Chương 4 Thiết kế nền đường Chương 4 Thiết kế nền đường 4.1. Các yêu cầu đối với nền đường 4.1.1.Khái niệm Nền đường ôtô là một công trình banừg đất có tác dụng : -Khắc phục địa hình tự nhiên nhằm tạo nên một dải đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc , trắc ngang đáp ứng được điều kiện chạy xe an toàn ,thuận lợi , kinh tế . -Làm cơ sở cho áo đường , có ảnh hưởng lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của lớp áo đường . 4.1.2.Các yêu cầu khi thiết kế nền đường Nền đường phải đảm bảo ổn định toàn khối , nghĩa là kích thước và hình dạng không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe . Các hiện tượng mất ổn định toàn khối là trượt lở mái ta luy , lún sụt nền đắp , trượt phần đắp trên sườn dốc . Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định , để không bị phá hoại dưới tác dụng của áp lực bánh xe . Nền đường phải đảm bảo ổn định về cường độ : cường độ nền đường không được thay đổi theo thời gian , theo điều kiện thời tiết khí hậu , một cách bất lợi . 4.1.3.Các nguyên nhân phá hoại nền đường Sự phá hoại của thiên nhiên như mưa , tích nước hai bên nền đường , làm giảm cường độ của đất ở ta luy nền đường và bên trong nền đường dưới phần xe chạy , nước mưa và nước chảy xói lở bề mặt và chân ta luy gây mất ổn định toàn khối và ngấm vào nền đất gây mất ổn định cường độ . Điêuf kiện địa chất và thủy văn không tốt , nước ngầm chảy lôi theo đất gây hiện tượng xói ngầm và thấm , giảm cường độ của đất . Tác dụng của tải trọng xe chạy. Tác dụng của tải trọng bản thân nền đường (trường hợp nền đường đất yếu hoặc độ dốc mái lớn ) . Thi công không đảm bảo chất lượng (lén ép không đủ , dùng đất xấu để đắp ) Trong các nguyên nhân trên , tác dụng phá hoại của nước (nước mặt , nước ngầm) đối với đường là chủ yếu nhất. Để đảm bảo được các yêu cầu khi thiết kế nền đường cần nắm vững điều kiện tự nhiên (địa hình , địa chất , khí tượng thủy văn ) , áp dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp , các biện pháp cấu tạo có lợi về mặt cơ học(giảm độ dốc mái taluy , hạ chiều cao ta luy , tănag yêu cầu đầm nén , làm tường chắn chống đỡ ) kết hợp với các biện pháp hạn chế tác dụng xấu của nước và các yếu tố tự nhiên khác . 4.2.Cấu tạo nền đường trong trường hợp thông thường 28 Chương 4 Thiết kế nền đường 4.2.1.Khái niệm Cấu tạo chung của nền đường bao gồm các vấn đề xử lý đất để xây dựng nền đường và các vấn đề kích thướng hình học các bộ phận cảu nền đường . Cấu tạo chung của nền đường phải đáp ứng được các yêu cầu đối với nền đường 4.2.2.Đất làm nền đường Đất là vật liệu chủ yếu để xây dựng nền đường . Tính chất và trạng thái cảu đất (độ ẩm và độ chặt ) ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và mức độ ổn định của nền đường . Kích thước của các hạt đất có ảnh hưởng lớn nhất trong các ảnh hưởng cảu tính chất đất (cỡ hạt càng lớn thì đất có cường độ càng cao , tính thấm nước, thoát nước càng tốt , ít nở khi gặp nước , ít co khi khô. Tuy nhiên tính dính và tính dẻo kém). Nền đường bằng đấtcát có cường độ cao và ổn định (hệ số ma sát lớn , tính thấm thoát nước cao) .Do đất cát rời rạc , không dính nên phải có lớp đất dính bọc xung quanh để giữ cho nền đường không bị phá hoại (hoặc trộn thêm đất sét vào cát để làm lớp bọc ). Đất cát thường được sử dụng để đắp nền đường qua chỗ lầy , qua vùng đất yếu , thay thế chỗ nền đất yếu cục bộ . Đất sét vì hạt nhỏ nên có tính chất ngược lại với cát (thể tích dễ thay đổi theo trạng thái khô ẩm ) thường được dùng đắp nền đường ở nơi cao thoát nước tốt và phải có biện pháp đầm nén chặt .(đất sét nén chặt thường dùng để chống thấm). Đất bụi chỉ dùng để xây dựng các lớp dưới của nền đường (khi mưa bị nhão , dễ xói chảy , khi khô lại rời rạc, cường độ thấp). Các loại đất hữu cơ thường là loại đất yếu , thành phần hữu cơ hút nước mạnh và giảm độc chặt của đất , do đó hết sức tránh sử dụng chúng để xây dựng nền đường . Vật liệu xây dựng nền đường thích hợp nhất là đất á cát , sau đó là các loại đất á sét (đất á cát có hạt lớn nên đạt yêu cầu và độ ổn định nước , có các hạt nhỏ nên không bị rời rạc , dễ đầm chặt). 