Đồ án Thiết kế đường Ô-tô 1 Chương 1

Đồ án Thiết kế đường Ô-tô 1

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Đặc điểm, phân loại và yêu cầu đối với công tác thi công nền đường

1.1.1 Phân loại các công tác trong xây dựng đường

Công tác xây lắp: là những công tác trực tiếp, hoàn thành theo từng hạng mục xây lắp công trình đã thiết kế như cầu đường, nhà ở, nhà máy … Sau khi xây lắp phải bàn giao cho được vị sử dụng và sau thời gian sử dụng nào đó sẽ hoàn lại chi phí xây dựng cho công trình đó

- Khi xây dựng đường ô tô thì các công tác xây lắp nền đường, mặt đường, cầu cống các Cung, các Hạt bảo dưỡng và các công trình tạm thời (lán trại phục vụ sản xuất và sinh hoạt) đều thuộc về công tác xây lắp

- Công tác xây lắp được chia thành các công tác rải đều theo tuyến và công tác tập trung - Công tác rải đều theo tuyến phân bố trên từng đoạn đường xây dựng, chênh lệch khối lượng so với trị số trung bình trên từng cây số một rất nhỏ Ví dụ cầu nhỏ và cống … trong đó công tác xây dựng nền đường và mặt đường lớn nhất và phân bố liên tục trên toàn tuyến Công tác xây dựng cầu nhỏ và các công trình trên đường là những công tác lặp lại và có tính chất chu kì

- Công tác tập trung là những công tác làm trên các đoạn ngắn của đường và không lặp lại trên các đoạn đường gần đó, thi công phức tạp và có khối lượng đặc biệt lớn so với công tác khác

Các công tác chuẩn bị: chủ yếu gồm các công tác chuẩn bị vật liệu xây dựng (đất, đá, cát, cuội, sỏi …), các bán thành phẩm (hỗn hợp bê tông nhựa và bê tông xi măng) các cấu kiện đ1uc sẵn (ống cống, dầm cầu, bản bê tông tông mặt đường) Công tác chuẩn bị do các xí nghiệp phụ hoặc các xí nghiệp vật liệu xây đựng đảm trách

Công tác vận chuyển: là công tác điều các vật tư xây dựng, bán thành phẩm và cấu kiện từ nơi chuẩn bị, gia cố và chế tạo đến nơi sử dụng Thường gồm các khâu: đưa vật liệu từ các mỏ đến tuyến, đưa vật liệu từ các mỏ đến xí nghiệp phụ, đưa các bán thành phẩm và cấu kiện đ1uc sẵn từ nhà máy đến tuyến

1.1.2 Các đặc điểm về tổ chức của công tác xây dựng đường ô tô

Diện thi công hẹp và kéo dài hàng chục km đền hàng trăm km làm cho việc tổ chức thi công trở nên phức tạp, gây khó khăn cho việc kiểm tra, điều độ, bố trí nhân công và máy móc thi công

Nơi làm việc thường xuyên thay đổi, gây khó khăn cho việc chuẩn bị diện thi công, cho việc bố trí ăn ở cho công nhân và máy móc thi công

Khối lượng phân bố công tác không đều theo chiều dài tuyến làm cho thời gian thi công trên từng đoạn đường sẽ khác nhau, gây khó khăn cho việc tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền

Chịu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu, thời tiết, chủ yếu là mưa bão, nhiệt độ không khí, … và đại bộ phận công tác đều phải làm ở ngoài trời

Để khắc phục những khó khăn thì cố gắng chuyển một phần công tác ngoài hiện trường và xưởng để giảm bớt yêu cầu về người, vật tư, máy móc trực tiếp làm công tác trên tuyến

Trong quá trình thi công phải phối hợp chặt chẽ với các loại công tác xây lắp, công tác chuyển bị và vận chuyển về mặt khối lượng và tiến độ, đồng thời cần phải tổ chức công tác chuẩn bị và xây lắp tiến hành kịp thời, kinh tế và có chất lượng cao

Vận chuyển là khâu liên hệ giữa các công tác chuẩn bị và công tác xây lắp Đặc điểm của công tác vận chuyển trong xây dựng đường là các địa điểm bốc và dở hàng thường xuyên thay đổi, cự li vận chuyển không cố định và nhiều lúc vận chuyển theo đường tạm, làm cho việc tổ chức công tác vận chuyển trở nên phức tạp Muốn đảm bảo yêu cầu cung cấp vật liệu đến hiện trường đều đặn, thì cần phải huy động một số phương tiện vận tải khác nhau trong từng thời kì khác nhau

1.1.3 Yêu cầu đối với công tác thi công nền

Đảm bảo được cường độ và độ ổn định của áo đường Cường độ, tuổi thọ, chất lượng sử dụng của áo đường phụ thuộc rất lớn vào cường độ và độ ổn định nền đường Nền đường yếu, áo đường sẽ biến dạng, rạn nứt và hư hỏng mau Nền đường cũng phải có đủ cường độ và độ ổn định chống được tác nhân phá hoại từ bên ngoài

Các yếu tố ảnh hượng: tính chất của đất, phương pháp đắpm chất lượng đầm lèn, biện pháp thoát nước và biện pháp bảo vệ nền đường

Nền đường đắp trên đất yếu chưa xử lí hoặc xử lí chưa thỏa đáng dẫn đến nền đường bi lùn Nền đường đắp trên sườn dốc lớn không có đánh bậc cấp lớn, dễ sinh trượt Nếu nền đường chứa tỉ lệ chất hữu cơ nhiều quá, thì nền đường có hiện tượng co rút và nứt Nếu đắp nền đường không tốt có thể phát sinh sụt lở Độ chặt nền đường không đủ thỉ gây ra lún

Nếu đầm nén nền đường không đều và độ chặt không đủ, thì có thể phát sinh hiện tượng co rút, thậm chí lún sụp

Trong các công tác tổ chức thi công nền đường cần phải đảm bảo - Chọn phương pháp thi công thích hợp

- Sử dụng tốt nhân lực, máy móc và nguyên vật liệu - Chọn máy móc thi công, phương thức vận chuyển hợp lí - Điều phối đất hợp lí

- Các khâu công tác phải tiến hành theo kế hoạch thi công đã định

- Tuân thủ chặt chẽ qui trình kỹ thuật và qui tắc an toàn lao động trong thi công

1.2 Phân loại công trình và đất làm nền đường

Đối với công tác thi công nền đường thường căn cứ vào khối lượng của công trình chia làm hai loại: Công trình có tinh chất tuyến và công trình có tính chất tập trung

Nơi nào có khối lượng đào đất không lớn thì thuộc loại công trình có tính chất tuyến Nếu nền đào sâu, đắp cao hoặc khối lượng đào đắp 3000-:-5000m3 trên 100m dài thuộc công trình tập trung

Khối lượng tập trung của công trình ảnh hưởng rất lớn đến công tác thi công, điều kiện làm việc của máy móc, hiệu suất công tác và tiến độ thi công

Đất là vật liệu chủ yếu làm nền đường, có phổ biến ở các nơi Thành phần của nó rất phức tạp, tính chất phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần hạt, thành phần vật liệu khoáng chất và trạng thái của đất Ngoài đất ra còn khi gặp đá trong thi công đường

Trong công tác xây dựng đường thường phân loại đất theo hai cách: - Phân loại theo độ dẻo và thành phần hạt của đất

Thành phần hạt Loại đất Chỉ số dẻo

Kích thước hạt (mm) Số % so với trọng lượng khô đất

Dùng xẻn cải tiến xúc, xắn được

II - Đất á cát: cát pha thịt, cát pha sét, đất thịt mềm Đất thịt pha cát - Đất hoàng thổ xốp lẫn sỏi nhỏ, rễ cây, mùn rác, đến 20% - Đất cát lẫn đá sỏi, đá, gạch vụn, mùn rác, mảnh sành, mảnh chai đến 20%

- Đất nơi khác đem đến đổ chưa bị nén chặt phải dùng xẻng đạp mạnh mới xúc được Đất mặt sườn đồi tơi xốp lẫn ít rễ cây sim, cây mua, cây rành rành

Dùng xẻn cải tiến đạp xúc được

III - Đất á sét mềm: sét pha thịt, sét pha cát Đất sét trắng, sét vàng, mềm, hạt mịn

IV - Đất thịt, đất sét, đất á sét, đất hoàng thổ chặt dùng xẻng xắn đạp mạnh được thành từng nhát mỏng hoặc cuốc ra từng mảng nhỏ - Đất gan gà mềm Đất mặt sườn đồi lẫn ít sỏi

- Đất thấm muối, đất kiềm khô - Đất mặt đê cũ không có đá - Đất sỏi nhỏ, lượng sỏi đến 20%

- Đất thịt, đất sét, đầt kiềm, đất thấm muối mềm lẫn sỏi cuội, mảnh sành, rễ cây, góc cây nhỏ… đến 20%

- Đất đen lắng đọng giữa hai chân đồi, lớp trên là bùn, lún, dính chân, 40cm dưới là sỏi, cuội

Dùng xẻng và cuốc bàn, đạp và cuốc

V - Đất thịt màu xám xanh cứng Đất cao lanh - Đất đỏ ở đồi núi dính kết chặt

- Đất sét pha sỏi non hoặc đá ong non

- Đá phong hóa già (dễ đập vỡ), lẫn đá Đất sét trắng mịn, khô cứng

- Đất thịt, đất sét vàng, đất á sét, khô, cứng, cuốc ra từng hòn nhỏ

- Đất kiềm, đất thấm muối khô cứng

- Đất thịt, đất sét, đất kiềm mềm lẫn sỏi, cuội, mảnh sành, gốc rễ

Dùng cuốc chim to lưỡi để đào

cây, mùn rác, gạch vụn đến 35% - Đất mặt đê cũ có lẫn đá

VI - Đất đỏ, đất cao lanh lẫn cuội sỏi đến 20%

- Đất phong hóa già nhưng còn nguyên tảng đào ra từng cục nhỏ, đập vỡ vụn ra như xỉ Đất sỏi đỏ có lẫn ít đá to

- Đất thịt, đất sét, đất thấm muối khô cứng, lẫn tạp chất đến 35% - Đất mặt đường lẫn cuội, sỏi, đá dăm dày đến 20cm

Cuốc chim

VII - Đất sò (đất pha cát lẫn vỏ loài trai ốc kết dính chặt) đào ra từng tảng được

- Đất lẫn đá tảng đến 20% Đất sỏi chặt, cứng – Đất lẫn đá bọt - Đất đỏ, đất cao lanh kết dính chặt lẫn cuội, sỏi từ 20% trở lên - Đất mặt đường lẫn đá dăm, sỏi, dày 40cm, hoặc lẫn nhựa dày 20cm

Xà beng và cuốc chim

VIII - Đất lẫn đá đầu sư, đá xít non (một nửa đất)

- Đất lẫn đá tảng trên 20%, cuội, sỏi kết bởi đất pha cát đã nén chặt

- Đất xen kẻ trong đá phải đào vét từng ít một

- Đất mặt đường nhựa dày đến 40cm Đá xít già lẫn đất

Xà beng, cuốc chim Có khi phải dùng choòng

IX - Đá vôi phong hóa già, còn nguyên tảng Cuội sỏi giao kết bởi đất sét

- Đá ong mềm kết thành vỉa, đá sít già

Xà beng, choòng búa

1.3 Các phương pháp thi công và các phương án thi công nền

1.3.1 Các phương pháp thi công nền đường

Thi công bằng thủ công: dùng dụng cụ thô sơ và các công cụ cải tiến, dựa vào sức người là chính đề tiến hành thi công Phương pháp thi công này thích hợp cho công tác khối lượng nhỏ, cự li vận chuyển ngắn

Thi công bằng máy: Chủ yếu dựa vào các loại máy móc: máy xới, máy ủi, máy xúc chuyển, máy đào … để tiến hành thi công Do máy có năng suất cao, nên phương pháp thi công này thích hợp với nơi có khối lượng đào đắp lớn, yêu cầu thi công nhanh

Thi công bằng thuốc nổ: chủ yếu dùng thuốc nổ và các thiết bị để khoan lỗ mìn Thường dùng những nơi có đá cứng khó đào Thi công bằng thuốc nổ có thể đảm bảo nhanh chống, không đòi hỏi nhiều nhân lực, máy móc

Thi công bằng thủy lực: dùng máy phun, máy phun nước vào đất, lợi dụng sức nước xói vào đất làm cho đất bở ra, hòa vào trong nước, đất lơ lửng ở trong nước rồi dẫn tới nơi đắp, ở đó tốc độ nước giảm, hạt đất lắng xuống, đắp thành nền đường hay đống đất bỏ theo yêu cầu kích thước đã định trước Các khâu công tác đào vận chuyển đất bằng sức nước Kinh phí xây dựng không lớn, nhân lực không tốn nhiều Thích hợp cho nền đất trừ đá, đất đá, đất lẫn góc rễ cây

1.3.2 Các phương án thi công nền đường

a Phương án thi công nền đường đào

Đào nền đường hay đào thùng đấu, trườc hết phải đảm bảo điều kiện thoát nước tốt Trong phạm vi xây dựng có ao hố, ruộng nước … phải tìm cách dẫn ra khỏi phạm vi thi công và đào các rãnh cắt nước hay đắp các đê ngăn nước để tránh nước bên ngoài chảy vào phạm vi thi công

Khi thi công nền đào phải dựa trên kích thước nền đường, tình hình phân bố của đất trong phạm vi lấy đất đắp, điều kiện địa chất thủy văn và loại công cụ, máy móc thi công hiện có

- Đào toàn bộ theo chiều ngang: đào ngay toàn bộ chiều rộng và chiều sâu nền đường Đào từ hai bên vào hoặc đào từ bên này sang bên kia Có thể dùng nhân lực hoặc máy đào thi công Nếu nền đường đào sâu có thể chia nhiều bậc đồng thời tiến hành thi công (khi chia nhiều bậc, phải đảm bảo mỗi bậc có đường vận chuyển thi công đưa đất ra ngoài và hệ thống thoát nước riêng

tránh tình trạng nước ở bậc trên chảy xuống làm ảnh hưởng công tác của các bậc dưới) Khi sử dụng máy đào thì chiều sâu phải đảm bảo xúc đầy gầu Khi dùng nhân lực thì chiều sâu mỗi bậc 1.5-:-2m để đảm bảo an toàn lao động và thuận lợi thi công

- Phương án đào từng lớp theo chiều dọc: đào từng lớp theo chiều dọc trên toàn bộ chiều rộng của mặt cắt ngang nền đường Có thể sử dụng máy ủi thi công trong cự li ngắn, hay dùng máy xúc chuyển thi công nếu cự li vận chuyển dài Để bảo đảm thoát nước tốt, bề mặt luôn hướng ra ngoài Phương án này không thích hợp cho địa hình dốc, bề mặt gồ ghề

- Phương án đào hào dọc: đào một hào dọc trước hẹp, rồi lợi dụng hào dọc đó mở rộng ra hai bên như vậy có thể tăng diện tích thi công, có thể tận dụng hào dọc làm đường vận chuyển và thoát nước ra ngoài Có thể sử dụng máy đào hay nhân lực thi công

- Phương án đào hỗn hợp: đào hào dọc trước rồi đào thêm các hào ngang để tăng diện thi công Mội hào có thể bố trí một tổ hay một máy làm việc

Trên đoạn đào lớn có thể bố trí đường vận chuyển đất hay băng chuyển đất

Khi chọn phương án thi công, ngoài việc xét đến tính chất của công trình, loại máy móc và công cụ thi công ra còn phải xét đến mặt cắt địa chất của nền đào Nếu nền đất của nền đào dùng để đắp mà có nhiều loại khác nhau, phân bố theo các lớp nằm ngang thì dùng phương pháp đào từng lớp theo chiều dọc Khi đào đất nhất là đất sét, phải chú ý đảm bảo thoát nước tốt trong suối thời gian thi công Các công trình thoát nước đều tiến hành song song với công tác đào đất đảm bảo thoát nước ngay sau khi nền đường làm xong

Đống đất bỏ của nền đào khi đổ về phía trên của dốc núi thì cần đổ liên tục thành đê ngăn nước, dẫn nước ra ngoài không để chảy vào nền đường Nếu đổ phí dưới dốc, thì phải dổ gián đoạn để đảm bảo nước có thể thoát nước ra ngoài thuận lợi Khi đổ đất ven sông suối không được chắn ngang hay làm thu hẹp lòng sông, suối Ở những nơi có dự định mở rộng sau này không được đổ ở đó Khoảng cách từ chân phía trong đống đất đến đỉnh máy đường đào ít nhất 5m, nếu là đất mềm thì bằng cao cao mái đất nền đào và không được nhỏ hơn 5m Khoảng đất giữa đống đất bỏ và đỉnh mái taluy nền đào phải sữa chữa cho phẳng và xuôi dốc, đảm bảo nước chảy vào rãnh biên dễ dàng

Đường hoàn thành đến đâu phải làm ngay hệ thống cống rãnh tới đó, đảm bảo mặt đường luôn khô ráo

b Phương án thi công nền đường đắp

- Nếu độ dốc i≥1/5

Nguyên tắc đắp nền đường bằng đất: để đảm bảo nền đường ổn định, không phát sinh hiện tượng lún, biến dạng, trượt … việc chọn loại đất đắp nền đường rất quan trọng Phải xét đến tính chất cơ lí, dùng loại đất thoát nước tốt vì ma sát lớn, tính co rút nhỏ, ít chịu ảnh hưởng của ẩm ướt Đất dính thoát nước khó, khi đảm bảo độ đầm chặt thi đạt được độ ổn định tốt, cũng có thể dùng đắp nền đường Những loại đất: đất dính có độ ẩm lớn, đất có lẫn hữu cơ và muối có thể hòa tan trong nước nhiều không được đắp nền đường

- Đất khác nhau phải đắp thành từng lớp nằm ngang khác nhau

- Đất thoát nước tốt đắp trên lớp đất thoát nước khó thì bề mặt lớp đất thoát nước khó phải có độ dốc hướng ra 2 bên với độ dốc không nhỏ hơn 4%

- Nếu lớp đất thoát nước tốt nằm dưới lớp đất thoát nước khó thì bề mặt lớp thoát nườc tốt có thể bằng phẳng

- Không dùng loại đất thoát nước khó bao quanh bịt kín lớp đất thoát nước tốt

- Căn cứ vào yêu cầu cường độ và ổn định, đất ổn định với nước nên đắp ở trên Nếu dùng đất sét thoát nước khó đắp vào mùa mưa thì tốt nhất đắp xen kẻ thêm lớp đất thoát nước tốt dày 10-:-20cm, để thoát nước nền đường dễ dàng

- Trong trường hợp mở rộng nền đường: tốt nhất dùng đất giống nền cũ, trường khó khăn dùng đất thoát nước tốt Trước khi mở rộng phải rẫy cỏ, đánh cấp, chiều rộng mỗi cấp không nhỏ hơn 1m Đắp đất thành từng lớp với chiều dày thích hợp và đảm bảo đầt chặt thích hợp

- Đắp hỗn hợp: nền đường tương đối sâu, lớp dưới đắp thành từng lớp xiên, lớp trên đằp thành từng lớp ngang

- Đắp đất ở cống: đảm bảo quá trình thi công và sử dụng sau này cống không bị lực đẩy ngang làm thay đổi vị trí Đắp thành từng lớp mỏng 15-:-20cm được đầm chặt Đảm bảo đất đắp lún đều bằng độ lún đất hai bên hoặc độ lún ít nhất Đắp đất tránh hư hỏng lớp phòng nước, tốt nhất là đất sét có hàm lượng cát 10%, đảm bảo thoát nước dễ dàng, không dùng đất sét để đắp Nếu bố trí đắp ở đoạn đường bằng đá, đảm bảo cống chịu lực tác dụng đều, dùng đá có đường kính ≤15cmđắp trong pham vi từ đỉnh cống lên phía trên là 1m, từ trục cống ra hai bên ít nhất bằng hai lần đường kính cống

- Đắp đất ở đầu cầu: khi đắp đầt đắp thành từng lớp mỏng dày 25-20cm và đầm chặt để đạt độ chặt yêu cầu tránh lún và giảm chấn động gây ra khi xe chạy vào cầu Đảm bảo nền đường ổn định Đắp đất sau lưng mố thành từng lớp có chiều dài ít nhất bằng 2 lần chiều cao mố, đảm bảo đầm chặt và thoát nước tốt Đắp ở ¼ nón đất phải tiến hành song song với đắp sau mố, đảm bảo không có hiện tượng trượt mái dốc Đất đắp tốt nhất là đất cát hay đất thoát nước tốt