GIÁO TRÌNH THI CÔNG NỀN MẶT ĐƯỜNG

Đối với đất cứng, đất lẫn sỏi, lẫn rễ cây, máy làm đất đào khó khăn, có khi không đào được, năng suất rất thấp, cho nên để nâng cao năng suất của máy, cần phải xới tơi đất trước khi máy

Trang 1

C

Ch−¬h−¬h−¬NG 1NG 1NG 1

CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG

1.1 KHÁI NIỆM, YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG VÀ CÔNG TÁC THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG

1.1.1 Khái niệm

Nền đường là bộ phận chủ yếu của công trình đường, có tác dụng khắc phục địa hình thiên nhiên, nhằm tạo nên một tuyến đường có các tiêu chuấn kỹ thuật phù hợp với một cấp hạng đường nhất định, nhiệm vụ của nó là đảm bảo cường độ và độ ổn định của áo đường

Nó là nền tảng của áo đường; cường độ, tuổi thọ và chất lượng sử dụng của áo đường phụ thuộc rất lớn vào cường độ và độ ổn định của nền đường

1.1.2 Yêu cầu đối với nền đường

+ Đảm bảo ổn định toàn khối, + Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định, + Đảm bảo ổn định cường độ trong suốt thời kỳ khai thác

Yêu tố chủ yếu ảnh hưởng tới cường độ và độ ổn định của nền đường bao gồm:

+ Tính chất của đất nền đường (vật liệu xây dựng nền đường)

+ Phương pháp thi công đặc biệt là chất lượng đầm lèn

+ Biện pháp thoát nước và biện pháp bảo vệ nền đường

Trong từng điều kiện cụ thể, có thể xảy ra các hiện tượng hư hỏng sau đối với nền đường :

+ Nền đường bị lún:

+ Nền đường bị trượt: do nền đường đắp trên sườn dốc mà không rẫy cỏ, đánh bậc cấp

+ Nền đường bị nứt + Sụt lở mái ta luy:

a)Lún b) Tr ượt trên sườn dốc c) S ụt ta luy

1.1.3 Yêu cầu với công tác thi công nền đường

Trong xây dựng đường, công tác làm nền đường chiếm tỷ lệ khối lượng rất lớn, nhất

là đường vùng núi, đòi hỏi nhiều sức lao động máy móc, xe vận chuyển, cho nên nó còn là một trong những khâu mấu chốt ảnh hưởng tới thời hạn hoàn thành công trình Mặt khác chất lượng của nền đường cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng chung của công trình nền đường

Trang 2

Vì vậy trong công tác tổ chức thi công nền đường phải bảo đảm:

1 Chọn phương pháp thi công thích hợp,

2 Chọn máy móc thiết bị thi công hợp lý,

3 Có kế hoạch sử dụng tốt nguồn nhân lực, máy móc, vật liệu và tận dụng triệt để công tác điều phối đất,

4 Các khâu công tác thi công phải được tiến hành theo kế hoạch thi công đã định,

5 Tuân thủ chặt chặt chẽ quy trình, quy phạm kỹ thuật và quy tắc an toàn trong thi công

1.2 PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH NỀN ĐƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT NỀN ĐƯỜNG

1.2.1 Phân loại công trình nền đường:

Đối với công tác thi công nền đường, thường căn cứ vào khối lượng thi công của công trình, chia làm hai loại:

+ Công trình có tính chất tuyến: khối lượng đào đắp không lớn và phân bố tương đối đều dọc theo tuyến

+ Công trình tập trung: là công trình có khối lượng thi công tăng lớn đột biến trên một đoạn đường có chiều dài nhỏ, ví dụ: như tại các vị trí đào sâu, đắp cao

Việc phân loại này giúp ta xác định được tính chất của công trình, từ đó đề ra giải pháp thi công thích hợp

1.2.2 Phân loại đất xây dựng nền đường:

Có nhiều cách phân loại đất nền đường:

1.2.2.1 Phân loại theo mức độ khó dễ khi thi công:

- Đất: được phân thành 4 cấp: CI , CII , CIII , CIV (cường độ của đất tăng dần theo cấp đất) Đất cấp I, II thường không được dùng để đắp nền đường mà chỉ dùng đất cấp III

và cấp IV

- Đá: được phân thành 4 cấp: CI , CII , CIII , CIV (cường độ của đá giảm dần theo cấp đá)

Đá CI : Đá cứng, có cường độ chịu nén >1000 daN/cm2

Đá CII : Đá tương đối cứng, có cường độ chịu nén từ 800-1000 daN/cm2

Đá CIII : Đá trung bình, có cường độ chịu nén từ 600 - 800 daN/cm2

Đá CIV : Đá tương đối mềm, giòn, dễ dập, có cường độ chịu nén < 600 daN/cm2 Trong đó đá CI, CII chỉ có thể thi công bằng phương pháp nổ phá, còn đá CIII và

CIV có thể thi công bằng máy

Cách phân loại này dùng làm căn cứ để chọn phương pháp thi công hợp lý từ đó đưa

ra được định mức lao động tương ứng và tính toán được giá thành, chi phí xây dựng công trình (Ví dụ: đất đá khác nhau thì độ dốc ta luy khác nhau → khối lượng khác nhau, đồng thời phương pháp thi công cũng khác nhau → giá thành xây dựng khác nhau)

1.2.2.2 Phân loại theo tính chất xây dựng:

Trang 3

Cách phân loại này cho người thiết kế, thi công biết được tính chất, đặc điểm và điều kiện áp dụng của mỗi loại đất Theo tính chất xây dựng người ta phân thành:

- Đá: các loại đá phún xuất, trầm tích, biến chất ở trạng thái liền khối hoặc rạn nứt

Đá dùng để đắp nền đường rất tốt đặc biệt là tính ổn định nước Tuy nhiên do có giá thành cao nên nó ít được dùng để xây dựng nền đường mà chủ yếu dùng trong xây dựng mặt đường

- Đất: là vật liệu chính để xây dựng nền đường; đất có thể chia làm hai loại chính: + Đất rời: ở trạng thái khô thì rời rạc, chứa không quá 50% các hạt >2mm, chỉ số dẻo Ip < 1; gồm các loại như: cát sỏi, cát hạt lớn, cát hạt vừa, cát hạt nhỏ và cát bột

+ Đất dính: nhỏ hạt ở trạng thái khô thì dính kết, chỉ số dẻo Ip > 1, gồm các loại như: đất á cát, á sét, sét

Có rất nhiều loại đất khác nhau, tuy nhiên trong xây dựng nền đường thì vấn đề quan trọng nhất là phải chọn được loại đất phù hợp với từng công trình nền đường, đặc biệt là phù hợp với chế độ thuỷ nhiệt của nền đường

* Đất cát: Là loại vật liệu rất kém dính (c=0), trong đó không hoặc chứa rất ít hàm lượng đất sét Do vậy đất cát là loại vật liệu có thể dùng cho mọi loại nền đường đặc biệt các đoạn chịu ảnh hưởng nhiều của nước

* Đất sét: Trong đất chứa nhiều thành phần hạt sét, có lực dính C lớn Khi đầm chặt cho cường độ khá cao Tuy nhiên do có nhiều hạt sét nên đất sét là vật liệu kém

ổn định với nước, khi bị ngâm nước hoặc bị ẩm, cường độ của nó giảm đi rất nhiều Do đó, đất sét thường chỉ dùng ở những nơi không hoặc ít chịu ảnh hưởng của nước

* Đất cấp phối, sỏi đồi: Là loại cấp phối tự nhiên, có nhiều ở vùng trung du, đồi núi thấp Trong thành phần hạt, sỏi sạn chiếm tỷ lệ tương đối lớn, khi đầm chặt cho cường độ rất cao (E0 ≈ 1800daN/cm2) Tuy nhiên trong thành phần của nó cũng chứa một hàm lượng sét nhất định nên nó cũng là loại vật liệu kém ổn định với nước Do vậy, vật liệu này chỉ sử dụng ở những nơi ít chịu ảnh hưởng của nước, hoặc để làm lớp trên cùng của nền đường

* Đất á sét, á cát: Là loại đất có tính chất ở mức độ trung bình giữa đất cát và đất sét, do vậy nó cũng được dùng phổ biến trong xây dựng nền đường

a) Đất sét b) Đất cát c) Đất á cát, á sét

τ τ

Trang 4

* Các loại đất sau không dùng để đắp nền đường: Đất chứa nhiều chất hữu cơ, đất than bùn, đất chứa nhiều lượng muối hoà tan, đất có độ ẩm lớn

1.3 TRÌNH TỰ VÀ NỘI DUNG THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG

Khi tổ chức thi công nền đường phải căn cứ vào điều kiện thiên nhiên, tình hình máy móc, thiết bị, nhân lực để phối hợp thực hiện theo một trình tự thích hợp

1.3.1 Công tác chuẩn bị trước khi thi công

1.31.1 Công tác chuẩn bị về mặt kỹ thuật:

- Nghiên cứu hồ sơ,

- Khôi phục và cắm lại tuyến đường trên thực địa,

- Lên ga, phóng dạng nền đường,

- Xác định phạm vi thi công,

- Làm các công trình thoát nước,

- Làm đường tạm đưa các máy móc vào công trường

1.3.1.2 Công tác chuẩn bị về mặt tổ chức:

- Tổ chức bộ phận quản lý chỉ đạo thi công,

- Chuyển quân, xây dựng lán trại,

- Điều tra phong tục tập quán địa phương, điều tra tình hình khí hậu thủy văn tại tuyến đường v.v

1.3.2 Công tác chính

+ Xới đất + Đào vận chuyển đất

1.4.1 Thi công bằng thủ công

- Dùng dụng cụ thô sơ và các công cụ cải tiến, dựa vào sức người là chính để tiến hành thi công

- Có chất lượng và năng suất thấp

- Phương pháp thi công này thích hợp với công trình có khối lượng công tác nhỏ, cự ly vận chuyển ngắn trong điều kiện không sử dụng được máy móc (diện thi công quá hẹp, không đủ diện tích cho máy hoạt động)

1.4.2 Thi công bằng máy

- Thi công bằng thuốc nổ có thể đảm bảo nhanh chóng, không đòi hỏi nhiều nhân lực, máy móc nhưng yêu cầu phải tuyệt đối an toàn

- Phương pháp này thường dùng ở những nơi đào nền đường qua vùng đá cứng hoặc các trường hợp phức tạp mà các phương pháp khác không thi công được

1.4.4 Thi công bằng sức nước

- Thi công bằng sức nước là lợi dụng sức nước xói vào đất làm cho đất tở ra, hòa vào với nước, đất lơ lửng ở trong nước rồi được dẫn tới nơi đắp

- Như vậy, các khâu công tác đào và vận chuyển đất đều nhờ sức nước

Nhận xét:

Các phương pháp thi công chủ yếu trên có thể được áp dụng đồng thời trên các đoạn khác nhau, hay phối hợp áp dụng trên cùng một đoạn tuỳ theo điều kiện địa hình địa chất, thủy văn, điều kiện máy móc, thiết bị, nhân lực, điều kiện vật liệu mà áp dụng các phương pháp trên với mức độ cơ giới hoá khác nhau Hiện nay ở nước ta chủ yếu kết hợp giữa thi công bằng máy và thủ công, trong những trường hợp gặp đất đá cứng thì kết hợp với phương pháp thi công bằng thuốc nổ

Nhận xét: Giữa thiết kế và thi công thường cách nhau một khoảng thời gian nhất định

có thể dài hay ngắn; trong quá trình đó các cọc định vị trí tuyến đường khi khảo sát có thể bị hỏng hoặc mất do nhiều nguyên nhân

Do đó cần phải bổ sung và chi tiết hoá các cọc để làm cho việc thi công được dễ dàng, định được phạm vi thi công và xác định khối lượng thi công được chính xác

Nội dung công tác khôi phục cọc và định phạm vi thi công gồm:

- Khôi phục cọc đỉnh: Cọc đỉnh được cố định bằng cọc bê tông đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ Khi khôi phục cọc đỉnh xong phải tiến hành giấu cọc đỉnh ra khỏi phạm vi thi công Để giấu cọc có thể dùng các biện pháp sau:

+ Giao hội góc

+ Giao hội cạnh

+ Giao hội góc cạnh

+ Cạnh song song (thường dùng những nơi tuyến đi song song với vách đá cao)

- Khôi phục tại thực địa những cọc chủ yếu xác định vị trí tuyến đường thiết kế:

+ Điểm đầu, điểm cuối

+ Cọc lý trình (cọc H, cọc kilomét)

+ Cọc chủ yếu xác định đường cong (NĐ, NC, TĐ, TC, P)

+ Cọc xác định vị trí các công trình (Cầu, cống, kè, tường chắn…)

- Khôi phục cọc chi tiết và đóng thêm cọc phụ:

+ Trên đường thẳng: khôi phục như thiết kế

+ Trên đường cong: khoảng cách giữa các điểm chi tiết tuỳ thuộc vào bán kính đường cong:

R < 100m : khoảng cách cọc 5m

R = 100 - 500m : khoảng cách cọc 10m

R > 500m : khoảng cách cọc 20m + Có thể đóng thêm cọc phụ ở những đoạn cá biệt để tính khối lượng được chính xác hơn (Thiết kế kỹ thuật: 20-30m/cọc, khi cần chi tiết có thể 5-10m/cọc):

* Các đoạn có thiết kế công trình tường chắn, kè

* Các đoạn có nghi ngờ về khối lượng

* Các đoạn bị thay đổi địa hình

- Kiểm tra cao độ mốc và có thể thêm các mốc cao độ mới để thuận tiện trong quá trình thi công (các mốc gần công trình cầu cống để tiện kiểm tra cao độ khi thi công)

Thông thường khoảng cách giữa các mốc đo cao như sau:

+ 3km : vùng đồng bằng,

Trang 7

+ 2km : vùng đồi, + 1km : vùng núi

+ Ngoài ra còn phải đặt mốc đo cao ở các vị trí công trình: cầu, cống, kè, ở các chỗ đường giao nhau khác mức v.v

Tuỳ thuộc tầm quan trọng của công trình mà cao độ có thể được xác định theo mốc cao độ quốc gia hay mốc cao độ giả định

- Kiểm tra độ cao thiên nhiên ở tất cả các cọc chi tiết trên tuyến

2.2 CÔNG TÁC LÊN KHUÔN ĐƯỜNG (LÊN GA) VÀ ĐỊNH PHẠM VI THI CÔNG

- Mục đích: Công tác lên khuôn đường (còn gọi là công tác lên ga) nhằm cố định những

vị trí chủ yếu của mặt cắt ngang nền đường trên thực địa để đảm bảo thi công nền đường đúng với thiết kế

- Tài liệu dùng để lên khuôn đường là: bản vẽ mặt cắt dọc, bình đồ và mặt cắt ngang nền đường

- Đối với nền đắp, công tác lên khuôn đường bao gồm việc xác định độ cao đắp đất tại trục đường và mép đường, xác định chân ta luy

- Đối với nền đào các cọc lên khuôn đường phải rời ra khỏi phạm vi thi công, trên các cọc này phải ghi lý trình và chiều sâu đào đất: sau đó phải định đươc mép ta luy nền đào

- Khi thi công cơ giới, các cọc lên khuôn đường có thể bị mất đi trong quá trình thi công

cần phải dời ra khỏi phạm vi thi công

- Xác định phạm vi thi công, phạm vi giải phóng mặt bằng để tiến hành giả phóng mặt bằng

Nhận xét: Công tác GPMB thường rất phức tạp, tốn kém, ảnh hưởng nhiều đến tiến độ thi công công trình Do đó, ngay từ khâu thiết kế cần lưu ý tới vấn đề này: có các phương án chỉnh tuyến cho hợp lý và trong quá trình thực hiện thì phải kết hợp nhiều cơ quan tổ chức 2.3 CÔNG TÁC DỌN DẸP TRƯỚC KHI THI CÔNG

Để đảm bảo nền đường ổn định và có đủ cường độ cần thiết thì trước khi thi công nền đường đặc biệt là các đoạn nền đường đắp phải làm công tác dọn dẹp Công tác này bao gồm:

- Bóc đất hữu cơ

- Nạo vét bùn

- Phải chặt các cành cây vươn xoè vào phạm vi thi công tới độ cao 6m, phải đánh gốc cây khi chiều cao nền dắp nhỏ hơn 1,5m hoặc khi chiều cao gốc cây cao hơn mặt đất tự nhiên 15-20cm Các trường hợp khác phải chặt cây (chỉ để gốc còn lại cao hơn mặt đất 15cm)

- Các hòn đá to cản trở việc thi công nền đào hoắc nằm ở các đoạn nền đắp có chiều cao nhỏ hơn 1,5m, đều phải dọn đi Thường những hòn đá có thể tích trên 1,5m3 thì phải

+ Trong phần nền đắp, các hố đào bỏ cây cối hoặc các chướng ngại vật đều phải được lấp và đầm chặt bằng các vật liệu thích hợp như vật liệu đắp nền đường thông thường

+ Việc đổ bỏ, huỷ bỏ các chất thải do dọn dẹp mặt bằng phải tuân thủ pháp luật và các quy định của địa phương Nếu đốt (cây, cỏ) phải được phép và phải có người trông coi để không ảnh hưởng đến dân cư và công trình lân cận

+ Chất thải có thể được chôn lấp với lớp phủ dầy ít nhất 30cm và phải bảo đảm mỹ quan

+ Vị trí đổ chất thải nếu nằm ngoài phạm vi chỉ giới giải phóng mặt bằng thì phải có

sự cho phép của địa phương (qua thương lượng)

+ Vật liệu tận dụng lại phải được chất đống với mái dốc 1:2 và phải bố trí ở những nơi không ảnh hưởng đến việc thoát nước; phải che phủ bề mặt đống vật liệu

2.4 BẢO ĐẢM THOÁT NƯỚC TRONG THI CÔNG

Trong suốt quá trình thi công phải chú ý và đảm bảo thoát nước để tránh các hậu quả xấu có thể xẩy ra phải ngừng thi công một thời gian, phải làm thêm một số công tác do mưa gây ra hoặc có khi phải phá công trình để làm lại v.v

Để đảm bảo thoát nước trong thi công, cần chú ý tổ chức thi công đầu tiên các công trình thoát nước có trong thiết kế, đồng thời có thể phải làm thêm một số công trình phụ như mương rãnh tạm chỉ dùng trong thời gian thi công, các công trình phụ này cần được thiết kế trong khi lập thiết kế tổ chức thi công đường

Ngoài ra trong mỗi công trình cụ thể cũng cần phải có những biện pháp kỹ thuật và tổ chức để bảo đảm thoát nước:

- Khi thi công nền đắp, phải đảm bảo cho bề mặt của nó có độ dốc ngang Để đảm bảo an toàn cho máy làm đường và ô tô chạy, trị số độ dốc ngang không quá 10%

- Trong quá trình chuẩn bị, nhà thầu phải bố trí một xưởng sửa chữa cơ khí để tiến hành công tác sửa chữa và bảo dưỡng máy trong khi thi công

- Phải thực hiện tốt phương châm “phân công cố định người sử dụng máy, định rõ trách nhiệm, vị trí công tác”

Trang 10

C

Chương hương hương 3.3.3

CÁC PHƯƠNG ÁN THI CễNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO VÀ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP

Khi thi cụng nền đường đào và nền đường đắp, cú thể cú nhiều phương ỏn thi cụng khỏc nhau

Chọn phương ỏn thi cụng nào, phải xuất phỏt từ tỡnh hỡnh cụ thể và phải thỏa món được

yờu cầu sau: Mỏy múc và nhõn lực phải được sử dụng thuận lợi nhất, phỏt huy được tối đa cụng su ất của mỏy, phải cú đủ diện thi cụng, đảm bảo mỏy múc và nhõn lực làm việc được bỡnh th ường và an toàn

3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN THI CễNG NỀN ĐƯỜNG ĐÀO

3.1.1 Phương ỏn đào toàn bộ theo chiều ngang

- Trờn toàn bộ chiều dài đoạn nền đường đào, tiến hành chia thành nhiều đoạn nhỏ, trờn mỗi đoạn nhỏ tiến hành đào trờn toàn bộ mặt cắt ngang nền đường (chiều rộng và chiều sõu) hạ xuống cao độ thiết kế, cú thể đào từ một đầu hoặc từ cả hai đầu đoạn nền đào, tiến dần vào dọc theo tim đường (hỡnh 3-l)

a) Đào trờn toàn mặt cắt b) Đào theo bậc Hỡnh 3.1 Đào toàn bộ theo chiều ngang

- Cú thể dựng cỏc giải phỏp thi cụng sau:

+ Sử dụng mỏy xỳc (mỏy đào), là loại mỏy thớch hợp nhất để thi cụng Tuy nhiờn, để nõng cao năng suất của mỏy thỡ chiều cao mỗi bậc phải đảm bảo mỏy xỳc đầy gầu (3- 4m, tuỳ theo loại đất và dung tớch gầu)

+ Thi cụng bằng thủ cụng: Biện phỏp này chỉ dựng khi nền đào cú khối lượng nhỏ hoặc khụng thể thi cụng bằng mỏy Chiều cao đào của mỗi bậc độ l,5 đến 2,0m để đảm bảo an toàn lao động và thi cụng thuận lợi

Nền đắp

Hướng đào

Nền đào

A A

Hướng đào

Nền đào B

A - A 1: m

Phần đào sau cựng

Trang 11

- Nếu nền đường sâu, có thể chia làm nhiều bậc để đồng thời tiến hành thi công, để tăng diện thi công nhưng phải đảm bảo mỗi bậc có đường vận chuyển đất và hệ thống thoát nước riêng tránh tình trạng nước ở bậc trên chảy xuống bậc dưới, ảnh hưởng tới công tác thi công ở bậc dưới

- Phương án này thích hợp với những đoạn nền đào sâu và ngắn

3.1.2 Phương án đào từng lớp theo chiều dọc

- Tức là đào từng lớp theo chiều dọc trên toàn bộ chiều rộng của mặt cắt ngang nền đường (hình 3-2) và đào sâu dần xuống dưới

Hình 3.2 Đào từng lớp theo chiều dọc

- Có thể dùng các loại máy sau để thi công:

+ Nếu cự ly vận chuyển ngắn (<100m) thì có thể dùng máy ủi

+ Nếu cự ly vận chuyển dài (100<L<1000m) thì có thể dùng máy xúc chuyển + Nếu cự ly vận chuyển L>1000m thì có thể dùng máy xúc kết hợp ô tô vận chuyển hoặc máy ủi để đào kết hợp máy xúc và ô tô vận chuyển

- Để đảm bảo thoát nước tốt, bề mặt đào phải luôn luôn dốc ra phía ngoài

- Phương án này thích hợp khi địa chất của nền đào gồm nhiều tầng lớp vật liệu khác nhau mà có thể tận dụng vật liệu đào để đắp nền tuy nhiên, phương án này không thích hợp với nơi địa hình dốc và bề mặt gồ ghề không thuận tiện cho máy làm việc

3.1.3 Phương án đào hào dọc

- Khi dùng phương án này, thì đào một hào dọc hẹp trước rồi lợi dụng hào dọc đó mở rộng sang hai bên hình (3-3), như vậy có thể tăng diện thi công, có thể lợi dụng hào dọc

đó để làm đường vận chuyển và thoát nước ra ngoài

- Để đào hào dọc có thể dùng một trong hai phương trên

- Sau khi đào hào dọc xong, có thể dùng máy xúc hay nhân lực để thi công nền đường theo phương án này

2 3

8 9

Hình 3.3 Đào hào dọc

- Có thể lắp đường ray, dùng xe goòng để vận chuyển đất

- Phương án này thích hợp với các đoạn nền đào vừa dài vừa sâu

3.1.4 Phương án đào hỗn hợp

đổ gián đoạn để đảm bảo nước có thể thoát ra ngoài một cách thuận lợi

Khi đổ đất ở ven sông suối, không được chắn ngang hay làm hẹp lòng sông suối

Đường đào hoàn thành đến đâu phải làm ngay hê thống cống rãnh thoát nước đến đó, đảm bảo mặt đường luôn luôn khô ráo

3.2 PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP

3.2.1 Xử lý nền đất thiên nhiên trước khi đắp

Trước khi đắp đất làm nền đường, để bảo đảm nền đường ổn định, chắc chắn không bị lún, trụt, trượt, thì ngoài việc đảm bảo yêu cầu về đắp đất ra, phải xử lý tốt nền đất thiên nhiên

a N ền thông thường: căn cứ vào độ dốc sườn tự nhiên

- Nếu độ dốc sườn tự nhiên is < 20% chỉ cần tiến hành rẫy cỏ, bóc đất hữu cơ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc với sườn dốc Nếu không rẫy hết cỏ thì mùa mưa, nước chảy trên sườn sẽ thấm theo lớp cỏ mục rũa đó, lâu dần làm xói đáy nền, làm giảm sức bám của nền với mặt đất tự nhiên và sẽ làm cho nền bị trượt

- Nếu độ dốc sườn tự nhiên is = 20 - 50% : cần đánh bậc cấp theo quy định sau:

+ Nếu thi công bằng thủ công thì bề rộng bậc cấp b = 1.0m

Trang 13

+ Nếu thi công bằng máy thì chiều rộng bậc cấp phải đảm bảo đủ diện thi công cho máy làm việc, thường b = 2 - 4.0m

+ Mỗi cấp cần dốc vào phía trong từ 2% đến 3%

- Nếu độ dốc sườn tự nhiên is > 50% : cần có biện pháp thi công riêng, làm các công trình chống đỡ như : tường chắn, kè chân, kè vai đường

1:m

1:m

b 20%<is<50%

2 - 3%

Hình 3.5 C ấu tạo bậc cấp

b N ền có đất yếu: Có thể dùng một số biện pháp sau:

- Xây dựng nền đắp theo giai đoạn,

- Tăng chiều rộng của nền đường, làm bệ phản áp,

- Đào bỏ một phần hoặc toàn bộ đất yếu,

Đất dính thoát nước khó, kém ổn định đối với nước nhưng khi đảm bảo đầm chặt, thì cũng đạt được độ ổn định tốt, do đó nó thường được dùng ở những nơi nền đường khô ráo, không bị ngập, chân đường thoát nước nhanh, hoặc dùng đắp bao nền cát…

Những loại đất sau đây không thể dùng để đắp nền đường: đất dính có độ ẩm lớn, đất

có lẫn nhiều chất hữu cơ, đất có chứa muối hòa tan và thạch cao (tỷ lệ muối và thạch cao trên 5%), đất cát bột, đất bùn

3.2.3 Nguyên tắc đắp nền đường bằng đất

a Nguyên t ắc đắp đất nền đường mới:

§Êt tho¸t n−íc tèt

§Êt khã tho¸t n−íc

b Nguyên t ắc đắp đất nền đường nâng cấp mở rộng:

+ Đất dùng để mở rộng tốt nhất là cùng loại với đất nền đường cũ Trường hợp không

+ Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà có thể mở rộng 1 bên hoặc 2 bên (mở rộng 2 bên thì mặt đường mới nằm trọn trên nền đường cũ
tăng độ ổn định, bù vênh ít Nếu phần mở rộng quá hẹp, không đủ diện thi công cho máy thì tiến hành mở rộng 1 bên)

- Đất được đắp thành từng lớp, rồi tiến hành đầm chặt

- Chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào:

+ Loại đất đắp: tuỳ theo loại đất đắp mà chiều dày của lớp vật liệu có thể khác nhau Ví dụ: cát thì chiều dày có thể lớn, còn đất sét thì chiều dày mỏng

+ Loại lu (áp lực lu, chiều sâu, thời gian tác dụng của lu ) + Độ ẩm của đất: Ví dụ độ ẩm lớn thì chiều dày lớp đất lớn và ngược lại

1 2

3

2 1 3 A

- Áp dụng khi đắp nền nền đắp qua khu vực ao hồ, vực sâu, hay địa hình dốc

- Đất được đắp thành từng lớp xiên và kéo dài dần ra ngoài

- Do chiều dày mỗi lớp là lớn nên để đảm bảo độ chặt thì : + Dùng lu có áp lực và chiều sâu tác dụng lớn

2

A 1

A -A A

A - A A

5 4

3

5 4

- Nếu nền đường tương đối cao và địa hình cho phép thì có thể đắp lớp dưới theo phương án 3.2.4.2 còn lớp trên đắp theo phương án 3.2.4.1

3.2.5 Phương án đắp đất ở cống:

2 3 4 6

>=2d

+ Từ trục cống ra hai bên một đoạn ít nhất bằng hai lần đường kính cống

3.2.6 Phương án đắp đất ở đầu cầu:

- Đắp từng lớp mỏng, 15 - 20cm và đầm chặt đạt độ chặt yêu cầu để tránh lún và giảm chấn động gây ra khi chạy xe vào cầu

- Để đảm bảo nền đường ổn định, việc đắp đất ở sau lưng mố cầu được tiến hành theo

sơ đồ sau:

Cần đầm chặt và bảo đảm thoát nước tốt:

2 1 3 4

7 6 8

- Việc đắp đất ở góc tư nón, phải tiến hành đồng thời với đắp đất sau mố, cách đắp

giống trên, đảm bảo không có hiện tượng trượt ở mái dốc

- Đất dùng để đắp tốt nhất là đất á cát hay đất thoát nước tốt

Trang 17

C

Ch−¬h−¬h−¬NGNGNG 444

THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY

4.1 NGUYÊN TẮC CHỌN VÀ SỬ DỤNG MÁY THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG

Khi thi công nền đường thì phải tiến hành công tác: xới, đào, vận chuyển, san, đầm nén

và hoàn thiện nền đường phù hợp với thiết kế, cho nên thường phải dùng nhiều loại máy khác nhau phối hợp với nhau

+ Với các công tác chính như: đào, đắp, vận chuyển, đầm lèn… thì cần dùng các loại máy chính

+ Với các công tác phụ có khối lượng nhỏ như: máy xới, san, hoàn thiện… thì dùng máy phụ

Từ đó đưa ra các nguyên tắc chọn và sử dụng máy như sau:

1) Khi ch ọn máy phải chọn máy chính trước, máy phụ sau, trên nguyên tắc máy phụ phải đảm bảo phát huy tối đa năng suất của máy chính

Ví dụ: Thi công nền đào chữ L

- Công tác chính: đào đất → Máy chính: máy xúc, ủi

- Công tác phụ: xới đất, vận chuyển đất, lu lèn → máy phụ: xới, san, lu

2) Khi ch ọn máy, phải xét một cách tổng hợp: tính chất công trình, điều kiện thi công khả

n ăng cung cấp máy móc đồng thời phải tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật

Tính ch ất công trình bao gồm:

- Loại nền đường (đào hay đắp),

- Chiều cao đào đắp,

- Cự ly vận chuyển: L < 100m: máy ủi; L < 500m: xúc chuyển có công suất nhỏ (3-6m3) hoặc L<1000m nếu máy xúc chuyển có dung tích lớn; L>1000m: dùng máy xúc + ôtô vận chuyển,

- Khối lương công việc và thời hạn thi công

Điều kiện thi công bao gồm:

- Loại đất (mềm hay cứng, lẫn đá hay không ),

- Điều kiện địa chất thủy văn,

- Điều kiện thoát nước mặt,

- Điều kiện vận chuyển (độ dốc mặt đất trạng thái mặt đường, địa hình địa vật )

- Điều kiện khí hậu (mưa, nắng, gió, nhiệt độ, sương mù v.v ),

- Điều kiện cung cấp vật liệu cho máy làm việc

Điều kiện thi công có ảnh hưởng rất lớn tới việc chọn máy, nhất là đối với máy chính Đối với đất sét lẫn đá hay đất tương đối cứng có thế dùng máy đào Máy xúc chuyển chỉ có thể thi công đất ứng với năng suất cao sau khi đã được xới tơi Đối với công tác đào đất ngập nước, dùng máy đào gầu dây thì thích hợp hơn các loại máy khác

Trang 18

Trong cùng một điều kiện thi công và tính chất công trình như nhau, có thể có nhiều phương án chọn máy khác nhau thì phải tiến hành so sánh kinh tế để chọn từng phương án thích hợp nhất

3) Khi ch ọn máy, nên giảm số loại máy khác nhau trong cùng một đội máy và nên dùng

lo ại máy làm được nhiều công việc khác nhau

4) Khi s ử dụng máy thì phải tìm mọi biện pháp để máy làm việc với năng suất cao nhất

Năng suất của máy trong một ca có thể xác định theo công thức tổng quát sau:

t

QTK

N= 1

T - Thời gian làm việc trong một ca (8 giờ)

Kt - Hệ số sử dụng thời gian: xét đến thời gian dừng máy và thời gian máy không được sử dụng hoàn toàn gồm thời gian đi đến địa điểm làm việc, thời gian quay về nơi để máy, thời gian nghỉ của công nhân lái máy, thời gian điều máy trong quá trình làm việc, thời gian cho dầu, nước vào máy

Q - Khối lượng công việc hoàn thành được trong một chu kỳ làm việc (m; m2 hay m3)

t - Thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q

۞ Muốn tăng năng suất có thể có các biện pháp sau:

- Tăng số ca làm việc trong một ngày để tăng năng suất làm việc trong một ngày (2 hoặc

+ Bố trí mặt bằng tập kết máy móc hợp lý, gần công trường thi công nhằm làm

giảm thời gian đi và về của máy

- Tăng khối lượng công việc hoàn thành được trong một chu kỳ làm việc Q: giá trị này càng lớn thì năng suất máy càng lớn, vì vậy cần căn cứ vào khối lượng thi công thực tế

để lực chọn máy có năng suất phù hợp đồng thời với mỗi loại máy, có thể lắp thêm các thiết bị phụ trợ để làm giảm rơi vãi trong quá trình làm việc

- Rút ngắn thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q Muốn tăng năng suất thì phải cố gắng làm giảm thời gian làm việc của một chu kỳ bằng cách:

+ Công nhân lái máy cần được huấn luyện thành thạo, có kỹ thuật cao, + Nâng cao tinh thần trách nhiệm của người lái máy,

+ Xác định phương pháp thi công hợp lý, + Chọn sơ đồ làm việc của máy hợp lý,

Trang 19

4.2 SỬ DỤNG MÁY XỚI TRONG CÔNG TÁC XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG

- Năng suất của các loại máy làm đất như máy ủi, máy xúc chuyển, máy san phụ thuộc rất nhiều vào loại đất, trạng thái và tính chất của nó Đối với đất cứng, đất lẫn sỏi, lẫn

rễ cây, máy làm đất đào khó khăn, có khi không đào được, năng suất rất thấp, cho nên

để nâng cao năng suất của máy, cần phải xới tơi đất trước khi máy bắt đầu làm việc, Tùy từng loại máy mà có yêu cầu mức độ xới khác nhau Đối với máy san yêu cầu xới lên toàn bộ, đối với máy ủi thì yêu cầu thấp hơn, có khi không cần xới cũng được

Hình 4-1 Máy ủi có bộ phận răng xới

- Chiều sâu xới thường từ 0,15m - 0,50m; có thể xác định bằng phương pháp thí nghiệm, cũng có thể tính theo công thức sau:

(m) bK

g.fF

h= −

h - Chiều sâu xới đất, (m),

F - Sức kéo của, máy kéo, (kG);

f - Hệ số ma sát của sắt đối với đất, (kG/t);

g - Trọng lượng máy xới, (t);

b - Chiều rộng xới đất, (m);

K - hệ số lực cản của đất (kG/m2), đối với đất sét cứng K = 8.000 kG/m2

- Máy xới thường được đùng đối với các loại đất cấp III và IV trở lên

- Khi tiến hành xới đất, tùy theo yêu cầu và phạm vi xới đất mà có những phương án thi công khác nhau

Năng suất của máy xới có thể tính theo công thức sau:

/ca)(m n.tv10001

K.L.B.H.T

T - Số giờ làm việc trong một ca;

L - Chiều dài đoạn xới (m);

H - Chiều sâu xới đất (m);

Trang 20

B - Chiều rộng xới của một lần chạy (m);

Kt - Hệ số sử dụng thời gian;

β - Hệ số giảm của năng suất đo phải cạo đất bánh ở răng máy xới;

v - Tốc độ chạy của máy (km/h);

t - Thời gian của một lần quay đầu;

n - Số lần xới cần thiết

4.3 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY ỦI

Máy ủi hay còn gọi là máy gạt, máy húc, là loại máy có năng suất cao, thi công được trong địa hình khó khăn, phức tạp do đó được dùng phổ biến trong các công trường làm đường Máy ủi thuộc loại máy chủ đạo trong công tác đào và vận chuyển đất

4.3.1 Phân loại máy ủi

Máy ủi thực chất là máy kéo được lắp lưỡi ủi ở phía trước Phân loại máy ủi thường dựa vào cấu tạo của máy

- Dựa vào kích thước của lưỡi ủi, chia làm 3 loại:

+ Máy ủi loại nhỏ (nhẹ) có chiều dài lưỡi ủi 1,7m - 2,0m; công suất động cơ 35 - 75ml; lực kéo từ 2,5 - 13,5 tấn

+ Máy ủi loại vừa có chiều dài lưỡi ủi 2,0 - 3,2m; công suất 75 - 150ml; lực kéo từ 13,5 - 20 tấn

+ Máy ủi loại lớn (nặng) có chiều dài lưỡi ủi 3,2 - 4,5m; công suất > 300ml; lực kéo

30 tấn

- Dựa vào phương thức cố định của lưỡi ủi trên máy kéo, chia làm hai loại:

+ Máy ủi thường: lưỡi ủi chỉ có thể di chuyển theo phương vuông góc với trục dọc của máy

+ Máy ủi vạn năng: lưỡi ủi có thể đặt chéo hay nghiêng, do đó máy có thể vừa ủi, vừa chuyển đất sang một bên, thường được đùng nhiều trong thi công nền đường đào hình chữ L, đào rãnh

- Dựa vào cấu tạo của bộ phận di động, chia thành:

+ Máy ủi bánh xích: có khả năng làm việc trên các địa hình khó khăn do có sức bám tốt nhưng tính cơ động không cao

+ Máy ủi bánh lốp: có ưu điểm là cơ động, tiêu hao ít năng lượng hơn

- Dựa vào hệ thống điều khiển nâng hạ lưỡi ủi, chia làm hai loại: loại điều khiển bằng dây cáp và loại điều khiển bằng thủy lực

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà chọn loại máy ủi cho phù hợp, nhưng nên ưu tiên chọn máy điều khiển bằng thuỷ lực

Trang 21

Máy ủi bánh xích điều khiển bằng thuỷ lực

4.3.2 Phạm vi sử dụng của máy ủi

Máy ủi có thể làm được các công tác sau:

- Đào và vận chuyển đất trong cự ly 100m, tốt nhất là cự ly 10-70m với các nhóm đất từ cấp I – IV

+ Lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường cao không quá l,5m, tối đa không quá 3m, với

cự ly vận chuyển nhỏ hơn 50m + Đào đất ở nền đào đem đắp ở nền đắp với cự ly vận chuyển không quá l00m

+ Đào nền đường hình chữ L trên sườn dốc lớn

- San lấp mặt bằng, hố móng công trình

- Ủi hoặc san rải vật liệu như đá dăm, cát, sỏi

- Làm công tác chuyển bị mặt bằng thi công: mở đường tạm, bóc đất hữu cơ, rãy cỏ, đánh cấp, nhổ rễ cây, đào khuôn áo đường, tăng sức kéo cho máy khác, thu dọn vật liệu

4.3.3 Các thao tác cơ bản của máy ủi

Khi làm việc, máy ủi thường tiến hành bốn thao tác: xén đất, vận chuyển đất, rải và san đất

4.3.3.1 Xén ( đào) đất:

Có th ể tiến hành theo 3 sơ đồ làm việc sau:

- Đào đất theo lớp mỏng: (Khi dùng máy ủi D - 271 , thể tích đào 2m3)

L = 6-8m

Trang 22

+ Thao tác: Điều khiển cho lưỡi ủi cắm sâu vào đất 8 ~ 10cm sau đó cho máy tiến

về phía trước khoảng 6-8 m cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi

+ Tận dụng được 50% công suất máy

+ Áp dụng trong trường hợp đào đất cứng, đặc biệt là trên đoạn dốc để tận dụng thế xuống dốc

+ Thời gian đào khoảng 20s

- Đào đất theo hình thang lệch (nêm):

+ Tận dụng được tới 100% công suất máy

+ Áp dụng trong trường hợp đào đất xốp, mềm

+ Thời gian đào khoảng 5s

- Đào đất theo hình răng cưa

ủi Chiều dài đào theo hình răng cưa khoảng 5 ~ 7m

+ Tận dụng được 95-100% công suất máy

+ Áp dụng trong điều kiện địa hình ở mức trung gian

+ Thời gian đào khoảng 15s

- Thể tích đất trước lưỡi ủi khi xén và vận chuyền đất là:

)(m tg

.K.2

KH.L

r t 2

ϕ

=

Q - Thể tích đất ở trạng thái đất chặt trước lưỡi ủi (m3)

L - Chiều đài lưỡi ủi (m)

H - Chiều cao lưỡi ủi (m)

ϕ - Góc ma sát của đất, phụ thuộc vào trạng thái của đất

4.3.3.2 V ận chuyền đất:

- Khi vận chuyển đất thường rơi vãi sang hai bên hay lọt xuống dưới, cự ly càng xa, lượng đất rơi vãi càng nhiều, năng suất sẽ càng thấp Do vậy cự ly vận chuyển của máy

ủi thường quy định không quá l00m

- Để nâng cao năng suất, có thể dùng những biện pháp sau:

+ Đặt lưỡi ủi sâu dưới mặt đất 0,5 - 2cm để tránh đất lọt xuống dưới, + Lắp tấm chắn ở hai bên lưỡi ủi để giảm đất rơi vãi sang hai bên, + Sử dụng hai hay ba máy ủi song song chuyển đất (2 lưỡi ủi cách nhau: 0,2-0,5m) Khi dùng hai máy ủi chuyển đất, khối lượng vận chuyển tăng được 15- 30%, khi

sử dụng ba máy ủi, thì khối lượng vận chuyển tăng được 30 - 50%

+ Khi đào, tạo thành các bờ để giữ đất Chiều rộng bờ thường 0,5 - l,0m, chiều cao

bờ thường không lớn l/2 chiều cao lưỡi ủi để đảm bảo sao cho thể tích của một bờ đất bằng thể tích một lần đào Theo cách này khối lượng vận chuyển tăng được l0% - 30%

4.3.3.3 R ải đất và san đất:

Khi rải đất và san đất có thế tiến hành theo hai cách:

- Máy ủi tiến lên phía trước đồng thời nâng lưỡi ủi lúc đó đất được rải theo từng lớp

- Khi chuyển đất tới nơi đổ đất, máy dừng lại rồi nâng cao lưỡi ủi, sau đó cho máy tiến

về phía trước l,0m ÷ l,5m rồi hạ lưỡi ủi xuống và lùi lại, đất được san đều Theo cách rải này đất được ép chặt một phần do lưỡi ủi đê lên và giảm được khối lượng công tác lèn chặt sau này

4.3.4 Các phương pháp đào đắp nền đường bằng máy ủi

4.3.4.1 L ấy đất từ thùng đấu nền đường

- Máy ủi thường đắp nền đường cao l,0 - l,5m

+ Nếu chiều cao nền đường nhỏ hơn 0,75m: bố trí thùng đấu cả hai bên có chiều rộng 5-7m (bằng chiều dài đào đất của của máy ủi) và chiều sâu độ 0,7m

+ Nếu nền đường cao hơn 0,75m, để đảm bảo thoát nước tốt, không nên đào quá sâu, cần phải mở rộng thùng đấu, khi chiều rộng thùng đấu vượt quá 15m, thì nên tiến hành phương pháp phân đoạn đào đất đào phần giáp nền đường trước rồi tiến dần ra phía ngoài để tạo độ dốc nghiêng thuận lợi cho việc đào những lần sau

Trang 24

- Khi lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường có thể tiến hành theo hai cách:

+ Đắp đất theo từng lớp:

- Trước hết máy ủi chạy dọc vạch rõ phạm vi đắp nên đường để làm mốc Sau

đó máy chạy sang phía thùng đất đào theo sơ đồ

- Mỗi lớp rải dày 0,2m - 0,3m khống chế bằng khe giữa lưỡi ủi và mặt đất, rải xong máy ủi tiến lền phía trước l,5m - 2,0m để lợi dụng bánh xích lèn ép lớp đất vừa rải xong

- Đắp xong được một lớp, máy ủi chạy sang đoạn khác, máy lu đến đầm lèn ở đoạn này

- Nếu dùng bản thân máy ủi đế đầm thì sau khi rải được một lớp trên một đoạn dài tối thiều là 20m sẽ cho máy ủi chạy dọc 3-5 lượt để đầm sau đó lại tiếp tục đắp phần trên

- Đắp nền đường xong, đất còn lại ở thềm đường có thể dùng máy ủi chạy dọc ở thềm đường san bằng, bảo đảm tốc độ dọc và dốc ngang để thoát nước ở thềm, sau đó dùng máy ủi tu sửa thùng đấu theo yêu cầu cần thiết để đảm bảo thoát nước tốt

+ Đắp theo từng đống:

Theo phương pháp này có thể đố thành từng đống ép chặt với nhau rồi tiến hành san bằng và lèn ép Chiều dày mỗi lớp quyết định ở lượng đất của mỗi lần

đổ và độ ép chặt của mỗi đống, thường bằng 0,7m – 1,0m

Vì mỗi lớp đầm tương đối dày, nên chỉ thích hợp với đất đắp thuộc loại cát

vì máy đầm có khả năng đầm được chiều dày lớn So với phương pháp trên, phương pháp này tiết kiệm được thời gian san đất, và giữ được độ ẩm đất tốt hơn, nhưng nếu dùng đất sét đắp, thì chất lượng đầm lèn kém, không nên dùng Chú ý:

Khi đánh bậc cấp thì máy ủi thường tiến hành từ dưới lên trên, có thể tiến hành theo hai cách:

- Máy ủi đào xong một bậc, thì đắp đất ngay, cao tới bậc đó Sau khi đánh cấp xong, thì về cơ bản nền đường cũng được đắp xong

- Máy ủi đào xong bậc một, chuyển lên đào bậc hai và cứ như vậy tới bậc cuối cùng sau đó mới tiến hành đắp nền đường

4.3.4.2 Đào nền đường

- Đối với nền đường đào hình chữ U, nếu chiều cao không lớn, thì có thể dùng máy

ủi đào và vận chuyển ngang, đất đổ lên đống đất bỏ tại vị trí quy định, cách thi công gần giống như phương pháp đào đất từ thùng đấu đắp nền đường

- Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất không lớn, thì nên đổ đất sang cả hai bên để giảm cự ly vận chuyển Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất tương đối lớn, thì nên đổ

Trang 25

đất về phía thấp để tránh máy phải ủi đất lên dốc, năng suất thấp Để đổ đất dễ dàng cứ 50-60m lại đào một lối ra để đẩy đất ra ngoài Làm lối ra như vậy tuy có tăng khối lượng đất đào, nhưng máy không phải ủi đất lên dốc, đồng thời có lợi cho việc thoát nước trong thi công cũng như trong khai thác đường sau này

4.3.4.3 Thi công n ền đường trên sườn dốc

- Mặt cắt ngang thiết kế nền đường trên sườn dốc thường là mặt cắt ngang đào hình chữ

L hay nửa đào nửa đắp do đó, máy ủi thi công nền đào trên sườn dốc thuận tiện hơn các máy khác nên nó thường đóng vai trò máy chủ đạo

- Để thi công trên sườn dốc có thể sử dụng máy ủi thường hay máy ủi vạn năng Máy ủi vạn năng có ưu điểm hơn vì có thể vừa đào vừa chuyến đất sang ngang

- Khi thi công nền đào trên sườn dốc, thì thường đặt chéo lưỡi ủi để máy chạy dọc và chuyển đất ngang về phía cuối dốc.Trước hết phải làm đường cho máy leo tới đỉnh của nền đào rồi tiến hành đào từng bậc trên toàn chiều dài của đoạn thi công Chiều rộng của đoạn phải đảm bảo máy làm việc an toàn và trong trạng thái bình thường

3.5 Tính năng suất máy ủi – Biện pháp nâng cao năng suất

- Năng suất của máy ủi khi xén và chuyển đất là:

/ca)(m Q.KK

.t

K.T.60

d r

L v

L v

L

t

t c

c x

Trang 26

vt - Tốc độ lùi lại (m/ph),

tq - Thời gian chuyển hướng (ph),

th - Thời gian nâng hạ lưỡi ủi (ph),

td - Thời gian đổi số (ph)

- Năng suất san đất có thể tính theo công thức sau:

/ca)(m Ft

K.T.60

N= t 2

F - Diện tích san được trong một chu kỳ (m2),

T, Kt, t - ý nghĩa giống như trên

- Để nâng cao năng suất làm việc của máy cần chú ý mấy điểm sau:

+ Tăng khối lượng trước lưỡi ủi Q: giảm lượng rơi vãi đất dọc đường khi chuyển đất; tăng chiều cao lưỡi ủi; lợi dụng xuống dốc đẩy đất

+ Nâng cao hệ số sử dụng thời gian kt + Giảm thời gian chu kỳ làm việc của máy: có thể lắp thêm các răng xới, khi máy lùi lại thì có thể làm tơi xốp đất

4.4 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY XÚC CHUYỂN

Máy xúc chuyển hay còn gọi là máy cạp chuyển, là một loại máy đào và vận chuyển đất có năng suất tương đối cao, có thể đào được các loại đất, trừ đất lẫn đá to Máy này được

sử dụng khá phổ biến trong công tác xây dựng nền đường

Máy xúc chuyển có ưu điểm sau:

- Tự đào và vận chuyển đất với cự ly tương đối lớn nên thuận lợi cho việc tố chức thi công,

- Rất linh hoạt, cơ động, di chuyển dễ dàng,

- Sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa đơn giản,

- Năng suất cao, giá thành thi công hạ

Tuy nhiên máy xúc chuyển có nhược điểm sau:

- Cần một hệ thống đường công vụ, đường tạm khá tốt

- Không thích hợp với địa hình đồi núi, thường thích hợp với những địa hình bằng phẳng, khối lượng đào đắp lớn

Trang 27

4.4.1 Phân loại máy xúc chuyển

- Theo khả năng di chuyển có thể chia làm hai loại:

+ Máy xúc chuyển kéo theo: thường do máy kéo bánh xích kéo, có thể chạy trên địa hình phức tạp, thường không cần phải máy khác giúp sức khi đào đất, nhưng tốc độ vận chuyển tương đôi thấp nên cự ly vận chuyển không lớn

+ Máy xúc chuyển tự hành: thường không đủ sức kéo khi đào đất nên cần nhờ máy ủi tăng sức đẩy, nhưng nó có tốc độ vận chuyển rất lớn, tới 50km/h, do vậy có thể vận chuyển với cự ly lớn

- Theo cấu tạo:

+ Theo dung tích thùng chia thành 3 loại; loại nhỏ (V < 6m3); loại vừa (V = 6 ÷ 18m3)

và loại lớn (V > 18m3)

+ Theo hệ thống điều chỉnh chia làm loại điều khiển bằng thủy lực và loại điều khiển bằng hệ thống dây cáp

+ Theo số trục của bánh xe mà chia loại một trục và loại hai trục

+ Dựa vào phương thức đổ đất có thể chia làm loại đổ tự do, loại đổ cưỡng bức dùng sức máy đẩy đất ra và loại nửa cưỡng bức

Trong công tác làm đường dùng nhiều loại máy xúc chuyển tự hành loại vừa, đổ cưỡng bức hoặc nửa cưỡng bức

4.4.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc chuyển

Máy xúc chuyển có thể làm được công tác sau:

- Lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường, cao hơn l.5m (không dùng máy ủi, vì năng suất máy ủi trong trường hợp này rất thấp, thi công khó khăn)

- Dùng làm máy chủ đạo để đắp nền đường, san lấp mặt bằng với khối lượng lớn tập trung cần phải vận chuyển đất tương đối xa, từ nền đào hay từ bãi lấy đất

Trang 28

- Máy làm việc thích hợp với đất thuộc nhóm I và II, với chiều dày phoi cắt 0.15m – 0.3m Khi làm việc với đất cứng hơn thì cần phải xới trước, chiều dày phoi cắt có thể đạt 0.45m - 0.5m

4.4.3 Các thao tác của máy xúc chuyển

Khi thi công, máy xúc chuyên tiến hành theo 4 thao tác sau:

- Đào đất và đưa đất vào thùng

- Vận chuyển đất

- Đố đất

- Quay lại

4.4.3.1 Đào và đưa đất vào thùng cạp

Đào đất theo lớp mỏng:

Đào đất theo lớp mỏng không tận dụng hết sức máy, vào cuối quá trình đào này chỉ đạt 80% ÷100% sức máy, nhưng có thể đào được đất cứng mà không cần xới trước

Đào đất theo hình nêm:

Phù hợp với đất á sét, á cát Chiều dày đào giảm dần theo mức độ dầy của thùng máy, chiều dài đào ngắn nhất, độ chứa đầy thùng cao

Đào đất theo hình răng cưa:

Phương thức đào này áp dụng tốt đối với cát khô và đất sét Khi đào thì lưỡi dao cắm xuống đất rồi lái nâng lên, độ 3, 4 lần, những lần dao cắm xuống đất sau nông hơn lần trước Như vặy để giảm nhẹ điều kiện làm việc của máy, vì về sau thùng máy chứa nhiều đất hơn, trọng lượng máy lớn hơn

Cách đào Thể tích đào

được (m3)

Thời gian đào (s)

Năng suất đào (m3/s)

Sử dung sức kéo (%)

Đào theo đường thẳng:

+ Đào xong dải này thì tiếp tục đào dải bên cạnh, + Đào theo cách này sức cản của đất đối với dao trong qúa trình đào như nhau, + Mức độ xúc đầy thùng thấp

Đào cài răng lược:

Trang 29

+ Giữa các dải đào chừa các bờ đất rộng l,0m ÷ l,3m để đào sau Đối với những lượt đào sau thì sức cản của đất đối với dao nhỏ, mức độ chứa đầy thùng lớn hơn cách đào trên

Đào theo hình bàn cờ: mức độ đầy thùng cao, tăng được năng suất đào.

1

2 7

6

3 8

4 5

5

3 6 2

SO SÁNH HIỆU QỦA CÁC SƠ ĐỒ ĐÀO ĐẤT

Sơ đồ đào đất Hệ số

chứa đầy

Chiều dài đào

Tốc độ máy

Thời gian đào(s)

Năng suất tương ứng Theo đường thẳng

Cài lăng lược Hình bàn cờ

0,79 0,95 1,09

34

19

22

0,47 0,42 0,42

77

45

52

1,0 1,8 1,8

Hai phương pháp đào sau cho năng suất cao hơn và đào được cả đất tương đối cứng

mà không cần phải xới trước

Để nâng cao năng suất đào, cần lợi dụng thế xuống dốc đào đất Nếu dốc xuống 3o ÷

9o thì hiệu suất đào nâng cao được 25% Nhưng độ dốc không nên quá 15o vì dốc quá lớn, khi quay về khó khăn

4.4.3.2 V ận chuyển đất

- Sau khi chứa đầy đất, thùng cạp được nâng lên và máy xúc chuyển bước vào giai đoạn vận chuyển Khi vận chuyển cần nâng cao tốc độ nhằm rút ngắn thời gian trong một chu kỳ công tác:

+ Đối với máy kéo bánh xích có thể đạt tới 8km/h - l0km/h + Đối với bánh lốp tốc độ có thể đạt tới 30km/h - 50km/h

- Để đảm bảo tốc độ cao, cần phải chuẩn bị tốt đường vận chuyển

+ Độ dốc đường vận chuyển của máy xúc chuyển thường không nên quá l0% + Bán kính đường cong Rmin = 4m - 5m

4.4.3.3 Đổ đất

Khi đổ đất có thể tiến hành theo hai cách:

- Đổ thành đống: dùng để đắp đầu cầu, cống hay đắp nền đường qua vùng lầy Đất đổ thành đống, rồi dùng máy ủi san ra

- Đổ thành từng lớp: khi đổ thành từng lớp cũng có thể tiến hành đổ dọc hay đổ ngang đối với trục đường

+ Đổ ngang thường áp dụng đối với nền đường rộng hơn chiều dài đổ đất và đất đắp lấy từ thùng đấu ở hai bên, cũng có khi áp dụng để đắp đầu cầu, cống vì bị hạn chế bởi địa hình

Trang 30

+ Đổ dọc thường áp dụng khi lấy đất theo hướng dọc từ nền đào hay thùng đấu Khi đổ dọc phải đổ đất từ hai bên mép vào giữa đồng thời chú ý đến đường chạy của máy để tận dụng lèn ép

4.4.3.4 Quay l ại Khi quay lại máy nên chạy nhanh để rút ngắn thời gian của một chu kỳ

4.4.4 Phương pháp đào đắp nền đường bằng máy xúc chuyển

4.4.4.1 Ph ương pháp đắp nền:

- Khi đắp nền đường bằng máy xúc chuyển

thường chia nền đường thành từng đoạn

và tiến hành đắp lần lượt hết đoạn này sang đoạn kia, phần nối giữa các đoạn tiến hành đắp sau,

- Trường hợp nền đường cao thì chia thành

nhiều lớp để đắp

II

I I

- Khi đắp, cố thể tiến hành theo hai cách:

+ Đắp từng đoạn nhất định: Đất được đắp từng lớp lên cao dần ở hai đầu đoạn có đường ngang để máy lên xuống Cách đắp này đảm bảo công tác đầm nén tốt, nhưng không lợi dụng được máy xuống đổ đất, thường dùng để đắp nền đường cao dưới 2m và đắp nơi có diện tích lớn

+ Đắp kéo dài dần dần

* Theo cách này đất được đắp kéo dài theo trục và nền đường được nâng lên dần Dùng cách đắp này có thể lợi dụng xuống dốc đổ đất

* Phương pháp đắp này thường được áp dụng ở nơi địa hình dốc về một phía, có thể

từ phía cao đắp dần sang phía thấp

- Khi đắp nền đường, máy xúc chuyển có thể chạy theo nhiều kiểu tuỳ thuộc vào địa hình, tính năng máy, cự ly vận chuyển để đảm bảo năng suất làm việc cao nhất

+ Chạy theo đường elíp:

Số lần quay đầu ít nên rút ngắn được thời gian

+ Chạy theo kiểu hình chữ chi

Áp dụng được với điều kiện địa hình bằng phẳng, đoạn thi công dài

+ Chạy theo hình xoắn ốc

§ µ o

§ ¾ p

§ µ o

§ ¾ p

4.4.4.2 Thi công n ền đào và đắp kết hợp bằng máy xúc chuyển

- Máy xúc chuyển được dùng nhiều để thi công trên những đoạn đường mà nền đào, đắp xen kẽ nhau Khi đào nền đường không sâu (dưới 3m) và vận chuyển dọc đắp nền đường hay đổ vào đống đất bỏ với cự ly không quá 100m-150m, thì dùng máy xúc chuyển làm máy thi công chính

- Trong điều kiện công tác đó máy xúc chuyển có nhiều ưu điểm hơn so với máy đào

ở chỗ nó có thể độc lập làm được hoàn toàn cả một chu kỳ công tác:

+ Xúc chuyển đất, + Đổ đất,

+ Đầm lèn sơ bộ đất

- Ngoài ra máy xúc chuyển rất cơ động, di chuyển nhanh từ nơi này sang nơi khác, bước vào thi công nhanh chóng, tận dụng được thời gian, không cần phải chờ đợi xe vận chuyển

- Trước khi đào, cần phải rẫy cỏ trên mặt đất bằng máy xúc chuyển Những lớp cỏ này

có thể dùng để gia cố ta luy sau này

- Sau đó, chuẩn bị đường vận chuyển cho máy xúc chuyển làm việc theo yêu cầu như trước đã trình bày (thường do máy ủi làm)

- Đào đất và vận chuyển sang đắp ở phần nền đường đắp Khi lấy đất từ nền đào đắp nền đường, máy phải tiến hành đào, đắp và chạy theo hướng dọc và có thể tiến hành theo nhiều phương án:

+ Từ một đoạn đào đắp một đoạn đắp

+ Từ hai đoạn đào đắp một đoạn đắp ở giữa + Từ một đoạn đào đắp hai đoạn đắp ở hai đầu đoạn đào

Trang 32

4.4.5 Tính năng suất máy xúc chuyển và biện pháp nâng cao năng suất

- Năng suất của máy xúc chuyển có thể tính theo công thức sau:

/ca)(m K.QtK

K.T.60

d r

L v

L v

L v

L

1

1 c

c d

d x

Lx - Chiều dài đào đất (m),

Ld - Chiều dài đổ đất (m),

Lc - Chiều dài chuyển đất (m),

Ll - Chiều dài quay lại (m),

vx - Tốc độ đào đất (m/ph),

vc - Tốc độ chuyển đất (m/ph),

vl - Tốc độ quay lại (m/ph),

tđ - Thời gian đổi số (ph), tđ = 0,4 ÷ 0,5 phút,

tq - Thời gian quay đầu (ph), tq = 0,3 phút;

- Biện pháp để nâng cao năng suất làm việc của máy xúc chuyển:

+ Giảm thời gian làm việc của máy bằng các biện pháp sau: xới đất trước; chọn phương án đào hợp lý; chuẩn bị tốt đường vận chuyển; đảm bảo máy làm việc trong điều kiện tốt nhất

+ Tăng hệ số chứa đầy thùng cạp: có thể xới đất trước; chọn phương án chọn đào đất hợp lý; thường xuyên làm sạch thùng cạp

+ Nâng cao hệ số sử dụng thời gian: đảm bảo chế độ bảo dưỡng máy tốt; cung cấp nhiên liệu kịp thời; làm tốt công tác chuẩn bị, tránh hiện tượng các công việc dẫm đạp lẫn nhau

4.5 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY XÚC (MÁY ĐÀO)

4.5.1 Phân loại máy xúc:

- Theo số gầu có thể chia máy xúc một gầu và nhiều gầu

+ Máy xúc một gầu làm việc có tính chu kỳ bao gồm các thao tác: hạ gầu đào đất, nâng gầu, quay gầu đến chỗ đổ đất và đổ đất Máy xúc này có thể làm việc độc lập,

cự ly vận chuyển không lớn, thường dùng nhiều trong công tác làm đường

Trang 33

+ Máy xúc nhiều gầu làm việc có tính chất liên tục, đất được đào và đồ vào nơi quy định Do vậy năng suất rất lớn Máy xúc này phải thích hợp vối đất mềm, không thích với đất lẫn nhiều đá cứng, đất có độ dính cao; chủ yếu được dùng trong các công trình đặc biệt: đào hào, kênh mương, khai thác mỏ

- Phân loại theo dung tích gầu gồm các loại có dung tích gầu 0,25; 0,5; l,0; l,5; 2,0; 3,0…

m3; có loại dung tích gầu tới 6m3 Trong công tác làm đường thường dùng các loại 0,50; l,0m3

- Phân loại theo cấu tạo: chia máy xúc thành đào gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm, máy bào đất

+ Máy xúc gầu thuận thường dùng đào đất, đá ở mức cao hơn nơi máy đứng (taluy dương)

+ Máy xúc gầu ngược thường dùng đào đất, đá ở mức thấp hơn nơi máy đứng (đào rãnh, hố móng )

+ Máy xúc gầu ngoạm thường dùng để bốc xúc vật liệu lên phương tiện hoặc nạo vét bùn

+ Máy xúc gầu dây thường dùng nạo vét bùn ở kênh mương

- Phân loại theo bộ phận di động: máy xúc bánh xích, bánh lốp hoặc đi trên ray

+ Bánh xích: có khả năng làm việc trên các địa hình khó khăn nhưng tính cơ động không cao

+ Bánh lốp: tính cơ động cao, nhưng cần bộ phận giữ ổn định trong quá trình đào (chân vịt)

+ Loại đi trên ray: cho năng suất lớn, thường chỉ áp dụng trong hầm mỏ

- Phân loại theo cơ cấu truyền động: truyền động bằng thuỷ lực hoặc truyền động cáp

Máy xúc g ầu nghịch điều khiển bằng thuỷ lực

4.5.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc

Máy xúc là một trong những loại máy chủ yếu trong xây dựng nền đường

- Đào nền đường và kết hợp với ô tô chuyển đến đắp ở nền đắp hoặc đổ đi

- Thi công nền đường nửa đào nửa đắp, đào hoặc lấp hố móng

- Bốc xúc vật liệu đất đá lên phương tiện

- Đào bùn (đặc biệt là máy xúc gầu dây)

Trang 34

- Làm công tác dọn dẹp: đào gốc cây, đào đá mồ côi

- Thi công cống: đào móng cống, lắp cống

- Làm công tác hoàn thiện nền đường

4.5.3 Thi công bằng máy xúc gầu thuận

- Máy xúc gầu thuận được sử dung rộng rãi trong công tác làm đường, có thể đào được các loại đất

- Khi chọn máy xúc gầu thuận, phải xét đến chiều sâu đào đảm bảo xúc một lần là đầy gầu, nhưng không quá lớn để đảm bảo an toàn

- Để nâng cao năng suất của máy khi đào đất, cần phải quyết định phương thức đào và

bố trí hướng đào cho hợp lý

4.5.4 Năng suất của máy xúc và biện pháp nâng cao năng suất

- Năng suất của máy xúc:

r

c h

K

Knq60

t - là thời gian làm việc trong một chu kỳ đào của máy (s),

Kc - Hệ số chứa đầu gầu,

Kr - Hệ số rời rạc của đất

Năng suất làm việc của máy trong một ca là:

N = 8Nh Kt (m3/ca)

Kt - Hệ số sử dụng thời gian của máy

- Biện pháp tăng năng suất:

+ Rút ngắn thời gian đào bằng cách tăng chiều dày đào đất + Giảm góc quay của máy tới mức có thể

+ Tận dụng thời gian làm việc của máy, tăng Kt: thưỡng xuyên bảo dưỡng, cung cấp vật tư nhiên liệu kịp thời và đầy đủ

+ Công nhân lái máy phải có trình độ cao

+ Phối hợp tốt công tác đào với công tác vận chuyển đất

4.6 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY SAN

4.6.1 Phạm vi sử dụng của máy san

Máy san là một loại máy được dùng khá nhiều trong công tác làm đường, máy san có thể làm được công tác sau:

Trang 35

Máy san

- San bằng bãi đất rộng, san rải vật liệu,

- Tu sửa bề mặt nền đường, làm mui luyện theo yêu cầu thiết kế,

- San taluy nền đường và thùng đấu,

- Đắp nền đường cao dưới 0,75m, đào nền đường sâu 0,50m - 0,60m, thi công nền đường nửa đào nửa đắp,

- Đào rãnh thoát nước,

- Đánh cấp bậc trên sườn dốc

Trang 36

- Ngoài ra còn có thể dùng máy san để xới đất, rẫy cỏ, bóc hữu cơ, trộn vật liệu, duy tu đường đất

Máy san thi công được với đất xốp, còn đất cứng thì phải xới trước

Do máy san có khả năng làm tốt công tác hoàn thiện, nên hầu hết các đội thi công cơ giới đều có loại máy này

Máy san thường có hai loại: máy san tự hành và máy san kéo theo Hiện nay chủ yếu dùng loại máy san tự hành với động cơ có công suất lớn

4.6.2 Thao tác và vị trí lưỡi san

Khi thi công, máy san thường tiến hành ba thao tác chủ yếu: đào, vận chuyển và rải san đất Để làm tốt công tác này, thì cần bố trí hợp lý vị trí của lưỡi san Vị trí của lưỡi san quyết định ở các góc đẩy α và góc cắt (xén) γ và góc nghiêng ϕ của lưỡi san:

ϕ

+ Góc đẩy α: là góc hợp bởi lưỡi san và hướng tiến của máy; góc α có thể thay đổi

từ 300 – 900, thay đổi góc α có thể thay đổi được cự ly vận chuyển ngang của đất

và thay đổi chiều rộng hoạt động của máy

+ Góc cắt γ: là góc hợp bởi mặt nằm ngang với mặt nghiêng của lưỡi dao góc này

có thể thay đổi từ 35o - 70o + Góc nghiêng ϕ là góc hợp bởi trục giữa lưỡi san và mặt đất nằm ngang Góc ϕ thay đổi từ 0o đến 65o Dựa vào chiều rộng, chiều, sâu đào đất và độ khum nền đường mà điều chỉnh góc ϕ cho thích hợp

4.6.3 Đào đắp nền đường bằng máy san

Dùng máy san để đắp nền đường cao dưới 0,75m, tiến hành bằng cách đào đất ở thùng đấu, vừa đào, vừa chuyển ngang

4.6.4 Đào rãnh thoát nước bằng máy san

Máy san có thể đào rãnh thoát nước hình chữ V và hình thang Khi đào theo hình thang thì phải lắp thêm thiết bị phụ

4.6.5 Đào khuôn áo đường bằng máy san

Máy san có thể đào khuôn áo đường Khi đào khuôn áo đường thì máy phải tiến hành đào đất bắt đầu từ trục đường và chuyển đất gần ra lề đường Sau cùng san phẳng lòng đường và lề đường, tạo mui luyện

4.6.6 Năng suất máy san và biện pháp nâng cao lượng suất

Trang 37

- Năng suất của máy san khi đào và vận chuyển đất, có thể tính theo công thức:

t

K L F T 60

L - Chiều dài đoạn thi công (m);

t - Thời gian làm việc của một chu kỳ để hoàn thành một đoạn thi công L(ph)

- Biện pháp tăng năng suất:

+ Nâng cao hệ số sử dụng thời gian, + Tăng tốc độ máy chạy, giảm số lần xén và chuyển đất: tăng diện tích một lần xén và tăng cự ly vận chuyển ngang, giảm các hệ số trùng phục khi xén và chuyển đất

+ Giảm thời gian quay đầu

- Nâng cao cường độ của nền đường, tạo điều kiện giảm được chiều dày của kết cấu mặt đường

- Tăng cường sức kháng cắt của đất, nâng cao độ ổn định của taluy nền đường, tránh làm cho nền đường bị phá hoại như: sụt, trượt

- Giảm nhỏ tính thấm nước của đất, nâng cao độ ổn định của đất đối với nước, giảm nhỏ chiều cao mao dẫn, giảm nhỏ độ co rút của đất khi bị khô hanh

5.1.2 Hiệu quả đầm nén

Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào:

Trang 39

- Loại đất (chủ yếu là thành phần hạt đất)

- Trạng thái của đất (độ ẩm của đất)

- Phương tiện đầm nén (loại phương tiện đầm nén, tải trọng đầm nén)

5.1.3 Bản chất vật lý của việc đầm nén đất

Đất là hỗn hợp gồm 3 pha, pha rắn (hạt đất), pha lỏng (độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất) và pha khí Dưới tác dụng của tải trọng đầm nén, trong lớp vật liệu sẽ phát sinh sóng ứng suất – biến dạng Dưới tác dụng của áp lực lan truyền đó, trước hết các hạt đất và màng chất lỏng bao bọc nó sẽ bị nén đàn hồi Khi ứng suất tăng lên và tải trọng đầm nén tác dụng trùng phục nhiều lần, cấu trúc của các màng mỏng sẽ dần dần bị phá hoại, cường độ của các màng mỏng sẽ giảm đi Nhờ vậy các hạt đất có thể di chuyển tới sát gần nhau, sắp xếp lại để đi đến các vị trí ổn định (biến dạng không hồi phục tích luỹ dần), đồng thời không khí bị đẩy thoát ra ngoài, lỗ rỗng giảm đi, mức độ bão hoà các liên kết và mật độ hạt đất trong một đơn vị thể tích tăng lên và giữa các hạt đất sẽ phát sinh các tiếp xúc và liên kết mới Kết quả là làm cho đất chặt lại, cường độ của đất tăng lên, biến dạng của đất giảm

Để đầm nén đất có hiệu quả thì tải trọng đầm nén phải lớn hơn tổng sức cản đầm nén của đất Sức cản đầm nén của đất bao gồm:

+ Sức cản cấu trúc: sức cản này là do liên kết cấu trúc giữa các pha và thành phần có trong hỗn hợp vật liệu gây ra Liên kết cấu trúc giữa các thành phần càng được tăng cường và biến cứng thì sức cản cấu trúc càng lớn và nó tỷ lệ thuận với trị số biến dạng của vật liệu Cụ thể là, trong quá trình đầm nén độ chặt của vật liệu càng tăng thì sức cản cấu trúc càng lớn

+ Sức cản nhớt: sức cản này là do tính nhớt của các màng pha lỏng bao bọc quanh các hạt đất hoặc do sự bám móc nhau giữa các hạt đất khi trượt gây ra Sức cản nhớt tỉ lệ thuận với tốc độ biến dạng tương đối của vật liệu khi đầm nén và sẽ càng tăng khi cường độ đầm nén tăng và độ nhớt của các màng lỏng tăng

+ Sức cản quán tính: sức cản này tỷ lệ thuận với khối lượng vật liệu và gia tốc khi đầm nén

Đất

Tổng sức cản đầm nén Cường độ giới hạn của đất (daN/cm2) Khi lu bằng lu

Khi đầm Bánh cứng Bánh lốp

Á cát,á sét,đất bụi

Á sét

Á sét nặng Sét

Trang 40

Ban đầu đất còn ở trạng thái rời rạc, chỉ cần đầm nén với tải trọng nhỏ (lu nhẹ) sao cho

áp lực đầm nén thắng được tổng sức cản ban đầu của đất nhằm tạo ra biến dạng không hồi phục trong lớp vật liệu Trong quá trình lu lèn, sức cản đầm nén sẽ tăng dần do vậy, tải trọng

lu cũng phải được tăng lên tương ứng để thắng được sức cản đầm nén mới của lớp đất Tuy nhiên, không được dùng lu nặng ngay từ đầu để tránh hiện tượng trượt trồi, lượn sóng bề mặt

do áp lực lu quá lớn so với cường độ giới hạn của đất Chính vì vậy, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu

Với các loại đất rời, khi tải trọng đầm nén tác dụng thì các hạt đất sẽ chuyển vị và độ chặt của đất sẽ tăng lên Độ chặt của đất sẽ tiếp tục tăng lên nếu ứng suất xuất hiện trong khu vực tiếp xúc giữa các hạt đất lớn hơn trị số giới hạn của lực ma sát và lực dính

Với các loại đất dính, các hạt đất được ngăn cách bởi các màng nước Nếu như đất đã

có một độ chặt ban đầu nhất định và lượng không khí còn lại trong đất rất ít thì quá trình đầm nén chặt đất xảy ra chủ yếu do sự ép các màng nước và do sự ép không khí trong đất Khi đó, sự tiếp xúc giữa các hạt đất không tăng lên bao nhiêu nhưng lực dính và lực ma sát giữa các hạt đất tăng lên rất nhanh do chiều dày của màng mỏng giảm đi

Các màng nước có tính nhớt, vì vậy việc ép mỏng chúng đòi hỏi phải có thời gian nhất định Thời gian tác dụng của các công cụ đầm lèn thường rất ngắn (thường không quá 0.05-0.07s trong một lần tác dụng), vì vậy muốn tăng độ chặt của đất thì cần phải tác dụng tải trọng lặp trên đất nhiều lần Khối lượng thể tích khô (độ chặt của đất) tăng lên theo số lần tác dụng N của phương tiện đầm nén theo công thức:

δ = δ1 + αlg(N+1) Trong đó:

δ1 : độ chặt ban đầu của đất

α : Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất

Khi số lần tác dụng của tải trọng N lớn thì dùng qua hệ sau

δ = δmax(δmax - δ1)e-αN Trong đó

δmax : độ chặt cực đại của đất

o

k max

W1

)V1(

∆+

Một lần nữa ta thấy rằng, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu