Đang tải... (xem toàn văn)
Hạ tầng giao thông là ngành tiên quyết trong công cuộc đổi mới của đất nước, để phát triển được kinh tế của một vùng miền nào trong cả nước thì hệ thông giao thông phải đi trước một bước, và ở Tây Nguyên nước ta cũng vậy.Trong những năm qua, việc xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là giao thông đường bộ tại tỉnh Tây Nguyên là một mục tiêu quan trọng nhằm nâng cao đời sống dân cư và khai thác tiềm năng kinh tế của địa phương. Tuy nhiên, các nguồn vật liệu truyền thống như đá và sỏi đỏ đạt chất lượng phục vụ cho xây dựng lớp móng trong kết cấu áo đường ô tô ngày càng khan hiếm, điều kiện khai thác ngày càng khó khăn. Vì thế, xu hướng cải tạo đất tại chỗ làm nền móng đường thay thế các vật liệu truyền thống đang được nghiên cứu và ứng dụng thí điểm Do đặc điểm của điều kiện tự nhiên, trong phạm vi địa bàn tỉnh Tây Ninh, các lớp đất trên mặt chủ yếu là sét pha và cát pha, loại vật liệu thích hợp cho việc gia cố bằng chất kết dính vô cơ. Vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo nguồn vật liệu đất tại chỗ bằng xi măng làm nền móng đường là việc làm có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế kỹ thuật, góp phần vào việc phát triển hệ thống giao thông đường bộ tại địa phương.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHIÊN CỨU GIA CỐ ĐẤT BAZAN BẰNG SỬ DỤNG PHỤ GIA TRO BAY LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ CHO KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.HCM – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHIÊN CỨU GIA CỐ ĐẤT BAZAN BẰNG SỬ DỤNG PHỤ GIA TRO BAY LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ CHO KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.HCM – Năm 2014 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang DANH MỤC CÁC HÌNH Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU C : Lực dính ϕ : Gốc ma sát nội W L : Giới hạn chảy W P : Giới hạn dẻo I P : Chỉ số dẻo maxk γ : Dung trọng khô lớn nhất W opt : độ ẩm tốt nhất M k : chỉ số kiềm P : Tải trọng khi phá hoại mẫu F : Tiết diện ngang trung bình của mẫu D : Đường kính mẫu h : Chiều cao mẫu ƒ : Độ võng đàn hồi l : Nhịp tính toán của dầm mẫu, a : Cạnh tiết diện dầm mẫu P m : Lượng chức muối hòa tan m m : Khối lượng bình quân của muối trong hai mẫu nước lọc lấy ra m 1 : Khối lượng mẫu đất trung bình ở trạng thái khô gió, được lấy để phân tích bằng tỉ trong kế, v : Thể tích bình quân của hai mẫu nước lọc lấy ra V : tổng thể tích nước lọc W : Độ ẩm của mẫu đất ở trạng thái khô W 0 : Độ ẩm của đất lúc lấy mẫu M0 : Khối lượng đất được sử dụng đế thí nghiệm W1 : Độ ẩm cho trước cẩn phải chế bị W : Thể tích trong của dao vòng hộp cắt e : Hộp số rỗng ứng với độ chặt cho trước ρ :Khối lượng riêng của đất τ : sức chống σ : Áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt τ ax : Ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính τ av : Ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật nằm trên nó gây ra tại điểm đang xét C tt : Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính K tr cd : Hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế σ ku : Ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe R ku tt : Cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp vật liệu liền khối K ku cd : Hệ số cường độ về chịu kéo uốn. E ch : Mô đun đàn hồi yêu cầu K dv cd : Hệ số cường độ về độ võng ρ n : Khối lượng riêng của nước γ w : Khối lượng thể tích của đất trong dao vòng R b : Xác định độ trương nở Rn : Độ bền nén ở trạng thái khô R bh : Độ bền nén ở trạng thái bảo hòa µ : Hệ số nở hông Ldh : Biến dạng đàn hồi R ec : Cường độ ép chẻ R k : Cường độ chịu kéo dọc trục R sc : Cường độ ép chẻ R ku : Cường độ kéo uốn. PHẦN MỞ ĐẦU Hạ tầng giao thông là ngành tiên quyết trong công cuộc đổi mới của đất nước, để phát triển được kinh tế của một vùng miền nào trong cả nước thì hệ thông giao thông phải đi trước một bước, và ở Tây Nguyên nước ta cũng vậy. Trong những năm qua, việc xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là giao thông đường bộ tại tỉnh Tây Nguyên là một mục tiêu quan trọng nhằm nâng cao đời sống dân cư và khai thác tiềm năng kinh tế của địa phương. Tuy nhiên, các nguồn vật liệu truyền thống như đá và sỏi đỏ đạt chất lượng phục vụ cho xây dựng lớp móng trong kết cấu áo đường ô tô ngày càng khan hiếm, điều kiện khai thác ngày càng khó khăn. Vì thế, xu hướng cải tạo đất tại chỗ làm nền móng đường thay thế các vật liệu truyền thống đang được nghiên cứu và ứng dụng thí điểm Do đặc điểm của điều kiện tự nhiên, trong phạm vi địa bàn tỉnh Tây Ninh, các lớp đất trên mặt chủ yếu là sét pha và cát pha, loại vật liệu thích hợp cho việc gia cố bằng chất kết dính vô cơ. Vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo nguồn vật liệu đất tại chỗ bằng xi măng làm nền móng đường là việc làm có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế - kỹ thuật, góp phần vào việc phát triển hệ thống giao thông đường bộ tại địa phương. Các tuyến giao thông trong khu vực đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của vùng và góp phần tích cực vào việc vận chuyển hàng hóa, hành khách giao lưu giữa các vùng trong phạm vi cả nước và vận tải quốc tế. Bao gồm các quốc lộ QL14 là tuyến dọc chạy xuyên suốt các tỉnh Tây Nguyên và có thể coi là xương sống của vùng; QL 24 nối từ Quảng Ngãi sang Kon Tum; QL 40 từ ĐắcTô đi Pleiku sang Lào, QL19 nối vùng với cảng Qui Nhơn; QL25, QL22, QL27, QL28 nối liền các tỉnh của vùng tạo điều kiện thuận để phát triển kinh tế và quốc phòng. Theo Ban Chỉ đạo Tây Nguyên, hệ thống giao thông vận tải vùng này cần được ưu tiên đầu tư phát triển đồng bộ, trước hết là ưu tiên nâng cấp, mở rộng các tuyến quốc lộ, đường tỉnh huyết mạch làm tiền đề động lực cho phát triển kinh tế, xã hội của vùng và cả nước. Đến nay, hệ thống đường bộ của vùng Tây Nguyên có chiều dài khoảng 32.220km. Trong đó, đường quốc lộ có tổng chiều dài khoảng 2.100km, bao gồm hai trục dọc đường Hồ Chí Minh (quốc lộ 14 cũ), quốc lộ 14C. Các tuyến đường ngang, gồm quốc lộ 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28, 29 và 40. Phần lớn các tuyến đường này đều xuống cấp, nhiều đoạn hư hỏng nặng và rất nặng. Ngay quốc lộ 14 - đường Hồ Chí Minh, từ ranh giới tỉnh Quảng Nam, Kon Tum đến ranh giới tỉnh Đắk Nông, Bình Phước, có độ dài khoảng 652,65 km cũng đã có nhiều đoạn đã hư hỏng nặng. Hai tuyến đường quốc lộ 14C có độ dài khoảng 374,8km và quốc lộ 29 dài khoảng 68,27km phần lớn là cấp phối, số còn lại được rải nhựa nhưng cũng đã xuống cấp, khó khăn trong việc đi lại vào mùa mưa. Các tỉnh Tây Nguyên cũng có trên 30.120km đường giao thông nội vùng, trong đó đường tỉnh lộ có độ dài 2.030km, đường giao thông nông thôn dài 25.600km, đường đô thị 1.840 km và đường chuyên dùng có độ dài trên 650km. Theo đánh giá của các đơn vị chức năng, các tỉnh Tây Nguyên mặt đường có chất lượng loại tốt chỉ mới đạt từ 16,8% đến hơn 40%, còn lại là mặt đường xấu và rất xấu là phổ biến. Ngoài ra, các tỉnh Tây nguyên còn có đường Trường Sơn Đông, dài trên 670km và có 3 cảng hàng không đang hoạt động, đó là Sân bay Liên Khương (Lâm Đồng), Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk), Pleiku (Gia Lai). Mặc dù Tây Nguyên được xác định là vùng kinh tế động lực của cả nước, nhưng đến nay vẫn chưa có quy hoạch phát triển giao thông vận tải riêng cho vùng này. Hiện tại, mỗi tỉnh có một quy hoạch giao thông riêng nhưng chưa đồng bộ, thời gian quy hoạch còn ngắn hạn, chưa có sự kết nối đồng bộ trong vùng cũng như liên vùng. Thực tế, các tỉnh Tây Nguyên đã đầu tư cho công tác quy hoạch giao thông vận tải của từng địa phương còn ít, sự phân công, phân cấp quản lý quy hoạch chưa hợp lý. Vốn đầu tư còn quá nhiều hạn chế không đáp ứng được nhu cầu, vốn huy động từ các nguồn khác gặp nhiều khó khăn. Cụ thể, việc phát triển mạng lưới giao thông đường bộ trong vùng chưa được đồng bộ với mạng đường bộ ASEAN, trong vùng chưa có đường cao tốc, hệ thống quốc lộ có tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, chủ yếu đạt tiêu chuẩn cấp IV, III, với 2 làn xe. Theo đánh giá của các đơn vị chức năng, chất lượng hệ thống đường bộ thấp, xuống cấp nhanh, không có tuyến đường nào hoàn chỉnh, đi lại khó khăn. Khi thực hiện Nghị quyết số 11 của Chính phủ, nhiều dự án, gói thầu đầu tư xây dựng đường bị ảnh hưởng, phải giãn tiến độ, thi công cầm chừng, thậm chí có dự án ngừng thi công đã làm ảnh hưởng tới khá nhiều trong việc phát triển kinh tế, xã hội của vùng Tây Nguyên. Với đặc điểm thổ nhưỡng đất đỏ bazan ở độ cao khoảng 500 m đến 600 m so với mặt biển, Tây Nguyên rất phù hợp với những cây công nghiệp như cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm. Cây điều và cây cao su cũng đang được phát triển tại đây. Cà phê là cây công nghiệp quan trọng số một ở Tây Nguyên. Tây Nguyên cũng là vùng trồng cao su lớn thứ hai sau Đông Nam Bộ. Tuy nhiên đây cũng là khó khăn chung của khu vực trong việc xây dựng hệ thống hạ tầng giao thông. Với đặc trưng của vùng là đất đỏ bazan, để có được nguồn vật liệu rời (đá dăm, sỏi ) thì phải vận chuyển từ vùng khác đến. Nhận thấy được vấn đề khó khăn chung đó thì việc tìm ra một giải pháp để có thể tận dụng được nguồn tài nguyên hiện có của địa phương là rất cần thiết. Đây cũng là một trong những nguyên tắc chung thiết kế đường ô tô hiện nay. Nhận thấy được tầm quan trọng của việc tận dụng nguồn vật liệu dồi dào sẵn có tại địa phương là đất bazan. Áp dụng nguyên lý thứ tư trong bốn nguyên lý chính trong sử dụng vật liệu xây dựng để làm mặt đường hiện nay [...]... mạng lưới đường trong khu vực Do vậy việc nghiên cứu gia cố vật liệu đất bazan sử dụng trong xây dựng đường ô tô là một hướng nghiên cứu mang tính thực tiễn rất cao Từ các phân tích ở trên, trong đề tài này tập trung vào nghiên cứu sử dụng các chất liên kết vô cơ, kết hợp hữu cơ để gia cố đất Bazan làm lớp móng và lớp mặt đường tô trong địa bàn tỉnh Đăk Nông 2.2 Giới thiệu về phụ gia tro bay 2.2.1... kết quả nghiên cứu gia cố đất tại chỗ bằng tro bay (fly ash) làm áo đường giao thông nông thôn và xa hơn nữa là các tuyến ĐT, ĐH, Quốc lộ tại khu vực tỉnh Tây Nguyên Phương pháp nghiên cứu: Dựa trên lý thuyết sử dụng nguyên lý gia cố đất trong sử dụng vật liệu để xây dựng hiện nay, kết hợp với nghiên cứu thí nghiệm trong phòng về loại vật liệu gia cố là tro bay, vật liệu làm cốt liệu là đất Bazan Xác... thường, làm môi trường phân bố công trình, làm vật liệu nền đường tô, …; làm vật liệu kết dính trong kết cấu đá dăm kẹp đất áp dụng rộng rãi cho công trình cấp thấp, nhất là trong cải tạo nâng cấp có tận dụng lớp đá dăm macadam cũ Việc nghiên cứu cải tạo, gia cố đất Bazan nhằm mục đích là tận dụng triệt để hơn trong xây dựng đường tô như sử dụng làm các lớp đáy móng đường cấp cao, các lớp móng đường. .. nó làm giảm quá trình hydrat hóa, tạo cho nó một độ chặt đủ lớn, nên không xảy ra hiện tượng trương nở khi tác dụng với nước 2.1.3 Định hướng nghiên cứu sử dụng đất Bazan trong xây dựng đường tô: Từ những số liệu phân tích ở trên, thì đất đỏ Bazan là một loại vật liệu hoàn toàn có thể nghiên cứu để sử dụng trong xây dựng đường tô Người ta đã sử dụng rất hiệu quả đất đỏ bazan như vật liệu đất thông... dính vô cơ như vôi, xi măng được nghiên cứu áp dụng rộng rãi trên đường quốc lộ cũng như đường nông thôn như: "Đường GTNT Tân Văn đi Tân Hà" sử dụng cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng làm lớp móng trên tỷ lệ xi măng 6%; "Đường GTNT từ thôn Lâm Bô, xã Phúc Thọ, huyện Lâm Hà đi xã Đạ K'Nàng, huyện Đam Rông" sử dụng đá gia cố xi măng tỷ lệ xi măng 5%; "Trường mầm non 1, xã Đinh Văn " sử dụng đá gia cố. .. thời gian như xi măng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN GIA CỐ ĐẤT BAZAN BẰNG PHỤ GIA TRO BAY 2.1 Giới thiệu về đất Bazan tại Tây nguyên 2.1.1 Tổng quan về đất đỏ khu vực Tây Nguyên: Đất đỏ Bazan Tây Nguyên có tên khoa học là: Ferralsols (FR), đất đỏ được hình rệt và lượng mưa tương đối lớn Đất đỏ gặp ở nhiều dạng địa hình khác nhau: Cao nguyên lượn song, dốc thoải và dốc Quá trình hình thành đất. .. thụ nhiệt tốt hơn đường bê tông xi măng; + Khi cần, có thể phá rỡ, tái sử dụng do thời gian đông kết chậm; Lợi thế về kinh tế + Đối với các công trường gặp khó khăn về khai thác nguồn đá xây dựng phục vụ làm móng và mặt đường, việc sử dụng đất gia cố có sử dụng phụ gia tro bay làm giảm đáng kể giá thành xây dựng công trình do tiết kiệm được khối lượng vận chuyển đá, biện pháp thi công và cơ cấu giá... độ thi công + Khi sử dụng công nghệ HRB gia cố đất bằng phụ gia tro bay sử dụng phần lớn nguồn nguyên liệu tại chỗ, biện pháp thi công đầm chặt phối hợp với phản ứng thủy hóa chậm nên giúp nhà thầu có thêm thời gian thi công trên diện rộng qua đó đẩy nhanh tiến độ đáng kể so với sử dụng nguyên liệu thi công truyền thống + Sau khi lu lèn xong có thể cho phép xe thi công khai thác bên trên, không phải... pháp gia cố đất đã và đang áp dụng hiện nay ở Tây nguyên Cũng như nhiều địa phương khác, tận dụng được nguồn nguyên vật liệu (đất) sẵn có ở các tỉnh Tây NGuyên để gia cố bằng chất kết dính vô cơ và hữu cơ chủ yếu là gia cố xi măng Đây là dạng kết cấu mặt đường được thử nghiệm và áp dụng từ những năm 1970-1980 dùng cho các đường GTNT có lưu lượng và tải trọng xe không ngừng tăng trong khi nguồn nhựa đường. ..là: Gia cố đất để làm móng và mặt đường cho kết cấu áo đường Dùng các chất liên kết hữu cơ hoặc vô cơ (xi măng, tro bay, vôi puzolan) nhằm dính kết các hạt đất với nhau thành một lớp toàn khối có cường độ cao và ổn định đối với nước Do đất là vật liệu rời sẵn có ở mọi nơi nên phương pháp gia cố đất rất thích hợp để làm móng đường, mặt đường ở những nơi thiếu vật liệu đá đặc biệt là vùng Tây Nguyên . DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHIÊN CỨU GIA CỐ ĐẤT BAZAN BẰNG SỬ DỤNG PHỤ GIA TRO BAY LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ CHO KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.HCM. DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHIÊN CỨU GIA CỐ ĐẤT BAZAN BẰNG SỬ DỤNG PHỤ GIA TRO BAY LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ CHO KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.HCM. phương là đất bazan. Áp dụng nguyên lý thứ tư trong bốn nguyên lý chính trong sử dụng vật liệu xây dựng để làm mặt đường hiện nay là: Gia cố đất để làm móng và mặt đường cho kết cấu áo đường. Dùng