Thiết kế tổ chức thi công mặt đường ô tô

bớt một lưu lượng xe lưu thông trên quốc lộ 1A đoạn qua tành phố Tam Kỳ vốn đã quá tải và đã xuống cấp nặng. Tuyến đường có cấp thiết kế là cấp III, tốc độ thiết kế là 80 km/h, tổng chiều dài 4000m, được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 4054 - 05. Các thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến như sau: Cấp thiết kế Cấp 3 Tốc độ thiết kế 80 km/h Địa hình Đồng bằng - đồi Loại nền đường Đắp lề trước từng phần Số làn xe cơ giới 2 Bề rộng 1 làn xe 3,75 m Bề rộng dải phân cách giữa & bên Không có Bề rộng mặt đường 7,5 m Bề rộng lề đường 2,5 m Loại lề đường Gia cố tối thiểu Bề rộng lề gia cố 2,0 m Bề rộng nền đường 12,5 m Mặt đường được sử dụng trên toàn tuyến là giống nhau, đây là loại mặt đường cấp cao A1 (mặt đường cấp cao chủ yếu), từ trên xuống bao gồm các lớp như sau: STT Tên lớp vật liệu Chiều dày (cm) 1 Bê tông nhựa polime Dmax 12.5 4 2 Bê tông nhựa polime Dmax 19 6 3 Cấp phối đá dăm loại 1 Dmax 25 18 4 Cát gia cố xi măng 8% 20 1.2. Các điều kiện tự nhiên 1.2.1. Địa hình Khu vực thiết kế là đồng bằng và đồi, tương đối bằng phẳng, địa chất khá ổn định không có hiện tượng trượt lở. Độ dốc ngang sườn 0.7% - 11%. Tuyến có cấp thiết kế là cấp III nên được thiết kế bám theo đường đồng mức, với độ dốc dọc nhỏ do đó chênh cao giữa các điểm đầu và cuối đoạn nhỏ tạo điều kiện thuận lợi khi thi công. 1.2.2. Địa mạo Qua kết quả thị sát tình hình địa mạo thì khu vực tuyến đi qua là rừng loại II. Cây con dây leo chiếm hơn 2/3 diện tích. Cứ 100m2 rừng có khoảng 5 đến 25 cây có đường kính từ 5-10cm, có xen lẫn cây có đường kính lớn hơn 10 cm. Đồng đất có các loại tràm, keo, … trên địa hình khô ráo. 1.2.3. Địa chất Theo kết quả điều tra khảo sát điều kiện địa chất cho thấy điều kiện địa chất trong khu vực rất ổn định, không có hiện tượng sụt lở, đá lăn, castơ hay nước ngầm lộ thiên. Nhìn chung mắt cắt địa chất khu vực tuyến như sau: - Lớp đất hữu cơ dày từ 10¸20cm - Lớp đất á sét lẫn sỏi sạn dày từ 6¸8m - Bên dưới là lớp đá gốc dày ¥ Qua kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất cho thấy đất ở đây chứa ít muối hay không chứa các muối hòa tan. Do vậy rất thích hợp để đắp nền đường. 1.2.4. Địa chất thủy văn Tuy có mạch nước ngầm hoạt động trong khu vực tuyến nhưng mực nước ngầm ở sâu không ảnh hưởng đến công trình. Sông ở đây hình thành rõ ràng, suối không rõ ràng chỉ hình thành vào mùa mưa nên không ảnh hưởng đến quá trình thi công vào mùa khô. 1.2.5 Thủy văn Nước mặt thoát tương đối dễ dàng, nước chủ yếu tập trung theo các con suối nhỏ rồi đổ vào các sông xuống đồng bằng. 1.2.6 Khí hậu, thời tiết Khí hậu chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa nắng thường kéo dài từ cuối xuân cho đến giữa thu, thường có nắng to khô hanh thỉnh thoảng có mưa rào và dông vào buổi chiều. Mùa mưa là những tháng còn lại trong năm, thường có mưa phùn, rét kéo dài từng đợt do ảnh hưởng của gió mùa đông bắc. Nhiệt độ trung bình của mùa nóng là tương đối cao: 340C. Nhiệt độ trung bình của mùa mưa là: 200C. Độ ẩm trung bình 80%. Với những đặc điểm trên về khí hậu, thời tiết thì thi công về mùa mưa sẽ gặp nhiều khó khăn và tốn kém, chỉ nên tiến hành thi công vào mùa nắng. Khoảng thời gian thi công hợp lý nhất là từ tháng 3 đến tháng 9. 1.3. Điều kiện xã hội 1.3.1. Dân cư và sự phân bố dân cư Dân cư: Người dân ở đây hầu hết là dân tộc Kinh sống chủ yếu bằng nghề trồng trọt, chăn nuôi, một số kinh doanh buôn bán nhỏ. Sự phân bố dân cư: Mật độ dân cư khá đông, phân bố đều dọc theo tuyến thiết kế. 1.3.2. Tình hình văn hoá - kinh tế - xã hội trong khu vực Trình độ văn hoá của dân cư ở mức khá, các xã phường đều có trường học. Kinh tế thị xã Tam Kỳ những năm gần đây phát triển tương đối nhanh, mức tăng trưởng bình quân 5 năm trở lại đây (2000-2004), mỗi năm tăng xấp xỉ 14,8%, cao hơn bình quân chung toàn tỉnh trên 3,5% (bình quân của tỉnh là 10,3% năm), điều này khẳng định vai trò thị xã Tam Kỳ là trung tâm kinh tế của Tỉnh, thúc đẩy phát triển kinh tế toàn Tỉnh. Xã hội: Là khu vực ổn định an ninh và chính trị. 1.1.3.3. Các định hướng phát triển kinh tế xã hội trong tương lai Với mục tiêu xây dựng tỉnh Quảng Nam thành tỉnh công nghiệp vào giai đoạn 2015-2020, thành phố Tam Kỳ nói riêng và toàn tỉnh Quảng Nam nói chung có định hướng phát triển nền kinh tế theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, trong đó chuyển dịch cơ cấu kinh tế từ nông lâm ngư sang công nghiệp và dịch vụ, phát triển mạnh cơ cấu hạ tầng và chú trọng kinh tế công nghiệp, du lịch, hải sản. Chiến lược phát triển lâu dài của tỉnh là mở cửa thu hút vốn đầu tư nước ngoài để xây dựng và phát triển các khu công nghiệp. Ðặc biệt là kêu gọi đầu tư phát triển du lịch trong tỉnh. 1.4. Các điều kiện liên quan khác 1.4.1. Vật liệu xây dựng, bán thành phẩm Khoảng cách từ các nhà máy, xí nghiệp, mỏ cung cấp vật liệu xây dựng ở khá xa so với chân công trình. Với cự ly vận chuyển trung bình khoảng 10km. - Xi măng, sắt thép lấy tại các đại lý vật tư ở của thành phố. - Nhựa đường lấy tại trạm trộn bê tông nhựa ở Tam Xuân. - Đá các loại lấy tại mỏ đá Tam đàn. - Cát, sạn lấy tại sông Tam Kỳ. Các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn được sản xuất tại xí nghiệp phục vụ công trình, xí nghiệp đóng tại vùng ven thành phố cách chân công trình 10 km. Năng lực sản xuất của xưởng đáp ứng đầy đủ về số lượng, chất lượng theo yêu cầu đặt ra, đây là xí nghiệp phục vụ cho hầu hết các công trình trong tỉnh. 1.4.2. Máy móc, nhân lực, phụ tùng thay thế Các đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc thi công như máy san, máy đào, máy ủi, máy xúc, các loại lu (lu bánh cứng, lu bánh lốp, lu rung), các loại ô tô tự đổ, máy rải, xe tưới nước….., các xe máy luôn được bảo dưỡng và sẵn sàng phục vụ thi công, có đội ngủ thợ máy giỏi có thể đảm bảo cho máy móc thi công được an toàn, khi gặp sự cố có thể xử lý kịp thời. 1.4.3. Cung cấp năng lượng, nhiên liệu, nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt Điện dùng cho kho xưởng, lán trại công nhân hoặc dùng cho thi công được lấy từ đường dây hạ thế đã được xây dựng, đang phục vụ sinh hoạt cho nhân dân nên khá thuận lợi. Vì ở trong khu vực thành phố nên việc cung cấp xăng, dầu và các loại nhu yếu phẩm, lương thực, thực phẩm được tiện lợi và nhanh chóng. 1.4.4. Vấn đề thông tin liên lạc, y tế, đảm bảo sức khỏe Hiện nay, hệ thống thông tin liên lạc trong khu vực đã tương đối hoàn thiện. Đây là điều kiện thuận lợi cho công tác thi công, giám sát thi công, trao đổi thông tin giữa ban chỉ huy công trình và các ban ngành khác có liên quan. Về mặt y tế, bệnh viện trong khu vực được xây dựng khang trang, sạch sẽ, có đầy đủ các loại thuốc và có bác sỹ trực. Ngoài ra, đơn vị thi công cũng có tủ thuốc riêng để phòng khi ốm đau nhẹ hoặc bị xây xác. 2. NÊU ĐẶC ĐIỂM KCAĐ, CHỌN PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC THI CÔNG 2.1. Đặc điểm các lớp kết cấu áo đường Các lớp kết cấu áo đường được xác định theo hồ sơ thiết kế, kết cấu lề gia cố chưa được thiết kế. Căn cứ vào các yêu cầu của lề gia cố: Chịu được lưu lượng xe chạy tính toán bằng 35% trên làn liền kề. Lớp mặt trên cùng loại với lớp mặt đường. Chịu được tải trọng tác dụng lâu dài khi xe nặng đỗ trên lề. Khi nâng cấp, mở rộng đường thì tận dụng được kết cấu này. Mặt đường bê tông nhựa không đặt trực tiếp trên nền đất. Và để thi công thuận tiện ta chọn được kết cấu lề gia cố như sau: Hình 1.1: Các lớp kết cấu áo đường ở phần xe chạy và lề gia cố Ghi chú: STT Tên lớp vật liệu Chiều dày (cm) Phần xe chạy (7,5 m) Lề gia cố (2x2,0 m) 1 Bê tông nhựa polime Dmax 12.5 4 5 2 Bê tông nhựa polime Dmax 19 6 8 3 Cấp phối đá dăm loại 1 Dmax 25 18 20 4 Cát gia cố xi măng 8% 20 - Theo quan điểm thiết kế tổng quan nền – mặt đường thì phía dưới các lớp kết cấu áo đường như trên còn lớp đáy áo đường (phần trên của nền đường), đảm bảo khu vực tác dụng của nền đường. 2.1.1. Bê tông nhựa polime 2.1.1.1. Khái niệm - Bê tông nhựa polime là loại đá nhân tạo mà thành phần cấu trúc bao gồm cốt liệu (cấp phối đá dăm, cát sông, đá xay, bột khoáng), chất kết dính hữu cơ là nhựa đường polime ở dạng rắn, được tạo thành do hỗn hợp bê tông dùng chất kết dính hữu cơ đem rải, lu lèn và để 1 thời gian cho ổn định. Nhựa đường polime shell Cariphalte (PMB) do hãng shell cung cấp, là loại nhựa đường được cải thiện bằng polime dẻo nhiệt đàn hồi Styren-Butadien-Styren (SBS). Sự liên kết của SBS trong Cariphalte tạo nên một hệ không gian ba chiều vững chắc làm giảm sự tác động của nhiệt độ môi trường bên ngoài lên lớp BTN, tăng mô đun độ cứng ở nhiệt độ cao và độ đàn hồi tốt kể cả khi nhiệt độ xuống thấp, chống lão hóa và biến dạng vĩnh viễn, phát huy tốt tác dụng ở những nơi có áp lực cao thường xuyên tác dụng lên mặt đường. 2.1.1.2. 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. 2.1.1.3. Cấu trúc vật liệu Bê tông polime là kết cấu có cấu trúc đông tụ - keo tụ, mang tính toàn khối. Trong cấu trúc bê tông nhựa, các hạt khoáng tiếp xúc với nhau thông qua 1 màng nhựa mỏng bao bọc các hạt. Cốt liệu trong bê tông nhựa gồm cốt liệu lớn và nhỏ: + Cốt liệu lớn: cấp phối đá dăm là bộ khung chịu lực chính + Cốt liệu nhỏ: cát sông – làm tăng độ đặc cho bê tông nhựa. Đá xay – ngoài chức năng làm tăng độ đặc, nó còn làm tăng tỷ diện của vật liệu, do đó làm tăng tính liên kết với nhựa. Bột khoáng làm tăng độ chặt của bê tông nhựa polime, làm tăng tỷ diện vật liệu khoáng rất nhiều nên làm tăng lớp vỏ cấu trúc và nâng cao nhiệt độ hóa mềm, giúp bê tông nhựa ổn định nhiệt. Nhựa polime trong bê tông nhựa có tác dụng bao bọc xung quanh các hạt khoáng, có 1 phần thẩm thấu vào trong các mao quản trên bề mặt hạt khoáng, 1 phần tương tác với bề mặt cốt liệu tạo thành màng xà phòng Can-xi không hòa tan, làm tăng đáng kể chất lượng và tính bền vững của các liên kết ở khu vực tiếp xúc giữa nhựa và cốt liệu khoáng và 1 phần có tác dụng lấp 1 phần lỗ rỗng còn lại của khung cốt liệu chính. Ngoài ra trong bê tông nhựa có thể có phụ gia (hoặc các vật liệu sợi) để cải thiện 1 số tính chất khi thi công và khai thác sử dụng. 2.1.1.4. Sự hình thành cường độ Cường độ bê tông nhựa polime hình thành do 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 polime, 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 polime. Thành phần lực này không phụ thuộc vào thời gian chịu tải nhưng giảm khi hàm lượng nhựa polime 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 polime có cường độ cao, chịu tải trong thẳng đứng và nằm ngang đều tốt. 2.1.1.5. Ưu nhược điểm Ưu điểm: Do cấu trúc và đặc điểm hình thành cường độ như trên mà lớp bê tông nhựa polime có các ưu điểm sau: + Kết cấu có cường độ cao và ổn định cường độ + Có khả năng chịu được tác dụng của cả lực thẳng đứng và nằm ngang đều tốt. + Kết cấu chặt kín, hạn chế được nước thấm qua. + Chống hao mòn tốt, mặt đường ít sinh bụi. + Hạt cốt liệu mịn nên dễ dàng tạo bằng phẳng cho mặt đường (làm lớp mặt trên). + Khả năng chống bong bật, chống các điều kiện bất lợi của thời tiết. + Công lu lèn nhỏ do vật liệu có tính cấp phối (so với vật liệu sử dụng theo nguyên lý “đá chèn đá” thì công lu lèn có thể giảm đi một nửa). + So với bê tông nhựa thường thì bê tông nhựa polime có cường độ cao nhưng không quá dòn, tính ổn định cường độ lớn, tính đàn hồi cao, tính ổn định nhiệt và nước lớn. Nhược điểm: + Nhiệt độ khi thi công cao. Đối với loại rải nóng, nhiệt dộ lu lèn hiệu quả nhất từ 130 ÷ 160oC, nhiệt độ thi công không được nhỏ hơn 130oC lúc bắt đầu lu lèn và kết thúc lu lèn khi nhiệt độ không nhỏ hơn 90oC. + Thời gian vận chuyển, thời gian thi công bị khống chế. Do đó việc tổ chức thi công khó khăn, phức tạp. + Gây nguy hiểm cho công nhân khi làm việc chung với máy trong dây chuyền. + Yêu cầu phải có thiết bị sản xuất và thi công chuyên dùng: trạm trộn BTN polime, máy rải, lu bánh lốp. + Yêu cầu sản xuất, thi công theo 1 quy trình khá khắt khe. + Có thể gây hiện tượng trượt, lượn sóng, dồn đống nếu cấp phối không hợp lý. + Mặt đường dễ trơn trượt khi ẩm ướt và dễ chảy nhựa khi nhiệt độ cao nếu cấp phối không hợp lý. + Giá thành đắt vì vậy chủ yếu dùng cho lớp trên của mặt đường . 2.1.1.6. Nhận xét về vật liệu Bê tông nhựa polime 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 BTNP có cấp phối cốt liệu liên tục, chặt, các yêu cầu về chất lượng đá dăm, cát, bột khoáng và nhựa đường polime dùng để chế tạo hỗn hợp được quy định chặt chẽ. 2.1.1.7. Các chú ý khi thi công Bê tông nhựa polime 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. 2.1.1.8. Đặc điểm của BTN polime Dmax 12.5 và Dmax 19 - BTN polime 12,5 có cỡ hạt danh định là 12,5mm và cỡ hạt lớn nhất là 19mm. 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. - BTN polime 19 có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19mm và cỡ hạt lớn nhất là 25mm. Loại này chỉ dùng cho lớp mặt dưới của mặt đường cấp cao. Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa polime: Loại BTNP BTNP 12,5 BTNP 19 Cỡ hạt lớn nhất danh định (mm) 12,5 19 Phạm vi áp dụng Lớp mặt trên hoặc lớp mặt dưới Lớp mặt dưới Chiều dầy rải hợp lý (cm) 5-7 5-8 Cỡ sàng mắt vuông (mm) 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 BTNP) 5,0-5,8 5,0-5,5 2.1.2. Lớp cấp phối đá dăm 2.1.2.1. Khái niệm Cấp phối đá dăm là một hổn hợp cốt liệu, sản phẩm của một dây chuyền công nghệ nghiền đá (sỏi), có cấu trúc thành phần hạt theo nguyên lý cấp phối, chặt, liên tục. 2.1.2.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu Vật liệu được sử dụng theo nguyên lý “cấp phối”, toàn bộ cốt liệu (kể cả thành phần hạt nhỏ và hạt mịn) đều là sản phẩm nghiền từ đá sạch không lẫn đá phong hoá và hữu cơ. Sau khi rải và lu lèn sẽ tạo nên 1 kết cấu đặc chắc, cường độ cao. 2.1.2.3. Cấu trúc vật liệu Cấp phối đá dăm là kết cấu có cấu trúc tiếp xúc. Trong cấu trúc này, các hạt khoáng trực tiếp tiếp xúc với nhau mà không thông qua 1 màng chất lỏng nào. Cấp phối đá dăm không có tính toàn khối, do đó khả năng chịu cắt kém và khi tính toán thì bỏ qua sức chống cắt của lớp vật liệu này, không kiểm tra ứng suất kéo- uốn dưới đáy lớp. Cấp phối đá dăm gồm nhiều cỡ hạt to nhỏ khác nhau, khi rải và lu lèn thì các hạt nằm sát lại với nhau, ở giữa có lỗ rỗng. Các hạt nhỏ hơn sẽ chèn vào lỗ rỗng này, lượng hạt có kích thước nhỏ dần được tính toán sao cho lấp đủ vào lỗ rỗng để cho kết cấu đặc nhất, có cường độ cao. 2.1.2.4. Sự hình thành cường độ Cường độ cấp phối hình thành do thành phần lực dính phân tử do thành phần hạt mịn tạo ra và do sự chèn móc ma sát giữa các hạt lớn. Thành phần lực dính: đây là thành phần quan trọng quyết định chất lượng của cấp phối, được tạo ra bởi 2 yếu tố : + Thành phần lực dính phân tử (lực dính dạng keo): được hình thành nhờ lực dính của thành phần hạt nhỏ, có tác dụng làm cho cấp phối ổn định cường độ, chống lại tác dụng của các lực lực thẳng đứng và nằm ngang. So với bê tông nhựa thì thành phần lực này nhỏ hơn nên cấp phối đá dăm chịu tải trọng ngang kém hơn. + Lực dính tương hỗ (lực dính móc): hình thành nhờ sự tiếp xúc giữa các hạt do sự chèn móc các hạt có kích thước lớn vào với nhau, có tác dụng làm tăng cường độ nhưng không chống lực ngang. Thành phần lực này ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm mà phụ thuộc vào kích cỡ hạt và thành phần hạt, chịu ảnh hưởng của tải trọng trùng phục. Khi cấp phối đá dăm có độ chặt lớn thì thành phần lực này tăng lên. Thành phần lực ma sát: sinh ra do sự ma sát giữa các hạt cốt liệu lớn trong cấp phối. Thành phần lực này không phụ thuộc vào thời gian chịu tải nhưng giảm khi độ ẩm tăng lên. Vật liệu càng sần sùi, sắc cạnh, ma sát trong càng lớn. 2.1.2.5. Ưu nhược điểm - Ưu điểm: + Kết cấu chặt kín cường độ cao (Eđh= 2000-3000 daN/cm2). + 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. + Thi công không bị khống chế về thời gian vận chuyển, thi công cũng như nhiệt độ khi rải và lu lèn như bê tông nhựa. + 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 bụi nhiều khi khô hanh. + Cường độ giảm nhiều khi bị ẩm ước. + Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường nhỏ. + Dễ bị hao mòn, do đó được dùng làm tầng móng trong kết cấu áo đường cấp cao A1 (khi làm tầng mặt cho các loại mặt đường khác thì phải cấu tạo lớp bảo vệ, chống hao mòn ở phía trên). + Không có tính toàn khối. + Vật liệu nặng, công tác vận chuyển có khối lượng lớn. 2.1.2.6. Nhận xét về vật liệu Cấp phối đá dăm được dùng làm lớp móng rất hợp lý về phương diện chịu lực. Hoạt tải bánh xe khi tryền đến tầng móng chỉ còn thành phần lực thẳng đứng (thành phần nằm ngang không đáng kể) và trị số đã giảm, sử dụng cấp phối đá dăm là loại vật liệu chịu được tải trọng đứng tốt, đồng thời nó không phải chịu tác dụng trực tiếp, gây bong bật và tác dụng của khí hậu, thời tiết. 2.1.2.7. Các chú ý khi thi công Khi thi công cấp phối đá dăm phải đảm bảo theo đúng yêu cầu trong quy trình thi công và nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm, và phải đặc biệt chú ý đến các điểm sau: + Kiểm tra thành phần hạt, đảm bảo đúng cấp phối thiết kế. Có như vậy khi lu lèn mới đạt độ chặt yêu cầu và hình thành cường độ. + Đảm bảo tránh phân tầng khi thi công , những chỗ nào khi đổ, rải bị phân tầng cần được thay thế ngay. + Thi công đầm nén ở độ ẩm đầm nén tốt nhất để mang lại hiệu quả cao. + Luôn theo dõi, kiểm tra độ chặt K, mô-đun đàn hồi E ở từng lớp rải để điều chỉnh công nghệ thi công cho hợp lý. 2.1.2.8. Đặc điểm lớp cấp phối đá dăm loại 1 Dmax 25 Cấp phối đá dăm loại 1 là cấp phối cốt liệu khoáng mà tất cả các cỡ hạt được nghiền từ đá nguyên khai. Cấp phối đá dăm cỡ hạt Dmax = 25mm thích hợp dùng cho lớp móng trên. Thành phần hạt của cấp phối: Kích cỡ sàng mắt vuông (mm) Tỷ lệ lọt sàng phần trăm theo khối lượng (%) 50 - 37,5 100 25 79-90 19 67-83 9,5 49-64 4,75 34-54 2,36 25-40 0,425 12-24 0,075 2-12 2.1.3. Lớp cát gia cố xi măng 2.1.3.1. Khái niệm - Cát gia cố xi măng là một hỗn hợp gồm cát tự nhiên hoặc cát nghiền đem trộn với xi măng theo 1 tỉ lệ nhất định rồi lu lèn chặt ở độ ẩm tốt nhất trước khi xi măng ninh kết, trong đó cát là các hạt khoáng rời có kích cỡ chủ yếu từ 2 đến 0.05mm (nhưng cho phép có thể lẫn sỏi sạn có kích cỡ lớn nhất đến 50mm). - Cát gia cố xi măng là loại đá nhân tạo mà thành phần cấu trúc bao gồm cốt liệu (cát), chất kết dính vô cơ là xi măng ở dạng bột. Hỗn hợp này được trộn lẫn, san rải, lu lèn sau 1 thời gian bão dưỡng nó hình thành cường độ. 2.1.3.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu Cát gia cố xi măng sử dụng theo nguyên lí "đất gia cố". Theo nguyên lí này cốt liệu là cát 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 . Vì vậy cát gia cố xi măng sau khi hình thành cường độ có cấu trúc đông tụ hoặc kết tinh, có cường độ cao, có khả năng chịu nén, chịu kéo khi uốn tốt và ổn định nước. 2.1.3.3. Cấu trúc vật liệu Cấu trúc chính của vật liệu là kết tinh, cát và xi măng sau khi hình thành cường độ nó tạo ra một kết cấu có tính toàn khối. Các chât liên kết vô cơ bao bọc các hạt khoáng và có tác dụng liên kết các hạt khoáng lại với nhau. Cát là cốt liệu chịu lực chính và cũng là khung chịu lực của hỗn hợp. 2.1.3.4. Sự hình thành cường độ Cát gia cố xi măng sau khi hình thành cường độ có cấu trúc kết keo tụ, đông tụ hoặc kết tinh. Trong đó cấu trúc chính là kết tinh, xi măng sau khi trộn với nước thì bị thủy hóa và kết tinh liên kết cốt liệu cát thành một khối vững chắc có cường độ cao, có khả năng chịu kéo khi uốn. Cường độ cát gia cố xi măng hình thành do 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 cát gia cố xi măng, 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 xi măng và mặt ngoài cát và do lực dính kết bên trong của bản thân xi măng. Khi xi măng tương tác với cát chúng tạo thành các liên kết ion, các ion này liên kết chặt chẻ các hạt cát và xi măng lại với nhau. Thành phần lực này đảm bảo tính dính, nâng cao cường độ cát gia cố xi măng 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 cát gia cố xi măng chịu tải trọng trùng phục. Thành phần lực ma sát: sinh ra do sự ma sát giữa các hạt cốt liệu trong cát gia cố xi măng. Thành phần lực này không phụ thuộc vào thời gian chịu tải nhưng giảm khi hàm lượng nhựa xi măng lớn. Chính do cấu trúc và sự hình thành cường độ như trên mà cát gia cố xi măng có cường độ cao, chịu tải trong thẳng đứng và nằm ngang đều tốt. 2.1.3.5. Ưu nhược điểm - Ưu điểm: + Cường độ tương đối cao (Eđh = 3000-5000 daN/cm2), có khả năng chịu kéo khi uốn, rất ổn định nhiệt và nước. + Sử dụng được các loại vật liệu rẻ tiền là cát nên giá thành rẻ. + Có thể cơ giới hóa toàn bộ khâu thi công. + Độ bằng phẳng cao, độ nhám của mặt đường tương đối cao và ít thay đổi khi bị ẩm ước. - Nhược điểm: + Chịu tải trọng động kém. + Yêu cầu phải có thiết bị thi công chuyên dụng, khống chế thời gian thi công (không quá 2h). + Không thông xe được ngay sau khi thi công. 2.1.3.6. Nhận xét về vật liệu Cát gia cố xi măng là hỗn hợp có cường độ cao, cũng như có độ bằng phẳng tốt. Khi dùng cát gia cố xi măng làm tầng móng nó đảm bảo được chế độ thủy nhiệt của tầng móng là không thấm nước vì vậy làm chi kết cấu có độ bền vững cao. 2.1.3.7. Các chú ý khi thi công - Phải thường xuyên kiểm tra chất lượng của cốt liệu trước khi thi công cũng như trong quá trình thi công. Sau khi thi công phải kiễm tra lại chất lượng của cát gia cố xi măng. - Không nên dùng cát gia cố xi măng có cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày lớn hơn 400daN/cm2, hoặc nhỏ hơn 300daN/cm2. - Hỗn hợp cát gia cố xi măng đã rải hoặc đổ ra đường không được vượt quá 30phút rồi mới lu lèn. - Từ khi cho nước vào hỗn hợp để trộn ướt đến lúc lu lèn và hoàn thiện xong bề mặt lớp cát gia cố xi măng không được vượt quá thời gian bắt đầu ninh kết của của xi măng (với xi măng póoc lăng là 120 phút, nếu không thêm phụ gia vào làm chậm ninh kết), trong đó kể cả thời gian rải chờ lu. - Khi trộn hỗn hợp cát gia cố xi măng tại trạm trộn thì thùng xe chở cát gia cố xi măng phải được phủ kín bằng vải hoặc bạt ẩm. Chiều cao rơi tự do của hỗn hợp đã trộn kể từ miệng ra của máy trộn đến thùng xe không được lớn hơn 1.5m. - Trong vòng 4h sau khi lu lèn xong phải tiến hành phủ kín bề mặt lớp cát gi cố xi măng để bão dưỡng đảm bảo cát gia cố xi măng đạt cường độ. 2.1.3.8. Đặc điểm của hỗn hợp cát gia cố xi măng 8% Hàm lượng xi măng trong hỗn hợp cát gia cố xi măng khối lượng xi măng tính theo hỗn hợp cốt liệu khô. 2.1.4. Lớp đáy áo đường 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 TCVN 4054 – 05 thì khu vực này lấy tới 80 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 đối với đường cấp III. 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 TCVN 4054 – 05 đối với loại nền đường đào là: - 30 cm trên cùng: K ≥ 0.98 - 50 cm tiếp theo: K ≥ 0.93 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 (phải thí nghiệm xác định tỷ lệ vôi, tỷ lệ cải thiện thích hợp). 2.2. Đặc điểm công tác thi công mặt đường ô tô Công tác xây dựng mặt đường là công tác cuối cùng trong công nghệ thi công đường ô tô, do đó nó có đặc điểm chung của công tác xây dựng đường: - Diện thi công hẹp và kéo dài. Diện thi công (phạm vi thi công) mặt đường rất hẹp, chiều rộng mặt đường thi công chỉ có 7,5 m nhưng lại kéo dài nên gây khó khăn trong việc bố trí lực lượng thi công, hạn chế máy móc, nhân lực phát huy năng suất, khó khăn trong công tác kiểm tra và chỉ đạo sản xuất. - Nơi làm việc của đơn vị thi công thường xuyên thay đổi. Khác với các dây chuyển sản xuất công nghiệp:nguyên vật liệu vận chuyển qua các khâu gia công để thành sản phẩm, tuyến đường phải thi công nằm cố định, đơn vị thi công phải thường xuyên di chuyển trển tuyến để hoàn thành đúng khối lượng công tác của mình. Điều này gây khó khăn trong việc bố trí chỗ ăn ở cho công nhân & cán bộ kỹ thuật, cho việc bố trí kho tàng, xưởng sữa chữa xe máy. - Chịu ảnh hưởng trực tiếp của các điều kiện khí hậu và thời tiết. Công tác xây dựng được tiến hành ngoài trời nên yếu tố thời tiết, khí hậu ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ, năng suất máy móc và chất lượng thi công. Tuy nhiên công tác xây dựng mặt đường có những đặc điểm khác với các công tác khác (đặc trưng của công tác xây dựng mặt đường) là: - Khối lượng các công tác phân bố tương đối đều trên toàn tuyến. Với chiều rộng mặt đường và chiều dày các lớp mặt đường không đổi thì khối lượng vật liệu, và do đó khối lượng công tác thi công các lớp mặt đường gần như không đổi (chỉ thay đổi chút ít khi vào đường cong). - Sử dụng các loại vật liệu đắt tiền với khối lượng lớn. Thường thì 1 km đường phải dùng đến hàng ngàn m3 vật liệu. Do đó phải kết hợp chặt chẽ các khâu chọn địa điểm khai thác, gia công vật liệu, tổ chức khai thác, gia công, vận chuyển, cung cấp vật liệu với công tác xây dựng. Trong công trình đường, chí phí xây dựng mặt đường thường chiếm khoảng 30 ÷ 45 % tổng giá thành đối với đường vùng núi mà trong đó, chi phí vật liệu chiếm tới 60 ÷ 70 %. Vì vậy cần đạc biệt chú ý đến việc sử dụng vật liệu địa phương và công tác tổ chức vận chuyển vật liệu. 2.3. Chọn phương pháp tổ chức thi công 2.3.1. Chọn phương pháp thi công Phương pháp thi công được lựa chọn dựa trên đặc điểm thi công, năng lực của đơn vị thi công. Ta chọn phương pháp thi công bằng máy tại nhưng nơi có khối lượng lớn, thao tác kỹ thuật đơn giản nhằm nâng cao năng suất, hạ giá thành, rút ngắn thời gian thi công. Kết hợp với thi công thủ công tại những nơi máy không phát huy năng suất hoặc những công việc khó đòi hỏi phải thi công bằng thủ công. 2.3.2. Chọn phương pháp tổ chức thi công Căn cứ vào: - Đặc điểm công tác xây dựng mặt đường, như đã phân tích. - Khả năng của các đơn vị thi công được trang bị các loại máy móc, đội ngũ cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề,có tính tổ chức, tính kỷ luật cao. - Khâu cung ứng vật tư, vận chuyển thuận tiện, dễ dàng đáp ứng yêu cầu cung cấp một cách nhanh chóng, kịp thời. Ta chọn phương pháp tổ chức thi công là phương pháp dây chuyền. Theo phương pháp này, các công việc được chuyên môn hóa theo trình tự thi công hợp lý, giao cho các đơn vị chuyên nghiệp đảm nhận. Các công việc, các đơn vị này có quan hệ chặt chẽ với nhau, hoàn thành công việc trên toàn bộ chiều dài tuyến. Phương pháp tổ chức thi công này có các ưu điểm sau: - Các đoạn đường hoàn thành đều đặn, kề nhau tạo thành dải liên tục, có thể phục vụ thi công các đoạn kế tiếp, giảm được công tác làm đường tạm. Với tuyến dài có thể đưa ngay đoạn đã hoàn thành vào sử dụng. - Máy móc, phương tiện tập trung ở các đơn vị chuyên nghiệp nên giảm được hư hỏng, chất lượng khai thác tốt, đơn giản cho khâu quản lý, nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm. - Tính chuyên môn hóa cao, do đó: tổ chức thi công thuận lợi, nâng cao trình độ cho công nhân & cán bộ, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng công trình và rút ngắn được thời gian xây dựng. 3. XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ DÂY CHUYỀN VÀ HƯỚNG THI CÔNG 3.1. Xác định tốc độ dây chuyền Ta cần xác định tốc độ thi công tối thiểu của dây chuyền để tổ chức thi công đảm bảo hoàn thành công việc đúng & vượt tiến độ được giao. Tốc độ thi công tối thiểu của mặt đường là chiều dài đoạn đường ngắn nhất phải hoàn thành sau 1 ca. Tốc độ thi công tối thiểu xác định theo [8] là: Trong đó: L = 4000 m: chiều dài tuyến thi công. n = 1: số ca trong 1 ngày. T = 66 ngày: thời gian tính theo lịch kể từ ngày khởi công đến ngày phải hoàn thành theo nhiệm vụ. t1 : thời gian khai triển, tức là số ngày kể từ ngày khởi công của tổ chuyên nghiệp đầu tiên đến ngày khởi công của tổ chuyên nghiệp sau cùng. Căn cứ vào các lớp kết cấu áo đường như trên, ta xác định thời gian khai triển dây chuyền như sau: + Tổ chuyên nghiệp làm công tác chuẩn bị và thi công đắp lề trước lần 1 ngay sau khi công tác chuẩn bị hoàn thành. + Tổ thi công lớp móng dưới ngay sau khi thi công xong đắp lề trước lần 1, tiếp tục thi công đắp lề trước lần 2. + Tổ thi công lớp móng trên: khai triển 14 ngày sau khi thi công xong lớp móng dưới. + Tổ thi công lớp mặt dưới: khai triển hết 2 ngày, chờ cho lớp cấp phối đá dăm làm móng khô se để thi công lớp nhựa thấm và chờ cho nhũ tương phân tích. + Tổ thi công lớp mặt trên: khai triển 1 ngày sau khi thi công lớp mặt dưới. = 17 (ngày) t2: thời gian nghỉ việc, do thời tiết, nghỉ lễ và chủ nhật. Vì ngày thời tiết xấu có thể trùng vào ngày nghỉ lễ, chủ nhật nên số ngày nghỉ có thể tính như sau: + Tổng số ngày nghỉ lễ, chủ nhật: Dự định bắt đầu thi công vào ngày 4/6/2008, thời gian thi công theo lịch là 66 ngày, ngày kết thúc là ngày 8/8/2008. Trong thời gian này có 9 ngày chủ nhật và không có nghỉ lễ. + Tổng số ngày nghỉ do thời tiết xấu : 2 ngày. Trong cùng thời gian thi công, số ngày nào nhiều hơn thì dùng số ngày đó để tính toán (tuy nhiên phải căn cứ vào tình hình cụ thể mà điều chỉnh cho hợp lý): t2 = max (9,2) = 9 (ngày) Như vậy, tốc độ tối thiểu của dây chuyền thi công mặt đường là: = 100m/ca Căn cứ vào: - Tốc độ tối thiểu của dây chuyền Vmin = 100m/ca. - Khả năng cung cấp máy móc, thiết bị của đơn vị thi công. - Khả năng cung ứng vật liệu cho thi công. - Yêu cầu phát huy năng suất của máy móc thi công. - Dự trữ để có thể điều chỉnh dây chuyền khi thời tiết bất lợi (mưa vào ngày công tác). - Theo kinh nghiệm thi công thực tế, m/ca. Ta chọn tốc độ dây chuyền thi công mặt đường là V = 110 (m/ca). 3.2. Xác định hướng thi công Chọn hướng thi công từ KM0+0.00 đến KM4+0.00 (từ đầu đến cuối tuyến). Hướng này đảm bảo cho thi công được thuận lợi vì kho xưởng, lán trại, các mỏ vật liệu, các xí nghiệp phục vụ, chợ búa đều ở phía này. 4. XÁC ĐỊNH QUY TRÌNH THI CÔNG & NGHIỆM THU CÁC LỚP MẶT ĐƯỜNG 4.1 Các quy trình thi công - nghiệm thu Căn cứ vào các văn bản pháp luật hiện hành, các lớp kết cấu áo đường như trên được thi công và nghiệm thu theo các quy trình sau: - 22TCN 356-06 "Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa sử dụng nhựa đường polime". - 22TCN 334-06 “Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô”, được áp dụng thi công lớp cấp phối đá dăm loại 1 Dmax25. - 22TCN 246-98 “Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cát gia cố xi măng trong kết cấu đường ô tô”. Ngoài ra khi thí nghiệm kiểm tra hoặc nghiệm thu thì theo các tiêu chuẩn tương ứng. 4.2 Các yêu cầu về vật liệu xây dựng 4.2.1 Bê tông nhựa polime BTNP 12,5 có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12,5mm và cỡ hạt lớn nhất là 19mm; BTNP 19 có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19mm và cỡ hạt lớn nhất là 25mm. Thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa polime: Loại BTNP BTNP 12,5 BTNP 19 Cỡ hạt lớn nhất danh định (mm) 12,5 19 Phạm vi áp dụng Lớp mặt trên hoặc lớp mặt dưới Lớp mặt dưới Chiều dầy rải hợp lý (cm) 5-7 5-8 Cỡ sàng mắt vuông (mm) 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 BTNP) 5,0-5,8 5,0-5,5 Hàm lượng nhựa tối ưu được chọn theo thí nghiệm (phương pháp thí nghiệm Marshall) với 5 hàm lượng nhựa thay đổi khác nhau 0,5 % chung quanh giá trị hàm lượng nhựa tham khảo, sao cho các chỉ tiêu kỹ thuật của mẫu BTNP thiết kế thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định tại bảng. Yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông nhựa polime: TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thí nghiệm 1 Số chày đầm 75 x 2 AASHTO T245-97 (2001) 2 Độ ổn định ở 600C, kN Lớp mặt trên Lớp mặt dưới min. 12 min. 10 3 Độ dẻo,mm 3-6 4 Độ ổn định còn lại (sau khi ngâm mẫu ở 600C trong 24 giờ) so với độ ổn định ban đầu, % min. 85 5 Độ rỗng dư bê tông nhựa polime, % 3-6 AASHTO T 269-97 (98) 6 Độ rỗng cốt liệu (tương ứng với độ rỗng dư 4%), % Cỡ hạt danh định lớn nhất 12,5mm Cỡ hạt danh định lớn nhất 19mm min. 14 min. 13 7 (*) Độ sâu vệt hằn bánh xe,mm (áp dụng một trong các phương pháp thí nghiệm sau) Thiết bị APA -Asphalt Pavement Analizer (8000 chu kỳ, áp lực 7 daN/cm2, nhiệt độ thí nghiệm 60 0C) max. 8 Theo quy định của các quy trình thí nghiệm tương ứng hiện hành Thiết bị HWTD -Hamburg Wheel Tracking Device (20000 chu kỳ, áp lực 7 daN/cm2, nhiệt độ thí nghiệm 60 0C ) max. 10 Thiết bị FRT- French Rutting Tester (30000 chu kỳ, áp lực 7 daN/cm2, nhiệt độ thí nghiệm 60 0C ) max. 10 (*) : Đối với các công trình có yêu cầu đặc biệt, cần thực hiện thí nghiệm theo chỉ tiêu này. Yêu cầu về chất lượng vật liệu chế tạo bê tông nhựa polime: - Đá dăm + Đá dăm được nghiền từ đá tảng, đá núi + Không được dùng đá xay từ đá mác nơ, sa thạch sét, diệp thạch sét. + Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho BTNP phải thoả mãn các yêu cầu quy định tại bảng. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm: TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thí nghiệm Lớp trên Lớp dưới 1 Giới hạn bền nén của đá gốc, daN/cm2 TCVN 1772-87 (lấy chứng chỉ từ nơi sản xuất đá) - Mác ma, biến chất - Trầm tích min. 1200 min. 1000 min. 1000 min. 800 2 Độ hao mòn Los Angeles ( LA ), % max. 25 max. 30 22 TCN 318-04 3 Hàm lượng hạt thoi dẹt, % max. 15 TCVN 1772-87 4 Hàm lượng chung bụi, bùn, sét (tính theo khối lượng đá dăm), % max. 2 TCVN 1772-87 5 Hàm lượng sét (tính theo khối lượng đá dăm), % max. 0,25 TCVN 1771-87 6 Lượng đá mềm yếu, phong hoá (tính theo khối lượng đá dăm), % max. 5 TCVN 1771, 1772-87 7 Độ dính bám của đá với nhựa đường polime, cấp độ min. cấp 4 22 TCN 279-01 - Cát + Cát dùng để chế tạo BTNP là cát thiên nhiên, cát xay, hoặc hỗn hợp cát thiên nhiên và cát xay. + Cát thiên nhiên không được lẫn tạp chất hữu cơ ( gỗ, than ...). + Cát xay phải được nghiền từ đá có giới hạn độ bền nén không nhỏ hơn của đá dùng để sản xuất ra đá dăm. + Các chỉ tiêu cơ lý của cát phải thoả mãn các yêu cầu quy định tại bảng. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát: TT Chỉ tiêu Yêu cầu Phương pháp thí nghiệm 1 Mô đun độ lớn (MK) min. 2 TCVN 342-86 2 Hệ số đương lượng cát (ES), % min. 50 AASHTO T176-02 3 Hàm lượng chung bụi, bùn, sét (tính theo khối lượng cát), % max. 3 TCVN 343-86 4 Hàm lượng sét (tính theo khối lượng cát), % max. 0,5 TCVN 344-86 5 Độ góc cạnh của cát (độ rỗng của cát ở trạng thái không đầm), % AASHTO T 304-96 (2000) (Phụ lục C) - Lớp mặt trên - Lớp mặt dưới min. 45 min. 40 - Bột khoáng + Bột khoáng là sản phẩm được nghiền từ đá các bô nát ( đá vôi can xit, đolomit ...) sạch, có giới hạn bền nén không nhỏ hơn 200 daN/cm2, hoặc là xi măng. + Bột khoáng phải khô, tơi, không được vón hòn. + Các chỉ tiêu cơ lý và thành phần hạt của bột khoáng phải thoả mãn yêu cầu quy định tại bảng. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng: TT Chỉ tiêu Quy định Phương pháp thí nghiệm 1 Thành phần hạt (lượng lọt sàng qua các cỡ sàng mắt vuông), % 22 TCN 58-84 - 0,600mm - 0,300mm - 0,075mm 100 95-100 70-100 2 Độ ẩm, % khối lượng max. 1,0 22 TCN 58-84 3 Độ trương nở của hỗn hợp bột khoáng và nhựa đường polime, % thể tích max. 2,5 22 TCN 58-84 4 Chỉ số dẻo của bột khoáng nghiền từ đá các bô nát, % max. 4 AASHTO T89, T90 - Nhựa đường Polime + Nhựa đường polime sử dụng cho BTNP là các loại PMBI, PMBII, PMBIII thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật nêu tại Bảng 6 của “Tiêu chuẩn nhựa đường polime“ 22 TCN 319-04. Trường hợp đường hạ cất cánh và đường lăn sân bay có yêu cầu kháng dầu, thì phải sử dụng nhựa đường PMB kháng dầu có chỉ tiêu kỹ thuật thoả mãn yêu cầu kháng dầu theo quy định. + Tuỳ vào mục đích xây dựng công trình, vị trí của lớp BTNP mà Tư vấn thiết kế quy định loại nhựa đường PMB (tham khảo Phụ lục B của 22 TCN 319-04). Tiêu chuẩn kỹ thuật vật liệu nhựa đường polime (22 TCN 319-04): TT Các chỉ tiêu Đơn vị Trị số tiêu chuẩn PMB-I PMB-II PMB-III 1 Nhiệt độ hóa mềm (Phương pháp vòng và bi) oC min. 60 min. 70 min. 80 2 Độ kim lún ở 250C 0,1mm 50-70 40-70 40-70 3 Nhiệt độ bắt lửa oC min. 230 min. 230 min. 230 4 Lượng tổn thất sau khi đun nóng ở 1630C trong 5 giờ % max. 0,6 max. 0,6 max. 0,6 5 Tỷ số độ kim lún của nhựa đường polime sau khi đun nóng ở 1630C trong 5 giờ so với độ kim lún của nhựa ở 250C % min. 65 min. 65 min. 65 6 Lượng hòa tan trong Trichloroethylene % min. 99 min. 99 min. 99 7 Khối lượng riêng ở 250C g/cm3 1,00 -1,05 1,00 -1,05 1,00 -1,05 8 Độ dính bám với đá cấp độ min. cấp 4 min. cấp 4 min. cấp 4 9 Độ đàn hồi (ở 250C, mẫu kéo dài 10 cm) % min. 60 min. 65 min. 70 10 Độ ổn định lưu trữ (gia nhiệt ở 1630C trong 48 giờ, sai khác nhiệt độ hóa mềm của phần trên và dưới của mẫu) oC max. 3,0 max. 3,0 max. 3,0 11 Độ nhớt ở 1350C (con thoi 21, tốc độ cắt 18,6 s-1, nhớt kế Brookfield) Pa.s max. 3,0 max. 3,0 max. 3,0 Việc kiểm soát chất lượng, thí nghiệm kiểm tra nhựa đường polime được tiến hành theo quy định của quy trình 22 TCN 319-04. 4.2.2 Cấp phối đá dăm loại 1 Dmax 25 - Cốt liệu khoáng được nghiền từ đá nguyên khai. - Thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý: tổng hợp trong bảng sau Thành phần hạt của cấp phối đá dăm: CPĐD Tỷ lệ lọt sàng (%) theo khối lượng. (mắt sàng vuông) 50 37.5 25 19 9.5 4.75 2.36 0.425 0.075 Dmax 25 - 100 79-90 67-83 49-64 34-54 25-40 12-24 2-12 Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu: TT Chỉ tiêu Cấp phối đá dăm Loại I Phương pháp thí nghiệm 1 Độ hao mòn Los-Angeles của cốt liệu (LA), % £ 35 22 TCN 318-04 2 Chỉ số sức chịu tải CBR tại độ chặt K98, ngâm nước 96 giờ,% ³ 100 22 TCN 332-06 3 Giới hạn chảy (WL), % £ 25 AASHTO T89-02 4 Chỉ số dẻo (IP), % £ 6 AASHTO T90-02 5 Chỉ số PP = Chỉ số dẻo IP x % lượng lọt sàng 0.075 mm £ 45 (tính toán) 6 Hàm lượng hạt thoi dẹt, % £ 15 TCVN 1772-87 7 Độ chặt đầm nén (Kyc), % ³ 98 22 TCN 333-06 (phương pháp II-D) Trong đó: + Giới hạn chảy, giới hạn dẻo được xác định bằng thí nghiệm với thành phần hạt lọt qua sàng 0,425 mm. + 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. 4.2.3 Cát gia cố xi măng 8% - Cát Các loại cát xay hoặc cát thiên nhiên thỏa mãn yêu cầu sau đều cỏ thể đều có thể dùng để gia cố với xi măng: - Cát có thể có nguồn gốc hình thành khác nhau như cát tàn tích, cát sườn tích, cát bồi tích (cát sông), cát biển cát gió và kể các loại nghiền nhân tạo. - Cát lẫn sỏi sạn: Các hạt lớn hơn 2mm chiếm trên 25% khối lượng cát. Kích cỡ lớn hơn 5mm chiếm tỉ lệ dưới 10% khối lượng cát và kích cỡ lớn nhất không quá 50mm. - Cát to: Cỡ hạt lớn hơn 0.5mm chiếm trên 50% - Cát vừa: Cỡ hạt lớn hơn 0.25mm chiếm trên 50 - Cát nhỏ: Cỡ hạt lớn hơn 0.1mm chiếm trên 75% - Cát bụi: Cỡ hạt lớn hơn 0.1mm chiếm dưới 75 % nhưng không chứa các hạt sẻ bằng hoặc nhỏ hơn 0.005mm. - Hàm lượng mùn hữu cơ 6, tổng lượng muối trong cát <4% (trong đó thành phần muối sun phát <2%) và hàm lượng thạch cao <10%. - Xi măng - Dùng các loại xi măng pooc lăng thông thường có các đặc trưng kỹ thuật phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định ở tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành. - Không nên dùng xi măng mác cao có cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày lớn hơn 400daN/cm2 hoặc nhỏ hơn 300dan/cm2. Có thể dùng ximăng địa phương mác thấp để gia cố làm lớp móng dưới trong kết cấu áo đường. - Lượng xi măng tối thiểu là 6% và tối đa là 12% tính theo khối lượng cốt liệu kho. - Xi măng phải có thời gian bắt đầu ninh kết tối thiểu là 120 phút và càng chậm càng tốt. - Nước - Không có váng dầu hoặc mỡ. - Không có màu. - Lượng hợp chất hữu cơ không vượt quá 15mg/l. - Có độ PH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12.5. - Lượng muối hòa tan không lớn hơn 2000mg/l. - Lượng ion sun fát không lớn hơn 600mg/l. - Lượng ion clo không lớn hơn 350mg/l. - Lượng cặn không tan không lớn hơn 200mg/l. - Cát gia cố xi măng - Cường độ cát gia cố xi măng phải đạt các trị số tối thiểu sau: Vị trí các lớp kết cấu cát gia cố xi măng Cường độ giới hạn yêu cầu (daN/cm2) Chịu nén ở 28 ngày tuổi Chịu ép chẻ ở 28 ngày tuổi Lớp móng trên của KCAĐ cấp cao, và lớp mặt có láng nhựa 30 3.5 Lớp móng dưới của KCAĐ cấp cao 20 2.5 Trong các trường hợp khác 10 1.2 - Mẫu nén hình trụ có đường kính 152mm, cao 117mm và được tạo mẫu ở độ ẩm tốt nhất với dung trọng khô lớn nhất theo phương pháp đầm nén bằng công cải tiến trong cối cỡ lớn theo tiêu chuẩn AASHTO T180-90, sau đó được bảo dưỡng bằng cách ủ mạt cưa và tưới ẩm thường xuyên cho đến lúc thí nghiệm. Trước khi nén mẫu phải được ngâm bão hòa nước trong 3 ngày đêm (ngày đầu tiên ngâm 1/3 chiều cao mẫu, 2 ngày sau ngâm ngập mẫu) và sau đó nén với tốc độ nén 3mm/phút. - Khi kiểm tra nghiệm thu , các mẫu khoan lấy tại hiện trường phải dùng laọi có đường kính d = 101mm trở lên và chiều cao mẫu h≥d. Khi nén kiểm tra cường độ kết quả nén được nhân với hệ số 1.07; 1.09; 1.12; 1.14 và 1.18 tương ứng với tỉ số h/d của mẫu là 1.0; 1.2; .4; 1.6 và 1.8. 4.3 Các yếu tố cần nghiệm thu sau khi thi công Việc thi công các lớp mặt đường phải tuân thủ theo đúng các yêu cầu, tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mỗi lớp. Trước, trong và sau khi thi công đều phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra các công tác, kiểm tra tình hình vật liệu và chất lượng thi công. 4.3.1. Đối với lớp móng dưới cát gia cố xi măng Nội dung kiểm tra: - Chiều rộng mặt đường, độ bằng phẳng, độ dốc ngang: kiểm tra 5 mặt cắt ngang trên 1km. - Chiều dày mặt đường độ chặt, cường độ 2000m2 khoan 2 tổ mẫu ngẩu nhiên. - Cao độ kiểm tra bằng máy thủy bình. - Cường độ mặt đường kiểm tra bằng phương pháp ép tĩnh. Các sai số cho phép: - Chiều rộng mặt đường: ±10cm - Chiều dày mặt đường: ±5cm - Cao độ mặt đường: -1,0cm, +0,5cm - Độ dốc ngang mặt đường và lề đường: không quá ±0,5cm - Độ bằng phẳng thử bằng thước 3m: không quá 10mm - Độ chặt: cục bộ -1% - Cường độ: cục bộ -5% - Mođuyn đàn hồi mặt đường: Ethực tế > Ethiết kế 4.3.2. Đối với lớp móng trên cấp phối đá dăm Nội dung kiểm tra: - Cao độ, độ dốc ngang, chiều rộng, chiều dày mặt đường: kiểm tra 20-40 mặt cắt trong 1km. - Độ bằng phẳng: kiểm tra 10 mặt cắt ngang trên 1km. - Độ chặt mặt đường kiểm tra bằng phương pháp rót cát 2-3 vị trí trên 7000m2. - Cường độ mặt đường: kiểm tra bằng phương pháp ép tĩnh. Các sai số cho phép: - Chiều rộng mặt đường: ±5cm - Chiều dày mặt đường: lớp móng trên không quá ±0,5cm - Cao độ mặt đường: lớp móng trên không quá ±0,5cm - Độ dốc ngang mặt đường và lề đường: không quá ±0,3-0,5% - Độ bằng phẳng thử bằng thước 3m: móng trên không quá 5mm - Độ chặt: kthực tế ≥ 0,98 - Mođuyn đàn hồi mặt đường: Ethực tế > Ethiết kế 4.3.3. Đới với lớp bê tông nhựa pôlime 4.3.3.1. Kích thước hình học Sai số cho phép của các đặc trưng hình học: TT Hạng mục Phương pháp Mật độ đo Sai số cho phép Quy định về tỷ lệ điểm đo đạt yêu cầu 1 Bề rộng Thước thép 50 m / mặt cắt - 5 cm Tổng số chỗ hẹp không quá 5% chiều dài đường 2 Độ dốc ngang Máy thuỷ bình 50 m / mặt cắt ≥ 95 % tổng số điểm đo - Đối với lớp dưới ± 0,005 - Đối với lớp trên ± 0,0025 3 Chiều dày Khoan lõi 2500 m2 (hoặc 330 m dài đường 2 làn xe) / 1 tổ 3 mẫu ≥ 95 % tổng số điểm đo, 5% còn lại không vượt quá 10 mm - Đối với lớp dưới ± 8% chiều dầy - Đối với lớp trên ± 5% chiều dầy 4 Cao độ Máy thuỷ bình 50 m/ điểm ≥ 95 % tổng số điểm đo, 5% còn lại sai số không vượt quá ±10 mm - Đối với lớp dưới - 10 mm + 5 mm - Đối với lớp trên ± 5 mm 4.3.3.2. Độ bằng phẳng mặt đường sử dụng thiết bị đo IRI để kiểm tra độ bằng phẳng. Trường hợp chiều dài đoạn thi công BTNP ≤ 1 km thì kiểm tra bằng thước 3 mét. Tiêu chuẩn nghiệm thu độ bằng phẳng: TT Hạng mục Phương pháp Mật độ đo Yêu cầu 1 Độ bằng phẳng IRI 22 TCN 277-01 Toàn bộ chiều dài, các làn xe ≤ 2,0 (m/km) 2 Độ bằng phẳng đo bằng thước 3 m (khi mặt đường có chiều dài ≤ 1 km) 22 TCN 16-79 50 m / mặt cắt 85% số khe hở không vượt quá 3mm, phần còn lại không quá 5mm 4.3.3.3. Độ nhám mặt đường Được đo theo phương pháp rắc cát. Đối với công trình cần độ nhám cao hơn thì dùng các biện pháp tạo nhám thích hợp. Tiêu chuẩn nghiệm thu độ nhám mặt đường: TT Hạng mục Phương pháp Mật độ đo Yêu cầu Tỷ lệ điểm đo đạt yêu cầu 1 Độ nhám mặt đường theo phương pháp rắc cát 22 TCN 278-01 100 m / mặt cắt ≥ 0,5 mm ≥ 95 % 4.3.3.4. Độ chặt lu lèn Hệ số độ chặt lu lèn (K) của các lớp BTNP sau khi thi công không được nhỏ hơn 0,98. K = gtn / go trong đó: gtn: Khối lượng thể tích trung bình của BTNP sau khi thi công ở hiện trường, g/cm3 (xác định trên mẫu khoan). go: Khối lượng thể tích trung bình của BTNP ở trạm trộn tương ứng với lý trình kiểm tra, g/cm3 (xác định trên mẫu đúc Marshall tại trạm trộn theo quy định tại Bảng 10 hoặc trên mẫu BTNP lấy từ các lý trình tương ứng được đúc chế bị lại). Mật độ kiểm tra: 2500 m2 mặt đường (hoặc 330 m dài đường 2 làn xe) / 1 tổ 3 mẫu khoan. 4.3.3.5. Thành phần cấp phối cốt liệu, hàm lượng nhựa lấy từ mẫu nguyên dạng ở mặt đường tương ứng với lý trình kiểm tra phải thoả mãn công thức chế tạo hỗn hợp BTNP đã được phê duyệt với sai số nằm trong quy định ở bảng dưới. Mật độ kiểm tra: 2500 m2 mặt đường (hoặc 330 m dài đường 2 làn xe) / 1 mẫu. Dung sai cho phép so với công thức chế tạo hỗn hợp bê tông nhựa polime: Chỉ tiêu Dung sai cho phép (%) 1. Cấp phối hạt cốt liệu Lượng lọt qua cỡ sàng ( mm ) Tương ứng với cỡ hạt lớn nhất ( Dmax) của mỗi loại BTNP 0 12,5 và lớn hơn ± 6 9,5 và 4,75 ± 5 2,36 và 1,18 ± 4 0,600 và 0,300 ± 3 0,150 và 0,075 ± 2 2. Hàm lượng nhựa ± 0,2 4.3.3.6. Độ ổn định ở 600C kiểm tra trên mẫu khoan (sử dụng mẫu khoan đã xác định chiều dầy và độ chặt) phải ≥ 80% giá trị độ ổn định quy định ở bảng “Yêu cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông nhựa polime”. Độ rỗng dư xác định từ mẫu khoan phải nằm trong giới hạn cho phép từ 3% đến 6%. 4.3.3.7. Sự dính bám giữa lớp BTNP với lớp dưới phải tốt, được đánh giá bằng mắt bằng cách nhận xét mẫu khoan. 4.3.3.8. Chất lượng các mối nối được đánh giá bằng mắt. Mối nối phải ngay thẳng, bằng phẳng, không rỗ mặt, không bị khấc, không có khe hở.