Bài Giảng Kỹ Thuật Thi Công Và Tổ Chức Thi Công Đường

1 Chƣơng 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƢỜNG 1 1 Các phƣơng pháp thi công nền đƣờng Khi lựa chọn phương pháp thi công nền đường phải căn cứ vào qui mô, tính chất công trình, thời hạn thi công, đi[.]

Chương 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG

1.1 Các phương pháp thi công nền đường

Khi lựa chọn phương pháp thi công nền đường phải căn cứ vào qui mô, tính chất công trình, thời hạn thi công, điều kiện thi công cụ thể: diện thi công, năng lực tài chính, máy móc, nhân vật lực Sau đây là các phương pháp thi công hiện đang được áp dựng trong xây dựng nền đường:

a.Thi công bằng thủ công

Dùng các dụng cụ thô sơ, công cụ cải tiến và dùng sức người để tiến hành công việc: đào, đắp, vận chuyển đất và đầm lèn Phương pháp này có năng suất lao động rất thấp, chất lượng công trình không cao và rất tốn công sức, nhân công mệt mỏi, thời gian thi công lâu nên giá thành xây dựng cao Thi công thủ công chỉ nên

áp dụng những nơi có diện thi công hẹp, máy móc không thể vào được, những nơi

có khối lượng rất ít, cự ly vận chuyển ngắn hay những công tác phụ

b.Thi công bằng máy

Dùng các loại máy móc: máy ủi, máy san, máy xúc, máy lu, ôtô, để tiển hành công việc xây dựng nền đường Đây là phương pháp chủ yếu trong thi công nền đường

Phương pháp này có năng suất lao động cao, chất lượng công trình đảm bảo, tốn rất ít công sức lao động, thời gian hoàn thành công trình nhanh và đảm bảo được tiến độ theo ý muốn nên giá thành xây dựng giảm Cần phải nâng cao tỉ lệ cơ giới hoá trong thi công xây dựng đường

Để có thể phát huy đầy đủ hiệu suất làm việc của máy (đặc biệt là các máy chính) thì phải chọn phối hợp một số loại máy dựa theo tính chất công trình và các điều kiện thi công để cùng hoàn thành nhiệm vụ thi công Việc phối hợp này được gọi

là thi công cơ giới hoá tổng hợp, hiện đại hoá thi công nền đường

c Thi công bằng thuốc nổ

Dùng năng lượng thuốc nổ để đào phá đất đá, sau đó dùng sức người hay sức máy

để tiến hành công tác hoàn thiện nền đường Phương pháp này có năng suất lao động cao, thời gian thi công nhanh, có thể thi công trong mọi điều kiện địa hình, thời tiết và mọi loại đất đá Thi công không đòi hỏi nhiều nhân lực, máy móc Tuy nhiên giá thành thi công cao (do phải mua thuốc nổ), đất đá mái ta luy bị ảnh hưởng do nổ phá nên dễ bị trượt sụt sau này và vấn đề an toàn lao động trong thi

công Do vậy phương pháp này thường áp dụng những nơi cần đào phá đá, đất cứng có khối lượng lớn hay khi yêu cầu thời gian thi công nhanh (mở đường chiến lược, đường quân sự)

d Thi công bằng thuỷ lực

Lợi dụng sức nước, dùng máy phun nước xói vào đất làm cho đất rời rạc, hoà tan vào với nước Đất chảy theo dòng nước chảy tới nơi cần đắp Ở đó, cho tốc độ dòng chảy giảm, các hạt đất sẽ lắng đọng xuống, đắp thành nền đường hay đống đất bỏ theo yêu cầu kích thước đã định trước Như vây, với phương pháp này: công tác đào và vận chuyền đều nhờ sức nước

So sánh với các phương pháp thi công khác thì thi công bằng thuỷ lực có ưu điểm lớn là kinh phí xây dựng ít, nhân lực dùng không nhiều Toàn bộ quá trình có thể đạt trình độ tự động hoá cao, không cần đỏi hỏi máy đào, xe vận chuyển và đắp đất được đều đặn Tuy nhiên nó đỏi hỏi phải có một nguồn điện, nguồn nước lớn Phương pháp này có thể áp dụng để đào nền đường với các loại đất khác nhau, trừ:

đá, đất lẫn đá, đất lẫn nhiều rễ cây Khi dùng để đắp nền đường thì thích hợp với những loại đất thoát nước tốt, đặc biệt là cát

Với loại đất thoát nước khó thì thời gian lắng đọng, thời gian khô rất lâu, đất ẩm ướt nên rất khó đầm lèn đạt độ chặt yêu cầu Do vậy không dùng

Phương pháp này có thể đào đất trên mặt hay dước nước Nhưng vì đào dưới nước đòi hỏi thiết bị tương đối phức tạp (tầu hút) nên ít được sử dụng

1.2 Trình tự và nội dung thi công nền đường

1.2.1 Công tác chuẩn bị

a Công tác chuẩn bị về kỹ thuật:

Bao gồm các công tác sau:

+ Nghiên cứu kỹ hồ sơ thiết kế

+ Khôi phục, định vị lại tuyến

+ Thiết lập hệ thống cọc dấu

+ Xác định phạm vi thi công, giải toả, đền bù

+ Công tác lên ga, phóng dạng nền đường

+ Làm công trình thoát nước mặt trong phạm vi thi công

+ Làm đường tạm đưa máy móc vào công trường

+ Chuẩn bị bố trí mặt bằng công trường,

b Chuẩn bị về tổ chức

Bao gồm các công tác sau:

+ Tổ chức ban chỉ đạo thi công

+ Xây dựng lán trại thi công

+ Chuyển quân

+ Chuyển máy móc thiết bị

+ Công tác dân vận với địa phương, tìm hiểu phong tục tập quán của nhân dân,

1.2.2 Công tác chính

Bao gồm các công tác sau:

+ Xới đất, dọn dẹp mặt bằng thi công

+ Đào, đắp, vận chuyển đất Đầm chặt đất

+ Làm rãnh thoát nước, các công trình bảo vệ, chống đỡ

+ Công tác hoàn thiện: san phẳng bề mặt, tu sửa mái dốc ta luy,

+ Công tác kiểm tra, nghiệm thu công trình

Ở độ ẩm tốt nhất: nước trong đất ở dạng nước liên kết, khi đầm nén ở Wo thì đất khó thấm nước, nền đường ổn định hơn dưới tác dụng của nước

Khi màng nước bao bọc các hạt đất càng mỏng (ứng với độ ẩm nhỏ) thì cường độ của nó càng cao (do lực hút phân tử), khi màng nước càng dày thì cường độ của nó càng nhỏ và khả năng biến dạng của nó càng lớn Điều đó giải thích vì sao khi tăng công đầm nén lên thì độ ẩm giảm đi và độ chặt tăng lên, cũng như vì sao khi

độ ẩm của đất tăng lên thì cường độ kháng cắt, và môđun biến dạng của đất sẽ giảm xuống

+ Thay đổi công đầm nén bằng cách: thay đổi số lần đầm nén hoặc thay đổi tải trọng đầm nén Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể tăng số lần đầm nén để tăng công đầm nén vì giữa độ chặt và công đầm nén có quan hệ Logarit: nếu đất đã đạt được độ chặt nào đó thì dù có tăng số lần đầm nén lên nhiều độ chặt của đất cũng tăng không đáng kể Trong trường hợp này cần tăng tải trọng lu Ví dụ những con đường đất, người đi bộ qua lại nhiều năm, tạo ra một công đầm nén lớn làm cho một lớp mỏng ở trên rắn chắc lại, song nếu ô tô đi vào thì đường sẽ lún

- Thời gian tác dụng của phương tiện đầm nén: Cùng một loại đất, cùng một độ

ẩm, cùng một công đầm nén song tốc độ lu nhanh hay chậm thì hiệu quả đầm nén cũng sẽ khác nhau Tốc độ lu càng chậm thì thời gian tác dụng của tải trọng đầm nén càng lâu, sẽ khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn (nhất là với loại đất có tính nhớt cao như đất sét hay á sét), đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để hình thành cấu trúc mới trong nội bộ vật liệu có cường độ cao hơn Nhưng như vậy năng suất công tác của lu sẽ giảm

Ngược lại, tốc độ lu nhanh quá có thể gây nên hiện tượng lượn sóng trên bề mặt vật liệu (nhất là vật liệu dẻo khi chưa hình thành cường độ)

Do vậy tốc độ lu phải phù hợp với từng giai đoạn đầm nén: Trong giai đoạn đầu, vật liệu mới rải, nên dùng lu nhẹ với tốc độ chậm, sau đó tăng đàn lên khi vật liệu

đã chặt hơn Cuối cùng lại giảm tốc độ lu ở một số hành trình cuối cùng nhằm tạo điều kiện củng cố, hình thành cường độ cho lớp vật liệu đầm nén

- Phương tiện đầm nén: Mỗi loại phương tiện đầm nén khác nhau có những đặc trưng nhất định và phù hợp với những loại đất nhất định Nếu sử dụng đúng thì hiệu quả của công tác đầm nén sẽ cao Ví dụ: lu bánh lốp có diện tích tiếp xúc lớn hơn lu bánh cứng nên tốc độ lu có thể cao hơn mà vẫn đảm bảo thời gian tác dụng tải trọng tương đương Đây là một ưu điểm của lu lốp

Thành phần hạt của đất

- Ngoài độ ẩm ra, thành phần hạt của đất cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình đầm nén đất đắp

- Theo sự lớn nhỏ của hạt đất, người ta phân các hạt đất thành:

sẽ bị lún rất ít Điều đó cũng giải thích vì sao muốn cho đất có hàm lượng sét cao được ổn định thì phải tốn công lu lèn và phải đầm nén đến độ chặt yêu cầu cao

- Thành phần cấp phối của các hạt đất cũng ảnh hưởng đến tính ổn định của đất: + Nếu các hạt đất có kích thước gần bằng nhau, tỷ lệ khe hở trong đất sẽ lớn và khó lèn chặt (giả thiết khi đất chỉ gồm những hạt có đường kính bằng nhau thì khi nén chặt nhất, độ rỗng của nó là 26%)

+ Đất có thành phần cấp phối tốt (chặt, liên tục): sau khi đầm nén các hạt nhỏ sẽ chèn vào khe hở của các hạt lớn hình thành một cấu trúc chặt, ổn định

+ Thực tế đất gồm các hạt đường kính rất khác nhau nên sau khi đầm nén và dưới tác dụng của nhiều lần khô ẩm tuần hoàn, đất có khả năng đạt được độ chặt cao và

ổn định

Chiều dày lèn ép và cường độ của lớp vật liệu bên dưới

- Chiều dầy lèn ép không quá lớn để đảm bảo ứng suất do áp lực lu truyền xuống

đủ để khắc phục sức cản đầm nén ở mọi vị trí của lớp vật liệu Nhằm tránh hiện tượng khi lu lèn ở trên chặt nhưng ở dưới không chặt, bảo đảm hiệu quả đầm nén tương đối đồng đều từ trên xuống dưới Bề dày lèn ép lớn nhất phụ thuộc vào loại phương tiện đầm nén, theo tính chất của đất Việc lựa chọn được bề dày lèn ép hợp

lý không những để đảm bảo chất lượng đầm nén mà còn làm tốn ít công đầm nén nhất

- Bề dầy lèn ép không nhỏ quá để đảm bảo ứng suất do áp lực đầm nén truyền xuống đáy không lớn hơn khả năng chịu tải của tầng móng phía dưới

- Cường độ của lớp đất bên dưới cũng ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả của công tác đầm nén Nếu cường độ của lớp vật liệu bên dưới yếu, thì không tạo ra được

“hiệu ứng đe” để làm chặt lớp đất bên trên

1.2.2 Các phương pháp đầm nén

Trong xây dựng nền đường thường dùng các phương pháp đầm nén chủ yếu sau đây: lu, đầm, chấn động và phương pháp phối hợp giữa các hình thức đầm nén trên,

Phương pháp đầm nén nhờ lực tĩnh

- Nguyên tắc: dùng tải trọng tĩnh của bản thân lu để lèn ép làm cho đất chặt lại

- Đây là phương pháp đầm nén phổ biến hiện nay và được thực hiện bằng các loại

lu bánh cứng, lu bánh lốp và lu chân cừu

a Lu bánh cứng:Là loại lu xuất hiện sớm nhất được dùng để lu lèn cả với đất dính

và đất rời Là loại lu có áp lực lớn, chiều sâu tác dụng nhỏ do diện tiếp xúc bề mặt

lu lèn lớn, thời gian tác dụng của tải trọng bé

Áp lực cực đại của bánh lu truyền lên mặt đất không được vượt quá cường độ giới hạn của đất nhưng đồng thời phải rất gần với giới hạn đó Nếu áp lực quá lớn đất

sẽ trồi sang hai bên

- Hiệu quả đầm nén của lu được xác định thông qua:

+ Áp lực của lu tác dụng lên lớp vật liệu

+ Chiều sâu tác dụng của lu

+ Trị số áp lực cực đại dưới bánh lu có thể xác định theo công thức:

với Q là tải trọng tác dụng lên bánh lu, (kG)

b - Chiều dài của bánh lu, (cm)

R - Bán kính bánh lu, (cm)

E0 - Môđun biến dạng của đất, (kG/cm2)

+ Chiều sâu tác dụng của bánh lu:

Với đất dính: qR

W

W h

0 3 , 0

 , (cm) (3-2)

Với đất không dính: qR

W

W h

0 35 , 0

Q - Tải trọng tác dụng lên một bánh lu, (kG)

D - Đường kính của bánh lu, (cm)

Kc - Hệ số cứng của bánh lu, tra bảng phụ thuộc vào áp suất hơi

+ Ở cuối giai đoạn lu lèn áp suất hơi là cực đại:

0 max tb1 K , 5

 (3-7) Trong đó:

E - Môđun biến dạng của đất khi kết thúc lu lèn, (kG/cm2)

W Q H

 - Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất

Với lu lốp trên 20T lấy  = 0,3

Với lu lốp dưới 20T lấy  = 0,25

Ưu điểm:

+ Tốc độ cao: lu kéo theo 3-5km/h, loại lu tự hành có thể đạt được 20-25km/h + Năng suất làm việc cao

+ Chiều sâu tác dụng của lu lớn (có thể tới 45cm)

+ Có thể điều chỉnh được áp lực lu (thay đổi áp lực hơi và tải trọng)

+ Sự dính bám giữa lớp trên và lớp dưới khá tốt

+ Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp đất lớn và không thay đổi trong suốt quá trình

lu nên thời gian tác dụng của tải trọng lu lên lớp đất lớn hơn lu bánh thép do vậy khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn nhất là các loại đất có tính nhớt

Cấu tạo: Gồm có bánh thép + các vấu chân cừu

Khác với lu bánh cứng và lu bánh lốp, lu chân cừu có áp lực lu lớn có thể vựơt quá cường độ giới hạn của đất nhiều lần làm đất nằm trực tiếp dưới chân cừu bị biến dạng nghiêm trọng và chặt lại

Loại lu này thích hợp với các loại đất dính lẫn hòn, cục tảng lớn Chiều sâu tác dụng lớn Khi lu có một phần đất bị xới tơi (đất rời) hoặc để lại vệt chân cừu (đất dính)

- Ưu điểm:

+ Áp lực bề mặt rất lớn và chiều sâu ảnh hưởng lớn do áp suất nén tập trung ở các vấu chân cừu Do vậy độ chặt của đất khi dùng lu chân cừu cũng lớn hơn độ chặt của đất khi dùng lu bánh thép (khoảng 1.5 lần), độ chặt của lớp đất cũng đồng đều

từ trên xuống dưới, liên kết giữa các lớp đất cũng chặt chẽ

+ Cấu tạo đơn giản, năng suất đầm tương đối cao do có thể móc lu thành nhiều sơ

đồ khác nhau (nếu là lu không tự hành)

- Nhược điểm:

+ Khi đầm nén xong thì có một lớp đất mỏng ở trên mặt bị xới tơi ra (khoảng 4-6 cm) do ảnh hưởng của vấu chân cừu Vì vậy, phải dùng lu bánh thép để lu lại lớp đất này nhất là khi trời mưa hoặc trước khi ngừng thi công

- Phạm vi áp dụng: Lu chân cừu rất thích hợp với đầm nén đất dính, không thích hợp khi đầm nén đất ít dính nhất là đất rời

Số lần lu lèn cần thiết của chân cừu:

k

m F

Đầm thường được dùng ở vị trí hẹp, đầm lề đường, hai bên hông cống nhưng năng suất thấp Các bản đầm tự do có thể được thay thế bằng đầm bàn, đầm cóc ở những chỗ khối lượng ít, phân tán

Một số loại đầm

Khi chọn máy đầm thì xung lượng đơn vị của quá trình đầm phải lớn hơn xung lượng đơn vị giới hạn một giá trị nào đó, tuỳ theo loại đất thì đầm mới có giá trị Xung lượng đơn vị của một quá trình đầm xác định theo công thức:

gF

gH Q

+ Có chiều sâu ảnh hưởng lớn

+ Có thể dùng cho tất cả các loại đất mà không đòi hỏi chặt chẽ lắm: khô quá hoặc ướt quá đều có thể đầm được

- Nhược điểm:

+ Năng suất thấp

+ Giá thành cao

- Phạm vi áp dụng:

+ Dùng cho các công trình đòi hỏi chất lượng cao

+ Những nơi chật hẹp, không đủ diện thi công cho máy lu làm việc

+ Những nơi có nền yếu mà phải đắp lớp đất có chiều dày lớn

c Đầm đất bằng lu rung

Là loại dùng chấn động để đầm nén đất, thông qua các bộ thiết bị gây chấn động đặt trên bề mặt hoặc bên trong lớp đất Loại máy chấn động được sử dụng nhiều là loại lu chấn động, nó có 2 tác dụng vừa lu, vừa chấn động nên độ sâu đầm nén sâu hơn các lu phổ thông Nhưng với đất dính thì lực dính do các màng nước giữa các hạt đất sinh ra khi chấn động giảm rất ít, vì vậy sức kháng của đất khi chấn động giảm xuống không đáng kể, do đó hiệu quả đầm nén bằng chấn động rất thấp Do

đó máy chấn động thích hợp với loại đất rời

Phần lớn lu chấn động có lắp thiết bị điều chỉnh tần số và điều chỉnh biên độ, nhờ

đó có thể điều chỉnh cho thích hợp với các loại đất ở các giai đoạn đầm

- Nguyên tắc: Dưới tác dụng của lực rung do bộ phận gây rung gây ra, các hạt đất

bị dao động làm cho lực ma sát, lực dính giữa các hạt đất giảm, đồng thời dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, trọng lượng lu các hạt đất di chuyển theo hướng thẳng đứng và sắp xếp lại chặt chẽ hơn Bộ phận rung là các đĩa lệch tâm hoặc trục lệch tâm được gắn vào tang trống của lu bánh thép hoặc chân cừu

- Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào:

+ Không thích hợp với đất dính

+ Dễ ảnh hưởng đến các công trình lân cận

Kỹ thuật đầm nén

Quá trình lu lèn cần phải đảm bảo: trong quá trình đầu tiên nên dùng lu nhẹ trước

lu nặng sau vì cường độ của đất lúc bắt đầu lu nhỏ hơn so với lúc cuối, nếu dùng

lu nặng ngày thì sẽ làm phá hoại và ép đất trồi dưới bánh lu Cần phải lu chỗ thấp trước, cao sau để lớp vật liệu lu được nhanh chặt Để lớp vật liệu lu lèn không bị dồn đống cần phải lu chậm trước, nhanh sau

Khi bố trí sơ đồ lu trên hiện trường cần phải biết: chiều rộng vệt lu, chiều rộng dải đất cần lu lèn, chiều rộng vệt bánh lu Nguyên tắc lu: lu thấp trước, cao sau; vệt lu sau đè lên vệt lu trước một đoạn 20 – 30cm; số lần lu tác động lên mặt tương đối đồng đều

+ Sơ đồ lu: phải có được một sơ đồ lu lèn hợp lý:

- Lu phải đồng đều: mọi điểm trên khắp bề mặt đường đều được lu lèn với số lượt lu như nhau và đủ số lượt lu yêu cầu

- Vệt lu sau chồng lên vệt lu trước từ 15 – 20cm

Năng suất lu:

)(

t v

L n t v

L n t v

L n

LH p B TK

Trong đó:

T – Thời gian làm việc của một ca

Kt – Hệ số sử dụng thời gian

B – Chiều rộng dải đất cần lu

P – Chiều rộng của vệt lu đè lên vệt lu trước

L – Chiều dài đoạn thi công

H – Chiều dày lớp đất ở trạng thái chặt

n1, n2, n3 – Số lượt lu với tốc độ khác nhau tương ứng với tốc độ v1, v2, v3

t1, t2, t3 – Thời gian ứng với mỗi lần quay đầu

Chú ý: trong quá trình đầm nén đất cần:

Giữ đất ở độ ẩm gầnvới độ ẩm tốt nhất

Chú ý các thông số lu lèn:

+ Số lần lu: quyết định từ quy trình

+ Tốc độ lu: lu tĩnh 1,5 – 4 km/h

lu lốp 3 – 6 km/h

+ Dấu hiệu kết thúc lu: không còn vệt bánh lu, không bị lượn sóng

+ Tải trọng lu: không dùng một loại lu để thi công một đoạn nền

+ Đánh giá chất lượng lu lèn: độ chặt thực tế  độ chặt yêu cầu

Kiểm tra độ chặt đất đắp

- Trong quá trình đầm nén đất ta cần kiểm tra 2 chỉ tiêu sau:

+ Độ ẩm thực tế của đất: nhằm đảm bảo cho công tác đầm nén có hiệu quả khi đầm nén ở độ ẩm tốt nhất

+ Độ chặt thực tế của đất: để đơn vị thi công kiểm tra chất lượng đầm nén của đơn

vị mình và không thể thiếu khi tư vấn giám sát kiểm tra nghiệm thu

Đây là một công việc nhiều khi ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công và gây thiệt hại kinh tế cho nhà thầu Ví dụ là khi đắp xong một lớp đất dày 20cm, nhà thầu cần phải được tư vấn giám sát nghiệm thu độ chặt mới được thi công lớp tiếp theo Nếu vì lý do nào đó, hẹn sáng nghiệm thu nhưng chiều mới nghiệm thu được thì nhân công và máy móc đã phải chờ đợi nửa ngày công Vì vậy phải xác định chính xác, nhanh chóng để đảm bảo tiến độ thi công và có biện pháp xử lý kịp thời

* Phương pháp dao đai đốt cồn

- Dụng cụ thí nghiệm: dao đai (100cm3), dao, cân, bếp sấy hoặc cồn, búa đóng

- Tiến hành thí nghiệm: đặt dao đai lên mặt đất nơi định lấy mẫu kiểm tra để cho đầu vát nhọn xuống, úp mũ dao lên đầu kia rồi dùng búa đóng qua mũ dao để dao đai lún sâu vào đất cho đến khi mặt dao đai thấp hơn mặt đất Sau đó đào đất xung quanh dao đai, bứng dao đai và đất trong dao lên khỏi mặt đất, gọt phần đất thừa cho ngang bằng với mặt dao đai

Đem cân cả dao lẫn đất trong đó để tìm dung trọng ẩm:

V

P Pw

2

1 



Trong đó:

P1 – Trọng lượng của dao đai và đất ẩm, (g)

P2 – Trọng lượng của dao đai, (g)

g

g g

- Bộ phễu rót cát: bình chứa cát, thân phễu và đế định vị

- Bình chứa cát: Bình chứa cát có thể tích tối thiểu là 4,0 lít

- Phễu: làm bằng kim loại Cuống phễu có ren để lắp với bình chứa cát

- Đế định vị: là một tấm kim loại hình tròn (hoặc hình vuông) đáy phẳng Đế được khoét một lỗ tròn ở giữa với đường kính 165,1 mm, thành lỗ có gờ để có thể lắp

max



K

Ktt 

vừa với miệng phễu

- Cát chuẩn : là loại cát sạch, hạt cứng, khô, tơi

- Cân: cần có 2 chiếc cân Một chiếc cân có khả năng cân được đến 15 kg với độ

chính xác  1,0 g (để xác định khối lượng của mẫu từ hố đào) Một chiếc có khả năng cân được đến 1500 g với độ chính xác  0,01 g (để xác định độ ẩm mẫu)

- Tủ sấy: loại có bộ phận cảm biến nhiệt để có thể tự động duy trì nhiệt độ trong tủ

ở mức 110  5oC dùng để sấy khô mẫu

- Sàng: loại sàng mắt vuông, bao gồm 4 chiếc có kích cỡ 2,36, 1,18, 0,6 , 0,3 mm

để chế bị cát chuẩn và 2 sàng có kích cỡ là 4,75 mm và 19,0 mm để sàng hạt quá

cỡ

- Các loại dụng cụ khác: dao, cuốc nhỏ, đục, xẻng nhỏ, thìa, đinh to, xô có nắp

đậy, hộp đựng mẫu độ ẩm, chổi lông,…

- Đào hố đất có đường kính khoảng 15 cm qua lỗ thủng của đế định vị, chiều sâu

hố đào bằng chiều dày lớp vật liệu cần lu lèn dựng dao đào một hố nhỏ, thể tích khoảng 1000cm3 hố có thể tròn hoặc vuông nhưng miệng hố phải phẳng để phễu đậy kín được Dựng dao gọt vách hố cho nhẵn

- Vột hết đất trong hố, không để vương vải, đem cân được Mw (g)

- Lấy đất trong hố đem cân để xác định độ ẩm W (%): có thể dùng phương pháp sấy khô hoặc đốt cồn Lấy khoảng 50-80g bỏ vào hộp nhôm đem cân được g1(g), sau đó đậy nắp sấy khô hoặc đốt cồn đến khi khối lượng không đổi, đem cân g2(g) Khi đó độ ẩm của đất được xác định:

W =

0 2

0 2 0

(

g g

g g g g

g1 - Khối lượng của đất ẩm và hộp đựng (g)

g2 - Khối lượng của đất khô và hộp đựng(g)

g0 - Khối lượng hộp đựng (g)

- Lau sạch miệng lỗ thủng của đế định vị, úp miện phễu vào đế định vị và lắp theo yêu cầu Sau đó mở van cho cát chảy vào hố Khi cát dừng chảy, đóng van lại, nhấc bộ phễu rót cát ra

- Cân xác định khối lượng của bộ phễu và cát còn lại: B

γ - Khối lượng thể tích của cát (g/cm3)

+ Khối lượng thể tích tự nhiên được xác định:

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT THI CÔG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY

2.1 Nguyên tắc chọn máy

Khi thi công nền đường cần tiến hành các công tác: đào, xới, vận chuyển, san rải, đầm lèn, hoàn thiện nền đường phù hợp với thiết kế, cho nên nền đường phải dùng nhiều loại máy có tính năng khác nhau phối hợp với nhau để thực hiện các khâu công tác đó Trong các công tác này có công tác với khối lượng lớn như đào, đắp, vận chuyển và có công tác phụ với khối lượng nhỏ như xới, san, đầm nén, hoàn thiện, cho nên cần phải phân biệt máy chính và máy phụ Máy chính thực các khâu công tác chính, còn máy phụ thực hiện các khâu công tác phụ Khi chọn máy phải chọn máy chính trước, máy phụ sau trên nguyên tắc phải đảm bảo phát huy tối đa năng suất của máy chính

Khi chọn máy phải xét một cách tổng hợp tính chất công trình, điều kiện thi công và thiết bị máy móc hiện có, đồng thời phải tiến hành so sanh kinh tế kỹ thuật

* Tính chất công trình:

Tính chất công trình bao gồm: loại nền đường (đào hay đắp), chiều cao đào

đắp, cự ly vận chuyển, khối lượng đào đắp và thời gian thi công

Khi việc thi công công trình đã xác định thì thời hạn thi công có tác dụng quan trọng đối với việc chọn máy Để đảm bảo năng suất cao, nên chọn loại máy có công suất lớn, năng suất cao, thiết bị tốt Nhưng nếu khối lượng công việc ít thì nên dùng máy có công suất nhỏ nếu không sẽ không tận dụng khả năng làm việc của máy Nếu khối lượng công tác lớn, tập trung thì phải dùng những máy có công suất cao

Chiều cao đào đắp có ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành xây dựng, cho nên khi chiều cao đào đắp khác nhau thì dùng các loại máy móc khác nhau Thông thường khi chiều cao nền đường h<0.75m thì dùng máy san, h<1.5m thì dùng máy ủi, h>1.5m thì dùng máy xúc chuyển Nhưng nếu nền đường dài, chiều cao đắp mỗi nơi một khác nhau, nếu căn cứ vào quy định trên thì cứ một đoạn ngắn lại phải thay đổi máy, phải điều động máy luôn không hợp lý Trong trường hợp này phải căn cứ vào loại máy có khả năng làm được khối lượng lớn các công việc mà chọn cho từng đoạn dài

Cự ly vận chuyển cũng cú ảnh hưởng lớn tới năng suất làm việc và giá thành

xây dựng Ví dụ: khi cự ly vận chuyển L<100m: dùng máy ủi, L<500m: dùng máy xúc chuyển cụng suất nhỏ (3-6m3) hoặc L<1000m: dùng máy xúc chuyển có thể tích thùng lớn, L>1000m: dùng máy xúc kết hợp với ôtô vận chuyển

* Điều kiện thi công:

Điều kiện thi công bao gồm: loại đất, địa chất thủy văn, điều kiện thoát nước mặt, điều kiện vận chuyển , điều kiện khí hậu (mưa, nắng, gió, nhiệt độ, sương mù ) và điều kiện cung cấp vật liệu cho máy làm việc

Điều kiện thi công có ảnh hưởng rất lớn đến việc chọn máy nhất là đối với máy chính Ví dụ khi thi công nền đào, nếu gặp đất sét lẫn đá hay đất tương đối cứng có thể dùng máy đào Máy xúc chuyển chỉ có thể thi công đất cứng với năng suất cao sau khi đã được xới tơi Hoặc với công tác đào đất ngập nước, dùng máy đào gầu dây là thích hợp hơn các loại máy khác

Trong cùng một điều kiện thi công và tính chất công trình là như nhau, có thể

có nhiều phương án chọn máy khác nhau thì phải tiến hành so sánh kinh tế để lựa chọn phương án tốt nhất

* Khi chọn máy cần chú ý tới việc giảm số lượng loại máy khác nhau và dùng máy làm được nhiều công việc khác nhau trong cùng một đội máy để tiện cho việc cung cấp nhiên liệu Nên chú ý chọn máy sao cho chỉ cần lắp thêm thiết bị phụ là

có khả năng làm được các công tác khác nhau, ví dụ máy ủi có thể đào, đắp, vận chuyển, san đất trong vòng 100m, đồng thời có thể dùng làm máy kéo, lắp thêm thiết bị phụ là có thể san được taluy Trường hợp không đủ loại máy có thể căn cứ vào tốc độ thi công yêu cầu, máy móc hiện có mà tổ chức sử dụng hợp lý

* Khi sử dụng máy thì phải tìm mọi biện pháp để máy làm việc với năng suất cao nhất

Năng suất của máy trong một ca có thể xác định theo công thức tổng quát sau:

t

Q TK

(m3, m2)

t – Thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q

B¶ng 2-1: Ph¹m vi sö dông cña mét sè lo¹i m¸y

Loại máy Công tác chuẩn bị Công tác làm đất Công việc khác

Máy ủi - Làm đường tam

- Tăng sức kéo cho máy khác

- Đào nền đường sâu

Máy xới - Xới mặt đường cũ

- Ngả cây, nhổ gốc,

rẫy bụi cây nhỏ

- Xới trước các loại đất cứng để tăng năng xuất cho các loại máy

trên 500m

- Đào hố, đào hào

- Đào đất dưới nước

Từ công thức trên, muốn nâng cao năng suất phải:

- Tăng số ca làm việc trong một ngày để tăng năng suất làm việc trong một ngày (2 hoăc 3 ca)

- Tăng hệ số sử dụng thời gian Kt , thông thường người ta nên tận dụng tối đa thời gian làm việc của máy thi công để tăng hiệu suất làm việc ca máy trong một thời gian, có thể có các biện pháp sau:

+ Phải bảo dưỡng, sửa chữa và cung cấp vật tư, kỹ thuật tốt, bảo đảm máy móc làm việc ở trạng thái bình thường, tận dụng thời gian làm việc ca máy

+ Bố trí mặt bằng tập kết máy móc hợp lý, gần công trường thi công nhằm làm giảm thời gian đi và về của máy

- Tăng khối lượng công việc hoàn thành được trong một chu kỳ làm việc Q, giá trị này càng lớn thì năng suất máy càng lớn, vì vậy cần căn cứ vào khối lượng thi công thực tế để lựa chọn máy có năng suất phù hợp đồng thời với mỗi loại máy

có thể lắp thêm các thiết bị phụ trợ để làm giảm rơi vãi trong quá trình làm việc

- Rút ngắng thời gian của một chu kỳ làm việc để hoàn thành khối lượng công việc Q, muốn tăng năng suất thì phải cố găng làm giảm thời gian làm việc của một chu kù bằng cách:

+ Công nhân lái máy cần được huấn luyện thành thạo, có kỹ thuật cao

+ Nâng cao tinh thần trách nhiệm của người lái máy

+ Xác định phương pháp thi công hợp lý

+ Chọn sơ đồ làm việc của máy hợp lý

Bảng 2-2: Chọn máy chính máy phụ trong công tác làm đất

Cự ly vận chuyển (m)

Loại đất

+ Lu bánh nhẵn, bánh lốp, hoặc nhân lực (đè lu lên)

Nền đắp từ

hai bên rãnh

vào

Tới 0,75

30-50 Không

có đá

+ San tự hành hay kéo theo + Máy ủi( để đào, vận chuyển đất)

+ Máy ủi hoặc máy san (để san đất)

+ Lu bánh lốp hoặc con lăn kéo theo máy ủi ( để lu lên đất)

+ Máy ủi hoặc máy san để san đất

+ Các loại lu như trên (để lu lèn đất)

100-300 Không

có đá

+ Máy ủi hoặc xúc chuyển (để đào và vận chuyển và san

+ Các

300-500 Không

có đá

- Xúc chuyển kéo theo hoặc xúc chuyển tự hành hoặc máy

ủi lắp thêm tấm chắn ở lưỡi(để đào và vận

chuyển đất

+ Máy ủi vạn

năng (để san đất

và sửa đường cho máy xúc chuyển)

+Các loại lu như trên

ủi lắp thêm tấm chắn ở lưỡi(để đào và vận chuyển đất

- Máy ủi( để đẩy sau cho xúc chuyển)

+ Máy ủi vạn

năng (để san đất

và sửa đường cho máy xúc chuyển)

>1000 Nt - Máy đào 1 gầu

dung tích 1m3 để đào

0,5 Ô tô ben(đê vận chuyển)

- Máy ủi (để san đất và sửa đường)

- Các loại lu như trên

Tới 300 Có lẫn

đá

-Máy ủi ( để đào

và vận chuyển) -Máy ủi lắp thêm một tấm chắn( để vận chuyển tiếp nếu

cự ly >=100)

- Máy hơi ép và máy khoan (để

hỗ trỡ khi gặp

đá

- Các loại lu như trên

- xe Goong hoặc máy kéo bánh lốp có rơ mooc hoặc ôtô ben để vận chuyển

- Máy hơi ép và búa khoan( để

hỗ trợ khi gặp đá)

- Các loại lu như trên

Nền nửa đào

Không lẫn đá

Máy ủi hoặc san

tự hành ( để đào

và vân chuyển san đất)

Các loại lu như trên

+ Chiều cao đào nhỏ : Hđ ≤ 0.75m

Dùng máy ủi đào và đổ đất về một phía ( về phía nào thuận lợi để đổ đất) hoặc 2 phía để giảm cự ly vận chuyển

Hình 2-20: Máy ủi đào và đổ đất về một bên hoặc hai bên đỉnh ta luy + Khi độ dốc ngang lớn hơn (> 5%) , đào đổ đất ngang sang phía thấp

Đống đất để phải cách xa đỉnh taluy đào ≥ 5m và có mái dốc ra ngoài Khi độ dốc ngang lớn cứ 50 – 60m mở ra một lối về phía thấp để đẩy đất ra ngoài

Hình 2-21: Máy ủi đào và đổ đất về phía thấp Trường hợp khi:

+ Địa hình dốc : is = 5%- 30%

+ Chiều cao đào lớn : Hđ = 1.5m- 3m

Phần đất đào 1,5m bên trên thi công như thông thường; phần đất đào phía dưới cần phá taluy đào sườn dốc thấp làm cửa đẩy đất ra ngoài, tránh cho máy phải lên dốc quá lớn để đẩy đất Cửa đẩy đất cũng là vị trí thoát nước trong quá trình thi công cũng như khai thác đường sau này

Hình 2-22: Máy ủi đào và đổ đất khi chiều cao đào lớn

- Đào chuyển dọc

+ Máy ủi đào ở nền đường đào chuyển đất sang 2 bên hoặc một bên, lợi dụng đất đào chuyển dọc để đắp nền đường

+ Nếu cự ly vận chuyển L  100 m thì dùng máy ủi chuyển luôn

+ Để tăng năng suất ngoài việc lợi dụng các bờ đất có thể dùng phương pháp ủi dồn đống, máy ủi đào đất 3-4 lần và ủi dồn tập chung vào 1 chỗ rồi 1 lần đẩy vào nơi đắp

Phương pháp này áp dụng ở nơi dốc rất có hiệu quả Ưu điểm của nó là tận dụng công suất của máy khi vận chuyển đất, tăng được khối lượng đất, rút ngắn thời gian cho một chu kỳ

Hình 2-23: Sơ đồ đào nền đường theo kiểu đổ dồn đống b) Đào nền trên sườn dốc:

Mặt cắt ngang thiết kết nền đường trên sườn dốc thường là mặt cắt ngang đào hình chữ L hay nửa đào nửa đắp Do đó máy ủi thi công nền đào trên sườn dốc thuận tiện hơn các máy khác nên nó thường đóng vai trò là máy chủ đạo

Để thi công trên sườn dốc có thể sử dụng máy ủi thường hay máy ủi vạn năng Máy ủi vạn năng có ưu điểm hơn vì có thể vừa đào vừa chuyển đất sang ngang Khi thi công nền đào trên sườn dốc thì thường đặt chéo lưỡi ủi để máy chạy dọc và chuyển đất ngang về cuối dốc Trước hết làm đường cho máy leo tới đỉnh của nền đào rồi tiến hành đào từng bậc trên toàn chiều dài của đoạn thi công Chiều rộng của đoạn phải đảm bảo cho máy làm việc an toàn và trong trạng thái bình thường Chú ý: + Không đổ đất thừa để đắp sông suối

+ Đào đến đâu tiến hành hoàn thiện mái taluy đến đấy

+ Khi vách cao tiến hành thi công theo tầng

2.2.2 Xây dựng nền đường đào chữ U bằng máy xúc chuyển

Trường hợp 1:

- Chiều cao đào nhỏ, Hđào ≤ 1,5m, chiều rộng nền đường lớn, ta dùng sơ đồ elip ngang

Hình 2-24a: Máy xúc chuyển đào nền chữ U theo sơ đồ elíp ngang

2.2.3 Xây dựng nền đường đào bằng máy đào

Các nền đào nông (dưới 6m) khi đất đồng nhất theo hướng ngang hoặc hướng

dọc thì dùng máy đào đào ngang đến cao độ thiết kế Phương pháp đào như vậy gọi là đào ngang (hình a)

Với nền đào sâu (trên 6m) thì đào theo cấp (hình b) Phương pháp này áp dụng khi loại đất thay đổi theo chiều thẳng đứng Việc đào nền đường có thể tiến hành theo hướng ngang (hình c) hoặc hướng dọc (hình d) Đào theo hướng ngang dùng cho các nền đào ngắn và rộng, đào theo hướng dọc dùng với nền đào dài, có thể tiến hành đào với diện thi công lớn, khi cần có thể dùng nhiều máy đào

d)c)

TÇng IITÇng I

19 1518 1417 13

16

7891012

Hình 2-26: Đắp nền từ thùng đấu bằng máy san

b Dùng máy ủi để đắp khi chiều cao đắp từ 1 – 1,5m Thùng đấu có thể chọn 2 bên hoặc 1 bên tuỳ theo địa hình để quyết định Khi lấy đất từ thùng đấu để đắp có

+ Khi lấy đất từ 2 thùng đấu đắp xen kẽ đất 2 thùng đầu vào nền đường

+ Đảm bảo thoát nước tốt trong khu vực thi công cả trên nền đắp và ở thùng đấu + Khi lấy đất thùng đấu phải đào bỏ lớp đất hữu cơ hoa màu và hoàn trả đất màu cho dân

+ Vị trí thùng đầu cách chân taluy tối thiểu 2m

+ Ưu tiên lấy đất ở thùng đấu phía dốc

Đắp nền từ 2 thùng đấu

Đắp nền từ 1 thùng đấu

32

1

321

IIIIII

1/3

II

Hỡnh 2-27: Đắp nền từ thựng đấu bằng mỏy ủi

- Đắp đổ từng đống: đổ đất thành từng đống ộp chặt vào nhau, cú chiều cao mỗi lớp 0,7 – 1m, cỏch này ớt phự hợp vỡ đầm lốn khú đều, tốn cụng lu , ớt sử dụng

c Dựng mỏy xỳc chuyển để đắp (h>1,5m):

- Chia thành từng đoạn để đắp, đoạn nối tiếp để mỏy lờn xuống sẽ đắp sau Chiều dài mỗi đoạn đắp (Lđ) phụ thuộc vào: chiều cao nền đắp, số lượng mỏy xỳc chuyển, cự ly đào và vận chuyển

+ Khi H < 4m: đắp thành 1 tầng, Lđ = 50 – 60m

50 - 60m

1 2

1

Hình 2-28a: Phân đoạn nền đường đắp khi chiều cao đắp nhỏ

+ Khi H > 4m: đắp thành 2 tầng Tầng 1, chiều dài mỗi đoạn Lđ = 50 – 60m

Tầng 2, chiều dài mỗi đoạn Lđ = 100 – 120m

Trắc ngang đoạn đắpHỡnh 2-29: Cỏch đắp đất trờn từng đoạn

Ưu điểm: đất được đầm nộn tốt

Nhược điểm: khụng lợi dụng được việc xuống dốc để đổ đất

+ Đắp kộo dài dần: theo cỏch đắp này, đất được kộo dài theo trục đường và nền đường được nõng cao dần lờn Dựng cỏch này cú thể lợi dụng xuống dốc để đổ đất

ở nơi dốc cú thể đắp ở phớa cao sang thấp, nơi bằng phẳng cú thể kộo dài 1 đầu hoặc 2 đầu

- Đắp ở chỗ nối: mỏy chạy từ 2 bờn đổ đất vào 1/2 đường chỗ nối rồi quay đầu xuống đi lấy đất Đắp tiếp nửa cũn lại bằng cỏch lợi dụng dốc để đổ đất Hoặc cú thể dựng mỏy chuẩn bị đất ở 2 đầu rồi dựng mỏy ủi và mỏy san để đắp

1

2 đuờng ở chỗ nối

Hỡnh 2-30: Cỏch đắp đất chỗ nối tiếp

Khi lấy đất từ thùng đấu, máy xúc chuyển có thể chạy theo các sơ đồ sau:

Chạy theo hình elip

Hình 2-31a: Máy xúc chuyển chạy theo sơ đồ elíp

Chạy theo hình số 8

Hình 2-31b: Máy xúc chuyển chạy theo sơ đồ số 8 Chạy theo hình xoắn ốc: lấy đất từ 2 bên thùng đấu Thích hợp khi nền đắp thấp, lợi dụng được máy chạy để đầm nén

Hình 2-31c: Máy xúc chuyển chạy theo sơ đồ hình xoắn ốc

Chạy theo hình chữ chi: áp dụng cho địa hình bằng phẳng và đoạn thi công dài

Hình 2-31d: Máy xúc chuyển chạy theo sơ đồ chữ chi

d Dùng máy đào

Áp dụng: khi chiều cao đắp lớn, những nơi địa hình không thuận lợi cho di chuyển máy

Máy đào đứng đào và quay ngang đắp Bán kính quay đổ ngang đảm bảo lớn hơn

cự ly điều phối ngang

Hình 2-32: Đắp nền đường bằng máy đào

2.3.2 Lấy đất dọc tuyến để đắp

Tuỳ theo cự ly vận chuyển đất mà chọn hình thức đắp:

- Nếu cự ly vận chuyển dưới 100m thì dùng máy ủi để đắp như đã nói ở phần đào vận chuyển dọc

- Khi lấy đất từ nền đào đắp nền đường, cự ly vận chuyển 100 – 500m, người ta dùng máy xúc chuyển tự hành để thi công, máy phải đào, vận chuyển theo chiều dọc để đắp theo các phương án sau:

+ Từ một đoạn đào để đắp một đoạn đường: dùng sơ đồ hình elíp

Hình 2-33c: Đắp hai đoạn đường từ một đoạn đào

- Khi cự ly vận chuyển dọc lớn: người ta thường dùng máy đào khai thác đất, ôtô tự đổ để vận chuyển, máy san để san đất và lu lèn Đây là trường hợp phổ biến trong xây dựng đường hiện nay Để đảm bảo năng suất của nhóm máy người ta tổ chức theo hình thức dây chuyền Chia các lớp đắp ở nền đường thành từng đoạn: đoạn đổ đất và san, đoạn đầm lèn, cứ như vậy cho hết đoạn cần đắp