Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BTXM CỐT THÉP LIÊN TỤC TRONG MẶT ĐƯỜNG CỨNG SÂN BAY Ở VIỆT NAMSau nhiều năm nghiên cứu và phát triển loại mặt đường BTXM CTLT, hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng một số phương pháp tính toán thiết kế kết cấu mặt đường BTXM CTLT, điển hỡnh là cỏc phương pháp thiết kế của Mỹ, của Úc, của Trung Quốc. Các nội dung cơ bản của các phương pháp tính toán thiết kế được trỡnh bày dưới đây Qua phân tích các tiêu chuẩn thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục hiện tại đang được sử dụng trên thế giới (chương 2), căn cứ trên điều kiện thi công thực tế tại Việt Nam, phương pháp tính toán mặt đường BTCT liên tục được lựa chọn là phương pháp theo AASHTO 1993. Tuy nhiên, những thông số kỹ thuật được bổ sung ngay chính trong điều kiện Việt Nam thông qua các thử nghiệm và tổng kết.
I.1 Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học giao thôngvận tải o0o Häc viªn cao häc trần trung hiếu luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu ph-ơng pháp thiết kế mặt đ-ờng BTXM cốt thép liên tục MặT Đ-ờng cứng sân bay Việt Nam Ngành : Xây dựng công trình giao thông Chuyên ngành : Xây dựng đ-ờng ôtô Thành M· sè : 60.58.30 Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.2 Hµ Néi, tháng năm 2012 Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học giao thôngvận tải o0o luËn văn thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu ph-ơng pháp thiết kế mặt đ-ờng BTXM cốt thép liên tục MặT Đ-ờng cứng sân bay Việt Nam Ngành : Xây dựng công trình giao thông Chuyên ngành : Xây dựng đ-ờng ôtô Thành phố Mà số : 60.58.30 Giáo viên h-ớng dẫn GS.TS Phạm Huy Khang Học viên cao học Trần Trung Hiếu Hà Nội, tháng năm 2012 Nghiờn cu Phng phỏp thit k mt ng BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.3 MỤC LỤC Chương I Tổng quan xây dựng mặt đường BTXM BTXM cốt thép liên tục giới I Tình hình phát triển mặt đường BTXM gíới II Ưu nhược điểm chung mặt đường BTXM BTXM cốt thép liên tục III Phát triển mặt đường BTXM Việt Nam IV Kết luận đề xuất Chương II Những tiêu chuẩn thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục giới II.1 Thiết kế mặt đường BTXM CTLT theo Quy trình JTJ-012-94 Trung Quốc II.2 Thiết kế mặt đường BTXM CTLT theo tiêu chuẩn Úc II.3 Thiết kế mặt đường BTXM CTLT theo tiêu chuẩn Nga II.4 Thiết kế mặt đường BTXMCTLT theo AASHTO-1993 II.5 Nhận xét chung Chương III Lựa chọn phương pháp tính toán mặt đường BTCTLT Việt Nam tổng kết số cơng trình áp dụng thực tiễn III.1 Lựa chọn phương pháp tính tốn mặt đường BTCTLT Việt Nam III.2 Các cơng trình áp dụng sử dụng mặt đường BTCTLT Việt Nam III.2.1 Trạm thu phí Cầu Bãi Cháy thuộc QL18A III.2.2 Triển khai thí điểm Km26+500 đến Km27+500 quốc lộ 12A tỉnh Quảng Bình Chương IV Áp dụng tính tốn mặt đường BTCTLT vào thiết kế kết cấu đường lăn song song Cảng hàng không Quốc tế Nội Bài I-1 I-1 I-5 I-6 I-12 II-1 II-1 II-6 II-9 II-14 II-33 III-1 III-1 III-1 III-1 III-2 IV-1 IV.1 Tổng quan dự án IV-1 IV.2 Áp dụng tính tốn mặt đường BTCTLT vào dự án IV-11 IV.3 Kết luận kiến nghị Phụ lục: IV-16 Phụ lục 1: Tính tốn bố trí cốt thép mặt đường BTCT liên tục áp dụng cho dự án: Cải tạo, nâng cấp hệ thống đường lăn song song Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.4 CHK QT Nội Bài Các vẽ kèm theo: Mặt trạng Cảng hàng không Quốc tế Nội Bài A01 Mặt tổng thể cải tạo, nâng cấp hệ thống đường lăn A02 Mặt phân khu kết cấu tầng phủ tính tốn Dự án A03 Mặt kết cấu tầng phủ dự án theo kết cấu BTCT liên tục A04 Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.5 