THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG
2. Kết cấu nền đường hợp lý
Hình 5.2
1: đất kín nước ( thường là đất sét hoặc á sét) 2: đất thấm nước ( sỏi, cuội, cát…)
3. Cấu tạo nền đường đắp:
Nền đường đắp thường được thiết kế theo các trắc ngang định hình như hình 5.3.
Hình 5.3 Các trắc ngang định hình nền đường đắp a) Nền đắp dưới 1m; b) nền đắp từ 1 – 6m; c) Nền đắp từ 6 – 12m;
d) Nền đường đầu cầu và nền đắp dọc sông
Đối với loại đất đắp thông thường, thường cấu tạo mái dốc ta luy là 1:1,5. Khi nền đường đắp quá cao, độ dốc ta luy có thể thoải hơn.
Đối với chiều cao nền đường đắp 6-12m, h1 = 6-8m.
Đối với chiều cao nền đường đắp 2-12m, nếu lấy đất thùng đấu cạnh đường thì chiều rộng bậc thềm bảo vệ k lấy như sau:
+ H đắp < 2m, k = 0m
Bài giảng Thiết kế đường ô tô F1 Trang 91
+ H đắp = 3m, k = 1m + H đắp = 3-6m, k = 2m + H đắp = 6-12m, k = 4m
Khi xây dựng nền đường trên sườn dốc, tùy theo độ dốc của sườn dốc mà có các biện pháp xử lý như sau:
- Khi độ dốc của sườn dốc nhỏ hơn 20% thì chỉ cần dãy cỏ hoặc đào bỏ lớp đất hữu cơ phía trên rồi đắp trực tiếp nền đường trên sườn dốc.
- Khi độ dốc của sườn dốc từ 20 – 50% thì phải đánh cấp (bậc) như hình 5.4.
Nếu thi công bằng thủ công thì chiều rộng bậc a = 1m; nếu thi công bằng máy thì chiều rộng bậc là a = 3m.
a 2-3% 20-50%
Hình 5.4 Cấu tạo nền đắp trên sườn dốc có độ dốc 20 – 50%
- Nếu độ dốc của sườn dốc lớn hơn 50% thì không thể đắp đất với mái dốc ta luy 1:1,5 được nữa mà phải dùng các biện pháp như xếp đá khan (Hình 5.5a), tường chắn đất (Hình 5.5b).
>50%
Xếp đá khan
Tường chắn
a) b)
Hình 5.5 Cấu tạo các biện pháp chống đỡ nền đường trên sườn dốc a) Xếp đá; b) Xây tường chắn
Bài giảng Thiết kế đường ô tô F1 Trang 92 4. Cấu tạo nền đường đào:
Bao gồm nền đường đào hoàn toàn (Hình 5.6a) và đào chữ L (Hình 5.6b).
Độ dốc của mái dốc ta luy nền đường đào 1:m được quyết định tùy thuộc vào địa chất và chiều cao mái dốc ta luy. Khi đào qua nhiều lớp đất đá khác nhau thì độ dốc ta luy cũng khác nhau (Hình 5.7).
1:m 1:m 1:m
a) b)
Rãnh dọc
Rãnh dọc
Hình 5.6 Cấu tạo nền đường đào a) Nền đào hoàn toàn; b) Nền đào chữ L
1:1 1:0,2
Tầng đất
Tầng đá gốc
Hình 5.7 Cấu tạo nền đào qua các lớp đất khác nhau 5. Cấu tạo nền đường nửa đào nửa đắp:
Thường gặp khi nền đường qua các vùng sườn dốc nhẹ (dưới 50%). Khi thi công cần tận dụng vận chuyển ngang đất từ nửa đào sang nửa đắp (Hình 5.8).
1:1 1:1,5
Hình 5.8
Bài giảng Thiết kế đường ô tô F1 Trang 93
§3. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN SƯỜN DỐC
Yêu cầu:
- Nền đường phải đặt trên 1 sườn dốc ổn định.
-Trên cơ sở sườn dốc ổn định, nền đường đắp trên nó không bị trượt.
1. Trường hợp mặt trượt tương đối phẳng (Hình 5.9):
Điều kiện ổn định sườn dốc về mặt cơ học được xác định:
c f Q
G.sinα ≤ .cosα. +
γhcosα
f c i≤ +
(5.1)
h
i f
α c, γ
Hình 5.9 Sơ đồ tính ổn định khi mặt trượt tương đối phẳng trong đó: i – độ dốc của sườn dốc.
f – hệ số ma sát giữa khối trượt trên mặt trượt.
γ - dung trọng đất khối trượt ở trạng thái chứa ẩm lớn nhất, t/m3. h – chiều dày trung bình của khối trượt, m.
c – lực dính giữa khối trượt và mặt trượt, t/m2.
α - góc nghiêng của mặt trượt so với mặt phẳng nằm ngang.
2. Trường hợp mặt trượt gãy khúc (Hình 5.10):
Trình tự tính toán như sau:
a. Tại các chỗ thay đổi dốc của mặt trượt, kẻ các đường thẳng đứng phân khối trượt thành các đoạn như hình vẽ. Trên mỗi đoạn tính toán trọng lượng bản thân khối trượt Qi và chiều dài mặt trượt tương ứng li.
Bài giảng Thiết kế đường ô tô F1 Trang 94
αi-1 αi
αi+1
li
li
αi Qi Fi
Fi-1
Hình 5.10 Sơ đồ tính ổn định khi mặt trượt gãy khúc
b. Lần lượt tính toán lực gây trượt Fi đối với từng đoạn của khối trượt theo công thức:
Fi = Qi(K.sinαi - cosαi.tgϕ) + Fi-1.cos(αi - αi-1) – c.li (5.2) trong đó: αi – độ dốc nghiêng của mặt trượt đoạn i; c, ϕ - lực dính và góc nội ma sát của khối trượt, t/m2; K – hệ số ổn định (1,0 – 1,5) .
c. Cuối cùng tính được lực gây trượt của đoạn khối trượt dưới chân dốc Fi+1. Nếu Fi+1 ≤ 0 thì khối trượt ổn định trên sườn dốc và ngược lại.
3. Trường hợp có khả năng phát sinh theo mặt trượt quay:
Thường xảy ra với các sườn dốc đất sét đồng nhất ở trạng thái dẻo mềm và với mặt trượt đã biết (hoặc giả thiết) có thể tính toán mức độ ổn định cơ học của phương pháp phân mảnh cổ điển hoặc theo phương pháp Bishop.
4. Đánh giá mức độ ổn định của bản thân nền đắp:
Theo điều kiện nền đắp không bị trượt trên mặt tiếp xúc giữa nền với sườn dốc:
- Lực gây trượt: F = Q.sinα - Lực giữ: R = Q.sinα.f Hệ số an toàn:
i f F K = R =
(5.3)