Tuyển tập báo cáo Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lĩnh vực đường ô tô và đường thành phố

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC, ÁP DỤNG ĐỂ THIẾT KẾ XỬ LÝ TALUY DƯƠNG ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH Đề tài nghiên cứu, tổng hợp các phương pháp đánh giá ổn định của mái dốc

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC,

ÁP DỤNG ĐỂ THIẾT KẾ XỬ LÝ TALUY DƯƠNG ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH

Đề tài nghiên cứu, tổng hợp các phương pháp đánh giá ổn định của mái dốc nền đường, từ

đó lựa chọn phương pháp đánh giá hợp lý nhằm đánh giá lại độ ổn định của đoạn nền đường bị sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh (phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69), đồng thời đề xuất các giải pháp xử lý, khắc phục các hiện tương hư hỏng đã xảy ra

ABSTRACT

The topic researches, collects the methods to appraise the stableness of slope roadbed Since then, selecting the methods appraising logically to appraise again the stableness of the slide roadbed in Ho Chi Minh road (segment Km496+839,34-Km496+987,69), At once, suggesting the methods to treat and control the corrupt phenomena which happened

1 GIỚI THIỆU CHUNG:

1.1 Lý do chọn đề tài:

- Cùng với quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, việc xây dựng các công trình giao thông trọng điểm, huyết mạch nhằm phát triển nền kinh tế quốc dân, đảm bảo an ninh quốc phòng và nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của nhân dân các vùng sâu, vùng xa của đất nước là rất cần thiết Trước nhu cầu đó, nhiều tuyến đường xuyên qua các vùng núi đã và đang được xây dựng như: QL2, QL3, QL6, QL27, QL279 và đường Hồ Chí Minh

- Thực tế cho thấy, nhiều tuyến đường sau khi xây dựng xong, khi đưa vào khai thác đã xảy

ra các hiện tượng mất ổn định như: lún, sụt trượt, sạt lỡ mái taluy, Đặc biệt trên tuyến đường

Hồ Chí Minh theo thống kê, sau mỗi đợt mưa lũ thường có hàng trăm điểm bị sạt lỡ, sụt trượt mái taluy nền đường gây nên các thiệt hại to lớn về tài sản, công trình xây dựng, ảnh hưởng lớn đến giao thông đi lại của người dân

Đề tài “Nghiên cứu đánh giá độ ổn định của nền đường trên sườn dốc_Áp dụng để thiết

kế xử lý taluy dương đường Hồ Chí Minh – phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69”

nhằm đánh giá lại độ ổn định của đoạn nền đường từ Km496+839,34-Km496+987,69 thuộc dự

án đường Hồ Chí Minh, từ đó đề xuất giải pháp xử lý khắc phục các hiện tượng mất ổn định đã

xảy ra

1.2 Mục đích và ý nghĩa nghiên cứu:

- Nghiên cứu các giải pháp đánh giá và xử lý đoạn sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69, cụ thể:

- Nghiên cứu, tổng hợp các phương pháp đánh giá ổn định của nền đường trong các điều kiện địa hình, địa chất khác nhau

- Trên cơ sở các phương pháp đánh giá ổn định, nghiên cứu, lựa chọn phương pháp đánh giá

độ ổn định của nền đường trên sườn dốc trong điều kiện trượt mất ổn định trên mặt trượt dự kiến

- Ứng dụng phương pháp đánh giá nhằm đánh giá lại độ ổn định của đoạn sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69 và kiến nghị các giải pháp xử lý

1.3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu các phương pháp đánh giá độ ổn định của nền đường trên sườn dốc, có xét đến của nước ngầm Từ đó đề xuất phương pháp dùng để đánh giá lại mức độ ổn định của một đoạn nền đường trên sườn dốc của đường Hồ Chí Minh

- Trên cơ sở về các số liệu khảo sát và điều tra về địa chất, đánh giá độ ổn định của nền đường đoạn Km496+839,34-Km496+987,69 thuộc dự án “ Kiên cố hoá đường Hồ Chí Minh”

- Đề xuất giải phâp xử lý sụt trượt taluy dương đường Hồ Chí Minh phđn đoạn Km496+839,34-Km496+987,69

2 TỔNG QUAN CÂC PHƯƠNG PHÂP ĐÂNH GIÂ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG TRÍN SƯỜN DỐC:

2.1 Câc dạng phâ hoại của mâi dốc nền đường:

Căn cứ văo phương thức vă qui mô dịch chuyển của đất đâ trín sườn dốc hoặc mâi dốc, nền đường trín sườn dốc có thể bị

phâ hoại dưới câc hình thức:

2.1.1 Sụt lở:

Lă hiện tượng đất đâ trín sườn dốc hoặc trín mâi dốc

chuyển động về phía dưới không theo một mặt tựa năo rõ rệt vă

không duy trì nguyín khối (hình 1)

2.1.2 Trượt:

Lă hiện tượng di chuyển của khối đất đâ theo một mặt trượt năo đó thuận theo hướng dốc của địa hình Trong quâ trình trượt, khối đất đâ cơ bản không bị xâo trộn Có 3 dạng trượt sau: Trượt theo mặt phẳng (Hình 2), trượt theo vòng cung đơn giản (Hình 3) vă trượt theo vòng cung phức tạp (Hình 4)

2.1.3 Trượt dòng:

Lă bản thđn khối trượt bị xâo động vă di chuyển một phần hay toăn bộ như một chất lỏng Trượt dòng thường xảy ra trong đất yếu

bảo hoă nước khi âp lực lỗ rỗng tăng đủ để lăm mất toăn bộ độ bền

chống cắt Mặt trượt thực hầu như không có hay chỉ biểu hiện từng lúc

(hình 5)

2.2 Câc phương phâp đânh giâ ổn định mâi dốc nền đường:

2.2.1 Phương phâp phđn mảnh cổ điển đối với mặt trượt trụ tròn:

Phương phâp mặt trượt trụ tròn được ứng dụng để tính toân ổn định mâi dốc khi: Mâi dốc đồng nhất, cấu tạo từ đất dính với giả thiết khi mất

ổn định mâi dốc sẽ trượt theo mặt trượt trụ tròn hoặc gần giống trụ tròn

2.2.1.1.Phương phâp Fellenius (1926): Fellenius đưa ra giả thiết: Khi

trượt, cả khối trượt sẽ cùng trượt một lúc Do đó, giữa câc mảnh không có lực

ngang tâc dụng lín nhau, trạng thâi giới hạn chỉ xảy ra trín mặt trượt(Hình7)

Hệ số ổn định K được xâc định bởi công thức:

R

Z W sinα P

.l C cosα P tg M

M

1 i

i i i i

m

1 i

i i i i m

1 i ti

m

1 i gi

2.2.1.2.Phương phâp Bishop (1955): Về nguyín tắc, phương phâp Bishop tương

tự như phương phâp Fellenius, chỉ khâc lă ở mỗi mảnh trượt Bishop có xĩt thím

lực tương tâc giữa câc mặt đứng của phđn mảnh trượt (không quan tđm đến vị trí

của điểm đặt của câc lực năy)(Hình 8)

Nếu xĩt câc lực trín thì phương phâp năy rất phức tạp Nhằm đơn giản hoâ, Bishop đê giả thiết câc lực: Vi+1 =Vi-1 vă khi ở trạng thâi cđn bằng thì

0)EE

1 - 1 i m

Mái dốc Khoảng trống đầu khối trượt

T i

N i

Pi

M O

W i

Z i

i i i i

m

1 i

i i i i i i

m

1 i ti

m

1 i gi

R

Z W sinα P

].m l C cosα

.tg P [ M

M K

11

2.2.2 Phương phâp mặt trượt gêy khúc:

Thường dùng đânh giâ sự ổn định của nền đường trín sườn dốc, dựa văo phương phâp tính toân trín cơ sở xĩt điều kiện cđn bằng tĩnh

của khối trượt trín mặt trượt dự kiến (hoặc mặt trượt đê được điều tra

trước) Được ứng dụng để tính toân ổn định mâi dốc đê biết phương

của mặt trong khối đất hoặc biết phương mặt đâ gốc trín đó mâi đất

tựa văo hay trong trường hợp gặp mâi đất rời không đồng nhất (Hình 9)

2.2.2.1 Phương phâp Sakhunhien: Đânh giâ mức độ ổn định của mâi dốc

thông qua lực đẩy của phđn mảnh thứ nhất F 1 (Hình 10)

Lực đẩy của phđn mảnh trượt thứ i:

.ΔC.tg.cosαP.sinαP.K)α.cos(αF

Fi = i+1 i − i+1 + od i i − i i ϕi − i L i (3)

2.2.2.2 Phương phâp lực nằm ngang (Phương phâp Maxlop_Berer):

Bản chất của phương phâp năy lă xâc định âp lực chủ động của đất trong phạm vi một khối năo đó được xem như một tường chắn có lưng tường thẳng

đứng, vă có mặt trượt nghiệng một góc α so với mặt phẳng nằm ngang

Độ ổn định K được xâc định theo công thức:

i i i

i

.tgαP

ψtg(αtgα

.P

2.2.3 Phương phâp mâi dốc cđn bằng bền (Phương phâp lực F b ):

Cơ sở giả thiết: Góc mâi dốc cđn bằng ổn định tại một điểm bất kỳ đối với đất dính thì bằng góc khâng cắt ψ của đất (Hình 12a) với ψi được xâc định theo công thức:

arctg

i p

Nếu: α ≤ ψ_ Mâi dốc nền đường ổn định

α > ψ_ Mâi dốc nền đường không ổn định Trong đó:

αi : Góc nghiíng của mặt trượt so với phương nằm ngang

li : Chiều dăi cung trượt ứng với phđn mảnh thứ i

Ci, φi : Lực vă góc nội ma sât trong của lớp đất mă mặt trượt cắt qua

Pi : Trọng lượng bản thđn phđn mảnh thứ i

Wi : Lực động đất vă có giâ trị (0,1-0,2).Pi tuỳ theo ý nghĩa quan trọng của công trình

Zi, R : Cânh tay đòn của lự động đất so với tđm trượt O vă bân kính trượt

Fi+1 : Lực đẩy của phđn mảnh trượt thứ i+1 lín phđn mảnh trượt i

Kôđ: Hệ số ổn định đối với nền đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5

3 ĐÂNH GIÂ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG TRÍN SƯỜN DỐC THEO PHƯƠNG PHÂP SAKHUNHIEN, ÂP DỤNG ĐỂ ĐÂNH GIÂ ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG PHĐN ĐOẠN TỪ KM496+839,34 ĐẾN KM496+987,69 ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH:

3.1 Nguyín lý tính toân của phương phâp SAKHUNHIEN:

Xĩt mâi dốc nền đường có khối trượt trượt trín mặt trượt có dạng gêy khúc Chia khối đất có khả năng trượt thănh m phđn mảnh Phđn mảnh m, khi trượt sẽ phât sinh ra lực đẩy, lực đẩy năy

i P tgα

H =

i ΔL

i P tg(α - )

E = ψ i i

T = H - i E i

Hình 11: Phân mảnh tính toán thứ i.

α = ψ α i

T N R

P

Hình 12: Sơ đồ tính toán theo phương pháp lực F p

α = ψ p

O X

Hình 9: Sơ đồ tính toán ổn định sườn dốc trường hợp mặt trượt gãy khúc

chính là nguyên nhân gây trượt phân mảnh (m-1) trước nó Và cứ thế tiếp tục cho đến phân mảnh trượt thứ nhất Lực đẩy F1 cũng chính là lực đẩy làm cho toàn bộ khối đất trượt di chuyển

Xét mảnh trượt thứ i có n lớp đất có các đặc trưng cơ lý là: γj, cj, φj, góc trượt αi và có chiều dài mặt trượt tương ứng ΔLi Mực nước ngầm trong phân mảnh trượt nghiêng một góc βi so với phương nằm ngang và cắt qua lớp đất thứ t của phân mảnh

3.2 Xác định lực đẩy của phân mảnh trượt thứ i:

3.2.1.Khi không xét ảnh hưởng của mực nước ngầm:

Lực đẩy của phân mảnh i tác dụng lên phân mảnh (i-1) được tính toán theo công thức:

.ΔC.tg.cosαP.sinαPK)αcos(αF

Fi = i+1 i− i+1 + od i i − i i ϕni− ni Li (6) Trong đó: Kôđ: Hệ số ổn định đối với nền đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5

Pi: Trọng lượng bản thân mảnh Được xác định bởi công thức:

Pi = γ1i.S1i+γ2i.S2i+ +γni.Sni = ∑

= n

1 j

ji

ji.Sγ

3.2.2 Khi có xét đến ảnh hưởng của mực nước ngầm:

Lực đẩy của phân mảnh i tác dụng lên phân mảnh (i-1) được tính toán theo công thức:Fi =Fi+1.cos(αi−αi+1)+Kod.[Pi.sinαi+Wi.cos(αi-βi)]−(Pi-ui.Pw).cosαi.tgϕni −Cni.ΔLi

(7)

Trong đó: + Kôđ: Hệ số ổn định của nền đường, thường thay đổi từ 1,0-1,5

+ Pi: Trọng lượng bản thân mảnh Được xác định bởi công thức:

1 j

t ji

S cosαi = ui.Pwi.cosαi Trong đó: ui

i i i

i

).cosαβcos(α

t j ji

S : Áp lực thuỷ động của nước ngầm có hướng đổ ra phía chân mái dốc, có phương song song với mặt nước ngầm và có xu hướng làm mái dốc mất ổn định

3.3 Đánh giá mức độ ổn định của mái dốc nền đường:

- Đánh giá mức độ ổn định của mái dốc thông qua lực gây trượt của phân mảnh thứ nhất F1 + F1 ≤ 0 : Mái dốc nền đường ổn định

+ F1 > 0 : Mái dốc nền đường không ổn định, cần phải thiết kế công trình chống đở

-Cũng có thể đánh giá mức độ ổn định riêng của từng phân mảnh trượt theo hệ số ổn định Ki:

+ Khi không xét ảnh hưởng của mực nước ngầm:

i i 1 i i 1 i

i ni ni i i i

sinαPαcos(αF

LΔ.tg

.cosαPK

.)

