1. Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định toàn khối, nghĩa là kích thước hình học & hình dạng của nền đ−ờng trong mọi hoàn cảnh không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe. Các hiện t−ợng mất ổn định toàn khối chủ yếu là tr−ợt mái taluy nền đào hoặc nền đắp, tr−ợt chồi, lún sụt nền đắp trên đất yếu, tr−ợt phần đắp trên sườn dốc.... hay không được tích luỹ biến dạng dưới tác dụng của bánh xe chạy qua, nếu không đảm bảo yêu cầu này thì kết cấu áo đường sẽ bị phá hoại.
2. Nền đường phải ổn định về cường độ, nghĩa là nền đường phải đảm bảo có một cường độ nhất định chống lại được tác dụng phá hoại về cắt trượt của tải trongj xe cộ , không làm cho đường bị biến dạng quá lớn khi xe qua lại , đặc biệt không được tích luỹ biến dạng dư . Nừu điều này không đảm bảo được thì kết cấu mặt đường sẽ nhanh bị phá hoại .
Cường độ và độ ổn định của nền đường chủ yếu do các lớp đất phía trên quyết
định . Vì ở phía trên thì tác dụng của tải trọng xe cộ có ý nghĩa quan trọng .
3. Nền đường phải đảm bảo tính ổn định về cường độ , nghĩa là cường độ nền
đường không được thay đôỉ theo thời gian , thời tiết khí hậu & nó phụ thuộc vào 2 yếu tố độ ẩm và độ chặtm của đất nền đường .
Sự phá hoại nền đường làm cho nền đường không đạt theo các yêu cầu nói trên th−ờng là do các nguyên nhân sau:
- Sự phá hoại của thiên nhiên nh− m−a, tích n−ớc hai bên đ−ờng làm giảm c−ờng
độ của đất cả ở taluy nền đường và bên trong nền đường dưới phần xe chạy, hiện tượng nước mưa hoặc nước chảy lở bề mặt và chân ta luy... gây mất ổn định toàn khối.
- Điều kiện địa chất thuỷ văn tại chỗ không tốt về cấu tạo tầng lớp, về mức độ phong hoá, đặc biệt là sự phá hoại của nước ngầm (nước ngầm chảy lôi theo đất gây nên hiện tượng xói ngầm và thấm ẩm, giảm cường độ).
- Tác dụng của tải trọng xe chạy (bao gồm cả chấn động do xe chạy gây ra).
- Tác dụng của tải trọng bản thân nền đường như trường hợp mất ổn định taluy có
độ dốc quá lớn hoặc trường hợp nền đường đắp trên đất yếu có tải trọng nền vượt quá
sức chịu đựng của đất yếu phía dưới.
- Thi công không đảm bảo chất l−ợng: đắp không đúng quy tắc, lèn ép không đủ, dùng đất xấu để đắp.... khiến cho đất ở vào trạng thái dễ thấm nước dẫn đến cường độ và độ ổn định kém .
- Quá trình vật lý : nền đường lúc khô lúc ẩm , quá trình này dễ làm cho đất lở ra hoặc co vào do vậy đất đắp nền đường cần phải được đầm nén chặt
Trong các nguyên nhân nói trên, thì tác dụng phá hoại của nước đối với đường là nguyên nhân chủ yếu nhất (gồm n−ớc mặt, n−ớc ngầm và cả ở dạng hơi).
Như vậy nội dung thiết kế nền đường nhằm giải quyết 3 vấn đề: thiết kế bảo đảm ổn định toàn khối, thiết kế tăng cường và đảm bảo ổn định cường độ của nền
đường. Để giải quyết được vấn đề này trước hết cần nắm vững điều kiện thiên nhiên tại chỗ (địa hình, địa chất, khí t−ợng, thuỷ văn), nắm vững những quan điểm kinh tế, kỹ thuật và trong các tr−ờng hợp phức tạp th−ờng phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp; các biện pháp có lợi về mặt cơ học (nh− giảm độ dốc mái taluy, hạ chiều cao taluy, tăng yêu cầu đầm nén) kết hợp với các biện pháp hạn chế những tác động xấu của nước và các nhân tố thiên nhiên khác. Trước khi thiết kế cần khảo sát điều tra về địa chất, thuỷ văn và thu thập các số liệu về chỉ tiêu cơ lý của đất để tiến hành các thiết kế riêng biệt: trường hợp đào sâu, đắp cao với chiều cao taluy lớn hơn 12m; trường hợp nền đắp trên đất yếu, nền đắp trên nền dốc có độ dốc quá
20%, các đoạn nền đ−ờng bị thu hẹp , mở rộng , ngập úng và các tr−ờng hợp nền
đường qua các vùng địa chất, thuỷ văn phức tạp khác.
III . Thiết kế trắc ngang
Mặt cắt ngang đường là mặt cắt đứng của nền đất vuông góc với trục đường.Mặt cắt
đ−ờng có các yếu tố chính sau đây :
Phần xe chạy : là phần của mặt cắt ngang đường trên đó xe chạy .Phần xe chạy có một hay nhiều làn xe; chiều rộng của mỗi làn xe đ−ợc xác định dựa vào bề rộng của xe và cấp độ thiết kế đường.
Chiều rộng phần xe chạy bằng tổng chiều rộng các làn xe.Trong phạm vi phần xe chạy nền đ−ờng phải đ−ợc tăng c−ờng chịu lực bằng kết cấu mặt có khả năng chịu
được lực tác dụng của xe chạy ,của thời tiết, đảm bảo độ bằng phẳng của đường , độ ma sát tốt , không bị h− hỏng trong thời hạn phục vụ của công trình.
Lề đ−ờng :hay còn goị là vai đ−ờng chức năng của nó là : -Giao thông bộ
-Nơi để vật liệu khi duy tu sửa chữa đường ;
-Nơi đỗ xe tạm thời , dừng xe khẩn cấp , dải an toàn ; -Trồng cây xanh ,cọc tiêu ,biển báo , cọc cây số;
-Giới hạn ranh giới phần mặt đ−ờng ,giữ cho mép mặt đ−ờng không bị biến dạng ; -Để mở rộng phần xe chạy trong những đ−ờng cong có bán kính nhỏ...
Độ dốc lề đường thường làm dốc hơn phần xe chạy khoảng 2%ữ3%; độ dốc ngangcủa mặt đ−ờng chọn phụ thuộc vào loại mặt đ−ờng :
+)Đối với loại mặt đ−ờng BTN :1.5ữ2%
+)Các loại mặt đ−ờng khác có xử lý nhựa 2ữ3%
+)Các loại mặt đ−ờng bằng cốt liệu hạt không xử lý nhựa :3ữ4%
Lề đ−ờng nên gia cố bằng vật iệu hạt cứng có hoặc không có xử lý nhựa một phần chiều rộng của lề
Dải phân cách giữa:Phần dải đất để tách hai chiều xe chuyển động ng−ợc chiều nhau . Chiều rộng của daỉ phân cách thường từ 1 đến 12m.
Chiều rộng nền đ−ờng :Bao gồm phần xe chạy , lề đ−ờng và dải phân cách .
Chiều rộng chiếm đất :Phạm vi đất thực tế nền đường chiếm đất để xây dựng nền đất và công trình thoát nước , cây xanh, vv..(trong giới hạn đào đắp của nền đường).
Chiều rộng đất dành cho đường:Bằng chiều rộng chiếm đất của nền đường cộng thêm ít nhất 1ữ3m về mỗi phía tuỳ theo cấp đ−ờng.
Mái dốc (ta luy) nền đường :Mái dốc ta luy nền đường tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo nền đường và chiều cao đào đắp nền đường .
Rãnh dọc :hay còn gọi là rãnh biên đ−ợc xây dựng dọc theo lề đ−ờng ở những chỗ đoạn nền đường đào , không đào không đắp và đắp thấp .Nó dùng để thoát nước mưa từ mặt
đ−ờng và ta luy đ−ờng .
Rãnh đỉnh :Để thoát nước từ sườn dốc đổ về , ngăn chặn không cho nước từ sườn dốc lưu vực đổ về đường làm xói lở ta luy dường và làm đầy tràn rãnh dọc.
Bó vỉa :Thường được xây dựng ở đô thị để tách phần hè đường và phần phần xe chạy thường làm bằng bê tông hay đá đẽo .
Dải an toàn :hay còn gọi là “dải mép “ ,có chiều rộng 0.5m chạy dọc theo 2 mép phần xe chạy để đảm bảo an toàn giao thông trên đường , có kết cấu mặt đường như phần xe chạy . Các dải này được xây dựng trên phần đất của lề đường và của dải phân cách giữa .Dải an toàn được xây dựng trên các đường có tốc độ thiết kế lớn .
Dải dừng xe khẩn cấp :được bố trí ở phần lề đường được gia cố lớp mạt để khi cần thiết xe có thể đỗ lại trên đường không làm ảnh hưởng đến giao thông trên đường .Chiều rộng dải dừng xe khẩn cấp là 3m và hiệu quả tối thiểu là 30m (có chiều rộng là 3m), ở hai đầu dải dừng xe khẩn cấp có đoạn chuyển tiếp chiều rộng khoảng 20m.
1. Kích th−ớc hình học của nền đ−ờng :
Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa mạo địa chất, khí hậu thuỷ văn. Căn cứ vào quy mô cấp hạng của đ−ờng, mặt cắt ngang đ−ợc thiết kế cho toàn tuyến A-B nh− sau:
- Độ dốc ngang mặt đ−ờng phần xe chạy và lề gia cố: i=2%.
- Độ dốc ngang phần lề đất: i=4%.
- Bề rộng phần xe chạy: 2 x 3.5 = 7m.
- BÒ réng phÇn lÒ gia cè: 2 x 2,5 = 5 m.
- Bề rộng phần lề đất : 2 x 1 = 2 m.
- BÒ réng chung nÒn ®−êng: B = 12m.
- Độ dốc mái taluy nền đào: 1:1.
- Độ dốc mái taluy nền đắp: 1:1,5.
- Chiều dày KCM phần xe chạy là: 60 cm.
- Chiều dày KCM phần lề gia cố là: 60 cm.
- Rãnh dọc hình thang đáy nhỏ 0,4 m, độ dốc phía ngoài là 1:1 và độ dốc phía trong taluy theo độ dốc taluy nền đường.
- Chiều dày bóc hữu cơ là 50 cm . - Bề rộng bậc cấp (nếu có) là 1 m.
- Độ chặt của đất nền k = 0,95; riêng 30cm nền đất phía trên nền đường (giáp lớp kết cấu mặt) độ chặt đ−ợc sử dụng là k=0,98.
2. Cao độ thiết kế nền đ−ờng.
Cao độ thiết kế nền đường là cao độ mép ngoài lề đường (lúc thi công hoàn chỉnh) phải cao hơn mực n−ớc ngập ít nhất 0.5m ( Tần suất thiết kế với đ−ờng cấp 80 là 4% ).
Do địa hình tuyến đi qua trên đồi, trung du nên mực nước ngập (mực nước đọng thường xuyên) luôn thấp hơn so với cao độ đáy áo đường.
Cao độ mặt đường chỗ có cống phải cao hơn đỉnh cống ít nhất là 0.5m, đảm bảo
độ chênh cao đủ để làm chiều dày áo đường và tải trọng phân bố đều trên đỉnh cống .
Đảm bảo các điểm khống chế của tuyến .
3. Đất đắp nền.
Đất dắp đ−ợc lấy từ các mỏ đất và tận dụng từ nền đào chuyển xuống nền đắp.
Khi độ dốc ngang của nền thiên nhiên dưới 20% được phép đào bỏ lớp đất hữu cơ
dày 50 cm rồi đắp trực tiếp.
Khi nền tự nhiên có dốc ngang từ 20-50% phải đào thành bậc cấp trước khi đắp.
Bề rộng bậc cấp 1m, độ sâu từ 0.5-1.5m, dốc ngang về sườn núi 2%.
Khi nền thiên nhiên dốc ngang trên 5 0%thì phải thiết kế công trình chống đỡ.
Nền đường phải đạt độ chặt như sau :
+ Đối với nền đắp : Lớp đât trên cùng tính từ đáy áo đường xuống 30 cm đầm chặt đạt K>=0.98. bên dưới chiều sâu kể trên K>=0.95.
+ Đối với nền đào là đất : Độ sâu tính từ đáy áo đường xuống 30cm phải được cày xới lên đầm chặt đạt K>=0.98.
4. Gia cố mái dốc taluy.
+ Khi xây dựng nền đắp trên sườn dốc cần chú ý:
Nếu độ dốc i của sườn dốc nhỏ hơn 20% thì chỉ cần rẫy sạch cây cỏ trong phạm vi đáy nền đắp tiếp xúc với nền đất để tăng ma sát
Nếu độ dốc i bằng 20% đến 50% thì phải tiến hành đánh bậc cấp bằng máy hoặc thủ công.
Nếu độ dốc i lớn hơn 50% thì phải tiến hành xây kè hoặc tường chắn + Cấu tạo gia cố ta luy:
- Đầm chặt và gọt nhẵn.
- Trồng cỏ, lát cỏ mái taluy.
- Gia cố bằng chất liên kết vô cơ hoặc hữu cơ
- Lát đá, xây đá hộc.
- Làm lớp bảo hộ cục bộ với taluy đào nh−: chống phong hoá, cấu tạo tầng lọc ng−ợc chống xói do n−ớc ngầm.
- Dùng vải địa kỹ thuật, đắp bằng bao đất, bao cát.
- Căn cứ vào địa chất , loại đất đắp, độ cao mái dốc mà ta chọn : + Độ dốc mái ta luy đào 1 : 1
+ Độ dốc mái ta luy đắp 1 : 1,5
- Căn cứ vào bề rộng mặt đường, nền đường, cao độ đường đen đường đỏ. và xét tới
điển hình cụ thể ở mỗi mặt cắt ngang mà ta có thể có các trắc ngang đIển hình :
Đắp hoàn toàn ( đào hoàn toàn chữ U , chữ L ); nửa đào nữa đắp :
5. Cấu tạo các bộ phận của nền đ−ờng - Cấu tạo nền đắp
Trường hợp đất đắp thấp hơn 1m thì mái dốc ta luy thường lấy 1/1.5 ữ 1/3 để tiện cho máy thi công lấy đất từ thùng đấu đắp nền hoặc tiện cho máy đào rãnh. Nếu nền
đất đắp thấp quá thì phải cấu tạo rãnh dọc hai bên để đảm bảo thoát nước tốt.
Trường hợp đất đắp cao H = 1 ữ 6m thì độ dốc mái ta luy lấy 1:1,5 và thùng đấu lấy ở phía cao hơn và phải có một đoạn 0,5m để bảo vệ chân mái ta luy.
Nền đào hoàn toàn Nền đắp hoàn toàn
Nền nửa đào nửa đắp Nền đào hình chữ L 1/1
1/1,5
H =1 ÷6m
0,5m Thùng đấu 1:1.5
< 1m 1:1.5
Nếu độ dốc ngang sườn núi < 20% thì ta phải rẫy cỏ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc víi s−ên dèc.
Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 20ữ50% thì bắt buộc phải dùng biện pháp đánh cấp. Bề rộng bậc cấp tối thiểu là 1.0 m, nếu thi công bằng cơ giới thì phải rộng từ 3 ữ 4 m.
Nếu sườn dốc núi lớn hơn 50% thì lúc này không thể đắp đất với mái dốc ta luy
được nữa vì mái ta luy sẽ kéo rất dài mới gặp sườn tự nhiên do đó khó bảo đảm ổn định toàn khối. Khi đó phải áp dụng biện pháp xếp đá ở phía chân ta luy để cho phép mái dốc ta luy lớn hơn.
Trường hợp nền đường đắp đất cao H = 6ữ12 m thì phần dưới h2 có độ dốc thoải hơn (1:1,75), phần trên h1 = 6ữ8 m vẫn làm theo độ dốc 1:1,5
Nếu nền đ−ờng đầu cầu và dọc sông có thể bị ngập n−ớc thì phải cấu tạo mái dốc taluy thoải 1:2 cho đến mức thiết kế 0,5m. Đồng thời phải căn cứ vào tốc độ nước chảy và loại đất đắp để thiết kế phòng hộ hoặc gia cố ta luy cho thích đáng.
1:1.5 H
I = 20 – 50 %
H = 6÷12m
h1= 6÷8m h2
1:1.5
1:1.75
> 0,5m H > 0,5m
Thượng lưu Hạ lưu
1:2 1:1.5
- Cấu tạo nền đào
Đối với nền đường đào khi xây dựng sẽ phá hoại thế cân của các tầng đất thiên nhiên, nhất là trường hợp đào trên sườn dốc sẽ tạo nên hiện tượng sườn dốc bị mất chân, vì thế mái ta luy đào phải có độ dốc nhất định để bảo đảm ổn định cho ta luy và cho cả s−ờn núi.
- Nền nửa đào, nửa đắp