Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường tuyến đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ******** TÔ XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG TUYẾN ĐƯỜNG NỐI VÀNH ĐAI NINH PHÚC VỚI QUỐC LỘ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ******** TÔ XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG TUYẾN ĐƯỜNG NỐI VÀNH ĐAI NINH PHÚC VỚI QUỐC LỘ CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ SỐ: 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÃ VĂN CHĂM Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Học viên xin chân thành cảm ơn trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội thời gian học tập chương trình cao học vừa qua trang bị cho học viên nhiều kiến thức cần thiết vấn đề kỹ thuật lĩnh vực xây dựng công trình giao thông Học viên xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu, thầy cô giáo trường tạo điều kiện giúp đỡ học viên suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Đặc biệt, học viên xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS Lã Văn Chăm -Trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội quan tâm tận tình hướng dẫn giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn Để hoàn thành luận văn học viên gửi lời cảm ơn chân thành tới phòng Tài – Kế hoạch trực thuộc sở GTVT Ninh Bình tạo điều kiện thuận lợi thời gian tài liệu cho trình học tập hoàn thiện luận văn Xin chân thành cảm ơn tới người thân, bạn bè luôn động viên tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, Tháng 10 năm 2016 Học viên Tô Xuân Trường MỤC LỤC Tính cấp thiết đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu .3 Mục đích nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM CỦA MẶT ĐƯỜNG, ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ NHÁM ĐẾN ĐIỀU KIỆN XE CHẠY VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG 1.1 Điều kiện xe chạy đường, nhân tố ảnh hưởng đến an toàn xe chạy 1.1.1 Hệ thống khai thác vận tải ôtô 1.1.2 Điều kiện xe chạy đường 1.1.2.1 Lý thuyết động lực học chạy xe (mô hình xe - đường) .5 1.1.2.2 Lý thuyết thiết kế theo nguyện vọng người tham gia giao thông (mô hình Xe - Đường - Người lái - Môi trường chạy xe) 1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến an toàn xe chạy 1.1.3.1 Tai nạn giao thông nước giới Việt Nam 1.1.3.2 An toàn giao thông rủi ro tai nạn .12 1.2 Độ nhám mặt đường 14 1.2.1 Bản chất độ nhám mặt đường ô tô 15 1.2.1.1 Cấu trúc nhám bề mặt đường ô tô 15 1.2.1.2 Vai trò nhám vi mô 16 1.2.1.3 Vai trò nhám vĩ mô 17 1.2.1.4 Phân loại mặt đường theo độ nhám 18 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường 19 1.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô 20 21 1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô 21 1.3 Ảnh hưởng độ nhám mặt đường đến an toàn giao thông 22 1.3.1 Ảnh hưởng độ nhám mặt đường đến an toàn giao thông .22 1.3.2 Yêu cầu độ nhám mặt đường 22 1.3.2.1 Yêu cầu sức kháng trượt 22 1.3.2.2 Yêu cầu với độ mài mòn Los – Angeles (LA) 24 1.3.2.3 Yêu cầu sức kháng bóng cốt liệu PSV 24 1.3.2.4 Yêu cầu với số chiều sâu trung bình cát H số SRT .25 1.3.2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mặt đường thông qua số sức kháng trượt quốc tế IFI 26 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG HIỆN NAY .31 2.1 Thí nghiệm đánh giá thuộc tính cốt liệu 31 2.1.1.Thí nghiệm đánh bóng mặt đá PSV (Polish Stone Value Test, ASTM D3319) 31 2.1.2 Thí nghiệm độ mài mòn Los – Angeles (chỉ số LA) .33 2.2 Các thí nghiệm đánh giá độ nhám mặt đường 33 2.2.1 Phương pháp đánh giá nhám vĩ mô 33 2.2.1.1 Phương pháp “bánh đa - rắc cát” 33 2.2.1.2.Thiết bị MTM (Mini Texture Meter) đo “chiều sâu” cấu trúc bề mặt 35 2.2.1.3 Thiết bị đo cấu trúc tốc độ cao HSTM (High – Speed Texture Meter) 36 2.2.2 Phương pháp đánh giá nhám vi mô 37 2.2.2.1 Thí nghiệm xác định độ nhám lắc Anh (British Pendulum Tester ASTM D403) 37 2.2.2.2 Thiết bị xác định sức kháng trượt xe chạy đường 39 2.3 Quy trình thí nghiệm “Xác định độ nhám mặt đường đo phương pháp rắc cát” - TCVN 8866:2011 42 2.3.1 Quy định chung 42 2.3.2 Tiến hành thí nghiệm .42 2.3.2.1 Chuẩn bị vật liệu thiết bị 42 2.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm 43 2.3.3 Tính toán xử lý kết 44 2.3.4 Ưu nhược điểm .46 2.3.5 Báo cáo thử nghiệm 46 3.1 Hiện trạng đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ 48 3.1.1 Tình trạng mặt đường 48 3.1.1.1 Giới thiệu chung dự án .48 3.1.1.2 Tình trạng mặt đường đoạn tuyến 51 3.1.2 Phân tích, đánh giá thực trạng độ nhám mặt đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ .56 3.2.1 Kết đo đạc độ nhám trường 59 3.2.2 Nhận xét đánh giá kết 66 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám hệ số bám 72 3.3.1.1 Trong trình thiết kế 72 3.3.1.2 Trong trình thi công .72 3.3.1.3 Trong trình khai thác .72 3.3.2 Phân tích nhóm nguyên nhân ảnh hưởng đến độ nhám trình thiết kế hỗn hợp BTN 72 3.3.2.1 Cấp phối cốt liệu hỗn hợp 72 3.3.2.2 Hàm lượng nhựa 73 3.3.2.3 Loại bột khoáng 73 3.3.2.4 Tính dính bám nhựa cốt liệu 73 3.3.2.5 Chất lượng khâu chế tạo hỗn hợp BTN 73 3.3.2.6 Mức độ phân tầng hỗn hợp 74 3.3.2.7 Chất lượng công tác bù phụ 74 3.3.2.8 Kỹ thuật lu lèn BTN 74 3.3.3 Một số giải pháp tăng cường độ nhám mặt đường bê tông nhựa .74 3.3.3.1 Giải pháp 1: Lớp phủ mỏng bê tông nhựa cấp phối hở dùng nhựa đặc biệt (Very Thin Ovelay) 75 3.3.3.2 Giải pháp 2: Công nghệ cấy đá (Chipping) 77 3.3.3.3 Giải pháp 3: Hỗn hợp cấp phối chặt có tỷ lệ hạt thô lớn 86 3.3.4 Đánh giá giải pháp tạo nhám 88 3.3.4.1 Thiết kế tuyển chọn vật liệu 88 3.3.4.2 Lựa chọn giải pháp 89 3.3.5 Kiến nghị đề xuất giải pháp công nghệ tạo nhám sử dụng Việt Nam 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 Kết luận 91 Kiến nghị 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .94 PHẦN PHỤ LỤC .96 DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG 1.1 BẢNG THỂ HIỆN TƯƠNG QUAN GIỮA ĐỘ NHÁM VĨ MÔ VÀ CHIỀU SÂU RẮC CÁT 17 BẢNG 1.2 QUAN HỆ GIỮA GIÁ TRỊ ĐỘ NHÁM VĨ MÔ THÔNG QUA CHIỀU SÂU TRUNG BÌNH CÁT VÀ TỐC ĐỘ AN TOÀN XE CHẠY 21 BẢNG 1.3 GIÁ TRỊ HỆ SỐ LỰC XIÊN SFC TỐI THIỂU VỚI CÁC LOẠI ĐƯỜNG 23 BẢNG 1.4 GIÁ TRỊ PSV TỐI THIỂU YÊU CẦU ĐỂ ĐẢM BẢO SFC VÀ N 25 BẢNG 1.5 GIÁ TRỊ H VÀ SRT TỐI THIỂU YÊU CẦU 26 BẢNG 2.1 SỨC KHÁNG TRƯỢT THEO CON LẮC ANH .33 BẢNG 2.2 HIỆU CHỈNH KẾT QUẢ SRT VỀ NHIỆT ĐỘ CHUẨN 200C .39 BẢNG 3.1 BẢNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT .59 BẢNG 3.2 ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI CỐT LIỆU CHUẨN 75 BẢNG 3.3 ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI CỐT LIỆU YÊU CẦU 75 BẢNG 3.4 TỶ LỆ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA .76 BẢNG 3.5 BẢNG QUY ĐỊNH VẬT LIỆU ĐẠT CÁC TIÊU CHUẨN .76 BẢNG 3.6 KÍCH CỠ DANH NGHĨA ĐỀ NGHỊ SỬ DỤNG CHO CÔNG NGHỆ CHIPPING .78 BẢNG 3.7 GIÁ TRỊ PSV TỐI THIỂU CHO CÁC LOẠI ĐIỀU KIỆN ĐƯỜNG79 BẢNG 3.8 CÁC LOẠI ĐỘ NHỚT CỦA CHẤT DÍNH KẾT ĐƯỢC ĐỀ NGHỊ 80 BẢNG 3.9A KÍCH CỠ HẠT ĐÁ VÀ TỶ LỆ CHẤT DÍNH KẾT (LÍT/M2) 83 BẢNG 3.9B KÍCH CỠ HẠT ĐÁ VÀ TỶ LỆ CHẤT DÍNH KẾT (LÍT/M2) 83 BẢNG 3.10 BẢNG SƠ ĐỒ CÁC LOẠI CẤY ĐÁ (CHIPPING) TRÊN MẶT ĐƯỜNG CŨ .84 BẢNG 3.11 YÊU CẦU CHUNG VỀ CỐT LIỆU TẠO NHÁM 86 BẢNG 3.12 CẤP PHỐI CHẶT DÙNG CHO LỚP TẠO NHÁM 87 DANH MỤC CÁC BIỂU BIỂU ĐỒ 3.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM0 –KM1 .67 BIỂU ĐỒ 3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM1 –KM2 .67 BIỂU ĐỒ 3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM2 –KM3 .68 BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM3 –KM4 .68 BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM4 –KM5 .69 BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM5 –KM6 .69 BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RẮC CÁT KM6 –KM7 .70 DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1 HỆ THỐNG KHAI THÁC VẬN TẢI Ô TÔ HÌNH 1.2 DÒNG THÔNG TIN GIỮA LÁI XE, XE VÀ ĐƯỜNG .8 HÌNH 1.3 CON SỐ ƯỚC TÍNH SỐ VỤ TAI NẠN CỦA 15 QUỐC GIA ĐỨNG ĐẦU NĂM 2010 HÌNH 1.4 SO SÁNH SỐ LIỆU TAI NẠN NĂM 2014-2015 11 HÌNH 1.5 TAI NẠN GIAO THÔNG DO PHƯƠNG TIỆN NĂM 2015 11 HÌNH 1.6 TAI NẠN GIAO THÔNG DO LOẠI ĐƯỜNG NĂM 2015 12 HÌNH 1.7 PHẢN ÁNH MỨC ĐỘ “GIAO THÔNG – KHÔNG – AN TOÀN” 13 HÌNH 1.8 NHÂN TỐ GÂY TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN ĐƯỜNG 14 HÌNH 1.9 SƠ ĐỒ BIỂU DIỄN ĐỘ NHÁM CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 16 HÌNH 1.10 PHÂN LOẠI MẶT ĐƯỜNG THEO ĐỘ NHÁM 18 HÌNH 1.11 QUAN HỆ SỨC KHÁNG TRƯỢT CỦA CÁC LOẠI BỀ MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ 19 HÌNH 1.12 BIỂU ĐỒ QUẢN LÝ MẶT ĐƯỜNG 30 HÌNH 2.1 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM “BÁNH ĐA – RẮC CÁT” 34 HÌNH 2.2 NGUYÊN LÝ ĐO CỦA THIẾT BỌ MTM 35 HÌNH 2.3 THIẾT BỊ CON LẮC ĐO ĐỘ NHÁM CỦA ANH .38 HÌNH 2.4 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM LỰC TRƯỢT XIÊN GÓC LỆCH α .40 HÌNH 2.5 BIỀU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ LỰC KHÁNG TRƯỢT XIÊN VÀ GÓC LỆCH α 41 HÌNH 3.1.VÍ TRÍ ĐƯỜNG NỐI VÀNH ĐAI NINH PHÚC VỚI QUỐC LỘ TRÊN BẢN ĐỒ GTVT TỈNH NINH BÌNH 50 HÌNH 3.2 MẶT ĐƯỜNG HƯ HỎNG DO HIỆN TƯỢNG NỨT MỎI .51 HÌNH 3.3 NỨT DO NHIỆT ĐỘ THẤP 52 HÌNH 3.4 NỨT DỌC MẶT ĐƯỜNG 53 HÌNH 3.6 HIỆN TƯỢNG BONG TRÓC LỚP MẶT NHỰA THẢM TRÊN MẶT ĐƯỜNG 55 HÌNH 3.7 HIỆN TƯỢNG HLVBX TRÊN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 56 82 - Phun chất dính kết lên bề mặt đường: Khi màng dính kết rải, điều cần thiết phải có bề dầy đồng Điều đạt dễ dàng cách sử dụng máy tưới nhựa Loại thiết bị BS 170718, nêu yêu cầu chi tiết cho việc tạo chất dính kết, đồng hồ, tốc độ xác chạy đường, hoạt động phun tia mà chất dính kết phun trực tiếp tới mặt đường Các đường phân xe cộ loại phải sử dụng chất dính kết bitum trường hợp viên đá trở nên bị dẹt hoạt động xe cộ, chất dính kết bị mài mòn nhanh chóng để lộ hạt đá Với đường phân loại xe cộ loại sử dụng bitum nhựa lỏng cải thiện cao su Phải đảm bảo trì nhiệt độ yêu cầu phun nhựa - Rải đá dăm: Sau phun chất dính kết, viên đá phải rải cách đồng sớm tốt Việc rải đá dăm thực máy, thiết bị gắn liền với xe tải máy rải thiết kế đặc biệt Những vị trí bỏ sót việc rải đá việc rải lại thực tay nơi thừa lấy cách dùng bàn chải - Lu lèn: Sự tiếp xúc viên đá chất dính kết đảm bảo việc lu lèn Lu bánh lốp tốt để đảm bảo dính kết trộn lẫn viên đá với Nếu lu bánh thép sử dụng xảy việc nghiền nát viên đá, nên trọng lượng tối đa bánh lu thép - Bảo dưỡng: Sau công việc lu mặt đường hoàn thành, cho phép thông xe hạn chế tốc độ không 20km/h thời gian không nhỏ 20 phút Việc quét viên đá rời rạc không dính kết với bề mặt đường cho bề mặt đồng cần thiết trươc mở đường thông xe ngày (cho tới đạt độ dính kết đầy đủ) Hạn chế thi công giai đoạn từ tháng đến tháng để tránh tình trạng viên đá không gắn vào cách mức sau trở lên rời rạc suốt tháng mùa đông 83 - Quy định tỷ lệ bitum nhựa lỏng: Tỷ lệ bitum nhựa lỏng ứng với cấp lưu lượng xe loại mặt quy định bảng 3.9a 3.9b đây: + Tỷ lệ bitum tương ứng Bảng 3.9a Kích cỡ hạt đá tỷ lệ chất dính kết (lít/m2) Loại Cỡ mặt đường hạt đá (mm) Tỷ lệ chất d.kết (1/m2) Rất cứng Cứng Không Bình thường Mềm Các điều kiện Rất Không phù hợp mềm Cỡ hạt đá (mm) 10 Cấp lưu lượng xe Tỷ lệ Cỡ Tỷ lệ chất hạt chất d.kết đá d.kết (1/m ) (mm) (1/m2) 1.0 1.0 Cỡ hạt đá (mm) Tỷ lệ chất d.kết (1/m2) 1.1 Cỡ hạt đá (mm) Tỷ lệ chất d.kết (1/m2) 1.2 14 14 1.1 1.0 10 14 1.0 1.0 10 1.0 1.0 6 1.0 1.0 20* 1.1 14 20* 0.9 0.9 14 14 1.0 0.9 10 10 1.0 0.8 Ghi chú: (*) dùng với tốc độ xe chạy thấp + Tỷ lệ nhựa lỏng tương ứng Bảng 3.9b Kích cỡ hạt đá tỷ lệ chất dính kết (lít/m2) Loại mặt đường Rất cứng Cứng Bình thường Mềm Rất mềm Cấp lưu lượng xe Tỷ lệ Cỡ Tỷ lệ Cỡ Tỷ lệ Cỡ Tỷ lệ Cỡ Tỷ lệ Cỡ chất hạt chất hạt chất hạt chất hạt chất hạt đá d.kết đá d.kết đá d.kết đá d.kết đá d.kết (mm) 2 2 (1/m ) (mm) (1/m ) (mm) (1/m ) (mm) (1/m ) (mm) (1/m2) 10 1.2 1.1 1.2 1.4 Không 14 14 Các điều kiện 20* Không phù hợp 1.2 1.1 10 14 1.1 1.1 10 1.1 1.1 6 1.2 1.1 1.1 14 20* 1.0 1.0 14 14 1.1 1.0 10 10 1.1 1.0 Ghi chú: (*) dùng với tốc độ xe chạy thấp - Hàm lượng bitum nhựa lỏng thực tế cung cấp thay đổi không ± 10% với số quy định 84 - Sỏi nghiền dùng theo ý kiến kỹ sư cho cấp lưu lượng xe Khi sỏi sử dụng tỷ lệ chất dính kết phải tăng 10% Sơ đồ loại cấy đá (chipping) mặt đường cũ thể bảng 3.10 sau: Bảng 3.10 Bảng sơ đồ loại cấy đá (chipping) mặt đường cũ Cấy đá lớp, tưới - Đá dăm (6-20 mm) dính kết lần - Chất dính kết (Single dressing) - Mặt đường Cấy đá lớp, tưới - Đá dăm dính kết lần - Chất dính kết (Pad coat plus single - Đá dăm dressing) - Chất dính kết Cấy đá lớp, tưới dính kết lần (Racked – in – dressing) Cấy đá lớp kép, - Mặt đường - Đá dăm nhỏ - Đá dăm - Chất dính kết - Mặt đường - Đá dăm nhỏ tưới dính kết lần - Chất dính kết (Double dressing) - Đá dăm - Chất dính kết Cấy đá kẹp giữa: - Mặt đường - Đá dăm nhỏ lớp dính kết - Chất dính kết lớp đá - Đá dăm (Sandwich dressing) - Mặt đường b) Công nghệ cấy đá mặt đường • Mục đích: Ở nước Anh tất tuyến đường giao thông hạng nặng nhiều tuyến đường hạng nhẹ khác áp dụng công nghệ tạo nhám sử dụng cấy đá 85 cách rải lớp bê tông nhựa nóng thông thường sau rải lớp đá dăm bề mặt để hạn chế trượt bánh xe đường Vì mục đích Công nghệ tạo lớp đá dăm bề mặt lớp nhựa nóng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật • Yêu cầu vật liệu: Cốt liệu đá sử dụng cho công nghệ thường có đường kính danh nghĩa 14mm (20 mm - tốc độ thấp), độ kháng bóng PSV nhỏ yêu cầu tương ứng với cấp lưu lượng xe Các viên đá phải bọc nhựa trước rải • Công nghệ thi công cấy đá theo trình tự sau: + Rải lớp phủ mặt bê tông nhựa thông thường lớp mỏng mặt đường cũ, lu lèn sơ + Rải cốt liệu cấy đá bọc nhựa sau rải lớp mặt đá thông thường với tỷ lệ: 1,2 ÷ 1,9 kg/m2 cốt liệu có đường kính danh nghĩa 14mm; 1,9 ÷ 2.7 kg/m2 cốt liệu có đường kính danh nghĩa 20mm + Mặt đường phải san đầm lu bánh lốp (hoặc lốp máy san) để đạt ổn định độ chặt vị trí cốt liệu bọc nhựa Sơ đồ công nghệ thi công cấy đá (chipping) mặt đường bê tông nhựa thông thường biểu thị hình 3.18 sau: 86 Hình Các giai đoạn thi công cấy đá (chipping) mặt đường 3.3.3.3 Giải pháp 3: Hỗn hợp cấp phối chặt có tỷ lệ hạt thô lớn  Mục đích: Giải pháp hiểu lớp bê tông nhựa có hỗn hợp cấp phối chặt mà kích thước viên đá tuân theo quy luật định để tạo nên độ rỗng nhỏ với mục đích để tăng khả chịu lực mặt đường  Yêu cầu vật liệu hỗn hợp: Phải đảm bảo yêu cầu chung cốt liệu tạo nhám bảng 3.11 đây: Bảng 3.11 Yêu cầu chung cốt liệu tạo nhám 87 Giá trị độ kháng bóng PSV > 50 Trị số Los - Angeles Chỉ số dẹt LA < 20% FI < 20% Như nói, để tăng sức kháng trượt cho bề mặt đường cần phải chọn lựa cấp phối cho cốt liệu thô lộ bề mặt đường Do mà hỗn hợp cấp phối chặt phải chọn cấp phối cho phải có tỷ lệ lớn cốt liệu thô cốt liệu có kích thước lớn cho diện tích lớn cốt liệu thô lên mặt đường Hỗn hợp dùng cho đường có vận tốc không lớn yêu cầu độ nhám không cao Do mà mặt đường thiết kế lớp bê tông nhựa vừa đảm bảo khả chịu lực vừa đảm bảo sức kháng trượt Theo khuyến nghị nên sử dụng cấp phối chặt theo bảng 3.12 sau: Bảng 3.12 Cấp phối chặt dùng cho lớp tạo nhám Đường kính danh nghĩa Cỡ sàng (mm) 25,0 19,0 Lượng lọt qua sàng (%)  - 100 - 25 90 – 95 10 19 - 90 – 95 12,5 56 – 68 - 9,5 - 56 – 68 4,75 29 – 44 35 – 50 2,36 19 – 32 23 – 36 0,3 – 11 – 12 0,075 1–5 2–6 Công nghệ thi công: Như thi công lớp mặt đường bê tông nhựa thông thường (tham khảo quy trình thi công mặt đường bê tông nhựa 22TCN 249-98) 88 3.3.4 Đánh giá giải pháp tạo nhám Mục đích giải pháp công nghệ tạo nhám kể phải tạo nên cấu trúc bền mặt đường đảm bảo đủ độ nhám vi mô mà nhám vĩ mô cần thiết tương ứng với tốc độ xe chạy Như phân tích trên, giải pháp tăng cường nhám phải đảm bảo chiều sâu rắc cát H ≥ 0.45 mm nhằm mục đích xe lưu thông tuyến đường với vận tốc ≥ 80Km/h; Giá trị kháng trượt đo lắc Anh SRT ≥ 65 Thông thường, việc tăng cường nhám mặt đường làm cho giá thành công trình đắt (bù vào tai nạn giao thông giảm), việc thiết kế tạo nhám phải tiến hành cẩn thận, đảm bảo trì độ nhám vi mô vĩ mô yêu cầu thời hạn (tuổi thọ) làm việc lớp tạo nhám 3.3.4.1 Thiết kế tuyển chọn vật liệu Để tăng cường độ nhám, hỗn hợp đá nhựa cần phải thiết kế, tuyển chọn mặt: chất lượng cốt liệu, chất lượng chất dính kết bitum; Tỷ lệ phối hợp cốt liệu hàm lượng bitum cho đạt đủ độ nhám vi mô vĩ mô cần thiết thông qua tiêu H SRT nêu Sau cần thiết phải ý đến giải pháp công nghệ để đảm bảo đạt lớp mặt mong muốn  Về chất lượng cốt liệu: Như phân tích phần trước, cần phải tuyển chọn vật liệu đá có độ chống mài mòn cao (Ryolit ), cường độ kháng nén cao, hàm lượng hạt dẹt thấp (FI < 20), độ mài mòn Los Angeles thấp (LA < 20), hạt phải vuông vắn nhằm tăng độ nhám vi mô Tất điều làm cho giá thành cốt liệu cao so với giá thành thông thường  Vấn đề lựa chọn tỷ lệ, thành phần hạt cốt liệu, hàm lượng bitum: Để tạo hỗn hợp rải có độ nhám vĩ mô cần thiết cần phải đặc biệt ý Nhìn chung giải pháp đạt tiêu chuẩn này, giải pháp thứ cần phải ý đặc biệt để tạo nên kết cấu bề mặt có độ nhám vĩ mô đủ lớn  Về mặt lượng chất kết dính bitum: Chất kết dính bitum điều đáng bàn Để đảm bảo mặt đường có độ nhám cao trì suốt thời hạn phục vụ (> 10 năm), phải tuyển chọn vật liệu với giá thành cao Vì chất lượng nhựa không đảm bảo thời gian ngắn với nhiệt độ cao vào mùa hè Việt Nam liệu màng nhựa có mềm bít lỗ rỗng làm giảm độ nhám vĩ mô hay không? Và lúc vai trò 89 lớp tạo nhám có phát huy tác dụng không? Đó điều mà người tham gia công tác làm đường cần phải quan tâm, nghiên cứu đánh giá Việc sử dụng nhựa đường bitum có cải thiện, tăng khả dính bám, ổn định nhiệt để xây dựng lớp tạo nhám đường cao tốc khuyến nghị sử dụng nhiều nơi giới, giải pháp 3.3.4.2 Lựa chọn giải pháp Ba giải pháp tăng cường nhám nêu đánh giá có hiệu tùy thuộc vào điều kiện cụ thể kinh tế - kỹ thuật mà lựa chọn cho hợp lý  Giải pháp 1: Lớp phủ mỏng hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở có sử dụng nhựa đặc biệt Giải pháp thường sử dụng đường cao tốc, mà lớp chịu lực bê tông nhựa phía chế tạo từ cốt liệu đá thông thường địa phương (chất lượng không cao để làm lớp tạo nhám) Một lớp phủ mỏng tạo nhám tỏ kinh tế Ngoài phương pháp thường dùng để phủ đường cao tốc, đường trục bị mòn qua thời gian sử dụng  Giải pháp 2: Cấy đá (chipping) Công nghệ tỏ có hiệu có sử dụng nhựa cải thiện Công nghệ cấy đá đặc biệt kinh tế đường trục chính, đường có trục xe chạy cao thành phố Giải pháp có giá thành thấp so với giải pháp nhiên thời gian sử dụng so với giải pháp  Giải pháp 3: Hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối chặt có tỷ lệ cốt liệu thô lớn Công nghệ sử dụng đường cao tốc xây dựng trực tiếp vừa làm lớp chịu lực vừa làm lớp tạo nhám Nếu sử dụng cốt liệu đá tuyển chọn chất lượng cao nhựa cải thiện, giá thành công trình đắt, chất lượng cao (nhưng cần phải thiết kế cho đạt độ nhám vĩ mô yêu cầu mà không làm cho hỗn hợp bê tông có độ rỗng vượt tiêu cho phép) Nếu không sử dụng nhựa cải thiện độ bền nhám chắn suy giảm, dẫn tới không hiệu (chỉ số chiều sâu trung bình cát H(mm) số lắc SRT lúc thi công không phản ánh chất lượng bề mặt giảm nhanh qua thời gian) 90 3.3.5 Kiến nghị đề xuất giải pháp công nghệ tạo nhám sử dụng Việt Nam - Cần phải xem xét kỹ lưỡng trước lựa chọn giải pháp tạo nhám Giải pháp tạo nhám lớp phủ mỏng hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở có sử dụng nhựa đặc biệt tỏ hợp lý hiệu Nhưng giá thành đắt, nhựa polime độc quyền, điều kiện Việt Nam áp dụng thử nghiệm - Giải pháp cấy đá (chipping) giải pháp kinh tế sử dụng nhiều nơi (nhưng chất lượng tuổi thọ tất nhiên không giải pháp 1) Để hoàn thiện công nghệ cần có đầu tư nghiên cứu định Việc lựa chọn kích cỡ đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Bản chất lớp mặt cũ, lưu lượng xe, loại đá, loại nhựa, Ngoài công nghệ thiết bị phun nhựa đảm bảo đồng phải đầu tư - Để hoàn thiện công nghệ thiết kế vật liệu lớp phủ có độ nhám cao, đánh giá chất lượng đường theo tiêu chuẩn nhám cần thiết phải đầu tư thiết bị thử nghiệm phòng trường Phải phân tích chi tiết, đánh giá hiệu loại thiết bị thí nghiệm đánh giá nhám, đề xuất thiết bị phù hợp với trình độ công nghệ Việt Nam 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường tuyến đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ 1” tập trung giải nội dung mà mục tiêu nghiên cứu đề ra: - Nghiên cứu lý thuyết độ nhám mặt đường - Các giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường đảm bảo an toàn giao thông - Kết đo đạc độ nhám tuyến đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ đoạn Km0 +000 - Km6+400 phương pháp rắc cát - Các giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường cho tuyến đường  Đồng thời rút số kết luận có ý khoa học ý nghĩa thực tiễn sau: - Tai nạn giao thông đường có liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến yếu tố độ nhám mặt đường Đây tiêu kỹ thuật quan trọng đường ô tô khai thác nhằm đảm bảo an toàn giao thông xe chạy với tốc độ cao - Bản chất độ nhám mặt đường chủ yếu bao gồm hai thành phần: nhám vĩ mô nhám vi mô, có vai trò tạo nên sức kháng trượt mặt đường hay hệ số bám lốp xe mặt đường Chỉ số kháng bóng vật liệu đá PSV tiêu quan trọng thiết kế tạo nhám Ngoài xe chạy với tốc độ cao mặt đường bị đọng nước nguy hiệu ứng màng nước xuất hiện, làm suy giảm sức bám bánh xe với mặt đường nguy hiểm cho an toàn giao thông - Vấn đề độ nhám mặt đường phương pháp thí nghiệm xác định để đánh giá nhám yêu cầu vật liệu thiết kế tạo nhám yêu cầu cần thiết cấp bách nước ta Phải đầu tư đồng nghiên cứu đầy đủ, chi tiết để xác định đánh giá tổng thể nhám Đồng thời sâu tìm hiểu phân tích, đánh giá số giải pháp công nghệ tăng cường độ nhám mặt đường sử dụng rộng rãi giới để đề xuất giải pháp khả thi áp dụng Việt Nam - Nhìn chung, độ nhám trạng đường nước ta thấp Cần thiết phải ý đến giải pháp cải thiện nhám để tăng khả an toàn giao thông Ưu tiên đường trục chính, đoạn đường đèo dốc, đoạn đầu cầu, nút giao thông, trạm thu phí, … Các giải pháp tăng cường độ nhám phải tuyển chọn kỹ vật liệu, giải pháp cần có nhựa cải thiện đặc biệt Giải pháp xây dựng lớp phủ mỏng hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối hở có sử dụng nhựa cải thiện tăng nhám tỏ hợp lý hiệu quả, điều kiện Việt Nam nắng nóng mưa nhiều 92  Đề xuất giải pháp Kết tổng hợp xác định độ nhám mặt đường tuyến đường nối vành đai Ninh Phúc với Quốc lộ (Km0.00-:-Km6.00+400) phương pháp rắc cát: Độ nhám (chiều sâu cấu Lý trình trúc vĩ mô trung bình) Đặc trưng độ Phạm vi áp dụng nhám H0.19 tb,mm Rất Không nên áp tuyến) Km0+218.5 – Km283.5 (phải tuyến) 0.18 nhẵn Rất dụng Không nên áp Km3+170 – Km3+210 (trái tuyến) 0.19 nhẵn Rất dụng Không nên áp Km4+105 – Km4+184.5 (trái tuyến) 0.19 nhẵn Rất dụng Không nên áp 0.3 – 0.33 nhẵn Nhẵn dụng V ≤ 60 Km/giờ 0.36 Nhẵn 60≤ V