.c+

−

=

+ +

+

ϕ

+ Khi có xét đến ảnh hưởng của mực nước ngầm:

i i 1 i i 1 i

i ni ni i w

i i i

sinαPαcos(αF

LΔg

).Pu-PK

.)

.c.t

.cosα(

+

−

=

+ +

+

ϕ

Nếu: Ki < 1_Phân mảnh trượt i dễ phát sinh các khẽ nứt tại ranh giới các phân mảnh trượt

và dễ phát sinh đẩy trồi xuống phía dưới

Lưu ý: Khi tính toán lực đẩy của khối đất trượt, để xét đến trường hợp bất lợi nhất ta không đưa vào tính toán các lực Fi+1 có giá trị âm

3.4 Ứng dụng phương pháp Sakhunhien để đánh giá độ ổn định mái dốc taluy đường Hồ Chí Minh, phân đoạn Km496+839,34-Km496+987,69:

3.4.1 Hiện trạng đoạn tuyến cần xử lý:

Theo kết quả khảo sát của công ty tư vấn xây dựng công trình giao thông 5, sau đợt lũ lớn kéo dài vào trung tuần tháng 10/2003 đã làm khối trượt trên taluy dương dịch chuyển xuống dưới

với quy mụ lớn, mặt trượt cắt qua đỉnh tường õm làm cho nền đường trong đoạn này trượt trồi và dịch chuyển về phớa taluy õm

- Trờn taluy xuất hiện cỏc khe nứt hỡnh thành khe trượt rất lớn (xem bỡnh đồ) Cú nước ngầm

và bựn chảy trờn taluy

- Tường chắn bờtụng phớa taluy õm vẫn ổn định

Tại mặt cắt 18 (Km496+895,73) cung trượt được hỡnh thành cú dạng như hỡnh 14

KM496+895.73 18

18.50 287.58

13.10 292.98

0.00 306.08

12.10 297.92 303.42 6.60

0.00 310.02

296.58 0.00 296.28

60.00m

20.00m

9.00 301.02

6b 5a 4

R = 1.67 kG/cm H

H

R = 14.24 kG/cm2

0.00 296.00 2.90 293.10 294.80 1.20 294.28 2.30 5b

5a 7b

nẻ, vỡ vụn, vỡ dăm, độ cứng cấp 4-6 Lớp 5b: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ,

vỡ dăm, vỡ tảng, độ cứng cấp 6-8 Lớp 6a: Đá Cát kết phong hoá nặng, nứt

nẻ, vỡ vụn, vỡ dăm, vỡ tảng, độ cứng cấp 4-6

Lớp 6b: Đá cát kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ,

vỡ tảng, độ cứng cấp 7-8 Lớp 7a: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ,

vỡ tảng, độ cứng cấp 6 Lớp 7b: Đá bột kết phong hoá nhẹ, nứt nẻ,

3.4.3 Kết luận: Kết quả tớnh toỏn ở bảng 1 và 2 cho thấy:

- Trong cả hai trường hợp, lực đẩy tại chõn mỏi dốc F1 > 0, do đú nền đường sẽ bị mất ổn định Điều này hoàn toàn phự hợp với thực tế khai thỏc trờn tuyến

- Lực đẩy khi xột trường hợp cú ảnh hưởng của mực nước ngầm lớn rất nhiều so với khi khụng cú mực nước ngầm Như vậy, sẽ rất thiếu sút nếu đỏnh giỏ ổn định của nền đường mà bỏ qua ảnh hưởng của mực nước ngầm Do đú, cỏc biện phỏp phũng và hạn chế ảnh hưởng của mực nước ngầm là hết sức cần thiết khi thiết kế xử lý

4.THIẾT KẾ XỬ Lí ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH, PHÂN ĐOẠN KM496+987,69:

KM496+839,34-4.1 Biện phỏp xử lý: Để đảm bảo ổn định mỏi dốc nền đường trờn sườn dốc, cú thể ỏp dụng cỏc

biện phỏp sau:

- Loại trừ nguyờn nhõn phỏ hoại chổ tựa tự nhiờn của khối đất như: trỏnh cho mỏi đất khỏi bị xõm thực, hoặc trỏnh đào đất dưới chõn mỏi Ngoài ra cũn cú thể gia cố mỏi, xõy dựng tường chắn hoặc đúng cọc ở chõn mỏi để giử cho khối đất khỏi bị trượt

- Làm cho khối đất mỏi khụng bị quỏ ẩm bằng cỏch tăng cường tiờu nước trờn mặt và thoỏt nước tầng sõu

- Giảm tải trọng tỏc dụng tỏc dụng bằng cỏch cải thiện mặt cắt của mỏi đất

Trờn cơ sở phõn tớch cỏc biện phỏp đề xuất, chọn phương ỏn xử lý sụt trượt taluy dương cho phõn đoạn này như sau:

- Xđy dựng tường trọng lực dọc suốt chđn khối trượt, móng tường đặt sđu 0.5m dưới lớp đâ bột kết phong hoâ nặng cấp 4-6 (Hình 15)

- Bố trí hệ thống rênh xương câ vă rênh đỉnh để thoât nước mặt (Hình 16)

- Sau lưng tường chắn vă dưới rênh đỉnh bố trí hệ thống rênh ngầm đóng vai trò lă hăo chắn nước ngầm nhằm hạ vă thoât nước ngầm ra khỏi phạm vi trượt (Hình 16)

- Bố trí thím cống tại Km496+829,09 (cọc 7) để thoât lượng nước mặt của rênh đỉnh vă lượng nước ngầm thu được từ hệ thống rênh ngầm

- Bịt tất cả câc khe nứt đê có trong phạm vi khối trượt vă vùng lđn cận để trânh nước mặt ngấm văo lăm giảm yếu cường độ của đất

ỐNG NHỰA PCV Þ100 2m /ỐNG

10%

Ống nhựa PVC Þ 300 đục lỗ hoa mai

Phạm vi ống nhựa PCV Þ 300 không đục lỗ hoa mai, L= 3,5 mPhạm vi rãnh xương ca ï (nhánh chính)

Hình 16: Rãnh ngầm và rãnh xương cá

4,0

-

4.2 Kết quả kiểm toân tường chắn:

Sau khi tiến hănh thiết kế cấu tạo tường chắn (Hình 15), tiến hănh kiểm tra theo câc điều kiện

ổn định, ta được kết quả như sau (Sơ đồ lực hình 17):

- Theo điều kiện ổn định trượt: Ktrượt =1,49 > 1,3 (ổn định)

- Theo điều kiện ổn định lật: Klật = 2,8 >1,5 (ổn định)

- Đânh giâ độ lệch tđm: e = 0,55m

- Theo điều kiện ứng suất đây móng: σ1 = 1,256kG/cm2 < R’ =14,24kG/cm2Trong đó R’: Ứng suất tính toân trung bình của lớp đâ bột kết phong hoâ nặng cấp 4-6

Kết luận: Tường chắn đảm bảo ổn định

5 KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TĂI:

1 Việc đânh giâ mức độ ổn định mâi dốc nền đường theo phương phâp cơ học cho thấy:

- Câc yếu tố gđy mất ổn định cho mâi đất thường lă tải trọng ngoăi, trọng lượng bản thđn đất, âp lực nước lỗ rỗng, lực động đất vă câc yếu tố khâc Tham gia giữ cho mâi dốc nền đường

ổn định lă sức khâng trượt của mâi dốc (lực dính vă ma sât trong của đất)

- Đặc trưng cường độ của đất thay đổi mạnh theo mùa trong năm Vì vậy, khi tính toân kiểm tra ổn định của mâi đất cần dùng câc giâ trị của câc đặc trưng cường độ đất trong mùa bất lợi nhất

- Để có thể dự tính được mức độ ổn định của sườn dốc cần phải điều tra xâc định vị trí tương đối chính xâc của mặt trượt, câc chỉ tiíu cơ lý của đất ở trạng thâi tính toân (trường hợp bất lợi nhất), đồng thời cần xĩt ảnh hưởng của đầy đủ câc yếu tố

-Việc xâc định đúng đắn vă phù hợp với trạng thâi bất lợi lă rất khó Mặt khâc hiện tượng mất ổn định sườn dốc thường do tổ hợp nhiều nguyín nhđn, do đó kết quả tính toân độ ổn định của sườn dốc về mặt cơ học thường chỉ gần đúng Chính vì vậy, trong thực tế, để đânh giâ sự ổn định của mâi dốc nền đường một câch chính xâc nhất, người ta thường kết hợp cả hai phương phâp cơ học vă địa chất công trình

2 Đối với câc nền đường trín sườn dốc chịu ảnh hưởng của nước ngầm vă nước mặt cần lưu

ý khi lựa chọn câc thông số khi tính toân, đặc biệt cần có giải phâp xử lý nhằm hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng của nước ngầm vă nước mặt

3 Qua câc kết quả điều tra, phần lớn câc dạng mất ổn định sụt trượt mâi taluy trín đường Hồ Chí Minh chủ yếu xảy ra ở hình thức mất ổn định sụt trượt tại vị trí phđn câch giữa hai lớp đất

đâ, trong đó lớp mất ổn định thường có địa chất phức tạp, chịu ảnh hưởng rất lớn của mực nước ngầm, có cường độ thay nhiều ở trạng thâi bảo hoă nước Do đó việc đề xuất giải phâp xử lý ngoăi việc lực chọn câc kết cấu chống đỡ cần có câc giải phâp thiết kế hạ mực nước ngầm

6.TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 R.Whitlow, Cơ học đất, tập 2, Nhà Xuất bản giáo dục – 1999

2.Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng, Cơ học đất–Nhà XB Khoa Học & Kỹ Thuật, HN

5 Dương Học Hải, Hồ Chất, Phòng chống các hiện tượng phá hoại nền đường vùng núi

Nhà XB Khoa Học & Kỹ Thuật – Hà Nội – 2002

6 Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, Nhà XB Xây Dựng – 2004

7 Tiêu chuẩn 22TCN 171-87, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải – 1996.

NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ MỎNG TẠO NHÁM THOÁT NƯỚC

(OGFC) CHO ĐƯỜNG ÔTÔ CAO TỐC

STUDYING OPEN-GRAGED FRICTION COURSE (OGFC) FOR HIGHWAYS

SVTH: Trương Thị Hoàng Cúc - 01X3A GVHD: ThS Nguyễn Biên Cương

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu lớp phủ mỏng tạo nhám OGFC, lý do sử dụng, lịch sử hình thành cũng như đặc điểm lớp tạo nhám thoát nước này Trên cơ sở tìm hiểu, thống kê những nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới, đề tài đưa ra các vấn đề chủ yếu trong việc thiết kế và thi công lớp OGFC, nêu ra xu hướng phát triển của lớp OGFC trên thế giới và ở Việt Nam Từ đó, đề tài đưa ra những kiến nghị, đề xuất về các ứng dụng lớp OGFC dùng trong điều kiện ở Việt Nam

ABSTRACT

This subject states researching Open Graded Friction Course (OGFC), the reasons of use, its formation history as well as its feature Basing on studying and collecting the researches and applications in the world, this indicates both the chief issues on designing and executing OGFC and its developing trends not only all over the world but also in Vietnam Thus, this

points out the proposition about the applications of OGFC used in the context of Vietnam

1 MỞ ĐẦU:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Việc nâng cao tính an toàn, êm thuận cho những con đường, đặt biệt là những đường ôtô có tốc độ cao luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu của các kỹ sư cầu đường lẫn người sử dụng phương tiện giao thông Trên thế giới đã sử dụng và phát triển một giải pháp hiệu quả nhằm tăng ma sát, thoát nước mặt cho đường ôtô, đó là sử dụng lớp phủ mỏng tạo nhám thoát nước OGFC Riêng ở Việt Nam, cho đến nay vẫn chưa có một dự án nào áp dụng lớp mặt này Vì vậy, đề tài nghiên cứu về hỗn hợp OGFC với mong muốn tiếp cận, tìm hiểu công nghệ mới trên thế giới, từ đó áp dụng trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam

1.2 Mục đích, đối tượng nghiên cứu:

- Tìm hiểu và tổng kết các ứng dụng lớp tạo nhám thoát nước (OGFC) trên mặt đường cao tốc trên thế giới

- Nghiên cứu khả năng ứng dụng lớp OGFC trên mặt đường cao tốc trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam

1.3 Phạm vi nghiên cứu:

Tìm hiểu ở mức tổng quan các ứng dụng ở Châu Âu và trên thế giới, đi sâu tìm một số nghiên cứu và ứng dụng điển hình tại nước Mỹ Riêng ở Việt Nam, đề tài nghiên cứu bước đầu những khả năng ứng dụng lớp OGFC cho đường cao tốc

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu:

Những kinh nghiệm thiết kế và ứng dụng lớp OGFC được tổng kết lại, từ đó rút ngắn được thời gian, công sức tìm tòi nghiên cứu lớp bêtông nhựa đặt biệt này Những giá trị lý thuyết của

đề tài có thể ứng dụng để phát triển các nghiên cứu thực nghiệm, nhanh chóng tìm ra lớp OGFC hợp lý nhất, ứng dụng cho những con đường trên đất nước

2 Tổng quan:

Cho đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các nước phát triển về OGFC như: Mỹ, Canada, Đức, Anh, Thuỵ Sỹ, Ý, Hà Lan, Tây Ban Nha… Mỗi nước đều có những nghiên cứu với mục đích tìm ra được lớp OGFC phù hợp nhất cho đất nước, địa phương mình Nhiều bài học kinh nghiệm được rút ra sau những thất bại cũng như thành công ban đầu Hiện tại, lớp OGFC đã được ứng dụng thành công ở nhiều nước và đã ban hành thành tiêu chuẩn

kỹ thuật Cụ thể: Technical Advisory Open Graded Friction Courses (T 5040.31) do U.S Department of Transportation Federal Highway Administration ban hành, Maintenance Technical Advisory Guide (TAG) do California Department of Transportation ban hành

Ở Việt Nam đã có những nghiên cứu và thử nghiệm ban đầu nhưng chỉ ở địa bàn Hà Nội và cho đến nay vẫn chưa có quy trình kỹ thuật cho loại mặt đường này

3 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đồ án

- Nghiên cứu lý thuyết về cốt liệu, cấp phối, đặc điểm của lớp tạo nhám thoát nước OGFC

- Thống kê, tổng kết kinh nghiệm nghiên cứu và khai thác OGFC trong nước và trên thế giới

4 Nội dung của đề tài:

4.1 Lịch sử phát triển lớp OGFC:

- OGFC được áp dụng lần đầu vào năm 1954, tại bang Arizona, với mục đích khắc phục

những nhược điểmcủa bêtông nhựa thông thường

- Năm 1974, FHWA (Federal Highway Administration) phát triển một công thức thiết kế hỗn hợp cho OGFC, được DOT của nhiều bang áp dụng

- Đây là thế hệ OGFC đầu tiên, nhược điểm lớn nhất của lớp này là quá kém bền

- Năm 1992, GDOT đã đánh giá lại những tính năng của OGFC và cải thiện hỗn hợp này

- Ở Châu Âu ban đầu sử dụng một hỗn hợp có tên là PEM cũng với mục đích giống như OGFC Về sau, người Mỹ đã có những nghiên cứu về PEM để hoàn thiện thêm hỗn hợp OGFC Thế hệ OGFC mới đã nhanh chóng được áp dụng trên những đường cao tốc trên khắp thế giới và nhận được ngày càng nhiều sự ủng hộ từ những người sử dụng

4.2 Thành phần và chức năng của các loại vật liệu trong hỗn hợp OGFC:

4.2.1 Thành phần vật liệu:

Đá dăm, cát, nhựa, bột khoáng, sợi hoặc chất phụ gia khác

4.2.2 Chức năng của các loại vật liệu trong thành phần vật liệu:

- Thành phần đá đăm, làm nên khung sườn chịu lực và tạo độ nhám cần thiết trên bề mặt của mặt đường

- Vai trò của cát là để lấp các lỗ rỗng giữa các hạt của sườn đá dăm, làm tăng độ ổn định của sườn và cùng với đá dăm làm thành cốt liệu khoáng vật của bêtông nhựa

- Nhựa là chất liên kết chủ yếu dùng để kết dính các hạt cốt liệu khoáng vật lại với nhau thành một khối Nhựa Polyme được sử dụng để nâng cao độ ổn định và ngăn ngừa việc chảy nhựa

- Bột khoáng cùng với nhựa làm thành chất liên kết asphalt, ngoài ra bột khoáng còn có vai trò lấp các lỗ rỗng

- Sợi là thành phần vật liệu được thêm vào cũng với mục đích tăng độ ổn định và ngăn ngừa chảy nhựa

4.3 Ưu điểm và hạn chế của lớp mặt OGFC:

4.3.1 Ưu điểm:

1/ Cho phép duy trì tốc độc cao, đảm bảo tốt ma sát

2/ Giảm nước mặt

3/ Giảm bắn nước và toé nước

4/ Khả năng chống ồn cao hơn, giảm từ 3-5 dB so với mặt đường bêtông nhựa thông thường 5/ Cải thiện điều kiện ẩm ướt của thời tiết, tăng tầm nhìn ban đêm

6/ Những tính chất tốt ở trên được duy trì trong suốt thời gian sử dụng

4.3.2 Hạn chế:

1/ Làm gia tăng tiềm năng bong bật của những lớp mặt đường ở phía dưới (những lớp không

đủ kín để chống lại sự xâm thực của nguồn ẩm)

2/ Giảm tác dụng dưới tác dụng của tuyết và băng

3/ Những khả năng đặc biệt bị giảm nhiều ở những chỗ bị hư hỏng, và nếu được phục hồi lại thì những khả năng này cũng không còn tốt như những vùng khác

4/ Bị phụ thuộc vào điều kiện mặt đường bên dưới

5/ Dễ bị nứt và hư hỏng tại những chỗ giao nhau, những vị trí xe chạy chậm, những đoạn cuối dốc, những chỗ hãm xe và những chỗ có cấu tạo hình học đăc biệt

4.4 Tìm hiểu các nghiên cứu về OGFC:

4.4.1 Nghiên cứu về cấp phối cốt liệu:

*Nghiên cứu của NCAT về hỗn hợp OGFC, dùng 4 loại cấp phối như sau:

Phần trăm lượng lọt qua sàng

Kết quả thí nghiêm như sau:

♦ Nghiên cứu về độ bền, tuổi thọ:

Độ bền, tuổi thọ của hỗn hợp được đánh giá trong phòng thí nghiệm qua các thí nghiệm:

- Thí nghiệm xác định độ hao mòn Cantabro Thí nghiệm dùng máy quay Los Angeles (LA), xác định “hệ số mài mòn Cantabro” Kết quá cho thấy, độ hao mòn tăng khi cốt liệu chế tạo từ hỗn hợp thô hơn Tuy vậy, với hỗn hợp sử dụng cấp phối thô nhất (15% lọt qua sàng 4,75mm), kết quả thí nghiệm vẫn nằm trong giới hạn cho phép

- Thí nghiệm độ lún vệt bánh

Kết quả đo lún thí nghiệm với “máy phân tích mặt đường bêtông nhựa” như sau:

Cấp phối (% lọt qua sàng 4,75mm) Chiều sâu lún sau 8000vòng (mm)

4.4.2 Nghiên cứu về cấp phối hỗn hợp:

♦ Thí nghiệm “Draindow”-xác định độ chảy nhựa trong hỗn hợp:

Thí nghiệm này đựơc thực hiện trên hai loại nhựa là PG64-22 và PG76-22

Kiểm tra độ chảy nhựa được thực hiện ở mẫu OGFC không nén, theo phương pháp kiểm tra độ chảy nhựa của NCAT Độ chảy nhựa lớn nhất có thể chấp nhận được là 0,3%

Thí nghiệm trên cho thấy với hỗn hợp dùng cấp phối 15% lọt qua sàng 4,75 cho độ chảy nhựa đặc biệt cao Nhưng khi dùng nhựa PG 76-22 thì con số này giảm xuống đến 0,3%, có thể chấp nhận được

Cấp phối (%LLQS) PG 64-22 PG 76-22 PG 64-22 PG 76-22

♦ Nghiên cứu về độ ổn định nước:

Nghiên cứu được thực hiện thí nghiệm trên 8 loại mẫu khác nhau và đưa ra kết luận như sau:

“Sự tác động hai chiều giữa cấp độ lực dính và loại cốt liệu là quan trọng nhất Sự tác động của các yếu tố khác vẫn có nhưng không quan trọng.”

4.4.3 Tìm hiểu các nghiên cứu về giảm tiếng ồn:

Để so sánh mức độ giảm ồn, các nghiên cứu thuộc bang Mississippi dùng một hệ số gọi là

“hệ số yên tĩnh”, tỉ lệ nghịch với cấp độ tiếng ồn Kết quả nghiên cứu như sau:

- Tại các nước Châu Âu: Các nước đã ứng dụng lớp mặt đường này và hầu hết đều thu được các kết quả tốt

- Ở khu vực Đông Nam Á: Tháng 1 năm 2004, Lào đã gởi một báo cáo về việc sử dụng thử nghiệm lớp mặt đường OGFC Theo báo cáo thì lớp OGFC ở đây có độ thấm hút rất tốt trong điều kiện lượng mưa cao ở đất nước này Tuy nhiên, tuổi thọ trung bình của lớp này theo kết quả điều tra là 8 năm, hơi thấp so với các nước Châu Âu, Mỹ

4.5.2 Tổng kết các ứng dụng và các kết quả ghi nhận được:

Từ các ứng dụng, đề tài tổng hợp lại lớp OGFC đặc trưng của từng nơi trong 33 địa phương ứng với vùng 4 khí hậu của nước Mỹ Tổng hợp này được trình bày cụ thể ở phần báo cáo chi tiết

Các vấn đề gặp phải đối với lớp OGFC ở các 4 vùng:

- Vùng chịu tác dụng của khí hậu có tính ẩm-lạnh

+ Về tính ma sát của mặt đường + Về tuổi thọ của lớp OGFC :

+ Về độ bền của hỗn hợp OGFC:

4.6 Những vấn đề cần chú ý khi thiết kế và thi công lớp mặt đường OGFC :

- Phạm vi ứng dụng: + Sử dụng nơi có lưu lượng xe cao

+ Những nơi có cấu tạo hình học đặc biệt, chỗ xe nặng thường hãm và dừng, nơi thường xuyên có băng tuyết đều không nên sử dụng lớp mặt đường này

- Cường độ của lớp OGFC không được tính trong thiết kế mặt đường

- Lớp OGFC được thiết kế với Dmax19, dùng cấp phối hở, hàm lượng asphalt cao, yêu cầu cao về nhiệt độ trộn

- Lớp mặt đường phía dưới yêu cầu có cấu trúc vững chắc, lún vệt bánh, lún, nứt, bong bật xãy ra rất ít Trước khi thi công lớp OGFC, phải phủ kín mặt đường bằng nhũ tương lỏng

4.7 Tình hình cụ thể việc áp dụng lớp OGFC ở Việt Nam:

Ở Việt Nam, lớp OGFC bắt đầu được nghiên cứu và bước đầu đưa vào thử nghiệm trên đường Bắc Thăng Long - Nội Bài với tên là “lớp phủ thoát nước” Các nghiên cứu và ứng dụng lớp mặt OGFC ở Việt Nam chỉ mới ở bước đầu và vẫn chưa xem xét nhiều đến tính chất quan trọng nhất của hỗn hợp này, đó là tính thấm nước

4.8 Xu hướng phát triển lớp bêtông nhựa tạo nhám thoát nước OGFC trên thế giới và ở Việt Nam

- Xu thế chung trên thế giới, sử dụng lớp mặt OGFC cho tất cả các con đường có lưu lượng

xe hằng ngày vượt quá 25.000 (xe/ngđ) Mỗi vùng, người ta phát triển loại hỗn hợp này theo một hướng riêng phù hợp với đặc trưng của vùng mình

- Ở Việt Nam, việc sử dụng OGFC được tách ra và phát triển theo hai hướng: tạo nhám (VTO) và thoát nước (OGFC) Xu thế hiện nay ở nước ta là làm nhiều đường ô tô tốc độ cao Vừa qua đã có dự án đường cao tốc “cầu rẽ Ninh Bình”, đây là đường cao tốc thứ ba thuộc quản

lý của Tổng Công Ty Đường Cao Tốc Việt Nam Rõ ràng, với tốc độ xe chạy cao, yêu cầu về độ nhám cũng cao hơn bình thường Các yếu tố khác như chống bắn nước, tăng tầm nhìn xe chạy cũng trở thành những yêu cầu quan trọng Để đáp ứng được các yêu cầu đó, việc sử dụng lớp mặt OGFC là giải pháp hợp lý và cần thiết, đã được thế giới chứng minh Lớp OGFC phổ biến trên những con đường ôtô tốc độ cao ở Việt Nam trong tương lai không xa là một điều tất yếu

NĂM

5 NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ:

Đề xuất lớp OGFC dùng cho Việt Nam với những đặc điểm như sau:

- Nên làm lớp OGFC với bề dày từ 4÷5 cm, với độ lỗ rỗng từ 18÷25%

- Có biện pháp vệ sinh thích hợp kèm theo khi sử dụng loại mặt đường này

- Dùng đá có độ dính bám với nhựa cao và độ cứng lớn

- Đưa thêm hàm lượng sợi vào công thức thiết kế hỗn hợp

- Trong báo cáo hội nghị ngành có đề xuất cấp phối dùng cho OGFC như sau:

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1/ Phòng thí nghiệm trọng điểm đường bộ I, Viện khoa học và Giao Thông Vận tải, Kết quả nghiên cứu ứng dụng bêtông nhựa cải thiện trong xây dựng đường ôtô cấp cao, đường sân bay 2004

2/ Colorado Department of Transportion, Highway Traffic Noise: Effect of Pavement Type 7/2004

3/ Nation Center for Asphalt Technology, Evaluation of OGFC Mixture Containing Cellulose Fibers 12/2000

4/ George B Way, OGFC Met CRM-Where the Rupper meets the Rupper-12 Year of Durable Success 2000

5/ Prithvi S Kandhal and Rajib B Mallick, Design of New-Generation Open Graded Friction Courses 12/1999

6/ University of Rhode Isaland Transportation Center, Performance Improvement of Open Graded Friction Course 10/2002

7/ Gary Thompson and Mike Remily, Field Verification Process for Open Graded HMAC Mixes 7/2002

8/ Prithvi S Kandhal and Rajib B Mallick, Open Graded Asphalt Friction Course: State

of the Practice 5/1998

9/ Walla S Mogawer, Rajib B Mallick, Matthew R Teto and William C Crockford,

Evaluation of Permeability of Superpave Mixes 3/7/2002

10/ Hardiman, The Improvement of Water Drainage Funtion and Abrasion Loss of Conventional Porous Asphalt 2005

11/ Alabama Department of Transportation, Polyme Modified Open Graded Friction Course 1/1/2002

12/ Robert M Joubert, Durable Open Graded Mixes Enhance Safety And Reduce Noise

16/ Patrik Karlsson, Clogging of Open and Gap Graded Pavements, 2006

17/ U.S Department of Transportation Federal Highway Administration, Technical Advisory Open Graded Friction Courses 26/12/1990

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ SỤT TRƯỢT TALUY ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH THUỘC KHU VỰC MIỀN TRUNG.

