BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
---------------------

PHẠM VĂN TRÌNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THI CÔNG LỚP BÊ TÔNG
NHỰA MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG BÌNH
(TỪ KM605+00-KM617+00 VÀ ĐOẠN TỪ KM641+00 – KM649+700 DO
BAN QLDA 6 – BỘ GTVT LÀM ĐẠI DIỆN CHỦ ĐẦU TƯ)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
----------------------

PHẠM VĂN TRÌNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THI CÔNG LỚP BÊ TÔNG
NHỰA MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG BÌNH
(TỪ KM605+00-KM617+00 VÀ ĐOẠN TỪ KM641+00 – KM649+700 DO
BAN QLDA 6 – BỘ GTVT LÀM ĐẠI DIỆN CHỦ ĐẦU TƯ)
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG TP
Mã số: 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS-TS. Nguyễn Quang Phúc

Hà Nội - 2020


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy, các cô, các
cán bộ trong Trường Đại học giao thông vận tải đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn tôi
trong xuất quá trình học tập và nghiên cứu tại đây. Tôi đặc biệt cảm ơn thầy PGS-TS.
Nguyễn Quang Phúc đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong quá trình làm luận văn.
Tôi cũng trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Ban QLDA 6 đã tận tình giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu học tập tại trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn thân tình tới những người thân trong gia đình
tôi, tới tất cả các bạn của tôi đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong xuất quá trình học tập.
Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2020
Tác giả

Phạm Văn Trình


2
MỤC LỤC
1.2.3.1. Phương pháp thiết kế theo 22TCN211-06...............................................21
1.2.3.2. Phương pháp thiết kế theo 22TCN274-01...............................................21
1.2.3.3. Phương pháp thiết kế theo cơ học thực nghiệm MEPDG......................22
................................................................................................................................. 55


3

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

AASHTO

Hiệp hội những người làm đường và vận tải Mỹ

ASTM

Tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu Mỹ

BN

Chỉ số bitum của bột khoáng

BTN

Bê tông nhựa

BTNC

Bê tông nhựa chặt

BTNR

Bê tông nhựa rỗng

BTXM


Bê tông xi măng

CPĐD

Cấp phối đá dăm

KCAĐ

Kết cấu áo đường

EN

Tiêu chuẩn châu âu

GTVT

Giao thông vận tải

HLVBX

Hằn lún vệt bánh xe

Max

Giá trị lớn nhất

Min

Giá trị nhỏ nhất


NCHRP

National cooperation highway reseach program

QL

Quốc lộ

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


4
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường. 14
Bảng 1.2. Phân loại bê tông nhựa nóng................................................................14
Bảng 1.3. Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo trong tiêu chuẩn 22TCN 274-01
................................................................................................................................. 22
Bảng 1.4. Điều chỉnh mác nhựa theo điều kiện giao thông.................................30
Bảng 1.5. Cấp phối hỗn hợp Superpave...............................................................31
Bảng 1.6. Khống chế hỗn hợp bê tông nhựa........................................................31
Bảng 1.7. Quy định các chỉ tiêu của cốt liệu........................................................32
Bảng 1.8. Số lần đầm nén thiết kế.........................................................................33
Bảng 1.9. Các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế hỗn hợp.................................................33

Bảng 2.1. So sánh nhựa đường thông thường và Multiphalte............................63
Bảng 3.1. Tổng hợp đánh giá một số tiêu chí thiết kế đối với Dự án..................80
Bảng 3.2. Nhiệt độ quy định của hỗn hợp bê tông nhựa.....................................83
Bảng 3.3. Độ lệch chuẩn tiêu biểu của các thông số kiểm soát...........................91
Bảng 3.4. Các hệ số để tính giới hạn dưới và giới hạn trên................................93
Bảng 3.5. Kết quả khoan kiểm tra hiện trường...................................................95
Bảng 3.6. Kiểm tra vật liệu trong quá trình sản xuất hỗn hợp BTN................100
Bảng 3.7. Kiểm tra tại trạm trộn........................................................................101
Bảng 3.8. Dung sai cho phép so với công thức chế tạo hỗn hợp BTNNC........103
Bảng 3.9. Các giá trị nhiệt độ yêu cầu nhà sản xuất nhựa đường polyme công bố
............................................................................................................................... 104
Bảng 3.10. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm...........................................105
Bảng 3.11. Các chỉ tiêu cơ lý của cát phải thoả mãn các yêu cầu quy định.....106
Bảng 3.12. Các chỉ tiêu cơ lý của bột khoáng phải thoả mãn các yêu cầu.......107
Bảng 3.13. Các chỉ tiêu chất lượng của nhựa đường.........................................108


5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm................................20
Hình 1.2. Trình tự thiết kế theo MEPDG.............................................................24
Hình 1.3. Lựa chọn 3 cấp phối BTN19.................................................................32
Hình 1.4. Biểu đồ lựa chọn hàm lượng nhựa tối ưu............................................34
Hình 1.5. Biểu đồ quan hệ số lần đầm và %tỷ trọng Gmm................................34
Hình 2.1. Các dạng nứt mỏi mặt đường BTN......................................................38
Hình 2.2. Nứt do nhiệt độ thấp.............................................................................39
Hình 2.3. Các dạng nứt dọc mặt đường BTN......................................................41
Hình 2.4. Các dạng nứt ngang mặt đường BTN..................................................42
Hình 2.5. Các dạng nứt lưới mặt đường BTN.....................................................44
Hình 2.6. Nứt phản ánh.........................................................................................45

