Bài giảng môn Xây dựng nền đường

81 trang ngocly 3350

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Xây dựng nền đường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mon_xay_dung_nen_duong.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn Xây dựng nền đường

BÀI GIẢNG XDND CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CHUNG -CÔNG TÁC CHUẨN BỊ -CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG Tiết 1.1 CÁC KHÁI NIỆM - NGUYÊN TẮC I. Các khái niệm, nguyên tắc, phương pháp thi công: 1. Khái niệm: xây dựng nền đường là xây dựng phần nền đất bên dưới áo đường, đào hay đắp đường tự nhiên để được đường đỏ theo đúng thiết kế. 2. Các nguyên tắc cơ bản của công tác xây dựng đường*: Để đạt hiệu quả cao nhất thì công tác xây dựng đường phải dựa trên những nguyên tắc sau : - Tiết kiệm tối đa nguyên vật liệu, nhân công, ca máy. Muốn vậy phải chọn phương pháp thi công thích hợp, phải điều phối và sử dụng hết năng suất xe, máy, nhân lực - Các công trình xây dựng phải đảm bảo chất lượng, đảm bảo các chỉ tiêu khai thác như thiết kế, phải ổn định, bền vững và kinh tế, đảm bảo quy định về môi trường. - Các phương pháp gia công và chế tạo vật liệu, bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn phải đảm bảo chất lượng theo đúng thiết kế và tiêu tốn ít năng lượng nhất. - Phải chú trọng áp dụng công nghệ mới, cơ giới hoá cao, công xưởng hoá, áp dụng phương pháp thi công dây chuyền. Tập trung mạnh vào các công trình trọng điểm, cố gắng rút ngắn tiến độ thi công. - Phải đảm bảo an toàn lao động, đảm bảo tiến độ thi công, hoàn thành đúng thời gian quy định. 3. Các phương pháp thi công*: Căn cứ vào vào loại và tính chất công trình, thời hạn thi công, điều kiện nhân vật lực, máy móc thiết bị hiện có để chọn lựa phương pháp thi công nền đường. Có các phương pháp thi công nền đường chủ yếu sau: - Thi công nền đường bằng thủ công: dùng công cụ thô sơ, công cụ cải tiến với sức người là chính để thi công. - Thi công nền đường bằng máy: chủ yếu là dùng các loại máy như: máy xới, máy đào, máy ủi, máy xúc chuyển để thi công. - Thi công nền đường bằng nổ phá (thuốc nổ): chủ yếu là dùng thuốc nổ, các thiết bị để khoan lỗ mìn, buồng mìn để thi công. - Thi công nền đường bằng thuỷ lực: dùng máy phun cho đất lỡ ra hoà vào nước, rồi dẫn tới nơi đắp, tại đó ta áp dụng các biện pháp để giảm tốc độ nước để cho đất lắng xuống để đắp, hoặc dồn thành đống để vận chuyển đi nơi khác để đắp. II. Các chỉ tiêu so sánh đánh giá phương pháp thi công*: Công tác xây dựng đường là công tác sử dụng một nguồn vốn rất lớn. Vì vậy, công tác thiết kế, công tác xây dựng đường phải đảm bảo các chỉ tiêu kính tế kỹ thuật đã đặt ra theo quy định của cơ quan chủ quản (chủ đầu tư), theo hồ sơ thiết kế, hồ sơ đấu thầu. Cần phải thiết kế một số phương án tổ chức thi công khác nhau, rồi dùng các các chỉ tiêu kính tế kỹ thuật để so sánh, chọn ra phương án thi công tốt nhất, là phương án thi công bảo đảm sử dụng tiền vốn, sức lao động và vật liệu ít nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đã định. Có thể chia các chỉ tiêu kính tế kỹ thuật thành các chỉ tiêu chính và các chỉ tiêu phụ: - Các chỉ tiêu chính: năng suất lao động, giá thành và chất lượng công trình. 1
BÀI GIẢNG XDND - Các chỉ tiêu phụ: trình độ cơ giới hoá, trình độ cơ giới hoá đồng bộ, năng lượng và lượng kim loại sử dụng trong quá trình thi công, năng lực thi công, khối lượng thi công, thời gian thi công. Thường sử dụng các chỉ tiêu chính để chọn phương pháp thi công tốt nhất trong điều kiện đã cho trước. Nếu các chỉ tiêu chính có các trị số gần giống nhau thì dùng các chỉ tiêu phụ để so sánh bổ sung. Tiết 1.2 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ I. Khôi phục tuyến*: - Các cọc được đóng trong giai đoạn khảo sát thiết kế có thể bị mất, hỏng, thiếu, vì vậy trước khi thi công phải khôi phục lại và đóng thêm các cọc chi tiết. - Khôi phục các cọc chính yếu, các cọc đỉnh đổi hướng, các cọc KM, cọc H cách nhau 100m và cố định chúng. - Cọc đỉnh được chon ở trên đường phân giác và cách đỉnh đường cong 0,5m, trên cọc có ghi số đỉnh đường cong, bán kính, tiếp tuyến, phân cự. Mặt ghi hướng về phía đỉnh. Ngay tại đỉnh, đóng thêm cọc khác cao hơn mặt đất 10cm. coüc âènh 20m 0,5m Â coüc khaïc 20m Đ - Trường hợp phân cự bé, người ta đóng cọc đỉnh trên đường tiếp tuyến kéo dài, khoảng cách giữa chúng là 20m. - Khôi phục các cọc chi tiết trên đường thẳng cách nhau 20m dọc theo tim đường - Trên tuyến đường thẳng thì dùng các cọc nhỏ đóng ở vị trí 100m và ở các vị trí phụ. Ngoài ra mỗi khoảng cách 500m thì đóng một cọc lớn hơn để dễ tìm. - Trên các đường cong cũng phải đóng các cọc lớn tại tiếp đầu và tiếp cuối của đường cong tròn và đường cong nối. Đóng các cọc chi tiết bằng cọc nhỏ để định dạng đường cong với cự li như sau : + R nhỏ hơn 100m khoảng cách cọc chi tiết 5m + R từ 100 đến 500 m khoảng cách cọc chi tiết 10m + R lớn hơn 500m khoảng cách cọc chi tiết 20m - Đóng cọc ở những nơi có sự biến đổi đột vệ địa hình, địa chất, những chỗ nhô cao hay hụp sâu. - Có thể phải chỉnh tuyến ở một số đoạn đường để làm cho tuyến tốt hơn hoặc để giảm khối lượng công tác. - Tiến hành đo, đóng cọc trên trắc ngang tại những vị trí: mép nền đường, mép rảnh, mép ta luy. - Kiểm tra cao độ tự nhiên tại các cọc. So sánh, phát hiện những sai sót trong thiết kế để bàn bạc, giải quyết. - Kiểm tra cao độ các mốc, đóng thêm các mốc phụ, các mốc ở vị trí cầu, cống, ở nền đắp cao, nút giao thông để thuận tiện cho việc thi công. - Các mốc đo cao được chế tạo trước và chon chặt ở đất hoặc lợi dụng vật cố định như thềm nhà, trụ cầu vĩnh cửu, các tảng đá to trồi lên mặt đất, các gốc cây lớn, 2
BÀI GIẢNG XDND v.v trên các mốc đo cao đều có đánh dấu chỗ đặt mia bằng cách sơn dấu x hoặc đóng đinh. - Trong quá trình khôi phục tuyến đường, còn phải định phạm vi thi công: là những chỗ cần phải chặt cây cối, dời nhà cửa, công trình, chỗ thùng đấu, mỏ đất,v.v bề rộng giới hạn này tùy theo cấp đường. Ranh giới của phạm vi thi công được đánh dấu bằng cách đóng cọc hoặc bằng các biện pháp khác. Cần phải vẽ sơ đồ phạm vi thi công có ghi đầy đủ ruộng vườn, nhà cửa, công trình phải dời hoặc phá để tiến hành công tác đền bù. - Khi thi công đào đắp, các cọc tim đường sẽ bị mất đi, để giữ được các cọc 100m, cọc đỉnh Đ trong suốt thời gian thi công, người ta dời nó ra khỏi phạm vi thi công bằng các cọc dấu. trên các cọc này còn phải ghi thêm khoảng cách dời chỗ, để khi cần thiết có thể đo đạc xác định lại nhanh chóng, chính xác vị trí của các cọc tim đường. phaûm vi Đ thi cäng >2m >3m II. Công tác dọn dẹp mặt bằng: * Trước khi bắt đầu công tác làm đất cần phải dọn sạch cây cỏ, lớp đất hữu cơ, các chướng ngại vật. * Cần dọn các hòn đá to cản trở quá trình thi công ở đoạn nền đào, nền đắp có chiều cao nhỏ hơn 1,5m. Thông thường các hòn đá có thể tích lớn hơn 1,5m3 cần phải dùng mìn để phá nổ, các hòn đá có thể tích lớn hơn thì dùng máy đưa ra ngoài phạm vi thi công. * Chặt, cưa các cành cây xoè vào phạm vi thi công tới độ cao 6m, phải đánh gốc cây khi chiều cao đắp nhỏ hơn 1,5m hoặc khi chiều cao gốc cây cao hơn mặt đất tự nhiên 15  20cm, các trường hợp khác phải chặt gốc cây. * Với các đoạn nền đường đắp có chiều cao dưới 1m thì các hố lấy đất đều cần phải đào bỏ lớp đất hữu cơ trước khi đắp. * Trong phạm vi thi công nếu có các đống rác, đầm lầy, đất yếu đều phải xử lý thoả đáng trước khi thi công. - Trong phần nền đắp có các hố do đào bỏ cây cối, các chướng ngại vật phải được lấp và đầm chặt bằng các vật liệu thích hợp. - Các chất thải do dọn dẹp mặt bằng cần phải tuân thủ các quy định của địa phương. - Chất thải có thể được chôn lấp sâu ít nhất 30cm và phải đảm bảo mỹ quan. - Vị trí đổ chất thải ngoài phạm vi công trình thì phải được sự cho phép của chính quyền địa phương. - Vật liệu tận dụng phải được chất đống với mái dốc 1/2 và phải bố trí không ảnh hưởng đến thoát nước, phải che đậy đống vật liệu. 3
BÀI GIẢNG XDND III. Công tác lên khuôn đường: 1. Lên khuôn đường: a. Khái niệm: Công tác lên khuôn đường nhằm cố định những vị trí chủ yếu của mặt cắt ngang nền đường trên thực địa nhằm định rõ hình dạng của nền đường. Trên cơ sở đó thi công theo đúng thiết kế. * Trước khi thi công phải dựa vào tim tuyến và bản vẽ thiết kế để đánh dấu mép nền đường trên thực địa, đánh dấu các vị trí cụ thể như chân taluy nền đắp, đỉnh taluy nền đào, rãnh biên, chỗ đổ đất nhằm định rõ phạm vi nền đường lấy đó làm căn cứ thi công. b. Lên khuôn đường : * Công tác lên khuôn đường đắp bao gồm công việc xác định cao độ hoàn công nền tại tim đường và mép đường, vị trí chân taluy và phải xét đến bề rộng đắp phòng lún đối với nền đắp trên đất yếu, giới hạn thùng đấu. Các cọc lên khuôn đường ở đoạn đắp thấp đóng ở vị trí cọc H và cọc địa hình, nền đắp cao đóng cách nhau 20  40m và ở đường cong cách 5  10m. * Xác định cao độ và bề rộng hoàn công nền đường: - Phương pháp đắp lề hoàn toàn*: nền đường được thi công đến cao độ đáy áo đường, bề rộng hoàn công nền đường Bh sẽ lớn hơn bề rộng thiết kế nền đường Bn một lượng 2 B. Cao độ hoàn công của vai đường thấp hơn cao độ thiết kế của vai đường một trị số x. Bn im b il x 1/m im im h B Bm Bh h b(i i ) x l m ; B m  x 1 m  i m m: mẫu số độ dốc ta luy (hệ số mái dốc) Bm: bề rộng mặt đường (m) b: bề rộng lề đường 1 bên (m) h: chiều dày áo đường (m) im: độ dốc ngang mặt đường (thập phân) il: độ dốc ngang lề đường (thập phân) Đất lề đường được lấy từ nơi khác đến để đắp - Phương pháp đào lòng hoàn toàn: nền đường được thi công đến cao độ hoàn công của mặt đường. Sau này muốn có lòng đường thì ta phải đào đất lòng đường đổ đi. - Phương pháp đắp lề 1 phần: nền đường được thi công đến cao độ lưng chừng trong bề dày áo đường sao cho sau này đào lòng đường thì đất đào ra vừa đủ để đắp lề đến cao độ thiết kế. Như vậy cao độ hoàn công nền đường thấp hơn cao độ hoàn công mặt đường 1 lượng H, bề rộng hoàn công nền đường Bh lớn hơn bề rộng 4
BÀI GIẢNG XDND thiết kế nền đường Bn một lượng 2 B’. Cao độ hoàn công của vai đường thấp hơn cao độ thiết kế của vai đường một trị số x. Bn H A im b A il x 1/m im il h B' Bm Bh Gọi A là diện tích phần lề trên ta luy (1 bên) h  Bm 2A H Ta có: 2.A+Bn. H=h.Bm H ; B' B 1 n i m l 1 x  B' m 1 B2 i Với A  (b 2 i b  B i m m ) 2 l m l 4 * Khoảng cách từ tim đường đến chân taluy nền đắp: - Đối với trường hợp mặt đất tự nhiên bằng phẳng. Bn/2 Bn/2 1/m 1/m H 1/n Lt Lp n Bn Lt = mH : khi 2 độ dốc 1/m và 1/n ngược chiều (lấy dấu + ) n m 2 n Bn Lp = mH : khi 2 độ dốc 1/m và 1/n cùng chiều (lấy dấu - ) n m 2 - Đối với trường hợp mặt đất tự nhiên không bằng phẳng thì cần xác định một điểm M bất kỳ trên ta luy, sau đó dùng thước đo ta luy đặt tại M để xác định vị trí chân ta luy. Muốn vậy phải xác định được chênh cao giữa mép nền đường thiết kế và điểm M bằng cách dùng thước ngang đo dần từ tim đường ra. Khoảng cách ngang từ tim đường đến điểm M xác định theo công thức sau: B L n m(H h ) M 2  i H: Chiều cao đắp tại tim đường (m) Ti và hi: khoảng cách và chênh cao giữa điểm đầu và điểm sau trên đường tự nhiên ở các lần đo thứ i. Nếu điểm sau cao hơn điểm đầu thì hi lấy dấu âm và ngược lại. y L m  Ti 5
BÀI GIẢNG XDND Bn 1/m H T2 T3 h2 h1 3 T4 h T1 T5 h4 M h5 y LM * Đối với nền đường đào hoàn toàn: n Bn Lt= Br m  H : khi 2 độ dốc 1/m và 1/n cùng chiều (lấy dấu - ) n m 2 n Bn Lp= Br m  H :khi 2 độ dốc 1/m và 1/n ngược chiều (lấy dấu+) n m 2 Lt Lp 1/n 1/m H 1/m Br Bn/2 Bn/2 Br Br: bề rộng mặt trên của rảnh (m) K: hệ số mái dốc ta luy đào (nghịch đảo của độ dốc ta luy). * Nền đường có dạng vừa đào vừa đắp; phần nền đường đào tính như nền đường đào, phần nền đắp tính như nền đường đắp. Với chú ý là khi tính phần đắp mà ở tim đường là đào, hoặc khi tính phần đào mà ở tim đường là đắp thì H lấy dấu âm. Lt Lp 1/n 1/k Bn 1/m 6
BÀI GIẢNG XDND * Phương pháp lên khuôn đường: - Khi thi công bằng nhân lực: + Từ tim đường kéo thước vuông góc với tim đo ra bên trái đoạn Lt; bên phải đoạn Lp và đóng 2 cọc đánh dấu chân ta luy. B + Từ tim đường kéo thước vuông góc với tim đo ra mỗi bên đoạn h cắm 2 hai sào tiêu thẳng đứng đánh dấu bề rộng nền đường. + Đánh dấu cao độ hoàn công vai đường trên 2 sào tiêu, rồi dùng dây căng tại 2 điểm đánh dấu trên 2 sào tiêu với các cọc đánh dấu chân ta luy tạo thành khuôn đường. saìo tiãu 1/m coüc càng dáy - Khi thi công bằng máy: Không căng dây và cắm sào tiêu như trên được vì máy sẽ làm hỏng hết. Do đó phải đóng 2 sào tiêu 2 bên chân ta luy, cách chân ta luy 0,5m để làm cữ đánh dấu cao độ hoàn công vai đường. Phải bố trí giá mẫu áp vào ta luy để làm cữ độ dốc ta luy. cæî cao âäü thæåïc máùu 0,5 Tiết 1.3. CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG VÀ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG I. Các nguyên tắc chung thi công nền đường: 1. máy móc và nhân lực phải được sử dụng thuận lợi nhất, tiết kiệm nhưng phải đảm bảo tiến độ thi công, phát huy được tối da năng suất của máy, nhân lực. Phải có đủ diện tích thi công, đảm bảo máy móc và nhân lực làm việc được bình thường và an toàn. 2. Đảm bảo các loại đất có tính chất khác nhau đắp nền đường theo từng lớp khác nhau và đạt độ chặt yêu cầu. 3. Đảm bảo nền đường thoát nước dễ dàng trong quá trình thi công. Các công trình thoát nước như cống rãnh phải được ưu tiên thi công trước, trong quá trình đào đắp phải luôn đảm bảo độ dốc ngang và dốc dọc thoát nước, phải đào từ thấp đến cao. II. Các phương án thi công nền đào: 1. Phương án đào 1 lúc toàn bộ chiều rộng và chiều sâu nền đường: 7
BÀI GIẢNG XDND Khi đào sâu thì chia ra nhiều cấp để đào. Khi dùng máy để đào thì chiều cao mỗi bậc đảm bảo máy đào đầy gầu. Khi dùng nhân lực thì chiều cao mỗi bậc từ 1,5 - 2 m. Mỗi bậc có đường VC và thoát nước riêng. Theo hướng tim đường phải đào từ thấp đến cao để thoát nước. TRÀÕC DOÜC A âæåìng âen Hæåïng âaìo luäúng 1 luäúng 2 Hæåïng âaìo luäúng 3 âæåìng âoí A âæåìng âoí Tràõc ngang A-A Hæåïng âaìo Maïy 1 Maïy 2 Maïy 3 2. Phương án dào từng lớp theo chiều dọc: Chiều dày mỗi lớp đào khoảng 2030 cm, nếu cự ly vận chuyển ngắn ( H , L > 5m 8
BÀI GIẢNG XDND III. CÁC PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP (1T) 1. Xử lý nền đất trước khi đắp: Gọi iS là độ dốc ngang sườn núi (độ dốc ngang đường tự nhiên). Khi i s 20% sau khi xới và bóc lớp đất hữu cơ có thể đắp đất. Khi i s 20%  50% phải đánh cấp, nếu đánh cấp bằng nhân lực thì bề rộng mỗi cấp b=1m, nếu đánh cấp bằng máy móc thì bề rộng phụ thuộc vào phương tiện thi công. is b Khi i s 50% : có biện pháp tổ chức thi công riêng như làm tường chắn. is tæåìng chàõn 2. Xử lý khi dùng nhiều loại đất để đắp: Các loại đất khác nhau phải đắp theo từng lớp khác nhau, khi dùng đất thoát nước khó (sét) đắp phía dưới lớp đất thoát nước dễ (cát) thì làm độ dốc ngang ra ngoài tối thiểu là 4% để nước thấm xuống thoát ra được về 2 phía ta luy theo độ dốc. 4% Lớp đất khó thoát nước Nếu trên cùng 1 lớp cần phải thay đổi loại đất đắp thì xử lý vút xiên chỗ nối tiếp sao cho đất thoát nước tốt ở trên đất khó thoát nước như sau: 3. Các phương án thi công NĐ đắp: Phương án đắp từng lớp ngang là phương án tối ưu nhất vì đảm bảo ổn định chống trượt và đảm bảo độ chặt sau khi đầm nén. Chiều dày mỗi lớp 2030cm,đắp xong lớp nào đầm chặt ngay lớp đó trước khi đắp lớp tiếp theo. Phương án đắp từng lớp xiên được ứng dụng khi tuyến đường đi qua các vực sâu, địa hình dốc, vận chuyển khó khăn, không thể đắp lớp ngang được. Đắp đất lớp xiên nên dùng đất thoát nước tốt và đắp lấn ngang dần ra vực đến khi đạt chiều rộng nền đường . 9
BÀI GIẢNG XDND 6 5 4 3 20-30 cm 2 3 3 2 1 1 2 1 âàõp låïp xiãn âàõp häùn håüp âàõp låïp ngang Phương án đắp hỗn hợp: Các lớp dưới nguy hiểm, khó thi công đắp xiên, khi đã tạo được mặt bằng thì phía trên đắp từng lớp ngang. Phương pháp này thả thi và ưu điểm hơn đắp xiên. Phương án đắp đất trên cống : dùng nhân lực đắp và đầm nén từng lớp mỏng dày 15  20 cm từ dưới lên, 2 bên vào, cân xứng, chú ý tránh làm vỡ cống. Những lớp đất cao hơn đỉnh cống 0,5m, hoặc ngoài phạm vi 2 lần đường kính cống (2D) hai bên cống, có thể thi công bằng máy. thi cäng nãön âæåìng træåïc, thi cäng cäúng sau thi cäng cäúng træåïc, thi cäng nãön âæåìng sau 0,5m 2D 0,5m 8 9 7 1/1,5 7 8 5 6 5 6 1/1 120 0 120 0 3 4 3 4 1 2 1 2 30 cm 30 cm 2D 2D moïng âaï dàm moïng âaï dàm Phương án đắp đất ở đầu cầu: dùng nhân lực để đắp thành lớp mỏng dày 1520 cm và đầm nén trong phạm vi như hình dưới: L H + 2m mố H đắp đất thủ công 1/11/1,5 2 m CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG Tiết 2.1.THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG THỦ CÔNG I. Lấy đất ở thùng đấu để đắp nền đường : Trước khi đắp phải dẩy sạch cỏ, tùy theo loại đất mà chọn dụng cụ thích hợp. Đào thành từng lớp và VC sang ngang nền đường để đắp, đắp đất ở mép nền đường trước và đắp dần vào tim đường.mái taluy đắp theo hình thang, khi xong lấy xẻng bạt đi còn lại 3 cm để vỗ taluy cho chặt. 10
BÀI GIẢNG XDND Bn/2 3 cm 6 Thuìng âáúu 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 Nãön âæåìng II. Đào nền đường trên sườn dốc: Tùy theo tình hình cụ thể, có thể áp dụng một trong những phương pháp sau: 1. Phương pháp đào từng lớp ngang: Được ứng dụng với nền đường đào hoàn toàn, hay nữa đào nữa đắp, đào sâu trên 2 m, đào thành từng lớp, mỗi lớp dày 1 m, nếu đào để đắp thì chỗ đắp phải rẫy cỏ, đánh cấp, đắp theo lớp và đầm nén phải đạt độ chặt yêu cầu . 1 2 3 2. Phương pháp đào máng: 0 Ở những nơi địa hình có độ dốc iS = 30 - 60 , người ta dùng phương pháp đào máng để đất đào ra trôi theo mái dốc, đỡ công vận chuyển. Máng rộng 1 ÷ 1,5 m, chiều sâu mỗi lần đào 0,5 - 0,6 m , giữa 2 máng để 1 đường gờ chắn đất rộng 0,2 ÷ 0,3 m để vừa hứng đất đào ra rơi đúng nơi quy định, vừa làm giá đặt dụng cụ đứng đào, giá này sau hai bậc đào lại tháo đi, để giá khác. Cứ như vậy cho đến hết phần đào. Dáy an toaìn gåì âáút 0,5-0,6m 1-1,5m 0,2-0,3m a. Màût càõt ngang b. Màût âæïng 3. Phương pháp đào bẩy đất : Ở những nơi đất cứng, đất lẫn đá, mặt đào dốc, ở phái trên bằng : phương pháp đào là chia ra nhiều bậc và moi đất xung quanh, và đóng xà beng vào giữa cột đất, dùng dây thừng lôi ra làm cho cột đất đó đổ xuống, khoảng cách giữa các điểm đóng xà beng hay kích thước cột đất tùy theo loại đất mà quyết định, thông thường xà beng cách nhau 0,5 - 1,5 m , đóng sâu từ 0,3 - 1 m, dây thừng dùng loại có đường kính cỡ 16mm. Khi kéo: đầu trên buộc vào vật cố định như cây hoặc cọc để giữ xà beng, để khi đất đổ xà beng không rơi vào người ở dưới, đầu dưới 23 người kéo, 11
BÀI GIẢNG XDND mỗi lần kéo có thể làm đổ cột đất có thể tích 1,5m3. Phương pháp này có thể làm nâng cao năng suất lao động, nhưng cần chú ý an toàn lao động 4. Phương pháp đào hình tam giác: Phương pháp này thích hợp Ở những nơi có địa hình dốc tương đối thoải, nửa đào nửa đắp, chiều sâu đào không lớn. Với ô số lẻ dùng phương pháp đào máng, ô số chẵn dùng phương pháp bẩy đất. Trình tự đào xem hình: 4 2 5 3 1 5. Phương pháp đào hình bậc thang: Phương pháp này thích hợp với địa hình dốc trên 1:3, nữa đào, nữa đắp. Là phương pháp chia ra các phần đào thành các bậc có chiều cao không quá 0,8m, trên mỗi bậc ta đào xen kẽ, để đào các ô sau, có thể dùng xà beng bẫy đổ. 0,8m Âaìo træåïc 4 2 Âaìo sau 0,3-0,5m 5 3 1 0,5-0,8m 6.Phương pháp đào tuần tự : Phương pháp này thích hợp với nền nữa đào, nữa đắp, độ dốc mặt đất tự nhiên tương đối lớn. Đào theo trình tự như hình dưới, đất đào tự lăn xuống theo sườn dốc. Tiết kiệm được công vận chuyển đất. 1 5 2 8 6 3 9 7 4 III. Vận chuyển đất- đắp đất- đầm nén: 1. Vận chuyển đất: Có thể sử dụng phương pháp hất đất, gánh bộ , khiêng, xe cải tiến hay máng dốc. 12
BÀI GIẢNG XDND + Hất đất : L (cự ly vận chuyển) 50 m, + Xe cải tiến : L > 50 m, + Máng dốc : ở những nơi có độ dốc lớn. 2. Đắp đất : Đắp theo lớp mỏng dày 15 - 20 cm rồi đầm kỹ. 3. Đầm đất: a. Công cụ đầm nén : Đầm gang, đầm gỗ, đầm đá, con lăn bằng đá đẽo, đầm cải tiến, đầm cóc diezen. Đầm gang b. Cách đầm: 1 Vệt đầm sau chồng lên vệt đầm trước ít nhất là D 3 d/3 Tiết 2.2. THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Tiết 2.2.1. NGUYÊN TẮC CHỌN MÁY SỬ DỤNG MÁY XỚI TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG I. Khái niệm*: Các loại máy sử dụng trong xây dựng đường như: máy ủi, xúc chuyển, đào, san, xới Máy giải quyết các công việc chủ đạo có khối lượng lớn như: đào đất, vận chuyển, đắp gọi là máy chính. Máy giải quyết các công việc phụ có khối lượng nhỏ như: san rải, xới đất, lu lèn gọi là máy phụ. II. Nguyên tắc chọn máy*: (đầu tiên phải nói khái niệm) 1. Chọn máy chính trước, máy phụ sau trên cơ sở máy phụ phải đảm bảo phát huy tối đa năng suất của máy chính (máy phụ có thể làm việc gián đoạn còn máy chính phải làm việc liên tục). Thường chọn năng suất tổ hợp máy phụ lớn hơn hoặc bằng năng suất tổ hợp máy chính. Trong xây dựng nền đường, máy trực tiếp đào, đắp là máy chính. 2. Việc chọn máy phải xét một cách tổng hợp về: tính chất công trình, điều kiện thi công và máy móc thiết bị hiện có, phải đảm bảo kinh tế nhất. Ví dụ: - Chiều cao đào đắp 0,75m: có thể dùng máy san vận chuyển ngang. - Chiều cao đào đắp 1,5m: có thể dùng máy ủi vận chuyển ngang. - Nền đào sâu hơn 1,5m: có thể dùng máy đào (máy xúc) kết hợp ô tô vận chuyển. 13
BÀI GIẢNG XDND - Máy bánh xích phải làm việc ở địa hình có độ dốc tự nhiên 20% để đảm bảo an toàn. - Máy bánh lốp phải làm việc ở địa hình có độ dốc 10%. - Nếu độ dốc không đảm bảo máy làm việc an toàn (>20%)thì trước khi bố trí máy làm việc, phải dùng nhân lực đào đất hạ bớt độ dốc, tạo diện thi công rộng 34m để máy làm việc an toàn. 3. Chọn loại máy có nhiều công năng, khi lắp bộ phận phụ vào lại có thêm công năng mới. Ví dụ: máy đào có thể đào đất, cẩu lắp ống cống, đóng nhổ cọc, bạt, gọt, vỗ mái ta luy, tát nước. III. Nguyên tắc sử dụng máy*: (đầu tiên phải nói khái niệm) * Khi sử dụng máy phải tìm biện pháp nâng cao năng suất của máy để máy làm việc với năng suất cao nhất: - Năng suất của máy xác định theo công thức: T.K Q N t (m 3/ca) hoặc (m2/ca) t Trong đó: T: thời gian làm việc trong 1 ca: (7 giờ) Kt: hệ số sử dụng thời gian. Q: khối lượng công việc hoàn thành trong 1 chu kỳ làm việc (m3) hoặc (m2) t: thời gian 1 chu kỳ (1 vòng) làm việc của máy (giờ) - Như vậy muốn nâng cao năng suất máy cần phải: + Tăng khối lượng trong 1 chu kỳ. + Rút ngắn đến mức tối thiểu thời gian làm việc trong 1 chu kỳ. + Tăng hệ số sử dụng thời gian. * Có 2 loại máy thi công nền đường: + Loại làm việc có tính chu kỳ: các công việc đào đắp, vận chuyển đất được tiến hành tách rời và nối tiếp nhau. Ví dụ: máy đào, máy xúc chuyển, máy ủi thường. + Loại làm việc có tính liên tục: các thao tác trên được tiến hành một cách đồng thời và liên tục. Ví dụ: máy san, máy ủi vạn năng. - Điều kiện cơ bản để sử dụng hợp lý các loại máy làm việc có tính chu kỳ: + Rút ngắn thời gian xúc đất. + Tốc độ hợp lý để tận dụng hết sức máy. + Tận dụng hết tải trọng của máy trong 1 chu kỳ. - Đối với máy làm việc liên tục: tăng khối lượng đào trong 1 đơn vị thời gian như nối dài lưỡi san, có tốc độ hợp lý. * Ngoài ra, để máy đảm bảo hoạt động có năng suất cao, phải: + Kiểm tra bảo dưỡng kỹ thuật tốt trước khi làm việc. + Chuẩn bị tốt: nơi làm việc, phương án thi công hợp lý. + Thợ lái lành nghề và có kỹ thuật cao. + Tận dụng hết thời gian làm việc. IV. Sử dụng máy xới trong xây dựng nền đường: (KQ) - Đối với đất cứng, đất lẫn đá sỏi, lẫn rễ cây, máy làm đất đào khó khăn, có khi không đào được, năng suất rất thấp, cho nên để nâng cao năng suất của máy, cần phải dùng máy xới xới tơi đất trước khi máy làm đất bắt đầu làm việc. Tùy từng loại máy mà có yêu cầu mức độ xới khác nhau. Đối với máy san yêu cầu xới lên toàn bộ, đối với máy ủi thì yêu cầu thấp hơn, có khi không cần xới cũng được . 14
BÀI GIẢNG XDND - Chiều sâu 1 lớp xới thường từ 0,15 - 0,50m, có thể xác định bằng phương pháp thí nghiệm, cũng có thể tính theo công thức sau: F f.g h (m) bK Trong đó: h: Chiều sâu 1 lớp xới đất, (m) F: Sức kéo của ,máy kéo, (kG) f : Hệ số ma sát của sắt đối với đất, (kG/t) g: Trọng lượng máy xới, (t) b: Chiều rộng xới đất, (m) K: hệ số lực cản của đất: (kG/m2), đối với đất sét cứng K = 8.000 kG/m2. - Máy xới thường được đùng đối với các loại đất cấp III và IV trở lên. - Năng suất của máy xới có thể tính theo công thức sau: T.h.B.L.K  N t (m 3/ca) 1 t .n 1000v Trong đó: T: Số giờ làm việc trong một ca. L: Chiều dài đoạn xới, (m). h: Chiều sâu xới đất (m). B: Chiều rộng xới của một lần chạy (m). Kt: Hệ số sử dụng thời gian. : Hệ số giảm của năng suất đo phải cạo đất dính ở răng máy xới. v: Tốc độ chạy của máy (km/h). t: Thời gian của một lần quay đầu. n: Số lần xới cần thiết trên 1 điểm . Tiết 2.2.2. SỬ DỤNG MÁY ỦI TRONG XÂY DỰNG N ỀN ĐƯỜNG I. Phân loại*: 1.Dựa vào kích thước lưỡi ủi : 3 loại - Máy ủi nhỏ : chiều dài lưỡi ủi Ll.uíi 1,7  2m , lắp trên máy kéo 25÷50 mã lực. - Máy ủi loại vừa : Ll.uíi 2  3,2m , lắp trên máy kéo 50÷100 mã lực. - Máy ủi lớn : Ll.uíi 3,2  4,5m , lắp trên máy kéo ≥ 100÷150 mã lực. 15
BÀI GIẢNG XDND 2.Dựa vào phương thức cố định lưỡi ủi : 2 loại - Máy ủi loại thường : lưỡi ủi không đặt chéo và nghiêng được. - Máy ủi vạn năng : lưỡi ủi đặt chéo 60-650 và đặt nghiêng 100. 3. Dựa vào cấu tạo của bộ phận di động : 2 loại - Loại máy ủi bánh xích. - Loại máy ủi bánh lốp. 4. Dựa vào hình thức điều khiển : 2 loại - Loại điều khiển bằng dây cáp. - Loại điều khiển bằng thuỷ lực. II. Phạm vi sử dụng*: + Lấy đất từ thùng đấu vận chuyển ngang đắp nền đường cao không quá 1,5 m; tối đa không quá 3m với cự ly nhỏ hơn 50 m. + Đào đất ở nền đường đào vận chuyển dọc đến đắp nền đắp với cự ly không quá 100 m. + Đào nền đường hình chữ L trên sườn dốc. + Ngoài ra có thể làm đường tạm, rẫy cỏ, đấnh cấp, nhổ rễ cây, san đất, lấp hố móng, đào khuôn áo đường , tăng sức kéo cho máy xúc chuyển, thu dọn vật liệu, cứu máy bị lầy, và có thể phối hợp làm việc với máy đào, xe vận chuyển. III. Các thao tác cơ bản của máy ủi: 1.Xén (đào) đất*: - Xén đất theo lớp mỏng: (Khi dùng máy ủi D - 271 , thể tích đào 2m3) L = 6-8m 8-10cm + Thao tác: đầu tiên lưỡi ủi cắm sâu vào đất với độ sâu 810 cm, rồi cho máy tiến về phía trước 68m cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. + Tận dụng được 50% công suất máy. + Áp dụng trong trường hợp đào đất cứng, đặc biệt là trên đoạn dốc để tận dụng thế xuống dốc. + Thời gian đào khoảng 20s. - Đào đất theo hình thang lệch (nêm): L=3-4m 20-30cm + Thao tác: đầu tiên lưỡi ủi cắm sâu vào đất với độ sâu tối đa 2030 cm, rồi nâng dần lên đồng thời tiến dần về phía trước 34 m cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. + Tận dụng được tới 100% công suất máy. + Áp dụng trong trường hợp đào đất xốp, mềm. + Thời gian đào khoảng 5s. 16
BÀI GIẢNG XDND - Đào đất theo hình răng cưa: L = 5-7m 8-10cm 10-14cm 12-16cm + Thao tác: cắm lưỡi ủi xuống sâu 1216 cm, cho máy tiến về phía trước, tiếp tục cắm lưỡi ủi xuống 1014 cm, cho máy tiến về phía trước, tiếp tục cắm lưỡi ủi xuống 810 cm, cho máy tiến về phía trước cho đến khi đất đầy trước lưỡi ủi. + Tận dụng được 95-100% công suất máy. + Áp dụng trong điều kiện địa hình ở mức trung gian. + Thời gian đào khoảng 15s. Khi xuống dốc xén đất, năng suất tăng lên rất nhiều, nên khi chọn phương án xén đất cần đặc biệt chú trọng điểm này. Theo thí nghiệm khi xuống dốc 20% xén đất, thì năng suất đạt 172% . Độ dốc càng lớn, năng suất xén càng cao, nhưng theo kinh nghiệm nếu độ dốc lớn hơn 150 thì máy lùi lại khó khăn, thời gian làm việc trong một chu kỳ tăng, do đó mà năng suất lại giảm. * Thể tích đất đào nguyên dạng trước lưỡi ủi sau mỗi chu kỳ khi bắt đầu vận chuyển (m3). L.H 2K Q tt (m 3 ) 2.K r .tg Trong đó: + L: Chiều dài lưỡi ủi (m). + H: Chiều cao lưỡi ủi (m). + : Góc nội ma sát của đất, phụ thuộc vào trạng thái của đất (tra bảng). + Kr: Hệ số rời rạc của đất (tra bảng). + Ktt=1-(0,005+4.Lc): Hệ số tổn thất đất khi vận chuyển, phụ thuộc vào cự ly vận chuyển, vào khoảng 0,7÷0,95. Với Lc là cự li vận chuyển đất (km) 2. Vận chuyển đất: - Khi vận chuyển đất thường rơi vãi sang hai bên hay lọt xuống dưới, cự ly càng xa, lượng đất rơi vãi càng nhiều, năng suất sẽ càng thấp. Do vậy cự ly vận chuyển của máy ủi thường quy định không quá l00m. - Để nâng cao năng suất, có thể dùng những biện pháp sau: + Đặt lưỡi ủi sâu dưới mặt đất 0,5 - 2cm để tránh đất lọt xuống dưới + Lắp tấm chắn ở hai bên lưỡi ủi để giảm đất rơi vãi sang hai bên + Sử dụng hai hay ba máy ủi song song chuyển đất. (2 lưỡi ủi cách nhau : 0,2÷0,5m). Khi dùng hai máy ủi chuyển đất, khối lượng vận chuyển tăng được 15÷ 30%, khi sử dụng ba máy ủi, thì khối lượng vận chuyển tăng được 30 ÷ 50%. + Khi đào, tạo thành các bờ để giữ đất. Chiều rộng bờ thường 0,5 ÷ l,0m, chiều cao bờ thường không lớn l/2 chiều cao lưỡi ủi để đảm bảo sao cho thể tích của một bờ đất bằng thể tích một lần đào. Theo cách này khối lượng vận chuyển tăng được l0 ÷ 30%. 3.Rải đất và san đất: Khi rải đất và san đất có thế tiến hành theo hai cách: 17
BÀI GIẢNG XDND - Máy ủi tiến lên phía trước đồng thời nâng lưỡi ủi lúc đó đất được rải theo từng lớp. - Khi chuyển đất tới nơi đổ đất, máy dừng lại rồi nâng cao lưỡi ủi, sau đó cho máy tiến về phía trước 1 - l,5m rồi hạ lưỡi ủi xuống và lùi lại, đất được san đều. Theo cách rải này đất được ép chặt một phần do lưỡi ủi đè lên và giảm được khối lượng công tác lu lèn sau này. IV. Các phương pháp đào đắp nền đường bằng máy ủi: 1. Lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường: - Máy ủi thường lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường cao l,0 ÷ l,5m. Máy ủi chỉ có thể leo dốc tối đa 1/3. + Nếu chiều cao nền đường nhỏ hơn 0,75m: bố trí thùng đấu cả hai bên có chiều rộng 5÷7m (bằng chiều dài đào đất của của máy ủi) và chiều sâu độ 0,7m. 1/3 10 9 7 8 4 6 5 2 3 4 2 3 1 7 8 >2m 1 6 5 1/3 tràõc ngang nãön âæåìng 10 9 thuìng âáúu 1 thuìng âáúu 2 + Nếu nền đường cao hơn 0,75m, để đảm bảo thoát nước tốt, không nên đào quá sâu, cần phải mở rộng thùng đấu, khi chiều rộng thùng đấu vượt quá 15m, thì nên tiến hành phương pháp phân đoạn đào đất, đào phần giáp nền đường trước rồi tiến dần ra phía ngoài để tạo độ dốc nghiêng thuận lợi cho việc đào những lần sau. Ưu tiên đào thùng đấu ở phía cao để máy ủi xuống dốc đẩy đất dễ dàng, tăng năng suất. - ?Khi lấy đất từ thùng đấu đắp nền đường có thể tiến hành theo hai cách: + Đắp đất theo từng lớp: Trước hết máy ủi chạy dọc vạch rõ phạm vi đắp nền đường để làm mốc. Sau đó máy chạy sang phía thùng đấu, đào theo sơ đồ hình sau: 5 6 4 3 2 1 1 2 3 1/3 4 5 6 Mỗi lớp rải dày 0,2 ÷ 0,3m khống chế bằng khe hở giữa lưỡi ủi và mặt đất, rải xong máy ủi tiến lền phía trước l,5 ÷ 2,0m để lợi dụng bánh xích lèn ép lớp đất vừa rải xong. Đắp xong được một lớp, máy ủi chạy sang đoạn khác, máy lu đến đầm lèn ở đoạn này. (Nếu dùng bản thân máy ủi đế đầm thì sau khi rải được một lớp trên một đoạn dài tối thiều là 20m sẽ cho máy ủi chạy dọc 3÷5 lượt để đầm sau đó lại tiếp tục đắp phần trên). Đắp nền đường xong, đất còn lại ở thềm đường có thể dùng máy ủi chạy dọc ở thềm đường san bằng, bảo đảm độ dốc dọc và dốc ngang để thoát nước ở 18
BÀI GIẢNG XDND thềm, sau đó dùng máy ủi tu sửa thùng đấu theo yêu cầu cần thiết để đảm bảo thoát nước tốt. + Đắp theo từng đống: Theo phương pháp này có thể đố thành từng đống ép chặt với nhau rồi tiến hành san bằng và lèn ép. Chiều dày mỗi lớp quyết định ở lượng đất của mỗi lần đổ và độ ép chặt của mỗi đống, thường bằng 0,7÷1m. Vì mỗi lớp đầm tương đối dày, nên chỉ thích hợp với đất đắp thuộc loại cát vì với cát, máy đầm có khả năng đầm được chiều dày lớn. So với phương pháp trên, phương pháp này tiết kiệm được thời gian san đất, và giữ được độ ẩm đất tốt hơn, nhưng nếu dùng đất sét đắp, thì chất lượng đầm lèn kém, không nên dùng. * Chú ý :(kq) Khi đánh bậc cấp thì máy ủi thường chạy dọc đường, đặt chéo lưỡi ủi đẩy đất sang ngang, tiến hành từ bậc dưới đến bậc trên, có thể tiến hành theo hai cách : - Máy ủi đào xong một bậc, thì đắp đất ngay, cao tới bậc đó. Sau khi đánh cấp xong, thì về cơ bản nền đường cũng được đắp xong. - Máy ủi đào xong bậc một, chuyển lên đào bậc hai và cứ như vậy tới bậc cuối cùng sau đó mới tiến hành đắp nền đường. 2. Đào nền đường: a. Đào và vận chuyển ngang đổ đi: - Đối với nền đường đào hình chữ U, nếu chiều sâu đào không lớn ( 1,5m), thì có thể dùng máy ủi đào và vận chuyển ngang đổ bỏ tại vị trí cách mép ta luy nền đào tối thiểu 5m, cách thi công gần giống như phương pháp đào đất từ thùng đấu đắp nền đường. 1/3 âáút boí 1/3 âäø liãn tuûc âáút boí > 5m 1/3 1/3 i > 5m âäø caïch quaíng i: âäü däúc ta luy thiãút kãú tràõc ngang nãön âæåìng - Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất không lớn, thì nên đổ đất sang cả hai bên để giảm cự ly vận chuyển. Nếu độ dốc nghiêng của mặt đất tương đối lớn, thì nên đổ đất về phía thấp để máy xuống dốc đẩy đất dễ dàng, tăng năng suất. Khi đổ ở phía cao thì phải đổ liên tục để ngăn nước, khi đổ ở phía thấp thì phải đổ ngắt quãng để thoát nước. Để đổ đất dễ dàng cứ 50÷60m lại đào phá ta luy một lối ra để đẩy đất ra ngoài. Làm lối ra như vậy tuy có tăng khối lượng đất đào, nhưng máy không phải ủi đất lên dốc, đồng thời có lợi cho việc thoát nước trong thi công cũng như trong khai thác đường sau này. b. Đào và vận chuyển dọc: 19
BÀI GIẢNG XDND - Dùng máy ủi đào đất ở nền đường vận chuyển dọc đổ đất ra ngoài ở hai đầu nền đào hoặc lợi dụng để đắp nền đường . - Do vận chuyển dọc lợi dụng được độ dốc lúc ủi đất xuống, nên năng suất tương đối cao. Nếu chiều dài nền đào trong phạm vi l00m thì thường dùng máy ủi thi công theo phương pháp này. Nền đào 3 Trắc dọc 2 1 Nền đắp 3 2 1 c. Thi công nền đường trên sườn dốc: - Mặt cắt ngang thiết kế nền đường trên sườn dốc thường là mặt cắt ngang đào hình chữ L hay nửa đào nửa đắp do đó, máy ủi thi công nền đào trên sườn dốc thuận tiện hơn các máy khác nên nó thường đóng vai trò máy chủ đạo . - Để thi công trên sườn dốc có thể sử dụng máy ủi thường hay máy ủi vạn năng. Máy ủi vạn năng có ưu điểm hơn vì có thể vừa đào vừa chuyến đất sang ngang. - Khi thi công nền đào trên sườn dốc, thì thường đặt chéo lưỡi ủi để máy chạy dọc và chuyển đất ngang về phía cuối dốc. Trước hết phải làm đường cho máy leo tới đỉnh của nền đào rồi tiến hành đào từng bậc trên toàn chiều dài của đoạn thi công. Chiều rộng của đoạn phải đảm bảo máy làm việc an toàn và trong trạng thái bình thường. Trắc ngang bçnh âäö V. Tính năng suất máy ủi và biện pháp nâng cao năng suất: 1.Năng suất của máy ủi khi xén và vận chuyển đất: T.K t 3 N .Q.K d (m /ca) t.K r Trong đó: T: Thời gian làm việc trong một ca (7 giờ). 20
BÀI GIẢNG XDND Kt: Hệ số sử dụng thời gian (0,72-0,75). Q: thể tích đất chặt trước lưỡi ủi khi bắt đầu vận chuyển (m3). L.H 2K Q tt (m 3 ) 2.K r .tg Trong đó: + L: Chiều dài lưỡi ủi (m). + H: Chiều cao lưỡi ủi (m). + : Góc nội ma sát của đất, phụ thuộc vào trạng thái của đất (tra bảng). + Kr: Hệ số rời rạc của đất (tra bảng). + Ktt=1-(0,005+4.Lc): Hệ số tổn thất đất khi vận chuyển, phụ thuộc vào cự ly vận chuyển, vào khoảng 0,7÷0,95. Với Lc là cự li vận chuyển đất (km) Kd: Hệ số ảnh hưởng của độ dốc (tra bảng rồi chia cho 100). t: thời gian làm việc của một chu kỳ (phút). Lx Lc Lt t 2tq 2th td vx vc vt Trong đó: Q Lx: Chiều dài xén đất (km): L x 1000  L  h L: Chiều dài lưỡi ủi (m) h: chiều sâu xén đất bình quân (m) vx: Tốc độ xén đất (km/giờ) Lc: Chiều dài chuyển và rải đất (km) vc: Tốc độ chuyển đất (km/giờ). Lt: Chiều dài lùi lại (km), Lt= Lx + Lc vt: Tốc độ lùi lại (km/giờ) tq: Thời gian quay đầu chuyển hướng (giờ) th: Thời gian nâng hạ lưỡi ủi (giờ) td: Thời gian đổi số (giờ) 2. ?Năng suất san đất có thể tính theo công thức sau: 60.T.K N t .F (m2/ca) t Trong đó: F - Diện tích san được trong một chu kỳ (m2) F=(L-b).Ls b: bề rộng chồng nhau giữa hai vệt san kế cận (m). Ls: chiều dài 1 đoạn san rải (m) T, Kt, t - ý nghĩa giống như trên L t s  m (phút) Vs Vs: tốc độ di chuyển khi san (m/phút) m: số lượt san đi san lại trên 1 lối (lượt/điểm) 3.Để nâng cao năng suất làm việc của máy cần chú ý mấy điểm sau: + Tăng khối lượng đất trước lưỡi ủi Q: bằng cách giảm lượng rơi vãi đất dọc đường khi chuyển đất, tăng chiều cao lưỡi ủi, lợi dụng xuống dốc đẩy đất. + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian kt . 21
BÀI GIẢNG XDND + Giảm thời gian chu kỳ làm việc của máy: có thể lắp thêm các răng xới, khi máy lùi lại thì có thể làm tơi xốp đất. Tiết 2.2.3. SỬ DỤNG MÁY XÚC CHUYỂN XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG I. Phân loại và phạm vi sử dụng: 1.?Phân loại: a.Theo khả năng chuyển động : 2 loại - Xúc chuyển tự hành. - Xúc chuyển kéo theo. b.Theo hệ thống điều khiển : 2 loại - Điều khiển bằng thuỷ lực. - Điều khiển bằng dây cáp. c. Dựa vào phương thức đổ đất : 3 loại - Đổ tự do - Đổ cưỡng bức. 22
BÀI GIẢNG XDND - Nửa cưỡng bức 2.Phạm vi sử dụng: + Lấy đất từ thùng đấu đắp lên nền đường cao hơn 1,5 m + Lấy đất từ nền đào vận chuyển dọc sang đắp nền đắp với cự ly xa >100m. Với loại máy nhỏ thì cự ly vận chuyển < 300m. II. ?Các thao tác cơ bản của máy xúc chuyển: 1.Xén đất: + Đào theo lớp mỏng có thể xén ở đất cứng mà không cần xới trước. 20 - 25 m S S 8 - 10 cm S S + Đào theo hình nêm : nơi có địa chất á sét , á cát 12 - 15 m S S S 25 cm S S S + Đào theo hình răng cưa 15 - 20 m S S S S Áp dụng đối với đất khô và đất sét đã xới trước, khi đào dao cắm xuống đất rồi lại nâng 3-4 lần, lần sau nâng hơn lần trước. Chiều dài xén đất theo hình nêm có thể xác định theo công thức sau : 2V Lx K r .b.h Trong âoï : Lx (m) : chiãöu daìi âaìo âáút V (m3 ) : Dung têch thuìng maïy K r : Hãû säú råìi raûc cuía âáút trong thuìng maïy b (m) : Chiãöu räüng âaìo h (m) : chiãöu sáu âaìo + Đào theo hình răng lược. + Đào theo hình bàn cờ. 23
BÀI GIẢNG XDND §µo kiÓu bµn cê §µo kiÓu r¨ng lîc 6 1 1 2 3 4 4 5 6 7 2 1 2 3 5 4 5 6 8 3 1 2 3 2. Vận chuyển đất. Khi đã chứa đầy đất, thùng cạp được nâng lên. Khi vận chuyển đất nên chạy với tốc độ lớn, độ dốc dọc không quá 10%, bán kính quay vòng tối thiểu là 4 m. 3. Đổ đất. Khi đổ đất có thể tiến hành theo hai cách: - Đổ thành đống: dùng để đắp đầu cầu, cống hay đắp nền đường qua vùng lầy. Đất đổ thành đống, rồi dùng máy ủi san ra. - Đổ thành từng lớp: khi đổ thành từng lớp cũng có thể tiến hành đổ dọc hay đổ ngang đối với trục đường. + Đổ ngang thường áp dụng đối với nền đường rộng hơn chiều dài đổ đất và đất đắp lấy từ thùng đấu ở hai bên, cũng có khi áp dụng để đắp đầu cầu, cống vì bị hạn chế bởi địa hình. + Đổ dọc thường áp dụng khi lấy đất theo hướng dọc từ nền đào hay thùng đấu. Khi đổ dọc phải đổ đất từ hai bên mép vào giữa đồng thời chú ý đến đường chạy của máy để tận dụng lèn ép. 4.Quay lại: nên tăng tốc độ. III. ?Phương pháp đào đắp nền đường bằng máy xúc chuyển: 1. Phương pháp đắp nền: - Khi đắp nền đường bằng máy xúc chuyển thường chia nền đường thành từng đoạn và tiến hành đắp lần lượt hết đoạn này sang đoạn kia, phần nối giữa các đoạn tiến hành đắp sau - Trường hợp nền đường cao thì chia thành nhiều lớp để đắp. II I I I I - Khi đắp, cố thể tiến hành theo hai cách: + Đắp từng đoạn nhất định: Đất được đắp từng lớp lên cao dần ở hai đầu đoạn có đường ngang để máy lên xuống. Cách đắp này đảm bảo công tác đầm nén tốt, nhưng không lợi dụng được máy xuống đổ đất, thường dùng để đắp nền đường cao dưới 2m và đắp nơi có diện tích lớn. + Đắp kéo dài dần dần: Theo cách này đất được đắp kéo dài theo trục và nền đường được nâng lên dần .Dùng cách đắp này có thể lợi dụng xuống dốc đổ đất. Phương pháp đắp này thường được áp dụng ở nơi địa hình dốc về một phía, có thể từ phía cao đắp dần sang phía thấp. 2. Khi lấy đất thùng đấu đắp nền đường: máy xúc chuyển có thể chạy theo nhiều kiểu tuỳ thuộc vào địa hình, tính năng máy, cự ly vận chuyển để đảm bảo năng suất làm việc cao nhất. 24
BÀI GIẢNG XDND NÂ TÂ TÂ TÂ NÂ tràõc ngang âaìo âaìo âàõp âaìo âàõp âaìo âàõp Bçnh âäö âaìo âaìo âàõp âàõp âaìo âaìo elip xoàõn äúc âàõp âaìo âàõp âaìo âaìo säú 8 âàõp chæî chi + Chạy theo đường elíp: Dạng đường chạy này thích hợp với chiều cao nền đắp dưới l,0 - 1,5 m, chiều dài đoạn thi công 50 - l00m. Số lần quay đầu nhiều nên tốn thời gian. + Chạy theo hình số 8: Số lần quay đầu ít nên rút ngắn được thời gian. + Chạy theo hình xoắn ốc: + Chạy theo kiểu hình chữ chi: Áp dụng được với điều kiện địa hình bằng phẳng, đoạn thi công dài. 3. Lấy đất nền đào vận chuyển dọc đắp nền đắp bằng máy xúc chuyển: - Máy xúc chuyển được dùng nhiều để thi công trên những đoạn đường mà nền đào, đắp xen kẽ nhau. Khi đào nền đường không sâu (dưới 3m) và vận chuyển dọc đắp nền đường hay đổ vào đống đất bỏ với cự ly không quá 100÷150m, thì dùng máy xúc chuyển làm máy thi công chính. - Trong điều kiện công tác đó máy xúc chuyển có nhiều ưu điểm hơn so với máy đào ở chỗ nó có thể độc lập làm được hoàn toàn cả một chu kỳ công tác : + Xúc chuyển đất + Đổ đất + Đầm lèn sơ bộ đất. - Ngoài ra máy xúc chuyển rất cơ động, di chuyển nhanh từ nơi này sang nơi khác, bước vào thi công nhanh chóng, tận dụng được thời gian, không cần phải chờ đợi xe vận chuyển. - Trước khi đào, cần phải rẫy cỏ trên mặt đất bằng máy xúc chuyển. Những lớp cỏ này có thể dùng để gia cố ta luy sau này. - Sau đó, chuẩn bị đường vận chuyển cho máy xúc chuyển làm việc theo yêu cầu như trước đã trình bày (thường do máy ủi làm). - Đào đất và vận chuyển sang đắp ở phần nền đường đắp. Khi lấy đất từ nền đào, đắp nền đường, máy phải tiến hành đào, đắp và chạy theo hướng dọc và có thể tiến hành theo nhiều phương án : + Từ một đoạn đào, đắp cho một đoạn đắp: Đào Đắp 25
BÀI GIẢNG XDND + Từ hai đoạn đào, đắp cho một đoạn đắp ở giữa: Đào Đào Đắp + Từ một đoạn đào, đắp cho hai đoạn đắp: Đắp Đào Đắp IV.Tính năng suất máy xúc chuyển và biện pháp nâng cao năng suất: 1. Năng suất của máy xúc chuyển có thể tính theo công thức sau: T.K T 3 N .Q K c (m /ca) tK r Trong đó: T: Thời gian làm việc trong một ca (7 giờ) KT: Hệ số sử dụng thời gian (Kt = 0,8 0,9) Q: Dung tích thùng (m3) Kc: Hệ số chứa đầy thùng (Kc = 0,8  l,0) Kr: Hệ số rời rạc của đất t : Thời gian của một chu kỳ làm việc của máy (ph) L L L L 2 t t t x d c l q d (giờ) 1000.v x 1000.v d 1000.v c 1000.v l 60 Trong đó: + Lx: Chiều dài xén đất (m) + Ld: Chiều dài đổ đất(m) + Lc: Chiều dài chuyển đất (m) + Ll: Chiều dài quay lại(m) + vx: Tốc độ xén đất (km/h) + vc: Tốc độ chuyển đất (km/h) 26
BÀI GIẢNG XDND + vl: Tốc độ quay lại (km/h) + tđ: Thời gian đổi số: tđ =0,4  0,5 phút + tq: Thời gian quay đầu: tq =0,3 phút 2. Biện pháp để nâng cao năng suất làm việc của máy xúc chuyển: + Giảm thời gian 1 chu kỳ làm việc của máy bằng các biện pháp sau: xới đất trước, chọn phương án đào hợp lý, chuẩn bị tốt đường vận chuyển, đảm bảo máy làm việc trong điều kiện tốt nhất. + Tăng hệ số chứa đầy thùng cạp: có thể xới đất trước, chọn phương án chọn đào đất hợp lý, thường xuyên làm sạch thùng cạp. + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian: đảm bảo chế độ bảo dưỡng máy tốt, cung cấp nhiên liệu kịp thời, làm tốt công tác chuẩn bị, tránh hiện tượng các công việc dẫm đạp lẫn nhau. Tiết 2.2.4. SỬ DỤNG MÁY ĐÀO (MÁY XÚC) XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG I. Phân loại: 1. Phân theo số gầu: 1 gầu, nhiều gầu Máy đào một gầu có tính chất chu kỳ, nhiều gầu có tính chất liên tục, có năng suất cao, thích hợp với đất mềm. 2.Phân theo dung tích gầu : 0,25 ; 0,5 ; 1; 1,5; 2; 3; 5 m3 3. Phân loại theo cấu tạo : Máy đào gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm, gầu bào đất. Gàu nghịch: đào đất thấp hơn máy; Gàu thuận: đào cao hơn máy 4. Phân loại theo bộ phận di động : Máy xúc bánh xích, bánh lốp, đi trên ray. II.Thi công bằng máy đào gầu thuận: 1.Chọn phương thức và bố trí luống đào: a. Phương thức đào : có 2 phương thức. - Đào đổ ngang: máy đào quay một góc 60900 để đổ đất - Đào đổ chính diện: máy đào quay một góc lớn (1800)về phía sau để đổ đất b. Khi bố trí luống đào: phải tuận theo nguyên tắc sau : 27
BÀI GIẢNG XDND TRÀÕC DOÜC Tràõc ngang A-A Hæåïng âaìo A âæåìng âen Hæåïng âaìo luäúng 1 luäúng 2 Hæåïng âaìo Maïy 1 luäúng 3 Maïy 2 Maïy 3 âæåìng âoí A âæåìng âoí - Số luống đào phải ít nhất, nếu dùng đường ray để vận chuyển thì số lần di chuyển đường ray phải ít nhất. - Mỗi luống đào phải có diện tích đủ cho máy làm việc thuận lợi, phát huy được năng suất của máy. - Khối lượng đất mà máy không đào được phải ít nhất, khối lượng này chiếm từ 8÷10%. - Mỗi luống đào phải thiết kế thoát nước, hướng xuống dốc của luống đào phải ngược với hướng tiến của máy. - Chiều cao của 1 luống đào không được quá bé để đảm bảo máy xúc đầy gàu. - Chiều cao của 1 luống đào không được quá lớn để đảm bảo an toàn, không gây sụt lở đất đá, nằm trong tầm với của máy, đảm bảo khi đổ đất vào thùng xe vận chuyển thì tĩnh không giữa gàu và đỉnh thùng xe 0,5m. 2.Tổ chức vận chuyển đất: Có thể vận chuyển bằng ôtô , xe goòng, băng chuyền. a.Tính số lượng xe cần thiết cho 1 máy đào: Phải dựa trên điều kiện phát huy tối đa năng suất làm việc của máy đào. Có thể tính số lượng xe vận chuyển từ mối quan hệ sau: T  K x  n T  Kâ số chuyến xe cho 1 máy đào trong 1 ca = t x tâ   Rút ra công thức tính số lượng xe vận chuyển cần thiết cho 1 máy đào: K  t n â x   K x  t â Khi tính ra số xe n thì làm tròn lên thành số nguyên lớn hơn là: n' n; T : Số giờ làm việc trong một ca; K x : Hệ số sử dụng thời gian của xe vận chuyển, thường lấy bằng 0,9; t x : Thời gian của một chu kỳ vận chuyển đất của xe vận chuyển (giờ); L L t x =tb td 2 tq ( ) (giờ) V1 V2 tb=tđ.: thời gian bốc đất lên đầy xe (giờ) td: thời gian đổ đất ra khỏi xe (giờ) tq: thời gian 1 lần quay đầu xe (giờ) L: cự ly vận chuyển (km) V1: vận tốc xe khi vận chuyển đất (km/h) V2: vận tốc xe khi quay lại (không có đất) (km/h) K â : Hệ số sử dụng thời gian của máy đào, thường lấy bằng 0,75; t â : Thời gian của một chu kỳ đào và đổ đất đất (được 1 gàu) của máy đào, thường lấy bằng 15 ÷ 20 giây (đổi ra giờ); 28
BÀI GIẢNG XDND K Q Q  K r µ - Số gầu đổ đầy được một thùng xe,   Vg  K cg Q - Sức tải trọng của xe, (tấn); Kq: hệ số sử dụng tải trọng (Kq 1). K r - Hệ số rời rạc của đất;  - Dung trọng của đất, (tấn/m3); 3 Vg - Dung tích gầu, (m ); K cg - Hệ số chứa đầy gầu. µ được làm tròn lên số nguyên sao cho không quá tải.   K cg Vg  Q’.KQ= Q K r K V Hoặc:  cx x Vg  K cg Cần phải kiểm tra lại theo dung tích thùng xe Vx để chọn số gầu hợp lý: µ.Vg  K cg Vx. b. Qui hoạch đường vận chuyển. Khi vạch tuyến đường vận chuyển và chọn nơi lấy đất nên tranh thủ để xe chạy xuống dốc khi chở đất, lên dốc khi chạy không. Phải đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật của đường vận chuyển: Mặt đường 4,0m cho đường một làn xe; 8m cho đường 2 làn xe, mặt đường phải tương đối bằng phẳng; độ dốc dọc lớn nhất 12%, cá biệt có thể đến 15%; bán kính đường vòng không được nhỏ hơn 10m. c. Năng suất 1 xe vận chuyển: T.K .Q.K  K P x Q r m3/ca t x  γ T.K .V .K hoặc: P x x cx m3/ca t x 3. Các phương pháp đào đắp nền đường Khi thi công nền đường chữ L, cự ly vận chuyển ngắn, sườn núi dốc ngang lớn, thì có thể cho máy đào đổ đất trực tiếp ra ngoài nền đường, hoặc đổ đất ngang sang nửa đắp của nền đường nửa đào nửa đắp, hoặc đổ đất thành từng đống rồi cho máy ủi san đất ra hoặc đẩy đất đổ ra ngoài. Khi cự ly vận chuyển lớn, phải dùng ô tô chở đất từ nơi đào ra đến nơi đắp thì có thể thực hiện theo hai phương pháp: - Đắp từng lớp xiên: Đổ đất rồi dùng máy ủi đẩy xuống chỗ thấp. Cách đắp này thích hợp với đất thoát nước tốt, đất lẫn sỏi. - Đắp theo từng lớp ngang: Đổ đất thành từng đống, rồi thì dùng máy ủi san ra thành từng lớp nằm ngang có bề dày 25 ÷ 30cm, đầm chặt rồi mới đổ đất tiếp. 4.Năng suất của máy đào và biện pháp nâng cao năng suất: N âaìo 3 Năng suất trong một giờ: Nh= ( m / h) T.K đ 29
BÀI GIẢNG XDND V  K T  K đ g cg 3 Năng suất trong một ca: N âaìo  (m / ca ) tđ K r T - Số giờ làm việc trong một ca (7giờ); t â - Thời gian của một chu kỳ đào đất của máy đào (giờ); 3 Vg - Dung tích gầu, (m ); K cg - Hệ số chứa đầy gầu; K r - Hệ số rời rạc của đất; K â - Hệ số sử dụng thời gian của máy đào, lấy K â = 0,68 ÷ 0,72 khi đổ đất vào xe vận chuyển, K â = 0,78 ÷ 0,88 khi đổ đất vào đống đất bỏ. Năng suất có thể đạt tới 200 ÷ 1000 m3/ca. Muốn nâng cao năng suất của máy đào, có thể: - Rút ngắn thời gian đào đất, bằng cách tận dụng tăng chiều dày luống đào (có thể rút ngắn được 15 ÷ 20% thời gian đào đất), giảm góc quay máy (theo thống kê, nếu góc quay 900 năng suất là 100% thì với góc quay 130 ÷ 1800 năng suất sẽ chỉ còn 87 ÷ 77%), tốt nhất gữ góc quay ở 600. - Nâng cao hệ số chứa đầy gầu, bằng cách sử dụng đào loại đất thích hợp, chiều cao đào đủ, đào tạo công nhân thành thạo tay nghề. - Giảm thời gian chết của máy (tăng Kđ): Tăng cường bảo dưỡng máy cho máy làm việc được tốt, cấp vật tư, nhiên liệu kịp thời, đầy đủ, đảm bảo thoát nước khu vực đào cho tốt, v.v Áp dụng sơ đồ điều động máy thi công để đảm bảo máy làm việc được liên tục, phối hợp tốt với các máy móc phương tiện khác như ô tô vận chuyển . Tiết 2.2.5. SỬ DỤNG MÁY SAN TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG (1T) I. Phạm vi sử dụng máy san: Máy san có thể làm các công việc - San mặt bằng; - Tu sửa bề mặt nền đường đảm bảo phẳng và độ dốc ngang mui luyện thiết kế; - Bạt sửa, làm phẳng mái taluy nền đường và thùng đầu; 30
BÀI GIẢNG XDND - Lấy đất thùng đấu đắp nền đường cao dưới 0,75m, thi công nền đường nửa đào nửa đắp (chữ L), vừa đào vừa chuyển ngang, đào nền đường sâu đến 0,5 ÷ 0,6m, ; - Đào rãnh thoát nước: Máy san có thể đào rãnh tiết diện hình tam giác hoặc hình thang, phải lắp thêm các thiết bị phụ vào lưỡi san, đặt nghiêng lưỡi san theo ta luy rãnh. læåîi san âaìo raînh hçnh thang âaìo raînh tam giaïc thiãút bë phuû - Đào khuôn áo đường bằng máy san: Khi đào khuôn áo đường, máy san phải bắt đàu xén đất từ tim đường và chuyển đất dần ra lề đường. Sau cùng san phẳng lòng đường và lề đường, tạo dốc ngang mui luyện. - Đánh cấp trên sườn dốc. - Ngoài ra: Máy san còn có thể xới đất không cứng, rãy cỏ, bóc hữu cơ, trộn vật liệu, duy tu đường đất. Máy san chỉ có thể làm được với đất xốp, còn đất cứng thì phải xới trước. II. Những thao tác và vị trí lưỡi san: 1. Những thao tác chủ yếu: Xén, vận chuyển và rải đất. 2. Những thông số quyết định vị trí lưỡi san: a.Góc đẩy . Là góc hợp bởi lưỡi san và hướng tiến của máy, =30 ÷ 900. Khi đặt chéo lưỡi san thì < 900, máy sẽ tiến dọc và đẩy đất sang ngang. Thay đổi góc thì có thể thay đổi cự ly vận chuyển ngang của đất và bề rộng hoạt động của máy. Muốn tăng cự ly vận chuyển ngang có thể nối dài lưỡi san. Góc đẩy càng lớn thì sức cản khi xén đất càng lớn, Khi xén đất dùng nhỏ, khi vận chuyển đất dùng lớn. b.Góc xén  . lưỡi  S S S S 31
BÀI GIẢNG XDND Là góc hợp bởi mặt nghiêng của dao xén và mặt phẳng ngang, có thể thay đổi từ 35 ÷ 700 . Khi xén đất  = 35 ÷ 400 . Khi san, chuyển đất thì  = 40 ÷ 600. Góc xén càng lớn thì sức cản khi xén đất càng lớn. c.Góc nghiêng lưỡi san Là góc hợp bởi trục dài lưỡi san và mặt đất nằm ngang, có thể thay đổi từ 0 ÷ 650, và có thể điều chỉnh trong quá trình máy đang tiến sao cho thích hợp với chiều rộng, chiều sâu xén đất và độ dốc ngang thiết kế của nền, mặt đường. Khi san phẳng mái taluy thì đưa lưỡi san sang một bên máy, lúc đó góc nghiêng có giá trị lớn nhất. III. ?Đắp nền đường bằng máy san: 1. Các phương án xén đất: a. Xén đất từ trong ra ngoài (hình a): Tiết diện lát xén gần như hình chữ nhật, hiệu quả xén cao, thường được dùng. Lát xén đầu tiên phải cách trục đường một khoảng cách A để đánh dấu phạm vi đắp và đào: B l .sin A m  h s , (m); 2 2 A a) h 5 4 3 2 1 1:1,5 9 8 7 6  = 7~110 12 10 0,75m 11 1:1,5 1/m b) h 1 2 3 4 1:1,5 5 6 7  = 8~120 8 9 10 0,75m 1:1,5 B - chiều rộng nền đường, m; m - hệ số mái dốc nền đắp; h - chiều cao đắp, m; l s - chiều dài lưỡi san, m. : góc đẩy b. Xén đất từ ngoài vào trong (hình b): Tiết diện lát xén hình tam giác, hiệu quả xén thấp, hơn nữa sau khi xén xong lớp trên cùng, bề mặt thùng đấu gồ ghề thì khó xới đất, cho nên ít dùng cách xén này. c. Xác định số hành trình xén nx xong toàn bộ đất ở thùng đấu: Ftâ  K1 n x (5-25) fx 2 Ftâ - tiết diện thùng đấu, (m ); 2 fx - tiết diện lát xén (m ), tra bảng theo góc đẩy, ; K1 - hệ số xén trùng nhau; K1 = 1,25 ÷ 1,7; nếu kỹ thuật cao thì lấy số nhỏ. 32
BÀI GIẢNG XDND 2. Chuyển đất vào nền đường: Cần phải xác định số hành trình chuyển đất vào đắp nền đường: L n c n x   K 2 (5-26) l c nc - số hành trình chuyển đất cần thiết; L - cự ly giữa trọng tâm tiết diện thùng đấu và trọng tâm của nửa tiết diện nền đắp, (m); lc - cự ly chuyển đất trong một hành trình, (m); K 2 - hệ số vận chuyển trùng lên nhau, K 2 = 1,15 3. Những cách đắp nền đường: a. Cách rải đất từng lớp. Khi đưa đất vào đến nền đường thì lấy lưỡi san gạt đất ra thành lớp dày 25 ÷ 30cm. Cách này có số lần máy đi lại nhiều, năng suất thấp. a) b) c) b. Cách đẩy ép chặt đất từng lớp. Khi đưa đất vào đến nền đường thì lấy lưỡi san đẩy đất thành từng luống ép chặt vào nhau, không còn khe hở. Cách đắp này tạo nên các lớp đất dày tới 40 ÷ 60 cm, do đó đòi hỏi phải có máy đầm có tác dụng mạnh để đầm chặt đất. c. Cách đẩy đất ép chặt vừa, từng lớp, tiến hành cũng giống như cách thứ hai, nhưng không đẩy ép chặt các luống đất với nhau như trên mà còn để lại các khe hở. Sau đó dùng máy san bạt đỉnh các luống đất lấp vào các khe hở, được lớp đất dày từ 25 ÷ 30 cm để lu lèn. Để đảm bảo năng suất của máy san, mỗi đoạn đường thi công không nên ngắn hơn 300 ÷ 500m, nếu không máy sẽ phải mất nhiều thời gian quay đầu. Nhưng đoạn thi công dài hơn 1000m thì thời gian thi công lâu, đất sẽ khô, không lợi cho đầm nén. Mặt khác trong thi công có thể phối hợp hai hay ba máy san với nhau, có sự phân công theo các thao tác xén, chuyển và san rải đất. Như vậy sẽ tiết kiệm thời gian thay đổi vị trí lưỡi san. IV. Năng suất của máy san và biện pháp nâng cao năng suất: 1. Năng suất khi xén, vận chuyển đất ngang và san đất: 60TFLK N t (5-27) t T - số giờ làm việc trong một ca; K t - hệ số sử dụng thời gian; F - tiết diện công trình thi công, m2; L - chiều dài đoạn thi công, m; t - thời gian tính bằng phút của một chu kỳ (làm xong một đoạn thi công có chiều dài L): n n n x c s t 2L 2t q n x n c n s (5-28) Vx Vc Vs nx ,nc ,ns - số lần xén, chuyển và san đất trong một chu kỳ; 33
BÀI GIẢNG XDND Vx ,Vc ,Vs - tốc độ máy chạy khi xén, chuyển và san đất, m/phút; tq - thời gian của một lần quay đầu, phút. 2. Những biện pháp nâng cao năng suất: - Nâng cao hệ số sử dụng thời gian, - Tăng tốc độ máy chạy, - Giảm số lần xén và chuyển đất: bằng cách tăng tiết diện một lần xén, tăng cự ly vận chuyển ngang, giảm các hệ số trùng khi xén và chuyển đất; - Giảm thời gian quay đầu. Tiết 2.3 XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG NỔ PHÁ Tiết 2.3.1. KHÁI NIỆM-TÁC DỤNG NỔ PHÁ I. Các khái niệm chung: 1. Thuốc nổ: Là một hỗn hợp chất hoá học không ổn định, dưới tác dụng của nhiệt độ, ma sát, lửa đốt, va đập thì phát sinh phản ứng hóa học nhanh, mạnh, giải phóng lượng nhiệt và khí rất lớn, gây ra áp lực rất lớn có thể phá hủy môi trường xung quanh. Thi công bằng nổ phá vẫn thường được áp dụng trong khi cần đào đá, đất cứng. ?Các loại thuốc nổ thường dùng: - Thuốc đen: gồm KNO3; S; C - Amônít : NH4NO3+dầu hỏa+bột gỗ - TNT (tri nitrô toluen)(thể lỏng): C6H2(NO2)3CH3 - Đinamit (thể dẻo, màu vàng): gồm Nitrô glyxêrin (C3H5(ONO2)3) và KNO3; NaNO3; NH4NO3 2. Kíp nổ: là vật liệu cung cấp năng lượng ban đầu (mồi), kích thích khối thuốc phát nổ - Kíp thường: bao gồm dây cháy chậm, lõi thuốc gây nổ chính, lõi thuốc gây nổ phụ. Đốt dây cháy chậm sẽ là nổ lõi thuốc gây nổ chính, kế đến nổ lõi phụ trong kíp. Kíp nổ sẽ làm khối thuốc phát nổ. - Kíp điện: có bộ phận tạo nhiệt là dây tóc bóng đèn đặt giữa lõi thuốc gây nổ chính trong kíp. Đóng mạch điện sẽ làm kíp nóng lên phát nổ, sẽ làm khối thuốc phát nổ. 1: Ống kim loại hoặc ống giấy 2. Lõi thuốc gây nổ phụ 3. Khoảng trống hình chỏm cầu để tập trung năng lượng nổ 4. Lõi thuốc gây nổ chính 5. Mắt ngỗng 6. Dây tóc 7. Thuốc cháy 8. Dây dẫn điện II. Tác dụng của nổ phá: 34
BÀI GIẢNG XDND I. Tác dụng của nổ phá đối với môi trường đất đá đồng chất và vô hạn: mặt đất R4 R3 R1 R2 R1: Bán kính vụn nát hay ép co R2: Bán kính nổ tung R3: Bán kính nổ om R4: Bán kính chấn động 2. Tác dụng nổ phá trong môi trường đồng chất có một mặt thoáng (mặt tự do): * Gọi khoảng cách từ khối thuốc đến mặt thoáng là W gọi là đường kháng bé nhất (vuông góc với mặt thoáng). p khối thuốc - Nếu W > R3 thì sau khi nổ mặt đất chỉ bị rung động, mìn chỉ phá trong lòng đất tạo thành một khoảng trống ngầm. Trường hợp này gọi là nổ ngầm hay nổ phá bên trong. - Nếu R2 1: nổ tung mạnh - n = 1: nổ tung tiêu chuẩn (tạo nên một phểu tiêu chuẩn) 35
BÀI GIẢNG XDND - 0.75 < n < 1: nổ tung yếu - n = 0.75: nổ om tiêu chuẩn - n < 0.75: nổ om yếu và nổ ngầm. * Trị số độ sâu phễu nổ tung p xác định như sau: p = 0,35.W.(2.n - 1) (m) III. Tính toán lượng thuốc nổ: * Công thức xác định lượng thuốc nổ trong trường hợp đất đá đồng nhất có 1 mặt tự do bằng phẳng: 3 Q = e.q.W .f(n) ( kg ) Trong đó: W3: chính là thể tích phểu nổ (m3) W: Đường kháng bé nhất ( m ) q: Là lượng thuốc nổ đơn vị, tức là lượng thuốc nổ tiêu chuẩn (amônít số 9) cần thiết đểú phá vỡ 1m3 đất đá ở điều kiện nổ tung tiêu chuẩn, q phụ thuộc loại đất đá (tra bảng). e: Hệ số điều chỉnh khi thuốc nổ dùng không phải là thuốc nổ tiêu chuẩn (tra bảng). f(n): hệ số hình thức nổ: - Khi n=1: nổ tung tiêu chuẩn: f(n)=1 - Khi n= 0,75: nổ om tiêu chuẩn: f(n)=1/3 - Với các trường hợp khác: w f(n) (0,4 0,6  n 3 ) khi w 20m 20 f(n) (0,4 0,6  n 3 ) khi w < 20m n=r/w * Khi nổ phá ở những nơi có nhiều lớp đất đá không đồng nhất ta thay q bằng qtb xác định theo công thức sau: qi hi qi hi 3 qtb = (kg/m ) hi W 3 qi : lượng thuốc đơn vị đối với lớp đất đá thứ i (kg/m ) hi : chiều dày lớp i tương ứng (m) W : đường kháng bé nhất (m) Tiết 2.3.2. ỨNG DỤNG NỔ MÌN LỖ NHỎ TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG-AN TOÀN NỔ PHÁ I. Nổ phá lỗ nhỏ trong xây dựng nền đường: 1. Thi công lỗ nhỏ: Lỗ có đường kính 2575mm, sâu không quá 5m. Việc tạo lỗ có thể đục thủ công bằng xà beng và búa, hoặc dùng búa khoan hơi ép. Lượng thuốc nạp trong 1 lỗ không quá 1,5kg và không quá 1/2 chiều sâu lỗ. Trước khi nạp thuốc nên đút một đoạn que gỗ dài 6  10cm và đường kính bằng 1/3 đường kính lỗ xuống đáy lỗ, như vậy năng lượng tập trung ở đáy khi nổ và hiệu quả cao hơn. Thuốc bột: dùng gáo và phễu đổ vào lỗ. Thuốc thỏi: bỏ cả thỏi vào lỗ. Dùng que tre hoặc gỗ đẩy thỏi, hoặc lèn thuốc bột đạt độ chặt yêu cầu. 36
BÀI GIẢNG XDND Trên cùng bỏ thỏi gây nổ có kíp. Lúc có kíp không được ấn chặt, tránh va chạm gây nổ bất ngờ. Lấp lỗ bằng hỗn hợp 1 phần cát và 3 phần đất sét trộn lẫn. Khi lấp, dùng que gỗ nén cho đất được chặt đến hết chiều sâu lỗ. 2. Nổ mìn lỗ nhỏ 1 mặt thoáng hạ dần chiều cao nền đào (nền đào chữ u): h tràõc ngang läù mçn goüt ta luy Cáúu taûo 1 läù mçn 3 âáút seït + 1caït a h bçnh âäö thuäúc näø+kêp L a a a - Chiều sâu lỗ mìn h cũng là chiều sâu lớp đất bị phá nổ; thường h=w=25m - Chiều dài nhồi thuốc: L=(0,30,7)h - Tính toán lượng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ: xem bài trước. - Trên mặt bằng, bố trí các lỗ mìn xen kẽ theo hình hoa mai . - Cự li giữa các lỗ mìn trên mặt bằng: + Trường hợp đá cứng, đá vôi trở lên và nổ om. a = (0.8  1.2)W. + Đá mềm cấp 7 trở lên: a = (1.4  1.6)W. - Một số trường hợp (đá mềm), không nhất thiết bố trí lỗ nạp thuốc nổ toàn bộ phạm vi bề rộng nền đào mà có thể để lại một khoảng giữa bề rộng để có thể sử dụng máy ủi để đào. - Có thể cho nổ om thành 1 đường hào đủ để máy ủi đi lọt, sau đó dùng máy ủi đào lấn ngang sang hai bên. - Nổ om xong, cho máy ủi hoặc người chuyển đất đá đi đổ, nên tiến hành từng đoạn sao cho phù hợp với khả năng chuyển đất nhanh chóng của số nhân lực hoặc máy móc có thể có, và phải tổ chức phối hợp chặt chẽ giữa nỗ phá với các máy móc khác. 3. Nổ phá lỗ nhỏ tạo nền đường theo từng bậc cấp:có 2 mặt thoáng tự do (tạo nền đường chữ L): 37
BÀI GIẢNG XDND tràõc ngang Pháön âaî näø phaï trçnh tæû näø L h W a bçnh âäö a b b - Đặc điểm: nổ phá cho từng hàng lỗ mìn, từ ngoài vào trong, nên luôn tạo được hai mặt tự do. - Sơ đồ bố trí nổ phá: chiều sâu mỗi bậc nổ phá h= 1  3m. + Chiều sâu lỗ mìn H: Với đá cứng: H = (1.1  1.15)h; Với đá mềm: H=h 1 2 + Chiều dài nạp thuốc: L (  )H 2 3 + Đường kháng bé nhất: W = (0.4  1)h. Đá càng cứng, bậc càng cao thì bố trí W càng nhỏ. + Cự li giữa các lỗ mìn (theo hướng dọc đường): a = (1  1.5)W : + Cự li giữa các hàng lỗ (theo hướng ngang đường): b = 0.85W . + Trên mặt bằng cũng bố trí các lỗ theo hình hoa mai. - Tính toán lượng thuốc nổ nạp trong mỗi lỗ theo công thức: Q = e.q.a.W.h (kg) Chú ý: lượng thuốc nổ không vượt quá 1/2 chiều sâu lỗ. Trường hợp đặc biệt mới cho nạp đến 2/3 chiều sâu lỗ. Nếu Q tính ra quá lớn thì thu hẹp cự li a,b giữa các lỗ. - Có thể khoan, đục lỗ xiên hoặc ngang. Lỗ nằm ngang trong trường hợp đá dòn dễ vỡ, lúc này giảm rất nhiều khối lượng công tác, khoan đào, phần đất đá phía trên có thể vỡ vụn xuống. Lỗ thuốc nạp xiên có thể tạo thành mái taluy với độ dốc cần thiết sau khi nổ mìn. 4. ?Nổ phá lỗ nhỏ đến đào các giếng, các đường hầm: - Đặc điểm: điều kiện thi công rất khó khăn vì chỉ có một mặt tự do, chật hẹp. - Bố trí các lỗ khoan xiên đối xứng, như hình vẽ. 38
BÀI GIẢNG XDND b) 1 50cm 30 a) 20 60-80 cm 10 14-20 + Các lỗ số 1 (ở giữa) sẽ khoan, đục và cho nỗ trước để tạo nhiều mặt thoáng cho các lỗ sau. Tuỳ theo diện tích mà bố trí số lỗ khoan, các lỗ mìn được bố trí xung quanh sát thành giếng hoặc hầm và tất cả nên khoan xiên. + Lỗ mìn tạo mặt thoáng phải sâu hơn lỗ mìn phá 10  20 cm. + Chiều sâu lỗ mìn được lấy bằng 0.5  0.7 lần bề rộng giếng hoặc hầm, đá càng cứng, diện thi công hẹp thì nên khoan nông. + Cự ly giữa các lỗ khoan thường 0.2  0.6 chiều sâu. - Số lỗ mìn n cần bố trí trên 1m2 đáy giếng hoặc hầm có thể tính theo công thức kinh nghiệm của Protođiacônốp. f 32 2 n 2.7 . s d 2 Trong đó: f : độ cứng của đá. R f ep 100 2 Rep : Cường độ chịu ép giới hạn của đá (KG/cm ) S : Diện tích mặt cắt ngang giếng hoặc hầm (m2) d : Đường kính lỗ khoan, đục (mm) 32 : Đường kính lõi thuốc nổ dùng thí nghiệm. Thông thường n = 7  9 lỗ mìn đối với đá cứng, 4  6 lỗ với đá mềm. - Lượng thuốc nỗ cho mỗi lỗ mìn. Q = 0.785d2..l. (g) Trong đó: l, d : Chiều dài và đường kính lỗ mìn (cm) : Độ chặt trung bình của khối thuốc nổ (g/cm3)(tra bảng).  : Hệ số nạp thuốc nổ. l  n l Với: ln : chiều dài đoạn nạp thuốc nổ (cm). + Với lỗ tạo mặt thoáng:  = 0.65  0.8 + Với lỗ mìn phá :  = 0.4  0.7 39
BÀI GIẢNG XDND 5. Nổ phá vét bùn đất yếu. 6?. Nổ phá nhổ gốc cây, phá đứt ngang cây: - Áp dụng nổ phá để đánh bật những gốc cây có D > 50cm. - Khoan hay đào lỗ xuyên xuống dưới gốc cây, sâu ít nhất là cách mặt đất một khoảng bằng đường kính gốc cây. - Lượng thuốc nổ cần thiết: Q = (10  20)d (g) Với: d : đường kính gốc cây (cm). Đối với cây có nhiều rễ phụ thì phải thêm thuốc. - Muốn cắt đứt ngang thân cây thì đục lỗ vào giữa thân cây rồi nạp thuốc sâu vào giữa thân cây và cho nổ. II. Đảm bảo an toàn khi thiết kế và thi công nổ phá 1.Cự ly an toàn khi nổ phá: Thường xác định theo các công thức kinh nghiệm sau: - Cự ly bay xa nhất của đất đá (các hòn đá cá biệt): L 20.n 2 .W (m) Trong đó : r + n : Chỉ số nổ tung. W + r : bán kính miệng phểu nổ (m). + W: Đường kháng nhỏ nhất (m). - Khoảng cách an toàn do chấn động đất đá khi nổ mìn đối với nhà cửa và các công trình xung quanh : 3 R c K c . . Q (m) Trong đó : + Kc: hệ số phụ thuộc tính chất của đất ở nền của các công trình xung quanh. Xác định Kc theo bảng tra + : hệ số (tra bảng), phụ thuộc chỉ số nổ n. + Q (kg): Tổng khối lượng thuốc nổ của các hầm thuốc nổ có thời gian nổ cùng lúc hoặc chênh nhau không quá 2 phút và có cự ly cách công trình cần bảo vệ xấp xỉ như nhau (cự ly chênh nhau 10%). - Khoảng cách an toàn do tác dụng xung kích của sóng không khí khi nổ gây ra: R b K b . Q (m) Trong đó : + Kb: hệ số phụ thuộc điều kiện bố trí thuốc nổ và mức độ cho phép hư hỏng của công trình (tra bảng) Với người chọn Kb = 5. + Q: Lượng thuốc nổ nạp trong 1 lỗ mìn hoặc 1 hầm, 1 kho chứa thuốc (kg). - Khoảng cách an toàn đối với người khi nổ phá : + 400m : Nổ mìn lỗ nhỏ. + 300m : Nổ mìn ốp. + 200m : Với các phương pháp nổ mìn khác. + 100m : Nổ mìn khi đắp nền đường trên đất yếu, đào kênh và khi phá đổ nhà cửa, công trình. + 50m : Nổ tạo bầu. 40
BÀI GIẢNG XDND 2?. Một số quy định chung về an toàn khi thi công nổ phá: - Phải có người chuyên trách chỉ đạo thi công nổ phá trong bất cứ một trường hợp nào. Nhiệm vu là duyệt thiết kế, hộ chiếu, cho lĩnh thuốc nổ, chỉ huy thi công và chỉ huy lúc gây nổ cũng như giải quyết các sự việc sau khi nổ. - Thợ mìn nên chuyên môn hóa và bắt buộc phải được huấn luyện (có kiểm tra đạt yêu cầu) trước khi thi công hoặc làm bất cứ một việc gì có liên quan đến vật liệu nổ (vận chuyển, bốc dỡ ). - Tiếp xúc với vật liệu nổ không được hút thuốc lá, không được làm gì để phát sinh ra tia lửa trong vòng 100m cách vật liệu nổ. Không để bất cứ một vật gì, một hành động gì gây ra va đập vào vật liệu nổ hoặc đánh rơi vật liệu nổ, không được dùng dao, sắt, thép hoặc các dụng cụ có thể phát sinh ra tia lửa để cắt thuốc nổ, không được lôi kéo, xách dây dẫn điện của kíp điện. - Trước khi thi công nổ phá bắt buộc tổ chức nghiên cứu các thông tư quy định về an toàn trong khi bắn mìn và phải có thiết kế và lập hộ chiếu trình người có thẩm quyền (chịu trách nhiệm về thi công nổ phá) duyệt kèm theo bản vẽ thiết kế cụ thể, hộ chiếu phải ghi rõ các nội dung sau: sơ đồ bố trí các lỗ mìn, hầm mìn, loại, chiều sâu lỗ mìn, hầm mìn, lượng thuốc, loại chất nổ, loại kíp, chiều dài dây cháy chậm, chiều dài đoạn lấp lỗ, vật liệu lấp lỗ của mỗi lỗ mìn, hầm mìn, tổng số thuốc nổ dùng trong một đợt, phương pháp gây nổ, phạm vi vùng nguy hiểm theo các cự ly an toàn khi bắn mìn, sơ đồ bố trí canh gác và danh sách người canh gác, yêu cầu sơ tán người và máy móc thiết bị, hướng chạy và nơi ẩn nấp của công nhân đốt mìn hoặc gây nổ bằng điện, các biện pháp thi công đường hầm hoặc giếng thẳng đứng để đặt thuốc nổ. - Hộ chiếu phải phổ biến kỹ cho tất cả cán bộ và công nhân trực tiếp thi công, yêu cầu chấp hành thật nghiêm chỉnh và sau khi nổ phải ghi kết quả kèm theo các nhận xét rồi nộp lại cho người có trách nhiệm theo dõi chỉ đạo. - Phải có hiệu lệnh nổ mìn, gồm hiệu lệnh báo trước (yêu cầu sơ tán người và thiết bị), hiệu lệnh chuẩn bị nổ mìn (sẵn sàng để kiểm tra), hiệu lệnh gây nổ, hiệu lệnh báo yên (sau khi đã kiểm tra thấy bảo đảm an toàn). - Khi nổ mìn người chỉ huy phải tự mình hoặc phân công theo dõi số tiếng nổ để biết mìn đã nổ hết chưa. Nếu biết chắc chắn mìn nổ hết và đất đá nơi nổ mìn đã ổn định thì cũng phải đợi sau năm phút mới được rời nơi trú ẩn về kiểm tra. Nếu không nắm chắc hoặc biết có mìn câm thì phải đợi ít nhất 15 phút. Kiểm tra sau khi nổ, đối chiếu với hộ chiếu phát hiện những chỗ nghi là có mìn câm và những chỗ đất đá cheo leo dễ sụt gây tai nạn để kịp thời có biện pháp xử lý. - Trường hợp có mìn câm (không nổ) phải báo hiệu. Trong mọi trường hợp cấm dùng tay hay bất cứ vật gì để moi hoặc rút dây lấy kíp trong lỗ mìn ra. Công việc xử lý mìn câm phải hết sức ít người, và phải tiến hành dưới sự hướng dẫn của người có trách nhiệm chính. Khoan một vài lỗ cách lỗ mìn câm ít nhất >50cm, rồi nạp thuốc, cho nổ. - Trường hợp thuốc nổ chỉ cháy phụt lên mà không nổ thì mặc dù còn hay hết thuốc cũng cấm đào hoặc khoan lại, phải đợi hết nóng mới được tìm cách nạp thuốc bắn lại. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT 41
BÀI GIẢNG XDND Tiết 3.1. XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG NÂNG CẤP CẢI TẠO I. Nhiệm vụ, đặc điểm của tuyến nâng cấp cải tạo*: 1. Nhiệm vụ: * Khi tiến hành cải tạo nâng cấp một tuyến đường thì nhiệm vụ xây dựng nền đường gồm có các công việc sau: - Mở rộng nền đường cũ để phù hợp với tiêu chuẩn cấp hạng mới: tùy theo vị trí tim tuyến đường cải tạo trùng hoặc dịch chuyển nhiều hay ít so với tim tuyến đường cũ, nền đường cũ sẽ phải mở rộng cả hai bên đối xứng hay không đối xứng hoặc về một bên. b b - Đắp nâng cao hoặc đào hạ thấp nền, mặt đường cũ để giảm độ dốc dọc và cải thiện tầm nhìn trên trắc dọc. 2 1 - Xây dựng lại các đoạn nền đào hoặc đắp hoàn toàn mới khi cải tạo lại bình đồ ở những nơi vì yêu cầu kinh tế kỹ thuật mà tuyến cải tạo đi cách xa, bỏ hẳn tuyến cũ. - Gia cố ta luy hoặc xây dựng các công trình phòng hộ và các biện pháp cần thiết khác để trừ bỏ các hiện tượng trụt lở nền đường hoặc xói lở nền đường do nước mặt gây ra, đảm bảo ổn định nền đường. 2. Đặc điểm: 42
BÀI GIẢNG XDND - Đa số các trường hợp công việc thi công sẽ tiến hành trong điều kiện phải đồng thời bảo đảm giao thông trên tuyến đường. Do vậy thường phải chia công tác nâng cấp cải tạo thành nhiều đoạn, thi công và hoàn thành từng đoạn. - Diện thi công hẹp, chiều cao đào đắp thêm tường đối nhỏ sẽ làm cho máy móc nhân lực khó phát huy được năng suất tối đa, đôi khi không thể thi công bằng máy, phải dùng nhân lực. - Việc đổ đất thừa hoặc lấy đất ở ngoài, thùng đấu vào đắp thường gặp trở ngại là phải vận chuyển đất qua mặt đường cũ, phải giữ lại mặt đường cũ và phải dọn sạch để đảm bảo giao thông. Chính do những đặc điểm này cho nên việc thi công nền đường tuyến nâng cấp mở rộng nhiều khi khó khăn và phức tạp hơn so với thi công tuyến mới. * Yêu cầu đối với thi công nền đường trong trường hợp tuyến nâng cấp mở rộng cũng như đối với các biện pháp và kỹ thuật thi công, về cơ bản, là giống như việc thi công đối với tuyến đường mới. Tuy nhiên có thêm một yêu cầu cần đặc biệt chú ý, đó là cần thi công sao cho đảm bảo được chất lượng phần nền mới làm, mới mở rộng đạt được như phần nền cũ. Nhất là phần nền ngay dưới mặt đường, cũng như bảo đảm tiếp xúc giữa phần mới và phần cũ được tốt. II. Kỹ thuật thi công nền đường nâng cấp cải tạo: 1.? Nền đào chữ L hoặc đào hoàn toàn ở tuyến đường nâng cấp mở rộng đều có thể có trường hợp vừa mở rộng vừa gọt thấp độ cao hay chỉ mở rộng chứ không thay đổi độ cao: * Trường hợp đào chữ L hoặc đào hoàn toàn chỉ mở rộng chứ không thay đổi độ cao thì tùy theo bề rộng mở thêm b lớn hay bé mà có thể áp dụng các biện pháp thi công dưới đây: - Nếu bề rộng mở thêm tương đối lớn ( b 4,0m) và theo chiều dọc đủ dài để bảo đảm máy làm việc được an toàn thì có thể đưa máy ủi lên phía trên đỉnh ta luy nền đường cũ tiến hành mở rộng bằng cách đào từ trên xuống dưới . + Đất đào ra đẩy hết xuống phần nền đường cũ và ở đây lại bố trí máy ủi hoặc máy san chuyển tiếp đến chỗ đổ đất thừa (có thể là đẩy chéo qua phần mặt đường cũ sang phía vực hoặc chuyển dọc nếu là trường hợp nền đào hoàntoàn). + Chú ý rằng muốn đưa máy lên trong trường hợp địa hình khó khăn thì phải dùng nhân lực mở đường và tạo nên một dải bằng phẳng rộng hơn 4,0m ở phía trên đỉnh taluy nền đường cũ để máy làm việc được an toàn. - Nếu bề rộng mở thêm hẹp ( b 6m, thì có thể dùng nổ phá gọt mặt hoặc thi công thủ công. 43
BÀI GIẢNG XDND - Trường hợp thi công nền đào mở rộng không thay đổi độ cao, cần phải chú ý đến chất lượng việc thi công đắp lại các rãnh biên của nền cũ. Trước khi đắp phải vét sạch rảnh, dẫy cỏ và phải đầm nén kỹ, nếu không mặt đường sau dễ bị phá hoại tại đây, lấp rãnh cũ phải làm từ trên dốc dần xuống thấp để đảm bảo thoát nước trong quá trình thi công * Sau khi đã mở rộng đạt đến độ cao nền đường cũ mới bắt đầu thi công hạ thấp độ cao đồng thời cả phần nền cũ và mới. * Để đảm bảo giao thông trong quá trình thi công nền đào tuyến nâng cấp mở rộng cần chú ý: - Phá đất đến đâu phải chuyển hết đất đến đó, mỗi ngày đều phải gạt sạch đất rơi vãi trên mặt đường cũ để phòng mưa xuống gây trơn lầy. - Đảm bảo thoát nước để thi công tốt. - Cố gắng bố trí thi công tốt sao cho mặt đường cũ được giữ đến sau cùng (đến lúc bắt buộc phải phá để tiếp tục thi công các bước sau). * Để đảm bảo cường độ nền đất phần mới mở rộng đạt tương tự như phần nền cũ đã có xe chạy qua lâu, khi thi công cần lu lèn thích đáng trên phạm vi nền đào mới mở rộng. 2. Các biện pháp thi công nền đường đắp trên tuyến mở rộng, nâng cấp: Phần nền đắp trên tuyến mở rộng thường gồm các trường hợp: mở rộng (một bên hoặc cả hai bên) nhưng không nâng cao và trường hợp vừa mở rộng vừa nâng cao: Thi công phần nền đắp mở rộng phải giải quyết vấn đề lấy đất đắp ở đâu, cùng với vấn đề chọn biện pháp thi công, có thể tùy trường hợp mà sử dụng cơ giới là chính hoặc thủ công là chính, tùy theo bề rộng mở thêm và chiều cao nền đắp. Phải đảm bảo tiếp xúc tốt giữa phần nền mới với nền cũ và bảo đảm cường độ phần nền mới đắp, nên yêu cầu đối với mọi trường hợp đều phải đánh cấp mái ta luy nền đắp cũ trước khi đắp phần mới và phải đắp theo từng lớp từ dưới lên, có đầm nén kỹ, tuyệt đối không đắp mở rộng theo lối lấn ngang. Ngoài ra đất đắp nên cố gắng chọn cùng loại với phần nền đắp cũ. Đất đắp phải dễ đầm nén và thoát nước tốt. Trong trường hợp bề rộng mở thêm đủ rộng, để máy có thể đi lên được và đất lấy từ thùng đấu ngay bện cạnh, thì vẫn cò thể dùng máy ủi đẩy đất lên, hoặc dùng máy xúc chuyển đi theo sơ đồ hình líp hoặc các sơ đồ khác để đắp phần mở rộng. Trong trường hợp bề rộng mở thêm đủ rộng ( b 3m), chiều dài lớn và địa hình cho phép thì ta có thể đưa các loại máy móc thi công xuống để thi công cho đến khi đạt độ cao yêu cầu. Trường hợp bề rộng mở thêm hẹp (1,03,0m) hoặc trường hợp đắp đất trên sườn dốc mà phần mở thêm lại ở phía thấp thì không thể dùng máy lấy đất trực tiếp từ các thùng đấu bên cạnh để đắp được, lúc này hoặc là dùng biện pháp thi công thủ công, hoặc là dùng phương án chuyển đất bằng các loại máy (ủi, xúc chuyển, ô tô ) từ các đoạn nền đào mở rộng, hay từ các mỏ đất dọc tuyến đến, và từ trên phần 44
BÀI GIẢNG XDND đường cũ đẩy đất xuống để đắp phần mở rộng. Chú ý rằng đất đổ xuống đến đâu phải dùng nhân lực san thành lớp và đầm nén đến đó. Trong các trường hợp nói trên, nói chung nên dùng các loại máy đầm có khả năng làm việc trên diện công tác hẹp như đầm nhảy cóc diêzen, đầm bản. Chỉ dùng máy lu khi địa hình cho phép, khối lượng công tác lớn, và đặc biệt khi bề rộng mở thêm đủ rộng (> 3,0m). Để tranh thủ sử dụng cơ giới nhằm tăng tốc độ thi công, trong trường hợp nền đắp có bề rộng mở thêm hẹp, đôi khi cũng có thể phải chịu đắp rộng hơn so với bề rộng mở thêm thiết kế sao cho máy có đủ diện công tác cần thiết, dù rằng như vậy khối lượng đắp có thể tăng lên. Sau khi đã hoàn thành phần việc thi công mở rộng thì có thể dùng mọi biện pháp như đối với việc xây dựng nền đường mới để tiếp tục tôn cao nền đắp đạt đến độ cao thiết kế mới. Tuy nhiên cần phải tùy theo bề dày cần tôn cao so với mặt đường cũ là lớn hay nhỏ để có biện pháp xử lý thích đáng. Vấn đề này phải xét đến ngay từ khi thiết kế tuyến, và nói chung phải xử lý sao cho tận dụng được mặt đường cũ, cũng như tránh được tình trạng phải đắp thêm lên một lớp đất quá mỏng trên mặt đường cũ rồi mới làm mặt đường mới. Nếu bề dày cần tôn cao chỉ lớn hơn bề dày toàn bộ kết cấu mặt đường mới sau khi nâng cấp không nhiều lắm, và nếu không quá tốn kém thì khi thi công, có thể đề xuất biện pháp tăng chiều dày lớp vật liệu rẻ tiền trong kết cấu mặt đường để đạt được độ cao thiết kế mới. Một biện pháp khác để thi công các nền đắp tương đối thấp trên các tuyến nâng cấp mở rộng là phá bỏ phía trên nền đắp cũ và lấy đất đó đắp sang phần nền mở rộng. Cho đến khi nào độ cao giữa nền cũ và phần mở rộng bằng nhau thì lại tiếp tục lấy đất ở thùng đấu hoặc ở các nơi khác đắp tiếp đến độ cao thiết kế .Ưu điểm của biện pháp thi công này là có thể hoàn toàn thi công bằng cơ giới ngay cả trường hợp nền đấp có bề rộng mở thêm hẹp, đồng thời bảo đảm chất lượng đầm nén vì cường độ nền đường được đồng đều trên toàn bề rộng nền đường mới nâng cấp. Nhược điểm của nó là không tận dụng được mặt đường cũ, cũng như phần nền cũ có cường độ cao nhờ đã trải qua thời gian chịu tác dụng của xe chạy, đồng thời có khó khăn về mặt bảo đảm giao thông trong lúc thi công phá bỏ phía trên phần nền cũ. Cần chú ý rằng ta phải quán triệt quan điểm thi công trong khi tiến hành lập đồ án thiết kế một tuyến đường nâng cấp, mở rộng. Nếu không, quá trình thi công sau đó có thể gặp rất nhiều khó khăn, nhất là trong điều kiện dùng cơ giới để thi công. Vì thế trước khi thi công, cần phải xem xét lại đồ án thiết kế, và trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu toàn diện khác, cố gắng đề xuất những ý kiến sửa đổi thích đáng, nhằm tạo thuận lợi cho quá trình xây dựng tuyến nâng cấp, mở rộng. Tiết 3.2. XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU I. Khái niệm đất yếu: Trong xây dựng nền đường thường gặp trường hợp nền đường đặt trên nền đất yếu. Nền đất yếu rất đa dạng, có thể là một tầng bùn sâu, có thể trên là đất thịt dưới là đất bùn, đất đỏ bazan có độ trương nở lớn khi gặp nước Trong xây dựng đường có không ít sự cố sụt lở nghiêm trọng do nền đất yếu: những sự cố đó có thể do thiết kế, thi công, nhưng nó cho ta thấy tính chất phức tạp của nền đất yếu. 45
BÀI GIẢNG XDND * Tính chất chung của nền đất yếu: Thường có những đặc điểm sau: - Bùn sét có lẫn hữu cơ nhiều hay ít. - Hàm lượng nước cao và trọng lượng thể tích nhỏ. - Độ thấm thoát nước rất nhỏ - Có khả năng chịu lực thấp (R<1daN/cm2), cường độ chống cắt rất nhỏ, có tính nén lún mạnh, góc nội ma sát ( ) và lực dính đơn vị (c) nhỏ. Ví dụ: than bùn, sét bão hoà nước, đất có độ rỗng lớn. * Khi đắp nền đường trên đất yếu sẽ phát sinh các hiện tượng: + Khi gia tải, đất nền đường lún chặt dần lại (cố kết), nhưng nếu tốc độ gia tải vượt quá tốc độ cố kết, thì nền đường sẽ sinh hiện tượng trồi 2 bên, hoặc nếu trọng lượng nền đắp lớn có thể làm cho nền trượt sâu. Hiện tượng đó gọi là mất ổn định. + Có khi nền ổn định, nhưng do tải trọng nền đắp, móng nền sẽ chặt dần lại sinh ra lún theo thời gian, thời gian này rất dài (hàng năm). II. Các biện pháp xử lý đất yếu*: Để giải quyết mất ổn định khi đắp trên nền đất yếu, người ta có các phương pháp xử lý sau: 1. Không sử dụng khả năng làm việc của đất mềm yếu, bằng cách đào bỏ hoàn toàn đất yếu đến đáy khoáng chất cứng, hoặc làm cầu cao giá để truyền tải trọng của nền đắp xuống ngang đáy khoáng chất cứng (phạm vi áp dụng rất hạn chế, khó thi công, giá thành cao ). 4 Đất 3 2 1 Đất tốt Đất cầu cao Đất 2. Sử dụng khả năng chịu tải của nền đất yếu bằng cách: 2.1. Giảm áp lực của nền đắp tác dụng lên bề mặt đất yếu, : sử dụng vật liệu nhẹ, kết cấu nhẹ như bê tông nhẹ để xây dựng nền-mặt đường, ; (hạn chế, khó thực hiện, giá thành cao ). 2.2. Rút ngắn thời gian biến dạng cố kết lún, làm tăng khả năng chịu tải của đất yếu: Nguyên tắc cơ bản: giải quyết thoát nước, giảm độ ẩm, tăng nhanh độ cố kết, tăng độ chặt của đất 46
BÀI GIẢNG XDND - Phương pháp gia tải tạm thời: Đắp thêm 1 lớp gia tải phía trên nền đắp (bằng cát, cao 23m). Sau 1 thời gian, móng nền cố kết bằng độ cố kết do chiều cao nền đắp (không gia tải) khi hoàn thành cơ bản về lún. Sau đó cất dỡ tải tăng thêm tạm thời đó, sửa chữa, hoàn thiện nền đắp để tiến hành các bước xây dựng sau. (hạn chế). - Đắp lớp đệm cát trước khi đắp nền đường: dùng khi đất yếu có chiều dày < 3m. lớp đệm cát sẽ hút nước của đất yếu bị ép bởi tải trọng nền đắp và thoát nước ra ngoài, tăng nhanh độ cố kết của nền đất yếu sau khi đắp, tăng cường độ chống cắt của đất yếu, cải tạo phân bố ứng suất trên đất yếu. - Đệm đất: dùng khi nền ít ẩm, mực nước ngầm ở sâu. - Đệm đá sỏi: dùng khi chiều dày lớp đất yếu < 3m, bão hòa nước, dưới đó có lớp đất chịu lực tốt, đồng thời xuất hiện nước có áp lực cao. - Tăng chiều rộng nền đường, đắp đê phản áp 2 bên nền đắp: vừa chống trồi đất 2 bên, vừa tăng áp lực cố kết lâu dài. Đây là biện pháp có hiệu quả nhất, giá thành rẻ. - Phân kỳ xây dựng, đắp đất nền đường thành nhiều giai đoạn để móng nền có thể chịu được. - Nền đường đắp trên bệ bằng tre, gỗ, dùng vải địa kỹ thuật lót bảo vệ trước khi đắp, vừa để thoát nước, tăng độ cố kết của đất, vừa để tăng khả năng chịu cắt, chống trượt sâu. - Các phương pháp vừa giải quyết vấn đề ổn định vừa hút, thoát nước cho đất yếu rút ngắn thời gian lún: + Dùng cọc cát: dùng khi công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dài lớn. Cát hút nước đẩy nhanh tốc độ lún. + Cọc đất: dùng để nén chặt nền đất có độ rỗng lớn và có tính lún sập. + Cọc vôi: dùng để nén chặt lớp đất sét bảo hòa nước và đất than bùn. + Giếng cát: dùng cho đất yếu như bùn, than bùn, đất dính bảo hòa nước thường gặp ở đồng bằng Việt Nam. + Gần đây bắt đầu áp dụng rộng rải phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cắm bấc thấm kết hợp lót vải địa kỹ thuật. Bấc thấm hút nước, vải địa kỹ thuật bền dai ngăn ngừa sự xuất hiện mặt trượt. + Phụt vữa xi măng: dùng phổ biến trong công trình thủy lợi. + Silicát hóa, điện thấm, (hình vẽ) Đất đắp đêm cát Đất yếu Đất đắp Cọc Min = 0,5 m đệm Cát vải địa kỹ thuật Đất yếu đệm cát 47
BÀI GIẢNG XDND Đất đắp Bệ phản áp Bệ phản áp (bằng đất) vải địa kỹ thuật Đất yếu 3. Biện pháp trung gian giữa 2 phương pháp trên là đào bỏ 1 phần đất yếu. Việc quyết định chọn biện pháp kỹ thuật nào còn phải căn cứ vào tính chất của đất yếu và chiều sâu của nó, cấp hạng đường , khả năng thi công và dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật . III. Kỹ thuật thi công cọc cát, rãnh cát : Cọc cát là 1 đường thấm thẳng đứng, thường có đường kính 3040cm, bố trí theo lưới ô vuông hoặc tam giác. Cọc cát và ránh cát ngoài tác dụng tăng độ lún cố kết, còn có tác dụng tăng độ chặt của đất yếu, làm tăng sức chịu tải của đất. * Để thi công, người ta thường dùng các thiết bị sau: - Máy xúc có cần trục dài và trang bị xích rộng để di chuyển trên đất yếu. - Cột trụ để cố định cần trục và dẫn hướng khi đóng cọc. - Cọc ống thép, ở phía trên có đặt máy chấn động rung và có phễu để rót cát vào ống, đầu cọc là mũi ống thép tự mở (được cấu tạo bằng 4 lá chắn, có vòng giữ). Nhờ thiết bị này, khi rút cọc lên, 4 lá chắn mở ra, cát ở lại trong lỗ. - Máy chấn động (rung) để ấn cọc xuống, thường có lực xung kích 1020 tấn. Máy phát điện để chạy máy chấn động. - Máy xúc loại nhỏ để cho cát vào phễu cọc ống 48
BÀI GIẢNG XDND tràõc ngang tràõc ngang âãûm caït Nãön âæåìng Nãön âæåìng âáút yãúu raînh caït coüc caït bçnh âäö * Trình tự thi công như sau : 1. Công tác chuẩn bị : Cũng tiến hành các bước như thi công nền đường thông thường như cắm lại tuyến , dọn cây, lên khuôn nền đường. Sau đó tiến hành thi công lớp đệm cát dày khoảng 0,51m để máy có thể đi lại trên đất yếu và làm đường thoát nước sau này. 2. Định vị các điểm cần thi công cọc cát và dùng cọc đánh dấu vị trí định vị. 3. Làm cọc cát và rãnh cát: - Để tạo lỗ cọc cát, ta thường dùng máy chấn động rung đóng cọc ống thép có đường kính trong 3040cm xuống đất yếu: (có cấu tao mũi bằng hoặc mũi ống thép tự mở). Khi ống thép xuống đến cao độ thiết kế, nhồi cát vào ống và tưới nước cho cát lún chặt trong ống, đồng thời rút ống lên. Cát làm cọc cát phải đảm bảo tính thấm theo thiết kế , nhưng hệ số thấm K ≥3m/ngày đêm để tránh cho cọc cát bị tắt. - Để TC rãnh cát thì phải đào rãnh trước, có thể đào bằng máy đào gầu nghịch hoặc gầu dây có trang bị xích rộng hay xích hộp v.v để đi được trên cát lầy, sau đó dùng máy ủi đẩy cát xuống rảnh, cát để làm rãnh cát có thể dùng loại có chất lượng thấp hơn so với cọc cát và có thể dùng cát nhỏ lẫn bụi. 49
BÀI GIẢNG XDND 4. TC cọc cát, rãnh cát xong thì TC nền đường đến cao độ TK, có dự phòng lún theo độ lún TK. IV. Các phương pháp thi công trên nền đất yếu 1.Thi công tầng đệm cát: Chiều dày tối thiểu là 0,5m, rộng sang mỗi bên ít nhất là 0,5m, mái dốc và phần mở rộng 2 bên tầng cát đệm phải có tầng lật ngược bằng đá dăm để tránh nước chảy làm trôi cát, nếu hố đào khô thì đổ cát từng lớp dày 20 cm rồi dùng dầm xung kích, lăn , chấn động. Nếu mực nước ngầm cao thì dùng phương pháp xỉa lắc cát trong nước. Nếu dùng vải địa kỹ thuật thì lớp đất đắp đầu tiên dày tối thiểu là 30 cm. 2. Phương pháp đầm chặt lớp mặt : Gặp trường hợp đất nền yếu nhưng độ ẩm nhỏ (hệ số bão hoà 20cm). B3: Đầm nén tầng đệm cát. B4: Lắp neo bằng tôn kích thước 85x150x5mm vào đầu bấc thấm, gấp đầu bấc thấm một đoạn tối thiểu 30cm. B5: Cắm bấc thấm bằng máy cắm bấc thấm. 50
BÀI GIẢNG XDND cuộn bấc thấm - Máy cắm dùng áp lực thuỷ lực để ấn một ống kim loại có chiều dài bằng chiều dài của bấc thấm định cắm, trong ống có chứa bấc thấm. Sau đó rút ống lên còn bấc thấm nằm lại trong đất yếu. Cắt bấc thấm cao hơn đệm cát 20 cm. - Khi đứt bấc thấm, có thể nối bấc thấm hoặc cắm bên cạnh nếu không nối được. - Khi cắm bấc thấm phải có đơn vị liên quan để nghiệm thu. B6: Đắp phần chiều dày còn lại của lớp đệm cát. B7: Làm tầng lọc ngược. B8: Đắp nền đường lên trên. * Chú ý: Khi di chuyển máy không được đè lên các đầu đã cắm, vị trí cắm không được lệch so với thiết kế 15cm, sai số về độ xiên 5cm, sai số về chiều dài là 1%. CHƯƠNG 4: ĐẦM NÉN NỀN ĐƯỜNG - MẶT ĐƯỜNG Tiết 4.1. MỤC ĐÍCH TÁC DỤNG ĐẦM NÉN I. Mục đích, tác dụng của đầm nén nền mặt đường*: 1. Mục đích: - Đầm nén nền, mặt đường nhằm cải thiện kết cấu của đất, tạo cho các lớp có độ chặt yêu cầu, có kết cấu vững chắc; đảm bảo ổn định dưới tác dụng của tải trọng xe, tải trọng bản thân nền mặt đường và các yếu tố thiên nhiên. Nhờ có đầm nén mà có thể giảm được thời gian lún của nền đường, sớm thi công được kết cấu áo đường. - Để tạo được sự bằng phẳng trên mặt và độ dốc mui luyện của mặt đường. - Để giảm được chiều sâu tác dụng của tải trọng xe, làm cho tầng hoạt động được rút ngắn, nên dễ có điều kiện đảm bảo các yêu cầu của thiết kế như: có đủ cao độ, ít biến dạng, bằng phẳng. - Tăng sức dính bám giữa các hạt vật liệu do các hạt được xích lại gần nhau, ít rời rạc, không bị phá hoại dưới tác dụng của tải trọng xe, tránh phát sinh ổ gà. 2.Tác dụng của đầm nén: - Do nền mặt đường được nén chặt nên cường độ tăng lên, làm cho các lớp của nền đường có mô đuyn biến dạng cao nhất, nhờ đó cho phép giảm được chiều dày 51
