4.1 Cỏc nội dung, yờu cầu và nguyờn tắc thiết kế
4.1.1. Các tr-ờng hợp ỏp dụng
1. Các tr-ờng hợp cải tạo cú sử dụng toàn bộ hoặc một phần kết cấu ỏo đ-ờng cũ thỡ phải ỏp dụng cỏc nguyờn tắc cấu tạo và tớnh toỏn thiết kế nờu trong ch-ơng nàỵ
4.1.2. Cỏc yờu cầu chung về thiết kế tăng c-ờng, cải tạo ỏo đ-ờng cũ
1. Thiết kế tăng c-ờng, mở rộng kết cấu ỏo đ-ờng cũ bao gồm cả phần lề gia cố vẫn phải đạt đ-ợc cỏc yờu cầu đề cập ở các mơc 1.2.1, 1.2.3, 1.2.4, 1.2.5, 1.2.6 ở Ch-ơng 1.
2. Cỏc yờu cầu nờu trờn phải bảo đảm đạt đ-ợc đồng đều trờn kết cấu cị và phần mới mở rộng
3. 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 đỊ cập ở mơc 2.6.2.
4.1.3. Cỏc nguyờn tắc thiết kế
1. Trờn cỏc đoạn đ-ờng cũ (nhất là đoạn cú mặt đ-ờng cấp thấp B1, B2) nếu th-ờng xuyờn bị ẩm -ớt, lầy bẩn thỡ khụng nờn tăng c-ờng bằng cỏc loại tầng mặt rải nhựa trực tiếp trờn chỳng; mà tr-ớc hết phải thiết kế thoỏt n-ớc, cải thiện trạng thỏi ẩm, chặt trong khu vực tỏc dụng của nền đ-ờng (tụn cao nền, đầm nộn lại v..v..) và nờn cầy xới mặt đ-ờng cũ để cải thiện độ ổn định n-ớc bằng cỏch trộn thờm cỏc vật liệu hạt tốt hoặc chất liờn kết vụ cơ tr-ớc khi rải lớp tăng c-ờng phớa trờn.
2. Phải xư lý sưa chữa tốt mặt đ-ờng cũ tr-ớc khi tăng c-ờng nh- 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 đ-ũng cũ. Đối với mặt đ-ờng 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 c-ờng độ. Phải làm vệ sinh mặt đ-ờng cũ bảo đảm dớnh kết tốt giữa mặt kết cấu với lớp tăng c-ờng ở trên.
3. Phải đề xuất cỏc ph-ơng ỏn cải tạo tăng c-ờng mặt đ-ờng cũ trờn cơ sở điều tra xỏc định đỳng tỡnh trạng h- hỏng, chất l-ợng khai thỏc sử dụng, c-ờng độ chung của kết cấu nền ỏo đ-ờng và nguyờn nhõn xng cấp, h- hỏng cđa chúng (do nỊn u, do vật liƯu các lớp kết cấu kém, do u tố xe cộ hc u tố mụi tr-ờng tỏc động...)
Cỏc ph-ơng ỏn chủ yếu là: Cải tạo toàn diện kết cấu từ nền trở lờn, hoặc giữ lại nền và một số lớp kết cấu cị tận dơng làm lớp móng cho kết cấu cải tạo, hoặc trực tiếp tăng c-ờng lờn trờn lớp mặt cũ.
VỊ cao độ thiết kế thỡ cú ph-ơng án tôn cao với các lớp tăng c-ờng trờn mặt đ-ờng cũ và ph-ơng ỏn khụng tụn cao tuỳ thuộc vào việc xem xột đến cao độ quy hoạch (nhất là đ-ờng đụ thị khả năng tụn cao th-ờng là bị hạn chế) và xem xột ảnh h-ởng của việc tụn cao đến chiều cao tĩnh khụng cần đảm bảo cho xe l-u thụng trờn đ-ờng (ở những chỗ nỳt giao khỏc mức, cú cầu v-ợt...). Nếu không cho phép tôn cao thỡ cú thể ỏp dụng giải phỏp đào thay thế các lớp kết cấu cị bằng các lớp kết cấu mới với vật liƯu tốt hơn kết hợp cải thiện khu vực tỏc dụng của nền đất.
4.2 Yờu cầu đối với viƯc thiết kế cấu tạo tăng c-ờng và mở rộng kết cấu áo đ-ờng cị
4.2.1. Lớp bù vênh
1. ĐĨ đảm bảo cỏc yờu cầu nờu ở mục 4.1.2, trờn mặt đ-ờng cũ bắt buộc phải làm lớp bự vờnh tr-ớc khi rải cỏc lớp tăng c-ờng phớa trờn nhằm bự phụ bề mặt đ-ờng cũ, tạo mui luyện mặt đ-ờng cũ phự hợp với độ dốc ngang phần xe chạy mới thiết kế.
2. Lớp bự vờnh phải đ-ợc xem là một lớp riờng, thi cụng riờng.
3. 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 thiĨu cđa lớp kết cấu tuỳ theo vật liệu quy định ở mục 2.4.2 với các chú 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 đá nhựa hay thấm nhập nhựa để làm lớp bự vờnh. Điều này là bắt buộc trong tr-ờng hợp lớp tăng c-ờng trờn lớp bự vờnh là hỗn hợp nhựa (bờ tông nhựa, thấm nhập nhựạ..)
- Có thĨ bù vênh bằng cỏc vật liệu hạt cú kích cỡ phù hỵp với bỊ dày bù vờnh tối thiểu nếu phớa trờn là lớp tăng c-ờng cũng bằng vật liệu hạt khụng sử dơng chất liên kết.
- Trong mọi tr-ờng hợp đều khụng đ-ợc sử dụng vật liệu hạt gia cố hoặc đất gia cố chất liờn kết vụ cơ để làm lớp bự vờnh.
4. Nếu lớp bự vờnh bằng hỗn hợp nhựa thỡ tr-ớc khi rải lớp bự vờnh cũng phải t-ới lớp nhựa thấm bỏm hoặc dớnh bỏm nh- yờu cầu nờu ở cỏc mục 2.2.10 và 2.2.11.
4.2.2. Cấu tạo cỏc lớp kết cấu tăng c-ờng nằm trên lớp bù vênh
Cỏc yờu cầu cấu tạo đối với cỏc lớp này đều phải tuõn thủ theo những chỉ dẫn ở Ch-ơng 2 nh- đối với cấu tạo kết cấu mớị
4.2.3. Kết cấu ỏo đ-ờng mềm tăng c-ờng trên kết cấu cị là mặt đ-ờng bờ tụng xi măng hoặc trờn kết cấu cũ cú lớp gia cố chất liờn kết vụ cơ.
Đối với cỏc tr-ờng hợp này yờu cầu vỊ thiết kế cấu tạo chủ yếu là trỏnh đ-ỵc hiƯn t-ỵng nứt phản ảnh lan trun từ phía kết cấu cị lờn mặt của kết cấu mớ
1. Tr-ờng hỵp trong kết cấu cị có lớp vật liệu nửa cứng thỡ kết cấu tăng c-ờng phải tuõn thủ theo chỉ dẫn ở điĨm 2 mơc 2.2.9.
2. Tr-ờng hợp kết cấu tăng c-ờng cú tầng mặt bờ tụng nhựa trờn kết cấu cũ là mặt đ-ờng bờ tụng xi măng thỡ nờn chỳ ý cỏc chỉ dẫn sau:
- Chỉ nờn sử dụng mặt đ-ờng bờ tụng xi măng làm tầng múng để trực tiếp rải lớp tăng c-ờng bờ tụng nhựa lờn trờn khi mặt đ-ờng này t-ơng đối tốt, cơ thĨ là diƯn tích cú khe nứt của bờ tụng xi măng cũ chiếm d-ới 10% tỉng diƯn tích mặt đ-ờng và độ cập kờnh giữa cỏc tấm (chờnh lệch cao độ mộp tấm) nhỏ hơn 10mm;
- Bề dày tầng mặt bờ tụng nhựa tăng c-ờng trực tiếp trờn bờ tụng xi măng cũ cú thể đ-ợc tớnh theo chỉ dẫn ở tiờu chuẩn 22 TCN 223, nh-ng 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 d-ới 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 l-ới ụ vuụng bằng sợi tổng hợp, sợi thuỷ tinh. Khi ỏp dụng giải phỏp này nờn làm thử nghiệm theo chỉ dẫn của cỏc hÃng sản xuất tr-ớc khi quyết định sử dụng đại trà. 4.2.4. Yờu cầu cấu tạo đối với kết cấu mở rộng mặt đ-ờng cũ
1. 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 t-ơng đ-ơng so với kết cấu cũ đĨ tránh phát sinh đ-ờng nứt và tớch luỹ biến dạng khụng đều làm cho khu vực tiếp xỳc giữa cũ và mới kộm bằng phẳng và thấm n-ớc.
2. Để đảm bảo yờu cầu trờn, tr-ớc 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 nh- kết cấu cũ với bề dày cỏc lớp múng cú thể tăng thờm so với múng cũ (hoặc giữ nguyờn nh-ng sư dơng vật liƯu 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 cị (tạo bậc cấp kết cấu cị ít nhất là 0.5m) sao cho cỏc đ-ờng tiếp xỳc giữa cỏc lớp khụng trựng nhau từ d-ới lên trên.
3. Sau khi thi cụng làm thử cú thể đo vừng d-ới 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).
4. Lớp mặt tăng c-ờng mới (nếu cú) đ-ợc bố trớ đều trờn phần kết cũ đà bự vờnh và phần mở rộng.
4.2.5. Yờu cầu cấu tạo chuyển tiếp giữa cỏc đoạn cú bề dày các lớp kết cấu khác nhau Khi kết cấu ỏo đ-ờng tăng c-ờng, 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 đ-ợc tận dụng giữ lại thỡ những thay đổi này phải đ-ỵc xư lý chuyển tiếp trờn nguyờn tắc khụng tạo ra độ dốc dọc phụ thờm trờn bề mặt mặt đ-ờng quỏ 0,5% đối với đ-ờng cao tốc, đ-ờng cấp I, cấp II và 1% đối với đ-ờng cấp III trở xuống.
4.3 ĐiỊu tra thu thập số liệu phục vụ thiết kế tăng c-ờng, cải tạo ỏo đ-ờng cũ
4.3.1. Phân đoạn đ-ờng cị đĨ điỊu tra
Th-ờng ỏo đ-ờng cũ đà trải qua quỏ trỡnh xõy dựng sửa chữa phức tạp, do vậy, để cú giải phỏp thiết kế tăng c-ờng hoặc cải tạo đỳng đắn, tr-ớc 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 đ-ờng cũ (về vật liệu và bỊ dày lớp);
- Loại hỡnh tỏc động của cỏc nguồn ẩm (chiều cao nền đắp, mực n-ớc ngập và thời gian duy trì chúng...);
- Tỡnh trạng và mức độ h- hỏng bỊ mỈt theo cỏc dạng h- hỏng miờu tả ở Bảng 4-1;
- L-u l-ợng và thành phần xe chạ
Chiều dài mỗi phõn đoạn đ-ợc xỏc định tựy tỡnh hỡnh thực tế (khụng quy định chiều dài đoạn tối thiểu) nh-ng tối đa khụng đ-ợc phõn đoạn dài quỏ 1000m.
Bảng 4-1: Cỏc dạng h- hỏng trờn bề mặt kết cấu ỏo đ-ờng cũ Dạng h- hỏng Tầng mặt nhựa (Cấp A1, A2) Tầng mặt cấp thấp B1
Tiêu chí đỏnh giỏ mức độ nghiờm trọng
- Nứt dọc, nứt ngang, nứt phản ảnh
- NhĐ: BỊ rộng khe nứt <6mm khụng gõy xúc khi xe chạy qua; - Vừa: bỊ rộng >6mm, gây xóc; - Nặng: nứt rộng, sõu, gõy va đập khi xe chạy quạ
Nứt - Nứt thành l-ới (nứt mai rùa hc nứt thành miếng) - NhĐ: Các đ-ờng nứt ch-a liờn kết với nhau; - Vừa: ĐÃ liờn kết thành mạng; - Nặng: Nứt lan ra ngoài phạm vi vƯt bánh xe và liờn kết với nhau nh- da cá sấụ
Dạng h- hỏng Tầng mặt nhựa (Cấp A1, A2) Tầng mặt cấp thấp B1
Tiờu chớ đỏnh giỏ mức độ nghiờm trọng
- VƯt hằn bánh, lún sơt
- Cỏch đo: Dựng th-ớc 1,22m đặt ngang vệt hằn; cứ cỏch 7,5m đo một chỗ rồi lấy trị số trung bỡnh cho mỗi đoạn.
