Nghiên cứu, đánh giá công nghệ thi công kết cấu mặt đường mềm áp dụng cho dự án xây dựng đường 5 kéo dài (từ cầu Chui cầu Đông Trù Phương Trạch Bắc Thăng Long

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN VĂN THÂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM ÁP DỤNG CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG KÉO DÀI (TỪ CẦU CHUI – CẦU ĐÔNG TRÙ – PHƯƠNG TRẠCH – BẮC THĂNG LONG) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 2 HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN VĂN THÂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM ÁP DỤNG CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG KÉO DÀI (TỪ CẦU CHUI – CẦU ĐÔNG TRÙ – PHƯƠNG TRẠCH – BẮC THĂNG LONG) CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mã số: 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS Nguyễn Quang Phúc 3 HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác.Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày… tháng….năm 2017 Tác giả Nguyễn Văn Thân LỜI CẢM ƠN! Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến toàn thể thầy giáo, cô giáo Trường Đại học giao thông vận tải tận tình giảng dạy, truyền đạt, hướng dẫn kiến thức khoa học quý giá suốt trình học tập nghiên cứu tại trường đặc biệt Thầy giáo PG-TS Nguyễn Quang Phúc người tận tình hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ em với dẫn khoa học quý giá suốt trình triển khai, nghiên cứu hồn thành đề tài “Nghiên cứu đánh giá công nghệ thi công kết cấu mặt đường mềm áp dụng cho dự án xây dựng đường kéo dài (từ cầu chui – cầu Đông Trù – Phương Trạch – Bắc Thăng Long” Em xin chân thành cảm ơn bạn học viên lớp Xây dựng đường ô tô Thành phố K23.1 góp ý kiến giúp đỡ em triển khai hoàn thành đề tài Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới người thân gia đình em Hà Nội, Ngày tháng năm 2017 Học viên thực Nguyễn Văn Thân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN! ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ QL Quốc lộ ĐT Đường tỉnh KT-XH Kinh tế - xã hội BTN Bê tông nhựa ĐBSCL Đồng sông Cửu Long GTVT Giao thông vận tải GTNT Giao thông nông thôn VLXD Vật liệu xây dựng BGTVT Bộ giao thông vận tải TCVN Tiêu chuẩn Việt nam TP Thành phố NN Nông nghiệp KHCN Khoa học công nghệ TCN Tiêu chuẩn ngành NĐ-CP Nghị định – Chính Phủ QĐ Quyết định TT DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng Trang TT DANH MỤC HÌNH VẼ Tên hình Trang 10 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Dự án xây dựng đường kéo dài (từ cầu Chui - cầu Đông Trù - Phương Trạch - Bắc Thăng Long) [11] Cơng trình có tầm quan trọng đặc biệt mạng lưới quy hoạch phát triển giao thông Thành phố Hà Nội, đồng thời dự án trọng điểm thành phố Hà Nội giai đoạn 2010 – 2015 Cơng trình hồn thành kết nối khu thị Bắc Thăng Long Vân Trì tới Quốc lộ tạo nên trục giao thơng giúp phát triển khu cơng nghiệp, khu thị phía Bắc sơng Hồng, Từng bước hoàn thiện hệ thống tuyến đường vành đai II phía Đơng Bắc Thành phố Hà Nội từ Sài Đồng đến Vĩnh Ngọc (nối cầu Nhật Tân) góp phần giải tỏa lượng giao thơng liên tỉnh từ Hải Phòng, Hải Dương, Hưng yên sân bay Nội Bài tỉnh phía Tây Tây Bắc, tạo nên hướng giao thơng ngoại vi phía Bắc đối trọng với hướng phía Nam qua cầu Thanh Trì, đặc biệt hướng giao thông từ Quốc lộ Quốc lộ Quốc lộ góp phần thúc đẩy kinh tế xã hội Thành phố Theo thiết kế dự án xây dựng đường kéo dài [11] có tổng chiều dài 13.32Km, nối từ tuyến đường B2 thuộc dự án xây dựng Hạ tầng sở khu Đơ thi Bắc Thăng Long – Vân Trì (phía Đơng Anh) đến nút giao cầu Chui với Quốc lộ (phía Quận Long Biên); Mặt cắt ngang theo giới đường đỏ = 68m Trên tuyến gồm có cầu gồm : Một cầu Đơng Trù có chiều dài cầu L=1.139m, bề rộng mặt cắt ngang cầu 55m nhịp có độ 80 – 120 – 80 Hai cầu Đơng Hội (Ngũ Huyện Khê) có chiều rộng cầu 60m ; chiều dài cầu 47,15m gồm 01 nhịp 38m Ba cầu Phương Trạch có chiều rộng cầu 63,5m ; chiều dài cầu 35,1m gồm 01 nhịp 28m Hiện nay, kết cấu mặt đường mềm sử dụng phổ biến cơng trình giao thơng giới Việt Nam, đặc biệt đường Quốc lộ, đường đô thị, đường cao tốc, kết cấu mặt đường mềm đáp ứng yêu cầu mặt kỹ thuật đảm bảo tính liên tục mặt đường, mức độ êm thuận khai thác, Tiến độ thi cơng đưa cơng trình vào khai thác nhanh, Giá thành phù hợp 121 TT 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 Ngày Độ ổn định Marshall mẫu khoan 40min (kN) Độ dẻo Marshall mẫu khoan 40min (mm) Độ rỗng dư trường (%) Độ chặt trường (%) 7,80 3,10 4,80 98,55 7,76 3,30 4,80 98,61 7,76 3,30 4,85 98,89 7,85 3,20 4,53 98,21 7,74 3,40 4,52 98,49 8,09 3,50 4,56 99,02 8,42 3,30 4,52 98,94 8,20 3,50 4,51 98,47 8,42 3,10 4,49 98,18 8,30 3,20 4,83 98,62 8,38 3,40 4,81 98,87 7,89 3,30 4,85 98,77 18/09/20 14 18/09/20 14 18/09/20 14 20/09/20 14 20/09/20 14 20/09/20 14 22/09/20 14 22/09/20 14 22/09/20 14 21/09/20 14 00/01/19 00 00/01/19 00 Xbar Chart of Độ ổn định Marshall mẫu khoan 40' 8.50 Độ ổnđịnhMarshall (kN) +3SL=8.370 UCL=8.370 8.25 +2SL=8.204 +1SL=8.038 8.00 _ _ X=7.873 7.75 -1SL=7.707 -2SL=7.541 7.50 LCL=7.376 -3SL=7.376 1 11 13 15 17 Thứ tự ngày quan sát Hình 4.16 Biểu đồ phân bố độ ổn định Marshall mẫu khoan trường trình thi cơng 122 Hình 4.16 biểu đồ kiểm sốt q trình thay đổi độ ổn định Marshall mẫu khoan 18 ngày, ngày lấy số liệu với giá trị trung bình độ ổn định Marshall 7,87 độ lệch chuẩn σ=0,17 Ngày 11 có độ ổn định Marshall mẫu khoan trường xuống giá trị LCL Cần phải xem xét kiểm soát lại biến động Xbar Chart of Độ dẻo Marshall mẫu khoan 40min +3SL=3.6836 UCL=3.6836 3.7 Độ dẻo Marshall (mm) 3.6 +2SL=3.5823 3.5 +1SL=3.4809 _ _ X=3.3796 3.4 3.3 -1SL=3.2783 3.2 -2SL=3.1770 3.1 LCL=3.0757 -3SL=3.0757 3.0 11 13 15 17 Thứ tự ngày quan sát Hình 4.17 Biểu đồ phân bố độ dẻo Marshall mẫu khoan trường trình thi cơng Hình 4.17 biểu đồ kiểm sốt q trình thay đổi độ dẻo Marshall mẫu khoan 18 ngày, ngày lấy số liệu với giá trị trung bình độ dẻo Marshall 3,28 độ lệch chuẩn σ=0,10 Quá trình đảm bảo yêu cầu Xbar Chart of Độ rỗng dư trường (%) 4.8 Độrỗngdư(%) 4.7 4.6 4.5 1 +3SL=4.6484 UCL=4.6484 +2SL=4.6242 + _ 1SL=4.6000 _ X=4.5757 -1SL=4.5515 -2SL=4.5273 LCL=4.5031 -3SL=4.5031 4.4 11 13 15 17 Thứ tự ngày quan sát Hình 4.18 Biểu đồ phân bố độ độ rỗng dư mẫu khoan trường trình thi cơng 123 Hình 4.18 biểu đồ kiểm sốt q trình thay đổi độ rỗng dư trường mẫu khoan 18 ngày, ngày lấy số liệu với giá trị trung bình độ rỗng dư trường mẫu khoan 4,57 độ lệch chuẩn σ=0,03 Q trình khơng đảm bảo u cầu, ngày 1,5,9,12 có độ rỗng dư trường mẫu khoan xuống giá trị LCL; ngày 8,15,16 có độ rỗng dư trường mẫu khoan lớn giá trị UCL; ngày 10 thuộc phạm vi ngày liên tiếp vượt ngồi phạm vị 2σ phía đường trung tâm; ngày thứ 13 thuộc phạm vi ngày liên tiếp vượt phạm vi 1σ phía đường trung tâm; ngày 17,18 thuộc phạm vi điểm liên tiếp nằm phạm vi 1σ đường trung tâm Xbar Chart of Độ chặt trường (%) 98.6 Độ chặt hiệntrường(%) +3SL=98.6824 98.7 UCL=98.6824 +2SL=98.5687 98.5 +1SL=98.4549 98.4 _ _ X=98.3411 98.3 -1SL=98.2273 98.2 98.1 -2SL=98.1136 98.0 LCL=97.9998 11 13 15 17 -3SL=97.9998 Thứ tự ngày quan sát Hình 4.19 Biểu đồ phân bố độ chặt mẫu khoan trường trình thi cơng Hình 4.19 biểu đồ kiểm sốt q trình thay đổi độ chặt trường trường mẫu khoan 18 ngày, ngày lấy số liệu với giá trị trung bình độ độ chặt trường mẫu khoan 98,34 độ lệch chuẩn σ=0,11 Q trình khơng đảm bảo u cầu, ngày 16 độ chặt trường mẫu khoan nằm phía giá trị UCL; ngày 17 thuộc phạm vi ngày nằm ngồi phạm vi 2σ nằm phía đường trung tâm; ngày 18 thuộc phạm vi ngày nằm phạm vi 1σ nằm phía đường trung tâm 124 Interval Plot of Độ rỗng dư (%), Độ rỗng dư trường (%) 95% CI for the Mean 4.8 4.7 4.57574 Độ rỗng (%) 4.6 4.5 4.4 4.2975 4.3 4.2 4.1 4.0 Độ rỗng dư (%) Độ rỗng dư trường (%) Individual standard deviations are used to calculate the intervals Hình 4.20 Biểu đồ kiểm soát độ rỗng dư mẫu hot bin mẫu khoan trường Biểu đồ: Độ ổn định Marshall 95% CI for the Mean 12 Độ ổn định Marshall (kN) 11 10.2935 10 8.30109 7.87278 8 Độ ổn định Marshall 40min (kN) Độ ổn định Marshall 24h (kN) Độ ổn định Marshall mẫu khoan Individual standard deviations are used to calculate the intervals Hình 4.21 Biểu đồ kiểm sốt độ ổn định Marshall 40p, 24h mẫu hot bin độ ổn định Marshall 40p mãu khoan 125 Biểu đồ: Độ dẻo Marshall 95% CI for the Mean Độ dẻo Marshall (mm) 4.0 3.5 3.37963 2.95745 3.0 2.82364 2.5 2.0 Độ dẻo Marshall 40min (mm) Độ dẻo Marshall 24h (mm) Độ dẻo Marshall mẫu khoan 40min Individual standard deviations are used to calculate the intervals Hình 4.22 Biểu đồ kiểm sốt độ dẻo Marshall 40p, 24h mẫu hot bin độ dẻo Marshall 40p mãu khoan Summary Report for Độ chặt trường (%) Anderson-Darling Normality Test A-Squared P-Value Mean StDev Variance Skewness Kurtosis N Minimum 1st Quartile Median 3rd Quartile Maximum 0.73 0.053 98.341 0.226 0.051 0.95251 1.21941 54 97.980 98.175 98.300 98.463 99.020 95% Confidence Interval for Mean 98.0 98.2 98.4 98.6 98.8 99.0 98.279 98.403 95% Confidence Interval for Median 98.254 98.396 95% Confidence Interval for StDev 0.190 0.279 95% Confidence Intervals Mean Median 98.250 98.275 98.300 98.325 98.350 98.375 98.400 Hình 4.23 Biểu đồ phân bố độ chặt trường mẫu khoan 126 Hình 4.20; 4.21 4.22 cho thấy độ rỗng dư mẫu khoan 40min lớn độ rỗng dư mẫu hot bin 40min; độ ổn định Marshall mẫu khoan 40min nhỏ độ ổn định Marshall mẫu hot bin 40min; độ dẻo Mrashall mẫu khoan 40min lớn độ dẻo Marshall mẫu hot bin 40min Có tượng cơng đầm ngồi trường chưa phù hợp với cơng đầm phòng thí nghiệm q trình đầm ngồi trường bê tông nhựa bị nở hông 4.4 Đánh giá chất lượng mặt đường BTN sau đưa vào khai thác sử dụng Công nghệ thi công mặt đường bê tông nhựa dự án đầu tư xây dựng đường kéo dài tuân thủ tiêu chuẩn TCVN8819-2011: Tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu mặt đường bê tơng nhựa nóng Ưu điểm: Công nghệ thi công mặt đường bê tông nhựa tương đối hồn thiện Mặt đường bê tơng nhựa sau thi cơng có chất lượng tương đối cao - Mặt thi công chuẩn bị kỹ lưỡng Chỉ thảm bê tông nhựa mặt cấp phối đá dăm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Trước thi công đại trà nhà thầu thi công đoạn thử để xác định biện pháp thi công dự kiến có đảm bảo tạo hỗn hợp bê tơng nhựa có chất lượng cao hay khơng? - Vật liệu đầu vào kiểm soát kiểm tra chặt chẽ trước đưa vào thi công theo tần suất tiêu chuẩn quy định - Hỗn hợp bê tông nhựa sau trộn kiểm tra kỹ (nhiệt độ ) trước rải Đảm bảo hỗn hợp bê tông nhựa có chất lượng đảm bảo - Cơng tác rải, lu lèn hỗn hợp bê tông nhựa thực tốt Nhược điểm: - Do yêu cầu tiến độ thi công nên việc kiểm soát chất lượng bi tum chưa thực tốt Khi kiểm tra tần suất bi tum kiểm tra số tiêu độ kim lún, độ kéo dài Chưa kiểm tra tiêu khác dẫn đến bi tum có chất lượng 127 không cao đưa vào thi công Ở Việt Nam có nhiều bi tum chất lượng có mặt thị trường, nhà cung cấp thường trộn bitum để tăng lợi nhuận - Nhà thầu có thi công bê tông nhựa lớp vào ban đêm nên không đảm bảo độ phẳng mặt đường - Do tay nghề công nhân số nhà thầu hạn chế nên làm mối nối ngang mối nối dọc chưa đảm bảo yêu cầu: Độ bẳng phẳng khơng đảm bảo; tại vị trí cắt mối nối ngang bê tông nhựa thường bị phân tầng, nhiệt hạt cốt liệu to dẫn đến bê tông nhựa có độ rỗng dư cao - Hầu hết lu lốp (sử dụng giai đoạn lu chặt) nhà thầu có tải 15T, tải trọng tương đối nhẹ Dẫn đến mặt đường bê tông nhựa dễ bị hằn lún thời gian khai thác dài Các tiêu hỗn hợp bê tông nhựa đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN8819-2011 Tuy nhiên sử dụng lý thuyết, đồ thị đẻ kiểm tra độ đồng tiêu theo ngày thi công nhận thấy nhiều tiêu chưa kiểm sốt tốt Các tiêu không đồng theo ngày thi cơng, nhiều ngày vượt ngồi vùng kiểm sốt Một số hình ảnh chụp mặt đường bê tơng nhựa tại dự án xây dựng đường kéo dài sau đưa vào khai thác sử dụng từ tháng 10/2014 đến tháng 5/2017 cho thấy mặt đường đảm bảo khơng có hư hỏng hằn lún vệt bánh xe hay xơ dồn nhựa tại vị trí khơng có đèn xanh, đèn đỏ Còn tại vị trí có đèn xanh, đèn đỏ có tượng hằn lún vệt bánh xe 128 129 Hình 4.24 Hình ảnh mặt đường đưa vào khai thác sử dụng chụp tháng 5/2017 Mốt số hình ảnh hư hỏng hằn lún vệt bánh xe vị trí đèn tín hiệu giao thơng 130 Hình 4.25 Hình ảnh hằn lún vệt bánh xe vị trí đèn xanh, đèn đỏ Hình 4.26 Hình ảnh hư hỏng hằn lún vệt bánh xe vị trí đèn đỏ Hình 4.27 Hình ảnh hư hỏng hằn lún vệt bánh xe vị trí đèn đỏ 131 4.4 Kết luận Công nghệ thi công mặt đường bê tông nhựa dự án đầu tư xây dựng đường kéo dài tương đối hoàn thiện Chỉ xuất cục hằn lún vệt bánh xe tại số vị trí đèn tín hiệu giao thơng Các tiêu hỗn hợp bê tông nhựa đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN8819-2011 [9] Tuy nhiên sử dụng lý thuyết, đồ thị để kiểm tra độ đồng tiêu theo ngày thi công nhận thấy nhiều tiêu chưa kiểm sốt tốt Các tiêu không đồng theo ngày thi công, nhiều ngày vượt ngồi vùng kiểm sốt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua công tác nghiên cứu đánh giá công nghệ thi công kết cấu mặt đường bê tông nhựa dự án xây dựng đường kéo dài Một số kết luận rút Luận văn đưa cách tổng quan thiết kế, thi công khai thác kết cấu mặt đường mềm tình hình sử dụng loại mặt đường mềm sử dụng Việt Nam Đưa dạng hư hỏng kết cấu mặt đường xảy thời gian gần đây, nêu lên nguyên nhân số giải pháp khắc phục tượng hư hỏng Luận văn thu thập, tổng hợp số liệu thiết kế kết cấu mặt đường mềm, số liệu thiết kế thành phần hỗn hợp BTN, công nghệ thi công nghiệm thu dự án Xây dựng đường kéo dài Dựa kết thu thập nhận thấy: Dự án đầu tư xây dựng đường kéo dài sử dụng phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm 22TCN211-06 để thiết kế kết cấu áo đường Phân tích đáp ứng kết cấu mặt đường sử dụng cho dự án tính theo AASHTO nhận thấy kết cấu mặt đường đảm bảo khả chịu lực Lớp kết cấu mặt đường sử dụng lớp bê tơng nhựa nóng, lớp bê tơng nhựa hạt thơ dày 7cm lớp bê tông nhựa hạt mịn dày 5cm Dự án sử dụng phương pháp thiết kế Marshall để thiết kế hỗn hợp bê tơng nhựa nóng Cơng tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa tiến hành chặt chẽ, tuân thủ hướng tiêu chuẩn TCVN8819:2011 132 Toàn dự án sử dụng nhựa đường 60/70, lựa chọn mác nhựa theo PG nhận thấy lựa chọn mác nhựa theo nhiệt độ mặt đường mác nhựa lựa chọn PG64-10 (tương đương với mác nhựa 60/70) Tuy nhiên tính tốn lưu lượng tích lũy 20 năm để hiệu chỉnh mác nhựa vận tốc xe chạy xung quanh 70km/h từ 20km/h-70km/h mác nhựa lựa chọn PG70-10; xe chạy chậm vận tốc