Hình 2.7. Nứt trượt mặt đường BTN...................................................................46
Hình 2.8. Lún vệt bánh mặt đường BTN.............................................................47
Hình 2.9. Bong bật mặt đường BTN.....................................................................49
Hình 2.10. Mặt đường hư hỏng ổ gà.....................................................................51
Hình 2.11. chảy nhựa mặt đường BTN................................................................52
Hình 2.12. Quan hệ giữa nhiệt độ không khí với nhiệt độ các loại áo đường....53
Hình 2.13. Mô hình tương tác nhiệt độ của kết cấu áo đường...........................53
Hình 2.14. Ảnh hưởng của tải trọng bánh xe đến lún vệt hằn bánh xe.............55
Hình 2.15. Biểu đồ ứng suất cắt trượt theo chiều sâu.........................................59
Hình 2.16. HLVBX tại nút giao thông nơi có xe nặng lưu thông do lực ngang phát
sinh bởi điều kiện tăng, giảm tốc của xe nặng.....................................................59
Hình 2.17. Điển hình hư hỏng HLVBX nơi có xe nặng lưu thông do lớp móng dưới
hoặc nền đất yếu....................................................................................................60
Hình 3.1. Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Bình...................................................70
Hình 3.2a. Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt...........75
Hình 3.2b. Mô hình chiều dày màng nhựa biểu kiến..........................................76
Hình 3.3. Quan hệ tốc độ lún vệt bánh và chiều dày màng nhựa biểu kiến......76
Hình 3.4. Các loại kiểm tra dùng trong đồ thị kiểm soát....................................89
Hình 3.5. Đồ thị kiểm soát hàm lượng nhựa........................................................92
Hình 3.6. Biểu đồ đánh giá sự phù hợp phân phối chuẩn...................................96


6
Hình 3.7. Biểu đồ phân phối chuẩn độ chặt lu lèn...............................................97
Hình 3.8. Biểu đồ kiểm soát độ chặt.....................................................................97
Hình 3.9. Biểu đồ kiểm soát độ rỗng dư...............................................................98
Hình 3.10. Biểu đồ kiểm soát độ ổn định Marshall.............................................98
Hình 3.11. Biểu đồ kiểm soát độ dẻo Marshall....................................................99
Hình 3.12. Một số hư hỏng điển hình trên phạm vi dự án................................112



7
CÁC THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA
Bê tông nhựa nóng (Hot mix asphalt-HMA)
Hỗn hợp bao gồm các cốt liệu (đá dăm, cát, bột đá) được trộn đồng đều và được bitum
bọc kín. Tại trạm trộn, các cốt liệu được sấy nóng và trộn với nhau sau đó được trộn với
bitum theo 1 tỷ lệ đã thiết kế để tạo ra hỗn hợp bê tông Nhựa nóng. Hỗn hợp này được
vận chuyển ra công trường và đổ vào máy rải, được máy rải phân bố đều trên mặt
đường thành 1 lớp phẳng. Lớp hỗn hợp BTN vừa rải sẽ được lu lèn đến khi đạt độ chặt
thích hợp. Tất cả các công tác vận chuyển, rải và lu lèn đều được tiến hành khi hỗn hợp
bê tông Nhựa vẫn còn nóng.
Bê tông nhựa nóng sau đây được gọi tắt là bê tông nhựa và ký hiệu là BTN.
Bê tông nhựa cấp phối chặt (Dense-graded HMA )
Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu chặt (thường được gọi là Bê tông nhựa chặt).
Cấp phối cốt liệu chặt là loại cấp phối có lượng hạt thô, hạt trung gian và hạt mịn gần
tương đương nhau, tạo điều kiện để khi đầm nén các hạt cốt liệu dễ chặt khít với nhau
nhất, Bê tông nhựa cấp phối chặt có độ rỗng dư nhỏ, thường từ 3-5% (hoặc 3-6%).
Bê tông nhựa sử dụng cấp phối cốt liệu hở (còn được gọi là Bê tông nhựa rỗng). Cấp
phối cốt liệu hở là loại cấp phối có lượng hạt mịn chiếm một tỷ lệ nhỏ trong hỗn hợp.
Đường cong cấp phối loại này tại vùng hạt mịn có xu thế nằm ngang và có giá trị gần
bằng không (0). Cấp phối này có độ rỗng dư lớn do không đủ lượng hạt mịn lấp đầy lỗ
lỗng giữa các hạt thô. Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư lớn nhất so với Bê tông nhựa
chặt và Bê tông nhựa cấp phối gián đoạn.
Loại Bê tông nhựa rỗng làm lớp móng (base course), thường không sử dụng bột
khoáng, có độ rỗng dư từ 6-12%.
Bê tông nhựa có độ nhám cao, tăng khả năng kháng trượt
Là loại Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng dư 15-22% hoặc Bê tông nhựa cấp phối gián
đoạn có độ rỗng dư 10-15%. Loại lớp phủ này có tác dụng ngăn ngừa hiện tượng màng
nước gây ra khi xe chạy với tốc độ cao, tăng khả năng kháng trượt giữa của mặt đường
và giảm đáng kể tiếng ồn khi xe chạy. Loại Bê tông Nhựa này thường sử dụng bitum cải

thiện polymer.
Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu (Maximum size of aggregate)
Cỡ sàng nhỏ nhất mà lượng lọt qua cỡ sàng đó là 100%.
Cỡ hạt lớn nhất danh định của cốt liệu (Nominal maximum size of aggregate)


8
Cỡ sàng lớn nhất mà lượng sót riêng biệt trên cỡ sàng đó không lớn hơn 10%.
Cốt liệu thô (Coarse aggregate)
Cốt liệu hầu hết có kích cỡ nằm trên sàng 4,75 mm. Còn được gọi là đá dăm.
Cốt liệu mịn (Fine aggregate)
Cốt liệu có kích cỡ lọt qua sàng 4,75 mm và hầu hết nằm trên sàng 0,075 mm. Còn
được gọi là cát. Là sản phẩm khoáng thiên nhiên (cát tự nhiên) hoặc sản phẩm nghiền từ
đá tảng (cát xay).
Bột khoáng (Mineral filler)
Sản phẩm được nghiền mịn từ đá các bô nát (đá vôi can xit, đolomit ...), từ xỉ bazơ của
lò luyện kim hoặc là xi măng, có ít nhất 70% lọt qua sàng 0,075 mm.
Hàm lượng bitum (Bitumen content)
Lượng bitum trong hỗn hợp BTN. Có hai cách biểu thị hàm lượng bitum, hoặc tính theo
phần trăm của tổng khối lượng hỗn hợp BTN (cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột khoáng,
bitum), hoặc tính theo phần trăm tổng khối lượng cốt liệu (cốt liệu thô, cốt liệu mịn, bột
khoáng).
Cách biểu thị hàm lượng bitum theo phần trăm của tổng hỗn hợp BTN, ký hiệu là Pb,
được áp dụng phổ biến trên thế giới và được sử dụng trong Luận văn này.
Hàm lượng bitum tối ưu (Optimum Nhựa content)
Hàm lượng bitum được xác định khi thiết kế BTN, tương ứng với một tỷ lệ phối trộn
cốt liệu đã chọn và thỏa mãn nhất tất cả các yêu cầu kỹ thuật quy định với cốt liệu và
BTN được chỉ ra tại Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu Bê tông Nhựa đó.
Hàm lượng bitum hấp phụ (Absorbed Nhựa Content)
Lượng bitum bị cốt liệu hấp phụ vào trong các lỗ rỗng ở bề mặt hạt cốt liệu, được biểu

thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp cốt liệu; ký hiệu là Pba.
Hàm lượng bitum có hiệu (Effective Nhựa content)
Hàm lượng bitum có hiệu của hỗn hợp BTN được tính bằng lượng bitum có trong hỗn hợp
BTN trừ đi lượng bitum bị hấp phụ vào hạt cốt liệu, ký hiệu là Pbe. Hàm lượng bitum có
hiệu được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng của hỗn hợp BTN. Lượng bitum có
hiệu tạo nên lớp phủ bề ngoài các hạt cốt liệu và là lượng bitum chi phối các đặc tính cơ lý
của hỗn hợp BTN.
Độ rỗng dư (Air voids)


9
Tổng thể tích của tất cả các bọt khí nhỏ nằm giữa các hạt cốt liệu đã được bọc bitum
trong hỗn hợp BTN đã đầm nén. Độ rỗng dư được biểu thị bằng phần trăm của thể tích
mẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén, ký hiệu là Va.
Độ rỗng cốt liệu (Voids in the mineral aggregate)
Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu của hỗn hợp BTN đã đầm nén, thể tích
này bao gồm độ rỗng dư và thể tích bitum có hiệu cộng lại. Độ rỗng cốt liệu được biểu
thị bằng phần trăm của thể tích mẫu hỗn hợp BTN đã đầm nén, ký hiệu là VMA.
Độ rỗng lấp đầy bitum (Voids filled with nhựa)
Thể tích của khoảng trống giữa các hạt cốt liệu (VMA) bị phần bitum có hiệu lấp đầy.
Độ rỗng lấp đầy bitum được biểu thị bằng phần trăm của thể tích bitum có hiệu chia cho
độ rỗng cốt liệu (VMA), ký hiệu là VFA.
Độ ổn định nhiệt của bê tông nhựa
Là chỉ tiêu đánh giá sự thay đổi các tính chất của bê tông nhựa khi nhiệt độ thay đổi.
Tỷ trọng lớn nhất (Maximum Specific Gravity)
Tỷ trọng của hỗn hợp BTN khi hỗn hợp đó không có độ rỗng dư (độ rỗng dư bằng 0),
được ký hiệu là Gmm.
Tỷ trọng khối (Bulk Specific Gravity)
Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn vị thể tích
cốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu) chia cho khối

lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở cùng một nhiệt độ
xác định.
Tỷ trọng khối (bão hòa-khô bề mặt)(Bulk Specific Gravity-saturated
surface-dry)
Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi ngâm bão hòa và làm khô bề mặt)
của một đơn vị thể tích cốt liệu (bao gồm cả thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt
liệu) chia cho khối lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở
cùng một nhiệt độ xác định.
Tỷ trọng biểu kiến (Apperent Specific Gravity)
Là tỷ lệ giữa khối lượng cân trong không khí (sau khi sấy khô) của một đơn vị thể tích
cốt liệu (không bao gồm thể tích của các lỗ rỗng trên bề mặt hạt cốt liệu) chia cho khối
lượng cân trong không khí của một thể tích nước cất tương đương ở cùng một nhiệt độ
xác định.


10
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tuyến QL1 bắt đầu từ cửa khẩu Hữu Nghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn (Cà Mau) có
tổng chiều dài 2.300km. Tuyến đã được nâng cấp theo tiêu chuẩn đường cấp III, quy
mô 2 làn xe trên toàn tuyến từ những năm 1993 bằng các nguồn vốn ODA; Giai đoạn
2003 đến nay, một số đoạn có lưu lượng lớn đã được mở rộng lên 4 làn xe (khoảng
476km) và xây dựng 18 tuyến tránh qua các khu đô thị (khoảng 164km). Tuy nhiên, đến
nay một số tuyến trên QL1 đã quá tải, đặc biệt là các đoạn từ Hà Nam – Hà Tĩnh và một
số đoạn qua đô thị lớn; Theo dự báo, một số đoạn sẽ tiếp tục quá tải trong thời gian tới
như đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp, Đồng Nai – Phan Thiết. Tuy nhiên, do lưu lượng xe
ngày càng tăng cao nên xảy ra tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông trên các đoạn tuyến
chưa được mở rộng. Vì vậy, việc mở rộng Quốc lộ 1 là một trong những nhiệm vụ trọng
tâm của ngành Giao thông vận tải trong giai đoạn vừa qua.
Đề án mở rộng Quốc lộ 1 từ Hà Nội đến Cần Thơ nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải

ngày càng cao, cải thiện điều kiện khai thác, giảm ùn tắc và tai nạn giao thông, phục vụ
phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng, phù hợp với quy hoạch phát
triển ngành Giao thông vận tải đã được phê duyệt tại Quyết định số 356/QĐ-TTg ngày
25/02/2013 của Thủ tướng Chính phủ.
Dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Bình
(từ Km605+00-Km617+00 và đoạn từ Km641+00 – Km649+700) được Bộ Giao thông
vận tải phê duyệt tại Quyết định số 1382/QĐ-BGTVT ngày 25/03/2013 với chiều dài
khoảng 20,7km được đầu tư từ nguồn vốn TPCP và giao cho Ban Quản lý dự án 6 làm
đại diện Chủ đầu tư. Đây là dự án nâng cấp mở rộng mặt đường từ quy mô 2 làn xe lên
4 làn xe đồng thời cũng là tuyến có mật độ giao thông lớn nhất hiện nay vì vậy điều
kiện thi công rất khó khăn, vừa thi công vừa đảm bảo ATGT thông xuất tuyến QL1;
tuyến thi công trải dài và đồng loạt nên công tác lựa chọn cung ứng vật liệu, thiết bị tốt,
nhà thầu mạnh cũng gặp nhiều khó khăn. Trong quá trình triển khai thực hiện Dự án,
Ban Quản lý dự án 6 đã chỉ đạo các Nhà thầu thi công, Tư vấn giám sát tuân thủ thực
hiện theo tiêu chuẩn của Dự án. Riêng với hạng mục mặt đường BTN, do đặc thù thời
tiết nắng nóng kéo dài tại khu vực Miền Trung và sự ảnh hưởng của gió Lào cho nên
Ban quản lý dự án 6, các Nhà thầu thi công, các đơn vị Tư vấn giám sát đã ý thức và
chú trọng được sự ảnh hưởng của thời tiết đến mặt đường BTN sau khi khai thác vận


11
hành; Vì vậy trong quá trình thực hiện hạng mục BTN, các đơn vị tham gia đã tập trung
tất cả các nguồn nhân lực, thiết bị, vật liệu tốt nhất và thực hiện tuân thủ theo chỉ dẫn kỹ
thuật của dự án, các chỉ đạo của Bộ GTVT về công tác lựa chọn vật liệu, cấp phối, thiết
bị thi công tại các văn bản: Chỉ thị 13/CT-BGTVT của Bộ GTVT về việc tăng cường
công tác quản lý chất lượng vật liệu nhựa đường; Quyết định 858/QĐ-BGTVT của Bộ
GTVT về việc ban hành hướng dẫn các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tang cường
quản lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường BTN; Văn bản số 6495/BGTVTCQLXD, 7654/BGTVT-CQLXD, 9297/BGTVT-KHCN của Bộ GTVT về việc giải
pháp, kế hoạch khắc phục hằn lún vệt bánh xe sau khi đưa công trình vào khai thác…,
đến nay sau khi bàn giao khai thác đưa vào sử dụng gần 4 năm mặt đường trên tuyến cơ

bản vẫn còn tốt đảm bảo yêu cầu khai thác; tuy nhiên trên tuyến vấn còn cục bộ những
điểm hằn lún vệt bánh xe tập trung chủ yếu ở những vị trí bất lợi như những vị trí tuyến
đi qua khu đông dân cư, những vị trí lắp đặt đèn tín hiệu giao thông, những vị trí đường
cong, nút giao giao cắt với các đường tỉnh lộ, những đoạn đường cong, đoạn dốc…
Với vai trò trực tiếp chỉ đạo, quản lý Dự án nâng cấp mở rộng QL1 đoạn qua tỉnh
Quảng Bình, là một học viên đang theo học lớp KTXDCTGT K26.1 tại trường tôi xin
lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp BTN mặt đường QL 1
đoạn qua tỉnh Quảng Bình (Từ Km605+00-Km617+00 và đoạn từ Km641+00 –
Km649+700 do Ban QLDA 6 – Bộ GTVT làm Đại diện Chủ đầu tư)” để nghiên cứu,
đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường, để rút kinh nghiệm, để khắc
phục một số vấn đề trong quá trình thi công nhằm đảm bảo và nâng cao chất lượng mặt
đường bê tông nhựa.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu đánh giá ưu điểm, những tồn tại của công tác thi công lớp bê tông
nhựa mặt đường QL 1 đoạn qua tỉnh Quảng Bình (Từ Km605+00-Km617+00 và đoạn
từ Km641+00 – Km649+700 do Ban QLDA 6 – Bộ GTVT làm Đại diện Chủ đầu tư).
Từ những phân tích, đánh giá đề xuất những kiến nghị cho công tác quản lý, tổ chức thi
công lớp BTN mặt đường, khắc phục một số vấn đề trong quá trình thi công nhằm đảm
bảo và nâng cao chất lượng mặt đường bê tông nhựa với những điều kiện tương tự.
3. Đối tượng nghiên cứu


12
Đối tượng nghiên của đề tài là Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp BTN
mặt đường QL 1 đoạn qua tỉnh Quảng Bình (Từ Km605+00-Km617+00 và đoạn từ
Km641+00 – Km649+700 do Ban QLDA 6 – Bộ GTVT làm Đại diện Chủ đầu tư.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là Nghiên cứu đánh giá chất lượng thi công lớp
BTN mặt đường QL 1 đoạn qua tỉnh Quảng Bình (Từ Km605+00-Km617+00 và đoạn
từ Km641+00 – Km649+700 do Ban QLDA 6 – Bộ GTVT làm Đại diện Chủ đầu tư).

5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kết hợp với đánh giá
trong quá trình quản lý và giám sát thi công.
6. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn kết cấu
gồm 3 chương:
Phần Mở đầu
Chương 1. Nghiên cứu tổng quan về bê tông nhựa và kết cấu mặt đường bê tông
nhựa;
Chương 2. Phân tích nguyên nhân, thực trạng phá hoại kết cấu mặt đường bê tông
nhựa và giải pháp khắc phục;
Chương 3. Phân tích đánh giá chất lượng thi công lớp bê tông nhựa mặt đường
Quốc lộ 1 đoạn qua tỉnh Quảng Bình (Từ Km605+00-Km617+00 và đoạn từ
Km641+00 – Km649+700 do Ban QLDA 6 – Bộ GTVT làm Đại diện Chủ đầu tư).
Kết luận-Kiến nghị


13
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA VÀ KẾT CẤU
MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
1.1. Tổng quan về bê tông nhựa
1.1.1. Khái niệm về bê tông nhựa
Bê tông nhựa là vật liệu khoáng – bitum xây dựng đường nhận được khi làm đặc
hỗn hợp bê tông nhựa. Hỗn hợp bê tông nhựa bao gồm đá dăm (hoặc sỏi), cát, bột
khoáng, bitum dầu mỏ, có thể có phụ gia.
Hỗn hợp được thiết kế hợp lý và gia nhiệt từ 120 oC ÷ 160oC thành phần của bê
tông nhựa theo khối lượng thông thường như sau: Đá dăm 20-60%; cát 30-66%; bột
khoáng 4-16%; bitum 5-7% và phụ gia tùy theo kết quả thực nghiệm.
Trên cơ sở chất kết dính hữu cơ (bitum, guđrông, nhũ tương) trong xây dựng
đường thường dùng các hỗn hợp vật liệu khoáng và chất kết dính hữu cơ phổ biến nhất

