Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng, đề xuất giải pháp sửa chữa mặt đường bê tông xi măng trên quốc lộ 1A – đoạn qua thành phố Quảng Ngãi (Km 1052 Km 1060)

Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) trên Quốc lộ 1A, đoạn qua thành phố Quảng Ngãi được thi công và đưa vào khai thác vào đầu năm 2004. Đường thiết kế cấp III, vận tốc 60km/h và thời hạn phục vụ yêu cầu của mặt đường là 20 năm. Sau khi đưa đường vào khai thác một thời gian ngắn, mặt đường đã bắt đầu xuất hiện các hư hỏng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng, đề xuất giải pháp sửa chữa mặt đường bê tông xi măng trên quốc lộ 1A – đoạn qua thành phố Quảng Ngãi (Km 1052 Km 1060)ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.2, 201937NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮAMẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN QUỐC LỘ 1A – ĐOẠN QUATHÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI (KM 1052-KM 1060)STUDYING ON CAUSES OF DISTRESSES, PROPOSING MEASURES TO REPAIR CEMENTCONCRETE PAVEMENT ON 1A NATIONAL HIGHWAY – ROAD SECTION THROUGHQUANG NGAI CITY (KM 1052-KM 1060)Hồ Văn Quân1, Phạm Thái Uyết2, Trần Thị Phương Huyền31Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng; hvquan@ute.udn.vn2Phòng Thí nghiệm & Kiểm định - Trung tâm Kỹ thuật đường bộ 33Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải TW VTóm tắt - Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) trên Quốc lộ 1A,đoạn qua thành phố Quảng Ngãi được thi công và đưa vào khaithác vào đầu năm 2004. Đường thiết kế cấp III, vận tốc 60km/h vàthời hạn phục vụ yêu cầu của mặt đường là 20 năm. Sau khi đưađường vào khai thác một thời gian ngắn, mặt đường đã bắt đầuxuất hiện các hư hỏng. Đến năm 2016 (sau 13 năm khai thác); mặtđường BTXM đã hư hỏng nặng với số lượng lớn, nhiều dạng khácnhau và Cục Quản lý đường bộ III đã tiến hành sửa chữa toàndiện. Để có thể xác định các nguyên nhân gây hư hỏng của mặtđường, nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát, đo đạc và thínghiệm xác định các thông số cần thiết và kiểm toán lại khả năngchịu lực của kết cấu mặt đường. Kết quả cho thấy, chiều dày khôngđủ (24 cm) và chiều dài quá lớn (6,0 m) của tấm BTXM là nguyênnhân chính dẫn đến phá hoại mỏi mặt đường BTXM dưới tác dụngcủa tải trọng giao thông và chênh lệch nhiệt độ.Abstract - Cement concrete pavement on 1A National Highway,road section through Quang Ngai city was constructed and put intooperation in early 2004. The road is designed with standard categoryIII, the speed is 60 km/h and service life of pavement is 20 years.After operating for a short time, the pavement began to sufferdistresses. By 2016 (after 13 years of operation), the pavement wasseverely distressed in different types, and Road ManagementDepartment No.3 carried out a comprehensive repair. In order todetermine causes of deterioration of the pavement, research teamhas conducted a survey, measured and experimented to determinerequired parameters and audited bearing capacity of pavementstructure. The results have showed that insufficient thickness (24 cm)and excessive length (6.0 m) of cement concrete slab are maincauses of fatigue failure of the pavement under the effect of trafficloads and temperature gradient.Từ khóa - Mặt đường bê tông xi măng; Hư hỏng mặt đường bêtông xi măng; Cường độ kéo uốn; Tải trọng giao thông; Chênh lệchnhiệt độ.Key words - Cement concrete pavement; Cement concretepavement distresses; Flexural tensile strength; Traffic load;Temperature gradient.1. Giới thiệuQuốc lộ 1A đoạn từ Km 1052 – Km 1060 đi qua địaphận thành phố Quảng Ngãi là tuyến tránh đông được xâydựng và đưa vào khai thác đầu năm 2004. Đường thiết kếtheo tiêu chuẩn cấp III, vận tốc 60km/h, có 4 làn xe cơ giới4x3,75m và 2 làn xe thô sơ 2x2,0m, dải phân cách giữa rộng1,5m. Tấm BTXM có chiều rộng 4,5 m, chiều dài(LBTXM)chủ yếu là 6,0m, một vài tấm cá biệt dài 3,5m - 4,5m.Phần lề gồm 2 tấm rộng 0,5m, ở nơi quay đầu xe không códải phân cách bố trí tấm BTXM rộng 1,5m. Kết cấu mặtđường (KCMĐ) thiết kế gồm tầng mặt là tấm BTXM dày24 cm, cường độ nén 35 MPa (cường độ kéo uốn thiết kế là4,5 MPa); lớp móng là cấp phối đá dăm (CPĐD) dày 22 cm;Nền đất đồi đỏ có mô đun đàn hồi là 50 MPa.Đối với Đường cấp III tầng mặt là BTXM, theo [1] thìthời hạn phục vụ của KCMĐ yêu cầu là 20 năm. Tuy nhiên,sau khi đưa đường vào khai thác một thời gian ngắn khoảng6 năm (đến năm 2010), mặt đường BTXM đã bắt đầu xuấthiện các hư hỏng và đã được đơn vị quản lý đường sửachữa. Đến năm 2016, sau 13 năm khai thác, mặt đườngBTXM phát sinh hư hỏng với số lượng lớn, nhiều dạngkhác nhau như nứt vỡ hoàn toàn tấm, nứt dọc tấm, nứtngang tấm, nứt ở góc, cạnh tấm,... và Cục Quản lý Đườngbộ III đã tiến hành sửa chữa toàn diện.Nghiên cứu này tiến hành khoan các mẫu BTXM mặtđường và đào các hố đào qua lớp móng để xác định kíchthước hình học và các đặc trưng cơ học của các lớp vật liệu;Kiểm toán khả năng chịu lực của KCMĐ và đề xuất cácbiện pháp sửa chữa các hư hỏng mặt đường BTXM.Hình 1. Hư hỏng (phá hoại mỏi) mặt đường BTXM trênQuốc lộ 1A, đoạn qua thành phố Quảng Ngãi2. Xác định các thông số của kết cấu mặt đường và thuthập số lıệu đếm xe2.1. Xác định các thông số cần thiết của KCMĐ- Đối với tấm BTXM, khoan 6 vị trí khác nhau, mỗi vịtrí khoan 6 mẫu trụ đường kính 100 mm hết chiều dày tấmBTXM. Vị trí khoan phải đảm bảo nguyên vẹn, không bịnứt và nằm trên phần xe chạy. Các mẫu BTXMđược đochiều cao và thí nghiệm cường độ nén theo [2], cường độép chẻ theo [3]. Cường độ nén (Rn) và ép chẻ ( ...