Đề xuất một số kết cấu mặt đường BTXM trên nền đất yếu cho đường giao thông nông thôn tại huyện cầu ngang, tỉnh trà vinh

HỌ VÀ TÊN: MAI TẤN NGHI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----    ----

MAI TẤN NGHI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ

THUẬT XÂY DỰNG CÔNG

TRÌNH GIAO THÔNG

ĐỀ XUẤT MỘT SỐ LOẠI KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG
XI MĂNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐƢỜNG GIAO
THÔNG NÔNG THÔN TẠI HUYỆN CẦU NGANG, TỈNH
TRÀ VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

KHOÁ 31XGT
TRÀ VINH
ĐÀ NẴNG – Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----    ----

MAI TẤN NGHI

ĐỀ XUẤT MỘT SỐ LOẠI KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI
HUYỆN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 60580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
Tiến sĩ TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng – Năm 2017


Trang: i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.

Tác giả luận văn

Mai Tấn Nghi


Trang: ii

ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTXM TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐƯỜNG
GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI HUYỆN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH

Học viên: Mai Tấn Nghi

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
giao thông

Mã số: 60.58.02.05. Khóa: K31 Trƣờng: Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt -Với các kết quả nghiên cứu, phân tích ở trên của luận văn đã chỉ ra vai trò cực kỳ
quan trọng trong việc tính toán mặt đƣờng BTXM đi qua khu vực có địa chất yếu khi xét đến bài
toán ổn định và biến dạng của nền đất yếu bên dƣới. Kết quả phân tích đã cho thấy việc tính toán
theo QĐ-3230/QĐ-BGTVT hiện nay vẫn chƣa phản ảnh hết đƣợc thực trạng làm việc của kết
cấu tấm BTXM, đặc biệt khi đi qua vùng đất yếu. Kết quả phân tích của luận văn đã đƣa ra đƣợc
3 giải pháp khi tính toán, thiết kế mặt đƣờng BTXM đƣờng GTNT tại huyện Cầu Ngang, tỉnh
Trà Vinh: (i) tấm BTXM kích thƣớc 3x4.5m và 3.5x5m chiều dày 18cm với Mác BT M20, lớp
móng CPĐD dày 15cm đặt trực tiếp lên nền đất khi chiều dày lớp cát mịn trên bề mặt đất nền
lớn hơn 1.5m; (ii) khi chiều dày này bé hơn 1.5m, thì tiến hành bóc lớp cát mịn này và thay vào
bằng lớp cát hạt trung pha sét dày 50cm, rộng hơn mặt đƣờng 1m, và (iii) đắp vồng lên một lớp
đất cát hạt trung pha sét dày 50cm. Ngoài ra, luận văn cũng đã chỉ ra, khi thiết kế mặt đƣờng
BTXM cho đƣờng GTNT đạt hiệu quả cao nhất khi nền đất có trị số mô đun biến dạng
E0≥20Mpa.
Từ khóa: Mặt đƣờng BTXM;Mạng lƣới đƣờng GTNT;phƣơng pháp PTHH;ứng suất; biến dạng

PROPOSED SOME CONCRETE PAVEMENT STRUCTURAL ON SUBSOIL
BASED FOR RURAL TRANSPORT IN CAU NGANG DISTRICT, TRA VINH
PROVINCE
Abstract - The thesis has focused analysis and has shown a very important role in calculating
BTXM pavement passing through geologically weak areas when considering stability and

deformation under weak ground. The results of the analysis show that the calculation of QD3230 / QD-BGTVT has not reflected all the mistakes of the board structure, especially when
passing through the weak land. Analysis results of the dissertation have presented three solutions
when calculating and designing road surface road BTXM road in Cau Ngang district, Tra Vinh
province: (i) 3x4.5m and 3.5x5m thick sheet thickness of 18cm With the Mark M20 BT, the
CPDD 15 cm thick foundation is placed directly on the ground when the fine sand layer
thickness is greater than 1.5 m on the ground surface; (ii) when this thickness is less than 1.5m,
remove the smooth sand layer and replace it with 50cm thick sandy clay sand layer, 1m wider
than the one, and (iii) medium phase clay 50 cm thick. In addition, the thesis has also shown that
when designing BTXM pavement for RT road it is most effective when soil base has modulus of
elastic modulus E0≥20Mpa.

Key words: Concrete pavement; rural transportation network; FEM; Stress; Deformation;


Trang: iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ i
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... vi
DANHMỤC BẢNG .................................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... ix
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
1.Lý do chọn đề tài: ...................................................................................................... 1
2.Mục đích nghiên cứu: ................................................................................................ 2
3.Đối tƣợng nghiên cứu: ............................................................................................... 2
4.Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................................. 2
5.Phƣơng pháp nghiên cứu: .......................................................................................... 2
6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: ................................................................. 2
7.Bố cục của luận văn: .................................................................................................. 3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ LÝ
THUYẾT TÍNH TOÁN.............................................................................................. 4
1.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 4
1.2. MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG .................................................................... 4
1.2.1. Lịch sử phát triển các loại mặt đƣờng BTXM: .................................................. 4
1.2.2. Ƣu nhƣợc điểm của mặt đƣờng BTXM.............................................................. 5
1.2.3. Những đặc điểm cần lƣu ý khi thiết kế và xây dựng mặt đƣờng BTXM. .......... 6
1.3. CÁC DẠNG HƢ HỎNG CỦA MẶT ĐƢỜNG BTXM ....................................... 8
1.3.1. Bong tróc lớp vữa tấm ........................................................................................ 8
1.3.2. Vỡ góc ................................................................................................................ 9
1.3.3. Nứt dọc ............................................................................................................... 9
1.3.4. Nứt ngang ........................................................................................................... 10
1.3.5. Gãy, vỡ tấm ........................................................................................................ 11
1.3.6. Kết luận............................................................................................................... 11
1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN ......................................... 12
1.4.1. Khái niệm ........................................................................................................... 12
1.4.2. Phân loại ............................................................................................................. 12
1.4.3. Yêu cầu ............................................................................................................... 13
1.4.4. Kết luận............................................................................................................... 13
1.5. CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MẶT ĐƢỜNG BTXM ................................... 14
1.5.1. Tính toán tấm BTXM theo bài toán “tấm trên nền đàn hồi” .............................. 14


Trang: iv

1.5.2. Tính toán tấm BTXM bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn ............................... 16
1.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ...................................................................................... 22
CHƢƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MẶT ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG
THÔN Ở HUYỆN CẦU NGANG ............................................................................. 24
2.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 24

2.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HUYỆN CẦU NGANG ............................................ 24
2.2.1. Vị trí, địa lý:........................................................................................................ 24
2.2.2. Mạng lƣới giao thông ở huyện Cầu Ngang: ....................................................... 25
2.3. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CỦA NỀN ĐẤT TẠI HUYỆN CẦU NGANG
...................................................................................................................................... 28
2.3.1. Mặt cắt địa chất: ................................................................................................. 28
2.3.2. Tính chất cơ lý: ................................................................................................... 28
2.3.3. Kết luận: ............................................................................................................. 29
2.4. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MẶT ĐƢỜNG BTXM - GTNT Ở HUYỆN CẦU
NGANG ........................................................................................................................ 30
2.4.1. Mạng lƣới GTNT ở huyện Cầu Ngang: ............................................................. 30
2.4.2. Các dạng hƣ hỏng mặt đƣờng BTXM GTNT ở huyện Cầu Ngang: .................. 30
2.4.3. Nguyên nhân: ...................................................................................................... 32
2.4.4. Nhận xét .............................................................................................................. 32
2.5. HIỆN TRẠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG BTXM Ở HUYỆN CẦU
NGANG ........................................................................................................................ 33
2.5.1. Tính toán thiết kế mặt đƣờng BTXM theo QĐ 3230/QĐ-BGTVT: .................. 33
2.5.2. Hạn chế trong việc thiết kế mặt đƣờng BTXM tại huyện Cầu Ngang ............... 35
2.5.3. Nhận xét:............................................................................................................. 37
2.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ...................................................................................... 37
CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG BTXM CHO ĐƢỜNG
GTNT TẠI HUYỆN CẦU NGANG .......................................................................... 39
3.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 39
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU ....................................................................... 39
3.2.1. Dạng mặt cắt ngang điển hình ............................................................................ 39
3.2.2. Đề xuất giải pháp kết cấu: .................................................................................. 40
3.2.3. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu và đất nền ................................................................. 42
3.3. PHÂN TÍCH KẾT CẤU THEO QĐ-3230/QĐ-BGTVT ...................................... 42
3.3.1. Ảnh hƣởng của kích thƣớc tấm BTXM .............................................................. 43
3.3.2. Ảnh hƣởng của Mác BT ..................................................................................... 45

3.3.3. Ảnh hƣởng của chiều dày lớp móng................................................................... 48
3.3.4. Kết luận............................................................................................................... 48
3.4. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÓ XÉT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU ... 49
3.4.1. Mô hình vật liệu trong Plaxis ............................................................................. 49


Trang: v

3.4.2. Phân tích ổn định nền đƣờng và tấm BTXM: .................................................... 50
3.4.3. Phân tích ổn định mặt đƣờng BTXM khi sử dụng giải pháp thay đất hoặc đắp thêm
đất ................................................................................................................................. 53
3.4.4. Kết luận............................................................................................................... 55
3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ...................................................................................... 56
KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN .................................................................................... 57
1. Kết quả chính: ........................................................................................................... 57
2. Kết luận..................................................................................................................... 59
3. Kiến nghị: ................................................................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 61


Trang: vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 : Hiện tƣợng nứt và bong tróc bề mặt tấm BTXM ............................................... 9
Hình 1.2: Hiện tƣợng nứt vỡ góc tấm BTXM ..................................................................... 9
Hình 1.3: Hiện tƣợng nứt dọc tấm BTXM ........................................................................ 10
Hình 1.4: Hiện tƣợng nứt ngang tấm BTXM .................................................................... 11
Hình 1.5: Hiện tƣợng gãy, vỡ tấm BTXM ........................................................................ 11
Hình 1.7: Quan hệ giữa tải trọng ngoài và độ võng của nền theo mô hình bán không gian
đàn hồi. .............................................................................................................................. 15

Hình 1.8: Khai báo vật liệu trong Plaxis – 1 ..................................................................... 19
Hình 1.9: Khai báo vật liệu trong Plaxis – 2 ..................................................................... 19
Hình 1.10: Khai báo tấm BTXM trong Plaxis ................................................................... 20
Hình 36: Cửa sổ tính toán của Calculations ...................................................................... 21
Hình 1.10: Kết quả tính toán của phần mềm Plaxis: chuyển vị của tấm BTXM, Moment
trong tấm BTXM; hệ số ổn định Mfs ................................................................................. 22
Hình 2.1.Bản đồ vị trí địa lý huyện Cầu Ngang ................................................................ 25
Hình 2.2.Một số hình ảnh về mặt đƣờng BTXM sử dụng ở huyện Cầu Ngang .............. 26
Hình 2.3.Mặt cắt ngang phổ biến mặt đƣờng BTXM-GTNT ở Cầu Ngang ..................... 27
Hình 2.4.Mặt cắt địa chất tại huyện Cầu Ngang................................................................ 28
Hình 2.5.Tấm BTXM bị lún lệch do nền đất không đủ sức chịu tải ................................. 31
Hình 2.6.Tấm BTXM bị nứt dọc do nền đất không đủ sức chịu tải .................................. 31
Hình 2.7.Tấm BTXM bị nứt góc cạnh do nền đất không đủ sức chịu tải ......................... 32
Hình 2.8.Kết quả phân tích ứng suất và biến dạng của tấm BTXM: mô hình tính, phân bố
ứn suất, biến dạng nền đất, hệ số an toàn Mfs .................................................................... 36
Hình 3.1.Mặt cắt địa chất tính toán ................................................................................... 40
Hình 32.Đặt trực tiếp tấm BTXM trên nền đất ................................................................. 41
Hình 3.3.Đắp một lớp đất có chỉ tiêu cơ lý tốt hơn trƣớc khi đặt tấm BTXM .................. 41
Hình 3.4.Thay lớp đất có chỉ tiêu cơ lý tốt hơn trƣớc khi đặt tấm BTXM........................ 42
Hình 3.5.Ảnh hƣởng của chiều dày tấm BTXM và E0 đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=10cm, L=4.5m, B=3m) .............................................................................................. 43
Hình 3.6.Ảnh hƣởng của chiều dày tấm BTXM và E0 đến ứng suất nhiệt trong tấm
BTXM (hm=10cm, L=4.5m, B=3m) .................................................................................. 44
Hình 3.7.Ảnh hƣởng của chiều dày tấm BTXM và E0 đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=20cm, L=4.5m, B=3m): ứng suất do tải trọng; ứng suất nhiệt .................................. 44
Hình 3.8.Ảnh hƣởng của kích thƣớc tấm BTXM và E0 đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=10cm): BxL=3x4m; BxL=3.5x5m ............................................................................. 45
Hình 3.8.Ảnh hƣởng của Mác BTXM và chiều dày tấm đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=10cm, L=4.m, B=3m) ................................................................................................ 45

Trang: vii

Hình 3.9.Ảnh hƣởng của Mác BTXM và chiều dày tấm đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=10cm, L=4.5m, B=3m) .............................................................................................. 46
Hình 3.10.Ảnh hƣởng của Mác BTXM và chiều dày tấm đến ứng suất trong tấm BTXM
(hm=10cm, L=5m, B=3.5m) .............................................................................................. 46
Hình 3.11.Ảnh hƣởng của Mác BTXM và E0 đến ứng suất trong tấm BTXM ( L=4.5m,
B=3m) ................................................................................................................................ 47
Hình 3.12.Ảnh hƣởng của Mác BTXM, kích thƣớc tấm BTXM và E0 đến ứng suất trong
tấm BTXM ......................................................................................................................... 47
Hình 3.13.Ảnh hƣởng của chiều dày lớp móng đến ứng suất trong tấm BTXM .............. 48
Hình 3.14.Khai báo tấm BTXM trong Plaxis .................................................................... 49
Hình 3.15.Mô hình phân tích mặt đƣờng BTXM đặt trực tiếp trên nền đất yếu ............... 50
Hình 3.16.Mô hình phần tử lƣới tam giác mặt đƣờng BTXM đặt trực tiếp trên nền đất yếu
........................................................................................................................................... 50
Hình 3.17.Biến dạng của nền đất và tấm BTXM .............................................................. 51
Hình 3.18.Ứng suất trong nền đất và tấm BTXM ............................................................. 51
Hình 3.19.Mooment và chuyển vị cảu tấm BTXM ........................................................... 52
Hình 3.20.quan hệ giữa hệ số an toàn Mfs và độ lún tại các vị trí của tấm BTXM ........... 52
Hình 3.21.Chuyển vị và moment của tấm BTXM khi tải tác dụng lệch tâm .................... 52
Hình 3.22.Ảnh hƣởng của chiều dày lớp số 1 (cát mịn) đến Moment trong tấm BTXM và
hệ số ổn định nền Mfs......................................................................................................... 53
Hình 3.23.Sơ đồ tính toán cho giải pháp đắp vồng lên 50cm đất cát hạt trung lẫn sét ..... 54
Hình 3.24.Hệ số ổn định nền Mfs sau khi đắ vồng đất lên 50cm trong trƣờng hợp chiều
sâu lớp cát mịn là 1.4m ...................................................................................................... 54
Hình 3.23.Sơ đồ tính toán cho giải pháp thay đất 50cm đất cát hạt trung lẫn sét ............. 55
Hình 3.26.Hệ số ổn định nền Mfs sau khi đắ vồng đất lên 50cm trong trƣờng hợp chiều
sâu lớp cát mịn là 1.4m ...................................................................................................... 55

Trang: viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các loại mặt đƣờng GTNT ............................................................................... 13
Bảng 2.1.Các chỉ tiêu cơ lý đặc trƣng của các mẫu đất ..................................................... 29
Bảng 3.1.Các chỉ tiêu cơ lý đặc trƣng của đất và vật liệu ................................................. 42
Bảng 3.2.Các chỉ tiêu cơ lý đặc trƣng của BTXM ............................................................ 42


Trang: ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CÁC KÝ HIỆU:
γ

Dung trọng

c

Lực dính

φ

Góc nội ma sát

w

Độ ẩm

E0

Mô đun biến dạng

CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
BTXM

Bê tông xi măng

GTVT

Giao thông vận tải

GTNT

Giao thông nông thôn


Trang: 1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Ðứng truớc yêu cầu phát triển đất nuớc, Ðảng, Nhà nuớc chủ trƣơng xây dựng một
nền nông nghiệp theo huớng hiện đại, đồng thời xây dựng nông thôn mớicó kết cấu hạ
tầng hiện đại, cơ cấu kinh tế và các hình thức tổ chức sản xuất hợp lýgắn nông nghiệp
với phát triển công nghiệp, lấy nông dân làm vị trí then chốt trong mọi sự thay đổi cần
thiết, với ý nghĩa phát huy nhân tố con nguời, khơi dậy và phát huy mọi tiềm năng của
nông dân vào công cuộc xây dựng nông thôn mới.
Những năm qua, các chủ trƣơng lớn của Ðảng và việc thực hiện quyết liệt của
Chính phủ, hiện nay hệ thống giao thông nông thôn đã có buớc phát triển căn bản và nhảy

vọt, làm thay đổi không chỉ về số luợng mà còn nâng cấp về chất lƣợng. Con đuờng về
tới tận thôn xóm tạo điều kiện thuận lợi phát triển văn hóa, xã hội và thu hút các lĩnh vực
đầu tƣ về khu vực nông thôn, tạo công ăn việc làm, xóa đói, giảm nghèo, đảm bảo an sinh
xã hội.
Theo Quyết định phê duyệt Chƣơng trình mục tiêu Quốc gia về xây dựng nông
thôn mới của Thủ tƣớng Chính phủ. Thì việc đầu tƣ cơ sở hạ tầng là một trong những chủ
trƣơng, chính sách lớn của Đảng và Nhà nƣớc nhằm thay đổi cơ sở vật chất và diện mạo
của nông thôn, cho nên việc quan trọng đầu tiên là cần xây dựng hệ thống giao thông
hoàn chỉnh là rất cần thiết. Theo số liệu thống kê, đến 01/7/2011 cả nuớc đã có 8940 xã,
chiếm 98,6% tổng số xã cả nuớc đã có đuờng ô tô đến trung tâm xã (tăng 2,3% so với
năm 2006), trong đó đi lại đuợc 4 mùa là 8803 xã, chiếm 97,1% ( tăng 3,5% so với năm
2006); trong đó xã có đuờng ô tô đến trung tâm xã đã đuợc nhựa hóa, bê tông hóa là 7917
xã chiếm 87,3% (tăng 17,2% so với năm 2006). Một điều đáng chú ý là không chỉ đuờng
đến trung tâm huyện, xã đƣợc chú trọng mà đƣờng đến các thôn, bản miền núi cũng đƣợc
các cấp chính quyền hết sức quan tâm đầu tƣ với số liệu rất ấn tuợng đó là có tới 89,5%
số thôn, bản có đƣờng ô tô đến đuợc.
Cùng với các huyện trong Tỉnh, trong những năm gần đây, huyện Cầu ngang có
nhiều nổ lực trong việc triển khai thực hiện Chƣơng trình mục tiêu Quốc gia xây dựng
nông thôn mới gắn với ngƣời nghèo, đem lại nhiều chuyển biến tích cực, làm thay đổi
đáng kể bộ mặt nông thôn hiện nay. Nhất là các tuyến đƣờng liên ấp, liên xã từ nền
đƣờng đất về mùa mƣa bị lầy lội, mùa nắng bụi bậm, mặt đƣờng gồ ghề lỗm chõm ảnh
hƣởng đến việc lƣu thông vận chuyển hàng hóa cùa nhân dân trong vùng, nhất là việc đi
lại của các em học sinh. Nay đã đƣợc đầu tƣ bằng mặt đƣờng bê tông xi măng. Đây là
yêu cầu hết sức cần thiết và cấp bách phù hợp quy hoạch chung của huyện, đồng thời đáp
ứng tâm tƣ, nguyện vọng của nhân dân và chính quyền địa phƣơng.
Tuy nhiên, trong quá trình triễn khai thực hiện dự án xây dựng công trình, nhất là
đƣờng bê tông xi măng còn gặp nhiều vƣớng mắc. Các tuyến đƣờng đắp thấp (nhỏ hơn


Trang: 2

3m) đến đắp cao (lớn hơn 5m), hầu nhƣ đều đắp trên nền đất yếu. Chính vì vậy, các giải
pháp xử lý nhƣ đào thay thế một phần hay toàn bộ đất yếu, bấc thấm, giếng cát, hay sàn
giảm tải đƣợc áp dụng. Tuy nhiên, với các tuyến đƣờng giao thông nông thôn thì việc xử
lý nền đất yếu bằng các giải pháp nhƣ thay đất, bấc thấm sẽ không mang lại hiệu quả kinh
tế chính vì vậy trong quá trình thi công, thiết kế thƣờng bỏ qua giải pháp này đặc biệt đối
với các huyện còn khó khăn của tỉnh Trà Vinh.
Trong quá trình khai thác, sử dụng hiện nay ở huyện Cầu Ngang, mặc dù các mặt
đƣờng BTXM giao thông nông thôn đã đƣợc thiết kế, thi công theo các tiêu chuẩn, quy
định của Bộ (QĐ 3230/QĐ-BGTVT, QĐ-1951/BGTVT, TCVN-10380:2014) nhƣng vẫn
xảy ra các vấn đề về mất ổn định trƣợt, sụp lún nền làm nứt, sức mẻ, cong vênh bề mặt
tấm Bê tông xi măng. Do tuyến thƣờng đi qua vùng có tầng đất yếu dày, trong khi các
quy định tính toán hiện nay không xét đến ảnh hƣởng của nền đất yếu bên dƣới. Trong
khi với điều kiện địa chất ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung, tỉnh Trà Vinh
nói riêng thì hầu nhƣ là nền đất yếu. Điều này cho thấy, việc tính toán theo các tiêu chuẩn
hiện hành vẫn chƣa xét hết đƣợc điều kiện làm việc của công trình và đất nền bên dƣới,
đặc biệt khi tuyến đƣờng đi qua khu vực có nền đất yếu.
Từ thực trạng trên cho thấy việc phân tích, tính toán mặt đƣờng bê tông xi măng
trên nền đất yếu khu vực huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh nhằm đề xuất thêm một số loại
kết cấu mặt đƣờng bê tông xi măng để giảm bớt các phá hoại, hƣ hỏng là hết sức cần
thiết. Từ đó, đề tài “Đề xuất một số kết cấu mặt đường BTXM trên nền đất yếu cho
đường giao thông nông thôn tại huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh” đƣợc lựa chọn
2. Mục đích nghiên cứu:
Phân tích sự làm việc của tấm BTXM làm đƣờng giao thông nông thôn có xét đến
ảnh hƣởng của nền đất yếu từ đó đề xuất kết cấu phù hợp với điều kiện địa chất ở khu
vực huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh.
3. Đối tƣợng nghiên cứu:
Sự làm việc của tấm BTXM dƣới ảnh hƣởng của nền đất yếu.
4. Phạm vi nghiên cứu:
Tấm BTXM làm đƣờng giao thông nông thôn.

Điều kiện địa chất tại khu vực huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh .
5. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết về tính toán tấm BTXM, ổn định tấm BTXM trên nền đất
yếu.
Khảo sát, đánh giá hiện trạng mạng lƣới giao thông nông thôn tại huyện Cầu
Ngang.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Đề tài nghiên cứu, phân tích sự làm việc của tấm BTXM khi có xét đến ảnh hƣởng
của nền đất yếu bên dƣới. Từ đó làm cơ sở để phát triển cho các mô hình phân tích, tính
toán tấm BTXM khi có xét đến sự làm việc của nền đất.


Trang: 3

Vận dụng kết quả nghiên cứu đề xuất một số giải pháp cho mặt đƣờng BTXM giao
thông nông thôn tại huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh.
7. Bố cục của luận văn:
Luận văn đƣợc thực hiện trong 75 trang A4, gồm 3 chƣơng, phần mở đầu và phần
kết luận, kiến nghị
 Chƣơng 1: Tổng quan về mặt đƣờng bê tông xi măng và các lý thuyết tính toán.
 Chƣơng 2: Hiện trạng mặt đƣờng giao thông nông thôn tại huyện Cầu Ngang.
 Chƣơng 3: Đề xuất kết cấu mặt đƣờng BTXM cho đƣờng giao thông nông thôn trên
địa bàn huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh.


Trang: 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI
MĂNG VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
1.1. MỞ ĐẦU

Mặt đƣờng BTXM là một loại kết cấu chịu lực cao, thƣờng đƣợc sử dụng trong
các đƣờng cấp cao trên thế giới. Tuy nhiên nó cũng là một loại mặt đƣờng thƣờng đƣợc
áp dụng cho hệ thống mạng lƣới đƣờng giao thông nông thôn vì ƣu điểm thi công nhanh,
đơn giản.
Việc tính toán mặt đƣờng BTXM hiện nay với rất nhiều quan điểm khác nhau: cơ
học thực nghiệm, tấm trên nền đàn hồi, … tuy nhiên mỗi phƣơng pháp đều có những ƣu
nhƣợc điểm khác nhau. Kết hợp với điều kiện địa chất khác nhau mà nó cũng tạo ra cho
mặt đƣờng BTXM có những dạng hỏng hóc khác nhau.
Trong chƣơng này, luận văn tập trung giới thiệu tổng quan về mặt đƣờng BTXM
nói chung, cùng với đó là các dạng hƣ hỏng thƣờng gặp của mặt đƣờng BTXM. Phần tiếp
theo của chƣơng, luận văn sẽ giới thiệu về các lý thuyết tính toán mặt đƣờng BTXM hiện
nay đang đƣợc sử dụng, cùng với các ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp trên. Từ đó đi
đến kết luận lựa chọn phƣơng pháp phù hợp trong điều kiện hiện nay ở Việt Nam nói
chung và tại huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh nói riêng.
1.2. MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG
1.2.1. Lịch sử phát triển các loại mặt đƣờng BTXM:
Mặt đƣờng BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ 19, bắt đầu ở Anh vào những năm
1950. Trong suốt hơn 100 năm qua, mặt đƣờng BTXM đã đƣợc tiếp tục xây dựng và phát
triễn ở hầu hết các nƣớc trên thế giới. Mặt đƣờng BTXM (mặt đƣờng cứng) cùng với mặt
đƣờng mềm là 2 loại hình chính đƣợc sử dụng cho giao thông đƣờng bộ. Mặt đƣờng
BTXM có mặt trên tất cả các cấp đƣờng và các công trình đặc biệt nhƣ sân bay, bến cảng,
đƣờng chuyên dụng…
Ngày nay, mặt đƣờng BTXM rất đƣợc quan tâm, hệ thống tiêu chuẩn ngày càng
hoàn thiện và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ, hiện đại. Phạm vi áp
dụng mặt đƣờng BTXM luôn đƣợc duy trì và ngày càng mở rộng.
Phân loại mặt đƣờng BTXM gồm một số loại nhƣ sau:
+ Mặt đƣờng BTXM không cốt thép, phân tấm, đỗ tại chỗ ( thông thƣờng);
+Mặt đƣờng BTXM cốt thép;
+ Mặt đƣờng BTXM lƣới thép;
+Mặt đƣờng BTXM cốt thép liên tục, cốt thép phân tán;

+ Mặt đƣờng BTXM lu lèn;
+ Mặt đƣờng BTXM ứng suất trƣớc;
+ Mặt đƣờng BTXM lấp ghép.


Trang: 5

Tƣơng ứng với mỗi loại mặt đƣờng BTXM có những đặc điểm và phạm vi áp
dụng nhất định:
Mặt đƣờng BTXM không cốt thép, phân tấm ra đời sớm nhất và vẫn đang đƣợc sử
dụng phổ biến. Chiều dày cùa tấm từ 15-40 cm; kích thƣớc tấm thay đổi theo từng dự án
có thể từ 3-7m, thông thƣờng khoảng 5m. Mặt đƣờng BTXM không cốt thép (không kể
cốt thép dùng làm thanh truyền lực giữa các tấm) sử dụng cho hầu hết đƣờng ô tô các
cấp, các bãi đỗ, bến cảng và sân bay. Móng của mặt đƣờng BTXM phân tấm thông
thƣờng là đất, cát gia cố, vôi, xi măng; đá gia cố xi măng; đôi khi là đá gia cố nhựa
đƣờng, BTN hoặc chính là BTXM. Rất ít sử dụng móng cát và đá dăm. Các loại mặt
đƣờng BTXM khác sẽ có những ƣu, nhƣợc điểm khác nhau nhƣ: Mặt đƣờng BTXM cốt
thép thƣờng đƣợc sử dụng những tuyến đƣờng có tải trọng lớn nhƣ sân bay, đƣờng
chuyên dụng…. Mặt đƣờng BTXM lƣới thép ra đời chủ yếu khắc phục và hạn chế các vết
nức do co ngót của bê tông và nứt do nhiệt. Mặt đƣờng BTXM cốt thép liên tục nhằm
giảm thiểu mối nối ngang mặt đƣờng (khe co, giãn) của mặt đƣờng BTXM phân tấm
thông thƣờng. Mặt đƣờng BTXM cốt phân tán (cốt sợi) chỉ đƣợc sử dụng trong trƣờng
hợp đặc biệt có khả năng chịu lực rất lớn và chống mài mòn cao. Mặt đƣờng BTXM lu
lèn sử dụng bê tông khô, thi công liên tục (không có mối nối) và bằng thiết bị lu thông
thƣờng. Mặt đƣờng BTXM ứng suất trƣớc nhằm khắc phục các vết nức của mặt đƣờng
BTXM thông thƣờng đồng thới tăng khả năng chịu lực của kết cấu dạng tấm. Mặt đƣờng
BTXM lấp ghép là loại mặt đƣờng BTXM có hoặc không có cốt thép đƣợc chế tạo tại
xƣởng và vận chuyển đến công trƣờng lấp ghép thành mặt đƣờng, các tấm có thể đặt trực
tiếp trên nền đất, nền cát hoăc móng đá dăm
1.2.2. Ƣu nhƣợc điểm của mặt đƣờng BTXM.

1.2.2.1. Ưu điểm.
Tuổi thọ của mặt đƣờng BTXM tƣơng đối cao, cao hơn mặt đƣờng bê tông nhựa
(BTN). Tùy theo cấp hạng đƣờng và tiêu chí đánh giá của từng Quốc gia nhƣng nói
chung tuổi thọ của mặt đƣờng BTXM vào khoảng 20–50 năm, thậm chí có đoạn tồn tại
sau 78 năm sử dụng.
Cƣờng độ mặt đƣờng BTXM cao và không thay đổi theo nhiệt độ nhƣ mặt đƣờng
nhựa, thích hợp với tất cả các loại xe, cƣờng độ không những không bị giảm và có giai
đoạn còn tăng theo thời gian (không có hiện tƣợng bị lão hóa nhƣ mặt đƣờng bê tông
nhựa).
Có khả năng chống bào mòn, hệ số bám giữ bánh xe và mặt đƣờng cao, an toàn
cho xe chạy, có màu sáng nên thuận lợi cho việc tham gia giao thông vào ban đêm.
Chi phí duy tu, bảo dƣỡng thấp.
Do có thời gian phục vụ tƣơng đối dài và chi phí duy tu bảo dƣỡng thấp, nên tổng
giá thành xây dựng và khai thác của mặt đƣờng BTXM có cao nhƣng không cao hơn
nhiều so với mặt đƣờng BTN.


Trang: 6

1.2.2.2. Nhược điểm.
Mặt đƣờng BTXM thông thƣờng tồn tại các khe nối, vừa làm phức tạp thêm cho
việc thi công và duy tu, bảo dƣỡng, vừa tốn kém, lại vừa ảnh hƣởng đến chất lƣợng vận
hành, khai thác (xe chạy không yêm thuận). Khe nối lại là chổ yếu nhất của mặt đƣờng
BTXM, khiến cho chúng dễ bị phá hoại ở cạnh và gốc tấm.
Sau khi xây dựng xong, phải bảo dƣỡng một thời gian mới cho phép thông xe, do
vậy ít thích hợp đối với trƣờng hợp nâng cấp mặt đƣờng cũ cần đảm bảo giao thông.
Móng đƣờng BTXM yêu cầu có độ bằng phẳng cao, chất lƣợng đồng điều và liên
tục. Không xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng trên nền đƣờng còn tiếp tục lún nhƣ đi
qua vùng đất yếu.

Xây dựng mặt đƣờng bê tông xi măng chất lƣợng cao cho các tuyến đƣờng cấp
cao và đƣờng cao tốc đòi hỏi phải có thiết bị thi công đồng bộ, hiện đại và quy trình thi
công chặt chẽ. Việc trộn bê tông xi măng và bảo dƣỡng mặt đƣờng đòi hỏi nhiều nƣớc
Khi mặt đƣờng bê tông xi măng bị hƣ hỏng thì rất khó sửa chữa, trong quá trình
sửa chữa rất ảnh hƣởng đến việc đảm bảo giao thông. Nâng cấp cải tạo mặt đƣờng bê
tông xi măng đòi hỏi chi phí cao, hoặc phải cào bóc để tăng cƣờng mới bằng bê tông xi
măng hoặc bê tông nhựa hoặc phải tăng cƣờng lớp BTN khá dày để tránh nức phản ánh.
Chi phí xây dựng ban đầu đối với mặt đƣờng BTXM cao hơn với mặt đƣờng BTN
và các loại mặt đƣờng khác.
Phạm vi áp dụng của mặt đƣờng bê tông xi măng (BTXM)
+ Làm lớp móng cho tất cả các loại đƣờng ô tô và sân bay;
+ Làm lớp mặt (tầng phủ) đối với các loại đƣờng ô tô, bãi đỗ và sân bay;
+ Lớp mặt tăng cƣờng cho các loại mặt đƣờng đã hết tuổi thọ nhƣ: mặt đƣờng
BTN, mặt đƣờng BTXM…
Tùy theo yêu cầu khai thác của các cấp hạng đƣờng khác nhau mà có thể sử dụng
một trong các loại mặt đƣờng BTXM sau đây: BTXM phân tấm thông thƣờng, BTXM
lƣới thép, BTXM cốt thép liên tục và BTXM lu lèn. Đƣờng cao tốc và đƣờng sân bay có
thể sử dụng mặt đƣờng BTXM có cốt thép liên tục hoặc BTXM phân tấm thông thƣờng,
BTXM lƣới thép. Mặt đƣờng cấp cao thứ yếu (quá độ) có thể sử dụng BTXM lu lèn
(compacte)
1.2.3. Những đặc điểm cần lƣu ý khi thiết kế và xây dựng mặt đƣờng BTXM.

1.2.3.1. Về kết cấu mặt đường BTXM.
Tải trọng bao gồm: hoạt tải (phƣơng tiện giao thông), có tính chất động và trùng
phục. Tải trọng (ứng suất uốn vòng) do nhiệt độ và ma sát giữa tấm BTXM và móng gây
ra, bao gồm trị tuyết đối giữa nhiệt độ và không khí, do bức xạ mặt trời và chênh lệch
giữa mặt trên và dƣới của tấm BTXM.
Kết cấu mặt đƣờng dạng tấm hoặc dải mỏng (chiều dày nhỏ hơn nhiều so với các
kích thƣớc còn lại), bất lợi về chịu lực, nhất là chịu kéo uốn dƣới tác dụng của bánh xe và
chênh lệch về nhiệt độ.

Trang: 7

Chịu mài mòn bề mặt bởi các phƣơng tiện xe cộ trên đƣờng với lƣu lƣợng lớn ( >
160 CPU). Do đó, để tăng khả năng chống mài mòn và xâm thực của nƣớc mƣa, lão hóa
do thời tiết, cƣờng độ (mác) của BTXM yêu cầu càng phải cao.
Tại các khe nối mặt đƣờng (khe nối dọc, khe co và khe dãn) là nơi bấc lợi về chịu
lực, nơi xảy ra các hƣ hỏng nhƣ nức vở tấm BTXM, nơi dể thấm nƣớc làm hƣ hỏng móng
và nền đƣờng và không êm thuận trong giao thông. Tại đây cần phải đảm bảo về chất
lƣợng về tạo khe, chèn khe cũng nhƣ điều kiện làm việc bình thƣờng của các thanh
truyền lực giữa các tấm trong suốt quá trình khai thác.
Kết cấu móng tiếp nhận và phân bố tải trọng xuống nền đất và chịu tác dụng trùng
phục dẫn đến lún không điều và lún lích lũy. Yêu cầu về cƣờng độ của lớp móng không
lớn nhƣng đòi hỏi phải đồng điều, ổn định toàn khối và bằng phẳng. Thƣờng đƣợc cấu
tạo từ đất, cát, đá dăm gia cố xi măng.

1.2.3.2. Về vật liệu:
Vật liệu BTXM. Do yêu cầu về chịu lực (chịu kéo khi uốn) và chống mài mòn nên
cƣờng độ nén (mác) của BTXM: 30, 35, 40 Mpa và cƣờng độ chịu kéo khi uốn: 4, 4.5
Mpa hoặc lớn hơn nữa.
Do điều kiện thi công ngoài công trƣờng có diện rộng, bốc hơi nhanh, điều kiện
bảo dƣỡng khó khăn dẫn đến co ngót do mất nƣớc nên độ sụt của bê tông tƣơi (lƣợng
nƣớc/xi măng) càng nhỏ càng tốt, thậm chí bằng không hoặc bê tông khô.
Nƣớc dùng cho mặt đƣờng BTXM cả để trộn bê tông và bảo dƣỡng mặt đƣờng
nhất là trời nóng là rất lớn. Cần phải tính toán cẩn trọng và lƣu ý trƣớc về nƣớc trong
trƣờng hợp thi công đƣờng miền núi, đồi dốc và nƣớc đá trong trƣờng hợp thi công mùa
hè nóng nực để làm giảm nhiệt độ cho bê tông tƣơi.
Vật liệu thép chịu lực, thép thanh truyền lực, cốp pha; vật liệu dùng làm lớp ngăn
cách (cách ly); vật liệu chèn khe (mastic); vật liệu bảo dƣỡng; vật liệu phụ gia cho bê

tông cũng là đặc trƣng của mặt đƣờng BTXM.

1.2.3.3. Về công nghệ thi công
Đối với mõi loại mặt đƣờng BTXM và tùy thộc vào thiết bị thi công mà có những
yêu cầu về trình tự và nội dung công nghệ thi công cụ thể riêng biệt. Tuy nhiên, sau đây
là các bƣớc cơ bản cần phải có trong công nghệ thi công mặt đƣờng BTXM:
+ Hoàn thiện lớp móng;
+ Lắp đặt cốp pha trên móng (nếu có);
+ Thi công lớp ngăn cách;
+ Lắp đặt cốt thép các loại;
+ Trộn và vận chuyển hỗn hợp BTXM;
+ Rải và đầm nén hỗn hợp BTXM;
+ Mặt đƣờng BTXM cốt thép liên tục;
+ Thi công khe nối;
+ Hoàn thiện bề mặt, tạo nhám;


Trang: 8

+ Bảo dƣỡng;
+ Cắt khe;
+ Chèn khe;
+ Kiểm tra và nghiệm thu chất lƣợng mặt đƣờng BTXM.
Về mặt thiết bị thi công. Để đảm bảo chất lƣợng và tiến độ thi công mặt đƣờng
BTXM nhất thiết phải sử dụng các thiết bị thi công cơ giới từ trộn tới vận chuyển, rải và
đầm BTXM. Tùy theo điều kiện và tính chất công trình mà lựa chọn các loại thiết bị gọn
nhẹ linh hoạt đáp ứng yêu cầu thi công cho các tuyến đƣờng có chiều rộng nhỏ hoặc
những thiết bị đồng bộ hiện đại phục vụ cho các tuyến đƣờng cấp cao hoặc công trƣờng
có khối lƣợng xây dựng lớn nhƣ sân bay.
Đối với tuyến đƣờng cải tạo hoặc nâng cấp, việc tổ chức thi công vừa đảm bảo

chất lƣợng mặt đƣờng vừa phải đảm bảo giao thông thƣờng gặp rất nhiều khó khăn.

1.2.3.4. Về khai thác, duy tu bảo dưỡng và cải tạo nâng cấp.
Khai thác: Mặt đƣờng BTXM cho phép khai thác quanh năm. Tuy nhiên, cần phải
giới hạn về tải trọng cho phép và cấm xe vƣợt tải. Khi mặt đƣờng BTXM bị nứt gãy nói
chung rất khó sửa chữa nhƣng vẫn phải có những biện pháp khắc phục kịp thời.
Khi mặt đƣờng BTXM hết tuổi thọ, cần phải đánh giá chính xác mức độ hƣ hỏng
để đƣa ra các phƣơng án nâng cấp có hiệu quả nhƣ: phải cào bốc một phần hoặc toàn bộ
lớp mặt đƣờng BTXM cũ rồi mới tăng cƣờng lên trên bằng các lớp mặt đƣờng BTN, mặt
đƣờng BTXM mới.
1.3. CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM
Với mỗi một phƣơng pháp tính toán khác nhau, cùng với những điều kiện vận
hành khai thác, ảnh hƣởng của điều kiện thời tiết khí hậu khác nhau làm cho mặt đƣờng
BTXM luôn tồn tại một số dạng hƣ hỏng phổ biến sau.
 Bong tróc lớp vữa bề mặt và trơ cốt liệu (đá)
 Vỡ góc
 Nứt dọc
 Nứt ngang
 Gãy, vỡ tấm
1.3.1. Bong tróc lớp vữa tấm
Hƣ hỏng liên quan đến việc thiết kế thành phần cấp phối (nƣớc, cốt liệu, xi măng
thiết kế không đúng dẫn đến BTXM không đủ cƣờng độ). Công tác bảo dƣỡng bê tông
thực hiện sơ sài dẫn đến bê tông bị mất nƣớc nhanh, bê tông co ngót đột ngột gây nứt nẻ
làm chất lƣợng bề mặt bê tông giảm. cũng có trƣờng hợp bong tróc do xe quá tải chạy
qua thƣờng xuyên (hình 1.1).


Trang: 9

Hình 1.1 : Hiện tượng nứt và bong tróc bề mặt tấm BTXM

1.3.2. Vỡ góc
Vỡ nông: nguyên nhân hƣ hỏng có thể do lỗi của công nhân trong khi làm các mối
nối ƣớt hoặc cắt mối nối quá sớm, các lỗi này chƣa thể phát hiện cho tới khi đƣa công
trình vào sử dụng, một số ứng suất cục bộ sẽ làm cho kết cấu yếu đi.
Vỡ sâu: loại vết vỡ này phát triển bên dƣới chiều sâu của rãnh thậm chí còn dƣới
cả thanh chốt, do một số nguyên nhân sau đây:
+ Khe giảm vết nứt đáy bị lệch so với rãnh;
+ Quá trình tích lũy mãnh vụng trong toàn bộ chiều sâu mối nối;
+ Thanh chốt bị lệch;
+ Thi công không đảm bảo chất lƣợng;
+ Tải trọng vƣợt tải;
+ Hƣ hỏng lề mặt đê;

Hình 1.2: Hiện tượng nứt vỡ góc tấm BTXM
1.3.3. Nứt dọc
Do chiều rộng mặt đƣờng rộng hơn 7m mà không phân khe dọc. Hiện tƣợng này
xuất hiện do các nguyên nhân sau:


Trang: 10

+ Móng mặt đƣờng không bằng phẳng theo chiều dọc: sự cố do thoát nƣớc và sự
thay đổi quá lớn độ ẩm của lớp nền nhất là mất ổn định đối với các lớp nền sét tạo điều
kiện cho vết nứt phát triển.
+ Ứng suất nén: trong trƣờng hợp không có các mối nối dãn nở và co ngót thì do
các cốt liệu nhỏ mất liên kết gây ra tích lũy ứng suất nén mà gây ra ứng suất kéo và vết
nứt xuất hiện.
+ Tải trọng vƣợt tải.
+ Hƣ hỏng lề mặt đƣờng.

Hình 1.3: Hiện tượng nứt dọc tấm BTXM
1.3.4. Nứt ngang
Vết nứt xuất hiện ngang trên bề mặt tấm BTXM, thƣờng do các nguyên nhân sau
gây nên:
+ Chiều dài phần không có cốt quá lớn, điều này liên quan đến khối lƣợng cốt liệu
sử dụng;
+ Thiếu bố trí cốt liệu;
+ Mối nối không dịch chuyển tự do đƣợc;
+ Cắt mối nối quá muộn;
+ Mức độ cản trở cao tại mặt tiếp giáp tấm bản và đáy móng;
+ Thiếu sự phân bố tải trọng tại mối nối;
+ Tải trọng vƣợt tải.


Trang: 11

Hình 1.4: Hiện tượng nứt ngang tấm BTXM
1.3.5. Gãy, vỡ tấm
Hiện tƣợng xảy ra khiến tấm BTXM bị gãy vỡ gây khó khăn cho phƣơng tiện lƣu
thông. Hiện tƣợng này do các nguyên nhân sau:
+ Do tải trọng vƣợt tải;
+ Do móng của tấm BTXM không đảm bảo, không đồng nhất dẫn đến hiện tƣợng
phát sinh ứng suất cục bộ gây vỡ tấm;
+ Do thi công tấm BTXM không đủ cƣờng độ;
+ Do hƣ hỏng lề mặt nền dẫn đến móng nền phía lề yếu gây gãy vỡ tấm;
+ Ngoài ra cũng có thể do chiều dày tấm và kích thƣớc tấm không đúng;
+ Do nền đất không đồng nhất và không đủ sức chịu tải.

Hình 1.5: Hiện tượng gãy, vỡ tấm BTXM
1.3.6. Kết luận

Việc hƣ hỏng của tấm BTXM do nhiều nguyên nhân gây nên, trong đó có do thiết
kế, thi công, do khai thác hay do nền đất không đủ sức chịu tải. Các hƣ hỏng này làm cho
tuổi thọ của kết cấu mặt đƣờng BTXM giảm đi, gây khó khăn cho việc lƣu thông của các
phƣơng tiện trên đƣờng. Vì vậy việc khắc phục các nguyên nhân này ngay từ giai đoạn


Trang: 12

thiết kế sẽ góp phần làm tăng tuổi thọ của tấm BTXM và chất lƣợng khai thác thông qua
việc lựa chọn các mô hình phân tích, tính toán phù hợp với điều kiện thực tế của tuyến
đƣờng.
1.4. ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
Trong hệ thống mạng lƣới đƣờng giao thông ở nƣớc ta, thì mạng lƣới đƣờng giao
thông nông thôn có vai trò rất quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế khu vực
nông thôn, nâng cao văn hóa và đẩy mạnh lƣu thông hàng hóa từ các vùng quê lên các
khu thị trấn, thị tứ. Chính vì đặc thù nhƣ vậy, ở nƣớc ta đƣờng giao thông nông thôn có
những đặc điểm, và yêu cầu riêng so với các đƣờng giao thông khác.
1.4.1. Khái niệm
Ðƣờng giao thông nông thôn là tuyến đƣờng thuộc huyện, xã nối liền tới các thị
trƣờng, các khu vực kinh tế phi nông nghiệp và các dịch vụ xã hội khác.
Ðƣờng giao thông nông thôn chủ yếu là đƣờng bộ và các công trình trên tuyến
nhƣ: cầu, cống và cảng nội địa phục vụ cho nông nghiệp, nông thôn. Có thể nói đƣờng
giao thông nói chung và đƣờng giao thông nông thôn nói riêng là huyết mạch sống còn
của lƣu thông hàng hoá.
Ðƣờng giao thông nông thôn là đƣờng thuộc khu vực nông thôn. Ðƣợc định nghĩa
là loại đƣờng có chi phí xây dựng tƣơng đối thấp, lƣu luợng xe ít, các đƣờng nhánh, các
đƣờng phục vụ chủ yếu cho khu vực nông nghiệp nối với hệ thống đƣờng chính, các
trung tâm phát triển chủ yếu hoặc các trung tâm hành chính và nối tới các làng mạc các
cụm dân cƣ dọc tuyến, các chợ, mạng luới giao thông huyết mạch hoặc các tuyến cấp cao
hơn.

1.4.2. Phân loại
Ðƣờng giao thông nông thôn bao gồm đƣờng huyện, đƣờng xã, đƣờng thôn xóm,
đƣờng từ thôn xóm ra cánh đồng (đƣờng phục vụ sản xuất). Theo Luật giao thông đƣờng
bộ, có quy định rõ tiêu chí xác định đƣờng huyện và đƣờng xã, cụ thể nhƣ sau:
 Ðƣờng huyện là đƣờng nối trung tâm hành chính của huyện với trung tâm hành
chính của xã, cụm xã hoặc trung tâm hành chính của huyện lân cận; đƣờng có vị trí quan
trọng dối với sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện.
 Ðƣờng xã là đƣờng nối trung tâm hành chính của xã với các thôn, làng, ấp, bản và
đơn vị tƣơng đƣơng hoặc đƣờng nối với các xã lân cận; đƣờng có vị trí quan trọng đối
với sự phát triển kinh tế - xã hội của xã.
Theo Thông tƣ số 54/2009/TT-BNNPTNT, ngày 21/8/2009 huớng dẫn thực hiện Bộ tiêu
chí quốc gia về nông thôn mới:
 Ðƣờng thôn là đƣờng nối giữa các thôn đến các xóm.
 Ðƣờng xóm là đƣờng nối giữa các hộ gia đình (đƣờng chung của liên gia).
 Ðƣờng sản xuất (trục chính nội đồng) là đƣờng chính nối từ đồng ruộng đến khu
dân cƣ.


Trang: 13

1.4.3. Yêu cầu
Đƣờng giao thông nông thôn đƣợc thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10380-2014 với
2 loại mặt đƣờng phổ biến là loại A và B với bề rộng mặt đƣờng tƣơng ứng là 3,5 và 3m
cùng với bề rộng nền móng là 5m và 4m. Kết cấu mặt đƣờng giao thông nông thôn
thƣờng có 3 loại chính:
 Kết cấu mặt đƣờng bê tông xi măng: Mặt duờng bê tông xi măng có rất nhiều ƣu
điểm so với các kết cấu mặt đƣờng khác nhƣ: có tuổi thọ cao, có cƣờng độ mặt đƣờng cao
và không bị ảnh huởng bởi nhiệt dộ, có khả năng chống bào mòn, hệ số bám giữa bánh xe
và mặt duờng cao, an toàn cho xe chạy, mặt đƣờng BTXM có màu sáng nên thuận lợi cho
việc chạy xe ban đêm, chi phí duy tu, bảo duỡng thấp. Việc lựa chọn kết cấu mặt đuờng

bê tông xi măng cho đuờng GTNT hiện nay đang rất phổ biến bởi mặt đƣờng có nhiều ƣu
điểm nhƣ trên.
 Kết cấu mặt đƣờng láng nhựa: Kết cấu mặt đƣờng láng nhựa trên móng cấp phối
đá dăm (CPÐD) hoặc đá dăm tiêu chuẩn hiện nay đƣợc sử dụng nhiều trong thi công các
tuyến đƣờng GTNT. Có nhiều dạng kết cấu mặt đƣờng với hàm luợng nhựa khác nhau
nhƣ: láng nhựa 1 lớp, láng nhựa 2 lớp; láng nhựa 3 lớp trên móng cấp phối đá dăm hoặc
trên đá dăm tiêu chuẩn...
 Kết cấu mặt đuờng đất gia cố xi măng hoặc vôi: Ðất gia cố xi măng hoặc vôi có
tính chất nâng cao cƣờng độ chịu tải của đất, chịu nƣớc tốt (đƣờng có bị ngập nuớc vài
ngày cũng không bị hƣ hỏng). Ðất gia cố có nhƣợc điểm là chịu mài mòn kém và thƣờng
bị nứt ngang mặt đƣờng từng quãng phân bố theo chiều dài của tuyến đƣờng (5m-10m).
Bảng 1.1: Các loại mặt đường GTNT
Loại mặt đƣờng
Bê tông xi măng
Ðá dăm láng nhựa.
Ðất, sỏi ong gia cố vôi + láng nhựa.
Cát, sỏi sạn gia cố xi măng + láng nhựa.
Ðá lát, gạch lát
Ðá dăm, cấp phối dá dăm, đá thải
Sỏi ong; Cát sỏi; Gạch vỡ, đất nung, xỉ lò cao

Phạm vi sử dụng
cấp A, cấp B
cấp A, cấp B
cấp A, cấp B
cấp A, cấp B, cấp C
cấp A, cấp B, cấp C
cấp A, cấp B, cấp C
cấp A, cấp B, cấp C

1.4.4. Kết luận
Với yêu cầu và đặc điểm nhƣ đã nêu, việc thiết kế mặt đƣờng GTNT luôn có
những đặc thù rất riêng trong đó bài toán thiết kế với chi phí rẻ luôn luôn đƣợc quan tâm.
Chính vì vậy luôn có yêu cầu đối với nhà thiết kế là phải lựa chọn giải pháp sao cho phù
hợp với tình hình kinh tế địa phƣơng của tuyến đƣờng, song lại đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
đề ra. Đây luôn là một bài toán khó đối với các nhà thiết kế. Việc lựa chọn giữa giá thành
rẽ và yêu cầu kỹ thuật cũng là một trong những nguyên nhân gây hƣ hỏng mạng lƣới
đƣờng GTNT ở nƣớc ta hiện nay.


Trang: 14

1.5. CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MẶT ĐƯỜNG BTXM
Việc tính tốn, phân tích tấm BTXM hiện nay có nhiều lý thuyết khác nhau, phổ
biến nhất hiện nay là hai trƣờng phái: (i) xem tấm BTXM nhƣ một dầm trên nền đàn hồi
[Nguyễn Thùy Anh, 2012; Đồn Văn Duẫn, 2010; Vũ Thanh Thủy, 2010], và (ii) phƣơng
pháp phần tử hữu hạn [Yang, 2004; Nguyễn Tuấn Anh, 2014].
1.5.1. Tính tốn tấm BTXM theo bài tốn “tấm trên nền đàn hồi”
Trong những năm gần đây, có rất nhiều mơ hình nền đã đƣợc xem xét, chẳng hạn
mơ hình Filonenko-Borodich, Hentenvy, Rasternak, mơ hình đàn dẻo, mơ hình phi tuyến
và đàn nhớt,…Mỗi mơ hình đều có ƣu điểm, nhƣợc điểm và phạm vi áp dụng riêng. Vấn
đề đặt ra là cần phải có mơ hình hóa và đơn giản hóa sự làm việc của đất nền dƣới tác
động của tải trọng, nhằm giảm khối lƣợng tính tốn và tăng độ bềnh dự trữ cho cơng
trình. Mơ hình đàn hồi Winkler và mơ hình bán khơng gian đàn hồi và đƣợc sử dụng phổ
biến nhất.

1.5.1.1. Mơ hình Winkler
Theo mơ hình này, độ lún của nền tỷ lệ với tải trọng tác dụng. Ý này do Viện sĩ
ngƣời Nga FuKsser đề xuất vào năm 1801 và đƣợc E.Winkler ứng dụng để tính tốn dầm
trên nền đàn hồi vào năm 1867.

MÔ HÌNH Winkler

Tải trọng qx,y)

Tấm

Lò xo

Ƣu điểm của mơ hình này là tính đơn giản, độ lún của mặt đất nền cũng là độ lún
của tấm đặt trên nền và chỉ chuyển vị thẳng đứng.
Nhƣợc điểm của mơ hình này là hệ số nền khơng chỉ phụ thuộc vào tính chất của
đất nền mà còn phụ thộc vào diện tích đặt tải.Ngồi ra khơng xác định đƣợc ảnh hƣởng
lún của cơng trình bên cạnh tới cơng trình đang xét.
Theo AASHTO, FAA, khi tính tốn chiều dày tấm BTXM mặt đƣờng ơ tơ và sân
bay, sử dụng mơ đun hữu hiệu của đất nền đƣợc xác định thơng qua thí nghiệm FWD, để
tính hệ số nền, sau đó hệ số nền đƣợc hiệu chỉnh qua hệ số tổn thất và theo mùa. Cuối
cùng đƣa hệ số nền đã hiệu chỉnh vào các tốn đồ để xác định chiều dày tấm BTXM.
Phƣơng pháp PCA dựa trên cơng thức Picket là cơng thức nữa thực nghiệm, tìm
đƣợc trên cơ sở về sự làm việc thực tế của nền – mặt đƣờng và kết quả thực nghiệm của
bang Arinhton (Mỹ). Cơng thức của Picket sử dụng tham số bán kính độ cứng của tấm bê
tơng của Westergard dựa trên mơ hình