QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY Highways & aireld secon, Civil engineering department, University of transport & communicaon Chương VIII: Thiết kế mặt đường sân bay. I. Các điểm giống nhau và khác nhau giữa mặt đường ô tô và mặt đường sân bay: 1. Tải trọng: Mạng lưới đường ô tô của mỗi nước có những qui định riêng về trọng lượng của trục bánh thiết kế, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội và điều kiện tự nhiên của mỗi nước. Tải trọng trục bánh thiết kế ở nước ta là 100kN (hoặc một bánh kép 50kN) với áp lực hơi trong bánh xe là 0,65MPa. Với sân bay, do việc vận tải hàng không không có biên giới, hệ thống sân - đường của sân bay phải tuân thủ các quy định của tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO). Tải trọng trên một càng bánh máy bay có thể lớn hơn 900kN (máy bay Boeing 757-400) với áp lực hơi trong bánh 1,25MPa (có thể lên đến 1,5 hoặc 1,6 MPa). Tốc độ lớn nhất của ô tô vận tải trên tất cả các loại đường ô tô của các nước thường không quá 60km/h. Trên sân bay thì tốc độ lại phụ thuộc vào bộ phận sân đường: tốc độ nhỏ và không đổi trên đường lăn, tốc độ thay đổi liên tục trên đường băng và hoàn toàn không phụ thuộc vào tầm quan trọng của cảng hàng không hoặc của nước sở tại - máy bay phải chạy bon cất cánh với tốc độ như nhau ở Nội Bài, ở Bangkok hoặc ở Paris. Vì vậy, phải tiêu chuẩn hoá việc thiết kế và khai thác mặt đường sân bay theo các quy định của ICAO. Do tải trọng thẳng đứng của bánh máy bay rất lớn nên chiều dày mặt đường sân bay thường lớn hơn nhiều so với chiều dày mặt đường ô tô. Tải trọng ngang tác dụng trên mặt đường sân bay cũng lớn hơn rất nhiều so với trên đường ô tô. Vì vậy, nếu thi công lớp dính bám trong kết cấu mặt đường mềm sân bay không tốt thì thường xuất hiện sự trượt của lớp mặt trên lớp móng tại các khu vực có bố trí siêu cao và các đoạn đường hãm phanh. Tần suất tác dụng tải trọng cũng rất khác nhau: trên các đường ô tô cao tốc hoặc cấp 1, số lần tác dụng trùng phục của tải trọng có thể đến vài nghìn lần trong một ngày, còn trên mặt đường sân bay có nhiều máy bay hạ cánh thì cũng chỉ tới vài trăm lần. Từ đó, với kết cấu mặt đường mềm của đường ô tô cấp cao người ta thường là làm làn riêng cho xe tải vì có nguy cơ hình thành vệt lún bánh xe trên làn xe này. Trong sân bay, nguy cơ này chỉ xuất hiện trên đường lãn, vì máy bay lăn với tốc độ thấp và vệt bánh luôn tác dụng qua cùng một chỗ. 2. Tác động của môi trường: Tác dụng của môi trường (nhiệt độ, nước mưa…) thường gây các hậu quá bất lợi đối với mặt đường sân bay nhiều hơn so với mặt đường ô tô. Với kết cấu mặt đường mềm, cùng với thời gian nhựa bitum trong mặt đường bị lão hoá, sẽ xuất hiện các đường nứt nhô trên lớp mặt. Do tần suất tác dụng của bánh máy bay thấp hơn nên các bánh máy bay không hàn kín được các đường nứt như thường thấy trên đường ô tô. Vì vậy, khi thiết kế công thức bê tông nhựa của mặt đường sân bay nên tăng hàm lượng nhựa bitum lên một ít để đảm bảo độ kín nước của mặt đường. Mặt khác, do mặt đường sân bay rộng, khoảng cách thoát nước xa, thời gian thoát nước lâu khiến cho tính không thấm nước trở thành một chỉ tiêu cơ bản khi thiết kế mặt đường sân bay. Đây là điểm mấu chốt để bảo đảm chất lượng mặt đường. Từ đó phải nghiên cứu một công thức riêng cho bê tông nhựa mặt đường sân bay, bảo đảm cho hỗn hợp nhựa có độ chặt và độ dễ thi công cao. 3. Phương pháp thiết kế: Phương pháp thiết kế chiều dày mặt đường mềm của đường ô tô và của sân bay (theo ICAO ) cũng khác nhau. Chiều dày mặt đường mền đường ô tô được tính theo hai tiêu chuẩn: a) không cho phép xuất hiện biến dạng dư trong đất nền; b) không cho phép xuất hiện đường nứt do mỏi trong thớ dưới của từng lớp mặt đường. Chiều dày mặt đường được tính với tiêu chuẩn bất lợi nhất. Việc thiết kế chiều dày mặt đường sân bay thì chỉ tính theo tiêu chuẩn đầu tiên (tiêu chuẩn a) (xem Thiết kế sân bay, phần 3: Mặt đường, ICAO ). Cãn cứ vào tỉ số CBR của đất nền và tải trọng càng bánh của máy bay thiết kế để xác định chiều dày tương đương tổng cộng của kết cấu mặt đường. Sau đó chọn một kết cấu mặt đường cụ thể với các lớp vật liệu thích hợp có chiều dày tương đương bằng chiều dày đã xác định ở trên. II. Các yêu cầu chất lượng đối với mặt đường sân bay: 1. Yêu cầu về chất lượng đối với mặt đường mềm SB: Lớp mặt của mặt đường mềm sân bay phải bảo đảm được các chức nãng sau: - Bảo đảm cho máy bay lăn bánh an toàn và thuận lợi. Chức năng này đòi hỏi lớp mặt phải bảo đảm được các yêu cầu về cường độ và độ ổn định dưới tác dụng của tải trọng, cũng như phải thoả mãn các yêu cầu về độ nhám và độ bằng phẳng. - Bảo vệ nền móng dưới tác dụng của nước. Yêu cầu này đòi hỏi lớp mặt phải không thấm nước và phải có một chiều dày tối thiểu bảo đảm không xuất hiện đường nứt dưới tác dụng của tải trọng hoặc do sự truyền nứt từ lớp móng cứng. - Bảo đảm các tính chất trên đây phải được duy trì lâu dài. điều này đòi hỏi nhựa bitum phải lâu bị lão hóa. 2. Yêu cầu về cường độ, chống hình thành vệt lún bánh xe và mỏi: Do tần suất tác dụng của máy bay tại một chỗ nhỏ hơn nhiều so với đường ô tô nên yêu cầu đối với chỉ tiêu này không khắt khe như với mặt đường ô tô. Tuy nhiên, mặt đường sân bay chịu tải trọng lớn hơn nên phải sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa có độ dãn dài khi phá hoại cao hơn so với bê tông nhựa của đường ô tô. Cần chú ý chống lún vệt bánh xe trên đường lăn. 3. Yêu cầu về độ nhám: Do số lần hạ cánh của sân bay không lớn nên yêu cầu đối với độ nhám không cao như đối với mặt đường ô tô, và vì bánh máy bay ít làm hao mòn và bào nhẵn cốt liệu. Độ nhám (độ bám giữa bánh máy bay và mặt đường) của mặt đường khô và sạch thường là phù hợp với yêu cầu. Tuy nhiên khi mặt đường bị ướt thì thường không đủ độ nhám và mặt đường trở nên trơn trượt. Vì vậy, khi xây dựng và khai thác mặt đường sân bay cần đặc biệt chú ý đến độ nhám khi mặt đường ẩm ướt. Để vận hành an toàn, mặt đường sân bay phải đủ độ bám để hãm phanh khi máy bay hạ cánh (hoặc hãm phanh trong trường hợp việc cất cánh bị gián đoạn vì lý do kỹ thuật) và để quay bánh khi máy bay tiếp đất lúc hạ cánh. Để tăng độ bám giữa bánh máy bay với mặt đường phải bảo đảm việc thoát nước mặt và độ nhám của kết cấu. Để tránh đọng nước nên thiết kể độ dốc ngang của đường bãng (từ 1 - 1,5%) lớn hơn độ dốc dọc (tối đa 1,25%). Với mặt đường mềm nên dùng bê tông nhựa vữa đá dăm 0/14 hoặc 0/10mm; với mặt đường bê tông xi măng thì phải xẻ rãnh tạo nhám. Trên các đường băng sân bay cấp 4e, 4d, 4c cho phép dùng cốt liệu đá vôi có độ cứng lớn để chế tạo bê tông nhựa. Để nghiệm thu mặt đường và kiểm tra độ bám phải tiến hành các thí nghiệm kiểm tra sau: - Kiểm tra khe hở giữa thước dài 3m theo hướng dọc và hướng ngang. Yêu cầu khe hở phải <3mm để mặt đường không đọng nước. - Kiểm tra lực bám bằng máy đo hệ số ma sát dọc. Yêu cầu hệ số ma sát dọc dưới một màng nước 1mm phải lớn hơn 0,65 ở tốc độ 65km/h, và lớn hơn 0,44 ở tốc độ 100km/h. - Kiểm tra độ nhám bằng thí nghiệm đo chiều cao cát (22 TCN 65 - 84). Theo ICAO, chiều cao cát 1mm là thoả mãn. [...]... đầu vào theo phương pháp thiết kế của FAA: - Giá trị CBR của đất nền (%); - Giá trị CBR của lớp móng dưới và trên (%); - Tổng trọng lượng của loại máy bay thiết kế; - Tổng số lần cất cánh hàng năm của máy bay thiết kế Theo FAA lấy số lần cất cánh hàng năm 25 000 lần/năm để tính 100%, nếu số lần tăng lên sẽ nhân với một hệ số lớn hơn 100% Giá trị của hệ số tăng chiều dày mặt đường nêu ở bảng dưới, và. .. nứt: nứt ngang, nứt dọc và nứt kiểu da cá sấu hay mui rùa; - Các vết lún dọc theo vết xe chạy; - Các vết nứt do biến dạng lớn không đều của nền đất và các lớp móng dưới; - Hình thành ổ gà trên đường lăn 4 Các phương pháp thiết kế MĐMSB: a) Phương pháp thiết kế của FAA (cục hàng không dân dụng liên bang Mỹ): Phương pháp thiết kế của FAA dùng để tính toán chiều dày MĐMSB cho các máy bay có tải trọng trung... sử dụng và tuổi thọ của mặt đường Khoảng cách giữa các khe co dãn (Mỹ) Tên của phương pháp tính toán Chiều dày tấm BTXM không cốt thép Khe dọc, ft Khe ngang, ft Hiệp hội hàng không dân dụng (FAA) ≤9 9 – 12 > 12 12,5 20,0 25,0 ≤ 12 12 – 15 >15 max 12,5 max 12,5 max 12,5 15 – 20 25 – 30 25 – 30 ≤9 9 – 12 >12 12,5 max 20 max 20 max 15 max 20 max 25 Khe dọc, ft Khe ngang, ft max 12,5 max 12,5 30 – 40 50... nhiệt của động cơ phản lực phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ phụt Một số máy bay quân sự có thể sinh ra một luồng hơi từ 200 – 250⁰C trên mặt đường sau ống phụt từ 7-8m Một lớp mặt bê tông nhựa chịu phụt như vậy trong thời gian 2 phút có thể bị biến dạng nghiêm trọng Với các máy bay dân dụng, do thiết kế và bố trí các động cơ phản lực khác với máy bay quân sự nên không gây hư hỏng mặt đường Vì vậy,... 70 0C Khi thiết kế công thức của hỗn hợp bê tông nhựa phải xét tới điều này để tránh xuất hiện vệt lún bánh xe (bảo đảm cấp phối chặt, dùng cốt liệu có nhiều góc cạnh, dùng nhựa bi tum có độ kim lún thích hợp và đầm chặt đến độ chặt cao) Do lượng vận chuyển của sân bay không lớn, tần suất tác dụng tải trọng nhỏ hơn nhiều so với đường ô tô, nên các đường nứt nhỏ trong bê tông nhựa sân bay không tự hàn... chúng bị động cơ phản lực hút vào Vì vậy để bảo đảm sự toàn vẹn của mặt đường cần phải: a Sử dụng vật liệu ổn định với tác dụng của xăng dầu để làm lớp mặt của sân đỗ máy bay (là nơi máy bay đỗ lâu dài), kết hợp bảo dưỡng và sửa chữa Với đường bãng và đường lăn vấn đề này không cần đặt ra Có nhiều biện pháp để chống lại tác dụng ăn mòn của xãng dầu, mà đơn giản nhất là làm sân đỗ bằng bê tông xi mãng... cầu không thấm nước: Nước làm giảm sức chịu tải của kết cấu mặt đường Do điều kiện thoát nước của mặt đường sân bay khó khăn hơn so với mặt đường ôtô (khoảng cách thoát nước xa, thời gian thoát nước mặt trên đường bãng lâu) làm cho tính không thấm nước trở thành một yêu cầu chính đổi với mặt đường sân bay đây là điểm ưu tiên để bảo đảm chất lượng Muốn vậy, hỗn hợp bê tông nhựa phải có độ chặt và độ... là chiều dày tính toán của tấm Nếu kết quả chênh lệch quá nhiều thì phải giả thiết lại chiều dày tấm và thực hiện lại các bước như trên b) Phương pháp của Cục hàng không liên bang Mỹ (FAA): Toán đồ do FAA xây dựng với giả thiết tuổi thọ của mặt đường là 20 năm Các toán đồ của FAA đã được ICAO kiến nghị sử dụng Các toán đồ được lập cho các loại máy bay khác nhau: máy bay có càng bánh lớn, càng bánh kép,... đường không bị thay đổi theo nhiệt độ như mặt đường bê tông nhựa - Ổn định với nước vì vậy có thể sử dụng ở nơi có lượng mưa lớn thường bị ngập nước và ở các vùng có điều kiện thủy nhiệt bất lợi - Độ hao mòn nhỏ thường không quá 0,1 – 0,2 mm/năm Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao và ít thay đổi khi mặt đường bị ẩm ướt nên đảm bảo an toàn xe chạy với tốc độ cao - Thời gian sử dụng dài, từ 30 – 40... I, cấp phối đá dăm gia cố từ 6-8% xi măng, cát vàng gia cố 8 – 10% xi măng, đá dăm thấm nhập nhựa hoặc bê tông nghèo mác 150 – 200 Vật liệu cấp phối đá dăm làm lớp móng nhân tạo phải có trị số CBR ≥ 80 - lớp móng dưới: tùy theo điều kiện địa chất của nền đất, tùy thuộc vị trí của mặt đường và tùy thuộc vào cấp hạng sân bay mà có thể có hoặc không có lớp móng dưới này Nếu có bố trí thì lớp này thường . QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY Highways & aireld secon, Civil engineering department, University of transport & communicaon Chương VIII: Thiết kế mặt đường sân bay. I nhựa mặt đường sân bay, bảo đảm cho hỗn hợp nhựa có độ chặt và độ dễ thi công cao. 3. Phương pháp thiết kế: Phương pháp thiết kế chiều dày mặt đường mềm của đường ô tô và của sân bay (theo ICAO. nhất. Việc thiết kế chiều dày mặt đường sân bay thì chỉ tính theo tiêu chuẩn đầu tiên (tiêu chuẩn a) (xem Thiết kế sân bay, phần 3: Mặt đường, ICAO ). Cãn cứ vào tỉ số CBR của đất nền và tải trọng