HƯỚNG DẪN
ÁP DỤNG HỆ THỐNG CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT HIỆN HÀNH NHẰM TĂNG CƯỜNG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA NÓNG ĐỐI VỚI CÁC TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ CÓ QUY MÔ GIAO THÔNG LỚN
(Ban hành kèm theo Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26 tháng 03 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải)
1. Quy định chung
1.1 Phạm vi áp dụng: Hướng dẫn kỹ thuật này hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành về thiết kế và thi công kết cấu mặt đường bê tông nhựa chặt (BTNC) rải nóng (bao gồm cả về thiết kế và thi công hỗn hợp BTNC rải nóng, lớp móng và nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng) trong các dự án đầu tư xây dựng các tuyến đường ô tô từ cấp III trở lên, các đoạn đường dốc dài với độ dốc dọc ≥4% và các tuyến đường ô tô các cấp khác có quy mô giao thông lớn.
1.2. Đường cấp III trở lên được hiểu là các tuyến đường ô tô cao tốc (theo
TCVN 5729-2012) và các đường cấp I, cấp II, cấp III (theo
TCVN 4054-2005).
1.3. Tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn trong hướng dẫn này được hiểu là các tuyến đường có lưu lượng xe lớn và/hoặc có nhiều xe khách lớn, xe tải lớn lưu thông, cụ thể là các tuyến đường có tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế (xác định tại mục A.2 của tiêu chuẩn 22
TCN 211-06) Ne ≥ 5.10[SUP]6[/SUP] trục hoặc các tuyến đường có số xe tải hạng trung trở lên và xe khách lớn trung bình ngày đêm lưu thông trên một làn xe N ≥ 1500 xe/ngày đêm/làn xe. Trong đó, xe khách lớn và xe tải hạng trung là các xe khách và xe tải có ít nhất một trục bánh đôi.
1.4. Ngoài việc hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành về thiết kế và thi công kết cấu mặt đường bê tông nhựa chặt rải nóng, hướng dẫn này có bổ sung và điều chỉnh một số nội dung trong các quy trình hiện hành cho phù hợp với các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn.
2. Hướng dẫn áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu nền mặt đường đối với các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn
2.1 Các yêu cầu cơ bản
Các yêu cầu cơ bản đối với kết cấu nền mặt đường BTNC rải nóng dùng cho các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn cũng là các yêu cầu cơ bản đối với các kết cấu áo đường mềm nói chung như đã đề cập ở mục 1.3.1 của 22TCN-211-06. Tuy nhiên, cần chú trọng thêm các biện pháp hạn chế vệt hằn do tích lũy biến dạng và hiện tượng xuất hiện vệt hằn sớm, vệt hằn sâu hai bên bị đẩy trồi lên cao do các lớp kết cấu (đặc biệt là BTN nóng) không đủ cường độ chống cắt trượt.
2.2. Nguyên tắc thiết kế cấu tạo kết cấu
Kết cấu nền mặt đường BTNC rải nóng cần tuân thủ đầy đủ các nguyên tắc thiết kế đã đề cập ở các điều trong 2.1 của 22TCN-211:06.
2.3. Thiết kế cấu tạo tầng mặt
2.3.1. Bố trí lớp tạo nhám (kiêm chức năng lớp hao mòn, tạo phẳng, thực hiện theo quy trình và hướng dẫn ở 2.2.3 của 22TCN-211:06).
Trường hợp mặt đường bê tông nhựa (BTN) mới làm có độ nhám xác định theo
TCVN 8866:2011 bảo đảm được yêu cầu chạy xe an toàn với tốc độ dự tính thì có thể hoãn đầu tư làm lớp tạo nhám một thời gian, cho đến khi độ nhám giảm dần đến trị số tối thiểu thì mới tiến hành làm thêm lớp tạo nhám.
2.3.2. Yêu cầu đối với các lớp BTN tầng mặt
2.3.2.1. Dựa vào hướng dẫn ở điểm 2 điều 2.2.6 của 22TCN-211:06 và chú ý đến yêu cầu tăng cường cường độ chống cắt trượt của BTN đã đề cập ở 2.1, các loại BTNC đều phải sử dụng loại BTNC nhiều đá dăm (có thành phần cỡ hạt ≥4,75mm chiếm >50%; xem bảng C-1, phụ lục C của 22TCN-211:06) hoặc BTNC có cấp phối thô gọi tắt là BTNC thô (được định nghĩa ở điểm 3.2.1.2).
2.3.2.2. Tùy theo quy mô giao thông, tầng mặt BTN có thể bố trí thành 2 hoặc 3 lớp. Tổng bề dày tầng mặt BTN cần tuân thủ các quy định ở 2.2.9 của 22TCN-211:06. Lớp mặt trên cùng của tầng mặt chỉ nên sử dụng loại BTNC 12,5. BTNC 19 sử dụng làm lớp giữa trong trường hợp tầng mặt gồm ba lớp và lớp dưới khi tầng mặt gồm 2 lớp. BTNC 25 sử dụng làm lớp dưới cùng của tầng mặt gồm ba lớp. Thành phần cấp phối cốt liệu các loại BTNC nói trên được chỉ dẫn ở trong bảng 1, mục 3.
2.3.3. Lớp nhựa dính bám và lớp nhựa thấm bám.
2.3.3.1. Lớp nhựa dính bám và thấm bám phải được rải trong các trường hợp như quy định ở 2.2.10 và 2.2.11 ở 22TCN-211:06. Loại vật liệu, lượng tưới và cách thi công tưới thấm bám thực hiện theo hướng dẫn ở 8.4.4.1 và tưới dính bám thực hiện theo hướng dẫn ở 8.4.4.2 cùng với các hướng dẫn ở 8.4,5, 8.4.6 của
TCVN 8819:2011.
2.3.3.2 Để tăng khả năng dính bám, nên sử dụng nhũ tương polime làm lớp dính bám, các quy định kỹ thuật đối với vật liệu này cần tham khảo
TCVN 8816:2011.
2.4. Bố trí kết cấu tầng móng
2.4.1. Kết cấu mặt đường BTN nóng cho các trường hợp được đề cập trong hướng dẫn này ít nhất phải có một lớp móng trên bằng vật liệu toàn khối, như cấp phối đá dăm gia cố xi măng có cường độ yêu cầu ở bảng 3 của
TCVN 8858:2011 hoặc BTN rỗng, tiếp đó là các lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm gia cố xi măng hoặc cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng cường độ thấp hơn (bảng 3
TCVN 8858) hoặc bằng cấp phối đá dăm không gia cố.
Để giảm tổng bề dày kết cấu áo đường, giảm số lớp phải thi công (có lợi cho tiến độ thi công và có thể có lợi cả về kinh tế) nên chọn vật liệu làm lớp móng dưới có mô đun đàn hồi cao và tính ổn định với nước tốt, do vậy nên hạn chế việc sử dụng cấp phối đá dăm loại II và không nên sử dụng cấp phối thiên nhiên hoặc chỉ bố trí một lớp móng dưới cùng (dày tối đa 18cm) bằng cấp phối đá dăm loại II theo hướng dẫn ở 7.2.3
TCVN 8859:2011).
2.4.2. Lớp móng trên bằng cấp phối đá dăm gia cố xi măng được thiết kế thành phần, thi công và nghiệm thu theo các hướng dẫn ở
TCVN 8858:2011 với các chú ý dưới đây:
2.4.2.1. Nếu bề dày theo thiết kế yêu cầu lớn hơn 18cm thì phải chia thành 2 lớp thi công theo hướng dẫn ở 6.2.3 của
TCVN 8858:2011.
2.4.2.2. Để hạn chế bản thân lớp cấp phối gia cố xi măng bị nứt do co ngót và co nhiệt trong thời kỳ đầu dẫn đến nứt phản ảnh (nứt lan truyền) lên mặt đường BTN thì khi thiết kế cấu tạo kết cấu phải chú ý đến yêu cầu tổng bề dày các lớp BTN phía trên nó ít nhất phải bằng bề dày tối thiểu hướng dẫn ở 2.2.9 của 22TCN- 211:06, còn khi thi công thì phải thực hiện nghiêm các hướng dẫn ở các mục 5 và 6 của
TCVN 8858, ngoài ra bổ sung và hướng dẫn thêm các nội dung sau:
- Thành phần cấp phối đá dăm dùng để gia cố xi măng nên chọn tỉ lệ lượng hạt mịn <0,075mm càng nhỏ càng tốt, tối đa chỉ nên từ 5~7% (hướng dẫn ở
TCVN 8858:2011 là 2~12%).
- Hàm lượng xi măng càng thấp thì càng ít phát sinh nứt, do vậy phải thử nghiệm lượng xi măng chi vừa đủ để đạt yêu cầu cường độ (bảng 3
TCVN 8858:2011) mà không cần đạt yêu cầu cao hơn. Thường sử dụng hàm lượng xi măng bằng 4%-5% khối lượng hỗn hợp cốt liệu khô.
- Phải khống chế chặt độ ẩm khi lu lèn, không được lớn hơn độ ẩm tốt nhất và phải dùng lu nặng để giảm độ ẩm khi lu lèn (nhỏ hơn độ ẩm tốt nhất). Để tránh độ ẩm thay đổi bất thường tại trạm trộn, vật liệu hạt các cỡ nên được bảo quản riêng rẽ dưới mái che.
- Phải tiến hành bảo dưỡng kịp thời theo yêu cầu ở 6.2.8
TCVN 8858:2011 nhằm hạn chế tối đa hiện tượng hỗn hợp gia cố bị mất nước, bị phơi nắng.
- Để hạn chế nứt phản ảnh có thể bố trí lưới địa kỹ thuật đặt trên mặt móng CPĐD gia cố xí mãng đã tưới thấm bám. Trong trường hợp này, nên hợp tác với các hãng cung cấp lưới địa kỹ thuật tiến hành thiết kế, làm thử nghiệm và đưa ra chỉ dẫn kỹ thuật cho mỗi dự án để trình chủ đầu tư xem xét phê duyệt.
2.4.2.3. Xi măng sử dụng nên có thời gian bắt đầu ninh kết không nhỏ hơn 4 giờ và kết thúc ninh kết không nhỏ hơn 6 giờ, nếu không có xi măng đạt yêu cầu này thì có thể sử dụng phụ gia làm chậm ninh kết như quy định ở 1.4
TCVN 8858:2011 hoặc phải thực hiện đúng theo quy định ở 5.4
TCVN 8858:2011.
2.4.3. Trường hợp sử dụng BTNR để làm lớp móng trên thì nên sử dụng loại BTNR 25hoặc BTNR 37,5.
2.4.4. Lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm hoặc cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng phải được thử nghiệm thiết kế trong phòng để xác định hàm lượng xi măng vừa đủ đạt cường độ chịu nén ở 14 ngày tuổi đạt ≥ 1,5MPa (bảng 3
TCVN 8858:2011). Để giảm lượng xi măng nên sử dụng cấp phối thiên nhiên có chỉ số dẻo và % cỡ hạt ≤ 0,075mm càng nhỏ càng tốt; nếu bản thân lượng hạt mịn (≤0,075mm) có chỉ số dẻo lớn thì lượng hạt mịn này chỉ nên chiếm dưới 5% khối lượng cốt liệu khô. Các loại cấp phối thiên nhiên khác (ở bảng 2
TCVN 8858:2011) đều có thể dùng để gia cố xi măng làm lớp móng dưới nhưng lượng ximăng yêu cầu cao hơn. Thi công lớp móng dưới cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng có thể theo cách trộn tại trạm trộn hoặc tại công trường thi công.
Các yêu cầu về vật liệu, thi công và nghiệm thu lớp móng dưới loại này đều cần tuân thủ đúng theo
TCVN 8859:2011.
2.4.5. Các lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm đều phải được thiết kế, thi công và nghiệm thu theo đúng các yêu cầu và hướng dẫn ở
TCVN 8859:2011, trong đó để bảo đảm chất lượng cần phải đặc biệt chú trọng các biện pháp sau trong quá trình thi công:
2.4.5.1. Các lớp mỏng dưới bằng CPĐD nên sử dụng loại cỡ hạt danh định D[SUB]max[/SUB] =37,5mmlàm lớp dưới cùng (CPĐD loại I hoặc loại II với bề dày tối đa 18 cm của một lớp thi công như đã đề cập ở 2.4.1), còn lớp móng phía trên nên sử dụng CPĐD loại I và có cỡ hạt danh định D[SUB]ma[/SUB][SUB]x[/SUB]=25mm.
2.4.5.2. Chỉ được sử dụng cách trộn bổ sung các thành phần hạt tại hiện trường đối với CPĐD loại II dùng cho 18cm lớp móng dưới cùng, còn đối với các lớp CPĐD loại I phía trên đều phải sử dụng các nguồn vật liệu được sản xuất trực tiếp tại cơ sở gia công nghiền sàng đảm bảo các yêu cầu ở bảng 1 (về thành phần hạt) và bảng 2 (về chỉ tiêu cơ lý) của
TCVN 8859:2011.
2.4.5.3. Phải có biện pháp hạn chế xe cộ (kể cả xe chuyên chở vật liệu công trường) đi trên các lớp cấp phối đá dăm đã thi công xong và hạn chế nước mưa thấm qua lớp này xuống lòng đường để tránh đất bùn nổi lên mặt lớp cấp phối đá dăm làm bẩn mặt móng (rất khó làm sạch) và làm giảm sức ma sát giữa các hạt đá dăm. Các biện pháp cụ thể cần áp dụng là:
- Cần có đường công vụ phục vụ xe công trường đi lại trong quá trình thi công, đặc biệt là đối với các dự án đường cao tốc, cấp I, cấp II có khối lượng chở vật liệu lớn,
- Luôn luôn tạo và khai thông các rãnh xương cá tạm để thoát nước lòng đường dưới lớp cấp phối đá dăm. Bố trí và cấu tạo các rãnh xương cá tạm nên thiết kế theo hướng dẫn ở điều 2.6.4 của 22
TCN 211-06.
- Tổ chức dây chuyền thi công kết cấu áo đường theo phương thức dây chuyền sao cho lớp cấp phối đá dăm chỉ đi trước các lớp trên càng ngắn càng tốt.
2.4.5.4. Trường hợp không thể bố trí đường công vụ, phải cho xe công trường đi trên lớp CPĐD vừa rải thì phải áp dụng các biện pháp hướng dẫn ở 7.2.5
TCVN 8859:2011.
2.4.5.5. Phải quan tâm đến quy trình thi công các lớp CPĐD, đặc biệt phải chú trọng các biện pháp hạn chế phát sinh hiện tượng phân tầng các hạt đá dăm khi xúc bốc và đổ rải CPĐD và kỹ thuật lu lèn (phải rải bằng máy rải, có đủ 3 loại lu và thực hiện đúng sơ đồ lu như yêu cầu ở 7.2.4
TCVN 8859:2011).
2.5. Nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng
2.5.1. Nền đường đắp, nền đường đào, không đào không đắp và nền đường nâng cấp mở rộng trong phạm vi khu vực tác dụng của chúng phải được thiết kế theo 2.5.1 của 22
TCN 211-06 và thi công đạt các yêu cầu về vật liệu, về độ chặt về sức chịu tải và cả kỹ thuật thi công như quy định và hướng dẫn ở
TCVN 9436:2012.
2.5.2. Lớp đáy móng
2.5.2.1. Trong trường hợp điều kiện tự nhiên và môi trường tại chỗ không thuận lợi, khó bảo đảm khu vực tác dụng của nền đường đạt được 4 yêu cầu đề cập ở 2.5.1 của 22TCN-211:06 như các trường hợp dưới đây thì phải thiết kế bố trí lớp đáy móng thay thế cho 30cm lợp nền đường trên cùng.
- Khu vực tác dụng của nền đường chịu ảnh hưởng của nước ngập hai bên hoặc nước ngầm từ phía dưới nhưng không cho phép thiết kế nâng cao độ nền đường đạt yêu cầu đề cập ở 7.3.2 và 7.3.3 TCVN 4054:05. Đây có thể là trường hợp nền đường trong đô thị hoặc nền đường đào qua khu vực có tồn tại nước ngầm phía dưới.
- Nền đường đào qua các khu vực đất tại chỗ không thích hợp với các yêu cầu về vật liệu xây dựng nền đường đề cập ở mục 5
TCVN 9436:2012 nhưng có khó khăn về việc tìm nguồn đất thích hợp buộc phải sử dụng các loại đất đắp không thích hợp về loại đất và sức chịu tải đề cập ở mục 5
TCVN 9436:2012;
- Nền đào qua vùng đất quá ẩm khiến cho khó đầm nén đạt đủ độ chặt yêu cầu.
2.5.2.2. Lớp đáy móng phải đạt các yêu cầu đề cập ở 2.5.2 của 22TCN-211:06 (về độ chặt, về sức chịu tải và về bề rộng...)
2.5.2.3. Vật liệu lớp đáy móng: Trường hợp mức nước ngầm cao (khu vực tác dụng quá ẩm, có thể dùng các loại vật liệu sau làm lớp đáy móng:
- Các nhóm đất A-1 (sỏi lẫn cát), A-2-4 (sỏi cát có lẫn ít hạt mịn (≤0,075mm)), theo phân loại đất của AASHTO-M145;
- Có thể sử dụng nhóm đất A-3 (cát mịn) nhưng dưới đáy lớp và phía trên mặt lớp cần rải thêm vải địa kỹ thuật loại sợi dệt có cường độ chịu kéo đứt tối thiểu 25kN/m;
- Có thể dùng xỉ lò cao (lò luyện thép) hoặc xỉ lò cao trộn tro bay;
- Trường hợp đất tự nhiên trong khu vực tác dụng có sức chịu tải thấp khiến cho khó lu chặt lớp đáy móng thì nên rải 1 lớp vải địa kỹ thuật loại sợi dệt (có cường độ chịu kéo đứt tối thiểu là 25kN/m) ở dưới trước khi rải và lu chặt lớp đáy móng.
Trường hợp đất tự nhiên trong khu vực tác dụng là loại đất không thích hợp nhưng nước ngầm ở sâu thì có thể dùng các nhóm đất A-1, A-2-4, A-2-5 và A-2-6 hoặc cấp phối thiên nhiên các loại theo
TCVN 8857-2011 để làm lớp đáy móng.
2.6. Xác định bề dày các lớp trong kết cấu áo đường
Bề dày tầng mặt và các lớp trong kết cấu áo đường phải được xác định thông qua kiểm toán các trạng thái giới hạn đề cập ở chương 3 của 22TCN-211:06 nhưng trước hết bề dày của chúng cần theo đúng yêu cầu về cấu tạo đề cập ở 2.4.1, 2.4.2 và 2.4.3 của 22TCN-211:06.
2.7. Thiết kế thoát nước cho kết cấu nền mặt đường
Ngoài việc tính toán xác định bề dày các lớp kết cấu, quá trình thiết kế kết cấu nền mặt đường cần chú trọng nội dung thiết kế thoát nước cho kết cấu theo quy định và hướng dẫn ở 2.6 của 22TCN-211:06.