SOLUTIONS OF HO CHI MINH NATIONAL HIGHWAY LANDSLIDE PROCESSING IN

THE MIDDLE OF VIETNAM

SVTH: Nguyễn Thu Hà – 01X3A CBHD: Th.S Châu Trường Linh

TÓM TẮT

Đề tài giới thiệu về vấn đề sụt trượt taluy đường ôtô nói chung và hiện trạng ổn định taluy đường Hồ chí Minh nói riêng Dựa trên cơ sở lý thuyết về ổn định mái dốc và các phương pháp tính toán ổn định mái dốc thường dùng để lựa chọn phương pháp tính toán ổn định taluy đường

Hồ Chí Minh.Thông qua các kết quả nghiên cứu để đề xuất các biện pháp xử lý sụt trượt taluy,

đề tài ứng dụng phần mềm Geo-Slope/w và phần mềm Plaxis để tính toán kiểm tra, thiết kế ổn định taluy đường Hồ Chí Minh bằng các biện pháp khác nhau cho các loại mái dốc khác nhau,

từ đó lựa chọn ra giải pháp hợp lý nhất cho từng nhóm sụt trượt khác nhau đảm bảo tính ổn định bền vững lâu dài

ABSTRACT

The project introduces landslide problems of highway in general and stable status of Ho Chi Minh National Highway‘s slope in particular Relying on fundamental theory of slope stability and frequently landslide stabilization methods, the project gives a suitable method for Ho Chi Minh National Highway Researching solutions of landside processing on Ho Chi Minh National Highway, the project applies Plaxis and Geo-Slope/w software to calculate, test and design its slopes using different methods, the project also evaluates to choose the most reasonable one for

each type of landslide based on long stabilization

1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Đường Hồ Chí Minh chạy từ Bắc tới Nam là trục đường ôtô mang ý nghĩa kinh tế xã hội, lịch

sử và quốc phòng Việc duy trì sự thông suốt của tuyến đường trong suốt thời gian khai thác là vấn đề trọng yếu

Tuyến đường có điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn rất phức tạp Vì vậy khi xây dựng không tránh khỏi việc xẻ núi đào đồi làm hẫng chân các mái dốc tự nhiên, làm cảnh quan thiên nhiên bị phá vỡ và môi trường thay đổi Sau vài năm khai thác hoặc lúc đang thi công hiện tượng sụt lở đất đá của mái dốc thường xảy ra hàng năm nhất là vào mùa mưa lũ Hiện nay đã có nhiều giải pháp xử lý khác nhau cho các đoạn có điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn khác nhau Nhưng các giải pháp xử lý đó hoặc chưa triệt để về tính ổn định lâu dài hoặc chưa hợp lý về kỹ thuật thi công và kinh tế Như vậy việc nghiên cứu tìm các giải pháp tăng tính ổn định bền vững lâu dài và hợp lý về công nghệ thi công, hợp lý về kinh tế cho các mái dốc nền đường của tuyến đường đặc biệt là taluy dương là một vấn đề cấp thiết

1.2 Mục đích và nội dung nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu để lựa chọn biện pháp xử lý sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh thuộc khu vực Miền Trung

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về vấn đề sụt trượt taluy đường nói chung và taluy đường Hồ Chí Minh nói riêng

- Nghiên cứu cơ sở lý luận tính toán ổn định mái dốc (cơ sở lý thuyết về ổn định mái dốc, các phương pháp tính toán ổn định mái dốc thường dùng)

- Đề xuất các biện pháp xử lý sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh

- Ứng dụng phần mềm Geo-Slope/w và phần mềm Plaxis tính toán, thiết kế ổn định taluy đường Hồ Chí Minh

- Lựa chọn giải phâp xử lý cho sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh hợp lý nhất

1.3 Phương phâp vă phạm vi nghiín cứu

Phương phâp nghiín cứu

Trín cơ sở câc số liệu khảo sât địa hình, địa chất, thuỷ văn , tham khảo kết quả nghiín cứu của câc công trình đê công bố đồng thời dựa trín câc tiíu chuẩn thiết kế của câc nước tiín tiến hiện đang âp dụng để chọn ra phương phâp tính phù hợp

Dùng phần mềm Geo-Slope/w để tính toân ổn định mâi dốc, lựa chọn phương phâp tính toân

vă xử lý đối với những trường hợp chỉ cần thiết kế gia cường bằng kết cấu đơn lẻ Dùng phần mền Plaxis để tính toân thiết kế gia cường mâi dốc trong những trường hợp phức tạp phải dùng kết cấu tổ hợp

Phạm vi nghiín cứu:

Đề tăi tập trung nghiín cứu ổn định sụt trượt taluy dương trín đường Hồ Chí Minh thuộc khu vực Miền Trung

2 TỔNG QUAN

Rất nhiều câc công trình nghiín cứu của câc tâc giả trong vă ngoăi nước nghiín cứu về vấn

đề sụt trượt taluy trín đường Hồ Chí Minh Câc công trình nghiín cứu đó đều mang ý nghĩa khoa học thực tiễn sđu sắc

Tuy nhiín mỗi công trình nghiín cứu đó hoặc chỉ phđn tích đânh giâ nguyín nhđn gđy ra sụt trượt hoặc chỉ níu ra phạm vi âp dụng đối với mỗi biện phâp gia cường mâi dốc mă chưa chỉ ra được đối với mỗi loại mặt cắt ngang có câc số liệu địa chất, hiện trạng vă nguyín nhđn gđy ra sụt trượt cụ thể thì lựa chọn biện phâp gia cường như thế năo để hợp lý nhất về cả 3 vấn đề: ổn định lđu dăi, kỹ thuật thi công vă kinh tế

Vì vậy nghiín cứu của đề tăi lă đề cập đến việc lựa chọn xử lý gia cường mâi dốc cho từng loại mâi dốc (từng loại mặt cắt ngang có câc số liệu địa chất, hiện trạng vă nguyín nhđn gđy sụt trượt) trín tuyến đường Hồ Chí Minh thuộc khu vực Miền Trung một câch hợp lý nhất

3 NGHIÍN CỨU VỀ LÝ THUYẾT

3.1 Cơ sở lý thuyết

Dùng phương phâp "dùng mặt trượt giả định" để lựa chọn việc tính toân ổn định mâi dốc nền đường đăo

3 2 Câc giả thuyết khoa học

Giả thiết mặt trượt có dạng lă một cung tròn để tìm ra hệ số ổn định nhỏ

4 TRÌNH BĂY, ĐÂNH GIÂ, BĂN LUẬN CÂC KẾT QUẢ

4.1 Tổng quan về vấn đề sụt trượt taluy đường

Hiện tượng sụt trượt đất đâ diễn ra mênh liệt chủ yếu ở vùng Tđy Bắc, nơi có câc tuyến QL6, QL70, QL279, QL237, QL4D vă trín câc tuyến đường thuộc khu vực Miền Trung, nơi có tuyến đường Hồ Chí Minh đi qua vă câc tuyến QL7, QL8, QL12, QL14D,QL14E, đường Hồ Chí Minh, QL24, QL26, QL27, QL49A Hiện tượng năy xảy ra hăng năm, nhất lă văo mùa mưa lũ, gđy thiệt hại lớn về tính mạng vă tăi sản của nhđn dđn, của nền kinh tế quốc gia vă có ảnh hưởng bất lợi đối với môi trường sinh thâi

Đường Hồ Chí Minh chạy dọc theo triền núi, địa hình phần lớn lă đường đỉo dốc, mặt cắt ngang thường có dạng một bín taluy dương vă một bín taluy đm Vì vậy hiện tượng sụt trượt lă

O R

A D

mặt trượt

không tránh khỏi nhất là về mùa mưa lũ, phía taluy dương bên núi do địa hình, địa chất thuỷ văn rất phức tạp và liên tục thay đổi nên những đoạn đào sâu bị sạt lở taluy Quy mô và hậu quả của các hiện tượng đó rất khác nhau: có thể là sự mất ổn định của một khối đất đá nhỏ trong phạm vi nền đường, nhưng cũng có thể là sự mất ổn định của cả một sườn núi trên đó xây dựng nền đường

Hình 2: Sụt trượt trên đường Hồ Chí Minh, 8/2005

Vì vậy cần phải có biện pháp xử lý kịp thời và hợp lý để nhanh chóng ngăn chặn sự phát triển của hiện tượng sụt trượt này dẫn đến hậu quả nghiêm trọng hơn xảy ra

4.2 Đề xuất các biên pháp xử lý sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh

4.2.1 Cơ sở đề xuất các biện pháp xử lý sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh

- Số liệu khảo sát địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn

- Hiện trạng và qui mô sụt trượt (sụt trượt với qui mô lớn hay nhỏ ,tác hại gây ra)

- Các biện pháp xử lý sụt trượt taluy đường thường dùng theo lý thuyết và thực tế

- Sự tiến bộ trong việc áp dụng công nghệ mới để xử lý mất ổn định mái dốc

4.2.2 Đề xuất các biện pháp xử lý sụt trượt taluy đường Hồ Chí Minh

Đề tài tiến hành phân nhóm các dạng sụt trượt xảy ra trên đường HCM theo các đặc trưng về nguyên nhân, kích thước MCN, địa chất bao gồm 4 nhóm

Nhóm 1: Gồm các điểm sụt trượt thuộc khu vực điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ

văn không phức tạp lắm, mái dốc tương đối thoải, qui mô sụt trượt nhỏ không gây tác hại nặng

nề Đề xuất biện pháp xử lý:

Xử lý hệ thống thoát nước (nếu cần) và gia cố bề mặt mái dốc kết hợp với : Giảm tải mái dốc; Tường chắn trọng lực; Chèn neo thường

Nhóm 2: Gồm các điểm sụt trượt thuộc khu vực điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ

văn phức tạp, mái dốc không quá cao, qui mô sụt trượt trung bình, gây tác hại nhưng không quá nghiêm trọng.Đề xuất biện pháp xử lý:

Xử lý hệ thống thoát nước (nếu cần) và gia cố bề mặt mái dốc kết hợp với : Tường chắn trọng lực; Chèn neo thường; Chèn neo ƯST + tường phòng hộ bảo vệ bề mặt

Nhóm 3: Gồm các điểm sụt trượt thuộc khu vực điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ

văn phức tạp, mái dốc cao, qui mô sụt trượt lớn, tác hại nghiêm trọng.Đề xuất biện pháp xử lý:

Xử lý hệ thống thoát nước (nếu cần) và gia cố bề mặt mái dốc kết hợp với : Chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực; Chèn neo ƯST + tường phòng hộ bảo vệ bề mặt

Nhóm 4: Gồm các điểm sụt trượt thuộc khu vực điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ

văn rất phức tạp, mái dốc cao, qui mô sụt trượt rất lớn, tác hại nghiêm trọng.Đề xuất biện phápxử

lý : Xử lý hệ thống thoát nước (nếu cần) và gia cố bề mặt mái dốc kết hợp với :

Chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực; Chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực + tường phòng hộ bảo vệ bề mặt

Với mỗi nhóm điểm sụt trượt nêu trên, đề tài đã chọn ra một mặt cắt điển hình để kiểm tra ổn định và thiết kế xử lý sụt trượt theo các biện pháp đã đề xuất ở trên

4.3 Ứng dụng phần mềm Geo-Slope/w và phần mềm Plaxis tính toán ổn định taluy đường

Hồ Chí Minh

Dùng phần mềm Geo-Slope/w tính toán hệ số ổn định K, so sánh với hệ số ổn định cho phép

để kết luận về tính ổn định của công trình

Hệ số ổn định cho phép: [K] đánh giá dựa vào tính chất quan trọng của công trình và phương pháp kiểm tra Đường Hồ Chí Minh là đường ôtô mang ý nghĩa kinh tế xã hội, lịch sử và quốc phòng quan trọng Vì vậy kiểm tra theo phương pháp của Bishop lấy [K] = 1.4 ; theo phương pháp phần tử hữu hạn lấy [K] = 1.1

• Kiểm tra ổn định MC1 Kmin = 1.115 < [K] =1.4 theo phương pháp Bishop > mái dốc mất ổn định

Giảm tải mái dốc MC1 Chèn neo thường MC1

Bảng1 Tổng hợp kết quả tính toán và xử lý sụt trượt cho 4 mặt cắt thiết kế

I(MC1) , 16m, 2:1, Kiểm tra

ổn định Kmin = 1.115 < 1.4 > mất

ổn định theo Bishop

1 Bạt mái dốc, cắt cơ giảm tải

2 Neo thường Tải khuất phục neo P = 60 KN; tải bầu neo P = 50 KN/m ; L n = 10 m;

L bn = 5 m, 5 tầng neo

3 Bạt mái dốc, tường chắn trọng lực: H = 4m, d = 0.6m, EA = 22.2 x106KN/m, EI = 6.66x105KN/m

1.728 > 1.4 1.433 > 1.4

1.401 > 1.1 ( pp ph/tử hữu hạn)

Ổn định

Ổn định

Ổn định

II(MC2), 20m, 2:1, Kiểm tra

ổn định Kmin = 0.972 < 1.4 > mất

ổn định theo Bishop

1 Bạt mái dốc, tường chắn trọng lực: H = 4m, d = 0.6m, EA = 22.2 x106KN/m, EI = 6.66x105KN/m

2 Bạt mái dốc, chèn neo thường Tải khuất phục neo P = 60 KN; tải bầu neo P = 50 KN/m ; L n = 9 m; L bn = 4.5 m, 7 tầng neo

3 Bạt mái dốc, chèn neo ƯST + tường chắn gia cố bề mặt.Tải trọng neo EA = 2x105KN; tải bầu neo EA = 105 KN/m Tường chắn H = 10m, d = 0.3m, EA = 22.2 x106KN/m, EI = 6.66x105KN/m

1.212 > 1.1 (pp ph/tử hữu hạn)

1.432 > 1.4

1.520 > 1.1 (pp ph/tử hữu hạn)

Ổn định

Ổn định

Ổn định

III(MC3), 26m, 2:1, Kiểm tra

ổn định Kmin = 0.743 < 1.4 > mất

ổn định theo Bishop

1 Bạt mái dốc và giật cấp, chèn neo ƯST + tường chắn gia cố bề mặt mái dốc.Tải trọng neo EA = 2.5x105KN; tải bầu neo EA = 2x105 KN Tường chắn H = 2x7m, d = 0.3m, EA = 22.2 x106KN/m,EI

=6.66x105KN/m

2 Bạt mái dốc và giật cấp, chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực Tải trọng neo EA = 2.5x105KN; tải bầu neo EA = 2x105 KN

Tường chắn H = 6m, d = 1m, EA = 37x106KN/m,

EI = 30.83x105KN/m

1.283 > 1.1 (pp ph/tử hữu hạn)

1.122 >1.1 (pp ph/tử hữu hạn)

Ổn định

Ổn định

IV(MC4 ), 30m, 2:1, Kiểm tra

ổn định Kmin = 0.901 < 1.4 > mất

ổn định theo Bishop

1 Bạt mái dốc và giật cấp, chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực Tải trọng neo EA = 2.5x105KN; tải bầu neo EA = 2x105 KN

Tường chắn H = 8m, d = 1m, EA = 37x106KN/m,

EI = 30.83x105KN/m

2 Bạt mái dốc và giật cấp, chèn neo ƯST + tường chắn trọng lực, tường chắn gia cố bề mặt mái dốc Tải trọng neo EA =

2.5x105KN; tải bầu neo EA = 2x105 KN

1.160 > 1.1 (pp ph/tử hữu hạn)

1.306 > 1.1 (pp ph/tử hữu hạn

Ổn định

Ổn định

Tường chắn trọng lực H = 6m, d = 1m, EA

= 37x106KN/m,EI = 30.83x105KN/m

Tường chắn gia cố bề mặt H = 14m, d = 0.3m, EA = 11.1x106KN/m, EI = 0.8325x105KN/m

* Từ kết quả trên kết hợp với việc xét đến tính ổn định lâu dài và những thuận lợi, khó khăn trong công nghệ thi công để lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp

3 Dùng neo ƯST + tường phòng hộ bảo vệ bề mặt + giảm tải mái dốc

4 Dùng neo ƯST + tường chắn trọng lực + tường phòng hộ bảo vệ bề mặt + giảm tải mái dốc

Với các biện pháp đã chọn như trên đảm bảo mái dốc ổn định lâu dài trong thời gian thi công và khai thác; phù hợp với điều kiện, công nghệ thi công hiện nay đang áp dụng

5.2 Kiến nghị

Việc khảo sát địa hình, địa chất công trình và địa chất thuỷ văn do các đơn vị tư vấn thiết kế tiến hành rất sơ sài, chưa đạt yêu cầu so với các qui trình kỹ thuật hiện hành nên số liệu đầu vào không đảm bảo độ tin cậy, vì vậy cần phải có số liệu khảo sát thực tế chi tiết hơn để đưa ra biện pháp xử lý triệt để

Trong tính toán ổn định xem như mái dốc trượt theo dạng cung tròn, tuy nhiên thực tế còn có mặt trượt với các dạng khác Trong phạm vi nghiên cứu đề tài chưa tiếp cận được vấn đề này bởi lập hàm mặt trượt như vậy rất phức tạp và cần đầu tư nhiều thời gian hơn

Với mỗi nhóm sụt trượt, đề tài chỉ chọn ra một mặt cắt điển hình để tính toán kiểm tra và thiết kế ổn định do đó cần phải tính toán kiểm tra thêm với các mặt cắt khác

Kiến nghị: Hướng nghiên cứu tiếp theo đề tài là tiếp tục giải quyết các hạn chế nêu trên đồng thời xem xét đánh giá hiệu quả kinh tế của các giải pháp xử lý ổn định taluy đường Hồ Chí Minh Nội dung nghiên cứu này sẽ được đưa vào báo cáo trong đề tài tốt nghiệp

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bùi Danh Lưu (1999), Neo trong đất đá, Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Hà Nội

2 Viện tiêu chuẩn Anh Quốc (Nguyễn Hữu Đẩu dịch) (2001), Neo trong đất BS 8081:1989,

Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội

3 Viện tiêu chuẩn Anh Quốc (Dương Học Hải, Vũ Công Ngữ, Nguyễn Chính Bái dịch)

(2003), Tiêu chuẩn thực hành đất và các vật liệu đắp khác có gia cường (có cốt) BS 8006:1995, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội

4 Châu Trường Linh (2003), Luận văn Thạc Sĩ “ Tính toán neo trong đất-đá ổn định ta luy nền đường theo phương pháp phần tử hữu hạn trên nền đàn hồi Winkler”, Hà Nội

5 Dự án hợp tác khoa học và chuyển giao công nghệ phòng chống sụt trượt đường Hồ Chí

Minh (10/2002), Tài liệu công nghệ phòng chống sụt trượt đường Hồ Chí Minh, Nhà máy

cơ khí xây dựng Liễu Châu-Trung Quốc

6 Website tham khảo: http://www.ketcau.com, http://www.phanmemxaydung.com

http://www.plaxis.nl

ĐÁNH GIÁ TÍNH DÍNH BÁM CỦA NHŨ TƯƠNG NHỰA VỚI CỐT LIỆU ĐÁ

KHU VỰC MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN

APPRECIATING THE ADHESION OF ASPHALT EMULSION TO AGGREGATE

IN CENTRAL AREA AND WESTERN PLATEAU

SVTH: Nguyễn Văn Hội - 01X3A GVHD: ThS Nguyễn Biên Cương

TÓM TẮT

Báo cáo trình bày một số kết quả bước đầu nghiên cứu tính dính bám của nhũ tương nhựa với cốt liệu đá khu vực Miền Trung và Tây Nguyên Kết quả cho thấy, nhũ tương dính bám tốt với cốt liệu đá, làm cơ sở cho việc nghiên cứu các ứng dụng của nó vào thực tế

ABSTRACT

The report presents the result of researching adhesion of Asphalt Emulsion to aggregate in central area and western plateau The result of subject shows that, Asphalt Emulsion adhere to aggregate excellent and this is the foundation for applications of it in reality

1 MỞ ĐẦU:

- Nhũ tương nhựa là một hình thức nhựa bitum ở dạng lỏng và nguội, rất thích hợp với khí hậu nhiệt đới mưa nhiều, vì màng nhựa có thể dính bám khi mặt đá còn ướt Ở các nước phát triển nhũ tương được ứng dụng rất rộng rải Tuy vậy hiện nay nhũ tương sử dụng trong xây dựng

và khai thác đường ở Việt Nam còn ít

- Tính dính bám của nhũ tương với cốt liệu đá là một yếu tố quan trọng trong xây dựng và khai thác đường của người Mĩ, Pháp, …Tuy nhiên, ở nước ta, việc nghiên cứu đánh giá tính dính bám của cốt liệu đá với các chất kết dính hữu cơ, trong đó có nhũ tương nhựa đường hiện chưa

có được những nghiên cứu đầy đủ, phần vì loại chất kết dính này còn khá mới mẻ, phần vì còn thiếu thiết bị máy móc chuyên dùng và những hạn chế do tập quán công nghệ Trong khu vực Miền trung và Tây nguyên chưa có một nghiên cứu nào về tính dính bám này

- Nghiên cứu tính dính bám của nhũ tương nhựa với cốt liệu đá ở khu vực Miền Trung và Tây Nguyên sẽ đưa ra một danh mục các loại đá trong khu vực này có khả năng dính bám tốt với nhũ tương Từ đó kiến nghị việc ứng dụng nhũ tương trong công tác quản lý và khai thác đường trong khu vực

- Đề tài chỉ giới hạn đánh giá tính dính bám của nhũ tương gốc Axít ( 60% nhựa) đang được sản xuất tại Miền Trung với cốt liệu đá ở khu vực Miền trung và Tây Nguyên (Đà Nẵng, Đaklak, ĐăkNông ) trong phòng thí nghiệm, làm cơ sở cho việc nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu này vào trong thực tế

2 TỔNG QUAN

- Trong vài thập kỷ qua, ở các nước phát triển, vấn đề nghiên cứu lý thuyết tính dính bám về

cơ bản đã được giải quyết Đã có hàng triệu tấn nhũ tương được sử dụng trong xây dựng và khai thác đường để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường Ngược lại ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu

lý thuyết tính dính bám chưa được quan tâm nhiều Đến thời điểm hiện nay trong khu vực nghiên cứu chưa có một nghiên cứu nào về vấn đề này được công bố

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nghiên cứu lý thuyết:

Nghiên cứu lý thuyết về nhũ tương nhựa đường

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm:

Hiện nay ở Việt Nam, tiêu chuẩn thí nghiệm về tính dính bám của nhũ tương nhựa với cốt liệu đá đã có ( 22TCN 251 -98) nhưng chưa rõ ràng Do vậy, trong nội dung nghiên cứu này, chủ yếu dựa vào các tiêu chuẩn của Pháp NF – T66- 018 áp dụng cho các thí nghiệm

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4.1 Tổng quan về nhũ tương

4.1.1 Khái niệm nhũ tương:

4.1.2 Nhũ tương là một hệ thống không đồng nhất gồm hai hay nhiều pha chất lỏng được cấu

tạo bằng một pha chất lỏng liên tục và ít nhất là một pha chất lỏng thứ hai được phân tán thành những hạt cực nhỏ (gọi là các tiểu cầu có đường kính lớn hơn 0,1µm ) vào trong pha thứ nhất

Hình 1: Nhũ tương nhựa bitum

4.1.3 Phân loại nhũ tương:

- Theo hình dạng: Nhũ tương thuận, nhũ tương nghịch Bảng 1

Các dạng nhũ tương

Kí hiệu trước kia ( theo Anh ) H/E ( O - W ) E/H ( W - O )

Khả năng dẫn điện Có dẫn điện Không dẫn điện

Độ PH Có thể đo được Không có thể đo được

Nếu pha dầu có độ nhớt “Vh “ và pha

nước có độ nhớt “ Va “ sẽ thường sản

xuất được nhũ tương “ Ve “ sao cho

Va<Ve<Vh Va<Vh<Ve

- Theo chất nhũ hoá: Nhũ tương cationic, nhũ tương anionic và noanionic

- Theo kích cỡ hạt: Nhũ tương thường và vi nhũ tương Bảng 2

Hai loại kích cỡ nhũ tương Tên thường gọi Nhũ tương thường Vi nhũ tương

hoạt tính bề mặt

Ít đến trung bình ( 0,1 đến 10%

của nhũ tương)

Cao (15 đến 25% của nhũ tương )

Năng lượng phân tán cần

thiết

Cao (cần thiết phải có các thiết bị mạnh tĩnh hoặc động )

Thấp (có khi có thể tự động hình thành )

Pha nước

Pha nhựa

- Theo nguồn gốc: Nhũ tương tự nhiên, nhũ tương nhân tạo

- Theo tốc độ phân tách: Nhũ tương phân tách nhanh, nhũ tương phân tách trung bình, nhũ tương phân tách chậm

- Theo hàm lượng nhựa:Loại nhũ tương chiếm 50%, 55%, 60%, 65%, 69%, >70% hàm lượng nhựa

Loại nhũ tương Chỉ số phân tách

Phân tách nhanh Phân tách trung bình Phân tách chậm

< 100

80 đến 140

>120

4.1.4 Quá trình tương tác của nhũ tương với cốt liệu đá

- Khi cho nhũ tương tác dụng với cốt liệu đá mang dấu điện dương ( hoặc đá mang dấu điện âm) cho kết quả như bảng 4

Bảng tổng hợp :( Theo [1] ) Bảng 4

Đá Nhũ tương cationic Nhũ tương anionic

Đá mang dấu điện dương

( Đá vôi, đá bazan) Phản ứng trung hoà

Hình thành cacbonat amin không hoà tan

Lực hút

Hình thành xà phòng canxi không hoà tan

Đá mang dấu điện âm

(silic, quăczit,granit ) Lực hút

Hình thành silicát amin không hoà tan

Không có phản ứng trung hoà

Không có lực hút Hình minh hoạ

Hình 2: Quá trình phân tách của nhũ tương cationic khi tiếp xúc với cốt liệu đá

DÍNH BÁM

DÍNH BÁM

DÍNH BÁM PHÂN TÁCH

4.1.5 Ứng dụng nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường:

- Trên thế giới: Hiện nay trên thế giới nhũ tương cationic được ứng dụng rất rộng rãi, dưới đây là biểu đồ thể hiện điều đó

- Trong nước: Chưa được ứng dụng nhiều

80

20 90

30 10

100

80 90

20

80 10

70 90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Nha Ý Úc Niu Zilân

+ Cân khối lượng cho từng loại đá

+ Đánh ký hiệu mẫu cốt liệu

4.2.2 Trình tự thí nghiệm: ( Theo tiêu chuẩn 22TCN 251 -98 và theo tiêu chuẩn NF-T66-018 )

Các bước thí nghiệm

4.2.3 Đánh giá kết quả: ( Theo tiêu chuẩn 22TCN 251 -98 và theo tiêu chuẩn NF-T66-018 )

Hốc khế 2

Hố Trầu

Bảng 6

Đá

4A Thuỷ Điện Đồng Nai 4 (ĐakNông)

Thuỷ Điện Đồng Nai 3 (ĐakNông)

EaKhanh (ĐakLak)

Quảng Thành (ĐakNông)

Cầu 14 (ĐakLak)

4A Thuỷ điện Đồng Nai 4 (ĐakNông)

Thuỷ điện Đồng Nai 3 (ĐakNông)

EaKhanh (ĐakLak)

Quảng Thành (ĐakNông)

Cầu 14 (ĐakLak)

2 Hai loại đá Hoà Phát, đá Hốc khế 2 và Đà Sơn dính bám rất kém với nhũ tương 60

6.1.2 Khu vực ĐakLak và ĐakNông:

Đại đa số các loại đá trong khu vực đều dính bám rất tốt với nhũ tương 60 được thí nghiệm theo qui trình 22TCN 251 – 98 và NF-T66-018

6.2 Kiến nghị :

6.2.1 Khu vực Đà Nẵng:

.Từ các kết quả thí nghiệm và phân tích trên, ta thấy trong khu vực thành phố Đà Nẵng thì ba loại đá : đá Phước Tường, đá Hố Trầu và đá ở mỏ Hố Bạc có tính dính bám với nhựa tốt nhất với nhũ tương 60 được thí nghiệm theo qui trình 22TCN 251 – 98 và NF-T66-018, nên rất phù hợp với việc sử dụng làm cốt liệu cho các loại mặt đường dùng nhũ tương

6.2.2 Khu vực ĐakLak và ĐakNông:

1 Từ các kết quả thí nghiệm và phân tích trên, ta thấy trong khu vực Tây Nguyên thì tất cả 5 loại đá thí nghiệm: đá 4A Thuỷ Điện Đồng Nai 4( ĐakNông) , đá Thuỷ Điện Đồng Nai 3( ĐakNông) , đá Quảng Thành ( ĐakNông), đá EaKhanh ( ĐakLak), đá Cầu 14 ( ĐakLak) có tính dính bám với nhựa tốt nhất với nhũ tương 60 được thí nghiệm theo qui trình 22TCN 251 – 98 và NF-T66-018, nên rất phù hợp với việc sử dụng làm cốt liệu cho các loại mặt đường dùng nhũ tương nhựa

2 Việc sử dụng nhũ tương làm lớp láng mặt hiện nay là một giải pháp rất tốt vì những lý do sau:

+ Thân thiện với môi trường, ít gây nguy hiểm trong công tác thi công

+ Giá thành hạ so với việc sử dụng nhựa nóng pha dầu và hơn nữa khu vực Tây Nguyên có nhiều mỏ đá dính bám tốt với nhũ tương

6.3 Hướng nghiên cứu:

- Thí nghiệm hết tất cả các loại đá ở các tỉnh còn lại trong khu vực nghiên cứu: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Gia Lai, Kom Tum, Lâm Đồng, Phan Rang, Phan Thiết, Ninh Thuận Để từ đó lập ra một bản đồ sử dụng cốt liệu đá khi dùng chất liên kết nhũ tương

- Tiếp tục nghiên cứu khả năng ứng dụng nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường ở trên thế giới

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Nguyễn Xuân Mẫn (người dịch), Nhũ tương nhựa bitum đại cương & ứng dụng.NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1995

2 Bộ GTVT, Qui trình thi công và nghiệm thu mặt đường đá dăm và đá dăm cấp phối láng nhựa nhũ tương gốc axít 22TCN 251 - 98

3 Tiêu chuẩn NF – T – 66 – 018 của nước Pháp

4 AKZO NOBEL, Chemistry and function of Emulsifier, November 2002

5 www.tipco.co.th/tha/Home_TASCO/eng/Products/Asphalt_Emulsion.html

6 Basic emulsion know-how

7 Ngô Văn Mạnh, Nghiên cứu các ứng dụng của nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường

NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG CỦA NHŨ TƯƠNG NHỰA TRONG XÂY

DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƯỜNG Ô TÔ

RESEARCHING APPLICATIONS OF ASPHALT EMULSION IN ROAD

CONSTRUCTION AND MAINTENANCE

SVTH: Ngô Văn Mạnh - 01X3A GVHD: ThS Nguyễn Biên Cương

TÓM TẮT

Đề tài trình bày một số nghiên cứu về các ứng dụng của nhũ tương nhựa đường trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới và ở nước ta Thông qua việc phân tích các ưu nhược điểm của nhũ tương trong các ứng dụng này và những mặt còn hạn chế khi sử dụng nhựa đặc đun đến nhiệt độ thi công, nhựa nóng pha dầu, kết quả chỉ ra rằng sử dụng nhũ tương trong xây dụng và khai thác đường ô tô mang lại hiệu quả kinh tế cao

ABSTRACT

The subject presents some research about the applications of asphalt emulsion in road construction and maintenance in our country and all over the world According to the analysis of good points and bad points of asphalt emulsion in this applications and limit aspects when using hot-bitumen, bitumen with petroleum solvents (cutback), the result shows that using asphalt emulsion in road construction and maintenance brings high economic effect

1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề:

Ngày nay, trên thế giới nhũ tương nhựa không còn là một vật liệu mới, và được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong xây dựng và duy tu bảo dưỡng đường Ở nước ta, một số cơ sở sản xuất nhũ tương liên doanh với các nước trên thế giới như Pháp, Tây Ban Nha,… ra đời và hoạt động trong những năm gần đây Tuy vậy những ứng dụng của nó trong xây dựng và khai thác đường ở nước ta còn khá hạn chế Trong xây dựng đường, nhũ tương chủ yếu sử dụng trong công tác tưới thấm Trong công tác duy tu bảo dưỡng thì thường dùng nhựa nóng pha dầu

Ở nước ta, qui trình kỹ thuật và thi công liên quan đến nhũ tương còn rất ít, và qui trình 22TCN 251 – 98 là qui trình duy nhất về nhũ tương: Qui trình thi công và nghiệm thu mặt đường

đá dăm và đá dăm cấp phối láng nhựa nhũ tương gốc axít

1.2 Mục tiêu của đề tài:

Mục tiêu của đề tài là phân tích những ưu việt của nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường so với các hình thức sử dụng nhựa khác (như nhựa đặc đun đến nhiệt độ thi công, nhựa nóng pha dầu …) Tìm hiểu những khả năng ứng dụng của nhũ tương nhựa bitum trong xây dựng và khai thác đường trên thế giới, đánh giá khả năng ứng dụng của nhũ tương nhựa trong xây dựng và khai thác đường ở nước ta

1.3 Phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu những kinh nghiệm sản xuất và sử dụng nhũ tương nhựa trên thế giới

- Vấn đề sản xuất và sử dụng nhũ tương nhựa ở trong nước

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Tổng kết kinh nghiệm việc sử dụng nhũ tương nhựa bitum trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới Phân tích đánh giá những ưu điểm của nó so với các hình thức sử dụng nhựa khác

2 TỔNG QUA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU:

Trước đây, ngoài việc sử dụng nhũ tương nhựa để tưới thấm, nước ta cũng sử dụng trong một

số công tác khác như thấm nhập nhựa, làm lớp láng mặt, lớp dính bám,…tuy nhiên sau một thời gian sử dụng thì nhiều đường bị hư hỏng nghiêm trọng Vì thế, hiện nay nhũ tương nhựa bị hạn chế rất nhiều trong xây dựng và khai thác đường Theo kết quả nghiên cứu sơ bộ cho thấy nhũ tương nhựa được ứng dụng rất lớn đối với các nước trên thế giới: Anh là 80%, Hà Lan là 70%, Tây Ban Nha là 80% và đặc biệt là Pháp với 90% nhũ tương nhựa được sử dụng (ví dụ đối với láng nhựa) Mặt khác, khả năng sản xuất nhũ tương nhựa trong khu vực khá lớn: công suất

20.000 tấn năm tại Xí nghiệp sản xuất nhũ tương nhựa đường thuộc công ty sửa chữa công trình

và cơ khí giao thông 5, nhà máy sản xuất nhựa đường nhũ tương của Công ty CK-SCCT 721 có công suất 15-20 ngàn tấn/năm,…

Các nghiên cứu ứng dụng nhũ tương nhựa ở Việt Nam và trong khu vực:

- Nguyên cứu hoàn thiện công nghệ nhũ tương nhựa gốc a xít để sửa chữa và xây dựng đường giao thông đô thị Hải Phòng

- Triển khai thử nghiệm sản phẩm nhũ tương nhựa đường TS Trần Mạnh Trí - Viện Công

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

3.1.Tổng quan về nhũ tương:

3.1.1 Khái niệm:

Nhũ tương là một hệ thống không đồng nhất gồm hai hay nhiều pha chất lỏng được cấu tạo bằng một pha chất lỏng liên tục và ít nhất là một pha chất lỏng thứ hai được phân tán thành những hạt cực nhỏ (gọi là các tiểu cầu có đường kính lớn hơn 0,1µm ) vào trong pha thứ nhất Đối với nhũ tương nhựa thì hai pha đó là: pha nước và pha nhựa

3.1.2 Thành phần của nhũ tương nhựa:

Hình 1: Các loại chất nhũ hóa

3.1.3 Phân loại

3.1.3.1 Theo hình dạng:Nhũ tương thuận vă nhũ tương nghịch

3.1.3.2 Theo chất nhũ hóa: Nhũ tương cationic vă nhũ tương anionic

3.1.3.3 Theo kích cỡ hạt:Nhũ tương thường vă vi nhũ tương

3.1.3.4 Theo tốc độ phđn tâch: Nhũ tương phđn tâch nhanh, trung bình vă phđn tâch chậm 3.1.3.5 Theo hăm lượng nhựa:

Theo hăm lượng nhựa được phđn thănh câc loại như sau: 50%, 55%, 60%, 65%, 69% vă

>69% hăm lượng nhựa bitum

3.1.4 Quâ trình tương tâc của nhũ tương với cốt liệu đâ

Có thể biểu diễn theo bảng sau: Theo tăi liệu [1]

Bảng 1

3.2.Câc ứng dụng của nhũ tương nhựa đường trong xđy dựng vă khai thâc đường ô tô 3.2.1 Sử dụng nhũ tương thi công lớp rải nhựa lâng mặt

*Công nghệ thi công:

-Sử dụng chất kết dính rải nhựa lâng mặt, có thể rải 1 lớp, 2 lớp hoặc 3 lớp.Dùng nhựa nóng hay nhũ tương đều có công nghệ thi công như nhau

-Với lâng nhựa bằng nhựa nóng trín câc loại mặt đường chỉ được thi công khi thời tiết nắng râo, bởi để đảm bảo nhiệt độ thi công Để khắc phục điều năy sử dụng nhũ tương lă biện phâp hữu hiệu nhất

3.2.2 Sử dụng nhũ tương trong công tâc thấm nhập vă tưới thấm

3.2.2.1.Thấm nhập nhựa:

* Công nghệ thi công: Khi sử dụng nhũ tương, trong thi công có những ưu điểm như sau:

nhũ tương thđn thiện với môi trường, vì có thể thi công tại nhiệt độ thường nín không gđy nguy hiểm cho người thi công vă môi trường xung quanh Còn khi thi công bằng nhựa nóng thì: người công nhđn phải được trang bị đầy đủ phương tiện phòng hộ lao động, khả năng gđy chây nổ cao, cản trở giao thông, không an toăn cho phương tiện đi lại trong quâ trình thi công

* Ứng dụng trín thế giới: Ở nước Phâp, những lớp đâ dăm được thấm nhập nhựa lần đầu

tiín lă văo năm 1924, vă nó nhanh chóng chiếm ưu thế trong lĩnh vực năy, chúng có thể được tưới thấm nhập một lớp hoặc hai, ba lớp

(Đá vôi, đá Bazan)

Đá mang đấu đien âm (Silic, granit)

Phân tách

Dính bám

Hình thanh cacbonat amin không hoa tan

Phản ứng trung hoa Lực hút

Hình thanh xa phong canxi không hoa tan

Không có phản ứng trung hoa

Hình 2: Tưới nhựa thấm nhập bằng nhũ tương nhựa

* Ứng dụng ở trong nước: Ở nước ta hầu như không sử dụng nhũ tương để thi công (mặc

dù có qui trình thi công vào năm 1977), vì lớp thấm nhập nhựa thường áp dụng cho lớp đá dăm Macađam, với độ rỗng khá lớn, mà bản chất của nhũ tương có độ linh động cao, khi tưới thấm nhập bằng nhũ tương với đường có độ dốc dọc thì nhũ tương sẽ dồn về cuối dốc, đồng thời do nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nên nhiệt độ ngoài trời trung bình khá cao (so với các nước Châu Âu ) nên đòi hỏi nhũ tương phải là loại phân tích nhanh Mặt khác kỹ thuật thi công

của ta còn nhiều hạn chế

3.2.2.2.Tưới thấm nhựa:

Kỹ thuật tưới thấm nhựa là tưới một chất kết dính hyđrôcácbon vào trong một lớp cấp phối

đá đã được lu lèn chặt nhưng chưa được gia cố bằng một chất kết dính vô cơ Mục đích là làm cho ổn định lớp mặt bên trên bằng cách tạo ra một màng nhựa dính bám gắn chặt các viên đá nghiền với nhau, điều này sẽ tạo điều kiện truyền lực tốt hơn giữa lớp này với lớp mặt đường sẽ rải bên trên

Cũng như trong công tác thấm nhập nhựa, nhũ tương có nhiều ưu điểm hơn

* Kỹ thuật thi công:Thông thường sử dụng nhũ tương phân tách chậm, để cho nhũ tương có

thể thấm sâu vào trông lớp đá cấp phối Có thể mô tả cách thức tưới thấm nhựa như sau:

Hình 3: Mô tả cách thức tưới thấm nhựa

* Ứng dụng ở trong nước: một số dự án có sử dụng nhũ tương tại miền trung và Tây nguyên:

- Dự án nâng cấp quốc lộ 1A đoạn Vinh-Đông Hà Dự án nâng cấp quốc lộ 1A Đông Hà – Huế Dự án nâng cấp quốc lộ 1A Hòa Cầm-Quảng Ngãi-Qui Nhơn Dự án cải tạo nâng cấp đường Hồ Chí Minh Vinh - Khe Sanh, …

3.2.3 Sử dụng nhũ tương thi công lớp dính bám và lớp bảo dưỡng

Các lớp này được thi công ở mặt tiếp xúc giữa các lớp có chức năng làm cho các lớp dính chặt với nhau, với lớp bảo dưỡng là tạo nên một màng mỏng phủ kín để không cho nước xâm nhập vào khi trời mưa cũng như ngăn không cho nước mất đi do bốc hơi Khi thi công mặt đường bê tông nhựa, trên lớp móng hoặc trên mặt đường củ đã được xử lý cần thiết phải tưới một lượng nhựa dính bám, bằng nhũ tương hoặc nhựa nóng pha dầu Nhũ tương nhựa bitum có đặc tính dính bám tốt, độ linh động cao, và thân thiện với môi trường nên có thể thi công lớp dính bám và lớp bảo dưỡng tốt

Hình 4: Vị trí của lớp dính bám

*Biện pháp thi công lớp dính bám bằng nhũ tương và nhựa nóng pha dầu về cơ bản là như nhau tuy nhiên khi dùng nhựa nóng pha dầu thì thông thường là đắt hơn, khả năng dính bám kém hơn, hơn nữa nó có khả năng lớn gây ra cháy do có sự pha trộn dầu vào trong nhựa Bảo quản

nhựa khó khăn, khả năng gây ô nhiễm môi trường lớn Vì vậy dùng nhũ tương để thi công lớp dính bám và lớp bảo dưỡng là một biện pháp hiệu quả hơn là dùng nhựa nóng

*Các loại nhũ tương thích hợp cho lớp dính bám:

- CRS-1 ( stable), CMS-1, CSS-1, CSS-1 30% emulsion; SS-1; MS-1; RS-1

3.2.4 Sử dụng đá nhỏ trộn nhũ tương trong sửa chữa và duy tu bảo dưỡng

Trong sửa chữa và duy tu bảo dưỡng đường ô tô sử dụng nhũ tương để sửa chữa những hư hỏng từng điểm như vá ổ gà, sửa chữa những biến dạng của hai bên mép mặt đường, làm những chổ nối với những vật chướng ngại, với các đường hào bằng cách sản xuất những đá nhỏ trộn

nhũ tương tại các trạm trộn hoặc tại hiện trường

* Theo cách phân loại của Pháp và các nước trên thế giới thì loại hình này được phân thành các loại sau: Đá nhỏ trộn nhũ tương hở (open graded-emulsion cold mixes), đá nhỏ trộn nhũ tương nửa kín (semi-dense graded-emulsion cold mixes) và đá nhỏ trộn nhũ tương kín (dense graded-emulsion cold mixes)

* Trong duy tu bảo dưỡng đường, khi sử dụng nhựa nóng pha dầu thi công, một số hạn chế được thể hiện như sau: Với khối lượng thi công nhỏ lẻ, việc sử dụng nhựa nóng có ảnh hưởng lớn đến giao thông sẽ không kinh tế, nhiệt độ thi công cao dẫn đến khả năng gây cháy nổ lớn, gây bỏng cho công nhân, do phải đốt nóng nhựa nên ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh Trong khi đó đá nhỏ trộn nhũ tương sẽ khắc phục được những hạn chế trên của nhựa nóng pha dầu

* Biện pháp thi công: Đối với những hư hỏng trung bình, người ta đào một hố vuông thành

sắc cạnh ở chổ bị hỏng để khi đổ vật liệu xuống, vật liệu nằm gọn trông hố và có bờ tựa Nếu cần

có thể phun xuống đáy hố một màng mỏng nhũ tương Với những chỗ hư hỏng sâu, thì có thể làm nhiều lớp.Theo cách thi công trên thì: Với những vật liệu làm sẵn, công cụ thi công sẽ rất đơn giản (xe tải nhẹ chở vật liệu, xẻng, cào để san vật liệu và một cái đầm tay để đầm lèn), công nhân không cần chuyên môn hóa và hạn chế việc bị phùi nhựa như khi dùng nhựa nóng thi công Như vậy, nhũ tương trộn đá nhỏ là vật liệu kinh tế nhất

3.2.4.1 Ứng dụng trên thế giới:

- Loại vật liệu này được phát triển tại Pháp bởi hãng Colas SA, được sử dụng nhiều tại miền nam Lanarkshire Nó được thực hành ở nhiều địa phương Xcốt-len, mà tại đó những con đường hiện tại thường có giá thành cao Hỗn hợp đá trộn nhũ tương là một loại vật liệu rẻ tiền, nhưng lại cho một lớp áo đường có cường độ cao, tiện lợi trong khai thác Nó thích hợp cho những nơi

mà việc áp dụng nhựa nóng gặp nhiều vấn đề phức tạp

- Thành phần % tại một số nước sử dụng: 3% tại Đức, 5% tại Ý, 15% tại Tây Ban Nha, 20% tại Pháp và 43% tại Bồ Đào Nha

3.2.4.2 Ứng dụng ở trong nước:

Trong nước loại vật liệu này chưa được áp dụng rộng rãi

Biểu đồ % sử dụng "Đá nhỏ trộn nhũ tương" tại một số nước

3.3 Khả năng áp dụng nhũ tương trong xây dựng đường ở Miền trung

+ Khả năng cung cấp nhũ tương: Nhà máy sản xuất nhũ tương nhựa đường với công suất

20,000 tấn năm tại Xí nghiệp sản xuất nhũ tương nhựa đường và sửa chữa đường bộ thuộc Công

ty sửa chữa công trình và cơ khí giao thông 5, cung cấp sản phẩm cho 125 đơn vị từ Nghệ An

đến các tỉnh miền trung và Tây nguyên

+ Khả năng đáp ứng nhu cầu của các mỏ đá trong khu vực: Theo số liệu của Sở xây

dựng thành phố Đà Nẵng thì nhu cầu đá xây dựng năm nay và những năm tiếp theo, mỗi năm tiêu thụ từ 1.000.000 - 1.100.000 m3/năm Xí nghiệp khai thác sản xuất VLXD -GT 33 đang đầu

tư hệ thống BDSU 200 năng suất 90 tấn/h, Công ty cổ phần Xây dựng đá Hòa Phát với hệ thống nghiền sàng ALLIS năng suất 100 tấn/h

+ Khả năng dính bám giữa nhũ tương và cốt liệu đá: Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn

Hội lớp 01X3A Trường Đại học bách khoa- Đại học Đà Nẵng thì các loại đá tại mỏ đá Phước Tường, mỏ Hố Trầu, mỏ Hố Bạc và các loại đá Tây Nguyên có khả năng dính bám tốt với nhũ tương

Cùng với những ưu điểm khi sử dụng nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường ta thấy khả năng áp dụng nhũ tương cho khu vực là rất lớn và đạt hiệu quả kinh tế cao

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:

Bảng tổng hợp các khả năng ứng dụng của nhũ tương trong xây dựng và khai thác đường

So sánh với các hình thức sử dụng nhựa khác Các ứng

dụng Nhũ tương Nhựa đặc đun đến nhiệt độ thi công

Nhiệt độ thi công thấp Nhiệt độ thi công cao (70o-120o) Phương tiện thi công đơn giản Công nghệ thi công phức tạp Không gây cháy nổ và độc hại Dễ gây cháy nổ, nguy hiểm cho công

nhân Phát huy tính dính bám tối đa Phải thi công vào những ngày nắng ráo

mặt Thân thiện với môi trường Khả năng gây ô nhiễm môi trường cao

Khả năng bao phủ bề mặt đá cao Nhựa bị lạnh đột ngột khi tiếp xúc cốt

liệu nên khó thấm nhập Màng nhựa đủ sức dính bám ngay sau

tưới thấm Thi công an toàn hơn Cần có công nghệ thi công chặt chẽ hơn

Khả năng dính bám tốt Khả năng gây ô nhiễm môi trường cao

Độ linh động cao Khả năng gây cháy nổ lớn Thân thiện với môi trường Bảo quản nhựa khó khăn

Dễ bảo quản Nhiệt độ thi công cao

hóa cao

Gây ô nhiễm môi trường Nguy hiểm cho người lao động Vật liệu có tính lưu trữ lâu nên sẵn

sàng cho thi công Khả năng bị phùi nhựa cao Tránh việc bị phùi nhựa Nhựa tạo màng kín nên thoát nước khó Khả năng thoát nước tốt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Người dịch Nguyễn Xuân Mẫn, Nhũ tương nhựa bitum đại cương & ứng dụng NXB

khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1995

2 AKZO NOBEL Chemistry and function of Emulsifier, November 2002

3 www.tipco.co.th/tha/Home_TASCO/eng/Products/Asphalt_Emulsion.html

4 Basic emulsion know-how

5 Qui trình sản xuất và ứng dụng nhũ tương nhựa đường gốc a xít vào các công trình giao

thông đường bộ Công ty sửa chữa công trình và cơ khí giao thông V Đà Nẵng 2004

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÍ MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG ĐÔ THỊ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

RESEARCHING TO USE RATIONALIZATION FOR URBAN CROSS SECTION IN DANANG CITY

SVTH : Ngô Thị Mỵ, Lê Hoàng Việt - 01X3A GVHD: TS Phan Cao Thọ

TÓM TẮT

Đề tài tập trung nghiên cứu, đề xuất một khung phân loại và đưa ra một số giải pháp xử lí các

vấn đề còn tồn tại trong mặt cắt ngang của đường đô thị như: Bề rộng lòng đường, làn đường riêng dành cho giao thông công cộng, bố trí các công trình hạ tầng kỹ thuật, không gian cho giao thông tĩnh… ứng dụng trong điều kiện của thành phố Đà Nẵng Trên cơ sở đó tiến hành xây dựng chương trình “Thiết kế mặt cắt ngang đường đô thị” bằng ngôn ngữ Visual Basic

ABSTRACT

Our topic focuses on researching, suggesting road type frame and some treatment solving of problems in urban cross section such as: Wide of steets, private land for transport traffic, arrangement of technology infrastructure building, space for quiet traffic they are applied in condition of Da Nang city Basing on those basic, we carry on building “A urban cross section design program” by Visual Basic program language

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Đề xuất phương pháp cụ thể tính toán và bố trí hợp lí các bộ phận trên mặt cắt ngang đường

Đô thị của thành phố Đà Nẵng, với các nội dụng cần nghiên cứu giải quyết như sau:

+ Đề xuất khung phân loại, cấp đường trong Đô thị áp dụng cho địa bàn thành phố Đà Nẵng + Xác định mức phục vụ hiệu quả cho các loại, cấp đường trong Đô thị

+ Tính toán, bố trí hợp lí các bộ phận trên MCN của đường Đô thị

+ Xây dựng chương trình tính toán MCN cho đường Đô thị

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

Đề tài tập trung nghiên cứu thực tế các dạng MCN của mạng lưới đường trên địa bàn TPĐN

4.Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN:

Đề tài đã tìm hiểu, nghiên cứu về chức năng, kích thước các bộ phận thuộc mặt cắt ngang đường đô thị của các qui trình, qui phạm trong và ngoài nước, từ đó đề xuất cho đường đô thị thành phố Đà Nẵng, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác,nâng cao khả năng thông hành, giảm ùn tắc, góp phần thúc đẩy nền khinh tê của thành phố ngày càng phát triển

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Kết hợp lí thuyết và quan sát thực trạng các tuyến đường trên địa bàn TPĐN.Trên cơ sở các bước thực hiện, xây dựng chương trình tính toán MCN cho đường Đô thị và rút ra những kết luận cần thiết

Dựa trên các cơ sở chính như: phân cấp, phân loại đường, tốc độ thiết kế, lưu lượng xe, thành phần dòng xe, khả năng thông hành, mức độ phục vụ

6 TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

6.1 Tổng quan về mặt cắt ngang đường đô thị

6.1.1 Đánh giá hiện trạng mặt cắt ngang đuờng đô thị trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Dựa vào số liệu đo đạc của 75 đường phố tiêu biểu trong thành phố, có biểu đồ hiện trạng sau

BIỂU ĐỒ HIỆN TRẠNG BỀ RỘNG VỈA

HỈ ĐO ĐƯỢC (gồm 75 đường)

BIỂU ĐỒ HIỆN TRẠNG BỀ RỘNG ĐƯỜNG ĐO ĐƯỢC ( gồm 75 đường)

6 ≤Bmđ< 7.5m

5 ≤Bmđ< 6m

Thông qua câc số liệu đo đạc về mặt cắt ngang đường phố, rút ra một số nhận xĩt về mạng lưới: + Chưa kết hợp chặt chẽ giữa qui hoạch đường phố vă kiến trúc cảnh quan hai bín đường + Câc tuyến đường hoạt động không đúng với chức năng đê được thiết kế

+ Cơ sở hạ tầng chưa đâp ứng được sự gia tăng của câc phương tiện giao thông

+ Hệ thống giao thông tĩnh thiếu nghiím trọng, ít có nơi đậu đỗ ôtô

+ Hỉ phố chật hẹp, thiếu câc lăn đường riíng giănh cho giao thông công cộng

Đó lă những vấn đề mă đề tăi đi sđu văo nghiín cứu

6.1.2 Khâi quât câc bộ phận MCN trong đường đô thị ở Việt Nam vă câc nước trín thế giới

+ Ở Việt Nam: chủ yếu thiết kế theo tiíu chuẩn 20TCN 104-83, 22TCN-273-01 + Câc nước trín thế giới: Dựa văo tiíu chuẩn của câc nước Canada, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Nga vă câc nước SNG, câc nước Đông Nam  (Inđônísia, Malaysia)

Chức năng vă câc bộ phận mặt cắt ngang đường ở nước ta vă câc nước khâc có sự khâc biệt thể hiện qua hai sơ đồ sau:

Theo qui trình của các nước khác trên thế giới

8

1 Phầ n xe chạ y 6 Đường bộ hành

2 Dải phân cách giữa 7 Dải mép

3 Dải phân cách bên 8 Phầ n phân cách giữa

4 Vai đường 9 Phầ n phân cách ngoài

5 Dải trồ ng cây

1 Phầ n xe chạ y 4 Dải trồ ng cây

2 Dải phân cách giữa 5 Đường bộ hành

3 Dải phân cách bên 6 Hè đường

6.1.3 Qui hoạch lăn đường giănh cho giao thông công cộng

Dựa văo câc phương ân qui hoạch lăn đường giănh cho xe buýt của Phâp vă đặc điểm dòng xe tham giao thông ở Đă Nẵng, đề xuất một số phương ân đường riíng cho xe buýt như sau:

- Phương ân 1: Đường chính lă đường hai chiều, lăn đường riíng hai chiều ở giữa

- Phương ân 2: Đường chính lă đưòng hai chiều, hai lăn đường riíng một chiều ở bín

- Phương ân 3: Đường chính lă đường một chiều, lăn đường riíng một chiều

- Phương ân 4: Đường chính lă đường một chiều, lăn đường riíng một chiều ở giữa

- Phương ân 5: Đường chính lă đường một chiều, một lăn đường riíng một chiều

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Phương án 5

Trong đó :

6.2 Cở sở xác định mặt cắt ngang đường đô thị:

6.2.1 Đề xuất khung phân loại :

Dựa vào chức năng giao thông của mỗi con đường trong địa bàn thành phố Đà Nẵng, đề nghị lại khung phân loại đường phố Đà Nẵng như sau:

Loại đường phố Chức năng chính của đường phố

Đường cao tốc

Có ý nghĩa toàn thành, giao thông liên tục, tốc độ cao Liên kết các đô thị vệ tinh, các trung tâm công nghiệp trong đô thị, khống chế chỗ vào

và ra Được sử dụng cho các đô thị đặc biệt lớn, loại I Đường

phố trục chính loại I

Đường trong phạm vi thành phố, có ý nghĩa toàn thành, tốc độ cao Liên kết các đô thị vệ tinh, các công trình công cộng, các trung tâm công nghiêp trong đô thị, không chế một phần chỗ vào và ra Được sử dụng cho các đô thị loại đặc biệt lớn, loại I

Đường trong phạm vi thành phố, có ý nghĩa toàn thành, tốc độ từ trung bình đến cao Liên kết một số vùng dân cư, các công trình công cộng, các trung tâm công nghiêp trong đô thị nhưng có qui mô và tính chất giao thông nhỏ hơn loại I, khống chế một phần chỗ vào và ra Được sử dụng cho các đô thị loại lớn, loại I, II, III

Đường phố gom

Đường trong khu vực Quận, Huyện của thành phố Tập hợp giao thông từ các đường trong khu nhà ở, các đường phố khu vực để nối vào các đường phố trục chính

Đường trong khu vực Quận, Huyện của thành phố Mạng lưới đường

đi sâu vào các khu nhà ở và tập hợp giao thông từ các đường trong khu nhà ở, nội bộ để đưa vào các đường phố gom Loại đường này có thể liên hệ trực tiếp với đường phó trục chính

Đường trong phạm vi khu dân cư, khu nhà ở, giành cho giao thông đi

bộ, xe đạp, liên hệ giữa các tiểu khu, nhóm nhà với đường phố khu vực, đường phố gom

6.2.2 Đề xuất các chỉ tiêu : Từ những cơ sở thiết kế mặt cắt ngang như: tốc độ thiết kế, thành

phần dòng xe, lưu lương xe, mức phục vụ ta có bảng tổng hợp cụ thể các chỉ tiêu ứng với từng cấp đường như sau:

Đường phố cấp đô thị Đường phố cấp khu vực Các đặc trưng Đường

phố trục chính loại

I

Đường phố trục chính loại II

Đường phố gom

Đường phố khu vực

Đường phố nội bộ

Lưu lượng giao thông (xe/ng.đ) >10000 3000 đến 12000

1000 đến

8000

500 đến

4000 <500 Tốc độ tính toán(km/h) 70 đến 90 60 đến 80 50 đến 70 40 đến 60 30 đến 50

6.3 Tính toán, cấu tạo, bố trí các các bộ phận MCN của đường Đô thị của TPĐN:

6.3.1 Lòng đường:

Làn xe chạy: đựơc xác định dựa vào tiêu chuẩn 22TCN273-01, và tham khảo tiêu chuẩn của một số nước khác

6.3.2.Phần phân cách : gồm có dải phân cách và dải mép

+ Dải phân cách : chỉ bố trí dải phân cách ở đường phố cấp khu vực và đường phố trục chính + Dải mép : bố trí ở tất cả các cấp đường có V≥40km/h

6.3.4 Kết luận: Dựa vào những đề xuất trên, và việc tính toán, cấu tạo cho từng bộ phận cụ thể

cho từng cấp đường ta có bảng tổng hợp sau:

Bề rộng dải phân cách

Bề rộng

hè lề

Bề rộng đường

xe đạp

Dải trồng cây

Bộ hành

Làn

đỗ

xe

Dải đất trước nhà

Dải a.t ∑

TTunnel kỹ thuật ngang tuyến Dùng cho các công trình có bố trí hạ tầng

1 phía hoặc tại công trình ngầm phải băng qua đường ngang có Bm>10m

6.4 Thiết kế tổ chức chương trình:

6.4.1 Đặt vân đề:

Trong lĩnh vực thiết kế đường ôtô hiện nay, đã có nhiều phần mềm chuyên dụng của nước ngoài cũng như nước ta đang được sử dụng để phục vụ cho việc thiết kế tuyến, nền, mặt đường như AutoCad, α group, Nova, Geo-Slope và theo xu hướng mô phỏng, mô hình đối tượng xét ở Việt Nam gần đây nhất có kết quả nghiên cứu của các tác giả về dòng xe trên đường và nút: Traffic Brain Với mong muốn được góp phần cùng các kỹ sư thiết kế để giảm bớt khối lượng tính toán trong việc thiết kế và sơ bộ nhìn thấy được dự án của mình trong tương lai, do đó

chúng tôi đã tiến hành xây dựng chương trình "Thiết kế mặt cắt ngang đường đô thị", dựa trên cơ sở của đề tài “Nghiên cứu sử dụng hợp lí mặt cắt ngang đường đô thị trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” Phần mềm được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 chạy trong môi

trường Windows cho phép xuất ra các file thuộc dạng text và file hình vẽ trong môi trường AutoCad

6.4.2 Sơ đồ khối tổng quát:

Bắt đầu

Nhập các số liệu thiết kế:

Loại đường phố Lưu lượng xe Lưu lượng bộ hành

Tính toán số làn xe Tính toán số làn bộ hành

Chọn hình thức tổ chức dạng mặt cắt ngang đường phố

Xuất ra kết quả

Kết thúc

6.4.3 Tố chức cơ sở dữ liệu trong chương trình

Với sơ đồ tổ chức trên cho phép ta nhập và lưu dữ dữ liệu một cách dễ dàng cũng như khi cần

có thể khai thác chúng nhanh chóng, đồng thời giúp người dùng có thể sửa chữa các thông số nhập vào không hợp lý

có điều kiện giao thông tương tự ở nước ta

8 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO:

- Xây dựng tiếp mối quan hệ giữa KNTH và bề rộng của đường

- Bố sung thêm phần chiều dài đường và tổ chức giao thông khác mức của các cấp đường vào khung phân loại đề xuất

- Tiếp tục nghiên cứu về tố chức giao thông trên cao và đi ngầm dưới đất và nghiên cứu về giao thông công cộng trong vấn đề chia sẻ không gian công cộng cũng như các yêu cầu về dải phân cách, diện tích đất sử dụng

9 TÀI LIỆU THAM KHẢO

01 Bộ xây dựng, Qui phạm thiết kế đường phố và quảng trường đô thị 20TCN 104-83,

NXB Xây dựng, Hà Nội, 1984

02 Bộ giao thông vận tải, Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô 22TCN 273-01, NXB GTVT, Hà

Nội, 2001

03 CHXHCNVN, Đường ôtô – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054-98, Hà Nội, 1998

04 Đỗ Bá Chương, Kỹ thuật giao thông, Trường Đại học xây dựng Hà Nội, 1996

05 Đỗ Bá Chương, Thiết kế đường ôtô tập 1, NXB giáo dục, 2003

06 Nguyễn Xuân Trục, Qui hoạch giao thông vận tải và thiết kế đường đô thị, NXB giáo

dục, 1998

07 Nguyễn Quang Đạo, Nghiên cứu về tốc độ của dòng xe và phương pháp đánh giá KNTH của đường đô thị Hà Nội, Luận án PTS KH-KT, Hà Nội, 1995

08 Vũ Thị Vinh, Qui hoạch giao thông đô thị, Đại học Kiến Trúc Hà Nội, 2001

09 Phan Cao Thọ, Nghiên cứu về KNTH và vấn đề sử dụng nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn trong các đô thị Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật

10 Võ Đức Hoàng, Phân tích một số nội dung cần hoàn chỉnh qui phạm thiết kế đường

đô thị ở Việt Nam, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

11 Sở Giao thông công chính thành phố Đà Nẵng, Báo cáo chuyên đề xây dựng hệ thống Tunnel và hào dọc, giải pháp bố trí các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

12 Mạc Thu Hương, Hướng dẫn qui hoạch các làn đường cho các phương tiện giao thông công cộng (bản dịch từ tiếng Pháp), NXB Khoa học và kỹ thuật

13 AASHTO, A policy on Geometric Design of Highways and Streets, Washington D.C,

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LỚP BÊ TÔNG NHỰA CÓ ĐỘ NHÁM CAO

CHO TUYẾN TRÁNH ĐÀ NẴNG

A STUDY ABOUT APPLICATION OF ASPHALT CONCRETE OVERLAY WITH

HIGH ROUGHNESS FOR BYPASS DANANG SVTH: Trần Thị Thu Thảo -01X3A

CBHD: ThS Nguyễn Biên Cương

TÓM TẮT

Đối với các tuyến đường có tốc độ xe chạy cao thì sức kháng trượt của mặt đường là một trong những vấn đề rất quan trọng nhất Lớp phủ mỏng bê tông nhựa có độ nhám cao được dùng cho đường cao tốc, đường ô tô cấp cao có tốc độ thiết kế từ 80 km/h trở lên, các đoạn đường qua địa hình khó khăn nguy hiểm, đường vòng quanh co, đoạn có dốc dọc >5% với chiều dài dốc

>100m…nhằm cải thiện độ nhám, sức kháng trượt của mặt đường và an toàn xe chạy Trên cơ

sở nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, đề tài nghiên cứu đề xuất cấp phối cho bê tông nhựa có độ nhám cao cho tuyến tránh Đà Nẵng

ABSTRACT

For high-speed highway, the skid prevention of the surface is one of the most important problems Asphalt concrete very thin overlay with high roughness is used for speed way, express way with a designed speed of over 80 km/h, roads in complicated relieves and roads with longitudinal grade over 5% in the road with a length of over 100m,etc so as to improve the roughness, the skid prevention of the surface and the traffic safety From theorical and practical researches, this subject proposes the gradation asphalt concrete with high roughness for bypass Danang

1.MỞ ĐẦU:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Để đáp ứng yêu cầu cho sự phát triển ngày càng cao của nền kinh tế quốc dân, nhiều tuyến đường cao tốc, đường ô tô cấp cao… được xây dựng ngày càng nhiều Một trong những tính năng quan trọng của đường cao tốc là cần có độ nhám– sức kháng trượt cao nhằm mục đích an toàn cho xe chạy Xuất phát từ vấn đề này đề tài tập trung nghiên cứu đề xuất cấp phối bê tông nhựa có độ nhám cao (BTNNC) cho đường cao tốc

1.2 Mục đích nghiên cứu – phạm vi nghiên cứu:

1.2.1 Mục đích nghiên cứu:

- Tiếp cận khoa học công nghệ mới

- Thiết kế cấp phối BTN tạo nhám cho tuyến tránh Đà Nẵng sử dụng các loại vật liệu địa phương

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu về cốt liệu chế tạo hỗn hợp BTNNC trong khu vực Đà Nẵng

- Nghiên cứu phục vụ bước thiết kế hỗn hợp BTNNC phục vụ dự án tuyến tránh Đà Nẵng trong phòng thí nghiệm

- Sử dụng một số kết quả thí nghiệm của các đơn vị có liên quan mà điều kiện PTN Cầu Đường không thực hiện được

2.TỔNG QUAN:

- Trên thế giới: Đã sử dụng thành rộng rãi loại bê tông nhựa này như: Mỹ, Úc,…

- Ở Việt Nam: Các nghiên cứu về BTNNC đã được thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm 1 – Viện KHCN GTVT Đã được thi công thử nghiệm trên đường Bắc Thăng Long-Nội Bài, QL1A- đoạn Pháp Vân-Cầu Giẽ, mặt cầu Phả Lại trên QL18 và đạt được chất lượng yêu cầu

Trên cơ sở các nghiên cứu đã đạt được, đề tài tiếp tục nghiên cứu để tìm ra cấp phối BTNNC

sử dụng vật liệu địa phương cho tuyến tránh Đà Nẵng