2.3 CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT
2.3.1. LÝ THUYẾT VỂ THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG SÂN BAY:
2.3.1.1 Khái niệm chung:
Một trong các bộ phận quan trọng nhất của một sân bay là khu vực sân đƣờng, nó bao gồm tồn bộ các cơng trình hạ tầng cho phép máy bay cất hạ cánh cũng nhƣ chuyển động trên mặt đất. Việc thiết kế mặt đƣờng sân bay chính là việc tính tốn kết cấu mặt đƣờng cho các bộ phận của sân bay thuộc khu vực sân đƣờng:
-Đƣờng cất hạ cánh (ĐCHC) hay còn gọi là đƣờng băng; - Đƣờng lăn (ĐL);
- Sân đỗ, bao gồm sân ga máy bay hành khách (SG); sân đỗ bảo dƣỡng máy bay (SĐ) và sân chuyên dụng cho máy bay.
2.3.1.2 Yêu cầu thiết kế.
Các giải pháp kỹ thuật cơ bản của dự án xây dựng mới, sửa chữa hoặc mở rộng mặt đƣờng sân bay hiện hữu đƣợc xác định trên cơ sở so sánh các
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phƣơng án. Phƣơng án thiết kế đƣợc chọn cần bảo đảm:
- Giải pháp cấu tạo mặt đƣờng sân bay đồng bộ với các giải pháp quy hoạch, hệ thống thoát nƣớc mặt và nƣớc ngầm và các biện pháp bảo vệ thiên nhiên và kỹ thuật nông nghiệp.
- Đảm bảo điều kiện cho máy bay cất hạ cánh thƣờng xuyên, an toàn; - Nền móng và mặt đƣờng sân bay cũng nhƣ các cơng trình phục vụ trong sân bay bền vững, sử dụng đƣợc lâu;
- Sử dụng đất và vật liệu xây dựng có tính năng cơ lý tốt nhất cho việc xây dựng mặt đƣờng sân bay;
- Bề mặt mặt đƣờng bằng phẳng, chống mài mòn, chống bụi và có độ nhám thích hợp;
- Tiết kiệm thép và vật liệu kết dính;
- Sử dụng rộng rãi vật liệu xây dựng tại chỗ, các sản phẩm phụ của công nghiệp;
- Khả năng công nghiệp hoá, cơ giới hoá tối đa trong công nghệ xây dựng và sửa chữa;
- Có điều kiện khai thác sân bay và các thành phần riêng biệt của nó với chất lƣợng tối ƣu.
- Gìn giữ, bảo vệ môi trƣờng xung quanh;
- Thỏa mãn yêu cầu đầu từ ban đầu, chi phí xây dựng từng hạng mục sân bay khơng lớn và có khả năng phân kỳ xây dựng, nâng cấp và mở rộng.
2.3.1.3 Phân cấp mặt đƣờng sân bay dân dụng
- Cấp mặt đƣờng sân bay dân dụng tùy thuộc vào cấp sân bay và tải trọng thiết kế. Mặt đƣờng sân bay dân dụng đƣợc phân cấp dựa trên cơ sở mã chuẩn sân bay không phụ thuộc vào mã chữ mà chỉ phụ thuộc vào mã số nhƣ sau:
Cấp mặt đƣờng sân bay Mã số I 4 II 3 III 2 IV 1
- Mã chuẩn sân bay- gồm 2 thành phần là một số và chữ cái đƣợc
chọn phù hợp với những tính năng của máy bay mà cơng trình sân bay dự kiến phục vụ.
- Mã chuẩn sân bay gồm mã chữ và số đƣợc nêu trong bảng 1.1. - Thành phần 1 của mã chuẩn sân bay là một số xác định theo bảng 1.1, cột 1 bằng cách chọn mã số tương ứng với giá trị chiều dài dải bay chuẩn lớn nhất tính tốn cho các loại máy bay dùng đường CHC đó.
- Mã chữ sân bay đƣợc xác định ở bảng 1.1, cột 3 bằng cách chọn mã chữ tƣơng ứng với sải cánh lớn nhất hoặc khoảng cách lớn nhất giữa các mép ngoài bánh ngoài của hai càng chính và đƣợc lấy theo mã chữ lớn hơn trong số mã chữ của các loại máy bay sử dụng cơng trình sân bay nhiều hơn.
2.3.1.4 Tải trọng trên mặt đƣờng.
- Mặt đƣờng sân bay tính tốn cho máy bay theo tải trọng khai thác dự báo. Các hệ số tính tốn đƣợc lấy trên cơ sở cấp tải trọng tiêu chuẩn tính tốn. Tải trọng khai thác đƣợc quy về cấp tải trọng tiêu chuẩn tính tốn.Các thơng số về cấp tải trọng tiêu chuẩn tính tốn lấy theo bảng 1-4.
Theo nhiệm vụ thiết kế, cho phép tính tốn mặt đƣờng sân bay dƣới tác dụng của trọng tải trọng thẳng đứng của loại máy bay tính tốn với các thơng số của máy bay khai thác đƣợc quy đổi về máy bay tính tốn.
- Khi tính tốn mặt đƣờng sân bay theo cƣờng độ, hệ số động kd và hệ số vƣợt tải f (tính đến vận hành trên mặt đƣờng của máy bay với tốc độ cao) cho tất cả các nhóm khu vực sân bay lấy theo bảng 1-5.
2.3.1.5 Các lớp cấu tạo mặt đƣờng.
Mặt đƣờng sân bay chịu tác dụng của tải trọng và luồng khí phụt của động cơ máy bay, các yếu tố khai thác và thiên nhiên. Mặt đƣờng sân bay gồm nhiều lớp chính.
Lớp mặt - lớp chịu lực trên cùng, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng
máy bay và các yếu tố thiên nhiên nhƣ nhiệt ẩm, bức xạ mặt trời, gió, trực tiếp chịu tác dụng của khí nóng của động cơ máy bay, chịu tác dụng cơ học của các loại xe khai thác trên sân bay, cũng nhƣ chịu tác dụng của các chất hố học ăn mịn. Lớp mặt có thể gồm nhiều lớp
Lớp móng - phần chịu lực, làm việc cùng với lớp mặt, truyền tải trọng
từ lớp mặt xuống nền đất và gồm các lớp kết cấu riêng biệt, chúng đảm nhiệm chức năng chống nƣớc mao dẫn, ngăn nƣớc thấm, chống trƣơng nở, v.v. Lớp móng có thể gồm nhiều lớp.
2.3.1.6 Phân loại mặt đƣờng.
Mặt đƣờng sân bay đƣợc phân loại theo nhiều tiêu chí.
Theo tuổi thọ và mức độ hoàn thiện, mặt đƣờng sân bay đƣợc chia
thành: Cấp cao (mặt đƣờng cứng và bê tông nhựa (BTN)); Cấp thấp (mặt đƣờng mềm, ngoại trừ BTN).
Theo tính chất chịu tải, mặt đƣờng sân bay đƣợc chia thành: Mặt đƣờng
(BTXMLT), bê tông xi măng cốt thép (BTXMCT), bê tông xi măng cốt thép ứng suất trƣớc(BTXMCTƢST) cũng nhƣ BTN (BT asphalt) trên mặt đƣờng BTXM.
Mặt đƣờng mềm: gồm có mặt đƣờng BTN pơlime, mặt đƣờng BTN, mặt đƣờng đá cấp phối chặt thấm nhập nhựa, mặt đƣờng đá dăm, đá cuội, đất và vật liệu tại chỗ gia cố chất kết dính hữu cơ hoặc vô cơ.
Mặt đƣờng BTXMCT là loại mặt đƣờng BTXM có lƣới thép bố trí hai
lớp nhƣ kết cấu bê tông cốt thép theo biểu đồ mô men uốn, tỷ lệ cốt thép trên tiết diện tấm theo tính tốn, lớn hơn 0,25%
Mặt đƣờng BTXMLT cịn gọi là mặt đƣờng bê tơng ít thép, là loại mặt
đƣờng BTXM có một lớp lƣới thép nhằm chịu ứng suất nhiệt cho bê tông với tỷ lệ cốt thép trên diện tích tiết diện tấm tính tốn khơng lớn hơn 0,25%. Lƣới thép đặt cách mặt trên bê tông một khoảng cách bằng 1/3 đến 1/2 chiều dày tấm.
2.3.1.7 Phân chia khu vực thiết kế.
Phần đất bảo hiểm đầu giáp với cuối đƣờng CHC nhân tạo cần phải
đƣợc tính tốn để chịu đƣợc tải trọng máy bay lăn ra mà không làm hƣ hại kết cấu máy bay. Dọc biên đƣờng CHC nhân tạo cần xây dựng lề gia cố theo cấp sân bay chịu đƣợc tải trọng cất cánh của máy bay lăn ra.
Bảo hiểm sƣờn của đƣờng CHC đƣợc lu lèn chặt trồng cỏ.
Kết cấu lề gia cố của mọi khu vực mặt đƣờng phải tuân thủ các yêu cầu chuyển động an toàn của máy bay theo các tiêu chuẩn liên quan và chịu đƣợc máy bay khai thác tính tốn lăn ra.
Dọc lề đƣờng ĐL trong phạm vi dải lăn cần gia cố để chịu đƣợc tải
Dọc mép sân hành khách, sân đỗ, sân chuyên dụng cần xây dựng lề đất rộng không nhỏ hơn 10m và lề (sát mép mặt đƣờng vật liệu) gia cố chịu đƣợc tải trọng máy bay lăn ra.
Kết cấu của các khu vực mặt đƣờng phải chịu đƣợc máy bay khai thác tính tốn lăn ra với mật độ 10 lần/năm.
Ở những nơi giao nhau giữa ĐL và đƣờng CHC, sân hành khách, sân đỗ và ĐL khác cũng nhƣ những nơi cắt nhau, cần xem xét mở rộng lề mặt đƣờng sao cho bánh ngồi càng chính cách mép mặt đƣờng 0,5m.
Kích thƣớc và hình dáng sân hành khách, SĐ máy bay và sân chuyên
dụng phải bảo đảm: - Chứa đủ số lƣợng máy bay tính tốn và an toàn khi di chuyển; - Cơ động và đỗ của các phƣơng tiện chuyên chở và cơ giới hóa sân hành khách; - Nơi đỗ các thiết bị di động và cố định dùng cho phục vụ kỹ thuật máy bay; - Nơi bố trí các cơng trình ngầm (hệ thống điện), các móc neo máy bay, tƣờng chắn, luồng hơi phụt cũng nhƣ các cơng trình cần thiết khác.
2.3.2. THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG CỨNG BTXM SÂN BAY: 2.3.2.1 Các ƣu nhƣợc điểm chính của mặt đƣờng BTXM: 2.3.2.1 Các ƣu nhƣợc điểm chính của mặt đƣờng BTXM:
Ƣu điểm:
Cƣờng độ cao thích hợp với nhiều loại xe khác nhau.
Cƣờng độ mặt đƣờng ít bị thay đổi nhiệt độ nhƣ BTAsphanlt Ổn định với nƣớc.
Độ hao mịn nhỏ thƣờng khơng q 0.1-0.2mm/năm, hệ số bám cao. Thời gian sử dụng dài 30-40 năm và cơng tác duy tu bảo dƣỡng ít. Có thể cơ giới hố hồn tồn các khâu thi cơng.
Nhƣợc điểm:
Với mặt đƣờng BTXM đổ tại chỗ khơng thơng xe đƣợc ngay vì phải chờ thời gian bảo dƣỡng ít nhất là 3 tuần.
Do phải bố trí khe co và khe dãn nên khi xe chạy với tốc độ cao sẽ kém êm thuận. hơn nữa chỗ vị trí các khe là chỗ giảm yếu của mặt đƣờng BTXM gây nứt gẫy và dễ thấm nƣớc xuống lớp móng.
Gây ra tiếng ồn lớn hơn so với BTAF.
2.3.2.2 Cấu tạo mặt đƣờng cứng:
Cấu tạo mặt đƣờng cứng sân bay thƣờng gồm các lớp:
Mặt đƣờng bằng tấm bê tông một hoặc hai lớp rải trên lớp ngăn cách bằng giấy dầu, pegamin, hoặc BTN hạt mịn.
Lớp móng bằng vật liệu hạt: móng cát gia cố xi măng, đá gia cố XM … nó có thể gồm một hoặc nhiều lớp.
Nền đất cấp phối, hoặc đá dăm, sỏi gia cố. Lớp này có thể khơng có nếu nền đất tự nhiên đủ sức chịu tải.
Toàn bộ kết cấu trên đƣợc đặt trên nền đất tự nhiên. Khi nền đất tự nhiên kém, trên mặt nó có thể rải vải địa kỹ thuật hoặc các lớp ngăn cách có tác dụng chống nƣớc hoặc đất xâm nhập từ dƣới lên.
Các lớp mặt đƣờng gồm có một vài lớp cấu trúc mà chúng thực hiện các chức năng khác nhau. ỏ trong các đƣờng ngƣời ta phân biệt thành các lớp trên cùng và các lớp dƣới cùng là nền móng đƣờng gồm nền đƣờng thiên nhiên và nền nhân tạo. Lớp mặt đƣờng trên cùng tiếp nhận trực tiếp các tải trọng từ những bánh xe của máy bay, chúng chịu các tác động của những yếu tố khí quyển, bị các tác động nhiệt và của khí động học do các tia lửa phụt ra từ các động cơ phản lực. Nó cần phải ổn định, bền vững, phụ thuộc vào kết cấu của lớp trên cùng, mà mặt đƣờng cứng còn đƣợc ngƣời ta phân nhỏ thành mặt đƣờng bêtông, bêtông lƣới thép, bêtông cốt thép, bêttông dự ứng lực liền khối. Mặt đƣờng lắp ghép từ các tấm có dự ứng lực trƣớc đƣợc sản xuất từ nhà máy.
Nền đƣờng nhân tạo là phần chịu lực của kết cấu nó đảm bảo việc truyền ứng suất tới nền đất cùng với tầng trên cùng.
Trong nền đƣờng nhân tạo có thể có các lớp phụ bổ sung bằng đá dăm sỏi, cát và các vật liệu địa phƣơng khác, chúng đồng thời cũng thực hiện các chức năng, vai trị của các lớp thốt nƣớc, lớp bảo vệ băng giá lạnh, lớp chống tích đọng, đổ nƣớc bùn và lớp ngăn cách giai đoạn mao dẫn.
Nền đƣờng đất thiên nhiên là nền đƣờng đất lót đệm bên dƣới bằng các vật liệu địa phƣơng hay bằng vật liệu đƣợc đƣa đến, chúng tiếp nhận các tải trọng mà chính chúng đƣợc truyền qua lớp trên cùng của mặt đƣờng và qua nền đƣờng nhân tạo. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ lƣợng chứa nƣớc. ở trong mặt đƣờng cứng sẽ sinh ra các lực kéo căng, ứng suất nén và ứng suất uốn mà chúng sẽ gây nên sự nứt của các tấm. Để làm giảm đi các ứng suất lực này và để đề phịng sự nứt ra thì ngƣời ta đẫ phân chia các mặt đƣờng bêtông, bêtông lƣới thép và mặt đƣờng bêtông cốt thép thành ra các tấm riêng biệt có hình dạng chữ nhật bằng các khe, dọc ,ngang. Các khe ở trong mặt đƣờng đƣợc xây dựng, bố trí theo kiểu hình thức khe co hay khe dãn.
Các khe co tạo ra cho các tấm giảm bớt các kích thƣớc của mình, tức là có khả năng tự co hẹp lại khi có độ ngót của bêtơng trong q trình hố rắn. và khi giảm nhiệt độ ,các khe dãn khi tăng nhiệt độ hay khi có sự tăng lên về độ ẩm ƣớt của bêtơng. Dựa theo kiểu hình thức các khe co , ngƣời ta bố trí các khe nằm dọc, ngang, các khe dãn đƣợc ta áp dụng ở những nơi tiếp nối của các thành phần này. Bộ phận thuộc các cơng trình sân bay đối với những thành phần khác khi ta thay đổi độ dày của các phần. Bộ phận tiếp nối mặt đƣờng ở trong các phạm vi giới hạn của cơng trình (Thí dụ khi ta đổ dải bêtông. Trƣớc đây ngƣời ta bố trí các khe dãn là từ 40 – 90m. Song vào những năm gần đây ngƣời ta đã bỏ chúng đi vì việc bố trí, xây dựng chúng
làm suy yếu đi đáng kể mặt đƣờng và khi khai thác sử dụng chúng lâu dài. Chúng khơng thực hiện hồn thành đƣợc các chức năng của mình.
Để nhằm làm giảm bớt đi sự ảnh hƣởng của các khe co và khe nở dẫn đến làm giảm khả năng chịu tải của mặt đƣờng, ngƣời ta dự tính trƣớc các chỗ nối ghép để phân chia tải trọng mà nó nằm ở khe mạch . ảnh hƣởng đến các tấm bên cạnh hay tới sự tăng cƣờng những bộ phận mép biên của các tấm bằng cốt, sƣờn thép.
Ngƣời ta đƣa ra hai yêu cầu đối với các mối ghép nối tiếp là: Chúng cần phải cho phép chuyển dịch nằm ngang các tấm khi có các biến dạng nhiệt độ nhƣ bị co ngót vào mùa động, nở rộng ra vào mùa hè. Không cho phép có sự dịch chuyển thẳng đứng ,cắt ngang tƣơng hỗ lẫn nhau của các tấm tiếp giáp hay liền bên cạnh khi có tác động của máy bay. Tức là chúng cần phải đảm bảo đƣợc sự truyền đi một phần tải trọng từ một tấm này sang tấm khác. ở trong tất cả các khe mạch thông thƣờng ngƣời ta xem xét, dự tính trƣớc các mối ghép nối là nối ghép mối bằng thanh truyền lực hay bằng mộng. Các nền đƣờng nhân tạo nằm dƣới mặt đƣờng cứng đƣợc ngƣời ta xây dựng bằng các chất dính kết vơ cơ hay hữu cơ, hoặc khi các nền móng đƣờng bằng đất sét, á sét, các á sét pha bụi và á sét nặng, hoặc là cát pha bụi. Khi có các mạch nƣớc ngầm ở một mức độ cao chứa ở hông kết cấu (cấu trúc nền móng đƣờng thì ngƣời ta bố trí các lớp thốt nƣớc làm từ các vật liệu lọc tốt)
Chiều dày của các lớp thốt nƣớc làm bằng cát loại trung bình và cát có cỡ hạt to thì ngƣời ta áp dụng từ 0,15 đến 0,50m. Khi xây dựng nền đƣờng làm bằng các vật liệu có cỡ hạt to mà chúng đựơc rải trực tiếp lên nền đƣờng bằng đất sét, á sét và đất pha bụi thì ta cần phải xem xét, dự tính trƣớc đến một lớp xen giữa lớp kẹp cách ly về điện nhiệt nó loại trừ xâm nhập xuyên qua của đất khi nó bị thêm ẩm ƣớt vào trong lớp của vật liệu có cỡ hạt
to. Ngƣời ta xếp đặt lớp xen giữa làm bằng cát, xỉ, đất tự nhiên, nó đƣợc gia cố bằng chất kết dính hay vật liệu khác mà nó khơng đƣợc chuyển sang trạng thái dẻo khi bị thêm ẩm ƣớt. Ngƣời ta chấp nhận áp dụng độ dày của lớp khơng đƣợc nhỏ hơn kích thƣớc của các hạt vật liệu lớn nhất nhƣng không đựơc nhỏ hơn 5 cm.
Các nền đƣờng nhân tạo mà chúng đƣợc xây dựng ở trên những đoạn đƣờng có các lớp nền đƣờng đất chúng bị phình ra thì có các đặc đỉêm riêng của mình. Ngƣời ta có thể tạo điều kiện thúc đẩy việc ngăn ngừa, phịng