Xây dựng đường ô tô F1 - Chương 1 pps

- Trong từng điều kiện cụ thể, có thể xảy ra các hiện tượng hưhỏng sau đối với nền đường : + Nền đường bị lún: Nguyên nhân: * Do dùng loại đất không tốt.. Trong xây dựng đường, công tác

KHOA CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN ĐƯỜNG BỘ



BÀI GIẢNG

HÀ NỘI, 2007

CHƯƠNG 1

CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG

$1 - YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG VÀ CÔNG TÁC THI CÔNG

NỀN ĐƯỜNG

1.1 Yêu cầ u đối với nền đường.

- Nền đường là bộ phận chủ yếu của công trình đường Nhiệm vụ của nó là đảm

bảo cường độ và độ ổn định của áo đường Nó là nền tảng của áo đường; cường độ, tuổi thọ và chất lượng sử dụng của áo đường phụ thuộc rất lớn vào cường độ và độ

ổn định của nền đường

- Nền đường yếu, áo đường sẽ biến dạng rạn nứt và hưhỏng nhanh Do đó nền đường cần đảm bảo các yêu cầu sau :

+ Đảm bảo ổn định toàn khối

+ Đủ cường độ

+ Đảm bảo ổn định cường độ trong suốt thời kỳ khai thác

- Yêu tố chủ yếu ảnh hưởng tối cường độ và độ ổn định của nền đường là :

+ Tính chất của đất nền đường (vật liệu xây dựng nền đường).

+ Phương pháp thi công đặc biệt là chất lượng đầm lèn

+ Biện pháp thoát nước và biện pháp bảo vệ nền đường

- Trong từng điều kiện cụ thể, có thể xảy ra các hiện tượng hưhỏng sau đối với

nền đường :

+ Nền đường bị lún:

Nguyên nhân:

* Do dùng loại đất không tốt

* Do lu lèn không đủ độ chặt

* Do đắp nền đường trên đất yếu mà không xử lý hoặc sử lý không phù hợp

+ Nền đường bị trượt: do nền đường đắp trên sườn dốc mà không rẫy

cỏ, đánh bậc cấp

+ Nền đường bị nứt:

Nguyên nhân:

* Do đắp nền đường bằng đất quá ẩm

* Do đắp bằng đất không đúng quy cách (chứa hàm lượng hữu cơnhiều, lẫn cỏ rác, chứa muối hoà tan )

* Do nền đường bị lún không đều

+ Sụt lở mái ta luy:

Nguyên nhân:

* Do nền đắp quá cao (>6m) hoặc đào quá sâu (>12m)

* Do độ dốc mái ta luy nền đào hoặc nền đắp không phù hợp (do thiết kế hoặc thi công không đúng)

a)Lún b) Trư ợt trên sườn dốc c) Sụ t ta luy

1.2 Yêu cầ u vớ i công tác thi công nền đường.

Trong xây dựng đường, công tác làm nền đường chiếm tỷ lệ khối lượng rất

lớn, nhất là đường vùng núi, đòi hỏi nhiều sức lao động máy móc, xe vận chuyển, cho nên nó còn là một trong những khâu mấu chốt ảnh hưởng tới thời hạn hoàn thành công trình Mặt khác chất lượng của nền đường cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng chung của công trình nền đường

Vì vậ y trong công tác tổ chức thi công nề n đường phải bảo đảm:

1 Đảm bảo nền đường có tính năng sử dụng tốt Vị trí, cao độ,kích thước

mặt cắt, quy cách vật liệu, chất lượng đầm nén phải phù hợp với hồ sơthiết kế và các quy định hữu quan trong quy phạm kỹ thuật thi công Yêu cầu này có nghĩa là phải làm tốt công tác lên khuôn đường phục vụ thi công, phải chọn vật liệu sử dụng

một cách hợp lý, phải lập và hoàn chỉnh các quy trình thao tác kỹ thuật thi công và chế độ kiểm tra, nghiệm thu chất lượng

