XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA NỀN ĐƯỜNG VÀ MÔĐUN ĐÀN HỒI HỮU HIỆU CỦA ÁO ĐƯỜNG MỀM BẰNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘNG FWD

TCVN …. : 2012

TCVN

T I Ê U C H U Ẩ N QUỐC GIA

TCVN … : 2012
Xuất bản lần 1

XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA NỀN ĐƯỜNG
VÀ MÔĐUN ĐÀN HỒI HỮU HIỆU CỦA
ÁO ĐƯỜNG MỀM BẰNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘNG FWD
Standard Test Method for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Effective Resilient
Modulus of Flexible Pavement Structure Using a Falling – Weight – Deflectometer

HÀ NỘI − 2012

1


TCVN …. : 2012

Mục lục
Trang
Phụ lục A............................................................................................................................................... 14
(quy định).............................................................................................................................................. 14
Thiết lập các thông số hệ thống cho phần mềm điều khiển thiết bị đo động FWD..............................14
Phụ lục B............................................................................................................................................... 15
(quy định).............................................................................................................................................. 15
Các bước sử dụng phần mềm điều khiển để vận hành thiết bị đo......................................................15
Phụ lục C............................................................................................................................................... 17

(quy định).............................................................................................................................................. 17
Công tác bảo dưỡng định kỳ thiết bị FWD...........................................................................................17
Phụ lục D............................................................................................................................................... 18
(quy định).............................................................................................................................................. 18
Xác định hệ số chuyển đổi nhiệt độ của mặt đường...........................................................................18
Phụ lục E............................................................................................................................................... 21
(tham khảo)........................................................................................................................................... 21
Hình ảnh các bộ phận chính của FWD.................................................................................................21
Phụ lục F............................................................................................................................................... 23
(tham khảo)........................................................................................................................................... 23

2


TCVN …. : 2012

Lời nói đầu
TCVN xxx: 2012 được chuyển đổi từ 22TCN 335-06 theo
quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy
chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số
127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2008 của Chính phủ quy định
chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy
chuẩn kỹ thuật.
TCVN xxx: 2012 do Tổng cục Đường bộ Việt Nam biên
soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn
đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công
nghệ công bố.

3

TCVN …. : 2012

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN .... : 2012

Xác định mô đun đàn hồi của nền đường và mô đun đàn hồi hữu
hiệu của kết cấu áo đường mềm bằng thiết bị đo động FWD
Standard Test Method for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Effective Resilient
Modulus of Flexible Pavement Structure Using a Falling – Weight – Deflectometer – FWD

1 Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu chuẩn này quy định trình tự đo độ võng đàn hồi thẳng đứng và chậu võng của mặt đường
dưới tác dụng của một xung lực lên mặt đường bằng thiết bị đo động FWD, để xác định Mô đun đàn
hồi Mr của đất nền đường và Mô đun đàn hồi Ep của kết cấu áo đường mềm.
1.2 Tiêu chuẩn này được dùng cho công tác khảo sát thiết kế áo đường mềm (theo TCVN xxxx: 2012
– đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01), đánh giá cường độ của áo đường mềm hiện hữu, thiết kế gia
cường áo đường, và xây dựng ngân hàng dữ liệu bảo trì đường ô tô.

2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viễn dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi
năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liện viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp
dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).
TCVN xxx: 2012

(Đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01: Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường
mềm).

AASHTO T256

Standard Recommended Practice for Pavement Deflection
Measurements (Tiêu chuẩn thực hành đo độ võng áo đường).

AASHTO T292

Standard Method of Test for Resilient Modulus of Soils and Untreated
Base/Subbase Materials (Xác định Mô đun đàn hồi của đất và vật liệu
lớp móng trên, móng dưới không gia cố).

ASTM D4694-96

Standard Test Method for Deflections with a Falling – Weight – Type
Impulse Load Device (Tiêu chuẩn thử nghiệm đo võng bằng thiết bị
FWD – Loại tác dụng tải trong xung).

ASTM D4695-96

Standard Guide for General Pavement Deflection Measurements
(Tiêu chuẩn hướng dẫn tổng quát đo võng áo đường).

3 Thuật ngữ và định nghĩa
3.1 Áo đường mềm (Flexible Pavement): Hệ thống kết cấu chịu tải trọng xe được tạo thành từ một
hoặc nhiều lớp, được thiết kế để truyền và phân bố tải trọng đó xuống lớp nền đất nằm ở phía dưới.
Lớp có chất lượng cao là lớp mặt, thường là bê tông nhựa, lớp móng trên được rải phía dưới lớp mặt
4


TCVN …. : 2012
có chất lượng kém hơn, và tiếp sau là lớp móng dưới. Loại kết cấu này được gọi là áo đường mềm vì

nó chịu được uốn vồng dưới tác dụng của tải trọng nặng.
3.2 Bầu ứng suất (Zone of Stress) là phạm vi của vùng các ứng suất phát sinh trong nội bộ các lớp
của kết cấu áo đường và trong nền đất, dưới tác dụng của khối tải trọng của thiết bị FWD.
3.3 Chậu võng (Deflection Plane): Khi khối tải trọng của thiết bị FWD tác dụng một xung lực lên mặt
áo đường sẽ làm cho mặt áo đường bị võng không chỉ ở tâm tấm ép mà còn bị võng ở các điểm xa
hơn tâm tấm ép, càng xa độ võng càng nhỏ dần. Hình dạng của mặt đường bị võng giống như đáy của
một cái chảo, nên gọi là chậu võng.
3.4 Chỉ số kết cấu (Structural Number): Một chỉ số (không thứ nguyên) được rút ra từ việc phân tích
lượng giao thông, tình trạng đất nền đường và môi trường, dùng để chuyển đổi thành chiều dày các
lớp của mặt đường mềm, thông qua việc sử dụng các hệ số lớp thích hợp liên quan tới loại vật liệu
được sử dụng trong mỗi lớp của kết cấu áo đường. Nó biểu thị khả năng chịu tải (cường độ) của kết
cấu áo đường mềm.
3.5 Chỉ số kết cấu hữu hiệu (Effective Structural Number): Với định nghĩa như ở 3.4 nhưng để chỉ khả
năng chịu tải (cường độ) của áo đường còn có thể chịu đựng, đối với áo đường hiện hữu.

4 Quy định chung
4.1 Tùy theo mục đích của công tác khảo sát đánh giá chất lượng áo đường mà áp dụng một mức độ
chính xác khác nhau trong khi tiến hành đo võng bằng thiết bị FWD.
Có 3 mức độ:
•

Mức độ I: Khi cần đánh giá tổng quát chất lượng về cường độ của kết cấu nền đường và
áo đường của mạng lưới đường trong một khu vực rộng lớn hoặc toàn mạng lưới đường ô
tô của quốc gia, phục vụ cho việc quản lý khai thác và bảo trì đường.
Ở mức độ này, chỉ cần đo từ 5 vị trí đến 10 vị trí trên 1 km.

•

Mức độ II: Khi cần đánh giá chất lượng của áo đường để lập dự án cải tạo hoặc gia cường
áo đường của một con đường cụ thể.

Ở mức độ này, trước khi đo cần phân đoạn tuyến đường thành các đoạn đồng nhất về các
yếu tố chính như kết cấu áo đường, chiều dày các lớp, loại đất nền, trạng thái bề mặt áo
đường, điều kiện gây ẩm, lưu lượng xe (xem TCVN ....: 2012 đang chuyển đổi từ 22TCN
274-01 và 22TCN 251-98). Trên mỗi đoạn đồng nhất chọn đoạn đại diện có chiều dài từ
500 m đến 1000 m và tiến hành đo ít nhất ở 20 vị trí.

•

Mức độ III: Khi cần phân tích đánh giá chi tiết một đoạn hư hỏng đặc biệt, để có biện pháp
thích đáng cải tạo, sửa chữa, hoặc khi dùng trong công tác thiết kế kỹ thuật, bản vẽ thi
công, cần bố trí các vị trí đo cách nhau từ 7,5 m đến 15 m.

4.2 Các điểm đo võng trên áo đường mềm thường được bố trí ở vết bánh xe phía ngoài của làn xe
tải (cách mép mặt đường 0,6 m đến 1,2 m).
4.3 Không nên đo bằng thiết bị FWD khi nhiệt độ không khí lớn hơn 38 0C và nhỏ hơn 7 0C, khi có gió
mạnh, mặt đường ướt.

5


TCVN …. : 2012
4.4 Thiết bị FWD có nhiều kiểu khác nhau tùy theo nơi sản xuất, vì thế người sử dụng phải nghiên
cứu kỹ và thực hiện các thao tác, các trình tự, cách điều chỉnh, cách bảo dưỡng đúng như trong bảng
hướng dẫn kèm theo từng kiểu thiết bị, ngoài những điều khoản chung được nêu ra trong Tiêu chuẩn
này (xem phụ lục B và C; ASTM D4694; ASTM D4695; AASHTO T256).

5 Nội dung và mục đích đo chậu võng
5.1 Đo chậu võng của áo đường bằng thiết bị FWD là một trong những phương pháp đo không phá
hủy để đánh giá trực tiếp Mô đun đàn hồi của đất nền đường và của kết cấu áo đường đặt trên lớp
đất nền đường, từ đấy xác định được trị số của chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện hữu SNeff .

5.2 Một cơ chế của thiết bị FWD đưa khối tải trọng Q lên một độ cao quy định H, khối tải trọng rơi tự
do thẳng đứng theo một thanh dẫn, đập vào một tấm ép tròn bán kính a thông qua một bộ phận giảm
chấn (lò xo hoặc cao su) tạo nên một xung lực xác định tác dụng lên mặt áo đường tại điểm đặt tấm
ép. Đồ thị xung lực có dạng hình sin. Đỉnh của hình sin là độ lớn của xung lực. Độ võng đỉnh của áo
đường ở tại tâm tấm ép và ở các điểm cách tâm tấm ép một khoảng quy định sẽ được các đầu cảm
biến đo võng ghi lại. Việc điều khiển quá trình đo và ghi lại các số liệu được tự động hóa, thông qua
phần mềm chuyên dụng. Trị số xung lực và độ võng tại các điểm được ghi vào file dữ liệu, làm cơ sở
để xác định Mô đun đàn hồi của nền đường và Mô đun đàn hồi hữu hiệu của áo đường (xem Phụ lục
F).

6 Thiết bị đo võng FWD
6.1 Thiết bị đo võng FWD được lắp đặt trên một chiếc moóc và được một xe ô tô tải nhẹ kéo đi
trong quá trình di chuyển và đo đạc.
Các bộ phận chính của thiết bị FWD (xem phụ lục E) gồm:
•

Bộ phận tạo xung lực;

•

Tấm ép;

•

Các cảm biến đo võng;

•

Cảm biến đo lực;

•

Hệ thống ghi, lưu trữ và xử lý số liệu;

•

Ngoài ra các thiết bị FWD mới sản xuất còn có thiết bị định vị toàn cầu GPS, camera, cảm
biến đo nhiệt độ mặt đường bằng tia hồng ngoại.
6.2 Bộ phận tạo xung lực
6.2.1 Bộ phận tạo xung lực có khả năng nâng khối tải trọng lên một hoặc nhiều độ cao cần thiết và rơi
tự do thẳng đứng theo một thanh dẫn hướng, đập vào một tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn, tạo
nên một xung lực dạng hình sin hoặc dạng nửa hình sin tác dụng lên áo đường tại vị trí đặt tấm ép. Trị
số đỉnh của xung lực phải đạt vào khoảng 50 kN.
6.2.2 Tổng thời gian tác dụng của xung lực lên mặt đường cần phù hợp với điều kiện tác động thực tế
của tải trọng bánh xe đang chạy, thông thường từ 0,02 s đến 0,06 s, trong đó thời gian của xung lực
tăng từ 0 đến trị số đỉnh từ 0,01 s đến 0,03 s.
6.2.3 Thanh dẫn hướng khối tải trọng phải trơn, ma sát với khối tải trọng khi rơi không đáng kể, và
phải thẳng đứng để khối tải trọng có thể rơi tự do thẳng góc với mặt áo đường.
6.3 Tấm ép

6


TCVN …. : 2012
Tấm ép truyền tác dụng của xung lực lên mặt đường có dạng hình tròn, đường kính bằng 300 mm 1),
làm bằng hợp kim, dưới đáy tấm ép có dán một lớp cao su mỏng dày tối thiểu 5 mm. Giữa tâm của
tấm ép có lỗ rỗng để đặt cái cảm biến.
6.4 Các cảm biến đo võng
6.4.1 Các cảm biến đo võng phải có khả năng đo được độ võng thẳng đứng lớn nhất có thể xảy ra
của áo đường sẽ được đo đạc. Khoảng độ võng có thể đo được từ 0 đến 2 mm. Độ chính xác đo

võng của cảm biến là ± 0,002 mm. Số lượng đầu đo cảm biến thường là 7 đầu đo, tối thiểu là 5 đầu
đo.
6.4.2 Các đầu đo võng được lắp đặt thẳng hàng trên một giá đỡ dọc theo hướng xe đo và có một đầu
đo đặt tại tâm tấm ép. Các đầu đo khác cách tâm một khoảng cách quy định; thông thường khoảng
cách giữa các đầu đo là 300 mm (khoảng cách 7 đầu đo đến tâm tấm ép theo thứ tự là: 0; 300; 600;
900; 120; 150; 180 mm).
6.4.3 Tùy theo mục đích của thử nghiệm và đặc tính của các lớp vật liệu áo đường, số lượng đầu đo
và các khoảng cách nói trên có thể thay đổi.
6.4.4 Các cảm biến đo võng phải được lắp đặt sao cho có thể giảm thiểu tối đa góc quay của các đầu
đo mà vẫn luôn tiếp xúc với mặt áo đường trong cả quá trình xung lực tác dụng.
6.5 Cảm biến đo lực
6.5.1 Bộ phận cảm biến đo lực cần có khả năng đo được giá trị xung lực lớn nhất tác dụng lên mặt
đường tại mỗi lần khối tải trọng đập vào tấm ép.
Cảm biến đo lực làm việc theo nguyên lý điện trở hoặc hiệu điện thế của dòng điện, có độ chính xác
cao, sai số đo xung lực không quá 2 %.
6.5.2 Bộ phận cảm biến đo lực phải chống được tác động của nước, chống được tác động của các
chấn động cơ học do xe cộ chạy trên đường trong khi đo đạc cũng như trong khi di chuyển thiết bị
FWD trên đường.
6.6 Hệ thống ghi, lưu trữ và xử lý số liệu
6.6.1 Các dữ liệu như độ lớn xung lực tác dụng lên tấm ép, áp lực tác dụng lên mặt áo đường, trị số
độ võng tại mỗi điểm có bố trí đầu đo,... được phần mềm chuyên dụng ghi lại vào máy tính. Các thông
tin hỗ trợ khác như lý trình vị trí đo, khoảng cách giữa các vị trí đo, nhiệt độ không khí, nhiệt độ mặt
đường, thời gian đo,.... được lưu lại bằng phần mềm máy tính hoặc được ghi lại vào sổ tay.
6.6.2 Hệ thống ghi và lưu trữ phải bảo đảm được yêu cầu sau:
•

Ghi lại được xung lực nhỏ đến 200 N, hoặc nhỏ hơn nữa.

•

Ghi lại được độ võng nhỏ đến ± 0,001 mm hoặc nhỏ hơn nữa.

7 Công tác chuẩn bị trước khi đo bằng thiết bị FWD
7.1 Về thiết bị đo FWD

1

CHÚ THÍCH:

)

Có thể dùng tấm ép đường kính 450 mm khi đo trên đường sân bay hoặc các áo đường có độ cứng lớn.

7


TCVN …. : 2012
7.1.1 Trước tiên cần kiểm tra xem chế độ bảo dưỡng các bộ phận của thiết bị trước khi đưa ra sử
dụng có tuân theo các quy định hay không (xem phụ lục C).
7.1.2 Hiệu chỉnh các bộ phận của thiết bị đo theo bản hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất kèm theo
cho mỗi kiểu thiết bị FWD. Trong đó cần chú ý đặc biệt đến việc hiệu chỉnh bộ phận tạo xung lực, cái
cảm biến đo xung lực, các cảm biến đo võng.
7.2 Các dụng cụ thử nghiệm hỗ trợ
Chuẩn bị đầy đủ búa, đục để đục lỗ ở mặt đường bê tông nhựa, nước hoặc glycerin để đổ vào lỗ,
nhiệt kế chính xác đến ± 0,5 0C.
7.3 Các dụng cụ bảo đảm an toàn giao thông và an toàn lao động:
Chuẩn bị và bố trí đầy đủ biển báo, cờ hiệu, đèn nhấp nháy báo hiệu xe đang làm việc, người hướng
dẫn giao thông,...

8 Đo độ võng và chậu võng dọc tuyến đường

8.1 Đo độ võng của áo đường
8.1.1 Việc vận hành, điều khiển thiết bị đo độ võng động FWD được thực hiện thông qua phần mềm
chuyên dụng kèm theo thiết bị (xem phụ lục A và B).
8.1.2 Ô tô kéo thiết bị FWD đến vị trí cần đo độ võng. Mặt đường tại vị trí đo phải được làm sạch,
dùng chổi quét sạch các vật rơi vãi trên bề mặt áo đường để tấm ép và các cảm biến đo võng tiếp xúc
tốt với mặt đường.
8.1.3 Điều khiển thiết bị để hạ tấm ép và hệ cảm biến đo võng của thiết bị xuống vị trí cần đo. Các
cảm biến phải nằm trên một đường thẳng qua tâm tấm ép, song song với trục tim đường và phải tiếp
xúc tốt với mặt áo đường.
8.1.4 Khi tiến hành đo võng để xác định Mô đun đàn hồi của đất nền đường nằm dưới áo đường bê
tông nhựa nên bố trí cảm biến đo võng theo cách sau:
8.1.4.1 Bố trí cảm biến đo võng thứ nhất tại tâm tấm ép; cái thứ hai ở vị trí cách tâm tấm ép từ 0,20 m
đến 0,30 m; cái thứ ba ở vị trí cách tâm tấm ép từ 0,50 m đến 0,75 m,...; cái cảm biến kề cái cuối cùng
cách tâm tấm ép từ 0,9 m đến 1,20 m; và cái cảm biến cuối cùng cách tâm tấm ép khoảng từ 1,50 m
đến 2,00 m. Các vị trí của các cảm biến nói trên có thể thay đổi tùy theo độ cứng và chiều dày của kết
cấu áo đường, nhưng khoảng cách r từ cái cảm biến kề cái cuối cùng đến tâm tấm ép phải thỏa mãn
điều kiện sau:
r ≥ 0,7ae

(1)

Trong đó:
ae – bán kính của bầu ứng suất nằm ở mặt phân cách giữa mặt nền đất với kết cấu áo đường;
ae được tính theo công thức (2):


Ep 2 
ae = a 2 +(D 3
) 
M



r


Trong đó:
a – bán kính tấm ép của thiết bị FWD, cm;
8

(2)


TCVN …. : 2012
D – tổng chiều dày các lớp của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên nền đất, cm;
Ep – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên nền đất, MPa;
Mr – Mô đun đàn hồi của lớp đất nền, được tính ngược từ các số liệu đo được bằng thiết bị
FWD, MPa.
8.1.4.2 Do chưa có Mr và Ep để xác định ae nên để bố trí các cảm biến đo võng phải chọn theo kinh
nghiệm (như ở 8.1.4.1).
8.1.4.3 Sau khi đã tính ra Mr và Ep từ các kết quả đo võng bằng thiết bị FWD phải kiểm tra lại trị số r
đã chọn xem có thỏa mãn điều kiện ở công thức (1) không. Nếu không thỏa mãn thì có thể lấy số đo ở
cái cảm biến cuối cùng xa nhất để tính toán. Khoảng cách r theo kinh nghiệm lấy từ 0,9 m đến 1,2 m.
Không nên lấy r quá lớn vì độ chính xác của độ võng sẽ giảm đi, do trị số độ võng quá bé, và có khi
nhỏ hơn độ chính xác của thiết bị đo. Nên chọn r sao cho tỉ số r/a e lớn hơn 0,7 và gần với 0,7 nhất.
8.1.5 Tạo xung lực và đo độ võng, đo xung lực
8.1.5.1 Điều khiển để cơ cấu thủy lực đưa khối tải trọng lên độ cao quy định và thả khối tải trọng rơi,
đập vào tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn, để truyền một xung lực có trị số quy định lên mặt áo
đường. Xung lực quy định thường dùng đối với áo đường bê tông nhựa bằng 40 kN – bằng 1/2 tải
trọng trục đơn tương đương tính toán. Có thể điều chỉnh độ cao rơi hoặc khối tải trọng để đạt được
một xung lực 40 kN. Hệ thống ghi và lưu trữ của thiết bị sẽ ghi lại các trị số độ võng ở các cảm biến,

tương ứng với trị số xung lực đỉnh.
8.1.5.2 Lặp lại thao tác ở 8.1.5.1. So sánh kết quả đo võng ở vị trí tâm tấm ép giữa 2 lần đo. Nếu 2
kết quả đo võng ở tâm tấm ép khác nhau dưới 5 % thì kết thúc đo và sử dụng kết quả đo ở lần hai
làm cơ sở tính toán.
Nếu kết quả đo võng ở 2 lần khác nhau trên 5 % thì phải lặp lại thao tác ở 8.1.5.1 cho đến khi giá trị
độ võng không khác nhau quá 5 % ở hai lần thao tác liền nhau. Đến lần thứ năm mà vẫn không đạt
được thì cần kiểm tra lại hệ thống thiết bị, xem xét lại tình trạng tiếp xúc giữa tấm ép và các đầu đo
võng với mặt áo đường, và nếu cần có thể di chuyển thiết bị đến vị trí mới cách vị trí cũ khoảng 1 m
đến 2 m và tiến hành đo lại.
8.1.5.3 Các thông số kỹ thuật của thiết bị và kết quả đo đạc như độ võng ở các cảm biến và xung lực
đỉnh tương ứng được máy tính ghi lại và lưu trữ trong file kết quả.
8.1.6 Đo nhiệt độ mặt đường
8.1.6.1 Việc đo nhiệt độ mặt đường được tiến hành trong suốt quá trình đo võng dọc tuyến đường để
phục vụ cho việc hiệu chỉnh các kết quả đo võng về nhiệt độ tính toán. Khoảng 30 phút lại đo nhiệt độ
một lần. Chỉ đo nhiệt độ mặt đường khi có lớp phủ bê tông nhựa (hoặc lớp vật liệu đá trộn nhựa) lớn
hơn hay bằng 5 cm.
8.1.6.2 Cách đo như sau:
Khi thiết bị không có cảm biến đo nhiệt độ đến độ sâu cần thiết của lớp bê tông nhựa thì dùng búa và
đục nhọn tạo thành một lỗ nhỏ đường kính khoảng 15 mm, sâu khoảng 40 mm ở mặt đường, cạnh vị
trí đo võng nếu chiều dày của các lớp bê tông nhựa nhỏ hơn hay bằng 8 cm; khi tổng chiều dày các
lớp bê tông nhựa lớn hơn 8 cm thì đục lỗ sâu bằng khoảng nửa chiều dày của các lớp này. Đổ nước

9


TCVN …. : 2012
hoặc glycerin vào lỗ; đợi khoảng 2 phút đến 3 phút; đặt nhiệt kế vào chất lỏng trong lỗ, theo dõi đến
khi nhiệt độ không thay đỏi thì ghi lại trị số nhiệt độ đo (t ºC).
Không để vị trí đo nhiệt độ bị bóng của xe hay vật khác che phủ. Song song với việc đo nhiệt độ mặt
đường nên đo nhiệt độ không khí.

9 Xử lý kết quả đo võng để xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường và Mô
đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm
9.1 Xác định Mô đun đàn hồi của nền đường
9.1.1 Mô đun đàn hồi của nền đường tại 1 vị trí đo võng
Trị số Mô đun đàn hồi M ri của đất nền đường tại một vị trí đo võng thứ i bằng thiết bị FWD được tính
ngược từ các kết quả đo võng theo công thức (3):

M ri =

2 ,4 P
d ri × r

(3)

Trong đó:
Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i, MPa;
P – tải trọng xung tác dụng (xung lực), kN;
r – khoảng cách từ điểm đo độ võng đến tâm tấm ép (thỏa mãn điều kiện ở công thức (1)), cm;
dri – độ võng phục hồi của áo đường tại điểm cách tâm tấm ép là r (lấy nguyên trị số đo được,
không điều chỉnh về nhiệt độ tính toán của mặt đường), cm.
9.1.2 Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường được tính theo công thức (4):
n

Mr =

∑ (M

ri

)

1

(4)

n

Trong đó:
Mr – Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên cả
đoạn đường thử nghiệm, MPa;
Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i, MPa;
n – số vị trí đo trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên cả đoạn đường thử nghiệm.
9.1.3 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường, dùng trong thiết kế
Trị số Mr tính ngược từ các số liệu đo bằng thiết bị FWD bao giờ cũng lớn hơn so với trị số Mô đun
đàn hồi hữu hiệu thu được trong phòng thí nghiệm (AASHTO T292) dùng để thiết kế áo đường mềm
theo các phương trình cơ bản trong TCVN...: 2012 (đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01), vì thế phải
đưa vào một hệ số điều chỉnh theo thực nghiệm là 0,33. Vậy Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường
dùng trong thiết kế được tính theo công thức (5):

M rtk = 0,33M r
Trong đó:
Mrtk – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường dùng trong thiết kế, MPa;

10

(5)


TCVN …. : 2012

Mr – Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên đoạn
đường thử nghiệm, MPa.
9.2 Xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu E p của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên lớp đất nền
đường.
9.2.1 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm tại một vị trí đo (E pi):
Từ trị số Mri đã xác định được ở công thức (3), tổng chiều dày D của kết cấu áo đường (khoan, đào
hố để đo D, hoặc dùng phương pháp không phá hủy để xác định) và trị số độ võng d o của mặt đường
ở tại tâm tấm ép, ta tính ra Epi theo công thức (6). Chú ý là trước đó phải hiệu chỉnh trị số d o đo được
về nhiệt độ tính toán của mặt đường bê tông nhựa (ở Việt Nam hiện nay quy định là 30 0C) theo toán
đồ hình D1 và D2 ở phụ lục D.




1

d o = 1,5 pa 

D
 M ri 1 + 
a




2

3

E pi 

÷
M ri ÷


1

1 −
D

1 + ( )2
a
+

E pi











 

(6)

Trong đó:

do – độ võng đo được ở tâm của tấm ép truyền xung lực tại vị trí thứ i, đã được hiệu chỉnh về
nhiệt độ tính toán của mặt đường bê tông nhựa ở 30 0C;
p – áp lực truyền qua tấm ép, MPa;
a – bán kính tấm ép của thiết bị FWD, cm;
D – tổng chiều dày toàn bộ kết cấu áo đường nằm phía trên nền đường, cm;
Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i;
Epi – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên lớp đất nền đường,
tại vị trí đo thứ i, MPa.
Khi dùng tấm ép truyền xung lực ở thiết bị FWD có đường kính bằng 30 cm (a = 15 cm) có thể dùng
toán đồ ở hình 1 để xác định tỉ số Ep / Mr và từ đó tính ra Ep.
9.2.2 Mô đun đàn hồi hữu hiệu đặc trưng của kết cấu áo đường mềm được tính theo công thức (7):
n

Ep =

∑ (E

pi

)

1

(7)

n

Trong đó:
Ep – Mô đun đàn hồi hữu hiệu đặc trưng của kết cấu áo đường mềm trên mỗi đoạn đường
đồng nhất hoặc trên cả đoạn đường thử nghiệm, MPa;

Epi – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm tại vị trí đo thứ i, MPa;
n – số vị trí đo trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên cả đoạn đường thử nghiệm.

10 Đánh giá tình trạng kết cấu áo đường mềm
11


TCVN …. : 2012
10.1 Từ các kết quả đo độ võng của mặt áo đường bằng thiết bị FWD, có thể đánh giá được khả
năng chịu tải cũng như tình trạng chất lượng của áo đường mềm thông qua chỉ số kết cấu hữu hiệu
SNeff , theo công thức (8):
SNeff = 0,0093 × D

3

Ep

(8)

Trong đó:
SNeff – Chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện tại;
D – tổng chiều dày của toàn bộ kết cấu áo đường, cm;
Ep – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm, xác định theo công thức (7), MPa.
10.2 Chỉ số kết cấu hữu hiệu SNeff tính được theo công thức (8) sẽ dùng cho việc thiết kế gia cường
mặt đường bê tông nhựa cũ theo TCVN xxx: 2012 (đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01).

12


TCVN …. : 2012

13


TCVN …. : 2012
Phụ lục A
(quy định)
Thiết lập các thông số hệ thống cho phần mềm điều khiển thiết bị đo động FWD

Trước khi sử dụng phần mềm chuyên dụng để điều khiển thiết bị FWD, cần thiết lập các thông số
hệ thống sau cho chương trình:
1 - File thông số hệ thống.
2 - Số lượng đầu đo độ võng.
3 - Vị trí của các đầu đo độ võng.
4 - Số lần rơi của khối tải trọng.
5 - Áp lực tác dụng lên mặt đường do khối tải trọng gây ra.

14


TCVN …. : 2012
Phụ lục B
(quy định)
Các bước sử dụng phần mềm điều khiển để vận hành thiết bị đo

-

Bật công tắc nguồn bộ vi xử lý (hardware).

-

Khởi động máy tính. Chạy phần mềm điều khiển thiết bị FWD đã cài đặt trên máy tính. Sau
khi phần mềm đã được kích hoạt và hiển thị hệ thống chương trình trên màn hình máy tính,
tiến hành đo thử nghiệm theo trình tự sau:
1 – Thiết lập đường dẫn tới thư mục chứa dữ liệu
2 – Tạo file mới (hoặc mở một file cũ) để lưu dữ liệu.
3 – Nhập thông tin khai báo về tuyến đường và đoạn đường sẽ đo.
4 – Chọn loại kết cấu áo đường.
5 – Nhập nhiệt độ mặt đường (trong trường hợp là mặt đường bê tông nhựa).
6 – Nhập các ghi chú (nếu thấy cần thiết).
7 – Nhập các dữ liệu khác như: điều kiện thời tiết ánh sáng tình trạng mặt đường (tốt hay
nứt nẻ...).
8 – Ghi lại những chú thích cần thiết về vị trí thử nghiệm, hướng tiến hành thử nghiệm, số
làn xe...
9 – Kích vào nút ”Start” để hệ thống thiết bị bắt đầu tiến hành đo.
10 – Các dữ liệu về thông số ban đầu và kết quả đo được sẽ được phần mềm tự động ghi
lại vào ổ cứng của máy tính theo địa chỉ file đã được xác định ở trên.
11 – Sau khi thực hiện đo xong tại một vị trí, di chuyển thiết bị FWD tới vị trí đo tiếp theo và
tiến hành đo theo trình tự như trên.
12 – Khi đo xong vị trí cuối cùng, ghi lại nhận xét chung cho cả đoạn đường đã kiểm tra
13 – Đóng File lưu trữ dữ liệu và thoát khỏi chương trình điều khiển.
14 – Copy dữ liệu từ ổ cứng của máy tính sang đĩa CD, DVD hoặc USB để lưu trữ hoặc để
copy sang máy tính khác.

-

Trên đây là trình tự tiến hành đo thử nghiệm theo phần mềm điều khiển của một loại FWD
có ở Việt Nam.
Hiện nay có nhiều kiểu FWD ở các nước kèm theo hệ điều hành của thiết bị, thường là
Window 2000, 2003, XP, 2010; VISTA; LINUX; MS-DOS6,...

-

Phần mềm lưu trữ số liệu của FWD ở hiện trường thường được dùng là DynaTest FWD
Win; Kuab Pavement Analysis Software; Win JILS; JILS-20; DynaTest ELMOD5; DynaTest
Field Program MS.DOS; FVO,...

15


TCVN …. : 2012

16

-

Format của file (File Format) để thiết bị FWD cho các số liệu đầu ra, thường được dùng là
AASHTO Pavement Data Deflection Exchange (PDDX); Microsoft Access Data Base
(MDB); JILS Data Format; DynaTest Format; DynaTest FWD Field Version 20, 25;...

-

Phần mềm để tính ra Mô đun đàn hồi các lớp của áo đường từ các số liệu đo FWD thường
được dùng là AASHTO DARWin; DynaTest ELMOD5; EVERCALC; Microsoft Excel; TTIModulus; DELMAT; VDOT Modtag,...


TCVN …. : 2012
Phụ lục C
(quy định)
Công tác bảo dưỡng định kỳ thiết bị FWD

Việc bảo dưỡng thiết bị đúng cách sẽ tăng độ chính xác của kết quả đo đạc thu được và làm
cho thiết bị hoạt động một cách tin cậy. Tiến hành bảo dưỡng không cẩn thận sẽ làm cho các vấn đề
nhỏ trở thành việc phải sửa chữa tốn kém. Cần tuân theo các chỉ dẫn trong sổ tay hướng dẫn từng bộ
phận riêng nếu có.
C.1 Công tác vệ sinh
Không bao giờ dùng nước có áp lực cao để làm vệ sinh bên trong thiết bị FWD, đặc biệt không
để các bộ phận điện tử bị dính nước. Phải dùng khăn ẩm để làm vệ sinh định kỳ ở những khu vực này.
C.2 Kiểm tra các bộ phận bị hao mòn
C.2.1 Bầu lọc dầu: thường cứ sau 3 tháng hoạt động phải tiến hành thay bầu lọc dầu. Cũng cần phải
thay ngay nếu bầu lọc dầu bị bít kín hoặc bị tắc.
C.2.2 Các tấm cao su phía dưới tấm ép: phải thay bỏ khi cao su bị hỏng hoặc mất độ cứng, thông
thường khoảng 1 lần trong 1 năm hoặc trong 2 năm phụ thuộc vào mật độ sử dụng thiết bị.
C.3 Kiểm tra định kỳ
C.3.1 Hàng tuần
Hàng tuần cần kiểm tra áp lực lốp xe (xem kỹ thông số kỹ thuật). Xem lại độ cao của máy nâng
phía sau (khi tổ hợp tấm ép và khối tải trọng được đặt trên giá đỡ bị khóa trong quá trình di chuuyển).
C.3.2 Hàng tháng
Làm sạch thiết bị, xem xét độ hao mòn, đặc biệt là các dây cáp và các ống, độ rò rỉ và các bu
lông có bị lỏng không,... Kiểm tra các ắc quy, tấm cao su, bộ giảm sóc.
C.3.3 Hàng năm
Bôi trơn các chỗ như đã chỉ dẫn ở trên thiết bị FWD.
C.3.4 Chu kỳ 3 năm
Kiểm tra dầu thủy lực và bầu lọc dầu.
Kiểm tra thanh dẫn hướng của khối tải trọng, đảm bảo khối tải trọng không bị cản trở trong quá
trình di chuyển lên xuống.

17

TCVN …. : 2012
Phụ lục D
(quy định)
Xác định hệ số chuyển đổi nhiệt độ của mặt đường
Để hiệu chỉnh số độ võng d o(t) của mặt đường nhựa đo tại tâm tấm ép ở nhiệt độ t về nhiệt độ tính
toán (ở Việt Nam hiện nay là 30 0C), sử dụng phương pháp sau:
Sử dụng toán đồ Hình D.1 và Hình D.2 để tìm hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K(t) của độ võng d o(t) của mặt
đường bê tông nhựa đo bằng thiết bị FWD khi nhiệt độ mặt đường nhựa có nhiệt độ bất kỳ t 0C về độ
võng do(20) ở nhiệt độ chuẩn tính toán 20 0C (theo tiêu chuẩn AASHTO) trên cơ sở công thức (D1):

K (t ) =

d o (20)
d o (t )

(D.1)

Trong đó:
K(t) – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ;
do(t) – độ võng tại tâm tấm ép đo được trên bề mặt đường bê tông nhựa, khi nhiệt độ của mặt
đường bê tông nhựa là t 0C, mm;
do(20) – độ võng đã được hiệu chỉnh về nhiệt độ chuẩn tính toán của mặt đường bê tông nhựa
ở 20 C (theo tiêu chuẩn AASHTO), mm.
0

Sử dụng toán đồ Hình D.1 và Hình D.2 để chuyển đổi độ võng d o(t) đo được trên mặt đường bê tông
nhựa ở nhiệt độ t 0C về độ võng ở bất kì một nhiệt độ chuẩn tính toán, ở Việt Nam là 30ºC, d 0(30),
bằng cách chuyển đổi 2 lần như sau:

K (t1 ) =

d o (20)
d o (t )

K (t2 ) =

d o (20)
d o (30)

Vậy:

d o (30) =

d o (20) K (t1 )
=
d o (t )
K (t2 ) K (t2 )

(D.2)

Ví dụ:
Dùng thiết bị FWD đo độ võng ở mặt đường bê tông nhựa có lớp mặt bê tông nhựa dày 10 cm, móng trên
bằng cấp phối đá dăm; nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa lúc đo võng là t = 40 ºC. Trị số độ võng tại mặt tâm
tấm ép đo được là do(t) = do(40) = 1,1 mm.
Dùng toán đồ hình D.1, ứng với 40 ºC ở trục hoành và đường nghiêng ứng với chiều dày lớp bê tông nhựa 10
cm, xác định được K(t 1) = 0,77 ở trục tung.
Cũng dùng toán đồ hình D.1, ứng với 30 ºC ở trục hoành và đường nghiêng ứng với chiều dày lớp bê tông
nhựa 10 cm, xác định K(t 2) = 0,887 ở trục tung.

18

12 inch

8 inch

4 inch

2 inch

Tính ra: do(30) = 0,77 × 1,1 / 0,887 = 0,995 mm.


1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

60

15

70

20

80

25
35
40
45

90

100

Tổng chiều dày lớp bê tông nhựa và
lớp có xử lý nhựa

30

50

0,4

0,5

0,6

30

Hình
Hỡnh
D.1 chỉnh d của mặt đường bê tông nhựa về nhiệt độ tính toán
2. Hiệu

khi lớp móng trên là vật liệu hạt hoặc vật liệu có xử lý nhựa

Nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa, độ F

110

120

12 C
30 cm

8 C
20 cm

4 C
10 cm

50

10

0,7

40

5

2 C
5 cm

0

0,8
0,8
K(t1)=0,77

0,9
0,9
K(t2)=0,887

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K (t)

Nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa, độ C

TCVN . : 2012

H s hiu chnh nhit K (t)

19


20

H s hiu chnh nhit K (t)

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

30

0

40

5

70

20

80

25
35
40

90

100

khi lớp móng trên làm bằng vật liệu có gia cố xi măng

110

30 cm

50

120

12
12inch
C

20 cm

88 inch
C

10 cm

44 inch
C

5 cm

22inch
C

45

Tổng chiều dày lớp bê tông nhựa và
lớp có xử lý nhựa

30

Nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa, độ F

60

15

Hỡnh
Hình
D.23. Hiệu chỉnh do của mặt đường bê tông nhựa về nhiệt độ tính toán

50

10

Nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa, độ C

TCVN . : 2012

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K (t)


TCVN …. : 2012
Phụ lục E
(tham khảo)
Hình ảnh các bộ phận chính của FWD

Hình E.1 Thiết bị FWD được một ô tô kéo đi khi di chuyển và đo đạc

Hình E.2 Bộ phận tạo xung lực: Khối tải trọng + Thanh dẫn + Bộ phận giảm chấn
21


TCVN …. : 2012

Hình E.3 Tấm ép truyền tải trọng tác dụng xuống mặt đường

Hình E.4 Các đầu cảm biến đo độ võng

22


TCVN …. : 2012
Phụ lục F
(tham khảo)
Các bảng biểu mẫu ghi kết quả đo bằng FWD trên đoạn đường X
F.1 Trình tự thí nghiệm và vị trí điểm đo
Trình tự thí nghiệm và xử lý số liệu FWD được thực hiện như sau:
Các điểm đo FWD được bố trí so le trên các làn xe chạy, khoảng cách từ điểm đo tới mép làn xe chạy
0.6 m - 1,2 m, khoảng cách giữa 2 điểm đo liên tiếp trên mỗi làn là 25 m (mức độ II).
Tổng chiều dài đo: 1.25 Km x số làn (ví dụ 3 làn = 3,75 Km)
Tổng số điểm đo: 153 điểm.
Thời gian đo: ngày … tháng … năm 2012.

F.2 Mô tả tình trạng áo đường thí nghiệm: Xem Bảng F.1
Bảng F.1 - Mô tả tình trạng mặt đường thí nghiệm

STT

Lý trình

Làn

Mô tả hiện trạng

1

Hai bên là nhà dân, mặt đường tốt, bằng phẳng,
nhám đều; không có hiện tượng lún, nứt, bong bật
vật liệu và phùi nhựa.

2

Hai bên là nhà dân, mặt đường tốt, bằng phẳng,
nhám đều; không có hiện tượng lún, nứt, bong bật
vật liệu và phùi nhựa.

3

Hai bên là nhà dân, mặt đường tốt, bằng phẳng,
nhám đều; không có hiện tượng lún, nứt, bong bật
vật liệu và phùi nhựa.

F.3 Kết quả đo độ võng động
Theo qui định, lấy kết quả đo lần 3 làm cơ sở tính toán độ võng FWD. Kết quả đo độ võng lần 3 bằng
thiết bị FWD trên đoạn đường X được thể hiện chi tiết tại Bảng F.2.
Bảng F.2 - Kết quả đo độ võng bằng thiết bị FWD trên đoạn đường X

Điểm
đo

Lần
rơi

Lý trình

Km...+…

Làn

Độ võng đo được tại các sensor (1/1000mm)
do

d1

d2

d3

d4

d5

d6

1

646

480

370

265

203

136

109

1

3

2

3

1

509

402

306

215

165

114

94

3

3

1

512

393

293

205

161

116

95

4

3

1

505

391

293

205

161

115

93

23


TCVN …. : 2012
Điểm
đo

Lần
rơi

5

3

6

Lý trình

Làn

Độ võng đo được tại các sensor (1/1000mm)
do

d1

d2

d3

d4

d5

d6

1

525

404

314

221

170

114

92

3

1

496

389

300

208

158

106

88

7

3

1

434

316

241

167

132

94

79

8

3

1

357

270

204

149

121

91

75

9

3

1

462

363

286

206

163

115

97

10

3

1

562

441

340

239

180

115

91

11

3

1

549

433

324

221

165

108

90

12

3

1

500

381

291

201

154

107

90

13

3

1

495

371

283

200

156

107

88

14

3

1

567

433

331

229

173

117

97

15

3

1

478

367

282

200

161

117

97

F.4 Kết quả tính toán môđun đàn hồi MR và Ep và hệ số kết cấu áo đường hiện hữu SNeff
− Ở đây sử dụng chương trình Dynatest Elmod.4 để tính toán mô đun đàn hồi MR từ kết quả thí
nghiệm đo độ võng động.
− Kết quả tính toán mô đun đàn hồi hiện hữu của KCAĐ phía trên nền đất Ep và mô đun đàn hồi đất

nền MR được thể hiện trong Bảng F.3.
Bảng F.3 - Kết quả tính toán môđun đàn hồi đất nền MR và của kết cấu áo đường Ep
Tổng chiều dầy
KCAĐ phía trên
nền đất,

Môđun đàn hồi hữu
hiệu của KCAĐ phía
trên nền đất

Môđun đàn hồi
của đất nền

D (mm)

EP (MPa)

MR (MPa)

1

580

291

91

2

1

580

378

111

3

1

580

374

111

4

1

580

380

112

5

1

580

368

110

6

1

580

381

117

7

1

580

433

136

8

1

580

559

146

9

1

580

431

111

10

1

580

339

106

11

1

580

340

114

12

1

580

376

118

Điểm
đo

1

24

Lý trình

Km…+…

Làn

TCVN …. : 2012

Điểm
đo

Lý trình

Làn

Tổng chiều dầy
KCAĐ phía trên
nền đất,

Môđun đàn hồi hữu
hiệu của KCAĐ phía
trên nền đất

Môđun đàn hồi
của đất nền

D (mm)

EP (MPa)

MR (MPa)

13

1

580

386

118

14

1

580

332

107

15

1

580

412

111

−

Các giá trị EP, MR trung bình được trình bày tại Bảng F.4.

− Chỉ số kết cấu của áo đường hiện hữu được, SNeff , được xác định theo công thức sau, kết quả cụ
thể được thể hiện tại Bảng F.4.

SNeff = 0,0093.D. 3 E P
trong đó:
SNeff

- là chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện tại;

D

- là tổng chiều dày của toàn bộ kết cấu áo đường, cm;

EP

- là mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường, Mpa.
Bảng F.4 - Các giá trị EP, MR trung bình và SNeff

TT

Lý trình

Làn

Dtb
(cm)

EP
trung bình

(Mpa)

MR
trung bình
(Mpa)

Chỉ số kết
cấu hữu hiệu
SNeff

Ghi
chú

Đoạn đường X
1

Km…+…

1

58

385

115

3.92

2

2

60

291

91

3.70

3

3

80

1015

156

7.48

Người thí nghiệm:
Người báo cáo

Phòng Thí nghiệm LAS-XD…

GHI CHÚ:
Các số nêu ở các bảng trên là từ các dữ liệu và số liệu tính toán theo chương trình Dynatest Elmod.4
– xem file kèm theo sau.

25