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ BTXM CỐT THÉP LIÊN TỤC TRÊN THẾ GIỚI I TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BTXM TRÊN THẾ GIỚI Mặt đường BTXM xuất vào cuối kỷ 19, bắt đầu Anh vào năm 1950, sau lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ Nga… Trong suốt 100 năm qua, mặt đường BTXM tiếp tục xây dựng phát triển hầu giới, tập trung nhiều nước có kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc… Mặt đường BTXM (mặt đường cứng) với mặt đường mềm loại hình mặt đường sử dụng cho giao thơng đường sân bay, đóng vai trũ quan trọng việc hình thành nên mạng lưới giao thông khu vực, lãnh thổ xuyên quốc gia Mặt đường BTXM có mặt tất cấp đường giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc Mặt đường BTXM thường sử dụng hầu hết sân bay, bến cảng, đường chuyên dụng bãi đỗ xe Ngày nay, mặt đường BTXM nhà nghiên cứu nhà quản lý quan tâm Hệ thống Tiêu chuẩn ngày hồn thiện cơng nghệ xây dựng ngày phát triển đồng đại Hàng năm, hội nghị tổng kết phổ biến kinh nghiệm nghiên cứu phát triển loại hình mặt đường BTXM giới trì thường niên phạm vi áp dụng mặt đường BTXM ngày mở rộng Khối lượng mặt đường BTXM xây dựng số nước (trích từ Báo cáo Long - Life Concrete Pavements in Europe and Canada” Cục Đường Liên bang Mỹ - FHWA công bố năm 2007) thống kê đây: - Mỹ, mặt BTXM chiếm khoảng 9% 490179 km đường đô thị 4% 1028491 km đường ngồi thị - Tỉnh Quebec, Canada có 1239 km (đường xe) tổng số 29000 km đường (khoảng 4%) mặt đường BTXM lại phục vụ tới 75% lượng giao thông Québec - Đức, mặt đường BTXM không cốt thép, phân chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao - Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường quốc gia (14000 km), mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.6 - Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134000 km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương đường nông thôn Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1700 km, tức 1% Mặt đường BTXM chiếm 40% đường cao tốc 60% đường nông thôn Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17% Một mạng lưới rộng lớn đường ô tô Bỉ làm BTXM CT liên tục Hình 1.1 đường xây đường Bỷ Mặt CRCP dựng E40/A10 Hình 1.2 Máy trải thi công CRCP xây dựng đường E40/A10 Bỷ Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.7 Công nghệ xây dựng mặt đường BTXM CT liên tục Bỉ chuyển giao từ Mỹ Hàng năm Bỉ sản xuất tới 30 triệu BTXM - Hà Lan, mạng lưới đường ô tô có khoảng 113000 km Khoảng 2300 km đường cao tốc, khoảng 2% chiều dài, đường cao tốc phục vụ 38% lưu lượng giao thông 5% đường cao tốc mặt đường BTXM, nửa mặt đường BTCT liên tục nửa BTXM không cốt thép, phân Hà Lan cịn có khoảng 140 km đường khu vực có mặt BTXM khơng cốt thép, phân Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ô tơ Ngồi ra, Hà Lan cũn cú 20000 km đường xe đạp, 10% mặt đường BTXM - Vương quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng 285000 km, có 1500 km mặt đường BTXM Cho tới đầu năm 1980, mặt đường BTXM phân tấm, khơng có cốt thép loại chủ yếu Từ năm 1980 đến năm năm 1990, mặt đường BTXM điển hình lại BTCT liên tục Từ cuối năm 1990, yêu cầu giảm tiếng ồn, mặt đường BTXM buộc phải có lớp mặt bê tông nhựa mỏng, yêu cầu bắt buộc phạm vi xứ Anh (England), chưa bắt buộc xứ khác (Scotland, Wales Bắc Ailen) Ngoài ra, mặt đường BTXM chiếm khoảng 67% đường cao tốc Úc chiếm 60% đường cao tốc Trung Quốc Về phân loại mặt đường BTXM Trong 100 năm phát triển, mặt đường BTXM phân số loại sau: - Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, đổ chỗ (thông thường); - Mặt đường BTXM cốt thộp; - Mặt đường BTXM lưới