Bài giảng Xây dựng đường ô tô f1 (xây dựng nền đường) - Chương 1: Các vấn đề chung về xây dựng nền đường

đá ở mức cao hơn nơi máy đứng(taluy dương). + Máy xúc gầu ngược thường dùng đào đất, đá ở mức thấp hơn nơi máy đứng(đào rãnh, hố móng...). + Máy xúc gầu ngoạm thường dùngđể bốc xúc vật liệu lên phương tiện hoặc nạo vét bùn. + Máy xúc gầu dây thường dùng nạo vét bùn ở kênh mương. - Phân loại theo bộ phận di động: máy xúc bánh xích, bánh lốp hoặc đi trên ray. + Bánh xích: có khả năng làm việc trên cácđịa hình khó khăn nhưng tính cơ động không cao. + Bánh lốp: tính cơđộng cao, nhưng cần bộ phận giữ ổn định trong quá trình đào(chân vịt). + Loại đi trên ray: cho năng suất lớn, thường chỉ áp dụng trong hầm mỏ. - Phân loại theo cơcấu truyền động: truyền động bằng thuỷ lực hoặc truyền động cáp. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 46 Máy xúc gầu thuậnđiều khiển bằng thuỷ lực 5.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc. Máy xúc là một trong những loại máy chủ yếu trong xây dựng nền đường. - Đào nền đường và kết hợp với ô tô chuyển đến đắp ở nền đắp hoặc đổ đi. - Thi công nền đường nửa đào nửa đắp, đào hoặc lấp hố móng - Bốc xúc vật liệu đất đá lên phương tiện. - Đào bùn(đặc biệt là máy xúc gầu dây). - Làm công tác dọn dẹp: đào gốc cây, đàođá mồ côi. - Thi công cống: đào móng cống, lắp cống. - Làm công tác hoàn thiện nền đường. 5.3 Thi công bằng máy xúc gầu thuận. - Máy xúc gầu thuận được sử dung rộng rãi trong công tác làmđường, có thể đàođược các loại đát - Khi chọn máy xúc gầu thuận, phải xét đến chiều sâu đào đảm bảo xúc một lần làđầy gầu, nhưng không quá lớn để đảm bảo an toàn. - Để nâng cao năng suất của máy khi đàođất, cần phải quyết định phương thức đào và bố trí hướng đào cho hợp lý. 5.4 Năng suất của máy xúc và biện pháp nâng cao năng suất. - Năng suất của máy xúc: r c h K K nq60N  )h/m( 3 q - dung tích gầu(m3) n - Số lần đào trong một phút t 60 n t - là thời gian làm việc trong một chu kỳ đào của máy(s); Kc - Hệ số chứa đầu gầu; Kr - Hệ số rời rạc của đất. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 47 Năng suất làm việc của máy trong một ca là: N = 8Nh. Kt(m 3/ca) Kt - Hệ số sử dụng thời gian của máy. - Biện pháp tăng năng suất: + Rút ngắn thời gian đào bằng cách tăng chiều dàyđàođất + Giảm góc quay của máy tới mức có thể. + Tận dụng thời gian làm việc của máy, tăng Kt: thưỡng xuyên bảo dưỡng, cung cấp vật tưnhiên liệu kịp thời vàđầy đủ. + Công nhân lái máy phải có trìnhđộ cao. + Phối hợp tốt công tác đào với công tác vận chuyển đất. -------------------------------------------- $. 6 THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY SAN 6.1 Phạm vi sử dụng của máy san. Máy san là một loại máy được dùng khá nhiều trong công tác làm đường, máy san có thể làmđược công tác sau: Máy san - San bằng bãiđất rộng, san rải vật liệu. - Tu sửa bề mặt nền đường, làm mui luyện theo yêu cầu thiết kế - San taluy nền đường và thùngđấu. - Đắp nền đường cao dưới 0,75m, đào nền đường sâu 0,50 - 0,60m, thi công nền đường nửa đào nửa đắp - Đào rãnh thoát nước - Đánh cấp bậc trên sườn dốc - Ngoài ra còn có thể dùng máy san để xới đất, rẫy cỏ, bóc hữu cơ, trộn vật liệu, duy tu đường đất. Máy san thi côngđược với đất xốp, cònđất cứng thì phải xới trước. Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 48 Do máy san có khả năng làm tốt công tác hoàn thiện, nên hầu hết các đội thi công cơgiới đều có loại máy này Máy san thường có hai loại: máy san tự hành và máy san kéo theo. Hiện nay chủ yếu dùng loại máy san tự hành với động cơcó công suất lớn. 6.2 Thao tác và vị trí lưỡi san. - Khi thi công, máy san thường tiến hành ba thao tác chủ yếu : đào, vận chuyển và rải san đất. Để làm tốt công tác này, thì cần bố trí hợp lý vị trí của lưỡi san. Vị trí của lưỡi san quyết định ở các góc đẩy và góc cắt(xén) và góc nghiêng của lưỡi san:    + Gócđẩy : là góc hợp bởi lưỡi san và hướng tiến của máy; góc  có thể thay đổi từ 300 – 900, thay đổi góc  có thể thay đổi được cự ly vận chuyển ngang của đất và thayđổi chiều rộng hoạt động của máy. + Góc cắt : là góc hợp bởi mặt nằm ngang với mặt nghiêng của lưỡi dao góc này có thể thay đổi từ 35o - 70o. + Góc nghiêng là góc hợp bởi trục giữa lưỡi san và mặt đất nằm ngang. Góc thayđổi từ 0 đến 65o. Dựa vào chiều rộng, chiều , sâu đàođất và độ khum nền đường màđiều chỉnh góc cho thích hợp. 6.3 Đàođắp nền đường bằng máy san. Dùng máy san để đắp nền đường cao dưới 0,75m, tiến hành bằng cách đào đất ởthùngđấu, vừa đào, vừa chuyển ngang. 6.4 Đào rãnh thoát nước bằng máy san. Máy san có thể đào rãnh thoát nước hình chữ V và hình thang. Khiđào theo hình thang thì phải lắp thêm thiết bị phụ 6.5 Đào khuôn áođường bằng máy san. Máy san có thể đào khuôn áođường. Khi đào khuôn áođường thì máy phải tiến hành đào đất bắt đầu từ trục đường và chuyển đất gần ra lề đường. Sau cùng san phẳng lòngđường và lề đường, tạo mui luyện. 6.6 Năng suất máy san và biện pháp nâng cao lượng suất. - Năng suất của máy san khi đào và vận chuyển đất, có thể tính theo công thức: t K.L.F.T60N t (m3/ca) T- Thời gian làm việc trong một ca(8 giờ); Kt - Hệ số sử dụng thời gian; Chương 4: THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG BẰNG MÁY Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 49 F - Tiết diện công trình thi công m2(ví dụ tiết diện nền đường hay khuôn áo đường); L - Chiều dàiđoạn thi công(m); t - Thời gian làm việc của một chu kỳ để hoàn thành một đoạn thi công L(ph) - Biện pháp tăng năng suất: + Nâng cao hệ số sử dụng thời gian, + Tăng tốc độ máy chạy, giảm số lần xén và chuyển đất: tăng diện tích một lần xén và tăng cự ly vận chuyển ngang, giảm các hệ số trùng phục khi xén và chuyển đất. + Giảm thời gian quay đầu. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 50 CHƯƠNG 5 ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG $. 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐẦM NÉN 1.1 Mục đích của công tác đầm nén. - Cải thiện kết cấu của đất, đảm bảo nền đường đạt độ chặt cần thiết, làm cho nền đường ổn định dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, của tải trọng xe chạy và của các nhân tố khí hậu thời tiết. - Nâng cao cường độ của nền đường, tạo điều kiện giảm được chiều dày của kết cấu mặt đường. - Tăng cường sức kháng cắt của đất, nâng caođộ ổn định của taluy nền đường, tránh làm cho nền đường bị phá hoại như: sụt, trượt. - Giảm nhỏ tính thấm nước của đất, nâng cao độ ổn định của đất đối với nước, giảm nhỏ chiều cao mao dẫn, giảm nhỏ độ co rút của đất khi bị khô hanh. 2.1. Hiệu quả đầm nén. Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào: - Loại đất (chủ yếu là thành phần hạt đất). - Trạng thái của đất (độ ẩm của đất). - Phương tiện đầm nén (loại phương tiện đầm nén, tải trọng đầm nén). 2.3 Bản chất vật lý của việc đầm nén đất. -Đất là hỗn hợp gồm 3 pha, pha rắn (hạt đất), pha lỏng (độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất) và pha khí. Dưới tác dụng của tải trọng đầm nén, trong lớp vật liệu sẽ phát sinh sóng ứng suất – biến dạng. Dưới tác dụng của áp lực lan truyền đó, trước hết các hạt đất và màng chất lỏng bao bọc nó sẽ bị nén đàn hồi. Khi ứng suất tăng lên và tải trọng đầm nén tác dụng trùng phục nhiều lần, cấu trúc của các màng mỏng sẽ dần dần bị phá hoại, cường độ của các màng mỏng sẽ giảm đi. Nhờ vậy các hạt đất có thể di chuyển tới sát gần nhau, sắp xếp lại để đi đến các vị trí ổn định (biến dạng không hồi phục tích luỹ dần), đồng thời không khí bị đẩy thoát ra ngoài, lỗ rỗng giảm đi, mức độ bão hoà các liên kết và mật độ hạt đất trong một đơn vị thể tích tăng lên và giữa các hạt đất sẽ phát sinh các tiếp xúc và liên kết mới. Kết quả là làm chođất chặt lại, cường độ của đất tăng lên, biến dạng của đất giảm. -Để đầm nén đất có hiệu quả thì tải trọng đầm nén phải lớn hơn tổng sức cản đầm nén của đất. Sức cản đầm nén của đất bao gồm: + Sức cản cấu trúc: sức cản này là do liên kết cấu trúc giữa các pha và thành phần có trong hỗn hợp vật liệu gây ra. Liên kết cấu trúc giữa các thành phần càng được tăng cường và biến cứng thì sức cản cấu trúc càng lớn và nó tỷ lệ thuận với trị số biến dạng của vật liệu. cụ thể là, trong quá trìnhđầm nén độ chặt của vật liệu càng tăng thì sức cản cấu trúc càng lớn. + Sức cản nhớt: sức cản này là do tính nhớt của các màng pha lỏng bao bọc quanh các hạt đất hoặc do sự bám móc nhau giữa các hạt đất khi trượt gây ra. Sức cản nhớt tỉ lệ thuận với tốc độ biến dạng tương đối của vật liệu khi đầm nén và sẽ càng tăng khi cường độ đầm nén tăng vàđộ nhớt của các màng lỏng tăng. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 51 + Sức cản quán tính: sức cản này tỷ lệ thuận với khối lượng vật liệu và gia tốc khi đầm nén. Tổng sức cản đầm nén Cường độ giới hạn của đất (daN/ cm2) Khi lu bằng luĐất Bánh cứng Bánh lốp Khiđầm Á cát,á sét,đất bụi Á sét Á sét nặng Sét 3 - 6 6 - 10 10 -15 15 -18 3 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 3 - 7 7 - 12 12 - 20 20 -23 Ban đầu đất còn ở trạng thái rời rạc, chỉ cần đầm nén với tải trọng nhỏ (lu nhẹ) sao cho áp lực đầm nén thắng được tổng sức cản ban đầu của đất nhằm tạo ra biến dạng không hồi phục trong lớp vật liệu. Trong quá trình lu lèn, sức cản đầm nén sẽ tăng dần do vậy, tải trọng lu cũng phải được tăng lên tương ứng để thắng được sức cản đầm nén mới của lớp đất. Tuy nhiên, không được dùng lu nặng ngay từ đầu để tránh hiện tượng trượt trồi, lượn sóng bề mặt do áp lực lu quá lớn so với cường độ giới hạn của đất. Chính vì vậy, trong quá trình đầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. Với các loại đất rời, khi tải trọng đầm nén tác dụng thì các hạt đất sẽ chuyển vị vàđộ chặt của đất sẽ tăng lên.Độ chặt của đất sẽ tiếp tục tăng lên nếu ứng suất xuất hiện trong khu vực tiếp xúc giữa các hạt đất lớn hơn trị số giới hạn của lực ma sát và lực dính. Với các loại đất dính, các hạt đất được ngăn cách bởi các màng nước. Nếu nhưđất đã có một độ chặt ban đầu nhất định và lượng không khí còn lại trong đất rất ít thì quá trình đầm nén chặt đất xảy ra chủ yếu do sự ép các màng nước và do sự ép không khí trong đất. Khi đó, sự tiếp xúc giữa các hạt đất không tăng lên bao nhiêu nhưng lực dính và lực ma sát giữa các hạt đất tăng lên rất nhanh do chiều dày của màng mỏng giảm đi. Các màng nước có tính nhớt, vì vậy việc ép mỏng chúng đòi hỏi phải có thời gian nhất định. Thời gian tác dụng của các công cụ đầm lèn thường rất ngắn (thường không quá 0.05-0.07s trong một lần tác dụng), vì vậy muốn tăng độ chặt của đất thì cần phải tác dụng tải trọng lặp trênđất nhiều lần. Khối lượng thể tích khô (độ chặt của đất) tăng lên theo số lần tác dụng N của phương tiện đầm nén theo công thức: =1 +lg(N+1) Trongđó: 1:độ chặt ban đầu của đất. : Hệ số đặc trưng cho khả năng nén chặt của đất. Khi số lần tác dụng của tải trọng N lớn thì dùng qua hệ sau =max(max -1)e-N Trongđó max:độ chặt cực đại của đất o k max W1 )V1(   với Vk =0 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 52 Từ các công thức trên ta thấy, giữa độ chặt và công tiêu haođể đạt được độ chặt đó có mối quan hệ logarit, nghĩa là khi vượt quá một độ chặt nhất định nào đó thì dù có tăng số lần đầm nén độ chặt của đất hầu nhưcũng sẽ không tăng lên nữa. Trong trường hợp này, cần phải tăng trọng lượng của phương tiện đầm nén. Một lần nữa ta thấy rằng, trong quá trìnhđầm nén cần dùng nhiều loại lu khác nhau trên nguyên tắc tăng dần áp lực lu. $. 2 THÍ NGHIỆM PROCTOR 2.1 Mục đích và quyđịnh chung về thí nghiệm. Mục đích: Xác định độ ẩm đầm nén tốt nhất (Wo) và khối lượng thể tích khô lớn nhất (o) của một loại đất ứng với một công đầm nén cho trước. Quyđịnh chung: Tuỳ thuộc vào công đầm nén (loại chàyđầm), việc đầm nén được thực hiện theo hai phương pháp sau: - Đầm nén tiêu chuẩn (thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn –Phương pháp I): sử dụng chàyđầm 2.50kg với chiều cao rơi là 305mm. -Đầm nén cải tiến (thí nghiệm Proctor cải tiến – Phương pháp II): sử dụng chàyđầm 4.54kg với chiều cao rơi là 457mm. Tuỳ thuộc vào cỡ hạt lớn nhất khi thí nghiệm và loại cối sử dụng khi đầm mẫu mà mỗi phương pháp đầm nén lại được chia thành hai kiểu đầm nén, nếu dùng cối nhỏ thì ký hiệu là A và cối lớn thì ký hiệu là D. Tổng cộng có 4 phương pháp thí nghiệm ký hiệu là I-A, I-D, II-A, II-D. - Phương pháp I-A và II-A áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 40% lượng hạt nằm trên sàng 4.75mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 4.75mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 4.75mm gọi là hạt tiêu chuẩn. - Phương pháp I-D và II-D áp dụng cho các loại vật liệu có không quá 30% lượng hạt nằm trên sàng 19mm. Trong phương pháp này, các hạt nằm trên sàng 19mm gọi là hạt quá cỡ và hạt lọt sàng 19mm gọi là hạt tiêu chuẩn. Việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm nào trong bốn phương pháp trên có thể tham khảo bảng sau: TT Phương pháp thí nghiệm Phạm vi áp dụng 1 Phương pháp I-A Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô...(cỡ hạt Dmax <19mm, lượng hạt có đường kính >4.75mm chiếm không quá 50%) Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp I-D. 2 Phương pháp I-D Đất sỏi sạn (kích cỡ hạt Dmax 19mm chiếm không quá 50%). 3 Phương pháp II-A Đất hạt mịn, đất cát (cát đen), đất sét, đất hạt thô...(cỡ hạt Dmax <19mm, lượng hạt có đường kính >4.75mm chiếm không quá 50%) Trong trường hợp lấy số liệu đầm nén để đầm tạo mẫu CBR thì dùng phương pháp II-D. 4 Phương pháp II-D Cấp phối tự nhiên, đất sỏi sạn, cấp phối đá dăm... (kích cỡ hạt Dmax19mm chiếm không quá 50%). Trên thực tế, vật liệu tại hiện trường có chứa một lượng hạt quá cỡ nhất định, nếu lượng hạt này không quá 5% thì không phải hiệu chỉnh còn nếu lượng hạt quá Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 53 cỡ này lớn hơn 5% thì phải hiệu chỉnh khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất. 2.2 Thiết bị thí nghiệm. - Cối đầm nén: Có hai loại cối: + Cối Proctor (cối nhỏ) : D = 101.6mm ; H = 116.43mm. + Cối CBR (cối lớn) : D = 152.4mm; H = 116.43mm. Cối gồm ba bộ phận chính: + Thân cối: được chế tạo bằng kim loại, hình trụ rỗng. + Nắp cối (đai cối): bằng kim loại hình trụ rỗng, cao khoảng 60mm, có đường kính trong bằng đường kính trong của thân cối để cho việc đầm nén được dễ dàng hơn. + Đế cối: chế tạo bằng kim loại và có bề mặt phẳng. Thân cối cùng với đai cối có thể lắp chặt khít vàođế cối. - Chày đầm nén: gồm có chày đầm thủ công (đầm tay) và chày đầm cơkhí (đầm máy). + Chàyđầm tay: có hai loại: * Chày đầm tiêu chuẩn: khối lượng quả đầm 2.5kg và chiều cao rơi là 305mm. * Chày đầm cải tiến: khối lượng quả đầm 4.54kg và chiều cao rơi là 407mm. Chàyđầm được chế tạo bằng kim loại, mặt dưới chày phẳng, hình tròn có đường kính 50.8mm. Chày được luồn trong một ống kim loại để dẫn hướng và khống chế chiều cao rơi. Ở hai đầu ống dẫn hướng có lỗ 10mmđể thông khí. + Chàyđầm máy: * Chàyđầm máy cũng có hai loại là chàyđầm tiêu chuẩn và chàyđầm cải tiến và có các thông số nhưchàyđầm tay. * Chàyđầm máy có khả năng tự động đầm mẫu, xoay chày sau mỗi lần đầm đảm bảo đầm đều mặt mẫu đồng thời có bộ phận đếm số lần đầm, tự động dừng khi đầm đến số lần đầm quy định.  Tổ hợp của 2 loại cối đầm nén, 2 loại công đầm nén ta sẽ có được các phương phápđầm nén khác nhau. Phương phápđầm nén Đầm nén tiêu chuẩn (Phương pháp I) - Chàyđầm: 2.5kg - Chiều cao rơi: 305mm Đầm nén cải tiến (Phương pháp II) - Chàyđầm: 4.54kg - Chiều cao rơi: 407mm TT Thông số kỹ thuật Cối nhỏ Cối lớn Cối nhỏ Cối lớn 1 Ký hiệu phương pháp I-A I-D II-A II-D 2 Đường kính cối đầm (mm) 101.6 152.4 101.6 152.4 3 Chiều cao cối đầm (mm) 116.43 116.43 116.43 116.43 4 Cỡ hạt lớn nhất khi đầm (mm) 4.75 19 4.75 19 5 Số lớp đầm 3 3 5 5 6 Số chàyđầm một lớp 25 56 25 56 7 Khối lượng mẫu lấy để xác định độ ẩm (g) 100 500 100 500 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 54 - Cân: một chiếc cân có thể cân được đến 15kg có độ chính xác đến 1g (để xácđịnh khối lượng thể tích ướt của mẫu), một chiếc có thể cân được đến 800g với độ chính xác tới 0.01g (để xác định độẩm của mẫu). - Thiết bị xác định độ ẩm: Tủ sấy khống chế được nhiệt độ đến 1105oC, hộp lấy mẫu. - Dụng cụ làm tơi mẫu: Cối sứ, chày cao su, vồ gỗ. - Sàng: 2 sàng lỗ vuông loại 19mm và 4.75mm. - Thanh thép gạt cạnh thẳng, dài khoảng 250mm, một cạnh vátđể hoàn thiện bề mặt mẫu. - Dụng cụ trộn mẫu: bay, khay đựng đất, bình phun nước... Cấu tạo cối đầm 1 2 4 5 3 1-Nắp cối (đai cối) 2-Thân cối. 3-Đế cối 4-Bu lông để cố định thân cối, đế cối và nắp cối 5-Tai để cố định thân cối, nắp cối Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 55 1- Chàyđầm 2- Ống dẫn hướng 3- Lỗ thoát khí 4- Cánđầm 5-Tay cầm Cấu tạo chàyđầm 2.3 Trình tự thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu đất: Mẫu đất phải tương đối khô, nếu ẩm quá thì phải đem phơi ngoài không khí hoặc cho vào trong tủ sấy ở nhiệt độ không quá 60oC cho đến khi có thể làm tơi vật liệu. Dùng vồ gỗ đập nhẹ để là tơi vật liệu, dùng chày cao su nghiền các hạt nhỏ để tránh làm thay đổi thành phần hạt của cấp phối tự nhiên của mẫu. - Sàng mẫu: mẫu thí nghiệm phải được sàngđể loại bỏ hạt quá cỡ. Tuỳ theo phương phápđầm nén mà dùng sàng thích hợp: + Với phương pháp I-A và II-A: vật liệu được sàng qua sàng 4.75mm + Với phương pháp I-D và II-Đ: vật liệu được sàng qua sàng 19mm - Khối lượng mẫu: chuẩn bị 5 mẫu với khối lượng mỗi mẫu nhưsau: + Với phương pháp I-A và II-A: 3kg. + Với phương pháp I-D và II-D: 7kg. - Tạo ẩm cho mẫu: Mỗi mẫu được trộn đều với một lượng nước thích hợp để được một loạt mẫu có độ ẩm cách nhau một khoảng nhất định, sao cho giá trị độ ẩm tốt nhất nằm trong khoảng giữa của 5 giá trị độ ẩm tạo mẫu. Đánh số mẫu vật liệu từ 1đến 5 theo thứ tự độ ẩm mẫu tăng dần. Cho các mẫuđã trộn ẩm vào thùng mẫu để ủ, thời gian ủ mẫu khoảng 12 giờ. Với đất cát hoặc cấp phối đá dăm thì thời gian ủ mẫu khoảng 4 giờ. Có thể tham khảo độ ẩm của mẫu đầu tiên nhưsau: + Với đất loại cát: bắt đầu từ độ ẩm 5%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 1- 2%. + Với đất loại sét: bắt đầu từ độ ẩm 8%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 2%đối với á sét, 4-5% với đất sét. + Với cấp phối đá dăm: bắt đầu từ độ ẩm 1.5%, các mẫu có độ ẩm chênh nhau 1-1.5%. - Với mỗi mẫu đất tiến hành theo trình tự sau: + Chuẩn bị cối: lắp cối vào đế cối, cân được khối lượng P1i sau đó lắp nắp cối trên và cố định chắc chắn. + Cho lớp đất thứ nhất vào cối, dàn đều mẫu dùng chày đầm hoặc các dụng cụ tương tự đầm rất nhẹ đều khắp mặt mẫu cho đến khi vật liệu không còn rời rạc và mặt mẫu phẳng. + Đầm nén lớp đất theo quy định (chày và số lượt đầm tuỳ theo thí nghiệm). Khi đầm thì đầm dần từ xung quanh vào giữa, đảm bảo lớp đất được đầm đồng đều trên khắp bề mặt. 1 3 4 5 Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 56 + Các lớp tiếp theo tiến hành tương tự. + Khi đầm xong lớp cuối cùng, thì bề mặt lớp đất chỉ được nhô cao hơn mép thân cối 1cm. Tháo nắp cối ra, dùng thanh gạt gạt bằng bề mặt mẫu và cân được khối lượng P2i. + Tháo mẫu, lấy 2 mẫu đất nhỏ ở mặt bên và mặt đáy để thí nghiệm xác định độ ẩm W. - Lặp lại trình tự thí nghiệm trên với các mẫu còn lại 2.4 Kết quả thí nghiệm. - Với mỗi mẫu đất sau khi đầm nén ta xác định được khối lượng thể tích ẩm  theo công thức: V PP ii i 12  Với: P1 - Khối lượng toàn bộ mẫu đất, thân cối dưới và đế cối xác định ở trên. P2 – Khối lượng của thân cối dưới vàđế cối. V - Thể tích của thân cối dưới. - Từ khối lượng thể tích ẩm và độ ẩm đã tìm được, xác định khối lượng thể tích khô của từng mẫu theo công thức: i wi ki W01.01  - Với các tập giá trị (Wi,ki) ta vẽ được đường cong quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và độ ẩm. Trên đồ thị ta xác định điểm cao nhất của đường cong và dóng xuống các trục toạ độ ta thu được Wo vào của mẫu đất đó. Biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích khô vàđộ ẩm - Wo: độ ẩm tốt nhất của mẫu đất. Đó là lượng nước cần thiết chứa trong đất làm cho ma sát giữa các hạt đất giảm, khi đầm nén đất ở độ ẩm này ta tốn ít công nhất mà vẫn cho ta độ chặt tốt nhất. - o: Độ chặt lớn nhất (hay khối lượng thể tích khô lớn nhất) của mẫu đất tương ứng với một công đầm tiêu chuẩn khi đầm nén ở độ ẩm tốt nhất. K hố i l ượ ng th ể tíc h kh ô (g /c m 3 ) M2 M3 M4 M5 M00 W0 Độ ẩm (%) Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 57 - Độ chặt yêu cầu: làđộ chặt cần thiết của đất đảm bảo cho nền đường ổn định yc. Nếu có điều kiện thì nênđầm nén cho độ chặt yêu cầu bằng hoặc xấp xỉ với độ chặt lớn nhất. Tuy nhiên để đầm nén đất đến độ chặt lớn nhất phải tốn rất nhiều công, vì vậy thông thường chỉ cần đằm nén nền đường đến độ chặt yêu cầu yc nhỏ hơnđộ chặt tốt nhất o một ít. Nhưvậy cường độ vàđộ ổn định cường độ của đất sẽ giảm xuống một ít. Trị số yc tính theo công thức: yc = Ko - Kđược gọi là hệ số đầm nén. Trị số K được quy định trên cơsở khảo sát độ chặt của đất trong những nền đường cũ đã sử dụng lâu năm mà vẫn ổn định, trong cácđiều kiện khác nhau về địa hình, loại đất, loại mặt đường và khu vực khí hậu. Tuỳ thuộc vào tính chất, tầm quan trọng của mỗi công trình cũng nhưvị trí của mỗi tầng lớp trong nề đường mà lựa chọn trị số K khác nhau. - Tuỳ thuộc vào tính chất, tầm quan trọng của mỗi công trình cũng nhưvị trí của mỗi tầng lớp mà lựa chọn trị số K khác nhau. Hệ số đầm nén có thể tham khảo bảng sau: ( theo TCVN4054-05) Độ chặt (theo Proctor tiêu chuẩn) Loại nền đường Độ sâu tính từ đáy kết cấu áo đường xuống Đường ô tô có V 40km/h Đường ô tô có V < 40km/h Khi kết cấu áođường dày trên 60cm 30cm 0.98 0.95 Khi kết cấu áo đường dày dưới 60cm 50cm 0.98 0.95 Đắp Bên dưới chiều sâu kể trên 0.95 0.90 Nền đào và khôngđào không đắp 30cm 0.98 0.95 $. 3 - CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG 3.1 Độ ẩm của đất. - Độ ẩm hay lượng nước chứa trong đất là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả của công tác đầm nén đất đắp nền đường. + Khiđộ ẩm trong đất nhỏ, sức cản đầm nén lớn do ma sát giữa các hạt đất còn lớn ngăn cản sự di chuyển tới vị trí ổn định của các hạt đất. + Khi tăng độ ẩm trong đất: lượng nước bao quanh các hạt đất tăng lên làm giảm ma sát giữa các hạt đất do vậy sức cản đầm nén giảm, các hạt đất dễ dàngđược sắp xếp chặt lại. + Nếu cứ tiếp tục tăng độ ẩm thì nước có thể chiếm dần các lỗ rỗng trongđất, khi đó áp lực của công cụ đầm nén sẽ không trực tiếp truyền lên các hạt đất mà lại được nước tiếp nhận làm cho các hạt đất khó sắp xếp lại gần nhau. Vì vậy, khi lu lèn cần phải chú ý độ ẩm của đất. Độ ẩm của đất đắp càng gần độ ẩm tốt nhất càng tốt (từ 90% đến 110% của độ ẩm tối ưu Wo). Nếu đất quá ẩm hoặc quá khô thì nhà thầu phải có các biện pháp xử lý nhưphơi khô hoặc tưới thêm nước. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 58 Đối với từng loại đất, khi chưa có số liệu thí nghiệm chính xác, muốn biết độ ẩm khống chế và khối lượng thể tích tương ứng có thể đạt được tham khảo bảng dưới đây: Độ ẩm khống chế và khối lượng thể tích lớn nhất của một số loại đất Loại đất Độ ẩm khống chế (%) Khối lượng thể tích lớn nhất của đất khi đầm nén (T/m3) Cát Đất pha cát Bụi Đất pha sét nhẹ Đất pha sét nặng Đất pha sét bụi Sét 8 - 12 9 - 15 14 - 23 12 - 18 15 - 22 17 - 23 18 -25 1,75 - 1,95 1,85 - 1,95 1,60 - 1,82 1,65 - 1,85 1,60 - 1,80 1,58 - 1,78 1,55 -1,75 3.2 Côngđầm nén, phương tiện đầm nén, tốc độ đầm nén. - Côngđầm nén: + Khi thayđổi công đầm nén thì trị số ẩm tốt nhất vàđộ chặt lớn nhất của cùng một loại đất cũng thay đổi. Nếu tăng công đầm nén: độ ẩm tốt giảm xuống, độ chặt lớn nhất tăng lên. Ở độ ẩm tốt nhất: nước trong đất ở dạng nước liên kết, khi đầm nén ở Wo thì đất khó thấm nước, nền đường ổn định hơn dưới tác dụng của nước. Khi màng nước bao bọc các hạt đất càng mỏng (ứng với độ ẩm nhỏ) thì cường độ của nó càng cao (do lực hút phân tử ), khi màng nước càng dày thì cường độ của nó càng nhỏ và khả năng biến dạng của nó càng lớn. Điều đó giải thích vì sao khi tăng công đầm nén lên thìđộ ẩm giảm đi và độ chặt tăng lên, cũng nhưvì sao khiđộ ẩm của đất tăng lên thì cường độ kháng cắt, và môđun biến dạng của đất sẽ giảm xuống. + Thay đổi công đầm nén bằng cách: thay đổi số lần đầm nén hoặc thayđổi tải trọng đầm nén. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể tăng số lần đầm nén để tăng công đầm nén vì giữa độ chặt và côngđầm nén có quan hệ Logarit: nếu đất đã đạt được độ chặt nàođó thì dù có tăng số lần đầm nén lên nhiều độ chặt của đất cũng tăng không đáng kể. Trong trường hợp này cần tăng tải trọng lu. Ví dụ những con đường đất, người đi bộ qua lại nhiều năm, tạo ra một công đầm nén lớn làm cho một lớp mỏng ở trên rắn chắc lại, song nếu ô tô đi vào thìđường sẽ lún. - Thời gian tác dụng của phương tiện đầm nén: Cùng một loại đất, cùng một độ ẩm, cùng một công đầm nén song tốc độ lu nhanh hay chậm thì hiệu quả đầm nén cũng sẽ khác nhau. Tốc độ lu càng chậm thì thời gian tác dụng của tải trọng đầm nén càng lâu, sẽ khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn (nhất là với loại đất có tính nhớt cao nhưđất sét hay á sét), đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để hình thành cấu trúc mới trong nội bộ vật liệu có cường độ cao hơn. Nhưng nhưvậy năng suất công tác của lu sẽ giảm. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 59 Ngược lại, tốc độ lu nhanh quá có thể gây nên hiện tượng lượn sóng trên bề mặt vật liệu (nhất là vật liệu dẻo khi chưa hình thành cường độ). Do vậy tốc độ lu phải phù hợp với từng giai đoạn đầm nén: Trong giai đoạn đầu, vật liệu mới rải, nên dùng lu nhẹ với tốc độ chậm, sau đó tăng đàn lên khi vật liệu đã chặt hơn. Cuối cùng lại giảm tốc độ lu ở một số hành trình cuối cùng nhằm tạo điều kiện củng cố, hình thành cường độ cho lớp vật liệu đầm nén. - Phương tiện đầm nén: Mỗi loại phương tiện đầm nén khác nhau có những đặc trưng nhất định và phù hợp với những loại đất nhất định. Nếu sử dụng đúng thì hiệu quả của công tácđầm nén sẽ cao. Ví dụ: lu bánh lốp có diện tích tiếp xúc lớn hơn lu bánh cứng nên tốc độ lu có thể cao hơn mà vẫn đảm bảo thời gian tác dụng tải trọng tươngđương.Đây là một ưuđiểm của lu lốp. 3.3 Thành phần hạt của đất - Ngoài độ ẩm ra, thành phần hạt của đất cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trìnhđầm nén đất đắp. - Theo sự lớn nhỏ của hạt đất, người ta phân các hạt đất thành: + Cát : đường kính hạt từ 2-0,05mm + Bụi : 0,05 - 0,002mm + Sét : < 0,002mm Trong ba loại hạt trên, các hạt sét có ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất của đất cũng nhưđến công tác đầm nén. Các hạt sét có màng keo nước, nên ở trạng thái tự nhiên, nó có khả năng dính kết các hạt đất riêng rẽ lại với nhau hợp thành nhóm hạt gọi là liên kết nguyên sinh. Khi đầm nén, phải thắng được lực liên kết nguyên sinhđó,để các hạt sét dịch chuyển lại gần nhau hơn nữa và hình thành một khối liên kết mới bền vững hơn, lúc này biến dạng của đất sẽ nhỏ đi nhiều, nền đường sẽ bị lún rất ít. Điều đó cũng giải thích vì sao muốn cho đất có hàm lượng sét cao được ổn định thì phải tốn công lu lèn và phải đầm nén đến độ chặt yêu cầu cao. - Thành phần cấp phối của các hạt đất cũng ảnh hưởng đến tính ổn định của đất: + Nếu các hạt đất có kích thước gần bằng nhau, tỷ lệ khe hở trong đất sẽ lớn và khó lèn chặt (giả thiết khi đất chỉ gồm những hạt có đường kính bằng nhau thì khi nén chặt nhất, độ rỗng của nó là 26%). + Đất có thành phần cấp phối tốt (chặt, liên tục): sau khi đầm nén các hạt nhỏ sẽ chèn vào khe hở của các hạt lớn hình thành một cấu trúc chặt, ổn định. + Thực tế đất gồm các hạt đường kính rất khác nhau nên sau khiđầm nén và dưới tác dụng của nhiều lần khô ẩm tuần hoàn,đất có khả năng đạt được độ chặt cao và ổn định. 3.4 Bề dày lèn ép và cường độ của lớp vật liệu bên dưới - Bề dầy lèn ép không quá lớn để đảm bảo ứng suất do áp lực lu truyền xuống đủ để khắc phục sức cản đầm nén ở mọi vị trí của lớp vật liệu. Nhằm tránh hiện tượng khi lu lèn ở trên chặt nhưng ở dưới không chặt, bảo đảm hiệu quả đầm nén tương đối đồng đều từ trên xuống dưới. Bề dày lèn ép lớn nhất phụ thuộc vào loại Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 60 phương tiện đầm nén, theo tính chất của đất. Việc lựa chọn được bề dày lèn ép hợp lý không những để đảm bảo chất lượng đầm nén mà còn làm tốn ít công đầm nén nhất. - Bề dầy lèn ép không nhỏ quá để đảm bảo ứng suất do áp lực đầm nén truyền xuống đáy không lớn hơn khả năng chịu tải của tầng móng phía dưới. h[]cp - Cường độ của lớp đất bên dưới cũng ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả của công tácđầm nén. Nếu cường độ của lớp vật liệu bên dưới yếu, thì không tạo ra được “hiệu ứng đe” để làm chặt lớp đất bên trên. $. 4 - CÁC PHƯƠNG PHÁPĐẦM NÉN ĐẤT VÀ KỸ THUẬT ĐẦM NÉN. 4.1 Lu lènđất bằng lu tĩnh. - Nguyên tắc: dùng tải trọng tĩnh của bản thân lu để lèn ép làm chođất chặt lại. - Đây là phương pháp đầm nén phổ biến hiện nay và được thực hiện bằng các loại lu bánh cứng, lu bánh lốp và lu chân cừu. 4.1.1. Lu bánh cứng - Ưuđiểm: + Áp lực bề mặt lớn. + Bề mặt lớp đất sau khi lu rất bằng phẳng, nhẵn, mịn. + Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ. - Nhược điểm: + Chiều sâu tác dụng không lớn do áp lực lu tắt nhanh theo chiều sâu (<25cm). + Tốc độ nhỏ, tính cơđộng kém, năng suất thấp. + Bề mặt lớp đất sau khi lu rất bằng phẳng, nhẵn, mịn nên lớp đất đắp sau dính bám với lớp đất đắp dưới không tốt. + Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp đất được lu lèn ngày càng giảm đi khi đất đã chặt lại nên thời gian tác dụng của lu lên lớp đất ngày càng ítđi. - Phân loại: + Theo tải trọng: * Lu nhẹ 3-5T. * Lu vừa 6-9T. * Lu nặng > 10T. + Theo số trục, số bánh: * Lu hai bánh, hai trục. * Lu ba bánh, hai trục. * Lu ba bánh, ba trục. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 61 - Phạm vi áp dụng: Có thể dùng cho các loại đất khác nhau nhưá cát, á sét, các loại đất rời. - Hiệu quả đầm nén của lu được xác định thông qua: + Áp lực của lu tác dụng lên lớp vật liệu. + Chiều sâu tác dụng của lu. - Trịsố của áp lực cực đại dưới bánh lu có thể xác định theo công thức: R E.q o max  Trongđó: q - Áp lực trênđơn vị chiều dài của bánh lu (daN/cm); b Q q - với Q tải trọng tác dụng lên bánh lu, (daN); b - Chiều dài của bánh lu, (cm); R - Bán kính của bánh lu, (cm); Eo - Môđun biến dạng của đất, daN/cm2. - Chiều sâu tác dụng của lu bánh cứng có thể xác định theo công thức sau: (cm)qR W W30,0h o  : với đất dính (cm)qR W W35,0h o  : với đất rời W :độ ẩm của đất khiđầm nén. Wo :độ ẩm tốt nhất của loại đất đó. Lu bánh thép hai bánh hai trục Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 62 Lu bánh thép ba bánh hai trục 4.1.2. Lu bánh lốp - Ưuđiểm: + Tốc độ cao (3-5km/h: lu kéo theo ; với loại lu tự hành có thể đạt được 20-25km/h). + Năng suất làm việc cao. + Chiều sâu tác dụng của lu lớn (có thể tới 45cm). + Có thể điều chỉnh được áp lực lu (thay đổi áp lực hơi và tải trọng). + Sự dính bám giữa lớp trên và lớp dưới khá tốt. + Diện tiếp xúc giữa bánh lu và lớp đất lớn và không thayđổi trong suốt quá trình lu nên thời gian tác dụng của tải trọng lu lên lớp đất lớn hơn lu bánh thép do vậy khắc phục được sức cản đầm nén tốt hơn nhất là các loại đất có tính nhớt. - Nhược điểm: + Bề mặt sau khi lu không bằng phẳng. + Áp lực bề mặt lu không lớn. - Phạm vi áp dụng: có thể sử dụng cho mọi loại đất và có hiệu quả nhất đối với đất dính ẩm ướt. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 63 Lu bánh lốp - Áp suất lu lèn trung bình tác dụng trên diện tích tiếp xúc của bánh lốp với bề mặt lớp vật liệu: D cQK B 2 tb  Trongđó: B - Bán trục nhỏ của diện tiếp xúc hình Elíp. Q - Tải trọng tác dụng lên một bánh lu, (kG). D -Đường kính của bánh lu (cm) ; Kc - Hệ số cứng của lốp. - Chiều sâu tác dụng của lu bánh lốp được xác định theo công thức sau: ttP P o W WQH  Trongđó - Hệ số xét đến khả năng nén chặt của đất Với đất dính = 0,45 -0,50 Với đất rời = 0,40 - 0,45 W,Wo -Độ ẩm thực tế vàđộ ẩm tốt nhất của đất (%) P, Ptt - áp lực thực tế và áp lực tính toán của không khi trong bánh lu, (daN/cm2); 4.1.3. Lu chân cừu: - Làm việc nhưlu bánh sắt nhưng bề mặt được cấu tạo thêm các vấu sắt nên áp lực tác dụng lên lớp vật liệu lớn, có thể vượt quá cường độ giới hạn của đất nhiều lần, làm cho đất nằm trực tiếp dưới chân cừu bị biến dạng lớn và chặt lại. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 64 - Ưuđiểm: + Áp lực bề mặt rất lớn và chiều sâu ảnh hưởng lớn do áp suất nén tập trung ở các vấu chân cừu. Do vậy độ chặt của đất khi dùng lu chân cừu cũng lớn hơnđộ chặt của đất khi dùng lu bánh thép (khoảng 1.5 lần), độ chặt của lớp đất cũng đồng đều từ trên xuống dưới, liên kết giữa các lớp đất cũng chặt chẽ. + Cấu tạo đơn giản, năng suất đầm tương đối cao do có thể móc lu thành nhiều sơđồ khác nhau (nếu là lu không tự hành). - Nhược điểm: + Khi đầm nén xong thì có một lớp đất mỏng ở trên mặt bị xới tơi ra (khoảng 4-6 cm) do ảnh hưởng của vấu chân cừu. Vì vậy, phải dùng lu bánh thépđể lu lại lớp đất này nhất là khi trời mưa hoặc trước khi ngừng thi công. - Phạm vi áp dụng: Lu chân cừu rất thích hợp với đầm nén đất dính, không thích hợp khi đầm nén đất ít dính nhất làđất rời. Lu chân cừu - Phân loại: Lu nhẹ 4 - 20 kG/cm2 Lu vừa 20 - 40 kG/cm2 Lu nặng 40 – 100 kG/cm2 4.2 Đầm đất bằng đầm rơi tự do - Nguyên tắc: Biến thế năng của bản đầm thànhđộng năng truyền cho đất làm chođất chặt lại. - Ưuđiểm: + Có chiều sâu ảnh hưởng lớn. + Có thể dùng cho tất cả các loại đất mà không đòi hỏi chặt chẽ lắm: khô quá hoặc ướt quá đều có thể đầm được. - Nhược điểm: + Năng suất thấp. + Giá thành cao. - Phạm vi áp dụng: Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 65 + Dùng cho các công trìnhđòi hỏi chất lượng cao. + Những nơi chật hẹp, không đủ diện thi công cho máy lu làm việc. + Những nơi có nền yếu mà phải đắp lớp đất có chiều dày lớn. - Thao tác đầm: + Dùng máy xúc có lắp bản đầm di chuyển dọc theo tim đường. + Tại mỗi vị trí đứng của máy thì quay cần để đầm. + Với những lượt đầm đầu tiên thì nâng bản đầm lên chiều cao thấp sauđó nâng cao dần lên. - Ngoài bản đầm thì còn có các loại máy đầm tự hành, đầm hơi nhỏ, đầm cóc. 4.3 Đầm đất bằng lu rung. - Nguyên tắc: Dưới tác dụng của lực rung do bộ phận gây rung gây ra, các hạt đất bị dao động làm cho lực ma sát, lực dính giữa các hạt đất giảm, đồng thời dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, trọng lượng lu các hạt đất di chuyển theo hướng thẳng đứng và sắp xếp lại chặt chẽ hơn. Bộ phận rung là cácđĩa lệch tâm hoặc trục lệch tâm được gắn vào tang trống của lu bánh thép hoặc chân cừu. - Hiệu quả đầm nén phụ thuộc vào: + Tần số dao động. + Biênđộ dao động. + Tải trọng tác dụng lênđất. - Ưuđiểm: + Đặc biệt thích hợp với đất rời. + Chiều sâu tác dụng khá lớn (có thể đạt 1,5m). + Khi cần có thể biến lu rung thành lu tĩnh bằng cách tắt các bộ phận gây chấn động đi. - Nhược điểm: + Không thích hợp với đất dính. + Dễ ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 66 Lu rung 4.4. Kỹ thuật lu lènđất - Để tránh làm xô dồn vật liệu (nhất là vật liệu rời rạc): lu được bắt đầu từ thấp tới cao, từ hai bên mép đường vào giữa hoặc từ phía bụng đường cong lên lưng đường cong trong trường hợp đường cong có siêu cao. - Tuỳ thuộc vào mỗi loại lu mà chọn sơđồ di chuyển cho phù hợp để nâng cao năng suất lu: + Nếu dùng lu kéo theo thì chạy theo sơđồ khép kín. + Nếu dùng lu tự hành thì chạy theo sơđồ con thoi. a 1 2 3 4 a 5 6 7 8 b a 1 3 5 7 a 2 4 6 8 b a) Lu theo sơđồ khép kín b) Lu theo sơđồ con thoi Sơđồ lu lèn - Để đảm bảo chất lượng đồng đều thì các vệt lu sau phải đè lên vệt lu trước một chiều rộng quy định. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 67 - Khi mới bắt đầu lu, vật liệu còn ở trạng thái rời rạc thì dùng lu có áp lực nhỏ, sauđó chuyển sang dùng lu nặng để tăng dần áp lực lu cho phù hợp với quá trình đất chặt dần lại (sức cản đầm nén tăng). - Để đảm bảo năng suất lu và sự ổn định cho lớp vật liệu thì cần điều chỉnh tốc độ lu cho hợp lý: ban đầu lu với tốc độ chậm, sau đó tăng dần tốc độ và giảm tốc độ trong những hành trình cuối. - Năng suất của lu được tính theo công thức sau: )ca/km( N V L01,0L LK.T N t   + T: Thời gian làm việc trong 1 ca. + Kt: hệ số sử dụng thời gian. + L: chiều dàiđoạn thi công, km + V: vận tốc lu khi làm việc, km/h + N: tổng số hành trình lu cần thiết N = Nck. Nht + Nck: số chu kỳ cần thực hiện. + Nht: số hành trình lu thực hiện trong mỗi chu kỳ. Nck = n Nyc + Ny.c: số lượt lu/điểm cần thiết để làm chặt lớp vật liệu theo yêu cầu. + n: số lượt lu/điểm thực hiện được sau một chu kỳ lu. + : hệ số xét đến việc lu chạy không chính xác theo sơđồ. (=1.25) $. 5- CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐỘ CHẶT VÀĐỘ ẨM CỦA ĐẤT Ở HIỆN TRƯỜNG - Trong quá trìnhđầm nén đất ta cần kiểm tra 2 chỉ tiêu sau: + Độ ẩm thực tế của đất: nhằm đảm bảo cho công tác đầm nén có hiệu quả khi đầm nén ở độ ẩm tốt nhất + Độ chặt thực tế của đất: để đơn vị thi công kiểm tra chất lượng đầm nén của đơn vị mình và không thể thiếu khi tưvấn giám sát kiểm tra nghiệm thu. Đây là một công việc nhiều khi ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công và gây thiệt hại kinh tế cho nhà thầu. Ví dụ là khiđắp xong một lớp đất dày 20cm, nhà thầu cần phải được tưvấn giám sát nghiệm thu độ chặt mới được thi công lớp tiếp theo. Nếu vì lý do nào đó, hẹn sáng nghiệm thu nhưng chiều mới nghiệm thu được thì nhân công và máy mócđã phải chờ đợi nửa ngày công. Vì vậy phải xác định chính xác, nhanh chóngđể đảm bảo tiến độ thi công và có biện pháp xử lý kịp thời. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 68 5.1 Các phương pháp xácđịnh độ ẩm của đất. 5.1.1 Phương pháp sấy (TCVN 4196-95) a. Thiết bị thí nghiệm - Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1 - 0,01 g. Hiện nay có thể ding các loại cân điện tử với độ chính xác cao. - Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt ( max = 3000C) - Hộp đựng mẫu - Bình giữ khô... b. Trình tự thí nghiệm Lấy một khối lượng đất ~ 15g cho vào hộp đựng mẫu (đã được đánh số và biết trước khối lượng) -Đậy nắp và cân - Mở nắp hộp rồi đem sấy khô trong tủ sấy 105-1100C, đất hữu cơcó thể sấy ở 70-800C - Mỗi mẫu đất phải được sấy ít nhất 2 lần theo thời gian quy định: + 5 h : sét pha, sét + 3 h : cát, cát pha + 8h :đất chứa thạch cao hoặc hàm lượng hữu cơ> 5% Sấy lại: + 2 h : sét, sét pha,đất chứa thạch cao, tạp chất hữu cơ + 1 h : cát, cát pha Nếu đất có hữu cơ≤5% có thể sấy liên tục 105±20C trong 8h với đất loại sét và 5h với đất loại cát. Nếu > 5% sấy ở 80±20C liên tục trong 12h với sét và 8h với cát. - Lấy mẫu ra khỏi tủ sấy, đậy nắp lại, cho vào bình hút ẩm 45’- 1h để làm nguội mẫu rồi đem cân c. Xử lý kết quả thí nghiệm 100 mm mm W 0 01   Trongđó: m: khối lượng hộp mẫu có nắp, (g) m0: khối lượng đất đãđược sấy khô + hộp mẫu có nắp, (g) m1: khối lượng đất ướt + hộp mẫu có nắp, (g) Kết quả của 2 lần xác định song song chênh lệch nhau > 10% Wtb thì phải tăng số lần xác định. 5.1.2. Phương phápđốt cồn Phương pháp này dùng cồn để đốt làm bay hơi nước thường dùng ngoài hiện trường. Dùng cồn đốt vì nhiệt độ khi đốt không quá cao, không làm cháy, phân huỷ các liên kết của khoáng vật. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 69 a. Thiết bị thí nghiệm: Thiết bị thí nghiệm giống nhưphương pháp dùng tủ sấy nhưng thay tủ sấy bằng cồn công nghiệp 950 b. Trình tự thí nghiệm: + Cho mẫu đất vào hộp kim loại vàđem cân +Đổ cồn vào mẫu đất với khối lượng vừa đủ làmướt bề mặt mẫu (đổ nhiều sẽ tốn cồn). + Châm lửa cho cháy cồn, có thể dùng que kim loại khoắng để nước bay hơi nhanh. Khi lửa tắt, đổ thêm cồn và đốt tiếp. Đốt đến khi khối lượng mẫu khôngđổi (thường là 3-4 lần) +Đậy nắp kín, để nguội, cân xác định khối lượng c. Xử lý kết quả thí nghiệm: Giống phương pháp sấy. 5.1.3 Phương pháp thể tích - Phương pháp này không phải sấy khô mẫu đất mà chỉ cần xác định thể tích phần rắn và lỏng trong đất. Phương pháp này thích hợp với đất rời (cát, sạn). a. Thiết bị thí nghiệm: - Ống đong hoặc bìnhđựng có thể xác định được thể tích (500-1000cm3). - Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.1-0.01g b. Trình tự thí nghiệm: - Xácđịnh thể tích bình (hoặc ống đong) - Cân bình khôngđược khối lượng P1 -Đổ nước cất đến vạch chuẩn, cân lại được khối lượng P2 - Lấy lượng đất cần thí nghiệm PW. Cho lượng đất này vào bình (không có nước), cân bình vàđất được khối lượng P3 - Cho nước vào bình, dùng que khuấy để phân tán các hạt, đuổi hết bọt khí. Đổ thêm nước đến vạch chuẩn. Cân được khối lượng P4 c. Xử lý kết quả thí nghiệm: Độ ẩm của đất W được xác định theo công thức sau: %100 V P P V W 1 n w r W 1      Trongđó: Pw: khối lượng đất ẩm ór: khối lượng riêng của đất (~ 2,65 - 2,7 g/cm3) ón: khối lượng riêng của nước (có thể lấy 1g/cm3), thayđổi theo nhiệt độ V1:thể tích mẫu đất (gồm phần rắn và lỏng) Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 70 cm, PP)PP( V n 34 n 12 1     P1: khối lượng bình không, g P2: khối lượng bình + nước P3: khối lượng bình +đất P4: khối lượng bình +đất + nước 5.1.4 Phương pháp cân trong nước - Cần xác định khối lượng bằng phương pháp cân trong không khí và sauđó cân trong nước - Sử dụng cân thuỷ tĩnh - Dùng cho loại đất dễ tan rã, phân tán trong nước - Trình tự thí nghiệm: + Cân mẫu đất ẩm trong không khí Pw + Cân mẫu đất ẩm trong nước P2 1 P P W r nr 2 W       Pw : khối lượng đất cân trong không khí (g) P2 : khối lượng mẫu cân trong nước (g) ór : khối lượng riêng của đất, g/cm3 ón : khối lượng riêng của nước, g/cm3 5.2 Các phương pháp xácđịnh độ chặt của đất 5.2.1 Phương pháp daođai đốt cồn. a. Dụng cụ thí nghiệm. - Dao đai có miệng vát (chiều cao H, đường kính D) để lấy được mẫ đất nguyên dạng. Cấu tạo dao đai - Búađóng, - Dao gọt đất. - Dụng cụ xác định độ ẩm: cồn, cân kỹ thuật. b. Cách tiến hành thí nghiệm. - Cân dao vòng được khối lượng P2. - Xácđịnh vị trí cần tiến hành thí nghiệm: Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 71 + Xácđịnh vị trí theo mặt bằng. + Xácđịnh vị trí theo chiều sâu. - Làm phẳng bề mặt nơi cần lấy mẫu thí nghiệm. - Đặt dao vòng lên mặt đất nơi cần lấy mẫu, úp mũ dao lên và dùng búa đóng để dao ngập hết vào trongđất. - Đàođất xung quanh dao vòng rồi lấy mẫu lên, gạt phẳng bề mặt đất. - Cân cả dao vàđất được khối lượng P1. - Lấy một lượng đất nhỏ trong dao vòng để làm thí nghiệm xác định độ ẩm bằng phương phápđốt cồn. c. Tính toán kết quả - Dung trọng ẩm của đất: )3cm/g( V PP 21 w  Trongđó: P1 – Khối lượng của dao đai vàđất ẩm, (g) P2 – Khối lượng dao đai, (g) V - Thể tích đất trong dao đai, (cm3) - Khối lượng thể tích khô của đất: )3cm/g( W01.01 w k   - Đem so sánh kết quả đã tính được với độ chặt tiêu chuẩn tìm được bằng thí nghệm đầm nén tiêu chuẩn để xem đã đầm nén đến độ chặt yêu cầu hay chưa,đồng thời có cách điều chỉnh độ ẩm cho phù hợp. - Nhận xét: Phương pháp này có ưuđiểm làđơn giản, dễ làm, nhưng có nhược điểm là chỉ sử dụng được cho những loại đất không có hạt thô. 5.2.2. Phương pháp dùng phao Covaliep. - Đây là phương pháp xác định rất nhanh độ chặt và độ ẩm của đất ở hiện trường. - Nguyên tắc làm việc của phao là dựa vào sức đẩy của nước để xác định trọng lượng. a. Dụng cụ thí nghiệm - Phao Covalép - Dao dai, búađóng.... - Bát đựng đất, chày cao suđểnghiền đất b. Trình tự thí nghiệm: + Dùng dao vòng lấy đất nguyên dạng nhưở trên, sauđó cho toàn bộ đất trong dao vòng vào phao rồi thả phao vào thùng nước (lưu ý không lắp bình đeo vào). + Căn cứ vào ngấn nước chìm xuống ta đọc được trị số khối lượng thể tích ẩm của đất w ở thang B. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 72 + Lấy đất trong phao nghiền nhỏ trong nước, khuấy đều sao cho không còn bọt khí thoát ra ngoài rồi đổ vào bình treo dưới đáy phao và thả cả phao và bìnhđeo vào nước. + Do trọng lượng bản thân của các hạt đất phao sẽ chìm xuống. Lượng hạt đất càng nhiều và tỷ trọng của nó càng lớn thì phao càng chìm xuống nhiều. Trên phao có ba vạch thang đo ứng với ba loại đất đặc trưng: cát (thang ), sét (thang ) và đất đen ( thang ì). Căn cứ vào ngấn nước chìm xuống và tuỳ theo loại đất ta đọc được trị số khối lượng thể tích khô của đất k. + Từ kết quả đọc được trên phao ta có thể tính được độ ẩm tự nhiên của đất: (%)100W k kw   Cấu tạo phao Covaliep Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là thí nghiệm đơn giản, nhanh, không tốn kém nhưng có nhược điểm: + Do phải lấy mẫu nguyên dạng bằng dao vòng nên chỉ thực hiện được với những loại đất hạt nhỏ, còn với những loại đất hạt lớn như: đất cấp phối sỏi đồi, Laterite, cấp phối... thì cần phải dùng phương pháp khác. + Khi thí nghiệm đất sét thì không chính xác do đất sét khó thoát khí ra ngoài. 5.2.3 Phương pháp cân trong nước. - Dụng cụ thí nghiệm. Ống đo nước 500cm3. 1- Bình thuỷ tinh hình cầu 500-800cm3. 2- Ống pipét. 1. Thùng treo ở đáy phao 2. Phao 3. Ống phao 4. Thang đo dung trọng ẩm (thang B) 5, 6, 7. Thangđo dung trọng khô (A, B, C) 8. Móc 9. Miếng đồng 10. Daođai 11. Phễu 12. Dao gọt đất 13. Vỏ thùng 14. Các viên chì 15. Vách ngăn 16. Nút phao 17. Ống cao su 18.Đế Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 73 3- Thùngđựng nước. 4- Daođai. Trên bình cầu có đánh dấu vạch sơn khống chế trọng lượng (P0). Khi đổ đất và nước vào bình cầu và thả vào thùng nước, nếu ngấn nước chìmđến vạch sơn thì đất và nước trong bình sẽ có trọng lượng P0. - Trình tự thí nghiệm. Dùng dao đai lấy mẫu đất rồi đổ đất trong dao đai vào bình cầu và đặt bình cầu vào nước. Dùng ống đong nước đổ từ từ nước vào bình cầu cho đến khi ngấn nước ở trong thùng trùng với vạch sơn trên bình. Khối lượng thể tích ẩm của đất được tính theo công thức sau: V PP 10 w  Trongđó: P0: Khối lượng ứng với vạch trên bình cầu (đã xácđịnh trước). P1: Khối lượng nước thêm vào. V: Thể tích dao đai. Nhận xét: +Ưuđiểm: Nhanh, không tốn kém. + Nhược điểm: Giống phương pháp phao Covalep. 5.2.4 Phương pháp rót cát. a. Dụng cụ thí nghiệm. - Bộ phễu rót cát gồm: bình chứa cát, phễu, đĩa đệm, đinh định vị (đinh đỉa) + Bình chứa cát làm bằng kim loại, có ren ở miệng để có thể lắp khít với phễu, thể tích của bình chứa cát tối thiểu là 4.0 lít. + Phễu: làm bằng kim loại, cuống phễu có ren để lắp với bình chứa cát. Miệng phễu có D=165.1 mm để có thể lắp khít với thành lỗ của đế định vị. Gần cuống phễu có 1 cái van để cát chả qua, khi vặn thuận chiều kim đồng hồ là mở van cho cát chảy và ngược lại. Thành phễu tạo với mặt nằm ngang một góc 600 để cát có thể phân bố đều trong phễu. +Đế định vĩ: là một tấm kim loại hình tròn (hoặc hình vuông) đáy phẳng, có đường kính (hoặc cạnh bên) là 304.8m. Đế được khoét một lỗ tròn ở giữa với đường kính là 165.1 mm, thành phễu có gờ để lắp vừa với miệng phễu - Choòng,đục... Vạch sơn Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 74 - Cân: một chiếc cân có thể cân được đến 15kg có độ chính xác đến 1g (để xác định khối lượng thể tích ướt của mẫu), một chiếc có thể cân được đến 800g với độ chính xác tới 0.01g (để xác định độ ẩm của mẫu). - Để xác định độ ẩm có thể dùng tủ sấy hoặc dùng cồn. - Cát thí nghiệm: dùng cát sạch, khô ráo và đảm bảo kích thước hạt từ: 0,5 – 1mm. b. Trình tự thí nghiệm. - Xácđịnh cát: + Cho cát vào bình vàđem cân cả bình và cátđược Gc1. + Chọn vị trí bằng phẳng, đặt phễu rót cát lên và mở van cho cát chảy. + Khi cát ngừng chảy, khoá van, đem cân cả bình và cát còn lại được Gc2. + Khối lượng thể tích riêng của cát được xác định theo công thức sau: V GG 2c1c c  Với V là thể tích phễu (V=1 lít). - Xácđịnh vị trí cần tiến hành thí nghiệm: + Xácđịnh vị trí theo mặt bằng. + Xácđịnh vị trí theo chiều sâu. - Đặt dao vòng lên mặt đất nơi cần tiến hành thí nghiệm. - Làm phẳng bề mặt đất và đặt đĩa đệm lên mặt đất và cố định lại bằng các đinhđỉa. - Dùng choòng đào đất trong phạm vi của đĩa đệm với chiều sâu của hố đào khoảng 10cm -15 cm. Nếu chiều dày lớp vật liệu không quá 20 cm thìđào hết chiều sâu lớp vật liệu đó. - Lấy toàn bộ đất đào trong hố và cânđược khối lượng là Qđất. - Cho cát tiêu chuẩn vào bình chứa, cân cả hệ gồm: bình chứa cát, cát và phễu rót cátđược khối lượng là Q1. - Đặt phễu rót cát lênđĩa đệm, mở van cho cát chảy vào trong hố. - Khi cátđã ngừng chảy thì khoá van lại và đem cân hệ gồm: bình chứa cát, cát thừa trong bình và phễu rót cát được khối lượng là Q2. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Phễu rót cát c. Tính toán kết quả. Qcát (hố+phễu) = Q1 – Q2 Vhố + phễu V QQ 21  Vhố= Vđất = Vhố+phễu – Vphễu 1 2 3 4 5 6 1-Nắp bình 2-Khe trong suốt để quan sát cát chảy 3- Bình đựng cát 4-Vanđóng mở 5-Phễu có V=1lít 6-Đĩa đệmBài giảng Xây dựng nền đường Trang 75 - Dung trọng ẩm của đất: dat dat w V Q (g/cm3) - Khối lượng thể tích khô của đất: W01.01 w k   (g/cm3) - Đem so sánh kết quả đã tính được với độ chặt tiêu chuẩn tìm được bằng thí nghệm đầm nén tiêu chuẩn để xem đã đầm nén đến độ chặt yêu cầu hay chưa,đồng thời có cách điều chỉnh độ ẩm cho phù hợp. Chương 5: ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Bài giảng Xây dựng nền đường Trang 76 Nhận xét: Đây là phương pháp cóđộ tin cậy khá cao, thực hiện nhanh chóng và có thể thí nghiệm với mọi loại đất. Hiện nay phương pháp nàyđược áp dụng phổ biến trong công tác kiểm tra, nghiệm thu độ chặt vàđộ ẩm đất nền đường. 5.2.5 Phương phápđồng vị phóng xạ. Ưuđiểm: Nhanh, không phá hoại kết cấu. Nhược điểm: Tốn kém, độ chính xác không cao khi gặp đá.