luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng thiết bị fwd đánh giá chất lượng khai thác phục vụ cho phân loại công tác bảo trì mặt đường mềm

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

Các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm

Mỗi phương pháp thiết kế kết cấu áo đường nói chung cần được hình thành trên cơ sở giải quyết ba vấn đề như sau:

Xác định trạng thái giới hạn và tiêu chuẩn trạng thái giới hạn Việc xác định này bao gồm việc nghiên cứu để chọn được thông số trạng thái giới hạn thích hợp với mô hình thiết kế và định lượng về giới hạn phát sinh hư hỏng;

Cơ sở lý thuyết cho tính toán và phương pháp tính toán - đánh giá mặt đường;

Xác định các thông số thiết kế tùy thuộc cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán, đề xuất phương pháp xác định các thông số này, thích hợp với mô hình thiết kế và cơ sở lý thuyết của tính toán thiết kế.

Phân tích đánh giá về các phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành đã được PGS.TS Trần Thị Kim Đăng [12] công bố nhiều bài báo từ kết quả của đề tài cấp Bộ GD&ĐT, mã số: B2007-04-41.

Các phương pháp chính được sử dụng trong thiết kế kết cấu mặt đường mềm bao gồm:

Phương pháp lý thuyết sử dụng lý thuyết đàn hồi với các phương trình tính ứng suất - biến dạng phát sinh trong kết cấu mặt đường là hệ nhiều lớp đàn hồi Đây là phương pháp hiện đang được Việt Nam sử dụng để thiết lập Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm 22TCN-211-06 [2] Thuộc nhóm này còn có các phương pháp thiết kế mặt đường mềm của Pháp, Trung Quốc, Nga,…

Phương pháp thiết kế mặt đường mềm theo tiêu chuẩn 22TCN-211-06 hiện hành ở Việt Nam là phương pháp lý thuyết-thực nghiệm dựa trên kết quả bài toán với mô hình bán không gian vô hạn đàn hồi nhiều lớp theo mô hình Burmister.

Phương pháp thiết kế theo 22TCN-211-06 hiện cũng đang được nghiên cứu, chuyển đổi thành TCVN Những hạn chế của phương pháp này là: Vẫn phải sử dụng các toán đồ được xây dựng từ bài toán hệ đàn hồi 2 lớp, trong khi các phần mềm hiện đại, miễn phí đã tính toán cho hệ nhiều lớp đàn hồi và đàn nhớt dưới tác dụng của tải trọng tính và động [15, 16] Phương pháp cũng chưa xét đến một số hiện tượng hư hỏng kết cấu khá phổ biến trong thực tế trong các trạng thái giới hạn kiểm toán kết cấu mặt đường như biến dạng không hồi phục lún vệt bánh xe ở lớp bê tông nhựa do ứng suất cắt trượt lớn,đẩy trồi bê tông nhựa, nứt do xô trượt lớp mặt, nứt phản ánh Phá hoại mỏi cũng chỉ đưa vào các hệ số khi tính toán Khi áp dụng 22TCN 211-06 sẽ khó khăn khi xác định các thông số đầu vào, yêu cầu thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý làm thông số tính toán của vật liệu trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành khó được thực hiện do điều kiện về cơ sở thí nghiệm và kinh phí, thí nghiệm mô hình tĩnh xác định mô đun đàn hồi trong khi các tiêu chuẩn trên thế giới đều mô hình động Cách phân loại vật liệu bê tông nhựa hiện nay chưa có sự thống nhất, tham chiếu lẫn nhau giữa tiêu chuẩn thi công nghiệm thu và tiêu chuẩn thiết kế, nhiều loại vật liệu mới hiện đã được sử dụng nhưng chưa có các thông số tính toán tham chiếu trong tiêu chuẩn Hệ số độ tin cậy cũng là một khó khăn khi lựa chọn và mâu thuẫn với các thông số đầu vào đã được lấy ở điều kiện bất lợi nhất.

Phương pháp kinh nghiệm với phương trình thiết kế là các mối quan hệ thực nghiệm thu thập từ các thử nghiệm đường và từ kinh nghiệm trong quá trình thiết kế - khai thác đường Hướng dẫn thiết kế mặt đường AASHTO là một tiêu chuẩn điển hình cho các phương pháp thiết kế này Hướng dẫn thiết kế mặt đường AASHTO đã được sử dụng tương đối phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt trong các dự án đường sử dụng nguồn vốn nước ngoài Bộ Giao thông vận tải đã ban hành một tiêu chuẩn ngành, 22TCN-274-01 [1], tiêu chuẩn được soạn thảo dựa trên phương pháp thiết kế mặt đường mềm của AASHTO Hiện nay, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đang chuyển đổi thành tiêu chuẩn Việt Nam (6/2014 đã nghiệm thu cấp cơ sở),.

Phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm theo hướng dẫn của AASHTO-93 vẫn được nhiều bang ở Mỹ và Canada sử dụng Theo khảo sát của Cục đường bộ liên bang Mỹ năm 2007 [20] còn đến 63% các bang sử dụng AASHTO-93, 12% sử dụng AASHTO-72, 13% sử dụng phương pháp do bang phát triển, 8% kết hợp AASHTO và phương pháp của bang và 4% sử dụng phương pháp khác

Hình 1.1: Thống kê phương pháp thiết kế áo đường mềm của FHWA

Hình 1.2: Đoạn thử nghiệm AASHO 1958-1960

Phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm theo hướng dẫn của AASHTO-93 được phát triển dựa trên thử nghiệm AASHO từ 10/1958 đến 11/1960 gần Ottawa, Illinois với những hạn chế bởi điều kiện khí hậu tại nơi thử nghiệm, kết cấu thử nghiệm, loại tải trọng thử nghiệm và thời gian thử nghiệm Tuy nhiên đây cũng là phương pháp được nhiều nước sử dụng trong thiết kế kết cấu mặt đường của mình như Canada, Nhật, Đài Loan, Singapore, Malaysia,… Ở Việt Nam trong khi chưa có những nghiên cứu địa phương hóa thì có thể sử dụng nguyên xi phương pháp này để dần từng bước tích lũy kinh nghiệm mới có thể biên soạn tiêu chuẩn quốc gia chính thức.

Cùng với việc sử dụng phương pháp thực nghiệm AASHTO, các bang của Mỹ và Canada cũng đang nghiên cứu áp dụng phương pháp cơ học thực nghiệm MEPDG trong thiết kế mặt đường mềm [42, 40, 32].

Phương pháp cơ học - thực nghiệm, là phương pháp phối hợp các phương trình theo lý thuyết, bao gồm lý thuyết đàn hồi, lý thuyết nhiệt và các phương trình từ các mối quan hệ thực nghiệm và kinh nghiệm thu thập được.Phương pháp này được tập trung nghiên cứu trong chương trình nghiên cứuChiến lược đường bộ SHRP Phần mềm dùng để tính toán thiết kế làMEPDG, đây là hướng nghiên cứu chính để phân tích xác định tuổi thọ của kết cấu áo đường mềm.

Hình 1.3: Trình tự thiết kế kết cấu áo đường mềm theo cơ học – thực nghiệm

Phương pháp cơ học thực nghiệm (MEPDG) đã và đang được sử dụng trong thiết kế kết cấu mặt đường ở Mỹ và một số nước khác MEPDG khắc phục được các nhược điểm của phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường thuần thực nghiệm AASHTO phát triển trên cơ sở các thử nghiệm AASHO Là một trong những phương pháp tiên tiến nhất, M-E PDG được nhiều nước nghiên cứu sử dụng trong phân tích kết cấu mặt đường [24, 29, 30, 31, 32, 40, 41,

Phiên bản thương mại của phương pháp cơ học thực nghiệm là DARWin-ME 2.1 với mức phí 5000USD/năm cho 1 máy (http://medesign.com/MEDesign/) Tuy nhiên phiên bản MEPDG 1.1 miễn phí với đầy đủ tính năng được sử dụng nhiều trong nghiên cứu.

Hình 1.4: Định hướng sử dụng phương pháp cơ học – thực nghiệm [42]

Hình 1.5: Sử dụng phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường ở Mỹ [42]

Theo nghiên cứu [42] có đến 80% các bang Mỹ định hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp cơ học thực nghiệm (Hình 1.4), các bang cũng có kế hoạch và lộ trình thời gian sử dụng phương pháp cơ học – thực nghiệm (Hình1.6).

Hình 1.6: Định hướng lộ trình sử dụng cơ học-thực nghiệm ở Mỹ [42]

Phương pháp cơ học-thực nghiệm là phương pháp tiên tiến nhất hiện nay để phân tích tính toán kết cấu áo đường [20] Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi số liệu đầu vào lớn, thiết bị thí nghiệm đắt tiền, trình tự thí nghiệm xác định phức tạp, thông số khí hậu theo từng địa phương nên cần có thời gian tiếp cận, nghiên cứu, thử nghiệm và tích lũy kinh nghiệm ở Việt Nam.

Các phần mềm sử dụng phân tích, dự báo sự phá hoại kết cấu áo đường mềm

BISAR (BItuminous Structural Analysis in Roads) là phần mềm nghiên cứu trạng thái ứng suất, biến dạng trong kết cấu áo đường mềm theo mô hình và các giả thiết Burmister do hãng Shell phát triển BISAR3.0 được sử dụng rộng rãi trên thế giới khi nghiên cứu, đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu áo đường mềm

BISAR3.0 có thể thực hiện cùng lúc đến 10 bài toán với tốc độ rất nhanh Mỗi bài toán cho phép tính toán với tải trọng phân bố trên 1 đến 10 vòng tròn gia tải, số lớp tính toán tối đa là 10 và có thể tính được ứng suất, biến dạng hoặc chuyển vị tại bất kỳ một vị trí nào trong hệ kết cấu mặt đường. Thế mạnh của phần mềm này so với một số phần mềm tính toán kết cấu mặt đường mềm khác là ngoài tải trọng phân bố theo phương đứng, còn xét đến tải trọng theo phương ngang và có thể xét đến các trường hợp khác nhau về mức độ dính bám giữa các lớp.

Chương trình BISAR sử dụng mô hình Goodman phân tích điều kiện liên kết giữa các lớp vật liệu Để mô phỏng điều kiện làm việc giữa các lớp (điều kiện liên kết), chương trình đưa ra thông số AK- tỷ số giữa chuyển vị tương đối theo phương ngang với ứng suất cắt tại bề mặt chung giữa hai lớp- được thể hiện theo biểu thức:

 chuyển vị t ơng đối theo ph ơng ngang của các lớp ứng suất cắt ở bề mặt chung

Thông số hệ số ma sát a giữa các lớp được tính theo: a 

Với a - bán kính vòng tròn tương đương của vệt bánh xe;

E - mô đun đàn hồi của lớp vật liệu đang xét; υ - hệ số Poisson của lớp vật liệu đang xét; a - hệ số ma sát 0 £ a £ 1: a=0: dính hoàn toàn; a=1: trượt hoàn toàn.

Ngoài ra, người ta còn đưa thêm thông số ALK, được tính bằng công thức:

Khi nhập vào chương trình, người ta có thể chọn thông số là AK hoặc là ALK, mối quan hệ giữa AK và ALK được thể hiện bằng công thức:

E Đây là phần mềm với mục đích nghiên cứu miễn phí, rất thân thiện và trực quan, thế mạnh của phần mềm là có thể xét đến mức độ dính bám giữa các lớp theo mô hình Goodman và xét đến ảnh hưởng của lực ngang.

1.2.2 Chương trình EverStressFE version 1.0 Đây là phần mềm trong Bộ chương trình Everseries Pavement Analysis Programs của bang Washington – Mỹ để phân tích và tính toán kết cấu mặt đường được các tác giả Sivaneswaran, Mahoney phát triển từ năm 2001

Hình 1.7: Giao diện chính của EverStressFE version 1.0

Chương trình tính toán mô hình kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn 3D, có thể mô phỏng các loại tải trọng bánh xe bất kỳ với những vệt tiếp xúc và áp lực bất kỳ kể cả tiêu chuẩn hay người dùng định nghĩa Chương trình còn cho phép nghiên cứu các lớp đàn hồi không vô hạn theo phương ngang (giới hạn bởi lề đường) Chương trình có xét đến mức độ dính bám giữa các lớp mặt đường từ dính chặt đến dính một phần tùy thuộc vào hệ số liên kết bề mặt.

Thế mạnh của EverStressFE là phần mềm nghiên cứu FEM, miễn phí, dễ sử dụng, có thể xét đến sự hữu hạn theo phương ngang nhưng có nhược điểm là chỉ xét được tối đa 4 lớp và không xét ảnh hưởng của lực ngang.

1.2.3 Chương trình KENPAVE Đây là phần mềm nổi tiếng do GS Yang H Huang Trường Đại học Kentucky-

Mỹ phát triển Cơ sở lý thuyết, mô hình hóa và các ví dụ tính toán được viết rõ trong tài liệu nổi tiếng Pavement Analysics and Design [17] Thế mạnh của KENPAVE là phần mềm nghiên cứu FEM, miễn phí, khá dễ sử dụng Phần mềm có thể mô hình lớp vật liệu: Đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn hồi dẻo hoặc kết hợp giữa các mô hình đó KENPAVE có thể phân tích kết cấu theo mùa, theo thời kỳ Nhược điểm của phần mềm là cũng không xét ảnh hưởng của lực ngang.

Hình 1.8: Giao diện chính của KENPAVE

Có nhiều chương trình phân tích ứng xử kết cấu áo đường mềm dưới tác dụng của tải trọng chuyển động, phổ biến nhất là phần mềm 3D-Move (Mỹ) và

ViscoRoute (Pháp) Phần mềm 3D-Move 2.1 là phần mềm FEA có thể xác định ứng suất, biến dạng, chuyển vị trong kết cấu 3D-Move phân tích được cả tải trọng tĩnh và chuyển động với các vận tốc khác nhau, có xét đến tính đàn nhớt của bê tông asphalt ở các nhiệt độ và tổ hợp tải trọng phổ biến với lực xung kích tác dụng lên mặt đường 3D-Move, ViscoRoute cũng như các phần mềm chuyên dụng khác chưa xét đến điều kiện liên kết giữa các lớp.

Là phần mềm miễn phí 3D Move có thể sử dụng trong phân tích kết cấu mặt đường ở Việt Nam (http://www.arc.unr.edu/Software.html) Ở Việt Nam đã có công bố các kết quả bước đầu nghiên cứu mô hình động, tính toán ứng suất, biến dạng, chuyển vị trong các lớp kết cấu áo đường mềm có xét đến tính chất đàn hồi nhớt của bê tông asphalt, xét đến vận tốc và tác dụng xung kích lên mặt đường của tải trọng xe chạy sử dụng 3D Move [16] Một số kết luận rút ra từ nghiên cứu là:

Có thể sử dụng 3D-Move Analysic để phân tích ứng xử của kết cấu áo đường mềm dưới tác dụng của tải trọng chuyển động ở các nhiệt độ khác nhau;

Với mặt đường bằng phẳng trung bình khi xét đến xung kích (hệ số DLC) thì giá trị ứng suất, biến dạng, chuyển vị trong kết cấu tăng lên từ 1.05 đến 1.10 lần so với không xét ảnh hưởng xung kích Vận tốc càng lớn thì ảnh hưởng của lực xung kích càng nhiều (hệ số DLC càng lớn);

Đối với mô hình đàn hồi của các lớp bê tông asphalt và DLC=0 khi vận tốc thay đổi thì ứng suất, biến dạng chuyển vị của các điểm trong kết cấu thay đổi không đáng kể;

Các kết cấu áo đường mềm phổ biến và công nghệ thi công ở Việt Nam

Kết cấu âo đường mềm được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệu khác nhau, có độ cứng và cường độ lớn hơn so với đất nền đường, trực tiếp chịu tác dụng của tải trọng xe chạy và sự phá hoại thường xuyên của các nhân tố thiên nhiên như mưa, gió, sự thay đổi nhiệt độ,…Trong quá trình khai thác, kết cấu áo đường phải đủ bền trong suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống nứt, có khả năng chịu mài mòn tốt, không bụi và ít bong bật

Kết cấu áo đường mềm cần phải có nhiều tầng lớp có nhiệm vụ khác nhau để đáp ứng yêu cầu khai thác và chịu lực khác nhau phù hợp với trạng thái ứng suất biến dạng Khả năng chịu lực của các lớp giảm dần từ trên xuống dưới, lớp vật liệu tốt có cường độ chịu lực cao, có khả năng chịu mài mòn tốt phải nằm bên trên, các lớp vật liệu có cường độ chịu lực thấp được phân bố ở dưới.

Lớp mặt chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy (lực thẳng đứng và lực nằm ngang) và tác dụng của các yếu tố thiên nhiên (mưa, gió, nhiệt độ môi trường,…) Để chịu được các tác dụng đó, lớp mặt đòi hỏi phải được làm bằng các vật liệu gia cố chất liên kết, có cường độ và dính bám tốt với các lớp dưới

Lớp mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm: lớp tạo nhám, tạo phẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng rồi đến lớp mặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc tạo nên cường độ của kết cấu.

Chịu lực thẳng đứng là chính, nhiệm vụ là tiếp nhận tải trọng gián tiếp qua lớp mặt, truyền và phân phối lực thẳng đứng để khi truyền xuống nền đất thì ứng suất sẽ giảm đến một mức độ đất nền đường có thể chịu được mà không tạo nên biến dạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt quá lớn.

Vật liệu lớp móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải đảm bảo có độ cứng nhất định Có thể bố trí các lớp vật liệu có cường độ giảm dần theo chiều sâu, phù hợp với biểu đồ phân bố ứng suất do tải trọng bánh xe truyền xuống nền mặt đường Như vậy, có thể tận dụng được vật liệu địa phương để giảm giá thành xây dựng.

Lớp đáy áo đường có các chức năng sau: tạo được một lòng đường chịu lực đồng nhất, sức chịu tải tốt; ngăn chặn ẩm thấm từ trên xuống nền đất và từ dưới lên móng áo đường; tạo "hiệu ứng đe" để bảo đảm chất lượng đầm nén các lớp móng phía trên; tạo điều kiện cho xe máy đi lại trong quá trình thi công áo đường không gây hư hại nền đất phía dưới.

Móng nền đất cũng là một bộ phận của kết cấu áo đường, gọi là kết cấu tổng thể nền mặt đường Kết cấu tổng thể nền mặt đường gồm kết cấu mặt đường ở trên và phần khu vực tác dụng của nền đường ở dưới Thiết kế tổng thể nền mặt đường có nghĩa là ngoài việc chú trọng các giải pháp thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường còn phải chú trọng đến các giải pháp nhằm tăng cường cường độ và độ ổn định cường độ đối với khu vực tác dụng của nền đường.

1.3.1 Các kết cấu áo đường mềm phổ biến: Ở Việt Nam cũng đã có đề tài nghiên cứu nghiên cứu trọng điểm như đề tài KC10.05 Catalog kết cấu mặt đường mềm; đề tài nghiên cứu thiết kếCatalog định hình kết cấu áo đường cho các địa phương, đây là bước đầu cho việc áp dụng định hình kết cấu như các nước Đức, Pháp,

Các kết cấu áo đường mềm cấp cao đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam không đa dạng, chủ yếu sử dụng các loại vật liệu sau:

Tầng mặt: Bao gồm 1-2 lớp bê tông asphalt rải nóng, có hoặc không có lớp bê tông asphalt chức năng tạo nhám, giảm tiếng ồn và thoát nước;

Tầng móng bao gồm lớp móng trên và lớp móng dưới:

 Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại 1 có gia cố hoặc không gia cố ximăng; lớp ATB (Asphalt Treated Base) lớp cấp phối đá gia cố nhựa;

 Lớp móng dưới: Cấp phối đá dăm loại 2; Cấp phối đồi; Cấp phối sỏi cuội; Đất, cát gia cố ximăng;

Lớp đáy áo đường thường sử dụng lớp cấp phối đồi chọn lọc có chiều dày 30-50 cm đầm chặt K≥0.98 Nếu nền đường đắp bằng cát thì lớp đáy áo đường là bắt buộc để đảm bảo đầm chặt các lớp trên và cát không chui lên lớp móng. Để giảm chi phí đầu tư ban đầu, với các đường đường cấp IV thậm chí cấp III chỉ có một lớp bê tông nhựa dày 5- 7 cm trên các lớp móng cấp phối, qua quá trình đưa vào khai thác thấy rằng số đường quốc lộ chỉ có một lớp mặt bê tông nhựa hư hỏng nhiều, thậm chí vừa mới đưa vào sử dụng như QL6, QL48 Nhiều người cho rằng do thi công không đảm bảo chất lượng dẫn đến hư hỏng trên Nhưng nếu đối chiếu với định hình của các nước thì thấy rằng chúng ta đã thiết kế ở độ an toàn thấp, tổng chiều dày các lớp liền khối mỏng Khi tính toán chúng ta đã cho lớp mặt và lớp móng làm việc đồng thời nhưng vì các lý do: như lớp móng bẩn hay ẩm ướt nên lớp mặt không đủ bám với móng, khi xe chạy dẫn tới lớp mặt bê tông nhựa bị nứt Chính vì vậy trên các quốc lộ nếu làm bê tông nhựa tối thiểu hai lớp phải dày từ 12 cm trở lên. Các kết cấu được thiết kế các lớp móng cấp phối đá dăm rất dày (chiều dày các lớp móng cấp phối từ 45-85cm) dẫn đến tổng chiều dày kết cấu lớn. Để làm giảm tổng chiều dày kết cấu, tăng tuổi thọ mỏi và tuổi thọ lún vệt bánh trên các đường cao tốc nên sử dụng lớp móng trên đá dăm đen/ATB từ 8 –12 cm hoặc lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng dày 12-16cm Lớp ATB với công nghệ như lớp bê tông asphalt hạt thô được sử dụng nhiều ở nước ngoài, nên ưu tiên làm lớp móng trên của kết cấu.

1 Kết cấu mặt đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh giai đoạn 1, Eyc1MPa.

Bao gồm các lớp sau:

- Lớp bê tông nhựa tạo nhám: 3cm

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn: 5cm

- Lớp bê tông nhựa hạt trung: 7cm

- Lớp đá dăm đen: 10cm

- Lớp cấp phối đá dăm loại 1: 18cm

Giữa các lớp bê tông nhựa tưới nhựa dính bám:

0.5 kg/m 2 ; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đá dăm loại 1.

2 Kết cấu mặt đường cao tốc Quốc lộ 3 mới

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh, Eyc8MPa.

3 Kết cấu mặt đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh, Eyc 0 MPa.

Tổng chiều dày 99cm, các lớp móng chia thành từng lớp thi công

4 Kết cấu mặt đường cao tốc Quốc lộ 5 mới

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh Eyc≥ 191MPa.

5 Kết cấu mặt đường cao tốc Trung Lương – Cần Thơ

- Lớp đá dăm đen: 10cm

- Lớp cấp phối đá dăm: 55cm

0.5 kg/m 2 ; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đá dăm

6 Kết cấu mặt đường cao tốc Long Thành – Giầu Dây, gói 1a

0.5 kg/m 2 ; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đỏ dăm Nền đất

7 Kết cấu mặt đường cao tốc Long Thành – Giầu Dây, gói 1b, gói 2, gói 3

Kết cấu mặt đường mới hoàn chỉnh, Eyc≥ 200MPa.

8 Kết cấu mặt đường cao tốc Long Thành – Giầu Dây, gói 5, gói 6

9 Kết cấu mặt đường cao tốc Tp Hồ Chí Minh – Trung Lương

- Lớp cấp phối đá gia cố XM: 15cm

0.5 kg/m 2 ; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đá dăm trên.

10 Kết cấu mặt đường Quốc lộ 32

11 Kết cấu mặt đường Quốc lộ 6

Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đỏ dăm loại 1 Nền đất

12 Kết cấu mặt đường cấp cao sử dụng lớp móng gia cố xi măng

Kết cấu sử dụng lớp móng cấp phối đá dăm gia cố 5% xi măng Sử dụng lưới sợi thủy tinh hoặc sợi các bon rải trên bề mặt lớp gia cố xi măng để tránh nứt phản ảnh từ lớp dưới lên các lớp bê tông nhựa phía trên.

Dạng kết cấu này được sử dụng ở các đoạn đường chịu tải trọng nặng.Đoạn BOT Nghi Sơn – Cầu Giát QL 1 do Tổng công ty 319 đưa vào sử dụng cuối năm 2014 cho chất lượng khá tốt.

- Lớp cấp phối đá gia cố XM: 14cm

0.5 kg/m 2 ; Tưới nhựa thấm bám 1.5kg/m 2 trên lớp cấp phối đá dăm trên.

1.3.2 Công nghệ thi công các lớp kết cấu mặt đường:

Nhìn chung hệ thống tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các lớp kết cấu mặt đường hiện nay ở nước ta khá hoàn chỉnh [3, 4, 5, 6,…] tiệm cận với tiêu chuẩn thế giới Các nhà thầu thi công ý thức được trách nhiệm khai thác và bảo hành công trình nên đã tập trung nhân vật lực, áp dụng khoa học công nghệ vào thi công Công nghệ thi công chủ yếu bằng máy Công tác giám sát chất lượng chặt chẽ, đã gắn trách nhiệm cá nhân trong từng khâu trong trình tự thi công.

Tuy nhiên, qua kiểm định một số dự án nhận thấy còn một số tồn tại:

Vật liệu cấp phối đá dăm còn chưa đảm bảo, lượng hạt dài dẹt nhiều, cấp phối không đạt yêu cầu, thiếu một số cỡ hạt dẫn đến không lu chặt được. Trong quá trình lu xuất hiện những đường rạn nứt phía trước lu, liên kết bề mặt không đảm bảo mặc dù đo E và kiểm tra độ chặt vẫn đạt yêu cầu Kiến nghị bổ sung trong tiêu chuẩn thi công cấp phối đá dăm bắt buộc bề mặt sau khi lu lèn phải đảm bảo liên kết chắc chắn;

Thi công lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng còn chưa khống chế chặt chẽ độ ẩm thi công, hỗn hợp vật liệu quá ẩm dẩn đến nứt co ngót trong quá trình thủy hóa xi măng;

Ảnh hưởng của xe quá tải đến kết cấu áo đường mềm

Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của vận tải đường bộ, tần suất xuất hiện các xe tải nặng ngày một tăng, gây nên nhiều hư hỏng, phát sinh khó khăn và gia tăng chi phí tài chính cho bảo trì, rút ngắn khoảng thời gian giữa hai lần sửa chữa, khôi phục hoặc thay thế Tác động của các xe tải nặng có thể làm rút ngắn tuổi thọ phục vụ của đường bộ Chính vì vậy, đã có những nghiên cứu hết sức công phu, hệ thống để đánh giá tất cả các tác động của xe tải nặng tới tình trạng hư hỏng; cơ chế xuất hiện và phát triển hư hỏng của mặt đường Các số liệu nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở Mĩ, các loại xe tải chỉ chiếm 30% tổng lượng vận tải nhưng lại gây ra trên 99% tổn hại của mặt đường trong khi các xe con và xe tải nhẹ, xe bus chiếm tới 70% tổng lượng vận tải nhưng chỉ gây ra chưa đầy 1% tổn hại cho cầu, đường.

Giá thành vận chuyển hàng hoá do các xe nặng thấp hơn khá nhiều so với do các xe tải nhẹ ở những cự ly trung bình và dài Chính điều này giải thích lý do tốc độ tăng trưởng khá nhanh của số lượng xe vận tải hạng nặng ở nước ta và tình trạng lạm dụng, chuyên chở vượt quá trọng tải xe của các chủ phương tiện Đây là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho hệ thống cầu, đường bộ nước ta nhanh chóng bị xuống cấp và xảy ra ngày một nhiều các sự cố nghiêm trọng.

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xe, nhất là xe quá tải đến chất lượng, tuổi thọ khai thác mặt đường được nhiều nước, nhiều tác giả thực hiện.

Những nghiên cứu này nhìn chung giống nhau về nguyên lý nhưng khác nhau ở những điều kiện đặc thù như khí hậu, tải trọng, vật liệu, kết cấu.

Sandy H Straus và John Semmens đã nghiên cứu ảnh hưởng của xe quá tải đến khai thác đường ở bang Arizona

Bảng 1.1 tổng hợp tình trạng xe quá tải (quá tổng tải trọng, quá tải trọng trục hoặc cả hai) trên một số đường ở Mỹ, trong đó đa số các tiểu bang có tỷ lệ xe quá tải dưới 10% nhưng riêng Arizona tỷ lệ tới 30% xe quá tải Ngân sách, nhân lực và thiết bị phục vụ kiểm soát xe quá tải rất lớn, điều đó chứng tỏ người Mỹ rất quan tâm đến vấn đề xe quá tải khai thác trên hệ thống đường bộ.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tình trạng chở quá tải là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng nhiều kết cấu đường Nếu tải trọng xe tăng gấp đôi thì theo

“luật hàm mũ 4”, phá hoại mặt đường sẽ tăng lên 16 lần Hàng năm xe quá tải gây thiệt hại cho duy trì đường bộ từ 12-50 triệu USD với ngân sách cho công tác kiểm soát xe quá tải là 5.8 triệu USD Đề tài cũng kết luận nếu đầu tư 1USD cho công tác kiểm soát xe quá tải thì sẽ giảm thiệt hại cho đường 4.5USD.

Kiến nghị lắp đặt thêm các trạm kiểm tra tải trọng tự động, lắp đặt thiết bị theo dõi xe để phát hiện và gửi thông tin về xe quá tải đến trung tâm.Nghiên cứu cũng kiến nghị tăng mức phạt đối với những xe quá tải, tăng ngân sách cho công tác kiểm soát tải trọng Kiến nghị thiết kế làn riêng cho xe tải với kết cấu mặt đường chịu được tải trọng nặng với những tuyến đường có nhiều xe tải nặng lưu thông.

Bảng 1.1: Kiểm soát xe quá tải một số tiểu bang nước Mỹ

Tiểu bang Tỷ lệ % xe quá tải

Tỷ lệ % xe được kiểm tra tải trọng

Ngân sách hàng năm USD

Số Người x Giờ phục vụ

Delaware 5 – 20 Không có số liệu 675,000 8,320

Indiana

Tiêu đề	Nghiên Cứu Sử Dụng Thiết Bị FWD Đánh Giá Chất Lượng Khai Thác Phục Vụ Cho Phân Loại Công Tác Bảo Trì Mặt Đường Mềm
Tác giả	Lê Đình Dũng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Quang Phúc
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2015
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	20,03 MB