Bài giảng kỹ thuật hạ tầng giao thông (đại học thủy lợi)

CHƯƠNG NỀN ĐƯỜNG VÀ MẶT ĐƯỜNG (Subgrade and Pavement) 1/46 5.1 Khái niệm cơng trình đường yêu cầu đường Nền đường ô tô cơng trình đất có tác dụng: -Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo nên dải đủ rộng dọc theo tuyến đường - Làm sở cho áo đường Các yêu cầu đường 2/46 a/ Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định tồn khối: nghĩa kích thước hình học hình dạng đường hồn cảnh khơng bị phá hoại biến dạng gây bất lợi cho việc thơng xe b/ Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ định: tức đủ độ bền chịu cắt trượt không bị biến dạng nhiều (hay khơng tích luỹ biến dạng) tác dụng áp lực bánh xe chạy qua Nếu không đảm bảo yêu cầu kết cấu áo đường bị phá hoại c/ Nền đường phải đảm bảo ổn định cường độ: nghĩa cường độ đường không thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết cách bất lợi Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.2 Các dạng đuờng (type of subgrade) (1/5) 3/46 Nền đường đắp thấp : Chiều cao đắp H < 6m Độ dốc ta luy tuỳ thuộc loại vật liệu đắp, thường 1:1.5 Nền đường đắp cao đắp đất yếu : Chiều cao đắp H > 6m Độ dốc ta luy tuỳ thuộc loại vật liệu đắp, phần độ dốc cấu tạo thoải hơn, phần đắp thông thường Giữa phần phần có bậc rộng 1-2m 5.2 Các dạng đuờng (type of subgrade) (2/5) 4/46 Nền đường nửa đào, nửa đắp : Độ dốc ta luy đào, đắp thường khác Chân taluy dương có bố trí rãnh thoát nước dọc Nền đường đào chữ L : Chân taluy dương có bố trí rãnh nước dọc Độ dốc taluy dương tuỳ thuộc loại vật liệu đào Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.2 Các dạng đuờng (type of subgrade) (3/5) 5/46 Nền đường đào chữ U : Chân taluy dương có bố trí rãnh nước dọc Độ dốc taluy dương tuỳ thuộc loại vật liệu đào Nền đường kết hợp với tường chắn (kè chân) Thường đường đắp sườn có độ dốc lớn 5.2 Các dạng đuờng (type of subgrade) (4/5) 6/46 Nền đường kết hợp với kè đá vai đường : Thường đường thành phố với mục đích tiết kiệm diện tích chiếm dụng Kè đá xây sát mép mặt đường Nền đường kết hợp với tường chắn chống sụt taluy dương Thường đường đào có độ dốc taluy dương lớn, ổn định Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.2 Các dạng đuờng (type of subgrade) (5/5) 7/46 Nền đường kết hợp với tường chắn có móng cọc sâu chống trượt sâu taluy dương Thường đường đào có độ dốc taluy dương lớn, ổn định, dễ bị trượt sâu Đường hầm 5.3 Thiết kế mái đường đào (Design cut of cross sections) 8/46 Bảng 24 TCVN 4054 - 2005 Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.4 Thiết kế mái đường đắp (Design fill of cross sections) 9/46 Bảng 25 TCVN 4054 - 2005 5.5 Xây dựng đường đất yếu (design subgrade on weak ground) 10/46 5.5.1 Khái niệm đất yếu Đất yếu loại đất có: + Sức chịu tải nhỏ (khoảng 0,5 – 1,0 daN/cm2) + Có tính nén lún lớn + Hầu bão hòa nước + Có hệ số rỗng lớn (e>1) + Mơđun biến dạng thấp (thường Eo = 50 daN/cm2) + Lực chống cắt nhỏ … Đất yếu vật liệu hình thành (từ 10.000 đến 15.000 năm tuổi) Có thể chia làm loại: + Đất sét đất sét bụi mềm, có khơng có chất hữu cơ; + Than bùn; + Các loại đất nhiều hữu bùn Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5 5.5.2 Các dạng phá hoại đường đắp đất yếu 11/46 Sơ đồ độ lún chuyển vị ngang đất thiên nhiên 12/46 Các phá hoại dạng đường cong tròn a) Có đường nứt kéo đắp; b) Khơng có đường nứt kéo đắp Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.5.3 Các biện pháp xây dựng đất yếu 13/46 Các biện pháp xử lý đất yếu 5.5.3 Các biện pháp xây dựng đất yếu 14/46 Trên thực tế chia ba nhóm biện pháp xử lý sau : Nhóm 1: Thay đổi sửa chữa đồ án thiết kế như: + Thay đổi vị trí tuyến tới chỗ khác + Giảm chiều cao đắp Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 5.5.3 Các biện pháp xây dựng đất yếu 15/46 Nhóm 2: Các biện pháp liên quan tới: + Bố trí thời gian: xây dựng theo giai đoạn + Các giải pháp vật liệu (làm bệ phản áp, đắp vật liệu nhẹ, đào bỏ phần hay toàn lớp đất yếu ), + Gia tải tạm thời… Xây dựng đường theo giai đoạn 5.5.3 Các biện pháp xây dựng đất yếu 16/46 Nhóm 3: Các biện pháp xử lý thân đất yếu nhằm cải thiện tính chất đất: c1 Dùng cọc cát , giếng cát Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương c1 Dùng cọc cát , giếng cát (tiếp) 17/46 Thi công cọc cát Tạo lỗ cọc cát phương pháp đóng ống thép a) Thiết bị tạo lỗ; b) Sơ đồ mũi ống thép 18/46 Q trình thi cơng cọc cát Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 19/46 Q trình thi cơng cọc cát (tiếp) 5.5.3 Các biện pháp xây dựng đất yếu (5/6) 20/46 c2 Sử dụng bấc thấm Cấu tạo bấc thấm Thi công cắm bấc thấm Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 10 45/46 Xe tưới nhựa đại thi cơng lớp láng mặt 46/46 Tồn cảnh rải đầm nén lớp mặt bê tông asphan rải nóng Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần - Chương 23 CHƯƠNG THOÁT NƯỚC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ (Drainage on roads) 1/27 6.1 Hệ thống nước đường tơ ¾Hệ thống nước đường ô tô bao gồm tất công trình biện pháp kỹ thuật phục vụ cho việc thoát nước mặt nước ngầm đường nhằm ¾đảm bảo trì tình trạng hoạt động tốt đường (đảm bảo cho mặt đường trạng thái khô ráo, tránh trơn trượt, đường không bị ẩm ướt, đảm bảo cường độ độ ổn định) Hệ thống thoát nước thường gặp là: + Cống, + Rãnh thoát nước + Thùng đấu, bể bốc 6.1 Hệ thống nước đường tơ 2/27 Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6.2 Phân loại rãnh thoát nước đường 3/27 Rãnh thoát nước đường Rãnh biên Rãnh đỉnh Rãnh Dốc nước dẫn nước bậc nước 4/27 6.2.1 Rãnh biên (rãnh dọc) (edge drains) Rãnh biên xây dựng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường, taluy đường đào diện tích khu vực hai bên dành cho đường đoạn đường đào, nửa đào nửa đặp, đường đắp thấp 0,6 m Để tránh lịng rãnh khơng bị ứ đọng bùn cát, độ dốc lịng rãnh khơng nhỏ 0,5% Trong trường hợp đặc biệt cho phép lấy 0,3% Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6.2.1 Rãnh biên (edge drains) 5/27 Trong điều kiện thơng thường lấy theo địa hình khơng cần tính tốn thuỷ lực Có ba dạng hình học rãnh hay sử dụng: rãnh hình thang, rãnh hình chữ nhật, rãnh hình tam giác, đường tơ chủ yếu dùng loại rãnh hình thang có kích thước định hình: 40x40x40 chi tiÕt r·nh x©y (tl:1/20) RANH giíi D? ÁN cao ®é san nỊn 680 300 1000 H RÃnh(ga) HTb đào 150 1:0 600 1:0 cao độ tự nhiên 300 1600 6.2.1 Rónh biờn (edge drains) 6/27 Đối với đào địa hình núi, thường dùng rãnh hình tam giác Trong vùng có cấu tạo địa chất đặc biệt cát, sỏi, đá dăm khơng cần làm rãnh Để đảm bảo an tồn cho xe chạy chiều sâu rãnh qui định không qua sâu: + Đối với đất sét 1,25 m; + Đối với đất sét 1m; + Đối với cát 0,8 m +theo qui định chung 0,6 m Ln tìm cách để nước từ rãnh dọc chỗ trũng hay sông suối rãnh tập chung nước cống cấu tạo (thường km có cống cấu tạo), cống cấu tạo khơng phải tính tốn thuỷ lực Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6.2.2 Rãnh đỉnh 7/27 + Diện tích lưu vực sườn núi đổ đường lớn + chiều cao taluy đào ≥ 12 m phải bố trí rãnh đỉnh để đón nước chảy phía đường dẫn nước cơng trình nước, sơng suối hay chỗ trũng cạnh đường, không cho phép nước đổ trực tiếp xuống rãnh biên 8.04 Khi: 8/27 Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6.2.2 Rãnh đỉnh 9/27 Nguyên tắc thiết kế: ¾ Thiết kế với tiết diện hình thang: + Chiều sâu đáy rãnh đỉnh tối thiểu 0,5 m; + Ta luy rãnh 1:1 đến 1:1,5; + Chiều sâu rãnh xác định theo tính tốn thuỷ lực trị số max 1,5 m ¾Độ dốc dọc rãnh đỉnh phụ thuộc vào địa chất rãnh hình thức gia cố ¾Trong trường hợp địa hình núi có độ dốc lớn, địa chất xấu nên làm nhiều rãnh đỉnh nhỏ ¾Trong trường hợp cần thiết kế bỏ rãnh đỉnh tăng kích thước rãnh dọc 6.2.2 Rãnh đỉnh 10/27 Rãnh đỉnh Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6.2.3 Rãnh dẫn nước 11/27 Rãnh dẫn nước thiết kế để dẫn nước từ nơi trũng cục cơng trình nước gần dẫn nước từ rãnh dọc, rãnh đỉnh chỗ trũng hay cầu cống, để nối tiếp sông suối với thượng hạ lưu cống cống Rãnh dẫn nước Suối 6.2.4 Dốc nước bậc nước 12/27 Ở nơi rãnh nước có độ dốc lớn, để đảm bảo cơng trình khơng bị xói lở dịng nước phải làm dốc nước bậc nước Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 6 6.2.4 Dốc nước bậc nước 13/27 Dốc nước Dốc nước bậc nước thường sử dụng đoạn rãnh có dốc lớn nối tiếp thượng lưu hạ lưu cống với lòng suối tự nhiên, đoạn rãnh nước từ cơng trình nước đổ dọc theo taluy đường đào hay đường đắp, đoạn nối tiếp từ rãnh đỉnh sông suối cầu cống 6.3 Thùng đấu bể bốc 6.3.1 Thùng đấu 14/27 Thùng đấu chỗ đất đào theo hình dáng kích thước thích hợp để lấy đất đắp cho đường, bố trí hay hai bên đường Khi chiều cao đường so với đáy thùng đấu nhỏ 1,5m cấu tạo taluy thùng đấu nối dài với ta luy đường, Nếu cao đường thùng đấu phải để dải đất có độ dốc khoảng 2% hướng từ đường thùng đấu Đáy thùng đấu bé 6m làm dốc hướng phía ngồi đường, cịn lớn dốc dọc Cäc:C17 nhỏ 6‰ làm dốc vào có thêm rãnh nhỏ Km:0+820 Thùng đấu h300m Với loại cống khơng tính tốn thuỷ lực, lấy theo cấu tạo Cống thuỷ lợi: loại cống đặt vị trí phục vụ cho mục đích tưới tiêu, loại thường có độ dốc đáy cống = 0% 6.5 Chế độ làm việc cống 22/27 Tùy theo chiều sâu ngập nước trước cống tùy theo loại miệng cống, cống làm việc theo chế độ sau: a) Không áp: Nếu H ≤ 1,2 hcv (miệng cống loại thường) Nếu H ≤ 1,4 hcv (miệng cống theo dạng dịng chảy) Giải thích ký hiệu: + H: Mực nước dâng cho phép; + hcv: Chiều cao cống cửa vào; + Tốc độ nước chảy cho phép (v); Chế độ làm việc cống: Không áp Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 11 6.5 Chế độ làm việc cống 23/27 b) Bán áp: Nếu H > 1,2 hcv (miệng cống loại thông thường; TH cửa cống nước ngập tồn nước chảy có mặt thaóng tự do) c) Có áp: Nếu H > 1,4 hcv (miệng cống làm theo dạng dòng chảy độ dốc cống nhỏ dốc ma sát) TH phần lớn chiều dài cống nước ngập hoàn tồn; có cửa có mặt thống tự Chế độ làm việc cống: Hình c: Bán áp Hình d: Có áp 6.6 Xác định độ cống 24/27 - Biết lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát (Qtk) - Giả định số phương án: Khẩu độ cống (d: cống tròn; b: cống vuông); => +Xác định mực nước dâng cho phép (H); + Xác định Tốc độ nước chảy cho phép (v); - Ứng với phương án: + Dựa vào H định cao độ đường tối thiểu, + Dựa vào v định biện pháp gia cố thượng, hạ lưu cống; - Tiến hành so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật để định phương án có lợi Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 12 Bảng tra chọn độ cống tròn 25/27 Bảng tra chọn độ cống vuông 26/27 Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 13 Bài tập lớp 27/27 Biết lưu lượng nước chảy cống cần phải thoát Qtk = 2m3/s Xác định phương án cống dùng đường ô tô (về loại cống độ) sử dụng để lưu lượng trên? Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 14 ... bánh lốp 40/46 Lu bánh thép bọc cao su Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 20 41/46 Lu chấn động đại 42/46 Lu tĩnh thông thường Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 21 43/46 Máy rải... bitum đại Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần - Chương 22 45/46 Xe tưới nhựa đại thi cơng lớp láng mặt 46/46 Tồn cảnh rải đầm nén lớp mặt bê tơng asphan rải nóng Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần... bêtông Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần - Chương 14 5.9 Ví dụ số loại mặt đường thường gặp 29/46 Mặt đường cấp phối : đồi, suối, nghiền Mặt đường đá dăm 30/46 (Macadam) Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông