MỤC LỤC
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐƯỢC DÙNG TRONG LUẬN VĂN
BTXM Bê tông xi măng
QL Quốc lộ
KT-XH Kinh tế - xã hội
BTN Bê tông nhựa
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
GTVT Giao thông vận tải
VLXD Vật liệu xây dựng
BGTVT Bộ giao thông vận tải
TCVN Tiêu chuẩn Việt nam
TP Thành phố
NN Nông nghiệp
KHCN Khoa học công nghệ
TCN Tiêu chuẩn ngành
NĐ-CP Nghị định – Chính Phủ
QĐ Quyết định
Phạm Trung Dũng Page 1
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Giao thông vận tải là một bộ phận quan trọng trong kết cấu hạ tầng kinh
tế – xã hội, vì vậy cần ưu tiên đầu tư phát triển. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng
tạo tiền đề cho phát triển kinh tế xã hội, củng cố an ninh quốc phòng, phục vụ
sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Nắm bắt được tầm quan
trọng đó, những năm qua Nhà nước ta rất chú trọng đầu tư cho phát triển giao
thông vận tải, đặc biệt là giao thông đường bộ.
Với nhu cầu phát triển của ngành giao thông ngày càng cao đòi hỏi
chúng ta không ngừng học hỏi nâng cao trình độ, tiếp thu các công nghệ hiện
đại của các nước tiên tiến trên thế giới. Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật ngành
quản lý nhằm nâng cao chất lượng thi công mặt đường bê tông xi măng
trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc” được hình thành nhằm nâng cao một bước chất
lượng thi công mặt đường cứng, đạt hiệu quả kinh tế nhất định trong thi công
khai thác loại mặt đường này.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu lựa chọn đề ra những giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất
lượng thi công mặt đường bê tông xi măng.
Căn cứ vào điều kiện thực tế thi công để đề ra các biện pháp quản lý
nâng cao hơn nữa cường độ chịu lực, độ bằng phẳng, hạn chế vết nứt của mặt
đường BTXM.
3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xu hướng phát triển mặt đường bê tông xi măng trên thế
giới và xu hướng phát triển tất yếu tại Việt Nam.
Phạm Trung Dũng Page 3
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Nghiên cứu những giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất lượng thi
công mặt đường bê tông xi măng trong điều kiện Việt Nam nói chung và
trong toàn tỉnh Vĩnh Phúc nói riêng.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp việc thu thập số liệu thực tế
tại các công trình hiện hữu đang sử dụng mặt đường bê tông xi măng.
5. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận. Luận văn kết cấu gồm 4 chương.
Chương I. Giới thiệu chung.
Chương II. Thực trạng thi công mặt đường BTXM tại Việt Nam.
Chương III. Hiện trạng và các vấn đề còn tồn tại trong thi công mặt
đường bê tông xi măng trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
Chương IV. Các biện pháp quản lý nhằm nâng cao chất lượng thi công
mặt đường bê tông xi măng trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
Kết luận và kiến nghị
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
đường ôtô. Ngoài ra, Hà Lan còn có 20.000km đường xe đạp, trong đó 10% là
mặt đường BTXM. Vương quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng
285.000km, trong đó có 1.500km là mặt đường BTXM, chiếm khoảng 67%
đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc.
Mặt đường BTXM (mặt đường cứng) cùng với mặt đường mềm là hai loại
mặt đường được sử dụng cho giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò
quan trọng trong việc hình thành lên mạng lưới giao thông của các khu vực,
lãnh thổ và xuyên quốc gia.
Mặt đường BTXM có mặt trên tất cả các cấp đường giao thông đường bộ,
từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến
đường phố, đường trục chính, đường cao tốc. Mặt đường BTXM cũng thường
được sử dụng ở hầu hết các sân bay, bến cảng, các đường chuyên dụng và các
bãi đỗ xe…
Ngày nay, mặt đường BTXM vẫn luôn được các nhà nghiên cứu các nhà
quản lý rất quan tâm. Hệ thống tiêu chuẩn ngày càng hoàn thiện và công nghệ
xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ và phát triển. Hàng năm, những hội
nghị tổng kết phổ biến kinh nghiệm và những nghiên cứu phát triển mới về
loại hình mặt đường BTXM của thế giới vẫn được duy trì thường niên và
phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM ngày càng được mở rộng.
