VẠCH SỐ 1.18 ( VẠCH CHỈ HƯỚNG )
3.7. Lập tiến độ thi công tổng thể nền đường, bó vỉa hè, dải phân cách và kết cấu vỉa hè
(Trình bày chi tiết ở bản vẽ thi công tổng thể).
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG 4.1. Đặc điểm của kết cấu mặt đường
- Kết cấu mặt đường trong đoạn tuyến dài 1057,76m mà đơn vị đảm nhiệm thi công thuộc kết cấu mặt đường mềm.
- Đặc điểm các lớp mặt đường:
4.1.1. Lớp mặt trên (lớp BTN chặt -D12,5) 4.1.1.1. Khái niệm
-Bê tông nhựa chặt (viết tắt là BTNC): có độ rỗng dư từ 3% đến 6%, dùng làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới. Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng.
-Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12,5 mm (và cỡ hạt lớn nhất là 19 mm), viết tắt là BTNC 12,5.
-Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572-2: 2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNC quy định tại Bảng 1, trang 8 (TCVN8819-2011).
4.1.1.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu
Bê tông nhựa sử dụng vật liệu theo nguyên lý “cấp phối”. Theo nguyên lý này, cốt liệu gồm các kích cỡ khác nhau, được phối hợp với nhau theo 1 tỷ lệ nhất định, vì vậy sau khi rải và lu lèn hạt nhỏ lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt lớn, từ đó tạo nên 1 kết cấu đặc chắc, kín nước, cường độ cao, chịu được tác dụng của lực thẳng đứng và nằm ngang đều tốt.
4.1.1.3. Cấu trúc vật liệu
Về vật liệu: các thành phần trong hỗn hợp BTN phối hợp, tương tác với nhau tạo thành cấu trúc vật liệu BTN.
BTN là một hệ thống gồm 3 cấu trúc:
- Cấu trúc tế vi: là sự kết hợp của bột khoáng chất và nhựa tạo thành liên kết asphalt.
- Cấu trúc trung gian: là sự kết hợp chất liên kết asphalt với cát tạo thành vữa asphalt.
- Cấu trúc vĩ mô: là sự kết hợp giữa vữa asphalt với các hạt đá dăm tạo nên BTN.
Xét về mặt chịu lực cấu trúc BTN có dạng động:
- Ở nhiệt độ dương: BTN có cấu trúc đông tụ.
- Ở nhiệt độ âm: BTN có cấu trúc ngưng tụ (giòn- dễ gãy vở).
4.1.1.4. Sự hình thành cường độ
Theo N.N. Ivanov cường độ bê tông nhựa phụ thuộc vào thành phần lực dính và lực ma sát trong.
Thành phần lực dính: đây là thành phần chủ yếu, quan trọng quyết định chất lượng của bê tông nhựa, được tạo ra bởi 2 yếu tố:
+ Thành phần lực dính phân tử (lực dính dạng keo): tạo ra do sự tác dụng
tương hỗ giữa nhựa và mặt ngoài khoáng vật và do lực dính kết bên trong của bản thân nhựa. Thành phần này phụ thuộc nhiều vào cấu trúc, độ nhớt của nhựa, nhiệt độ của hỗn hợp, tỷ diện bề mặt của cốt liệu khoáng vật, sự tương tác lý học, hóa học giữa màng nhựa và mặt ngoài khoáng vật, chiều dày màng nhựa bao bọc các hạt khoáng và tốc độ biến dạng. Thành phần lực này đảm bảo tính dính, nâng cao cường độ bê tông nhựa khi chịu tác dụng của các lực thẳng đứng và nằm ngang.
+ Lực dính tương hỗ (lực dính móc): do sự móc vướng giữa các hạt khi dịch chuyển gây ra, có tác dụng làm tăng cường độ nhưng không chống lực ngang. Lực dính tương hỗ ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ biến dạng, nhưng sẽ giảm đi khi bê tông nhựa chịu tải trọng trùng phục.
