Công Ty TNHH Tư Vấn Xây Dựng Nhất Nguyên

TIÊU CHUẨN NGÀNH 22 TCN 274-2001 CHỈ DẪN KỸ THUẬT THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM CHƯƠNG XEM XÉT CHUNG VỀ PHẦN THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 1.1 GIỚI THIỆU Thiết kế kết cấu mặt đường nhằm xác định tồn lớp mặt đường, móng móng cho phù hợp với điều kiện cụ thể dự án Sự tổ hợp vật liệu nằm phía đất (lớp tạo phẳng) thường xem phần kết cấu Theo “Hướng dẫn thiết kế kết cấu mặt đường AASHTO” lớp xem “kết cấu mặt đường” Thiết kế kết cấu mặt đường thực khơng phải nhóm khoa học xác Nó bao gồm nhiều biến số làm cho khơng thể tính xác cơng thức tốn học túy lý thuyết Hướng dẫn thiết kế tiêu chuẩn thiết kế trình bày dựa lượng thơng tin lớn gồm có: lý thuyết tính tốn, nghiên cứu thí nghiệm phòng, đoạn thực nghiệm: nghiên cứu vật liệu, phương pháp thiết bị có lẽ yếu tố quan trọng xem xét tính phục vụ kết cấu Thiết kế kết cấu cuối phải dựa số liệu khảo sát kỹ lưỡng điều kiện cụ thể dự án gồm vật liệu, điều kiện môi trường, giao thông, vấn đề kinh tế chu kỳ tuổi thọ, vấn đề tính phục vụ kết cấu dự án tương tự điều kiện tương tự vùng Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành nhằm đưa phương pháp tiêu chuẩn thiết kế hoàn thiện, có sử dụng thành tựu tiên tiến vật liệu công nghệ Việc đề xuất ý tưởng nhằm ứng dụng vật liệu công nghệ thiết kế, thi công, tu kỹ thuật vật liệu kết cấu khuyến khích Nghiên cứu thay đổi đề nghị tiêu chuẩn thiết kế cần gửi lên Vụ khoa học công nghệ (DOST) – Bộ GTVT Quyển “Hướng dẫn thiết kế kết cấu mặt đường” AASHTO tài liệu hướng dẫn tổng quát, hữu ích công tác thiết kế kết cấu mặt đường Cuốn hướng dẫn thiết kế AASHTO đội ngũ chuyên gia công nhận Mỹ soạn thảo với nhiều liệu thu thập từ số bang Giải pháp thiết kế mặt đường tiêu chuẩn dựa theo hướng dẫn AASHTO 1.2 MỤC TIÊU THIẾT KẾ Trừ kết cấu thực nghiệm dùng để nghiên cứu, kết cấu nói chung phải thiết kế, sử dụng phương pháp tiêu chuẩn nêu Điều nhằm bảo đảm đủ cường độ độ bền cơng trình để chịu tải trọng xe cộ dự báo suốt thời kỳ thiết kế dự án Các giải pháp thiết kế (mặt đường cứng mềm) phải xem xét dự án cho phù hợp với điều kiện cụ thể Nói chung, thiết kế kinh tế định phải dựa vào “chi phí chu kỳ tuổi thọ” gồm chi phí ban đầu, chi phí tu bảo dưỡng chi phí khơi phục suốt chu kỳ tuổi thọ lựa chọn Chúng ta chọn phương pháp thiết kế, nhiên phải phụ thuộc vào điều kiện riêng dự án như: độ lún dự báo không đồng đều, đất có tính trương nở cao, nước ngầm, khả có sẵn vật liệu, loại mặt đường xe lân cận thiết bị giao thông, xem xét lưu lượng xe, xây dựng phân kỳ, quy mô dự án yếu tố khác Do vài điều kiện nêu làm tăng chi phí, chúng trở thành yếu tố phân tích chi phí chu kỳ tuổi thọ Chương bàn việc lựa chọn loại mặt đường bước cụ thể để tiến hành phân tích kinh tế 1.3 CÁC YẾU TỐ KẾT CẤU CHÍNH CỦA PHẦN XE CHẠY Các yếu tố kết cấu phần xe chạy hình 1.1 Những đặc điểm kích thước loại mặt đường khác nhau, cách xử lý bề mặt, lớp móng trên, móng thường sử dụng bàn bạc đưa mục hình tương ứng phần sau Hệ thống nước kết cấu tiêu chuẩn đưa sơ đồ chương chi tiết hóa vẽ tiêu chuẩn Các yêu cầu riêng vật liệu mô tả quy định tiêu chuẩn thi cơng Hình 1.1 CHƯƠNG CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 2.1 CÁC THƠNG TIN CẦN TRÌNH CỤC GIÁM ĐỊNH VÀ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG Dưới hướng dẫn thơng tin cần trình lên cục GĐ QLCL thiết kế kết cấu mặt đường: (1) Báo cáo địa chất báo cáo vật liệu Một báo cáo địa chất báo cáo vật liệu tất dự án phải gửi lên Cục GĐ QLCL trước trình thiết kế (2) Phê duyệt Cục GĐ QLCL Phải gửi thiết kế với thư đồ dự án lên Cục GĐ QLCL Trong thư phải nêu rõ thời kỳ thiết kế, môđun đàn hồi (M k) đất nền, môđun đàn hồi chọn cho thiết kế phần kết cấu số tải trọng trục tương đương cho xe thiết kế đoạn thiết kế Tất tài liệu đính kèm lớn khổ giấy A-4 phải đóng theo khổ giấy A-4 (210mm x 297mm) (3) Các thiết kế phí tiêu chuẩn thiết kế đặc biệt Các thiết kế phi tiêu chuẩn thiết kế “đặc biệt” nhằm thỏa mãn điều kiện đặc biệt dự án mục đích nghiên cứu phải chứng minh trình để phê duyệt Khi trình phải gửi kèm hai gồm kết cấu thiết kế đề xuất đồ vùng đường qua Trong thư trình phải nêu rõ thời kỳ thiết kế, mô đun đàn hồi đất nền, môđun đàn hồi chọn cho thiết kế kết cấu, tải trọng trục đơn tương đương theo xe áp dụng cho đoạn kết cấu, thuyết minh cho thiết kế phi tiêu chuẩn đặc biệt (4) Lựa chọn loại mặt đường Phải tiến hành phân tích chi phí cho chu kỳ phục vụ việc lựa chọn loại mặt đường dự án xây dựng với tải trọng trục đơn tương đương lớn 2.000.000 Một đầy đủ tài liệu loại mặt đường duyệt phải đệ trình hồ sơ để tham khảo Tài liệu đệ trình phải gồm thông tin giống thông tin yêu cầu điều 2.1 (2) Ngoài phải gửi kèm liệu yêu cầu phần dẫn thuộc chương 7-lựa chọn loại mặt đường (5) Sửa đổi sau Bất kỳ thay đổi kết cấu phải đệ trình phù hợp với dẫn nói có tham khảo kỹ gốc CHƯƠNG CÁC SỐ LIỆU VỀ GIAO THÔNG CHO THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 3.1 GIỚI THIỆU Mục tiêu thiết kế kết cấu mặt đường đưa kết cấu móng mặt đường đủ bền ổn định, với mức tu tối thiểu đường đảm bảo chịu tải trọng xe suốt thời kỳ thiết kế Phần thảo luận yếu tố xem xét trình thiết kế bước tiến hành dự báo giao thông để thiết kế “kết cấu mặt đường” kết cấu cho dự án cụ thể Kết cấu mặt đường thiết kế để đảm bảo lượng giao thông dự báo trước có xem xét đến tăng trưởng lưu lượng giao thông quy đổi dòng xe hỗn hợp tải trọng trục đơn tương đương 80kN (ESALs) xảy thời kỳ thiết kế Ảnh hưởng xe khách, xe tải nhỏ xe tải trục đến tuổi thọ mặt đường nhỏ xe tải nguyên nhân làm giảm tuổi thọ mặt đường Khi thiết kế kết cấu mặt đường yêu cầu thông tin giao thông gồm tải trọng trục, kiểu trục xe số lần tác dụng Việc ước tính tải trọng trục đơn tương đương yếu tố để thiết kế Nếu tính tốn khơng tải trọng trục đơn tương đương tuổi thọ đường bị rút ngắn đáng kể ngược lại lưu lượng xe tính tốn vượt q mặt đường thiết kế dày dẫn đến kết cấu mặt đường khơng kinh tế Kết thí nghiệm đường AASHTO cho thấy tác dụng gây hư hại trục xe thể số lần tác dụng tải trọng trục xe tương đương 80kN Ví dụ lần tác dụng tải trọng trục đơn 53 kN gây hư hại tương đương 0,23 lần tải trọng trục đơn 80kN, nói cách khác lần tác dụng tải trọng đơn 53kN gây hư hại (hoặc làm giảm lực phục vụ) tương đương lần tác dụng tải trọng trục đơn 80kN Khái niệm tương đương áp dụng để chuyển đổi dòng xe tải hỗn hợp có tải trọng trục trục xe khác tải trọng chung, tải trọng trục xe tương đương 80kN ESAL Dòng xe tải hỗn hợp thời kỳ thiết kế dự án phải chuyển đổi số lần tác dụng trục xe đơn tương đương 80kN để thiết kế kết cấu mặt đường Yếu tố tương đương tải trọng dùng Việt Nam có liên quan đến tỉ số tải trọng trục đưa so với tải trọng trục tiêu chuẩn 80kN tăng lên tới lũy thừa 4.5 L f = ( L / L80 kN ) 4,5 Ví dụ, xe có tải trọng trục 20 kN có hệ số tương đương 0.0020, tải trọng trục 100kN tương đương với 2,73 tải trọng trục 80 kN Thật việc tiến hành dự báo lượng xe tải cho mục đích thiết kế kết cấu mặt đường khơng phải ln ln theo phép dự đốn tuyến tính giản đơn số liệu có sẵn Điều đặc biệt nơi tốc độ phát triển nhanh việc sử dụng đất thay đổi Dự báo giao thông quan vùng địa phương tiến hành dùng làm sở để xác định tải trọng trục đơn tương đương Vụ Khoa học công nghệ môi trường (KHCN & MT) đồng ý chấp nhận mơ hình giao thơng sử dụng phù hợp với mục đích, số liệu mẫu yếu tố tương đối phù hợp thỏa mãn kế hoạch sử dụng đất yếu tố dân số Mặt khác, nơi có tuyến nâng cấp vùng ngồi thị có lưu lượng giao thơng thấp dự đốn giao thơng quan hệ tuyến tính với số liệu có sẵn từ nghiên cứu gần lưu lượng giao thông khu vực dự án 3.1.1 THỜI KỲ THIẾT KẾ Kết cấu mặt đường thiết kế phải chịu lượng xe dự báo cho hướng xe chạy thời kỳ 20 năm sau đưa vào khai thác Khi dự kiến thời kỳ thiết kế ngắn phải có tài liệu thuyết minh phải đệ trình để phê duyệt; xem phần 2.1 Chú ý thời gian phân tích khơng thiết phải giống thời kỳ thiết kế Nếu có xét đến thời gian khơi phục tương lai thời kỳ phân tích dài nhiều so với thời kỳ thiết kế Bảng 3.1 vài thời kỳ phân tích khác cho loại mặt đường khác Thời kỳ thiết kế cho loại mặt đường 20 năm Bảng 3.1 Thời kỳ phân tích (năm) Thời kỳ phục vụ (Việt Nam) Đường đô thị lưu lượng GT lớn 30 – 50 15 Đường ngồi thị lưu lượng GT lớn 20 – 50 15 Đường có rải mặt lưu lượng GT thấp 15 – 25 10 Đường có lớp mặt cấp phối lưu lượng GT thấp 10 – 20 Điều kiện đường Khi phê duyệt vụ KHCN-Bộ GTVT (DOST) chọn dùng thiết kế có thời kỳ thiết kế ngắn 20 năm thời kỳ thiết kế dài làm tăng vốn đầu tư dự án Do có liên quan nhiều biến số độc lập nên thời kỳ phục vụ kết cấu áo đường trước tiến hành đại tu khôi phục phải xem xét thực tế dài hay ngắn thời kỳ thiết kế Nếu biện pháp thoát nước tốt kết hợp với kết cấu mặt đường tuổi thọ phục vụ thực tế mặt đường nói chung lớn tuổi thọ thiết kế 3.2 DỰ BÁO GIAO THÔNG Các bước dùng hướng dẫn để quy đổi dòng xe hỗn hợp nhiều loại tải trọng cấu hình khác sang số lượng xe thiết kế nghĩa quy đổi loại tải trọng khác sang tải trọng trục đơn tương đương 80kN tính tổng đại lượng suốt thời kỳ thiết kế Các bước quy đổi tải trọng xe hỗn hợp sang tải trọng trục đơn tương đương trình bày phần 3.6.2 Dưới điều cần xem xét có ảnh hưởng đến mức độ xác ước tính giao thơng ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ mặt đường: (1) Mức độ xác giá trị tương đương tải trọng sử dụng để ước tính tác hại liên quan trọng tải dạng tải trọng trục khác gây (2) độ xác thơng tin lưu lượng xe tải trọng xe dùng để minh họa cho dự báo tải trọng thực tế (3) dự báo tải trọng trục đơn tương đương suốt thời kỳ thiết kế, (4) quan hệ tuổi thọ mặt đường giao thông đường ảnh hưởng đến thay đổi PSI Trong thời điểm yếu tố tải trọng trục tương đương sẵn có xem số liệu sẵn có tốt nhất, thơng số tiêu biểu cho Việt Nam dựa nghiên cứu nước nhiệt đới khác Điều khơng có nghĩa số liệu hồn tồn xác số liệu ước tính tốt Cũng xin lưu ý hệ số tương đương tải trọng, mức độ tối thiểu, phụ thuộc vào loại mặt đường (mặt đường cứng mềm), chiều dày mức độ phục vụ cuối (Pt) sử dụng thiết kế Các thông tin giao thông mẫu biểu số trục quan sát loạt nhóm tải trọng, với nhóm tải trọng bao trùm khoảng định sử dụng Tuy nhiên thông tin giao thơng có liên quan tới AADT loại xe tải, nghĩa liên quan đến cấu hình trục dùng để dự báo trục tương đương Từ thơng tin tính hệ số tương đương trung bình tải trọng cho tất loại xe tải cho loại tải có cấu hình, v.v…tức giá trị trung bình cho loại xe trục đơn, trục đôi, trục ba Nói chung thơng tin thu từ bảng liệu quy đổi thành số nhân đơn giản (hệ số chuyển đổi tương đương) đại diện cho loại xe dòng xe Những số nhân sử dụng để quy đổi dòng xe hỗn hợp sang tải trọng trục đơn tương đương Có thể thấy việc quy đổi đại diện cho việc ước tính áp dụng cho đường quốc lộ khác với đường mà ta thu số liệu Các số liệu trạm xe mẫu số liệu dòng xe với tải trọng cân số vị trí giới hạn định thời gian định Những thông tin phải hiểu cách cẩn thận áp dụng cho dự án cụ thể Các kết thu từ trạm cân khác phải báo cáo để đưa hệ số khác thuộc số hệ số Do đó, yếu tố gây sai sót dự đốn tải trọng trục đơn tương đương việc sử dụng hệ số tải trọng trục tương đương cho cấp hạng đường khác dựa mẫu số liệu nhỏ có liên quan Các mẫu loại thơng tin tăng thêm cần thiết nhằm giảm sai sót ước tính thiếu thơng tin dự án cụ thể Những người sử dụng tiêu chuẩn khuyến khích thu thập liệu giao thơng tốt cho dự án cụ thể mà họ thiết kế Do mặt đường hay mặt đường khôi phục thiết kế thời kỳ từ 10 đến 20 năm lâu hơn, nên việc dự đoán tải trọng đơn tương đương cho thời kỳ (tức thời kỳ phục vụ) cần thiết Thời kỳ phục vụ dự án thường xem thời kỳ thiết kế, định nghĩa khoảng thời gian mà kết cấu ban đầu (hoặc kết cấu khôi phục) tồn được, tới trước đạt đến mức độ phục vụ cuối Với tiêu chuẩn ta áp dụng thời gian phục vụ đường để tính tốn dựa vào tổng số tải trọng trục đơn tương đương: nhiên, kinh nghiệm cho thấy giới hạn thực tế cao dựa xem xét khác lưu lượng giao thông Số tải trọng trục đơn tương đương thời gian phục vụ đường tổng số tích lũy kể từ thời điểm thơng xe thời điểm mà mức độ phục vụ giảm xuống đến giá trị cuối (Pt tương đương 2.5 2.0) Nếu lưu lượng giao thơng đánh giá thấp, thời gian thực tế để đạt Pt thấp thời gian phục vụ mặt đường dự kiến, dẫn đến tăng chi phí tu bảo dưỡng Thời kỳ phục vụ tối đa mặt đường dùng để thiết kế mặt đường mềm sau: Xây dựng : 20 năm Khôi phục: : 10 năm Thời kỳ phục vụ lưu lượng xe thiết kế tương ứng phải phản ánh tuổi thọ thực tế mặt đường Không nhầm thời kỳ phục vụ mặt đường với tuổi thọ mặt đường Tuổi thọ mặt đường kéo dài cách sửa chữa định kỳ lớp mặt kết cấu mặt đường Tải trọng tương đương lấy từ nhiều bước dự đốn giao thơng khác đại diện tổng số giao thông cho tất xe chiều xe chạy Để thiết kế lưu lượng giao thông phải phân theo hướng theo xe Việc phân theo hướng thường lấy 50% lưu lượng giao thông cho hướng, trừ số liệu thu thập sẵn có cho số tỉ lệ phân chia khác Về việc phân chia theo 100% lượng xe theo hướng thường định lượng xe xe theo hướng số liệu đếm xe khơng có sẵn Các nhà thiết kế nên phối hợp làm việc chặt chẽ với đội ngũ nhân viên đếm xe để đảm bảo thơng tin cung cấp xác để họ hiểu hậu ước tính thiếu số liệu lượng giao thông tương lai Việc dự đốn lưu lượng giao thơng tương lai thường dựa lịch sử trình giao thơng trước Một vài hệ số đề cập ảnh hưởng đến việc dự báo Vì mục tiêu thiết kế kết cấu mặt đường nên việc tính tốn tổng số lần tích lũy tải trọng trục đơn tương đương 80kN cho thời kỳ phục vụ thiết kế cần thiết Số tải trọng trục đơn tương đương tỉ lệ khơng tỉ lệ với lưu lượng giao thơng trung bình ngày Lưu lượng xe thông tin thiết yếu yêu cầu để tính tốn tải trọng trục tương đương thơng tin quan trọng để ước tính xác lưu lượng xe tương lai cho mặt đường suốt thời kỳ thiết kế Lưu lượng xe khơng đổi tăng lên theo quan hệ tuyến tính theo hàm số mũ Trong hầu hết trường hợp, quốc lộ phân cấp loại đường huyết mạch có mức tăng theo hàm số mũ (có thể so sánh với mức lãi gộp đầu tư) Lưu lượng xe đường thứ yếu loại đường thu gom khác tăng lên theo quan hệ tuyến tính, lưu lượng giao thơng phố thuộc khu dân cư lại khơng đổi nhu cầu sử dụng khơng thay đổi Do đó, người thiết kế phải dự tính đến mức độ tăng trưởng giao thông từ thời điểm lần đếm xe cân xe cuối tận thời kỳ thiết kế lựa chọn Phần 3.6 đưa thông tin cần thiết để dự báo mức tăng trưởng xe tương lai dựa tỷ lệ tăng trưởng theo hàm số mũ tổng hợp Nếu giả thiết mức tăng trưởng xe khơng âm dùng hệ số tăng trưởng xe không âm Trong hầu hết trường hợp hệ số tăng trưởng xe thích hợp chọn từ Bảng 3.6 Đối với quốc lộ chính, nên áp dụng mức tăng trưởng xe cho xe tải khác với tổng mức tăng trưởng giao thơng mức tăng trưởng xe xe tải khác so với tổng mức tăng trưởng tồn thể dòng xe Hệ số tương đương tải trọng tăng xấp xỉ hàm số tỉ số loại tải trọng trục cho trước so với tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 80kN với lũy thừa 4,5 Do đó, tải trọng 120 kN gây hại cho đường 6,2 lần so với tải trọng 80kN, v.v…(120/80) 4,5 Quan hệ thay đổi tùy thuộc số kết cấu mức độ phục vụ cuối đường; nhiên cách biểu thị tổng quát ảnh hưởng tải trọng Vì vậy, việc có thơng tin tải trọng loại xe quan trọng đặc biệt thông tin xe tải nhiều trục hầu hết dự án loại xe chiếm tỉ lệ cao tổng ESAL Việc tính tốn ESAL tương lai thường dựa vào hệ số xe phân theo loại Ví dụ, dựa vào thông số tải trọng xe kéo trục số rơ moóc ta tăng số nhân trung bình cho xe trục lên Do vậy, người thiết kế ước tính số xe trục suốt thời kỳ thiết kế tính số lượng tích lũy ESAL loại xe đặc biệt Các bước tương tự nêu Mục 3.6 dành cho tất loại xe đường vào thời điểm Về việc sử dụng hệ số xe việc áp dụng thơng tin sẵn có tải trọng đại diện loại xe tác động lên đường thiết kế quan trọng Một vài số liệu trọng tải xe cho thấy tải trọng xe bị thay đổi hay nhiều yếu tố trạm cân xe Do đó, vấn đề quan trọng để có thơng tin gần với điều kiện trường tốt cho việc tính tải trọng trục xe đơn tương đương cho loại xe Các bước nêu Mục 3.6 áp dụng cho việc thiết kế thi công theo phân kỳ, tức nơi thời kỳ thiết kế ban đầu bị thay đổi để xem xét giải pháp thiết kế so sánh kinh tế Cần phải nói rõ từ thảo luận cho thấy việc ước tính hay dự báo lưu lượng xe tương lai (ESALs) việc không dễ dàng Dự báo dẫn đến việc thiết kế kết cấu đường có độ phục vụ khác xa so với yêu cầu lại tăng chi phí dự án Việc tăng chi phí áp dụng cho tất đoạn đơn vị thiết kế gây ảnh hưởng bất lợi đến tồn chương trình dự án đường làm giảm khối lượng cơng việc mà đáng làm Nếu tương lai bãi bỏ nới rộng quy định tải trọng gây thay đổi việc phân bố tải trọng theo loại xe, dẫn đến việc tăng tỉ lệ trục (hoặc nhiều hơn) sử dụng Cũng vậy, áp suất lốp xe tăng lên nhà sản xuất xăm lốp cải tiến công nghệ ngành công nghiệp ô tô đánh giá lợi ích tiềm tàng việc sử dụng bánh lốp bơm với áp suất cao Khơng biết xác hiệu thực bánh lốp bơm với áp suất cao gì; song kỹ sư mặt đường người thiết kế cần phải dự báo thay đổi ảnh hưởng đến cường độ mặt đường Nói tóm lại, thông tin đáng tin cậy liên quan đến lượng ESAL tích lũy quan trọng để xác định yêu cầu kết cấu mặt đường cho mặt đường làm lẫn cải tạo Liên tục quan trắc lưu lượng giao thông tuyến đường lựa chọn để so sánh, tải trọng dự báo với tải trọng thực tế thông tin quan trọng có ý nghĩa định để đưa thiết kế đáng tin cậy Theo dự định chương chương 11 xem xét đến vấn đề khơng lường trước ước tính lưu lượng giao thông, người thiết kế phải sử dụng cách ước tính tốt khơng cần điều chỉnh theo cách hiểu họ độ xác thơng tin Đã có chuẩn bị việc xử lý độ tin cậy để điều tiết ảnh hưởng tổng thể sai khác việc dự báo tải trọng trục xe tích lũy hệ số khác có liên quan đến thiết kế trình phục vụ 3.3 NHỮNG HẠN CHẾ Với trình độ hiểu biết có thơng tin sẵn xác định mức độ ảnh hưởng lão hóa tới, q trình phục vụ thơng qua số phục vụ (PSI) số lần tác dụng tải trọng trục xe Ở cần nhiều thơng tin có liên quan đến ảnh hưởng tổng hợp xe cộ lão hóa mặt đường q trình phục vụ đường Các thông tin phát triển, mơ mơ hình phục vụ Tuy nhiên, tiêu chuẩn khơng trực tiếp đánh giá ảnh hưởng lão hóa Việc đánh giá nhân tố lão hóa đồng thời với tải trọng trục xe đơn tương đương (ESAL) phải ưu tiên cao cho việc quan trắc dài hạn làm việc mặt đường Một số khái niệm đưa vào tiêu chuẩn độ tin cậy, hệ số thoát nước, việc sử dụng mơđun đàn hồi để tính hệ số lớp, ước tính tuổi thọ lại để tính tốn lớp phủ, phương pháp NDT để xác định môđun đàn hồi trường Các tài liệu dựa quan sát thực tế trường theo khái niệm hạn chế; chúng dựa đánh giá bao quát theo trình độ hiểu biết 3.4 CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT Đối với đường phố, tải trọng xe chủ yếu loại xe dịch vụ, xe buýt xe tải chở hàng Giá trị tải trọng tương đương loại xe nói chung khơng xác định rõ ràng Khi áp dụng tiêu chuẩn vào thiết kế đường đô thị phải cố gắng thu thập thơng tin tải trọng trục thực tế tần suất hoạt động xe điển hình tuyến đường Nếu làm điều này, tiêu chuẩn sử dụng với mức độ tin cậy định 3.5 PHÂN TÍCH ĐỘ NHẠY Cách nhanh dễ người thiết kế để xem sai sót ảnh hưởng đến ước tính ESAL đưa yếu tố vào thiết kế mặt đường cách đưa biến số thay vào số phương trình thiết kế thay đổi tổng số ESAL cách cộng trừ 20% xem tổng chiều dày mặt đường có ảnh hưởng Do điều kiện dự án, người thiết kế xác định ảnh hưởng sai sót ước tính dòng xe 3.6 QUY ĐỔI DỊNG XE HỖN HỢP SANG TẢI TRỌNG TRỤC ĐƠN TƯƠNG ĐƯƠNG (ESAL) 3.6.1 XEM XÉT CHUNG Việc ước tính số lượng xe đặc trưng đóng vai trò thiết kế mặt đường q trình phân tích Chương Chương 11 đòi hỏi thông tin giao thông cho việc thiết kế kết cấu mặt đường Phần đưa hướng dẫn để ước tính số lượng tải trọng trục đơn tương đương tác dụng lên mặt đường thời kỳ thiết kế cụ thể để ước tính số lần tác dụng tải trọng trục tương đương tác dụng mặt đường Mặc dù thông số giao thơng mang tính điển hình lịch sử cung cấp với mục đích minh họa, người thiết kế phân tích mặt đường khuyến cáo sử dụng số liệu tốt có sẵn địa phương để mô tả điều kiện trường cụ thể Các liệu giao thơng nên có sẵn, phần kết quan trắc định kỳ dòng xe đường Sự kết hợp làm việc chặt chẽ người thiết kế mặt đường nhà phân tích giao thơng điều kiện sống để ngành khoa học thiết kế quản lý mặt đường ngày phát triển Số liệu thống kê cho thấy rõ ràng ngày xe cộ xác, đặc trưng lại thay đổi theo thời gian Ngoại trừ gián đoạn, việc tăng trưởng liên tục giao thông hiển nhiên Loại thông tin cộng với dự báo dân số, tình hình sử dụng đất, tiêu kinh tế v.v… nhà quy hoạch vận tải dùng để dự báo nhu cầu lại tương lai Ở cấp địa phương, dự báo nói chung xây dựng sở hệ thống hầu hết đường cấp cao theo hành lang giao thông cụ thể Những dự báo cần phải đưa vào trình thiết kế mặt đường Những người sử dụng tiêu chuẩn khuyến cáo việc sử dụng liệu tổng hợp toàn quốc Các xu hướng tỉnh theo hành lang giao thơng tỉnh thay đổi khác lớn Điều xảy số lý bao gồm điều kiện kinh tế, đặc điểm công nghiệp địa phương, tốc độ phát triển, thay đổi thiết bị công nghiệp ô tô, v.v…Các nhà thiết kế mặt đường phải đặc biệt nhạy cảm với thay đổi sách nhà nước cơng nghiệp, nơng nghiệp phát triển khu dân cư khu vực dự án Do thay đổi sách nên có thay đổi đáng kể tải trọng trục nhóm xe đặc biệt lẫn chuyển đổi sang phương tiện khác (xe kéo kép), cường độ sử dụng tuyến đường cụ thể tăng lên Những thảo luận nêu bật cần thiết chương trình tồn diện đếm xe, phân loại xe, tải trọng xe Thay đổi khuynh hướng giao thơng gây ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ mặt đường có đến việc thiết kế mặt đường Để áp dụng bước thiết kế trình bày tiêu chuẩn dòng xe hỗn hợp phải quy đổi số tải trọng trục đơn tương đương 80kN Các bước để quy đổi gồm: (1) Xây dựng hệ số tải trọng tương đương, (2) Quy đổi dòng xe hỗn hợp thành tải trọng lượng đơn tương đương 80kN (ESAL), (3) xem xét phân bố theo xe Để thể tải trọng trục khác dạng tham số thiết kế đơn việc xây dựng hệ số tương đương tải trọng trục cần thiết Những hệ số nhân với số tải trọng trục thuộc cấp tải trọng biết đưa số lượng tải trọng trục đơn tương đương 80kN có ảnh hưởng tương đương đến làm việc kết cấu mặt đường Hệ số tải trọng trục đơn tương đương đại diện cho tỷ lệ số lần lặp lại cần thiết tải trọng trục cấu tạo trục (trục đơn, trục đôi nhiều trục) để làm giảm PSI giống tải trọng trục đơn tương đương 80kN Hệ số tải trọng trục tương đương có nguồn gốc từ thí nghiệm đường AASHTO trình bày Bảng 3.2 3.3 cho khoảng tải trọng trục, số kết cấu mặt đường giá trị lực phục vụ cuối đường vào khoảng 2.0 2.5 Những số liệu dựa phương trình lũy thừa sửa đổi đến lũy thừa 4,5 trước đem sử dụng Việt Nam Việc dự báo xe (theo ESALs) để thiết kế phải dựa thông tin lượng xe q khứ, có tính đến hệ số tăng trưởng thay đổi khác xảy Để thu ESAL thiết kế, cần phải giả thiết số kết cấu (SN) mặt đường mềm chọn hệ số tải trọng tương đương Bảng 3.2 3.3 Sử dụng SN 5.0 để xác định hệ số tải trọng trục đơn tương đương 80kN thường cho kết đủ xác để thiết kế, thiết kế cuối khác chút so với giả thiết Nếu có sai số thì giả thuyết thường đánh giá cao tải trọng trục đơn tương đương 80kN Khi yêu cầu độ xác cao thiết kế tính tốn khác nhiều (2,5 cm bê tông asphalt) so với giá trị giả thuyết phải giả thuyết giá trị tính tốn ESAL thiết kế, xác định lại kết cấu theo trị số ESAL Các bước phải thực tiếp tục giá trị giả thiết giá trị tính tốn gần Bảng 3.2 Các hệ số tương đương tải trọng trục mặt đường mềm, trục đơn Pt 2.0 Tải trọng trục xe (kips) Chỉ số kết cấu mặt đường (SN) 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,002 0,003 0,002 0,002 0,002 0,002 0,009 0,012 0,011 0,010 0,009 0,009 0,030 0,035 0,036 0,033 0,031 0,029 10 0,075 0,085 0,090 0,085 0,079 0,076 12 0,165 0,177 0,189 0,183 0,174 0,168 14 0,325 0,338 0,354 0,350 0,338 0,331 16 0,589 0,598 0,613 0,612 0,603 0,596 18 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 20 1.61 1.59 1.56 1.55 1.57 1.59 22 2.49 2.44 2.35 2.31 2.35 2.41 24 3.71 3.62 3.43 3.33 3.40 3.51 26 5.36 5.21 4.88 4.68 4.77 4.96 28 7.54 7.31 6.78 4.62 6.52 6.83 30 10.4 10.0 9.2 8.6 8.7 9.2 32 14.0 13.5 12.4 11.5 11.5 12.1 34 18.5 17.9 16.3 15.0 14.9 15.6 36 24.2 23.3 21.2 19.3 19.0 19.9 38 31.1 29.9 27.1 24.6 24.0 25.1 40 39.6 38.0 34.3 30.9 30.0 31.2 42 49.7 47.7 43.0 38.6 37.2 38.5 44 61.8 59.3 53.4 47.6 45.7 47.1 46 76.1 73.0 65.6 58.3 55.7 57.0 48 92.9 89.1 80.0 70.9 67.3 68.6 50 113 108 97 86 81 82 kip = 4.5kN Bảng 3.3 Các hệ số tương đương tải trọng trục mặt đường mềm, trục đơn Pt 2,5 Tải trọng trục xe (kips) Chỉ số kết cấu mặt đường (SN) 0004 0004 0003 0002 0002 0002 003 004 004 003 002 002 011 017 017 013 010 009 032 047 051 041 034 031 10 078 102 118 102 088 080 12 168 198 229 213 189 176 14 328 358 399 388 360 342 16 591 613 646 645 623 606 18 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 20 1.61 1.57 1.49 1.47 1.51 1.55 22 2.48 2.38 2.17 2.09 2.18 2.30 24 3.69 3.49 3.09 2.89 3.03 3.27 26 5.33 4.99 4.31 3.91 4.09 4.48 28 7.49 6.98 5.90 5.21 5.39 5.98 30 10.3 9.5 7.9 6.8 7.0 7.8 32 13.9 12.8 10.5 8.8 8.9 10.0 34 18.4 16.9 13.7 11.3 11.2 12.5 36 24.0 22.0 17.7 14.4 13.9 15.5 38 30.9 28.3 22.6 18.1 17.2 19.0 40 39.3 35.9 28.5 22.5 21.1 23.0 42 49.3 45.0 35.6 27.8 25.6 27.7 44 61.3 55.9 44.0 34.0 31.0 33.1 46 75.5 68.8 54.0 41.4 37.2 39.3 48 92.2 83.9 65.7 50.1 44.5 46.5 50 112 102 79 60 53 55 kip = 4.5kN Nếu số tải trọng trục tương đương đại diện tổng số tải trọng tất theo hai hướng xe chạy phân chúng theo hướng theo để thiết kế Phân bố theo hướng thường thực cách lấy 50% lưu lượng xe cho hướng, trừ có xem xét đặc biệt (ví dụ nhiều xe có tải di theo hướng nhiều xe khơng tải theo hướng khác) phải có cách phân bố khác Về việc phân bố theo làn, định 100% lưu lượng xe hướng (50% tổng số) cho lần thiết kế 3.6.2 TÍNH TỐN SỐ LẦN TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG TRỤC ĐƠN TƯƠNG ĐƯƠNG Khi tính tốn tải trọng trục đơn tương đương để thiết kế dự án cụ thể đó, cách thuận tiện chuyển phân bổ xe ước tính thành hệ số tải trọng Có phương pháp tính tải trọng xe tóm tắt phần (1) Khi số liệu tải trọng trục có sẵn trạm cân số liệu giả thiết đại diện cho lưu lượng xe mặt đường thiết kế, hệ số tải trọng tính tốn trực tiếp Ví dụ, giả thiết liệu hình 3.1 minh họa việc cân xe xe sơ mimoóc 5-trục, trạm cân cụ thể Các hệ số tương đương tải trọng trục lấy từ bảng 3.3, số lượng trục đại diện cho nhóm phân bổ trọng tải trục lấy từ bảng 3.3, số lượng trục đại diện cho nhóm phân bổ trọng tải khoảng tải trọng trục đề cập đến ESAL theo khoảng tải trọng trục tổng cộng lại để đưa tổng số ESAL cho 165 xe cân Hệ số tải trọng lấy 1.5464 Một tập hợp tính tốn tương tự thực loại xe (Các hệ số tải trọng tương đương nêu Bảng 3.3 có nguồn gốc từ thí nghiệm AASHTO) Nên lưu ý hệ số tải trọng dựa mức độ phục vụ cuối mật đường giả thiết 2,5 số kết cấu 5,0 Trong hầu hết trường hợp, giả thiết đảm bảo đủ độ xác mục tiêu thiết kế Khi đòi hỏi độ xác mục tiêu thiết kế Khi đòi hỏi độ xác cao phải tính lại hệ số tải trọng xe với hệ số tương đương nêu Các lớp phủ sử dụng để sửa chữa việc thiếu hụt mặt kết cấu mặt chức mặt đường Điều quan trọng người thiết kế phải xem xét loại hư hỏng xuất để xác định có hay khơng có thiếu hụt mặt kết cấu chức năng, để đưa thiết kế loại lớp phủ thích hợp Những thiếu hụt mặt chức phát sinh từ điều kiện gây ảnh hưởng bất lợi tới người sử dụng đường, thiếu hụt mặt kết cấu phát sinh từ điều kiện ảnh hưởng bất lợi đến khả chịu tải kết cấu mặt đường Các lớp phủ bảo trì lớp xử lý bề mặt xem biện pháp ngăn ngừa nhằm làm giảm tốc độ hư hỏng mặt đường Loại xử lý gồm có lớp phủ mỏng AC lớp xử lý bề mặt khác ngăn khơng cho nước thấm vào 11.1 TÍNH KHẢ THI CỦA LOẠI LỚP PHỦ Tính khả thi loại lớp phủ phụ thuộc vào cân nhắc chủ yếu sau đây: (1) Nguồn vốn để thi cơng lớp phủ (2) Tính khả thi thi cơng lớp phủ Điều gồm số khía cạnh sau: (a) Điều khiển giao thông (b) Thiết bị vật liệu sẵn có (c) Điều kiện khí hậu (d) Các vấn đề thi công tiếng ồn, ô nhiễm, cơng trình ngầm, tĩnh khơng cầu, chiều dày lề kéo dài độ dốc trường hợp dải đất dành cho đường bị hạn chế v.v… (e) Sự cản trở giao thơng chi phí chậm trễ cho người sử dụng đường (3) Tuổi thọ thiết kế tương lai yêu cầu lớp phủ Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ lớp phủ, yếu tố sau: (a) Hư hỏng mặt đường (các kiểu hư hỏng cụ thể mức độ nghiêm trọng khối lượng) (b) Thiết kế mặt đường tại, điều kiện vật liệu mặt đường (đặc biệt vấn đề độ bền), lớp đất (c) Tải trọng xe tương lai (d) Khí hậu địa phương (e) Tình trạng nước ngầm Tất yếu tố yếu tố cụ thể khác trường cần phải cân nhắc để xác định mức độ phù hợp lớp phủ 11.2 NHỮNG XEM XÉT QUAN TRỌNG TRONG THIẾT KẾ LỚP PHỦ Thiết kế lớp phủ đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố, bao gồm: ● Sửa chữa trước rải lớp phủ, ● Kiểm soát khe nứt phản hồi, ● Các tải trọng xe, ● Thoát nước mặt đường (nước ngầm), ● Cào bóc mặt đường AC tại, ● Tỷ lệ tái sinh mặt đường tại, ● Các nhu cầu lớp phủ thiên mặt chức hay mặt kết cấu ● Các loại vật liệu lớp phủ, ● Lề đường ● Vết lún mặt đường AC lớp phủ ● Mức độ tin cậy thiết kế lớp phủ độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ, ● Mở rộng mặt đường Người thiết kế không xem nhẹ vấn đề Từng vấn đề mô tả cách vắn tắt phần này, đặc biệt vấn đề chung cho tất loại lớp phủ Chúng mô tả kỹ phần nói loại lớp phủ 11.2.1 CÔNG VIỆC SỬA CHỮA TRƯỚC KHI RẢI LỚP PHỦ Hư hỏng mặt đường bao gồm hư hỏng nhìn thấy mắt thường hư hỏng bề mặt khơng thể nhìn thấy phát biện pháp khác Nên sửa chữa hư hỏng đến mức trước rải lớp phủ? Khối lượng việc cần làm trước rải lớp phủ có liên quan tới loại lớp phủ lựa chọn Nếu hư hỏng mặt đường có ảnh hưởng tới phục vụ lớp phủ vòng vài năm, hư hỏng nên sửa chữa trước rải lớp phủ Nhiều hư hỏng, xuất lớp phủ gây hư hỏng không sửa chữa mặt đường Người thiết kế nên xem xét cân nhắc chi phí sửa chữa trước rải lớp phủ kiểu lớp phủ Nếu mặt đường bị hư hỏng nặng việc lựa chọn kiểu lớp phủ nhạy cảm tình trạng mặt đường có hiệu kinh tế sửa chữa nhiều trước rải lớp phủ 11.2.2 KIỂM SOÁT KHE NỨT PHẢN HỒI Các khe nứt phản ánh nguyên nhân cố hữu gây hư hỏng lớp phủ Trình tự thiết kế chiều dày chương không xét đến khe nứt phản ánh Cần áp dụng bước phụ thêm để giảm tái diễn độ nghiêm trọng vết nứt phản ánh Một số lớp phủ nhạy cảm khe nứt phản ánh loại khác vật liệu thiết kế chúng Tương tự số biện pháp kiểm soát vết nứt phản ánh có hiệu số loại lớp phủ mặt đường với loại khác Kiểm sốt vết nứt phản ánh trình bày chi tiết phần nói loại lớp phủ 11.2.3 CÁC TẢI TRỌNG XE Quy trình thiết kế lớp phủ đòi hỏi tải trọng trục đơn tương đương 80kN (ESALs) dự kiến cho toàn tuổi thọ thiết kế lớp phủ xe thiết kế ESALs dự tính phải tính tốn cách sử dụng yếu tố tương đương mặt đường mềm thích hợp từ Chương 11.2.4 THỐT NƯỚC BÊN DƯỚI MẶT ĐƯỜNG (THỐT NƯỚC NGẦM) Điều kiện nước bên mặt đường mặt đường có ảnh hưởng đến làm việc lớp phủ Việc đánh giá thoát nước bên mặt đường mặt đường nên tiến hành mô tả Phụ lục A Việc cải tạo điều kiện nước bên mặt đường có hiệu tốt làm việc lớp phủ Việc thoát nước thừa từ mặt cắt ngang mặt đường giảm xói tăng cường độ lớp móng lớp nền, làm giảm độ võng Ngồi việc cải tạo nước bên mặt đường làm chậm bong tróc bê tông nhựa (AC) 11.2.5 VẾT LÚN BÁNH XE TRÊN CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG AC Nguyên nhân vết lún bánh xe mặt đường AC phải xác định trước thiết kế lớp phủ AC Một lớp phủ khơng phù hợp lún bánh xe nghiêm trọng xuất ổn định lớp mặt đường Có thể cào bóc để gỡ bỏ bề mặt bị lún bánh xe lớp nhựa bị lún nằm phía 11.2.6 CÀO BĨC MẶT AC Việc bóc bỏ phần bề mặt AC thường cải thiện làm việc lớp phủ AC nhờ gỡ bỏ vật liệu AC bị hóa cứng bị nứt Vết lún bánh xe biến dạng méo mó lớp phải khắc phục cách cào bóc trước rải lớp phủ khác; khơng, góp phần đáng kể gây lún lớp phủ 11.2.7 TÁI SINH MẶT ĐƯỜNG HIỆN TẠI Việc tái sinh phần lớp AC cân nhắc phương án thiết kế lớp phủ Điều trở nên phổ biến thực tế Tái sinh tồn lớp AC tiến hành (đôi kết hợp với việc dỡ bỏ lớp mỏng bị hư hỏng) 11.2.8 CÁC LỚP PHỦ THIÊN VỀ MẶT CHỨC NĂNG HAY THUỘC VỀ MẶT KẾT CẤU Quy trình thiết kế lớp phủ chương đưa chiều dày lớp phủ để điều chỉnh thiếu hụt kết cấu Nếu khơng có thiếu hụt kết cấu tồn khơng sử dụng lớp phủ Tuy nhiên, điều khơng có nghĩa mặt đường không cần lớp phủ để điều chỉnh thiết hụt chức Nếu thiếu hụt chức chủ yếu, chiều dày lớp phủ nên chiều dày cần để sửa chữa mặt chức Nếu mặt đường có thiếu hụt kết cấu cần có chiều dày lớp phủ kết cấu đủ để đảm nhiệm xe chạy tương lai suốt thời gian thiết kế 11.2.9 CÁC VẬT LIỆU LỚP PHỦ Các vật liệu lớp phủ phải lựa chọn thiết kế với chức phạm vi tải trọng điều kiện khí hậu cụ thể thiếu hụt mặt đường 11.2.10 LỀ ĐƯỜNG Nói chung xe làm lớp phủ đòi hỏi lề phủ để phù hợp với đường dốc xe chạy Trong lựa chọn vật liệu phủ chiều dày lớp phủ cho lề đường, người thiết kế phải xét mức độ hư hỏng lề đường lưu lượng xe chạy phần lề Ví dụ, xe tải có xu hướng đỗ phần lề số nơi, điều phải xem xét thiết kế lớp phủ lề đường Nếu lề điều kiện tốt, khu vực hư hỏng nên vá Sau lớp phủ rải để độ dốc lề giống độ dốc xe chạy Nếu lề điều kiện hư hỏng mà vá cách kinh tế phải đào bỏ thay lớp lề khác 11.2.11 ĐỘ TIN CẬY TRONG THIẾT KẾ LỚP PHỦ VÀ ĐỘ LỆCH TIÊU CHUẨN TỒN BỘ Lớp phủ thiết kế mức độ tin cậy khác sử dụng quy trình mơ tả Chương mặt đường Việc làm thông qua xác định số kết cấu (SN r) đòi hỏi để đảm nhiệm lượng xe thời kỳ thiết kế mức độ tin cậy mong muốn Độ tin cậy có tác động lớn chiều dày lớp phủ Sự thay đổi độ tin cậy sử dụng để xác định SN1 50% 99% đem lại chiều dày lớp phủ thay đổi chừng 2,5 cm Dựa thí nghiệm trường, thấy mức độ tin cậy thiết kế xấp xỉ 90% đến 95% cho chiều dày lớp phủ thích hợp với hầu hết dự án, dùng độ lệch tiêu chuẩn toàn kiến nghị Chương Tất nhiên có nhiều tình khiến ta muốn thiết kế với mức độ tin cậy thấp cao hơn, phụ thuộc hậu hư hỏng lớp phủ Độ tin cậy sử dụng cho loại lớp phủ khác thay đổi nên đánh giá với phân cấp chức đường khác (hoặc lưu lượng xe) Người thiết kế nên hiểu số nguồn nguyên nhân bất trắc khác với việc thiết kế lớp phủ với việc thiết kế mặt đường Do đó, độ lệch tiêu chuẩn tồn đề nghị cho thiết kế mặt đường không phù hợp thiết kế lớp phủ Giá trị phù hợp cho độ lệch tiêu chuẩn toàn thay đổi loại lớp phủ Một nguồn gốc biến đổi bất trắc kết hợp với thiết lập số kết cấu hữu hiệu có (SN eff) Tuy vậy, vài nguồn biến số nhỏ thiết kế lớp phủ so với thiết kế mặt đường (dự báo xe tương lai) Cần nghiên cứu thêm để lập tốt độ lệch tiêu chuẩn thiết kế lớp phủ Ở thời điểm giá trị đề nghị để sử dụng 0.45 loại lớp phủ AC 11.2.12 MỞ RỘNG MẶT ĐƯỜNG Nhiều lớp phủ AC rải lúc với mở rộng mặt đường (hoặc thêm xe tăng rộng cho xe hẹp) Việc mở rộng yêu cầu có phối hợp thiết kế đoạn mặt đường mở rộng lớp phủ, không cho bề mặt phải tương thích với chức năng, mà cho đoạn có đoạn mở rộng phải tương thích kết cấu Nhiều dự án mở rộng xe gây hư hỏng nghiêm trọng dọc theo khe nối dọc thiết kế sai Các gợi ý thiết kế chủ chốt là: (1) Thiết kế “tuổi thọ” lớp phủ thi công mở rộng phải giống để tránh phải cải tạo sau vào tuổi khác (2) Mặt cắt ngang mở rộng nói chung phải phù hợp chặt chẽ với mặt đường mắt cắt ngang theo loại vật liệu chiều dày (3) Một loại vải giảm nhẹ khe nứt phản ánh đặt dọc theo khe nối mở rộng theo chiều dọc (4) Chiều dày lớp phủ nói chung nên giống đoạn mở rộng phần lại xe (5) Thốt nước mặt đường dọc theo đường lắp đặt cần thiết 11.3 CÁC SAI SÓT TIỀM ẨN VÀ VIỆC ĐIỀU CHỈNH CĨ THỂ ĐỐI VỚI TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CHIỀU DÀY Sử dụng trình tự để tính tốn chiều dày lớp phủ hợp lý mặt đường có thiếu hụt kết cấu Nếu chiều dày lớp phủ tỏ không hợp lý ngun nhân sau: (1) Sự hư hỏng mặt đường chủ yếu yếu tố không liên quan đến tải trọng Nếu giá trị chiều dày lớp phủ tính tốn nhỏ gần với mặt đường khơng cần thiết phải cải tạo kết cấu Nếu có thiếu hụt mặt chức chiều dày lớp phủ nhỏ rải (2) Có thể cần có sửa đổi số liệu đưa vào thiết kế lớp phủ để làm cho quy trình phù hợp với điều kiện cụ thể (a) Độ tin cậy thiết kế lớp phủ, R Độ tin cậy thiết kế đề xuất cần xem xét lại thiết kế lớp phủ, khuyến nghị đưa Chương dùng cho thiết kế mặt đường (b) Độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ, So Các giá trị đề nghị cho thiết kế mặt đường thấp cao cho việc thiết kế lớp phủ (c) Các hệ số điều chỉnh số kết cấu Có nhiều khía cạnh yếu tố cần điều chỉnh (d) Mô đun đàn hồi thiết kế đường Đặc biệt, phải sử dụng mơ dun đàn hồi thích hợp với mơ đun đưa vào phương trình thiết kế mặt đường mềm Chương (e) Các đầu vào thiết kế khác có sai sót Phạm vi giá trị tiêu biểu cho đầu vào đưa phiếu điều tra cho việc thiết kế lớp phủ 11.4 ĐÁNH GIÁ MẶT ĐƯỜNG CHO THIẾT KẾ LỚP PHỦ Việc đánh giá mặt đường quan trọng để xác định thiếu hụt mặt chức mặt kết cấu để lựa chọn việc sửa chữa thích hợp trước rải lớp phủ, việc xử lý vết nứt phản ánh thiết kế lớp phủ để điều chỉnh thiếu hụt Phần hướng dẫn việc đánh giá mặt đường để thiết kế lớp phủ 11.4.1 THIẾT KẾ CÁC LỚP PHỦ DỌC THEO DỰ ÁN Các dự án cải tạo mặt đường bao gồm chiều dài mặt đường với phạm vi từ vài trăm mét đến vài kilomét Có hai cách tiếp cận để thiết kế chiều dày lớp phủ dự án, hai cách có ưu khuyết điểm Kỹ sư thiết kế nên lựa chọn cách tiếp cận thích hợp với tình thiết kế cụ thể (1) Cách thiết kế theo đoạn đồng Dự án chia thành đoạn tương đối đồng thiết kế điều kiện Mỗi đoạn đồng xem xét cách độc lập đầu vào thiết kế lớp phủ tính từ đoạn tiêu biểu cho điều kiện trung bình (chiều dày trung bình, số trung bình khe nứt ngang dặm, mơ đun đàn hồi trung bình) Việc xác định đoạn đóng mơ tả Phụ lục A Các trị số đầu vào trung bình đoạn sử dụng để tính chiều dày lớp phủ cho toàn chiều dài đoạn Các trị số đầu vào trung bình phải sử dụng theo quy trình thiết kế AASHTO có độ tin cậy thiết kế áp dụng sau để đưa hệ số an toàn phù hợp (2) Cách thiết kế điểm Chiều dày lớp phủ xác định cho điểm cụ thể dọc theo đoạn thiết kế đồng (100 mét một) Tất trị số đầu vào yêu cầu xác định cho điểm, để thiết kế chiều dày lớp phủ Các yếu tố thay đổi từ điểm tới điểm độ võng, chiều dày tình trạng đường: đầu vào khác thường số dọc theo dự án Cách tiếp cận xem yêu cầu nhiều công việc hơn; nhiên, thực tế khơng đòi hỏi thêm nhiều cơng việc trường, vận hành nhiều thông qua quy trình thiết kế Việc giải có hiệu việc sử dụng máy tính Cách tiếp cận điểm tính chiều dày thiết kế lớp phủ yêu cầu điểm phân tích dọc theo tồn dự án với độ tin cậy cho Trong việc lựa chọn chiều dày cho đoạn đồng nhất, nên ý chiều dày lớp phủ tăng lên để tính tốn cho độ tin cậy thiết kế Việc lựa chọn chiều dày lớn giá trị trung bình dùng để thiết kế cho độ tin cậy cao Chiều dày lớp phủ thời điểm sử dụng để chia dự án thành đoạn có chiều dày thiết kế lớp phủ khác có thay đổi hệ thống dọc theo dự án, chiều dầy thiết kế lựa chọn cho toàn dự án Các khu vực có yêu cầu chiều dày cao cách bất thường cần khảo sát trường phụ thêm phải sửa chữa nhiều phải xây dựng lại 11.4.2 ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG CỦA MẶT ĐƯỜNG HIỆN TẠI Hư hỏng chức xác định điều kiện gây ảnh hưởng bất lợi đến người sử dụng đường Một số giải pháp lớp phủ kiến nghị vấn đề chức đưa (xem thêm bảng trang sau) (1) Ma sát bề mặt màng nước mặt đường Ma sát thời tiết xấu ẩm ướt mài mòn bề mặt (độ nhám vi mô vĩ mô không phù hợp) Một lớp phủ mỏng phù hợp với cấp độ giao thơng sử dụng để sửa chữa vấn đề Ma sát chảy nhựa bề mặt Việc cào bóc bề mặt AC yêu cầu để gỡ bỏ vật liệu chảy nhựa để ngăn ngừa chảy nhựa lan toàn lớp phủ để ngăn ngừa vệt hằn bánh xe khơng ổn định Sau cào bóc lớp ma sát cấp phối hở chiều dày lớp phủ thích hợp cấp độ giao thơng sử dụng để sửa chữa vấn đề Trượt màng nước té nước vệt hằn bánh xe Việc xác định lớp bị hằn bánh xe có biện pháp sửa chữa phù hợp quan trọng (2) Bề mặt không phẳng Sự méo bề mặt với chiều dài lượn sóng, gồm trương nở Một lớp phủ bù vênh với chiều dày thay đổi (chiều dày đủ đỉnh) thơng thường sửa chữa vấn đề Độ gồ ghề khe nứt ngang, khe nứt dọc ổ gà bị hư hỏng Một lớp phủ thường sửa chữa độ gồ ghề cách tạm thời, tới khe nứt phản ánh qua lớp phủ Sửa chữa toàn chiều sâu khu vực hư hỏng lớp phủ AC dày kết hợp với xử lý kiểm sốt khe nứt phản ánh sửa chữa vấn đề Độ gồ ghề bong bật bề mặt Một lớp phủ AC mỏng dùng để sửa chữa vấn đề Việc cào bóc bề mặt cần thiết nhằm đào bỏ lớp vật liệu bị hư hỏng để ngăn ngừa bong bật Nếu việc bong rã nhẹ nhựa tồn lớp nên đào bỏ việc nhựa tiếp tục lan tới lớp phủ bên Bảng 11.1 Nguyên nhân vệt hằn bánh xe giải pháp Nguyên nhân Tổng chiều dày mặt đường không đủ Lớp bị vệt hằn bánh xe Lớp Giải pháp Lớp phủ dày Lớp cốt liệu hạt khơng ổn định Lớp móng móng bão hòa nước Lớp móng Lớp không ổn định cường độ chống cắt thấp Lớp bề mặt Hỗn hợp AC không ổn định (kể bong tách) Lớp móng dưới, móng trên, bề Lu lèn xe cộ mặt Đào bỏ lớp không ổn định làm lớp phủ dày Đào bỏ lớp không ổn định làm lớp phủ dày Đào bỏ lớp không ổn định Cào bóc bề mặt và/hoặc làm lớp phủ bù vênh “Các lớp phủ phòng ngừa” sử dụng để giảm tốc độ xuống cấp Loại lớp phủ gồm lớp AC mỏng biện pháp xử lý bề mặt khác Loại áp dụng cho mặt đường khơng có thiếu hụt kết cấu hay chức trước mắt, dự đoán bị hư hỏng nhanh tương lai Các thiết kế lớp phủ (gồm chiều dày, sửa chữa trước rải lớp phủ xử lý vết nứt phản ánh) phải đề cập đến nguyên nhân vấn đề chức ngăn ngừa trở lại chúng Điều làm thông qua kỹ thuật hợp lý yêu cầu có kinh nghiệm giải vấn đề cụ thể Việc thiết kế lớp phủ yêu cầu để sửa chữa vấn đề chức nên phối hợp với thiết kế lớp phủ cần để sửa chữa thiếu hụt kết cấu 11.4.3 ĐÁNH GIÁ KẾT CẤU CỦA MẶT ĐƯỜNG HIỆN TẠI Hư hỏng mặt kết cấu xác định điều kiện làm giảm khả chịu tải mặt đường Quy trình thiết kế lớp phủ trình bày dựa khái niệm thời gian tải trọng xe làm giảm khả chịu tải mặt đường lớp phủ thiết kế để làm tăng khả chịu tải thời kỳ thiết kế tương lai Hình 11.1 minh họa khái niệm chung thiếu hụt kết cấu lực kết cấu hữu hiệu Năng lực kết cấu mặt đường kết cấu kí hiệu SC o Đối với mặt đường mềm, lực kết cấu số kết cấu, SN Năng lực kết cấu mặt đường giảm xuống theo thời gian lưu lượng xe, vào lúc tiến hành đánh giá thiết kế lớp phủ, lực kết cấu bị giảm tới SC eff Năng lực kết cấu hiệu mặt đường mềm ký hiệu SNeff Nếu lực kết cấu SC1 yêu cầu lưu lượng xe tương lai dự kiến suốt thời gian thiết kế lớp phủ, lớp phủ có lực kết cấu SC 01 (nghĩa SCr – SCeff) phải bổ sung cho kết cấu Phương pháp thiết kế lớp phủ gọi cách phổ biến phương pháp thiếu hụt mặt kết cấu Tất nhiên, lực kết cấu lớp phủ yêu cầu việc đánh giá lực kết cấu Mục tiêu việc đánh giá kết cấu để xác định lực kết cấu hữu hiệu mặt đường Nếu mối quan hệ xuống mô tả Hình 11.1 xác định cách rõ ràng, việc đánh giá lực kết cấu hữu hiệu dễ dàng nhiên khơng hẳn Khơng có phương pháp cụ thể để đánh giá lực kết cấu Việc đánh giá lực kết cấu hữu hiệu phải xem xét điều kiện vật liệu mặt đường có xem xét vật liệu làm việc tương lai Kiến nghị ba phương pháp đánh giá để xác định lực kết cấu hữu hiệu Hình 11.1 Sự tổn thất khả kết cấu theo thời gian tải trọng xe Năng lực kết cấu dựa vào khả mắt thí nghiệm vật liệu Điều gồm việc đánh giá điều kiện dựa vào khảo sát thoát nước hư hỏng, thông thường đánh giá qua vài lỗ khoan thí nghiệm vật liệu (1) Năng lực kết cấu dựa vào thí nghiệm độ võng không phá hỏng kết cấu (NDT) Đánh giá trực tiếp độ cứng mặt đường lớp trường dọc theo dự án (2) Năng lực kết cấu dựa vào hư hỏng mỏi tải trọng trùng phục Những hiểu biết xe cộ khứ sử dụng để đánh giá hư hỏng mỏi mặt đường Tuổi thọ mỏi lại tương lai mặt đường dự tính Quy trình tuổi thọ lại thường áp dụng cho mặt đường có hư hỏng nhìn thấy Do không chắn việc xác định lực kết cấu hữu hiệu nên trông đợi ba phương pháp đưa dự báo tương đương Người thiết kế nên sử dụng ba phương pháp lựa chọn điều dự báo tốt dựa vào đánh giá Ở khơng có thay cho kinh nghiệm già dặn đánh giá người thiết kế việc lựa chọn 11.4.4 NĂNG LỰC KẾT CẤU DỰA VÀO KHẢO SÁT BẰNG MẮT VÀ THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU Khảo sát mắt Một thành phần chủ chốt việc xác định lực kết cấu hữu hiệu quan sát tình trạng mặt đường Sự quan sát nên bắt đầu việc xem xét tất thơng tin sẵn có thiết kế, thi công lịch sử bảo dưỡng mặt đường Tiếp theo khảo sát chi tiết để xác định loại, khối lượng, nghiêm trọng vị trí hư hỏng bề mặt Dưới liệt kê số kiểu hư hỏng biểu thị thiếu hụt mặt kết cấu Một vài kiểu hư hỏng lúc đầu tải trọng gây ra, mức độ nghiêm trọng chúng gia tăng tải trọng, khả chịu tải bị giảm xuống ● Vết nứt mỏi nứt thành lưới vệt bánh xe Việc vá lớp phủ kết cấu yêu cầu để ngăn ngừa hư hỏng lại diễn ● Vết lún vệt bánh xe ● Các khe nứt ngang nứt dọc phát triển thành ổ gà ● Các khu vực hư hỏng cục nơi mà lớp nằm không liên kết với gây gãy vụn bề mặt AC (sự nhựa lớp móng AC) Đây vấn đề khó sửa chữa nên điều tra để xác định mức độ Nếu khơng phát triển, nên sửa chữa sâu hết chiều hư hỏng làm lớp phủ kết cấu Nếu việc sửa chữa toàn chiều sâu lớn nên xây dựng lại thiết kế lớp phủ kết cấu cho khu vực yếu 11.4.5 NĂNG LỰC KẾT CẤU DỰA VÀO THÍ NGHIỆM ĐỘ VÕNG KHƠNG PHÁ HỦY KẾT CẤU Thí nghiệm độ võng không phá hủy kết cấu (NDT) công nghệ giá trị phát triển nhanh chóng Khi áp dụng cách thích hợp, NDT cung cấp khối lượng lớn thơng tin phân tích với chi phí hợp lý thời gian, tiền bạc công sức Tuy nhiên, việc phân tích nhạy cảm điều kiện chưa biết phải thực người có kinh nghiệm hiểu biết Trong phạm vi quy trình thiết kế lớp phủ này, đánh giá mặt kết cấu NDT không giống mà tùy thuộc vào kiểu mặt đường Đối với việc đánh giá mặt đường mềm, NDT đảm nhiệm hai chức năng: (1) để dự tính mô đun đàn hồi đất nền, (2) cung cấp dự báo trực tiếp SNeff kết cấu mặt đường Ngồi việc đánh giá kết cấu, NDT cung cấp số liệu có ích khác cho q trình thiết kế Số liệu độ võng sử dụng để định lượng hóa thay đổi dọc theo dự án để chia nhỏ dự án thành đoạn có cường độ kết cấu giống Số liệu NDT sử dụng vào giản đồ tính ngược lại để dự tính giá trị mơ đun đàn hồi lớp mặt đường khác Mặc dù quy trình khơng bao gồm việc sử dụng giá trị phần việc xác định tình trạng kết cấu, việc tính tốn ngược lại cho giá trị thấp bất thường lớp nên xem số thuyết phục cho thấy việc nghiên cứu chi tiết tình trạng lớp cần thiết Các phương pháp riêng để đánh giá lực kết cấu hữu hiệu việc phân tích NDT thảo luận phần có liên quan đến kiểu lớp phủ cụ thể 11.4.6 NĂNG LỰC KẾT CẤU DỰA VÀO TUỔI THỌ CỊN LẠI Cách tiếp cận tuổi thọ lại việc đánh giá kết cấu dựa trực tiếp vào khái niệm minh họa Hình 11.1 Điều tuân theo khái niệm phá hoại mỏi mặt đường bị phá hoại tải trọng trùng phục làm giảm số tải trọng phụ thêm mà mặt đường chịu tới hư hỏng Tại thời điểm cho trước biểu phá hoại khơng trực tiếp quan sát được, có giảm sút lực kết cấu dạng khả chịu tải tương lai (số lượng tải trọng tương lai mà mặt đường chịu) Để xác định tuổi thọ lại, người thiết kế phải xác định lượng xe thực tế mặt đường chịu tới thời điểm xét tổng số lượng xe mặt đường chịu “hư hỏng” (khi độ phục vụ tương đương 1.5, phù hợp với phương trình Thí nghiệm Đường AASHO) Cả hai lượng xe phải biểu diễn 80kN ESAL Hiệu số hai giá trị này, biểu thị số phần trăm tổng lượng xe mà mặt đường chịu “hư hỏng” gọi tuổi thọ lại: [ RL = 100 − ( N p / N1.5 ) ] Trong đó: RL – tuổi thọ lại (%); Np – tổng lưu lượng xe đến thời điểm xét 80kN ESAL; N1.5 – tổng lưu lượng xe đến “hư hỏng” mặt đường (P = 1.5), 80kN ESAL Với RL xác định, người thiết kế tìm yếu tố điều kiện (CF) từ Hình 11.2 CF xác định phương trình: CF = SCn / SC0 Trong đó: SCn – lực kết cấu mặt đường sau Np ESAL; SC0 – lực kết cấu mặt đường ban đầu Năng lực kết cấu dự tính cách nhân lực kết cấu ban đầu mặt đường với CF Ví dụ, số kết cấu ban đầu (SN0) mặt đường mềm tính tốn từ chiều dày vật liệu hệ số kết cấu vật liệu mặt đường SNeff mặt đường dựa vào việc phân tích tuổi thọ lại là: SN eff = CF × SN Năng lực kết cấu xác định mối quan hệ không tính đến việc sửa chữa trước làm lớp phủ Năng lực kết cấu tính tốn nên xem giá trị giới hạn thấp yêu cầu điều chỉnh để phản ánh lợi ích việc sửa chữa trước làm lớp phủ Để xác định tuổi thọ lại, N1.5 dự tính cách xấp xỉ việc sử dụng phương trình thiết kế mặt đường tốn đồ, phương trình khác dựa thông tin địa phương Để phù hợp với thử nghiệm Đường AASHO việc triển khai phương trình này, nên dùng giá trị PSI đường hư hỏng 1.5 độ tin cậy 50% Khi sử dụng phương pháp này, người thiết kế lo lắng lượng xe (N p) vượt lượng xe gây hư hỏng (N1.5) kết làm cho tuổi thọ lại tính âm Khi điều xảy ra, người thiết kế dùng giá trị nhỏ CF (0.50), không sử dụng phương pháp tuổi thọ lại Cách tiếp cận tuổi thọ lại xác định SNeff có vài thiếu sót nghiêm trọng Có ngun nhân sai sót chính, do: (1) Khả dự báo phương trình Thí nghiệm Đường AASHTO, (2) Sự khác lớn khả làm việc thường thấy chí số loại mặt đường với thiết kế gần giống hoàn toàn (3) Dự báo 80kN ESALs q khứ, (4) Sự khơng có khả xét đến khối lượng công việc sửa chữa trước làm lớp phủ mặt đường Đối với mặt đường xuống cấp đáng kể, giá trị SN eff tính phương pháp tuổi thọ lại thấp nhiều so với giá trị tính từ phương pháp khác luận chứng cho việc sửa chữa trước làm lớp phủ Như vậy, quy trình tuổi thọ lại áp dụng tốt cho mặt đường có hư hỏng nhìn thấy Do vậy, phương pháp xác định tuổi thọ lại mặt đường này, vài trường hợp dẫn đến kết khơng Hai sai lầm đặc biệt sau xảy với phương pháp này: (1) Dự báo tuổi thọ lại đặc biệt thấp chí có hư hỏng liên quan tới tải trọng Trong xuất vài hư hỏng tồn kết cấu mặt đường trước số lượng lớn vết nứt xuất hiện, khối lượng hư hỏng khơng thể lớn, chứng chắn khối lượng tương đối lớn vết nứt Nếu vết nứt có quan hệ với tải trọng thể với số lượng nhỏ mức độ hư hỏng nhẹ, mặt đường phải có tuổi thọ lại lớn, tính tốn đưa dự kiến tuổi thọ lại dựa vào lượng xe (2) Dự báo tuổi thọ lại cao chí có khối lượng lớn vết nứt nặng liên quan đến tải trọng Trong trường hợp này, mặt đường thực có tuổi thọ lại thấp Tại điểm hai thái cực này, tuổi thọ lại tính tốn thơng qua lượng xe q khứ khơng phản ánh khối lượng hư hỏng mỏi mặt đường, nhận thức điều từ hư hỏng quan sát khó Nếu tuổi thọ lại tính tốn tỏ khác thường so với số lượng mức độ trầm trọng hư hỏng liên quan đến tải trọng, khơng sử dụng phương pháp tải trọng lại để tính tốn lực kết cấu mặt đường Phương pháp tuổi thọ lại để xác định lực kết cấu áp dụng trực tiếp, khơng có sửa đổi, mặt đường có nhiều lớp phủ Hình 11.2 Quan hệ yếu tố điều kiện với tuổi thọ lại 11.5 XÁC ĐỊNH MR THIẾT KẾ MR thiết kế lớp xác định bằng: (1) Thí nghiệm phòng (2) Việc tính tốn ngược từ NDT, (3) Dự tính từ nghiên cứu tương quan mơ đun đàn hồi, (4) Thiết kế ban đầu số liệu thi công Bất kể dùng phương pháp nào, giá trị MR thiết kế phải phù hợp với giá trị dùng phương trình làm việc thiết kế lớp Thí nghiệm Đường AASHTO Điều đặc biệt quan trọng MR xác định cách tính tốn ngược từ NDT Giá trị tính tốn ngược q cao cách điển hình để phù hợp cần phải điều chỉnh Nếu M R khơng điều chỉnh, giá trị SN q thấp khơng thể có lớp phủ tốt (Xem Phụ lục A – Bàn việc tính ngược từ số liệu NDT) 11.6 LỚP PHỦ AC CỦA MẶT ĐƯỜNG AC Phần gồm việc thiết kế lớp phủ AC mặt đường AC Các nhiệm vụ thi cơng sau tính việc rải lớp phủ AC lớp mặt đường AC cũ (1) Sửa chữa khu vực bị hư hỏng cải tạo hệ thống thoát nước bên mặt đường (nếu cần thiết) (2) Sửa chữa bề mặt lún việc cào bóc rải lớp bù vênh (3) Thi công mở rộng (nếu cần) (4) Sử dụng lớp dính bám (5) Rải lớp phủ AC (gồm việc xử lý khống chế khe nứt phản ánh cần) 11.6.1 TÍNH KHẢ THI Lớp phủ AC phương án khả thi khôi phục mặt đường AC, trừ tình trạng mặt đường buộc phải đào bỏ thay đáng kể Các điều kiện để lớp phủ AC không khả thi bao gồm: (1) Số lượng vết nứt thành lưới trầm trọng lớn đến mức buộc phải đào bỏ hoàn toàn thay lớp mặt (2) Vết hằn bánh xe bề mặt nhiều cho thấy vật liệu thiếu độ ổn định cần thiết để ngăn ngừa lún tái diễn (3) Lớp móng gia cố có dấu hiệu hư hỏng nghiêm trọng yêu cầu khối lượng lớn công tác sửa chữa để bảo đảm chịu lực đồng lớp phủ (4) Lớp móng vật liệu hạt phải đào bỏ thay xâm nhập pha tạp lớp yếu; (5) Sự bong tróc bề mặt AC bắt buộc phải đào bỏ thay 11.6.2 SỬA CHỮA TRƯỚC KHI RẢI LỚP PHỦ Các loại hư hỏng sau nên sửa chữa trước rải lớp phủ mặt đường AC Nếu chúng không sửa chữa, tuổi thọ phục vụ lớp phủ bị giảm nhiều Kiểu hư hỏng Các yêu cầu công tác sửa chữa Nứt thành lưới Tất lưới nứt hư hỏng nặng phải sửa chữa Các lưới nứt mức độ trung bình nên sửa chữa trừ rải lớp vải sử dụng loại khác để kiểm soát vết nứt phản hồi Công tác sửa chữa gồm việc đào bỏ vật liệu yếu bề mặt Nứt thẳng Các vết nứt thẳng hư hỏng nặng nên vá lại Các vết nứt thẳng mà độ hở lớn 0.5 cm nên lấp đầy với hỗn hợp cát – nhựa vật liệu trét thích hợp khác Một vài phương pháp khống chế vết nứt phản ánh đề nghị dùng cho vết nứt ngang bị mở rộng khép lại Vết hằn bánh xe Đào bỏ vệt lún cách cào bóc rải lớp bù vênh Nếu vệt hằn nghiêm trọng phải điều tra xem lớp gây lún để xác định lớp phủ có khả thi hay khơng Sự khơng bình thường bề mặt Các chỗ lồi lõm gợn sóng đòi hỏi phải điều tra xử lý nguyên nhân chúng Trong hầu hết trường hợp cần đào bỏ rải lại 11.6.3 KIỂM SOÁT VẾT NỨT PHẢN ÁNH Cơ chế nứt phản ánh tập trung ứng suất lớp phủ chuyển động xung quanh vết nứt bề mặt Sự chuyển động uốn cắt gây tải trọng thay đổi nhiệt độ làm cho co ngót theo phương ngang Chiều dày lớp phủ chiều dày độ cứng mặt đường tác động đến chuyển dịch tải trọng Sự thay đổi nhiệt độ theo mùa hàng ngày, hệ số dãn nở nhiệt mặt đường khoảng cách vết nứt tác động đến chuyển dịch nhiệt độ Công tác sửa chữa trước rải lớp phủ (vá lấp vết nứt) giúp trì hỗn xuất hư hỏng vết nứt phản ánh Các biện pháp kiểm soát vết nứt phản ánh bổ sung tỏ hữu ích số trường hợp sau: (1) Các màng phân tích vải sợi tổng hợp màng hấp thụ ứng suất (SAMIs) tỏ có hiệu việc kiểm sốt phản hồi vết nứt thành lưới hư hỏng vừa nhỏ Chúng sử dụng để kiểm soát phản ảnh vết nứt nhiệt độ, đặc biệt sử dụng kết hợp với chất lấp kín vết nứt Tuy chúng tỏ hiệu việc hạn chế vết nứt phản hồi phát sinh chuyển vị thẳng đứng chuyển vị ngang (2) Các lớp giảm nhẹ vết nứt dày 7.5 cm tỏ có hiệu việc khống chế phản ánh vết nứt chuyển dịch lớn Các lớp giảm nhẹ vết nứt bao gồm cốt liệu thô cấp phối dạng hở tỷ lệ nhỏ AC (3) Việc cưa trám khe lớp phủ AC vị trí trùng với vết nứt thẳng lớp nằm lớp AC hiệu việc khống chế hư hỏng vết nứt phản ánh Kỹ thuật có hiệu áp dụng cho lớp phủ AC lên mặt đường PCC có khe nối vết cưa phù hợp với khe nối khe nứt thẳng phạm vi cm (4) Chiều dày tăng lớp phủ AC làm giảm uốn vồng cắt đứng tải trọng làm giảm thay đổi nhiệt độ mặt đường Như vậy, lớp phủ AC dày có hiệu việc trì hỗn xuất hư hỏng vết nứt phản ánh so với lớp phủ mỏng Tuy nhiên việc làm tăng chiều dày lớp phủ AC phương pháp tốn để kiểm soát vết nứt phản ánh Vết nứt phản ánh có ảnh hưởng đáng kể tới tuổi thọ lớp phủ AC Các vết nứt phản ánh bị hư hỏng làm giảm khả phục vụ mặt đường yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên chẳng hạn công tác hàn gắn vá Các khe nứt phản ánh nước xâm nhập vào kết cấu mặt đường, dẫn đến liên kết lớp phủ AC lớp mặt đường AC tại, bong tróc hai lớp giảm yếu lớp vật liệu hạt lớp Vì lý này, khe nứt phản ánh hàn gắn chúng xuất hàn gắn lại định kỳ suốt tuổi thọ lớp phủ Việc hàn gắn khe nứt hư hỏng nhẹ hiệu việc làm chậm tiến trình phát triển tới mức độ vừa nặng chúng 11.6.4 THOÁT NƯỚC BÊN DƯỚI MẶT ĐƯỜNG Xem hướng dẫn Phần 10.5.2.4 11.6.5 THIẾT KẾ CHIỀU DÀY Nếu lớp phủ rải mục đích cải tạo kết cấu, chiều dày yêu cầu lớp phủ hàm lực kết cấu yêu cầu để đáp ứng nhu cầu giao thông tương lai lực kết cấu mặt đường Chiều dày yêu cầu làm tăng lực kết cấu để chịu lượng giao thông tương lai xác định theo phương trình sau: SN ol = aol × Dol = SN f − SN eff Trong đó: SNol – số kết cấu lớp phủ yêu cầu aol – hệ số kết cấu lớp phủ AC Dol – chiều dày lớp phủ yêu cầu, tính insơ SNl – số kết cấu yêu cầu để chịu tải trọng xe tương lai SNeff – số kết cấu hữu hiệu mặt đường Chiều dày lớp phủ yêu cầu xác định thông qua bước thiết kế sau Các bước cung cấp phương pháp thiết kế tồn diện, đòi hỏi phải làm thí nghiệm mặt đường để số liệu đầu vào phục vụ thiết kế hợp lý Nếu tiến hành thí nghiệm (chẳng hạn đường có lượng xe thấp) thiết kế lớp phủ gần dựa quan sát hư hỏng nhìn thấy cách bỏ qua Bước và cách dự tính số liệu đầu vào khác Bước 1: Phát vấn đề liên quan đến thiết kế thi công mặt đường (1) Chiều dày loại vật liệu lớp mặt đường (2) Thông tin đất chỗ (từ nhật ký thi công, khảo sát đất nền, báo cáo đất nông nghiệp khu vực v.v…) Bước 2: Phân tích giao thơng (1) 80kN ESALs tích lũy theo thời gian qua xe thiết kế (Np), (chỉ dùng phương pháp tuổi thọ lại để xác định SNeff) (2) 80kN ESALs tương lai dự báo xe thiết kế suốt thời kỳ thiết kế (N 1) Bước 3: Khảo sát tình trạng Các kiểu hư hỏng mức độ nghiêm trọng định nghĩa cần phải đo đạc giai đoạn khảo sát điều kiện sử dụng việc xác định hệ số kết cấu Công tác lấy mẫu dọc theo dự án xe chạy nhiều sử dụng để dự án khối lượng (1) Tỷ lệ khu vực mặt vết nứt thành lưới (loại 1, tương ứng với hư hỏng nhẹ, vừa nặng) (2) Số vết nứt ngang dặm (các hư hỏng nhẹ, vừa nặng) (3) Chiều sâu vết lún trung bình (4) Bằng chứng tượng nước khe nứt bên rìa mặt đường Bước 4: Thí nghiệm độ võng mặt đường (rất cần thiết phải tiến hành) Việc đo độ võng vệt bánh xe phía ngồi với khoảng cách thích hợp dùng để đánh giá cách đầy đủ điều kiện Thường sử dụng khoảng cách từ 30 đến 300 m (ở Việt Nam thường 50m) Các khu vực bị hư hỏng sửa chữa khơng thí nghiệm Một thiết bị đo độ võng khối nặng rơi (Thiết bị đo độ võng theo kiểu xung lực) nên dùng độ lớn tải trọng xấp xỉ 9,000 pao ASTM D 4694 D 4695 hướng dẫn thêm thí nghiệm độ võng Các độ võng nên tâm tải trọng điểm cách tải trọng mô tả (1) Mô đun đàn hồi (MR) Tại khoảng cách lớn từ tải trọng, độ võng đo bề mặt mặt đường độ biến dạng lớp đất đường khơng phụ thuộc vào kích cỡ tải trọng Điều cho phép tính ngược mô đun đàn hồi lớp đất từ việc đo độ võng đơn độ lớn tải trọng Xem Phụ lục A Bước 5: Khoan thí nghiệm vật liệu (nhấn mạnh) (1) Mô đun đàn hồi lớp Nếu thí nghiệm độ võng khơng thực hiện, cơng tác thí nghiệm mẫu lớp phòng cần tiến hành để xác định mơ đun đàn hồi nó, sử dụng AASHTO T 292 – 91 I với độ chênh (deviator) ứng suất 41 Pa (6 psi) để phù hợp với độ chênh ứng suất sử dụng việc thiết lập 20,700 Pa (3,000 psi) cho lớp đất Thử nghiệm Đường AASHTO mà đưa vào phương trình thiết kế mặt đường mềm Cũng làm thí nghiệm khác chẳng hạn CBR thí nghiệm phân loại đất hiệu chỉnh gần để dự tính mơ đun đàn hồi Dùng phương trình dự tính M R = 1500 x CBR cho giá trị lớn quy trình thiết kế Các mối quan hệ khác có sẵn khu vực địa phương hợp lý Xem Phụ lục D quan hệ khác thích hợp (2) Các mẫu lớp AC lớp móng có gia cường nên khảo sát mắt để đánh giá bong tróc, xuống cấp độ xói mòn (3) Các mẫu lớp móng lớp móng làm vật liệu hạt nên khảo sát mắt phân tích thành phần hạt để đánh giá xuống cấp nhiễm bẩn hạt bụi (4) Chiều dày tất lớp nên đo đạc Bước 6: Xác định số kết cấu yêu cầu cho giao thông tương lai (SNf) (1) Mô đun đàn hồi hiệu lớp thiết kế Xác định phương pháp sau: (a) Thí nghiệm phòng mơ tả Bước (b) Tính tốn ngược từ số liệu độ võng (Chú ý: giá trị phải điều chỉnh để phù hợp với giá trị sử dụng phương trình thiết kế mặt đường mềm AASHTO mô tả đây) ... đổi số tải trọng trục đơn tư ng đương 80kN Các bước để quy đổi gồm: (1) Xây dựng hệ số tải trọng tư ng đương, (2) Quy đổi dòng xe hỗn hợp thành tải trọng lượng đơn tư ng đương 80kN (ESAL), (3)... đơn việc xây dựng hệ số tư ng đương tải trọng trục cần thiết Những hệ số nhân với số tải trọng trục thuộc cấp tải trọng biết đưa số lượng tải trọng trục đơn tư ng đương 80kN có ảnh hưởng tư ng đương... Hình 6.1 Chi tiết nước cho mặt đường mềm xây CHƯƠNG SỰ LỰA CHỌN LOẠI MẶT ĐƯỜNG CHO XÂY DỰNG MỚI 7.1 GIỚI THIỆU Hai loại mặt đường thường xem xét để xây dựng mặt đường cứng mặt đường mềm, điển