Về phân loại mặt đường BTXM. Trong hơn 100 năm phát triển, mặt
đường BTXM được phân ra một số loại như sau:
- Mặt đường BTXM không cốt thép , phân tấm, đổ tại chỗ(thông
thường);
- Mặt đường BTXM cốt thép;
- Mặt đường BTXM lưới thép;
- Mặt đường BTXM cốt thép liên tục; mặt đường BTXM cốt sợi phân
tán;
Phạm Trung Dũng Page 6
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
điểm cố hữu của mặt đường BTXM phân tấm thông thường là giảm thiểu các
mối nối ngang mặt đường (khe co, giãn). Hàm lượng lưới thép thiết kế
khoảng 0.54%, bao gồm cốt thép dọc (thép All, 16mm), cốt thép ngang (thép
All, 12mm) được bố trí liên tục suốt chiều dài đường và đặt ở vị trí 1/3 – 1/2
bề dày tấm BTXM. Mục đích bố trí cốt thép này không phải là ngăn ngừa vết
nứt do tải trọng và ứng suất nhiệt, mà chỉ nhằm hạn chế việc mở rộng khe nứt.
Theo yêu cầu, khoảng cách khe nứt nằm trong khoảng 3,5 – 8 feets (1,05-
2,4m), độ mở rộng khe nứt không được quá 0,04inch (1,0mm) nhằm hạn chế
nước thấm qua khe nứt phá hủy cốt thép và đảm bảo mặt đường khai thác
được bình thường. Phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM cốt thép liên tục là
khắc phục nhược điểm không êm thuận chạy xe do các khe của mặt đường
BTXM phân tấm, áp dụng chủ yếu đối với các tuyến đường có lưu lượng xe
lớn, đường cao tốc, đường băng sân bay và kinh phí đầu tư ban đầu lớn hơn.
Mặt đường BTXM cốt phân tán (cốt sợi) chỉ được sử dụng trong những
trường hợp đặc biệt có khả năng chịu lực rất lớn và chống mài mòn cao.
Trong khi trộn bê tông tươi, ngoài cốt liệu đá và cát thông thường người ta bổ
sung thêm và trộn đều với các loại cốt sợi: thủy tinh, kim loại, tổng hợp
(acrylic, aramid, cacbon, polyester, polyethylene, polyproplene) và cốt sợi tự
nhiên. BTXM cốt phân tán có cường độ và khả năng chống mài mòn.
Mặt đường BTXM lu lèn là loại mặt đường sử dụng bê tông khô, thi công
liên tục (không có mối nối) và các thiết bị lu thông thường. Do mặt đường
BTXM lu lèn được đổ dài liên tục nên trên đó phải làm thêm lớp đá dăm láng
nhựa (lớp láng nhựa) nhằm khắc phục các vết nứt do co ngót và do nhiệt độ,
hoạt tải gây ra. Chiều dày của lớp BTXM lu lèn dao động trong khoảng 20cm,
móng của nó có thể là các vật liệu gia cố hoặc đá dăm. Mặt đường BTXM lu
Phạm Trung Dũng Page 8
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
lèn được áp dụng có hiệu quả cho các tuyến đường có lưu lượng xe không cao
và làm lớp móng cho mặt đường BTXM hoặc mặt đường BTXM nhựa.
Mặt đường BTXM ứng suất trước ra đời cũng nhằm khắc phục các vết nứt
nhiệt, cường độ không những không bị giảm mà có giai đoạn còn tăng theo
thời gian (không có hiện tượng bị lão hóa như mặt đường BTN).
Có khả năng bào mòn, hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao, an toàn
cho xe chạy, mặt đường BTXM có màu sáng nên thuận tiện cho việc chạy xe
ban đêm.
Chi phí duy tu, bảo dưỡng thấp.
Do thời gian phục vụ tương đối dài, chi phí duy tu bảo dưỡng thấp, nên
tổng giá thành xây dựng và khai thác của mặt đường BTXM có cao nhưng
không cao nhiều hơn so với mặt đường BTN.
Với nguồn cung dồi dào như vậy, khả năng sử dụng xi măng trong xây
dựng kết cấu hạ tầng giao thông ở nước ta hiện nay là rất lớn, phù hợp với các
vùng như: Tây Bắc, vùng ven biển, đường Hồ Chí Minh, ĐBSCL Việc sử
dụng đường BTXM trên các tuyến đường giao thông nông thôn đã cho hiệu
quả rõ rệt, chất lượng tốt.
1.1.2.2. Nhược điểm
Để đạt được hiệu quả tốt nhất khi sử dụng đường BTXM thì quá trình triển
khai giám sát, thi công phải rất nghiêm ngặt. Hiện nay, khi thi công đường
BTXM thì độ sụt của đường bê tông nhỏ hơn 4cm, độ sụt lý tưởng là 2cm.
Qua thực tế cho thấy đường BTXM hay bị khô, vì vậy quá trình thi công phải
san đầm thật đều. Để áp dụng hiệu quả xi măng vào làm đường cao tốc thì
giai đoạn đầu phải ứng dụng tiêu chuẩn, công nghệ thích hợp, từ đó mới xây
dựng tiêu chuẩn kỹ thuật riêng của ngành và để triển khai rộng rãi phải mất
thời gian dài.
Phạm Trung Dũng Page 10
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Một trở ngại nữa là, các nhà thầu thi công hiểu biết về công nghệ thi công
rất hạn chế.Năng lực quản lý, trình độ của nhà thầu rất ngại khi thi công
đường BTXM. Trong quá trình thi công đường BTXM quản lý chất lượng,
giám sát công trình rất nghiêm ngặt, vì vậy việc thất thoát trong xây dựng là
rất ít.
- Lớp mặt tăng cường cho các loại mặt đường đã hết tuổi thọ như: mặt
đường BTN, mặt đường BTXM.
- Tùy theo yêu cầu khai thác của các cấp hạng đường khác nhau mà có
thể sử dụng một trong các loại mặt đường BTXM sau đây: BTXM phân tấm
thông thường, BTXM lưới thép, BTXM cốt thép liên tục và BTXM lu lèn.
Đường cao tốc và đường băng sân bay có thể sử dụng mặt đường BTXM cốt
thép liên tục hoặc BTXM phân tấm thông thường, BTXM lưới thép. Mặt
đường cao cấp thứ yếu (quá độ) có thể sử dụng BTXM lu lèn (compactes).
1.1.4. Những đặc điểm cần lưu ý khi thiết kế và xây dựng đường BTXM
- Về thiết kế:
Tải trọng bao gồm: hoạt tải ( phương tiện giao thông), có tính chất động và
trùng phục. Tải trọng (ứng suất uốn vồng) do nhiệt độ và ma sát giữa tấm
BTXM và móng gây ra, bao gồm trị tuyệt đối của nhiệt độ không khí, do bức
xạ mặt trời và chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trên và dưới của tấm BTXM.
Kết cấu mặt đường dạng tấm hoặc dải mỏng (chiều dày mỏng hơn nhiều so
với kích thước còn lại), bất lợi về chịu lực, nhất là chịu kéo uốn dưới tác dụng
của tải trọng bánh xe và chênh lệch về nhiệt độ.
Chịu mài mòn bề mặt bởi các phương tiện xe cộ trên đường với lưu lượng
lớn.
Do đó để nâng cao khả năng chống mài mòn và xâm thực của cơn mưa,
lão hóa do thời tiết, cường độ (mác) của BTXM yêu cầu càng phải cao.
Phạm Trung Dũng Page 12
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Tại các khe nối mặt đường (khe nối dọc, khe co và khe dãn) là nơi bất lực
về chịu lực, nơi dễ xảy ra các hư hỏng như nứt vỡ tấm BTXM, nơi dễ thấm
nước làm hư hỏng móng và nền đường, không êm thuận trong giao thông. Tại
đây cần phải đảm bảo chất lượng về tạo khe, chèn khe cũng như điều kiện làm
việc bình thường của các thanh truyền lực giữa các tấm trong suốt quá trình
khai thác.
Kết cấu móng tiếp nhận và phân bổ tải trọng xuống nền đất và chịu tác
đảm bảo chất lượng mặt đường vừa phải đảm bảo giao thông thường gặp rất
nhiều khó khăn.
1.2. Xu hướng phát triển mặt đường BTXM ở Việt Nam
Mặt đường BTXM cốt thép được xây dựng tại đường Hùng Vương, Hà
Nội năm 1975. Trên quốc lộ 2 đoạn Thái Nguyên – Bắc cạn xây dựng 30km
đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (phía Bắc cầu Chương
Dương). Tiếp theo là trên quốc lộ 1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng
30km vào năm 1999 tại các đoạn ngập lụt. Đường Hồ Chí Minh nhánh phía
Đông với chiều dài 86km, nhánh phía Tây với tổng chiều dài trên 300km.
Quốc lộ 12A Quảng Bình với chiều dài 12km. Quốc lộ 70, đoạn thành phố
Lào Cai
Mặt đường BTXM được sử dung hầu hết tại các sân bay như: Sao Vàng,
Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài Ngoài ra, loại mặt đường BTXM cốt thép
liên tục lần đầu tiên được ứng dụng 1km tại quốc lộ 12A Quảng Bình và sau
đó khoảng 500m tại trạm thu phí cầu bãi cháy.
Phạm Trung Dũng Page 14
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Hình 1.1. Triển khai xây dựng đường BTXM tại khu đô thi Khai Quang, TP Vĩnh Yên,Vĩnh
Phúc ( năm 2011)
Hệ thống đường giao thông nông thôn ở một số tỉnh như Thái Bình, Thanh
Hóa, Hưng Yên cũng có sử dụng mặt đường BTXM với kết cấu đơn giản,
đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp.
Theo thống kê của Bộ GTVT, tổng số đường giao thông nông thôn trong
cả nước bao gồm 172437km, trong đó có 0.56% mặt đường bê tông nhựa và
21000km mặt đường BTXM.
Hình 1.2. Làm đường BTXM giao thông nông thôn
Phạm Trung Dũng Page 15
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Hình 1.3. Máy rãi mặt đường BTXM bằng cốp pha trượt
Phó Giáo sư Hoàng Hà - Vụ trưởng Vụ Khoa học công nghệ Bộ GTVT
phần thực hiện trách nhiệm cộng đồng, giảm chi phí đầu tư công và tiêu thụ
sản phẩm.
Phạm Trung Dũng Page 17
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
CHƯƠNG 2. THỰC TRẠNG THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BTXM
TẠI VIỆT NAM
2.1. Thực trạng về thiết kế, thi công, nghiệm thu và khai thác mặt đường
BTXM ở nước ta
2.1.1. Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường cứng (mặt đường BTXM)
2.1.1.1. Tiêu chuẩn ngành 22TCN210-92
Tiêu chuẩn ngành 22 TCN210-92, Đường giao thông nông thôn – Tiêu
chuẩn thiết kế, được Bộ GTVT ban hành năm 1992, áp dụng mặt đường
BTXM cho đường loại A, chiều dày tấm BTXM phải lớn hơn 16 cm, mác từ
150 - 250 trở lên, đặt trên lớp móng nền cát dày 10cm.
2.1.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường cứng đường ô tô 22TCN223-95
Được ban hành năm 1995, là tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, phục vụ cho
công việc thiết kế kết cấu mặt đường BTXM cho ngành GTVT.
Các kết cấu áp dụng, chỉnh sửa 22TCVN 223 - 95 và chuyển đổi thành
TCVN.
2.1.1.3. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường cứng do SMEC biên soạn
Phạm Trung Dũng Page 18
Hình 2.1.
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
Được triển khai và hoàn thành năm 2008 trong Dự án xây dựng cầu đường
bộ giai đoạn 2 của Bộ GTVT, do công ty tư vấn SMEC liên danh với Hội Cầu
đường Việt Nam. Tiêu chuẩn này chủ yếu dựa vào “Hướng dẫn thiết kế mặt
đường của AASHTO năm 1993” và Phần bổ sung năm 1998 cho hướng dẫn
này của AASHTO. Bản thảo đã được các chuyên gia trong nước soát xét, đã
gửi lên Vụ KHCN chờ các thẩm định tiếp theo.
Ngoài tiêu chuẩn thiết kế mặt đường cứng, đã biên soạn thêm Chỉ dẫn thiết
dưới nên rải thêm lớp láng nhựa dày 10mm hoặc lớp vải địa kỹ thuật không
thấm nước.
Cấu tạo lớp đáy móng (lớp đệm): Trong tính toán kết cấu BTXM, lớp đáy
móng được xem là phần trên cùng của nền đường.
Cấu tạo lề gia cố
Đối với đường cao tốc, đường cấp I,cấp II và đường có quy mô giao thông
thiết kế thuộc các cấp cực nặng, rất nặng và nặng phải thiết kế cấu tạo lề gia
cố giống như mặt đường BTXM phần xe chạy.
Ngoài các trường hợp nói trên, tầng móng của kết cấu lề gia cố (gồm cả
móng trên và móng dưới) cũng phải thiết kế như móng của kết cấu mặt đường
phần xe chạy (về chiều dày và vật liệu các lớp). Trong trường hợp này tầng
mặt của kết cấu lề gia cố có thể bằng BTXM hoặc tầng mặt rải nhựa. Trường
Phạm Trung Dũng Page 20
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
hợp đường có quy mô giao thông thiết kế thuộc cấp trung bình thì tầng mặt
kết cấu lề gia cố nên dùng bê tông nhựa nóng, nếu quy mô giao thông thuộc
cấp nhẹ thì tầng mặt lề gia cố có thể dùng lớp láng nhựa.
Nếu sử dụng tầng mặt lề bằng BTXM thì phải bố trí thanh liên kết dọc với
tấm BTXM phần xe chạy và bố trí khe ngang trên lề trùng với vị trí khe
ngang trên phần xe chạy.
Thoát nước
Hệ thống thoát nước trong kết cấu áo đường BTXM được thiết kế nhằm
thoát hết lượng nước tự do thấm qua các khe (khe dọc, khe ngang), các vết
nứt trên mặt đường và lưu đọng lại ở mặt móng và các lớp kết cấu móng. Hệ
thống này có thể có 2 kiều:
- Kiểu tầng móng không thấm nước.
- Kiểu có một lớp móng trên thấm nước.
Phải bố trí hệ thống thoát nước cho các trường hợp sau:
- Đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và đường có quy mô giao thông rất
nặng trở lên, tại những vùng có lượng mưa trung bình lớn và nền đường được
BTXM đường đô thị và sân bay. Quy định về vật liệu, thiết bị máy móc, trình
tự thi công và kiểm tra nghiệm thu tầng mặt BTXM có hoặc không có cốt
thép, có hoặc không lưới thép đổ tại chổ trên lớp móng đã được hoàn tất. Bên
cạnh đó, quy định kỹ thuật này còn áp dụng cho việc xây dựng tầng mặt
BTXM bằng cơ giới, bao gồm các khâu chủ yếu như vận chuyển, san rải, dầm
lèn tạo phẳng, cắt khe và tạo nhám. Có thể sử dụng kế hợp các thiết bị để thi
công tầng mặt BTXM theo công nghệ thi công liên hợp, công nghệ ván khuôn
ray, công nghệ ván khuôn trược và công nghệ thi công đơn giản.
Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 14/12/2012 của Bộ Giao thông vận
tải Ban hành “Quy định tạm thời về thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông
Phạm Trung Dũng Page 22
Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học GTVT
thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông”. Theo quy định này,
nội dung và yêu cầu thiết kế bao gồm thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường và lề
đường; Tính toán chiều dày các lớp kết cấu, xác định kích thước tấm BTXM
và xác định các yêu cầu về vật liệu đối với mỗi lớp kết cấu; Thiết kế cấu tạo
các khe nối; Thiết kế hệ thống thoát nước cho kết cấu mặt đường. Việc xác
định chiều dày tấm BTXM thông qua kiểm toán với trạng thái giới hạn, để
thuận tiện cho việc kiểm toán ban đầu có thể tham khảo chiều dày tối thiểu
tùy theo cấp hạng đường và quy mô giao thông, trị số này từ 18 đến lớn hơn
32cm.
Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo mặt đường BTXM thông thường có khe nối
Theo các quy định về thiết kế và thi công như trên chủ yếu phục vụ cho
mặt đường BTXM của đường cấp cao, đường cao tốc còn việc áp dụng cho hệ
thống đường giao thông nông thôn còn nhiều điểm chưa phù hợp. Cụ thể,
chiều dày mặt đường BTXM (tham khảo) cũng có giá trị từ 14-18cm trở lên.
Ngoài ra, còn yêu cầu về chiều dày tầng móng, loại vật liệu tầng móng, ngoài
ra tầng móng thiết kế phải đảm bảo bằng phẳng, chất lượng đồng đều và liên
tục. Thực tế hiện nay việc thiết kế mặt đường BTXM nông thôn chưa hoàn
toàn tuân thủ theo các quy định trên nhất là về thiết kế, kiểm toán tấm BTXM,
Copyright: Tài liệu đại học ©