+ Thành phần lực ma sát: sinh ra do sự ma sát giữa các hạt cốt liệu trong bê tông nhựa. Thành phần lực này không phụ thuộc vào thời gian chịu tải nhưng giảm khi hàm lượng nhựa lớn. Cốt liệu càng sần sùi, sắc cạnh, thì lực ma sát trong càng lớn và cốt liệu trơn nhẵn thì ma sát kém.
Chính do cấu trúc và sự hình thành cường độ như trên mà bê tông nhựa có cường độ cao, chịu tải trong thẳng đứng và nằm ngang đều tốt.
4.1.1.5. Ưu điểm
Do cấu trúc và đặc điểm hình thành cường độ như trên mà lớp BTN chặt có các ưu điểm sau:
+ Kết cấu chặt kín, hạn chế được nước thấm qua.
+ Có khả năng chịu nén, chịu cắt, chịu uốn.
+ Chịu lực ngang tốt.
+ Chịu tải trọng động tốt, ít hao mòn, mặt đường ít sinh bụi.
+ Bằng phẳng, độ cứng không quá cao, xe chạy tốc độ cao rất êm thuận, ít gây tiếng ồn.
+ Có thể cơ giới hóa toàn bộ khâu thi công.
+ Công tác duy tu sửa chửa ít.
+ Thời gian sử dụng tương đối dài.
4.1.1.6. Nhược điểm
+ Mặt đường có màu sẫm khó định hướng xe chạy vào ban đêm.
+ Cường độ giảm khi nhiệt độ cao.
+ Cường độ giảm khi bị nước tác dụng lâu dài.
+ Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường giảm khi mặt đường bị ẩm ướt.
+ Mặt đường bị hóa già dưới tác dụng của thời gian, tải trọng và các yếu tố khí quyển.
+ Yêu cầu thiết bị thi công chuyên dụng, công tác tư vấn giám sát tương đối phức tạp.
4.1.1.7. Nhận xét về vật liệu
Bê tông nhựa chặt thỏa mãn được các yêu cầu của vật liệu tầng mặt: Có cường
độ cao và ổn định cường độ, có khả năng chịu cắt tốt, có khả năng chịu bào mòn do độ cứng lớn, kích cỡ nhỏ nên dễ tạo bằng phẳng, hạn chế bong bật và tạo độ nhám cao cho mặt đường. Ngoài ra hỗn hợp BTNC có cấp phối cốt liệu liên tục, chặt, các yêu cầu về chất lượng đá dăm, cát, bột khoáng và nhựa đường dùng để chế tạo hỗn hợp được quy định chặt chẽ.
4.1.1.8. Các chú ý khi thi công
Bê tông nhựa chặt là loại vật liệu đắt tiền, có yêu cầu rất cao nên khi thi công phải theo đúng như quy trình thi công và nghiệm thu lớp bê tông nhựa, phải đặc biệt chú ý đến các điểm sau đây:
+ Kiểm tra khi sản xuất: đảm bảo về cấp phối, nhiệt độ khi trộn và khi cho lên xe vận chuyển đến công trường.
+ Trước khi rải cần kiểm tra nhiệt độ hỗn hợp, cần phải lớn hơn nhiệt độ yêu cầu.
+ Đảm bảo thi công trong thời tiết thuận lợi, nhiệt độ không khí khi rải >150C, không có mưa.
+ Thi công đúng hoặc vượt thời gian khống chế, vì quá thời gian này việc lu lèn bê tông nhựa đã nguội không còn hiệu quả.
+ Độ chặt của bê tông nhựa có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ vật liệu nên cần được thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh công nghệ lu lèn cho hợp lý.
+ Tránh phân tầng khi thi công bê tông nhựa, cả về phân tầng cấp phối và phân tầng nhiệt độ.
+ BTNC là loại hỗn hợp có sức cản nhớt lớn nên khi thi công bắt buộc phải có phương tiện lu bánh lốp thì mới đảm bảo độ chặt yêu cầu.
+ Để đảm bảo hỗn hợp không dính vào bánh lu (bánh lốp) trong quá trình lu lèn thì nên dùng dầu chống dính để bôi vào bánh lu trong vài lượt đầy, không nên dùng nước hoặc các dung môi có thể hòa tan nhựa đường để chống dính bám vào bánh lu.
Khi máy lu khởi động, đổi hướng tiến lùi thì thao tác phải nhẹ nhàng. Máy lu không được đỗ lại trên lớp bêtông nhựa chưa lu lèn chặt và chưa nguội hẳn.
+ Chỉ được thi công mặt đường bê tông nhựa trong những ngày không mưa, móng đường khô ráo, nhiệt độ không khí không dưới +15oC. Trong những ngày đầu thi công hoặc khi dùng một loại bê tông nhựa mới thì phải tiến hành thi công đoạn thử nghiệm trước khi cho thi công đại trà. Đoạn thi công thử nghiệm phải dùng ít nhất 80 tấn hỗn hợp bê tong nhựa.
4.1.1.9. Đặc điểm của BTN chặt Dmax 12.5
-BTN chặt 12.5 có cớ hạt danh định là 12.5 mm và cỡ hạt lớn nhất là 19 mm.
Loại này thường dụng làm lớp mặt trên của mặt đường cấp cao, ngoài ra còn dùng làm lớp mặt dưới của mặt đường cấp cao.
Thành phần cấp phối hỗn hợp BTNC
Loại BTNC BTNC D12,5 BTNC D19 Các hạt lớn nhất danh định
(mm) 12,5 19
Phạm vi áp dụng Lớp mặt trên
Lớp mặt dưới
Lớp mặt dưới
Chiều dày rải hợp lí (cm) 5-7 6-8
Cỡ sàng mắt vuông (mm) Lượng lọt qua sàng, (%) khối lượng
25 - 100
19 100 90-100
12,5 90-100 71-86
9,5 74-89 58-78
4,75 48-71 36-61
2,36 30-55 25-45
1,18 21-40 17-33
0,600 15-31 12-25
0,300 11-22 8-17
0,150 8-15 6-12
0,075 6-10 5-8
Hàm lượng nhựa tham khảo (tính theo % khối lượng hỗn hợp BTNC)
5,0-6,0 4,8-5,8
4.1.2. Lớp mặt dưới (lớp BTNC D19)
- Bê tông nhựa chặt (viết tắt là BTNC): có độ rỗng dư từ 3% đến 6%, dùng làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới. Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng.
- Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19 mm (và cỡ hạt lớn nhất là 25 mm), viết tắt là BTNC 19.
- Giới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu (thí nghiệm theo TCVN 7572-2: 2006) và phạm vi áp dụng của các loại BTNC quy định tại Bảng 1, trang 8 (TCVN8819-2011).
- Nguyên lý sử dụng, cấu trúc vật liệu và các vấn đề khi thi công tương tự như BTNC 12,5.
4.1.3. Lớp móng dùng lớp CPĐD loại 1 Dmax25 4.1.3.1. Khái niệm
CPĐD loại 1là cấp phối hạt mà tất cả các cỡ hạt được nghiền từ đá nguyên khai, được sử dụng làm lớp móng trên (và móng dưới trên cơ sở xem xét yếu tố kinh tế, kỹ thuật) của kết cấu áo đường mềm có tầng mặt loại A1, A2 theo 22TCN 211-06 hoặc làm lớp móng trên theo 22TCN 274 - 01.
4.1.3.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu
CPĐD sử dụng theo nguyên lí "cấp phối". Theo nguyên lí này cốt liệu là CPĐD ở dạng hạt được trộn đều với một hàm lượng chất liên kết nhất định ở độ ẩm tốt nhất được san rải và lu lèn chặt.
4.1.3.3. Cấu trúc vật liệu
Cấu trúc màng bao bọc (đông tụ keo tụ).
4.1.3.4. Sự hình thành cường độ
Nhờ thành phần lực dính phân tử do thành phần hạt mịn tạo ra và nhờ sự chèn móc, ma sát giữa các hạt lớn.
4.1.3.5. Ưu nhược điểm Ưu điểm:
- Kết cấu chặt kín, cường độ cao (Eđh= 200÷300Mpa) - Sử dụng được các loại vật liệu địa phương
- Thi công đơn giản, công đầm nén nhỏ, có thể cơ giới hóa toàn bộ khâu thi công nên tốc độ thi công cao
- Tương đối ổn định nước, giá thành hợp lý.
Nhược điểm:
- Chịu lực ngang kém, khi khô hanh cường độ giảm nhiều - Hao mòn sinh buội nhiều khi khô hanh
- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường nhỏ
- Cường độ bị giảm nhiều khi bị ẩm ướt (đặc biệt là CPĐD loại 2).
4.1.3.6. Nhận xét về vật liệu
CPĐD là hỗn hợp có cường độ cao, cũng như có độ bằng phẳng tương đối tốt.
CPĐD là vật liệu tương đối ổn định nước nên thích hợp cho việc làm móng.
4.1.3.7. Các chú ý khi thi công
Phải tiến hành lựa chọn các nguồn cung cấp vật liệu CPĐD cho công trình.
Công tác này bao gồm việc khảo sát, kiểm tra, đánh giá về khả năng đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật, khả năng cung cấp vật liệu theo tiến độ công trình.
- Vật liệu CPĐD từ nguồn cung cấp phải được tập kết về bãi chứa tại chân công trình để tiến hành các công tác kiểm tra, đánh giá chất lương vật liệu;
- Bãi chứa vật liệu nên bố trí gần vị trí thi công và phải tập kết được khối lượng vật liệu CPĐD tối thiểu cho một ca thi công;
- Bãi chứa vật liệu phải được gia cố để không bị cày xới, xáo trộn do sự đi lại của các phương tiệ n vận chuyển, thi công và không để bị ngập nước, không để bùn đất hoặc vật liệu khác lẫn vào;
- Không tập kết lẫn lộn nhiều nguồn vật liệu vào cùng một vị trí;
- Trong mọi công đoạn vận chuyển, tập kết, phải có các biện pháp nhằm tránh sự phân tầng của vật liệu CPĐD (phun tưới ẩm trước khi bốc xúc, vận chuyển).
4.1.3.8. Yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý của vaatk liệu CPĐD Chỉ tiêu
Cấp phối đá dăm
Phương pháp thử Loại I Loại II
1. Độ hao mòn Los-Angeles
của cốt liệu (LA), % ≤ 35 ≤ 40 TCVN 7572-12: 2006
2. Chỉ số sức chịu tải CBR tại độ chặt K98, ngâm nước 96 h,
%
≥ 100 _ 22TCN 332: 06
3. Giới hạn chảy (W L) 1), % ≤ 25 ≤ 35 TCVN 4197:1995
4. Chỉ số dẻo (IP) 1), % ≤ 6 ≤ 6 TCVN 4197:1995
5. Tích số dẻo PP 2) (PP = Chỉ số dẻo IP x % lượng lọt qua sàng 0,075 mm)
≤ 45 ≤ 60 -
6. Hàm lượng hạt thoi dẹt 3), % ≤ 18 ≤ 20 TCVN 7572 - 2006 7. Độ chặt đầm nén (Kyc ), % ≥ 98 ≥ 98 22 TCN 333: 06
(phương pháp II-D) 1. Giới hạn chảy, giới hạn dẻo được xác định bằng thí nghiệm với thành phần hạt lọt qua sàng 0,425 mm.
2. Tích số dẻo PP có nguồn gốc tiếng Anh là Plastic ity Product
3. Hạt thoi dẹt là hạt có chiều dày hoặc chiều ngang nhỏ hơn hoặc bằng 1/3 chiều dài; Thí nghiệm được thực hiện với các cỡ hạt có đường kính lớn hơn 4,75 mm và chiếm trên 5 % khối lượng mẫu;
Hàm lượng hạt thoi dẹt của mẫu lấy bằng bình quân gia quyền của các kết quả đã xác định cho từng cỡ hạt.
Phải đảm bảo ổn định ngay sau khi lu lèn xong (ổn định tức thời) nghĩa là lớp CPĐD phải được đầm chặt ở độ chặt K98, xác định bằng cối Proctor cải tiến).
4.1.4. Lớp móng dùng lớp CPĐD loại 2 Dmax37.5 4.1.4.1. Khái niệm
CPĐD loại 2 là cấp phối hạt được nghiền từ đá nguyên khai hoặc sỏi cuội, trong đó cở hạt nhỏ hơn 2.36mm có thể là vật liệu tự nhiên không nghiền nhưng khối lượng không quá 50% khối lượng CPĐD. Khi CPĐD được nghiền từ cuội sỏi thì ít
nhất 75% số hạt trên 9.5mm phải có từ hai mặt vỡ trở lên. CPĐD loại 2 được sử dụng làm lớp móng dưới của KCAĐ có tầng mặt loại A1 và lớp móng trên cho tầng mặt loại A2 hoặc B1 theo 22TCN 211-06 hoặc làm lớp móng dưới theo 22TCN 274-01.
4.1.4.2. Nguyên lý sử dụng, cấu trúc vật liệu, sự hình thành cường độ, ưu nhược điểm và các chú ý khi thi công
Tương tự như đối với CPĐD loại 1.
4.1.5. Lớp đáy áo đường (Lớp Subgrade)
Theo quan điểm thiết kế tổng quan nền – mặt đường thì bên dưới các lớp kết cấu áo đường là lớp đáy áo đường. Theo 22TCN 211-06 thì khu vực này lấy (80- 100) cm kể từ dưới đáy áo đường trở xuống.
Lớp đáy áo đường có các tác dụng sau:
- Tạo được lòng đường có cường độ cao và đồng đều để tiếp nhận và phân phối tải trọng từ các lớp kết cấu áo đường vào nên làm tăng cường độ chung và giảm độ lún đàn hồi của kết cấu áo đường.
- Độ chặt lớn, tính thấm nhỏ nên sẽ cải thiện được tính chất thủy nhiệt của lòng đường.
- Tạo ra “hiệu ứng đe” để lu lèn các lớp kết cấu áo đường nhanh đạt độ chặt.
- Đảm bảo cho xe máy thi công mặt đường đi lại mà không làm hỏng bề mặt nền đường đã thi công xong.
Yêu cầu của lớp đáy áo đường:
- Không bị quá ẩm (độ ẩm không lớn hơn 0,6 giới hạn nhão) và không chịu ảnh hưởng các nguồn ẩm bên ngoài (nước mưa, nước ngầm, nước bên cạnh nền đường).
- 30 cm trên cùng phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 6 và 50 cm tiếp theo phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 4.
- Mỗi mẫu thử CBR chỉ đặc trưng cho 1 lớp đất có bề dày 20cm. Do vậy đối với trường hợp nền đào hoặc không đào không đắp thì phải lấy mẫu từng lớp 20cm để thí nghiệm kiểm tra chỉ tiêu này kết hợp với việc thí nghiệm độ chặt để quyết định có cần đào thay thế hoặc đầm nén lại không ( việc kiểm tra có thể dung phương pháp thí nghiệm xác định CBR hiện trường hoặc phương pháp tương đương khác).
CBR xác định theo điều kiện mẫu đất ở độ chặt đầm nén thiết và được ngâm bão hòa 4 ngày đêm.
Độ chặt của lớp đáy áo đường xác định theo 22TCN 211-06 đối với loại nền đường đắp (bề dày KCAĐ = 52cm ≤ 60cm) là:
- 50 cm trên cùng: K ≥ 0,98
- Bên dưới chiều sâu kể trên là K≥ 0,95.
Trong phạm vi khu vực tác dụng, đất sau khi đầm nén phải có sức chịu tải xác định theo tỷ số CBR đạt yêu cầu như phân tích trên. Nếu đất khó đầm nén đạt yêu cầu hoặc đầm nén rồi vẫn không đạt tỷ số sức chịu tải CBR yêu cầu thì phải thiết kế cải thiện đất, gia cố vôi hay thay đất để đạt được đồng thời các yêu cầu trên.