và chất lượng cao nhất từ vật liệu khoáng – bitum là bê tông asphalt. Bê tông nhựa là
sản phẩm nhận được khi làm đặc và rắn chắc hỗn hợp asphalt – bê tông.
- Ưu điểm
Mặt đường BTN sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam và thế giới do có những ưu
điểm nổi bật như:
+ Tính liên tục và mức độ êm thuận của mặt đường khi khai thác.
+ Tiến độ thi công đưa đường vào khai thác nhanh.
+ Có thể sử dụng tái chế sản xuất mặt đường mới.
+ Công nghệ thi công phổ biến.
+ Làm mặt đường BTN màu, để tạo màu sắc cho các con đường, cung đường có
thể áp dụng một số giải pháp như sau: cho chất tạo màu vào hỗn hợp, sử dụng cốt liệt
có màu xử lý vào bề mặt, dùng cốt liệu có màu với chất kết dính trong (không màu).
+ BTN được sử dụng làm lớp phủ mặt đường có lượng giao thông cao như đường
cao tốc, đường thành phố, sân bay.
- Nhược điểm
Ngoài những ưu điểm, mặt đường BTN có nhược điểm như:
+ Khả năng chịu lực và mô đun đàn hồi thấp.
+ Độ bền nước thấp.
+ Nhạy cảm đối với sự thay đổi nhiệt độ môi trường, có thể bị hư hỏng dưới tác
dụng của tải trọng nặng như bong tróc, lún về bề mặt, xô dồn,…


14
1.1.2. Xu hướng sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam và trên Thế giới
- Xu hướng tại Việt Nam
Bảng 1.1. Số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt đường

Theo thống kê số liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam theo vật liệu lớp mặt thì tỷ lệ
sử dụng mặt đường BTN ở Việt Nam vẫn còn chưa cao, chủ yếu loại mặt đường này sử
dụng cho các tuyến Quốc Lộ, đường đô thị.

- Xu hướng trên Thế giới
Tình hình sử dụng mặt đường BTN ở một số quốc gia trên thế giới như:
Tại Mỹ khoảng 80% số km đường trong đô thị sử dụng BTN; tại Canađa trên 90%;
tại Đức khoảng 75%; tại Áo trên 30%; tại Bỉ khoảng 40%; tại Hà Lan gần 80%; tại
Vương quốc Anh gần 90%; tại Úc trên 30%.
1.1.3. Phân loại bê tông nhựa
Căn cứ các chỉ tiêu như: Phương pháp thi công; nhiệt độ khi rải; Theo độ rỗng dư,
theo kích thước hạt lớn nhất ta có có thể chia ra các loại bê tông nhựa theo Bảng 1.2
như sau:
Bảng 1.2. Phân loại bê tông nhựa nóng


15
Cấp phối ½
rỗng

Cấp phối chặt
Loại
hỗn
hợp

Cấp phối liên tục

BTNC

MA

Cỡ
hạt
lớn

nhất
(mm)

ATPB
37,5

37,5

50

ATPB
31,5

31,5

37,5

31,5

37,5

25

31,5

19

25

Cấp phối gián

đoạn

OGFC
BTNR
37,5

ATPB

ATB
31,5
BTNC
25

ATB
25

BTNR
25

BTNC
Hạt
trung

BTNR
(VN)

Đá
dăm
đen
AM


SMA

ATB
37,5

Hạt
rất
lớn

Hạt
lớn

ATB

Cấp
phối
gián
đoạn

Cỡ
hạt
lớn
nhất
danh
định
(mm)

Cấp phối rỗng


SMA
19

19

BTNR
19

ATPB
25
AM
19

BTNC
12,5

MA
12,5

SMA
12,5

AM
12,5

OGFC
12,5

12,5


19

Hạt
nhỏ

BTNC
9,5

MA
9,5

SMA
9,5

AM
9,5

OGFC
19,5

9,5

12,5

Cát

BTNC
4,75

MA

4,75

4,75

9,5

Độ
rỗng
dư
thiết
kế %

3-6

≤2

3-4

6 - 12

≥ 18

+ Gussaphalt: Là hỗn hợp của cốt liệu, bột khoáng và chất liên kết được thi công ở
nhiệt độ từ 200 oC – 250oC và không cần lu lèn. Độ rỗng dư rất thấp và kín nước nên
thường thích hợp làm lớp phủ mặt cầu (đặc biệt là cầu thép).


16
+ Bê tông nhựa rải ấm: nhiệt độ rải từ 90 oC -1100C. Sử dụng cho đường cấp thấp
hoặc duy tu bảo dưỡng.

+ Bê tông nhựa rải nguội: Thường được trộn với nhũ tương hoặc nhựa pha dầu.
+ Bê tông nhựa tái chế: gồm tái chế nóng và tái chế nguội
1.1.4. Cấu trúc bê tông nhựa
Cấu trúc của bê tông nhựa thể hiện mối tương tác giữa các yếu tố cấu tạo sự phối
hợp giữa chúng. Tập hợp các yếu tố này được thể hiện bằng mối liên hệ giữa đặc tính
của vật liệu với độ đặc và độ rỗng của cốt liệu khoáng, cấu trúc và đặc tính của bitum,
sự liên kết với vật liệu khoáng và lấp đầy lỗ rỗng vật liệu khoáng của bitum. Cấu trúc
của bê tông nhựa bao gồm cấu trúc của hỗn hợp vật liệu khoáng và cấu trúc của bitum
trong bê tông nhựa.
Cấu trúc của vật liệu khoáng trong bê tông asphalt được chia ra làm 3 loại: có
khung, bán khung và không có khung. Tùy theo tỷ lệ và khối lượng của đá, cát, bột
khoáng có thể tạo ra một trong 3 loại cấu trúc trên. Tỷ lệ phần trăm của đá thường từ
20-65 %, cát từ 20-40 %, bột đá từ 4-14 %. Độ rỗng của vật liệu khoáng thường từ 1522 %, độ rỗng còn lại 2-7 %.
Cấu trúc có khung là cấu trúc mà độ rỗng của hỗn hợp được lấp đầy hoàn toàn
bằng vữa asphalt. Thể tích vữa asphalt bao gồm hỗn hợp của cát, bột khoáng và bitum
không vượt quá thể tích rỗng của đá dăm, độ lớn của các hạt cát không lớn hơn kích
thước của các lỗ rỗng trong bộ khung đá dăm. Như vậy, các hạt cốt liệu không dễ
chuyển động trong vữa asphalt và tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua
lớp màng cứng bitum tạo cấu trúc. Sự có mặt các khung cứng không gian làm tăng độ
ổn định động của lớp phủ mặt đường. Cấu trúc khung quen thuộc thường chứa lượng
bột khoáng từ 4-10 %, lượng đá 50-60 %.
+ Cấu trúc bán khung của vật liệu khoáng là cấu trúc có các phần cục bộ của hạt
đá dăm tập trung lớn hơn thể tích của vữa asphalt.
+ Cấu trúc không có khung là cấu trúc trong đó các hạt đá dăm dễ di chuyển do
lượng thừa của chất kết dính asphalt (hệ số lấp đầy lỗ rỗng lớn hơn 1). Cường độ và độ
dính kết của cấu trúc giảm khi chịu nhiệt làm cho lớp phủ mặt đường bị biến dạng dẻo.
- Cấu trúc của bitum trong bê tông nhựa
Khi trộn vật liệu khoáng với bitum trên bề mặt của hạt đá dăm, cát, bột khoáng
được phủ một lớp màng mỏng bitum. Cấu trúc và tính chất của lớp phủ đó ảnh hưởng



17
đến tính chất và chất lượng bê tông nhựa. Sự liên kết giữa vật liệu khoáng và lớp màng
mỏng của bitum được hình thành nhờ các quá trình vật lý và hóa học phức tạp. Sự dính
bám của bitum với vật liệu khoáng được giải thích là có phụ thuộc nhiều vào tổng diện
tích bề mặt của các hạt. Bề mặt riêng của đá lớn hơn 10 cm 2/g, cát 100-200 cm2/g, bột
đá 2.000-3.000 cm2/g. Ví dụ trong 100 g hỗn hợp có 50% đá dăm, 40% cát và 10% bột
khoáng có kích thước nhỏ hơn 0.071 mm thì diện tích bề mặt của đá dăm sẽ là 500 cm 2,
cát 8.000 cm2 và bột khoáng là 30.000 cm2. Như vậy, bột khoáng có tỷ diện tích lớn
nhất và chiếm 80% nên lực dính bám trên bề mặt bột khoáng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc
và tính chất của bê tông asphalt.
1.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa
- Cỡ hạt vật liệu khoáng
Sự thay đổi dần từ cỡ hạt lớn đến cỡ hạt nhỏ là một đặc tính của cốt liệu, cấp phối
hạt ảnh hưởng đến tính công tác, sự ổn định, độ bền của hỗn hợp BTN cũng như là sự
ổn định, khả năng thoát nước của lớp nền do đó cốt liệu phải đáp ứng được mục đích sử
dụng. Tùy thuộc vào từng loại hỗn hợp BTN, cấp phối của cốt liệu thay đổi trong phạm
vi rất lớn.
Vật liệu khoáng trong BTN thường theo nguyên lý cấp phối, hỗn hợp cốt liệu gồm
nhiều cỡ hạt được phân bố chiếm một tỷ lệ nhất định trong hỗn hợp cốt liệu.
Tỷ lệ cỡ hạt vật liệu khoáng trong hỗn hợp cốt liệu. Nếu tỷ lệ cỡ hạt hợp lý hỗn
hợp cốt liệu có thành phần hạt nằm trong giới hạn đường bao tiêu chuẩn đạt cấp phối
chuẩn thì hỗn hợp cốt liệu đặc chắc hơn làm cho cường độ bê tông asphalt cao đồng
thời độ rỗng trong BTN nhỏ hơn. Ngược lại, nếu tỷ lệ cỡ hạt không hợp lý khả năng
hỗn hợp cốt liệu đặc chắc kém hơn cường độ BTN kém hơn, độ rỗng BTN cao hơn.
Hình dạng cốt liệu đôi khi còn quan trọng hơn cấp phối, cường độ và độ bền khi
cốt liệu được nhào trộn vào trong hỗn hợp BTN.
Nếu cốt liệu tròn được sử dụng với cấp phối rỗng thì độ ổn định rất kém. Do vậy,
khi sử dụng cốt liệu rỗng phải sử dụng cốt liệu có góc cạnh. Nếu phải sử dụng cốt liệu
tròn nên nghiền nó ra. Tuy nhiên, khi nghiền cốt liệu sẽ có những vết nứt ngang làm

giảm chất lượng cốt liệu.
Hỗn hợp cốt liệu có độ rỗng nhất định. Nếu độ rỗng càng lớn thì cần nhiều chất kết
dính asphalt bám vào bề mặt cũng như lấp đầy bớt lỗ rỗng của hỗn hợp cốt liệu.


18
Cốt liệu có lỗ rỗng xốp gây ra hiện tượng thấm hút chọn lọc, khi thấm hút chọn lọc
có thành phần chọn lọc trong asphalt thấm vào, để lại những phần thừa rắn lên trên bề
mặt của cốt liệu điều này sẽ gây ra sự tách rời chất kết dính asphalt khỏi cốt liệu.
- Các nhóm hạt làm nên vật liệu khoáng
Cốt liệu lớn (đá) tạo thành bộ khung chịu lực. Nếu cốt liệu lớn có nhiều thành
phần hạt thoi dẹt, phong hóa lớn hơn quy định khả năng chịu lực cốt liệu kém dẫn tới
cường độ BTN thấp hơn. Yêu cầu cốt liệu lớn phải sạch để khả năng dính bám với vữa
asphalt tốt thì cường độ BTN mới cao.
Cốt liệu nhỏ (cát) chèn lấp một phần khe rỗng cốt liệu lớn, cát phải sạch để khả
năng đính bám với chất kết dính asphalt tốt.
Bột khoáng cỡ hạt không đảm bảo thì khả năng dàn mỏng màng bitum không được
mỏng. Bột khoáng không đảm bảo sạch thì khả năng dính bám kém.
Ngoài ra, nguồn gốc khoáng vật cốt liệu để sản xuất BTN phải là đá có tính bazơ
cao như đá vôi, đá đôlômít để khả năng dính bám với bitum được tốt. Bột khoáng sản
xuất từ đá phải có tính bazơ cao để khi bám vào bề mặt cốt liệu lớn nhỏ màng bitum
bao bọc được dàn mỏng.
- Bitum
Một trong những chức năng quan trọng nhất của bitum là dính bám với bề mặt các
hạt cốt liệu và liên kết chúng lại với nhau hoặc liên kết với bề mặt kết cấu có sẵn.
Sự liên kết của bitum với bề mặt vật liệu khoáng có liên quan đến quá trình thay
đổi hóa - lý khi hai chất tiếp xúc và tương tác lẫn nhau, chất lượng của mối liên kết này
đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cường độ, tính ổn định nước, ổn định nhiệt
của hỗn hợp bitum và vật liệu khoáng.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dính bám giữa bitum và vật liệu

khoáng. Các yếu tố đó phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cũng như yếu tố bên ngoài.
- Nhiệt độ sấy và thời gian trộn của bitum với hỗn hợp vật liệu khoáng
Khi nhiệt độ sấy cao làm bay các nhóm chất dầu trong các hy đrôcácbon cao phân
tử có trong bitum làm bitum trở nên giòn.
Khi nhiệt độ sấy thấp bitum không nóng chảy đều cốt liệu không đủ độ nóng nên
khả năng dính bám giữa cốt liệu và bitum không tốt, làm cho màng bitum không đủ độ
dàn mỏng, thời gian sấy ngắn không đủ độ nóng; sấy lâu cao làm bay các nhóm chất
dầu trong bitum đều ảnh hưởng đến chất lượng BTN.


19
1.2. Kết cấu mặt đường bê tông nhựa
Phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường mềm phổ biến hiện nay tại Việt Nam là
22TCN 211:06. Đây là phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết đàn hồi với giả thiết kết
cấu mặt đường mềm là hệ đàn hồi nhiều lớp đồng nhất và đẳng hướng, với thông số đàn
hồi của mỗi lớp là mô đun đàn hồi hệ số Poisson và tác dụng của bánh xe lên mặt
đường là áp lực tĩnh phân bố trên một vòng tròn có đường kính D tương đương với diện
tích vệt tiếp xúc của bánh xe lên mặt đường được tính toán theo 22TCN 211:06 là tính
toán kiểm tra theo 3 tiêu chuẩn giới hạn:
- Kiểm tra ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt trượt kém so với
trị số giới hạn cho phép để đảm bảo chúng không xảy ra biến dạng dẻo
- Kiểm tra ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liên kết liền khối
nhằm hạn chế phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó
- Kiểm tra độ võng đàn hồi so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu
1.2.1. Sơ đồ bố trí các lớp trong kết cấu mặt đường bê tông nhựa
Kết cấu mặt đường bê tông nhựa (hay kết cấu mặt đường mềm) gồm có tầng mặt
làm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có trộn nhựa hay tưới nhựa đường và
tầng móng làm bằng các loại vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng của
nền đường hoặc trên lớp đáy móng.
Tầng mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạo

phẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bề dày
chịu lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại bề mặt
và trực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) rồi đến lớp
mặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành
cường độ của kết cấu áo đường mềm.
Tùy loại tầng mặt, tùy cấp hạng đường và lượng xe, kết cấu áo đường có thể đủ
các tầng lớp trên nhưng cũng có thể chỉ gồm một, hai lớp đảm nhiệm nhiều chức năng.


(KÕt c Êu tæng thÓ nÒn mÆt ® êng)

Lí p ®¸ y mãng (C a pping la yer)

KÕt c Êu nÒn ¸ o ® êng

Lí p mãng d í i (Sub-ba se)

(Pa vement struc ture)

Lí p mãng trª n (Ba se)

¸ o ® êng

Lí p mÆt (Surfa c ing)

(ha y kÕt c Êu ¸ o ® êng)

Lí p t¹ o nh¸ m (nÕu c ã)

(Subgra de)


TÇng
TÇng mÆt
Khu vùc t¸ c dông 80-100
c mmãng

20

Hình 1.1. Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu mặt đường mềm
1.2.2. Yêu cầu đối với kết cấu mặt đường BTN
Trong suốt thời hạn thiết kế quy định, mặt đường mềm phải có đủ cường độ và duy
trì được cường độ để hạn chế được tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ và các yếu
tố môi trường tự nhiên. Cụ thể là hạn chế được các hiện tượng tích lũy biến dạng dẫn
đến tạo vệt bánh xe trên mặt đường, hạn chế phát sinh hiện tương nứt nẻ hạn chế bào
mòn và bong tróc bề mặt, hạn chế được các nguồn ẩm xâm nhập vào các lớp kết cấu và
phần trên của nền đường trong phạm vi khu vực tác dụng, hoặc phải đảm bảo lượng
nước xâm nhập vào được thoát ra một cách nhanh nhất
Bề mặt kết cấu mặt đường phải đảm bảo bằng phẳng, đủ nhám, dễ thoát nước mặt
và ít gây bụi để đáp ứng yêu cầu giao thông an toàn, êm thuận, kinh tế, giảm thiểu tác
dụng xấu đến môi trường hai bên đường.
1.2.3. Phân tích các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm
Công tác thiết kế mặt đường mềm gồm các nội dung chủ yếu sau:
- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường: Nội dung chính là chọn và bố trí hợp lý các
lớp vật liệu phù hợp với chức năng và yêu cầu của các tầng lớp mặt đường, chọn các giải
pháp tăng cường cường độ và sự ổn định cường độ của khu vực tác dụng
- Tính toán kiểm tra cường độ chung và cường độ trong một lớp kết cấu áo đường
xác định bề dày cho mỗi lớp kết cấu áo đường theo các tiêu chuẩn giới hạn cho phép
- Tính toán, thiết kế tỷ lệ phối hợp các thành phần hạt và tỷ lệ phối hợp giữa vật
liệu hạt khoáng với chất liên kết cho mỗi loại vật liệu sử dụng rồi kiểm nghiệm các đặc
trưng cơ học của các vật liệu đó để đưa ra yêu cầu cụ thể đối với vật liệu sử dụng cho



21
mỗi lớp kết cấu. Chú ý rằng không những phải đưa ra được tỷ lệ phối hợp các thành
phần vật liệu trong chế thử và trong sản xuất đại trà khi tiến hành thiết kế kỹ thuật và
thiết kế bản vẽ thi công.
- Tại các đoạn đường có bố trí siêu cao ≥ 6%, trạm thu phí, điểm dừng đỗ xe thì
cần thiết kế tăng cường cường độ kết cấu mặt đường.
1.2.3.1. Phương pháp thiết kế theo 22TCN211-06
Phương pháp thiết kế mặt đường mềm theo tiêu chuẩn 22TCN-211-06 [3] hiện
hành ở Việt Nam là phương pháp lý thuyết-thực nghiệm dựa trên kết quả bài toán với
mô hình bán không gian vô hạn đàn hồi nhiều lớp theo mô hình Burmister.
- Một số hiện tượng hư hỏng kết cấu khá phổ biến trong thực tế chưa được bao
gồm trong các trạng thái giới hạn kiểm toán kết cấu mặt đường, như là:
+ Hư hỏng dạng nứt parabol hoặc hiện tượng trượt trồi do ứng suất cắt trượt trong
lớp bê tông nhựa mặt đường và của vật liệu móng rời rạc, kém kính khi xét đến thành
phần lực ngang của tải trọng bánh xe;
+ Hư hỏng do biến dạng không hồi phục của mặt đường không được xét đến do
giả thiết tính toán của hệ đàn hồi nhiều lớp;
- Vấn đề về độ tin cậy trong thiết kế gây ra những thắc mắc với các kỹ sư đã thực
hiện thiết kế kết cấu áo đường trong nhiều năm:
+ Việc nhân hệ số độ tin cậy mà không có điều chỉnh hoặc điều chỉnh ít về thông
số đầu vào cho kết quả kết cấu mặt đường lớn hơn so với tiêu chuẩn thiết kế trước đây
(22TCN – 211 – 93) gây thắc mắc đối với các kỹ sư đã từng sử dụng tiêu chuẩn trước
đây để tính toán kết cấu mặt đường;
1.2.3.2. Phương pháp thiết kế theo 22TCN274-01
- Khó khăn:
+ Trạng thái giới hạn là mức độ phục vụ của mặt đường là một khái niệm còn khá
“mơ hồ” đối với các kỹ sư đường bộ của Việt Nam. Đó không phải là thông số để người
ta có thể đo đếm được một cách dễ dàng và gây khó khăn đối với kỹ sư Việt Nam về

việc kiểm tra nghiệm thu chất lượng mặt đường hoàn thành.
+ Hệ số tải trọng trục tương đương khuyến cáo trong tiêu chuẩn không xét đến xe
quá tải, là hiện tượng phổ biến trong thực tế dòng giao thông trên quốc lộ cũng như các
đường khác nhau ở Việt Nam (xem Bảng 1.3 dưới đây) [1].


22
Bảng 1.3. Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo trong tiêu chuẩn
22TCN 274-01
Loại xe
Xe con
Ô tô buýt
Xe tải đơn
- Xe hai trục, 4
bánh
- Xe hai trục, 6
bánh
- Xe ba trục và lớn
hơn
Tổng
cho xe
đơn
Sơ mi mooc kéo
theo
< 4 trục
= 5 trục
≥ 6 trục
Chung cho các xe
có mooc
Chung cho các xe

tải

Hệ số tải trọng tương đương
(đường quốc lộ)
0.001
0.56

Hệ số tải trọng tương đương (các
đường chính khác)
0.001
0.98

0.002

0.002

0.21

0.26

0.71

1.05

0.06

0.08

0.72
1.8

1.58

1.14
1.8
2.03

1.3

1.8

0.70

0.42

1.2.3.3. Phương pháp thiết kế theo cơ học thực nghiệm MEPDG
1. Thiết kế cấu tạo một kết cấu ban đầu bao gồm: số lớp vật liệu, loại và chiều dày
mỗi lớp, phù hợp với những điều kiện cụ thể như: Đất nền, đặc trưng vật liệu, tải trọng,
khí hậu, điều kiện thi công, …
2. Đưa ra các thông số trạng thái giới hạn (các đặc trưng hư hỏng), đặc trưng cho
tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳ khai thác. (ví dụ: Mức độ biến dạng không hồi
phục, nứt do mỏi, nứt do nhiệt, độ gồ ghề).
3. Chọn mức độ tin cậy cho các đặc trưng trên. Do sự sai khác của vật liệu, sự thay
đổi của điều kiện khí hậu, điều kiện giao thông và công nghệ xây dựng, cần phải xét
đến độ tin cậy trong thiết kế kết cấu mặt đường. Để xác định độ tin cậy trong thiết kế,
các sai số hoặc hệ số sai số của các thông số đầu vào như vật liệu, khí hậu, điều kiện
giao thông và kể cả chiều dày lớp được xem xét đến ngay từ các bước xác định thông số
đầu vào từ bước (1) đến bước (4). Các ứng suất, biến dạng xác định được theo các mô
hình tính toán vì thế đã bao gồm độ tin cậy.



23
4. Đưa các thông số khí hậu tại khu vực thiết kế, xây dựng. Thông thường
MEPDG đã có các số liệu trên toàn bộ lãnh thổ Mỹ và Canada, cần có những nghiên
cứu mô hình khí hậu để đưa các thông số của Việt Nam vào.
5. Xử lý các thông số đầu vào để xác định: lưu lượng giao thông trung bình tháng,
các đặc trưng vật liệu theo từng thời kỳ khí hậu trong năm, các đặc trưng khí hậu trong
suốt thời kỳ thiết kế
6. Tính toán ứng suất & biến dạng của mặt đường khi làm việc sử dụng mô hình hệ
nhiều lớp hoặc mô hình phần tử hữu hạn, biến dạng không hồi phục sử dụng lý thuyết
dẻo, ứng suất nhiệt sử dụng các phương trình nhiệt ứng với mỗi loại tải trọng, mỗi cấp
tải trọng và mỗi loại hình hư hỏng trong suốt thời kỳ thiết kế
7. Dự đoán các hư hỏng (lún, nứt từ dưới lên, nứt từ trên xuống, nứt do nhiệt) tại
cuối mỗi thời kỳ tính toán, trong suốt thời kỳ thiết kế, sử dụng mô hình cơ học – thực
nghiệm đã được hiệu chỉnh. Dự đoán phát triển độ gồ ghề với độ gồ ghề ban đầu, sự
phát triển các hư hỏng và điều kiện khai thác.
8. Ước lượng các thông số đặc trưng cho tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳ tính
toán, ứng với độ tin cậy đã chọn.
9. Nếu các thông số đặc trưng cho tình trạng mặt đường ở cuối thời kỳ tính toán
không đạt yêu cầu, điều chỉnh thiết kế ở bước 1 và lặp lại các bước từ 5 đến 8, cho đến
khi đạt. Kết cấu cuối cùng được lựa chọn thỏa mãn các mô hình trạng thái giới hạn ứng
với mỗi mô hình phân tích hư hỏng được tính toán.