ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------- oOo ----------

NGUYỄN LÊ VŨ

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN KẾT CẤU TẦNG MÓNG
KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG CẢI THIỆN KHẢ NĂNG
KHÁNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE SỬ DỤNG VẬT LIỆU
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng, 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------- oOo ----------

NGUYỄN LÊ VŨ

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN KẾT CẤU TẦNG MÓNG
KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG CẢI THIỆN KHẢ NĂNG
KHÁNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE SỬ DỤNG VẬT LIỆU
TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85. 80. 205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN:
TS. TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng, 2019



NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN KẾT CẤU TẦNG MÓNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
CẢI THIỆN KHẢ NĂNG KHÁNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE SỬ DỤNG VẬT
LIỆU TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Học viên
Chuyên ngành
Mã số
Khóa

: NGUYỄN LÊ VŨ.

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng.
: 85.80.02.05
: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.

Tóm tắt: Hiện tượng lún vệt bánh xe đang là vấn đề nan giải của ngành Giao thơng khơng
chỉ ở nước ta mà cịn ở trên thế giới. Nghiên cứu tập trung phân tích ảnh hưởng của áp lực
bánh xe, tốc độ, mô đun đàn hồi động của kết cấu áo đường và ảnh hưởng của lớp móng gia
cố xi măng đến khả năng kháng HLBX. Kết quả phân tích d ựa trên mơ hình thí nghiệm Fulldepth phát triển bởi Trần Trung Việt và cộng sự 2018 cho 4 kết cấu áo đường full-scale với 3
kết cấu sử dụng lớp móng CPĐD GCXM và 1 kết cấu không GCXM. Kết quả nghiên cứu đã
chỉ ra: (1) khi q càng tăng thì RD càng tăng, v ới q tăng từ 0,6 lên 0,65MPa thì RD tăng 15 đến
29%; (2) khi V càng giảm RD càng tăng, v ới V gi ả m từ 8km/h xuống 6km/h thì RD tăng

15%; và (3) với kết cấu áo đường sử dụng móng gia cố

xi măng có khả năng kháng lún tốt hơn kết cấu khơng sử dụng móng gia c ố xi măng,
từ 7 đến 18%. Kết cấu sử dụng móng gia cố xi măng 14cm có khả năng kháng HLVBX
hơn k ế t cấu sử dụng móng gia cố xi măng 10cm, từ 3,5 đến 9%. Đồng thời khi hàm
lượng XM giảm từ 6% xuống 4% thì RD giảm 6-16% Tuy nhiên, xét về hiệu quả kinh
t ế thì k ết c ấu gia cố XM dày 14cm có tính khả thi cao hơn.
Từ khóa: HLBX, Mặt đường mềm, Mô đun đàn hồi động, áp lực bánh xe,
GCXM.
RESEARCH SELECTION OF BASE OF PAVEMENT TO IMPROVEMENT
RUTTING DEEPTH BY USING LOCAL MATERIAL IN DANANG

Summary: Nowaday, rutting depth of asphalt pavement is not only one big problem
of transportation in the word but also in Vietnam. The study focuses on analyzing the
effect of wheel pressure (q), speed (V), dynamic modulus of elasticity of pavement
structure and the impact of cement treated base (CTB) on RD. The analysis results are
based on the Full-depth experimental model developed by Tran et al 2018 for 4 fullscale pavement structures with 3 structures using the CTB and 1 non-CTB structure.
The research results have shown: (i) when q increasing from 0.6 to 0.65MPa, RD
increases by 15 to 29%; (ii) with V decreasing from 8km/h to 6km/h, RD increases by
15%; and (iii) with pavement structure using CTB, wh ich is more resistant to RD than
the structure without CTB, from 7 to 18%. Structures using 14cm thickness of CTB are
more resistant to RD than structures using 10cm, from 3.5 to 9%. At the same time
when Cement percentage decreases from 6% to 4%, RD decre ases 6-16%. However,
in terms of economic efficiency, 14cm thick reinforced cement structure is more
feasible.
Keyword: RD, Flexible pavement, Modulus of Dynamic, wheel pressure, CTB.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

BẢN TÓM TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề.........................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................................4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.....................................................................4
4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG HƢ HỎNG MẶT ĐƢỜNG VÀ
HIỆN TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE.............................................................5
1.1. Mở đầu.................................................................................................................... 5
1.2. Các dạng hư hỏng của mặt đường BTN..................................................................5
1.2.1. Nứt bề mặt...................................................................................................5
1.2.2. Trượt trồi mặt BTN.....................................................................................8
1.2.3. Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX)....................................................................8
1.3. Nghiên cứu vệt hằn bánh xe trong nước và trên thế giới....................................... 13
1.3.1. Một số nghiên cứu trong nước................................................................... 13
1.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới................................................................. 18
1.4. Kết luận................................................................................................................ 24
CHƢƠNG 2. QUY HOẠCH MẪU VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM HẰN LÚN
VỆT BÁNH XE.......................................................................................................... 25
2.1. Mở đầu.................................................................................................................. 25
2.2. Dự kiến k ch thước m u th nghiệm....................................................................... 25
2.3. Thí nghiệm xác định dung trọng khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của vật liệu.......27
2.3.1. Kết quả thí nghiệm vật liệu CPĐD D37.5:................................................ 28
2.3.2. Kết quả thí nghiệm vật liệu CPĐD D25.................................................... 28
2.3.3. Kết quả thí nghiệm vật liệu CPĐD GCXM 6%......................................... 28
2.4. Phương pháp xác định mô-đun đàn hồ

động (Dynam c Modulus) bằng th ết bị
Light-FWD.................................................................................................................. 29
2.4.1. Giới thiệu thiết bị Light-FWD................................................................... 29
2.4.2. Trình tự thí nghiệm.................................................................................... 29
2.4.3. Số lượng và vị tr xác định FWD............................................................... 32
2.5. Trình tự thi cơng m u........................................................................................... 33
2.5.1. Thi cơng lớp đáy móng (nền cát)............................................................... 33


2.5.2. Thi cơng lớp móng dưới CPĐD loại II...................................................... 35
2.5.3. Thi cơng lớp móng trên CPĐD loại I......................................................... 38
2.5.4. Thi cơng lớp móng trên CPĐD gia cố xi măng.........................................40
2.5.5. Thi cơng lớp mặt BTN............................................................................... 43
2.6. Phương trình tương quan giữa độ chặt K và Eđ.................................................... 47
2.7. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm độ sâu RD vệt hằn bánh xe..................................... 47
2.8. Trình tự đo HLVBX (RD)..................................................................................... 49
2.8.1. Vị tr đo vệt hằn bánh xe............................................................................ 49
2.8.2. Quá trình đo vệt hằn bánh xe..................................................................... 49
2.9. Kết quả đo HLVBX(RD).............................................................................................................. 50
2.9.1. Kết quả đo RD m u M1............................................................................. 50
2.9.2. Kết quả đo RD m u M2............................................................................. 51
2.9.3. Kết quả đo RD của m u M3....................................................................... 51
2.9.4. Kết quả đo RD của m u M4....................................................................... 52
2.10. Kết luận............................................................................................................... 52
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TẦNG MÓNG ĐẾN KHẢ
NĂNG KHÁNG HẰN LÚN CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ
NẴNG......................................................................................................................... 53
3.1. Mở đầu.................................................................................................................. 53
3.2. Phân tích ảnh hưởng của tải trọng đến RD............................................................ 53
3.3. Phân tích ảnh hưởng của tốc độ đến RD............................................................... 55

3.4. Phân tích ảnh hưởng của lớp móng gia cố xi măng đến HLVBX..........................56
3.5. Phân tích ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến HLVBX......................................... 58
3.6. Phân tích ảnh hưởng của mơ đun đàn hồi động, tải trọng, nhiệt độ và tốc độ đến độ
sâu vệt hằn bánh xe RD............................................................................................... 60
3.7. Phương trình tương quan giữa Eđ, T, q, V và N đến vệt hằn bánh xe RD.............60
3.7.1. Cơ sở đề xuất mơ hình tương quan............................................................ 60
3.7.2. Phương trình tương quan giữa Eđ, T, q, V và N đến vệt hằn bánh xe RD. 63
3.8. So sánh lựa chọn kết cấu tầng móng..................................................................... 67
3.8.1. Khái tốn cho kết cấu M1.......................................................................... 67
3.8.2. Khái toán cho kết cấu M2.............................................................................................. 67
3.8.3. Khái toán cho kết cấu M3.............................................................................................. 68
3.8.4. Khái toán cho kết cấu M4.......................................................................... 68
3.8.5. So sánh lựa chọn tầng móng...................................................................... 68
3.9. Kết luận................................................................................................................ 69
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ......................................................................................... 70
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................. 73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTN
BGTVT
CPĐD
GCXM
HLVBX
KCAĐ
LVBX
XM

: Bê tông nhựa

: Bộ Giao thông Vận tải
: Cấp phối đá dăm
: Gia cố xi măng
: Hằn lún vệt bánh xe
: Kết cấu áo đường
: Lún vệt bánh xe
: Xi măng


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu
bảng
1.1

Ảnh hưởng của tải trọ

1.2

Ảnh hưởng của áp su

1.3

Ảnh hưởng của tải trọ

1.4

Thời gian tác dụng t n

(khi độ dốc dọc đườn

1.5

Kết quả đo lún vệt bá
sau 4 năm khai thác

1.6

Giới hạn độ s u LVBX

1.7

Kết quả thử nghiệm đ

1.8

Hai cấu trúc điển hình


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu
hình
1

Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe
Vinh

2

Hiện tượng hằn lún vệt bánh x


3

Mơ hình th
Pháp

4

Mơ hình Accelerated paveme
Phòng th nghiệm tại Kansas S

1.1

Hư hỏng mặt đường dạng lún n

1.2

Hư hỏng mặt đường dạng lún n

1.3

Hư hỏng mặt đường dạng lún n

1.4

Hư hỏng mặt đường dạng nứt

1.5

Hư hỏng mặt đường dạng nứt

măng [internet]

1.6

Hư hỏng mặt đường dạng lún t
cong nằm. [internet]

1.7

Hằn lún vệt bánh xe ở quốc lộ

1.8

Hằn lún vệt bánh xe trong bản

1.9

Hằn lún vệt bánh xe trong bản

1.10

Hằn lún vệt bánh xe trong bản

1.11

Hiện tượng hằn lún vệt bánh x
đoạn Hà Tĩnh-Vinh

1.12


Mơ hình th nghiệm full-scal
IFSTTAR, Pháp

1.13

Biểu đồ so sánh độ lún m u thử
lún tối đa cho ph p [Nguyễn N

1.14

Kết quả th


không kh
PMBIII)[ Nguyễn Hu nh Tấn T
1.15

Chiều s u vệt lún bánh xe của m
dăm [Nguyễn Văn Long và Ph

1.16

Ảnh hưởng của E động của tần
Lê Tự Gô, 2017]

1.17

Đường bao vật liệu cho 3 v n
Golalipour và cộng sự (2012)]


1.18

Độ n định Marh-shall [Amir G


Số hiệu
hình
1.19

Độ r ng khơng kh
Golalipour và cộng sự ( 2012)]

1.20

Độ cứng [Amir Golalipour và

1.21

Tương quan giữa tải trọng trục và

1.22

Tác động các t hợp tải trọng đ
hưởng của nhiệt độ [Barugaha

1.23

Tác động của các t
ảnh hưởng của nhiệt độ [Barug


1.24

Lún vệt bánh xe theo chiều s u

1.25

Ảnh hưởng của trục xe t ch lũy

1.26

Biểu đồ thể hiện sự quan hệ gi
xe ưng với số lượng tải trọng t

2.1

Hình dạng và k ch thước các m

2.2

Thành phần hạt của BTN.

2.3

Thành phần hạt của CPĐD Dm

2.4

Thành phần hạt của CPĐD Dm

2.5


Quá trình th nghiệm đầm n n t

2.6

Biểu đồ thể hiện kết quả th
CPĐD Dmax37.5

2.7

Biểu đồ thể hiện kết quả th
nghiệm cho CPĐD

2.8

Biểu đồ thể hiện kết quả th
CPĐD GCXM.

2.9

Thiết bị Light-FWD đo mô đu

2.10

D ng cát để tăng diện t ch tiếp

2.11

Chốt an toàn ở chế độ FREE tr


2.12

Các tham số của máy bao gồm
poisson ứng với m

2.13

Màn hình bộ điều khiển khi m


2.14

Kết quả được hiển thị trên màn

2.15

Sơ đồ vị tr đo FWD cho các lớ

2.16

Q trình chuẩn bị khn.

2.17

Q trình đo modulus lớp đáy

2.18

Kết quả modulus Eđ lớp đáy m


2.19

Sơ đồ lu và quá trình lu lớp CP

2.20

Quá trình đo modulus lớp CPĐ

2.21

Kết quả modulus Eđ lớp móng

2.22

Q trình th nghiệm xác định

2.23

Vị tr th nghiệm xác định độ c


Số hiệu
hình
2.24

Quá trình lu lớp CPĐD loại I.

2.25

Quá trình đo modulus lớp CPĐ


2.26

Biểu đồ đo mô-đun tại các vị t

2.27

Quá trình th nghiệm xác định

2.28

Quá trình trộn cấp phối đá dăm

2.29

Quá trình lu lớp CPĐD GCXM

2.30

Quá trình đo modulus lớp CPĐ

2.31

Kết quả đo Ed móng trên CPĐ

2.32

Q trình th nghiệm xác định

2.33


Vệ sinh th i bụi và tưới nhựa th

2.34

Công tác vận chuyển và san rả

2.35

Quá trình lu lèn BTN.

2.36

Quá trình đo modulus lớp BTN

2.37

Kết quả đo Ed cho lớp mặt BT

2.38

Tương quan giữa Eđ và độ chặ

2.39

Thiết bị th nghiệm đo vệt hằn

2.40

Dữ liệu dạng hình ảnh xuất ra


2.41

Vị tr đo của các vệt hằn trên b

2.42

Dữ liệu dạng số xuất ra từ máy

2.43

Kết quả đo HLVBX cho kết cấ
nhau.

2.44

Kết quả đo HLVBX cho kết cấ
nhau.

2.45

Kết quả đo HLVBX cho kết cấ
nhau

2.46

Kết quả đo HLVBX cho kết cấ
nhau



3.1

Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải
và tốc độ 6km/h-m u 1.

3.2

Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải
và tốc độ 6km/h-m u 2.

3.3

Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải
và tốc độ 6km/h-m u 3.

3.4

Biểu đồ so sánh giữa 2 cấp tải
và tốc độ 6km/h-m u 4.

3.5

Biểu đồ so sánh giữa 2 tốc độ
tải trọng 0.65MPa-m u 1

3.6

Biểu đồ so sánh giữa 2 tốc độ
tải trọng 0.65MPa-m u 2



Số hiệu
hình
3.7

Biểu đồ so sánh giữa 2 tốc độ
tải trọng 0.65MPa-m u 3

3.8

Biểu đồ so sánh giữa 2 tốc độ
tải trọng 0.65MPa-m u 4.

3.9

Biểu đồ so sánh giữa kết cấu s
10cm và không sử dụng vật liệ
tải trọng 0.6MPa.

3.10

Biểu đồ so sánh giữa kết cấu s
10cm và không sử dụng vật liệ
tải trọng 0.65MPa.

3.11

Biểu đồ so sánh giữa kết cấu s
10cm và không sử dụng vật liệ
tải trọng 0.6MPa


3.12

Biểu đồ so sánh giữa kết cấu s
10cm và không sử dụng vật liệ
tải trọng 0.65Mpa.

3.13

Kết quả so sánh HLBX giữa 3
v=6km/h-p=0.65MPa; (2)
p=0.65MPa; (4) v=8km/h-p=0

3.14

Ảnh hưởng của hàm lượng XM

3.15

Biểu đồ quan hệ giữa mô đun K
s u vệt hằn bánh xe.

3.16

Biểu đồ quan hệ giữa số lượt tá
0

60 C cho cấp tải 0.65Mpa và t
nghiệm và theo kết quả đo của
3.17


So sánh kết quả giữa mơ hình
nghiệm

3.18

So sánh kết quả giữa mơ hình
th nghiệm khơng sử dụng món

3.19

So sánh kết quả giữa mơ hình
th nghiệm sử dụng móng gia c

3.20

So sánh kết quả của Proposed


3.21

So sánh kết quả của Proposed

3.22

So sánh kết quả của Proposed


1


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trên thế giới, Bêtông Nhựa (BTN) được xem là vật liệu tốt nhất và ph biến nhất
để làm lớp mặt cho đường ô tô. Theo thời gian, cùng với sự phát triển của khoa học
công nghệ thì nó cũng k o theo sự thay đ i của nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến tu i thọ
của kết cấu mặt đường BTN: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, tải trọng xe lưu thơng,…
Trong đó sự ảnh hưởng đặc biệt đến cường độ của BTN (Young’s Modulus), sự lan
truyền vết nứt trên bề mặt BTN, và hiện tượng hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) [Hasan
et al. 2017]. Để giải quyết bài toán, nhằm khắc phục các vấn đề này cũng như làm tăng
thêm tu i thọ thực tế của kết cấu mặt đường BTN, hàng loạt các phương pháp phân tích
hiện đại, phù hợp thực tiễn đang được sử dụng rộng rãi: phương pháp cơ học-thực
nghiệm; phương pháp hồi quy dựa trên cường độ mặt đường hoặc thí nghiệm trên các
tuyến đường thực tế,…[Huang, 2004; NCHRP, 2007]
Trong thế kỷ XXI, với cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì
mạng lưới hạ tầng giao thơng không ngừng phát triển với hàng loạt các đường cao tốc,
quốc lộ c ng lưu lượng xe ngày càng tăng cả về số lượng và tải trọng trục. Ch nh tốc độ
phát triển quá nhanh đã đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các nhà nghiên cứu, các kỹ sư phải
khơng ngừng tìm tịi và áp dụng các ngun lý, phương pháp t nh toán ph hợp với thực
tiễn để làm tăng tu i thọ của kết cấu mặt đường BTN. Tuy nhiên ở nước ta hiện nay,
việc vận dụng các phương pháp tiên tiến vào trong đánh giá, kiểm tra kết cấu mặt
đường BTN v n còn ở mức tham khảo hay chỉ là các nghiên cứu mang t nh học thuật
trong các phòng th nghiệm ở các trường Đại học. Điều này d n đến một hiện trạng thực
tế ở Việt Nam là tu i thọ của kết cấu áo đường nhỏ hơn rất nhiều so với t nh toán.
Trong 10 năm gần đ y, hiện tượng hằn lún vệt bánh xe của mặt đường BTN n i
lên như một vấn đề nóng của ngành giao thơng vận tải ở Việt Nam. Truớc tình hình
trên, đặt biệt là hiện tượng này xuất hiện trên các quốc lộ (QL) rất nhiều trong thời
gian gần d y, nhiều cuộc hội thảo đã được t chức. Bộ Giao thông Vận tải cũng đã có
nhiều giải pháp để tăng cuờng chất luợng trong thi công nhằm khắc phục hiện tuợng
trên. Hầu hết các ý kiến đều chỉ chú trọng đến vật liệu bê tông nhựa (thành phần cấp
phối, đá, nhựa…), về công nghệ thi cơng. Kết quả là rất nhiều cơng trình v n xảy ra