BÀI GIẢNG XDND kết cấu áo đường mà vẫn đảm bảo tính chất chịu lực, dẫn đến giảm giá thành công trình vì tiết kiệm được vật liệu đắt tiền. - Độ chặt tăng dẫn đến sức kháng cắt tăng (c, tăng), độ ổn định của đất đắp tăng, làm cho nền đường khó bị sụt lở, do đó tăng được độ dốc mái taluy của nền đắp giảm được khối lượng đắp và giảm được phần diện tích đất bị chiếm chỗ do đắp, giảm giá thành công trình. - Độ chặt tăng dẫn đến tính thấm nước của vật liệu giảm. Độ ổn định nước càng tăng, chống được nước mao dẫn, giảm tính co rút khi nền đường khô hạn. Tiết 4.2. CÁC CÔNG CỤ ĐÂM NÉN: 1. Lu bánh cứng (lu bánh sắt): - Lu nhẹ: 56 tấn; 68T: dùng để lu những lượt lu đầu (lu sơ bộ) - Lu trung: 810T: dùng để lu chặt . - Lu nặng: 1012T: dùng để lu những lượt cuối, tạo phẳng (lu hoàn thiện). * Cấu tạo: * Ưu điểm: do bánh sắt phẳng, lu tạo bằng phẳng cho các lớp vật liệu. * Nhược điểm: Diện tích tiếp xúc giữa bánh lu và vật liệu nhỏ nên ứng suất lu ở mặt trên trên lớp vật liệu rất lớn và tắt rất nhanh theo chiều sâu, do đó lu bánh cứng không thích hợp với đất cát, lu được chiều dày nhỏ (1520 cm). Nếu chiều dày lớn thì phải chia ra nhiều lớp để thi công. 2. Lu bánh lốp: 52
BÀI GIẢNG XDND * Cấu tạo: bánh lốp có thể thay đổi được áp lực hơi trong lốp do đó thay đổi được độ cứng bánh lu, thay đổi được diện tích tiếp xúc giữa bánh lu và vật liệu và thay đổi được tải trọng đầm nén. * Ưu điểm: - Diện tích tiếp xúc lớn, áp lực cực đại trên bề mặt lớp vật liệu nhỏ, ứng suất truyền được xuống sâu, lu được chiều dày lớn hơn. - Do diện tích tiếp xúc lớn nên thời gian tác dụng tại một điểm lâu hơn (so với lu bánh cứng), do đó nếu như vận tốc đầm nén là như nhau thì hiệu quả đầm nén cao hơn, nếu thời gian tác dụng là như nhau thì lu bánh lốp có thể lu lèn với vận tốc lớn hơn, năng suất lớn hơn. Do diện tích tiếp xúc lớn hơn nên trong quá trình đầm nén hạn chế được hiện tượng nở hông của vật liệu. Lu bánh lốp thích hợp với cả đất dính và đât không dính, đặc biệt thích hợp với đất dính ẩm ướt. 3. Lu chấn động (lu rung): Thích hợp với các loại đất đá rời, ma sát lớn. 4. Lu chân cừu: * Cấu tạo: gần giống lu bánh sắt nhưng bề mặt của lu có thêm các vấu. * Ưu, nhược điểm: Do diện tích tiếp xúc của lu với nền đất nhỏ (thông qua các vấu), áp lực tác dụng xuống nền đất rất lớn và sâu hơn lu bánh cứng. Phần nền đất tiếp xúc với các 53
BÀI GIẢNG XDND vấu (dày 4÷6)cm bị phá hoại và bị xới lên, do đó, sau khi lu bằng lu chân cừu xong, ta dùng lu bánh cứng để tạo phẳng và phải tiến hành ngay (để tránh bị phá hoại do mưa). Thích hợp với đất dính, đât kết hòn. 5. Đầm nén bằng các loại đầm thủ công (ở nơi chật hẹp): - Đầm bản chấn động: chiều sâu tác dụng lớn nhưng năng suất không cao. - Đầm điêzen (đầm cóc); lu tay. Tiết 4.3. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐẦM NÉN NỀN MẶT ĐƯỜNG* Để công tác đầm nén nền mặt đường được hiệu quả, ta phải tiến hành thiết kế đầm nén theo các bước sau: 1. Chọn công cụ đầm nén: 1.1. Chọn công cụ đầm nén theo tính chất vật liệu 1.2. Chọn công cụ đầm nén theo áp suất cho phép của vật liệu. Khi chọn công cụ đầm nén cần xét các mặt sau: - Áp lực tác dụng của bánh lu trên bề mặt lớp vật liệu phải nhỏ hơn và gần với cường độ giới hạn của lớp vật liệu đó. - Áp lực truyền xuống móng phải nhỏ hơn cường độ giới hạn của lớp móng đó. - Diện tích tiếp xúc của bánh lu với bề mặt lớp vật liệu càng lớn càng tốt. 2. Chọn bề dày lớp vật liệu đầm nén: Khi chọn bề dày lớp vật liệu đầm nén cần xét các mặt sau: - Bề dày lớp vật liệu đầm nén không quá lớn để đảm bảo ứng suất do áp lực đầm nén truyền xuống đủ để khắc phục áp lực đầm nén ở mọi vị trí của lớp vật liệu, đảm bảo hiệu quả đầm nén đồng đều từ trên xuống dưới. - Bề dày lớp vật liệu đầm nén không quá nhỏ để đảm bảo ứng suất do áp lực đầm nén truyền xuống không lớn hơn khả năng chịu tải của tầng móng phía dưới. 3. Chọn tốc độ đầm nén: không được quá nhỏ và không quá lớn. - Nên chọn tốc độ lu chậm để tăng hiệu quả đầm nén và tránh hiện tượng lượn sóng trên bề mặt lớp vật liệu. - Thường sử dụng các tốc độ khác nhau trong các giai đoạn của quá trình đầm nén. Trong thực tế có 3 giai đoạn lu: lúc đầu dùng lu nhẹ đi với tốc độ chậm để đảm bảo độ bằng phẳng, sau đó có thể tăng tốc độ lên và cuối cùng là giảm tốc độ ở một số hành trình cuối để tao điều kiện hình thành cường độ cho lớp vật liệu đầm nén. 4. Số lượt tác dụng cần thiết của công cụ đầm nén. Số lượt đầm nén có thể chọn theo kinh nghiệm. Tuy nhiên, đối với mỗi loại kết cấu, phải tiến hành lu thí điểm một đoạn để hoàn thiện công nghệ lu lèn, trong đó có việc xác định chính xác số lần lu lèn cho từng giai đoạn lu, với từng lớp vật liệu, ứng với từng loại phương tiện lu lèn. 5. Xác định độ ẩm của vật liệu khi đầm nén: 54
BÀI GIẢNG XDND Khi đầm nén phải đảm bảo độ ẩm vật liệu đạt độ ẩm tốt nhất W0: là độ ẩm mà khi đầm nén ở độ ẩm này thì sẽ đạt được độ chặt lớn nhất. Tức là đạt được dung trọng khô lớn nhất max. Khi đó dùng công đầm nén tối thiểu vẫn đạt hiệu quả đầm nén. 6. Tổ chức công tác đầm nén: - Thiết kế sơ đồ lu: Mục đích để đảm bảo chất lượng của công tác đầm nén và tăng năng suất lu lèn, phù hợp với các công tác khác. Muốn vậy, sơ đồ lu phải giải quyết đảm bảo các yêu cầu sau: + Phải thiết kế sơ đồ lu hợp lý, số lượt lu phải tương đối đồng đều với tất cả mọi điểm trên mặt đường, đồng thời mặt đường phải bằng phẳng sau khi lu lèn. + Bố trí đầm nén sao cho tạo điều kiện để tăng nhanh hiệu quả đầm nén, đồng thời tạo được hình dáng trắc ngang mặt đường, phải đảm bảo siêu cao, mui luyện và không làm hỏng lề. Căn cứ vào 2 yêu cầu trên mà chọn loại lu khác nhau và chọn phạm vi chồng vệt để thỏa mãn các yêu cầu trên. - Chọn chiều dài thao tác (chiều dài 1 đoạn lu lèn): càng lớn càng tốt vì nó tỉ lệ thuận với năng suất lu do giảm được thời gian đổi số, quay đầu, nhưng nếu quá lớn thì nhựa nguội, nước sẽ bốc hơi mà lu chưa kịp lu dẫn tới độ ẩm sẽ giảm nhỏ hơn độ ẩm tốt nhất. Thông thường chiều dài đoạn lu lèn từ (25÷400)m. - Tính năng suất lu: 1000.T.K .L N t (m/ca) L 0,01.L ( t ).N . V đs ht Trong đó: T: thời gian làm việc trong một ca (7h). Kt: hệ số sử dụng thời gian (là tỷ số giữa thời gian làm việc thực tế và thời gian làm việc trong một ca). V: tốc độ di chuyển của máy lu (km/h). tđs: thời gian quay đầu, đổi số (giờ). L: chiều dài thao tác (chiều dài 1 đoạn lu lèn) (km).  : hệ số trùng lặp (chồng vệt bánh lu),  1,2 1,3 Nht: tổng số hành trình lu (số vệt) trên 1 đoạn lu để đạt độ chặt. * Nếu chưa có sơ đồ lu: B.N + N yc (hành trình) ht 2.0,75.b Trong đó: B: chiều rộng của nền hay mặt đường cần lu (m). Nyc: số lượt đầm nén yêu cầu để đạt độ chặt. b: bề rộng của bánh lu (m). * Nếu đã có sơ đồ lu: + Xác định Nht dựa vào sơ đồ lu: Nht=Nck.nht Nck: số chu kỳ lu tức là số lần áp dụng sơ đồ lu. Mỗi sơ đồ lu là 1 chu kỳ. 55
BÀI GIẢNG XDND nyc N ck : là số nguyên nlæåüt nht và nlượt: là số hành trình và số lượt trong 1 chu kỳ (đếm trên sơ đồ lu). nyc là số lượt để đạt độ chặt - Tính số máy lu cần dùng. - Kỹ thuật lu lèn: + Những vệt lu đầu tiên phải cách mép nền đường 50cm. Phạm vi 50 cm này dùng đầm thủ công để đầm. + Quá trình lu: lu từ thấp đến cao, lu từ ngoài vào trong nhằm mục đích hạn chế sự nở hông và tạo độ dốc mui luyện và độ dốc siêu cao. + Các vệt lu phải chồng lên nhau từ (15÷20)cm để cho bề mặt nền đường bằng phẳng và tránh hiện tượng bỏ sót. + Với các lớp mặt đường bên dưới: mép ngoài vệt lu ngoài cùng phải cách mép thành chắn (hoặc mép trong lề đường) tối thiểu 10 cm. + Với lớp mặt đường trên cùng: vệt lu ngoài cùng phải lu lấn ra lề 2025 cm. + Giai đoạn đầu dùng lu nhẹ, giai đoạn sau dùng lu nặng để tránh phá hoại nền đường. + Tốc độ lu: Ban đầu lu với tốc độ thấp, sau đó tăng dần ở những lượt tiếp theo (những lượt giữa), ở những lượt lu cuối cùng thì lu với tốc độ thấp hơn nhằm mục đích giảm sức ma sát, tạo độ bằng phẳng. + Chú ý: Khi lu lèn thấy xuất hiện vết nứt, do: Đất quá khô. Tải trọng lu quá lớn. Chiều dày lớp đầm nén quá mỏng. 7. Kiểm tra chất lượng đầm nén: Có thể đánh giá bằng cách xác định các chỉ tiêu như: mô đuyn đàn hồi, mô đuyn biến dạng, độ biến dạng (độ võng), độ chặt sau khi lu , Kiểm tra độ chặt K bằng phương pháp rót cát như sau: - San phẳng một khoảng nhỏ tại vị trí cần kiểm tra, lắp đế định vị. Đào một hố tròn trong lỗ đế định vị, với chiều sâu bằng chiều dày lớp cần kiểm tra. - Sửa san thành hố cho nhẵn. - Đem cân tất cả vật liệu đào lên ta được Qw (gam). - Cân xong xấy khô vật liệu để xác định độ ẩm W (thập phân). bình cát van Vphãùu âãú âënh vë Vhäú 56
BÀI GIẢNG XDND - Đổ cát vào bình, vặn lắp phễu vào miệng bình, khóa van. Cân bộ phễu+bình cát được khối lượng A (g) - Lắp bộ phễu+bình cát vào đế định vị. Mở van cho cát chảy vào hố và phễu. - Đóng van, nhấc bộ phễu+bình cát ra. Cân được khối lượng B (g) - Thí nghiệm xác định khối lượng cát C (g) chứa trong phễu và đế định vị - Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của cát  (g/cm3) - Thể tích hố đào được tính theo công thức sau: (A – B – C) (cm3) Vhố =  - Tính dung trọng ẩm của vật liệu: Q w 3  w (g/cm ) Vhäú - Tính dung trọng khô của vật liệu:   w (g/cm3) k 1 w - Hệ số đầm nén K thực tế:  k K tt  max max: dung trọng khô lớn nhất của vật liệu, xác định trong thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn (g/cm3) So sánh Ktt với hệ số đầm nén yêu cầu Kyc để xử lý. Nếu Ktt Kyc thì đảm bảo độ chặt.  yc K yc   max   W w k  k Ví dụ: Hãy thiết kế sơ đồ lu cho mặt đường rộng 7m, tính năng suất lu. Biết số lượt lu yêu cầu 16l/đ, sử dụng lu 2 trục 2 bánh có chiều rộng 1 bánh 1,3m. Hệ số trùng vệt bánh lu: =1,3. Tốc độ lu 2km/h Thời gian 1 ca là 7h, hệ số sử dụng thời gian 0,72. Giải: + Sơ đồ lu: Bỏ qua các vệt lu của bánh trước vì bánh trước nhẹ. Vệt lu ngoài cùng cách mép thành chắn 0,1m. B 0,1x2 7 0,1x2 Số vệt bánh lu có thể xếp được liên tục: m 5,2 vãût ; làm tròn 1,3 1,3 xuống 5 vệt Chiều rộng còn thừa sau khi xếp các vệt lu liên tiếp: Bm-0,1x2-5x1,3=0,3m 57
BÀI GIẢNG XDND Vậy ta chọn khoảng chồng tối thiểu 2 vệt bánh lu là 0,3m. Được sơ đồ lu như sau: 7 1,3 0,1 0,3 1 2 Nhìn trên sơ đồ lu ta thấy mỗi chu kỳ được 2l/điểm, số lượt yêu cầu là 16 l/điểm, như vậy số chu kỳ phải áp dụng sơ đồ lu: 16/2=8 chu kỳ. Đếm trên sơ đồ lu, mỗi chu kỳ có 10 hành trình. Vậy tổng số hành trình để lu chặt là: Nht=8x10=80 hành trình + Xác định năng suất lu: 1000T K L 100070,7 P t 93,3 (m/ca) 1,01 L 1,01  N  801,3 V ht 2 CHƯƠNG 5: HOÀN THIỆN NỀN ĐƯỜNG - GIA CỐ TA LUY - KIỂM TRA NGHIỆM THU NỀN ĐƯỜNG Tiết 5.1. LÝ DO - NỘI DUNG CÔNG TÁC HOÀN THIỆN-GIA CỐ TA LUY I. Nguyên nhân công tác hoàn thiện, gia cố*: - Vì thông thường trong quá trình thi công nền đường bằng cơ giới hoặc nổ phá thì hình dạng thực tế của nền đường thường không đúng như hình dạng thiết kế, chưa đạt được các yêu cầu như: cao độ, độ dốc, độ bằng phẳng, độ chặt, độ dốc ngang mui luyện, chiều rộng Vì vậy, để nền đường có chất lượng như thiết kế về cường độ và kích thước hình học; thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật và ổn định, bền vững trong suốt quá trình khai thác sau này, thì trong khi đào đắp phải thường xuyên kiểm tra khuôn đường, độ dốc mái taluy, hạn chế tình trạng thừa thiếu bề rộng để sữa chữa kịp thời. Sau khi đào đắp kết thúc, cần phải tiến hành công tác hoàn thiện và gia cố mái taluy . II. Nội dung công tác hoàn thiện*: + Sửa sang lại bề mặt của nền đào, nền đắp và thùng đấu: thường dùng máy ủi. + Sữa chữa những chỗ nền đường thừa thiếu bề rộng và độ cao: Trước khi đắp mở rộng thêm cần phải đánh cấp mái taluy. + San sửa tạo độ dốc ngang mui luyện cho mặt nền đường. + Đào rãnh biên: dùng nhân lực hoặc máy san lắp thêm lưỡi phụ + Dọn dẹp sạch khu vực nền đường: dùng nhân lực hoặc máy san, máy ủi. + Gọt mái taluy nền đào, gọt, vỗ mái taluy nền đắp. 1. Với ta luy đào: - Có thể dùng nhân lực để gọt mái ta luy đào hoặc có thể dùng máy san tự hành gọt phẳng mái theo từng cấp. - Dùng máy ủi vạn năng có lưỡi ủi nối dài để gọt ta luy theo từng cấp từ trên xuống dưới (làm đồng thời với công tác đào đất). 58