Tổng quan thiết kế nền đường

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Để phục vụ cho việc thi công tuyến đường ta cần biết khối lượng đào đắp của từng phương án. Đồng thời khi biết khối lượng đào đắp sẽ giúp ta lập được các khái toán và dự trù máy móc khi thi công. Nền đường là một công trình bằng đất có tác dụng : - Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo nên một dải đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc (độ dốc)…, trắc ngang đáp ứng được điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận, kinh tế. - Làm cơ sở cho áo đường : lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu đựng tác dụng của xe do đó có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả kết cấu áo đường. Để bảo đảm làm tốt các yêu cầu nói trên, khi thiết kế và xây dựng nền đường cần phải đạt các yêu cầu sau : - Nền đường phải đảm bảo 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. - Nền đường phải bảo đảm có cường độ nhất định : tức là đủ độ bền khi chịu cắt trượt và không bị biến dạng quá nhiều (hay không được tích lũy biến dạng) dưới tác dụng của áp lực bánh xe chạy qua. - Nền đường phải đảm bảo ổn định về cường độ : nghĩa là cường độ của nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, theo thời tiết một cách bất lợi. Trên trắc dọc đường đỏ thực tế là gồm nhiều đoạn thẳng, xong đường đen lại không phẳng do cấu tạo địa hình, vì thế việc xác định chiều dài của các lớp đất trên mặt đất tự nhiên là khó chính xác và mất thời gian (các cọc có khoảng cách và độ dốc ngang thay đổ từ mặt cắt này sang mặt cắt khác). Do độ dốc ngang của sườn IS <1/5. Do đo ta tính như sườn phẳng. Ta tính theo diện tích của mặt cắt giữa đoạn (Ftb ). 4.1.YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG : Phải đảm bảo nền đường ổn định, duy trì được các kích thước hình học, có đủ cường độ để chịu được tác động của tải trọng xe và của các yếu tố thiên nhiên trong suốt thời gian sử dụng. Phải đảm bảo việc xây dựng nền đường ít phá hoại sự cân bằng tự nhiên vốn có và không gây tác động xấu đến môi trường, không phá hoại cảnh quan của vùng. Chú ý rằng khi môi trường bị phá hoại bản thân nền đường cũng bị phá hoại theo, không đảm nổi sự ổn định bản thân nền đường. Khi thiết kế nền đường phải chú ý đến điểm rất quan trọng là nếu cường độ của nền đường tốt, thì có thể giảm được vật liệu để xây dựng mặt đường mà vẫn đảm bảo cường độ chung theo yêu cầu. Điều này rất có ý nghĩa với đường cấp cao, khi giá thành mặt đường chiếm tỷ lệ cao trong tổng giá thành xây dựng tuyến đường. Nền đường phải luôn khô ráo, không nên để cho nước đọng lại hai bên nền đường quá lâu nhằm tránh hiện tượng phá hoại Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng nền phải đảm bảo không bị lún, cắt vượt quá biến dạng cho phép. Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định và toàn khối, nó không bị trồi trượt, sụp lỡ. Khi xây dựng nền đường đắp trên sườn dốc thì cần phải có các biện pháp cấu tạo chống đỡ nền đường để chúng không bị trượt trên sườn dốc. - Nếu sườn dốc tự nhiên nhỏ hơn 20% thì chỉ cần áp dụng biện pháp rẫy hết cây cỏ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc với sườn dốc. Nếu không rẫy hết cây cỏ đó thì mùa mưa nước chảy trên sườn dốc sẽ thấm theo lớp cỏ mục rũa đó, lâu dần xối đáy nền, làm giảm sức bám của nền với mặt đất thiên nhiên và nền sẽ bị trượt. - Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 20%-50% thì bắt buộc phải dùng biện pháp đánh bậc cấp. Bề rộng bậc cấp tối thiểu là 1m. - Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 50% trở lên thì phải thì không thể đắp đất với mái dốc taluy 1:1.5 được nữa vì mái taluy sẽ kéo rất dài mới gặp sườn tự nhiên do đó khó bảo đảm ổn định toàn khối. Trường hợp này có thể áp dụng các biện pháp đắp xếp đá, biện pháp dùng kè chân, hoặc tường chắn. Đất đắp có thể lấy từ nền đào, từ thùng đấu hoặc từ các mỏ đất, đất được đắp thành từng lớp, và đắp cùng loại đất. Nếu khác loại đất thì phải đắp thành từng lớp xen kẻ nhau, lớp đất thoát nước tốt đắp bên trên lớp đất khó thoát nước. Đối với nền đường đắp thì ta cần vét thêm lớp hữu cơ trên bề mặt. Nền đường phải đảm bảo không bị trượt lỡ mái taluy, trượt phần nền trên phần dốc. Muốn vậy độ dốc taluy của nền đường phải phù hợp với từng loại đất. Xét các điều kiện địa chất cụ thể ta chọn : Taluy nền đào : 1:1 Taluy nền đắp : 1:1.5 Đất dùng đắp nền đường phải có các chỉ tiêu cơ lý bảo đảm về cường độ và ổn định cho nền đường, các yếu tố quyết định bao gồm thành phần hạt, độ ẩm, độ chặt và nhiệt độ… 4.2.TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP : Để tiến hành tính toán khối lượng đào đắp đất nền đường cần phải xác định được các cọc (cọc Km, cọc H, cọc C, cọc Tđ ,Tc , Nđ , Nc , P), cao độ đường đen tại tim đường. Tính diện tích giới hạn nền đường và mặt đường tự nhiên của từng mặt cắt, bao gồm Fđào , Fđắp. Dựa vào cao độ tại các cọc đã được xác định ta tính được khối lượng đào đắp của tuyến theo công thức : (m3) Trong đó : F1 : diện tích mặt cắt ngang tại mặt cắt 1 (m2). F2 : diện tích mặt cắt ngang tại mặt cắt 2 (m2). L : khoảng cách giữa hai mặt cắt 1 và 2 (m). Trên mỗi đoạn chia giả thiết mặt đất tự nhiên là phẳng và tính khối lượng đào đắp như thể tích một lăng trụ : Ađào = . L1,2 (m3) Ađắp = . L1,2 (m3) Trong đó : Ađào, đắp : khối lượng đào, đắp nền đường F1, F2đắp, đào : diện tích đắp, đào ở các cọc 1, 2 L1, 2 : khoảng cách giữa 2 cọc 1 và 2 Sơ đồ tính như sau: Theo sơ đồ trên, trên mỗi mặt cắt ngang sẽ có diện tích đào, đắp hoặc chỉ có đào hoặc chỉ đắp. Các phần diện tích này được tính riêng. Trên nền đào có diện tích đào rãnh biên, diện tích này được tính vào phần đào. Mặt khác, trên trắc dọc chỉ thể hiện cao độ tim đường nên có thể trên trắc dọc thể hiện đường đắp nhưng tại đó vẫn có đào và ngược lại. Cũng tương tự như vậy tại vị trí điểm xuyên trên trắc dọc là điểm không đào, không đắp nhưng vẫn có thể có đào, đắp. Cự ly giữa 2 cọc tính theo chiều dài cong. - Khối lượng đào, đắp nền đường của toàn tuyến là tổng hợp khối lượng trên từng đoạn nhỏ : A = (m3) - Khối lượng đào, đắp ở đầu cầu được tính riêng và tính vào phần xây dựng cầu. - Khối lượng đào đắp nền đường được tính riêng cho từng phương án Tên cọc K.cách lẻ Diện tích Diện tích trung bình Khối lượng Đăép nền Đào nền Đăép nền Đào nền Đăép nền Đào nền Km7+300 0.74 1.02 20 1.32 0.63 26.40 12.60 C1 1.9 0.24 20 5.01 0.12 100.20 2.40 C2 8.12 0 20 8.86 0 177.20 0.00 C3 9.61 0 20 10.67 0 213.40 0.00 C4 11.73 0 20 13.54 0 270.80 0.00 H1 15.35 0 20 15.38 0 307.60 0.00 C5 15.41 0 20 17.4 0 348.00 0.00 C6 19.38 0 20 21.31 0 426.20 0.00 C7 23.23 0 20 24.72 0 494.40 0.00 C8 26.21 0 12.98 23.79 0 308.79 0.00 C9 21.36 0 7.02 21.95 0 154.09 0.00 H2 22.55 0 20 21.65 0 433.00 0.00 C10 20.75 0 20 20.18 0 403.60 0.00 C11 19.61 0 20 17.89 0 357.80 0.00 C12 16.17 0 20 16.72 0 334.40 0.00 C13 17.26 0 8.64 14.96 0 129.25 0.00 C14 12.65 0 11.36 11.46 0 130.19 0.00 H3 10.27 0 20 9.55 0 191.00 0.00 C15 8.83 0 20 6.77 0 135.40 0.00 C16 4.71 0 20 3.7 0.01 74.00 0.20 C17 2.69 0.01 9.95 3.02 0.01 30.05 0.10 C18 3.36 0 2.11 2.38 0.04 5.02 0.08 ND9 1.39 0.08 7.94 1.09 0.48 8.65 3.81 C19 0.78 0.89 13.33 0.41 1.12 5.47 14.93 C20 0.03 1.34 6.67 0.01 1.15 0.07 7.67 H4 0 0.96 15.68 0 1.17 0.00 18.35 C21 0 1.39 4.32 0.04 1.45 0.17 6.26 C22 0.08 1.51 2.06 0.04 1.66 0.08 3.42 TD9 0 1.8 15.15 0 1.85 0.00 28.03 C23 0 1.9 2.79 0 1.86 0.00 5.19 C24 0 1.81 20 0 1.78 0.00 35.60 C25 0 1.75 20 0.57 1.48 11.40 29.60 C26 1.15 1.21 8.53 0.94 1.07 8.02 9.13 C27 0.74 0.93 11.47 0.56 1.38 6.42 15.83 H5 0.39 1.83 20 0.4 1.35 8.00 27.00 C28 0.4 0.87 6.95 0.61 0.78 4.24 5.42 C29 0.82 0.68 13.05 0.46 0.81 6.00 10.57 C30 0.1 0.93 20 0.15 0.94 3.00 18.80 C31 0.19 0.95 7.11 0.4 0.75 2.84 5.33 C32 0.6 0.54 12.89 0.59 0.85 7.61 10.96 C33 0.58 1.17 20 0.69 1 13.80 20.00 H6 0.8 0.84 8.1 0.83 1.09 6.72 8.83 C34 0.87 1.34 11.9 0.77 1.33 9.16 15.83 C35 0.66 1.32 4.22 0.7 1.21 2.95 5.11 D9 0.73 1.09 15.78 1.07 1.06 16.88 16.73 C36 1.41 1.04 20 1.3 0.73 26.00 14.60 C37 1.19 0.43 13.37 0.95 0.47 12.70 6.28 C38 0.71 0.51 6.63 0.41 1.31 2.72 8.69 C39 0.11 2.1 20 1.18 1.39 23.60 27.80 H7 2.24 0.67 20 1.17 0.95 23.40 19.00 C40 0.1 1.23 7.68 0.23 1.43 1.77 10.98 C41 0.36 1.63 12.32 0.29 1.98 3.57 24.39 C42 0.23 2.33 20 0.35 1.98 7.00 39.60 C43 0.46 1.63 15.27 0.35 1.37 5.34 20.92 C44 0.24 1.1 4.73 0.13 1.35 0.61 6.39 C45 0.01 1.59 20 0.2 1.45 4.00 29.00 H8 0.39 1.3 20 0.2 1.58 4.00 31.60 C46 0 1.85 6.38 0.04 1.79 0.26 11.42 TC9 0.08 1.73 13.62 0.16 1.68 2.18 22.88 C47 0.23 1.63 14.98 0.12 1.42 1.80 21.27 C48 0 1.2 5.02 0.07 1.36 0.35 6.83 C49 0.13 1.52 16.38 0.64 1.36 10.48 22.28 NC9 1.14 1.2 3.62 0.57 1 2.06 3.62 C50 0 0.8 6.93 0.21 0.86 1.46 5.96 C51 0.42 0.92 13.07 0.44 1.19 5.75 15.55 H9 0.45 1.45 20 0.52 1.37 10.40 27.40 C52 0.59 1.29 8.72 0.34 1.75 2.96 15.26 C53 0.1 2.2 11.28 0.05 2.57 0.56 28.99 C54 0 2.93 20 0 3.63 0.00 72.60 C55 0 4.34 20 0 4.41 0.00 88.20 C56 0 4.48 20 0 4.54 0.00 90.80 Km1+00 0 4.59 20 0 4.8 0.00 96.00 C57 0 5.01 20 0 4.54 0.00 90.80 C58 0 4.06 20 0 3.43 0.00 68.60 C59 0 2.81 20 0 3.2 0.00 64.00 C60 0 3.59 5.53 0 3 0.00 16.59 C61 0 2.42 14.47 0 2.64 0.00 38.20 H1 0 2.86 9.02 0 3.15 0.00 28.41 C62 0 3.43 10.98 0 3.46 0.00 37.99 C63 0 3.48 10.22 0 3.44 0.00 35.16 C64 0 3.4 9.78 0.01 3.2 0.10 31.30 C65 0.01 3 9.57 0.01 3.48 0.10 33.30 C66 0 3.96 10.43 0.01 3.41 0.10 35.57 C67 0.03 2.86 20 0.07 2.39 1.40 47.80 C68 0.12 1.92 6.83 0.14 1.81 0.96 12.36 C69 0.15 1.7 13.15 0.27 1.65 3.55 21.70 B 0.38 1.6 Tổng 5331.45 1667.87