3.1 Thiết kế đoạn đường thử nghiệm hiện trường
3.1.1 Túm tắt nội dung và những yờu cần đoạn thử nghiệm hiện trường
Xõy dựng một đoạn đường thử nghiệm nhằm kiểm chứng kết quả thớ nghiệm trong phũng thớ nghiệm và thử nghiệm về kết cấu mặt đường đề xuất, cụng nghệ sản xuất vật liệu, cụng nghệ thi cụng và kiểm soỏt chất lượng,… Đo đạc, theo dừi diễn biến
về chất lượng của kết cấu mặt đường thử nghiệm đểđỏnh giỏ kết quả nghiờn cứu.
Kết cấu mặt đường thử nghiệm là cấp cao A2, mặt đường lỏng nhựa cú Eyc = 110
MPa. Chọn kết cấu này vỡ nú tương đương với kết cấu mặt đường GTNT loại A theo [13] và sau đú cú thể nõng cấp lờn Eyc = 140 Mpa nếu tăng thờm 2 lớp BTN…
Tớnh toỏn thiết kế kết cấu mặt đường thử nghiệm, từ dưới lờn bao gồm: nền đất,
múng dưới bằng cấp phối nhúm AB-ĐCS, múng trờn bằng cấp phối nhúm AB-ĐCS
gia cố xi măng, trờn cựng lỏng nhựa 3 lớp…
Đề xuất và kiểm chứng cụng nghệ sản xuất cấp phối nhúm AB-ĐCS…;
Đề xuất và kiểm chứng cụng nghệ sản xuất vật liệu và thi cụng lớp vật liệu nhúm
AB-ĐCS gia cố xi măng;
Phõn tớch, đỏnh giỏ cỏc thụng số vật liệu phục vụ thiết kế kết cấu mặt đường;
Đỏnh giỏ cơ sở thực tiễn đề xuất kết cấu mặt đường điển hỡnh.
3.1.2 Lựa chọn vị trớ, mặt bằng và cỏc thụng sụ hỡnh học đoạn đường thử nghiệm nghiệm
Vị trớ đoạn đường thử nghiệm được lựa chọn trong Trường Đại học Cụng nghệ Giao
thụng vận tải (ĐH CNGTVT); địa chỉ 278 Lam Sơn, thành phố Vĩnh Yờn, tỉnh Vĩnh
Phỳc (xem Hỡnh 3.1). Vỡ đoạn thử nghiệm trong khuụn viờn Nhà trường nờn dễ
dàng kiểm soỏt chất lượng thi cụng và theo dừi đỏnh giỏ cỏc thụng số thử nghiệm.
Việc lựa chọn đoạn đường thử nghiệm và cỏc thụng số kỹ thuật được sựđồng ý của
Ban Giỏm hiệu nhà trường cựng sự gúp ý, tư vấn của cỏc GS.TS; cỏc nhà khoa học;
cỏc chuyờn gia đầu ngành. Đoạn đường thử nghiệm cú cỏc thụng số sau:
Chiều dài L = 100m;
Chiều rộng: Bm = 7m;
Hệ thống thoỏt nước: rónh dọc tam giỏc sỏt mộp bú vỉa lề đường;
Thoỏt nước ngang: theo độ dốc ngang mặt đường i = 2%
Hệ thống thoỏt nước dọc mặt đường thiết kế rónh thoỏt nước tam giỏc sỏt mộp
xi măng cỏt vàng # 100 dày 5cm đặt trờn lớp BTXM nghốo #100 dày 5 cm; dốc dọc
theo mặt đường 1%.
Vỉa hố được lỏt bằng gạch Bloock #100 dày 5cm; phớa dưới là lớp cỏt đen gia
cố xi măng 2% dầy 5cm đầm chặt; độ dốc ngang vỉa hố 3 % hướng vào lũng đường.
Viờn vỉa BTXM #200 định hỡnh, được đặt trờn lớp múng BTXM #100. Tại nỳt
giao với đường trục nội bộ bỏn kớnh bú vỉa được thiết kế R = 10m.
Rónh tam giỏc thu nước dồn từ vỉa hố hai bờn xuống lũng đường rộng 25cm;
dốc ngang 5%.
Hồ sơ cỏc bản vẽ: Bỡnh đồ; trắc dọc, trắc ngang đầy đủ theo quy định.
Hỡnh 3.2: Hội nghị khoa học trao đổi về thiết kế đoạn đường thử nghiệm 3.1.3 Kết cấu mặt đường thử nghiệm
Thiết kế cấu tạo và cỏc yờu cầu cần đạt được của kết cấu mặt đường thử nghiệm
như sau:
Đoạn đường thiết kế tương đương đường cấp VI
Thời hạn thiết kế 4 – 7 năm;
Loại trục xe tiờu chuẩn 100 KN;
Loại tầng mặt cấp cao A2;
Trục xe tớnh toỏn 50 (trục xe/ngày đờm/làn);
Trị số mụ đun đàn hồi yờu cầu Eyc=110Mpa;
Cấu tạo cỏc lớp: Nền đất chọn lọc đầm chặt đảm bảo E0 tối thiểu 40Mpa; lớp
múng dưới bằng cấp phối đỏ dăm loại AB-ĐCS; lớp múng trờn bằng cấp phối đỏ
dăm loại AB-ĐCS gia cố xi măng; trờn cựng là lỏng nhựa 3 lớp.
Kết quả tớnh toỏn thiết kế dựa theo hướng dẫn của [17] và cỏc thụng số kỹ thuật của vật liệu đó được thớ nghiệm ởChương 2, cụ thểnhư dẫn ở Hỡnh 3.2.
1. Lỏng nhựa 3 lớp, 4.5kg/m2
dày 3.5cm, khụng tớnh là lớp chịu lực.
2. Lớp cấp phối đỏ AB-ĐCS gia cố 6% xi
măng; E=454MPa, dày 16cm.
3. Lớp cấp phối đỏ AB-ĐCS; E=120 MPa,
dày 18cm
4. Nền đất chọn lọc đầm chặt đảm bảo E0
tối thiểu 40MPa.
Hỡnh 3.3: Kết cấu mặt đường thử nghiệm và cỏc thụng số thiết kế
3.2 Nghiờn cứu sản xuất vật liệu cấp phối đất, đỏ thải3.2.1 Khai thỏc, vận chuyển và tập kết vật liệu 3.2.1 Khai thỏc, vận chuyển và tập kết vật liệu
Nguồn vật liệu là đất, đỏ thải tại bói ĐCS, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
Vị trớ tập kết vật liệu và thử nghiệm tại khuụn viờn UTT; địa chỉ 278 Lam Sơn, TP.
Vĩnh Yờn, tỉnh Vĩnh Phỳc.
Đó lựa tiến hành khảo sỏt và lựa chọn 3 vị trớ “khu vực lấy mẫu” trong bói đổ thải
ĐCS. Dựng mỏy xỳc kết hợp ụ tụ vận chuyển lấy vật liệu theo kiểu ngẫu nhiờn. Vận
chuyển và tập kết ra cảng Cỏi Bang, Cẩm Phả, Hạ Long, Quảng Ninh. Dựng xà lan vận chuyển vật liệu theo Đường Sụng về bến Cao Đại, Vĩnh Tường, Vĩnh Phỳc rồi tiếp tục dựng ụ tụ vận chuyển bộ vào UTT – 278 Lam Sơn, Đồng Tõm, Vĩnh Yờn,
Vĩnh Phỳc. Mẫu đất, đỏ thải bao gồm thành phần hạt to nhỏ lẫn lộn phản ỏnh trạng
thỏi tự nhiờn của đất đỏ thải vựng mỏ. Xem Hỡnh 3.4.
Hỡnh 3.4: Khai thỏc, vận chuyển và Tập kết vật liệu 16 3. 5 18 Nền đất 1 2 3 4
Tổng hợp số liệu bỏo cỏo tại trạm cõn điện tử bến sụng Cao Đại, Vĩnh Tường, Vĩnh
Phỳc toàn bộ số đất đỏ thải xụ bồ được xuất bến chuyển vào UTT phản ỏnh qua trạm cõn là 384m3.
3.2.2 Cụng tỏc sản xuất vật liệu thử nghiệm
Thành phần cấp phối đất, đỏ thải sản xuất ra phải đỏp ứng yờu cầu ở Bảng 2.12 (Thành phần hạt của cấp phối đỏ dăm nhúm AB-ĐCS).
Mặt bằng sản xuất tại khuụn viờn của UTT (Vĩnh Yờn).
Dõy chuyền sản xuất cấp phối vật liệu thử nghiệm gồm một mỏy cơ sở sản xuất đỏ
mini cụng suất 15 m3/ca (cơ cấu hàm nghiền); động cơ điện 3 pha (380 W) kết hợp với thủ cụng.
Để thiết kế cải tạo dõy chuyền sản xuất nõng cao cụng suất và giải phúng sức lao
động con người, NCS thiết kế cải tiến gắn thờm phiễu chứa vật liệu đầu vào và đưa
mỏy xỳc bỏnh xớch PC-120 gầu 0,25 m3 vào dõy chuyền hoạt động xay đỏ, nhằm
tăng năng suất và đảm bảo tớnh đồng đều chất lượng cấp phối vật liệu đầu ra dõy
chuyền.
Bố trớ mỏy xỳc đảo lật theo kiểu cuốn chiếu và thu gom viờn đỏ to quỏ cỡ hàm
nghiền. Dựng bỳa căn phỏ đỏ gắn trờn mỏy xỳc làm nhỏ tại chỗ những viờn quỏ cỡ
này (Dmax ≥ 50cm) cho phự hợp đầu vào mỏy nghiền. Dựng mỏy xỳc trộn đều tại chỗ vật liệu thụ sau khi làm nhỏ viờn đỏ lớn đưa vào phiễu cấp liệu. Hỡnh ảnh sản
xuất vật liệu tại UTT làm đường thử nghiệm dẫn ở Hỡnh 3.5.
Hỡnh 3.5: Sản xuất vật liệu cấp phối đất, đỏ thải phục vụcho đường thử nghiệm phục vụcho đường thử nghiệm
3.3 Thi cụng nền đường đoạn thử nghiệm3.3.1 Vật liệu đắp nền đường 3.3.1 Vật liệu đắp nền đường
Đất dựng đắp dưới đỏy kết cấu ỏo nền đường được lấy từ mỏ Minh Quang, Tam
Đảo, Vĩnh Phỳc. Theo tiờu chuẩn Quốc gia tiờu chuẩn Việt Nam [11] quy định trong mục 6 điều 6.6.1 về cụng tỏc thớ nghiệm đất đắp lấy ở mỏ.
Kết quả thớ nghiệm kiểm tra yờu cầu kỹ thuật theo quy định dẫn Bảng 3.1
Bảng 3.1: Kết quả thớ nghiệm chỉ tiờu cơ lý đất mỏ Minh Quang
T.T Cỏc chỉ tiờu thớ
nghiệm Đơn vị Kết quả Tiờu chuẩn thớ nghiệm
1 Thành phần hạt TCVN 419 – 2014 Lọt sàng 10 % 92,5 Lọt sàng 5 % 74,5 Lọt sàng 2 % 56,7 Lọt sàng 1 % 40,9 Lọt sàng 0,5 % 31,2 Lọt sàng 0,25 % 26,2 Lọt sàng 0,1 % 14,3 2 Giới hạn chảy % 32,7 TCVN 4197 3 Giới hạn dẻo % 19,3 4 Chỉ số dẻo % 13,4 5 Đầm nộn tiờu chuẩn Độẩm tối ưu Wo % 13,70 22TCN 333 - 06 KLTT lớn nhất Kg/m³ 1,970 6 CBR 22 TCN 332 - 06 K95 % 5,75 K98 % 7,64 K100 % 9,00
Phỳc theo [11] đủđiều kiện đưa vào thi cụng đắp trong phạm vi tỏc dụng nền đường thử nghiệm.
3.3.2 Xử lý nền đường trước khi đắp
Theo hồsơ thiết kế bản vẽthi cụng đường thử nghiệm thuộc dạng khụng đào khụng đắp. Tiến hành đào bỏ búc lớp đất tự nhiờn phớa trờn đến cao độ đỏy kết cấu ỏo
đường cộng thờm 50 cm để phục vụ thi cụng phần nền thượng. Sau khi búc bỏ lớp đất nền tự nhiờn tiến hành xử lý phần dưới bằng cỏch dựng lu rung kết hợp đầm cúc
tiến hành lu lốn đạt độ chặt yờu cầu K85 rồi mới rải đất đắp từng lớp theo trỡnh tự
quy định. Chiều cao đất đắp khu vực tỏc dụng nền đường 50cm làm 2 lớp, mỗi lớp
25cm thi cụng đắp đạt độ chặt K95 với lớp dưới và K98 với lớp trờn theo quy định.
Chỉ số CBR được quy định trong khu vực tỏc dụng nền đường 25cm trờn cựng đạt 6; và 25 cm lớp tiếp theo đạt 4%.
Hỡnh 3.6: Xửlý đào nền thay đất trước khi đắp 3.3.3 Thi cụng đắp đất nền đường 3.3.3 Thi cụng đắp đất nền đường
Cụng việc thi cụng đắp đất đỏy kết cấu ỏo đường thử nghiệm chia lớp theo hồ sơ
thiết kế, đắp từ thấp lờn cao, theo trắc dọc từ cuối tuyến lờn đầu tuyến. Chỉ sử dụng
một loại đất đó thớ nghiệm đạt yờu cầu kỹ thuật và đắp trờn toàn bộ chiều ngang mặt
nền mỗi lớp dày 25 cm sau khi lu lốn chặt.
Sử dụng tổ hợp thi cụng đắp đất nền đường thử nghiệm bao gồm: mỏy xỳc, ủi, lu
kết hợp ụ tụ vận chuyển tựđổ.
Quỏ trỡnh thi cụng lu lốn đồng đều suốt bề rộng nền đường từng lượt trờn mỗi đoạn thi cụng theo trỡnh tự lu từ chỗ thấp đến chỗ cao, từ hai bờn vào giữa trục tim nền
đường. Cỏc vệt lu liờn tiếp phải đố lờn nhau từ 15 cm đến 20 cm; sử dụng tổ hợp 3
lu trong đú cú 01 lu tĩnh 2 bỏnh 6 - 8 tấn; 01 tĩnh Sakai 3 bỏnh 8 -10 tấn và 01 lu
Khi lu lốn xong lớp đắp thứ nhất kiểm tra chiều cao và tớnh toỏn hệ số san rải làm
cơ sở cho việc quyết định hệ số k rải đất đắp lớp thứhai. Trước khi đắp lớp đất thứ
hai phải thớ nghiệm kiểm tra độ chặt lớp đắp thứ nhất nếu chưa đạt độ chặt ≥ k95 thỡ cũn lu lốn và xử lý cho đạt sau đú dựng mỏy xỳc cào băm mặt sau đú tưới ẩm vừa
phải rồi mới được san rải đắp lớp thứ hai bằng đất cựng loại. Hỡnh ảnh thi cụng đắp
nền đường dẫn ở Hỡnh 3.7.
Hỡnh 3.7: Thi cụng đắp đất nền đường đoạn thử nghiệm 3.3.4 Kết quả kiểm tra nghiệm thu nền đường 3.3.4 Kết quả kiểm tra nghiệm thu nền đường
Sau khi thi thi cụng xong tiến hành nghiệm thu hoàn thành hạng mục thi cụng xử lý
nền đường và trước khi chuyển bước thi cụng kết cấu ỏo đường, tiến hành khụi
phục lại vị trớ cỏc cọc trờn tuyến và cỏc mốc cao độ để phục vụ cho việc đo đạc kiểm tra nghiệm thu.
Về kết quả kiểm tra nghiệm thu kớch thước hỡnh học giai đoạn thi cụng nền đường thử nghiệm dẫn ở Bảng 3.2 như sau.
Bảng 3.2: Tổng hợp số đo nghiệm thu kớch thước hỡnh học đường thử nghiệm
T.T Chỉ tiờu kiểm tra Đơn vị tớnh Theo thiết kế (m) Sốđo thực tế(m)
1 Chiều rộng m 7.00 7.50
2 Chiều dài m 100.00 101.00
3 Bề dầy lớp đắp cm 50 50
4 Cao độ m HSTK HSTK
Kiểm tra mụ đun đàn hồi bằng tấm ộp cứng theo phộp thử [36] tại 3 vị trớ khỏc nhau
Hỡnh 3.8: Đo E lớp K98 đỏy kết cấu ỏo đường
Kết quảđo Edh nền đường dẫn Bảng 3.3, giỏ trị trung bỡnh E0=45.37MPa lớn hơn
giỏ trị tối thiểu 40 MPa.
Bảng 3.3: Kết quả đo mụ đun đàn hồi trờn lớp đất nền K98 (đỉnh nền đường)
Số TT Lý trỡnh Áp lực tớnh toỏn (Mpa) Độ vừng hiệu chỉnh (0.01 mm) Modun đàn hồi (MPa) 1 Km0+30 0.25 284.8 46.0 2 Km0+60 0.25 286.9 45.6 3 Km0+90 0.25 294.2 44.5
Nhận xột: Việc thi cụng lớp đỏy ỏo nền đường trong khu vực tỏc dụng nền đường theo chỉ dẫn quy trỡnh thiết kếđảm bảo yờu cầu kỹ thuật, đủ điều kiện thi cụng cỏc lớp kết cấu múng và mặt đường.
3.4 Thi cụng cỏc lớp kết cấu ỏo đường đoạn thử nghiệm3.4.1 Thi cụng lớp múng AB-ĐCS dày 18cm 3.4.1 Thi cụng lớp múng AB-ĐCS dày 18cm
3.4.1.1 Cụng tỏc chuẩn bị
Trước khi thi cụng lớp múng dưới trong kết cấu ỏo mặt đường thử nghiệm, tiến hành rải lớp đỏ dăm tiờu chuẩn 1x2 với lượng 0,8 - 1,2 lớt/m2 trờn mặt nền phun
nước tạo ẩm và lu lốn tăng thờm độ chặt đỉnh nền thượng trong khu vực tỏc dụng
nền đường.
Tổ chức thi cụng ghộp dựng vỏn khuụn thộp tạo thành đứng thay lớp đỏ vỉa lề
đường;
Khụi phục lại cọc chi tiết theo hồsơ; từtim đường đo về hai phớa lềđường đúng cọc
thộp định vị vỏn cọc dựng vỏn khuụn; Bề rộng múng dưới Bm = (7 + 0,5)m.Vỏn
Hỡnh 3.9: Cụng tỏc ghộp vỏn khuụn thi cụng lớp múng
Tiến hành phun nước tưới ủẩm vật liệu tại bói. Kiểm tra độ ẩm tự nhiờn của vật liệu
tại bói sản xuất. Dựng mỏy xỳc đảo đều vật liệu và làm thớ nghiệm kiểm tra, điều
chỉnh độ ẩm tự nhiờn của vật liệu tại bói sản xuất.
3.4.1.2 Vận chuyển, san rải, lu lốn
Vận chuyển cấp phối đỏ thải mỏthan đó được nghiền sàng bằng xe ụ tụ cú thựng tự đổ. Sau khi kiểm tra vềđộ ẩm, về thành phần hạt đạt yờu cầu tiến hành xỳc vật liệu lờn xe ụ tụ vận chuyển bằng mỏy xỳc mà khụng dựng xẻng hất lờn xe để trỏnh phõn
tầng. Khi đổ cấp phối từ xe xuống đường được đổ thành đống, khoảng cỏch giữa
cỏc đống đó được tớnh toỏn sao cho cụng san ớt nhất. Chiều cao đổ cấp phối rơi tự do
từ xe vận chuyển xuống mặt nền được khống chế khụng lớn hơn 1m.
San rải thành lớp bề dày 18cm x 1,3 (hệ số san rải 1,3 được xỏc định thụng qua thử
nghiệm mẫu thử lớn) chiều cao san rải căn cứ vào vạch sẵn trờn vỏn khuụn thộp hai bờn mộp lềđường và cọc mốc di động được rải trờn tim đường. Dựng mỏy ủi san sơ
bộ rồi kết hợp với mỏy san chuyờn dụng để san gạt cấp phối. Thao tỏc và tốc độ
mỏy san gạt được điều chỉnh vừa phải tạo bề mặt lớp múng bằng phẳng, khụng gợn súng, khụng phõn tầng và hạn chế số lần qua lại khụng cần thiết của mỏy. Quỏ trỡnh san gạt đảm bảo độ dốc dọc 1% và độ dốc ngang 2% theo hồ sơ thiết kế, đảm bảo
thoỏt nước tốt đề phũng khi gặp trời mưa.
Trong quỏ trỡnh san rải cấp phối khi gặp hiện tượng gợn súng hoặc những dấu hiệu vật liệu phõn tầng, bị khụ hoặc ướt quỏ tỡm biện phỏp khắc phục ngay. Tại khu vực cú hiện tượng phõn tầng, dựng răng gầu mỏy xỳc cào nờn nếu cao phải xỳc bớt đi
rồi bổ xung thờm vật liệu mới vào trộn lại tại chỗ hoặc thay mới bằng cấp phối khỏc, hoặc tưới ẩm hay hong kho vật liệu nhằm bảo đảm thi cụng đạt chất lượng. Ngay sau khi san rải cấp phối đỏ thải, tiến hành cụng việc lu lốn trong lỳc độẩm cấp phối vật liệu tốt nhất.
Trỡnh tự lu lốn: Dựng lu nhẹ bỏnh thộp 6-8 tấn lu chậm từ thấp nờn cao; tốc độ lu 4- 5 km/h; lu 6-8 lượt qua một điểm và vệt lu sau chồng lấn nờn vệt lu trước khoảng 15 -20cm. Hành trỡnh lu tĩnh bỏnh thộp giai đoạn đầu được quan niệm như là lu lốn xếp