Thi công nền mặt đường phần 3 docx

+ Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp đất lớn và không thay đổi trong suốt quá trình lu nên thời gian tác dụng của tải trọng lu lên lớp đất lớn hơn lu bánh thép do vậy khắc phục được sức c

- Hiệu quả đầm nén của lu được xác định thông qua:

+ Áp lực của lu tác dụng lên lớp vật liệu

+ Chiều sâu tác dụng của lu

- Trị số của áp lực cực đại dưới bánh lu có thể xác định theo công thức:

R

E

q omax =σTrong đó:

q - Áp lực trên đơn vị chiều dài của bánh lu (daN/cm);

b

Q

q = - với Q tải trọng tác dụng lên bánh lu, (daN);

b - Chiều dài của bánh lu, (cm);

R - Bán kính của bánh lu, (cm);

Eo - Môđun biến dạng của đất, daN/cm2

- Chiều sâu tác dụng của lu bánh cứng có thể xác định theo công thức sau:

(cm) qRW

W30,0h

o

(cm) qRW

W35,0h

20-+ Năng suất làm việc cao

+ Chiều sâu tác dụng của lu lớn (có thể tới 45cm)

+ Có thể điều chỉnh được áp lực lu (thay đổi áp lực hơi và tải trọng)

+ Sự dính bám giữa lớp trên và lớp dưới khá tốt

+ Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp đất lớn và không thay đổi trong suốt quá trình lu nên thời gian tác dụng của tải trọng lu lên lớp đất lớn hơn lu bánh thép do vậy khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn nhất là các loại đất có tính nhớt

tb = π σ

Trong đó:

B - Bán trục nhỏ của diện tiếp xúc hình Elíp

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

WWQ

H = ϕTrong đó

ϕ - Hệ số xét đến khả năng nén chặt của đất

Với đất dính ϕ = 0,45 -0,50

Với đất rời ϕ = 0,40 - 0,45 W,Wo - Độ ẩm thực tế và độ ẩm tốt nhất của đất (%)

P, Ptt - áp lực thực tế và áp lực tính toán của không khi trong bánh lu, (daN/cm2);

5.4.1.3 Lu chân c ừu

- Làm việc như lu bánh sắt nhưng bề mặt được cấu tạo thêm các vấu sắt nên áp lực tác dụng lên lớp vật liệu lớn, có thể vượt quá cường độ giới hạn của đất nhiều lần, làm cho đất nằm trực tiếp dưới chân cừu bị biến dạng lớn và chặt lại

- Ưu điểm:

+ Áp lực bề mặt rất lớn và chiều sâu ảnh hưởng lớn do áp suất nén tập trung ở các vấu chân cừu Do vậy độ chặt của đất khi dùng lu chân cừu cũng lớn hơn độ chặt của đất khi dùng lu bánh thép (khoảng 1.5 lần), độ chặt của lớp đất cũng đồng đều từ trên xuống dưới, liên kết giữa các lớp đất cũng chặt chẽ

+ Cấu tạo đơn giản, năng suất đầm tương đối cao do có thể móc lu thành nhiều

sơ đồ khác nhau (nếu là lu không tự hành)

- Nhược điểm:

+ Khi đầm nén xong thì có một lớp đất mỏng ở trên mặt bị xới tơi ra (khoảng 4-6 cm) do ảnh hưởng của vấu chân cừu Vì vậy, phải dùng lu bánh thép để lu lại lớp đất này nhất là khi trời mưa hoặc trước khi ngừng thi công

- Phạm vi áp dụng: Lu chân cừu rất thích hợp với đầm nén đất dính, không thích hợp khi đầm nén đất ít dính nhất là đất rời

+ Có chiều sâu ảnh hưởng lớn

+ Có thể dùng cho tất cả các loại đất mà không đòi hỏi chặt chẽ lắm: khô quá hoặc ướt quá đều có thể đầm được

- Nhược điểm:

+ Năng suất thấp

+ Giá thành cao

- Phạm vi áp dụng:

+ Dùng cho các công trình đòi hỏi chất lượng cao

+ Những nơi chật hẹp, không đủ diện thi công cho máy lu làm việc

+ Những nơi có nền yếu mà phải đắp lớp đất có chiều dày lớn

- Thao tác đầm:

+ Dùng máy xúc có lắp bản đầm di chuyển dọc theo tim đường

+ Tại mỗi vị trí đứng của máy thì quay cần để đầm

+ Với những lượt đầm đầu tiên thì nâng bản đầm lên chiều cao thấp sau đó nâng cao dần lên

- Ngoài bản đầm thì còn có các loại máy đầm tự hành, đầm hơi nhỏ, đầm cóc

5.4.3 Đầm đất bằng lu rung

- Nguyên tắc: Dưới tác dụng của lực rung do bộ phận gây rung gây ra, các hạt đất bị dao động làm cho lực ma sát, lực dính giữa các hạt đất giảm, đồng thời dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, trọng lượng lu các hạt đất di chuyển theo hướng thẳng đứng và sắp xếp lại chặt chẽ hơn Bộ phận rung là các đĩa lệch tâm hoặc trục lệch tâm được gắn vào tang trống của lu bánh thép hoặc chân cừu

- Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào:

- Để tránh làm xô dồn vật liệu (nhất là vật liệu rời rạc): lu được bắt đầu từ thấp tới cao,

từ hai bên mép đường vào giữa hoặc từ phía bụng đường cong lên lưng đường cong trong trường hợp đường cong có siêu cao

- Tuỳ thuộc vào mỗi loại lu mà chọn sơ đồ di chuyển cho phù hợp để nâng cao năng suất lu:

+ Nếu dùng lu kéo theo thì chạy theo sơ đồ khép kín

+ Nếu dùng lu tự hành thì chạy theo sơ đồ con thoi

a

1 2 3 4

a

5 6 7 8

b a

1

3 5 7

a

2 4 6 8

- Để đảm bảo năng suất lu và sự ổn định cho lớp vật liệu thì cần điều chỉnh tốc độ lu cho hợp lý: ban đầu lu với tốc độ chậm, sau đó tăng dần tốc độ và giảm tốc độ trong những hành trình cuối

- Năng suất của lu được tính theo công thức sau:

)ca/km(N

V

L01,0L

LK.T

β+

+ n: số lượt lu/điểm thực hiện được sau một chu kỳ lu

+ β: hệ số xét đến việc lu chạy không chính xác theo sơ đồ (β=1.25)

5.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐỘ CHẶT VÀ ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Ở HIỆN

TRƯỜNG

Trong quá trình đầm nén đất ta cần kiểm tra 2 chỉ tiêu sau:

+ Độ ẩm thực tế của đất: nhằm đảm bảo cho công tác đầm nén có hiệu quả khi đầm nén ở độ ẩm tốt nhất

+ Độ chặt thực tế của đất: để đơn vị thi công kiểm tra chất lượng đầm nén của đơn vị mình và không thể thiếu khi tư vấn giám sát kiểm tra nghiệm thu

Đây là một công việc nhiều khi ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công và gây thiệt hại kinh tế cho nhà thầu Ví dụ là khi đắp xong một lớp đất dày 20cm, nhà thầu cần phải được tư vấn giám sát nghiệm thu độ chặt mới được thi công lớp tiếp theo Vì vậy phải xác định chính xác, nhanh chóng để đảm bảo tiến độ thi công và có biện pháp xử lý kịp thời

- Lấy mẫu ra khỏi tủ sấy, đậy nắp lại, cho vào bình hút ẩm 45’- 1h để làm nguội mẫu rồi đem cân

c Xử lý kết quả thí nghiệm

100mm

mmW

0

0 1

−

−

=

Trong đó:

m: khối lượng hộp mẫu có nắp, (g)

m0: khối lượng đất đã được sấy khô + hộp mẫu có nắp, (g)

m1: khối lượng đất ướt + hộp mẫu có nắp, (g) Kết quả của 2 lần xác định song song chênh lệch nhau > 10% Wtb thì phải tăng số lần xác định

5.5.1.2 Ph ương pháp đốt cồn

Phương pháp này dùng cồn để đốt làm bay hơi nước thường dùng ngoài hiện trường Dùng cồn đốt vì nhiệt độ khi đốt không quá cao, không làm cháy, phân huỷ các liên kết của khoáng vật

+ Châm lửa cho cháy cồn, có thể dùng que kim loại khoắng để nước bay hơi nhanh Khi lửa tắt, đổ thêm cồn và đốt tiếp Đốt đến khi khối lượng mẫu không đổi (thường

- Phương pháp này không phải sấy khô mẫu đất mà chỉ cần xác định thể tích phần rắn

và lỏng trong đất Phương pháp này thích hợp với đất rời (cát, sạn)

- Cân bình không được khối lượng P1

- Đổ nước cất đến vạch chuẩn, cân lại được khối lượng P2

- Lấy lượng đất cần thí nghiệm PW Cho lượng đất này vào bình (không có nước), cân bình và đất được khối lượng P3

- Cho nước vào bình, dùng que khuấy để phân tán các hạt, đuổi hết bọt khí Đổ thêm nước đến vạch chuẩn Cân được khối lượng P4

c Xử lý kết quả thí nghiệm:

Độ ẩm của đất W được xác định theo công thức sau:

%100VP

PVW

1 n w r

W 1

−γ

ór: khối lượng riêng của đất (~ 2,65 - 2,7 g/cm3)

ón: khối lượng riêng của nước (có thể lấy 1g/cm3), thay đổi theo nhiệt độ

V1:thể tích mẫu đất (gồm phần rắn và lỏng)

cm,PP)PP(V

n

3 4 n

1 2 1

γ

−

−γ

−

=

P1: khối lượng bình không, g

P2: khối lượng bình + nước

P3: khối lượng bình + đất

P4: khối lượng bình + đất + nước

5.5.1.4 Ph ương pháp cân trong nước

- Cần xác định khối lượng bằng phương pháp cân trong không khí và sau đó cân trong nước

- Sử dụng cân thuỷ tĩnh

- Dùng cho loại đất dễ tan rã, phân tán trong nước

- Trình tự thí nghiệm:

+ Cân mẫu đất ẩm trong không khí Pw

+ Cân mẫu đất ẩm trong nước P2

1P

PW

r

n r 2

×

=

Pw : khối lượng đất cân trong không khí (g)

P2 : khối lượng mẫu cân trong nước (g)

ór : khối lượng riêng của đất, g/cm3

ón : khối lượng riêng của nước, g/cm3

+ Xác định vị trí theo chiều sâu

- Làm phẳng bề mặt nơi cần lấy mẫu thí nghiệm

- Đặt dao vòng lên mặt đất nơi cần lấy mẫu, úp mũ dao lên và dùng búa đóng để dao ngập hết vào trong đất

- Đào đất xung quanh dao vòng rồi lấy mẫu lên, gạt phẳng bề mặt đất

- Cân cả dao và đất được khối lượng P1

- Lấy một lượng đất nhỏ trong dao vòng để làm thí nghiệm xác định độ ẩm bằng phương pháp đốt cồn

c Tính toán k ết quả

- Dung trọng ẩm của đất:

)3cm/g(V

P

P1 2w

−

=γ Trong đó:

P1 – Khối lượng của dao đai và đất ẩm, (g)

P2 – Khối lượng dao đai, (g)

V - Thể tích đất trong dao đai, (cm3)

- Khối lượng thể tích khô của đất:

01.01

w k

+

γ

=γ

- Đem so sánh kết quả đã tính được với độ chặt tiêu chuẩn tìm được bằng thí nghệm đầm nén tiêu chuẩn để xem đã đầm nén đến độ chặt yêu cầu hay chưa, đồng thời có cách điều chỉnh độ ẩm cho phù hợp

- Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, nhưng có nhược điểm là chỉ sử dụng được cho những loại đất không có hạt thô

5.5.2.2 Ph ương pháp dùng phao Covaliep

- Đây là phương pháp xác định rất nhanh độ chặt và độ ẩm của đất ở hiện trường

- Nguyên tắc làm việc của phao là dựa vào sức đẩy của nước để xác định trọng lượng

a D ụng cụ thí nghiệm

- Phao Covalép

- Dao dai, búa đóng…

- Bát đựng đất, chày cao su để nghiền đất

+ Do trọng lượng bản thân của các hạt đất phao sẽ chìm xuống Trên phao

có ba vạch thang đo ứng với ba loại đất đặc trưng: cát (thang A), sét (thang B) và đất đen ( thang C) Căn cứ vào ngấn nước chìm xuống và tuỳ theo loại đất ta đọc được trị số khối lượng thể tích khô của đất γk

+ Từ kết quả đọc được trên phao ta có thể tính được độ ẩm tự nhiên của đất:

(%)100

Cấu tạo phao Covaliep

Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là thí nghiệm đơn giản, nhanh, không tốn kém nhưng có nhược điểm:

+ Do phải lấy mẫu nguyên dạng bằng dao vòng nên chỉ thực hiện được với những loại đất hạt nhỏ, còn với những loại đất hạt lớn như: đất cấp phối sỏi đồi, Laterite, cấp phối thì cần phải dùng phương pháp khác

+ Khi thí nghiệm đất sét thì không chính xác do đất sét khó thoát khí ra

4 Thang đo dung trọng ẩm (thang Bλ)

5, 6, 7 Thang đo dung trọng khô (A, B, C)

Trên bình cầu có đánh dấu vạch sơn khống chế trọng lượng (P0) Khi đổ đất và nước vào bình cầu và thả vào thùng nước, nếu ngấn nước chìm đến vạch sơn thì đất và nước trong bình sẽ có trọng lượng P0

- Trình tự thí nghiệm

Dùng dao đai lấy mẫu đất rồi đổ đất trong dao đai vào bình cầu và đặt bình cầu vào nước Dùng ống đong nước đổ từ từ nước vào bình cầu cho đến khi ngấn nước ở trong thùng trùng với vạch sơn trên bình

Khối lượng thể tích ẩm của đất được tính theo công thức sau:

V

P

P0 1w

−

=γTrong đó:

P0: Khối lượng ứng với vạch trên bình cầu (đã xác định trước)

P1: Khối lượng nước thêm vào

V: Thể tích dao đai

Nhận xét:

+ Ưu điểm: Nhanh, không tốn kém

+ Nhược điểm: Giống phương pháp phao Covalep

- Để xác định độ ẩm có thể dùng tủ sấy hoặc dùng cồn

- Cát thí nghiệm: dùng cát sạch, khô ráo và đảm bảo kích thước hạt từ: 0,5 – 1mm

b Trình t ự thí nghiệm

- Xác định γcát:

+ Cho cát vào bình và đem cân cả bình và cát được Gc1

+ Chọn vị trí bằng phẳng, đặt phễu rót cát lên và mở van cho cát chảy

+ Khi cát ngừng chảy, khoá van, đem cân cả bình và cát còn lại được Gc2 + Khối lượng thể tích riêng của cát được xác định theo công thức sau:

V

G

Gc1 c2c

−

=γVới V là thể tích phễu (V=1 lít)

- Xác định vị trí cần tiến hành thí nghiệm:

+ Xác định vị trí theo mặt bằng

+ Xác định vị trí theo chiều sâu

- Đặt dao vòng lên mặt đất nơi cần tiến hành thí nghiệm

- Làm phẳng bề mặt đất và đặt đĩa đệm lên mặt đất và cố định lại bằng các đinh đỉa

- Dùng choòng đào đất trong phạm vi của đĩa đệm với chiều sâu của hố đào khoảng 10cm -15 cm Nếu chiều dày lớp vật liệu không quá 20 cm thì đào hết chiều sâu lớp vật liệu

đó

- Lấy toàn bộ đất đào trong hố và cân được khối lượng là Qđất

- Cho cát tiêu chuẩn vào bình chứa, cân cả hệ gồm: bình chứa cát, cát và phễu rót cát được khối lượng là Q1

- Đặt phễu rót cát lên đĩa đệm, mở van cho cát chảy vào trong hố

- Khi cát đã ngừng chảy thì khoá van lại và đem cân hệ gồm: bình chứa cát, cát thừa trong bình và phễu rót cát được khối lượng là Q2

Mô hình phương pháp rót cát

w k

Nhận xét: Đây là phương pháp có độ tin cậy khá cao, thực hiện nhanh chóng và có thể thí nghiệm với mọi loại đất Hiện nay phương pháp này được áp dụng phổ biến trong công tác kiểm tra, nghiệm thu độ chặt và độ ẩm đất nền đường

5.5.2.5 Ph ương pháp đồng vị phóng xạ

Ưu điểm: Nhanh, không phá hoại kết cấu

Nhược điểm: Tốn kém, độ chính xác không cao khi gặp đá

C

CH¦¥NG H¦¥NG H¦¥NG 666

THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ PHÁ

6.1 KHÁI NIỆM

6.1.1 Khái niệm

- Trong nhiều trường hợp, nổ phá là phương pháp duy nhất để xây dựng nền đường

- Nổ phá là tận dụng năng lượng to lớn sinh ra khi nổ của thuốc nổ để phá vỡ đất đá

6.1.2 Ưu nhược điểm

6.1.2.1 Ưu điểm

- Năng suất cao, giá thành hạ

- Tốc độ thi công nhanh

- Phương pháp nổ phá thường được sử dụng trong các trường hợp sau :

+ Xây dựng nền đường ở các đoạn gặp đá hoặc đất cứng

+ Xây đựng nền đường trong trường hợp yêu cầu thi công nhanh gấp

+ Xây dựng nền đắp cao hoặc các đập lớn

+ Xây dựng đường hầm

+ Phá cây, chướng ngại vật trong phạm vi xây dựng

+ Khai thác vật liệu xây dựng

6.2 THUỐC NỔ

6.2.1 Khái niệm

- Nổ là sự giải thoát cực kỳ nhanh chóng một năng lượng lớn và một khối lượng lớn chất khí Lượng khí sinh ra khi nổ trong điều kiện nhiệt độ cao, thời gian ngắn sẽ tạo nên áp lực rất lớn phá vỡ môi trường xung quanh

