020 40 60 80 100 Chiều dầy mặt h= (cm)
THIẾT KẾ TĂNG CƯỜNG, CẢI TẠO ÁO ĐƯỜNG CŨ Cỏc nội dung, yờu cầu và nguyờn tắc thiết kế
Cỏc nội dung, yờu cầu và nguyờn tắc thiết kế
Cỏc trường hợp ỏp dụng
Cỏc trường hợp cải tạo cú sử dụng toàn bộ hoặc một phần kết cấu ỏo đường cũ thỡ phải ỏp dụng cỏc nguyờn tắc cấu tạo và tớnh toỏn thiết kế nờu trong chương này.
Cỏc yờu cầu chung về thiết kế tăng cường, cải tạo ỏo đường cũ
Thiết kế tăng cường, mở rộng kết cấu ỏo đường cũ bao gồm cả phần lề gia cố vẫn phải đạt được cỏc yờu cầu đề cập ở cỏc mục 1.2.1, 1.2.3, 1.2.4, 1.2.5, 1.2.6 ở Chương 1. Cỏc yờu cầu nờu trờn phải bảo đảm đạt được đồng đều trờn kết cấu cũ và phần mới mở rộng
Dạng hỡnh học trờn toàn bề rộng phần xe chạy và lề (bao gồm phần trờn kết cấu cũ và phần mở rộng mới) phải thống nhất để tạo ra mui luyện đỳng với cỏc tiờu chuẩn thiết kế và đảm bảo độ dốc ngang đề cập ở mục 2.6.2.
Cỏc nguyờn tắc thiết kế
Trờn cỏc đoạn đường cũ (nhất là đoạn cú mặt đường cấp thấp B1, B2) nếu thường xuyờn bị ẩm ướt, lầy bẩn thỡ khụng nờn tăng cường bằng cỏc loại tầng mặt rải nhựa trực tiếp trờn chỳng; mà trước hết phải thiết kế thoỏt nước, cải thiện trạng thỏi ẩm, chặt trong khu vực tỏc dụng của nền đường (tụn cao nền, đầm nộn lại v..v..) và nờn cầy xới mặt đường cũ để cải thiện độ ổn định nước bằng cỏch trộn thờm cỏc vật liệu hạt tốt hoặc chất liờn kết vụ cơ trước khi rải lớp tăng cường phớa trờn.
Phải xử lý sửa chữa tốt mặt đường cũ trước khi tăng cường như vỏ cỏc ổ gà, đào thay đất cỏc chỗ nền bị "cao su", sửa chữa cỏc chỗ bị vết hằn bỏnh xe, nứt nẻ bong trúc và phải làm lớp bự vờnh để tạo lại đỳng hỡnh dạng cần cú đối với mặt đưũng cũ. Đối với mặt đường cũ cấp cao (cú sử dụng nhựa) thỡ nờn cố gắng tận dụng, nếu cần cú thể ỏp dụng cụng nghệ tỏi sinh (cầy xới bổ sung vật liệu nhựa) để tạo lại lớp kết cấu cú đủ cường độ. Phải làm vệ sinh mặt đường cũ bảo đảm dớnh kết tốt giữa mặt kết cấu với lớp tăng cường ở trờn.
Phải đề xuất cỏc phương ỏn cải tạo tăng cường mặt đường cũ trờn cơ sở điều tra xỏc định đỳng tỡnh trạng hư hỏng, chất lượng khai thỏc sử dụng, cường độ chung của kết cấu nền ỏo đường và nguyờn nhõn xuống cấp, hư hỏng của chỳng (do nền yếu, do vật liệu cỏc lớp kết cấu kộm, do yếu tố xe cộ hoặc yếu tố mụi trường tỏc động...)
Cỏc phương ỏn chủ yếu là: Cải tạo toàn diện kết cấu từ nền trở lờn, hoặc giữ lại nền và một số lớp kết cấu cũ tận dụng làm lớp múng cho kết cấu cải tạo, hoặc trực tiếp tăng cường lờn trờn lớp mặt cũ.
Về cao độ thiết kế thỡ cú phương ỏn tụn cao với cỏc lớp tăng cường trờn mặt đường cũ và phương ỏn khụng tụn cao tuỳ thuộc vào việc xem xột đến cao độ quy hoạch (nhất là đường đụ thị khả năng tụn cao thường là bị hạn chế) và xem xột ảnh hưởng của việc tụn cao đến chiều cao tĩnh khụng cần đảm bảo cho xe lưu thụng trờn đường (ở những chỗ nỳt giao khỏc mức, cú cầu vượt...). Nếu khụng cho phộp tụn cao thỡ cú thể ỏp dụng giải phỏp đào thay thế cỏc lớp kết cấu cũ bằng cỏc lớp kết cấu mới với vật liệu tốt hơn kết hợp cải thiện khu vực tỏc dụng của nền đất.
Yờu cầu đối với việc thiết kế cấu tạo tăng cường và mở rộng kết cấu ỏo đường cũ Lớp bự vờnh
Để đảm bảo cỏc yờu cầu nờu ở mục 4.1.2, trờn mặt đường cũ bắt buộc phải làm lớp bự vờnh trước khi rải cỏc lớp tăng cường phớa trờn nhằm bự phụ bề mặt đường cũ, tạo mui luyện mặt đường cũ phự hợp với độ dốc ngang phần xe chạy mới thiết kế.
Lớp bự vờnh phải được xem là một lớp riờng, thi cụng riờng.
Vỡ bề dày lớp bự vờnh cú thể thay đổi trong phạm vi phần xe chạy, do vậy việc chọn vật liệu làm lớp bự vờnh phải chỳ ý đến bề dày tối thiểu của lớp kết cấu tuỳ theo vật liệu quy định ở mục 2.4.2 với cỏc chỳ ý sau:
- Để thi cụng thuận lợi và bảo đảm chỗ lớp bự vờnh mỏng vật liệu khụng bị rời rạc thỡ nờn sử dụng hỗn hợp đỏ nhựa hay thấm nhập nhựa để làm lớp bự vờnh. Điều này là bắt buộc trong trường hợp lớp tăng cường trờn lớp bự vờnh là hỗn hợp nhựa (bờ tụng nhựa, thấm nhập nhựa...)
- Cú thể bự vờnh bằng cỏc vật liệu hạt cú kớch cỡ phự hợp với bề dày bự vờnh tối thiểu nếu phớa trờn là lớp tăng cường cũng bằng vật liệu hạt khụng sử dụng chất liờn kết.
- Trong mọi trường hợp đều khụng được sử dụng vật liệu hạt gia cố hoặc đất gia cố chất liờn kết vụ cơ để làm lớp bự vờnh.
Nếu lớp bự vờnh bằng hỗn hợp nhựa thỡ trước khi rải lớp bự vờnh cũng phải tưới lớp nhựa thấm bỏm hoặc dớnh bỏm như yờu cầu nờu ở cỏc mục 2.2.10 và 2.2.11.
Cấu tạo cỏc lớp kết cấu tăng cường nằm trờn lớp bự vờnh
Cỏc yờu cầu cấu tạo đối với cỏc lớp này đều phải tuõn thủ theo những chỉ dẫn ở Chương 2 như đối với cấu tạo kết cấu mới.
Kết cấu ỏo đường mềm tăng cường trờn kết cấu cũ là mặt đường bờ tụng xi măng hoặc trờn kết cấu cũ cú lớp gia cố chất liờn kết vụ cơ.
Đối với cỏc trường hợp này yờu cầu về thiết kế cấu tạo chủ yếu là trỏnh được hiện tượng nứt phản ảnh lan truyền từ phớa kết cấu cũ lờn mặt của kết cấu mới.
Trường hợp trong kết cấu cũ cú lớp vật liệu nửa cứng thỡ kết cấu tăng cường phải tuõn thủ theo chỉ dẫn ở điểm 2 mục 2.2.9.
Trường hợp kết cấu tăng cường cú tầng mặt bờ tụng nhựa trờn kết cấu cũ là mặt đường bờ tụng xi măng thỡ nờn chỳ ý cỏc chỉ dẫn sau:
- Chỉ nờn sử dụng mặt đường bờ tụng xi măng làm tầng múng để trực tiếp rải lớp tăng cường bờ tụng nhựa lờn trờn khi mặt đường này tương đối tốt, cụ thể là diện tớch cú khe nứt của bờ tụng xi măng cũ chiếm dưới 10% tổng diện tớch mặt đường và độ cập kờnh giữa cỏc tấm (chờnh lệch cao độ mộp tấm) nhỏ hơn 10mm;
- Bề dày tầng mặt bờ tụng nhựa tăng cường trực tiếp trờn bờ tụng xi măng cũ cú thể được tớnh theo chỉ dẫn ở tiờu chuẩn 22 TCN 223, nhưng để trỏnh nứt phản ảnh thỡ tối thiểu phải là 16-18cm. Để giảm tốn kộm cú thể thay thế phần bờ tụng nhựa phớa dưới bằng hỗn hợp đỏ dăm trộn nhựa loại cú độ rỗng lớn từ 25-35%, nhằm tạo tỏc dụng cắt giảm nứt cho lớp bờ tụng nhựa (khụng nờn dựng cấp phối đỏ dăm làm lớp độn cắt giảm nứt);
- Để tạo tỏc dụng cắt giảm nứt cú thể sử dụng lớp vải địa kỹ thuật, vải lưới ụ vuụng bằng sợi tổng hợp, sợi thuỷ tinh. Khi ỏp dụng giải phỏp này nờn làm thử nghiệm theo chỉ dẫn của cỏc hóng sản xuất trước khi quyết định sử dụng đại trà.
Yờu cầu cấu tạo đối với kết cấu mở rộng mặt đường cũ
Yờu cầu chớnh là phải bảo đảm phần mở rộng liờn kết chắc với kết cấu cũ và cú độ vừng khi xe chạy qua tương đương so với kết cấu cũ để trỏnh phỏt sinh đường nứt và tớch luỹ
biến dạng khụng đều làm cho khu vực tiếp xỳc giữa cũ và mới kộm bằng phẳng và thấm nước.
Để đảm bảo yờu cầu trờn, trước hết phần mở rộng phải chỳ trọng cỏc giải phỏp bảo đảm khu vực tỏc dụng của nền đất đạt cỏc yờu cầu nờu ở Khoản 2.5 và cấu tạo kết cấu mở rộng nờn bố trớ đủ cỏc tầng, lớp như kết cấu cũ với bề dày cỏc lớp múng cú thể tăng thờm so với múng cũ (hoặc giữ nguyờn nhưng sử dụng vật liệu tốt hơn để khỏi phải hạ thấp cao độ đỏy múng). Ngoài ra, cỏc lớp kết cấu mở rộng nờn gối lờn cỏc trờn cỏc lớp cũ (tạo bậc cấp kết cấu cũ ớt nhất là 0.5m) sao cho cỏc đường tiếp xỳc giữa cỏc lớp khụng trựng nhau từ dưới lờn trờn.
Sau khi thi cụng làm thử cú thể đo vừng dưới bỏnh xe nặng tớnh toỏn tại hai phớa lõn cận chỗ tiếp xỳc giữa kết cấu cũ và kết cấu mới mở rộng; nếu độ vừng chờnh lệch đỏng kể (trờn 0.1mm) thỡ nờn kịp thời điều chỉnh thiết kế lại (trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi cụng).
Lớp mặt tăng cường mới (nếu cú) được bố trớ đều trờn phần kết cũ đó bự vờnh và phần mở rộng.
Yờu cầu cấu tạo chuyển tiếp giữa cỏc đoạn cú bề dày cỏc lớp kết cấu khỏc nhau
Khi kết cấu ỏo đường tăng cường, cải tạo giữa cỏc đoạn kề liền gồm số lớp kết cấu khỏc nhau hoặc bề dày cỏc lớp kết cấu khỏc nhau tạo ra sự thay đổi cao độ trong khi phần kết cấu cũ vẫn được tận dụng giữ lại thỡ những thay đổi này phải được xử lý chuyển tiếp trờn nguyờn tắc khụng tạo ra độ dốc dọc phụ thờm trờn bề mặt mặt đường quỏ 0,5% đối với đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và 1% đối với đường cấp III trở xuống.
Điều tra thu thập số liệu phục vụ thiết kế tăng cường, cải tạo ỏo đường cũ
Phõn đoạn đường cũ để điều tra
Thường ỏo đường cũ đó trải qua quỏ trỡnh xõy dựng sửa chữa phức tạp, do vậy, để cú giải phỏp thiết kế tăng cường hoặc cải tạo đỳng đắn, trước hết phải tiến hành phõn đoạn điều tra kỹ từng đoạn trờn cơ sở sự khỏc biệt về cỏc điều kiện sau:
- Loại đất nền trong phạm vi khu vực tỏc dụng và cấu tạo cỏc lớp kết cấu ỏo đường cũ (về vật liệu và bề dày lớp);
- Loại hỡnh tỏc động của cỏc nguồn ẩm (chiều cao nền đắp, mực nước ngập và thời gian duy trỡ chỳng...);
- Tỡnh trạng và mức độ hư hỏng bề mặt theo cỏc dạng hư hỏng miờu tả ở Bảng 4-1;
- Lưu lượng và thành phần xe chạy.
Chiều dài mỗi phõn đoạn được xỏc định tựy tỡnh hỡnh thực tế (khụng quy định chiều dài đoạn tối thiểu) nhưng tối đa khụng được phõn đoạn dài quỏ 1000m.
Dạng hư hỏng Tầng mặt nhựa (Cấp A1, A2) Tầng mặt cấp thấp B1
Tiờu chớ đỏnh giỏ mức độ nghiờm trọng
Nứt - Nứt dọc, nứt
ngang, nứt phản ảnh
- Nhẹ: Bề rộng khe nứt <6mm khụng gõy xúc khi xe chạy qua;
- Vừa: bề rộng >6mm, gõy xúc;
- Nặng: nứt rộng, sõu, gõy va đập khi xe chạy qua.
- Nứt thành lưới (nứt mai rựa hoặc nứt thành miếng)
- Nhẹ: Cỏc đường nứt chưa liờn kết với nhau;
- Vừa: Đó liờn kết thành mạng;
- Nặng: Nứt lan ra ngoài phạm vi vệt bỏnh xe và liờn kết với nhau như da cỏ sấu.
Biến dạng bề
mặt -lỳn sụtVệt hằn bỏnh, -ngang vệt hằn; cứ cỏch 7,5m đo mộtCỏch đo: Dựng thước 1,22m đặt chỗ rồi lấy trị số trung bỡnh cho mỗi đoạn.
- Vệt hằn sõu trung bỡnh 6-13mm: nhẹ; 13-25mm:vừa và >25mm: nặng.
- Làn súng, xụ dồn - Làn súng, xụ
dồn - Nghiờm trọng (khụng phõn mức độ)
- Đẩy trượt trồi - Đẩy trượt trồi - Nghiờm trọng (khụng phõn mức độ) Mất mui luyện
hoặc mui luyện ngược
- Nghiờm trọng (khụng phõn mức độ)
Hư hỏng bề
mặt - Chảy nhựa -hỏng càng nặng.Diện tớch càng lớn thỡ mức độ hư
- Bong trúc, rời rạc
- Mài mũn, lộ đỏ
Bong trúc, rời
rạc - Khụng phõn mức độ nghiờm trọng
- ổ gà - ổ gà - Đỏnh giỏ theo chủ quan của kỹ sư
điều tra; nếu đó vỏ sửa tốt thỡ xếp mức độ nhẹ; chưa vỏ sửa và đang phỏt triển : nặng
Ghi chỳ Bảng 4-1:
Khi điều tra nờn ước tớnh diện tớch mặt đường cú xuất hiện cỏc loại hư hỏng nờu trờn S (m2). Khi tớnh diện tớch xuất hiện nứt dọc, ngang hoặc xiờn thỡ lấy chiều dài đường nứt
nhõn với 1.0m rộng, cũn nứt thành lưới thỡ tớnh diện tớch phạm vi nứt. Cỏc loại hư hỏng khỏc cũng cú thể tớnh tổng diện tớch phỏt sinh hư hỏng.
Cú thể đỏnh giỏ mức độ hư hỏng nghiờm trọng theo % diện tớch hư hỏng so với tổng diện tớch đoạn điều tra.
Thử nghiệm đỏnh giỏ cường độ kết cấu nền ỏo đường cũ và thu thập số liệu phục vụ thiết kế Việc thớ nghiệm này phải được thực hiện trờn từng phõn đoạn bằng cần đo vừng trực tiếp dưới bỏnh xe (cần đo Benkelman) theo chỉ dẫn ở 22 TCN 251-98 (kể cả việc xử lý số liệu đo để xỏc định được mụ đun đàn hồi chung đặc trưng cho kết cấu ỏo đường cũ ở mỗi đoạn). Sau khi đo độ vừng mặt đường cũ bằng cần Benkelman thỡ cú thể tham khảo chỉ dẫn ở Phụ lục III tiờu chuẩn 22 TCN 251-98 để tiến hành điều chỉnh phõn đoạn. Ở mỗi đoạn (nhỏ hơn 1000m) đồng thời phải tiến hành đào búc một chỗ kết cấu ỏo đường cũ để xỏc định bề dày cỏc lớp kết cấu, tỡnh trạng cũng như chất lượng của chỳng, xỏc định loại đất, lực dớnh C, gúc ma sỏt ϕ và xỏc định trị số mụ đun đàn hồi đất nền bằng phương phỏp ộp tĩnh hoặc phương phỏp lấy mẫu để thử nghiệm trong phũng theo cỏch hướng dẫn ở Phụ lục B tương ứng với trạng thỏi ẩm bất lợi để từ đú tớnh ra cường độ chung của cả kết cấu ỏo đường cũ theo cỏch chỉ dẫn ở mục 3.4.4. Chỗ đào búc ỏo đường cũ để thử nghiệm này phải trựng với một điểm đo độ vừng đàn hồi dưới bỏnh xe (thường chọn chỗ cú tỡnh trạng hư hỏng nhất đặc trưng cho cả đoạn) để đối chiếu cường độ tớnh từ dưới lờn (cú xột đến trạng thỏi ẩm ướt bất lợi) và cường độ tớnh toỏn theo độ vừng đàn hồi đo được dưới bỏnh xe từ đú cú cơ sở để dựng cỏc số liệu đo vừng ở cỏc điểm khỏc trờn toàn đoạn một cỏch tin cậy hơn.
Cỏc yếu tố điều tra, thu thập số liệu dự bỏo giao thụng, điều tra khả năng tỏc động của những nguồn gõy ẩm, điều tra đất nền và vật liệu xõy dựng đều được thực hiện như chỉ dẫn Khoản 1.5 (1.5.2, 1.5.3, 1.5.4 và 1.5.5) tương ứng với cỏc giai đoạn thiết kế như khi điều tra thu thập số liệu phục vụ thiết kế kết cấu nền ỏo đường mới.
Tớnh toỏn cường độ (bề dày) kết cấu tăng cường hoặc cải tạo
Việc tớnh toỏn cường độ (bề dày) kết cấu tăng cường hoặc cải tạo mặt đường cũ vẫn phải tuõn theo cỏc yờu cầu và nguyờn tắc nờu trong Khoản 3.1 và cỏc chỉ dẫn khỏc nờu ở cỏc Khoản 2.3, 3.3, 3.4, 3.5 và 3.6.
Tớnh toỏn bề dày tăng cường trờn mặt kết cấu ỏo đường cũ trước hết được thực hiện theo toỏn đồ Hỡnh 3-1 với trị số mụ đun đàn hồi chung đặc trưng cho kết cấu cũ của mỗi phõn đoạn Ech cũ đúng vai trũ là Eo trong sơ đồ tớnh của toỏn đồ này. Sau đú, lần lượt kiểm tra nền đất và cỏc lớp kết cấu khỏc theo chỉ dẫn ở Khoản 3.5 và 3.6.
PHụ LụC A : VÍ DỤ TÍNH TOÁN QUY ĐỔI SỐ TRỤC XE KHÁC VỀ SỐ TRỤC XE TÍNH TOÁN, TÍNH SỐ TRỤC XE TIấU CHUẨN TÍCH LŨY VÀ CÁCH TÍNH TẢI TRỌNG TRỤC