Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông

Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông Bài giảng kĩ thuật thi công đường giao thông

PHẠM TRUNG HIẾU

CHƯƠNG 1

THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ

1.1 Các vấn đề chung về thi công nền đường ô tô

1.1.1 Khái niệm, trình tự chung thi công nền đường

a Thi công đường ô tô là gì?

TC các công trình trên đường: cầu, cống, tràn, công trình phòng hộ, trang trí đường, quảng trường, công trình ngầm, cây xanh

TC đường ô tô là hiện thực hoá các ý tưởng trong đồ án thiết kế ra ngoài thực địa sao cho đảm bảo các yêu cầu về kỹ, mỹ thuật, kinh tế và bảo vệ môi trường

b Đặc điểm trong công tác xây dựng đường ôtô

Phân bố khối lượng không đều trên tuyến, có những chỗ tập trung khối lượng

Nơi làm việc thường xuyên thay đổi, gây khó khăn cho việc tổ chức nơi ăn ở, tập kết vật tư …

Các công tác thi công chủ yếu ngoài trời nên chịu ảnh hưởng của thời tiết khí hậu

Diện thi công tác hẹp và kéo dài hàng chục đến hàng trăm km, gây khó khăn trong tổ chức thi công

c Nhiệm vụ cơ bản trong xây dựng đường ôtô

Đảm bảo các chỉ tiêu khai thác vận doanh

Tiết kiệm nguồn nhiên liệu tự nhiên: nước, rừng, đất đá; bảo vệ môi trường sống

Áp dụng các tiến bộ trong công nghệ thi công, ưu tiên cơ giới hóa, cải tiến phương pháp thi công…nhằm:

+ Rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng + Hạ giá thành công trình

Thi công đúng bản vẽ thiết kế, đúng theo các quy trình, quy phạm hiện hành

d Các biện pháp đảm bảo chất lượng công trình

Tổ chức điều hành quản lí và chỉ đạo thi công khoa học Đảm bảo an toàn lao động

Giải quyết tốt công tác hành chính

Lựa chọn công nghệ thi công phù hợp

Người quản lý điều hành không những hiểu rõ về các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn…mà phải am hiểu tình hình kinh tế, văn hóa xã hội, dân cư…nơi tuyến đi qua

e Trình tự thi công nền đường

Công tác xây lắp chính: Đào, đắp nền đường, vận chuyển, lu lèn, công trình trên đường…

Công tác hoàn thiện, nghiệm thu

Công tác chuẩn bị: Tập kết vật liệu, máy thi công, nhân lực, tài chính, khôi phục tuyến, làm đường công vụ…

1.1.2 Các phương án thi công nền đường

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Tùy điều kiện và đặc điểm riêng của mỗi công trình để lựa chọn phương pháp thi công hợp lý.

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Phương pháp thi công bằng

thủ công

Dùng các công cụ thô sơ và cải tiến với sức người là chính để thi công

Đặc điểm: năng suất thấp, giá thành cao, tiến độ thi công chậm

Điều kiện áp dụng: khối lượng nhỏ, cự ly vận chuyển ngắn, các điểm thi công phân tán rải rác

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Phương pháp thi công bằng

cơ giới

Dùng các xe máy kỹ thuật là chủ yếu kết hợp với lao động thủ công

Đặc điểm: năng suất cao, đảm bảo chất lượng công trình, giá thành hạ, tiến độ thi công nhanh

Điều kiện áp dụng: khối lượng công tác lớn, công trình cần tiến độ nhanh

a Các phương pháp chung thi công nền đường công và máy để thi công

Đặc điểm: năng suất cao, giá thành hạ, tiến độ thi công nhanh, kém ATLĐ

Điều kiện áp dụng: tầng đất đá cứng; dọn dẹp đá, gốc cây; khối lượng thi công lớn; công trình cần tiến độ nhanh

a Các phương pháp chung thi công nền đường

Phương pháp thi công bằng

thủy lực

Dùng máy phun nước áp lực cao để phá vỡ các lớp đất, đất hòa vào dòng nước và dẫn về vị trí đắp; vị trí tập kết

Đặc điểm: PP đơn giản; năng suất cao, giá thành hạ; có thể tự động hóa, không cần vận chuyển; đất đắp đều, chặt

Điều kiện áp dụng: đào tầng đất tơi xốp, rời rạc; đắp nền đường; đủ nguồn nước; khoan tạo lỗ gia cố nền đất yếu

b Các phương án thi công nền đường

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào toàn bộ theo chiều ngang

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào từng lớp theo chiều dọc

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào hào dọc

 Phương án thi công nền đường đào

Phương án đào hỗn hợp

 Phương án thi công nền đường đắp rộng cấp phụ thuộc vào phương pháp đánh cấp Độ dốc của bậc ngược với dốc tự nhiên từ 2% - 3%

 Phương án thi công nền đường đắp

Xử lý nền đất trước khi đắp

- Nếu độ dốc ngang lớn hơn 50%: cần phải có biện

pháp đảm bảo ổn định cho sườn dốc như làm tường chắn, kè, bậc thềm

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp thành từng lớp ngang

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp thành từng lớp xiên theo hướng dọc tuyến

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Phương án đắp hỗn hợp

 Phương án thi công nền đường đắp

+ Đắp đất ở vị trí xây dựng cống

1.1.3.Công tác chuẩn bị tại hiện trường

1.1.3.1 Công tác chuẩn bị chung

+ Dọn dẹp mặt bằng, chặt cây đánh gốc, di chuyển các công trình kiến trúc cũ, di chuyển mồ mả.

+Xây dựng các xí nghiệp sản xuất, lắp đặt thiết bị, làm kho bãi vật liệu.

+ Xây dựng nhà ở, nhà làm việc các loại, phòng thí nghiệm hiện trường.

+ Chuẩn bị vật liệu, xe máy thi công và vận chuyển, xưởng sửa chữa xe máy.

+ Tuyển chọn và đào tạo cán bộ thi công và cơ khí + Lập bản vẽ thi công.

1.1.3.Công tác chuẩn bị tại hiện trường

1.1.3.2 Công tác khôi phục tuyến

+ Khôi phục tuyến chính là khôi phục lại cọc trên tuyến.

+ Tại sao cần khôi phục cọc?

- Từ khi khảo sát đến khi thi công phải trải qua một khoảng thời gian nhất định nên một số cọc bị mất, hư hỏng.

- Cắm thêm những cọc chi tiết trên tuyến đường để tính toán khối lượng chính xác hơn.

- Do điều chỉnh tuyến ở một số đoạn cá biệt để cải thiện chất lượng, giảm khối lượng

- Cần kiểm tra toàn bộ cao độ mặt cắt ngang, mặt cắt

- Các cọc trong đường cong

Khôi phục các cọc TĐ, TC; các cọc chi tiết khác tùy theo bán kính đường cong:

- Các cọc mốc cao độ:

Ở đồng bằng: 3km/mốc; Trung du: 2km/mốc; Miền núi: 1km/mốc.

Chú ý: Những đoạn nền đắp cao trên đất yếu sẽ cóhiện tượng lún, vì vậy mốc cao độ phải đặt ngoài phạmvi lún của nền đường

1.1.3.3 Xác định phạm vi thi công

 Phạm vi thi công là dải đất mà đơn vị thi công được phép bố trí máy móc, thiết bị, lán trại, kho bãi, vật liệu để tổ chức thi công….

 Mục đích: Xác định chính xác phạm vi thi công ngoài thi thực địa của tuyến đường, để dời cọc, phục vụ công tác đền bù, giải tỏa, công tác dọn dẹp…

 Công tác chính: Lên khuôn nền đường đào, lên khuôn nền đường đắp, ranh giới được phép thi công

1.1.3.4 Công tác dọn dẹp trước khi thi công

 Công tác chặt cây, đào gốc, dọn dẹp ra ngoài phạm vi thi công Có thể dung máy đào, máy ủi, máy san, nhân công…Dọn đá mồ côi: thu gom đá mồ côi có kích cỡ dưới

1,5m3, các khối đá lớn hơn cần dùng phương pháp nổmìn làm vỡ nhỏ hơn rồi thu gom

Công tác đào đất hữu cơ, đất không thích hợp

Đất hữu cơ là loại đất lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, có cường độ thấp, có tính nén lún lớn, co ngót mạnh nên phải bóc bỏ trước khi đắp đất nền đường.Có thể dùng thủ công, máy ủi, máy san, máy xúc chuyển, đào thành lớp mỏng, dồn

đống rồi vận chuyển ra ngoài phạm vi thi công

1.1.3.5 Công tác rời một số cọc chủ yếu ra ngoàiphạm vi xây dựng

a Mục đích rời cọc

Trong quá trình thi công nền đường, các cọc định vị tim đường sẽ bị mất, bị xê dịch hoặc hư hỏng.

Vì vậy trước khi thi công phải lập một hệ thống cọc dấu nằm ngoài phạm vi thi công để khi cần thiết thì khôi phục lại hệ thống cọc tim đường

b Yêu cầu hệ thống cọc dấu

- Nằm ngoài phạm vi thi công

- Phải đảm bảo dễ nhận biết, dễ tìm kiếm

- Phải có mối quan hệ hình học chặt chẽ với hệ thống cọc xác định tim đường để có thể khôi phục chính xác tim đường

c Các phương pháp rời cọc

* Rời cọc chi tiết trên đường thẳng (cọc A)

- Định tâm, cân máy kinh vĩ tại cọc tim đường cần rời - Quay máy ngắm về cọc trước, hoặc cọc sau để xác định hướng tim đường

- Mở một góc 900 sang bên trái hoặc bên phải, trên hướng đó đóng cọc A’ cách phạm vi thi công tối thiểu 2m, vẫn trên hướng đó (ra phía ngoài tim đường) đóng cọcA’’ cách cọc A’ tối thiểu 3m Cọc A’ và A’’ là 2 cọc dùng để khôi phục cọc tim ban đầu

* Rời cọc đỉnh

+ Phương pháp Giao hội cạnh

- Kéo dài cánh tuyến (khi địa hình thuận lợi)

- Mở góc (600 - 1200 , khi địa hình khó khăn)

- Kết hợp (địa hình đặc biệt khó khăn)

+ Phương pháp Giao hội góc

+ Phương pháp Cánh tuyến song song

Trên cánh tuyến ta cắm 3 cọc A, B, C rời 3 cọc này cách đều cánh tuyến một đoạn a

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

a Mục đích

- Để người thi công hình dung được hình dạng nền đường trước khi đào, đắp.

- Để xác định các vị trí chủ yếu của mặt cắt ngang tại thực địa nhằm đảm bảo thi công nền đường đúng bản vẽ thiết kế - Đặt các giá đo độ dốc taluy để thường xuyên kiểm tra độ dốc taluy đào, đắp trong quá trình thi công

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

c Tài liệu cần thiết để lên ga

- Bản thuyết minh tổng hợp.

- Bản vẽ bình đồ kỹ thuật của tuyến đường.- Bản vẽ trắc dọc kỹ thuật.

- Bản vẽ trắc ngang chi tiết tại các cọc.- Các tài liệu về địa hình, địa chất.

1.1.3.6 Công tác lên khuôn nền đường

d Các vị trí chủ yếu khi lên ga

1.1.3.6 Công tác lên ga (lên khuôn) nền đường

e Nội dung công tác lên ga nền đường

Lên ga nền đường đắp

Bước 1: Xác định khoảng cách từ chân taluy đắp đến đườngdóng tim đường

(Có thể dùng bản vẽ trắc ngang hoặc công thức để tính)+ Trường hợp nền thiên nhiên bằng phẳng

Công thức tính Lt, Lp

+ Trường hợp nền thiên nhiên dốc đềuCông thức tính Lt, Lp

+ Trường hợp nền thiên nhiên có độ dốc bất kỳCông thức tính Lt, Lp

Bước 2: Xác định chân taluy

- Đặt máy kinh vĩ tại tim đường, quay máy ngắm về cọc trướchoặc cọc sau để lấy hướng tim đường,

- Mở một góc 90osang trái hoặc phải được hướng vuông góc vớitim đường, trên hướng đó xác định được chân taluy trái hoặcphải (dựa vào Lt, Lp )

Buớc 3: Cắm sào tiêu xác định phạm vi thi công

- Thi công bằng thủ công cắm sào tiêu tại chân taluy

- Thi công bằng máy, cắm sào tiêu cách chân taluy o,5m nhằmgiữ sào tiêu không bị máy phá hủy

- Trên sào tiêu có gắn thanh xiên có độ dốc bằng độ dốc máitaluy, trên sào tiêu có gắn giá mẫu đánh dấu cao độ đắp

- Thi công nền đường bằng máy, cắm sào tiêu cách chân taluyo,5m nhằm giữ sào tiêu không bị máy phá hủy

1.1.3.6 Công tác lên ga (lên khuôn) nền đường

e Nội dung công tác lên ga nền đường

Lên ga nền đường đào

Bước 1: Xác định khoảng cách từ đỉnh taluy đào đến đườngdóng tim đường

+ Trường hợp nền thiên nhiên bằng phẳngCông thức tính Lt, Lp

Lên ga nền đường đào

+ Trường hợp nền thiên nhiên dốc đềuCông thức tính Lt, Lp

Lên ga nền đường đào

Bước 2: Xác định đỉnh taluy đào (tương tự nền đắp)Buớc 3: Cắm sào tiêu xác định phạm vi thi công

(tương tự lên ga nền đắp)

1.1.4 Công tác làm đất và đầm nén đất nền đường

* Công tác làm đất

+ Đào nền đường: Đào bằng thủ công, bằng máy (máy đào, máy ủi, máy xúc chuyển, máy san )

+ Đào hữu cơ, dọn dẹp, tát nước + Đào khuôn, xáo xới

+ Đắp nền đường: Thủ công, máy ủi, máy đào, máy san, máy xúc chuyển, các loại lu, đầm

+ Đầm nén đảm bảo độ chặt nền đường

1.1.4.1 Mục đích, tác dụng công tác đầm nén đất

a Khái niệm

Đầm nén là quá trình tác dụng của tải trọng để sắp xếp lại các hạt trong đất, làm tăng khối lượng trong một đơn vị thể tích đất, do đó tăng độ chặt của đất

Hiệu quả và tốc độ đầm nén khác nhau tuỳ thuộc vào loại đất, trạng thái đất, tải trọng tác dụng, phương pháp đầm nén.

b Mục đích

- Cải thiện kết cấu của đất, đảm bảo nền đường có độ chặt cần thiết, ổn định dưới tác dụng của tải trọng bản thân, tải trọng xe và của các yếu tố khí hậu thời tiết.

- Tăng cường độ, tăng môđun biến dạng của nền đường, nên có thể giảm chiều dày mặt đường

c Tác dụng

+ Tăng mô đun biến dạng các lớp nền đường do đó tăng cường độ nền đường,

+ Tăng sức kháng cắt trong đất.

+ Tăng sự ổn định của nền đường, tránh lún sụt, sạt lở + Giảm tính thấm nước của đất, nâng cao độ ổn định của đất với nước, giảm chiều cao mao dẫn.

1.1.4.2 Độ chặt của đất

+ Tiêu chuẩn để đánh giá độ chặt của đất là dung trọng khô của đất, ký hiệu là k (g/cm3).

+ Độ chặt của đất gồm:

- Độ chặt tự nhiên: độ chặt ở trạng thái tự nhiên - Độ chặt thực tế: độ chặt trong quá trình đầm nén

- Độ chặt yêu cầu: độ chặt cần thiết đảm bảo nền đường đạt cường độ và độ ổn định theo yêu cầu thiết kế



1.1.4.2 Độ chặt của đất

+ Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình đầm nén

a Độ ẩm

- Chỉ có độ ẩm tốt nhất mới cho độ chặt lớn nhất với công đầm nén không đổi.

- Nếu W < W0 , cần bổ sung thêm nước

- Nếu W > W0 , cần hong khô đất để giảm độ ẩm

b Thành phần của hạt đất

- Cát : đường kính hạt từ 2-0,05mm - Bụi: 0,05 - 0,002mm

- Sét: < 0,002mm (ảnh hưởng đến độ chặt và độ ẩm)

c Chiều dày lèn ép và cường độ của lớp vật liệu bên dưới

- Chiều dày đầm nén không quá lớn, để áp lực nén thắng các sứccản của lớp vật liệu

- Chiều dày đầm nén không quá nhỏ để áp lực đầm nén khôngvượt quá sức chịu tải của vật liệu

* Đặc điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

+ Áp lực bề mặt lớn, lu hiệu quả với nhiều loại vật liệu + Bề mặt lớp đất sau khi lu rất bằng phẳng, nhẵn, mịn + Chiều sâu tác dụng nhỏ, diện tiếp xúc của bánh lu với bề mặt lớp đầm nén nhỏ

+ Thời gian tác dụng của tải trọng nhỏ

+ Tốc độ chậm, tính cơ động kém, năng suất thấp

* Áp lực lu:

Áp lực cực đại của bánh lu truyền lên lớp đầm nén không được vượt quá cường độ giới hạn của đất, nếu áp lực quá lớn đất sẽ trồi sang hai bên

Trị số áp lực lu cực đại: q: áp lực trên đơn vị chiều dài của bánh lu, (kG/cm), q= Q/b b: Chiều dài của bánh lu, (cm)

Q là tải trọng tác dụng lên bánh lu, (kG) R: Bán kính bánh lu, (cm)

E0 : Môđun biến dạng của đất, (kG/cm2)

* Phân loại lu:

* Chiều sâu tác dụng của lu (cm).

b Lu bánh lốp

* Là loại lu được sử dụng rộng rãi, đảm bảo chất lượng lu lèn, năng suất cao, giá thành hạ, phù hợp với vật liệu

- Sự dính bám giữa lớp trên và lớp dưới khá tốt.

- Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp vật liệu lớn, thời gian tác dụng của tải trọng lu lâu hơn lu bánh thép

* Nhược điểm:

- Bề mặt sau khi lu không bằng phẳng - Áp lực bề mặt lu không lớn.

+ Phạm vi áp dụng: có thể sử dụng cho nhiều loại vật liệu và có hiệu quả nhất đối với vật liệu có tính dính

Q - Tải trọng tác dụng lên một bánh lu, (kG) D - Đường kính của bánh lu, (cm)

Kc - Hệ số cứng của bánh lu, tra bảng phụ thuộc vào áp suất hơi

+ Ở cuối giai đoạn lu lèn áp suất hơi là cực đại:

K0 - Hệ số xét đến việc tập trung ứng suất cục bộ, bằng tỉ số giữa diện tích vệt bánh lu có tải trên diện tích vệt bánh lu không tải.

+ Áp suất hơi tính toán

Kd - Hệ số xét đến tính dính của đất xuất hiện khi đầm

+ Số lần tác dụng cần thiết để đạt độ chặt yêu cầu:

Trong đó:

 - Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất Với lu lốp trên 20T lấy  = 0,3

Với lu lốp dưới 20T lấy  = 0,25

max - Trị số độ chặt cực đại của đất.

c Lu chân cừu

- Cấu tạo: Gồm bánh thép có các vấu chân cừu

- Lu chân cừu có áp lực lu rất lớn có thể vượt quá cường độ giới hạn của đất nhiều lần làm đất nằm trực tiếp dưới chân cừu bị biến dạng lớn và chặt lại.

- Loại lu này thích hợp với các loại đất dính lẫn hòn, cục tảng lớn.

+ Ưu điểm:

- Áp lực bề mặt rất lớn và chiều sâu ảnh hưởng lớn, độ chặt của đất khi dùng lu chân cừu cũng lớn hơn độ chặt của đất khi dùng lu bánh thép (khoảng 1.5 lần),

- Độ chặt của lớp đất cũng đồng đều từ trên xuống dưới, liên kết giữa các lớp đất cũng chặt chẽ.

- Chiều sâu tác dụng lớn

- Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, năng suất khá cao

+ Nhược điểm: Bề mặt vật liệu sau lu kém bằng phẳng (4 - 6cm), ảnh hưởng xấu khi trời mưa hay bề mặt ngập nước

+ Phạm vi áp dụng: Loại lu này thích hợp với các loại đất dính lẫn hòn, cục tảng lớn, không thích hợp khi đầm nén đất đất rời.

Số lần lu lèn cần thiết của chân cừu

d Các loại đầm

+ Đầm là công cụ sử dụng lực xung kích khi khối đầm rơi xuống, biến thế năng của khối đầm thành động năng truyền xuống đất làm cho đất chặt lại

+ Đặc điểm:

- Lực tác dụng ở bề mặt lớn hơn nhiều so với áp lực tĩnh, áp lực được truyền sâu xuống các lớp vật liệu bên dưới nên hiệu quả đầm nén khá tốt.

- Tác dụng nén chặt của đất chủ yếu quyết định bởi trọng lượng và chiều cao rơi của đầm

- Có chiều sâu ảnh hưởng lớn.