- Một hợp chất hoá học hay một hỗn hợp cơ học ở thể rắn, lỏng hay khí, có khả năng gây

ra hiện tượng nổ khi chịu tác dụng của nhân tố bên ngoài (đốt, đập) gọi là thuốc nổ ( hoặc chất nổ)

6.2.2 Phân loại thuốc nổ

- Theo thành phần: thuốc nổ chia làm hai loại chính :

+ Hợp chất hóa học: là chất hoá học thuần nhất chứa các nguyên tố cần thiết (nguyên tố cháy và ôxy hoá) để tham gia phản ứng nổ Các thành phần của thuốc nổ liên kết chặt chẽ với nhau không thể phân ly bằng các biện pháp vật lý đơn giản Tiêu biểu cho loại này như Nitrôtoluen, Nitroglyxêrin, Trinitrôtôluen, Fuyminat thuỷ ngân

Ví dụ : phản ứng hoá học nổ của nitroglyxerin là :

4C3H5(ONO2)3 = 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2+ Hỗn hợp cơ học: Loại thuốc nổ gồm nhiều thành phần trộn với nhau theo một tỉ lệ nhất định, trong đó nhiều nhất là chất cháy (chứa các bon) và chất cung cấp ô xy Các thành phần này không kết hợp hóa học nên dễ phân ly Tiêu biểu cho loại này là Amônít, đinamit, thuốc nổ đen

- Theo công dụng thực tế cũng có thể phân thuốc nổ thành mấy loại sau:

+ Thuốc gây nổ: là loại thuốc nổ có tốc độ nổ và độ nhạy rất lớn, thường dùng trong kíp nổ Tốc độ nổ có thể đạt 2000-8000m/s Chỉ cần va chạm mạnh hoặc nhiệt năng là nổ Điển hình cho loại này là Fuyminat thuỷ ngân Hg(CNO)2, adit chì PbN6

+ Thuốc nổ chính: là thuốc nổ chủ yếu dùng để nổ phá, có độ nhạy tương đối thấp, phải có thuốc gây nổ tác dụng thì mới có thể nổ được Tuỳ theo tốc độ nổ được chia thành

ba loại:

 Thuốc nổ yếu, có tốc độ nổ nhỏ hơn 1000m/s (thuốc đen)

 Thuốc nổ trung bình, tốc độ nổ khoảng 1000-3500m/s như Amoni nitorat NH4NO3

 Thuốc nổ mạnh, có tốc độ nổ lớn hơn 3000m/s, có khi tới 7000m/s Loại này có sức công phá mạnh như TNT, Dinamit

6.2.3 Thành phần, tính năng một số loại huốc nổ

+ Thuốc đen: Là hỗn hợp Kali Nitrat (KNO3) hoặc Natri nitrat (NaNO3) với lưu huỳnh và than gỗ theo tỷ lệ 6:3:1 Thuốc đen rất dễ cháy, tốc độ nổ thấp (400m/s), sức nổ yếu, thường dùng làm dây cháy chậm

+ Amôni nitrat NH4NO3: Đây chính là phân hoá học dùng trong nông nghiệp, tốc độ

nổ khoảng 2000-2500m/s Loại thuốc này tương đối an toàn, giá thành thấp nên được dùng rộng rãi

+ Amônit: Hỗn hợp do amôn nitrat được trộn thêm một phần thuốc nổ khác và bột

gỗ Tốc độ nổ khoảng 2500m/s Amônit không nhạy với va chạm, ma sát, không bắt cháy khi gặp lửa, khi nổ sinh ra ít khí CO2, do vậy tương đối an toàn và được dùng khá phổ biến

+ Trinitrotoluen, gọi tắt là TNT: công thức hoá học là C6H2(NO3)CH3, là loại thuốc

nổ mạnh, màu vàng nhạt, không tan trong nước, vị đắng TNT độ nhạy không cao, là loại thuốc nổ an toàn Khi nổ sinh ra nhiều khí độc CO nên chỉ dùng để nổ ngoài trời hoặc dưới nước, không dùng để nổ phá trong hầm, công trình ngầm

+ Đinamit: Là hỗn hợp Nitroglyxêrin keo C3H5(ONO2)3 với Kali nitrat hoặc Amôn nitrat Là loại thuốc nổ mạnh ở thể keo Tốc độ nổ 6000-7000m/s Điamit rất nhạy với tác dụng xung kích, ma sát, lửa, nhiệt độ nhất là nhiệt độ +100C (ở nhiệt độ này Đinamit kết tinh nên rất dễ nổ) Đinamit không hút ẩm, không sợ nước, nổ được cả dưới nước, khi nổ không sinh ra khí độc