Tài liệu Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp trên nền đường đến kết cấu áo đường mềm

LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 1 PhÇn Më ®Çu 1. §Æt vÊn ®Ò nghiªn cøu ThiÕt kÕ cÊu t¹o kÕt cÊu ¸o ®êng lµ tiÕn hµnh lùa chän, bè trÝ c¸c tÇng líp kÕt cÊu mét c¸ch hîp lý ®Ó ®¶m b¶o ®óng chøc n¨ng cña mçi líp ®¹t yªu cÇu vÒ chÞu t¸c dông cña t¶i träng xe ch¹y vµ vÒ c¸c nh©n tè t¸c ®éng cña m«i trêng, ®ång thêi võa ®¶m b¶o ®îc tÝnh kinh tÕ trong ®Çu t x©y dùng vµ trong duy tu b¶o dìng vÒ sau. • ThiÕt kÕ nÒn mÆt ®êng theo nguyªn t¾c thiÕt kÕ tæng thÓ nÒn ¸o ®êng, mçi líp kÕt cÊu thêng ®îc lµm b»ng vËt liÖu kh¸c nhau cã cêng ®é vµ chiÒu dµy kh¸c nhau víi chøc n¨ng ®éc lËp. Tuú theo vÞ trÝ cña mçi líp mµ vai trß chøc n¨ng cña nã ®èi víi toµn bé kÕt cÊu ¸o ®êng sÏ kh¸c nhau. Tuy nhiªn chóng ta kh«ng thÓ phñ nhËn vai trß cña nÒn ®êng, nhÊt lµ cêng ®é líp trªn cña nÒn. • V× nhiÒu lý do mµ tõ tríc ®Õn nay chóng ta cha thùc sù quan t©m ®Õn líp trªn nÒn ®êng. ChÝnh v× vËy, mµ t¸c gi¶ rÊt mong muèn qua ®Ò tµi nµy nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm. 2. Néi dung nghiªn cøu: • Tr×nh bµy mét c¸ch hÖ thèng vµ lµm s¸ng tá nh÷ng ¶nh hëng líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm. • KiÕn nghÞ mét sè gi¶i ph¸p cô thÓ cã thÓ sö dông trong c«ng t¸c thiÕt kÕ cho líp trªn nÒn ®êng trong kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm. 3. §èi tîng nghiªn cøu: • Líp trªn nÒn ®êng (®¸y ¸o ®êng): c¶ trong ph¹m vi nÒn ®¾p vµ nÒn ®µo víi chiÒu s©u giíi h¹n 0,60m -:- 0,8m. • Líp nÒn ®êng. • Cêng ®é cña ®Êt nÒn, m«®un ®µn håi ®Æc trng trªn mÆt ®êng cò. • C¸c ®Æc trng c¬ lý phÇn ®Êt ®¸y ¸o ®êng. 4. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu: Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu thùc tiÔn, ph¬ng ph¸p nghiªn cøu lý thuyÕt tÝnh to¸n theo Quy tr×nh ViÖt Nam vµ níc ngoµi. 5. Quy m« ®Ò tµi: Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 2 §Ò tµi gåm: PhÇn më ®Çu, 4 ch¬ng: Ch¬ng I: Tæng quan vÒ c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n mÆt ®êng mÒm vµ quan niÖm vÒ líp trªn nÒn ®êng trong c«ng t¸c thiÕt kÕ. Ch¬ng II: Mét sè gi¶i ph¸p vËt liÖu dïng cho kÕt cÊu trªn nÒn ®êng vµ c¸c ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh m«®un ®µn håi cña líp trªn nÒn ®êng. Ch¬ng III: C¸c bµi to¸n ®a vµo tÝnh to¸n ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm. Ch¬ng IV: KÕt luËn – KiÕn nghÞ. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 3 Ch¬ng I: tæng quan vÒ c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n mÆt ®êng mÒm vµ quan niÖm vÒ líp trªn nÒn ®êng trong c«ng t¸c thiÕt kÕ. 1.1. Tæng quan vÒ c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n mÆt ®êng mÒm HiÖn nay, trªn thÕ giíi cã nhiÒu ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®êng, ®îc chia thµnh ba nhãm chÝnh lµ:  Ph¬ng ph¸p lý thuyÕt – thùc nghiÖm: §îc x©y dùng b»ng c¸ch lËp c¸c m« h×nh vµ c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n råi qua thùc nghiÖm kiÓm tra nh»m x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn bÒn. C¸ch tÝnh to¸n: x¸c ®Þnh øng suÊt do xe ch¹y g©y ra trong c¸c líp mÆt ®êng b»ng lý thuyÕt vµ so s¸nh c¸c øng suÊt nµy víi cêng ®é cho phÐp cña vËt liÖu lµm ®êng (thêng ®îc lÊy theo kinh nghiÖm). C¸c ph¬ng ph¸p thuéc nhãm nµy gåm:   Ph¬ng ph¸p 22 TCN-211-06 (ViÖt Nam).   Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo JTJ014-86 (Trung Quèc). Ph¬ng ph¸p AlizÐ 3 (Ph¸p). Ph¬ng ph¸p kinh nghiÖm – thùc nghiÖm: §îc x©y dùng dùa trªn c¸c c¬ së kinh nghiÖm thu ®îc trªn c¸c ®o¹n ®êng thùc nghiÖm hoÆc trªn c¸c m¹ng líi ®êng ®ang khai th¸c:  Ph¬ng ph¸p CBR.  Ph¬ng ph¸p cña viÖn nghiªn cøu ®êng bé Anh (TRRL).  C¸c ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm cña Mü: o o Ph¬ng ph¸p Liddle. o Ph¬ng ph¸p Shell. o  Ph¬ng ph¸p Shook vµ Finn. Ph¬ng ph¸p AASHTO. Ph¬ng ph¸p cña Trung t©m thiÕt kÕ nhµ vµ c«ng tr×nh Ph¸p.  C¸c b¶n thiÕt kÕ ®iÓn h×nh (Catalo) ®îc lËp riªng cho tõng níc – C¸c b¶n catalo nµy ®îc lËp dùa vµo c¸c sè liÖu thu ®îc qua theo dâi t×nh h×nh m¹ng líi ®êng ®ang khai th¸c vµ kiÓm to¸n l¹i kÕt cÊu b»ng ph¬ng ph¸p lý thuyÕt. 1.1.1. Ph¬ng ph¸p CBR: Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 4  Ph¬ng ph¸p CBR do OJ Porter ë ViÖn ®êng bé bang Clifornia ®Ò xuÊt n¨m 1938 – Sau 14 n¨m tiÕn hµnh thÝ nghiÖm trªn c¸c tuyÕn ®êng cña bang nµy, Porter ®· ®îc mèi quan hÖ thùc nghiÖm gi÷a chØ sè CBR cña ®Êt (x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm nÐn CBR quy ®Þnh) víi chiÒu dµy tèi thiÓu cña mÆt ®êng b¶o ®¶m kh«ng bÞ ph¸ ho¹i do sinh ra biÕn d¹ng dÎo trong ®Êt ®ã.  §· lËp ®îc to¸n ®å t×m ra chiÒu dµy cÇn thiÕt cña mãng ®êng cho hai cÊp giao th«ng trung b×nh – nÆng (t¬ng ®¬ng víi b¸nh xe 5,4T) vµ giao th«ng nhÑ (b¸nh xe 3,1T).  Peltier ®· dùa trªn c¸c ®êng cong to¸n ®å nµy ®Ó t×m ra biÓu thøc chung sau ®Ó tÝnh to¸n chiÒu dµy mÆt ®êng. e 100  150 P CBR  5 Trong ®ã: e – ChiÒu dµy mÆt ®êng, (cm). P – träng lîng b¸nh xe, (t) CBR- tÝnh b»ng %. 1.1.2. Ph¬ng ph¸p cña ViÖn nghiªn cøu ®êng Anh: Sau khi tiÕn hµnh nh÷ng thÝ nghiÖm trªn c¸c ®êng «t« Anh, ViÖn nghiªn cøu ®êng Anh ®· c«ng bè c¸c to¸n ®å míi, so víi ph¬ng ph¸p CBR cã nh÷ng c¶i tiÕn sau:  Xem t¸c dông cña sù lÆp l¹i t¶i träng víi chiÒu dµy tu©n thñ theo quy luËt l«garit.  Bá qua t¸c dông cña xe cã tæng träng lîng díi 3T. Ph¬ng ph¸p nµy tÝnh mÆt ®êng víi tuæi thä kho¶ng 20 n¨m. §Ó h¹n chÕ chiÒu s©u vÖt b¸nh xe tèi ®a lµ 2cm, ph¬ng ph¸p nµy cè ®Þnh chiÒu dµy líp mÆt vµ líp mãng trªn vµ x¸c ®Þnh chÊt lîng vËt liÖu cña líp nµy. ChØ cã chiÒu dµy líp mãng díi thay ®æi theo CBR cña líp trªn nÒn ®êng.  Ph¬ng ph¸p nµy cßn cha xÐt ®Õn sù t¬ng ®¬ng gi÷a c¸c trôc b¸nh xe, tuy nhiªn ®· xÐt ®Õn sù lÆp l¹i cña t¶i träng.  VÒ chÊt lîng vËt liÖu, nÕu líp mãng trªn lµm b»ng hçn hîp ®¸ trén nhùa thay cho vËt liÖu kh«ng gia cè th× cho phÐp gi¶m ®i 40% chiÒu dµy. C¸c ®iÒu kiÖn thÝ nghiÖm CBR ng©m níc ®îc cho lµ qu¸ nghiªm kh¾c nªn viÖc nÐn lón ®îc tiÕn hµnh ë ®é Èm gÇn víi ®é Èm tèt nhÊt cña Proctor khi mùc níc ngÇm n»m díi cao ®é nÒn ®êng trªn 1m. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 5  Trong lÇn xuÊt b¶n thø 3 (n¨m 1971), c¸c to¸n ®å nµy ®· ®îc c¶i biÕn nhiÒu so víi hai lÇn tríc 1960 vµ 1966 víi c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Lîng giao th«ng ®îc ®¸nh gi¸ theo sè t¬ng ®¬ng cña trôc b¸nh xe tiªu chuÈn (8,1T). - Tuæi thä quy ®Þnh lµ 20 n¨m ®èi víi mÆt ®êng mÒm vµ 40 n¨m ®èi víi mÆt ®êng cøng. 1.1.3. ThÝ nghiÖm cña AASHTO vµ c¸c ph¬ng ph¸p dùa trªn kÕt qu¶ cña thö nghiÖm: ThÝ nghiÖm vÒ ®êng «t« cña AASHTO tiÕn hµnh ë bang IIIinois (Mü) tõ n¨m 1958 ®Õn n¨m 1962 ®· x¸c ®Þnh ®îc c¸c vÊn ®Ò chñ yÕu sau:  Khi t¸c dông trïng phïng vµ t¶i träng trôc b¸nh cña «t« cµng lín th× chiÒu dµy mÆt ®êng cµng dµy.  Gi÷a t¸c dông cña c¸c «t« cã t¹i träng trôc b¸nh kh¸c nhau vµ ¸p lùc h¬i trong b¸nh kh¸c nhau cã tån t¹i b»ng quan hÖ h»ng sè nhÊt ®Þnh. Tõ ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh hÖ sè quy ®æi «t« c¸c lo¹i vÒ «t« tÝnh to¸n.  ChiÒu dµy quy ®æi cña kÕt cÊu mÆt ®êng cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc: Hq®=a1h1+ a2h2+ a3h3 a1, a2, a3: lµ c¸c hÖ sè kh«ng thø nguyªn. h1, h2, h3: chiÒu dµy líp mÆt, líp mãng trªn vµ líp mãng díi.  Qua thÝ nghiÖm AASHTO ®· t×m ra ®îc mét sè ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chÊt lîng mÆt ®êng theo chØ sè n¨ng lùc phôc vô PSI – PSI cã gi¸ trÞ gi¶m dÇn khi mÆt ®êng bÞ h háng díi t¸c dông cña xe cé.  ChØ tiªu PSI ®îc quy ®Þnh nh sau: 4 vµ 5 - ¸o ®êng rÊt tèt, 2 ®Õn 3 chÊt lîng trung b×nh, 1 vµ 2 – trung b×nh yÕu, 0 vµ 1 – xÊu.  Trªn c¬ së nghiªn cøu thèng kª quan s¸t ¸o ®êng mÒm ®· t×m ra c«ng thøc x¸c ®Þnh PSI nh sau: PSI  5,03  1,91lg(1  itb )  0,01 C  P  1,38d 2 Ditb: ®é thay ®æi trung b×nh cña dèc dèc däc ®îc ®o theo trôc di chuyÓn cña b¸nh xe. C – diÖn tÝch mÆt ®êng cã ®êng nøt côc bé kiÓu da c¸ sÊu (h háng cÊp 2) vµ bÞ bong bËt (h háng cÊp 3) m2/1000m2. P – diÖn tÝch mÆt ®êng cÇn söa ch÷a, m2/1000m2. d2- B×nh ph¬ng chiÒu s©u trung b×nh cña vÕt b¸nh xe (inch). Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Víi thÝ nghiÖm AASHTO:  N  PSI  4,2  2,7        Trang 6  SN: Tæng sè lÇn ®i qua cña «t« tÝnh to¸n. B,r: c¸c hÖ sè phô thuéc vµo t¶i träng trôc b¸nh vµ kÕt cÊu mÆt ®êng. ë níc BØ khi sö dông ph¬ng ph¸p AASHTO ®· thay ®æi c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n cña Ditb.C + P b»ng c¸c sè, thay ®æi theo cÊp ®êng. §êng trôc chÝnh Ditb C+P §êng trôc chÝnh Ditb C+P CÊp 1 (4 lµn xe, mçi lµn 3,5m) 0,02 275 CÊp 2 (2 lµn xe 3-:-3,5m) 0,03 350  AASHTO còng t×m ra ®îc ®êng cong quan hÖ thùc nghiÖm gi÷a logarit cña sè lÇn ®i qua cña «t« tÝnh to¸n cã t¶i träng trôc b¸nh Q g©y ra lµm mÆt ®êng h háng cÇn ph¶i ®¹i tu (PSI=2,5) vµ trÞ sè biÕn d¹ng trong thêi kú nÒn ®êng bÞ mÒm yÕu vµ xe chØ ch¹y ®îc víi tèc ®é tõ 3,2 -:- 4,8km/giê lg  N  1,40  1,32 lg Q  3,25 lg l Trong ®ã: Q: t¶i träng trôc b¸nh xe tÝnh to¸n (t). l: §é vâng (cm). N: Cêng ®é giao th«ng  HÇu hÕt c¸c ph¬ng ph¸p sö dông ë c¸c níc T©y ©u vµ Mü ®Òu dùa trªn c¸c sè liÖu c¨n cø sau:  C¸c ®Æc trng cêng ®é (n¨ng lùc chÞu t¶i) cña nÒn ®êng.  Lîng giao th«ng trªn mét lµn xe ®· tÝnh ®æi vÒ t¶i träng tÝnh to¸n (trôc b¸nh 8 – 10 – 13T).  Cêng ®é cña ®Êt ë Mü vµ nhiÒu níc kh¸c ®îc ®Æc trng b»ng chØ sè CBR ®îc x¸c ®Þnh b»ng tÊm Ðp ®êng kÝnh 5cm, Ðp víi tèc ®é 1,25mm/phót, ®Õn ®é s©u 2,5mm trong mÉu ®Êt hoÆc vËt liÖu lµm ®êng kh¸c trong cèi h×nh trô chiÒu cao 20cm, ®êng kÝnh 20cm. §Êt thÝ nghiÖm ng©m b·o hoµ níc trong 4 ngµy ®ªm. ¸p lùc ®o ®îc ®îc ®èi chiÕu víi ¸p lùc chuÈn b»ng 100. ¸p lùc chuÈn lµ ¸p lùc t¸c dông trªn tÊm Ðp ®Æt trªn nÒn ®¸ d¨m. 1.1.3.1. Ph¬ng ph¸p Shook vµ Finn: Dùa trªn viÖc ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cña AASHTO, ph¬ng ph¸p nµy x¸c ®Þnh chiÒu dµy quy ®æi Hq® cña ¸o ®êng theo trÞ sè CBR vµ tæng sè lÇn ®i qua cña «t« tÝnh to¸n theo to¸n ®å. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm 1.1.3.2. Trang 7 Ph¬ng ph¸p Lidde: Còng x¸c ®Þnh chiÒu dµy tÝnh ®æi cña ¸o ®êng theo c«ng thøc: Hq®=a1h1+ a2h2+ a3h3 a1, a2, a3: lµ c¸c hÖ sè kh«ng thø nguyªn. h1, h2, h3: chiÒu dµy líp mÆt, líp mãng trªn vµ líp mãng díi. 1.1.3.3. Ph¬ng ph¸p cña ViÖn c«ng tr×nh Mü: Dùa trªn c¸c kinh nghiÖm cña ViÖn nµy vµ c¸c lý thuyÕt thu ®îc ®éc lËp víi thÝ nghiÖm AASHTO. ChiÒu dµy tæng céng cña c¸c ¸o ®êng r¶i trªn nÒn ®Êt cã chØ sè CBR nµo ®ã ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:  1 1  2 H 0  Q  8,1CBR q    Trong ®ã: Q: t¶i träng trªn b¸nh xe. q - ¸p lùc bªn trong b¸nh xe. ChiÒu dµy c¸c líp ¸o ®êng cã thÓ x¸c ®Þnh cã xÐt tíi c¸c líp ph¸i díi, ph¬ng ph¸p nµy cßn cha hoµn chØnh v× thùc tÕ cßn cha xÐt tíi ®é cøng c¸c líp. 1.1.3.4. Ph¬ng ph¸p cña ViÖn ASPHALT (Mü): Ph¬ng ph¸p nµy tÝnh chiÒu dµy tæng céng cña ¸o ®êng cã ®iÒu chØnh cho c¸c líp gia cè b»ng vËt liÖu kÕt dÝnh. Tr×nh tù c¸c bíc tÝnh to¸n nh sau:  TÝnh ®æi lîng giao th«ng ngµy ®ªm vÒ lîng giao th«ng tÝnh to¸n trôc b¸nh 8,2T cho lµn xe nÆng nhÊt.  §Ó xÐt tíi sù t¨ng trëng cña giao th«ng sau 20 n¨m thêng nh©n víi hÖ sè 1,4. tõ CBR cña nÒn ®Êt ®· cho dùa vµo to¸n ®å cña ViÖn ASPHALT (Mü), x¸c ®Þnh chiÒu dµy ¸o ®êng H víi ®iÒu kiÖn toµn bé ®êng ®ã lµ vËt liÖu gia cè nhùa ®êng. 1.1.3.5. Ph¬ng ph¸p SHELL (t¸c gi¶ Dorman vµ Edwards) Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¸c thÝ nghiÖm cña AASHTO ®ång thêi cã xÐt tíi lý thuyÕt cña Jones vµ sù lµm viÖc cña hÖ nhiÒu líp. §Ó ®¬n gi¶n hÖ nhiÒu líp ®îc tÝnh ®æi vÒ hÖ 3 líp: líp trªn gia cè nhùa ®êng, c¸c líp díi b»ng vËt liÖu h¹t rêi r¹c vµ ®Êt nÒn ®êng. §Êt ®îc ®Æc trng b»ng m«®un ®µn håi hoÆc chØ sè CBR, líp trªn b»ng Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 8 m«®un ®µn håi ®éng, líp mãng b»ng mo®ul ®µn håi mµ trÞ sè cña líp trªn ph¶i lín h¬n c¸c líp díi kh«ng qu¸ 3-4 lÇn. Gi÷a mo®ul ®µn håi vµ chØ sè CBR cã mèi quan hÖ ®êng cong. ViÖc tÝnh to¸n ®îc tiÕn hµnh theo theo ®é vâng cho phÐp, m«®un ®µn håi hoÆc CBR cña ®Êt nÒn ®êng vµ theo ®é gi·n dµi t¬ng ®èi cho phÐp cña líp trªn cã xÐt ®Õn ®é mái do trïng phôc cña t¶i träng - §é d·n dµi cho phÐp ®îc x¸c ®Þnh phô thuéc vµo t¶i träng trïng phôc. 1.1.3.6. Ph¬ng ph¸p míi cña AASHTO:  Néi dung cña ph¬ng ph¸p nµy lµ x¸c ®Þnh chØ sè kÕt cÊu cña mÆt ®êng, ký hiÖu nÒn ®êng vµ møc gi¶m ®é phôc vô cho phÐp cña mÆt ®êng.  Sai sè chuÈn E0 lµ sai sè chung xÐt tíi nh÷ng sai sãt trong viÖc dù to¸n lîng giao th«ng vµ x¸c ®Þnh “®é phôc vô” cña mÆt ®êng øng víi lîng giao th«ng cho tríc.  Sù gi¶m ®é phôc vô ∆PSI (gi¶m chÊt lîng khai th¸c) cña mÆt ®êng ®îc tÝnh b»ng hiÖu cña chØ sè n¨ng lùc phôc vô PSI ban ®Çu (thêng tõ 4 -:- 4,5) vµ chØ sè PSI ë cuèi niªn h¹n sö dông cña mÆt ®êng (thêng tõ 2 -:- 2,5) mµ theo quy ®Þnh kh«ng ®îc thÊp h¬n trÞ sè nµy.  §Ó x¸c ®Þnh chØ sè kÕt cÊu SN ph¶i sö dông s¬ ®å h×nh vÏ:  TÝnh to¸n kÕt cÊu mÆt ®êng theo tr×nh tù sau:  KiÓm to¸n chØ sè kÕt cÊu mÆt ®êng ë ®é cao nÒn ®êng theo c«ng thøc: SN 3  a1 D1  a2 D2 m2  a3 D3 m3 ChØ sè nµy ph¶i cao h¬n hoÆc b»ng chØ sè kÕt cÊu SN t×m ®îc ë to¸n ®å tÝnh to¸n chiÒu dµy kÕt cÊu mÆt ®êng cña AASHTO.  KiÓm to¸n chØ sè kÕt cÊu mÆt ®êng ë líp mãng díi: SN 2  a1 D1  a 2 D2 m2 Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 9 ChØ sè nµy ph¶i cao h¬n hoÆc b»ng chØ sè kÕt cÊu SN t×m ®îc ë to¸n ®å AASHTO nhng víi mo®ul ®µn håi lµ m«®un ®µn håi t¬ng ®¬ng cña líp mãng díi vµ nÒn ®êng.  T¬ng tù t×m ®îc chØ sè kÕt cÊu mÆt ®êng ë líp mãng trªn: SN 3  a1 D1 Trong ®ã: Di: chiÒu dµy c¸c líp kÕt cÊu mÆt ®êng. ai: c¸c hÖ sè t¬ng ®¬ng cña vËt liÖu. m1,m2: c¸c hÖ sè tho¸t níc phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn tho¸t níc vµ thêi gian ngËm níc cña c¸c líp mÆt ®êng. 1.1.4. Ph¬ng ph¸p cña Trung t©m thiÕt kÕ nhµ ë vµ c«ng tr×nh Ph¸p (CEBTP) kiÕn nghÞ cho c¸c níc nhiÖt ®íi.  Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn nguyªn t¾c c¬ b¶n sau: ChiÒu dµy kÕt cÊu mÆt ®êng ®îc x¸c ®Þnh sao cho ®¶m b¶o n¨ng lùc chÞu t¶i cña ®Êt nÒn vµ chÞu ®îc cêng ®é giao th«ng thiÕt kÕ. Trêng hîp mÆt ®êng cã mét hoÆc nhiÒu líp cøng cã thÓ bÞ ph¸ ho¹i do øng suÊt kÐo uèn xuÊt hiÖn díi ®¸y cña líp cøng ®ã kh«ng. C¸c quy ®Þnh kü thuËt ®èi víi viÖc chän vËt liÖu vµ thi c«ng cô thÓ:  Líp trªn cña nÒn ®¾p Ýt nhÊt 30cm ph¶i dïng lo¹i ®Êt cã søc chÞu t¶i cao, kh«ng dïng lo¹i ®Êt kÐm æn ®Þnh hoÆc tr¬ng në khã ®Çm chÆt.  Líp mãng trªn vµ líp mãng díi ph¶i ®îc ®Çm chÆt, ®ñ søc chÞu t¶i vµ æn ®Þnh nh»m tr¸nh ph¸ ho¹i díi t¸c dông cña øng suÊt nÐn vµ øng suÊt c¾t do xe ch¹y g©y ra.  Cèt liÖu ®Ó lµm líp mÆt hoÆc líp mãng trªn ph¶i ®ñ cøng nh»m tr¸nh hao mßn hoÆc mái díi t¸c dông cña xe ch¹y.  MÐp lÒ ®êng ph¶i cã ®¸ vØa vµ ph¶i ®îc gia cè ®¶m b¶o mÆt ®êng kh«ng bÞ lón xÖ vµ thuËn tiÖn trong viÖc më réng mÆt ®êng.  Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®êng cña Ph¸p ViÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ mÆt ®êng cña Ph¸p ®îc tiÕn hµnh dùa vµo ph¬ng ph¸p hîp lý cña ch¬ng tr×nh ALIZE 3 (lµ ph¬ng ph¸p gi¶i chÝnh x¸c bµi to¸n b¸n kh«ng gian nhiÒu líp ®µn håi cña Burmister b»ng m¸y tÝnh) – Sö dông ch¬ng tr×nh ALIZE 3,5 th× cã thÓ tÝnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng trong mäi ®iÓm cña líp trong kÕt cÊu mÆt ®êng nhiÒu líp (cho ®Õn 6 líp) råi so s¸nh kÕt qu¶ tÝnh to¸n víi cêng ®é vµ ®é lón Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 10 cho phÐp cña vËt liÖu x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm ë trong phßng vµ kiÓm tra hiÖn trêng. 1.1.5. Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n ¸o ®êng mÒm theo 22TCN 211-06:  Nguyªn t¾c thiÕt kÕ: Ph¶i tu©n theo nguyªn t¾c thiÕt kÕ tæng thÓ nÒn ¸o ®êng, tøc lµ trong mäi trêng hîp ph¶i chó träng c¸c biÖn ph¸p n©ng cao cêng ®é vµ sù æn ®Þnh cêng ®é cña khu vùc t¸c dông ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho nÒn ®Êt tham gia chÞu lùc cïng víi ¸o ®êng ®Õn møc tèi ®a, tõ ®ã gi¶m ®îc bÒ dµy ¸o ®êng vµ h¹ gi¸ thµnh x©y dùng. §ång thêi, cßn ph¶i sö dông c¸c biÖn ph¸p tæng hîp kh¸c nhau (biÖn ph¸p sö dông vËt liÖu vµ tæ hîp c¸c thµnh phÇn vËt liÖu, biÖn ph¸p tho¸t níc cho c¸c líp cã kh¶ n¨ng bÞ níc x©m nhËp…) ®Ó h¹n chÕ c¸c t¸c dông cña Èm vµ nhiÖt ®Õn cêng ®é vµ ®é bÒn cña mçi tÇng, líp trong kÕt cÊu ¸o ®êng vµ ®Æc biÖt lµ biÖn ph¸p h¹n chÕ c¸c hiÖn tîng ph¸ ho¹i bÒ mÆt ®èi víi líp mÆt trªn cïng do xe ch¹y g©y ra.  C«ng t¸c thiÕt kÕ ¸o ®êng mÒm gåm c¸c néi dung chñ yÕu sau: ThiÕt kÕ cÊu t¹o kÕt cÊu nÒn ¸o ®êng: Néi dung chÝnh ë ®©y lµ chän vµ bè trÝ hîp lý c¸c líp vËt liÖu phï hîp víi chøc n¨ng vµ yªu cÇu cña c¸c tÇng, líp ¸o ®êng, chän c¸c gi¶i ph¸p t¨ng cêng cêng ®é vµ sù æn ®Þnh cêng ®é cña khu vùc t¸c dông (bao gåm c¶ c¸c gi¶i ph¸p tho¸t níc nÕu cÇn, cho c¸c líp kÕt cÊu nÒn ¸o ®êng).  ViÖc thiÕt kÕ cÊu t¹o nµy cã ý nghÜa hÕt søc quan träng v× thùc tÕ cã nhiÒu yªu cÇu kh«ng thÓ gi¶i quyÕt b»ng biÖn ph¸p tÝnh to¸n, ®Æc biÖt lµ ®Ó h¹n chÕ t¸c dông ph¸ ho¹i bÒ mÆt do xe cé vµ do c¸c t¸c nh©n m«i trêng th× chØ cã thÓ gi¶i quyÕt b»ng biÖn ph¸p cÊu t¹o thÝch hîp.  TÝnh to¸n kiÓm tra cêng ®é chung vµ cêng ®é trong mçi líp kÕt cÊu ¸o ®êng x¸c ®Þnh bÒ dµy mçi líp kÕt cÊu ¸o ®êng theo c¸c tiªu chuÈn giíi h¹n cho phÐp.  TÝnh to¸n, thiÕt kÕ tû lÖ phèi hîp c¸c thµnh phÇn h¹t vµ tû lÖ phèi hîp gi÷a vËt liÖu h¹t kho¸ng víi chÊt liªn kÕt cho mçi lo¹i vËt liÖu sö dông råi kiÓm nghiÖm c¸c ®Æc trng c¬ häc cña c¸c vËt liÖu ®ã ®Ó ®a ra yªu cÇu cô thÓ ®èi víi vËt liÖu sö dông cho mçi líp kÕt cÊu.  Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc  Trang 11 (KÕt cÊu tæng thÓ nÒn mÆt ® êng) Líp ®¸y mãng (Capping layer) KÕt cÊu nÒn ¸o ® êng Líp mãng d íi (Sub-base) (Pavement structure) Líp mãng trªn (Base) ¸o ® êng Líp mÆt (Surfacing) (hay kÕt cÊu ¸o ® êng) Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) (Subgrade) Khu vùc t¸c dông 80-100 cm TÇng mãng TÇng mÆt LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Yªu cÇu tÝnh to¸n Sau khi c¨n cø vµo c¸c quy ®Þnh ®a ra c¸c ph¬ng ¸n cÊu t¹o kÕt cÊu nÒn ¸o ®êng th× yªu cÇu cña viÖc tÝnh to¸n lµ kiÓm tra xem c¸c ph¬ng ¸n, cÊu t¹o ®ã cã ®ñ cêng ®é kh«ng, ®ång thêi tÝnh to¸n x¸c ®Þnh lo¹i bÒ dµy cÇn thiÕt cña mçi líp kÕt cÊu vµ cã thÓ ph¶i ®iÒu chØnh l¹i bÒ dµy cña mçi líp theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n. KÕt cÊu nÒn ¸o ®êng mÒm ®îc xem lµ ®ñ cêng ®é nÕu nh trong liÒn thêi h¹n thiÕt kÕ quy ®Þnh díi t¸c dông cña « t« nÆng nhÊt vµ cña toµn bé dßng xe trong bÊt kú líp nµo (kÓ c¶ nÒn ®Êt) còng kh«ng ph¸t sinh biÕn d¹ng dÎo, tÝnh liªn tôc cña c¸c líp liÒn khèi kh«ng bÞ ph¸ vì vµ ®é vâng ®µn håi cña kÕt cÊu kh«ng vît qu¸ trÞ sè cho phÐp.  C¸c tiªu chuÈn cêng ®é: Theo yªu cÇu nªu trªn, néi dung tÝnh to¸n chÝnh lµ tÝnh to¸n kiÓm tra 3 tiªu chuÈn cêng ®é díi ®©y: KiÓm to¸n øng suÊt c¾t ë trong nÒn ®Êt vµ c¸c líp vËt liÖu chÞu c¾t trît kÐm so víi trÞ sè giíi h¹n cho phÐp ®Ó ®¶m b¶o trong chóng kh«ng x¶y ra biÕn d¹ng dÎo (hoÆc h¹n chÕ sù ph¸t sinh biÕn d¹ng dÎo). KiÓm to¸n øng suÊt kÐo uèn ph¸t sinh ë ®¸y c¸c líp vËt liÖu liÒn khèi nh»m h¹n chÕ sù ph¸t sinh nøt dÉn ®Õn ph¸ ho¹i c¸c líp ®ã. KiÓm to¸n ®é vâng ®µn håi th«ng qua kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng biÓu thÞ b»ng trÞ sè m«®un ®µn håi Ech cña c¶ kÕt cÊu nÒn ¸o ®êng so víi trÞ sè m«®un ®µn håi yªu cÇu Eyc. Tiªu chuÈn nµy nh»m ®¶m b¶o h¹n chÕ ®îc sù ph¸t triÓn cña hiÖn tîng mái trong vËt liÖu c¸c líp kÕt cÊu díi t¸c dông trïng phôc cña xe cé, do ®ã b¶o ®¶m duy tr× ®îc kh¶ n¨ng phôc vô cña c¶ kÕt cÊu ®Õn hÕt thêi h¹n thiÕt kÕ. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm  Trang 12 C¬ së cña ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n: C¬ së cña ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo 3 tiªu chuÈn giíi h¹n nªu trªn lµ lêi gi¶i cña bµi to¸n hÖ b¸n kh«ng gian ®µn håi nhiÒu líp cã ®iÒu kiÖn tiÕp xóc gi÷a c¸c líp lµ hoµn toµn liªn tôc díi t¸c dông cña t¶i träng b¸nh xe (®îc m« h×nh ho¸ lµ t¶i träng ph©n bè ®Òu h×nh trßn t¬ng ®¬ng víi diÖn tÝch tiÕp xóc cña b¸nh xe trªn mÆt ®êng), ®ång thêi kÕt hîp víi kinh nghiÖm sö dông vµ khai th¸c ®êng trong nhiÒu n¨m ®Ó ®a ra c¸c quy ®Þnh vÒ c¸c tiªu chuÈn giíi h¹n cho phÐp. C¨n cø vµo m«®un ®µn håi nÒn ®êng lµm mét trong nh÷ng c¬ së thiÕt kÕ ¸o ®êng mÒm. 1.2. Quan niÖm vai trß líp trªn nÒn ®êng trong c«ng t¸c thiÕt kÕ 1.2.1. Kh¸i niÖm vÒ líp trªn nÒn ®êng: GÇn ®©y trong c«ng t¸c x©y dùng nÒn mÆt ®êng cña ®êng «t« vµ s©n bay cña c¸c líp ph¸t triÓn cã thªm mét líp kÕt cÊu gäi lµ “Campping layer” (TiÕng Anh) vµ “Couche de forme” (TiÕng Ph¸p) mµ quy tr×nh ta cha cã, chóng t«i t¹m gäi lµ “líp trªn nÒn ®êng”. §©y lµ mét líp kÕt cÊu qu¸ ®é nh»m lµm cho c¸c ®Æc trng bÊp bªnh vµ ph©n t¸n cña ®Êt ®¾p hoÆc ®Êt ®µo phï hîp víi c¸c ®Æc trng yªu cÇu dïng lµm sè liÖu c¨n cø trong thiÕt kÕ mÆt ®êng. Theo quan ®iÓm cña AASHTO: Líp ®Êt trrªn cïng cña nÒn ®êng ®¾p dµy 30cm (nÕu chiÒu dµy toµn bé mÆt ®êng < 60cm) ph¶i ®îc ®Çm nÐn ®Õn ®é chÆt  0,98 ®é chÆt tiªu chuÈn theo thÝ nghiÖm cña AASHTO T99/90.  §èi víi nÒn ®µo vµ nÒn kh«ng ®µo kh«ng ®¾p th× chiÒu dµy cña líp ®Êt trªn cïng lµ 30cm ph¶i ®îc ®Çm nÐn ®Õn ®é chÆt nãi trªn, kh«ng phô thuéc vµo chiÒu dµy mÆt ®êng.  Cao ®é ®¸y mÆt ®êng ph¶i cao h¬n mùc níc ngÇm tÝnh to¸n (hay mùc níc ®äng thêng xuyªn) mét ®é cao quy ®Þnh trong c¸c tiªu chuÈn thiÕt kÕ TCVN 4054-05.  Trêng hîp ®Êt nÒn ®êng qu¸ xÊu (®Êt kÐm æn ®Þnh níc, cã hÖ sè tr¬ng në lín, søc chÞu t¶i kÐm: CBR < 4, hoÆc ®Êt qu¸ rêi r¹c) th× ph¶i thay ®Êt trªn cïng b»ng lo¹i ®Êt chän läc thÝch hîp hoÆc gia cè c¸c líp ®Êt xÊu nµy b»ng c¸c chÊt phô gia, c¸c ho¸ chÊt … thÝch hîp ®Ó c¶i thiÖn chÊt lîng cña líp ®Êt trªn cïng nÒn ®êng.  Theo TCVN 4054-05: Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 13  §Êt trong ph¹m vi khu vùc t¸c dông ph¶i ®Çm nÐn ®¹t yªu cÇu tèi thiÓu nh ë B¶ng 1-1. NÕu cã ®iÒu kiÖn th× nªn thiÕt kÕ ®¹t ®é chÆt cao h¬n (®é chÆt K1,0) B¶ng 1-1: §é chÆt tèi thiÓu cña nÒn ®êng trong ph¹m vi khu vùc t¸c dông (so víi ®é chÆt ®Çm nÐn tiªu chuÈn theo 22 TCN 333 - 05) §é s©u §é chÆt K tÝnh tõ §êng « t« §êng « ®¸y ¸o ®Lo¹i nÒn ®êng tõ cÊp I t« cÊp V êng ®Õn cÊp vµ cÊp xuèng IV VI (cm) Khi ¸o ®êng dµy trªn 30  0,98  0,95 60cm Khi ¸o ®êng dµy díi 60cm 50  0,98  0,95 NÒn ®¾p §Êt míi ®¾p  0,95  0,93 Bªn díi chiÒu s©u §Êt nÒn tù Cho ®Õn  0,93  0,90 kÓ trªn nhiªn (*) 80 30  0,98  0,95 NÒn ®µo vµ nÒn kh«ng ®µo kh«ng ®¾p (®Êt nÒn tù nhiªn) (**) 30 - 80  0,93  0,90 Ghi chó: (*) Trêng hîp nµy lµ trêng hîp nÒn ®¾p thÊp, khu vùc t¸c dông cã mét phÇn n»m vµo ph¹m vi ®Êt nÒn tù nhiªn. Trong trêng hîp ®ã, phÇn nÒn ®Êt tù nhiªn n»m trong khu vùc t¸c dông ph¶i cã ®é chÆt tèi thiÓu lµ 0,90 hoÆc 0,93 trïng cÊp h¹ng ®êng; (**) NÕu nÒn tù nhiªn kh«ng ®¹t ®é chÆt yªu cÇu ë B¶ng 1-1 th× ph¶i ®µo ph¹m vi kh«ng ®¹t råi ®Çm nÐn l¹i ®Ó ®¹t yªu cÇu. o BÒ dµy tèi thiÓu lµ 30cm. o NÕu líp ®¸y mãng b»ng ®Êt hoÆc cÊp phèi th× ®é chÆt ®Çm nÐn ph¶i ®¹t ®é chÆt K =1 – 1,02 (so víi ®Çm nÐn tiªu chuÈn theo 22 TCN 333 - 05). o VËt liÖu lµm líp ®¸y mãng ph¶i cã m« ®uyn ®µn håi ë ®é chÆt vµ ®é Èm thi c«ng E50 MPa hoÆc tû sè CBR ng©m b·o hoµ 4 ngµy ®ªm  10%. o BÒ réng líp ®¸y mãng Ýt nhÊt ph¶i réng h¬n bÒ réng tÇng mãng mçi bªn 15cm nhng nªn lµm b»ng c¶ bÒ réng nÒn ®êng. o NÒn ®Êt trong khu vùc t¸c dông ph¶i ®Çm nÐn ®¹t yªu cÇu ë B¶ng 1-1. §é Èm tÝnh to¸n cña ®Êt nÒn lo¹i I cã thÓ lÊy b»ng 0,55  0,60 ®é Èm giíi h¹n ch¶y x¸c ®Þnh theo thÝ nghiÖm.  30cm trªn cïng cña khu vùc t¸c dông ph¶i ®¶m b¶o søc chÞu t¶i CBR tèi thiÓu b»ng 8 ®èi víi ®êng cao tèc, ®êng cÊp I, II vµ b»ng 6 ®èi víi ®êng c¸c cÊp kh¸c. o Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 14 50cm tiÕp theo ph¶i ®¶m b¶o søc chÞu t¶i CBR tèi thiÓu b»ng 5 ®èi víi ®êng cao tèc, cÊp I, II vµ b»ng 4 ®èi víi ®êng c¸c cÊp kh¸c.  Mçi mÉu thö CBR chØ ®Æc trng cho 1 líp ®Êt cã bÒ dµy 20cm. Do vËy ®èi víi trêng hîp nÒn ®µo hoÆc nÒn kh«ng ®µo kh«ng ®¾p th× ph¶i lÊy mÉu tõng líp 20cm ®Ó thö nghiÖm kiÓm tra chØ tiªu nµy kÕt hîp víi viÖc thÝ nghiÖm ®é chÆt ®Ó quyÕt ®Þnh cã cÇn ®µo thay thÕ hoÆc ®Çm nÐn l¹i kh«ng (viÖc kiÓm tra cã thÓ dïng c¸c ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh CBR hiÖn trêng hoÆc ph¬ng ph¸p t¬ng ®¬ng kh¸c) (CBR x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn mÉu ®Êt ë ®é chÆt ®Çm nÐn thiÕt kÕ vµ ®îc ng©m b·o hoµ níc 4 ngµy ®ªm).  Tuú theo trong trêng hîp cô thÓ cña c«ng trêng (tÝnh chÊt cña ®Êt, ®iÒu kiÖn khÝ hËu thêi tiÕt, ®iÒu kiÖn thuû v¨n ®Þa chÊt, t×nh h×nh vËn chuyÓn phôc vô thi c«ng …) mµ cã thÓ lµm líp trªn nÒn ®êng díi c¸c h×nh thøc kh¸c nhau:  NÕu c¸c ®Æc trng cña ®Êt ®¾p nÒn ®êng hoÆc cña ®Êt ®µo phï hîp víi chÊt lîng yªu cÇu cña vËt liÖu líp trªn nÒn ®êng th× kh«ng cÇn lµm líp trªn nÒn ®êng.  NÕu chØ cã mét lo¹i vËt liÖu phï hîp víi chÊt lîng yªu cÇu th× lµm líp trªn nÒn ®êng mét líp.  NÕu cã nhiÒu lo¹i vËt liÖu phï hîp víi yªu cÇu th× cã thÓ lµm líp trªn nÒn ®êng nhiÒu líp. 1.2.2. C¸c chøc n¨ng cña líp trªn nÒn ®êng: Líp trªn nÒn ®¬ng ph¶i ®ång thêi ®¸p øng ®îc c¸c chøc n¨ng sau: a. Tríc m¾t:  B¶o ®¶m cho c¸c xe trë vËt liÖu lµm líp mãng cã thÓ ®i l¹i trong mäi ®iÒu kiÖn, mäi thêi tiÕt.  Cã thÓ lu lÌn líp mãng díi ®¹t yªu cÇu vµ ®é b»ng ph¼ng. Nh vËy, líp trªn nÒn ®êng ph¶i ®ñ søc chÞu t¶i ®Ó c¸c thiÕt bÞ lu lÌn lµm viÖc trong thêi tiÕt bÊt lîi.  T¹o “hiÖu øng ®e” ®Ó ®¶m b¶o chÊt lîng ®Çm nÐn c¸c líp mãng phÝa trªn.  B¶o ®¶m cao ®é cña líp mÆt nÒn ®êng phï hîp víi cao ®é thiÕt kÕ víi sai sè ± 3cm.  B¶o vÖ nÒn ®Êt kh«ng bÞ ma lò xãi mßn trong khi chê ®îi thi c«ng mÆt ®êng. b. VÒ l©u dµi:  B¶o ®¶m nÒn ®êng cã ®ñ søc chÞu t¶i ®ång ®Òu ®Ó cã thÓ x©y dùng mÆt ®êng víi chiÒu dµy kh«ng ®æi.  B¶o ®¶m cho søc chÞu t¶i nÒn ®êng Ýt thay ®æi nhÊt vµ chØ dao ®éng trong ph¹m vi cho phÐp, khi chÕ ®é thuû nhiÖt cña nÒn ®êng thay ®æi. Nãi c¸ch kh¸c, líp trªn nÒn ®êng chÝnh lµ biÖn ph¸p kh¾c phôc ¶nh hëng bÊt lîi cña sù thay ®æi chÕ ®é thuû nhiÖt ®èi víi sù lµm viÖc cña kÕt cÊu nÒn mÆt ®êng. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 15  C¶i thiÖn søc chÞu t¶i cña nÒn ®êng ®Ó tèi u ho¸ gi¸ thµnh cña líp trªn nÒn ®êng – kÕt cÊu mÆt ®êng.  C¶i thiÖn ®iÒu kiÖn tho¸t níc cña mÆt ®êng. 1.2.3. Tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ chÊt lîng nÒn ®êng: a. NÒn ®êng ph¶i æn ®Þnh: NÒn ®êng x©y dùng trªn mÆt ®Êt, tÊt yÕu ph¶i c¶i biÕn tr¹ng th¸i vèn cã cña c¸c líp ®Êt nguyªn thæ. Do ¶nh hëng cña c¸c nh©n tè bÊt lîi (®Þa chÊt, thuû v¨n, khÝ hËu, t¶i träng xe ch¹y …) nÒn ®êng cã thÓ ph¸t sinh sôt, trît m¸i dèc, xuÊt hiÖn lón vµ trît cña nÒn ®êng. §Ó xe ch¹y thuËn lîi vµ an toµn trªn ®êng ph¶i x¸c ®Þnh chÝnh x¸c h×nh d¹ng vµ kÝch thíc, mÆt c¾t ngang cña nÒn ®êng, ph¶i cã biÖn ph¸p tho¸t níc, phßng hé vµ gia cè cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o kÕt cÊu chØnh thÓ cña nÒn ®êng (bao gåm c¸c líp ®Êt xung quanh) cã ®é æn ®Þnh ®Çy ®ñ. b. NÒn ®êng ph¶i v÷ng ch¾c:  PhÇn nÒn ®êng trong chiÒu s©u ph¹m vi t¸c dông cña t¶i träng gäi lµ khu vùc c«ng t¸c cña nÒn ®êng. Bé phËn nµy lµ líp ®Êt dµy kho¶ng 1,5m -:- 2,00m n»m trùc tiÕp díi kÕt cÊu mÆt ®êng gäi lµ nÒn ®Êt. NÕu nÒn ®Êt nµy qu¸ Èm mÒm vµ ®iÒu kiÖn thñy nhiÖt xÊu th× díi t¸c dông cña b¸nh xe cã thÓ sinh ra biÕn d¹ng lón qu¸ lín thËm trÝ cßn cã thÓ sinh ra hiÖn tîng s×nh lÇy lµm cho mÆt ®êng bÞ h háng qu¸ sím do nÒn mãng lón kh«ng ®Òu.  §Ó ®¶m b¶o tÝnh n¨ng sö dông cho nÒn mÆt ®êng, gi¶m nhÑ nhiÖm vô cña mÆt ®êng, h¹ gi¸ thµnh c«ng tr×nh th× nÒn ®êng ph¶i ®ñ n¨ng lùc chÞu t¶i vµ æn ®Þnh víi níc. ChÝnh v× vËy, líp trªn nÒn ®êng tèt nhÊt ph¶i ®îc ®¾p b»ng ®Êt tèt, ph¶i ®îc ®Çm nÐn cÈn thËn, khi cÇn thiÕt ph¶i cã líp c¸ch ly hoÆc cã biÖn ph¸p xö lý kh¸c. 1.2.4. VËt liÖu cña líp trªn nÒn ®êng: VËt liÖu cña líp trªn nÒn ®êng ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau:  Kh«ng nh¹y c¶m víi níc. C¸c ®Æc trng c¬ häc cña vËt liÖu ph¶i kh«ng phô thuéc vµo ®é Èm cña nã. NÕu vËt liÖu ë tr¹ng th¸i tù nhiªn kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu nµy th× ph¶i xö lý (nh gia cè v«i hoÆc xi m¨ng hoÆc lo¹i bá c¸c nhãm h¹t nhá).  Cí h¹n lín nhÊt cña vËt liÖu kh«ng ®îc lín h¬n mét trÞ sè quy ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o sai sè cho phÐp cao ®é nÒn ®êng lµ ± 3cm vµ cã thÓ trén ®Òu víi c¸c chÊt liªn kÕt khi cÇn thiÕt.  Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm  Trang 16 §ñ cêng ®é, chÞu ®îc t¸c dông cña xe m¸y thi c«ng vµ vËn chuyÓn vËt liÖu. 1.2.5. ChiÒu dµy cña líp trªn nÒn ®êng Theo quy ®Þnh cña Ph¸p chiÒu dµy líp trªn nÒn ®êng ®îc x¸c ®Þnh th«ng qua tÝnh to¸n phô thuèc vµo cÊp bÒ mÆt cña ®Êt ®µo, ®¾p (ARi), cÊp c¬ häc cña vËt liÖu lµm líp trªn nÒn ®êng vµ cÊp cêng ®é cña mÆt nÒn ®êng cÇn ®¹t ®îc PFi: Theo quy ®Þnh cña Ph¸p (Quy tr×nh thi c«ng nÒn ®êng vµ líp trªn nÒn ®êng, SETRA-LCPC, 9/1975), líp trªn nÒn ®êng ®îc chia thµnh 3 lo¹i:  Líp trªn nÒn ®êng dµy: ChiÒu dµy trªn 80cm b»ng vËt liÖu kh«ng gia cè, hoÆc trªn 60cm b»ng vËt liÖu gia cè v«i vµ trªn 40cm b»ng vËt liÖu gia cè xi m¨ng.  Líp trªn nÒn ®êng trung b×nh: chiÒu dµy trªn 40cm b»ng vËt liÖu kh«ng gia cè, hoÆc trªn 30cm b»ng vËt liÖu gia cè v«i vµ trªn 20cm b»ng vËt liÖu gia cè xi m¨ng.  Líp trªn nÒn ®êng máng: chiÒu dµy trªn 30cm b»ng vËt liÖu kh«ng gia cè, hoÆc trªn 20cm b»ng vËt liÖu gia cè v«i. Ph¶i c¨n cø vµo søc chÞu t¶i cña nÒn ®êng (lóc x©y dùng nÒn ®êng) vµ lo¹i mÆt ®êng sÏ x©y dùng trªn ®ã ®Ó chän lo¹i líp trªn nÒn ®êng theo b¶ng 1-2: MÆt nÒn ® êng PFi 2 1 MÆt ®Êt ®µo ®¾p APi 2 3 4 1 KÕt cÊu mÆt ® êng 2 LÒ ® êng 3 Líp trªn nÒn ® êng 1m 4 PhÇn trªn cña ®Êt ®µo hoÆc ®¾p chiÒu dµy xÊp xØ 1m ký hiÖu PST B¶ng 1-2: Chän lo¹i líp trªn nÒn ®êng C¸c søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt (lóc thi c«ng xong) 0 (CBR < 3%) 1 (CBR = 3 – 6) 2 (CBR = 6 – 10) 3 (CBR = 10 – 20) Líp trªn nÒn ®êng cña mÆt ®êng Cã líp mãng gia cè C¸c lo¹i mÆt ®êng b»ng vËt liÖu xi kh¸c m¨ng dµy dµy Trung b×nh Máng Máng Kh«ng cÇn Kh«ng cÇn Kh«ng cÇn Sau khi lµm xong líp trªn nÒn ®êng cho phÐp t¨ng cÊp søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt nh quy ®Þnh sau: Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 17  Líp trªn nÒn ®êng chiÒu dµy trªn 20cm b»ng vËt liÖu gia cè xi m¨ng, hoÆc trªn 30cm b»ng vËt liÖu kh«ng gia cè hoÆc gia cè v«i: ®îc t¨ng lªn 1 cÊp.  Líp trªn nÒn ®êng chiÒu dµy trªn 35cm b»ng vËt liÖu gia cè xi m¨ng, hoÆc trªn 50cm b»ng vËt liÖu kh«ng gia cè hoÆc gia cè v«i: ®îc t¨ng lªn 2 cÊp. 1.2.6. C¸c chØ tiªu kü thuËt cña líp trªn nÒn ®êng: 1.2.6.1. M«®un ®µn håi cña nÒn ®êng: §Ó xÐt tíi t¸c dông cña t¶i träng b¸nh xe lªn ®Ønh nÒn ®êng thêng dïng mo®ul ®µn håi ®o ®îc b»ng ph¬ng ph¸p nÐn tÊm Ðp trßn lªn nÒn ®êng.  BiÕn d¹ng ®µn håi ®îc hiÓu theo nghÜa cã thÓ kh«i phôc ®îc, còng ph¶n ¸nh tÝnh chÊt ®µn håi cña khèi ®Êt.  Do vËy nÒn ®êng thêng ®îc xem lµ b¸n kh«ng gian ®µn håi v« h¹n ®ång nhÊt.  Th«ng qua thÝ nghiÖm tÊm Ðp ta cã thÓ vÏ ®êng cong quan hÖ gi÷a t¶i träng ë ®Ønh nÒn ®êng (¸p lùc ®¬n vÞ), vµ biÕn d¹ng ®µn håi (®é vâng), tÝnh ®îc m«®un ®µn håi ®¹i diÖn cho c¶ nÒn ®êng (tõ trªn xuèng). 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 P(Mpa) BiÕn d¹ng ®µn håi 20 40 60 80 Tæng biÕn d¹ng 100 120 l(1000mm)  Khi thÝ nghiÖm thêng dïng tÊm Ðp b»ng kim lo¹i, dïng ph¬ng ph¸p gia t¶i, dì t¶i dÇn tõng cÊp ®Ó ®o trÞ sè biÕn d¹ng ®µn håi díi t¸c dông cña c¸c cÊp t¶i träng vµ vÏ ®êng cong quan hÖ t¶i träng vµ biÕn d¹ng ®µn håi.  Thêng th× ®êng cong thÝ nghiÖm cã d¹ng nh h×nh vÏ (mét sè Ýt khi ®Êt kh« vµ chÆt cã quan hÖ gÇn víi ®êng th¼ng). Do ®ã trÞ sè m«®un ®µn håi cña nÒn ®êng vÉn lµ mét ®¹i lîng thay ®æi, gi¶m xuèng khi ¸p lùc t¨ng. V× vËy cÇn dùa vµo ¸p lùc thu nhËn thùc tÕ cña nÒn ®êng, hoÆc sù lín nhá cña ®é vâng ®µn håi cã thÓ sinh ra ®Ó chän cho phï hîp.  Khi thiÕt kÕ mÆt ®êng mÒm thêng lÊy trÞ sè ®é vâng 1mm ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè m«®un ®µn håi. Cßn khi thiÕt kÕ mÆt ®êng cøng do trÞ sè ¸p lùc ë ®Ønh nÒn ®êng (líp mãng) vµ ®é vâng nhá h¬n mÆt ®êng mÒm, do vËy trÞ sè m«®un ®µn håi ph¶i lín h¬n mét Ýt. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 18  §êng kÝnh tÊm Ðp lín hay nhá còng ¶nh hëng ®èi víi kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®îc.  M«®un ®µn håi cña nÒn ®Êt E0 hoÆc m«®un ®µn håi t¬ng ®¬ng (tæng hîp) cña nÒn mãng Et quy ®Þnh lÊy biÕn d¹ng kh«ng qu¸ 1mm, dïng ph¬ng ph¸p quy n¹p tuyÕn tÝnh ®Ó tÝnh to¸n: E Trong ®ã: D  pi (1   2 ) 4  li E - lµ m«®un ®µn håi. D - §êng kÝnh tÊm Ðp, quy ®Þnh dïng 60cm (30cm). μ – HÖ sè poisson, víi ®Êt nÒn lÊy b»ng 0.35 vµ líp mãng b»ng 0.30. Pi - ¸p lùc ®¬n vÞ t¶i träng c¸c cÊp tríc khi biÕn d¹ng 1mm. Li – BiÕn d¹ng ®µn håi t¬ng øng víi pi (cm). 1.2.6.2. M«®un ph¶n øng nÒn:  §é vâng t¹i mét ®iÓm bÊt kú trªn nÒn ®êng chØ tû lÖ thuËn víi ¸p lùc ®¬n vÞ p t¸c dông lªn ®iÓm ®ã.  HÖ sè tû lÖ ph¶n ¸nh quan hÖ gi÷a ¸p lùc vµ ®é lón gäi lµ m«®un ph¶n øng nÒn k (Mpa/m3). k p l  TrÞ sè m«®un ph¶n øng nÒn k còng ®îc x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm tÊm Ðp, th«ng qua ®êng kÝnh cong t¶i träng – tæng biÕn d¹ng ®o ®îc theo ph¬ng ¸n gia t¶i tõng cÊp cã thÓ biÕt ®îc trÞ sè k thay ®æi theo ¸p lùc hoÆc ®é lón cÇn lÊy.  TrÞ sè l víi viÖc xÐt ®Õn ¸p lùc díi tÊm bª t«ng cã thÓ lÊy l=1.27 hoÆc p=0.07Mpa khi nÒn ®Êt t¬ng ®èi ch¾c. 1.2.6.3. HÖ sè CBR:  CBR lµ mét chØ tiªu x¸c ®Þnh n¨ng lùc chÞu t¶i cña ®Êt nÒn ®êng vµ cña vËt liÖu mÆt ®êng ®Ò ra ë Bang California (Mü) dïng ®Ó biÓu thÞ kh¼ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dì t¶i trong nÐn côc bé vµ biÓu thÞ b»ng trÞ sè t¬ng ®èi so víi n¨ng lùc chÞu t¶i cña khèi ®¸ d¨m tiªu chuÈn.  ThÝ nghiÖm CBR ®îc tiÕn hµnh trong mét cèi ®êng kÝnh 152.4mm, cao 177.3mm. Dïng pitt«ng nÐn lón ®êng kÝnh 4.95cm – tèc ®é nÐn lón 1.24mm/phót vµ ®o ®îc trÞ sè t¶i träng øng víi c¸c ®é s©u lón kh¸c nhau råi dùa vµo c«ng thøc díi ®©y ®Ó tÝnh CBR CBR  p x100(%) p1 Trong ®ã P: ¸p lùc ®¬n vÞ øng víi mét lîng lón nµo ®ã trong vËt liÖu thÝ nghiÖm. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 19 P1: ¸p lùc ®¬n vÞ øng víi mét lîng lón nh vËy trong ®¸ d¨m tiªu chuÈn. Th«ng thêng khi tÝnh to¸n trÞ sè CBR lÊy víi ®é lón lµ 1/2.54mm hoÆc 5.087mm nÕu t¬ng øng CBR víi lîng lón trªn nhá h¬n lîng lón díi. Chó ý r»ng gi÷a k vµ CBR hoÆc CBR vµ m«®un ®µn håi cã thÓ lËp ®êng cong quan hÖ víi nhau vµ lîi dông tµi liÖu thÝ nghiªm CBR ®Ó tÝnh ®æi thµnh trÞ sè k hoÆc mo®ul ®µn håi. 1.2.6.4. Tiªu chuÈn ®Çm nÌn: T¸c dông cña ®Çm nÌn:  NÒn ®êng sau khi ®Çm nÌn ®¶m b¶o tiªu chuÈn sÏ chÆt khÝt l¹i, gi¶m nhá tÝnh Ðp lón tÝnh thÊm níc vµ thay ®æi thÓ tÝch, t¨ng cêng ®é t¨ng n¨ng lùc chèng biÕn d¹ng vµ ®é æn ®Þnh ®èi víi níc, kh¾c phôc ®îc viÖc sinh ra biÕn d¹ng lón chÆt díi t¸c dông cña t¶i träng b¶n th©n, cña t¸c dông lÆp l¹i cña xe ch¹y, khèng chÕ ®îc viÖc tÝch tô Èm dÉn ®Õn hiÖn tîng ®«ng chíng vµ lÇy léi, tr¸nh ®îc c¸c h háng do lón sôt g©y ra.  Tû sè cña ®é chÆt sau khi ®Çm nÐn trªn ®é chÆt lín nhÊt t×m ®îc b»ng thÝ nghiÖm ®Çm nÐn tiªu chuÈn (thÝ nghiÖm Proctor) ®Ó biÓu thÞ møc ®é nÐn chÆt, gäi lµ ®é nÐn chÆt lµm chØ tiªu yªu cÇu ph¶i nÌn chÆt.  HiÖn nay ®ang quy ®Þnh:  Víi ®êng cÊp 3 vµ cÊp 4 cho phÐp ®¹t ®é chÆt lín nhÊt x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm Proctor thêng.  Víi ®êng « t« cao tèc vµ ®êng « t« cÊp 2 th× ®é chÆt cña nÒn ®êng ®¾p trong phÇn th©n nÒn ®êng tõ 0 -:- 0.80cm vµ nÒn ®µo tõ 0 -:- 30cm ph¶i lín h¬n 95.  Víi c¸c khu vùc kh« h¹n vµ Èm ít ®Æc biÖt, c¸c trÞ sè ®é chÆt trong b¶ng cã thÓ gi¶m xuèng 2-:-3% 1.2.6.5. §é vâng:  §é vâng lµ mét chØ tiªu tæng qu¸t vÒ søc mang cña ®Êt, hoÆc cña mÆt ®êng, ®©y lµ biÕn d¹ng theo chiÒu th¼ng ®øng mµ mét ®iÓm trªn mÆt ®Êt hoÆc mÆt ®êng ph¶i chÞu khi cã mét trôc xe ch¹y qua. Thêng th× ®o gi÷a 2 b¸nh xe cña mét trôc kÐp mang 1 t¶i träng nhÊt ®Þnh (P=6.5T-13T-10T).  §o ®é vâng víi ®¬n vÞ lµ 1/100mm.  Cã thÓ ph©n biÖt 3 lo¹i:  §é vâng tæng céng: lµ ®é vâng tèi ®a ®¹t ®îc trong khi t¶i träng t¸c dông. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc LuËn ¸n th¹c sü KHKT Nghiªn cøu ¶nh hëng cña líp trªn nÒn ®êng ®Õn kÕt cÊu ¸o ®êng mÒm Trang 20  §é vâng tµn d hoÆc ®é vâng dÎo (®é vâng cßn d): lµ ®é vâng vÜnh cöu tån t¹i sau khi ®· cÊt t¶i.  §é vâng ®µn håi: lµ hiÖu sè cña hai ®é vâng trªn. VÒ mÆt lý thuyÕt quan hÖ gi÷a t¶i träng th¼ng ®øng vµ ®é vâng ®µn håi cña mÆt b¸n kh«ng gian ®µn håi ®ång nhÊt, v« h¹n cã mét mÆt n»m ngang. lr  p (1   2 ) Er Trong ®ã: E, μ lµ m«®un ®µn håi vµ hÖ sè Poatx«ng cña vËt liÖu b¸n kh«ng gian v« h¹n. Hìng dÉn khoa häc TS. L· V¨n Ch¨m häc viªn thùc hiÖn Hoµng anh ®øc