Bảo hiểm du lịch - Chương 5

Chương 1 Kết cấu áo đường và các nguyên lí sử dụng vật liệu làm kết cấu áo đường

Chương 1 KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
VÀ CÁC NGUYÊN LÍ SỬ DỤNG VẬT LIỆU LÀM KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
1.1. Kết cấu áo đường
1.1.1. Cấu tạo và các yêu cầu chung
Mặt đường là một kết cấu gồm một hoặc nhiều lớp vật liệu khác nhau được rải trên
nền đường để đáp ứng các yêu cầu chạy xe (ô tô và các phương tiện giao thông đường bộ)
về cường độ
, độ bằng phẳng, độ nhám; đồng thời góp phần hạn chế tác động xấu do xe chạy
gây ra đối với môi trường xã hội và môi trường thiên nhiên hai bên đường (hạn chế bụi, hạn
chế tiếng ồn, hạn chế tai nạn giao thông).
7
1
2
3
5
19
6
8
4
9
13
16
15
14
17
10
11
19
18

20
21
12

1. Ta luy đắp
2. Đất thiên nhiên
3. Gờ chắn nước
4. Lớp đáy áo đường bằng vật liệu
chọn lọc hoặc lòng đường đã lu lèn
chặt
5. Lớp mặt lề đường (áo lề)
6. Lớp móng dưới
7. Lớp móng trên
8. Lớp mặt
9. Lớp mặt bằng bê tông
10. Mái dốc rãnh
11. Taluy đào
12.
Móng lề đường
13. Dốc ngang
14. Móng nền đất
15. Đất nền
16. Kết cấu áo đường
17. Dốc ngang lề đường
18. Phần xe chạy
19. Lề đường
20. Toàn bộ bề rộng mặt đường
21. Toàn bộ bề rộng trên mặt phần nền
đường.
Ngoài khâu thiết kế cũng như khâu di tu sửa chữa ra thì khâu thi công có ảnh hưở

ng
rất lớn tới chất lượng của mặt đường. Thực tế có những yêu cầu đối với mặt đường không
thể giải quyết định bằng các biện pháp thiết kế và tính toán, trái lại chủ yếu phải giải quyết
bằng phương pháp cấu tạo và biện pháp thi công. Ví dụ như các vấn đề về đảm bảo ổn định
cường độ của kết c
ấu áo đường, vấn đề đảm bảo cho cấu trúc tầng mặt có đủ sức chống vỡ
với tác dụng của lực ngang, vấn đề độ bằng phẳng và độ nhám… nhất là các vấn đề đó giải
quyết trong các điều kiện thiên nhiên, điều kiện vật liệu xây dựng, điều kiện phương tiện và
các thiết bị thi công cụ thể.
Do yêu cầu về
sử dụng và chịu các lực khác nhau nên nhiệm vụ và chức năng của
mỗi lớp kết cấu tổng thể nền mặt đường sẽ khác nhau. Lực thẳng đứng do tải trọng bánh xe
gây ra sẽ được các lớp vật liệu trong kết cấu mặt đường truyền xuống cho đến hết phạm vi
móng nền đất. Lực nằm ngang do sức kéo, lực hãm ngang khi xe chạy trên đường vòng gây
ra chủ yếu ch
ỉ tác dụng ở những lớp trên kết cấu mặt đường mà không truyền xuống các
lớp dưới.
Chương 1 Kết cấu áo đường và các ngun lí sử dụng vật liệu làm kết cấu áo đường

u cầu về độ nhám mặt đường thơng qua trị số chiều sâu rắc cát trung bình “ Qui trình xác
định độ nhám của mặt đường đo bằng phương pháp rắc cát 22TCN 278-01”
Tốc độ tính tốn thiết kế km/h Chiều sâu rắc cát
trung bình H
tb
(mm)
Đặc trưng độ
nhám bề mặt
60<V

35.025.0 <≤

tb
H

Nhẵn
8060 <≤ V

45.035.0 <≤
tb
H

Nhẵn
12080 ≤≤ V

80.045.0 <≤
tb
H

Trung bình
Đường qua địa hình khó khăn nguy hiểm (đường
vòng quanh co, đường cong bán kính dưới 150m mà
khơng hạn chế tốc độ, đoạn có dốc dọc
%5>
, chiều
dài dốc
m100>
)

20.180.0 <≤
tb
H

Thơ
u cầu về độ bằng phẳng của mặt đường theo chỉ số IRI xác định theo tiêu chuẩn ngành
22TCN 277-01
Chỉ số IRI u cầu (m/km)
Tốc độ tính tốn thiêt kế km/h
Đường xây dựng
mới
Đường cải tạo nâng
cấp
100
0.2≤

5.2≤

80
2.2≤

8.2≤

60
5.2≤

0.3≤

Từ 40 đến 20 (mặt đường nhựa)
0.4≤

0.5≤

Từ 40 đến 20 (mặt đường cấp thấp)
0.6≤

0.8≤

1.1.2. Cấu tạo và u cầu đối với kết cấu áo đường mềm
Lớp bảo vệ. lớp hao mòn hoặc lớp mặt trên
(wearing course)
Lớp mặt dưới (Binder course) có thể gồm lớp
trên và lớp dưới
Lớp móng trên (Road base)
Lớp móng dưới (Sub base course)
Lớp đáy kết cấu áo đường (capping layer
hoặc improved (subgrade))
Đất lòng đường(đất nền đường cho đến hết
khu vực tác dụng

Road bed soil)
TẦNG MẶT
(Surfacing)
TẦNG MÓNG
(Road foundation)
MÓNG NỀN ĐẤT
(Subgrade)
KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
THÂN NỀN ĐƯỜNG

Kết cấu áo đường mềm thường có hai tầng: tầng móng và tầng mặt. Tầng mặt là bộ
phận trực tiếp chịu tác dụng của bánh xe và ảnh hưởng của các nhân tố thiên nhiên (đặc biệt
ngồi lực thẳng đứng còn chịu lực ngang rất lớn). Để chịu được tác dụng đó, tầng mặt đòi

hỏi làm bằng vật liệu có cường độ và sức liên kết tốt. N
ếu lớp mặt trên dưới 3cm thì lớp
mặt trên gọi là lớp hao mòn và nếu sức liên kết của vật liệu khơng đủ so với tác dụng của
xe chạy, thì trên lớp mặt trên còn làm thêm lớp hao mòn và lớp bảo vệ để hạn chế bớt tác
dụng xung kích, xơ trượt, mài mòn trực tiếp của bánh xe và các ảnh hưởng xấu khác của
thiên nhiên xuống lớp mặt phía dưới
Lớp hao mòn là lớp mỏng 1-3cm làm bằng vật li
ệu có dính kết , đặt trên lớp mặt chủ
yếu. Lớp bảo vệ cũng là lớp mỏng 0.5-1cm thường bằng vật liệu cát, sỏi nhỏ rời rạc rải trên
lớp hao mòn, để bảo vệ cho lớp hao mòn và tăng độ bằng phẳng của mặt đường khi lực
Ch
ương 1 Kết cấu áo đường và các nguyên lí sử dụng vật liệu làm kết cấu áo đường

dính kết của bản thân lớp hao mòn chưa đạt yêu cầu. Khi tính toán lớp hao mòn, lớp bảo vệ
không kể vào chiều dày của tầng mặt.
Lớp mặt dưới thường được làm bằng bê tông nhựa rỗng, nhiều hoặc vừa đá dăm và
bắt buột phải bố trí trong các trường hợp sau.
- Lưu lượng xe lớn và nhiều xe nặng khi bề dày lớp mặt trên dưới 5cm
- Yêu cầu về
độ bằng phẳng
- Tầng móng là vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ có thể truyền vết nứt lên phía trên.
Tầng móng chỉ chịu lực thẳng đứng. Nhiệm vụ của tầng móng là truyền và phân bố
lực thẳng đứng để khi truyền đến nền đất thì ứng suất sẽ giảm đến một mức độ đất nền
đường có khả năng chị
u được mà không tạo nên biến dạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt
quá lớn. Vì lực thẳng đứng truyền xuống ngày càng bé đi nên tiết kiệm, tầng móng có thể
gồm nhiều lớp bằng các vật liệu khác nhau có cường độ giảm dần từ trên xuống. Do không
chịu tác dụng phá hoại bề mặt như ở tầng phủ nên vật liệu làm các lớp này không yêu cầu
cao như với t
ầng phủ mà có thể cấu tạo chúng bằng các vật liệu rời rạc kích cỡ lớn. Tuy

nhiên chủ yếu lại đòi hỏi có độ cứng và có độ chặt nhất định. Các lớp móng dưới của tầng
móng có thể dùng vật liệu tại chỗ hoặc phế liệu công nghiệp theo nguyên lí bố trí cường độ
giảm dần theo chiều sâu.
Gần đây người ta bố trí kết cấu áo đườ
ng theo kết cấu ngược, loại này thường bố trí
không theo qui tắc chọn vật liệu có module giảm dần theo chiều sâu, trái lại module đàn hồi
của tầng móng có thể lớn hơn tầng mặt hoặc module lớp móng dưới có thể lớn hơn module
lớp móng trên.
Cách bố trí kết cấu ngược có ưu điểm
- Làm giảm đáng kể ứng suất thẳng đứng do tải trọng bánh xe truyề
n xuống nền
đường. Do vậy có thể làm giảm chiều dày tầng móng và nhờ đó đem lại hiệu quả kinh tế.
- Lớp móng bằng vật liệu gia cố tạo ra hiệu ứng đe, tạo thuận lợi cho việc lu lèn đạt
độ chặt cao đối với các lớp trên
Tuy nhiên theo kinh nghiệm về bố trí kết cấu ngược hiện còn ít và chưa phân tích kỹ
được ảnh hưởng của lớp
đất cứng phía dưới đến các loại ứng suất kéo, uốn, cắt, trượt xuất
hiện trong các lớp mềm hơn ở trên nó.
Đôi khi phải bố trí đáy áo đường (lớp đáy móng) đảm nhận các chức năng sau
- Tạo đường một lòng đường chịu lực đồng nhất, sức chịu tải tốt
- Ngăn chặn ẩm thấm từ trên xuống nền đấ
t và từ dưới lên móng áo đường
- Tạo hiệu ứng đe để đảm bảo chất lượng đầm nén các lớp móng phía trên
- Tạo điều kiện cho xe máy trong quá trình thi công áo đường không gây ra hư hại nền
đất phía dưới
Lớp đáy áo đường đạt được độ các yêu cầu sau
- Độ chặt đầm nén cao 1.00 -: - 1.02 (đầm nén tiêu chuẩn)
- Module đàn hồi
MpaE 50≥
hoặc tỷ số

10≥CBR

- Bề dày tối thiểu là 30cm
Cần bố trí đáy áo đường thay thế cho 30cm phần đất trên cùng của nền đường (đất
lòng đường) của đường cấp I, II có từ 4 làn xe trở lên, nếu bản thân phần đất trên cùng của
nền đường không đạt được các yêu cầu nêu trên. Nên thiết kế lớp đáy áo đường khi nền đắp
bằng cát, bằng đất sét trương nở và khi đường qua vùng mưa nhiều hoặc chị
u tác động của
nhiều nguồn ẩm khác nhau và khi đất lòng đường chỉ có sức chịu tải
6≤CBR

Vật liệu làm đáy áo đường có thể bằng đất có cấp phối tốt, cấp phối thiên nhiên, đất
gia có tỷ lệ thấp. Bố trí lớp đáy áo đường nên rộng hơn tầng móng ít nhất 15cm
Chọn loại tầng mặt
Ch
ương 1 Kết cấu áo đường và các nguyên lí sử dụng vật liệu làm kết cấu áo đường


Cấp hạng
đường
Loại tầng
mặt
Vật liệu cấu tạo tầng mặt Thời
hạn tính
toán
(năm)
Số xe tích
lũy trong
thời hạn
tính toán

(xe tiêu
chuẩn/làn)
Cấp I, II, III Cấp cao A1 - Bê tông xi măng có cốt thép
hoặc không có cốt thép liên tục
(1 lớp)
- Bê tông nhựa chặt hạt mịn, hạt
vừa làm lớp mặt trên, hạt vừa,
hạt thô (chặt hoặc hở) làm lớp
mặt dưới
> 20


10
6
10.4>

Cấp III, IV Cấp cao A2 - Bê tông nhựa nguội, trên có
láng nhựa
- Thấm nhập nhựa
- Láng nhựa (cấp phối đá dăm,
đất đá gia cố trên có láng nhựa)
8

5-8
4-7
6
10.2>


6

10.1>

6
10.1,0>

Cấp IV, V Cấp thấp B1 - Cấp phối đá dăm, đá dăm
Macadam hoặc cấp phối thiên
nhiên trên có lớp bảo vệ rời rạc
(cát) hoặc lớp hao mòn cấp phối
hạt nhỏ
3-4
6
10.1,0<

Cấp V Cấp thấp B2 - Đất cải thiện hạt
- Đất, đá tại chỗ, phế liệu công
nghiệp gia cố trên có lớp hao
mòn, bảo vệ
2-3
6
10.1,0<

Để hạn chế hiện tượng copy nứt, nếu kết cấu áo đường là mặt đường nhựa có sử
dụng lớp móng bằng vật liệu đá, đá gia cố chất liên kết vô cơ thì tổng bề dày tối thiểu lớp
mặt đường nhựa phía trên như chỉ dẫn bảng sau
Cấp hạng đường Cấp I, II Cấp III, IV Cấp IV Cấp V
Tổng bề dày các
lớp mặt đường
nhựa (cm)
12-18 7-12 3-6 1-4

Vật liệu mặt
đường nhựa
Bê tông nhựa Bê tông nhựaThấm nhập nhựa
hoặc nhựa nhiều lớp
Láng nhựa một
hoặc nhiều lớp
Chọn vật liệu làm tầng móng của mặt đường cấp cao A1 nên chọn vật liệu đất, đá,
cát gia cố chất liên kết làm lớp móng dưới. Đối với mặt đường bê tông xi măng không cốt
thép phải bố trí móng bằng vật liệu đất, cát, đá gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng hay vôi)
dày tối thiểu 15cm. Chọn vật liệu tầng mặt theo 22TCN 211 – 2006
Các chú ý khi bố trí kết cấu áo đường mềm.
- Trong tất cả các trường hợp, nên sử dụng vận liệu tải chỗ làm lớp móng dưới và đáy
kết cấu áo đường theo nghiên cứu có thử nghiệm trước.
- Khi thiết kế bề dày kết cấu áo đường chú ý đến điều kiện thi công và bề dày tối thiểu
đối với mỗi vật liệu. Bề dày tối thiểu 1.5 lần cỡ hạt lớn nhất có m
ặt trong lớp vật liệu. Bề
Ch
ương 1 Kết cấu áo đường và các nguyên lí sử dụng vật liệu làm kết cấu áo đường

dày đầm nén có hiệu quả đối với bê tông nhựa không quá 8-10cm, các loại vật liệu khác
không có gia cố không quá 15cm, có gia cố không quá 18cm
- Phải thiết kế tưới lớp dính bám giữa các lớp bê tông nhựa với bê tông nhựa và bê
tông nhựa với các loại mặt đường nhựa khác trong trường hợp các lớp nói trên không thi
công liền nhau về thời gian và trong trường hợp bê tông nhựa rải trên các loại mặt đường
nhựa cũ
- Thi
ết kế lớp nhựa thấm bám khi bố trí mặt đường nhựa trên tầng móng đất, đá gia cố
và cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên và đá dăm Macadam
- Phải thiết kế thêm một lớp láng nhựa trên móng cấp phối đá dăm hoặc bằng các vật
liệu rời rạc khác để làm chống thấm nước xuống nền và chống xe cộ thi công đi lại phá

hoạ
i móng trong trường hợp làm móng trước để một thời gian sau đó mới thi công tầng
mặt.
1.1.3. Cấu tạo và yêu cầu đối với mặt đường cứng
Kết cấu mặt đường cứng gồm mặt đường bê tông xi măng (đỗ tại chỗ, đỗ và có lu
lèn) và mặt đường bê tông xi măng có cốt thép liên tục có phân tầng và lớp giống như kết
cấu mặt đường mềm nhưng có số
lớp và số tầng ít hơn.
Mặt đường bê tông có lớp mặt chủ yếu là bê tông xi măng, đôi khi phủ thêm lớp hao
mòn bằng bê tông nhựa hạt nhỏ ( hay hạt cát) dày khoảng 3-4cm trong trường hợp có lưu
lượng xe cộ lưu thông lớn. Bản thân lớp bê tông là lớp chịu lực chủ yếu, tầng móng và nền
đất tham gia chịu lực không đáng kể vì phân bố áp lực xuống tấm cứng cực lớn. Tầ
ng móng
chủ chỉ một lớp (subbase). Tấm bê tông phải có cường độ chịu uốn cao, đồng thời độ dự trữ
đủ đế cống lại hiện tượng mỏi và hiện tượng phá hoại cục bộ ở góc, cạnh tấm do tác dụng
xung kích và tải trọng trùng phục gây ra. Trong trường hợp không bố trí lớp hao mòn, lớp
bê tông yêu cầu phải chịu được lực bào mòn. Để đáp ứng yêu cầu trên thì bê tông xi mă
ng
phải có số hiệu cao hơn bê tông xi măng áp dụng cho các công trình khác, nhất là đối với
mặt đường bê tông xi măng lắp ghép.
Tầng móng tuy không tham gia nhiều vào vấn đề chịu lực, nhưng phải đảm bảo độ
bằng phẳng, đầm nén tốt, đủ độ cứng, không tích lũy biến dạng dư. Đảm bảo tiếp xúc tốt
giữa tấm bê tông xi măng và tầng móng.
1.1.4. Đặc điểm c
ấu tạo kết cấu áo đường tăng cường
Tận dụng kết cấu áo đường cũ làm tầng móng dưới hay tầng móng trên của kết cấu
áo đường mới. Trong trường hợp không tận dụng được kết cấu áo đường cũ thì phải thiết
kế giống như kết cấu áo đường mới hoàn toàn.
Tùy theo yêu cầu cải tạo hay nâng cấp có thể có trường hợp mở rộng thêm phầ
n xe

chạy vừa tăng cường cường độ chung của kết cấu cũ hoặc chỉ tăng cường cường độ nhưng
không mở rộng hay chỉ mở rộng không tăng cường cường độ, phải đảm bảo các yêu cầu
sau đây.
a. Tăng cường kết cấo áo đường mềm cũ
Tăng cường cường độ và tăng chất lượng sử dụ
ng của lớp mặt theo yêu cầu mới về
giao thông.
Tôn cao phần xe chạy đến cao độ thiết kế mới
Lớp bù vênh có chức năng bù phụ bề mặt mặt đường cũ để tạo độ dốc ngang mặt
đường cũ phù hợp với độ dốc ngang phần xe chạy mới đã thiết kế.
Ngoài ra tùy theo tính toán thiết kế, trên lớp bù vênh có thể bố trí lần lượt các lớp
kế
t cấu khác như lớp móng dưới, lớp móng trên, các lớp mặt.
b. Tăng cường áo đường xi măng cũ