thép; - Mặt đường BTXM cốt thép liên tục; mặt đường BTXM cốt phân tán; - Mặt đường BTXM lu lèn; - Mặt đường BTXM ứng suất trước; - Mặt đường BTXM lắp ghép Tương ứng với loại mặt đường BTXM có đặc điểm phạm vi áp dụng định: - Mặt đường BTXM không cốt thép, phân đời sớm áp dụng phổ biến nhiều nơi Chiều dày từ 15 - 40cm; kích thước thay đổi tuỳ theo dự án từ - 7m, thông thường khoảng 5m Mặt đường BTXM không cốt thép (không kể cốt thép dùng làm truyền lực tấm) sử dụng cho hầu hết đường ô tô cấp, bãi đỗ, bến cảng sân bay Móng mặt đường BTXM phân thông thường đất, cát gia cố, vôi, xi Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.8 măng; đá gia cố xi măng; đá gia cố nhựa đường, BTN BTXM Rất sử dụng móng cát đá dăm - Mặt đường BTXM cốt thép thường sử dụng tuyến đường có tải trọng lớn sân bay, đường chuyên dụng, đường có lưu lượng xe lớn cơng trình đặc biệt có yêu cầu tuổi thọ cao Về bản, kích thước mặt đường BTXM cốt thép tương tự BTXM phân thông thường tăng cường thêm lớp cốt thép (thép All) chịu lực (trong tính tốn thiết kế có kể đến khả chịu lực cốt thép) - Mặt đường BTXM lưới thép đời chủ yếu nhằm khắc phục hạn chế vết nứt co ngót bê tơng nứt nhiệt Trên sở tính tốn thiết kế mặt đường BTXM thông thường, lưới thép (thép All: 10 - 14 mm, @: 10 20cm) bổ sung bố trí cách bề mặt mặt đường từ - 10 cm nhằm hạn chế vết nứt q trình bê tơng hình thành cường độ khai thác Mặt đường BTXM lưới thép xuất chậm BTXM thông thường phạm vi áp dụng tương tự phạm vi áp dụng mặt đường BTXM thông thường - Mặt đường BTXM cốt thép liên tục đời nhằm khắc phục nhược điểm cố hữu mặt đường BTXM phân thông thường giảm thiểu mối nối ngang mặt đường (khe co, giãn) Hàm lượng lưói thép thiết kế khoảng 0,54%, bao gồm cốt thép dọc (thép All, 16 mm), cốt thép ngang (thép All, 12 mm) bố trí liên tục suốt chiều dài đường đặt vị trí 1/3 - ½ bề dày BTXM Mục đích việc bố trí cốt thép khơng phải ngăn ngừa vết nứt tải trọng ứng suất nhiệt, mà nhằm hạn chế việc mở rộng khe nứt Theo yêu cầu, khoảng cách khe nứt nằm khoảng 3,5 - 8,0 feets (1,05 - 2,4m), độ mở rộng khe nứt không 0,04 inch (1,0 mm) nhằm hạn chế nước thấm qua khe nứt phá huỷ cốt thép bảo đảm mặt đường khai thác bình thường Phạm vi áp dụng mặt đường BTXM cốt thép liên tục khắc phục nhược điểm không êm thuận chạy xe khe mặt đường BTXM phân tấm, áp dụng chủ yếu tuyến đường có lưu lượng xe lớn, đường cao tốc, đường băng sân bay kinh phí đầu tư ban đầu lớn - Mặt đường BTXM cốt phân tán (cốt sợi) sử dụng trường hợp đặc biệt có khả chịu lực lớn chống mài mịn cao Trong trộn bê tơng tươi, ngồi cốt liệu đá cát thơng thường người ta bổ sung thêm trộn với loại cốt sợi: thuỷ tinh, kim loại, tổng hợp (acrylic, aramid, cacbon, nylon, polyester, polyethylene, polyproplene) cốt sợi tự nhiên BTXM cốt phân tán có cường độ khả chống mài mòn - Mặt đường BTXM lu lèn loại mặt đường sử dụng bê tông khô, thi công liên tục (khơng có mối nối) thiết bị lu thông thường Do mặt đường BTXM lu lèn đổ dài liên tục nên phải làm thêm lớp đá dăm láng nhựa (lớp láng nhựa) nhằm khắc phục vết nứt co ngót nhiệt độ, hoạt tải gây Chiều dày lớp BTXM lu lèn dao động khoảng 20 cm, móng vật liệu gia cố đá dăm Mặt đường BTXM lu lèn áp dụng có Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.9 hiệu cho tuyến đường có lưu lượng xe khơng cao làm lớp móng cho mặt đường BTXM mặt đường bê tông nhựa - Mặt đường BTXM ứng suất trước đời nhằm khắc phục vết nứt mặt đường BTXM thông thường đồng thời tăng cường khả chịu lực kết cấu dạng Có loại mặt đường BTXM ứng suất trước sử dụng sợi thép căng trước mặt đường BTXM cốt thép ứng suất trước căng sau Mặt đường BTXM cốt thép dự ứng lực có phạm vi áp dụng hạn chế cơng nghệ thi công phức tạp - Mặt đường BTXM lắp ghép loại mặt đường BTXM có khơng có cốt thép chế tạo sẵn xưởng vận chuyển đến công trường lắp ghép thành mặt đường Các BTXM đúc sẵn đặt trực tiếp đất, cát móng đá dăm Phạm vi áp dụng đường lâm nghiệp, đường có thời hạn sử dụng ngắn, cơng vụ BTXM sử dụng lại II ƯU NHƯỢC ĐIỂM CHUNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG CỐT THÉP LIÊN TỤC II.1 Ưu điểm - Tuổi thọ mặt đường BTXM tương đối cao, cao mặt đường bê tông nhựa (BTN) Tuỳ theo cấp hạng đường tiêu chí đánh giá nước nói chung tuổi thọ mặt đường BTXM lấy vào khoảng 20 - 50 năm, Trung Quốc lấy 45 năm Tuổi thọ thực tế mặt đường BTXM nhiều lớn dự kiến thiết kế Theo thống kê, có đoạn mặt đường BTXM sau xây dựng sau 50 năm phẳi tăng cường chí có đoạn tồn sau 78 năm sử dụng - Cường độ mặt đường BTXM cao không thay đổi theo nhiệt độ mặt đường nhựa, thích hợp với tất loại xe, ổn định cường độ ẩm nhiệt, cường độ không bị giảm mà có giai đoạn cịn tăng theo thời gian (khơng có tượng bị lão hóa mặt đường BTN) - Có khả chống bào mịn, hệ số bám bánh xe mặt đường cao, an toàn cho xe chạy, mặt đường BTXM có mầu sáng nên thuận lợi cho việc chạy xe ban đêm - Chi phí tu, bảo dưỡng thấp - Do thời gian phục vụ tương đối dài, chi phí tu bảo dưỡng thấp, nên tổng giá thành xây dựng khai thác mặt đường bê tơng xi măng có cao không cao nhiều so với mặt đường BTN II.2 Nhược điểm - Mặt đường BTXM thông thường tồn khe nối, vừa làm phức tạp thêm cho việc thi công tu, bảo dưỡng, vừa tốn kém, lại vừa ảnh hưởng đến chất lượng vận doanh, khai thác (xe chạy không êm thuận) Khe nối lại chỗ yếu mặt đường BTXM, khiến cho chúng dễ bị phá hoại cạnh góc Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.10 - Sau xây dựng xong, phải bảo dưỡng thời gian cho phép thông xe, thích hợp trường hợp nâng cấp mặt đường cũ, cần đảm bảo giao thơng - Móng đường BTXM yêu cầu có độ phẳng cao, chất lượng đồng liên tục Không xây dựng mặt đường BTXM đường tiếp tục lún qua vùng đất yếu - Xây dựng mặt đường BTXM chất lượng cao cho tuyến đường cấp cao đường cao tốc địi hỏi phải có thiết bị thi cơng đồng bộ, đại quy trình cơng nghệ thi công chặt chẽ Việc trộn BTXM bảo dưỡng mặt đường đòi hỏi nhiều nước - Khi mặt đường BTXM bị hư hỏng khó sửa chữa, qúa trình sửa chữa ảnh hưởng đến việc đảm bảo giao thông Nâng cấp cải tạo mặt đường BTXM địi hỏi chi phí cao, phải cào bóc để tăng cường BTXM BTN phải tăng cường lớp BTN dày để tránh nứt phản ánh - Chi phí xây dựng ban đầu mặt đường BTXM cao so với mặt đường BTN loại mặt đường khác II.3 Phạm vi áp dụng mặt đường BTXM - Làm lớp móng cho tất loại đường ô tô sân bay; - Làm lớp mặt (tầng phủ) loại đường ô tô, bãi đỗ sân bay - Lớp mặt tăng cường cho loại mặt đường hết tuổi thọ như: mặt đường BTN, mặt đường BTXM - Tuỳ theo yêu cầu khai thác cấp hạng đường khác mà sử dụng loại mặt đường BTXM sau đây: BTXM phân thông thường, BTXM lưới thép, BTXM cốt thép liên tục BTXM lu lèn Đường cao tốc đường băng sân bay sử dụng mặt đường BTXM cốt thép liên tục BTXM phân thông thường, BTXM lưới thép Mặt đường cấp cao thứ yếu (quá độ) sử dụng BTXM lu lèn (compacté) III PHÁT TRIỂN MẶT ĐƯỜNG BTXM Ở VIỆT NAM III.1 Các công trình đường giao thơng xây dựng BTXM năm gần - Mặt đường BTXM cốt thép xây dựng đường Hùng Vương, Hà Nội năm 1975 Trên quốc lộ đoạn Thái Nguyên - Bắc Cạn xây dựng 30km đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (bắc cầu Chương Dương) Tiếp theo Quốc lộ 1A với tổng chiều dài đoạn khoảng 30km vào năm 1999 đoạn ngập lụt Đường Hồ Chí minh nhánh phía Đơng với chiều