Bài giảng kỹ thuật hạ tầng giao thông (đại học thủy lợi)

- Làm cơ sở cho áo đường 2/46Các yêu cầu đối với nền đường a/ Nền đường phải đảm bảo luôn luôn ổn định toàn khối: nghĩa là kích thước hình học và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn

CHƯƠNG 5 NỀN ĐƯỜNG VÀ MẶT ĐƯỜNG

(Subgrade and Pavement)

5.1 Khái niệm công trình nền đường và các yêu cầu đối với nền đường

Nền đường ô tô

là một công trình bằng đất có tác dụng:

-Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo

nên một dải đủrộng dọc theo tuyến đường

- Làm cơ sở cho

áo đường

2/46Các yêu cầu đối với nền đường

a/ Nền đường phải đảm bảo luôn luôn ổn định toàn khối: nghĩa là kích

thước hình học và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn cảnh không bị phá

hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe

b/ Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định: tức là đủ độ bền khi

chịu cắt trượt và không bị biến dạng quá nhiều (hay không được tích luỹ biến

dạng) dưới tác dụng của áp lực bánh xe chạy qua Nếu không đảm bảo yêu cầu

này thì kết cấu áo đường sẽ bị phá hoại

c/ Nền đường phải được đảm bảo ổn định về cường độ: nghĩa là cường độ

nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết một cách

bất lợi

3/465.2 Các dạng nền đuờng (type of subgrade) (1/5)

Giữa phần dưới và phần trên có thể có bậcrộng 1-2m

4/465.2 Các dạng nền đuờng (type of subgrade) (2/5)

Nền đường nửa đào, nửa đắp :

Độ dốc ta luy đào, đắp thường khác

nhau

Chân taluy dương có bố trí rãnh

thoát nước dọc

Nền đường đào chữ L : Chân taluy dương có bố trí rãnhthoát nước dọc

Độ dốc taluy dương tuỳ thuộc loạivật liệu nền đào

5/465.2 Các dạng nền đuờng (type of subgrade) (3/5)

Nền đường đào chữ U :

Chân taluy dương có bố trí rãnh

thoát nước dọc

Độ dốc taluy dương tuỳ thuộc

loại vật liệu nền đào

Nền đường kết hợp vớitường chắn (kè chân) Thường là nền đường đắptrên sườn có độ dốc khálớn

6/465.2 Các dạng nền đuờng (type of subgrade) (4/5)

Nền đường kết hợp với kè đá vai

đường :

Thường là nền đường trong thành

phố với mục đích tiết kiệm diện

7/465.2 Các dạng nền đuờng (type of subgrade) (5/5)

Nền đường kết hợp với tường chắn có

móng cọc sâu chống trượt sâu taluy

5.3 Thiết kế mái đường đào

(Design cut of cross sections)

Bảng 24 TCVN 4054 - 2005

5.4 Thiết kế mái đường đắp

(Design fill of cross sections)

Bảng 25 TCVN 4054 - 2005

10/46

5.5 Xây dựng nền đường trên nền đất yếu

(design subgrade on weak ground)

5.5.1 Khái niệm về đất yếu

5.5.2 Các dạng phá hoại nền đường đắp trên nền đất yếu

Sơ đồ độ lún và chuyển vị ngang của đất nền thiên nhiên

12/46

Các phá hoại dạng đường cong tròn

Các biện pháp xử lý nền đất yếu

5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu

14/46

Trên thực tế có thể chia ra ba nhóm biện pháp xử lý như sau :

Nhóm 1: Thay đổi sửa chữa đồ án thiết kế như:

+ Thay đổi vị trí tuyến tới chỗ khác

+ Giảm chiều cao nền đắp

5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu

Nhóm 2: Các biện pháp liên quan tới:

+ Bố trí thời gian: xây dựng theo giai đoạn

+ Các giải pháp về vật liệu (làm bệ phản áp, đắp bằng vật liệu nhẹ, đào

bỏ một phần hay toàn bộ lớp đất yếu ),

+ Gia tải tạm thời…

5.5.3 Các biện pháp xây dựng trên nền đất yếu

Xây dựng nền đường theo giai đoạn

17/46 c1 Dùng cọc cát , giếng cát (tiếp)

21/46 c2 Sử dụng bấc thấm (tiếp)

Thi công bấc thấm a) Thiết bị cắm bấc thấm; b) Ống lồng bấc thấm

22/46 c2 Sử dụng bấc thấm (tiếp)

Mạng lưới các đường thấm a) Đường thấm thẳng đứng; b) Rãnh thấm

Quá trình thi công cột ba lát

1 Khoan lỗ bằng chấn động và xói nước

2 Cho vật liệu rời vào đầm bằng đầm chấn động, kết hợp kéo đầu đầm lên

3 Cột ba lát đã làm xong

c3 Cọc balát, cọc đất đá gia cố vôi

24/465.6 Khái niệm mặt đường (the concept of pavement)

Mặt đường là phần xe chạy được xây dựng trên nền đường bằng nhiều

tầng lớp vật liệu có độ cứng và cường độ cao hơn so với đất nền đường đảm

bảo chịu được tác động của tải trọng xe và các yếu tố thiên nhiên

Mặt đường phải đủ cường độ và độ ổn định trong suốt thời kỳ khai thác, nghĩa

là mặt đường phải chịu được tải trọng xe và các yếu tố thiên nhiên , cường độ ít

bị thay đổi theo mùa trong năm và trong suốt thời kỳ khai thác

Mặt đường phải có đủ độ bằng phẳng để đảm bảo cho xe chạy với vận tốc

thiết kế Độ bằng phẳng phụ thuộc vào chất lượng của các loại vật liệu xây

dựng lớp mặt và phương pháp thi công

Mặt đường phải có đủ độ bám đảm bảo cho xe chạy an toàn.

Mặt đường không bụi để đảm bảo vệ sinh môi trường và bảo đảm sức khoẻ

cho người và gia súc ven đường

5.7 Các yêu cầu cơ bản đối với mặt đường

5.8.2 Phân loại theo phương pháp thiết kế

(type by design methods)

MẶT ĐƯỜNG MỀM (flexible pavement): là loại mặt đường chịu nén là chủ

yếu và đánh giá cường độ của mặt đường thông qua độ lún dưới tác dụng của

5.8.2 Phân loại theo phương pháp thiết kế

(type by design methods)

MẶT ĐƯỜNG CỨNG (rigid pavement): là kết cấu mặt đường có lớp mặt

hoặc lớp móng làm bằng bêtông ximăng

Mặt đường cứng được thiết kế dựa theo lý

thuyết “tấm trên nền

đàn hồi” đồng thời có

xét tới sự thay đổi của nhiệt độ và của các nhân tố khác gây ra với tấm bêtông.

5.9 Ví dụ một số loại mặt đường thường gặp

1 Mặt đường cấp phối : đồi, suối,

nghiền.

30/46

2 Mặt đường đá dăm

(Macadam)

3 Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa.

Mặt đường bê tông nhựa rải nóng

32/46

3 Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa.

Mặt đường asphan rải nóng ít đá găm

3 Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa.

34/46

Mặt đường asphan rải nóng nhiều đá găm

3 Mặt đường nhựa: mặt đường bêtông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhựa.

4 Mặt đường bêtông ximăng

Thi công mặt đường BTXM nông thôn

36/46

4 Mặt đường bêtông ximăng

Sơ đồ trộn, rải lớp vữa nhựa

38/46

Sơ đồ trộn, rải lớp vữa nhựa (tiếp)

Lu bánh lốp

40/46

Lu chấn động hiện đại

42/46

Lu tĩnh thông thường

Máy rải hiện đại

44/46

bê tông asphan rải nóng

CHƯƠNG 6 THOÁT NƯỚC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ

(Drainage on roads)

¾Hệ thống thoát nước trên đường ô tô bao gồm tất cả các công trình và các

biện pháp kỹ thuật phục vụ cho việc thoát nước mặt và nước ngầm trên

đường nhằm

¾đảm bảo duy trì tình trạng hoạt động tốt nhất của đường (đảm bảo cho mặt

đường luôn ở trong trạng thái khô ráo, tránh trơn trượt, nền đường không bị

ẩm ướt, đảm bảo cường độ và độ ổn định)

Hệ thống thoát nước thường gặp nhất là:

3/276.2 Phân loại rãnh thoát nước trên đường

Rãnh thoát nước trên đường

(edge drains)

Rãnh biên được xây dựng để thoát

nước mưa từ mặt đường, lề đường,

taluy nền đường đào và diện tích khu

vực hai bên dành cho đường ở các đoạn

nền đường đào, nửa đào nửa đặp, nền

đường đắp thấp hơn 0,6 m

Để tránh lòng rãnh không bị ứ đọng bùn cát, độ dốc lòng rãnh không được nhỏ hơn 0,5%

Trong trường hợp đặc biệt cho phép lấy bằng 0,3%

Trong điều kiện thông thường lấy theo địa hình không cần tính toán thuỷ lực

Có ba dạng hình học của rãnh hay sử dụng: rãnh hình thang, rãnh hình chữ

nhật, rãnh hình tam giác, hiện nay đường ô tô chủ yếu dùng loại rãnh hình

chi tiÕt r·nh x©y (tl:1/20)

6.2.1 Rãnh biên (edge drains)

6/27

Đối với nền đào địa hình núi, thường dùng rãnh hình tam giác.

Trong những vùng có cấu tạo địa chất đặc biệt như cát, sỏi, đá dăm thì không

+theo qui định chung là 0,6 m

Luôn tìm cách để thoát nước từ rãnh dọc về chỗ trũng hay về sông suối bằng

các rãnh tập chung nước hoặc cống cấu tạo (thường 1 km có 3 cống cấu

6.2.1 Rãnh biên (edge drains)

6.2.2 Rãnh đỉnh

Khi: + Diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn

+ hoặc khi chiều cao taluy đào ≥ 12 m

thì phải bố trí rãnh đỉnh để đón nước chảy về phía đường và dẫn nước về công

trình thoát nước, về sông suối hay chỗ trũng cạnh đường, không cho phép

nước đổ trực tiếp xuống rãnh biên

8/27

Nguyên tắc thiết kế:

¾ Thiết kế với tiết diện hình thang:

+ Chiều sâu đáy rãnh đỉnh tối thiểu là 0,5 m;

Rãnh dẫn nước được thiết kế để dẫn nước từ các nơi trũng cục bộ về một

công trình thoát nước gần nhất

hoặc dẫn nước từ rãnh dọc, rãnh đỉnh về chỗ trũng hay về cầu cống,

hoặc để nối tiếp giữa sông suối với thượng và hạ lưu cống.

cống

Rãnh dẫn nước

Suối6.2.3 Rãnh dẫn nước

12/27

Ở những nơi rãnh thoát nước

có độ dốc lớn, để đảm bảo công trình không bị xói lở do dòng nước phải làm dốc nước hoặc bậc nước

6.2.4 Dốc nước và bậc nước

13/27Dốc nước

6.2.4 Dốc nước và bậc nước

Dốc nước và bậc nước

thường được sử dụng ở các

đoạn rãnh có dốc lớn nối

tiếp giữa thượng lưu và hạ

lưu cống với lòng suối tự

nhiên, ở những đoạn rãnh

thoát nước từ các công

trình thoát nước đổ dọc

theo taluy đường đào hay

đường đắp, đoạn nối tiếp từ

rãnh đỉnh về sông suối

hoặc cầu cống

14/27

6.3.1 Thùng đấu

Thùng đấu là chỗ đất đào theo hình dáng kích thước thích hợp để lấy đất

đắp cho nền đường, có thể được bố trí một hay hai bên đường

Khi chiều cao nền đường so với đáy thùng đấu nhỏ hơn 1,5m thì có thể cấu

tạo taluy thùng đấu nối dài với ta luy nền đường,

Nếu cao hơn thì giữa nền đường và thùng đấu phải để một dải đất có độ dốc

khoảng 2% hướng từ nền đường ra thùng đấu

Đáy thùng đấu nếu bé hơn 6m thì làm dốc một hướng ra phía ngoài nền

đường, còn nếu lớn hơn và dốc dọc nhỏ hơn 6‰ thì làm dốc vào giữa và có

thêm một rãnh nhỏ ở giữa Km:0+820

Cäc:C17

Thùng đấu

6.3 Thùng đấu và bể bốc hơi

Thể tích bể bốc hơi thường khoảng 200-300 m3, không sâu quá 2m

Đất đào bể bốc hơi được sử dụng làm đê chắn không cho nước chảy vào bể,

mực nước trong bể phải thấp hơn nền đường tối thiểu 0,6m và thấp hơn cao

Khi xây dựng đường ô tô cắt qua các dòng nước nhỏ, lớn, các công trình

thuỷ lợi, các vị trí khe tụ thủy thì phải xây dựng cầu hoặc cống, đường tràn

Cống là một trong các công trình thoát nước trên đường phổ biến nhất

Loại này có khả năng thoát nước

tốt, chịu lực tốt, tuy nhiên hay bị

+ Cống bản nổi: là loại cống bản mà xe có thể chạy trực tiếp lên bề mặt

cống Tường thân cống, móng cống thường làm bằng đá hộc xây xi măng;

còn bản thân cống và mũ mố thường làm bằng bê tông cốt thép

+ Cống bản chìm: khi chiều cao đắp tại vị trí đặt cống lớn thì người ta

cho phép đắp trên bề mặt cống gọi là cống bản chìm

6.4 Cống thoát nước (Culverts)

MÆt b»ng cèng

+9.33 +9.15

b) Phân loại theo ý nghĩa sử dụng:

Cống địa hình: là loại cống được đắp ở vị trí dòng nước do địa hình tạo nên,

và bắt buộc phải đặt cống ở vị trí này

Cống cấu tạo: là loại cống dùng để thoát nước ngang từ rãnh dọc dồn về khi

chiều dài rãnh dọc >300m Với loại cống này thì không tính toán thuỷ lực,

chỉ lấy theo cấu tạo

6.4 Cống thoát nước (Culverts)

Cống thuỷ lợi: là loại

Giải thích các ký hiệu:

+ H: Mực nước dâng cho phép;

+ hcv: Chiều cao cống ở cửa vào;

+ Tốc độ nước chảy cho phép (v);

Tùy theo chiều sâu ngập nước trước cống và tùy theo loại miệng cống, cống có

thể làm việc theo các chế độ sau:

a) Không áp:

Nếu H ≤ 1,2 hcv (miệng cống loại thường)

Nếu H ≤ 1,4 hcv (miệng cống theo dạng dòng chảy)

23/276.5 Chế độ làm việc của cống

b) Bán áp:

Nếu H > 1,2 hcv(miệng cống

loại thông thường;

TH này ở cửa cống nước ngập

toàn bộ nhưng tiếp theo đó thì

nước chảy có mặt thaóng tự do)

c) Có áp:

Nếu H > 1,4 hcv(miệng cống

làm theo dạng dòng chảy và độ

dốc cống nhỏ hơn dốc ma sát)

TH này trên phần lớn chiều dài

cống nước ngập hoàn toàn; chỉ

có cửa ra có thể có mặt thoáng

tự do

Chế độ làm việc của cống:

Hình c: Bán áp Hình d: Có áp

24/276.6 Xác định khẩu độ cống

- Biết lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát (Qtk )

- Giả định một số phương án:

Khẩu độ cống (d: đối với cống tròn; b: đối với cống vuông);

=> +Xác định được mực nước dâng cho phép (H);

+ Xác định được Tốc độ nước chảy cho phép (v);

- Ứng với mỗi phương án:

+ Dựa vào H định cao độ nền đường tối thiểu,

+ Dựa vào v định biện pháp gia cố thượng, hạ lưu cống;

- Tiến hành so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật để quyết định phương

án có lợi nhất

25/27Bảng tra chọn khẩu độ cống tròn

26/27Bảng tra chọn khẩu độ cống vuông

27/27Bài tập trên lớp

Biết lưu lượng nước chảy cống cần phải thoát Qtk= 2m3/s

Xác định các phương án cống dùng trong đường ô tô (về loại cống

và khẩu độ) có thể sử dụng để thoát được lưu lượng trên?