Tài liệu Thiết kế nền mặt đường ô tô doc

Tr- ờng Đại học giao thông vận tải Khoa công trình bộ môn đ- ờng bộ Nguyễn quang phúc Bài giảng Thiết kế đ- ờng ô tô Học phần 2 thiết kế nền mặt đ- ờng ô tô Hà nội, 2007 APPROVED By Nguyen Quang Phuc at 5:42 pm, 10/21/07 REVIEWED By Nguyen Quang Phuc at 5:42 pm, 10/21/07 N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG phÇn i ThiÕt kÕ nÒn ®- êng REVISED By Nguyen Quang Phuc at 5:43 pm, 10/21/07 N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 1 CHN G 1 THIT K NN ĐNG THÔNG THNG 1.1 N HNG YÊU CU CHUNG I VI NN NG - CHIU SÂU HOT NG CA T NN NG 1.1.1 N hng yêu cu chung đi vi nn đng. Nn đng ô tô là mt công trình bng đt (đá) có tác dng: - Khc phc đa hình thiên nhiên nhm to nên mt di đt đ rng dc theo tuyn đng có các tiêu chun v bình đ, trc dc, trc ngang đáp ng đc điu kin chy xe an toàn, êm thun và kinh t. - Làm c s cho áo đng: lp phía trên ca nn đng cùng vi áo đng chu tác dng ca ti trng xe c và ca các nhân t thiên nhiên do đó có nh hng rt ln đn cng đ và tình trng khai thác ca c công trình đng.  đm bo các yêu cu nói trên, khi thit k và xây dng nn đng cn phi đáp ng đc các yêu cu sau đây: 1. Nn đng phi đm bo luôn n đnh toàn khi, ngha là kích thc hình hc và hình dng ca nn đng không b phá hoi hoc bin dng gây bt li cho vic thông xe. a) b) f) d) c) e) Hình 1.1 Các hin tng nn đng mt n đnh toàn khi. a) Trt ta luy đp; b) Trt nn đng đp trên sn dc; c) Lún st trên đt yu d) Trt tri trên đt yu. e) St l ta luy đào; f) Trt ta luy đào N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 2 Các hin tng mt n đnh toàn khi đi vi nn đng thng là: trt l mái ta luy nn đng đào hoc đp, trt nn đng đp trên sn dc, trt tri và lún nn đt đp trên đt yu,… (Hình 1.1). 2. Nn đng phi đm bo có đ cng đ nht đnh, tc là đ đ bn khi chu ct trt và không đc bin dng quá nhiu (hay không đc tích lu bin dng) di tác dng ca ti trng bánh xe. 3. Nn đng phi luôn đm bo n đnh v mt cng đ, ngha là cng đ ca nn đng không đc thay đi theo thi gian, theo điu kin khí hu, thi tit mt cách bt li. Nn đng thng b phá hoi do các nguyên nhân sau đây: - S phá hoi ca thiên nhiên nh ma làm tích nc hai bên đng, làm gim cng đ ca đt nn đng, gây st l mái dc ta luy. - iu kin đa cht thy vn ti ch không tt v cu to tng lp và mc đ phong hoá đt đá, đc bit là s phá hoi ca nc ngm (nc ngm chy lôi theo đt gây hin tng xói ngm và gim cng đ ca đt). - Do tác dng ca ti trng xe chy. - Do tác dng ca ti trng bn thân nn đng khi nn đng đp quá cao hoc đào quá sâu, ta luy quá dc thng hay b st l. - Do thi công không đm bo cht lng: đp không đúng quy cách, loi đt đp, lu lèn không cht,… Trong s các nguyên nhân nói trên, tác dng phá hoi ca nc đi vi nn đng là ch yu nht (gm nc mt, nc ngm và c hi nc). 1.1.2 Chiu sâu hot đng ca đt nn đng Cng đ và đ n đnh ca nn đng ch yu là do các lp đt tng trên quyt đnh, nh vy cn phi xác đnh chiu sâu hot đng ca ti trng. 0 z +z  z za p P Z M r Hình 1.2 S đ xác đnh chiu sâu khu vc tác dng ca nn đng N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 3 Chiu sâu hot đng ca đt nn đng hay phm vi hot đng ca đt nn đng là khu vc chu tác dng ca ti trng đng (ti trng xe c đi trên đng truyn xung). Phm vi này đc xác đnh bng chiu sâu z a  hình 1.2. Trên hình v, ng sut ti mi đim trong đt do trng lng bn thân nn đp gây nên là: (xét trng hp đt đng nht)   = .z - dung trng ca đt đp (t/m 3 ); z – chiu sâu tính ng sut, m. ng sut thng đng do ti trng đng ca bánh xe P gây ra s phân b tt dn theo chiu sâu theo công thc ca Bussinet: 2 z z P .k k – h s Bussinet 2 5 2 1 1 . 2 3                 Z r k  ( im nm trên trc Z thì r=0 và k≈0,5) Gi thit khi   = n z là có th b qua nh hng ca ti trng đng thì ta có th xác đnh đc chiu sâu z a ca khu vc tác dng theo quan h:   = n z  3 a 2 a a P.n.k z z P nkz   Thng gi thit n = 5 – 10 và vi các ti trng bánh xe thông thng s tính đc z a = 0,9 – 1,5m. Nh vy, đ nn đng có cng đ và đ n đnh nht đnh cn đm nén cht đt nn đng bng các phng tin đm nén. m nén cht đt nn đng: là mt bin pháp tng đc cng đ và ci thin đc ch đ thy nhit ca nn đng tng đi đn gin, ph bin và có hiu qu cao. Hin nay ngi ta thng dùng đi lng dung trng khô  (g/cm 3 ) ca đt đ đc trng cho đ cht ca đt đc đm nén thông qua h s đm nén: K = / 0 Trong đó  - là dung trng khô ca đt sau khi đc nén cht trên thc t và  0 là dung trng khô ca loi đt đó nhng đc nén cht trong điu kin tiêu chun (đ cht ln nht – xác đnh bng ci Proctor). 1.1.3 N guyên tc thit k nn đng 1. Phi đm bo khu vc tác dng ca nn đng (khi không có tính toán đc bit, khu vc này có th ly ti 80 cm k t di đáy áo đng tr xung ) luôn đt đc các yêu cu sau: N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 4  Không b quá m (đ m không ln hn 0,6 gii hn nhão) và không chu nh hng các ngun m bên ngoài (nc ma, nc ngm, nc bên cnh nn đng)  30 cm trên cùng phi đm bo sc chu ti CBR ti thiu bng 8 đi vi đng cp I, cp II và bng 6 đi vi đng các cp khác.  50 cm tip theo phi đm bo sc chu ti CBR ti thiu bng 5 đi vi đng cp I, cp II và bng 4 vi đng các cp khác. Ghi chú: CBR xác đnh theo điu kin mu đt  đ cht đm nén thit k và đc ngâm bão hòa 4 ngày đêm. 2.  hn ch tác hi xu đn môi trng và cnh quan, cn chú trng các nguyên tc: - Hn ch phá hoi thm thc vt. Khi có th nên gom đt hu c trong nn đào đ ph xanh li các h đt mn, các sn taluy. - Hn ch phá hoi cân bng t nhiên. ào đp va phi. Chú ý cân bng đào đp. Gp đa hình him tr nên so sánh nn đng vi các phng án cu cn, hm, nn ban công. Chiu cao mái dc nn đng không nên cao quá 20 m. - Trên sn dc quá 50% nên xét phng án tách thành hai nn đng đc lp. - Nn đào và nn đp thp nên có phng án làm thoi (1:3 ~ 1:6) và gt tròn đ phù hp đa hình và an toàn giao thông. - Hn ch các tác dng xu đn đi sng kinh t và xã hi ca c dân nh gây ngp lt rung đt, nhà ca. Các v trí và khu đ công trình thoát nc phi đ đ không chn dòng l và gây phá nn  ch khác, tránh cn tr lu thông ni b ca đa phng, tôn trng quy hoch thoát nc ca đa phng. 1.2 CÁC LOI T P NN NG – TIÊU CHUN M NÉN T N N NG 1.2.1 Các loi đt đp nn đng t, đá là vt liu ch yu đ xây dng nn đng, kt cu ca nn mt đng và s làm vic ca công trình đng ph thuc rt nhiu vào tính cht ca đt. Trong xây dng nn đng, đ h giá thành xây dng thng dùng đt ti ch đ đp nn đng. Cng đ và đ n đnh ca nn đng ph thuc vào loi đt và cng đ ca đt. C ht đt càng ln thì đt có cng đ càng cao, tính mao dn càng thp, tính thm và thoát nc tt, ít hoc không n khi gp nc cng nh ít hoc không co khi khô. Nhng tính cht này khin cho loi đt cha nhiu c ht ln có tính n đnh nc tt, tuy nhiên nó có nhc đim ln là tính dính và tính do kém. C ht đt càng nh thì các tính cht trên ngc li N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 5 Phân loi đt đp nn đng: 1. á : Là loi vt liu xây dng nn đng rt tt. Nn đng đp bng đá thì đm bo cng đ và đ n đnh, chng đc xói bào mòn và va đp ca dòng nc. 2. t ln đá: Gm các ht đá có kích c ln hay nh ln vi cát và sét. á trong đt ln đá là đá rn chc, không b phong hoá, có cng đ cao và không b mm trong nc. Loi này dùng đp nn đng rt tt 3. Si cui: Là loi vt liu đá di tác dng ca dòng nc b chuyn ch và bào mòn, trong thành phn có ln c cát và sét. Loi này đp nn đng khá tt, khi đp  ni khô và quá m t cng đ không thay đi nhiu. Nhc đim là sc chng xói mòn kém nên mt ngoìa ca mái dc cn đc gia c. 4. Cát : Là loi đt vn, ri rc, ít dính, kích thc ht khong <2-3mm, nc thm qua d, đ cao mao dn thp, khi bão hoà nc thì cng đ ít thay đi. Vì vy cát là vt liu tt đ đp nn đng, đc bit  các vùng m t, nc đng hoc  nn đng bãi sông. Tuy vy, do tính dính kém nên d b xói l và bào mòn do nc và gió, cho nên ta luy nn đng cn đc gia c bo v. 5. t cát bt: C ht t 0,25-0,05mm chim t 15-50%, ít dính, khi no nc cng đ gim nhiu, không thích hp đ đp nn đng. 6. t á cát: Là loi đt tt đ đp nn đng (lng cát >50% khi lng) có cng đ n đnh, tính dính cao, có kh nng thoát nc nhanh. 7. t sét: Là loi đt có tính dính ln và tính thm nc rt kém, lâu bão hoà nc và lâu khô, ch dùng đp nn đng  nhng ni khô ráo.  trng thái m t đt s mm nhão và không nén cht đc. 8. t á sét: Là loi đt tt đ đp nn đng, có tính dính ln chng đc xói l và làm cho ta luy nn đng n đnh. Cn chú ý nn đng đp qua bãi sông bng loi đt này khi nc rút không thoát ra ngay làm tng áp lc thu đng và gây mt n đnh mái ta luy 9. t bt: Là loi đt có nhng ht rt nh, cng đ thp khi khô thì bong, khi t thì nhão không thích hp đ đp nn đng 10.t hu c: Loi này có cng đ thp, tính trng n ln, không nên đp nn đng. Cn nm vng các loi đt và tính cht ca đt đc phân tích  trên đ tìm cách x lý, ci thin hoc đ xut các bin pháp cu to khác (nh thoát nc, đp cao, gia c, .) đ khc phc các nhc đim ca mi loi đt nhm tho mãn các yêu cu đi vi nn đng mt cách tt nht N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 6 Phân loi đt theo TCVN 5747-1993 theo các bng 1.1, 1.2 và 1.3 sau: Bng 1.1 Phân loi ht đt theo kích c Tên ht Kích c ht (mm) Tên ht Kích c ht (mm) Cui Si : Rt to To Va Bé 100-40 40-20 20-10 10-4 4-2 Cát : To Va Nh Rt nh (mn) Bi : To Nh Sét 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 < 0,005 Bng 1.2 Phân loi cát Loi cát T l ht theo kích c (% khi lng) Ch s do Kh nng s dng đ xây dng nn đng Cát si Cát to Cát va Cát nh Cát bi ht > 2mm chim 25-50% ht > 0,5mm chim > 50% ht > 0,25mm chim > 50% ht > 0,10mm chim > 75% ht > 0,05mm chim > 75% <1 <1 <1 <1 <1 Rt thích hp nhng phi có lp bc mái ta luy Thích hp nhng phi có lp bc mái ta luy nt nt Ít thích hp Bng 1.3 Phân loi đt dính Loi đt T l ht cát (2-0,05mm) có trong đt (% khi lng) Ch s do Kh nng s dng đ xây dng nn đng Á cát nh, ht to Á cát nh Á cát bi Á cát bi nng Á sét nh Á sét nh bi Á sét nng Á sét nng bi Sét nh Sét bi Sét béo > 50 > 50 20-50 < 20 > 40 < 40 > 40 < 40 > 40 Không quy đnh - nt - 1-7 1-7 1-7 1-7 7-12 7-12 12-17 12-17 17-27 17-27 > 27 Rt thích hp Thích hp Ít thích hp Không thích hp Thích hp Ít thích hp Thích hp Ít thích hp Thích hp Ít thích hp Không thích hp N GUY N QUA NG PHÚC THI T K NN  NG VÀ CÁC CÔN G TRÌN H TRÊN  NG 10/21/2007 I - 7 Mt s yêu cu đi vi đt đp nn đng 1. t đp nn đng ly t nn đào, t m đt, t thùng đu. Vic ly đt phi tuân th nguyên tc hn ch tác đng xu đn môi trng nh nói  đim 4 điu 6.1.2. Thùng đu phi thit k có hình dáng hình hc hoàn chnh, không làm xu cnh quan và khi có th phi tn dng đc sau khi làm đng. t t các ngun phi có thí nghim, không đc đp hn đn mà đp thành tng lp. Các lp đc đp xen k nhau nhng khi lp bng đt có tính thoát nc tt  trên lp đt có tính khó thoát nc thì mt ca lp di phi làm dc ngang 2 đn 4% đ thoát nc. 2. Không dùng các loi đt ln mui và ln thch cao (quá 5%), đt bùn, đt than bùn , đt phù sa và đt mùn (quá 10% thành phân hu c) đ làm nn đng. Trong khu vc tác dng không đc dùng đt sét nng có đ trng n t do vt quá 4%. Không nên dùng đt bi và đá phong hoá đ đp các phn thân nn đng trong phm vi b ngp nc. Ti ch sau m cu và sau lng tng chn nên chn vt liu đp ht ri có góc ni ma sát ln. Khi s dng vt liu đp bng đá thi, bng đt ln si sn thì kích c ht (hòn) ln nht cho phép là 10cm đi vi phm vi đp nm trong khu vc tác dng 80cm k t đáy áo đng và 15cm đi vi phm vi đp phía di; tuy nhiên, kích c ht ln nht này không đc vt quá 2/3 chiu dy lp đt đm nén (tu thuc công c đm nén s s dng). 3. Không đc dùng các loi đá đã phong hoá và đá d phong hoá (đá sít .) đ đp nn đng. 4. Khi nn đng đp bng cát, nn đng phi đc đp bao c hai bên mái dc và c phn đnh nn phía trên đ chng xói l b mt và đ to thun li cho vic đi li ca xe, máy thi công áo đng. t đp bao hai bên mái dc phi có ch s do ln hn hoc bng 7; còn đt đp bao phía trên đnh nn phi có ch s do t 6 đn 10 và nên s dng cp phi đi. t đp bao phn trên đnh nn không đc dùng vt liu ri rc đ hn ch nc ma, nc mt xâm nhp vào phn đp cát. B dy đp bao hai bên mái dc ti thiu là 1,0m và b dy đp bao phía đnh nn (đáy áo đng) ti thiu là 0,30m. 1.2.2 Tiêu chun đm nén đt nn đng: Theo tiêu chun thit k đng ô tô TCVN 4054-05 và tiêu chun đm nén đt TCVN 4201-1995, tiêu chun đm nén đt quy đnh nh sau: [...]... 1.9.1 ánh giá Xét m m Chia kh 10/21/2007 ên nó s à tr ào ó (Hình 1.19) tr thành nhi m nh 1,2, i (m có chi r 1-2m) I - 22 N GUY THI Xét i h m À CÁC CƠN G TRÌN H TRÊN th i b k có chi cao hi và r di di 2 i Mặt trượt h hi 1 Q icos i di i li Qi Hình 1.19 ánh giá c mái d th Ta có: -L T i = Q i.sin i -L Ni Q i cos i tg C trong ó: Q i – tr i - dung tr i = d i.hi 1 à góc n Khi Ti > Ni thì vách à ng i T di cos... mà su c l h n s kháng c Do ó khi ta luy n b nh b s tr thì m tr th i qua chân ta luy ho qua ch d c trên m ta luy V trí tâm tr nguy hi nh có th dùng ph ng pháp 4,5H ho ph ng pháp 360 4 min 3 4 3 2 1 2 Đường quỹ tích tâm trượt H H 1 4,5H Hình 1.22 Qu Các giá tr và tra b n 1.9 B 1.9 Giá tr 1:m ( ( 1:m ( ( 1:0,58 29 40 1:2 25 35 1:1 28 37 1:3 25 35 1:1,5 26 35 1:5 25 và 31 V n thì n 10/21/2007 và n trên . học giao thông vận tải Khoa công trình bộ môn đ- ờng bộ Nguyễn quang phúc Bài giảng Thiết kế đ- ờng ô tô Học phần 2 thiết kế nền mặt đ- ờng ô tô Hà nội,. chặt quy định của nền đ- ờng Độ chặt k Loại công trình Độ sâu tính từ đáy áo đ- ờng xuống (cm) Đ- ờng tô từ cấp IV trở lên Đ- ờng tô từ cấp V trở xuống