Đề tài Quy hoạch sử dụng đất dùng trong xây dựng đường ô tô khu vực thành phố Đà Nẵng

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 287 QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT DÙNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG LAND-USE PLANNING IS USED IN CONSTRUCTION OF HIGHWAYS IN DA NANG CITY AREA SVTH: Nguyễn Văn Hưng, Lê Việt Lớp 05X3B, Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách khoa GVHD: TS. Phan Cao Thọ Khoa Xây Dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách khoa TÓM TẮT Dựa trên những kết quả nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá trữ lượng chất lượng của từng loại đất tại các khu vực khai thác, đưa ra các biện pháp cải thiện tính chất của các loại đất không đạt chất lượng, từ đó đề xuất việc sử dụng hợp lý các loại đất trong xây dựng đường ô tô. Tính toán đưa ra mối tương quan giữa trị số mô đun đàn hồi và trị số sức chịu tải của nền đường E=f(CBR) đối với từng phương án dùng đất đắp nền đường cụ thể giúp cho việc tính toán cường độ nền đường trong giai đoạn thiết kế lập dự án đầu tư. Lập sơ đồ khai thác đất trong địa bàn thành phố Đà Nẵng dựa trên các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các mỏ đất với nhau. ABSTRACT Based on the results of experimental studies, which assigning the quantity and quality of each type of land in mining areas, taking measures to improve the soil properties which not achieved quality, then proposed the use of reasonable soils in construction of highways. Calculations give the correlation between the elastic module values and bearing capacity values of the road E=f(CBR), for each project which using soil to make complete street will help measure street surface intensity in designing investment project stage. Making small project to exploit soil in Danang territory which base on economic target, techniqe between soil mine of each other. 1. Đặt vấn đề Hiện nay, vấn đề sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất là một vấn đề cấp bách và rất được quan tâm. Nhìn chung khu vực thành phố (TP) Đà Nẵng đất đai phục vụ cho lĩnh vực xây dựng đường ô tô ngày càng khang hiếm trong khi nhu cầu về sử dụng khai thác đất lại tăng lên. Để đáp ứng được nhu cầu đó không những cần phải biết tiết kiệm trong việc sử dụng đất mà còn phải nghiên cứu đưa ra những giải pháp nhằm cải thiện được tính chất của các loại đất xấu để có thể tận dụng triệt để được nguồn tài nguyên này trong lĩnh vực xây dựng đường ô tô. 2. Mục đích và nội dung nghiên cứu Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của đất, so sánh đánh giá khả năng sử dụng đất vào việc xây dựng đường Xây dựng mối tương quan giữa trị số mô đun đàn hồi của nền đường và trị số sức chịu tải của nền đường E=f(CBR) Đề xuất biện pháp cải thiện tính chất của đất nhằm mục đích tiết kiệm nguồn tài nguyên đất và vật liệu xây dựng Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 288 Lập sơ đồ khai thác đất trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các mỏ đất với nhau 3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu các khu vực khai thác đất dùng cho xây dựng đường trong khu vực TP Đà Nẵng, lấy mẫu hiện trường làm thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của đất. Tính toán kết quả thí nghiệm từ đó đưa ra các nhận xét về các chỉ tiêu kỹ thuật của đất ở các mỏ. Tính chiều sâu khu vực tác dụng của nền đường đối với các phương án đắp đất nền đường và xây dựng mối quan hệ giữa trị số môđun đàn hồi và sức chịu tải của nền đường. Xác định chi phí khai thác đất giữa các mỏ đất đối với từng khu vực trong địa bàn TP Đà Nẵng từ đó đưa ra những khuyến cáo nhằm tiết kiệm chi phí trong việc khai thác đất xây dựng đường. Phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu là các mỏ đất trong khu vực TP Đà Nẵng. 4. Tóm tắt nội dung kết quả nghiên cứu 4.1. Tổng quan về đất xây dựng đường ô tô 4.1.1. Tình hình khai thác đất trên địa bàn TP Đà Nẵng Trong những năm qua, với việc đầu tư xây dựng nhiều dự án, tài nguyên đất trong địa bàn TP đã dần cạn kiệt, các mỏ đất dùng cho xây dựng đường không còn thể khai thác với trữ lượng nhiều, tập trung mà chỉ phân bố rải rác trên các đồi đất nằm trong khu vực huyện Hòa Vang. 4.1.2. Địa điểm khai thác đất, trữ lượng các mỏ đất trên địa bàn TP Đà Nẵng Mỏ đất Dốc Ban, tại thôn An Ngãi Tây, xã Hòa Sơn, trữ lượng 15 ha Mỏ đất Đèo Ông Gấm, thôn Tùng Sơn, xã Hòa Ninh, trữ lượng khoảng 30 ha Mỏ đất Hòa Nhơn, thuộc xã Hòa Nhơn, trữ lượng khoảng 20 ha Mỏ đất tại đèo Đại La, thuộc thôn Đại La, phường Hòa Minh, trữ lượng khoảng 22 ha Mỏ đất tại đồi Hải Sơn, thuộc xã Hòa Nhơn, huyện Hòa Vang, trữ lượng khoảng 20 ha 4.1.3. Các yêu cầu về đất dùng cho xây dựng đường ô tô Đất xây dựng đường cần phải ổn định với nước, có cường độ cao và thỏa mãn các yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005 đối với đất xây dựng nền đường và thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật theo 22TCN 304-2003 đối với đất xây dựng mặt đường. 4.1.4. Các thí nghiệm cần tiến hành đối với đất dùng cho xây dựng đường Thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên Thí nghiệm Aterberg Thí nghiệm xác định khối lượng riêng Thí nghiệm xác định thành phần hạt Thí nghiệm đầm nén đất Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 289 Thí nghiệm xác định chỉ số sức chịu tải CBR Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất theo mặt phẳng định trước Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi E0 trong phòng thí nghiệm. 4.1.5. Kết luận Tổng quan lại tình hình sử dụng đất trên địa bàn TP Đà Nẵng càng làm nổi bật ý nghĩa thực tế của đề tài. Làm sáng tỏ các yêu cầu cần thiết giúp định hướng rõ ràng cho việc sử dụng hợp lý đất trong xây dựng đường ô tô. 4.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 4.2.1. Lấy mẫu, tiến hành thí nghiệm Lấy mẫu bằng phương pháp lấy mẫu không nguyên trạng theo TCVN 2983-91. Mẫu được lấy đại diện cho một loại đất, vì giới hạn về thời lượng nên chỉ lấy một mẫu cho một tầng hay một loại đất tại một mỏ. Mẫu được lấy bằng xẻng đào đất, lấy tại những vị trí đang khai thác đất, các tầng đất được xác định bằng mắt thông qua các vệt mà máy đào đất đang thi công. Việc tiến hành thí nghiệm được thực hiện theo các chỉ dẫn của các tiêu chuẩn liên quan hiện hành. Tiến hành thí nghiệm tất cả các thí nghiệm đã nêu ở mục 4.1.4. 4.2.2. Phân loại, đánh giá khả năng sử dụng đất dùng để xây dựng đường ô tô, các biện pháp cải thiện tính chất của đất trên cơ sở các kết quả thí nghiệm Dựa vào các kết quả thí nghiệm của các chỉ tiêu kỹ thuật tiến hành phân loại đất và đánh giá khả năng sử dụng của đất để xây dựng đường của từng loại đất tại các mỏ đất Với những mẫu đất không đạt thì cần phải có những biện pháp cải thiện nhằm đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu. Các biện pháp được đề nghị để thực hiện tùy thuộc vào tính chất của mỗi loại đất là: Cải thiện thành phần hạt Gia cố đất bằng xi măng, vôi Gia cố đất bằng chất hóa rắn đất như các phụ gia hóa rắn như Consolid của Thụy Sỹ, phụ gia SA44/LS 40 của hãng Dallas- Hoa Kỳ, phụ gia RRP 235 của Cộng Hòa Liên Bang Đức, phụ gia DZ 33 của hãng Enchoice. 4.2.3. Kết luận Đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật của các loại đất tại các mỏ, đánh giá được chất lượng và khả năng sử dụng của các loại đất trong xây dựng đường. Từ những số liệu đã thí nghiệm, các công ty có thể lấy các kết quả đó sử dụng vào để lựa chọn các mỏ đất tốt, tính toán trong thiết kế nền, mặt đường mà không tốn thời gian làm hàng loạt các thí nghiệm. Bên cạnh đó, dựa vào các phân tích ban đầu mà có thể chọn các biện pháp cải thiện tính chất của đất để đạt các yêu cầu đề ra. 4.3. Xây dựng tương quan E=f(CBR) 4.3.1. Tính toán chiều sâu khu vực tác dụng của nền đường Chiều sâu khu vực tác dụng của nền đường được tính cho các phương án dùng đất đắp hợp lý của đối với các loại đất tại các mỏ đất. Kết cấu áo đường được đề xuất với các Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 290 lớp vật liệu sau: Lớp 1: Bê tông nhựa chặt nóng loại I, dày 5 cm Lớp 2: Bê tông nhựa chặt nóng loai I, dày 7 cm Lớp 3: Cấp phối đá dăm loại I, Dmax 25, dày 15 cm Lớp 4: Cấp phối đá dăm loại I, Dmax 37.5, dày 40 cm Lớp đất nền tự nhiên là lớp á cát hạt mịn. 4.3.2. Mối tương quan E=f(CBR) Mối tương quan thực nghiệm Eo=f(CBR) được rút ra từ kết quả thí nghiệm xác định Eo tương ứng với các loại hình gây ẩm dự báo trên các mẫu trong phòng thí nghiệm và kết quả thí nghiệm trị số CBR trong phòng thí nghiệm. Trong trường hợp khu vực tác dụng nền đường gồm nhiều lớp không đồng nhất về vật liệu, về loại đất, về độ chặt và độ ẩm thì trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm của các lớp Etn hoặc từ trị số CBR của các lớp khác nhau đó phải tính ra trị số Etn trung bình hoặc trị số CBR trung bình cho cả phạm vi khu vực tác dụng của nền đường. Để xác định mối tương quan giữa trị số CBR và E thì ta cần phải xác định trị số CBR và E trung bình của nền đường ở 3 độ chặt K100, K98, K95 từ đó ta tìm được phương trình tương quan E =f(CBR). 4.3.3. Kết luận Mối tương quan E =f(CBR) được tư vấn thiết kế sử dụng để gián tiếp xác định ra Eo đồng thời so sánh với trị số tra bảng tùy theo độ chặt và độ ẩm (tương đối) để quyết định trị số Eo dùng trong tính toán cường độ kết cấu áo đường cho từng đoạn khác nhau dọc tuyến trong giai đoạn thiết kế cơ sở lập dự án đầu tư. Dựa trên các phương án dùng đất đắp đã đề nghị, việc dùng đất đắp trong xây dựng nền đường sẽ hợp lý và đúng đắn hơn. 4.4. Phạm vi sử dụng đất 4.4.1. Đánh giá, so sánh chỉ tiêu kinh tế trong việc khai thác giữa các mỏ đất với nhau trong việc khai thác đất dùng cho các khu vực trong địa bàn thành phố Đà Nẵng Việc đánh giá, so sánh chỉ tiêu kinh tế trong việc khai thác giữa các mỏ đất với nhau trong địa bàn thành phố Đà Nẵng dựa vào độ khó dễ của việc khai thác đất ở các mỏ đất thông qua việc phân loại cấp đất và dựa vào cự ly vận chuyển. 4.4.2. Lập sơ đồ khai thác đất, phạm vi sử dụng các loại đất trong xây dựng đường ô tô Các cơ sở lập sơ đồ quy hoạch khai thác đất: Tên mỏ đất được khai thác để xây dựng đường ô tô Trữ lượng khai thác Tính chất của loại đất tại mỏ Các đề nghị dùng đất để xây dựng đường Khoảng cách giữa các mỏ và khoảng cách so với mốc. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 291 Â. LÃ VÀN HIÃÚN Â. NGÄ QUYÃÖN MOÍ HAÍI SÅN C. SÄNG HAÌN C.TUYÃN SÅ N CAÏCH MAÛN G TH AÏNG 8 Â. NGÄ QUYÃÖN DT604 QUÄ ÚC LÄ Ü 14B DT604 HOÌA PHONG Â. TÄN ÂÆÏC THÀÕNG Â. ÁU CÅ Â. NGUYÃÙN LÆÅNG BÀÒNG Â.HOAÌN G VÀN T HAÏI ÂÆÅÌNG TRAÏNH NAM HAÍI VÁN- TUÏY LOAN Â.TRÆÅÌNG CHINH QUÄÚC LÄÜ 14B Â.DT 602 Â.D T 60 2 ÂÆÅÌNG TRAÏNH NAM HAÍI VÁN- TUÏY LOAN Â. ÂIÃÛN BIÃN PHUÍ MOÍ DÄÚC BAN MOÍ ÂEÌO ÄNG GÁÚM MOÍ ÂEÌO ÂAÛI LA MOÍ HOÌA NHÅN Â. D T 60 2 P. HOÌA MINH HOÌA PHAÏT HOÌA SÅN HOÌA PHUÏ HOÌA KHÆÅNG HOÌA PHÆÅÏC HOÌA CHÁU HOÌA TIÃÚN HOÌA THOÜ HOÌA NHÅN P. HOÌA KHAÏNH HOÌA LIÃN HOÌA NINH Hình 1: Sơ đồ khai thác đất xây dựng nền đường khu vực Đà Nẵng 4.4.3. Kết luận Tính toán chi phí về khai thác đất sử dụng cho từng khu vực trong địa bàn TP Đà Nẵng và đưa ra so sánh để chọn mỏ đất để khai thác sử dụng cho từng khu vực cụ thể nhằm tiết kiệm được chi phí trong việc khai thác sử dụng đất. 5. Kết luận 5.1. Ý nghĩa khoa học-kinh tế xã hội Đề tài đã đưa ra được các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết của đất trong xây dựng đường ô tô, đánh giá được chất lượng của các loại đất, đưa ra được các kiến nghị sử dụng đất hợp lý trong xây dựng đường. Bên cạnh đó, đề tài cũng tìm ra được mối tương quan E = f(CBR) rất có ý nghĩa trong công tác thiết kế cơ sở lập dự án đầu tư. Với sơ đồ khai thác đất sử dụng cho xây dựng đường ô tô, đề tài đã so sánh và tìm ra được phạm vi khai thác đất hợp lý cho từng khu vực trên địa bàn TP Đà Nẵng góp phần tiết kiệm được chi phí trong xây dựng đường, cũng như đem lại hiệu quả kinh tế tạo điều kiện phát triển kinh tế cho khu vực. 5.2. Triển vọng áp dụng Việc đưa ra các biện pháp cải thiện tính chất đất nếu được triển khai thì có thể nghiên cứu để có thể thay thế các lớp vật liệu khác như cấp phối dăm, có thể giảm bớt được bề dày lớp bê tông nhựa, và tận dụng được các vật liệu địa phương nơi mà công trình đường đi qua. Điều đó góp phần nâng cao tính kinh tế và đặc biệt có thể tiết kiệm được nguồn tài nguyên đất và đá đang dần cạn kiệt. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Trục, Dương Ngọc Hải, Vũ Đình Phụng, Sổ tay thiết kế đường ô tô tập 2, NXB Xây dựng [2] Dương Ngọc Hải,Nguyễn Xuân Trục, Thiết kế đường ô tô tập 2, NXB Giáo dục [3] Trần Thanh Giám, Đất xây dựng và phương pháp gia cố nền đất, NXB Xây dựng