CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
3.2. Thí nghiệm đánh giá mặt đường BTXM sân bay bằng HWD
3.2.1. Mục tiêu của thực nghiệm
Thực nghiệm đo độ võng mặt đường BTXM sân bay bằng thiết bị HWD nhằm mục tiêu xác định một số thông số của mặt đường BTXM:
- Nhiệt độ bề mặt tấm tại thời điểm thực hiện thí nghiệm HWD; - Độ võng của mặt đường (khi đo HWD).
- 79 -
Từ độ võng, sử dụng các mô hình tính toán (đã trình bày ở chương 2) để tiếp tục xác định các thông số thông số khả năng làm việc (độ võng tổng thể của mặt đường, mô đun đàn hồi tổng thể, chỉ số PCN, hiệu quả truyền lực khe nối (LTE)) và các thông số thông số tính toán thiết kế (chiều cao vùng chịu nén của tiết diện tấm, mô men uốn giới hạn ở tiết diện xem xét của tấm mặt đường, bán kính độ cứng tương đối, trị số ứng suất trong cốt thép chịu kéo).
3.2.2. Quy hoạch thí nghiệm
3.2.2.1. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm sử dụng ở đây là máy HWD Primax 2500 [56] của Trường Đại học Xây Dựng Hà Nội, số máy 1503-491.
Máy do hãng Sweco (Đan Mạch) sản xuất, công ty INOTEC phân phối tại Việt Nam. Máy có phần mềm HWD chạy trên Windows, mô đun ghi dữ liệu thời gian, khóa vận chuyển, dụng cụ đo khoảng cách (DMI) kết nối với phần mềm, ba đầu đo nhiệt độ, bàn ép 4 mảnh, 10 đầu đo địa chấn (geophone) và các đèn báo hiệu. Các chức năng khác có thể dễ dàng thêm vào như video hoặc thiết bị đánh dấu, thiết bị định vị toàn cầu GPS để biểu diễn số liệu ở dạng bản đồ hoặc bản vẽ quy hoạch mặt bằng chung.
Máy đã được hãng Sweco kiểm định theo tiêu chuẩn AASHTO, các quy định có liên quan của FAA và cấp chứng nhận kiểm định (như hình 3.6 dưới đây).
- 81 -
- 82 -
3.2.2.2. Địa điểm và kết cấu mặt đường BTXM sân bay đã đưa vào thí nghiệm
Cảng hàng không Vân Đồn là một trong 10 cảng hàng không quốc tế của mạng lưới cảng hàng không dân dụng cả nước, và cũng là sân bay quân sự trong hướng chiến lược miền Bắc. Về cấp, sân bay đạt cấp 4E (theo mã tiêu chuẩn của Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế - ICAO) và sân bay quân sự cấp II. Công suất của nhà ga đạt 2,5 triệu hành khách/năm.
Đường cất hạ cánh có kích thước 3600mx45m, sử dụng kết cấu mặt đường BTXM gồm 5 lớp như sau (hình 3.7):
Hình 3.7. Kết cấu mặt đường của của dải cất hạ cánh CHK Vân Đồn Các lớp có thông số cơ lý như sau (bảng 3.4): Các lớp có thông số cơ lý như sau (bảng 3.4):
Bảng 3.4. Số liệu kết cấu mặt đường BTXM sân bay đưa vào thí nghiệm
STT Lớp Thông số
1 BTXM Cốt thép Dày: 40cm, E=33000MPa, hệ số Poisson=0,15, Rku=4,5 MPa;
2 BTXM nghèo Dày 25 cm, E=23000MPa, hệ số Poisson=0,15, Rku=2,5 MPa;
3 Cấp phối đá dăm loại 1 Dày 20 cm, E=280MPa 4 Cấp phối sỏi đồi Dày 30 cm, E=150MPa 5 Nền đất đầm chặt
- 83 -
3.2.2.3. Bố trí điểm đo
Khoảng cách các điểm đo được xác định theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11365:2016 Mặt đường sân bay: Xác định số phân cấp mặt đường bằng thiết bị đo võng bằng quả nặng thả rơi [44].
Bảng 3.5 hướng dẫn lựa chọn khoảng cách và vị trí thí nghiệm cho đường lăn và đường cất hạ cánh. Bảng 3.6 hướng dẫn lựa chọn mật độ và vị trí thí nghiệm cho sân đỗ. Các điểm thí nghiệm cho mỗi hạng mục được phân bố đều theo lưới thí nghiệm. Mỗi điểm thí nghiệm lân cận trên lưới thí nghiệm đặt so le để thu được sự bao quát tốt nhất.
Bảng 3.5. Hướng dẫn lựa chọn khoảng cách và vị trí thí nghiệm cho đường lăn và đường cất hạ cánh [44]
Loại thí nghiệm
Mặt đường BTXM có khe co dãn và mặt đường BTN tăng cường trên BTXM
Mức độ dự án Mức độ mạng lưới Độ lệch, m (ft) Khoảng cách, m (ft) Độ lệch, m (ft) Khoảng cách, m (ft) Tâm 3 (10) 9 (30) 20 (65) 30 (100) 30-60 (100-200) 120 (400) 3 (10) 60-120 (200- 400) Khe co dãn ngang 3 (10) 9 (30) 20 (65) 30-60 (100-200) 60-120 (200-400) 120 (400) 3 (10) 120 (400) Khe co dãn dọc 6 (20) 12 (40) 18 (60) 60 (200) 120 (400) 120 (400) Góc 6 (20) 12 (40) 18 (60) 60 (200) 120 (400) 120 (400)
- 84 -
Bảng 3.6. Hướng dẫn lựa chọn mật độ và vị trí thí nghiệm cho sân đỗ [44]
Loại thí nghiệm
Mặt đường BTXM có khe co dãn và mặt đường BTN tăng cường trên BTXM
Mức độ dự án Mức độ dự án Tâm 1 điểm cho 10 đến 20
tấm 1 điểm cho 30 đến 60 tấm Khe co dãn ngang 1 điểm cho 10 đến 40
tấm 1 điểm cho 60 tấm
Khe co dãn dọc 1 điểm cho 20 đến 40
tấm 1 điểm cho 60 tấm
Góc 1 điểm cho 20 đến 40 tấm
3.2.2.4. Sơ đồ thí nghiệm
Các công việc đo đều được thực hiện trên các tấm BTXM của dải cất hạ cánh. Đây là khu vực thông số của hệ thống sân đường trong CHK: nơi máy bay chuẩn bị tăng tốc để cất cánh. Vị trí đo ở giữa và cạnh tấm như sơ đồ sau (hình 3.8).
Hình 3.8. Vị trí đo ở giữa tấm và cạnh tấm BTXM
Các tấm BTXM đều có kích thước 5m×10m với kết cấu mặt đường gồm 5 lớp. Vị trí các tấm thí nghiệm thể hiện trên hình 3.9.
- 85 -
Hình 3.9. Sơ đồ các tấm thí nghiệm
3.2.2.5. Thời điểm thí nghiệm và dự kiến kết quả thu được
Tiến hành đo độ võng tại tâm tấm, cạnh tấm để xây dựng tương quan giữa các thông số theo các điều kiện nhiệt độ thí nghiệm khác nhau. Khối lượng công việc thực hiện gồm:
- Thực hiện đo độ võng tại 6 tấm BTXM ở đầu dải CHC (hình 3.9). Đo tại các thời điểm khác nhau trong ngày, có nhiệt độ khác nhau (nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt tấm BTXM). Thời gian đo từ 22/11/2018 đến 26/11/2018.
- Đo nhiệt độ bề mặt tấm BTXM trong toàn thời gian của các ngày từ 22/11/2018 đến 26/11/2018, cứ 30ph đo 1 lần để xác định nhiệt độ đáy tấm. Với giả thiết coi như các điều kiện khác là không thay đổi trong quá trình thí nghiệm (độ ẩm, lượng bức xạ...).
Kết quả thu được gồm:
- Độ võng tổng thể của mặt đường đo được tại tâm bàn ép với giá trị tải trọng khoảng 250kN, áp lực tác dụng lên bề mặt tấm BTXM khoảng 3550 kPa.
- Độ võng của mặt đường tại từng vị trí đặt sensor. Thông qua trị số này khi đo tại cạnh tấm để đánh giá khả năng truyền lựa LTE của khe nối.
- Các thông số khác tính toán từ độ võng;
- 86 -
3.2.3. Thực hiện thí nghiệm
3.2.3.1. Trình tự đo võng tại hiện trường
- Bước 1: Điều khiển để cơ cấu thủy lực đưa khối tải trọng lên độ cao quy định và thả khối tải trọng rơi đập vào tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn (lò xo hoặc tấm cao su) để truyền một xung lực xuống mặt đường. Đầu cảm biến đo lực sẽ xác định xung lực gây ra trên đường. Các đầu cảm biến sẽ tự động đo độ võng của mặt đường ứng với các vị trí quy định. Cần chú ý điều chỉnh độ cao rơi hoặc trọng lượng quả nặng để xung lực tác dụng xuống mặt đường đạt trị số yêu cầu.
- Bước 2: Lặp lại bước 1. So sánh kết quả đo võng ở vị trí tâm tấm ép giữa 2 lần đo. Nếu hai kết quả đo võng khác nhau dưới 5% thì kết thúc đo. Sử dụng kết quả đo ở lần 2 làm cơ sở tính toán.
- Bước 3: Nếu bước 2 không thỏa mãn thì phải lặp lại bước 1 cho đến khi độ võng của 2 lần đo liên tiếp không khác nhau quá 5%. Sử dụng kết quả đo lần cuối làm cơ sở tính toán.
- Bước 4: Nếu việc đo lặp như bước 1 đến lần thứ 5 mà vẫn không đạt thì cần thực hiện các công tác như sau:
+ Kiểm tra lại hệ thống thiết bị thí nghiệm.
+ Xem xét lại tình trạng tiếp xúc giữa tấm ép và các đầu đo võng với mặt đường; + Di chuyển thiết bị đến vị trí mới cách vị trí cũ 1-2m và tiến hành đo lại. Các thông số kỹ thuật của thiết bị và kết quả đo đạc được máy tính ghi lại trong file kết quả. Cần chụp ảnh, ghi chú trình trạng mặt đường (nứt nẻ, lún, hằn vệt bánh xe…) và mực nước hai bên đường ở đoạn đường tiến hành kiểm tra vào sổ nhật ký đo đạc. Cần chú ý bảo đảm an toàn trong quá trình đo, tổ chức chắn đường trong khi đo bằng các barie có treo biển báo hiệu và đèn phát quang. Các thành viên tham gia đo đạc kể cả lái xe đều phải được huấn luyện kỹ nghiệp vụ đo và an toàn giao thông khi làm việc.
3.2.3.2. Đo nhiệt độ mặt đường
Việc đo nhiệt độ mặt đường được tiến hành trong suốt quá trình đo, phục vụ cho việc hiệu chỉnh các kết quả tính toán. Nghiên cứu sử dụng giá trị nhiệt độ bề mặt và
- 87 -
nhiệt độ không khí được HWD ghi lại thông qua một đầu đo nhiệt ở mặt tấm gia tải và một đầu đo nhiệt ở thân máy. Đồng thời, tiến hành đo nhiệt độ bề mặt tấm BTXM trong toàn thời gian của ngày có thực hiện HWD bằng thiết bị đo nhiệt độ cầm tay. Trong quá trình đo, tránh không để vị trí đo nhiệt độ bị bóng của các vật khác làm ảnh hưởng đến kết quả.