dài 86 km, nhánh phía Tây với tổng chiều dài 300km Quốc lộ 12A Quảng Bình với chiều dài 12 km Quốc lộ 70, đoạn thành phố Lào Cai… Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.89 40 120 30 20 30 Nền đất hữu, cày xới lu lèn đạt K>=0.95 chiều sâu tác dụng 30cm - Với mặt đường khu A, (kết cấu BTXM cốt thép), kết cấu tính toán chi tiết cho trường hợp (giữa tấm, cạnh tấm, cạnh tự cạnh có liên kết) bố trí thép tương ứng với vị trí chịu lực đảm bảo khả chịu lực vị trí hàm lượng thép tối ưu - Theo khuyến cáo CHu 2.05.08.85, đường kính thép chịu lực bố trí kết cấu mặt đường BTXM cốt thép tính tốn đảm bảo điều kiện chịu lực không lớn 18mm nhằm đảm bảo BTXM làm việc ổn định - Thép dùng cho BTXM có bố trí 02 lớp thép (BTXM Cốt thép) dùng thép gai D16 với định mức thép sử dụng 38kg/m2; - Thép dùng cho BTXM có bố trí 01 lớp thép (BTXM lưới thép) dùng thép gai D14 với định mức thép sử dụng 8.5kg/m2 30 1A 120 30 20 40 Ký hiệu: 1: BTcốt thép M350/45 dày 40cm 2: CP đá gia cố XM 6% dày 20cm 3: CP đá dăm dày 30cm 4: Đất cấp phối dày 30cm, K>=098 5: Nền đất đầm chặt K>=0.95 1A: BT lưới thép M350/45 dày 40cm 2: CP đá gia cố XM 6% dày 20cm 3: CP đá dăm dày 30cm 4: Đất cấp phối dày 30cm, K>=098 5: Nền đất đầm chặt K>=0.95 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.90 mỈt b»ng bè trÝ cèt thép lớp kết cấu đ-ờng lăn(đối với 10x5.75m) (kích th-ớc vẽ:mm) 1/2 mặt cèt thÐp líp d-íi (TL: 1/50) 1/2 mỈt b»ng cèt thép lớp Mặt cắt A-A (TL: 1/50) 1000 (TL: 1/50) 13.5 17x20=340 13x25=325 21 9x16=144 2x52.5=105 9x16=144 Chi tiÕt A 5x24.5=122.5 B MỈt c¾t B-B 40 (TL: 1/50) 41.5 84 74.5 Bản kê BTXM 6x100=600 2x52.5=105 31 40 A Chi tiÕt B 10 9x16=144 5 10 13x10.5=136.5 11 61.5 5x24.5=122.5 B 3x60=180 Bản kê BTXM 22 13x20=260 Bản kê BTXM 575 61.5 11 13x10.5=136.5 A 10 31 13x10.5=136.5 10 10 10 74.5 84 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam 41.5 IV.91 mỈt b»ng bè trÝ cèt thép lớp kết cấu đ-ờng lăn(đối với 5x5m) (kích th-ớc vẽ: mm) mặt l-íi thÐp (Tû lƯ: 1/40) 10 (Tû lƯ: 1/40) A 70 10 mặt cắt A-A 500 16x30=480 10 Bản kê BTXM Bản kê BTXM 4x90=360 500 16x30=480 Chi tiÕt A B B 10 70 A 40 mặt cắt B-B (Tỷ lệ: 1/40) Chi tiÕt B 40 70 B¶n kª BTXM 4x90=360 70 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.92 Kết cấu lề vật liệu: Kết cấu lề vật liệu đường lăn kiểm tốn cho loại xe có tải trọng đến 10T/trục Cụ thể kết cấu lề vật liệu gồm: + Lớp bê tông nhựa C15, dày 7cm + Lớp bê tông nhựa C20, dày 8cm + Cấp phối đá dăm loại đầm chặt K>=0,98, dày 30cm + Đất cấp phối dày 30cm, đầm chặt K 0,98; + Nền đất tự nhiên đầm chặt đến K>=0,95 chiều sâu tác dụng 30cm 5.2.4 Giải pháp phân BTXM bố trí khe co giãn: + Đối với mặt đường BTXM cốt thép (khu A): - Chiều rộng: 5,0 5,75m; - Chiều dài: 10,0m - Chiều rộng: 4.5 5,0m; - Chiều dài: 5,0m + Trên kích thước Ngồi ra, khu vực có thay đổi kết cấu khu vực lượn vịng, kích thước thay đổi để phù hợp với trạng - Trên sở phân BTXM trên, khe liên kết BTXM bố trí theo nguyên tắc sau: + Các khe bố trí vng góc với tim đường lăn khe co, khe giãn; + Các khe ngàm bố trí liên kết nhằm ngăn khơng cho BTXM dải ngồi bị trơi tránh tượng mở rộng khe ngàm làm giảm khả chịu lực kết cấu - Kích thước BTXM kiểm tốn sở tính tốn ứng suất nhiệt mặt đường bố trí phù hợp với kích thước trạng đường lăn + Đối với mặt đường BTXM lưới thép (khu B): + Các khe dọc theo tim đường lăn khe ngàm; + Khi thay đổi khu vực kết cấu, bố trí khe gia cường - Khe giãn với chiều dày BTXM 40cm, cấu tạo cách đặt ván khn ngang có bố trí liên kết Ván khn tạo khe giãn gỗ nhóm có kích thước 2cm x 36cm cố định thép 6 ghim xuống lớp đá gia cố xi măng Khe giãn hình thành cắt khe với chiều sâu Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.93 4cm, rộng 2cm vệ sinh sạch, trám khe mastic Khoảng cách khe giãn 80m - Nền đất khu vực Cảng Hàng khơng Quốc tế Nội Bài có mực nước ngầm dao động khoảng 0,7-1,3m mùa mưa Nước ngầm kết hợp với đất có nhiều hạt bụi sét, chiều cao mao dẫn lớn làm tăng độ ẩm đất đáy kết cấu, giảm khả chịu lực kết cấu đường lăn Thực tế trình khảo sát đánh giá hệ thống đường lăn năm 2005, số vị trí khoan có nước đáy kết cấu làm giảm khả chịu lực kết cấu nền, mặt đường 5.2.5 Giải pháp xử lý đất: - Khi đất đọng nước, gây giảm khả chịu lực kết cấu mặt đường xuất hư hỏng, hạt bụi sét tạo thành bùn qua khe co giãn gây rỗng nền, tạo tượng BTXM bị cập kênh, tác dụng trùng phục tải trọng máy bay kết cấu mặt đường bị lún, gãy - Căn vào phương án dùng cơng trình “Sửa chữa, nâng cấp đường lăn S4 nút giao đường lăn S4, S6 với đường lăn S1”, giải pháp cải thiện điều kiện làm việc đường hữu thi công lớp vải địa kỹ thuật ngăn cách lớp hữu với lớp đất cấp phối nhằm không cho thành phần hạt bụi, sét lớp đất thấm nhập vào lớp cấp phối đất có ảnh hưởng nước ngầm nhằm tăng độ ổn định kết cấu mặt đường MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CƠNG ĐƯỜNG LĂN SONG SONG CHKQT NI BI Hình 4.1: Xử lý đất khu vực đ-ờng lăn (trải vải địa kỹ thuật) Nghiờn cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.94 Hình 4.2: Thi công lắp đặt thép khu vực đ-ờng lăn song song Nội Hình 4.3: Thi công vệt dải khu vực đ-ờng lăn song song Nội Hình 4.4: Bảo d-ỡng mặt đ-ờng nhũ t-ơng bao tải ẩm Nghiờn cu Phng pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.95 Hình 4.5 Mặt đ-ờng BTXM cốt thép sau đà hoµn thiƯn CÁC BẢN VẼ ĐÍNH KÈM: HIỆN TRẠNG CẢNG HÀNG KHÔNG QUỐC TẾ NỘI BÀI (A01) MẶT BẰNG TỔNG THỂ CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐƯỜNG LĂN CHKQT NỘI BÀI (A02); MẶT BẰNG PHÂN KHU KẾT CẤU TẦNG PHỦ THEO TÍNH TỐN TRONG DỰ ÁN ĐƯỜNG LĂN (A03) Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.96 IV.2 ÁP DỤNG TÍNH MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LIÊN TỤC VÀO DỰ ÁN: IV.2.1 Kết cấu đề xuất: Tính tốn chiếu dày lớp BTXM theo toán đồ cho máy bay B747 - 400 với lớp móng gia cố, ta có kết cấu sau 40 30 Ký hiệu: 1: BTXM M350/45, dày 40cm 2: CPDD gia cố Xm 6% dày 20cm; 3: CPDD dày 30cm; 4: Đất cấp phối dày 30cm, k>=0.98; 5: Nền đất lu lèn K>0.95 120 30 20 Kết cấu đề xuất Ghi chú: Trong phạm vi tính tốn áp dụng đề tài chưa xét đến việc phân chia khu vực chịu tải trọng khác đường lăn Vì vậy, tính tốn bố trí thép, giả thiết tồn khu vực đường lăn song song chịu tải trọng giống IV.2.2 Tính tốn tiêu cụ thể cho lớp mặt đường BTCT liên tục: 1.Tính toán hàm lượng cốt thép dọc: Cốt thép dọc mặt đường BTXM CTLT cốt thép chủ yếu, đặt liên tục suốt chiều dài mặt đường Cốt thép dọc đặt nhằm mục đích khống chế độ mở rộng vết nứt xảy co ngót nhằm trì truyền tải trọng giảm thiểu khả nước ngấm vào mặt đường qua khe nứt - Cốt thép dọc phải chịu lực co dãn sinh mặt đường thay đổi nhiệt độ sử dụng cơng thức sau: Ps 50 ft f s 195T (4.1) Trong đó: Ps: Tỷ lệ phần trăm cốt thép yêu cầu; Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.97 ft : cường độ chịu kéo bê tông, thường lấy 67% cường độ uốn; fs: ứng suất làm việc cho phép thép, thường lấy 75% cường độ chảy dẻo nhỏ nhất; T : chênh lệch nhiệt độ theo mùa lớn mặt đường - Lượng cốt thép dọc yêu cầu đủ chống lại lực sinh ma sát mặt đường BTCT liên tục lớp móng: Ps (%) (1.3 0.2 F ) ft f s (4.2) Trong đó: F - hệ số ma sát lớp móng (xác định theo bảng 2.6) - Điều cần xem xét thứ ba chọn tỷ lệ phần trăm cốt thép tìm cách nhân tỷ số cường độ bê tông cường độ chảy dẻo cốt thép với 100 Ps 100 ft fy (4.3) Chọn tỷ lệ cốt thép lớn xác định điều kiện làm tỷ lệ phần trăm thiết kế Khoảng cách bố trí cốt thép dọc tính phương pháp sau: S D Ps (4.4) Trong : S : khoảng cách bố trí cốt thép dọc theo phương ngang (in ; mm); f : Đường kính cốt thép (mm); Ps : Phần trăm cốt thép dọc (%); p : pi (3.141593) D : Chiều dày (mm) - Theo Vetter, phần trăm cốt thép yêu cầu để ngăn chặn không phát triển bề rộng vết nứt tính sau: Sc ' p 100 (4.5) Ss zEs nSc ' Trong : Sc’: Cường độ chịu kéo cực đại Bê tông; Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.98 Ss : Cường độ chịu kéo cực đại thép; Z : Hệ số co ngót n = Es/Ec Tỷ lệ cốt théo dọc thường lựa chọn từ 0.6% - 0.8% : Tính tốn hàm lượng cốt thép ngang: Cốt thép ngang được đưa vào mặt đường BTXM CTLT nhằm mục đích ngăn cản vết nứt dọc xuất hiện, khơng cho chúng phát triển từ trì truyền tải trọng tối đa giảm tối thiểu nước ngấm vào mặt đường Việc thiết kế cốt thép ngang kết cấu BTXM CTLT giống việc thiết kế cốt thép ngang dọc kết cấu mặt đường BTXM cốt thép thông thường Có thể dùng tốn đồ để xác định tỉ lệ phần trăm cốt thép ngang tính theo cơng thức sau: pt c Ws F fS 100 (4.6) Trong đó: Pt = Phần trăm cốt thép ngang (%); gc = Trọng lượng đơn vị Bê tông (kN/m3); Ws = Bề rộng tấm(m); F = Hệ số ma sát fs = ứng suất làm việc thép (75% cường độ lý thuyết) (kPa) Hệ số ma sát (F) cho lớp móng vật liệu khác tham khảo theo bảng sau: Bảng 2.6 (xem chương 2) Loại vật liệu BTXM Bề mặt xử lý Gia cố vôi Gia cố BTN Gia cố xi măng Sỏi, cuội lịng sơng Đá nghiền Cát đá Nền tự nhiên Hệ số ma sát (F) 2,2 1,8 1,8 1,8 1,5 1,5 1,2 0,9 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.99 Tỉ lệ phần trăm thép ngang chuyển đổi thành khoảng cách cốt thép sau: Y As 100 (4.7) pt D Trong đó: + Y: khoảng cách thép ngang (in) + As: diện tích tiết diện ngang cốt thép ngang (in2) + Pt: phần trăm thép ngang + D: chiều dầy (in) Cấu tạo đoạn chuyển tiếp từ mặt đường BTCTLT sang mặt đường BTXM : (xem chi tiết vẽ “ Mặt phân khu kết cấu tầng phủ dự án theo kết cấu BTCT liên tục) Phân vệt thi công mặt đường BTCT liên tục: Bề rộng đường lăn song song 23m, thi cơng phân thành vệt rải, vệt rải rộng 5,75m Bố trí khe thi công dọc: Khe thi công dọc bố trí cac vị trí phân chia chiều rộng vệt dải thi công (mỗi vệt dải rộng 5,75m) Sử dụng truyền lực thép vằn D32 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.100 Cèt thÐp ngang Cèt thÐp däc Thanh truyÒn lùc Tính tốn chiều dài truyền lực : t fs la fb (4.8) Trong đó: t = Chiều dài truyền lực (mm); f = Đường kính cốt thép (mm); fs = ứng suất làm việc thép (75% cường độ lý thuyết) (kPa) fb = ứng suất liên kết cho phép (giả thiết 350psi - 2.44Mpa) la = chiều dài hiệu nh bổ sung cho sai lệch (75mm) Bố trí khe thi cơng ngang: - Dự kiến chiều dài vệt dải thi công 100m, bố trí khe thi cơng ngang vị trí kết thúc 100m thi cơng 2.0m C¸c thÐp bỉ sung trªn cèt thÐp däc, cóng kÝch th-íc víi thÐp däc TÊm cị Cèt thÐp däc Cèt thÐp ngang (Chi tiết tính tốn xem phụ lục đính kèm) CÁC BẢN VẼ ĐÍNH KÈM: MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG PHỦ THEO TÍNH TỐN ÁP DỤNG MẶT ĐƯỜNG BTCT LIÊN TỤC CHO DỰ ÁN (A04) Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.101 IV.3 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ: Mặt đường BTCT liên tục sử dụng rộng rãi giới, áp dụng chủ yếu vào xây dựng cơng trình giao thơng, hạ tầng kỹ thuật Việc sử dụng kết cấu mặt đường BTCT liên tục vào xây dựng cơng trình mang lại nhiều hiệu cho đầu tư xây dựng Cơng trình có giá thành đầu tư khơng q lớn, tuổi thọ khai thác lâu (khoảng 25 năm), khai thác phương tiện có tải trọng lớn Việc xây dựng mặt đường BTCT liên tục giảm thiểu tối đa khe liên kết mặt đường BTXM thơng thường, giảm thiểu hư hỏng mặt đường trình khai thác Hiện giới có nhiều tiêu chuẩn thiết kế quy trình thi cơng nghiệm thu loại mặt đường BTCT liên tục, Tiêu chuẩn thiết kế úc (Austroad) ban hành tháng 7/1992, Tiêu chuẩn thiết kế Liên xô (SNIP 2-05-08-85); Quy phạm JTJ-012-94 Trung Quốc ban hành tháng 6/1994 Tiêu chuẩn thiết kế AASHTO - 1993 Mỹ Hiện nay, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết kế quy định nghiệm thu thi công cho mặt đường BTCT liên tục Vì việc áp dụng tính tốn cơng tác thi cơng gặp nhiều khó khăn Trong năm gần có vài đề tài nghiên cứu áp dụng thí điểm thi công vào điều kiện Việt Nam, nhiên kết đạt không nhiều Nội dung đề tài hình thành phương pháp tính tốn tổng thể cho mặt đường BTCT liên tục mặt đường cứng để phù hợp với điều kiện thi công nghiệm thu Việt Nam Trong trường hợp cụ thể địi hỏi phải có nghiên cứu tỷ mỉ thu thập đầy đủ liệu đầu vào để cơng tác tính tốn xác Để phục vụ công tác thi công nghiệm thu ngành giao thơng vận tải rõ ràng có hệ thống đồng bộ, thời gian tới cần thiết phải xây dựng hồn thiện ban hành quy trình thiết kế, thi công nghiệm thu mặt đường BTCT liên tục mặt đường cứng Việt Nam Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.102 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ Đề tài cấp Nhà nước “Công nghệ xây dựng sửa chữa đường băng sân bay”, KC 10 - 06 Viện KHCN GTVT, 1995; Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ Đề tài trọng điểm cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ xây dựng mặt đường đường sân bay bê tông cốt thép cốt thép ứng suất trước” Viện KHCN GTVT, 2005; Báo cáo kết kiểm tra chất lượng thi công QL1A, Đoạn Vinh Đông Hà Viện KHCN GTVT, 2001; Báo cáo kết thí điểm mặt đường BTXM cốt thép liên tục QL 12A, Quảng Bình Viện KHCN GTVT 2002; Kết kiểm tra chất lượng mặt đường BTXM cốt thép liên tục Trạm thu phí cầu Bãi Cháy, Viện KHCN GTVT, 2006; Hướng dẫn thiết kế mặt đường AASHTO 1986 – Hiệp hội đường mỹ xuất bản; Mặt đường BTXM cốt thép liên tục (CRCP) trạm thu phí cầu Bãi Cháy Tạp chí Giao thông Vận tải - 2007 Tiêu chuẩn sở TCCS 02:2009/CHK - Quy trình thiết kế mặt đường sân bay dân dụng Việt Nam; Airport Pavement Design and Evaluation – AC 150/5320-6E (30/9/2009) 10 ANNEX 14 Volume - 2009 Aerodrome Deisgn and Operation; 11 Aerodrome Design Manual - Part ICAO; 12 Aerodrome Design Manual - Part ICAO; 13 Continuously Reinforced concrete pavement Design and Construction Guidelines (US Department of Transportation–Federal Highway of Administration); 14 “Long - Life Concrete Pavements in Europo and Canada” FHWA 2007; 15 Quy trình thiết kế mặt đường BTXM Trung Quốc (JTJ 012-94); 16 Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường Liên Xô - SNIP2-05-08-85; Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam IV.103 Nghiên cứu Phương pháp Thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam ... thu mặt đường BTXM cốt thép liên tục Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam I.12 - Năm 2008, SMEC liên danh với Hội Cầu đường Việt Nam. .. cm) Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam II.23 II.2 THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BTXM CTLT THEO TIÊU CHUẨN CỦA ÚC Phương pháp thiết kế mặt đường. .. bay Việt Nam? ?? Nghiên cứu Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục mặt đường cứng sân bay Việt Nam II.18 CHƯƠNG II NHỮNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BTXM CỐT THÉP LIÊN TỤC TRÊN