Qua thực nghiệm tôi nhận thấy khi độ ẩm của hỗn hợp vật liệu gia cố nhỏ thì độ chặt sau khi đầm nén nhỏ nên cƣờng độ chịu nén nhỏ. Do đó để tăng cƣờng độ chịu nén của hỗn hợp sau khi đầm nén thì phải tăng độ độ ẩm của hỗn hợp vật liệu gia cố. Tuy nhiên, cƣờng độ chịu nén lớn nhất chỉ đạt đƣợc ở một giá trị độ ẩm nhất định. Còn khi độ ẩm càng tăng thì cƣờng độ chịu nén cũng giảm đi. Vì vậy mà cƣờng độ chịu nén có quan hệ bậc hai với độ ẩm, điều đó thể hiện bằng đồ thị và phƣơng trình tƣơng quan dƣới đây:
Độ ẩm tối ƣu ở tuổi 7 ngày.
Vị trí 1: 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-10: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 7 ngày- vị trí 1
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,0808W2 + 4,5671W - 46,713 (5-11) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9684
12 14 16 18 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R( da N /cm 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-11: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 7 ngày - vị trí 2
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,0937W2 + 5,2592W - 56,801 (5-12) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,98415 Vị trí 3: 14 16 18 20 22 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thyết
Hình 5-12: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 7 ngày - vị trí 3
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,149W2 + 8,2933W - 94,969 (5-13) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9613
Độ ẩm tối ƣu ở tuổi 28 ngày.
14 16 18 20 22 24 26 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-13: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày - vị trí 1
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,1315W2 + 7,2794W - 77,655 (5-14) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9235 Vị trí 2: 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-14: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày - vị trí 2
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,1213W2 + 6,7058W - 71,581 (5-15) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9139
16 18 20 22 24 26 28 22 24 26 28 30 32 34 w (%) R ( da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thyết
Hình 5-15: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày - vị trí 3
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,1768W2 + 9,8382W - 111,36 (5-16) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9507
Độ ẩm tối ƣu ở tuổi 28 ngày có bão hoà
Vị trí 1: 14 16 18 20 22 22 25 28 31 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-16: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày có bão hoà - vị trí 1
Phƣơng trình tƣơng quan:
Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9617 Vị trí 2: 12 14 16 18 20 22 22 25 28 31 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thuyết
Hình 5-17: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày có bão hoà - vị trí 2
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = -0,1113W2 + 6,1458W - 66,793 (5-18) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9323
Vị trí 3: 14 16 18 20 22 24 22 25 28 31 34 w (%) R (da N /c m 2) Đƣờng thực nghiệm Đƣờng lý thyết
Hình 5-18: Quan hệ độ ẩm và cường độ chịu nén 28 ngày có bão hoà - vị trí 3
Phƣơng trình tƣơng quan:
R = - 0,1592W2 + 8,8842W - 102,54 (5-19) Hệ số tƣơng quan r2 = 0,9783
5.2.3. Kết luận, nhận xét
Dựa vào đồ thị và hệ số tƣơng quan r2 tôi nhận thấy hệ số tƣơng quan r2 luôn luôn lớn hơn 0,9. Do đó, mức độ tin cậy của quan hệ giữa độ ẩm thi công và cƣờng độ chịu nén có dạng bậc hai là rất cao, điều này chứng tỏ mô hình đề tài chọn là tƣơng thích. Bằng cách lấy đạo hàm phƣơng trình tƣơng quan chúng ta sẽ xác định đƣợc độ ẩm thi công tối ƣu từ 27 đến 29 %. Độ ẩm thi công tối ƣu và cƣờng độ chịu nén lớn nhất đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 5-4: Kết quả xác định độ ẩm tho công tối ưu
ĐỘ ẨM THI CÔNG TỐI ƢU
Vị trí Ngày dƣỡng WTCTƢ (%) R (daN/cm2) 1
7 ngày 28,262 17,824
28 ngày 27,678 23,086
28 ngày có bão hoà 27,811 19,21
2
7 ngày 28,064 16,996
28 ngày 27,641 21,098
28 ngày có bão hoà 27,609 18,047
3
7 ngày 27,83 20,432
28 ngày 27,823 25,504
Chƣơng 6
CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÀ DỰ TOÁN GIÁ THÀNH 6.1. Công nghệ thi công lớp cấp phối đất gia cố xi măng
Chuẩn bị lòng đường.
Công tác chuẩn bị lòng đƣờng đƣợc tiến hành trƣớc khi thi công mặt đƣờng. Nếu đƣờng đất đắp hay đào đá đƣợc đầm lèn đủ tiêu chuẩn rồi mới đƣợc làm lòng đƣờng. Lòng đƣờng phải đƣợc làm theo đúng bình đồ, cao độ và độ dốc ngang theo hồ sơ thiết kế. Yêu cầu sau khi làm xong lòng đƣờng phải bằng phẳng không có chỗ lồi lõm quá 5cm.
Công tác làm nhỏ đất.
Đối với đƣờng xây dựng mới và đƣờng cần nâng cao độ mặt đƣờng thì tốt nhất là vận chuyền đất từ nơi khác đến làm lớp đất gia cố. Trƣờng hợp không tôn cao mặt đƣờng cũ hoặc cao độ đƣờng đỏ khống chế thì lấy đất ngay tại chỗ (dùng đất lòng đƣờng), trình tự thi công nhƣ sau:
Dùng máy cầy xới đất chuyên dùng do Tổng công ty cơ khí GTVT chế tạo, hoặc dùng máy cày công nghiệp 62A hoặc cày xới đất nền theo độ sâu đã định trƣớc. Có thể cày theo hƣớng từ hai mép vào giữa, chú ý phải cày toàn bộ phần đất gia cố, không đƣợc cày lỏi để tránh bỏ sót.
Nếu không có máy cày thì có thể dùng nhân lực cuốc đƣờng theo chiều sâu đã định trƣớc và cuốc theo vệt không để bỏ sót. Nếu đất quá khô thì hôm trƣớc nên tƣới đẫm nƣớc để làm mềm đất hôm sau công tác cày cuốc sẽ dễ dàng hơn và giảm đƣợc bụi lúc thi công.
Công tác làm nhỏ đất có thể tiến hành nhƣ sau:
Dùng máy phay trộn đất chuyên dùng của Tổng công ty Cơ khí GTVT chế tạo hoặc dùng máy phay đĩa nông nghiệp. Sơ đồ máy chạy tuỳ theo thực tế mà bố trí cho phù hợp, thông thƣờng máy chạy theo hƣớng từ tim đƣờng ra ngoài lề rồi sau đó mới chạy ngƣợc lại, lần bừa sau đè lên lần bừa trƣớc từ 20- 30cm.
Trƣờng hợp không có máy phay có thể dùng vồ đập đất kết hợp với các công cụ khác để làm nhỏ đất.
Trong quá trình làm nhỏ đất phải loại bỏ các hòn đá quá cỡ 5cm, đất là nhỏ đến khi lƣợng hạt đất có cỡ lớn hơn 10mm dƣới 10% thì công tác làm nhỏ đất kết thúc.
Công tác rải xi măng.
Các chất dính kết sau khi đã kiểm tra đạt yêu cầu về kỹ thuật mới đƣợc rải lên diện tích gia cố. Chú ý có thể dùng thiết bị chuyên dùng để rải xi măng, rải đều lên trên toàn bộ đoạn đƣờng gia cố. Chú ý khống chế tốc độ di chuyển của máy để đƣợc lƣợng xi măng phân phối đều theo tỷ lệ đã đinh trƣớc. Để kiểm tra, có thể kiểm tra khối lƣợng trên một diện tích nhỏ 3030cm để suy ra lƣợng chất kết dính đã rải trên toàn bộ diện tích. Nếu không có máy rải thì có thể dùng nhân lực để rải trên cơ sở tính toán khối lƣợng chất kết dính cần thiết đóng vào trong các bao cho từng đoạn tập kết trƣớc tại hai bên lề đƣờng. Lúc rải chuyển chất kết dính vào mặt đƣờng và dùng trang gạt cho chất kết dính phủ đều trên mặt đƣờng.
Trong quá trình rải chất kết dính phải chú ý phòng hộ cho công nhân và thi công theo hƣớng gió để tránh bụi.
Công tác trộn hỗn hợp đất xi măng.
Dùng máy phay trộn đều từ hai mép vào giữa rồi từ giữa ra hai mép, vệt sau đè lên vệt trƣớc 10 -12cm. Số lƣợng phay thƣờng phải phay từ 10-14 lƣợt/điểm. Phay trộn khô từ 4-5 lƣợt đầu sau đó vừa phay vừa tƣới nƣớc cho đủ độ ẩm tốt nhất. Có thể trộn hỗn hợp theo 2 cách:
Trộn vật liệu gia cố từ hai mép vào giữa.
Trộn vật liệu gia cố từ giữa vào hai mép.
San hỗn hợp đất đã trộn và lu lèn.
Sau khi kiểm tra xác nhận hỗn hợp đã đƣợc trộn đều, hàm lƣợng nƣớc đủ thì dùng máy san hoặc dùng nhân lực với bàn trang gỗ san đều vật liệu đảm bảo chiều dày và độ khum mui luyện (i= 4%) rồi cho tiến hành lu lèn. Công tác lu lèn đƣợc phân thành 2 giai đoạn
Giai đoạn lèn ép sơ bộ. Giai đoạn này chiếm từ 20- 30% công lu, thông thƣờng dùng lu (6- 8,5 tấn), lu 2-4 lƣợt/điểm.
Tiếp sau đó bù phụ cho mặt đƣờng bằng phằng và đủ chiều dày rồi lu tiếp.
Giai đoạn lèn ép chặt mặt đƣờng, giai đoạn này chiếm 70% công lu, yêu cầu tiếo tục dùng lu nhƣ cũ hoặc có thể dùng lu nặng hơn lu kỹ cho tới khi đạt độ chặt yêu cầu lu qua lại không để lại vệt bánh trên mặt đƣờng, tốc độ lu cố thể từ2-3km/h. Khi lu vệt sau phải đè lên vệt trƣớc ít nhất 15-20cm và lu lấn ra lề 20-30cm.
Nếu gặp trời nắng to làm bốc hơi nhiều nƣớc thì tăng nƣớc trong quá trình trộn đất. Trời râm hay mƣa bụi nhỏ, có thể san một đoạn dài rồi lu một thể. Trời mƣa nặng hạt thì ngừng thi công.
Trường hợp đất trộn xi măng ở bãi.
Trƣờng hợp sản xuất vật liệu gia cố tại địa điểm khác theo hình thức trạm trộn, vật liệu gia cố đƣợc gia công đảm bảo chất lƣợng hơn. Công nghệ gia công đất gia cố theo trình tự sau:
Tập kết vật liệu gia cố xi măng và đất; có thể dung máy nghiền nhỏ đất hoặc dùng nhân lực đập nhỏ đất bằng vồ hoặc các công cụ thủ công khác. Sauk hi làm nhỏ thì sàng đất qua sàng có mắt sàng 10mm.
Trộn đất với chất kết dính bằng máy trộn hoặc bằng thủ công trộn cho thật đều. Trong quá trình có tƣới nƣớc cho hỗn hợp đạt độ ẩm và hạn chế bụi.
Vận chuyển vật liệu tới hiện trƣờng, san đều từng đoạn và cho lu lèn lên nahy. Trong quá trình vận chuyển phải có biện pháp che phủ nhằm hạn chế mất nƣớc của hỗn hợp do bốc hơi.
Công tác hoàn thiện, bảo dưỡng và nghiệm thu.
Sau khi thi công, mặt đƣờng bằng phẳng, thoát nƣớc tốt, cao độ mặt đƣờng phải đảm bảo thiết kế.
Công tác bảo dƣỡng: Mặt đƣờnglàm xong phải tiến hành bảo dƣỡng trong 14 ngày đầu theo 2 phƣơng pháp.
Phủ lớp nhựa nhũ tƣơng axít 1,2- 1,8kg/m2 nếu có lớp láng nhựa lên trên.
Tƣới nƣớc làm ẩm mặt đƣờng 2-3 lƣợt/ngày.
Hạn chế xe đi lại, nếu cho xe chạy thì sau 14 ngày bảo dƣỡng mới cho ô tô đi lên hoặc thi công lớp trên. Ô tô đi với tốc độ không quá 20km/h trong thời gian từ 14- 28 nhày.
Công tác nghiệm thu. Sai số cho phép trong nghiệm thu nhƣ sau:
Sai số cho phép về chiều rộng 10cm.
Sai số cho phép về chiều dày mặt đƣờng so với chiều dày thiết kế: 10%
Sai số cho phép về độ dốc ngang mặt đƣờng và lề đƣờng: 1%
Độ bằng phẳng thử bằng thƣớc 3m, khe hở không quá 1cm.
Về độ chặt K 0,95
Sai số cho phép nêu ở trên chỉ có mục đích chiếu cố đến những sai sót nhỏ trong quá trình thi công. Vì vậy, chỉ đƣợc áp dụng trong nghiệm thu. Trong quá trình thi công phải thực hiện đúng với yêu cầu của thiết kế, không đƣợc dựa vào sai số cho phép để thi công hoặc thay đổi thiết kế
6.2. Tính toán giá thành
6.2.1. Xác định chiều dày áo đƣờng
Đối với tuyến đƣờng này thuộc loại đƣờng cấp thấp, yêu cầu về cƣờng độ không cao, ít xe cộ đi lại nên kết câu áo đƣờng chọn một lớp tải trọng trục xe lớn nhất chọn 10T.
Tính toán kết cấu áo đường:
Xác định mô đun đàn hồi của vật liệu, "dựa vào bảng III-3 _Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_ Nhà xuất bản GTVT". Đối với đất của khu vực nghiên cứu á cát gia cố xi măng 9%, E =3000 (daN/cm2).
Trị số mô đun đàn hổi yêu cầu Eyc của đƣờng giao thông nông thôn miền núi lấy theo tải trọng trục quy chuẩn 10T, với khu vực nghiên cứu có lƣu lƣọng xe 20xe/ngàyđêm, cấp đƣờng thấp B1," tra bảng 3-3 Tiêu chuẩn thiết kế đường
ô tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_Nhà xuất bản GTVT", ta có Eyc= 640daN/cm2.
Đất nền đƣợc sử dụng tại chỗ qua đàm nén để đạt đƣợc độ chặt cần thiết K=0,95, với độ ẩm tƣơng đối từ 0,6 ÷ 0,7 nên ta có trị số mô đun đàn hồi của đất nền E0 = 410daN/cm2. Để thuận tiện cho việc tính chiều dày áo đƣờng cho mô đun đàn hồi chung Ech bằng mô đun đàn hồi yêu cầu (Ech = Eyc).
Từ các tỷ số E0/E1 và Ech/E1," tra toán đồ 3.3 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_ Nhà xuất bản GTVT", chúng ta sẽ xác định đƣợc h/D, với D là đƣờng kính vệt bánh xe, D = 33cm. Sau khi tính đƣợc bề dày áo đƣờng thì kiểm tra lại điều kiện:
Ech > Eyc (6-1) Nếu thoả mãn điều kiện (6-1) thì bề dày áo đƣờng là hợp lý và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Xác định tỷ số: 0,14 3000 410 1 0 E E (6-2) 213 , 0 3000 640 1 E Ech (6-3) Tra trên toán đồ 3.3 đƣợc giá trị h/D = 0,34 → h = 33.0,34 = 11,22cm Chọn h = 12cm.
Kiểm tra lại điều kiện (6-1) với giá trị h đã chọn.
364 , 0 33 12 D h ; 0,14 3000 410 1 0 E E
Tra toán đồ 3.3 với hai tỷ số h/D và E0/E1 chúng ta tìm đƣợc Ech/E1= 0,22 Ech = 3000.0,22 = 660 (daN/cm2).
Vậy Ech > Eyc do đó mà chúng ta chọn h = 12cm làm chiều dày áo đƣờng.
6.2.2. Tính giá thành xây dựng
Vởi tuyến đƣờng tính toán trong đề tài do không khống chế cao độ nên sử dụng trực tiếp mặt đƣờng cũ để tính toán giá thành xây dựng. Dây chuyền công nghệ thi công đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau:
Cày xới mặt đƣờng (bằng máy cày).
Làm nhỏ đất bằng máy bừa (Máy bừa + đ kéo 75cv).
Rải xi măng (1 nhân công 2,5/7).
Trộn hỗn hợp đất xi măng: Máy bừa+ đ kéo75cv + 1nhân công 2,5/7 tƣới ẩm.
San phẳng mặt đƣờng: 1 nhân công 2,5/7 dùng trang san mặt đƣờng.
Lu lèn: Máy lu 6 -8 Tấn.
kiểm tra.
Để đơn giản cho việc tính toán giá thành cho cả tuyến chúng ta tính toán khối lƣợng vật liệu, công nhân, số ca máy… cho 100m2 mặt đƣợng với vật liệu đã đƣợc xác định và tính toán ở trên.Giả định hoàn thành 100m2
đƣờng gia cố xi măng trong 1 ca làm việc (8 giờ).
Tính khối lƣợng hỗn hợp đất gia cố xi măng.
M = S.h (m3). (6-4) Trong đó: S- diện tích mặt đƣờng cần thi công, S = 100 (m2).
h- Chiều dày áo đƣờng, h = 12cm. M = 100.0,12 = 12(m3).
Với đất gia cố đƣợc đầm chặt thì dung trọng của nó lấy bằng dung trọng lớn nhất cho công tác đầm nén là 1,79g/cm2. Do đó khối lƣợng xi măng cần thi