2 Chọn phương pháp thi công thích hợp tuỳ theo các điều kiện về địa hình, tình huống đào đắp, loại đất đá, cự ly vận chuyển, thờihạn thi công và công cụ thiết

bị Ví dụ

- Khi gặp đá cứng thì biện pháp thích hợp là phương pháp thi công nổ phá

- Khi khối lượng công việc rất nhỏ, mà máy móc lại ở xa thì nên dùng thủ công

3 Chọn máy móc thiết bị thi công hợp lý Mỗi loại phương tiện máy móc chỉ làm việc có hiệu quả trong những phạm vi nhất định Nếu chọn không đúng thì

sẽ không phát huy được hết năng suất của máy Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình địa chất, thuỷ văn, khối lượng công việc, cự ly vận chuyển để chọn loại máy cho thích

hợp

4 Phải điều phối và có kế hoạch sử dụng tốt nguồn nhân lực, máy móc, vật liệu một cách hợp lý, làm sao “tận dụng được tài năng con người và của cải” để tăng

năng suất lao động, hạ giá thành và bảo đảm chất lượng công trình Trong thi công,

cố gắng giảm thiểu thời gian máy chết, điều phối máy móc hợp lý để nâng cao thời gian làm việc của máy Có thể tận dụng vật liệu điều phối ngang và điều phối dọc để đắp nền đường, tận dụng vật liệu địa phương để hạ giá thành sản phẩm

5 Các khâu công tác thi công nền đường phải tiến hành theo kế hoạch thi công đã định Các hạng mục công tác xây dựng nền đường phải phối hợp chặt chẽ, công trình nền đường cũng phải phối hợp tiến độ với các công trình khác và tuân thủ

sự bố trí sắp xếp thống nhất về tổ chức và kế hoạch thi công của toàn bộ công việc xây dựng đường nhằm hoàn thành nhiệm vụ thi công đúng hoặc trước thời hạn

6 Tuõn thủ chặt chặt chẽ quy trỡnh kỹ thuật và quy tắc an toàn trong thi cụng Thi cụng nền đường phải quỏn triệt phương chõm an toàn sản xuất, tăng

cường giỏo dục về an toàn phũng hộ, quy định cỏc biện phỏp kỹ thuật đảm bảoan toàn, nghiờm tỳc chấp hành quy trỡnh làm việc an toàn, làm tốt cụng tỏc đề phũng tai

nạn, bảo đảm thi cụng thực sự an toàn

1.3 Mộ t số dạng nề n đường thường gặp.

1.3.1 Nề n đường đắp thụng thường.

Thùng đấu

B

1:m

b

Nề n đường thụng thường Trong đ ú:

B – Chiều rộng của nền đường (m)

b - Chiều rộng của dải hộ đạo được bố trớ khi chiều cao từ vai đường đến đỏy thựng đấu lớn hơn 2m Với đường cao tốc và đường cấp I, b khụng được vượt quỏ 3m, với cỏc cấp đường khỏc b rộng từ 1-2m

m - Độ dốc của taluy nền đắp được xỏc định theo loại đất đắp, chiều cao taluy và điều kiện địa chất cụng trỡnh của đỏy nền đường Khi chất lượng của đỏy

nền đắp tốt m được lấy theo bảng sau

Độ dốc mỏi taluy nề n đắp (theo TCVN 4054)

Chiều cao mỏi taluy nền đắp Loại đất đắp

Đỏ dăm, sỏi sạn, cỏt lẫn sỏi sạn, cỏt hạt lớn,

1.3.2 Nề n đường đắp ven sụng.

1:m

B

Mực n-ớc thiết kế Mực n-ớc th-ờng xuyên

Nề n đường đắp ven sụng

Cao độ vai đường phải cao hơn mực nước lũ thiết kế kể cả chiều cao súng vỗ

và cộng thờm 50cm Tần suất lũ thiết kế nền đường ụtụ cỏc cấp cho ở bảng sau:

Tầ n suất lũ thiết kế nền đường

Cấp đường Đường cao

tốc, cấp I

Đường

cấp II

Đường

cấp III Đường cấp IV,V

Tần suất lũ thiết kế 1% 2% 4% xỏc định theo tỡnh hỡnh cụ thể

Phải căn cứ vào dòng nước, tình hình sóng gió và xói mòn mà gia cố taluy

nền đắp thích hợp

1.3.3 Nề n đường nửa đào, nửa đắp.

>5m

b

1:m

Nề n đường nửa đào, nửa đắp

Khi độ dốc ngang của mặt đất tự nhiên dốc hơn 1:5 thì phải đánh cấp mái taluy tiếp giáp giữa nền đường và sườn dốc (kể cả theo hướng của mặt cắt dọc) chiều rộng cấp không nhỏ hơn 1m, đáy cấp phải dốc nghiêng vào trong 2-4% Trước khi đánh cấp phải đào bỏ đất hữu cơvà gốc cây

Khi mở rộng nền đường do nâng cấp cải tạo thì phải đánh cấp mái taluy tiếp giáp giữa nền đường cũ và nền đường mở rộng Chiều rộng cấp của đường cao tốc, đường cấp I thường là 2m, loại đất đắp nên dùng đất đắp nền đường cũ

1.3.4 Nề n đường có tường giữ chân (tường chắn ở chân taluy)

Khi đất tương đối tơi xốp dễ trượt chân taluy thì nên làm tường giữ chân Tường chân tương đối thấp, chiều cao không quá 2m, đỉnh rộng 0,5-0,8m, mặt trong thẳng đứng, mặt ngoài dốc 1:0,2 - 1:0,5 bằng đá xây hoặc xếp khan

Với nền đường đắp qua các đoạn ruộng nước, có thể làm tường giữ chân cao không quá 1,5 m bằng đá xây vữa ở chân mái taluy đắp

Ruéng lóa

B

b 1:m

1:n

Nề n đường có tường giữ chân

Khi nền đường đắp trên sườn dốc có xu hướng trượt theo sườn dốc hoặc để gia cố đất đắp trả phần đánh cấp ở chân taluy thì có thể dùng nền đường có tường chân Tường chân có mặt cắt hình thang, đỉnh tường rộng trên 1m, mặt ngoài dốc từ 1:0,5-1:0,75, chiều cao không quá 5m xây đá Tỷ số mặt cắt ngang của tường trên

mặt cắt ngang của nền đường 1:6-1:7

1.3.5 Nề n đường có tường giữ ở vai

Nền đường nửa đào nửa dào nửa đắp trên sườn dốc đá cứng, khi phần đắp không lớn nhưng taluy kéo dài khá xa khi đắp thì nên làm tường giữ ở vai Tường giữ ở vai đường không cao quá 2m, mặt ngoài thẳng đứng, mặt đáy dốc nghiêng vào trong 1:5 làm bằng đá tại chỗ Khi tường cao dưới 1m, chiều rộng là 0,8m, tường cao trên 1m chiều rộng là 1m, phía trong tường đắp đá Chiều rộng bờ an toàn L lấy nhưsau: Nền đá cứng ít phong hoá: L = 0,2- 0,6m; nền đá mềm hoặc đá phong hoá

nặng L = 0,6-1,5m; đất hạt lớn đầm chặt L = 1,0 - 2,0m

Với đường cao tốc, đường cấp I thì làm bằng đá xây vữa, các đường khác chỉ xây vữa 50cm phía trên

L

Nề n đường có tường giữ ở vai

1.3.6 Nề n đường đào

§Êt

§¸

B

1:n 1:n

1:m

Nề n đường đào

Độ dốc mái taluy nền đào đất phải căn cứ vào độ dốc của các tuyến đường hiện hữu gần đó và tình hình ổn định của các hòn núi tự nhiên, tham khảo bảng sau:

Độ dốc mái taluy nền đào

Chiều cao taluy (m)

Độ chặt

Ghi chú:- Với đường cao tốc, đường cấp dùng độ dốc mái taluy tương đối thoải.

- Đất loại cát, đất sỏi sạn và các loại đất dễ mất ổn định sau khi mưa thường phải dùng đọ dốc mái taluy tương đối thoải

- Đất cát, đất hạt nhỏ thì chiều cao mái taluy không quá 20m

Độ dốc mái taluy đào đá phải căn cứ vào loại đá, cấu tạo địa chất, mức độ phong hoá của đá, chiều cao taluy, tình hình nước ngầm và nước mặt mà xác định

Trong trường hợp bình thường độ dốc mái taluy đào đá có thể xác định theo bảng sau:

Độ dốc mái taluy đào đá

Chiều cao taluy Loại đá Mức độ phong hoá

<20 20-30

Ít phong hoá 1:0,1-1:0,3 1:0,2-1:0,5 Các loại đá phún xuất, đá vôi

cứng, sa thạch, đá phiến ma, thạch

Ít phong hoá 1:0,25-1:0,75 1:0,5-1:1 Các loại đá yếu, diệp thạch

Phong hoá mạnh 1:0,5-1:1,25 1:0,75-1:1,5

1.3.7 Nề n đường đắp bằng cát.

Nền dường đắp bằng cát để đảm bảo cho cây cỏ sinh trưởngvà bảo vệ taluy thì bề mặt taluy phải bọc đất dính dày 1-2m, lớp trên của nền đường phải đắp bằng đất hạt lớn dày 0,3- 0,5m

Nề n đường đắp bằng cát

$2 - PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH NỀN ĐƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI ĐÁT

NỀN ĐƯỜNG.

2.1 Phân loạ i công trình nền đường :

- Đối với công tác thi công nền đường, thường căn cứ vào khối lượng thi công

của công trình, chia làm hai loại:

+ Công trình có tính chất tuyến : khối lượng đào đắp không lớn và phân bố tương đối đều dọc theo tuyến

+ Công trình tập trung: khối lượng đào đắp lớn, tập trung (đào sâu, đắp cao) với khối lượng: 3000-5000 m3/100m dài

- Việc phân loại này giúp ta xác định được tính chất của công trình, từ đó đề ra giải pháp thi công thích hợp

- Ngoài ra, người ta còn căn cứ vào hình dạng nền đường mà chia thành các

dạng sau:

+ Nền đường đào hoàn toàn (nền đào chữ U)

+ Nền đường đào chữ L + Nền đường nửa đào nửa đắp

+ Nền đường đắp (bao gồm đắp trên sườn dốc, đắp cao (H>6m) và đắp thấp (H<=6m)

2.2 Phân loạ i đất nền đường :

- Có nhiều cách phân loại đất nền đường:

2.2.1 Phân loạ i theo mức độ khó dễ khi thi công :

- Đất: được phân thành 4 cấp: CI, CII, CIII, CIV( cường độ của đất tăng dần theo

cấp đất) Đất cấp I,II thường không được dùng để đắp nền đường mà chỉ dùng đất

cấp III và cấp IV

- Đá: được phân thành 4 cấp: CI, CII, CIII, CIV ( cường độ của đá giảm dần theo

cấp đá)

Đá CI: Đá cứng, có cường độ chịu nén > 1000 daN/cm2

Đá CII: Đá tương đối cứng, có cường độ chịu nén từ 800-1000 daN/cm2

Đá CIII: Đá trung bình, có cường độ chịu nén từ 600-800 daN/cm2

Đá CIV: Đá tương đối mềm, giòn, dễ dập, có cường độ chịu nén < 600 daN/cm2

Trong đó đá CI, CIIchỉ có thể thi công bằng phương pháp nổ phá, còn đá CIII

và CIVcó thểthi công bằng máy

- Cách phân loại này dùng làm căn cứ để chọn phương pháp thi công hợp lý từ

đó đưa ra được định mức lao động tương ứng và tính toán được giá thành, chi phí xây dựng công trình ( Ví dụ: đất đá khác nhau thì độ dốc ta luy khác nhau -> khối

lượng khác nhau, đồng thời phương pháp thi công cũng khác nhau -> giá thành xây

dựng khác nhau)

2.2.2 Phân loạ i theo tính chất xây dựng :

Cách phân loại này cho người thiết kế, thi công biết được tính chất, đặc điểm và điều kiện áp dụng của mỗi loại đất Theo tính chất xây dựng người ta phân thành:

- Đá: các loại đá phún xuất, trầm tích, biến chất ở trạng thái liền khối hoặc rạn

nứt

Đá dùng để đắp nền đường rất tốt đặc biệt là tính ổn định nước Tuy nhiên do có giá thành cao nên nó ít được dùng để xây dựng nền đường mà chue yếu dùng trong xây dựng mặt đường

- Đất: là vật liệu chính để xây dựng nền đường Đất có thể chia làm hai loại chính:

+ Đất rời: ở trạng thái khô thì rời rạc, chứa không quá 50% các hạt >2mm , chỉ số dẻo Ip < 1, gồm các loại như: cát sỏi, cát hạt lớn, cát hạt vừa, cát hạt nhỏ và cát bột

+ Đất dính: nhỏ hạt ở trạng thái khô thì dính kết , chỉ số dẻo Ip > 1, gồm các loại như:đất á cát, á sét, sét

Có rất nhiều loại đất khác nhau, tuy nhiên trong xây dựng nền đường thì vấn

đề quan trọng nhất là phải chọn được loại đất phù hợp với từng công trình nền đường, đặc biệt là phù hợp với chế độ thuỷ nhiệt của nền đường

* Đất cát: Là loại vật liệu rất kém dính (c=0), trong đó không hoặc chứa rất ít hàm lượng đất sét Do vậy đất sét là loại vật liệu có thể dùng cho mọi loại nề đường đặc biệt các đoạn chịu ảnh hưởng nhiều của nước

* Đất sét: Trong đất chứa nhiều thành phần hạt sét, có lực dính C lớn Khi đầm chặt cho cường độ khá cao Tuy nhiên do có nhiều hạt sét nên đất sét là vật liệu

kém ổn định với nước, khi bị ngâm nước hoặc bị ẩm, cường độ của nó giảm đi rất nhiều Do đó, đất sét thường chỉ dùng ở những nơi không hoặc ít chịu ảnh hưởng

của nước

* Đất cấp phối, sỏi đồi: Là loại cấp phối tự nhiên, có nhiều ở vùng trung du, đồi núi thấp Trong thành phần hạt, sỏi sạn chiếm tỷ lệ tương đối lớn, khi đầm chặt cho cường độ rất cao ( E01800daN/cm2) Tuy nhiên trong thành phần của nó cũng chứa một hàm lượng sét nhất định nên nó cũng là loại vật liệu kém ổn định với

nước Do vậy, vật liệu này chỉsử dụng ở những nơi ít chịu ảnh hưởng của nước, hoặc để làm lớp trên cùng của nền đường

* Đất á sét, á cát: Là loại đất có tính chất ở mức độ trung bình giữa đất cát và

đất sét, do vậy nó cũng được dùng phổ biến trong xây dựng nền đường

a) Đất sét b) Đất cát c) Đất á cát, á sét

* Các loại đất sau không dùng để đắp nền đường: Đất chứa nhiều chất hữu

cơ, đất than bùn, đất chứa nhiều lượng muối hoà tan, đất có độ ẩm lớn

$3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG.

Khi chọn các phương pháp thi công nên đường phải căn cứ vào loại tính chất công trình, thời hạn thi công, điều kiện nhân vật lực, thiết bị hiện có Sau đây là các phương pháp thi công nền đường chủ yếu

4.1 – Thi công bằ ng thủ công.

- Dùng dụng cụ thô sơvà các công cụ cải tiến, dựa vào sức người là chính để tiến hành thi công

- Có chất lượng và năng suất thấp

- Phương pháp thi công này thích hợp với công trình có khối lượng công tác nhỏ, cự ly vận chuyển ngắn trong điều kiện không sử dụng được máy móc (diện thi công quá hẹp, không đủ diện tích cho máy hoạt động)

4.2 – Thi công bằ ng máy

- Chủ yếu là dựa vào các loại máy móc: nhưmáy xới, máy ủi, máy đào, máy xúc chuyển, máy lu v.v để tiến hành thi công

- Phương pháp này cho năng suất cao, chất lượng tốt, là cơsở để hạ giá thành xây dựng

- Phương pháp thi công này thích hợp với công trình có khối lượng đào đắp

lớn, yêu cầu thi công nhanh, đòi hỏi chất lượng cao





  



 



4.3 – Thi công bằ ng nổ phá

- Chủ yếu là dùng thuốc nổ và các thiết bị cần thiết (khoan lỗ mìn, đào buồng mìn, kíp nổ ) để phá vỡ đất đá

- Thi công bằng thuốc nổ có thể đảm bảo nhanh chóng, không đòi hỏi nhiều nhân lực, máy móc nhưng yêu cầu phải tuyệt đối an toàn

- Phương pháp này thường dùng ở những nơiđào nền đường qua vùng đá cứng

mà các phương pháp khác không thi công được

4.4 – Thi công bằ ng sức nước

- Thi công bằng sức nước là lợi dụng sức nước xói vào đất làm cho đất tở ra, hòa vào với nước, đất lơlửng ở trong nước rồi được dẫn tới nơiđắp

- Nhưvậy, các khâu công tác đào và vận chuyển đất đều nhờ sức nước

Nhận xét :

Các phương pháp thi công chủ yếu trên có thể được áp dụng đồng thời trên các đoạn khác nhau, hay phối hợp áp dụng trên cùng một đoạn tuỳ theo điều kiện

địa hình địa chất, thủy văn, điều kiện máy móc, thiết bị, nhân lực, điều kiện vật liệu

mà áp dụng các phương pháp trên với mức độ cơgiới hoá khác nhau Hiện nay ở nước ta chủ yếu kết hợp giữa thi công bằng máy và thủ công, trong những trường hợp gặp đất đá cứng thì kết hợp với phương pháp thi công bằng thuốc nổ

$ 4 - TRÌNH TỰ VÀ NỘI DUNG THI CÔNG NÊN ĐƯỜNG

- Khi tổ chức thi công nền đường phải căn cứ vào điều kiện thiên nhiên, tình hình máy móc, thiết bị, nhân lực để phối hợp thực hiện theo một trình tự thích hợp

- Thông thường các công trình nhỏ cầu nhỏ, cống, kè v.v tiến hành thi công đồng thời với nền đường nhưng thường yêu cầu làm xong trước nền đường, đặc biệt

là khi dùng phương pháp tổ chức thi công dây chuyền

Trình tưthi công nền đường nhưsau:

3.1 – Công tác chuẩ n bị trước khi thi công.

3.1.1 Công tác chuẩ n bị về mặt kỹ thuật:

+ Nghiên cứu hồ sơ

+ Khôi phục và cắm lại tuyến đường trên thực địa

+ Lên ga, phóng dạng nền đường

+ Xác định phạm vi thi công

+ Làm các công trình thoát nước

+ Làm đường tạm đưa các máy móc vào công trường

T(ngµy)

L(m)