣỡng hai cách sau: Tƣới nhũ tƣơng nhựa đƣờng a xít với lƣợng 0,8-1,0 lít/m2; yêu cầu nhũ tƣơng phủ kín phải quét nhũ tƣơng kín bờ vách chỗ nối tiếp dọc ngang; Phủ kín cm cát bề mặt lớp tƣới nƣớc giữ cho cát ẩm liên tục ngày Ít sau 14 ngày bảo dƣỡng nhƣ cho thi công tiếp lớp kết cấu bên (trƣớc phải quét dọn lớp cát bảo dƣỡng) Trƣờng hợp có nhu cầu phải đảm bảo giao thơng phải xem xét cụ thể cƣờng độ lớp cấp phối gia cố xi măng - 87 sau 14 ngày, để xác định loại tải trọng xe lớp cấp phối gia cố xi măng Tốc độ xe chạy không 30 km/h 3.7 Kết luận chƣơng Kết thí nghiệm cho thấy, gia cố đất sỏi đỏ xi măng giá trị đặc trƣng học đất gia cố nhƣ: cƣờng độ chịu nén, cƣờng độ ép chẻ, mô đun đàn hồi tăng tỷ lệ thuận với hàm lƣợng sử dụng xi măng Từ số liệu phân tích kinh tế - kỹ thuật cho thấy sử dụng đất sỏi đỏ gia cố xi măng thay cho lớp CPĐD sử dụng hoàn toàn khả thi Không giải đƣợc vấn đề khan nguồn vật liệu mà cịn giảm bớt chi phí xây dựng đƣờng tơ Cơng nghệ thi cơng phù hợp với trình độ thi cơng khu vực, tận dụng máy móc thi công xây dựng đƣờng ô tô thông thƣờng để thi công lớp vật liệu đất gia cố - 88 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn đánh giá tổng quan tình hình điều kiện tự nhiên, địa chất, hệ thống mạng lƣới giao thơng vận tải tỉnh Bình Phƣớc giới thiệu nghiên cứu ứng dụng vật liệu gia cố giới Việt Nam Trên sở thực trạng trữ lƣợng khả khai thác nguồn vật liệu địa phƣơng, dựa yêu cầu kỹ thuật làm móng mặt đƣờng tơ đƣa giải pháp sử dụng vật liệu gia cố chỗ chất liên kết vô xi măng Qua số liệu thực nghiệm sử dụng xi măng để gia cố đất sỏi đỏ địa phƣơng, nghiên cứu đƣa số kết luận sau: - Đối với cường độ chịu nén: +) Cƣờng độ chịu nén đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ 4÷10% XM 28 ngày tuổi cao so với cƣờng độ chịu nén ngày tuổi từ ÷ 67 % +) Cƣờng độ chịu nén đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ 4÷10% XM 28 ngày tuổi cao so với cƣờng độ chịu nén 14 ngày tuổi từ ÷ % - Đối với cường độ ép chẻ: +) Cƣờng độ ép chẻ đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ ÷ 10% XM 28 ngày tuổi cao so với cƣờng độ ép chẻ ngày tuổi từ ÷ 29 % +) Cƣờng độ ép chẻ đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ ÷ 10% XM 28 ngày tuổi cao so với cƣờng độ ép chẻ 14 ngày tuổi từ ÷ 17 % - Đối với mô đun đàn hồi: +) Mô đun đàn hồi đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ ÷ 10% XM 28 ngày tuổi cao so với mô đun đàn hồi ngày tuổi từ ÷ 50 % +) Mô đun đàn hồi đất gia cố sử dụng hàm lƣợng xi măng từ ÷ 10% XM 28 ngày tuổi cao so với mô đun đàn hồi 14 ngày tuổi từ ÷ % - Kết cấu móng mặt đƣờng sử dụng đất sỏi đỏ gia cố xi măng mở khả sử dụng nguồn vật liệu địa phƣơng nhƣng đảm bảo đƣợc yêu cầu kỹ thuật xây dựng đƣờng ô tô ; Cụ thể tuổi 14 ngày cƣờng độ chịu nén - 89 đất gia cố từ 8-10 % XM 2.25-2.39 MPa đáp ứng yêu cầu theo TCVN 8858:2011 (Rn> 1.5MPa) để làm lớp móng dƣới đƣờng tơ Luận văn kiến nghị số KCAĐ sử dụng đất gia cố xi măng xây dựng móng mặt đƣờng tơ địa phƣơng Ngồi ra, việc sử dụng đất sỏi đỏ gia cố xi măng xây dựng KCAĐ thay vật liệu truyền thống cấp phối đá dăm giảm chi phí xây dựng cơng trình đáng kể - Trên sở số liệu thực nghiệm, thiết lập phƣơng trình tƣơng quan tính chất đất sỏi đỏ gia cố xi măng nhƣ sau: +) Ở ngày tuổi: Rech = 0.077 Rn1.674 với R2 = 0.983 E = 21.16 Rn2 – 135.29 Rn + 4.930 với R2 = 0.998 +) Ở 14 ngày tuổi: Rech = 0.059 Rn1.240 với R2 = 0.9985 E = 27.93Rn2 + 75.8Rn + 31.29 với R2 = +) Ở 28 ngày tuổi: Rech = 0.0642 Rn1.118 với R2 = E = 32.94 Rn2 + 54.28Rn + 40.24 với R2 = 0.999 Kiến nghị Kết nghiên cứu dùng làm tài liệu tham khảo hữu ích việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu gia cố sử dụng xây dựng đƣờng tơ Bình Phƣớc Cần mở rộng phạm vi nghiên cứu không riêng khu vực thị xã Đồng Xồi – Bình Phƣớc mà cịn cho cơng trình khác nhiều địa điểm khác địa bàn tỉnh Bình Phƣớc tỉnh, thành phố lân cận Cần tiếp tục nghiên cứu mở rộng, sử dụng loại chất liên kết khác nhƣ vơi, hóa chất để gia cố đất xây dựng cơng trình đƣờng ô tô Những vấn đề nêu luận văn bƣớc đầu khoảng thời gian nguồn kinh phí hạn chế nên chƣa có điều kiện phân tích, kiểm chứng đánh giá kết ứng dụng cơng trình cụ thể nên cần có nghiên cứu quy mơ để đánh giá xác loại vật liệu xây dựng cơng trình đƣờng tơ -X- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Bách, (2013), Công nghệ gia cố vật liệu rời, Tài liệu giảng cho cao học chuyên ngành đƣờng ô tô đƣờng thành phố, Trƣờng ĐH GTVT Cơ sở II, TP.HCM [2] Bộ giao thông vận tải, Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế, Tiêu chuẩn ngành giao thông 22TCN 211-06, NXB GTVT, Hà Nội [3] Bộ giao thông vận tải (2006), TCVN 4054–2005, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [4] Tiêu chuẩn Việt Nam (2011), Xi măng – Phƣơng pháp thử - Xác định độ bền, TCVN 6016-2011 [5]Tiêu chẩn Việt Nam (2011), Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô – Thi công nghiệm thu, TCVN 88582011, NXB GTVT, Hà Nội [6] Tiêu chuẩn Việt Nam (2011), Lớp kết cấu áo đường ô tô cấp phối thiên nhiên- vật liệu, thi công nghiệm thu, 22TCVN 8857-2011, NXB GTVT, Hà Nội [7] Tiêu chẩn Việt Nam (2011), Quy trình thí nghiêm xác đinh cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính, TCVN 8862-2011 [8] Sở Tài ngun Mơi trƣờng tỉnh Bình Phƣớc, tổng hợp danh sách đơn vị khai thác khoáng sản [9] Nguồn Sở Giao thơng vận tải tỉnh Bình Phƣớc [10] Nguồn trang điện tử tỉnh Bình Phƣớc [11] Quy hoạch tổng thể GTVT tỉnh Bình Phƣớc đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 [12] Phân viện khoa học GTVT phía nam, Tài liệu báo cáo kết dự án nghiên cứu sử dụng nguồn vật liệu địa phươngtại chổ, gia cố với chất dính kết vơ để xây dựng đường ôtô đồng sông Cửu Long - XI [13] TS Nguyễn Đức Trọng (2009), Một số vấn đề vật liệu sử dụng vật liệu địa phương khu vực đông Nam Bộ vào xây dựng đường tơ,Tạp chí Khoa học GTVT, số 25 – 03/2009, trang 83 [14] A S M ASHEK RANA, B S C E (1996), Evaluation of engineering properties of hydrated fly ash as aflexible base material [15] B INDRARATNA (1996), Utilization of lime, slag and fly ash for improvement of a colluvial soil in New South Wales, Australia