4.2.3.Cấu tạo các bộ phận của nền đường . Trường hợp đắp thấp hơn một mét thường dùng độ dốc taluy thoải (1:3÷1:5) để tiện cho máy thi công lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường hoặc cho việc dùng máy đào rãnh (nếu Hình 4-1 Trắc ngang nền đường đắp dưới 1m 29 2 - 3 % 1 : 3 - 1 : 5 Chương 4 Thiết kế nền đường nền đắp thấp phải cấu tạo rãnh dọc hai bên để thoát nước ) Nếu thi công bằng phương pháp thủ công thì độ dốc taluy có thể lấy bằng 1:1.5 Trường hợp nền đất đắp cao 6 – 12 m thì phần dưới độ dốc taluy thoải hơn (1:1,75) phần trên (1:1,5) (từ 6-8m) Hình4-2 Trắc ngang nền đắp cao 6-12m Nền đường đầu cầu và dọc sông có thể bị ngập nước thì phải cấu tạo dốc taluy thoải 1:2 và phải cao hơn mực nước thiết kế 0.5m . Mực nước thiết kế lấy với tần suất 1% (đường cấp 1) 2% (với đường cấp 2 và 3), 4%(đường cấp 4 và 5) . Trường hợp nền đắp cao 1 –6m , thường lấy độ dốc taluy 1: 1,5 . Nếu lấy đất thùng đấu cạnh đường thì phải cấu tạo thùng đấu như trên hình 4-3 Bề rộng thềm bảo vệ khi xây dựng nền đắp có thùng đấy được lấy theo bảng 4-1 Bảng 4-1 Bề rộng thềm bảo vệ (k) Chiều cao nền đắp (m) <2 3 3-6 6-12 Bề rộng bảo vệ k (m) 0 1 2 4 Cấu tạo dốc và rãnh (hình 4-3 ) nhằm thoát nước nhanh khỏi thùng đấu , tránh tích nước cạnh chân taluy . Trường hợp nền đường qua bãi sông , nền đường đầu cầu không nên lấy đất thùng đấu để tránh giảm độ ổn định toàn khối của nền đắp . Nếu đắp bằng đá thì tùy theo cỡ đá và phương pháp thi công mà chọn độ dốc taluy như trong bảng 4-2 30 (6-8 )m 1 : 1 , 7 5 1 : 1 , 5 1 : 1 , 5 1 : 1 , 7 5 Chương 4 Thiết kế nền đường Hình 4-3 Mặt cắt ngang thùng đấu k - bề rộng thềm bảo vệ Khi xây dựng nền đăp trên sườn dốc phải có các biện pháp cấu tạo chống đỡ nền đường để chúng không bị trượt trên sườn dốc (hình 4-4) . (Đánh bậc cấp : i n = 20 – 50 %) Bảng 4- 2 Độ dốc taluy nền đường đắp đá Cỡ đá (cm) Chiều cao nền đường (m) Phương pháp thi công Độ dốc taluy <25 <25 >25 >40 >40 6 6-20 20 5 5-10 Xếp đống Xếp đống Dùng đá xếp mặt ngoài Dùng đá xếp mặt ngoài Dùng đá xếp mặt ngoài 1:1.35 1:1.5 1:1.1 1:0.75 1:1 31 6 m 2 - 3 % 2 - 3 % k 2% 1 : 1 , 5 1 m Chương 4 Thiết kế nền đường Hình 4-4 Cấu tạo nền đường trên sườn dốc 20 – 50 % b- Chiều rộng bậc cấp. b ≥ 1m : Thi công thủ công. b = 3 ÷ 4 m : Thi công cơ giới . Nếu độ dốc ngang sườn núi >50% thì không thể dùng độ dốc taluy 1:1,5 được vì khó đảm bảo ổn định , khi đó phải dùng các biện pháp xếp đá chân khay , dùng kè chân hoặc tầng chắn . Hình 4-5 Cấu tạo nền đắp trên sườn dốc lớn 32 b ≥1 m b ≥1 m b 1 : 1 , 5 1 : 1 , 5 20 ÷ 50 % 1m 1 : 1 1 : 1 ÷ 1 : 2 Chương 4 Thiết kế nền đường Cấu tạo nền đường đào có dạng như trên hình 4-6 Hình 4- 6 Cấu tạo nền đào a – đào hòa toàn b-đào chữ L H - chiều cao taluy. Nền đào khi xây dựng sẽ phá hủy thế cân bằng của các tầng đất thiên nhiên , vì vậy mái taluy phải có độ dốc nhất định để đảm bảo ổn định cho taluy và sườn núi . Độ dốc taluy 1:m của nền đào (phụ thuộc vào điều kiện địa chất ) lấy theo quy ph ạm Viêt Nam như trong bảng sau Loại đất đá Độ dốc taluy nền đào Đất á cát , á sét, sét Đá rời rạc có góc cạnh mặt vỡ Đá mềm Đá phong hóa Đá cừng 1:1 ÷1:1,5 1:1 ÷1:0 1:0.1 1:0.5 ÷1:0.2 Thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng Nếu nền đường đào qua các lớp đất khác nhau thì dùng độ dốc taluy khác nhau. Nếu đào qua đá cứng chưa bị phong hóa và liền khối thì có thể thiết kế theo kiểu nửa hầm , hầm . 4.2.4.Cấu tạo gia cố taluy nền đường (đọc tài liệu) 33 0.4m 0.4m 1 : 1 . 5 1 : 1 . 5 1 : m 1 : m 1 : 1 . 5 1 : m H b a . Chương 4 Thiết kế nền đường Chương 4 Thiết kế nền đường 4. 1. Các yêu cầu đối với nền đường 4. 1.1.Khái niệm Nền đường tô là một công trình banừg. Chương 4 Thiết kế nền đường Hình 4- 4 Cấu tạo nền đường trên sườn dốc 20 – 50 % b- Chiều rộng bậc cấp. b ≥ 1m : Thi công thủ công. b = 3 ÷ 4 m : Thi công