hiện tượng HLVBX sau khi đưa vào khai thác (hình 1 và hình 2) .


2

Hình 1: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : a-QL1, TP. Hà Tĩnh; b- QL1 đoạn Hà Tĩnh-Vinh

Hình 2: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe tại QL14B thành phố Đà Nẵng
Để khắc phục nhược điểm này, trên thế giới nhiều nghiên cứu được tiến hành
với các mơ hình khác nhau: full-depth Wheel Tracking [Wang et al. 2016], multi-layer
Rutting [Lin et San, 2005; Haddock et al. 2005; Syed et Karim, 2006; Husan et al.
2013], hay nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến HLVBX [Li et al. 2003; Shi et al.
2013] và các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của nhiệt độ, chiều dày lớp BTN
hay hệ nhiều lớp đến giá trị HLVBX. Ngồi mơ hình full-depth Wheel Tracking đề
xuất bởi Wang, thì trên thế giới mơ hình full-scale để đánh giá cường độ của kết cấu
BTN được sử dụng mà tiêu biểu là mơ hình của IFSTTAR, Pháp (hình 3), các mơ hình
này sau khi ph n t ch, kiểm tra sẽ cho kết quả sát với điều kiện làm việc thực tế của kết
cấu áo đường.

Hình 3: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường của viện IFSTTAR, Pháp


3

Ở
các nước phát triển, kết cấu áo đường sau khi được t nh toán theo các tiêu
chuẩn hiện hành sẽ được kiểm tra ở các mơ hình bán hiện trường (Accerelated
Pavement Testing), các mơ hình này sẽ cho kết quả đánh giá sức chịu tải của KCAD
đã thiết kế có đảm bảo trong q trình khai thác hay khơng.
(1)

(2)

Hình 4. Mơ hình Accelerated pavement testing (1) Cty PaveTesting Ltd, (2) Phịng thí
nghiệm tại Kansas State University
Ở
nước ta hiện nay, việc đánh giá sức chịu tải của K AD trước khi thi cơng đại
trà là khơng có, do khơng có các mơ hình thực nghiệm như trên thế giới, cho nên các
kết cấu ở ta chỉ được đánh giá thông qua các chỉ tiêu th nghiệm trong phịng thí
nghiệm. Ch nh điều này d n đến việc hàng loạt các dự án đường ô tô, đường cao tốc ở
ta sau khi đưa vào khai thác một thời gian đã bị hư hỏng. Ngồi ra, mới đ y Bộ GTVT
đã có chủ trương chuyển thiết kế KCAD theo 22TCN 211-06 sang thiết kế theo
phương pháp cơ học thực nghiệm của Mỹ (dựa trên bộ tiêu chuẩn ASSHTO 1993 và
2008). Tuy nhiên hiện tất cả các thiết bị th nghiệm trong các phòng Lab hay các viện
nghiên cứu ở nước ta chưa làm được đó là đánh giá sức chịu tải của cả một kết cấu
thực chứ không phải cho từng lớp vật liệu riêng lẽ trong điều kiện phòng th nghiệm.
Việc ph n t ch, đánh giá HLVBX cho mặt đường BTN ở nước ta v n chỉ đang
tập trung vào vật liệu lớp mặt (BTN), trong khi đó tầng móng cũng có vai trị rất lớn
trong việc cải thiện HLVBX cho toàn bộ kết cấu [Hasan et al. 2017, ASSHTO 08, Bảo
và Gô, 2017].
Hơn nữa, hiện nay chi ph cho việc lựa chọn, thiết kế KCAD ở ta v n đang chiếm
một tỷ trọng khá lớn và các kỹ sư gặp rất nhiều khó khăn trong việc lựa chọn
vật liệu ph hợp với m i địa phương khác nhau. Tiêu chuẩn t nh tốn hiện nay chỉ cho
các thơng số vật liệu chung trên toàn lãnh th Việt Nam, trong khi điều này không đúng
thực tế đặc biệt trong điều kiện biến đ i kh hậu hiện nay.
Từ những ph n t ch trên, dựa trên mơ hình th nghiệm do T.T.Việt và cộng sự
phát triển năm 2017 đánh giá HLVBX cho KCAD [Bao et al. 2017 ], lựa chọn đề tài
“Nghiên Cứu Lựa Chọn Kết Cấu Tầng Móng Kết Cấu Áo Đường Cải Thiện Khả
Năng Kháng Hằn Lún Vệt Bánh Xe Sử Dụng Vật Liệu Tại Thành Phố Đà Nẵng”.



4

2.Mục tiêu nghiên cứu
Ph n t ch khả năng kháng hằn lún vệt bánh xe cho một số kết cấu áo đường sử
dụng vật liệu tại thành phố Đà Nẵng.
- So sánh và đề xuất kết cấu ph hợp với điều kiện của thành phố Đà Nẵng.
3.Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu cho 02 loại tầng móng khác nhau: sử dụng và không sử dụng chất
gia cố xi măng ( CPĐD GCXM).
- Các vật liệu hiện nay đang được sử dụng tại thành phố Đà Nẵng.
- X t ảnh hưởng của tải trọng tốc độ khai thác.
4.Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phân t ch, t ng hợp lý thuyết và các kết quả nghiên cứu trước.
- X y dựng mơ hình thực nghiệm để quan trắc đo đạc, ph n t ch kết quả.


5

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG HƢ HỎNG MẶT ĐƢỜNG VÀ HIỆN TƢỢNG
HẰN LÚN VỆT BÁNH XE
1.1. Mở đầu
Trong chương này sẽ trình bày các dạng hư hỏng của mặt đường bê tơng nhựa,
phân tích ngun nhân và một số giải pháp khắc phục. Chương này tập trung trình bày
khái niệm, phân tích về nguyên nhân gây ra hiện tượng lún vệt bánh xe, một số nghiên
cứu trên thế giới, chỉ ra 1 số hạn chế ở nước ta khi nghiên cứu về lún vệt bánh xe, qua
đó lựa chọn lý do nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng và mô đun đất nền ảnh hưởng
đến vệt hằn bánh xe của mặt đường bê tông nhựa.
1.2. Các dạng hƣ hỏng của mặt đƣờng BTN
1.2.1. Nứt bề mặt

Nứt có nhiều loại hình nứt khác nhau, xuất phát từ các nguyên nhân khác nhau.
Một số dạng nứt mặt đường như nứt ngang, nứt dọc, nứt lưới, nứt hình parabol... bắt
nguồn từ các nguyên nh n như: Tải trọng, thi công không đảm bảo chất lượng, nhiệt độ
trong h n hợp, độ ẩm cao của nền đường (chứa nước), thay đ i độ ẩm và nhiệt độ trong
các lớp ph a dưới. Sau đ y, x t một số dạng nứt mặt đường bê tơng nhựa:

Hình 1.1: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt thành ổ gà [internet]
+
Nứt do mỏi: Dạng này xảy ra khi các tải trọng tác dụng gây ra ứng suất kéo
vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông nhựa. Dấu hiệu sớm của dạng này là sự xuất
hiện các vết nứt dài không liên tục theo vệt bánh xe, sau đó phát triển dần lên do một
số điểm các vết nứt trong cấu trúc trong h n hợp nối lại với nhau hình thành vùng nứt
lớn hơn. Các vết nứt phát triển cho đến khi hình thành nứt kiểu da cá sấu. Mặt đường
sẽ tiếp tục nứt nặng hơn nữa đến khi xuất hiện “ gà”. Hiện tượng nứt mỏi xảy ra thông
thường do phối hợp các nguyên nhân: Tải trọng nặng trùng phục nhiều trên mặt
đường, lưu lượng và xe nặng tăng vọt quá mức dự báo của thiết kế. Ngồi ra, mặt
đường có bề dày nhỏ hay các lớp dưới yếu làm xuất hiện độ võng lớn trên mặt đường
khi có tác dụng của tải trọng. Độ võng mặt đường lớn làm tăng ứng suất kéo ở phía
đáy của lớp bê tơng nhựa làm phát sinh vết vứt. Chất lượng xây dựng k m, đầm nén
không đủ, thi công trong thời tiết bất lợi, hàm lượng nhựa thiếu, thoát nước mặt đường
kém làm giảm cường độ của nền móng bằng vật liệu khơng gia cố cũng góp phần làm


6

tăng khả năng phát sinh vết nứt hay chất lượng lớp d nh bám k m làm tăng ứng suất k
o dưới đáy bê tơng nhựa.

Hình 1.2: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt o mỏ . nt rn t
+

Nứt dọc: Nứt dọc thường có nguyên nhân từ việc mở rộng nền, mặt đường làm
biến dạng không đều giữa các phần đường mới và đường cũ. Nứt dọc theo vết lún bánh xe
do ứng suất kéo của tải trọng xe g y ra vượt quá giới hạn chịu kéo của bê tơng nhựa.

Hình 1.3: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt dọc. [internet]
+
Nứt thành lƣới: Là loại hư hỏng phát triển từ vết nứt ngang và nứt dọc,
nguyên nh n thường là nứt do nhiệt kết hợp với hiện tượng sơ hóa bề mặt vết nứt. Loại
nứt này thường xuất hiện trên những khu vực rải bê tông bề mặt lớn. Đ y là hiện tượng
hư hỏng có liên quan đến chiều dày bê tông nhựa chưa đạt yêu cầu hay do dính bám
khơng tốt. Q trình xuống cấp mặt đường diễn ra khá nhanh do xuất hiện vết nứt thứ
cấp và bong bật từng mảng vật liệu bề mặt.


7

Hình 1.4: Hư hỏng mặt đường dạng nứt thành lưới [internet]
+
Nứt phản ánh: Nứt phản ánh do các nguyên nhân sau: Nứt từ khe nối của
mặt đường bê tông xi măng ph a dưới, truyền vết nứt do nhiệt của mặt đường bê tông
nhựa cũ, truyền từ nứt Block của mặt đường ph a dưới.

Hình 1.5: Hư hỏng mặt đường dạng nứt phản ánh phát triển từ ưới lớp bê tông xi
măng int rn t
+ Giải pháp:
1)
Nhà thầu thi công thi công đảm bảo chất lượng, tư vấn giám sát cần theo dõi
q trình thi cơng kịp thời phát hiện và khắc phục sai xót trong q trình thi cơng.
2)
Kiểm xoát và xử lý xe quá tải.

3)
Gia cường bằng lưới sợi cốt thủy tinh.
4)
Đối với cơng trình mở rộng cải tạo cần quan trắc lún, và thi công đắp đất xử
lý lún trước khi làm các lớp móng và rải thảm BTN.
5)
Đối với lớp mặt dưới là bê tông xi măng cần tạo khe nứt giả hoặc sử dụng
lớp bê tông nhựa r ng dưới lớp BTN chặt ở trên.


8

1.2.2. Trượt trồi mặt BTN
Các nghiên cứu về hư hỏng do nhiệt độ của mặt đường bê tông nhựa cho thấy,
khi làm việc ở nhiệt độ cao, một điều bất lợi của mặt đường bê tông nhựa là cường độ
chống trượt giảm, mặt đường ngoài chịu lực đứng của bánh xe còn phải chịu tác dụng
của lực ngang do xe hãm phanh khi khởi hành hay tăng tốc, làm cho mặt đường
thường tồn tại các dạng hư hỏng trượt hay dồn nhựa mặt đường (do ứng suất cắt trượt)
và lún vệt bánh xe (biến dạng dẻo và t ch lũy biến dạng dẻo). Vì vậy, khi làm việc
trong điều kiện nhiệt độ cao, ở lớp mặt bê tông nhựa thường xuất hiện các dạng hư
hỏng như lún vệt bánh xe, trượt, dồn ụ nhựa mặt đường. Có thể thấy khi nhiệt độ thay
đ i thì bản chất vật liệu thay đ i làm cho cơ chế chịu tải và phá hoại cũng thay đ i theo.

Hình 1.6: Hư hỏng mặt đường dạng lún trồi ưới vệt bánh x

khi
x

vào đường


cong nằm [internet]
Giải pháp:
1) Nghiên cứu sử dụng các loại nhựa đường, bê tông nhựa n định với nhiệt độ.
2)
Sử dụng hàm lượng nhựa hợp lý, tránh việc sử dụng hàm lượng nhựa quá lớn
gây chảy nhựa khi nhiệt độ tăng cao.
3)
Kiểm xoát và xử lý xe quá tải.
4)
Tại các nút giao đèn t n hiệu, ngã ba, ngã tư, trạm thu phí nên thay mặt
đường mềm bằng mặt đường cứng.
1.2.3. Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX)
HLVBX là hiện tượng mặt đường bị lún xuống theo phương dọc dưới vệt bánh
xe, biểu thị sự t ch lũy biến dạng vĩnh cửu gia tăng dưới tác dụng của tải trọng lặp của
bánh xe.
Trên thế giới, hiện tượng HLVBX mặt đường BTN khá ph biến trên thế giới, và
đã được thế giới quan tâm nghiên cứu, đưa ra các giải pháp khắc phục, bao gồm từ
việc lựa chọn giải pháp kết cấu mặt đường, thiết kế h n hợp bê tông nhựa phù hợp,
kiểm soát và nâng cao chất lượng vật liệu cho BTN, kiểm sốt chất lượng thi cơng.
Tại Việt Nam, ngồi những hư hỏng mặt đường BTN như biến dạng, xô dồn,
đẩy trượt, chảy nhựa, nứt vỡ, gà,… những năm gần đ y hiện tượng hằn vết bánh xe
xuất hiện khá ph biến dấn đến sự suy giảm chất lượng khai thác mặt đường, gây nguy
hiểm cho xe chạy gây bức xúc cho xã hội. Trước năm 2008 hầu như chưa có cơng trình
khoa học nào nghiên cứu cụ thể nào về HLVBX do HLVBX hầu như không đáng


9

kể. Hiện nay, mặc dù HLVBX xuất hiện nhiều, tuy nhiên việc nghiên cứu HLVBX mới
chỉ là bước đầu. Vì vậy, việc nghiên cứu sâu về bản chất, nguyên nhân, giải pháp khắc

phục là cần thiết, dựa trên những kết quả nghiên cứu HLVBX trên thế giới, khảo sát
trong phòng thí nghiệm, và hiện trường các cơng trình trong nước có hằn lún vệt bánh
xe để đưa ra các giải pháp phù hợp.
Hằn lún vệt bánh xe là một trong những nguyên nh n g y ra hư hỏng mặt đường
ph biến hiện nay không chỉ ở Việt Nam mà còn ở các nước trên thế giới. Tải trọng trục
xe là một trong những nguyên nh n ch nh g y ra hiện tượng này, việc kiểm soát tải
trọng trục xe cũng gặp nhiều khó khăn trong điều kiện như hiện nay, vấn đề vượt tải
thường xuyên xảy ra ở nước ta. Bên cạnh đó module đàn hồi của đất nền và các lớp
móng cũng ảnh hưởng nhiều đến vết hằn bánh xe. Do đó, mục đ ch của nghiên cứu này
nhằm x y dựng một mơ hình ph n t ch ảnh hưởng của module đất nền và các lớp móng,
tải trọng đến vệt hằn bánh xe của BTN.
Trong những năm gần đ y, với công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước thì mạng lưới hạ tầng giao thông không ngừng phát triển với hàng loạt các đường
cao tốc, quốc lộ c ng lưu lượng xe ngày càng tăng cả về số lượng và tải trọng trục.
Chính tốc độ phát triển quá nhanh đã đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các nhà nghiên cứu,
các kỹ sư phải khơng ngừng tìm tịi và áp dụng các ngun lý, phương pháp t nh toán
phù hợp với thực tiễn để làm tăng tu i thọ của kết cấu mặt đường BTN. Tuy nhiên ở
nước ta hiện nay, việc vận dụng các phương pháp tiên tiến vào trong đánh giá, kiểm tra
kết cấu mặt đường BTN v n còn ở mức tham khảo hay chỉ là các nghiên cứu mang tính
học thuật trong các phịng thí nghiệm ở các trường Đại học. Điều này d n đến một hiện
trạng thực tế ở Việt Nam là tu i thọ của kết cấu áo đường nhỏ hơn rất nhiều so với tính
tốn.

Hình 1.7: Hằn lún vệt bánh xe ở quốc lộ 1
[internet] 1.2.3.1. Nhận dạng HLVBX và nguyên nhân
Kết cấu mặt đường BTN gồm nhiều lớp: các lớp BTN, các lớp móng và nền
đường dưới tác động của tải trọng lặp khi xe chạy, nhiệt độ mơi trường cao, các lớp
nền, móng, mặt đường không đủ khả năng chịu được tác động đó sẽ phát sinh biến
dạng vĩnh cửu, d n tới xuất hiện HLVBX. Tùy thuộc vào cường độ, độ n định của các
lớp kết cấu, HLVBX được phân thành các dạng chủ yếu sau: