Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho công trình mở rộng sân đỗ máy bay cảng hàng không quốc tế tân sơn nhất

- Mặt đường cứng: mặt đường sử dụng các tấm bê tông xi măng, bê tông cốt thép liên tục hoặc không liên tục, các tấm bê tông cốt thép dự ứng lực, với cường độ bê tông lớn, độ cứng lớn.. 1

Tính cấp thiết của đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế hàng đầu của Việt Nam, với cơ sở hạ tầng phát triển và tiềm năng du lịch lớn Sự gia tăng nhanh chóng của nhu cầu vận chuyển hàng không đã tạo cơ hội đầu tư lớn cho Cảng HKQT Tân Sơn Nhất, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế và xã hội không chỉ cho thành phố mà còn cho toàn quốc.

Nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hóa tại Cảng HKQT Tân Sơn Nhất đang gia tăng mạnh mẽ, trong khi sân đỗ máy bay hiện tại chỉ có sức chứa 40 máy bay và khu vực sân đỗ phía Tây chỉ có 19 vị trí với một lối vào duy nhất Nhiều khu vực sân đỗ được xây dựng từ những năm 1970 đã xuống cấp, với bề mặt bê tông nứt nẻ và chỉ có khả năng tiếp nhận máy bay nhỏ Hiện tại, sân đỗ máy bay tại CHK Tân Sơn Nhất đang quá tải với 380 lượt/ngày, dẫn đến tình trạng kẹt cứng và chậm chuyến bay Do đó, việc đầu tư sửa chữa, cải tạo và mở rộng sân đỗ là cần thiết và cấp bách.

Cảng HKQT Tân Sơn Nhất là một yếu tố then chốt trong chiến lược phát triển kinh tế và bảo vệ bầu trời Tổ quốc Việc hiện đại hóa Cảng HKQT Tân Sơn Nhất không chỉ là nguyện vọng của các cấp, các ngành mà còn đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế của thành phố.

Hồ Chí Minh nói riêng và của cả nước nói chung

Việc lựa chọn loại mặt đường phù hợp là rất quan trọng cho công trình "Mở rộng sân đỗ máy bay - Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất" Cần xem xét các yếu tố như tính chất khai thác của cảng, đặc điểm địa lý, chế độ thủy nhiệt, tình hình sử dụng vật liệu tại tỉnh Hồ Chí Minh, cũng như điều kiện và yêu cầu về tiến độ thi công Nghiên cứu kỹ lưỡng sẽ giúp đảm bảo đáp ứng các yêu cầu và mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mặc dù nhiều loại kết cấu mặt đường như bê tông nhựa, láng nhựa và thấm nhập nhựa đang được sử dụng tại Việt Nam, nhưng chúng vẫn chưa đạt hiệu quả kinh tế cao, có tuổi thọ thấp và dễ bị hư hỏng Nguyên nhân chính là do điều kiện tự nhiên khắc nghiệt và sự thay đổi của chế độ thủy nhiệt Do đó, cần nghiên cứu phát triển loại mặt đường mới để khắc phục tình trạng này Hiện nay, nhiều cảng hàng không đang chuyển sang sử dụng bê tông nhựa polymer hoặc bê tông xi măng đổ tại chỗ để nâng cao tuổi thọ và chất lượng Mặc dù chi phí xây dựng loại mặt đường này không thấp hơn bê tông cốt thép dự ứng lực, nhưng tuổi thọ lại ngắn hơn Vì vậy, xây dựng đường bê tông cốt thép dự ứng lực là giải pháp phù hợp cho điều kiện Việt Nam, đặc biệt cho khu vực mở rộng sân đỗ máy bay tại Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất, mang lại hiệu quả kinh tế cao và đảm bảo chất lượng.

Phương pháp nghiên cứu

Để đánh giá hiệu quả kinh tế của đường bê tông cốt thép dự ứng lực, cần áp dụng phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với các số liệu thu thập được.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất có vị trí chiến lược quan trọng, nằm trên các trục giao thông hàng không chính Đông - Tây và Nam - Bắc, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động hàng không dân dụng Đây là cửa ngõ giao thương của thành phố Hồ Chí Minh với các nền kinh tế toàn cầu, đồng thời là điểm dừng lý tưởng trong mạng lưới đường bay từ Châu Âu, Nam Á đến Đông Nam Á, Đông Bắc, Bắc Á và khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.

Cảng Hàng không Quốc tế Tân Sơn Nhất, cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh 6,5 km về phía Tây Bắc, là sân bay quốc tế chính của khu vực phía Nam Việt Nam Được quản lý bởi Tổng Công ty Cảng Hàng không Việt Nam, Tân Sơn Nhất đóng vai trò quan trọng như một cửa ngõ và đầu mối giao thông hàng không không chỉ cho khu vực phía Nam mà còn cho toàn quốc.

Sân bay Tân Sơn Nhất, được xây dựng bởi Pháp vào cuối những năm 40 của thế kỷ XX, đã trải qua quá trình cải tạo và nâng cấp bởi Mỹ vào khoảng năm 1970, trở thành một trong những cảng hàng không lớn nhất Đông Nam Á với tổng diện tích khoảng 1.500ha Sau giải phóng 30/04/1975, sân bay được quân chủng Phòng không - Không quân tiếp quản để phục vụ cho cả hàng không dân dụng và quân sự.

Sau khi cải tạo và nâng cấp, hai đường cất hạ cánh hiện có khả năng tiếp nhận an toàn máy bay B747-400 và tương đương Hệ thống sân đậu hàng không dân dụng bao gồm 40 vị trí đỗ máy bay Nhà ga hành khách quốc tế mới được xây dựng với trang thiết bị hiện đại, có công suất 10 triệu khách/năm, đã đi vào hoạt động từ tháng 09/2007, trong khi nhà ga nội địa có công suất khoảng 9 triệu khách/năm.

Trong những năm gần đây, Việt Nam đã trở thành một trong những nền kinh tế phát triển nhanh nhất Châu Á, chỉ sau Trung Quốc và Ấn Độ, với mức tăng trưởng trên 8% Chính sách hội nhập quốc tế và mở cửa đã tạo động lực cho nền kinh tế, giúp Việt Nam trở thành trung tâm công nghiệp và dịch vụ quan trọng ở châu Á Những yếu tố này đã tạo điều kiện cho tất cả các lĩnh vực, bao gồm hàng không dân dụng, phát triển nhanh chóng, mạnh mẽ và bền vững.

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và khu vực hóa nền kinh tế, các doanh nghiệp Việt Nam đang tích cực mở rộng thị trường và hợp tác với đối tác nước ngoài Ngành hàng không dân dụng, với khả năng vận chuyển 65% khách nội địa và 97% khách quốc tế, đóng vai trò chủ lực trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.

Sân bay Tân Sơn Nhất, tọa lạc gần trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh, là cầu nối quan trọng giữa thành phố với các quốc gia trên thế giới và các trung tâm kinh tế khác như Hà Nội, Nha Trang, Hải Phòng, Đà Nẵng Sân bay này đóng vai trò thiết yếu trong việc thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển kinh tế của Thành phố Hồ Chí Minh cũng như sự phát triển chung của khu vực.

Sân bay Tân Sơn Nhất đóng vai trò quan trọng trong hệ thống sân bay quân sự quốc gia, phục vụ cho các nhiệm vụ huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu và thực hiện các hoạt động chiến đấu.

Nghiên cứu ứng dụng mặt đường BTCT DƯL cho dự án mở rộng sân đỗ máy bay tại Cảng HKQT Tân Sơn Nhất mang ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật và thực tiễn xây dựng công trình giao thông, đồng thời góp phần vào sự phát triển kinh tế hiện nay.

Kết cấu của luận văn

Nội dung của Luận văn gồm các phần sau :

- Chương 1: Tổng quan kết cấu áo đường cho đường tải trọng nặng;

- Chương 2: Tổng quan về dự án “Mở rộng sân đỗ máy bay - Cảng HKQT Tân Sơn Nhất”;

- Chương 3: Tính toán ứng dụng mặt đường BTCT DƯL cho công trình:

“Mở rộng sân đỗ máy bay - Cảng HKQT Tân Sơn Nhất”;

- Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO TẢI TRỌNG NẶNG 12

1.1 CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG HIỆN NAY 12

1.2 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 13

1.2.1 GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 13

1.2.2 ƯU ĐIỂM - KHUYẾT ĐIỂM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA 14

1.3 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG: 15

1.3.1 GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG: 15

1.3.2 PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN THẾ GIỚI: 15

1.3.3 PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BTXM Ở VIỆT NAM 19

1.4 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC: 20

1.4.1 GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 20

1.4.3 ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 24

TỔNG QUAN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO TẢI TRỌNG NẶNG

Mặt đường bê tông nhựa

1.2.1 Giới thiệu mặt đường Bê tông nhựa

Mặt đường bê tông nhựa là loại mặt đường phổ biến trong kết cấu áo đường mềm, được tạo thành từ hỗn hợp bê tông nhựa Hỗn hợp này bao gồm bê tông polyme và bê tông asphalt, kết hợp giữa đá và nhựa, với chất liên kết chủ yếu là bitum, một hợp chất hữu cơ từ dầu mỏ Cốt liệu khoáng vật thường sử dụng trong bê tông nhựa bao gồm đá xay, xỉ quặng xay, cát hoặc cát xay, cùng với bột khoáng.

Tùy thuộc vào yêu cầu và mục đích sử dụng, tỷ lệ hợp lý các thành phần bê tông nhựa sẽ được xác định và trộn thành một hỗn hợp đồng nhất Bê tông nhựa thường được chế tạo ở nhiệt độ khoảng 1630C, sử dụng nhựa có độ nhớt cao, với các loại nhựa đặc có độ kim lún từ 50-70 và 85-100, giúp tạo ra mặt đường có khả năng chống oxy hóa và chịu ảnh hưởng của thời tiết tốt, ít bị rạn nứt Thành phần bê tông nhựa chủ yếu là cốt liệu khoáng vật, chiếm hơn 90% khối lượng, trong khi nhựa chỉ chiếm từ 3-9%, ngoại trừ vữa nhựa bê tông nhựa dẻo có thể chứa tới 12% nhựa.

Áo đường mềm là thuật ngữ chỉ cấu trúc mềm của vật liệu làm áo đường, chủ yếu là mặt đường bê tông nhựa Khi xe cộ lưu thông, tải trọng sẽ được truyền xuống nền đất qua các lớp kết cấu, bao gồm tầng mặt và tầng móng Đối với mặt đường bê tông nhựa, diện truyền tải nhỏ dẫn đến tác động sâu hơn tới các lớp bên dưới.

Mặt đường bê tông nhựa có chi phí hợp lý và khả năng chịu tải lớn, nên được sử dụng rộng rãi trên các tuyến đường ở Việt Nam Tuy nhiên, với độ cứng thấp và tính ổn định kém trước môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và nước, mặt đường này thường gặp phải nhiều hư hỏng, ảnh hưởng đến các lớp móng bên dưới Các hư hỏng chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa cần được chú ý để đảm bảo an toàn và hiệu quả sử dụng.

Nứt: Nứt dọc, nứt phản ánh, nứt da cá sấu, nứt cạnh

Biến dạng: Lún vệt bánh xe, trồi-sụt nhựa

Bong tróc, bong bật, ổ gà

1.2.2 Ưu điểm - khuyết điểm mặt đường bê tông nhựa

- Về mặt kinh tế: Mặt đường bê tông nhựa có giá thành rẻ, không quá cao, thích hợp với điều kiện kinh tế còn hạn hẹp ở nước ta

Công nghệ chế tạo và thi công mặt đường bê tông nhựa tại Việt Nam đã được áp dụng và phát triển từ lâu, với các cơ quan và nhà thầu thi công đã nắm vững quy trình và kỹ thuật thi công hiệu quả.

- Về mặt giao thông: Mặt đường mềm có độ cứng thấp nên lưu thông êm thuận

Ở nhiệt độ thấp, mặt đường bê tông nhựa gần đạt đến nhiệt độ hóa cứng, dẫn đến việc kết cấu áo đường trở nên cứng và giòn, dễ bị gãy khi chịu tải trọng.

Ở nhiệt độ cao, kết cấu mặt đường bê tông nhựa trở nên mềm và dẻo, dẫn đến việc dễ bị biến dạng dưới tác động của tải trọng Điều này đặc biệt nghiêm trọng ở Việt Nam, nơi có khí hậu nhiệt đới với nền nhiệt cao, khiến cho kết cấu áo đường mềm càng trở nên không phù hợp.

Tuổi thọ bình quân của mặt đường áo đường thấp và độ bền kém, chủ yếu do ảnh hưởng của các yếu tố thủy nhiệt như nhiệt độ và độ ẩm Những yếu tố này khiến kết cấu áo đường nhanh chóng hư hỏng, dẫn đến độ bền khai thác không đạt yêu cầu.

- Chi phí duy tu, sửa chữa cao Vì kết cấu áo đường mềm có độ bền kém, dễ hư hỏng nên chi phí duy tu sửa chữa lớn

- Mặt đường mềm hấp thụ ánh sáng mạnh nên khi đi vào ban đêm giảm độ an toàn cho người và phương tiện tham gia giao thông.

Mặt đường bê tông xi măng

1.3.1 Giới thiệu mặt đường bê tông xi măng:

Mặt đường bê tông xi măng bao gồm các loại như bê tông xi măng đổ tại chỗ, bê tông xi măng cốt thép, bê tông xi măng cốt thép dự ứng lực và mặt đường tấm bê tông xi măng tự chèn Loại mặt đường này sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng, được tạo thành từ tỷ lệ các vật liệu như xi măng, cát, đá, nước và chất phụ gia (nếu có) Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, các tỷ lệ thành phần vật liệu có thể được điều chỉnh cho phù hợp.

Mặt đường bê tông xi măng đã được áp dụng rộng rãi trên nhiều tuyến đường trên thế giới, nhưng tại Việt Nam, tỷ lệ sử dụng loại mặt đường này còn rất thấp Chủ yếu, bê tông xi măng được sử dụng cho các công trình nông thôn với cường độ không cao, cũng như cho đường sân bay, các trạm thu phí và trạm dừng chân.

1.3.2 Phát triển mặt đường Bê tông xi măng trên thế giới:

- Mặt đường BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ 19, bắt đầu ở Anh vào những năm 1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga…Trong suốt hơn

Trong 100 năm qua, mặt đường bê tông nhựa (BTXM) đã được xây dựng và phát triển rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia có nền kinh tế phát triển như Canada, Hoa Kỳ, Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia và Trung Quốc.

Mặt đường BTXM (mặt đường cứng) và mặt đường mềm là hai loại hình chính được sử dụng trong giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng mạng lưới giao thông cho các khu vực, lãnh thổ và xuyên quốc gia.

Mặt đường BTXM được sử dụng rộng rãi trên tất cả các cấp đường giao thông, bao gồm đường địa phương, tỉnh lộ, quốc lộ, và các tuyến đường có lưu lượng xe khác nhau, từ đường phố đến đường cao tốc Ngoài ra, BTXM cũng thường xuất hiện tại các sân bay, bến cảng, đường chuyên dụng và bãi đỗ xe.

Mặt đường BTXM hiện đang thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu và quản lý, nhờ vào sự hoàn thiện của hệ thống tiêu chuẩn và sự phát triển đồng bộ, hiện đại của công nghệ xây dựng Các hội nghị tổng kết hàng năm vẫn được tổ chức để chia sẻ kinh nghiệm và nghiên cứu mới về mặt đường BTXM, đồng thời mở rộng phạm vi áp dụng của loại hình này trên toàn cầu.

Khối lượng mặt đường bê tông xi măng (BTXM) đã được xây dựng tại một số quốc gia, theo báo cáo "Long-Life Concrete Pavements in Europe and Canada" của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ (FHWA) công bố năm 2007, được thống kê dưới đây.

Mỹ, mặt BTXM chiếm khoảng 9% của 490179 km đường đô thị và 4% của 1028491 km đường ngoài đô thị

Tỉnh Québec, Canada có 1239 km (đường 2 làn xe) trong tổng số

Khoảng 29,000 km (khoảng 4%) đường ở Québec là mặt đường BTXM, phục vụ tới 75% lượng giao thông Tại Đức, mặt đường BTXM không cốt thép chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao Ở Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia (14,000 km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc.

Bỉ sở hữu mạng lưới đường bộ khoảng 134.000 km, bao gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương và đường nông thôn Trong đó, đường cao tốc dài khoảng 1.700 km, chiếm hơn 1% tổng chiều dài Mặt đường BTXM chiếm 40% trên các tuyến đường cao tốc và 60% trên đường nông thôn, tổng cộng mặt đường BTXM chiếm khoảng 17% trong toàn bộ mạng lưới đường.

Hà Lan sở hữu mạng lưới đường ô tô dài khoảng 113.000 km, trong đó có 2.300 km là đường cao tốc, chiếm 2% tổng chiều dài nhưng phục vụ đến 38% lưu lượng giao thông Khoảng 5% đường cao tốc được làm bằng mặt đường BTXM, với một nửa là BTCT liên tục và nửa còn lại là BTXM không cốt thép, phân tấm Ngoài ra, Hà Lan còn có khoảng 140 km đường khu vực với mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, tổng cộng mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ô tô Đặc biệt, Hà Lan cũng có 20.000 km đường dành cho xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM.

Vương quốc Anh có mạng lưới đường dài khoảng 285.000 km, trong đó 1.500 km là mặt đường bê tông nhựa (BTXM) Đến đầu những năm 1980, mặt đường BTXM phân tấm, có hoặc không có cốt thép, vẫn là loại chủ yếu Từ giữa những năm 1980 đến giữa những năm 1990, mặt đường BTXM điển hình chuyển sang bê tông cốt thép liên tục Từ cuối những năm 1990, do yêu cầu giảm tiếng ồn, mặt đường BTXM phải có lớp mặt bê tông nhựa mỏng, tuy nhiên yêu cầu này chỉ bắt buộc tại xứ Anh, chưa áp dụng cho Scotland, Wales và Bắc Ailen.

Ngoài ra, mặt đường BTXM chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc

- Về phân loại mặt đường BTXM Trong hơn 100 năm phát triển, mặt đường BTXM được phân ra một số loại như sau:

Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, đổ tại chỗ (thông thường);

Mặt đường BTXM cốt thép;

Mặt đường BTXM lưới thép;

Mặt đường BTXM cốt thép liên tục; mặt đường BTXM cốt phân tán;

Mặt đường BTXM lu lèn;

Mặt đường BTXM ứng suất trước;

Mặt đường BTXM lắp ghép

- Tương ứng với mỗi loại mặt đường BTXM có những đặc điểm và phạm vi áp dụng nhất định:

Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm ra đời sớm nhất và vẫn đang được áp dụng phổ biến ở nhiều nơi Chiều dày của tấm từ

Kích thước tấm BTXM thường dao động từ 15 - 40cm, với chiều dài thay đổi từ 3 - 7m, phổ biến khoảng 5m Mặt đường BTXM không cốt thép, ngoại trừ cốt thép dùng làm thanh truyền lực giữa các tấm, được sử dụng cho hầu hết các loại đường ô tô, bãi đỗ, bến cảng và sân bay Móng của mặt đường BTXM thường là đất, cát gia cố, vôi, xi măng, hoặc đá gia cố xi măng; đôi khi sử dụng đá gia cố nhựa đường, BTN hoặc chính là BTXM Việc sử dụng móng bằng cát hoặc đá dăm rất hiếm gặp.

Mặt đường BTXM cốt thép được sử dụng cho các tuyến đường có tải trọng lớn như sân bay và đường chuyên dụng, nơi có lưu lượng xe cao và yêu cầu tuổi thọ cao Kích thước của tấm mặt đường BTXM cốt thép tương tự như BTXM phân tấm thông thường, nhưng được gia cố thêm 2 lớp cốt thép (thép All) chịu lực, với tính toán thiết kế tính đến khả năng chịu lực đồng thời của cốt thép.

Mặt đường BTXM lưới thép được phát triển để khắc phục và hạn chế các vết nứt do co ngót và nứt nhiệt của bê tông Thiết kế của mặt đường này bao gồm lưới thép (thép All: 10 - 14 mm, @: 10 - 20cm) được bố trí cách bề mặt từ 6 - 10 cm, giúp giảm thiểu vết nứt trong quá trình hình thành cường độ bê tông và trong quá trình khai thác Mặc dù mặt đường BTXM lưới thép xuất hiện muộn hơn so với BTXM thông thường, nhưng phạm vi áp dụng của nó vẫn tương tự như mặt đường BTXM thông thường.

Mặt đường BTXM cốt thép liên tục được phát triển để khắc phục nhược điểm của mặt đường BTXM phân tấm, đặc biệt là giảm thiểu các mối nối ngang Thiết kế có hàm lượng lưới thép khoảng 0,54%, với cốt thép dọc 16 mm và cốt thép ngang 12 mm được bố trí liên tục Mục đích của việc bố trí cốt thép không phải để ngăn ngừa nứt do tải trọng mà nhằm hạn chế sự mở rộng của khe nứt Khoảng cách khe nứt được yêu cầu từ 3,5 - 8,0 feet (1,05 - 2,4m) và độ mở rộng không quá 0,04 inch (1,0 mm) để ngăn nước thấm vào và bảo vệ cốt thép Mặt đường BTXM cốt thép liên tục thích hợp cho các tuyến đường có lưu lượng xe lớn, như đường cao tốc và đường băng sân bay, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.

Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực

1.4.1 Giới thiệu mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực

Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTDUL) là loại mặt đường bê tông xi măng có cốt thép, được tạo thành từ các tấm đúc sẵn có căng cáp dự ứng lực, lắp ghép tại công trường Việc tạo dự ứng lực diễn ra theo cả hai phương dọc và ngang tấm, giúp BTCTDUL kết hợp các ưu điểm của bê tông xi măng, bê tông cốt thép lắp ghép và công nghệ dự ứng lực Nghiên cứu cho thấy BTCTDUL có hệ số an toàn cao hơn, tuổi thọ dài hơn và chất lượng khai thác tốt hơn so với mặt đường bê tông cốt thép đổ tại chỗ truyền thống ở Việt Nam, đồng thời tiết kiệm chi phí từ 5 đến 7%.

Mặt đường BTCTDUL đã được nghiên cứu tại Mỹ trong hơn 10 năm và chính thức được áp dụng rộng rãi từ năm 2012 Trong khi đó, Indonesia đã triển khai công nghệ này cho một tuyến đường dài 35km hoàn thành vào năm 2011 Tuy nhiên, tại Việt Nam, vẫn chưa có báo cáo nghiên cứu hay dự án nào áp dụng công nghệ này.

Hình 1.1 Dự án đường Tol Kanci Pejagan ở Indonesia dài 35Km, hoàn thành năm 2010

Hình 1.2 Dự án đường I-35 ở Texas – Mỹ, dài 700m, hoàn thành năm 2001

Mặt đường BTCTDUL là lựa chọn lý tưởng cho các công trình có mật độ giao thông cao và chịu tải trọng nặng, như đường cao tốc, quốc lộ, sân bay, và các tuyến đường chính trong đô thị Nó cũng phù hợp cho các khu công nghiệp, kho tàng, bến bãi, nhà ga, trạm thu phí và bến xe Đặc biệt, mặt đường này rất thích hợp cho việc nâng cấp cải tạo nhờ vào tốc độ thi công nhanh và ít ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của công trình.

Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được hình thành từ các tấm đúc sẵn tại nhà xưởng, sau đó được vận chuyển đến công trường để lắp ghép Quá trình này bao gồm việc căng cáp hậu áp nhằm liên kết các tấm lại với nhau thành từng đoạn.

Mỗi đoạn thường dài khoảng 75m và bao gồm các tấm cơ bản, tấm nối và tấm căng cáp Độ dài phân đoạn lớn giúp thi công nhanh chóng và nâng cao chất lượng khai thác, tuy nhiên, hiệu quả ứng suất trước lại giảm Mỗi loại tấm có cấu tạo riêng biệt.

Kích thước tấm thường có chiều rộng khoảng 3m, với chiều dài phụ thuộc vào bề rộng mặt đường Chiều dày tấm dao động từ 16-24cm, tùy thuộc vào tải trọng của xe trên tuyến đường Chiều dài tấm được xác định theo phương ngang của đường.

- Các tấm được tạo ứng suất trước bằng cáp dự ứng lực trong nhà xưởng

Hình 1.3 Cấu tạo một đoạn mặt đường BTCTDUL tiêu biểu b Tấm cơ bản

- Trên phân đoạn tấm, tấm cơ bản được bố trí giữa tấm nối và tấm căng cáp

- Số lượng tấm cơ bản trên mỗi phân đoạn phụ thuộc vào chiều dài phân đoạn

Tấm cơ bản được thiết kế với các khớp nối âm – dương, giúp việc lắp ghép các tấm trở nên dễ dàng và chắc chắn Ngoài ra, trên tấm còn có ống gen được đặt sẵn theo phương ngang, phục vụ cho việc căng cáp hậu áp trong quá trình thi công.

Tấm nối Tấm cơ bản Tấm căng cáp Tấm cơ bản Tấm nối

Hướng lưu thông Khe dãn

Hình 1.4 Cấu tạo tấm cơ bản c Tấm nối :

Tấm nối được cấu tạo từ hai tấm khác nhau, tương tự như tấm cơ bản, với khe co giãn ở giữa Trên tấm nối, các hố công tác được bố trí để phục vụ cho việc căng cáp hậu áp.

Hình 1.5 Cấu tạo tấm nối d Tấm căng cáp

Tấm căng cáp có cấu trúc tương tự như tấm cơ bản, nhưng được tạo thành từ hai tấm riêng biệt với khe co giãn ở giữa Trên tấm căng cáp, các hố căng được bố trí để phục vụ cho việc căng cáp hậu áp.

Khớp nối âm - dương Ống gen chờ

Cáp DƯL căng trước Khe co giãn

Khớp nối Ống gen chờ

Hình 1.6 Cấu tạo tấm căng cáp

1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực a Ƣu điểm:

- Ưu điểm của mặt đường cứng

Mặt đường bêtông xi măng là loại mặt đường cứng với cường độ cao, phân bố tải trọng đều và khả năng chịu va đập tốt, phù hợp cho tất cả các loại phương tiện, bao gồm cả xe tải nặng và xe bánh xích Các công trình giao thông bêtông xi măng đã chứng minh tính hiệu quả của chúng trên các đoạn đường chịu tải trọng nặng và lưu lượng xe lớn Sau thời gian sử dụng, mặt đường vẫn duy trì độ ổn định, ma sát tốt và không bị biến dạng.

Khớp nối Ống gen chờ

Hình 1.7 minh họa sơ đồ truyền lực trong mặt đường mềm và mặt đường cứng, cho thấy tính ổn định với thời tiết và môi trường Điều này đặc biệt phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều của Việt Nam, đồng thời đảm bảo khả năng ổn định tốt với xăng dầu.

Mặt đường đúc sẵn lắp ghép phân bố tải trọng đồng đều trên nền đất, thích hợp cho các khu vực có mật độ xe lưu thông cao hoặc nhiều xe nặng Với độ bền cao và tuổi thọ khai thác lớn, giải pháp này giúp tiết kiệm chi phí đầu tư dài hạn nhờ vào chi phí duy tu, sửa chữa thấp và tuổi thọ vật liệu cao, phù hợp với quy luật phát triển bền vững Bên cạnh đó, mặt đường này ít hấp thụ ánh sáng, tạo cảnh quan đẹp và an toàn hơn khi lưu thông vào ban đêm Đặc biệt, độ bám mặt đường tốt, không bị giảm khi ẩm ướt, mang lại sự an toàn cho người sử dụng.

Thi công nhanh chóng và dễ dàng sửa chữa là ưu điểm nổi bật của công tác đúc sẵn, được thực hiện trong nhà máy Quá trình thi công tại hiện trường diễn ra nhanh và ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, đồng thời cho phép tháo lắp và tái sử dụng vật liệu một cách dễ dàng.

Dễ dàng nâng cấp mở rộng mặt đường khi cần thiết

Chất lượng sản phẩm được đảm bảo nhờ vào giám sát chất lượng chặt chẽ trong nhà máy, đồng thời khối lượng công việc tại hiện trường được giảm thiểu Việc sản xuất tấm trong nhà máy cũng giúp hạn chế tác động đến cộng đồng, đảm bảo rằng quá trình lắp đặt diễn ra nhanh chóng và không gây ảnh hưởng đến cư dân xung quanh.

Mặt đường mềm Mặt đường cứng

- Ưu điểm của việc tạo ứng suất trước:

Tận dụng khả năng chịu nén tốt của bê tông để chịu lực trong vùng nén của tiết diện

Khắc phục khả năng chịu kéo kém của bê tông bằng cách nén trước cấu kiện (ứng suất trước), qua đó làm tăng khả năng chịu tải

Cấu kiện được cải thiện với khả năng chịu lực tốt hơn, độ bền cao theo thời gian, thiết kế mỏng nhẹ, tiết kiệm vật liệu, giảm thiểu nứt và mối nối, từ đó giảm chi phí bảo trì và sửa chữa, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.

Kết luận chương

Phân tích ưu và nhược điểm của các loại mặt đường như bê tông nhựa, bê tông xi măng và bê tông cốt thép dự ứng lực cho thấy mỗi loại có khả năng chịu lực và tính phù hợp khác nhau với các điều kiện thủy nhiệt cụ thể.

Mặt đường bê tông nhựa là lựa chọn phổ biến và có chi phí đầu tư ban đầu thấp, được phát triển rộng rãi trong nhiều thập kỷ qua Tuy nhiên, nhược điểm của loại mặt đường này là không chịu được tải trọng xe nặng và xe chuyên dụng, dẫn đến hiện tượng trồi, lún và vệt hằn bánh xe Thời gian thi công mặt đường bê tông nhựa cũng ảnh hưởng đến lưu thông, do đó, loại mặt đường này phù hợp nhất cho các tuyến đường thành phố với lưu lượng xe tải trọng nhẹ.

Mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ có khả năng chịu tải trọng nặng, tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cao và cần thời gian để bê tông đạt cường độ trước khi đưa vào khai thác Dù vậy, loại mặt đường này có tuổi thọ khai thác cao, không bị biến dạng như trồi, sụt hay vệt hằn bánh xe Do đó, bê tông xi măng rất phù hợp cho các tuyến đường có tải trọng nặng, đường chuyên dụng và trạm thu phí.

Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực kết hợp đầy đủ ưu điểm của bê tông xi măng đổ tại chỗ, đồng thời tăng khả năng chịu lực nhờ ứng suất trước, giảm hiện tượng nứt và kéo dài tuổi thọ khai thác Được thi công theo phương pháp lắp ghép, các tấm bê tông được chế tạo sẵn trong nhà máy đảm bảo chất lượng Phương pháp này cho phép thi công vào thời điểm xe ít, và sau khi hoàn thành một phân đoạn, có thể cho xe lưu thông ngay lập tức, giảm thiểu ảnh hưởng đến giao thông.

Phương án mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực là lựa chọn quan trọng cho các dự án đường có tải trọng nặng, đặc biệt là trong việc nâng cấp và cải tạo đường lăn cũng như sân đỗ máy bay, nơi mà tải trọng của máy bay rất lớn.

2.1 Hiện trạng các công trình sân đỗ máy bay: 28

2.1.5 Hệ thống đèn hiệu và đèn chiếu sáng: 29

2.1.6 Hiện trạng khai thác hàng không dân dụng: 30

2.1.7 Qui mô mở rộng sân đỗ máy bay: 30

2.1.9 Hiện trạng khu vực sân đỗ máy bay: 32

2.1.10 Hiện trạng hư hỏng mặt đường BTXM trong khu vực mở rộng sân đỗ máy bay 33

2.2 Điều kiện tự nhiên khu vực sân đỗ máy bay 36

2.2.2.2 Lớp 1b: Bê tông xi măng

2.2.2.3 Lớp 1C: Lớp cấp phối rải nền (lu lèn khá chặt):

2.2.2.4 Lớp 1d: Đất đắp nền: Sét pha xám đỏ, nâu dỏ lu lèn chặt

2.2.2.5 Lớp 1e: Đất lấp: Hỗn hợp sét pha màu xám đen, lẫn gạch đá vụn (phế thải xây dựng), mùn, thân rễ thực vật 38

2.2.2.6 Lớp 2: Sét pha màu xám ghi, ghi đen, xám nâu, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng

2.2.2.7.Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, nâu đỏ, xám ghi, xám vàng lẫn nhiều dăm sạn, dăm cục, trạng thái nửa cứng, đôi chỗ trạng thái cứng 41

2.2.2.8 Lớp 4: Sét pha màu xám ghi, xám đỏ, nâu đỏ lẫn dăm sạn, trạng thái dẻo mềm

2.2.2.9.Lớp 5: Sét pha màu xám đỏ, nâu đỏ, xám vàng, xám ghi loang lổ, đôi chỗ lẫn dăm sạn, trạng thái nửa cứng 44

2.3 Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật 47

2.3.2 Tần suất hoạt động và thông số máy bay tính toán tại Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất: 47

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG SÂN ĐỖ MÁY BAY – CẢNG HÀNG

KHÔNG QUỐC TẾ TÂN SƠN NHẤT

Hiện trạng các công trình sân đỗ máy bay

- Cảng HK Quốc tế Tân Sơn Nhất gồm hai đường cất hạ cánh song song cách nhau 367,5m;

- Đường CHC 07R/25L: Kích thước 3.800m x 45,72m (đầu 07R: dịch chuyển ngưỡng 741m), kết cấu mặt đường bê tông xi măng Sức chịu tải của đường CHC: PCN 63/R/B/X/T

- Đường CHC 07L/25R: Kích thước 3048m x 46,72m, kết cấu mặt đường tông xi măng, bề mặt phủ bê tông nhựa Polymer, sức chịu tải của đường CHC: PCN 85/R/B/W/T

Các đường cất hạ cánh đã được cải tạo có khả năng tiếp nhận tất cả các loại máy bay thương mại lớn nhất hiện nay, bao gồm B747-400, A340, B767, B777, với tần suất không giới hạn.

Hệ thống đường lăn tại Cảng HK Quốc tế Tân Sơn Nhất bao gồm một đường lăn song song, các đường lăn tắt nối, và đường lăn thoát nhanh nằm giữa hai đường cất hạ cánh Đường lăn song song kết nối với sân đỗ máy bay Từ năm 2000 đến 2004, hệ thống đường lăn đã được cải tạo và nâng cấp đồng bộ cùng với các đường cất hạ cánh.

Đường lăn Bắc Nam bao gồm hai đoạn NS1 và NS2 Phần phía Bắc của đường CHC 25R dài khoảng 500m hiện không còn sử dụng được, trong khi đó, đoạn phía Nam 25R được chia thành hai đoạn.

+ Đường NS1: Kích thước 330m x 39m, bề mặt phủ BT xi măng, sức chịu tải PCN 85/R/B/W/T;

+ Đường NS2: Kích thước 800m x 45m, bề mặt phủ BT xi măng, sức chịu tải PCN 61/R/B/X/T;

- Đường W1, W2: Rộng 18m, bề mặt phủ BT nhựa, sức chịu tải PCN 50/F/B/X/T;

- Đường lăn W3, W4, W5, W6, W7A, W7B, W9A, W9B, W11 rộng 22,86m; bề mặt phủ bê tông xi măng, sức chịu tải PCN 61/R/B/X/T;

- Đường lăn M1 (đoạn từ đường lăn song song rẽ vào các bến đậu 24,25,26,27) rộng 18m, bề mặt phủ bê tông xi măng, sức chịu tải PCN 30/R/B/X/U;

Tổng diện tích sân đỗ máy bay dân dụng là khoảng 400.000m², với sức chịu tải PCN 61/R/B/X/T, cho phép bố trí 40 vị trí đỗ máy bay Trong đó, có 20 vị trí dành cho máy bay lớn như B747, B777, B767, 9 vị trí cho máy bay vừa như A321, A320, và 9 vị trí cho máy bay nhỏ như ATR 72, cùng 2 vị trí cho máy bay du lịch loại nhỏ.

Ngoài ra còn có các sân đỗ quân sự, tổng diện tích sân đỗ máy bay quân sự đang quản lý sử dụng khoảng 32ha, bao gồm:

- Sân đỗ máy bay vận tải quân sự (e918): Diện tích 400m x 110m, mặt phủ bê tông xi măng;

- Các sân đỗ máy bay trực thăng (e917):

Tổng diện tích sân đỗ máy bay quân sự đang quản lý sử dụng khoảng 32ha

Sân bay Tân Sơn Nhất bao gồm hai nhà ga hành khách: nhà ga quốc nội với công suất phục vụ 9 triệu khách mỗi năm và nhà ga quốc tế có công suất phục vụ 12 triệu khách mỗi năm.

2.1.5 Hệ thống đèn hiệu và đèn chiếu sáng:

- Cảng Hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất được trang bị và khai thác hệ thống đèn phụ trợ như sau:

Cảng HKQT Tân Sơn Nhất được trang bị hai đường hạ cất cánh và hệ thống thiết bị dẫn đường đạt tiêu chuẩn CATII, cho phép tiếp nhận các loại máy bay thân lớn như B747-400, A330, B777, B767 và A321.

Tất cả các đường lăn tại Cảng hàng không đều được trang bị đèn biên đường lăn W1 và W2 Đặc biệt, các đường lăn dẫn vào đường CHC 25L có hệ thống đèn biên, đèn tim, và 15 vị trí đèn vạch dừng trung gian, cùng với 101 biển báo theo quy định của ICAO.

- Hệ thống đèn sân đỗ: Sân đỗ tại Cảng hàng không được chiếu sáng toàn bộ bằng hệ thống đèn pha

Đèn xoay (rotating beacon) được lắp đặt trên nóc Đài chỉ huy sân bay, có màu xanh trắng và quay với tốc độ 12 vòng/phút Chế độ hoạt động của đèn này là theo yêu cầu.

2.1.6 Hiện trạng khai thác hàng không dân dụng:

Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất đạt cấp 4E theo tiêu chuẩn ICAO, với hai đường cất hạ cánh có khả năng tiếp nhận an toàn các loại máy bay lớn như B777, B747-400 và A330 Hệ thống đường cất hạ cánh và đường lăn có thể phục vụ từ 25-30 triệu hành khách mỗi năm, nhưng diện tích sân đậu máy bay hiện tại chỉ đáp ứng 40 vị trí đỗ, dẫn đến tình trạng thiếu chỗ đỗ, đặc biệt trong giờ cao điểm và dịp lễ Để khắc phục, cảng đã phải thuê sân đậu bên quân sự và bố trí máy bay ở các đường lăn tắt Khu vực sân đỗ phía Tây nhà ga có sức chứa 19 vị trí nhưng chỉ có một lối vào và ra, khiến đường lăn NS thường xuyên quá tải và gây ra tình trạng chậm chuyến bay.

Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất hiện đang phục vụ hơn 20 triệu hành khách mỗi năm, với dự báo đạt 25 triệu hành khách và 684.675 tấn hàng hóa vào năm 2020 Mặc dù hệ thống đường CHC và đường lăn đáp ứng đủ lưu lượng, nhưng sân đỗ máy bay đang gặp tình trạng quá tải.

2.1.7 Qui mô mở rộng sân đỗ máy bay:

Việc mở rộng sân đỗ máy bay tại Cảng HKQT Tân Sơn Nhất, do Tổng Công ty cảng hàng không Việt Nam (ACV) làm Chủ đầu tư, đã hoàn thành và chính thức đi vào hoạt động từ tháng 06/2016 với quy mô đầu tư đáng kể.

Sân đỗ máy bay sẽ được mở rộng thêm 100m (7,63ha) về phía Tây, cho phép bố trí thêm 1 đường lăn song song với đường lăn NS hiện tại, nhằm giảm tải cho đường lăn NS đang quá tải Sau khi mở rộng, sân đỗ sẽ có 46 vị trí đỗ cho các loại máy bay, bao gồm 23 vị trí cho máy bay lớn như B747, B777, B767, 19 vị trí cho máy bay vừa như A321, A320, và 4 vị trí cho máy bay nhỏ như ATR 72 Phương thức vận hành sẽ là máy bay tự lăn vào và đẩy ra.

+ Thay thế 07 vị trí đỗ máy bay nhỏ (vị trí đỗ số 24, 25, 26, 27, 28, 29,

30) và 01 vị trí đỗ máy bay thân lớn (vị trí đỗ số 10) để có thể bố trí đường lăn M1 và 04 vị trí đỗ máy bay thân lớn

+ Các vị trí đỗ số 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,

24, 25, 26, 35, 37, 39: Khai thác cho tàu bay loại thân lớn (B747, B777, B767 ) và tương đương theo phương thức tự vận hành vào, khi ra dùng xe kéo đẩy;

+ Các trí vị trí đỗ 1, 2, 3, 14, 22, 23, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 41, 42, 43,

Các vị trí đỗ 44, 45, 51 được khai thác cho tàu bay loại thân vừa như A321, A320 theo phương thức tự vận hành và sử dụng xe kéo đẩy Khi các vị trí đỗ 35, 37, 39 không có máy bay thân lớn, có thể sử dụng các vị trí đỗ 34, 36, 37, 38, 40 cho tàu bay loại thân vừa.

+ Bố trí vị trí đỗ 46, 47, 48, 49: Khai thác cho tàu bay AT72, F70 theo phương thức tự vận hành vào, khi ra dùng xe kéo đẩy

- Tổng diện tích sửa chữa, cải tạo và nâng cấp sân đỗ MB: 135.952,36m2, trong đó:

+ Diện tích sân BTXM hiện hữu 52.347m2;

+ Diện tích khu vực còn lại 83.605,36m2;

Đào phá toàn bộ mặt đường bê tông xi măng (BTXM) sân đỗ hiện hữu do Mỹ xây dựng với diện tích 54.766m2, cùng với các khu vực còn lại có diện tích 83.605,36m2, để thay thế bằng kết cấu BTXM mới, đảm bảo khả năng khai thác cho máy bay B777-300ER và các loại máy bay tương đương.

2.1.9 Hiện trạng khu vực sân đỗ máy bay: a Hiện trạng khai thác sân đỗ hàng không dân dụng:

Sân đậu máy bay có tổng diện tích khoảng 400.000m², được xây dựng bằng bê tông xi măng với sức chịu tải PCN 61/R/B/X/T Sân có khả năng bố trí 40 vị trí đỗ máy bay, phân chia theo kích cỡ và sức chịu tải của mặt phủ Trong đó, có 20 vị trí dành cho máy bay lớn như B747, B777, B767; 9 vị trí cho máy bay vừa như A321, A320; 9 vị trí cho máy bay nhỏ như ATR 72; và 2 vị trí cho máy bay du lịch loại nhỏ.

37, 39 : Khai thác cho tàu bay loại thân lớn (B747, B777, B767 ) và tương đương theo phương thức tự vận hành vào, khi ra dùng xe kéo đẩy;

Điều kiện tự nhiên khu vực sân đỗ máy bay

Cảng HKQT Tân Sơn Nhất tọa lạc ở độ cao 10m với địa hình bằng phẳng và hệ thống thoát nước tốt Khu vực xung quanh cảng đang phát triển các cụm dân cư, chủ yếu là các ngôi nhà một đến hai tầng, nhưng hiện tại chưa ảnh hưởng đến hoạt động bay.

Lớp 1a phân bố rộng rãi tại khu vực xây dựng, xuất hiện ở các hố khoan HK3, HK5, HK6, HK7, nằm trên bề mặt tự nhiên Độ dày của lớp này dao động từ 0.035m (tại HK5) đến 0.080m (tại HK7), với độ dày trung bình khoảng 0.05m Lớp 1a có nguồn gốc nhân sinh và thành phần đồng nhất, nhưng không tiến hành lấy mẫu và thí nghiệm do lớp này sẽ được bóc bỏ trong quá trình cải tạo Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và độ dày được tổng hợp trong bảng 1.

Bảng 1- Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 1a:

Chiều sâu gặp mặt lớp (m)

Chiều sâu gặp đáy lớp (m) Bề dày lớp (m)

2.2.2.2 Lớp 1b: Bê tông xi măng

Lớp bê tông xi măng phân bố rộng rãi trên khu vực xây dựng, được phát hiện tại các hố khoan HK1, HK2, HK4, nằm ngay trên bề mặt tự nhiên Bề dày lớp biến đổi từ 0,252m (HK2) đến 0,275m (HK4), với giá trị trung bình là 0,266m Đã tiến hành lấy 03 mẫu để thí nghiệm cường độ kháng nén Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày được tổng hợp trong bảng 2, trong khi chỉ tiêu cơ lý của lớp được trình bày trong bảng 3.

Bảng 2 – Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 1b:

Chiều sâu gặp mặt lớp (m)

Chiều sâu gặp đáy lớp (m)

Bảng 3 – Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 1b:

TT Các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Cường độ chịu nén của mẫu trụ Rtr kG/cm2 330

2 Cường độ chịu nén quy về mẫu chuẩn Rch kG/cm2 382

2.2.2.3 Lớp 1C: Lớp cấp phối rải nền (lu lèn khá chặt):

Lớp 1c nằm dưới lớp 1a hoặc 1b, phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát và xuất hiện ở tất cả các hố khoan Bề dày của lớp này dao động từ 0,165m (tại HK5) đến 0,290m (tại HK6), với trung bình khoảng 0,22m Thành phần chủ yếu là đá cấp phối rải nền, được lu lèn khá chặt Lớp 1c có nguồn gốc nhân sinh và thành phần tương đối đồng nhất, tuy nhiên không tiến hành lấy mẫu và thí nghiệm trong lớp này, vì lớp sẽ được bóc bỏ trong quá trình cải tạo, sửa chữa Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày được tổng hợp trong bảng 4.

Bảng 4 - Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 1c:

STT Tên hố khoan Chiều sâu gặp mặt lớp (m)

Chiều sâu gặp đáy lớp (m)

2.2.2.4 Lớp 1d: Đất đắp nền: Sét pha xám đỏ, nâu dỏ lu lèn chặt

Lớp 1d chỉ xuất hiện tại hố khoan HK5, nằm ngay dưới lớp 1c với bề dày khoảng 0,3m Thành phần chủ yếu của lớp này là sét pha xám đỏ và nâu đỏ, có độ chặt khá cao Lớp 1d có nguồn gốc nhân sinh và thành phần tương đối đồng nhất, nhưng không tiến hành lấy mẫu để thí nghiệm do bề dày nhỏ, phân bố hẹp và khả năng bị bóc bỏ trong quá trình cải tạo, sửa chữa Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày được tổng hợp trong bảng 5.

Bảng 5 - Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 1d:

2.2.2.5 Lớp 1e: Đất lấp: Hỗn hợp sét pha màu xám đen, lẫn gạch đá vụn (phế thải xây dựng), mùn, thân rễ thực vật

Lớp 1e phân bố rộng rãi trên khu vực xây dựng, xuất hiện ở tất cả các hố đào và nằm ngay trên bề mặt tự nhiên Chiều dày của lớp này dao động từ 0,3m đến 0,6m, với trung bình khoảng 0,5m Lớp 1e có nguồn gốc nhân sinh và thành phần không đồng nhất, do đó không tiến hành lấy mẫu và thí nghiệm trong lớp này, vì lớp sẽ được bóc bỏ trong quá trình cải tạo và sửa chữa Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày được tổng hợp trong bảng 6.

Bảng 6 - Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 1e:

2.2.2.6 Lớp 2: Sét pha màu xám ghi, ghi đen, xám nâu, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng

Lớp 2 phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát, xuất hiện tại hầu hết các hố khoan (trừ HK1, HK7) và tất cả các hố đào, nằm dưới lớp 1c tại các hố khoan HK2, HK3, HK4, HK6, dưới lớp 1d tại hố khoan HK5, và dưới lớp 1e tại tất cả các hố đào Bề dày của lớp dao động từ 0,72m (HK4) đến 3,10m (HK5), với trung bình khoảng 2,14m Thành phần chủ yếu là sét pha màu xám ghi, ghi đen, xám nâu, nâu đỏ, có trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Đã thực hiện 3 lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT với giá trị N30 = 10 búa/30cm và lấy 5 mẫu đất nguyên dạng trong hố khoan Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày lớp được tổng hợp trong bảng 7, trong khi chỉ tiêu cơ lý các mẫu đất được tổng hợp trong bảng 8.

Bảng 7 - Chiều sâu gặp mặt lớp, đáy lớp và bề dày lớp 2:

Bảng 8 – Tổng hợp các chỉ têu cơ lý của lớp 2:

TT Các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị

6 Khối lượng thể tích tự nhiên 0 g/cm3 2,06 1,95 2,00

7 Khối lượng thể tích khô C g/cm3 1,73 1,59 1,66

8 Khối lượng riêng hạt r g/cm3 2,75 2,69 2,71

12 Góc ma sát trong Độ 17°48' 16°21' 17°14'

13 Lực dính kết C kG/cm2 0,251 0,198 0,223

14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,032 0,028 0,029

16 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1,56

17 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 159

2.2.2.7 Lớp 3: Sét pha màu xám nâu, nâu đỏ, xám ghi, xám vàng lẫn nhiều dăm sạn, dăm cục, trạng thái nửa cứng, đôi chỗ trạng thái cứng

Lớp 3 phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát, xuất hiện tại tất cả các hố khoan và nằm dưới lớp 1c tại HK1, HK7, cũng như dưới lớp 2 tại HK2, HK3, HK4, HK5, HK6 Bề dày của lớp được xác định tại các hố khoan HK1, HK3 và HK7, dao động từ 2,1m đến 4,1m, với trung bình khoảng 3,0m Thành phần chủ yếu là sét pha màu xám nâu, nâu đỏ, xám ghi, xám vàng, lẫn nhiều dăm sạn và dăm cục, có trạng thái nửa cứng và đôi chỗ cứng Đã thực hiện 12 lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT với giá trị N30 = 17 búa/30cm và lấy 12 mẫu đất nguyên dạng để thí nghiệm Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày được tổng hợp trong bảng 9, trong khi chỉ tiêu cơ lý của các mẫu đất được trình bày trong bảng 10.

TT Các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá Trị

2.2.2.8 Lớp 4: Sét pha màu xám ghi, xám đỏ, nâu đỏ lẫn dăm sạn, trạng thái dẻo mềm

Lớp 4 nằm ngay dưới lớp 3 và chỉ xuất hiện tại hố khoan HK7, với bề dày chưa xác định do chưa khoan hết qua lớp này Thành phần chủ yếu của lớp là sét pha màu xám ghi, xám đỏ, nâu đỏ lẫn dăm sạn, có trạng thái dẻo mềm Đã thực hiện một lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT với giá trị trung bình N30 = 7 búa/30cm và lấy một mẫu đất nguyên dạng để thí nghiệm Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày lớp được tổng hợp trong bảng 11, trong khi các chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất được trình bày trong bảng 12.

TT Các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá Trị TB

6 Khối lượng thể tích tự nhiên 0 g/cm3 1,93

7 Khối lượng thể tích khô C g/cm3 1,545

8 Khối lượng riêng hạt r g/cm3 2,75

12 Góc ma sát trong Độ 15°51'

13 Lực dính kết C kG/cm2 0,182

14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,033

2.2.2.9 Lớp 5: Sét pha màu xám đỏ, nâu đỏ, xám vàng, xám ghi loang lổ, đôi chỗ lẫn dăm sạn, trạng thái nửa cứng

Lớp 5 phân bố không đều trong khu vực khảo sát, chỉ xuất hiện tại hố khoan HK1 và HK3, nằm dưới lớp 3 Bề dày của lớp chưa được xác định do quá trình khoan chưa hoàn tất Thành phần của lớp chủ yếu là sét pha với màu sắc đa dạng như xám đỏ, nâu đỏ, xám vàng, và xám ghi loang lổ, có lẫn dăm sạn và trạng thái nửa cứng Đã thực hiện 03 lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT với giá trị N30 = 15 búa/30cm, cùng với việc lấy và thí nghiệm 03 mẫu đất nguyên dạng trong hố khoan Thông tin về chiều sâu, đáy lớp và bề dày lớp được tổng hợp trong bảng 13, trong khi chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất được trình bày trong bảng 14.

TT Các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá Trị

* Kết quả số liệu thu thập được qua công tác đào khảo sát (dung trọng hiện trường, đầm chặt cải tiến và chỉ số CBR):

Tại thực địa, đã tiến hành đào 04 hố với kích thước 1,0x1,0x1,0(m), mỗi hố lấy 04 mẫu dung trọng hiện trường và 04 tổ mẫu thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn cùng chỉ số CBR Kết quả thí nghiệm trong phòng cho các mẫu từ hố đào cho thấy những thông số quan trọng.

Bảng 15 - Tổng hợp kết quả thí nghiệm trong phòng các mẫu hố đào

STT Các chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Giá Trị

Dung trọng tự nhiên tn g/cm3

TB 1,942 Độ ẩm tự nhiên Wtn %

Dung trọng khô tự nhiên kh g/cm3

TB 1,677 Độ chặt tự nhiên Ktn %

2 Đầm chặt cải tiến và chỉ số CBR

Dung trọng lớn nhất max g/cm3

Mùa mưa tại khu vực Cảng hàng không diễn ra từ tháng 5 đến tháng 10, với gió Tây - Nam thịnh hành có tốc độ trung bình từ 3 đến 5 m/s Trong thời gian này, các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như dông, mưa rào và đôi khi lốc, tố thường xuất hiện Đặc biệt, tầm nhìn trong những cơn mưa rào mạnh có thể giảm xuống dưới 100m.

Mùa khô diễn ra từ tháng 11 đến tháng 04, với gió thịnh hành từ tháng 11 đến tháng 01 theo hướng Bắc đến Đông Bắc, có vận tốc trung bình từ 1 đến 3 m/s Từ tháng 02 đến tháng 04, gió chuyển hướng Đông đến Đông Nam với vận tốc trung bình từ 3 đến 5 m/s Thời tiết trong giai đoạn này thường ít mây và tốt, tuy nhiên, vào một số buổi sáng có thể xuất hiện hiện tượng mù bức xạ, làm giảm tầm nhìn xuống còn 1 đến 3 km.

Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

Để chọn quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật cho sân đỗ, cần dựa vào thực tế hiện nay, khi mà sân đỗ đang quá tải do mật độ lưu thông tăng nhanh về số lượng, chủng loại và tải trọng Việc xác định chính xác quy mô công trình phải dựa vào số liệu thu thập từ Cảng hàng không Tân Sơn trong những năm gần đây, cùng với dự báo cho các năm tới, cũng như số liệu khảo sát hiện trạng công trình và các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn.

2.3.2 Tần suất hoạt động và thông số máy bay tính toán tại Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất:

Bảng 16: Số lần CHC tại CHK QT Tân Sơn Nhất (Theo Điều chỉnh Quy hoạch) Năm Chuyến bay quốc tế Chuyến bay trong nước Tổng

Bảng 17: Tỷ trọng máy bay khai thác

S: Máy bay ATR72 và tương đương

Tần suất hoạt động của máy bay tại cảng hàng không Tân Sơn Nhất được xác định dựa trên hồ sơ “Điều chỉnh Quy hoạch CHK Tân Sơn Nhất” và được trình bày trong bảng 18 dưới đây.

Hoạt động máy bay/năm

- Cộng 20 năm quy đổi về B777-300ER: 137.905

- Tần suất cất cánh 1 năm: 6.895 (lần cất cánh)

- Làm tròn: 7.000 (lần cất cánh)

- Lưu ý: Tần suất B777-300ER lấy bằng 13% tổng tần suất các loại máy bay B767,B777, B747

Bảng 19: Thông số máy bay tính toán:

STT Thông số tính toán B777-300ER B747-400

2 Chiều dài thân máy bay 73,86m 70,67m

3 Chiều dài cơ sở càng 31,22m 25,60m

4 Khoảng cách ngoài các bánh 12,9m 12,6m

5 Trọng lượng cất cánh Max (kg) 351.535 396.894

6 Trọng lượng hạ cánh Max (kg) 251.290 285.764

7 Tần suất hoạt động (lần trùng phục/năm) 7.000 7.000

9 Số bánh trên càng chính (bánh) 6 4

10 Hệ số phân bố tải trọng lên 1 càng chính (%) 46,5 23,2

11 Áp suất bánh hơi (kG/cm2) 15,5 14,06

Máy bay B777-300ER tạo ra ứng suất mô men uốn lớn hơn, ảnh hưởng tiêu cực đến mặt đường Do đó, việc lựa chọn B777-300ER với tải trọng khai thác tối đa là cần thiết để xác định quy mô mở rộng, cấu trúc sân đỗ và sơ đồ vận hành máy bay.

Khi thực hiện tính toán, các loại máy bay dự báo khai thác được xem xét trong điều kiện hỗn hợp, với máy bay tính toán là B777-300ER và tần suất dự báo theo định hướng quy hoạch.

Kết luận chương

Cảng hàng không Quốc tế Tân Sơn Nhất, mặc dù đã được cải tạo, vẫn gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu vận tải do số lượng vị trí đỗ máy bay không đủ Tình trạng tắc nghẽn trên không thường xuyên xảy ra, đặc biệt vào giờ cao điểm.

Mặt đường bê tông nhựa không đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và chịu tải trọng lớn sẽ không phù hợp cho sân đỗ máy bay Hơn nữa, việc sử dụng bê tông cốt thép đổ tại chỗ có thể làm chậm tiến độ thi công, trong khi việc đưa công trình vào khai thác sớm là rất cần thiết.

Kiến nghị áp dụng phương án kết cấu mặt đường mới, bắt đầu bằng việc thử nghiệm tại một khu vực sân đỗ máy bay trước khi triển khai rộng rãi Đặc biệt, phương án mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được đề xuất làm lựa chọn thử nghiệm.

- Việc thiết kế, kiểm toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được thể hiện ở chương 3 trong tài liệu này để chứng minh sự phù hợp

Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất là một dự án quan trọng trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng giao thông Lý thuyết tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực bao gồm tổng quan, lựa chọn mô hình phân tích và độ cứng gối lò xo theo TCVN 10907:2015 Phân tích kết cấu tấm mặt đường được thực hiện qua các giai đoạn sản xuất, lắp đặt và khai thác Các giải pháp kết cấu áo đường được lựa chọn bao gồm kết cấu áo đường mềm và bê tông xi măng đổ tại chỗ Tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho sân đỗ máy bay được thực hiện với nhiều yếu tố như kiểm toán tấm dưới tác dụng của dự ứng lực, tính toán mất mát ứng suất và ứng suất hữu hiệu trong tấm Cuối cùng, việc tính toán kết cấu mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ trong quá trình khai thác sử dụng dưới tác dụng của tải trọng máy bay B777-300ER cũng được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 10907-2015.

3.7.10 So sánh hiệu quả của mặt đường BTCT Dự ứng lực với các loại mặt đường khác 85 3.7.10.1 Về mặt tuổi thọ: 85 3.7.10.2 Phương pháp thi công: 85 3.7.10.3 Về hiệu quả kinh tế 87 3.7.11 Kết luận chương 88

TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CHO CÔNG TRÌNH MỞ RỘNG SÂN ĐỖ MÁY BAY - CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ TÂN SƠN NHẤT

LUẬN KIẾN NGHỊ

Tiêu đề	Nghiên cứu Ứng dụng Mặt Đường Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực Cho Công Trình Mở Rộng Sân Đỗ Máy Bay Cảng Hàng Không Quốc Tế Tân Sơn Nhất
Tác giả	Trần Mạnh Hùng
Người hướng dẫn	TS. Vũ Thế Sơn
Trường học	Trường đại học Giao thông vận tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,83 MB