Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường liên tỉnh lộ 25b luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Việc nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho các tuyến đường tải trọng nặng nói chung, với đường Liên tỉnh lộ 25B nói riêng là một đề tài có ý nghĩa khoa học và thự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN SĨ VINH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG

CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CHO ĐƯỜNG

LIÊN TỈNH LỘ 25B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn chưa từng được công bố ở các nghiên cứu khác

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình!

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Sĩ Vinh

Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ, em đã nhận được sự giúp

đỡ nhiệt tình và quý báu của nhiều tổ chức, tập thể và cá nhân

Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.Vũ Thế Sơn – Bộ môn Đường bộ Trường Đại học Giao thông vận tải Cơ

sở 2 – đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô trong Bộ môn Đường bộ, trong Khoa Sau Đại học – Trường Đại học Giao thông vận tải đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian theo học, thực hiện và hoàn thành luận văn

Em xin cảm ơn sự động viên, giúp đỡ, góp ý nhiệt tình của người thân, bạn

bè và đồng nghiệp trong thời gian học và làm luận văn

Đề tài thể hiện một góc nhìn của em về vấn đề nghiên cứu, chính vì vậy em chân thành cảm ơn và sẽ tiếp thu nghiêm túc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp để hoàn thành đề tài

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục: iii

Mục lục bảng biểu vii

Mục lục hình ảnh ix

Danh mục bảng viết tắt x

Phần mở đầu 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

IV Phương pháp nghiên cứu 2

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

VI Kết cấu của luận văn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO TẢI TRỌNG NẶNG 4

1.1 Các loại mặt đường ô tô hiện nay 4

1.2 Mặt đường bê tông nhựa 5

1.2.1 Giới thiệu mặt đường bê tông nhựa 5

1.2.2 Ưu điểm – khuyết điểm mặt đường bê tông nhựa 6

1.2.2.1 Ưu điểm 6

1.2.2.2 Nhược điểm 6

1.3 Mặt đường bê tông xi măng: 7

1.3.1 Giới thiệu mặt đường bê tông xi măng: 7

1.3.2 Phát triển mặt đường bê tông xi măng trên thế giới: 7

1.3.3 Phát triển mặt đường btxm ở việt nam 12

1.4 Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực: 13

1.4.1 Giới thiệu mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 13

1.4.2 Cấu tạo: 15

1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 17

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG DỰ ÁN LIÊN TỈNH LỘ 25B 22

2.1 Hiện trạng Liên tỉnh lộ 25B 22

2.1.1 Vị trí công trình 22

2.1.2 Qui mô Liên tỉnh lộ 25B 22

2.1.2.1 Phạm vi dự án 22

2.1.2.2 Hiện trạng phần đường 22

2.1.2.3 Hiện trạng phần cầu 23

2.1.3 Hiện trạng hư hỏng mặt đường 23

2.1.4 Kiểm tra đánh giá hư hỏng mặt đường 24

2.1.5 Phân tích nguyên nhân hư hỏng mặt đường 25

2.1.5.1 Lưu lượng xe lớn hơn thiết kế 25

2.1.5.2 Tình trạng xe vượt tải 27

2.1.5.3 Nhiệt độ hóa mềm của bitum và độ hằn vệt bánh xe 30

2.2 Điều kiện tự nhiên của tuyến đường 31

2.2.1 Địa hình 31

2.2.2.Địa chất 32

2.2.3.Thủy văn 40

2.2.4.Điều kiện khí tượng 41

2.2.4.1 Mưa 41

2.2.4.2 Nhiệt độ 41

2.2.4.3 Độ ẩm không khí 41

2.2.4.4 Gió 42

2.2.4.5 Nắng, tình trạng bốc hơi và cân bằng nước 42

2.3 Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật 42

2.3.1 Nguyên tắc chung 42

2.3.2 Số liệu đếm xe và dự báo lưu lượng tương lai 43

2.3.3 Lựa chọn các thông số kỹ thuật 44

2.3.3.1 Lựa chọn kết cấu áo đường mềm 44

2.3.3.2Lựa chọn kết cấu áo đường cứng 44

2.4 Giải pháp kết cấu áo đường 44

2.4.1 Kết cấu áo đường mềm 44

2.4.2 Kết cấu áo đường bê tông xi măng đổ tại chỗ 44

2.4.3 Kết cấu áo đường cứng Bê tông cốt thép dự ứng lực 45

2.4.4 Ưu nhược điểm của các phương án 45

2.4.4.1 Mặt đường mềm 45

2.4.4.2 Mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ 45

2.4.4.3 Mặt đường cứng bê tông cốt thép dự ứng lực 46

2.5 Kết luận chương 46

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BTCT DƯL CHO ĐƯỜNG LIÊN TỈNH LỘ 25B 48

3.1 Lý thuyết tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực: 48

3.1.1 Tổng quan: 48

3.1.2 Lựa chọn và lập mô hình phân tích 48

3.1.3 Độ cứng gối lò xo 49

3.1.3.1 Độ cứng lò xo theo tài liệu “Foudation Analysis And Design – Fifth Edition” của Joseph E.Bowels, RE., S.E 49

3.1.3.2 Độ cứng gối lò xo theo mô đun đàn hồi chung 58

3.1.4 Phân tích kết cấu tấm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 51

3.1.4.1 Trình tự sản xuất – lắp đặt – khai thác: 51

3.1.4.2 Phân tích kết cấu trong quá trình chế tạo 52

3.1.4.3 Vận chuyển lắp đặt 52

3.1.4.4 Căng cáp hậu áp liên kết các tấm với nhau 53

3.1.4.5 Giai đoạn khai thác 53

3.2 Lý thuyết tính toán hiệu quả kinh tế 54

3.3 Lựa chọn mô hình bài toán phân tích kết cấu PPCP 54

3.4Thông số đầu vào bài Tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 54

3.5Tính toán mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho liên tỉnh lộ 25B 56

3.5.1 Tính trục xe qui đổi về trục tiêu chuẩn 58

3.5.2 Kiểm tra chiều dày tấm: 60

3.5.4 Kiểm toán tấm dưới tác dụng xe nhiều bánh XB80: 66

3.5.5 Kiểm toán tấm chịu tác dụngcủa tải trọng xe tính toán và nhiệt độ 73

3.5.6 Kiểm toán chiều dày lớp móng 76

3.5.7 Kiểm toán tấm dưới tác dụng của dự ứng lực căng trước, tải trọng cẩu lắp trong giai đoạn chế tạo: 77

3.5.7.1 Tính toán mất mát ứng suất kéo trước: 79

3.5.7.2 Ứng suất hữu hiệu trong tấm theo phương ngang đường 82

3.5.7.3 Kiểm toán tấm bê tông dự ứng lực khi cẩu lắp: 83

3.5.8 Kiểm toán tấm dưới tác dụng của dự ứng lực căng sau trong giai đoạn thi công lắp ghép: 87

3.5.8.1 Tính toán mất mát ứng suất đối với tấm căng sau 88

3.5.8.2 Ứng suất hữu hiệu trong tấm theo phương dọc đường: 92

3.6 So sánh hiệu quả mặt đường BTCT DUL với các loại mặt đường khác 93

3.6.1 Về mặt tuổi thọ: 93

3.6.2 Phương pháp thi công: 93

3.6.3 Về hiệu quả kinh tế 95

3.7 Kết luận chương 96

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 97

I Kết luận 97

II Kiến nghị 98

III Những tồn tại và hương nghiên cứu tiếp theo 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thống kê lún vệt bánh xe 24

Bảng 2.2 Thành phần cấp phối 25

Bảng 2.3 Thống kê lưu lượng xe 26

Bảng 2.4 Số liệu cân xe Đại lộ Đông Tây 27

Bảng 2.5 Tần suất số trục xe và tải trọng trục đến cảng Cát Lái 29

Bảng 2.6 Tần suất số trục xe và tải trọng trục đi từ cảng Cát Lái 29

Bảng 2.7 Điều tra thủy văn 41

Bảng 2.8 : Số liệu đếm xe 43

Bảng 2.9: Tổng hợp thông số kỹ thuật đánh giá năng lực của kết cấu áo đường43 Bảng 3.1 Hệ số nền của một số loại đất 50

Bảng 3.2: Số liệu đếm xe Liên tỉnh lộ 25B 55

Bảng 3.3 Qui đổi mô đun mặt đường 60

Bảng 3.4 Tính mô men do tải trọng tập trung bánh xe bên cạnh -Trường hợp 1: Bánh xe ngoài cùng 68

Bảng 3.5 Tính mô men do tải trọng tập trung bánh xe xe bên cạnh Trường hợp 1: Bánh xe ngoài cùng 69

Bảng 3.6 Tính mô men do tải trọng tập trung bánh xe bên cạnh - Trường hợp 2:

Bánh xe thứ 2 hoặc 3 72

Bảng 3.7 Tính mô men do tải trọng tập trung bánh xe xe bên cạnh cách 1m - Trường hợp 2: Bánh xe thứ 2 hoặc 3 72

Bảng 3 8 Bảng giá trị các thông số tính toán 78

Bảng 3.9 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 80

Bảng 3.10 Mất mát ứng suất do từ biến 80

Bảng 3.11 Mất mát ứng suất lúc truyền 81

Bảng 3.12 Mất mát ứng suất sau khi truyền 82

Bảng 3.13 Tổng hợp mất mát ứng suất 82

Bảng 3.14 Bảng giá trị các thông số tính toán căng sau 87

Bảng 3.15 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 90

Bảng 3.16 Mất mát ứng suất do từ biến 90

Bảng 3.18 Tổng hợp mất mát ứng suất 92 Bảng 3.19 So sánh các chỉ tiêu giữa mặt đường BTCT DUL với mặt đường

BTN, Bê tông xi măng tại chỗ 96

DANH MỤC HÌNH

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

năm 2010 14

Hình 2.2 Dự án đường I-35 ở Texas – Mỹ, dài 700m, hoàn thành năm 2001 14 Hình 1.3 Cấu tạo một đoạn mặt đường BTCTDUL tiêu biểu 15

Hình 1.4 Cấu tạo tấm cơ bản 16

Hình 1.5 Cấu tạo tấm nối 17

Hình 1.6 Cấu tạo tấm căng cáp 17

Hình 1.7 Sơ đồ truyền lực trong mặt đường mềm và mặt đường cứng 18

BTCT Bê tông cốt thép

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài:

Trong những năm gần đây, hệ thống đường trong khu vực Tp Hồ Chí Minh nói chung, và Liên tỉnh lộ 25B nói riêng đã được nâng cấp cải tạo nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải, đi lại ngày càng gia tăng Với đặc thù tuyến Liên tỉnh lộ 25B là đường huyết mạch vào cảng Cát Lái, với lưu lượng xe lớn, đều là những xe tải trọng lớn ra vào thường xuyên Hiện nay, mặc dù đã nâng cấp, cải tạo nhiều lần nhưng mặt đường TL 25B thường xuyên hư hỏng gây ảnh hưởng đến năng suất vận hành khai thác tuyến đường, cũng như giảm độ an toàn cho các phương tiện lưu thông Trong thời gian sắp tới nhất thiết phải tiến hành nâng cấp cải tạo tuyến TL25B để đảm bảo thông suốt trên tuyến đường chính vào cảng Cát Lái Trong đó, lựa chọn loại mặt đường hợp lý đóng vai trò vô cùng quan trọng

Do đặc điểm về tính chất khai thác tuyến đường, đặc điểm địa lý, đặc điểm về chế độ thủy nhiệt, tình hình sử dụng vật liệu ở tỉnh Hồ Chí Minh, điều kiện và yêu cầu về tiến độ thi công nên cần nghiên cứu kỹ, lựa chọn loại mặt đường hợp

lý cho dự án tuyến đường TL25B để đáp ứng các yêu cầu nói trên và mang lại

hiệu quả kinh tế cao

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Đã có nhiều loại kết cấu mặt đường như Bê tông nhựa, láng nhựa , thấm nhập nhựa được sử dụng ở nước ta hiện nay nhưng trên thực tế những loại mặt đường này vẫn chưa đáp ứng được hiệu quả về kinh tế, tuổi thọ thấp, dễ bị bong tróc, nứt gãy, Một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra các loại hư hỏng trên là do điều kiện tự nhiên ở nước ta rất khắc nghiệt, chế độ thủy nhiệt thay đổi Do đó cần phải nghiên cứu ra một loại mặt đường khắc phục được tình trạng trên Hiện tại nhiều tuyến đường trong cả nước, để nâng cao tuổi thọ và chất lượng, chúng ta phải sử dụng loại bê tông nhựa polime, hoặc phải dùng bê tông nhựa có độ nhám cao Khi đó, tính toán đầy đủ thì chi phí xây dựng loại mặt đường nhựa không thấp hơn loại mặt đường Bê tông cốt thép dự ứng lực,

mà tuổi thọ ngắn hơn Do đó, việc xây dựng đường Bê tông cốt thép dự ứng lực

Đây là giải pháp tốt đem lại hiệu quả kinh tế cao mà vẫn đảm bảo chất lượng

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật loại mặt đường Bê tông cốt thép dự ứng lực cho Dự án tuyến đường liên tỉnh lộ 25B trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh

IV Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp tính toán trên lý thuyết kết hợp với các số liệu thu thập được để đánh giá hiệu quả kinh tế của đường Bê tông cốt thép dự ứng lực

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Tuyến đường Liên tỉnh lộ 25B là tuyến đường huyết mạch quan trọng của Thành phố Hồ Chí Minh, nối liền cụm cảng Cát Lái với Xa lộ Hà Nội, Quốc Lộ 1A , là tuyến đường vận tải, lưu thông có mật độ cao, tải trọng nặng

Hiện nay, trên các tuyến đường có mật độ xe tải nặng ở Thành phố Hồ Chí Minh, đều sử dụng mặt đường bê tông nhựa Nhưng với hiện trạng các tuyến đường này cho thấy, mặt đường bê tông nhựa dễ bị biến dạng, trồi sụt, lún vệt bánh xe , vì vậy gây khó khăn về lưu thông, nguy hiểm đếm người và phương tiện, thiệt hại về nền kinh tế do giảm khả năng lưu thông trên tuyến, chi phí duy

tu, sửa chữa tốn kém, ảnh hưởng đến giao thông của tuyến, Việc nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho các tuyến đường tải trọng nặng nói chung, với đường Liên tỉnh lộ 25B nói riêng là một đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, bởi vì việc này sẽ giúp chúng ta tiếp cận được công nghệ của thế giới đã nghiên cứu sử dụng, đồng thời làm tăng hiệu quả khai thác của tuyến đường huyết mạch Liên tỉnh lộ 25B, từ đó góp phần tăng cho sự tăng trưởng kinh tế của Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và cả nước nói chung

Vì vậy ” Nghiên cứu ứng dụng mặt đường BTCT DƯL cho đường Liên tỉnh

lộ 25B” có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật và thực tiễn đối với xây dựng công trình giao thông, và cho sự phát triển kinh tế hiện nay

VI Kết cấu của luận văn:

Nội dung của Luận văn gồm các phần sau :

- Mở đầu;

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

- Chương 2: Tổng quan về dự án Liên tỉnh lộ 25B

- Chương 3: Tính toán ứng dụng mặt đường BTCT DƯL cho đường Liên tỉnh lộ 25B;

- Kết luận và kiến nghị

1.1  CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ HIỆN NAY   4 

1.2  MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA   5 

1.2.1  GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA   5 

1.2.2  ƯU ĐIỂM – KHUYẾT ĐIỂM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA   6 

1.2.2.1  ƯU ĐIỂM   6 

1.2.2.2  NHƯỢC ĐIỂM  6 

1.3  MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG:   7 

1.3.1  GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG:   7 

1.3.2  PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN THẾ GIỚI:   7 

1.3.3  PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BTXM Ở VIỆT NAM   13 

1.4  MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC:   13 

1.4.1  GIỚI THIỆU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC   13 

1.4.2  CẤU TẠO:   15 

1.4.3  ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC   17 

1.5  KẾT LUẬN CHƯƠNG   20 

Chương 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO TẢI

TRỌNG NẶNG 1.1 Các loại mặt đường ô tô hiện nay

 Hiện nay, ở nước ta đang sử dụng nhiều loại mặt đường khác nhau cho các tuyến đường khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, phục vụ mỗi nhu cầu giao thông, vận tải mà sử dụng loại mặt đường phù hợp Trong đó phân chia thành 2 loại mặt đường chính: Mặt đường mềm và mặt đường cứng (phân loại theo độ cứng)

 Mặt đường mềm: mặt đường mềm gồm có lớp mặt và các lớp móng Lớp mặt là lớp chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng, các yếu tố môi trường Mặt đường mềm có hai loại: Mặt đường mềm có lớp móng bằng vật liệu hạt và mặt đường mềm có móng bằng vật liệu hạt gia cố Mặt đường mềm là loại mặt đường được sử dụng rộng rãi ở nước ta, cũng như trên thế giới Mặt đường mềm

được sử dụng phổ biến nhất đó là mặt đường bê tông nhựa [2]

 Mặt đường mềm có móng bằng vật liệu gia cố nhựa:

Mặt đường này có nhiều lớp nhựa, thường xây dựng trên các tuyến đường có nhiều tải trọng nặng, hoặc làm trên các kết cấu mặt đường tăng cường

 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 Mặt đường này có độ cứng rất lớn nên thu nhận hầu hết tải trọng do xe gây ra và truyền xuống lớp móng trên một diện tích rộng nên ứng suất tác dụng lên lớp móng là nhỏ Do tấm bê tông xi măng chịu lực chủ yếu nên tấm phải có cường độ chịu uốn cao, đồng thời có độ dự trữ cao chịu được tác dụng trùng phục của tải trọng, và tấm phải chịu được sự bào mòn Lớp móng trong mặt đường cứng không chịu lực chính trong kết cấu, nhưng phải được cấu tạo đồng đều, ổn định Lớp móng trong mặt đường cứng thường

sử dụng các vật liệu hạt gia cố như cát, đá gia cố xi măng, bê tông nghèo [2]

1.2 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, sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa làm lớp mặt Bê tông nhựa (gồm bê tông polyme, bê tông asphalt) là hỗn hợp đá – nhựa rải đường chế tạo bằng cấp phối khoáng vật liên kết với nhựa Thường thì chất liên kết là itum, một hợp chất hữu cơ được chế tạo từ dầu mỏ Cốt liệu khoáng vật chủ yếu dùng trong bê tông nhựa thường là đá xay, xỉ quặng xay, thêm cát hay cát xay và bột khoáng

 Tùy theo yêu cầu và mục đích sử dụng cụ thể mà người ta sẽ xác định tỉ lệ hợp lý các thành phần rồi nhào trộn, gia công thành một hỗn hợp đồng nhất Thông thường, bê tông nhựa được chế tạo nóng, nhiệt độ sử dụng (trộn) khoảng1630C và dùng nhựa có độ nhớt cao Người ta hay dùng nhựa đặc có độ kim lún 50-:-60, 60-:-70, và 85-:-100 là các loại nhựa khá mềm nhằm cung ứng một mặt đường có khả năng chống oxy hóa cũng như ảnh hưởng của thời tiết khá cao, ít bị rạn nứt Bê tông nhựa thường chứa hơn 90% về khối lượng là cốt liệu là khoáng vật, nhựa chỉ chiếm từ 3-:-9% (trừ vữa nhựa bê tông nhựa dẻo có thể chứa tới 12% nhựa)

 Áo đường mềm là thuật ngữ dùng để mô tả câu trúc mềm của vật liệu làm

áo đường, phổ biến là mặt đường bê tông nhựa Theo quan điểm thiết kế kết cấu

áo đường thông thường, khi các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường thì tải trọng của chúng sẽ truyền xuống nền đất thông qua các lớp kết cấu, bao gồm tầng mặt (có một đến ba phân lớp nhỏ) và tầng móng (lớp móng trên và móng dưới) Đối với mặt đường bê tông nhựa, diện truyền tải bé nên tác động sâu hơn

tới các lớp bên dưới [3]

 Mặt đường bê tông nhựa chi phí giá thành không đắt, chịu được tải trọng tương đối lớn nên được sử dụng phổ biến ở hầu hết các tuyến đường ở nước ta hiện nay Tuy nhiên mặt đường bê tông nhựa với độ cứng thấp, tính ổn định với môi trường kém (đặc biệt là nhiệt độ và nước) nên mặt đường bê tông nhựa thường xuất hiện nhiều hư hỏng mặt đường, dẫn đến hư hỏng các lớp móng bên dưới Các hư hỏng chủ yếu của mặt đường bê tông nhựa

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

1.2.2.2 Nhược điểm

 Ở nhiệt độ thấp, mặt đường bê tông nhựa tiệm cận nhiệt độ hóa cứng làm cho kết cấu áo đường trở nên cứng, dòn, dễ gãy khi chịu tác dụng của tải trọng

 Ở nhiệt độ cao, kết cấu mặt đường bê tông nhựa trở nên mềm, dẻo làm cho mặt đường dễ bị các biến dạng khi chịu tác dụng tải tải trọng, đặc biệt ở nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới có nền nhiệt cao thì kết cấu áo đường mềm càng trở nên không phù hợp

 Tuổi thọ bình quân khai thác thấp, độ bền kém Mặt đường áo đường mềm chịu ảnh hưởng lớn của các yếu tố thủy nhiệt (nhiệt độ, độ ẩm) làm cho kết cấu áo đường mau chóng hư hỏng, độ bền khai thác kém

 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

1.3 Mặt đường bê tông xi măng:

1.3.1 Giới thiệu mặt đường bê tông xi măng:

 Mặt đường bê tông xi măng (mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ, mặt đường bê tông xi măng cốt thép, mặt đường bê tông xi măng cốt thép dự ứng lực, mặt đường tấm bê tông xi măng tự chèn), mặt đường bê tông xi măng sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng làm mặt đường Bê tông xi măng là hỗn hợp được tạo từ tỷ lệ các loại vật liệu xi măng, cát, đá, nước, chất phụ gia (nếu có); tùy vào yêu cầu mà các tỷ lệ thành phần vật liệu thay đổi phù hợp

 Trên thế giới, mặt đường bê tông xi măng cũng đã được đưa vào nhiều tuyến đường Ở Việt Nam, mặt đường bê tông xi măng chiếm tỷ lệ rất thấp, chủ yếu được sử dụng cho các công trình nông thôn với bê tông xi măng sử dụng cường độ không cao, đường sân bay, tại các trạm thu phí, 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 100 năm qua, mặt đường BTXM đã được tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết

các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc…

 Mặt đường BTXM (mặt đường cứng) cùng với mặt đường mềm là 2 loại hình mặt đường chính được sử dụng cho giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mạng lưới giao thông của các khu vực, lãnh thổ và xuyên quốc gia

 Mặt đường BTXM có mặt trên tất cả các cấp đường giao thông đường bộ,

từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc Mặt đường BTXM cũng thường được sử dụng ở hầu hết các sân bay, bến cảng, các đường chuyên dụng và các bãi đỗ xe

 Ngày nay, mặt đường BTXM vẫn luôn được các nhà nghiên cứu các nhà quản lý rất quan tâm Hệ thống Tiêu chuẩn ngày càng hoàn thiện và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ và hiện đại Hàng năm, những hội nghị tổng kết phổ biến kinh nghiệm và những nghiên cứu phát triển mới về loại hình mặt đường BTXM của thế giới vẫn được duy trì thường niên và phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM ngày càng được mở rộng

 Khối lượng mặt đường BTXM đã xây dựng ở một số nước (trích rừ 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 [6]:

 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

29000 km đường (khoảng 4%) là mặt đường BTXM nhưng lại phục

vụ tới 75% lượng giao thông ở Québec

 Đức, mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao

 Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia (14000 km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc

 Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134000 km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương và đường nông thôn Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1700 km, tức là chỉ hơn 1% Mặt đường BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường nông thôn Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17%

 Hà Lan, mạng lưới đường ô tô có khoảng 113000 km Khoảng 2300

km là đường cao tốc, chỉ khoảng 2% về chiều dài, nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao thông 5% đường cao tốc là mặt đường BTXM, trong đó một nửa là mặt đường BTCT liên tục và một nửa là BTXM không cốt thép, phân tấm Hà Lan còn có khoảng 140 km đường khu vực có mặt BTXM không cốt thép, phân tấm Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ô tô Ngoài ra, Hà Lan còn có 20000 km đường xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM

 Vương quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng 285000 km, trong

đó có 1500 km là mặt đường BTXM Cho tới đầu những năm 1980, mặt đường BTXM phân tấm, không hoặc có cốt thép vẫn là loại chủ yếu Từ giữa những năm 1980 đến giữa những năm năm 1990, mặt đường BTXM điển hình lại là BTCT liên tục Từ cuối những năm 1990, do yêu cầu về giảm tiếng ồn, mặt đường BTXM buộc phải có lớp mặt bê tông nhựa mỏng, nhưng yêu cầu này mới chỉ là bắt buộc trong phạm vi xứ Anh (England), chứ chưa bắt buộc đối với các xứ khác (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 thường được sử dụng đối với những tuyến đường có tải trọng lớn như sân bay, đường chuyên dụng, đường có lưu lượng xe lớn và các công trình đặc biệt có yêu cầu tuổi thọ cao Về cơ bản, kích thước tấm mặt đường BTXM cốt thép tương tự như BTXM phân tấm thông thường nhưng được tăng

cường thêm 2 lớp cốt thép (thép All) chịu lực (trong tính toán thiết

kế có kể đến khả năng cùng chịu lực của cốt thép)

 Mặt đường BTXM lưới thép ra đời chủ yếu nhằm khắc phục và hạn chế các vết nứt do co ngót của bê tông và nứt do nhiệt Trên cơ sở tính toán thiết kế như vậy mặt đường BTXM thông thường, lưới thép (thép All: 10 - 14 mm, @: 10 - 20cm) được bổ sung và bố trí cách bề mặt mặt đường từ 6 - 10 cm nhằm hạn chế các vết nứt trong quá trình bê tông hình thành cường độ và trong khai thác Mặt đường BTXM lưới thép xuất hiện chậm hơn BTXM thông thường

và phạm vi áp dụng của nó tương tự như phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM thông thường

 Mặt đường BTXM cốt thép liên tục ra đời nhằm khắc phục những nhược điểm cố hữu của mặt đường BTXM phân tấm thông thường

là giảm thiểu các mối nối ngang mặt đường (khe co, giãn) Hàm lượng lưói thép thiết kế khoảng 0,54%, bao gồm cốt thép dọc (thép All, 16 mm), cốt thép ngang (thép All, 12 mm) được bố trí liên tục suốt chiều dài đường và đặt ở vị trí 1/3 - ½ bề dày tấm BTXM Mục đích của việc bố trí cốt thép này không phải là ngăn ngừa vết nứt do tải trọng và ứng suất nhiệt, mà chỉ nhằm hạn chế việc mở rộng khe nứt Theo yêu cầu, khoảng cách khe nứt nằm trong khoảng 3,5 - 8,0 feets (1,05 - 2,4m), độ mở rộng khe nứt không được quá 0,04 inch (1,0 mm) nhằm hạn chế nước thấm qua khe nứt phá huỷ cốt thép và bảo đảm mặt đường khai thác được bình thường Phạm vi áp dụng của mặt người BTXM cốt thép liên tục là khắc phục nhược điểm không êm thuận chạy xe do các khe của mặt đường BTXM phân tấm, áp dụng chủ yếu đối với các tuyến đường có lưu lượng xe lớn, đường cao tốc, đường băng sân bay và kinh phí đầu tư ban đầu lớn hơn

 Mặt đường BTXM cốt phân tán (cốt sợi) chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt có khả năng chịu lực rất lớn và chống mài mòn cao Trong khi trộn bê tông tươi, ngoài cốt liệu đá và cát thông thường người ta bổ sung thêm và trộn đều với các loại cốt sợi: thuỷ tinh, kim loại, tổng hợp (acrylic, aramid, cacbon, nylon, polyester, polyethylene, polyproplene) và cốt sợi tự nhiên BTXM cốt phân tán có cường độ và khả năng chống mài mòn

 Mặt đường BTXM lu lèn là loại mặt đường sử dụng bê tông khô, thi công liên tục (không có mối nối) và bằng thiết bị lu thông thường Do mặt đường BTXM lu lèn được đổ dài liên tục nên trên

đó phải làm thêm lớp đá dăm láng nhựa (lớp láng nhựa) nhằm khắc phục các vết nứt do co ngót và do nhiệt độ, hoạt tải gây ra Chiều dày của lớp BTXM lu lèn dao động trong khoảng 20 cm, móng của

nó có thể là các vật liệu gia cố hoặc đá dăm Mặt đường BTXM lu lèn được áp dụng có hiệu quả cho các tuyến đường có lưu lượng xe không cao và làm lớp móng cho mặt đường BTXM hoặc mặt đường bê tông nhựa

 Mặt đường BTXM ứng suất trước ra đời cũng nhằm khắc phục các vết nứt của mặt đường BTXM thông thường đồng thời tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu dạng tấm Có loại mặt đường BTXM ứng suất trước sử dụng các sợi thép căng trước và mặt đường BTXM cốt thép ứng suất trước căng sau Mặt đường BTXM cốt thép dự ứng lực thích hợp với các tuyến đường tải trọng nặng, đường chuyên dụng…

 Mặt đường BTXM lắp ghép là loại mặt đường BTXM có hoặc không có cốt thép được chế tạo sẵn tại xưởng và vận chuyển đến công trường lắp ghép thành mặt đường Các tấm BTXM đúc sẵn có thể đặt trực tiếp trên nền đất, nền cát hoặc móng đá dăm Phạm vi

áp dụng đối với các đường lâm nghiệp, đường có thời hạn sử dụng ngắn, công vụ và các tấm BTXM có thể được sử dụng lại

1.3.3 Phát triển mặt đường BTXM ở Việt Nam

 Mặt đường BTXM cốt thép được xây dựng tại đường Hùng Vương, Hà Nội năm 1975 Trên quốc lộ 2 đoạn Thái Nguyên - Bắc Cạn xây dựng 30km đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (bắc cầu Chương Dương) Tiếp theo là trên Quốc lộ 1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng 30km vào năm

1999 tại các đoạn ngập lụt Đường Hồ Chí minh nhánh phía Đông với chiều dài

86 km, nhánh phía Tây với tổng chiều dài trên 300km Quốc lộ 12A Quảng Bình với chiều dài 12 km Quốc lộ 70, đoạn thành phố Lào Cai…

 Mặt đường BTXM được sử dụng hầu hết tại các sân bay như: Sân Vàng, Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài… Ngoài ra, loại mặt đường BTXM cốt thép liên tục lần đầu tiên được ứng dụng 1km tại Quốc lộ 12A Quảng Bình và sau đó khoảng 500m tại trạm thu phí cầu Bãi Cháy

 Hệ thống đường giao thông nông thôn ở một số tỉnh như Thái Bình, Thanh Hoá, Hưng Yên,… cũng có sử dụng mặt đường BTXM với kết cấu đơn giản, đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp

1.4 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; gồm các tấm đúc sẵn, có căng cáp dự ứng lực, được lắp ghép ở công trường tạo thành mặt đường Việc tạo dự ứng lực được thực hiện theo cả hai phương dọc và ngang tấm Mặt đường BTCTDUL tập hợp được các ưu điểm của mặt đường bê tông xi măng, ưu điểm của mặt đường bê tông cốt thép lắp ghép và ưu điểm của công nghệ dự ứng lực Nó được phân tích và chứng minh là 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 vẫn thường được sử dụng ở

Việt Nam từ trước đến nay Nó rẻ hơn mặt đường bê tông cốt thép thường từ 5 đến 7%

 Mặt đường BTCTDUL được Mỹ nghiên cứu hơn 10 năm qua và bắt đầu đưa vào áp dụng đại trà ở Mỹ từ năm 2012 Indonesia đã áp dụng cho một tuyến đường dài 35km hoàn thành vào năm 2011 Ở Việt Nam chưa có một báo cáo nghiên cứu nào, cũng chưa có một 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 [13]

Hình 1.2 Dự án đường I-35 ở Texas – Mỹ, dài 700m, hoàn thành năm 2001[13]

 Mặt đường BTCTDUL thích hợp với các công trình có mật độ giao thông cao, chịu tải trọng nặng và/hoặc hóa chất (xăng dầu) như đường cao tốc, đường quốc lộ, sân bay, các tuyến đường trục chính đô thị, đường trong các khu công nghiệp, kho tàng, bến bãi, nhà ga, trạm thu phí và bến xe Nó còn đặc biệt phù hợp trong trường hợp nâng cấp cải tạo vì tốc độ thi công nhanh và ít ảnh hưởng đến việc khai thác bình thường của công trình

1.4.2 Cấu tạo:

a Tổng thể

 Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được cấu tạo từ các tấm đúc sẵn trong nhà xưởng, sau đó được vận chuyển tới công trường và thì công lắp ghép

lại và căng cáp hậu áp để liên kết các tấm với nhau thành từng đoạn

 Mỗi đoạn thông thường dài khoảng 75m, bao gồm các tấm cơ bản, tấm nối, tấm căng cáp Chiều dài phân đoạn càng lớn thì thi công càng nhanh, chất lượng khai thác càng cao, nhưng hiệu quả ứng suất trước càng giảm Mỗi loại

tấm có cấu tạo khác nhau

 Kích thước tấm: Chiều rộng tấm thông thường khoảng 3m, chiều dài tấm phụ thuộc vào bề rộng mặt đường, chiều dày tấm phụ thuộc vào tải trọng trên tuyến, thông thường khoảng từ 16-24cm tùy thuộc vào tải trọng xe Chiều dài

tấm chính là 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 [13]

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

Hướng lưu thông Khe dãn Khe dãn

ngang tấm để sau này căng cáp hậu áp khi thi công

Hình 1.4 Cấu tạo tấm cơ bản [13]

c Tấm nối :

Tấm nối có cấu tạo gần tương đồng với tấm cơ bản, nhưng tấm nối được cấu tạo từ 2 tấm khác nhau, giữ 2 tấm có khe co giãn, trên tấm được bố trí các

hố công tác phục vụ cho căng cáp hậu áp

Cáp DƯL căng trước

Khớp nối âm - dương

Ống gen chờ

Móc cẩu lắp

Hình 1.5 Cấu tạo tấm nối [13]

d Tấm căng cáp

Tấm nối có cấu tạo gần tương đồng với tấm cơ bản, nhưng tấm căng cáp được cấu tạo từ 2 tấm khác nhau, giữ 2 tấm có khe co giãn, trên tấm được bố trí các hố căng phục vụ cho căng cáp hậu áp

Hình 1.6 Cấu tạo tấm căng cáp [13]

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

 Ưu điểm của mặt đường cứng

 Mặt đường bêtông xi măng là loại mặt đường cứng, có cường độ cao, phân bố tải trọng đều, chịu va đập tốt, thích hợp với tất cả các loại phương tiện vận tải, kể cả xe có tải trọng lớn, xe bánh xích và bánh sắt Thực tế sử dụng các công trình đường giao thông bêtông

xi măng thời gian qua cho thấy, mặt đường bêtông xi măng rất phù hợp các đoạn tuyến chịu tải trọng nặng, lưu lượng xe lớn Sau một thời gian đưa vào hoạt động, mặt đường vẫn ổn định, ma sát tốt, không bị biến dạng

Hình 1.7 Sơ đồ truyền lực trong mặt đường mềm và mặt đường cứng [14]

 Ổn định với thời tiết, môi trường Thích hợp với điều kiện nóng ẩm mưa nhiều của Việt Nam & ổn định xăng dầu tốt

 Phân bố tải trọng đồng đều trên nền đất, có thể áp dụng trong những điều kiện mật độ xe lưu thông cao hoặc nhiều xe nặng

 Độ bền cao, tuổi thọ khai thác lớn, tiết kiệm chi phí đầu tư dài hạn

do chi phí duy tu, sửa chữa thấp, tuổi thọ vật liệu cao, phù hợp với qui luật phát triển bền vững

 Ít hấp thụ ánh sang, có cảnh quan đẹp, an toàn hơn khi lưu thông vào ban đêm

 Độ bám mặt đường tốt, không bị giảm độ bám mặt đường khi bị ẩm ướt

 Ưu điểm của mặt đường đúc sẵn lắp ghép:

 Thi công nhanh, dễ sửa chữa: Công tác đúc sẵn thực hiện trong nhà máy, công tác hiện trường nhanh và ít phụ thuộc điều kiện thời tiết,

dễ dàng tháo lắp & tái tận dụng vật liệu

 Dễ dàng nâng cấp mở rộng mặt đường khi cần thiết

 Chất lượng tốt: Giám sát chất lượng trong nhà máy, khối lượng công việc hiện trường ít

 Ít tác động cộng đồng: Sản xuất tấm trong nhà máy không ảnh hưởng đến dân cư ở công trường, lắp đặt nhanh

 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

 Kết quả là cấu kiện chịu lực tốt hơn, tăng độ bền theo thời gian, mỏng hơn, ít tốn vật liệu, ít nứt, ít mối nối do vậy ít tốn chi phí duy

tu sửa chữa và cuối cùng là kinh tế hơn

 Hiệu quả kính tế xã hội lớn nữa của mặt đường BTCTDUL là giảm tác động giao thông do có thể chỉ lắp đặt vào thời gian ít xe nhất trong ngày

 Tuổi thọ của mặt đường BTCTDUL cũng cao hơn so với BTCT thường

 Ít mối nối hơn do vậy đi sẽ êm hơn và ít ồn hơn; giảm chi phí mối nối đắt tiền và đỡ hư hỏng

b Nhược điểm

 Độ êm thuận không cao bằng mặt đường bê tông nhựa, xe chạy ồn hơn

 Móng đường BTXM yêu cầu có độ bằng phẳng cao, chất lượng đồng đều

và liên tục Không xây dựng mặt đường BTXM trên nền đường còn tiếp tục lún như đi qua vùng đất yếu

 Xây dựng mặt đường BTXM chất lượng cao cho các tuyến đường cấp cao

và đường cao tốc đòi hỏi phải có thiết bị thi công đồng bộ, hiện đại và quy trình công nghệ thi công chặt chẽ Nhưng với công nghệ thi công của nhiều đơn vị lớn

ở Việt Nam thì có đủ năng lực thực hiện, đồng thời tấm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được chế tạo trong nhà xưởng nên đảm bảo chất lượng

 Chi phí xây dựng ban đầu đối với mặt đường BTXM cao hơn so với mặt đường BTN và các loại mặt đường bê tông nhựa, tuy nhiên chi phí duy tu, sửa chữa lại thấp hơn và tuổi thọ khai thác dài hơn

1.5 Kết luận chương

 Thông qua phân tích ưu – nhược điểm của các loại mặt đường bê tông nhựa, mặt đường bê tông xi măng, mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực, mỗi loại mặt đường có một khả năng chịu lực khác nhau, khả năng phù hợp với từng điều kiện thủy nhiệt khác nhau

 Mặt đường bê tông nhựa: có ưu điểm nhất đó là phổ biến, được phát triển rộng rãi mấy thập kỷ qua, đồng thời mặt đường bê tông nhựa có giá thành đầu tư ban đầu rẻ Nhưng nhược điểm của mặt đường bê tông nhựa là không chịu được các loại tải trọng xe nặng, xe chuyên dùng, thường xuất hiện các hiện tượng trồi, lún, vệt hằn bánh xe Mặt đường bê tông nhựa thi công tại chỗ nên thời gian thi công sẽ ảnh hưởng đến lưu thông.Do đó mặt đường bê tông nhựa phù hợp với các tuyến đường thành phố, không có nhiều xe tải trọng nặng

 Mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ: ưu điểm chịu được tải trọng nặng, nhưng chi phí đầu tư ban đầu lớn, thi công xong phải chờ bê tông đạt cường độ mới được đưa vào khai thác, song song với đó tuổi thọ mặt đường bê tông xi măng có tuổi thọ khai thác cao, không bị các biến dạng trồi, sụt, vệt hằn bánh

xe Mặt đường bê tông xi măng thích hợp cho các tuyến đường tải trọng nặng, đường chuyên dùng, trạm thu phí

 Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực: có đầy đủ ưu điểm của mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ, đồng thời nhờ được tạo ứng suất trước nên tăng khả năng chịu lực so với mặt đường bê tông xi măng, giảm được các hiện tượng nứt, và cũng kéo dài tuổi thọ khai thác Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực được thi công theo phương pháp lắp ghép, các tấm lắp ghép được chế tạo sẵn trong nhà xưởng, nhà máy nên chất lượng được đảm bảo; nhờ thi công lắp ghép nên có thể thi công vào những thời điểm xe ít, thi công xong 1 phân đoạn có thể cho xe lưu thông ngay lập tức, do đó ít gây ảnh hưởng đến lưu thông

Do đó, phương án mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực là một phương

án đáng lưu tâm trong các dự án đường có tải trọng nặng, đường nâng cấp cải tạo

2.1. Hiện trạng Liên tỉnh lộ 25B 22  2.1.1.  Vị trí công trình 22  2.1.2.  Qui mô Liên tỉnh lộ 25B 22  2.1.2.1.  Phạm vi dự án 22  2.1.2.2.  Hiện trạng phần đường 22  2.1.2.3.  Hiện trạng phần cầu 23  2.1.3.  Hiện trạng hư hỏng mặt đường 23  2.1.4.  Kiểm tra đánh giá hư hỏng mặt đường 24  2.1.5.  Phân tích nguyên nhân hư hỏng mặt đường 25  2.1.5.1  Lưu lượng xe lớn hơn thiết kế 25  2.1.5.2  Tình trạng xe vượt tải 27  2.1.5.3  Nhiệt độ hóa mềm của bitum và độ hằn vệt bánh xe 30  2.2. Điều kiện tự nhiên của tuyến đường 31  2.2.1.  Địa hình 31  2.2.2.  Địa chất 32  2.2.2.1.  Lớp A: Hỗn hợp đất đắp và trồng trọt 32 

2.2.2.2.  Lớp B: Bùn sét màu xám đen, trạng thái dẻo chảy 32 

2.2.2.3.  Lớp C : Sét pha lẫn sỏi TA, nâu đỏ, vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng 33 

2.2.2.4.  Lớp TK1: Sét pha, xám trắng, trạng thái dẻo mềm 34 

2.2.2.5.  Lớp 1 : Sét pha đôi chỗ lẫn sạn TA, xám trắng loang vàng, trạng thái dẻo mềm 35 

2.2.2.6.  Cát pha lẫn TA, nâu vàng, xám vàng, trạng thái dẻo 36 

2.2.2.7.  Lớp 2B : Sét nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng 37 

2.2.2.8.  Lớp TK2 : Sét pha lẫn sỏi TA, nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm 38 

2.2.2.9.  Lớp TK3 : Sét pha lẫn sỏi TA, nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm 39 

2.2.3.  Thủy văn 40  2.2.4.  Điều kiện khí tượng 41 

2.2.4.1  Mưa 41  2.2.4.2  Nhiệt độ 41  2.2.4.3  Độ ẩm không khí 41 

2.2.4.4  Gió 42  2.2.4.5  Nắng, tình trạng bốc hơi và cân bằng nước 42  2.3. Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật 42  2.3.1.  Nguyên tắc chung 42  2.3.2.  Số liệu đếm xe và dự báo lưu lượng tương lai 43  2.3.3.  Lựa chọn các thông số kỹ thuật 44  2.3.3.1  Lựa chọn kết cấu áo đường mềm 44  2.3.3.2  Lựa chọn kết cấu áo đường cứng 44  2.4. Giải pháp kết cấu áo đường 44  2.4.1.  Kết cấu áo đường mềm 44  2.4.2.  Kết cấu áo đường bê tông xi măng đổ tại chỗ 44  2.4.3.  Kết cấu áo đường cứng Bê tông cốt thép dự ứng lực 45  2.4.4.  Ưu nhược điểm của các phương án 45  2.4.4.1  Mặt đường mềm 45  2.4.4.2  Mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ 45  2.4.4.3  Mặt đường cứng bê tông cốt thép dự ứng lực 46  2.5. Kết luận chương 46



Chương 2: HIỆN TRẠNG DỰ ÁN LIÊN TỈNH LỘ 25B

2.1 Hiện trạng Liên tỉnh lộ 25B

2.1.1 Vị trí công trình

 Vị trí công trình : Phường An Phú, Bình Trưng Tây, Thạnh Mỹ Lợi, Cát Lái - Quận 2 - TP.HCM

 Điểm đầu tuyến : Km 0+240.00 m (Giao với đường Đại lộ Đông Tây)

 Điểm cuối tuyến : Km 5+600 m (Cảng Cát Lái)

 Tổng chiều dài : 5360 m

2.1.2 Qui mô Liên tỉnh lộ 25B

Việc xây dựng đường Liên tỉnh lộ 25B – Giai đoạn 2 do Công ty cổ phần Đầu tư hạ tầng kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh (CII) được giao làm Chủ đầu tư

đã hoàn thành và đưa vào khai thác vận hành vào tháng 12/2012 với qui mô đầu

tư như sau

2.1.2.1 Phạm vi dự án

 Điểm đầu: Kết nối với dự án Đại lộ Đông Tây thành phố

 Điểm cuối: Tiếp giáp khu vực phà Cát Lái

 Chiều dài tuyến: 5,6km

2.1.2.2 Hiện trạng phần đường

 Loại đường, cấp thiết kế: Đường phố chính đô thị, Vtk = 60km/h

 Kết cấu áo đường: Loại mặt đường cấp cao A1, mô đuyn đàn hồi Eyc  190Mpa, tải trọng trục thiết kế 120kN

 Hệ thống thoát nước:

 Tận dụng, cải tạo công trình hiện hữu bên trái tuyến

 Xây dựng mới công trình bên phải tuyến

 Chiếu sáng, cây xanh: Xây dựng mới

 Mặt cắt ngang:

Đoạn 1

Từ điểm đầu tuyến đến Vành đai

phía Đông L  3,6km (mở rộng

tuyến hiện hữu, xây dựng tuyến

mới bên trái)

Đoạn 2

Từ Vành đai phía Đông đến điểm cuối tuyến L  2,0km (giữ nguyên mặt cắt ngang như hiện hữu)

 Bên trái: 6,0m (v.h) + 11,5m

(m.đ 03 làn xe) + 0,5m (lề đất)

 Dải đất trống: 24,0m

 Bên phải: 0,5m (lề đất) +

11,5m (m.đ 03 làn xe) + 6,0m (v.h)

 Tổng cộng: 60,0m

 Vỉa hè trái: 6,0m

 Mặt đường: 15,0m (04 làn xe)

 Vỉa hè phải: 6,0m

Tổng cộng: 27,0m

 Hiện trạng phần cầu

 Xây dựng mới 02 cầu BTCT DƯL:

 Cầu Giồng Ông Tố: L = 431m, B = 12.5m

2.1.3 Hiện trạng hư hỏng mặt đường

Theo báo cáo 617/ 2013/ CV-CII ngày 17/09/2013, các hư hỏng mặt đường như sau:

 Trên mặt đường BTN có một số khu vực xuất hiện vệt hằn bánh xe và trồi

BTN Chiều sâu vệt hằn bánh xe từ 0  50mm

 Thời điểm xuất hiện vệt hằn bánh xe khoảng 06 tháng sau khi thông xe, cá

biệt đoạn tuyến từ Vành đai Đông đến cảng Cát Lái (hiện nay là đường Nguyễn

Thị Định) khoảng 02 tháng sau khi thông xe thì xuất hiện vệt hằn bánh xe

 Vị trí xuất hiện hư hỏng tập trung chủ yếu ở làn xe tải và xe Container

(các loại xe này thường xuyên chạy trên 01 làn giữa) và khu vực ngã ba, ngã tư

2.1.4 Kiểm tra đánh giá hư hỏng mặt đường [1]

Chủ đầu tư CII đã tổ chức kiểm tra đánh giá mặt đường, kết quả như sau:

 Đo kiểm tra mô đun đàn hồi mặt đường (tháng 04/2013): Kết quả kiểm tra

có

Eđh > 220 Mpa đạt yêu cầu thiết kế (Eyc  190Mpa)

 Khoan lấy mẫu và thí nghiệm kiểm tra lớp BTN C15 và C25 (tháng

04/2013)

 Quan sát trên các mẫu khoan tại các vị trí có độ sâu vệt hằn bánh xe lớn

hơn 25mm thấy rằng độ dính bám giữa 2 lớp BTN tốt, lớp BTN C25 tương đối

ổn định, phần bị trồi sang hai bên thuộc lớp BTN C15