Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông

Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông

PHẠM TRUNG HIẾU

CHƯƠNG 1 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ

1.1 Các vấn đề chung về thi công nền đường ô tô

1.1.1 Khái niệm, trình tự chung thi công nền đường

a Thi công đường ô tô là gì?

TC các công trình trên đường: cầu, cống, tràn, côngtrình phòng hộ, trang trí đường, quảng trường, côngtrình ngầm, cây xanh

TC đường ô tô là hiện thực hoá các ý tưởng trong đồ

án thiết kế ra ngoài thực địa sao cho đảm bảo các yêucầu về kỹ, mỹ thuật, kinh tế và bảo vệ môi trường

b Đặc điểm trong công tác xây dựng đường ôtô

Phân bố khối lượng không đều trên tuyến, có nhữngchỗ tập trung khối lượng

Nơi làm việc thường xuyên thay đổi, gây khó khăn choviệc tổ chức nơi ăn ở, tập kết vật tư …

Các công tác thi công chủ yếu ngoài trời nên chịu ảnhhưởng của thời tiết khí hậu

Diện thi công tác hẹp và kéo dài hàng chục đến hàng trăm km, gây khó khăn trong tổ chức thi công

c Nhiệm vụ cơ bản trong xây dựng đường ôtô

Đảm bảo các chỉ tiêu khai thác vận doanh

Tiết kiệm nguồn nhiên liệu tự nhiên: nước, rừng, đấtđá; bảo vệ môi trường sống

Áp dụng các tiến bộ trong công nghệ thi công, ưu tiên

cơ giới hóa, cải tiến phương pháp thi công…nhằm:

+ Rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng

+ Hạ giá thành công trình

Thi công đúng bản vẽ thiết kế, đúng theo các quy trình,quy phạm hiện hành

d Các biện pháp đảm bảo chất lượng công trình

Tổ chức điều hành quản lí và chỉ đạo thi công khoa họcĐảm bảo an toàn lao động

Giải quyết tốt công tác hành chính

Lựa chọn công nghệ thi công phù hợp

Người quản lý điều hành không những hiểu rõ về cácđiều kiện địa hình, địa chất, thủy văn…mà phải amhiểu tình hình kinh tế, văn hóa xã hội, dân cư…nơituyến đi qua

e Trình tự thi công nền đường

Công tác xây lắp chính: Đào, đắp nền đường, vậnchuyển, lu lèn, công trình trên đường…

Công tác hoàn thiện, nghiệm thu

Công tác chuẩn bị: Tập kết vật liệu, máy thi công, nhân lực, tài chính, khôi phục tuyến, làm đường công vụ…

1.1.2 Các phương án thi công nền đường

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Tùy điều kiện và đặc điểm riêng của mỗi côngtrình để lựa chọn phương pháp thi công hợp lý

Có thể kết hợp các phương pháp khác nhau cùngtriển khai thi công nền đường

Phương pháp thi công bằng

cơ giới

Phương pháp thi công bằng

nổ phá

Phương pháp thi công bằng thủy lực

Phương

pháp thi

công bằng

thủ công

a Các phương pháp chung thi công nền đường

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Điều kiện áp dụng: khối lượng công tác lớn, công trình cần tiến độ nhanh

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Đặc điểm: năng suất cao, giá thành hạ, tiến độ thi công nhanh, kém ATLĐ

Điều kiện áp dụng: tầng đất đá cứng; dọn dẹp đá, gốc cây; khối lượng thi công lớn; công trình cần tiến độ nhanh

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Phương

pháp thi

công bằng

thủy lực

Dùng máy phun nước áp lực cao để phá

vỡ các lớp đất, đất hòa vào dòng nước và dẫn về vị trí đắp; vị trí tập kết

Đặc điểm: PP đơn giản; năng suất cao, giá thành hạ; có thể tự động hóa, không cần vận chuyển; đất đắp đều, chặt

Điều kiện áp dụng: đào tầng đất tơi xốp, rời rạc; đắp nền đường; đủ nguồn nước; khoan tạo lỗ gia cố nền đất yếu

b Các phương án thi công nền đường

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào toàn bộ theo chiều ngang

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào từng lớp theo chiều dọc

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào hào dọc

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào hỗn hợp

 Phương án thi công nền đường đắp

 Phương án thi công nền đường đắp

Xử lý nền đất trước khi đắp

- Nếu độ dốc ngang lớn hơn 50%: cần phải có biện

pháp đảm bảo ổn định cho sườn dốc như làm tườngchắn, kè, bậc thềm

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp thành từng lớp ngang

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp thành từng lớp xiên theo hướng dọctuyến

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp hỗn hợp

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Đắp đất ở vị trí xây dựng cống

1.1.3.Công tác chuẩn bị tại hiện trường

1.1.3.1 Công tác chuẩn bị chung

+ Dọn dẹp mặt bằng, chặt cây đánh gốc, di chuyển các công trình kiến trúc cũ, di chuyển mồ mả

+Xây dựng các xí nghiệp sản xuất, lắp đặt thiết bị, làm kho bãi vật liệu

+ Xây dựng nhà ở, nhà làm việc các loại, phòng thí

nghiệm hiện trường

+ Chuẩn bị vật liệu, xe máy thi công và vận chuyển, xưởng sửa chữa xe máy

+ Tuyển chọn và đào tạo cán bộ thi công và cơ khí

+ Lập bản vẽ thi công

1.1.3.Công tác chuẩn bị tại hiện trường

1.1.3.2 Công tác khôi phục tuyến

+ Khôi phục tuyến chính là khôi phục lại cọc trêntuyến

+ Tại sao cần khôi phục cọc?

- Từ khi khảo sát đến khi thi công phải trải qua mộtkhoảng thời gian nhất định nên một số cọc bị mất, hưhỏng

- Cắm thêm những cọc chi tiết trên tuyến đường để tínhtoán khối lượng chính xác hơn

- Do điều chỉnh tuyến ở một số đoạn cá biệt để cảithiện chất lượng, giảm khối lượng

- Cần kiểm tra toàn bộ cao độ mặt cắt ngang, mặt cắtdọc trên tuyến

+ Các cọc cần phải khôi phục?

- Cọc H: là những cọc có lý trình là bội số của 100m

- Các cọc ở nơi địa hình thay đổi và đóng bằng các cọcnhỏ; ngoài ra cứ 500- 1000m đóng một cọc to

- Các cọc trong đường cong

Khôi phục các cọc TĐ, TC; các cọc chi tiết khác tùytheo bán kính đường cong:

1.1.3.3 Xác định phạm vi thi công

 Phạm vi thi công là dải đất mà đơn vị thi công đượcphép bố trí máy móc, thiết bị, lán trại, kho bãi, vậtliệu để tổ chức thi công…

 Mục đích: Xác định chính xác phạm vi thi côngngoài thi thực địa của tuyến đường, để dời cọc, phục

vụ công tác đền bù, giải tỏa, công tác dọn dẹp…

 Công tác chính: Lên khuôn nền đường đào, lênkhuôn nền đường đắp, ranh giới được phép thi công

1.1.3.4 Công tác dọn dẹp trước khi thi công

 Công tác chặt cây, đào gốc, dọn dẹp ra ngoài phạm vi thi công Có thể dung máy đào, máy ủi, máy san, nhân công…

 Dọn đá mồ côi: thu gom đá mồ côi có kích cỡ dưới 1,5m 3 , các khối đá lớn hơn cần dùng phương pháp nổ mìn làm vỡ nhỏ hơn rồi thu gom

 Công tác đào đất hữu cơ, đất không thích hợp

Đất hữu cơ là loại đất lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, có cường

độ thấp, có tính nén lún lớn, co ngót mạnh nên phải bóc

bỏ trước khi đắp đất nền đường.Có thể dùng thủ công, máy

ủi, máy san, máy xúc chuyển, đào thành lớp mỏng, dồn

đống rồi vận chuyển ra ngoài phạm vi thi công

1.1.3.5 Công tác rời một số cọc chủ yếu ra ngoài phạm vi xây dựng

a Mục đích rời cọc

Trong quá trình thi công nền đường, các cọc định

vị tim đường sẽ bị mất, bị xê dịch hoặc hư hỏng

Vì vậy trước khi thi công phải lập một hệ thốngcọc dấu nằm ngoài phạm vi thi công để khi cần thiết thìkhôi phục lại hệ thống cọc tim đường

b Yêu cầu hệ thống cọc dấu

- Nằm ngoài phạm vi thi công

- Phải đảm bảo dễ nhận biết, dễ tìm kiếm

- Phải có mối quan hệ hình học chặt chẽ với hệ thốngcọc xác định tim đường để có thể khôi phục chính xáctim đường

c Các phương pháp rời cọc

* Rời cọc chi tiết trên đường thẳng (cọc A)

- Định tâm, cân máy kinh vĩ tại cọc tim đường cần rời

- Quay máy ngắm về cọc trước, hoặc cọc sau để xácđịnh hướng tim đường

- Mở một góc 900 sang bên trái hoặc bên phải, trênhướng đó đóng cọc A’ cách phạm vi thi công tối thiểu2m, vẫn trên hướng đó (ra phía ngoài tim đường) đóngcọcA’’ cách cọc A’ tối thiểu 3m Cọc A’ và A’’ là 2 cọcdùng để khôi phục cọc tim ban đầu

* Rời cọc đỉnh

+ Phương pháp Giao hội cạnh

- Kéo dài cánh tuyến (khi địa hình thuận lợi)

- Mở góc (600 - 1200 , khi địa hình khó khăn)

- Kết hợp (địa hình đặc biệt khó khăn)

+ Phương pháp Giao hội góc

+ Phương pháp Cánh tuyến song song

Trên cánh tuyến ta cắm 3 cọc A, B, C rời 3 cọc nàycách đều cánh tuyến một đoạn a

a

a a

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

c Tài liệu cần thiết để lên ga

- Bản thuyết minh tổng hợp.

- Bản vẽ bình đồ kỹ thuật của tuyến đường.

- Bản vẽ trắc dọc kỹ thuật.

- Bản vẽ trắc ngang chi tiết tại các cọc.

- Các tài liệu về địa hình, địa chất.

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

d Các vị trí chủ yếu khi lên ga

1.1.3.6 Công tác lên ga (lên khuôn) nền đường

e Nội dung công tác lên ga nền đường

Lên ga nền đường đắp

Bước 1: Xác định khoảng cách từ chân taluy đắp đến đường dóng tim đường

(Có thể dùng bản vẽ trắc ngang hoặc công thức để tính)

+ Trường hợp nền thiên nhiên bằng phẳng

Công thức tính Lt, Lp

+ Trường hợp nền thiên nhiên dốc đều Công thức tính Lt, Lp

+ Trường hợp nền thiên nhiên có độ dốc bất kỳ Công thức tính Lt, Lp

Bước 2: Xác định chân taluy

- Đặt máy kinh vĩ tại tim đường, quay máy ngắm về cọc trước hoặc cọc sau để lấy hướng tim đường,

- Mở một góc 90 o sang trái hoặc phải được hướng vuông góc với tim đường, trên hướng đó xác định được chân taluy trái hoặc phải (dựa vào Lt, Lp )

Buớc 3: Cắm sào tiêu xác định phạm vi thi công

- Thi công bằng thủ công cắm sào tiêu tại chân taluy

- Thi công bằng máy, cắm sào tiêu cách chân taluy o,5m nhằm giữ sào tiêu không bị máy phá hủy

- Trên sào tiêu có gắn thanh xiên có độ dốc bằng độ dốc mái taluy, trên sào tiêu có gắn giá mẫu đánh dấu cao độ đắp

- Thi công nền đường bằng máy, cắm sào tiêu cách chân taluy o,5m nhằm giữ sào tiêu không bị máy phá hủy

1.1.3.6 Công tác lên ga (lên khuôn) nền đường

e Nội dung công tác lên ga nền đường

Lên ga nền đường đào

Bước 1: Xác định khoảng cách từ đỉnh taluy đào đến đường dóng tim đường

+ Trường hợp nền thiên nhiên bằng phẳng

Công thức tính Lt, Lp

Lên ga nền đường đào

+ Trường hợp nền thiên nhiên dốc đều Công thức tính Lt, Lp

Lên ga nền đường đào

Bước 2: Xác định đỉnh taluy đào (tương tự nền đắp) Buớc 3: Cắm sào tiêu xác định phạm vi thi công

(tương tự lên ga nền đắp)

1.1.4 Công tác làm đất và đầm nén đất nền đường

* Công tác làm đất

+ Đào nền đường: Đào bằng thủ công, bằng máy (máyđào, máy ủi, máy xúc chuyển, máy san )

+ Đào hữu cơ, dọn dẹp, tát nước

+ Đào khuôn, xáo xới

+ Đắp nền đường: Thủ công, máy ủi, máy đào, máysan, máy xúc chuyển, các loại lu, đầm

+ Đầm nén đảm bảo độ chặt nền đường

1.1.4.1 Mục đích, tác dụng công tác đầm nén đất

a Khái niệm

Đầm nén là quá trình tác dụng của tải trọng đểsắp xếp lại các hạt trong đất, làm tăng khối lượng trongmột đơn vị thể tích đất, do đó tăng độ chặt của đất

Hiệu quả và tốc độ đầm nén khác nhau tuỳ thuộcvào loại đất, trạng thái đất, tải trọng tác dụng, phươngpháp đầm nén

b Mục đích

- Cải thiện kết cấu của đất, đảm bảo nền đường có độchặt cần thiết, ổn định dưới tác dụng của tải trọng bảnthân, tải trọng xe và của các yếu tố khí hậu thời tiết

- Tăng cường độ, tăng môđun biến dạng của nềnđường, nên có thể giảm chiều dày mặt đường



- Nếu W < W0 , cần bổ sung thêm nước

- Nếu W > W0 , cần hong khô đất để giảm độ ẩm

b Thành phần của hạt đất

- Cát : đường kính hạt từ 2-0,05mm

- Bụi: 0,05 - 0,002mm

- Sét: < 0,002mm (ảnh hưởng đến độ chặt và độ ẩm)

c Chiều dày lèn ép và cường độ của lớp vật liệu bên dưới

- Chiều dày đầm nén không quá lớn, để áp lực nén thắng các sức cản của lớp vật liệu

- Chiều dày đầm nén không quá nhỏ để áp lực đầm nén không vượt quá sức chịu tải của vật liệu

* Đặc điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

+ Áp lực bề mặt lớn, lu hiệu quả với nhiều loại vật liệu+ Bề mặt lớp đất sau khi lu rất bằng phẳng, nhẵn, mịn

+ Chiều sâu tác dụng nhỏ, diện tiếp xúc của bánh luvới bề mặt lớp đầm nén nhỏ

+ Thời gian tác dụng của tải trọng nhỏ

+ Tốc độ chậm, tính cơ động kém, năng suất thấp

* Áp lực lu:

Áp lực cực đại của bánh lu truyền lên lớp đầmnén không được vượt quá cường độ giới hạn của đất,nếu áp lực quá lớn đất sẽ trồi sang hai bên

Trị số áp lực lu cực đại:

q: áp lực trên đơn vị chiều dài

của bánh lu, (kG/cm), q= Q/b

b: Chiều dài của bánh lu, (cm)

Q là tải trọng tác dụng lên bánh lu, (kG)

R: Bán kính bánh lu, (cm)

E0 : Môđun biến dạng của đất, (kG/cm2)

* Phân loại lu:

* Chiều sâu tác dụng của lu (cm).

b Lu bánh lốp

* Là loại lu được sử dụng rộng rãi, đảm bảo chất lượng

lu lèn, năng suất cao, giá thành hạ, phù hợp với vật liệu

- Sự dính bám giữa lớp trên và lớp dưới khá tốt.

- Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp vật liệu lớn, thờigian tác dụng của tải trọng lu lâu hơn lu bánh thép

Q - Tải trọng tác dụng lên một bánh lu, (kG)

D - Đường kính của bánh lu, (cm)

Kc - Hệ số cứng của bánh lu, tra bảng phụ thuộc vào

áp suất hơi

+ Ở cuối giai đoạn lu lèn áp suất hơi là cực đại:

K0 - Hệ số xét đến việc tập trung ứng suất cục bộ, bằng

tỉ số giữa diện tích vệt bánh lu có tải trên diện tích vệtbánh lu không tải

+ Áp suất hơi tính toán

Kd - Hệ số xét đến tính dính của đất xuất hiện khi đầm

+ Số lần tác dụng cần thiết để đạt độ chặt yêu cầu:

Trong đó:

 - Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất

Với lu lốp trên 20T lấy  = 0,3

Với lu lốp dưới 20T lấy  = 0,25

max - Trị số độ chặt cực đại của đất

c Lu chân cừu

- Cấu tạo: Gồm bánh thép có các vấu chân cừu

- Lu chân cừu có áp lực lu rất lớn có thể vượt quácường độ giới hạn của đất nhiều lần làm đất nằm trựctiếp dưới chân cừu bị biến dạng lớn và chặt lại

- Loại lu này thích hợp với các loại đất dính lẫn hòn,cục tảng lớn

+ Ưu điểm:

- Áp lực bề mặt rất lớn và chiều sâu ảnh hưởng lớn, độchặt của đất khi dùng lu chân cừu cũng lớn hơn độ chặtcủa đất khi dùng lu bánh thép (khoảng 1.5 lần),

- Độ chặt của lớp đất cũng đồng đều từ trên xuốngdưới, liên kết giữa các lớp đất cũng chặt chẽ.

- Chiều sâu tác dụng lớn

- Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, năng suất khá cao

+ Nhược điểm: Bề mặt vật liệu sau lu kém bằng phẳng(4 - 6cm), ảnh hưởng xấu khi trời mưa hay bề mặt ngậpnước

+ Phạm vi áp dụng: Loại lu này thích hợp với các loạiđất dính lẫn hòn, cục tảng lớn, không thích hợp khiđầm nén đất đất rời

Số lần lu lèn cần thiết của chân cừu

d Các loại đầm

+ Đầm là công cụ sử dụng lực xung kích khi khối đầmrơi xuống, biến thế năng của khối đầm thành độngnăng truyền xuống đất làm cho đất chặt lại

+ Đặc điểm:

- Lực tác dụng ở bề mặt lớn hơn nhiều so với áp lựctĩnh, áp lực được truyền sâu xuống các lớp vật liệu bêndưới nên hiệu quả đầm nén khá tốt

- Tác dụng nén chặt của đất chủ yếu quyết định bởitrọng lượng và chiều cao rơi của đầm

- Có chiều sâu ảnh hưởng lớn

Xung lượng đơn vị của một quá trình đầm xác định theo công thức:

Trong đó: i – Xung lượng đơn vị (kgsec/cm2)

g – Gia tốc trọng trường (kg/cm2)

Q – Tổng trọng lượng quả đầm (kg)

Hd – Chiều cao nâng đầm (cm)

F – Diện tích mặt đầm (cm2)

Xung lượng giới hạn của một số loại đất khi có độ ẩmtốt nhất như sau:

e Máy chấn động

Là loại máy dùng lực chấn động để đầm nén đất,thông qua các cụm thiết bị gây chấn động

Lu chấn động, nó có 2 tác dụng vừa lu, vừa gâychấn động nên chiều sâu tác dụng lớn hơn các loại luphổ thông khác

Với đất dính, lực dính do các màng nước giữa cáchạt đất sinh ra khi chấn động giảm rất ít, vì vậy sứckháng của đất khi chấn động giảm xuống không đáng

kể, vì vậy hiệu quả đầm nén bằng chấn động rất thấp

Do đó máy chấn động thích hợp khi lu lèn vớiloại đất rời rạc.

Phần lớn lu chấn động có lắp thiết bị điều chỉnhtần số và điều chỉnh biên độ, nhờ đó có thể điều chỉnhcho thích hợp với các loại đất ở các giai đoạn đầm

1.1.4.4 Kỹ thuật đầm nén

+ Chọn phương tiện đầm nén phù hợp với từng loại vậtliệu, từng giai đoạn lu

+ Đảm bảo độ ẩm gần với độ ẩm tốt nhất (w = w0 ±2%)trong suốt quá trình san rải và lu lèn

+ Lựa chọn sơ đồ lu phù hợp

Sơ đồ lu con thoi Sơ đồ lu khép kín

Chú ý:

+ Tốc độ lu: lu tĩnh 1,5 – 4 km/h

lu lốp 3 – 6 km/h+ Dấu hiệu kết thúc lu: không còn vệt bánh lu, bề mặtlớp vật liệu không bị bong bật, lượn sóng,

+ Không dùng một loại lu để thi công nền đường, nêndùng tổ hợp lu

+ Đánh giá chất lượng lu lèn: độ chặt thực tế  độ chặtyêu cầu