- Vệt hằn sõu trung bỡnh 6-13mm: nhĐ; 13-25mm:vừa và >25mm: nỈng. - Làn súng, xụ dồn - Làn sóng, xơ dồn - Nghiêm trọng (khụng phõn mức độ)
- Đẩy tr-ợt trồi - Đẩy tr-ợt trồi - Nghiờm trọng (khụng phõn mức độ) Biến dạng bề mặt Mất mui lun hc mui luyện ng-ỵc - Nghiờm trọng (khụng phõn mức độ)
- Chảy nhựa - Diện tớch càng lớn thỡ mức độ h- hỏng càng nặng. - Bong tróc, rời rạc - Mài mũn, lộ đỏ Bong tróc, rời rạc - Khụng phõn mức độ nghiờm trọng H- hỏng bỊ mỈt
- ổ gà - ổ gà - Đỏnh giỏ theo chủ quan của kỹ s- điỊu tra; nếu đã vá sưa tốt thì xếp mức độ nhĐ; ch-a vỏ sửa và đang phỏt triển : nặng
Ghi chú Bảng 4-1:
1. Khi điều tra nờn -ớc tớnh diện tớch mặt đ-ờng cú xuất hiện cỏc loại h- hỏng nêu trên S (m2). Khi tính diện tớch xuất hiện nứt dọc, ngang hoặc xiờn thỡ lấy chiều dài đ-ờng nứt nhõn với 1.0m rộng, cũn nứt thành l-ới thỡ tính diƯn tích phạm vi nứt. Cỏc loại h- hỏng khỏc cũng cú thể tớnh tỉng diƯn tích phát sinh h- hỏng.
2. Có thể đỏnh giỏ mức độ h- hỏng nghiờm trọng theo % diện tích h- hỏng so với tổng diện tớch đoạn điều tr
4.3.2. Thử nghiệm đỏnh giỏ c-ờng độ kết cấu nền ỏo đ-ờng cũ và thu thập số liệu phục vụ thiết kế
1. Việc thớ nghiệm này phải đ-ợc thực hiện trờn từng phõn đoạn bằng cần đo vừng trực tiếp d-ới bỏnh xe (cần đo Benkelman) theo chỉ dẫn ở 22 TCN 251-98 (kĨ cả viƯc xư lý số liệu đo để xỏc định đ-ợc mụ đun đàn hồi chung đặc tr-ng cho kết cấu ỏo đ-ờng cũ ở mỗi đoạn). Sau khi đo độ võng mỈt đ-ờng cị bằng cần Benkelman thỡ cú thể tham khảo chỉ dẫn ở Phơ lơc III tiêu chn 22 TCN 251-98 để tiến hành điều chỉnh phõn đoạn.
2. ở mỗi đoạn (nhỏ hơn 1000m) đồng thời phải tiến hành đào búc một chỗ kết cấu ỏo đ-ờng cũ để xỏc định bề dày cỏc lớp kết cấu, tỡnh trạng cịng nh- chất l-ỵng cđa chỳng, xỏc định loại đất, lực dớnh C, gúc ma sát và xỏc định trị số mụ đun đàn hồi đất nền bằng ph-ơng phỏp ộp tĩnh hoặc ph-ơng phỏp lấy mẫu đĨ thư nghiƯm trong phũng theo cỏch h-ớng dẫn ở Phơ lơc B t-ơng ứng với trạng thỏi ẩm bất lợi để từ đú tớnh ra c-ờng độ chung của cả kết cấu ỏo đ-ờng cũ theo cách chỉ dẫn ở mục 3.4.4. Chỗ đào búc ỏo đ-ờng cũ để thư nghiƯm này phải trựng với một điểm đo độ vừng đàn hồi d-ới bỏnh xe (th-ờng chọn chỗ cú tỡnh trạng h- hỏng nhất đặc tr-ng cho cả đoạn) để đối chiếu c-ờng độ tớnh từ d-ới lên (có xột đến trạng thỏi ẩm -ớt bất lợi) và c-ờng độ tớnh toỏn theo độ vừng đàn hồi đo đ-ợc d-ới 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.
3. Các 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 đ-ợc thực hiƯn nh- chỉ dẫn Khoản 1.5 (1.5.2, 1.5.3, 1.5.4 và 1.5.5) t-ơng ứng với cỏc giai đoạn thiết kế nh- khi điỊu tra thu thập số liƯu phơc vơ thiết kế kết cấu nền ỏo đ-ờng mớị
4.4 Tính tốn c-ờng độ (bề dày) kết cấu tăng c-ờng hoặc cải tạo
4.4.1. ViƯc tính tốn c-ờng độ (bề dày) kết cấu tăng c-ờng hoặc cải tạo mặt đ-ờng 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.
4.4.2. Tính toỏn bề dày tăng c-ờng trờn mặt kết cấu ỏo đ-ờng cị tr-ớc hết đ-ỵc thực