Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả kinh tế vật liệu cát gia cố xi măng của dự án thi công đường nối quốc lộ 51 vào cảng cái mép thị vải,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VẬT LIỆU CÁT GIA CỐ XI MĂNG CỦA DỰ ÁN ĐƯỜNG NỐI QL 51 VÀO CẢNG CÁI MÉP THỊ VẢI TP HỒ CHÍ MINH 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VẬT LIỆU CÁT GIA CỐ XI MĂNG CỦA DỰ ÁN ĐƯỜNG NỐI TỪ QL 51 VÀO CẢNG CÁI MÉP THỊ VẢI NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mã số : 60.58.02.05.01 Học viên Lớp GVHD : Nguyễn Thanh Tùng : Cao học - Xây dựng đường ôtô đường thành phố K19 : TS Vũ Thế Sơn TP HỒ CHÍ MINH 2014 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Họ tên học viên: Tel: 0903.07.73.76 Nguyễn Thanh Tùng Mail: tung25121985@yahoo.com.vn Chuyên ngành: Xây dựng đƣờng ô tô đƣờng thành phố Lớp: Xây dựng đƣờng ô tô đƣờng thành phố K19 Cơ sở đào tạo: Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải – Cơ sở II Ngƣời hƣớng dẫn: TS Vũ Thế Sơn Tel: 0949.757.248 Mail: sonthevu@gmail.com Tên đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá hiệu kinh tế vật liệu cát gia cố xi măng dự án thi công đường nối QL51 vào cảng Cái mép- Thị vải” Học viên thực Nguyễn Thanh Tùng MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG HIỆN NAY 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1.1.1 CẤU TẠO NỀN ĐƢỜNG VÀ MẶT ĐƢỜNG 1.1.2 YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG 1.1.3 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG 1.1.4 YÊU CẦU VỀ ĐẤT ĐẮP NỀN ĐƢỜNG VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT ĐẮP NỀN ĐƢỜNG, SAN NỀN CÁC CƠNG TRÌNH 10 1.2 CƠ SỞ YÊU CẦU CƠ BẢN VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM KHI XÂY DỰNG KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG 12 1.2.1 Cơ sở xây dựng kết cấu áo đƣờng 12 1.2.2 Các yêu cầu thiết kế xây dụng kết cấu áo đƣờng 13 1.2.3 Một số vân đề khác cần quan tâm thiết kế kết cấu áo đƣờng 14 1.3 LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG HIỆN NAY 14 1.3.2 Phƣơng pháp hành cuả GTVT 22TCN 211-06 15 1.3.3 Phƣơng pháp tính tốn Trung Quốc quy trình JTJ014-86 19 1.4 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG HIỆN HÀNH CỦA BỘ GTVT 22TCN 211-06 22 1.4.1 Căn lựa chọn 22 1.4.2 Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn 25 1.4.3 Độ tin cậy 26 1.4.4 Các tiêu lý vật liệu: 27 1.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 29 CHƢƠNG 2: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG 31 2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG .31 2.1.1 Khái niệm cát gia cố xi măng 31 2.1.2 Thành phần vật liệu cát gia cố xi măng 31 2.1.3 Tính chất kỹ thuật cát gia cố xi măng 33 2.1.4 Phân loại cát gia cố xi măng 33 2.1.5 Phạm vi áp dụng vật liệu 33 2.1.1 Yêu cầu khả chịu lực vật liệu 34 2.2 NGHİÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG SỬ DỤNG VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ 35 2.2.1 Công nghệ thi công vật liệu cát gia cố xi măng 35 2.2.2 Công nghệ thi công trộn chỗ 35 2.2.3 Công nghệ thi công trộn trạm trộn 38 2.2.4 Các loại máy sử dụng tính kỹ thuật yêu cầu 39 2.2.5 Kiểm tra nghiệm thu lớp cát gia cố xi măng 40 2.3 CHỈ DẪN KỸ THUẬT KHI THI CÔNG LỚP CÁT GIA CỐ XI MĂNG 43 2.3.1 Mô tả 43 2.3.2 Các yêu cầu vật liệu 43 2.3.3 Vật liệu 43 2.3.4 Các yêu cầu thi công 44 KẾT LUẬN CHƢƠNG 49 CHƢƠNG 3: SO SÁNH ĐÁNH GİÁ HİỆU QUẢ KHİ SỬ DỤNG VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG CỦA DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƢỜNG NỐİ TỪ QL51 VÀO CẢNG QUỐC TẾ CÁİ MÉP THỊ VẢİ 51 3.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC DỰ ÁN: 51 3.1.1 Địa lý 51 3.1.2 Khí hậu 51 3.1.3 Địa hình 51 3.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH 52 3.2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật 53 3.2.3 Quy mơ cơng trình 54 3.2.4 Điều kiện địa hình tự nhiên tuyến đƣờng Liên Cảng Cái Mép – Thị Vải, đoạn III (lý trình km7+199.25 ÷ km9+612.64) 54 3.3 THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO LỚP CÁT GIA CỐ XI MĂNG 59 3.3.1 Vật liêu cát 59 3.3.2 Xi măng: 62 3.3.3 Nƣớc trộn 64 3.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU CÁT GIA CỐ XI MĂNG .64 3.4.1 Kết thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi Edh cát gia cố 4% xi măng 64 3.4.2 Kết thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi Edh cát gia cố 6% xi măng 66 3.4.3 Kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi Edh cát gia cố 8% xi măng 67 3.4.4 Tổng hợp kết thí nghiệm Eđh 68 3.5 GİẢ THUYẾT SỬ DỤNG VẬT LİỆU TRUYỀN THỐNG THAY THẾ VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG LÀM LỚP MÓNG DƢỚİ 69 3.5.2 Một số nguyên tắc đề xuất kết cấu áo đƣờng hợp lý 70 3.5.3 Đề xuất phƣơng án kết cáu áo đƣờng thay 71 3.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 79 3.7 KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ 80 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Độ chặt quy định đƣờng 10 Bảng 1.2: Trị số tối thiểu môđun đàn hồi yêu cầu (MPa) [8] 23 Bảng 1.3: Trị số Môđun đàn hồi yêu cầu [8] 24 Bảng 1-4: Các đặc trƣng tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn [8] 25 Bảng 1-5: Chọn độ tin cậy thiết kế tùy theo loại cấp hạng đƣờng [8] 27 Bảng 1-6: Các đặc trƣng tính tốn bê tơng nhựa hỗn hợp đá nhựa 22TCN 211-06 [8] 27 Bảng 1-7: Các đặc trƣng tính tốn vật liệu làm móng đƣờng 22TCN 211-06 [8] 28 Bảng 2-1: Cƣờng độ giới hạn yêu cầu 34 Bảng 2-2: Sai số cho phép lớp móng dƣới ổn địng xi măng-cát 49 Bảng 3-1: Bảng mực nƣớc cao sông Thị Vải vịnh Gành Rái 57 Bảng 3-2: Chỉ tiêu lý trung bình đất yếu (lớp 1) 58 Bảng 3-3: Chỉ tiêu lý trung bình lớp cát (lớp 2) 58 Bảng 3-4: thành phần hạt cát 59 Bảng 3-5: khối lƣợng thể tích khơ lớn độ ẩm tốt 60 Bảng 3-6: kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi Edh cát 61 Bảng 3-7: kết thí nghiệm CBR cát 62 Bảng 3-8: Các tiêu chất lƣợng cùa xi măng Poóc lăng hỗn hợp theo TCVN 6290:2009 63 Bảng 3-9: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 4% ngày 65 Bảng 3-10: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 4% ngày 65 Bảng 3-11: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 6% ngày 66 Bảng 3-12: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 6% ngày 66 Bảng 3-13: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 8% ngày 67 Bảng 3-14: kết thí nghiệm Edh cát gia cố 8% ngày 67 Bảng 3-15: tổng hợp kết thí nghiệm 68 Bảng 3-16: yêu cầu kết cấu áo đƣờng 70 Bảng 3-17: Tổng hợp loại kết cấu mặt đƣờng dùng Việt Nam 72 Bảng 3-18: Kết kiểm toán phƣơng án kết cấu áo đƣờng 74 Bảng 3-19: So sánh chiều dày kết cấu áo đƣờng phƣơng án 76 Bảng 3-20: giá thành m2 kết cấu áo đƣờng 77 Danh mục hình ảnh Hình 3-1: bình đồ vị trí tuyến đƣờng 53 Hình 3-2: bình đồ khu vực đoạn III-đƣờng Liên cảng CM-TV 55 Hình 3-3:Biểu đồ biểu thị thành phần hạt 59 Hình 3-4: Biểu đồ biểu thị độ ẩm tốt 60 Hình 3-5:Quan hệ áp lực – độ xuyên sâu 62 Hình 3-6: Biểu đồ quan hệ Edh ngày 69 Hình 3-7: Biểu đồ quan hệ Edh ngày 69 PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Dự án đƣờng nối từ QL51 cảng mép phần dự án quy hoạch phát triển cảng biển quốc tế Cái mép-Thị Vải thuộc huyện Tân Thành tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Tuyến đƣờng dài 8,3km nối từ QL51 vào cảng Cái Mép Dựa công tác khảo sát địa chất đƣợc thực hiện, dự án đƣợc xác định nằm khu vực có địa chất phức tạp Tuyến đƣờng đƣợc sử dụng cho loại xe có tải trọng nặng.Vì việc thiết kế kết cấu nhƣ vật liệu đƣợc sử dụng cần phải đảm bảo khả vận hành Vật liệu cát gia cố xi măng đƣợc sử dụng để làm lớp móng dƣới Đây loại vật liệu đƣợc sử dụng rộng rãi giới đƣợc đánh giá cao Vật liệu cát gia cố xi măng đƣợc sử dụng rộng rãi giới nhƣng việc đánh giá hiệu nƣớc ta chƣa thật đầy đủ Do đề tài “Nghiên cƣ́u, đánh giá hiệu vật liệu cát gia cố xi măng dự án thi công đƣờng nối QL51 vào cảng Cái Mép- Thị Vải ” vấn đề có ý nghĩa cấp bách thiết thực II Mục tiêu nghiên cứu đề tài Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đƣa nhận xét, đánh giá hiệu đạt đƣợc lớp vật liệu cát gia cố xi măng làm lớp móng dƣới Qua có thể xem xét áp dụng o điều kiện tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu III Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu yếu tố vật liệu cát gia cố xi măng việc áp dụng vào làm lớp móng dƣới móng dự án đƣờng nối từ QL51 vào cảng Cái Mép Thị Vải IV Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu tính chất học, biện pháp thi cơng vật liệu cát gia cố xi măng, điều kiện địa chất dự án đƣờng nối từ QL51 vào cảng Cái Mép Thị Vải V Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài đƣợc nghiên cứu theo phƣơng pháp lý thuyết thực nghiệm: + Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu vật liệu cát gia cố xi măng khả chịu lực, cƣờng độ, tính chất lý cơng nghệ thi công + Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu, phân tích khả chịu lực thực tế, cƣờng độ thực tế trƣờng, vấn đề cần giải q trình thi cơng.Từ đánh giá hiệu vật liệu cát gia cố xi măng CHƢƠNG 1: KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG HIỆN NAY 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG 1.1.1 CẤU TẠO NỀN ĐƢỜNG VÀ MẶT ĐƢỜNG Kết cấu áo đƣờng gồm tầng móng tầng mặt, tầng bao gồm nhiều lớp, tính từ xuống dƣới bao gồm: Tầng mặt: tầng mặt đầy đủ có nhiều lớp Lớp tạo nhám tạo phẳng lớp bảo vệ, lớp hao mòn (đây lớp khơng tính vào bề dày chịu lực kết cấu mà lớp có chức nhƣ tên gọi chúng, chức hạn chế tác dụng phá hoại bề mặt trực tiếp tạo chất lƣợng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đƣờng Tầng móng: thƣờng gồm lớp móng móng dƣới có tác dụng: góp phần tạo thêm cƣờng độ đáng kể cho kết cấu áo đƣờng, tạo tầng móng vững ổn định để đặt lớp mặt lên cho kết cấu áo đƣờng đủ bền vững, nơi kiêm ln chức nƣớc cho kết cấu áo đƣờng Tuy nhiên, việc thiết kế kế cấu áo đƣờng tách rời kết cấu áo đƣờng khỏi đƣờng Hay nói xác phần thân đƣờng (Subgrade) nằm phạm vi 80-100cm kể từ đáy kết cấu áo đƣờng trở xuống Đó phạm vị đƣờng với kết cấu áo đƣờng chịu tác dụng tải trọng bánh xe truyền xuống Trong số trƣờng hợp phần thân đƣờng cần phải bố trí lớp gọi lớp đáy móng Lớp đáy móng hay lớp đáy áo đƣờng thay cho 30cm đất phần thân đƣờng có tác dụng: - Tạo lòng đƣờng chịu lực đồng (đồng theo bề rộng), có sức chịu tải tốt; - Ngăn chặn ẩm thấm từ xuống đƣờng từ dƣới lên tầng móng áo đƣờng; - Tạo hiệu ứng đe để bảm bảo chất lƣợng đầm nén lớp móng phía - Tạo điều kiện cho xe máy lại q trình thi cơng áo đƣờng khơng gây hƣ hỏng đất phía dƣới (nhất thời tiết xấu) Nền đƣờng: phận đƣờng chịu tác động tải trọng phƣơng tiện truyền xuống áo đƣờng, có cấu tạo bao gồm thƣợng, thông thƣờng đấp bao ta nén đƣờng Nền thƣợng: phần phía đƣờng tiếp giáp với đáy áo đƣờng; Nền thông thƣờng: phần đƣờng tiếp dƣới thƣợng; Đắp bao ta luy đƣờng: lớp vật liệu đắp bề mặt ta đƣờng nhằm hạn chế xối lở Khái niệm cấu tạo chức kết cấu áo đƣờng mang tính chất tƣơng đối để ta hình dung sơ gọi tên kết cấu áo đƣờng theo quan điểm thiết kế Việt Nam Kết cấu áo đƣờng theo quan điểm chung lớp vật liệu có bề dày tính chất khác đặt chồng lên để tạo mặt đƣờng đảm bảo cho xe hay phƣơng tiện giao thơng đƣợc mức độ Dƣới tải trọng xe chạy tác nhân gây hại khác, kết cấu lớp vật liệu chồng lên phải đáp ứng đƣợc yêu cầu đề định, thuộc nơi, nƣớc 1.1.2 YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG Trên sở cấu tạo đƣờng, vai trò đƣờng hệ thống nềnmặt đƣờng, tiêu chuẩn “Đƣờng ôtô I Yêu cầu thiết kế - TCVN 4054 2005” Bộ Khoa học Công nghệ ban hành theo định số 151/QĐBKHCN ký ngày 7/2/2006 đâ thể hiển rõ yêu cầu với đƣờng nhƣ sau: Phải đảm bảo đƣờng ổn định, trì đƣợc kích thƣớc hình học, Vẽ biểu đồ quan hệ: Hình 3-6: Biểu đồ quan hệ Edh ngày Hình 3-7: Biểu đồ quan hệ Edh ngày Kết thí nghiệm cho thấy cƣờng độ hỗn hợp cát gia cố lớn đáng kể so với vật liệu cát không gia cố Ta thấy lƣợng xi măng tăng lên mơ đun đàn hồi tăng lên khơng đáng kể, hàm lƣợng cát gia cố 6% xi măng hàm lƣợng tốt để làm móng đƣờng 3.5 GİẢ THUYẾT SỬ DỤNG VẬT LİỆU TRUYỀN THỐNG THAY THẾ VẬT LİỆU CÁT GİA CỐ Xİ MĂNG LÀM LỚP MÓNG DƢỚİ Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp tính tốn: theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 211-06 69 Các tiêu kỹ thuật lựa chọn cho q trình tính tốn kiểm tra kết cấu áo đƣờng: I + Mặt đƣờng nhựa + Cấp cao A1 Tải trọng trục tiêu chuẩn để kiểm toán: P = 12T Vận tốc thiết kế: Vtk= 80km/h MĐĐH yêu cầu: Eyc > 180MPa MĐĐH đất nền: Em = 42MPa 3.5.2 Một số nguyên tắc đề xuất kết cấu áo đƣờng hợp lý 3.5.2.1 Tổng quan kết cấu áo đƣờng hợp lý: Kết cấu áo đƣờng hợp lý kết cấu áo đƣờng phải đảm bảo đƣợc yêu cầu : Bảng 3-16: yêu cầu kết cấu áo đƣờng Đủ cƣờng độ Ôn định cƣờng độ đƣờng Mặt đƣờng phẳng, đủ độ nhám Hợp lý kỹ thuật Tận dụng đƣợc vật liệu địa phƣơng khả thi cơng có Hợp lý kinh tế 3.5.2.2 Cấu tạo tầng lớp kết cấu hợp lý: Kết cấu lựa chọn có cấu tạo tầng lớp hợp lý, theo sơ đồ mô đun giảm dần theo chiều sâu, phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất dƣới mặt đƣờng có tác dụng tải trọng xe chạy Theo sơ đồ đó, lớp phía dƣới có MĐĐH nhỏ I thƣờng có rẻ Do đó, chiều dày lớp tăng dần theo chiều sâu để hạ giá thành Tỷ số MĐĐH đƣờng với lớp móng đáy áo đƣờng nằm khoảng 0.08 - 0.4, MĐĐH lớp không chênh lệch lần 70 Kết cấu không nên bố trí q nhiều lớp gây phức tạp cho thi cơng Nếu sử dụng lớp mỏng có gia cố chất vơ tổng chiều dày càc lóp nhựa không nhỏ chiều dày lớp vật liệu sử dụng chất gia cố vơ đẻ tránh tình trạng nứt ảnh hƣởng, vết nứt tầng móng xé rách tầng mặt * Tăng cƣờng nâng cao MĐĐH đƣờng (lớp cùng): Khi thiết kế cấu tạo mặt đƣờng phải nắm vững quan điểm thiết kế tổng thể mặt đƣờng, trọng đề biện pháp thích đáng để nâng cao cƣờng độ tính ổn định đƣờng, tạo điều kiện cho đất tham gia chịu lực lớp kết cấu áo đƣờng phía Cƣờng độ đƣờng cao chiều dày lớp kết cấu áo đƣờng mỏng, hạ đƣợc giá thành xây dựng Trong điều kiện đoạn tuyến, với MĐĐH đất mức 42MPa thông thƣờng nghĩ đến chuyện xử lý đất ỵếu trƣớc, giải pháp đơn giản thay đất bóc phần tồn lớp đất yếu thay cát đắp nền, có sử dụng thêm vải địa kỹ thuật để ngăn cách gia cƣờng Tuy nhiên, đề tài tất giải pháp xử lý tập trung việc tìm kết cấu áo đƣờng thỏa mãn yêu cầu đất yếu, nhƣng phải đạt đƣợc Eyc cao Một kết cấu áo đƣờng hợp lý mặt kỹ thuật kinh tế theo tiêu chí đƣợc đề cập phân tích 3.5.3 Đề xuất phƣơng án kết cáu áo đƣờng thay 3.5.3.1 Phƣơng án kết cấu áo đƣờng đƣợc chọn Phƣơng án kết cấu áo đƣờng có sử dụng lớp cát gia cố xi măng: + BTNN chặt C20 dày 5cm + BTNN chặt C25 dày 10cm + CPĐD loại A dày 30cm 71 + Cát gia cố ximăng dày 35cm ( Hàm lƣợng XM tối thiểu 6% – kích cỡ tối đa cát 2,5cm, VL lọt qua sàng tối đa 50%, giới hạn chảy < 40%, số dẻo < 10%) + Vải địa kỹ thuật 3.5.3.2 Tổng hợp loại kết cấu mặt đƣờng dùng Việt Nam Bảng 3-17: Tổng hợp loại kết cấu mặt đƣờng dùng Việt Nam TT Dự án - Vị trí Đƣờng Giải Phóng QL15 Đoạn Hồ Bình Thanh Hố QL63 Địa phận tỉnh Kiên Giang Kết cấn - mặt đƣờng Lớp bêtông nhựa TNN Đá xô bồ Nền cát đen Sông Hồng BTN hạt BTN hạt trung Đá dăm Đá xô bồ Eo = 360kG/cm2 BTN hạt trung Cấp phối đá dăm L1 Cấp phối đá dám L2 Ghi dày cm dày 14 cm dày 25 cm E0 = 721 kG/cm2 dày cm dày cm dày25 cm dày 30 cm dày cm dày 18cm dày 30 cm BTN mịn dày cm QL183 Từ km BTN thô dày cm 16+600 đến Cấp phối đá dăm dày 20 cm km 23+700 Eo=624 kG/cm (mặt đƣờng cũ) (Eo = 772 kG/cm ) 15cmCPĐD 30 cm cấp phối đồi Đƣờng Sỉ Pha Etk = 1300 daN/cm2 Phìn- Mƣờng BTN hạt trung dày cm Nhé tỉnh Điện Cấp phối đá dăm L1 dày 24 cm Biên Km Cấp phối đá dăm L2 dày 24 cm 0+00 đến Km 100+200 Etk = 1960 daN/cm2 Đƣờng QL5 BTN dày 15 cm (Km 47 - 51) Đá gia cố 5% ximăng dày 20 cm CPĐD dày 40 cm Nền đắp cát đen dày 80-150 cm 72 Mặt đƣờng cải tạo nâng cấp BTN Đƣờng Láng - - CPĐD lóp móng Hồ Lạc CPĐD lớp móng dƣới E0 = 500 daN/cm2 BTN Đƣờng Láng CPĐD gia cố 5% XM Hồ Lạc CPĐD lớp móng dƣới E0 = 500 daN/cm2 Đƣờng Giao thông Thị Trấn Ma Lâm Bê tơng nhựa nóng hạt mịn (huyện Hàm Đá dăm kẹp đất Thuận Bắc, Lớp cấp phối sỏi đỏ tỉnh Bình Thuận) dày 12 cm dày 20 cm dày 30 an dày12 cm dày 15 cm dày 25 cm dày cm dày 14 cm dày 25 cm 3.5.3.3 Phƣơng án kết cấu áo đƣờng đề xuất: Tham khảo kết cấu áo đƣờng tuyến đƣờng có cấp Việt Nam tác giả đề xuất phƣơng án kết cấu áo đƣờng đẻ so sánh nhƣ sau: - Phƣơng án 1: + Lớp BTN C20 dày 5cm + Lớp nhựa dính bám + Lớp BTN C25 dày 7cm + Lớp nhựa thấm bám + Lớp cấp phối đá dăm loại I dày 28cm + Lớp cấp phối đá dăm loại II dày 68 cm - Phƣơng án 2: + Lớp BTN C20 dày 7cm + Lớp nhựa dính bám + Lớp BTN C25 dày 8cm + Lớp nhựa thấm bám + Lớp cấp phối đá dăm gia cố XM 6% dày 15cm + Lớp cấp phối đá dăm loại II dày 36 cm 73 - Phƣơng án 3: + Lớp BTN C20 dày 5cm + Lớp nhựa dính bám + Lớp BTN C25 dày 10cm + Lớp nhựa thấm bám + Lớp cấp phối đá dăm gia cố XM 6% dày 15cm + Lớp cấp phối đá dăm loại I dày 28 cm 3.5.3.4 So sánh mặt kỹ thuật: Kết kiểm tra phƣơng án kết cấu áo đƣờng theo tiêu chuẩn trạng thái giới hạn tiêu chuẩn 211-06 đƣợc thể bảng sau: Bảng 3-18: Kết kiểm toán phƣơng án kết cấu áo đƣờng Phƣơng án Phƣơng án Lớp vật liệu BTN C20 BTN C25 CPĐD loại CPĐD loại Chiều Các tiêu chuẩn kiểm tra/Kết luận (theo dày 22/TCN211-06) Tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Ech > Eyc.Kđvcd (MPa) 28 210.62 > 210.60 (Đạt) 68 Tiêu chuẩn chống trƣợt Tax  Tav  Ctt K cdtr (MPa) -0.0047 ≤ 0.02304 (Đạt) Tiêu chuẩn đảm bảo chịu kéo uốn  ku  Rttku K cdku (MPa) Dƣới đáy lớp BTNC25 1.4047 ≤ 1.913 (Đạt) Dƣới đáy lớp BTN C20 1.198 ≤ 1.913 Tổng: Phƣơng 108 BTN C20 Đạt Kết cấu đảm bảo trạng thái giới hạn Tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 74 án BTN C25 CPĐD gia cố XM 6% CPĐD loại 15 Ech > Eyc.Kđvcd (MPa) 211.05 > 210.60 (Đạt) 36 Tiêu chuẩn chống trƣợt Tax  Tav  Ctt K cdtr (MPa) 0.0062 ≤ 0.023 (Đạt) Tiêu chuẩn đảm bảo chịu kéo uốn  ku  Rttku K cdku (MPa) Dƣới đáy lớp BTNC25 1.024 ≤ 1.913 (Đạt) Dƣới đáy lớp BTN C20 1.15 ≤ 1.913 Tổng: Phƣơng án Kết cấu đảm bảo trạng thái giới hạn 66 BTN C20 BTN C25 CPĐD gia cố XM 6% CPĐD loại 10 15 28 ( Đạt) Tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Ech > Eyc.Kđvcd (MPa) 211.05 > 210.60 (Đạt) Tiêu chuẩn chống trƣợt Tax  Tav  Ctt K cdtr (MPa) 0.0062 ≤ 0.023 (Đạt) Tiêu chuẩn đảm bảo chịu kéo uốn  ku  Rttku K cdku (MPa) Dƣới đáy lớp BTNC25 1.03787 ≤ 1.913 (Đạt) Dƣới đáy lớp BTN C20 1.164 ≤ 1.913 Tổng: 58 75 Đạt Kết cấu đảm bảo trạng thái giới hạn Phƣơng BTN C20 án BTN C25 đơn vị CPĐD loại tƣ vấn Cát gia cố xi măng 6% 10 30 Tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Ech > Eyc.Kđvcd (MPa) 215.068 > 210.60 35 (Đạt) Tiêu chuẩn chống trƣợt Tax  Tav  Ctt K cdtr (MPa) 0.0042 ≤ 0.02304 (Đạt) Tiêu chuẩn đảm bảo chịu kéo uốn Rttku  ku  ku K cd (MPa) Dƣới đáy lớp BTNC25 1.00905 ≤ 1.913 (Đạt) Dƣới đáy lớp BTN C20 1.168 ≤ 1.913 Tổng: 80 Đạt Kết cấu đảm bảo trạng thái giới hạn Cả ba phƣơng án đề xuất đƣợc tác giả tính tốn theo tiêu chuẩn 21106 đạt yêu cầu tiêu chuẩn trạng thái giới hạn Tuy vậy, chiều dày lớp kết cấu có khác nhau: Bảng 3-19: So sánh chiều dày kết cấu áo đƣờng phƣơng án Phƣơng án kết cấu Tổng chiều dày H (cm) Tỷ lệ H/D Phƣơng án 108 3,00 Phƣơng án 66 1,83 Phƣơng án 58 1,61 Phƣơng án tƣ vấn 80 2.2 - Về mặt kỹ thuật, phƣơng án kết cấu áo đƣờng có quy 76 trình tính tốn phổ biên nƣớc ta Vì vậy, nhƣ nói trên, phƣơng án đƣợc thi cơng đảm bảo theo u cầu thi công nghiệm thu hành quy định nƣớc ta 3.5.3.5 Tính tốn phân tích kinh tế - Dựa định mức vả đơn giá hành: - Tính tốn giá thành l m2 kết cấu áo đƣờng Bảng 3-20: giá thành m2 kết cấu áo đƣờng STT Khoản mục chi phí I CHI PHÍ TRỰC TIẾP Chi phí Vật liệu + Theo đơn giá trực tiếp + Chênh lệch vật liệu Cộng Chi phí Nhân cơng + Theo đơn giá trực tiếp + Chênh lệch nhân công Cộng Nhân hệ số riêng nhân cơng Xây lắp Chi phí Máy thi cơng + Theo đơn giá trực tiếp + Chênh lệch Máy thi công Cộng Nhân hệ số riêng máy II III IV V VI Ký hiệu pá Thành tiền pá pá pá tƣ vấn A Bảng dự toán hạng mục Theo bảng bù giá A1 + CL NC1 Bảng dự toán hạng mục 951.769 985.818 948.82 981.217 394.018 404.889 391.37 416.751 557.751 951.769 76.537 580.929 985.818 45.37 557.45 948.82 68.986 564.466 981.217 46.272 4.404 5.731 5.594 8.157 CLNC Theo bảng bù giá 48.747 25.776 42.313 23.976 B B1 + CLNC 53.151 31.507 47.907 32.133 NC1 B x 1,44 76.537,4 45.370,1 68.986,1 46.271,5 M M1 Bảng dự toán hạng mục 101.278 99.735 115.436 100.879 27.455 30.236 29.442 37.097 CLMay Theo bảng bù giá 61.385 57.251 71.818 51.393 C M1 88.84 101.277,6 87.487 99.735,2 101.26 115.436,4 88.49 100.878,6 28.239,6 28.273,1 28.331,1 28.209,2 1.157.823,6 1.159.196,1 1.161.573,1 1.156.577,2 75.258,5 75.347,7 75.502,3 75.177,5 VL A1 CL A NC B1 C1 Cách tính Chi phí trực tiếp khác TT Cộng chi phí trực tiếp T CHI PHÍ CHUNG THU NHẬP CHỊU THUẾ TÍNH TRƢỚC Chi phí xây dựng trƣớc thuế THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG Chi phí xây dựng sau thuế Chi phí xây dựng lán trại, nhà tạm TỔNG CỘNG C C1 + CLMay C x 1,14 (VL + NC + M) x 2,5% VL + NC + M + TT T x 6,5% TL (T+C) x 5,5% 67.819,5 67.899,9 68.039,1 67.746,5 G (T+C+TL) 1.300.902 1.302.444 1.305.115 1.299.501 GTGT G x 10% 130.090,2 130.244,4 130.511,5 129.950,1 Gxdcpt G+GTGT 1.430.992,2 1.432.688,4 1.435.626,5 1.429.451,1 Gxdnt Gxdcpt x 1% 14.309,9 14.326,9 14.356,3 14.294,5 Gxd Gxdcpt + Gxdnt 1.445.302 1.447.015 1.449.983 1.443.746 77 - Thông qua phân tích kinh tế phƣơng án tác giả nhận thấy khơng có phƣơng án có chi phí trội so với phƣơng án khác, phƣơng án sử dụng lớp cát gia cố xi măng phƣơng án có kinh phí thấp 3.5.3.6 So sánh phƣơng án biện pháp thi công: - Với phƣơng án móng cấp phối đá dăm truyền thống u cầu thiết bị thi cơng trình độ đội ngủ thi cơng khơng cần cao Loại kết cấu đƣợc sử dụng phổ biến Việt Nam nên đơn vị thi công bình thƣờng làm đƣợc Tuy nhiên phƣơng án có kết cấu dày, có lớp thi cơng lu lèn nhƣ nói chƣơng trƣớc, việc kiểm sốt thi cơng đảm bảo chất lƣợng khó khăn định - Với phƣơng án móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng: Việc thi công lớp gia cố tiến hành trực tiếp mặt đƣờng, yêu cầu phải có thiết bị trộn cấp phối đá dăm với xi măng tiên tiến để đảm bảo độ đồng lớp này, u cầu đội ngủ thi cơng phải có tay nghề cao Với yêu cầu thiết bị thi công nhân lực nhƣ Việt Nam chƣa có nhiều đơn vị thi cơng đáp ứng đủ - Với phƣơng án cát gia cố xi măng: Lớp cát gia cố xi măng trộn trực tiếp mặt đƣờng trộn trạm trộn đem rãi Khi trộn trạm trộn yêu cầu thiết bị thi công đơn giản nhƣ thi công lớp cấp phối đá dăm Trộn trạm trộn độ đồng lớp cát gia cố cao Sau thời gian bảo dƣỡng xe thi cơng chạy trực tiếp lên lớp mà không làm bong tróc 3.5.3.7 So sánh phƣơng án mơi trƣờng xã hội: - Khi sử dụng phƣơng án kết cấu áo đƣờng truyền thống làm tăng chiều dày lớp kết cấu áo đƣờng, nên thi công cần phải đào sâu hay đắp cao đƣờng làm ảnh hƣởng đến sống ngƣời dân hai bên đƣờng Việc sử dụng nhiều cấp phối đá dăm để làm đƣờng làm tăng nhanh hoạt động khai thác mỏ đá, gây tiếng ồn ô nhiểm môi trƣờng khu 78 vực xung quanh mỏ, làm cạn kiện nguồn tài nguyên đá Việc vận chuyển đá từ mỏ công trƣờng làm tăng áp lực giao thông hƣ hại đƣờng hữu 3.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong tiêu chuẩn TCN 211-06 : Tiêu chuẩn thiết kế áo đƣờng mềm, đặt yêu cầu cao lớp móng đƣờng nhằm mục đích tăng cƣờng độ tuổi thọ lớp áo đƣờng toàn cơng trình đƣờng Đồng thời mong muốn sử dụng vật liệu rời gia cố làm lớp móng áo đƣờng cấp cao Đối chiếu kết cấu áo đƣờng đƣợc xây dựng nƣớc ta nƣớc thấy việc đặt yêu cầu cao với đƣờng, đặc biệt yêu cầu cao lớp đáy áo đƣờng sử dụng vật liệu rời gia cố chất liên kết thay đổi lớn xây dựng mặt đƣờng Sự thay đổi góp phần làm tăng tuổi thọ áo đƣờng, đảm bảo độ phẳng lâu dài cho áo đƣờng cấp cao Xét tổng thể, áo đƣờng cấp cao, nhiều xe chạy nhƣ dự án đƣờng nối quốc lộ 51 vào cảng Cái Mép-Thị Vải, việc nâng cao yêu cầu lớp móng đƣờng sử dụng vật liệu cát gia cố có lợi kinh tế giảm giá thành xây dựng đồng thời tăng đƣợc thời gian sử dụng áo đƣờng Để đạt đƣợc hiệu kinh tế tốt cần đặc biệt lƣu ý sử dụng vật liệu địa phƣơng khơng đạt chuẩn gia cố để có đƣợc vật liệu thích hợp Việc dùng cát hạt nhỏ có khắp sông đồng Nam gia cố xi măng làm lớp đáy áo đƣờng thay cho đất cấp phối đá dăm phải vận chuyển từ xa đến Chi phí vận chuyển đất trƣờng hợp lớn tiền phải bỏ mua xi măng Trong thi công đƣờng khối lƣợng vật liệu phải chuyên chở để xây dựng đƣờng áo đƣờng lớn Đối với công trình lớn lƣợng vận chuyển có 79 thể lên đến hàng trăm triệu Nhu cầu sử dụng xe trọng tải lớn để vận chuyển cao Mạng lƣới đƣờng địa phƣơng bị phá hoại nhanh Khôi phục lại đƣờng sau thi công tốn Vì giảm đƣợc lƣợng vật liệu từ xa đến, mang lƣới đƣờng có đƣơc bảo vệ Bảo vệ môi trƣơng yêu cầu cấp bách Vì cần phải mở rộng phạm vi sử dụng vật liệu địa phƣơng để tránh cho nguồn tài nguyên bị khai thác cạn kiệt, tránh cho ruộng vƣờn thành ao, hồ, đồi núi bị san hay đào bới nham nhở, giảm thiểu tác động đến môi trƣờng 3.7 KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ Vật liệu cát loại vật liệu phổ biến khu vực đồng Nam Bộ Tuy nhiên từ trƣớc đến nhƣợc điểm vật liệu cát nhƣ rời rạc, khơng dính nên dể xói lở bề mặt, khó khăn cho việc lại xe máy, máy thi công; nên vật liệu cát không đƣợc sử dụng nhiều thi công đƣờng Với công nghệ cát gia cố xi măng khắc phục đƣợc nhƣợc điểm vật liệu Việc sử dụng vật liệu cát gia cố xi măng đem lại hiệu kinh tế, kỹ thuật môi trƣờng cho dự án nhƣ phân tích chƣơng Tuy nhiên loại vật liệu chƣa đƣợc dùng phổ biến thói quen nhà quản lý Với việc sử dụng vật liệu truyền thống nhƣ cấp phối đá dăm, cấp phối sỏi đỏ làm móng đƣờng nhƣ nay, dẫn đến việc khan hiến loại vật liện tƣơng lai làm giá thành vật liệu tăng lên, nhu cầu cấp thiết phải sử dụng loại vật liệu gia cố để thay Và vật liệu cát gia cố xi măng phù hợp để thay thể, đặt biệt vùng đồng Nam với trử lƣợng cát lớn Luận văn đƣợc lớp cát gia cố mang lại hiệu kinh tế so với 80 vật liệu truyền thống khác dự án nói riêng dự án thuộc khu vực đất yếu nói chung Chỉ đƣợc tình hình nghiên cứu vật liệu cát gia cố xi măng nhƣ ƣu nhƣợc điểm áp dụng vào dự án cần phải sử lý đất yếu Chỉ đƣợc vấn đề q trình thi cơng cố thƣờng gặp giải pháp khác phục Vật liệu gia cố xi măng làm lớp mặt cho đƣờng giao thơng nơng thơn, lớp móng cho đƣờng cấp cao A2 Tuy nhiên chƣa đƣợc áp dụng nhiều Trong nội dung luận văn tác giả chƣa nghiên cứu tới Trong thời gian tới cần tiếp tục nghiên cứu hiệu việc sử dụng vật liệu gia cố xi măng lớp khác kết cấu áo đƣờng 81 VIII Tài liệu tham khảo Bô ̣ Giao thông vâ ̣n tải , Tiêu chuẩn thiế t kế 22TCN 262-2000 “Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu”, Nhà xuất giao thông vâ ̣n tải Bô ̣ Giao thông vâ ̣n tải , Tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu 22TCN 3342006 “Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đường”, Nhà xuất giao thông vâ ̣n tải, Hà Nội Bô ̣ Giao thông vâ ̣n tải , Tiêu chuẩn Việt Nam 4054-2005 “Quy trình thiết kế đường tơ”, Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Bô ̣ Giao thơng vâ ̣n tải ,22TCN 246-98 “Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp cát gia cố xi măng trông kết cấu áo đường ô tô”, Nhà xuất giao thông vâ ̣n tải Bô ̣ Giao thông vâ ̣n tải ,22TCN 245-98 “Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp cấp phối đá (sỏi cuội) kết cấu áo đường”, Nhà xuất giao thông vâ ̣n tải Bô ̣ Giao thông vâ ̣n tải ,22TCN 252-98 “Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm kết cấu áo đường ô tô”, Nhà xuất giao thông vâ ̣n tải Nguyễn Quang Phúc (2007) “ Thiết kế đường ô tô”, Nhà xuất GTVT Bộ GTVT, Áo đƣờng mềm - yêu cầu dẫn thiết kế - 22TCN 211-06, NXB GTVT, Hà Nội Dƣơng Ngọc Hải “ Thiết kế đường ô tô”, Nhà xuất GD 82 PHỤ LỤC 83