1.Yêu cầu và nguyên tắc thiết kế nền đường.-Yêu cầu: +Nền đường luôn đảm bảo ổn định toàn khối có nghĩa là hình dạng và kích thước hình học của nó không bị biến dạng hay phá hoại gây bấ
Trang 11.Yêu cầu và nguyên tắc thiết kế nền đường.
-Yêu cầu:
+Nền đường luôn đảm bảo ổn định toàn khối có nghĩa là hình dạng và kích thước hình học của
nó không bị biến dạng hay phá hoại gây bất lợi cho việc chạy xe- các hiện tượng thường thấy khi nền đường mất ổn định toàn khối là: trượt lở mái ta luy nền đường đào hoặc đắp, trượt trên sườn dốc, lún và trượt trồi khi đắp trên đất yếu.
+Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định chịu được lực cắt và trượt dưới tác dụng của tải trọng bánh xe.
+Nền đường phải đảm bảo ổn định về mặt cường độ nghĩa là cường độ của nền đường không được thay đổi theo thời gian, thời tiết, khí hậu một cách bất lợi.
-Nguyên tắc:
+Khu vực tác dụng của nền đường:
• +Không bị quá ẩm ( độ ẩm không lớn hơn 0,6 giới hạn nhão) và không chịu ảnh hưởng các nguồn ảm bên ngoài ( nước mưa, nước ngầm, nước bên cạnh nền đường).
• +30cm trên cùng phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 8 đối với đường cấp I, Cấp II và bằng 6 đối với đường cấp khác.
• +50cm tiếp theo phải đảm bảo cức chịu tải CBR tối thiểu bằng 5 đội với dường cấp I, II và bằng 4 với đường cấp khác.
+ Để đảm bảo hạn chế xấu đến môi trường và cảnh qua, cần chú trọng các nguyên tắc:
• Hạn chế phá hoại thảm thực vật.
• Hạn chế phá hoại cân bằng tự nhiên.
• Trên sườn dốc quá 50% nên xét phương án tách thành hai nền đường độc lập
• Hạn chế các tác dụng xấu đến đời sống kinh tế và xã hội của dân cư Các vị trí và khẩu độ công trình thoát nước phải đủ để không chặn dòng lũ và gây phá nền ở chỗ khác.
• Nền đào và nền đắp thấp có phương án làm thoải (1:3 ~ 1:6) và gọt tròn để phù hợp địa hình và an toàn giao thông
Trang 2Câu 2 Chế độ thủy nhiệt của nền đường và các biện pháp cải thiện chế độ thủy nhiệt:
- Chế độ thủy nhiệt cuả nền đường là quy luật thay đổi và phân bố độ ẩm của các điểm khác nhautrong khối đất nền đường theo thời gian Chế độ thủy nhiệt của nền đường phụ thuộc vào quy luậtchung của thời tiết, khí hậu cũng như các yếu tố thiên nhiên địa hình, địa mạo, quang cảnh của vùng xây dựng đường chế độ thủy nhiệt của nền đường còn phụ thuộc kết cấu nền đường và mặtđường, cụ thể như biện pháp thoát nước nền mặt đường, chiều cao đắp của nền đường, độ chặt của nền đường và loại mặt đường
- Các biện pháp cải thiện chế độ thủy nhiệt:
+ Đầm chặt đất nền đường: là biện pháp đơn giản, hiệu quả và phổ biến để tăng cường và cải thiện chế độ thủy nhiệt của nền đường:
Độ chặt: (hệ số đầm nén )
: dung trọng khô của đất sau khi đầm nén ở ngoài hiện trường : dung trọng khô của loại đất đó được đầm nén trong điều kiện tiêu chuẩn( cối proctor)
+ Nâng cao độ của tim đường (đắp cao nền đường) trên mức mực nước ngầm hoặc mức nước đọng thường xuyên để giúp cho nền mặt đường luôn được khô ráo và cải thiện trạng thái phân bố ẩm bất lợi trong thân nền đường chiều cao đắp kể từ mực nước ngầm tính toán hoặc mực nước đọng thường xuyên đến bề mặt đường có thể xác định như sau:
Hđắp = Za +Zmax
Za : chiều sâu khu vực tác dụng của nền đường
Zmax : chiều cao mao dẫn lớn nhất của nước ngầm
+ Thoát nước và ngăn chặn các nguồn ẩm
Dùng các hệ thống công trình như cầu- cống- rãnh để thoát nước mặt nhanh chóng
Ngăn chặn nước ngập hai bên đường hoặc hạn chế mức chế độ ảnh hưởng của chúng bằng cách đắp lề đường, nền đường đủ rộng hoặc gia cố bằng các vật liệu phù hợp
Chọn loại vật liệu để thiết kế kết cấu mặt đường và lề đường hợp lý nhằm hạn chế tác dụng xấu của các nguồn ẩm
3.Tại sao với nền đường đắp cao mái dốc taluy có cấu tạo trên dốc dưới thoải sẽ ổn định hơn? kể tên các phương pháp kiểm toán ổn định mái dốc taluy nền đường?
Trang 3-Hình minh họa
Gsin
Gcos G
i
-Thành lập biểu thức:
+ ta chiếu trọng lượng bản thân nền đắp lên phương vuông góc và song song với mặt nghiêng của sườn dốc ta được: Gsinα và Gcosα.
+ ta có lực giữ trượt : F1= Gcosα x tan ᵩ +c
+ta có lực gây trượt : F2= Gsinα
Ở trạng thái cân bằng thì F1=F2 Gcosα x tan ᵩ +c= Gsinα
c: lực dính của khối trượt và mặt trượt.
:dung trọng đất của khổi trượt ở trạng thái chứa ẩm lớn nhất.
Đối với đất dính : C#0 thì điều kiện ổn định của mái dốc phụ thuộc vào chiều cao mái ta luy h, khi h ->0 thì α -> 900, khi h -> thì α -> ᵩ Như vậy với đất dính cấu tạo mái ta luy nền có dạng trên dốc dưới thoải.
-Các phương pháp kiểm toán ổn định mái dốc taluy nền đường:
Trang 4+ Kiểm toán ổn định mái dốc taluy bằng phương pháp phân mảnh cổ điển.
+ Các phương pháp khác:phương pháp Janhu, phương pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn tổng quát GLE…
Câu 4: Các yêu cầu khi thiết kế nền đường đắp trên đất yếu?
- Các yêu cầu về ổn định: (1.25đ)
+ Nền đắp trên đất yếu phải đảm bảo ổn định, không bị lún trồi và trượt sâu trong quá trình thi công đắp nền và trong suốt quá trình đưa vào khai thác sử dụng sau đó, tức là phải đảm bảo cho nền đường luôn ổn định (0.5đ)
+ Khi áp dụng phương pháp nghiệm toán ổn định theo cách phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn khoét xuống vùng đất yếu thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin = 1,20 (riêng trường hợp dùng kết quả thí nghiệm cắt nhanh không thoát nước ở trong phòng thí nghiệm để nghiệm toán thì Kmin
=1,10); (0.25đ)
+ Khi áp dụng phương pháp Bishop để nghiệm toán ổn định thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin=1,40; (0.25đ)
+ Cần đặc biệt chú ý việc quan trắc chuyển vị ngang trong quá trình đắp nền đường để phán đoán
sự ổn định của nền đường và khống chế tốc độ đắp đất Nếu thấy chuyển vị ngang tăng nhanh thì phải đình chỉ việc đắp đất hoặc dỡ bỏ phần đất đã đắp để tránh hiện tượng lún trồi hoặc trượt sâu có thể xảy ra Theo kinh nghiệm tốc độ di động ngang không được lớn hơn 5mm/ngày (0.25đ)
- Các yêu cầu và tiêu chuẩn tính toán lún: (1.25đ)
+ Phải tính toán dự báo được độ lún tổng cộng S kể từ khi bắt đầu đắp nền đường đến khi lún kết thúc để xác định chiều cao phòng lún và chiều rộng phải đắp thêm ở hai bên nền đường (0.5đ) + Khi tính toán độ lún tổng cộng nói trên thì tải trọng gây lún phải xét đến chỉ gồm tải trọng nền đắp thiết kế bao gồm cả phần đắp phản áp (nếu có), không bao gồm phần đắp gia tải trước (nếu có) và không xét đến tải trọng xe cộ (0.5đ)
+ Sau khi hoàn thành công trình nền mặt đường xây dựng trên vùng đất yếu, phần độ lún cố kết còn lại tại trục tim của nền đường được cho phép như quy định của quy trình (0.25đ)
5.Trình bày giải pháp kỷ thuật xử lý nền đường đắp trên đất yếu? ưu nhược điểm và phạm
vi áp dụng của từng phương pháp?
• Xây dựng nền đắp theo giai đoạn:
Ưu điểm : rẻ, đơn giản
Nhược điểm: tốn nhiều thời gian
Trang 5 Phạm vi áp dụng :những công trình không yêu cầu về tiến độ.
• Tăng chiều rộng nền đường làm bệ phản áp:
Ưu điểm : Rẻ
Nhược điểm : chiếm diện tích
Phạm vi áp dụng: nơi có mặt bằng
• Giảm trọng lượng nền đắp
Ưu điểm :đơn giản, tận dụng vật liệu địa phương
Nhược điểm: yêu cầu đối với vật liệu nhẹ dùng để đắp cao
• Phương pháp gia tải tạm thời:
Ưu điểm :nhanh hơn so với phương pháp xây dựng nền đắp theo giai đoạn
Nhược điểm:chỉ cho phép cải thiện trong một số trường hợp hạn chế
Phạm vi áp dụng: những công trình không bị khống chế thời gian thi công
• Sử dụng vãi địa kỹ thuật
• Đào một phần hay toàn bộ nền đất yếu
Ưu điểm : thời gian nhanh
Nhược điểm: giá thành cao
Phạm vi áp dụng:thời gian đưa vào sử dụng sớm, tính chất cơ học của đất yếu quá bé, cao
độ thiết kế gần với cao độ thiên nhiên
Ưu điểm:đơn giản, nhanh, ít phá hoại kết cấu đất
Nhược điểm: còn phải nhập bấc thấm từ nước ngoài, hiệu quả không cao
Phạm vi áp dụng: những nơi có chiều sâu lớp đất yếu lớn
Cố kết bằng hút chân không
Ưu điểm: thời gian thi công nhanh
Nhược điểm: giá thành tương đối cao
Phạm vi áp dụng:công trình quan trọng, đất rất yếu
Cọc đất gia cố vôi và cọc đất gia cố xi măng
Ưu điểm: tuổi thọ cao ổn định tốt
Nhược điểm: giá thành tương đối cao
Phạm vi áp dụng:công trình quan trọng, đất rất yếu
Câu 6: Mục đích của việc gia cố mái ta luy nền đường và các hình thức gia cố?
- Mục đích của việc gia cố mái ta luy là để đề phòng ta luy bị phá hoại do tác dụng của nước mưa,nước mặt, sóng, gió, và các tác dụng khác (như tác dụng phong hoá bề mặt), (0.25đ)
- Các hình thức gia cố mái ta luy thông thường gồm có: (2.25đ)
+ Đầm nén chặt và gọt nhẵn mái ta luy (0.25đ)
Trang 6+ Trồng cỏ trên mái ta luy: có thể trồng bằng cách đánh các vầng cỏ găm có hàng lối lên mái ta luy
để cỏ lan dần ra khắp mái, hoặc gieo hạt cỏ giống Cũng có thể trồng các loại cây bụi Trồng cỏ hoặc cây bụi có tác dụng làm chặt mái ta luy (rễ cỏ), cản trở dòng chảy, điều tiết độ ẩm của đất, phủ xanh tạo cảnh quan, (0.5đ)
+ Gia cố lớp đất mặt mái ta luy bằng chất liên kết vô cơ hoặc chất liên kết hữu cơ (0.25đ)
+ Làm lớp bảo hộ cục bộ hoặc tường hộ: để ngăn ngừa tác dụng phong hoá phát triển, nhất là đối với những đường vùng núi (0.25đ)
+ Làm lớp đất dính đắp bao ta luy: đối với nền đường đắp bằng cát Bề dầy đắp bao hai bên ta luy tối thiểu là 1,0m và ngoài vẫn trồng cỏ (0.25đ)
+ Làm lớp bảo hộ cục bộ có cấu tạo tầng lọc ngược: tại các vị trí trên mặt ta luy có vết lộ nước ngầm chảy ra (0.25đ)
+ Những đoạn nền đắp chịu tác dụng của nước chảy và sóng vỗ: thì có thể gia cố ta luy bằng đá xếp khan trên lớp dăm cát đệm (hoặc thay bằng các lớp vải địa kỹ thuật, lưới kỹ thuật), rọ đá, bỏ
đá, xây đá hoặc các tấm bê tông (đổ tại chỗ hoặc lắp ghép), (0.5đ)
7.Chiều xâu hoạt động của đất nền đường và nguyên tắc thiết kế khu vực tác dụng của nền đường.
Trang 7z: ứng suất do hoạt tải gây ra
ᵧ: dung trọng của đất đấp nền đường.
z: chiều sâu tính ứng suất.
k: hệ số nền,k=0,5
p: tải trọng của bánh xe tính toán.
bt
z
Trang 8Chiều sâu Za được xác định với quy ước là tại đó ứng suất do bản thân gây ra= n.(ứng suất do hoạt tải gây ra)
b= n z
n=(5÷10)
ứng với n=(5÷10) thì ta tính toán Za=(0,9÷1,5)m đối với các loại tải trọng
-Nguyên tắc thiết kế khu vực của nền đường:
+Không bị quá ẩm ( độ ẩm không lớn hơn 0,6 giới hạn nhão) và không chịu ảnh hưởng các nguồn ảm bên ngoài ( nước mưa, nước ngầm, nước bên cạnh nền đường).
+30cm trên cùng phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 8 đối với đường cấp I, Cấp II và bằng 6 đối với đường cấp khác.
+50cm tiếp theo phải đảm bảo cức chịu tải CBR tối thiểu bằng 5 đội với dường cấp I, II và bằng
4 với đường cấp khác.
+Độ chặt phải đảm bảo theo quyđịnh
Câu 8: trình bày biện pháp xử lý nền đắp trên sườn dốc,căn cứ để thiết kế cấu tạo mái taluy nền đường đào, đắp:
- Các biện pháp xử lý khi đắp nền đường trên sườn dốc:
+ khi độ dốc của sườn dốc nhỏ hơn 20%: Thì ta chỉ cần dẫy cỏ và đào lớp hữu cơ phái trên rồiđắp trực tiếp nền đường trên sườn dốc
+ khi độ dốc của sườn dốc từ 20%-50%: thì ta tiến hành đánh cấp
+ khi độ dốc của sườn dốc lớn hơn 50%: thì ta dùng tường chắn đất hoặc xếp đá khan để giữ ổnđịnh cho mái taluy nền đường
- căn cứ để thiết kế cấu tạo mái taluy nền đường đắp: tùy theo độ cao của mái đắp và loại vật liệuđắp Bằng kinh nghiệm với loại đất đắp thông thường thường cấu tạo mái dốc taluy là 1: 1.5 tình hình địa chất thủy văn, chế độ thủy nhiệt tại vị trí nền đắp
mức độ phong hóa và thế nằm của đất đá
- căn cứ để thiết kế cấu tạo mái taluy nền đường đào: thế nằm và sự phát triển của các mặt nứt.nguyên nhân hình thành địa chất( sườn tích, trầm tích ) Tính chất kết cấu và mức độ phong hóacủa đất đá Chiều cao mái dốc
9 Trình bày nguyên tắc cơ bản khi thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường mềm?
Trang 9- Tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể của kết cấu áo đường: tạo thuận lợi cho nền đết cùng tham gia chịu tải với áo đường đảm bảo kết cấu áo đường kín, tính ổn định nhiệt tốt, có lớp mặt không thấm nước và thoát nước nhanh, phù hợp với khả năng thi công thực tế, sử dụng tối đa vật liệu địa phương.
Tùy theo cấp hạng kĩ thuật của đường và phạm vi sử dụng các loại vật liệu mà ta chọn loại tầng mặt thích hợp
• Dùng bê tông nhựa rải nóng, ấm hoặc nguội, dùng bê tông nhựa chặt hoặc
bê tông nhựa rỗng.
• Mặt đường đá dăm nước xử lí nhựa (thấm nhập nhựa) hoặc xử lý bằng chất kết dính vô cơ rồi láng nhựa lên trên.
• Cấp phối đá dăm hoặc cấp phối thiên nhiên có hoặc không có xử lí chất kết dính vô cơ.
• Đất cát cải thiện thành phần hạt hoặc gia cố chất kết dính vô cơ trên có lớp bảo vệ.
• Gạch vụn, lát đá có thể làm tầng mặt cho mặt đường cấp phối.
-Tùy theo cấu tạo tầng mặt mà ta có
Mặt đường cấp cao A1 là mặt đường bê tông nhựa chặt rải nóng, được dùng trên đường cấp cao hoặc đường trục chính thành phố
Mặt đường cấp cao A2 là mặt đường bê tông nhựa chặt rải ấm hoặc nguội, mặt đường láng nhựa hoặc thấm nhập nhựa dùng cho các loại đường ít quan trọng hơn.
Mặt đường cấp thấp B1, B2 là mặt đường đá dăm nước, mặt đường cấp phối gia cố chất kết dính vô cơ có láng nhựa dùng cho các tuyến đường cấp thấp hoặc đường giao thông nông thôn.
-Cấu tạo tầng móng: để phù hợp với biểu đồ phân bố ứng suất của tải trọng xe chạy ta bố trí các lớp vật liệu có cường độ giảm dần theo chiều sâu nhằm sử dụng hợp lí khả năng làm việc của mỗi lớp, trị số mô đun đàn hồi giữa các lớp trên và lớp dưới kề nó bằng vật liệu kém dính không nên vượt quá 3 lần, lớp tiếp dáp nền đất không vượt quá cường độ nền đất 5-6 lần.
Trang 10 Bề dày các lớp vật liệu không vượt quá bề dày có khả năng lèn ép được tương ứng với công cụ đầm nén sẵn co Nếu vượt quá bề dày cấu tạo cho phép thì thi công 2 lần trở lên
Do đó khi chọn bề dày lớp vật liệu t chọn gần với bộ số của bề dày có thể lèn chặt được.
Bề dày tối thiểu của lớp vật liệu phải lớn hon 1,5dmax (kích thước hạt cốt liệu lớn nhất trong lớp vật liệu đó) nhưng không được nhỏ hơn qui định của qui trình 22TCN211-06 -Các nguyên tắc khác:
Trỉ số mô đun đàn hồi của lớp trên so với lớp dưới liền kề nó ≤ 3
Mô đun đàn hồi của lớp vật liệu nằm kề với nền đất không nên vượt 6 lần so với mô đun đàn hồi của nền đất.
câu 10: trình bày phương pháp kiểm toán kết cấu nền áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép theo 22TCN211-06?
- Điều kiện tính toán: theo tiêu chuẩn ngành KCAD được xem là đủ cường độ khi trị số mô đunđàn hồi chung của cả kết cấu áo đường (hoặc của kết cấu lề gia cố) lớn hơn hoặc bằng trị sốmodun đàn hồi yêu cầu nhân với hệ số dự trữ cường độ về độ võng:
Ech Eyêu cầu ( Eyc )
: hệ số dự trữ cường độ về độ võng
Eyc : mô đun đàn hồi yêu cầu
- Xác định trị số modun đàn hồi yêu cầu :
E yêu cầu phụ thuộc vào lưu lượng, tải trọng trục xe tính toán và loại tầng măt của kết cấu áo đường ta có 2 trường hợp tính toán:
+ sau khi đề xuất phương án cấu tạo kết cấu áo đường với các lớp vật liệu có bề dày giả thiết xem
có thỏa mãn điều trên hay không
+ biết được Eyc ta lập phương trình cân bằng Eyc = Ech có ẩn số là H để tính toán bề dày áo đường -> thỏa mãn điều kiện trên
- Cách xác định Ech cuả kết cấu áo đường:
• Tính toán Ech của kết cấu áo đường hệ 2 lớp ta sử dụng toán đồ kogan:
Từ tra toán đồ ta được
• Trong T/h với hệ 3 lớp ta tiến hành như sau:
Trang 11• Với hệ 4 lớp thì:
Sau khi đổi nhiều lớp áo đường về 1 lớp tương đương thì ta nhân thêm với Etb 1 hệ số điều chỉnh
phụ thuộc , = 1,114 ()0,12
H: bề dày tổng cộng của các lớp áo đường
- Hệ áo đường lớn hơn 2 lớp ta vẫn sử dụng toán đồ kogan nhưng lúc này đóng vai trò E1 trong toán đồ
Khi thì ta tìm theo bảng của quy trình
thì ta mới sử dụng công thức tính ở trên
Câu 11: trình tự tính toán kiểm tra các tiêu chuẩn cường độ kết cấu áo đường mềm theo
22TCN211-06 và các thông số tính toán:
- Về thứ tự tính toán nên bắt đầu tính theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi, sau đó kiểm toán theo điều kiện cân bằng trượt và khả năng chịu kéo uốn khi tính toán kết cấu áo đường chịu tả trọng rất nặng ( tải trọng trục trên 120 Kn ở đường công nghiệp hoặc đường chuyên dụng) thì cần tính trước theo điều kiện chịu cắt trước và điều kiện chịu kéo uốn, sau đó quy đổi tất cả các trục xe chạy trên đường về xe tiêu chuẩn 120kN để tính theo độ võng đàn hồi
- Các thông số tính toán cường độ của kết cấu áo đường mềm theo 22TCN211-06:
(*) Tải trọng trục tính toán và số trục xe tính toán:
• Tải trọng trục tính toán: