- Khi thiết kế kết cấu mặt đường tại những khu vực như nút giao thông, cần xem xét phạm vi khoảng 250 feet (75 m) từ tâm nút trở ra phải có biện
4.2.1. Giải pháp thiết kế kết cấu nền–áo đường
Nền đất trong khu vực tác dụng của nền đường dưới tác dụng của xe chạy (khoảng 80 - 100cm dưới đáy lớp móng áo đường), không đủ cường độ chịu lực và không đồng đều về độ chặt đầm nén đất, chi tiết thể hiện kết cấu áo đường như hình 4.1 bên dưới.
Hình 4-1: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền - áo đường
Nền đất là bộ phận quan trọng trong kết cấu tổng thể nền mặt đường đảm bảo các lớp móng và lớp mặt của áo đường làm việc bình thường, đảm bảo cường độ chịu lực chung của áo đường (Ech), đảm bảo lớp mặt trên của kết cấu áo đường bằng phẳng,không lượn sóng, hạn chế vết hằn lún bánh xe... Với chức năng của nền đất có tầm quan trọng như vậy, nhưng nền đất thông thường có cường độ chịu lực (Eđh nhỏ hơn nhiều so với các lớp vật liệu móng đường và lớp mặt đường và thường phải làm việc trong điều kiện độ ẩm bất lợi do hệ thống thoát nước không được quan tâm đầy đủ, do việc lu lèn không đủ độ chặt theo tiêu chuẩn quy định, do sử dụng các loại đất không đủ tiêu chuẩn và trong thi công không đảm bảo sự đồng nhất về loại đất và lu lèn theo các lớp đất đắp. Với những đặc điểm nói trên nên mặc dù ứng suất thẳng đứng và ứng suất tiếp do xe chạy khi phân bố xuống nền đất đã giảm đáng kể so với các lớp áo đường bên trên khi truyền xuống nền đất, nhưng thông thường phần biến dạng dư (biến dạng vĩnh cửu) do nền đất cũng chiếm một tỷ lệ phần trăm đáng kể. Để khắc phục hiện tượng vệt hằn lún bánh xe trên mặt đường không phát triển vượt quá ngưỡng cho phép, việc đầu tiên là phải áp dụng các giải pháp hạn chế
tối đa phần biến dạng dư tích lũy do nền đất như phải bảo đảm đất sử dụng đắp nền đường có đủ các tiêu chuẩn về thành phần hạt, về đặc trưng cơ lý của vật liệu như tiêu chuẩn hiện hành quy định, đảm bảo khu vực tác dụng của nền đường khô ráo, đảm bảo độ chặt đầm nén các lớp đất theo tiêu chuẩn thiết kế và thi công nền đường. Trong một số trường hợp còn cần bố trí lớp đáy móng (capping layer) bằng vật liệu có cường độ cao và ổn định đối với nước thay cho, Ebd ) lớp đất thông thường để tăng khả năng chống biến dạng của nền đất.
Đối với đường ô tô cấp cao và đường cao tốc có lưu lượng xe lớn, nhiều xe tải nặng và xe container lưu thông nhưng kết cấu lớp móng vẫn được thiết kế theo truyền thống là lớp móng trên bằng vật liệu cấp phối đá dăm loại 1 và lớp móng dưới bằng vật liệu cấp phối đá dăm loại 2 là không hợp lý. Đó là về phần thiết kế cấu tạo lớp móng như vậy là chưa hợp lý đối với đường cấp cao; còn về phần tính toán chiều dày các lớp móng dựa theo cường độ chung Ech của toàn bộ kết cấu áo đường thì trên các tuyến đường BTN có xuất hiện các vệt hằn lún bánh xe với diện rộng và sâu như kết quả điều tra cho thấy phần nhiều là do việc dự báo lưu lượng xe thiết kế và phần trăm xe tải nặng, xe container không chính xác, do đó chiều dày các lớp vật liệu lớp móng không đủ chiều dày vì trong thực tế điều kiện giao thông hoàn toàn khác với các giả thiết khi lập dự án.
Theo nghiên cứu của luận văn, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành 22 TCN211-06 và Văn bản 858/QĐ-BGTVT vẫn chưa giải quyết hết được các vấn đề ở khâu lựa chọn thiết kế kết cấu nền–áo đường.
- Chưa phân loại các đoạn đường bê tông nhựa có điều kiện khai thác đặc biệt: tải trọng nặng, tốc độ chậm, nhiệt độ cao, lưu lượng lớn để có các yêu cầu đặc biệt tới cường độ và độ ổn định của bê tông nhựa. Đảm bảo bê tông nhựa có đủ khả năng chịu cắt trượt, hạn chế được việc HLVBX;
- Chưa đưa ra được cường độ yêu cầu của bê tông nhựa khi chịu cắt trượt ở nhiệt độ cao.
- Chưa giải quyết cụ thể bài toán kiểm toán khả năng chịu cắt của mặt đường bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng có áp lực thẳng đứng lớn khi nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa cao.
Vì các lý do này, nên đa số các đoạn đường quốc lộ làm mới hoặc cải tạo không bị HLVBX, mà chỉ tập trung ở một vài đoạn ngắn, có tổng chiều dài HLVBX dưới 10% so với tổng chiều dài tuyến đường.
Thiết kế kết cấu mặt đường hợp lý đảm bảo chịu được tác dụng của tải trọng nặng trùng phục, tốc độ thấp, lực ngang lớn. Chú trọng đến thiết kế cấu tạo, chọn loại tầng mặt bằng các lớp BTN có cường độ chống cắt trượt cao, chọn loại tầng móng có cường độ chịu nén và kéo uốn cao bằng các vật liệu gia cố xi măng CTB hay gia cố nhựa ATB.
Lớp móng dưới và lớp đáy áo đường cũng cần có cường độ đảm bảo chống lại biến dạng nén lớn. Đảm bảo liên kết tốt giữa các lớp.