4_Chuong 4_Cong tac dam nen dat nen duong

Chương - Công tác đầm nén đất đường Chương : CÔNG TÁ TÁC ĐẦ ĐẦM NÉ NÉN ĐẤ ĐẤT NỀN ĐƯỜ ĐƯỜNG KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TÁC ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG - Đầm nén đất đường trình tác dụng tải trọng tức thời tải trọng chấn động để xếp lại hạt đất, đẩy hạt nhỏ lấp đầy khe hở hạt lớn, làm tăng bề mặt tiếp xúc hạt, nhằm mục đích cải thiện kết cấu đất, đảm bảo cho đường đạt độ chặt cần thiết, ổn định tác dụng tải trọng thân, tải trọng xe chạy nhân tố khí hậu thời tiết Trước đầm nén Sau đầm nén VAI TRÒ CỦA CÔNG TÁC ĐẦM NÉN Nâng cao cường độ đường ⇒ giảm chiều dày kết cấu áo đường Tăng cường sức kháng cắt đất ⇒ nâng cao độ ổn định mái taluy đường ⇒ tăng độ dốc mái taluy đắp, giảm khối lượng công tác đắp đất, giảm diện tích đường chiếm chỗ Giảm tính thấm nước mao dẫn đất ⇒ nâng cao tính ổn định đất nước giảm độ co rút đất bị khô hanh, tăng cường ổn định cường độ đường Chương - Công tác đầm nén đất đường Tốc độ hiệu đầm nén phụ thuộc : - Loại đất đắp - Trạng thái đất - Chiều dày lớp đất đầm nén - Phương tiện phương pháp đầm nén - Tính chất móng § 4.1 LÝ LUẬ LUẬN CƠ BẢ BẢN CỦ CỦA CÔNG TÁ TÁC ĐẦM NÉ NÉN ĐẤ ĐẤT NỀ NỀN ĐƯỜ ĐƯỜNG KHÁI NIỆM ĐỘ CHẶT YÊU CẦU • Khái niệm độ chặt yêu cầu: Đầm nén trình tác dụng phương tiện đầm nén nhằm làm giảm thể tích khí đất đến mức độ thỗ mãn u cầu cường độ ổn định đất, đảm bảo cho đường đạt độ chặt cần thiết ⇒ Độ chặt yêu cầu độ chặt cần thiết đất đảm bảo cho đường thoã mãn yêu cầu cường độ ổn định cường độ Chương - Công tác đầm nén đất đường KHÁI NIỆM ĐỘ CHẶT YÊU CẦU • Các phương pháp xác định độ chặt yêu cầu: - Phương pháp xác định theo độ chặt tự nhiên đất đào - Phương pháp xác định theo hệ số thẩm thấu - Phương pháp xác định theo hệ số độ chặt tương đối - Phương pháp xác định theo đường cong nén - Phương pháp xác đinh theo công đầm nén tiêu chuẩn XÁC ĐINH ĐỘ CHẶT YÊU CẦU THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẦM NÉN TIÊU CHUẨN • Mục đích thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn : - Xác định độ chặt độ ẩm tốt đất (Độ chặt độ ẩm đạt thực tế đầm nén lớp đất dày 10 ~ 15 cm máy lu loại vừa có độ ẩm gần với độ ẩm giới hạn dẻo W ≈ 0,6W nh) • Phương pháp thí nghiệm : - 22 TCN 333-06 - AASHTO T99-93 (T180-93) THIẾT BỊ ĐẦM NÉN TIÊU CHUẨN Chương - Công tác đầm nén đất đường THƠNG SỐ KỸ THUẬT THEO 22 TCN 333-06 Ph−¬ng pháp đầm nén Thông số kỹ thuật Đầm nén tiêu chuẩn (Phơng pháp I) Ký hiệu phơng pháp I-A Đầm nén cải tiến (Phơng pháp II) I-D Trọng lợng chày (kg) II-A 2,5 Chiều cao rơi (mm) 305 Loại cối §−êng kÝnh cña cèi (mm) II-D 4,54 457 Cèi nhá Cèi lín Cèi nhá Cèi lín 101,6 152,4 101,6 152,4 ChiÒu cao cèi (mm) 116,43 4,75 19,0 4,75 Sè lớp đầm Cỡ hạt lớn đầm (mm) 3 19,0 Số chày đầm/ lớp 25 56 25 56 Công đầm nén (KN.m/m3) 600 600 2700 2700 Khối lợng mẫu xác định độ ẩm,g 100 500 100 500 NG CONG M NẫN TIấU CHUN Biểu đồ đầm chặt Khối lợng thể tích khô (g/cm3) 1.80 1.78 1.76 1.752 1.74 1.736 1.726 1.72 1.70 1.68 1.675 1.662 1.66 1.64 1.62 1.60 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 §é Èm W (%) K - hệ số đầm nén (độ chặt K) K= γ yc γ dmax ĐỘ CHẶT YÊU CẦU CỦA ĐẤT NỀN ĐƯỜNG (THEO TCVN 4054-05) Phạm vi (theo chiều sâu) yêu cầu độ chặt khác đường - 0,3 m kể từ đáy áo đường - Tiếp theo phạm vi hết 1,2m kể từ mặt áo đường - Phần đắp lại - Phần đắp lại ngập nước Độ chặt yêu cầu K, tương ứng loại đường Nền đắp Nền không đào, không đắp, đào, đắp đường cũ cải tạo ≥ 0,98 (0,98 ÷ 1,0) ≥ 0,98 (0,98 ÷ 1,02) ≥ 0,95 (≥ 0,98) ≥ 0,90 (0,90 ÷ 0,95) ≥ 0,90 (≥ 0,95) ≥ 0,95 (≥ 0,95) 1) Trị số ngoặc áp dụng đường cao tốc 2) Trường hợp dùng phương pháp đầm nén theo tiêu chuẩn AASHTO cải tiến trị số độ chặt yêu cầu cho bảng giảm 5% Chương - Cơng tác đầm nén đất đường CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ĐẦM NÉN Loại đất thành phần cấp phối đất : Các loại đất khác có ảnh hưởng khác đến hiệu đầm nén Ảnh hưởng độ ẩm đất rời đến hiệu đầm nén đất dính Đất dính Đất rời Thành phần cấp phối đất : (theo 22 TCN 304-03) Thành phần lọt qua mắt sàng vuông (%) Loại cấp phối 50,0 mm (2”) 25,0 mm (1”) 9,5 mm (3/8”) 4,75 mm (No4) 2,0 mm (No10) 0,425 mm (No40) 0,075 mm (No200) A 100 - 30 - 65 25 - 55 15 - 40 - 20 2-8 B 100 75 - 95 40 - 75 30 - 60 20 -45 15 - 30 - 20 C - 100 50 - 85 35 - 65 25 - 50 15 - 30 - 15 D - 100 60 - 100 50 - 85 40 - 70 25 - 45 - 20 E - 100 - 55 - 100 40 - 100 20 - 50 - 20 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ĐẦM NÉN Độ ẩm : ⇒ điều kiện hao phí cơng đầm nén nhau, đầm nén độ ẩm tốt Wo cho độ chặt ln nht (W < Wo) Biểu đồ đầm chặt 1.80 Kh ối lợ ng th ể tích khô (g /cm 3) - Khi W < Wo : độ ẩm đất tăng → độ chặt đạt tăng - Khi W > Wo : độ ẩm đất tăng → độ chặt đạt giảm (W = Wo) 1.78 1.76 1.752 1.74 1.736 1.726 1.72 1.70 1.68 1.675 1.662 1.66 1.64 1.62 1.60 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 §é Èm W (%) (W > Wo) Chương - Công tác đầm nén đất đường CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƠNG TÁC ĐẦM NÉN Cơng đầm nén : Với loại đất, thay đổi số cơng đầm nén trị số độ ẩm tốt độ chặt lớn thay đổi ⇒ Với loại đất, tăng công đầm nén (tăng trọng lượng búa, thay đổi chiều cao rơi, tăng số lần rơi, ) trị số độ ẩm tốt W giảm xuống, trị số độ chặt lớn tăng lên Ảnh hưởng công đầm nén đến dung trọng khô đất đầm nén Thay đổi số lần rơi búa Thay đổi trọng lượng búa Ảnh hưởng độ ẩm tốt đến độ ổn định cường độ đất đường ẩm ướt Sự thay đổi độ chặt δ môđun biến dạng E trước sau ẩm ướt Đầm nén đất đường độ ẩm độ ẩm tốt đến độ chặt lớn đường khó thấm nước, ổn định tác dụng nước Chương - Công tác đầm nén đất đường Ảnh hưởng chế độ thủy nhiệt đường trị số độ ẩm tốt Khi số ngày ẩm ướt ≥ ngày đầm nén độ ẩm tốt cho cường độ lớn Nếu đầm nén độ ẩm W < W độ chặt yêu cầu cường độ đất sau đầm nén lớn, cường độ cao khơng ổn định giảm xuống nhanh đường bị ẩm ướt lâu ngày Trường hợp đầm nén độ ẩm W < W0 Để đảm bảo ổn định, độ chặt đất đầm nén độ ẩm W < W phải đạt đến mức cho lượng khơng khí cịn lại đất giống đầm chặt độ ẩm tốt nhất, γ yc = γ opt yc 100 + ∆W0 100 + ∆W Trong : γyc - độ chặt yêu cầu đầm nén đất khô (W 20T: β = 0,3; Lu lốp < 20T : β = 0,25) δmax - độ chặt lớn đất δ0 - độ chặt ban đầu đất LU CHÂN CỪU vấu (4 – 6cm) Cấu tạo bánh lu Lu tự hành Lu kéo theo Ưu, nhược điểm phạm vi sử dụng lu chân cừu Ưu điểm : - Vì áp lực đầu khối chân cừu lớn nên độ sâu ép chặt lu chân cừu thường lớn lu bánh cứng có trọng lượng - Độ chặt lớp đất đầm nén tương đối đều, liên kết lớp chặt chẽ Nhược điểm : Phần lớp đất đầm nén bị xới tơi trượt dẻo chân cừu tác dụng (chiều dày lớp đất bị xới tơi phụ thuộc chiều dài vấu) Phạm vi sử dụng : Thích hợp để lu loại đất dính đất kết hịn Khơng thích hợp lu lèn đất sét mềm ẩm, cát khô rời đá hịn 13 Chương - Cơng tác đầm nén đất đường LU RUNG (LU CHẤN ĐỘNG) LU RUNG (LU CHẤN ĐỘNG) Nguyên lý : Thông qua thiết bị gây chấn động (nguồn chấn động), làm cho lực cản di chuyển hạt đất giảm nhỏ (thậm chí “mất hết” “hố lỏng” chấn động), từ làm cho hạt đất dịch chuyển tương đối tác dụng trọng lực lực quán tính chấn động để tới vị trí chặt chẽ Chênh lệch khối lượng hạt đất lớn, liên kết hạt yếu dịch chuyển hạt phát sinh nhanh chóng Do đó, hạt lớn, kích cỡ khơng đồng đều, đất dính hiệu đầm nén tác dụng chấn động tốt Tác dụng làm chặt vật liệu chấn động phụ thuộc vào thông số : tần số biên độ dao động, gia tốc tác dụng lên hạt đất (tỷ lệ với biên độ bình phương tần số), tải trọng tác dụng lên đất, (Khi đầm nén đường, biên độ thích hợp từ 1,5 ÷ 2,0 mm, tần suất từ 25 ÷ 35Hz ) Đặc tính sử dụng lu rung lu lèn đất đường Loại đất Phạm vi sử dụng - Đất hạt mịn (Á sét, sét), - Lu phẳng hàng ngày chỗ đào lấy đất lu cát bụi cát lẫn sét đắp - Cát có cấp phối hạt - Khá thích hợp xấu - Cát có cấp phối hạt - Rất thích hợp tốt - Cấp phối có tính dẻo dính - Thích hợp độ dẻo thấp, chiều dày lớn - Cấp phối xấu - Có nguy gây phân tầng - Cấp phối tốt - Rất thích hợp - Hỗn hợp có cỡ hạt lớn, - Rất có hiệu dùng loại nặng đất phấn đất vôi cứng 14 Chương - Công tác đầm nén đất đường Thay đổi dung trọng khô cát theo chiều sâu số lượt đầm nén (After D'Appolonia et al., 1969) ĐẦM CHẤN ĐỘNG 350 txm energy per blow (120 tons dragline) 1600 txm energy per blow (TRIPOD) ĐẦM CHẤN ĐỘNG Energy = 15 tons * 20m * (8 – 10 blows) Deep dynamic compaction (loose soil): 5~10m 15 Chương - Công tác đầm nén đất đường ĐẦM CHẤN ĐỘNG ĐẦM BÚA THỦY LỰC Đường kính đầm : 1,5 m Lực nén : 10 T (đường lăn, sân đỗ) Lực nén : T (đường ô tô) Chiều sâu đầm nén hiệu (đất yếu ): – (m) Test Results of SPT and DCPT N d Value N V alu e 10 20 30 40 50 60 0 -1 -1 -2 -2 -3 20 40 60 80 100 120 G.W T -6 P re-In v es tig atio n A fte r st T a m p in g A fte r n d T a m p in g Depth (m) Depth (m) 180 -4 -5 -8 160 -3 G W T -4 -7 140 -5 -6 -7 -8 -9 -9 -1 -10 -1 -11 Pre-Investigation After 1st Tamping After 2nd Tamping (Heavy Hydraulic Hammer Area) 16 Chương - Công tác đầm nén đất đường ĐẦM BÀN Là loại máy điều khiển đẩy tay cách dùng máy nổ, máy ép, dùng điện để làm động lực tạo chuyển động lên xuống lặp lại khối đầm (khối đầm nặng khoảng 0,75 đến 1,5 tấn), liên tục tác dụng xung kích vào lớp đất Thích hợp cho việc đầm nén đắp đất đầu cầu, đắp đất hai bên cống, chỗ đắp phân tán ĐẦM CÓC Đầm cóc : loại máy đầm xung kích nhỏ đẩy tay, động tác đầm cóc nhảy Thường dùng để đầm nén chỗ khối lượng (phân tán), đầm nén hào rãnh dài, hẹp, đắp chỗ mép, góc § 4.4 KỸ THUẬ THUẬT ĐẦ ĐẦM NÉ NÉN ĐẤ ĐẤT NỀ NỀN ĐƯỜ ĐƯỜNG 17 Chương - Công tác đầm nén đất đường KIỂM TRA ĐỘ ẨM TRƯỚC KHI LU LÈN Nếu độ ẩm W < W0 : - Tưới thêm nước để W = W - Trường hợp thiếu nước + dùng công cụ đầm nén có tải trọng nặng + giảm chiều dày lớp đất đầm nén + đào lấy đất sâu để đắp + rút ngắn thời gian khâu rải lu lèn (rút ngắn đoạn thi công) Nếu độ ẩm W > W0: để tránh tượng “cao su” Trước đắp cần : - Chờ cho đất khô - Dùng máy san xới để xới cho đất nhanh khô - Trộn thêm vào đất vơi bột (2 ÷ 3% so với trọng lượng đất) ng h p l p móng có đ m l n : + Có thể gia cố trước móng + Dùng tro bay đất đắp tốt đắp thành lớp xen kẻ (mỗi lớp tro bay dày 20 cm, đất đắp dày 40 cm) + Không nên dùng công cụ đầm nén loại nặng + Không nên đầm nén nhiều lần làm đất trở thành đất gần bão hoà, giảm cường độ Tr LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ LU LÈN Tải trọng lu : - Giai đoạn đầu dùng lu nhẹ (6 – tấn), sau tăng dần tải trọng lu (8 – 10 tấn, 10 – 12 tấn) Tốc độ lu : + Giai đoạn đầu : lu với tốc độ thấp (1,5 – 2,5 km/h) + Giai đoạn : lu với tốc độ cao (2,0 – 4,0 km/h) + Giai đoạn cuối : giảm tốc độ lu (1,75 – 2,25 km/h) Chiều dài đoạn lu : 50 – 100m Chiều dày lớp đất lu lèn : + Lớn chiều dày tối thiểu hmin (hmin = 10-12cm) + Nhỏ chiều dày tối đa hmax Kỹ thuật lu : - Lu từ vào trong, từ thấp đến cao - Lượt lu đầu tiên, cách mép đường 50cm - Các vệt lu chồng lên 15 – 20 cm 18 Chương - Công tác đầm nén đất đường LỰA CHỌN PHƯƠNG TIỆN ĐẦM NÉN (TCVN 9436-2012) LỰA CHỌN PHƯƠNG TIỆN ĐẦM NÉN (TCVN 9436-2012) CHIỀU DÀY SAN RẢI ĐẤT TRƯỚC KHI ĐẦM NÉN (TCVN 9436-2012) 19 Chương - Công tác đầm nén đất đường Sơ đồ lu lèn a) Sơ đồ lu khép kín (lu kéo theo) b) Sơ đồ lu thoi (tự hành) Một số tượng cần lưu ý trình lu : - Đất đường bị nứt bánh lu (V, w, h) - Hiện tượng “cao su” TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT LU LÈN P= T K tg L  L + 0,01L  + t q  Nβ  V   (km / ca) Trong : T - thời gian làm việc ca (T = 7h) Ktg - hệ số sử dụng thời gian (Ktg = 0,85) L - chiều dài đoạn lu lèn (km) V - tốc độ lu lèn (km/h) tq - thời gian quay đầu đổi số (tq = 0,6 phút) = 0,01 h N - tổng số hành trình lu cần thiết (xác định dựa vào sơ đồ lu số lượt lu yêu cầu) β - hệ số xét đến ảnh hưởng lu chạy khơng xác KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LU LÈN Kiểm tra trình thi cơng : - Kiểm tra máy móc thiết bị thi công : số lượng lu, tải trọng lu, - Kiểm tra vật liệu đầm nén : chất lượng, độ ẩm, chiều dày san rãi, - Kiểm tra việc thực sơ đồ lu, tốc độ lu - Kiểm tra tình trạng lớp vật liệu bề mặt trình lu - Kiểm tra chất lượng cơng tác bù phụ, hình dạng bề mặt lớp VL lu Kiểm tra sau thi cơng : - Kiểm tra kích thước hình học (độ dốc ngang, chiều rộng, cao độ,.) - Kiểm tra chất lượng lu lèn (độ chặt, cường độ) 20 Chương - Công tác đầm nén đất đường KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LU LÈN Công tác kiểm tra, nghiệm thu (TCVN 9436-2012): - Kích thước hình học Công tác kiểm tra, nghiệm thu (TCVN 9436-2012): - Kích thước hình học (tiếp theo) Cơng tác kiểm tra, nghiệm thu (TCVN 9436-2012): - Kích thước hình học (tiếp theo) 21 Chương - Công tác đầm nén đất đường Công tác kiểm tra, nghiệm thu (TCVN 9436-2012): - Độ chặt yêu cầu Công tác kiểm tra, nghiệm thu (TCVN 9436-2012): - Sức chịu tải CBR Các phương pháp kiểm tra độ chặt đường Phương pháp dao vòng: Dụng cụ & Phương pháp lấy mẫu 22 Chương - Công tác đầm nén đất đường Các phương pháp kiểm tra độ chặt đường Phương pháp rót cát : Các phương pháp kiểm tra độ chặt đường Phương pháp dùng bao màng mỏng : Các phương pháp kiểm tra độ chặt đường Phương pháp dùng thiết bị đo phóng xạ: 23