TIÊU CHU Ẩ N Q U Ố C G I A TCVN 8810 : 2011 ĐƯỜNG CỨU NẠN ...
TCCS XX : 2018/TCĐBVN - drvn.gov.vn · TCVN 8819 : 2011 Mặt đường bê tông nhựa nóng -...
124
TCCS T I Ê U C H U Ẩ N CƠ SỞ BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM TCCS XX : 2018/TCĐBVN Xuất bản lần 1 ÁO ĐƯỜNG MỀM – YÊU CẦU VÀ CHỈ DẪN THIẾT KẾ THEO CHỈ SỐ KẾT CẤU (SN) SPECIFICATION AND GUIDELINES FOR FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN ON THE STRUCTURAL NUMBER (SN) TIÊU CHUẨN SONG NGỮ VIỆT – ANH HÀ NỘI − 2018 DỰ THẢO 1
Transcript of TCCS XX : 2018/TCĐBVN - drvn.gov.vn · TCVN 8819 : 2011 Mặt đường bê tông nhựa nóng -...
TCCS T I Ê U C H U Ẩ N CƠ SỞ
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM
TCCS XX : 2018/TCĐBVN Xuất bản lần 1
ÁO ĐƯỜNG MỀM – YÊU CẦU VÀ CHỈ DẪN THIẾT KẾ THEO CHỈ SỐ KẾT CẤU (SN)
SPECIFICATION AND GUIDELINES FOR FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN ON THE STRUCTURAL NUMBER (SN)
TIÊU CHUẨN SONG NGỮ VIỆT – ANH
HÀ NỘI − 2018
DỰ THẢO
1
2
TABLE OF CONTENTS 1 Scope ...................................................................................................................................................
2 Referenced Documents ........................................................................................................................
3 Definitions ............................................................................................................................................
4 General Provisions ..............................................................................................................................
5 Structural Design of the Flexible Pavement Structure ...........................................................................
6 Flexible Pavement Design for New Construction-Calculation of Structural Number (SN) and Thickness of Structural Layers (Di) ................................................................................................................................
7 Pavement Design for Strengthening of Existing Pavements-Calculation of Thickness of the Overlay38
8 Design of Pavement Structure for Low Traffic Flows ............................................................................
9 Analyzing Economic Efficiency of Pavement Structure Alternatives......................................................
Appendix A (Consult) Conversion of US Measure System (used in this Specification) into International System (SI) ..............................................................................................................................................
Appendix B (Defined) The Tables Applicable for the Conversion of Mixed Traffic Flow to Equivalent Single Axles Loading 80kN for Use in Flexible Pavement Design .......................................................................
Appendix C (Defined)
- Determining the Resilient Modulus of Soil Material (MR) by the Laboratory Test Method ........................
- Determining the Resilient Modulus of Granular Material (graded aggregate) used in Base and Sub-base Courses by the Laboratory Test Method ...................................................................................................
Appendix D (Defined) Determining the Resilient Modulus of Road Bed Soil (MR) and Modulus of Elasticity (Ep) of Pavement Structure above the Subgrade by Using Deflection Measuring Method with Falling Weight Deflectometer, FWD, in Nondestruction Test Method, (NDT) ...................................................................
Appendix E (Defined) Tests to Determine the Main Mechanical - Physical Properties of Material of Bituminous Mixture (BM) for Pavement and Cement Stabilized Granular Base Course ............................
Appendix F (Defined) Flexible Pavement Design Examples .....................................................................
Appendix G (Consult) Computer Program to Calculate Pavement Thickness ...........................................
Appendix H (Defined) Pavement Evaluation Summary and Checkli
Appendix I (Defined) Guide for Field Data Collection for Pavement Rehabilitation ...................................
Appendix K (Consult) Rehabilitation Methods other than Overlay .............................................................
Appendix L (Consult) Types of Drainage System of the Flexible Pavement Structural Section ................
Appendix M (Consult) Published Relationships Between CBR and Resilient Modulus MR ........................
Appendix N (Referential) Instructions to specify season period (according to rainfall) in regions of Vietnam in order to estimate effective roadbed soil resilient modulus MR ..........................................
3
Mục lục 1 Phạm vi áp dụng ..................................................................................................................................
2 Tài liệu viện dẫn ...................................................................................................................................
3 Thuật ngữ và định nghĩa: .....................................................................................................................
4 Quy định chung ....................................................................................................................................
5 Thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường mềm ..............................................................................................
6 Thiết kế kết cấu áo đường mềm được xây dựng mới – Tính toán xác định chỉ số kết cấu (SN) và chiều dày các lớp (Di)...............................................................................................................................................
7 Thiết kế tăng cường áo đường cũ –Tính chiều dày lớp phủ tăng cường………………………………
8 Thiết kế kết cấu áo đường mềm khi lưu lượng xe thấp ........................................................................
9 Phân tích hiệu quả kinh tế các phương án kết cấu áo đường ..............................................................
Phụ lục A (Tham khảo) Chuyển đổi đơn vị từ hệ thống US sang SI ........................................................
Phụ lục B (Quy định) Các bảng dùng để chuyển đổi lưu lượng xe hỗn hợp ra tổng số trục đơn tương đương 80 kN, dùng trong thiết kế áo đường mềm ...............................................................................................
Phụ lục C (Quy định)
-Xác định mô đun đàn hồi của đất nền đường (MR) bằng thí nghiệm các mẫu đất ở trong phòng thí nghiệm .................................................................................................................................................................
- Xác định mô đun đàn hồi của vật liệu hạt (cấp phối đá) dùng làm lớp móng trên và móng dưới bằng thí nghiệm các mẫu cấp phối đá ở trong phòng thí nghiệm
Phụ lục D (Quy định) Xác định mô đun đàn hồi của đất nền đường MR và mô đun đàn hồi Ep của kết cấu áo đường nằm phía trên lớp đất nền đường bằng phương pháp đo độ võng khi dùng thiết bị FWD (phương pháp thí nghiệm không phá hoại NDT) .....................................................................................................
Phụ lục E (Quy định) Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý chính của vật liệu các lớp mặt đường bê tông nhựa và các lớp móng bằng cấp phối vật liệu hạt có gia cố với xi măng ..................................................
Phụ lục F (Tham khảo) Các ví dụ thiết kế áo đường mềm .......................................................................
Phụ lục G (Tham khảo) Chương trình tính toán áo đường mềm trên máy tính .........................................
Phụ lục H (Quy định) Tóm tắt danh mục đánh giá mặt đường ..................................................................
Phụ lục I (Quy định) Hướng dẫn thu thập số liệu hiện trường cho công tác cải tạo mặt đường ................
Phụ lục K (Tham khảo) Các phương pháp cải tạo không dùng lớp phủ ...................................................
Phụ lục L (Tham khảo) Các bản vẽ cấu tạo thoát nước kết cấu áo đường mềm ......................................
Phụ lục M (Tham khảo) Mối quan hệ giữa CBR và MR .............................................................................
Phụ lục N (Tham khảo) Hướng dẫn xác định thời đoạn các mùa trong năm (theo tình hình mưa) tại các vùng ở Việt nam, dùng trong khi tiến hành xác định Mô đun đàn hồi hửu hiệu MR của đất nền đường…………………………………………………………………………………………………………
4
Foreword This standard TCCS XX : 2018/TCĐBVN have been prepared
and published by Directorate of Roads of Viet Nam
This standard TCCS XX : 2018/TCĐBVN supersedes 22TCN 274-01
5
Lời nói đầu
TCCS XX:2018/TCĐBVN do Tổng Cục Đường bộ Việt Nam
biên soạn và công bố
TCCS XX:2018 thay thế 22TCN 274-01
6
STANDARD TCCS XXXX : 2018
First edition
Specification and Guidelines for Flexible Pavement Design
1 Scope 1.1 This Specification defines requirements and provides instructions for structural design and calculation of the thickness of structural section of flexible pavement, based on the required Structural Number(SN), for freeway/expressway, highway of different classifications, urban roads and industrial zone roads, for new pavement and pavement to be rehabilitated /upgraded.
1.2 Design structural layers of the flexible pavement for low traffic flows shall be conducted to conform with the provisions given in section 8 of this Specification
2 Referenced Documents
The following referenced documents are essential for the use of this standard. For the referenced documents cited with issued year, use the referenced document accordingly. For the referenced documents without year of issue, use the latest version, including all relevant amendments
2 Referenced Documents
The following referenced documents are essential for the use of this standard. For the referenced documents cited with issued year, use the referenced document accordingly. For the referenced documents without year of issue, use the latest version, including all relevant amendments
TCVN 3118 :1993 Heavyweight concrete- Method for determination of compressive strength
TCVN 4054 : 2005 Highway-Specification for Design
TCVN 5729 : 2012 Freeway/Expressway-Specification for Design
TCVN 8809:2011 Penetration Macadam – Specification for Construction and Acceptance
TCVN 8819 : 2011 Hot Mix Asphalt Concrete Pavement- Specification tor Construction and Acceptance
TCVN 8857 : 2011 Natural Aggregate for Road Pavement Layers - Specification for Material, Construction and Acceptance
TCVN 8858 : 2011 Cement Treated Aggregate Bases for Road Pavement - Specification for Construction and Acceptance
TCVN 8859 : 2011
Graded Aggregate Bases and Subbases Pavement - Specification for Construction and Acceptance
TCVN 8860 : 2011 Asphalt Concrete – Test methods
7
T I Ê U C H U Ẩ N CƠ SỞ TCCS XX : 2018/TCĐBVN
Xuất bản lần 1
Áo đường mềm – yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế theo Chỉ số kết cấu(SN) (Specification and Guidelines for Flexible Pavement Design on the Structural Number (SN))
1 Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu và cung cấp các chỉ dẫn để thiết kế cấu tạo và tính toán chiều dày các lớp của kết cấu áo đường mềm , theo yêu cầu về Chỉ số kết cấu (SN), cho đường ô tô cao tốc, đường ô tô các cấp hạng khác nhau, đường đô thị, trong trường hợp áo đường làm mới và trường hợp cải tạo, gia cường áo đường cũ.
1.2 Thiết kế chiều dày các lớp áo đường mềm cho đường có lưu lượng xe thấp được tiến hành theo Bảng tra lập sẵn trong Điều 8 của tiêu chuẩn này.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi
TCVN 3118 : 1993 Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén
TCVN 4054 : 2005 Đường ôtô – Yêu cầu thiết kế
TCVN 5729 : 2012 Đường ôtô cao tốc – Yêu cầu thiết kế
TCVN 8809:2011 Mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa – Thi công và nghiệm thu
TCVN 8819 : 2011 Mặt đường bê tông nhựa nóng - Yêu cầu thi công và nghiệm thu
TCVN 8857 : 2011 Lớp kết cấu áo đường ô tô bằng cấp phối thiên nhiên - Vật liệu, thi công và nghiệm thu
TCVN 8858 : 2011 Móng cấp phối đá dăm và cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng trong kết cấu áo đường ôtô – Thi công và nghiệm thu
TCVN 8859 : 2011 Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ôtô - Vật liệu, thi công và nghiệm thu
TCVN 8860-1 : 2011 Bê tông nhựa – Phương pháp thử
TCVN 8862 : 2011 Standard test method for splitting tensile strength of aggregate material bonded by adhesive binders
TCVN 8863:2011 Specification For Construction And Acceptance of The Surface -Treatments Using The Asphalt Cement
TCVN 8867:2011 Flexible pavement - standard test method for determination of elastic
8
modulus of pavement structure using Benkelman beam
22TCN 333-06 *) Specification of Soil and Aggregate Compaction in Laboratory Test
22TCN 332-06 *) Standard Test Method for Determination CBR of Soil and Aggregate in Laboratory
22TCN 356-06 *) Asphalt Concrete Pavement Using Polimer Modified Bitumen – Specification for Construction and Acceptance
22TCN 335-06 *) Standard Test Method for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Effective Resilient Modulus of Pavement Structure Using a Falling-Weight-Deflectometer
AASHTO T22-92 Standard Method of Test for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens
AASHTO T99-95 Standard Specification for the moisture – Density Relations of Soils using a 2,5 kg (5,5 lb) Rammer and a 305 mm (12 in) Drop
AASHTO T180-95 Standard Method of Test for Moisture-Density Relations of Soils Using a 4,54-kg (10-lb) Rammer and 457 mm (18 in) Drop
AASHTO T193-93 Standard Method of Test for The California Bearing Ratio
AASHTO T198-93 Standard Method of Test for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Conrete Specimens
AASHTO T292-91 Standard Method of Test for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Untreated Base/Subbase Materials
ASTM D2940-98 Standard Specification for Graded Aggregate Material For Bases or Subbases for Highways or Airports
ASTM D4123 Standard Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous Mixtures
ASTM D4694 Standard Test Method for Deflections with a Falling-Weight-Type Impulse Load
TCVN 8862 : 2011 Xác định cường độ kéo khi ép chẻ của vật liệu hạt liên kết bằng các chất kết dính
TCVN 8863:2011 Mặt đường láng nhựa nóng – Thi công và nghiệm thu TCVN 8867:2011
Áo đường mềm – Xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo võng Benkelman
9
22TCN 246-98
Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cát gia cố xi măng trong kết cấu áo đường ô tô
22TCN 333-06*) Đầm nén đất, đá dăm trong phòng thí nghiệm
22TCN 332-06*) Xác định CBR của đất, đá dăm trong phòng thí nghiệm
22TCN 356-06*) Mặt đường bê tông nhựa nóng sử dụng nhựa đường polime – Thi công và nghiệm thu
22TCN 335-06*) Xác định mô đun đàn hồi của nền đường và mô đun đàn hồi hữu hiệu của áo đường mềm bằng thiết bị đo động FWD
AASHTO T22-92 Standard Method of Test for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens (Phương pháp thử xác định cường độ nén của các mẫu bê tông hình trụ)
AASHTO T99-95 Standard Specification for the moisture – Density Relations of Soils using a 2,5 kg (5,5 lb) Rammer and a 305 mm (12 in) Drop (Phương pháp thử xác định quan hệ độ ẩm – Khối lượng thể tích của các loại đất khi dùng quả tạ nặng 2,5 kg và chiều cao rơi 305 mm
AASHTO T180-95 Standard Method of Test for Moisture-Density Relations of Soils Using a 4,54-kg (10-lb) Rammer and 457 mm (18 in) Drop (Phương pháp thử xác định quan hệ Độ ẩm - Khối lượng thể tích của các loại đất, khi dùng quả tạ nặng 4,54 kg, và chiều cao rơi 457 mm
AASHTO T193-93 Standard Method of Test for The California Bearing Ratio (Phương pháp thử xác định chỉ số CBR)
AASHTO T198-93 Standard Method of Test for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Conrete Specimens (Phương pháp thử xác định cường độ kéo khi ép chẻ của các mẫu bê tông hình trụ)
AASHTO T292-91
ASTM D2434
Standard Method of Test for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Untreated Base/Subbase Materials (Phương pháp thử xác định Mô đun đàn hồi của lớp đất nền và vật liệu lớp móng trên, móng dưới không gia cố)
Standard Test Method for Permeability of granular soils(constant Head) (Phương pháp thử xác định hệ số thầm của đất (mức nước cố định)
ASTM D2940 Standard Specification for Graded Aggregate Material For Bases or Subbases for Highways or Airports (Tiêu chuẩn cấp phối đá dùng làm móng trên hoặc móng dưới cho đường ô tô hoặc sân bay)
ASTM D4123 Standard Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous Mixtures (Phương pháp thử nghiệm kéo gián tiếp để xác định Mô đun đàn hồi của hỗn hợp bê tông nhựa)
ASTM D4694 Standard Test Method for Deflections with a Falling-Weight-Type Impulse Load (Phương pháp thử nghiệm đo độ võng bằng thiết bị đo động FWD)
----------------------------------------------
3 Definitions
The following list of definitions includes a number of terms that are not commonly used:
10
Rigid Pavement - Primarily portland cement concrete pavement which distributes the superimposed axle
loads over a relatively wide area of underlying structural section layers and soil because of the rigidity and
high modulus of elasticity.
Semi Rigid Pavement- A type of Pavement which consists of the asphalt concrete course, which is underlaid
by a aggregate treated cement base.
Flexible Pavement- A traffic load carrying system that is made up of one or more layers that are designed to
transmit and distribute that loading to the underlying roadbed material. The highest quality layer is the
surfacing course, (generally asphalt concrete) which is usually underlaid by a lesser quality base, and in turn
a sub-base. It is called flexible because it can tolerate deflection bending under heavy loads.
Composite Pavement- A pavement structure composed of an asphalt concrete wearing surface and portland
cement concrete slab. An asphalt concrete overlay on a PCC slab is also referred to as a composite
pavement.
Stone Matrix Asphalt (SMA)- A type of asphalt concrete in which composed 70% to 80% of coarse granular,
that creates a coarse aggregate skeleton; it has a good resistance to rutting and permanent deformation due
to applications of vehicles. The voids of this coarse aggregate skeleton are filled with a fine
aggregate/filler/bitumen mortar and organic or mineral fibers. The bitumen mortar shall be stabilized by the
fibers. SMA usually consists of 70% to 80% of coarse aggregate, 8% to 12% of fine aggregate, 6% to 7,5% of
polimer modified bitum, and about 0,3% fiber; its air void reachs 2,5% to 4,5%.
Structural Number (SN)- An index number that is derived from an analysis of traffic, roadbed soil conditions,
and environment which may be converted to thickness of flexible pavement layers through the use of suitable
layer coefficients related to the type of material being used in each layer of the pavement structure.
Present Serviceability Index (PSI)- A number derived by formula for estimating the serviceability rating from
measurements of certain physical features of the pavement (e.g.,IRI; RD; C+P).
Pavement Performance- The trend of serviceability with load applications.
Reliability (R) The reliability of a pavement design performance process is the probability that a pavement
section designed using the process will perform satisfactorily over the traffic and environment conditions for
the design period.
Layer coefficient ai - A term denoting the empirical relationship between structural number (SN) and layer
thickness which expresses the relative ability of a material to function as a structural component of the
pavement.
3 Thuật ngữ và định nghĩa:
11
Trong tiêu chuẩn này chỉ nêu định nghĩa một số thuật ngữ chưa được sử dụng một cách thông dụng và có thể hiểu lầm.
Để tiện việc đối chiếu với thuật ngữ gốc tiếng Anh, bên cạnh các thuật ngữ tiếng Việt sắp xếp theo thứ tự chữ cái, có kèm thuật ngữ tiếng Anh tương ứng trong dấu ngoặc.
Áo đường cứng (Rigid Pavement) - Chủ yếu là áo đường bê tông xi măng (các loại), nó phân bố tải trọng trục trên một diện tích tương đối rộng của các lớp kết cấu nằm ở dưới và nền đất, nhờ độ cứng và mô đun đàn hồi cao của nó.
Áo đường nửa cứng (Semi Rigid Pavement) - Một kết cấu áo đường gồm tầng mặt bê tông nhựa rải trên lớp móng cấp phối đá gia cố xi măng.
Áo đường mềm (Flexible Pavement) - Hệ thống chịu tải trọng xe được tạo thành từ một hoặc nhiều lớp, được thiết kế để truyền và phân bố tải trọng đó xuống lớp vật liệu nền nằm ở phía dưới. Lớp có chất lượng cao là lớp mặt (thường là bằng bê tông nhựa), lớp móng trên được rải phía dưới lớp mặt có chất lượng kém hơn, và tiếp sau đó là lớp móng dưới. Loại này được gọi là áo đường mềm bởi vì nó chịu được uốn võng dưới tải trọng nặng.
Áo đường tổ hợp (Composite pavement) - Một kết cấu áo đường gồm một lớp mặt bê tông nhựa và một tấm bê tông xi măng. Một lớp phủ bằng bê tông nhựa trên một tấm bê tông xi măng cũng gọi là mặt đường tổ hợp.
Bê tông nhựa Stone Matrix Asphalt (SMA) - Một loại bê tông nhựa mà cốt liệu thô chiếm 70% đến 80% tạo thành một khung xương đá, để chống đỡ các biến dạng thường xuyên do tải trọng bánh xe gây ra. Khung xương đá được lấp đầy matit bitum, cát, cốt liệu mịn và chất ổn định. Chất ổn định có thể là sợi hữu cơ hay sợi khoáng chất được thêm vào để tăng tính ổn định của vữa bitum (matit bitum) và ngăn ngừa sự chảy nhựa trong quá trình khai thác.
Chỉ số kết cấu SN (Structural Number) - Một chỉ số được rút ra từ việc phân tích lượng giao thông, tình trạng đất nền và môi trường, dùng để chuyển đổi thành chiều dày các lớp của mặt đường mềm, thông qua việc sử dụng các hệ số lớp thích hợp liên quan tới loại vật liệu được sử dụng trong mỗi lớp của kết cấu áo đường.
Chỉ số phục vụ PSI (Present Serviceability Index) - Một trị số được rút ra qua công thức đánh giá mức độ phục vụ xuất phát từ việc đo đạc một số đặc trưng vật lý của mặt đường. Các đặc trưng vật lý gồm có độ gồ ghề quốc tế (IRI), độ sâu vệt hằn bánh xe (RD) , tổng số các đường nứt và các miếng vá (C+P)
Đặc tính phục vụ của áo đường (Pavement performance) - Khả năng phục vụ khi chịu tác dụng của tải trọng.
Độ tin cậy R (Reliability) - Độ tin cậy của quá trình thiết kế khả năng phục vụ của một kết cấu áo đường là xác suất mà kết cấu áo đường ấy có thể phục vụ thoả đáng tương ứng với lượng giao thông và điều kiện môi trường trong suốt cả thời hạn thiết kế.
Hệ số lớp a1, a2, a3 (Layer coefficient) - Một thuật ngữ biểu thị mối quan hệ thực nghiệm giữa chỉ số kết cấu (SN) và chiều dày lớp, nó biểu thị cho khả năng tương đối của một loại vật liệu với chức năng là một thành phần kết cấu của áo đường.
12
Drainage coefficient mi - Factors used to modify layer coefficients in flexible pavement or stresses in rigid
pavements as a function of how well the pavement structure can handle the adverse effect of water
infiltration.
Serviceability- The ability at time of observation of a pavement to serve traffic (autos and trucks) which use
the facility.
Longitudinal Cracking- Cracks or breaks in flexible or rigid pavement which are approximately parallel to the
pavement center line.
Transverse Cracking- Cracks in asphalt concrete pavement approximately at right angles to the center line,
most often created by thermal forces exceeding the tensile strength of the asphalt concrete. (Transverse
cracks also occur in PCCP but are more often caused by live load stresses combined with uneven base
support.)
Leveling Course- The layer, generally of AC or other treated or processed material, that is placed over the
rough or undulating surface of an existing pavement, structure deck, or other surface to improve the surface
profile or ride quality before placement of subsequent layers.
Surfacing course- The top layer of AC pavement. It is also sometimes called the "wearing course".
Base- A layer of selected, processed, and/or treated aggregate material of planned thickness and quality
placed immediately below the pavement and above the sub-base or basement soil to support the pavement.
Sub-base- A layer of aggregate of designed thickness and specified quality placed on the basement soils as
the foundation for a base.
Subgrade- That portion of the roadbed on which pavement surfacing, base, subbase, or a layer of any other
material is placed.
Overlay- An overlay is a layer, usually asphalt concrete, placed on existing asphalt or portland cement
concrete pavement to restore ride quality, to increase structural strength (load carrying capacity), and to
extend the service life.
Structural Section- The planned, engineering design of layers of specified materials (normally consisting of
sub-base, base, and pavement surface) placed over the basement soil to support the traffic loads anticipated
to be accumulated and applied during the design period. The structural section is also commonly called the
pavement structural section.
Resilient Modulus- A measure of the modulus of elasticity of roadbed soil or other pavement material.
Alligator Cracking- Interconnected or interlaced load associated (fatigue) cracks in asphalt concrete
pavement forming a series of small polygons that resemble the typical pattern of an alligator's skin.
13
Hệ số thoát nước mi (Drainage coefficient) - Hệ số dùng để điều chỉnh các hệ số lớp trong áo đường mềm hoặc các ứng suất trong áo đường cứng, có chức năng xét xem kết cấu mặt đường còn tốt đến mức nào khi chịu các ảnh hưởng bất lợi của nước xâm nhập.
Khả năng phục vụ (Serviceability) - Khả năng phục vụ cho giao thông (ô tô và xe tải) tại thời điểm quan sát mặt đường.
Khe nứt dọc (Longitudinal cracking) - Các khe nứt hoặc vỡ trong mặt đường cứng hoặc mềm mà hướng của nó gần song song với tim mặt đường.
Khe nứt ngang (Transverse cracking) - Các khe nứt trong mặt đường bê tông nhựa gần thẳng góc với tim đường, thường phát sinh do các ứng suất nhiệt vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông nhựa. (Các khe nứt ngang cũng xuất hiện trong mặt đường bê tông xi măng nhưng thường do ứng suất tải trọng động kết hợp với lớp móng không bằng phẳng).
Lớp bù vênh (Leveling Course) - Lớp vật liệu, thường là bê tông nhựa hoặc vật liệu được xử lý hoặc gia công được rải lên bề mặt gồ ghề hoặc lượn sóng của một mặt đường hiện tại, của mặt cầu ... để cải thiện trắc dọc bề mặt hoặc chất lượng chạy xe trước khi rải các lớp tiếp theo.
Lớp đáy móng còn gọi là lớp phủ nền thượng (capping layer) là một lớp được cải thiện chất lượng rải lên trên nền đất và ở dưới lớp móng dưới. Chỉ cần có lớp này khi nền đất mềm hoặc yếu.
Lớp mặt (Surface course) - Lớp trên cùng của áo đường bê tông nhựa.
Lớp móng trên (Base course) - Một lớp vật liệu hạt được lựa chọn, gia công, và/hoặc được xử lý có một chiều dày và chất lượng đã quy định, được rải ngay dưới lớp mặt và nằm trên lớp móng dưới hoặc nằm trên đất nền để đỡ lớp mặt đường.
Lớp móng dưới (Subbase) - Một lớp vật liệu hạt có bề dày đã thiết kế và có chất lượng quy định, được rải trên đất nền, làm móng cho lớp móng trên.
Lớp nền thượng (Subgrade) - Là phần nằm ở trên của nền đường, mà trên đó các lớp mặt, lớp móng trên, lớp móng dưới được rải lên.
Lớp phủ (Overlay) - Là một lớp thường là bê tông nhựa được rải lên trên mặt đường bê tông nhựa hoặc mặt đường bê tông xi măng để phục hồi chất lượng chạy xe, để làm tăng cường độ kết cấu (khả năng chịu tải) và để kéo dài tuổi thọ phục vụ.
Mặt cắt kết cấu (Structural Section) - Một thiết kế công trình đã được dự tính gồm các lớp vật liệu đã quy định (thông thường gồm có lớp móng dưới, lớp móng trên và lớp mặt đường) được rải trên đất nền để chịu tải trọng xe đã dự báo tác dụng tích luỹ trong suốt thời hạn thiết kế. Mặt cắt kết cấu thường cũng được gọi là mặt cắt kết cấu áo đường hoặc gọi đơn giản là kết cấu áo đường (Pavement structural section).
Mô đun đàn hồi (Resilient Modulus) - Một số đo của môđun đàn hồi của đất nền hoặc của vật liệu mặt đường khác.
Nứt thành lưới (Alligator cracking) - Các đường nứt liên thông hoặc đan xen nhau có liên quan đến tác dụng của tải trọng (mỏi) xuất hiện trong mặt đường bê tông nhựa, tạo thành một chuỗi các đa giác nhỏ giống như da cá sấu.
14
Surface Recycling- In-place heating of the surface of asphalt concrete pavement followed by scarification, remixing, and compaction, generally to a depth of about 20 mm. This is considered to be a maintenance procedure.
Cold Recycling- The rehabilitation of asphalt concrete pavement without the application of heat by milling and mixing with new binder and/or rejuvenating agents in place.
Hot Recycling- The use of reclaimed asphalt concrete pavement which is combined with virgin aggregates, asphalt, and sometimes rejuvenating agents at a central hot-mix plant and placed in the structural section in lieu of all new materials.
Single Axle Load- The total load transmitted by all wheels whose centers may be included between two parallel transverse vertical planes 1.016 m (40 inches) apart, extending across the full width of the vehicle.
Equivalent Single Axle Loads (ESAL's)- Summation of equivalent 80 kN single axle loads used to convert mixed traffic to design traffic for the design period.
Tandem Axle Load- The total load transmitted to the road by two consecutive axles whose centers may be included between parallel vertical planes spaced more than 1.016 m (40 inches) and not more than 2.438 m (96 inches) apart, extending across the full width of the vehicle.
Triple (Tridem) Axle Load- The total load transmitted to the full width of the vehicle. (NOTE: There were no tridem axles at the AASHTO Road Test; however, the spacing that may be inferred for consecutive triple axles (based on the tandem axle spacings) is 48 inches.)
Design Period- The period of time that an initially constructed or rehabilitated pavement structural section is designed to perform before reaching its terminal serviceability or a condition that requires major rehabilitation or reconstruction; this is also referred to as the performance period. Because of the many independent variables involved, the service life before major maintenance or rehabilitation is required may actually be considerably longer or shorter.
Rutting- Longitudinal depressions that develop in the wheel paths of flexible pavement under traffic. This permanent and sometimes progressive deformation is most often caused by unstable asphalt concrete pavement or inadequate strength of the underlying foundation.
Selected Material- A suitable native material obtained from a specified material having specified characteristies to be used for a specific purpose.
4 General Requirements
4.1 The design procedures of pavement structural section consists of:
- Structural section design;
- Calculation of pavement structural number (SN) and selection of thickness of pavement structure;
- Economic analysis for slection of the type of structural section.
15
Tái sinh bề mặt (Surface Recycling) - Nung nóng tại chỗ bề mặt của lớp bê tông nhựa, tiếp theo là xới, trộn lại và lu lèn, thường thực hiện ở chiều sâu khoảng 20 mm. Công việc này được xem như một trình tự bảo trì mặt đường.
Tái sinh nguội (Cold Recycling) - Khôi phục lại lớp mặt đường bê tông nhựa mà không dùng nhiệt khi cào xới và trộn với lượng nhựa đường mới và/hoặc với các chất phụ gia tại chỗ.
Tái sinh nóng (Hot Recycling) - Sử dụng vật liệu lớp mặt đường bê tông nhựa cũ, trộn thêm với cốt liệu mới, nhựa mới và đôi khi thêm cả các chất phụ gia, tại trạm trộn bê tông nhựa nóng trung tâm, và sau đó đem rải, thay cho tất cả các vật liệu mới.
Tải trọng trục đơn (Single Axle Load) - Tổng tải trọng trục truyền từ tất cả các bánh xe của một trục đơn, nằm trong phạm vi cả chiều rộng của xe.
Tổng các trục đơn tải trọng tương đương ESAL's (Sum of equivalent Single axle loads) - Tổng số của các trục đơn có tải trọng tương đương 80 kN, dùng để chuyển đổi lượng giao thông hỗn hợp về lượng giao thông thiết kế trong thời hạn thiết kế.
Tải trọng trục đôi (trục kép) (Tandem Axle Load) - Tổng tải trọng truyền lên mặt đường qua hai trục kề nhau có tim trục nằm giữa hai mặt phẳng thẳng đứng song song cách nhau lớn hơn 1,016 m (40 in.), và không vượt quá 2,438 m (96 in.), nằm trong phạm vi cả chiều rộng của xe. (AASHTO đã dùng trong thử nghiệm đường khoảng cách giữa 2 trục là 1,22 m (48 in.)).
Tải trọng trục ba (Triple (Triđem) Axle Load) - Tổng tải trọng truyền lên mặt đường qua 3 trục kề nhau, mà khoảng cách giữa từng cặp trục liên tiếp được quy định như ở tải trọng trục kép.
Thời hạn phân tích (Analysis period) - Là khoảng thời gian trong đó việc phân tích kinh tế phải căn cứ vào; thông thường trong khoảng thời gian này phải có ít nhất một lần cải tạo.
Thời hạn thiết kế - Thời hạn phục vụ (Design Period - Performance Period) - Khoảng thời gian mà một kết cấu mặt đường xây dựng mới hoặc cải tạo lần đầu đã được thiết kế còn phục vụ được trước khi đạt đến khả năng phục vụ cuối cùng của nó, hoặc đạt đến tình trạng đòi hỏi phải sửa chữa lớn hoặc xây dựng lại.
Vết hằn bánh xe (Rutting) - Các chỗ lún dọc phát sinh trong các vết bánh xe ở mặt đường mềm dưới tải trọng xe. Sự biến dạng không phục hồi này và đôi khi còn tiến triển thêm chủ yếu do mặt đường bê tông nhựa không ổn định hoặc do lớp nền móng ở dưới không đủ cường độ, hoặc do cả hai.
Vật liệu chọn lọc (Selected Material) - Vật liệu địa phương phù hợp được lấy từ các nguồn cá biệt, chẳng hạn ở các đoạn nền đào đặc biệt, hoặc ở các mỏ vật liệu thích hợp, có các đặc tính quy định để dùng cho một mục đích cụ thể.
4 Quy định chung
4.1 Để thiết kế áo đường mềm phải tiến hành các công việc theo trình tự sau:
− Thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường;
− Tính toán xác định chỉ số kết cấu của áo đường (SN) và lựa chọn chiều dày các lớp (D) của kết cấu áo đường;
− Phân tích kinh tế để chọn lựa kết cấu áo đường.
16
4.2 For structural design and calculation of structural layers of flexible pavement, the following data shall be
collected and determined through surveys, investigations, testing:
- Existing traffic data and traffic forecasts for the performance period and analysis period of the pavement
structure sections (see App.B);
- Design parameters of road bed soils (see App.C and App.D);
- Physical/mechanical indices of the construction materials for pavement structural sections (see App.E);
- Geological, hydrological, climatic and moisture conditions for the pavement structural sections;
- Performance quality of the similar pavement structural sections with the same environement conditions and
in the same region;
- Data to be used in economic analysis and comparison of alternatives of pavement structural sections based on “life cycle cost” which consists of initial capital costs of construction, maintenance costs, rehabilitation costs in the selected life cycle (see section 9).
5 Structural design of the Flexible Pavement Structure
5.1 The structural design of the flexible pavement structures is the reasonable determination of a combination
of pavement, base and subbase courses, and the choice of the materials that are best suited to specific condition of each project.
5.2 These shall be observed as the general design principles for road pavement and subgrade that defines
their maximum load carrying capacities.
5.3 The structure of a traditional flexible road pavement may be represented by a section with layers as
shown in Figures 1 and 2a. For low traffic roads layers could be less in number.
17
4.2 Để thiết kế cấu tạo và tính toán chiều dày các lớp áo đường mềm cần phải tổ chức điều tra, khảo sát, thí nghiệm để thu thập và xác định các số liệu sau:
− Quy mô giao thông hiện tại và dự báo lượng xe trong tương lai trong suốt thời hạn phục vụ và thời hạn phân tích của kết cấu áo đường (xem Phụ lục B);
− Xác định các thông số tính toán đối với đất nền đường (xem Phụ lục C và D);
− Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng các lớp của kết cấu áo đường (xem Phụ lục E);
− Các điều kiện địa chất, thủy văn, khí hậu, điều kiện gây ẩm kết cấu áo đường;
− Chất lượng phục vụ của các kết cấu áo đường ở các dự án kết cấu áo đường tương tự trong các điều kiện môi trường tương tự ở trong cùng một vùng;
− Các số liệu dùng trong phân tích kinh tế và so sánh các phương án kết cấu áo đường dựa vào “chi phí chu kỳ tuổi thọ” gồm chi phí ban đầu, chi phí duy tu bảo dưỡng và chi phí khôi phục trong suốt chu kỳ tuổi thọ đã được lựa chọn (xem Điều 9).
5 Thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường mềm
5.1 Thiết kế cấu tạo áo đường mềm là nhằm xác định hợp lý việc bố trí các lớp mặt, lớp móng trên, lớp móng dưới và lựa chọn các lớp vật liệu sao cho phù hợp nhất với đặc điểm chịu lực và với các điều kiện cụ thể của mỗi dự án.
5.2 Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền và áo đường, tạo điều kiện thuận lợi để nền đất cùng tham gia chịu lực với áo đường đến mức tối đa.
5.3 Cấu tạo kết cấu ao đường mềm truyền thống thong thường co mặt cắt vaà những lớp sau (Hình 1 vaà
2.a). Đối với áo đường co it xe chạy co thể chỉ gồm it lớp hơn
18
Figure 1 5.4 Structure of the flexible having an asphalt concrete surfacing course:
In addition to the traditional structure of the flexible pavement that consists of the asphalt concrete course, the graded aggregate base and the aggregate subbase (see Figure 2a), there are several possible asphalt pavement layered systems.
The traditional flexible pavement may be used only for pavement structure for low traffic flows, when ESAL’s < 5,000,000.
Asphalt layered system “Deep Strength” having several thick asphalt concrete layers (included polymer modified asphalt concrete layer or SMA layer(Stone Matrix Asphalt) laid on the graded aggregate base (see Figure 2b), as well as asphalt pavement type “Semi Rigid” having some asphalt concrete layers laid on the cement treated graded aggregate base (see Figure 2c) or the asphalt pavement type having some asphalt concrete layers laid on the asphalt treated aggregate base (see Figure 2d) may be often used for pavement stucture for high traffic flows with many heavy vehicles, when ESAL’s > 5,000,000.
The asphalt pavement structure having some asphalt concrete layers laid on the cold recycling course with emulsion, foam bitum or cement, or on the hot recycling course is an effective method for rehabilitation, strengtning for the damaged flexible pavement (see Figure 2e).
19
Hình 1- Mặt cắt của áo đường
5.4 Cấu tạo kết cấu áo đường mềm có lớp mặt bằng bê tông nhựa:
Ngoài loại áo đường mềm truyền thống gồm một lớp bê tông nhựa rải lên trên một lớp móng trên bằng cấp phối đá dăm, và dưới là lớp móng dưới bằng cấp phối đá, hoặc cấp phối thiên nhiên (Hình 2a), còn có nhiều loại cấu tạo khác.
Kiểu kết cấu áo đường mềm truyền thống chỉ nên dùng cho mặt đường khi không có nhiều xe tải nặng và khi tổng số trục xe quy đổi về trục đơn tương đương 80 kN trên một làn xe (ESAL’s) dưới 5.000.000.
Kiểu kết cấu áo đường mềm có nhiều lớp bê tông nhựa dày rải trên các lớp móng cấp phối đá dăm, trong đó có thể có lớp bê tông nhựa polime hoặc lớp SMA (Stone Matrix Asphalt) ở Hình 2b, cũng như kiểu kết cấu áo đường nửa cứng (semi – rigid) gồm các lớp bê tông nhựa rải trên lớp móng cấp phối đá gia cố xi măng ở Hình 2c, và kiểu kết cấu áo đường mềm gồm các lớp bê tông nhựa rải trên móng đá gia cố bitum (ATB – Asphalt Treated Base) ở Hình 2d thường được dùng khi ESAL’s > 5.000.000 và nhất là khi có nhiều xe tải nặng.
Kiểu kết cấu áo đường mềm gồm một hoặc hai lớp bê tông nhựa rải lên trên lớp vật liệu tái sinh từ các lớp phía trên của áo đường cũ được cào xới sâu và trộn với chất liên kết như nhũ tương bitum, bitum bọt, xi măng…theo phương pháp nguội (hoặc rải trên lớp vật liệu tái sinh theo phương pháp nóng) ở Hình 2e được dùng có hiệu quả khi cần gia cường áo đường mềm cũ đã bị hư hỏng và không đủ cường độ.
20
Figure 2- Possible Flexible Pavement Structures
21
Hình 2- Các kiểu cấu tạo của áo đường mềm
22
5.5 Structure of the Surfacing
5.5.1 The Specification requires that the surfacing in the structure of flexible pavement shall be asphalt concrete, or at least asphalt coated(surface treatment).
Design specifications for the structural types of low traffic pavement with aggregate surfacing courses are provided in section 8.
5.5.2 The construction of the different types of asphalt concrete surfacing courses and their quality shall conform to current Specification for Construction and Acceptance of Asphalt Concrete Pavement.
5.5.3 Asphalt concrete pavement may consist of 1 or 2 courses, which are defined as the wearing concrete course and binder course. The maximum effectively compacted thickness of each course shall not exceed 8 cm, while their minimum thickness are provided in Table 4.
5.5.4 The wearing concrete course may be Hot mix asphalt, Cold mix asphalt, Polimer modified concrete asphalt, Stone Matrix Asphalt (SMA).
5.5.5 The thickness of a surface treatment (for protection against water absorption, abrasive course, increase skid resistance) is negligible in the calculation of Pavement Structure Number.
5.5.6 Asphalt Prime coat and Tack coat
- Asphalt Tack coat (liquid asphalt or asphalt emulsion) is used to insure a bond between the surface being paved and the overlying course (see TCVN 8819 : 2011 and 22TCN 356-2006).
- Asphalt Prime coat (liquid asphalt or asphalt emulsion) is used to prepare an untreated base for an asphalt surfacing course (seeTCVN 8819 : 2011).
5.6 Structure of Base and Subbase
5.6.1 The base course of the flexible pavement structure is usually constructed from mineral material of high quality, either stabilized or non-stabilized with organic or inorganic binders, the Subbase shall be built with less expensive available local material and lime/cement-stabilized, if the material does not meet project requirements.
5.6.2 When their thickness exceeds the effectively compacted size, then they shall be compacted in two or some layers. The effectively compacted thickness and the minimum thickness of each layer are given in Table 1 and Table 2 for various materials.
5.6.3 Quality and technology of construction of base and subbase courses of different materials shall conform to the relevant specifications for construction and acceptance as given in Table 1 and Table 2.
The minimum requirements for base course Resilient Modulus shall be 200 MPa ( equivalent to CBR≥ 80%).
Table 1 presents a range of base layers built from different materials used in flexible pavement structure.
The minimum requirements for subbase course Resilient Modulus shall be 100 MPa ( equivalent to CBR≥ 30%).
Table 2 presents a number of subbase layers built from different materials.
23
5.5 Cấu tạo của lớp mặt
5.5.1 Các lớp mặt trong kết cấu áo đường mềm của tiêu chuẩn thiết kế này phải là lớp bêtông nhựa các loại, hoặc ít nhất là có láng nhựa (đối với các loại kết cấu áo đường ít xe chạy, có lớp mặt bằng cấp phối đá dăm được thiết kế theo Điều 8).
5.5.2 Chất lượng và công nghệ thi công các lớp mặt bằng bê tông nhựa các loại phải theo đúng quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bêtông nhựa hiện hành (TCVN 8819 : 2011 và 22 TCN 356-2006 và các Quy định hiện hành của Bộ GTVT).
5.5.3 Lớp mặt bằng bê tông nhựa có thể chỉ là 1 lớp hoặc 2 hay 3 lớp… và được gọi là bê tông nhựa lớp trên, bê tông nhựa lớp dưới. Chiều dày tối đa có hiệu quả lu lèn của mỗi lớp không quá 8 cm. Chiều dày tối thiểu lấy theo Bảng 4.
5.5.4 Lớp bê tông nhựa tầng mặt có thể là loại bê tông nhựa chặt rải nóng, rải nguội, bê tông nhựa polime, SMA (Stone Matrix Asphalt).
Lớp dưới của tầng mặt ngoài những loại nói trên, có thể dùng bê tông nhựa rỗng thoát nước, đá dăm đen, đá dăm thấm nhập nhựa, bê tông nhựa tái sinh.
5.5.5 Chiều dày của lớp láng nhựa xử lý bề mặt, hoặc lớp tạo nhám (làm nhiệm vụ bảo vệ, chống nước thấm, lớp hao mòn, tăng độ nhám) được bỏ qua khi tính chỉ số kết cấu SN của kết cấu áo đường.
5.5.6 Lớp nhựa dính bám và lớp nhựa thấm bám.
− Lớp nhựa dính bám bằng nhũ tương nhựa hoặc nhựa lỏng bảo đảm sự dính bám giữa các lớp bê tông nhựa. Loại nhựa đường và tiêu chuẩn tưới: xem ở Tiêu chuẩn Thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa nóng TCVN 8819 : 2011 và 22 TCN 356-2006.
− Lớp nhựa thấm bám dùng để tưới trên các lớp móng bằng các loại cấp phối đá không gia cố với nhựa đường, trước khi rải lớp bê tông nhựa lên trên. Tiêu chuẩn tưới và loại nhựa đường: xem TCVN 8819 : 2011.
5.6 Cấu tạo của lớp móng trên và móng dưới
5.6.1 Các lớp móng trên thường dùng trong kết cấu áo đường mềm là các lớp vật liệu khoáng có chất lượng tốt, không gia cố hoặc được gia cố với các chất liên kết vô cơ hoặc hữu cơ. Các lớp móng dưới thường dùng loại vật liệu rẻ hơn, có sẵn ở địa phương, nếu chất lượng không đạt yêu cầu kỹ thuật thì thường gia cố với vôi hoặc xi măng…
5.6.2 Khi chiều dày lớn hơn chiều dày cho phép lu lèn có hiệu quả thì phải phân ra hai hay nhiều lớp để lu lèn. Chiều dày có hiệu quả lu lèn và chiều dày tối thiểu do điều kiện thi công của mỗi lớp móng trên và móng dưới làm bằng loại vật liệu khác nhau được lấy theo Bảng 1 và Bảng 2.
5.6.3 Chất lượng và công nghệ thi công các lớp móng trên và lớp móng dưới bằng các vật liệu khác nhau phải theo đúng các quy trình thi công và nghiệm thu tương ứng hiện hành ghi ở Bảng 1 và Bảng 2.
Mô đun đàn hồi yêu cầu tối thiểu của lớp móng trên là 200 MPa (tương ứng CBR ≥ 80%).
Bảng 1 giới thiệu một số loại móng trên làm bằng các vật liệu khác nhau thường dùng trong kết cấu áo đường mềm.
Mô đun đàn hồi yêu cầu tối thiểu của lớp móng dưới là 100 MPa (tương ứng CBR ≥ 30%).
Bảng 2 giới thiệu một số loại móng dưới thường dùng làm bằng các vật liệu khác nhau.
24
Table 1 – Base Layers Used in the Flexible Pavement Structure
No Materials
1) Minimum Resilient Modulus
(MPa) Min.thickness for compaction (cm)
Max.Effectively
Compac ted Thick ness (cm)
Material and Construction
2) Minimum CBR (%)Value
Vietnam Standards
AASHTO /ASTM Standards
1 Graded Aggregate, Class I (A)
≥ 200 ≥ 80
10 15(20) TCVN 8859:2011 D2940-98
2 Water-bound Macadam ≥ 207 ≥ 100
8 10(12) - D693.84
3 Graded Aggregate, Class I (A) Cement Stabilized
≥ 4800 3) Rcompr.7days ≥ 4MPa 10 15(25) TCVN 8858:2011
4
Graded Aggregate Class II (B) Cement Stabilized (or graded Graqvel Cement Stabilized
≥ 3900 3)Rcompr.7days ≥ 2MPa 10 15(25) TCVN 8858:2011
5 Sand Cement ≥ 3900
3) Rcompr.7days ≥ 2MPa 10 15(20) 22TCN 246-1998
6 Graded Aggregate Treated Bitum
1380 4) Stability ≥ 4KN
7 10(12) -
7
Bitumen-bound Aggregate Porous Asphalt Concrete BTNR25 Porous Asphalt Concrete BTNR37,5
≥ 1380 4) Stability ≥ 4KN 8
12
10(12) TCVN 8819:2011
8 Penetration Macadam 5 8 TCVN 8809:2011
9 Lean cement concrete ≥ 5150
3) Rcompr.7days ≥ 10MPa -
NOTES: 1) Mr of material for base layers tested in conformity withí AASHTO T.292 and ASTMD4123 depending on type of materials. If there is not apparatus for determining Mr in conformity with AASHTO T-292 and ASTM D4123 then the norms given under the dash (R7days , R28days, Marshall Stability, CBR) may be used. 2) CBR values of materials tested in conformity with 22TCN 332-06; AASHTO T.193. 3) Unconfined compressive strength in conformity with TCVN 3118: 1993; ASTM.D1633 4) Marshall Stsbility in conformity with TCVN 8860-1:2011; ASTM D.1559 - 89 or AASHTO.T245 Values of maximum effectively compacted thickness given in brackets used only when there are heavy, modern rollers and with engineer’s permission..
25
Bảng 1 - Các loại móng trên thường dùng trong kết cấu áo đường mềm
Số TT Loại vật liệu
1) Môđunđàn hồi tối thiểu (MPa) Bề dày
tối thiểu khi lu
lèn (cm)
Bề dày tối đa lu lèn có
hiệu quả (cm)
Chất lượng vật liệu và công nghệ thi công theo
2) Trị số CBR tối thiểu (%)
Tiêu chuẩn Việt nam
Tiêu chuẩn AASHTO hoặc
ASTM tương ứng
1 Cấp phối đá dăm loại I (A)
≥ 200 ≥ 80
10 15(20) TCVN 8859:2011 D2940-98
2 Đá dăm nước tiêu chuẩn (Macadam)
≥ 207 ≥ 100
8 10(12) - -
3 Cấp phối đá dăm loại I (A) gia cố với xi măng
≥ 4800 3) Rnén7ngày ≥ 4MPa 10 15(25) TCVN 8858:2011
4
Cấp phối đá loại II (B ) gia cố với xi măng (hoặc cấp phối cuội sỏi gia cố với xi măng)
≥ 3900 3) Rnén7ngày ≥ 2MPa 10 15(25) TCVN 8858:2011
5 Cát gia cố xi măng ≥ 3900
3) Rnén7ngày ≥ 2MPa 10 15(20) 22TCN 246-1998
6 Cấp phối đá gia cố với nhựa bitum
1380 4) Độ ổn định ≥ 4KN
7 10(12) -
7
Đá dăm đen trộn nhựa bitum Bêtông nhựa rỗng BTNR25 Bêtông nhựa rỗng BTNR37,5
≥ 1380 4) Độ ổn định ≥ 4KN 8
8
12
10(12) TCVN 8819:2011
8 Đá dăm thấm nhập nhựa 5 8 TCVN 8809:2011
9 Bêtông nghèo ≥ 5150
3) Rnén7ngày ≥ 10MPa -
CHÚ THÍCH: 1) Mô đun đàn hồi của vật liệu làm lớp móng trên được thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO T.292-91 và ASTMD4123, .... tuỳ loại vật liệu. Khi chưa có thiết bị thí nghiệm MR theo Tiêu chuẩn AASHTO T-292 và ASTM D4123 thì tuân theo các chỉ tiêu được ghi ở phía dưới gạch ngang (R7ng , R28ng, độ ổn định Marshall, CBR). 2) Trị số CBR của vật liệu được thí nghiệm theo 22 TCN 332-06, AASHTO T.193. 3) Cường độ kháng nén nở hông tự do, theo thí nghiệm TCVN 3118:1993, AASHTO T22 4) Độ ổn định Marshall theo thí nghiệm TCVN 8860-1:2011 Các trị số trong ngoặc () của bề dày tối đa lu lèn có hiệu quả chỉ được dùng khi có đủ phương tiện lu lèn nặng và hiện đại và được kỹ sư tư vấn cho phép.
26
Table 2- Subbase Layers Usually Used in Flexible Pavement Structures
No
Materials
1) Minimum Resilient
Modulus (MPa)
Min. thickness
for compaction
(cm)
Max. Effectively Compacted Thick ness
(cm)
Material and Construction
2) Minimum CBR (%) Value
Vietnam Standards
AASHTO /ASTM
Standards
1 Graded Aggregate of Class II (B)
≥ 100 ≥ 30
10 15(20) TCVN 8859:2011 D2940-98
2 Natural Aggregate (from hills/mountains gravel aggregate, ect)
≥ 100 ≥ 30
10 15(20) TCVN 8857:2011 D693-84
3 Cement stabilized Sandy Soil
3) R7 ≥ 1.0Mpa 10 15(20) -
4 Lime Stabilized Clayey Soil R7 ≥ 0.8 MPa 10 15(20) -
5 Aggregate-type industrial Waste (continued or discontinued graded) Stabilized with Cement and/or Lime.
R7 ≥ 1.5 MPa 10 15(20) TCVN 8858:2011
6 Natural Aggregate (low quality) Stabilized with Cement and/or Lime
R7 ≥ 1.5 MPa 10 15(20) TCVN 8858:2011
NOTES:
The same as in Table1.
5.6.4 In the case where a Subgrade soil has a CBR > 12%, then the subbase may not be necessary when the traffic volume is low .
5.6.5 Whenever the normal design process results in a thin subbase layer consideration should be given to eliminating the subbase layer and designing a thicker base.
5.6.6 Width of Base Layers
Base layer width must be greater than surface layer width of at least 20 cm for each side.
Subbase layer width should be greater than base layer width of 15 cm for each side.
The permeable base/subbase layer should be laid on the full width of the subgrade and to use the measures to prevent slope erosion around outlets (see 5.9).
A drainage layer consisting of either 8 cm of asphalt treated porous base (ATPB) or 10 cm of cement treated porous base (CTPB) should be considered for placement immediately below the AC pavement, with collector system, outlets, vents (see section 5.9) in the case of pavement construction of the Highway in the regions where mean annual rainfall is high and where the basement soil is difficult free draining (a permeability < 3.5 x 10-4 m/s).
27
Bảng 2 - Các loại móng dưới thường dùng trong kết cấu áo đường mềm
Số TT
Loại vật liệu
1) Môđun đàn hồi tối thiểu (MPa)
Bề dày tối
thiểu khi lu
lèn (cm)
Bề dày tối đa lu lèn
có hiệu quả (cm)
Chất lượng vật liệu và công nghệ thi công theo
2) Trị số CBR tối thiểu (%)
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn AASHTO hoặc
ASTM tương ứng
1 Cấp phối đá dăm loại II (B) ≥ 100 ≥ 30
10 15(20) TCVN 8859:2011 D2940-98
2 Cấp phối thiên nhiên (cấp phối đồi núi, cấp phối sỏi cuội...)
≥ 100 ≥ 30
10 15(20) TCVN 8857:2011
3 Á cát gia cố xi măng 3) R7 ≥ 1,0Mpa 10 15(20) -
4 Á sét gia cố vôi R7 ≥ 0,8 MPa 10 15(20) -
5 Phế liệu công nghiệp dạng cấp phối (gián đoạn hoặc liên tục) gia cố với xi măng và/ hoặc với vôi
R7 ≥ 1,5 MPa 10 15(20) TCVN 8858:2011
6 Cấp phối thiên nhiên (có chất lượng không đạt yêu cầu) được gia cố với xi măng và/ hoặc với vôi
R7 ≥ 1,5 MPa 10 15(20) TCVN 8858:2011
CHÚ THÍCH:
Các chú thích (1), (2), (3) và các trị số trong ngoặc (...) giống như các chú thích ở Bảng1.
5.6.4 Nếu đất của lớp nền thượng có trị số CBR > 12% thì có thể không cần lớp móng dưới, khi lưu lượng xe ít.
5.6.5 Nếu kết quả thiết kế dẫn đến một lớp móng dưới quá mỏng thì cần cân nhắc để loại bỏ lớp móng dưới và thiết kế lớp móng trên dày hơn.
5.6.6 Chiều rộng các lớp móng
Lớp móng trên phải rộng hơn tầng mặt mỗi bên ít nhất là 20 cm;
Lớp móng dưới nên rộng hơn lớp móng trên mỗi bên là 15 cm;
Lớp móng kiêm chức năng thấm và thoát nước từ kết cấu áo đường, nên được rải hết toàn bộ bề rộng nền đường và có biện pháp chống hư hỏng, xói lở bên mép sát taluy nền đường (xem Điều 5.9 – Thoát nước kết cấu áo đường);
Đối với áo đường mềm cấp cao, ở những vùng mưa nhiều, và nơi đất nền khó thoát nước tự do (khả năng thấm nước của đất rời nhỏ hơn 3,5 x 10-4 m/s) nên xem xét để rải ngay bên dưới tầng mặt bê tông nhựa một lớp móng thấm được nước bằng hỗn hợp đá nhựa rỗng (ATPB) dày khoảng 8 cm, hoặc bằng hỗn hợp đá - Xi măng rỗng (CTPB) dày khoảng 10 cm, cùng với hệ thống thu nước, cửa thoát nước, lỗ thoát nước (xem Điều 5.9 Thoát nước kết cấu áo đường)
28
Strutural layer coefficients a2 of ATPB /CTPB are the same for ATB/CTB.
5.7 Subgrade Structure *) and its requirements
5.7.1 The top layer of embankment, 30 cm thick (if the full thickness of Pavement ≥ 60 cm ) and 50 cm (if the full thickness of Pavement < 60 cm), shall be compacted to reach 0.98 standard compaction according to 22TCN 333-06; AASHTO T99-90.
In case of cut or zero subgrade (no embankment/no cut), the top layer shall be 30 cm and compacted to the above mentioned compaction and not depend on total thickness of the pavement.
5.7.2 The elevation of bottom of pavement shall be higher than estimated ground water elevation (or permanent stagnant elevation) as specified in “ Road-Design Standards” (TCVN 4054 : 2005 and TCVN 5729 :2012).
5.7.3 In case of poor subgrade soil (low water stability, high expansion rate or low bering capacity( CBR < 6%), or very incoherent) one must either replace the subgrade top layer with a thickness not less than that specified in 5.7.1 with selected suitable soil or improve the characteristics of this subgrade soil through stabilisation with the relevant admixtures/chemicals.
This replaced/improved top layer of subgrade shall be compacted to reach k ≥ 1.0 standard compaction according to 22 TCN 333-06; AASHTO T99-90, or to reach 0.98 modified compaction according to AASHTO T180 (and CBR ≥ 10%), and shoull be placed on the full width of embankment.
5.7.4 The requirements on the subgrade and the embankment of the flexible pavement shall be in accordance with section 7 of TCVN 4054 : 2005 and with TCVN 5729 :2012.
5.8 Shoulder and Median Structural Sections
5.8.1 The dimensions of shoulder, median, strengthened shoulder and safety barier shall be according to the provisions in TCVN 4054 : 2005 and TCVN 5729 : 2012.
5.8.2 The cross slope of strengthened shoulder shall be at the same slope as of the road way (depending on surfacing materials), while the cross slope of soft shoulder shall be 6%.
5.8.3 Thickness of structural layers of shoulder shall be designed in conformity with section 6.5 herein.
5.9 Pavement Structural Section Drainage
5.9.1 The structure, shape, and dimensions of elements of pavement structural section and subgrade shall facilitate rapid drainage of surface water, limit or prevent ground water inflow to the bottom of pavement structural section, and prevent the infiltration of still water into the materials of pavement structural sections.The measures to resolve and prevent these are provided in TCVN 4054 : 2005 and TCVN 5729 : 2012. The rest of section 5.9 relates to
29
Hệ số lớp a2 của hai loại này lấy bằng hệ số lớp của lớp móng trên bằng đá dăm đen (ATB)/lớp móng trên bằng đá gia cố xi măng.
5.7 Cấu tạo lớp trên cùng của nền đường 1) và yêu cầu của nền đất
5.7.1 Lớp đất trên cùng của nền đường đắp dày 30 cm (nếu chiều dày toàn bộ áo đường là ≥ 60 cm) và dày 50 cm ( nếu chiều dày toàn bộ áo đường là <60 cm) phải được đầm nén đến độ chặt k ≥ 0,98 đối với đường cấp I đến cấp IV , và k=1,0 độ đầm nén tiêu chuẩn đối với đường cao tốc, theo 22TCN 333-06, tương ứng với AASHTO T99-90. Đối với nền đào và nền không đào không đắp thì chiều dày của lớp đất trên cùng là 30 cm phải được đầm nén đến độ chặt nói trên, không phụ thuộc vào chiều dày toàn bộ áo đường.
5.7.2 Cao độ của đáy áo đường phải cao hơn mực nước ngầm tính toán (hay mực nước đọng thường xuyên) một độ cao quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế đường (TCVN 4054 : 2005 và TCVN 5729 :2012).
5.7.3 Trường hợp đất nền đường quá xấu (đất kém ổn định nước, có hệ số trương nở lớn, sức chịu kém: CBR < 6%, hoặc đất quá rời rạc ) thì phải thay lớp đất trên cùng của nền ở bề dày tối thiểu quy định ở 5.7.1 bằng loại đất chọn lọc thích hợp hoặc gia cố lớp đất xấu này bằng các chất phụ gia, các hoá chất thích hợp để cải thiện chất lượng của lớp đất trên cùng của nền đường.
Lớp đất trên cùng được thay thế hoặc được cải thiện này phải được đầm nén đến độ chặt k ≥ 1,0 độ đầm nén tiêu chuẩn (22 TCN 333-06; AASHTO T99-90), hoặc k ≥ 0,98 độ đầm nén cải tiến (AASHTO T180), trị số CBR ≥ 10%, và nên rải cả chiều rộng nền đường.
5.7.4 Các yêu cầu về nền đất của áo đường mềm cần tuân theo Điều 7 của TCVN 4054 : 2005 và TCVN 5729 :2012.
5.8 Cấu tạo lề đường, dải phân cách
5.8.1 Kích thước lề đường và giải phân cách, kích thước phần lề gia cố, phần giải an toàn được lấy theo các
quy định của (TCVN 4054 : 2005 và TCVN 5729 :2012).
5.8.2 Độ dốc ngang của phần lề gia cố lấy theo độ dốc ngang của phần xe chạy (tuỳ theo vật liệu lớp mặt),
độ dốc ngang của phần lề đất lấy bằng 6%.
5.8.3 Chiều dày của kết cấu lề đường được thiết kế theo Điều 6.5 của tiêu chuẩn này.
5.9 Thoát nước kết cấu áo đường
5.9.1 Cấu tạo, hình dáng, kích thước của các bộ phận của kết cấu áo đường và nền đường phải thuận lợi cho nước mặt thoát nhanh; nước ngầm, nước mao dẫn bị hạn chế hoặc bị ngăn chặn không cho tác dụng trực tiếp đến đáy kết cấu áo đường; nước đọng hai bên chân ta luy đường không thấm vào các lớp vật liệu của kết cấu áo đường. Những biện pháp để giải quyết vấn đề này được quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế đường (TCVN 4054 : 2005 và TCVN 5729 :2012). Phần còn lại của Điều 5.9 là thiết kế
1) Còn gọi là lớp nền thượng (Subgrade)
30
the drainage system design of flexible pavement structural section that is required to drain surface water that enters into the structural section.
5.9.2 Drainage system design of pavement structural section relates to drain the water that enters into pavement through cracks that may saturate and soften the underlying subbase or/and subgrade.
5.9.3 The consideration of the need for subsurface drainage should be based on a cost/benefit analysis in that the benefit (extended life, reduced maintenance) should be greater than the added cost of installing and maintaining such systems.
5.9.4 First, in determining the need for subdrainage the following basic problems should be considered, that can help guide the decision making process:
What is the anticipated heavy traffic level;
Are climatic conditions such that significant water could infiltrate the pavementand keep it saturated for long periods;
Does the natural subgrade allow free vertical drainage or does it have high amount of plastic fines that inhibit flow;
Are the pavement materials susceptible to moisture-related damage;
Are there any features in the pavement design that could alleviate some moisture-related problems;
Is a subsurface drainage system the most effective method of minimizing moisture-related distress in the pavement;
Will the subsurface drainage system be maintained periodically.
5.9.5 In the absence of data to perform such an cost/benefit analysis the practical approach oulined in Table 3 may be used for design solution of the subdrainage.
Table 3 – Assessement for design solution of the subdrainage .
Sum of trucks,bus-15 year design lane. > 10 million Between 2 million and 10
million < 2 million
Subgrade permeability k . m/day < 3 3 to 30 > 30 < 3 3 to 30 > 30 < 3 3 to 30 > 30
Selected solution. C C X C X X X KC KC
LEGEND: C – Subdrainage is recommended X – Providing subdrainage is feasible but additional factors need to be considered (see 5.9.4) KC – Subsurface drainage is not required
5.9.6 Many types of subsurface drainage system for asphat concrete pavement have been developed and are used in other countries, some of these are presented in Appendix L. The consultant engineer shall decide which system should be used.
31
hệ thống thoát nước kết cấu áo đường mềm nhằm thoát hết nước mặt đã thấm vào kết cấu áo đường.
5.9.2 Thiết kế hệ thống thoát nước kết cấu áo đường nhằm thoát lượng nước thấm theo các kẽ nứt của lớp
mặt đường, có thể làm bão hòa và làm mềm lớp móng dưới hoặc cả lớp nền thượng.
5.9.3 Việc xem xét sự cần thiết thiết kế hệ thống thoát nước kết cấu áo đường phải căn cứ vào việc phân
tích chi phí/lợi ích, trong đó lợi ích là kéo dài tuổi thọ áo đường, giảm thiểu công việc bảo dưỡng, sửa chữa
áo đường, có lớn hơn chi phí tăng thêm do xây dựng và bảo trì hệ thống thoát nước ấy không.
5.9.4 Trước tiên nên tìm hiểu các vấn đề sau để quyết định việc thiết kế thoát nước kết cấu áo đường:
Lưu lượng xe tải và xe bus lớn đến mức độ nào;
Điều kiện thời tiết liệu có thể làm cho nước thấm vào trong kết cấu áo đường và làm bão hòa các lớp này
trong một thời gian dài không;
Đất nền đường, nhất là đất nền thượng có khả năng để nước thấm và thoát thẳng đứng xuống sâu, hay đất
nền có nhiều thành phần hạt sét mịn làm cản trở dòng nước chảy;
Liệu trong các lớp của áo đường có những vật liệu dễ bị nước làm hư hỏng;
Liệu có biện pháp nào khác trong khi thiết kế có thể làm giảm thiểu vấn đề liên quan đến tác dụng xấu của
nước;
Có phải việc thiết kế thoát nước kết cấu áo đường là biện pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu các hư hỏng kết
cấu áo đường mềm do nước;
Liệu sau này công việc bảo trì định kỳ hệ thống thoát nước này có được tiến hành thuận lợi không.
5.9.5 Nếu không đủ dữ liệu để phân tích chi phí/lợi ích như đã nói ở 5.9.3, có thể tham khảo hướng dẫn ở
Bảng 3 để chọn giải pháp thiết kế thoát nước kết cấu áo đường mềm
Bảng 3 - Đánh giá để chọn giải pháp thiết kế thoát nước kết cấu áo đường mềm
Tổng số xe tải, xe bus trong 15 năm trên 1 làn xe > 10 triệu (2 đến 10) triệu < 2 triệu
Hệ số thấm k của đất nền thượng m/ngày đêm < 3 3 đến 30 > 30 < 3 3 đến 30 > 30 < 3 3 đến 30 > 30
Giải pháp chọn C C X C X X X KC KC
CHÚ THÍCH: C – Cần thiết kế X – Có thể thiết kế nhưng cần xem xét thêm như ở Điều 5.9.4 KC – Không cần thiết kế k- Hệ số thấm xác định theo ASTM D2434
5.9.6 Có rất nhiều kiểu cấu tạo thoát nước dưới mặt đường bê tông nhựa. Ở Phụ lục L có giới thiệu một số kiểu cấu tạo đã được dùng ở các nước. Dùng kiểu nào là do Kỹ sư tư vấn quyết định.
32
5.9.7 The dimensions of the elements of Subdrainage system(see App. L) shall be determined in accordance with hydraulic design. The hydraulic design of subsurface drainage is basically a four –step process presented below:
5.9.7.1 Step 1- Determine pavement discharge rate, qd that the subdrainage system must to drain.
a) For asphalt concrete pavement with impermeable(nonerodible) bases, discharge rate qd can be computed by the equation (1).
qd = qixW; m3/day/m (1)
where:
qd: design pavement discharge rate that the subdrainage system must to drain, m3/day/m;.
qi: design pavement infiltration rate (water infiltrates through cracks, joints), m3/day/m2;
W: width of impermeable base, m;
qi . can be computed by the equation (2)
+= +cis
N 1 1q Iw C
; m3/day/m2 (2)
where:
Ic: crack infiltration rate, m3/day/m2 of pavement surface; typically 0.223 m3/day/m2 ;
N: number of lanes;
W: pavement width, m;
Cs: traverse crack spacing, m, typically 5 m to 20 m for Asphalt concrete pavement ( selection of the value of Cs based on investigation on the existing AC pavement been in the similar traffic and climate conditions. In case where no data available, averaged value Cs =13 m may be used )..
b) For pavements with permeable base, discharge rate qd can be computed by the equation (3).
qd = 24xWxHxNexUd
1t
; m3/day/m (3)
where:
qd: design pavement discharge rate, m3/day/m;
W: width of permeable base, m;.
H: base thickness, m;
Ne: effective porosity of the permeable base, in decimal.
Ne= NR x Tn,
NR: porosity of the permeable base , in decimal, can be computed by the following formula:
NR= [1-(ᵞd/9.81Gb)] ,
33
5.9.7 Các bộ phận của hệ thống thoát nước đã giới thiệu ở Phụ lục L sẽ được xác định kích thước cụ thể theo các tính toán thủy lực dưới đây. Để tính toán thủy lực cho các bộ phận của hệ thống cấu tạo thoát nước dưới mép mặt đường bê tông nhựa cần tiến hành lần lượt theo 4 phần sau đây:
5.9.7.1 Phần 1 - Xác định lưu lượng nước qd mà hệ thống cấu tạo thoát nước dưới mặt đường bê tông nhựa cần thoát hết.
a) Đối với mặt đường bê tông nhựa nằm trên lớp móng không thấm nước, qd được tính theo công thức (1)
qd = qi W; m3/ngày/m (1)
trong đó:
qd: lưu lượng thiết kế mà hệ thống cấu tạo thoát nước dưới mặt đường bê tông nhựa cần thoát hết, m3/ngày/m;
qi: lưu lượng nước thấm xuống mặt đường bê tông nhựa qua các, đường nứt, các khe nối m3/ngày/m2;
W: chiều rộng của lớp móng không thấm nước, m.
qi được tính theo công thức (2)
+= +cis
N 1 1q Iw C
; m3/ngày/m2 (2)
trong đó:
Ic: lưu lượng nước thấm qua các đường nứt, các khe nối của mặt đường bê tông nhựa, m3/ngày/m2; Ic quy định lấy bằng 0,223 m3/ngày/m2;
N: Số làn xe;
W: chiều rộng mặt đường, m;
Cs: khoảng cách các đường nứt, m; đối với mặt đường bê tông nhựa Cs lấy bằng 5 m đến 20 m (theo các khảo sát thực tế trên mặt đường bê tông nhựa đã có trong các điều kiện lưu lượng xe, khí hậu, tương tự mà chọn trị số Cs; nếu không có điều kiện như thế thì cho phép lấy trị số trung bình Cs bằng 13 m) .
b) Đối với mặt đường bê tông nhựa nằm trên lớp móng thấm được nước qd được tính theo công thức (3)
qd = 24 W H Ne U d
1t
; m3/ngày/m (3)
trong đó:
qd: lưu lượng thiết kế mà hệ thống cấu tạo thoát nước dưới mặt đường bê tông nhựa cần thoát hết, m3/ngày/m;
W: chiều rộng của lớp móng thấm được nước, m;
H: chiều dày lớp móng thấm được nước, m;
Ne: độ rỗng hửu hiệu của lớp móng thoát được nước, số thập phân:
Ne= NR x Tn,
NR: độ rỗng của lớp móng thoát được nước, số thập phân, tính theo công thức sau:
NR= [1-(ᵞd/9,81Gb)] ,
34
ᵞd: unit weight for permeable base material, kN/m3; typically is 15.5 kN/m3 to 19.0 kN/m3 ;
Gb: bulk specific gravity for permeable base material is 2.65 to 2.70
Tn: the water loss coefficient for a permeable base due to the absorption of fines < 0.075 mm present in the base (e.g filler, silt, clay). For graded aggregate with 0 percent fines Tn is equal to 0.80; with 2.5 percent fines Tn=0.70; with 5 percent fines Tn=0.60; with 10 percent fines Tn= 0.40;
U: percent drained, in decimal (U=0.5 is used most often for AC Pavement);
td: time to drain, h (td = 2h is defined for Freeway and Highway).
5.9.7.2 Step 2- Determine edgedrain flow capacity Q:
a) For longitudinal pipe edgdrain placed in the trench. The flow capacity of pipes can be determined by the equation (4).
−×= × ×
8 133 20,2693 10Q D Sn ; m3/day (4)
where: Q: longitudinal pipe capacity, m3/day;
n: Manning’s roughness coefficient, for smooth pipes n=0.012, for corrugated pipes n=0.024;.
D: pipe diameter, mm;
S: longitudinal slope, m/m.
b) For prefabricated geocomposite edgdrains (PGED), the flow capacity is given by the equation (5), (see Figure 3).
−= × × +
12
1 2D DQ C D' SL'
; m3/day/m (5)
where: Q: the flow capacity of PGED, m3/day;
C: manufacturer supplied PGED flow factor, m3/day/mm; (typical range = 0,5 to 2.5 depending of manufacturer);
D’: average depth of flow, mm;
+= 1 2D DD'
2; mm
D1: depth of flow zone at upstream end of PGED, m;.
D2: depth of flow zone at down stream end of PGED, m;
S: longitudinal slope of trench bottom, m/m;
L’: outlet spacing, m.
35
ᵞd: trọng lượng thể tích của vật liệu lớp móng thoát được nước, kN/m3; thông thường bằng 15,5 kN/m3 đến 19,0 kN/m3
Gb: tỉ trọng khối của vật liệu lớp móng thoát được nước; thông thường bằng 2,65 đến 2,70
Tn: hệ số tổn thất của nước do các hạt mịn < 0,075mm hấp phụ (như bột đá,bụi, sét); đối với cấp phối đá khi hàm lượng hạt mịn = 0% thì Tn=0,80; khi hàm lượng hạt mịn=2,5% Tn=0,70; khi hàm lượng hạt mịn=5% Tn=0,60; khi hàm lượng hạt mịn=10% Tn= 0,40;
U: Phần trăm lượng nước thoát được, tính bằng phần trăm theo số thập phân (đối với thiết kế mặt đường bê tông nhựa quy định U = 0,50);
td: thời gian quy định để thoát lượng nước nói trên, h (đối với đường cao tốc, đường cấp cao, quy định td = 2h).
5.9.7.2 Phần 2 - Xác định khả năng thoát nước Q của các bộ phận của cấu tạo thoát nước:
a) Đối với cấu tạo thoát nước có ống thoát nước dọc đặt ở hào. Khả năng thoát nước Q của ống thoát nước dọc được xác định theo công thức (4)
−×= × ×
8 133 20,2693 10Q D Sn ; m3/ngày (4)
trong đó: Q: khả năng thoát nước của ống thoát nước dọc, m3/ngày;
n: hệ số nhám Manning, lấy bằng 0,012 khi ống trơn, bằng 0,024 khi ống có gợn sóng;
D: đường kính ống, mm;
S: dốc dọc đặt ống, m/m.
b) Đối với hệ thống cấu tạo thoát nước dùng cấu tạo tổ hợp thấm nước bằng vải địa kỹ thuật chế tạo sẵn (PGED); khả năng thoát nước của PGED tính theo công thức (5); xem Hình 3.
−= × × +
12
1 2D DQ C D' SL'
; m3/ngày/m (5)
trong đó: Q: khả năng thoát nước PGED, m3/ngày;
C: thông số dòng thấm của PGED do hãng sản xuất cung cấp, m3/ngày/mm; thông số này thay đổi từ 0,5 m3/ngày/mm đến 2,5 m3/ngày/mm tùy theo hãng sản xuất;
D’: độ sâu trung bình của dòng thấm, mm;
+= 1 2D DD'
2; mm
D1: độ sâu của dòng thấm tại điểm đầu của đoạn PGED, m;
D2: độ sâu của dòng thấm tại cửa ra, lấy bằng đường kính của ống ngang tại cửa ra, m;
S: độ dốc đáy hào m/m;
L’: khoảng cách cửa ra (cửa thoát nước),m.
36
Figure 3- Schematic diagram for computing flow of PGED
5.9.7.3 Step 3 - Determine outlet spacing L’:
Once qd and Q have been determined, L’ can be determined from the equation (6)
≤d
QL'q
; m (6)
5.9.7.4 Step 4 – Determine the trench width WT
The edgedrain trench must be wide enough to place the longitudinal pipe drain and the permeable backfill material. The width needed for the installation of the pipe drain is usualy more adequate to meet the hydraulic requirement. The following equation (7) can be used to ensure that the trench width is adequate to meet the hydraulic requirement:
=TdqW 1000
k; m (7)
where:
37
Hình 3- Sơ đồ để tính toán dòng thấm của cấu tạo PGED
5.9.7.3 Phần 3: Xác định khoảng cách cửa ra L’:
Khi đã xác định được qd và Q, L’ được tính theo công thức (6)
≤d
QL'q
; m (6)
5.9.7.4 Phần 4: Xác định chiều rộng của hào WT trong đó đặt ống dọc thoát nước
Chiều rộng của hào phải đủ để đặt ống dọc thoát nước và đủ rộng để lấp vật liệu thoát nước, thông thường chiều rộng theo yêu cầu này lớn hơn chiều rộng do yêu cầu trong tính toán thủy lực. Công thức (7) dưới đây dùng để kiểm tra chiều rộng của hào theo yêu cầu tính toán thủy lực:
=TdqW 1000
k; m (7)
trong đó:
38
WT: requirement minimum trench width, m;
qd: pavement discharge rate, m3/day/m;
k: permeability coefficient of the backfill material, m/day.
5.9.8 The coefficient of drainage, mi, is use to adjust the thickness of the various base layers and depends on the impact of water on the pavement structural section and the preventative measures used in the design of the base layers, (see 6.4.9).
6 Flexible Pavement Design for New Construction-Calculation of Structural Number (SN) and Thickness of Structural Layers (D).
6.1 Having designed the pavement structural section, the next task is to calculate the Structural Number (SN) and the thickness of each pavement strutural section’s layers. This is to ensure that the strength, life cycle and quality of operation of the road will carry the total forecasted traffic volume during the design period of the projected facility.
6.2 AASHTO’s methodology of flexible pavement design considers the present serviceability index (PSI) of the pavement as a characteristic parameter upon which the design shall be based.
6.3 The basic design equation used for flexible pavement in this Specification is drawn from the results of testing different flexible pavement structural sections conducted by AASHTO.
6.3.1 The equation for determining SN has the original form as follows (measuring units of MR in psi):
log10W18 = ( )
( )
10
R o 10 10 R
5.19
PSIlog
4.2 1.5Z S 9.36 log SN 1 0.2 2.32 log M 8.071094
0.40SN 1
∆−× + × + − + + × −
++
; (8)
When calculating MR in MPa, according to the measures system SI the equation (9) shall be used:
log10W80 = ( )
( )
10
R o 10 10 R
5,19
PSIlog
4,2 1,5Z S 9,36 log SN 1 0,2 2,32 log M 3,061094
0,40SN 1
∆−× + × + − + + × −
++
; (9)
where:
SN - structural number of flexible pavement;
W80 - total Equivalent Single Axle Loads during performance period (design period);
R - reliability, considering that all input data are mean values, %;
ZR - standard distributed deviation corresponding to Reliability,R, (see Table 9);
So - overall standard deviation;
MR - effective resilient modulus of roadbed soil, psi in equation (8), MPa in equation (9);
∆PSI - design serviceability loss:
39
WT: chiều rộng yêu cầu tối thiểu của hào, mm;
qd: lưu lượng nước cần thoát của kết cấu áo đường, m3/ngày/m;
k: hệ số thấm của vật liệu lấp hào, m/ngày.
5.9.8 Tuỳ theo mức độ tác động của nước đến kết cấu áo đường và các biện pháp ngăn chặn đã sử dụng mà trong tính toán chiều dày các lớp móng cần đưa vào một hệ số điều kiện thoát nước mi để điều chỉnh chiều dày của các lớp móng (xem 6.4.9).
6 Thiết kế kết cấu áo đường mềm được xây dựng mới- Tính toán xác định chỉ số kết cấu (SN) và chiều dày các lớp (Di) .
6.1 Sau khi thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường, nhiệm vụ tiếp theo là tính toán để xác định chỉ số kết cấu (SN) và chiều dày từng lớp (Di) của kết cấu áo đường, nhằm bảo đảm mặt đường đủ cường độ, độ bền và chất lượng khai thác, có thể chịu được tổng lượng xe cộ dự báo trong suốt thời hạn thiết kế của dự án.
6.2 Phương pháp thiết kế áo đường mềm của AASHTO lấy “chỉ số khả năng phục vụ (PSI)” của kết cấu áo đường làm thông số đặc tính mà thiết kế phải dựa vào.
6.3 Phương trình thiết kế cơ bản sử dụng cho áo đường mềm trong tiêu chuẩn này là rút ra từ các kết quả thử nghiệm các kết cấu áo đường mềm của AASHTO.
6.3.1 Phương trình để xác định SN có nguyên dạng sau (với đơn vị đo của MR là psi)
log10W18 = ( )
( )
∆−× + × + − + + × −
++
10
R o 10 10 R
5.19
PSIlog
4.2 1.5Z S 9.36 log SN 1 0.2 2.32 log M 8.071094
0.40SN 1
; (8)
Khi dùng đơn vị đo MR là MPa (theo hệ thống đo lường SI) thì phương trình trên viết thành:
log10W80 = ( )
( )
10
R o 10 10 R
5,19
PSIlog
4,2 1,5Z S 9,36 log SN 1 0,2 2,32 log M 3,061094
0,40SN 1
∆−× + × + − + + × −
++
; (9)
trong đó:
SN - chỉ số kết cấu áo đường mềm;
W80 - tổng số lần tác dụng của tải trọng trục đơn tương đương 80 KN (18 Kíp) trong cả thờ hạn phục vụ (thời hạn thiết kế);
R - độ tin cậy, với giả thiết mọi số liệu đầu vào đều mang giá trị trung bình; %;
ZR - độ lệch trung bình tiêu chuẩn tương ứng với độ tin cậy R (Bảng 9);
So - độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ;
MR - mô đun đàn hồi có hiệu của vật liệu (đất) nền đường, psi trong phương trình (8); MPa trong phương trình (9);
∆PSI - độ tổn thất tính toán khả năng phục vụ
40
∆PSI = po - pt ; (10)
po - initial serviceability;
pt - terminal serviceability.
6.3.2 The equation for determining thickness of layers has the folowing form:
2,54 SN = a1D1 + m2a2D2 + m3a3D3 ; (11)
where:
a1, a2, a3 - layer coefficient of surface, base and subbase courses (see Figures 7 to 11);
m2, m3 - coefficient of drainage conditions affecting strength of base and subbase layers (see Table 13);
D1, D2, D3 - thickness of surface, base and subbase layers, cm.
6.3.3 The values of structural number, SN, may be determined by using the nomograph (see Figure 4) when input parameters are already identified (see Figure 4 for calculation example, where procedures follow the arrows in the nomograph).
6.3.4 The values of SN and pavement thicknesses may be calculated by the computer programs(in Appendix G one of some computer programs has been presented- file AASHTO.xls).
In Appendix F many examples for flexible pavement calculation have been provided.
6.3.5 There is no single solution for the equation of the structural number SN ( equation 11 in 6.3.2), but a set giving different thickness for layers satisfy the equation. When selecting suitable values of layer thicknesses, consideration shall be given to the structural conditions and the cost-effectiveness of construction and maintenance to avoid an unreasonable pavement structure.
6.3.6 To protect against failure,fissure, ect., the minimum thickness of asphalt concrete layers in pavement surface, and the minimum thickness of bases of granular materials shall not be less than the values provided in Table 4, which depend on the overall design ESAL value W80.
41
∆PSI = po - pt ; (10)
po - khả năng phục vụ ban đầu;
pt - khả năng phục vụ cuối thời hạn thiết kế.
6.3.2 Phương trình để xác định chiều dày các lớp có dạng sau:
2,54 SN = a1D1 + m2a2D2 + m3a3D3 ; (11)
trong đó:
a1, a2, a3 - hệ số lớp của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới (Hình 7đến 11) và các công thức ở điều 6.4.8;
m2, m3 - hệ số điều kiện thoát nước ảnh hưởng đến cường độ của lớp móng trên, lớp móng dưới (Bảng13);
D1, D2, D3 - chiều dày tính bằng cm của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới.
6.3.3 Có thể dùng toán đồ (Hình 4) để xác định trị số của chỉ số kết cấu SN khi đã biết các thông số đầu vào (xem ví dụ tính toán ở Hình 4. Trình tự tiến hành theo các mũi tên trên toán đồ).
6.3.4 Có thể dùng chương trình tính toán SN và chiều dày áo đường trên máy tính PC (phụ lục G - giới thiệu một trong số các chương trình, mang tên file là AASHTO.xls).
Xem các ví dụ tính toán ở phụ lục F.
6.3.5 Phương trình chỉ số kết cấu SN (phương trình(11) trong 6.3.2) không phải chỉ có một lời giải duy nhất mà còn có nhiều tổ hợp các chiều dày của các lớp thoả mãn phương trình. Khi chọn lựa trị số thích hợp của chiều dày các lớp cần xem xét về điều kiện cấu tạo, giá thành của việc thi công và bảo dưỡng để loại trừ khả năng đưa ra một kết cấu áo đường không hợp lý.
6.3.6 Để tránh hư hỏng, nứt vỡ, chiều dày tối thiểu của các lớp bêtông nhựa thuộc lớp mặt, chiều dày tối thiểu của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt không được nhỏ hơn trị số quy định ở Bảng 4, tuỳ theo tổng số trục xe đơn tương đương thiết kế W80.
42
Figure 4- Design chart for Flexible pavements based on using mean values for each input
43
Hình 4- Toán đồ thiết kế áo đường mềm trên cơ sở dùng trị số trung bình ở đầu vào
44
Table 4- Minimum Thickness of Flexible Pavement Layers depend on the ESAL’s
Total design equivalent single Axle Loads (ESAL’s)=W80
Minimum thickness (cm)
Asphalt concrete surface Layers
Base layer placed right underneath the asphalt concrete surface layers
Aggregate Asphalt treated
<50,000 2.5 (or surface treatment) 10 -
50,001- 150,000 5 10 -
150,001- 500,000 7 10 -
500,001- 2,000,000 8 15 -
2,000,001- 5,000,000 9 15 -
5,000,001- 7,000,000 10 - 8-10
7,000,001-10,000,000 12 (10) - 10
10,000,001-15,000,000 15 (10) - 10
15,000,001-20,000,000 18(12) - 10
>20,000,000 20 (>12) - >10
NOTES:
1) When ESAL’s > 5,000,000 the base layer shall be a layer of asphalt treated aggregate layer (e.g. ATB, porous asphalt concrete, cold mixed cold laid asphalt concrete, recycled asphalt concrete) or cement treated graded aggregate. See clause 5.4 for further information. 2) When the base layer is a layer of cement treated graded aggregate, the minimum thickness of the asphalt concrete surface layers is not less than 14 cm for Highway and Freeway, and 12 cm for 3th & 4th class roads. 3) When the base layer is a layer of asphalt treated aggregate with the thickness equal or greater than the minimum value given in the table 4, and placed right underneath the asphalt concrete surface layers, then the minimum thickness of the asphalt concrete surface layers given in ( ) may be used 4) The thickness given in the table 4 only provides minimum requirements in order to eliminate potential cracks or damage. The thickness of all layers in pavement structural section has to be specified by calculations. 5) σt and εt would be checked when the load axle is very heavy.
6.3.7 When a big difference exists between the resilient modulus of base and that of asphalt concrete surface layer (the rate is less than 1/11) then it is necessary to use the Layered Analysis Approach when applaying the equations (8) to (11)in the design (see example in Appendix F).
45
Bảng 4- Chiều dày tối thiểu của các lớp trong áo đường mềm tuỳ theo ESAL’s
Tổng số trục xe đơn tương đương thiết kế cho một làn xe (ESAL’s)-W80
Chiều dày tối thiểu , cm
Các lớp Bê tông nhựa tầng mặt
Lớp móng trên rải trực tiếp dưới tầng mặt Bê tông nhựa
Bằng vật liệu hạt
Bằng vật liệu hạt trộn bitum
<50,000 2.5 (hoặc xử lý
bề mặt) 10 -
50,001- 150,000 5 10 -
150,001- 500,000 7 10 -
500,001- 2,000,000 8 15 -
2,000,001- 5,000,000 9 15 -
5,000,001- 7,000,000 10 - 8-10
7,000,001-10,000,000 12 (10) - 10
10,000,001-15,000,000 15 (10) - 10
15,000,001-20,000,000 18(12) - 10
>20,000,000 20 (>12) - >10
CHÚ THÍCH
1)Khi ESAL’s>5000.000 lớp móng trên phải là lớp vật liệu hạt trộn nhựa đường( như đá dăm đen (ATB), Bê tông nhựa rỗng,
Bê tông nhựa nguội, Bê tông nhựa tái sinh) hoặc là lớp vật liệu hạt gia cố chất liên kết vô cơ( như cấp phối đá dăm gia cố xi
măng…). Xem thêm điều 5.4.
2)Khi dùng lớp móng trên bằng vật liệu hạt gia cố với chất liên kết vô cơ ( như xi măng) thì chiều dày tối thiểu của các lớp bê
tông nhựa tầng mặt không được nhỏ hơn 14 cm đối với đường cấp cao , và không nhỏ hơn 12 cm đối với đường cấp 3 trở
xuống
3) Khi lớp móng trên bằng vật liệu hạt trộn với nhựa đường có chiều dày bằng và lớn hơn chiều dày tối thiểu ghi trong Bảng
4 này rải trực tiếp dưới lớp Bê tông nhựa tầng mặt thì chiều dày tối thiểu của lớp bê tông nhựa tầng mặt có thể lấy theo trị
số trong ngoặc.
4) Chiều dày của tất cả các lớp trong kết cấu áo đường đều phải tính toán để xác định. Chiều dày cho trong Bảng 4 này chỉ là
quy định cho chiều dày tối thiểu để tránh mặt đường bị nứt vỡ, hư hỏng sớm khi khai thácđường.
5) Khi tải trọng trục xe quá lớn nên kiểm tra thêm ứng suất kéo và biến dạng kéo ở đáy các lớp bê tông nhựa.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6.3.7 Trong trường hợp mô đun đàn hồi của lớp móng trên và mô đun đàn hồi của lớp mặt bằng bêtông nhựa khác nhau quá lớn (tỉ số ấy nhỏ hơn 1/10) thì khi sử dụng các phương trình từ(8) đến (11) để thiết kế phải áp dụng phương pháp phân tích theo từng lớp (xem ví dụ ở Phụ lục F).
46
6.4 Determination of the input parameters for designing flexible pavement structural sections
6.4.1 The input parameters to be used for designing flexible pavement structural section shall be the mean values, and consist of:
1. Time constraints: performance period and analysis period;
2. Total equivalent single axle loads (ESAL’s) W80;
3. Reliability R, and overal standard deviation So;
4. Initial serviceability index po; Terminal serviceability index pt; design serviceability loss ∆PSI;
5. Effective resilient modulus of Roadbed soil MR;
6. Pavement layer materials characterisation and layer coefficients ai;
7. Moisture condition and drainage of pavement structural section and coefficient of drainage condition mi.
6.4.2 Performance period of Flexible avement Structural Section (Tp.v)
The performance period of flexible pavement should depend the surfacing course types(see Table 5).
A performance period different from those in Table 5 shall be justified in writing and approved by relevant authority.
Table 5
No Pavement Types Performance period
(years)
1 Two-layered asphalt concrete pavement with total thickness ≥ 10 cm
15
2 One-layered asphalt concrete pavement of thickness ≤ 7 cm (5 cm -7 cm)
10
3 Bitumen Penetration Macadam 10
4 Double surface treatment 7
5 Single surface treatment 5 6.4.3 Analysis Period of Pavement (Tp.t)
- The analysis period of pavement is determined according to the length of time the design strategy must cover. Presently, 20 years in Vietnam;
- The analysis period must not be less than but at least equal to performance period;
- In the case of stage construction, the analysis period for the investment for pavement structural section shall be defined approximately as the sum of performance periods of pavement layers for each construction stage;
- In economic analysis of two types of pavement structural sections with different performance periods, the analysis period should be taken from that type with longer performance period;
- The analysis period in years for some types of road used in AASHTO guide is given in Table 6 for reference.
47
6.4 Xác định các thông số đầu vào để thiết kế kết cấu áo đường mềm
6.4.1 Các thông số ban đầu dùng để thiết kế kết cấu áo đường mềm phải là những trị số trung bình, và gồm có:
1. Các thông số ràng buộc về thời gian: thời hạn phục vụ (Tp.v) và thời hạn phân tích (Tp.t);
2. Tổng số trục xe đơn tương đương (ESAL’s) W80;
3. Độ tin cậy R ; độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ So;
4. Chỉ số khả năng phục vụ ban đầu po; chỉ số khả năng phục vụ cuối thời hạn phục vụ pt; độ tổn thất khả năng phục vụ ∆PSI.
5. Mô đun đàn hồi hữu hiệu của đất nền MR;
6. Các đặc trưng cường độ của vật liệu của các lớp trong kết cấu áo đường và hệ số lớp ai;
7. Điều kiện gây ẩm và thoát nước của kết cấu áo đường và hệ số điều kiện thoát nước mi;
6.4.2 Thời hạn phục vụ của mặt đường mềm (Tp.v)
Thời hạn phục vụ của áo đường mềm được quy định tuỳ thuộc vào loại lớp mặt (Bảng 5).
Khi dự kiến thời hạn phục vụ khác với trị số quy định ở Bảng 5 phải có văn bản thuyết minh và đệ trình cấp có thẩm quyền phê duyệt. Bảng 5- Thời hạn phục vụ của áo đường mềm
Số TT Loại mặt đường Thời hạn phục vụ
(năm)
1 Bêtông nhựa hai lớp, tổng bề dày ≥ 10 cm 15
2 Bêtông nhựa một lớp, tổng bề dày ≤ 7 cm (5 cm -7 cm) 10
3 Thấm nhập nhựa 10
4 Láng nhựa hai lớp 7
5 Láng nhựa một lớp 5 6.4.3 Thời hạn phân tích của áo đường (Tp.t)
- Thời hạn phân tích của áo đường được quy định tuỳ thuộc vào quãng thời gian mà chiến lược thiết kế đường phải bao quát. Hiện nay ở nước ta quy định là 20 năm.
- Thời hạn phân tích của áo đường không nhất thiết lấy bằng thời hạn phục vụ, nhưng tối thiểu là bằng thời hạn phục vụ.
- Khi dùng phương pháp đầu tư xây dựng phân kỳ kết cấu áo đường, thời hạn phân tích nên lấy xấp xỉ bằng tổng của các thời hạn phục vụ của lớp áo đường trong các lần xây dựng phân kỳ.
- Khi cần so sánh hiệu quả kinh tế của hai loại áo đường có thời hạn phục vụ khác nhau thời hạn phân tích phải lấy bằng thời hạn phân tích của loại áo đường có thời hạn phục vụ lớn hơn.
- Bảng 6 giới thiệu thời hạn phân tích của các loại đường mà trong hướng dẫn của AASHTO đã sử dụng để tham khảo.
48
Table 6
No Types of road Analysis Period
(years)
1 Urban road with high traffic volume 30 - 50
2 Rural road with high traffic volume 20 - 50
3 Road with pavement for low traffic volume 15 - 25
4 Road with aggregate pavement for low traffic volume 10 - 20
6.4.4 Determining Total Equivalent Single Axle Loads (W80):
6.4.4.1 The design vehicle used in this specification has the single axle loads of 80 kN (single axle load is 18 kips).
Vehicles of other axle loads and more axles shall be converted approximately to single axle load 80 kN by a load equivalency factor Lf (used for feasible project).
4,5
f80
LL
L=
(12)
Where:
L - the load from a rear axle of converted vehicle, kN;
L80 – the design single axle load, (80 kN).
Three axled trucks (with two rear axles) shall be considered as two trucks with axle loads equivalent to each rear axle. For multi-axle tractor trailors, each trailor axle shall be considered as a separate vehicile with one rear axle.
6.4.4.2 To determine more accurately the load equivalency factor of the standard 80 kN (18 kips) use the AASHTO Tables for vehicle conversion as shown in Appendix B attached (the value of this factor depends on the value of SN, pt and vehicle type with one, two or three rear axles. For converting, SN should temporarily give the value of 5.
6.4.4.3 Having determined total number of equivalent single axle load vehiciles during the performance
period of pavement (design period) passing the road section 80W∧
, it is necessary to determine the total equivalent single axle load vehicles passing the road section for the design lane W80 by using the equation:
W80 = DD x DL x 80W∧
(13)
where:
DD – a directional distribution factor, varing from 0.3 to 0.7 according to field survey, where DD = 0,5 in the common case.
DL- a lane distrbution factor, whose values are provide in Table 7
49
Bảng 6- Thời hạn phân tích
Số TT Loại đường Thời hạn phân tích
(năm)
1 Đường đô thị lưu lượng giao thông lớn 30 - 50
2 Đường ngoài đô thị lưu lượng giao thông lớn 20 - 50
3 Đường có làm lớp mặt lưu lượng giao thông thấp 15 - 25
4 Đường có lớp mặt đường cấp phối lưu lượng giao thông thấp
10 - 20
6.4.4 Xác định tổng số trục xe tương đương (W80):
6.4.4.1 Xe tính toán trong tiêu chuẩn này là xe có tải trọng trục đơn 80 kN (tải trọng trục đơn là 18 kíp).
Một cách gần đúng, các loại xe có tải trọng trục khác hoặc có nhiều trục sẽ được quy đổi về xe có tải trọng trục đơn 80 kN bằng hệ số quy đổi Lf (dùng trong thiết kế dự án tiền khả thi).
4,5
f80
LL
L=
(12)
trong đó:
L - tải trọng một trục sau của xe cần quy đổi, kN ;
L80 - tải trọng trục đơn tính toán (80kN).
Khi quy đổi những ô tô ba cầu (có hai trục sau) được xem gần đúng như hai xe có tải trọng trục tương ứng với mỗi trục sau. Xe kéo moóc nhiều trục thì có bao nhiêu trục ở rơ moóc được xem là bấy nhiêu ô tô có một trục sau .
6.4.4.2 Để xác định một cách chính xác hơn hệ số quy đổi về xe có tải trọng trục đơn tính toán 80 kN (18 kíp) cần sử dụng bảng qui đổi xe trong phụ lục B của tiêu chuẩn này (trị số của hệ số quy đổi xe này phụ thuộc vào trị số của SN, pt và loại trục đơn, trục kép hay trục ba. Khi quy đổi tạm lấy SN = 5).
6.4.4.3 Sau khi tính ra tổng số trục xe đơn tương đương tích luỹ trong cả thời hạn phục vụ của kết cấu áo
đường (thời hạn thiết kế) chạy qua một mặt cắt của đường 80W∧
, cần xác định tổng số trục xe đơn tương đương chạy qua một mặt cắt của một làn xe thiết kế W80 theo công thức sau:
W80 = DD DL 80W∧
(13)
trong đó:
DD - hệ số phân bố theo chiều. Trị số DD thay đổi từ 0,3-0,7 tuỳ thuộc vào điều tra thực tế. Trong trường hợp thông thường DD = 0,5.
DL - hệ số phân bố theo làn - lấy theo Bảng 7
50
Table 7
Number of lane in each direction Values of DL *)
1 1
2 0,8 - 1
3 0,6 - 0,8
4 0,5 - 0,75
NOTES: *) Value of DL should be selected according to field survey; lower value should be used when having clear lane distribution.
6.4.5 Reliability (R)
6.4.5.1 The value of Reliability R shall be selected according to class and function of the road within the ranges shown in Table 8.
Table 8
Funtional Classification of Roads Range of Reliability (%)
Urban Roads Rural Roads
Expressway & Freeway (1) 90 - 99 85 - 99
Major National Roads (2) 90 - 95 85 - 95
Principal Arterials and Minor National Roads (3) 80 - 85 75 - 85
Collectors, Branches, Provincial Roads (3) 80 - 85 75 - 80
District Roads (3) 75 - 80 50 – 80
NOTES: (1) Uper values should be used for Freeway class A, lower values for Freeway and Expressway class B (2) Uper values should be used for National Roads with V ≥ 80 km/h , lower values for National Roads with V < 80 km/h. (3) Uper values for high traffic flows,lower values for low traffic flows. The value of ZR in the equations (8) and (9) corresponding to the value R in the Table 9.
6.4.5.2 The value of overall standard deviaton So in the calculation for flexiblr pavement is equal 0.45.
6.4.6 Initial and terminal Serviceability Indices; Serviceability Loss ∆PSI
6.4.6.1 Initial serviceability index, p0, of flexible pavement is determined by quality of pavement structural section upon completion. For Expressways and Roads of speed class, from 80 km/h and upwards,the value of p0 shall be 4.2; for roads with speed up to 60 km/h and asphalt treated surfaces, the value of p0 shall be at least 4.0.
51
Bảng 7-Hệ số phân bố theo làn
Số làn xe theo một chiều Trị số DL *)
1 1
2 0,8 - 1
3 0,6 - 0,8
4 0,5 - 0,75
CHÚ THÍCH: *) Khi chọn trị số DL cần khảo sát sự phân luồng giao thông thực tế ở hiện trường. Khi có sự phân luồng giao thông chặt chẽ thì lấy trị số nhỏ ở gần giới hạn dưới, ngược lại thì lấy trị số lớn ở gần giới hạn trên.
6.4.5 Độ tin cậy (R)
6.4.5.1 Giá trị của độ tin cậy R được chọn lựa tuỳ theo cấp hạng và chức năng của đường theo phạm vi đã quy định trong Bảng 8.
Bảng 8- Phạm vi mức độ của độ tin cậy
Phân loại chức năng đường Phạm vi mức độ độ tin cậy (%)
Trong đô thị Ngoài đô thị
Đường cao tốc (1) 90 - 99 85 - 99
Quốc lộ chính (2) 90 - 95 85 - 95
Đường chính và quốc lộ thứ yếu (3) 80 - 85 75 - 85
Đường thu gom, đường nhánh, tỉnh lộ (3) 80 - 85 75 - 80
Đường huyện, đường địa phương (3) 75 - 80 50 – 80
CHÚ THÍCH: (1) Đường cao tốc dùng trị số gần giới hạn trên và giới hạn trên khi ESAL’s≥30 triệu;khi ESAL’s < 30 triệu thì dùng trị số gần giới hạn dưới và giới hạn dưới. (2) Quốc lộ có cấp tốc độ ≥ 80 km/h dùng trị số gần giới hạn trên và giới hạn trên (đường từ cấp 3 trở lên). Quốc lộ có cấp tốc độ < 80 km/h dùng trị số gần giới hạn dưới và giới hạn dưới (đường từ cấp 4 trở xuống). (3) Khi lưu lượng xe lớn dùng trị số giới hạn trên, khi lưu lượng xe ít dùng trị số giới hạn dưới. Trị số ZR trong phương trình (8) và (9) tương ứng với mỗi giá trị R được ghi trong Bảng 9.
6.4.5.2 Giá trị độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ So trong tính toán áo đường mềm được quy định bằng 0,45.
6.4.6 Chỉ số khả năng phục vụ ban đầu và cuối, tổn thất khả năng phục vụ ∆PSI
6.4.6.1 Chỉ số khả năng phục vụ ban đầu p0 của áo đường mềm được quy định tuỳ thuộc vào chất lượng yêu cầu ban đầu của kết cấu áo đường lúc vừa mới xây dựng xong. Đối với đường cao tốc, đường có cấp tốc độ 80 km/h trở lên trị số p0 quy định bằng 4,2. Đối với đường cấp từ 60 km/h trở xuống, có lớp mặt đường xử lý bằng nhựa thì trị số p0 tối thiểu phải bằng 4,0.
52
Table 9 – Value of ZR corresponding to the Value of the Reliability R
Reliability R, (%) Value of ZR
50 60 70 75 80 85 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
99.90 99.99
-0.000 -0.253 -0.524 -0.674 -0.841 -1.037 -1.282 -1.340 -1.405 -1.467 -1.555 -1.645 -1.751 -1.881 -2.054 -2.327 -3.090 -3.750
6.4.6.2 The terminal serviceability index, pt, of flexible pavement is determined by the operational quality required at the end of performance period of pavement. For Expressways and Roads with speed over 80km/h, then the value of pt should be 2.5; while for roads, with speed range up to 80 km/h, pt shall be 2.2; and for roads, below speed range of 60 km/h, shall be 2.0.
6.4.6.3 The value of loss in serviceability, ∆PSI, is calculated by the equation (10) and is shown in Table 10 according to the categories.
Table 10 – Serviceability Loss ∆PSI
Road Category Value of
p0 pt ∆PSI = p0 - pt
Expressway & Freeway 4.2 2.5 1.7
Road of speed range > 80km/h 4.2 2.5 1.7
Road of speed range = 80km/h 4.2 2.2 2.0
Road of speed range ≤ 60km/h 4.0 2.0 2.0 6.4.7 Determining the Effective Reslient Modulus of Roadbed Soil (MR)
6.4.7.1 Effective roadbed soil Resilient Modulus MR in the equations (8) and (9),shall be determined by using equations (14a) and (14b).
53
Bảng 9 - Các giá trị độ lệch trung bình tiêu chuẩn (ZR) tương ứng với mức độ tin cậy đã chọn
Độ tin cậy, R (%) Độ lệch trung bình tiêu chuẩn, ZR
50 60 70 75 80 85 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
99,9 99,99
-0,000 -0,253 -0,524 -0,674 -0,841 -1,037 -1,282 -1,340 -1,405 -1,467 -1,555 -1,645 -1,751 -1,881 -2,054 -2,327 -3,090 -3,750
6.4.6.2 Chỉ số khả năng phục vụ cuối pt của áo đường mềm được quy định tuỳ thuộc vào chất lượng khai thác yêu cầu phải đạt được ở cuối thời hạn phục vụ của áo đường. Đối với đường cao tốc, đường có cấp tốc độ trên 80 km/h trị số pt quy định bằng 2,5; đối với đường có cấp tốc độ bằng 80 km/h, trị số pt quy định bằng 2,2; đối với đường có cấp tốc độ từ 60 km/h trở xuống, trị số pt quy định bằng 2,0.
6.4.6.3 Trị số độ tổn thất khả năng phục vụ (∆PSI) được tính theo công thức (10) và được quy định trong Bảng 10 tuỳ theo cấp đường.
Bảng 10 - Độ tổn thất khả năng phục vụ ∆PSI
Cấp đường Trị số của
p0 pt ∆PSI = p0 - pt
Đường cao tốc 4,2 2,5 1,7
Đường cấp tốc độ > 80km/h 4,2 2,5 1,7
Đường cấp tốc độ = 80km/h 4,2 2,2 2,0
Đường cấp tốc độ ≤ 60km/h 4,0 2,0 2,0 6.4.7 Xác định mô đun đàn hồi hữu hiệu của đất nền đường (MR)
6.4.7.1 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của đất nền đường MR trong phương trình (8) và (9) được xác định theo phương trình (14a) và (14b).
54
uf = 1.18 x 108 x MR-2.32 (14a)
(with measurement unit of MR in psi and uf the relative damage)
or uf = 1,14 x103 x MR-2,32 (14b)
(with measurement unit of MR in MPa) or by using the nomograph in Figure 5.
6.4.7.2 Procedures of determining effective resilient modulus in Figure 5 are described as follows (see Table 11).
Table 11
Period Months, ni Roadbed Soil
Resilient Modulus, MR (MPa)
Relative damage, ufi
Product ufi
x ni
1 2 3 4 5
Dry season n1 MR1 uf1 uf1 x n1
Intermediate time period
n2 MR2 uf2 uf2 x n2
Rainy season n3 MR3 uf3 uf3 x n3
Intermediate time period
n4 MR4 uf4 uf4 x n4
4
fi i1
u n´å
4
fi i1
f
u nu
12=
´å
Find in the Chart ( see Figure 5) for the value of effective roadbed soil resilient modulus MR (corresponding to
the value of fu )
NOTE 1
For determining the Parameters given in Table 11, see Appendix N
55
uf = 1.18 x 108 x MR-2.32 (14a)
(với đơn vị đo của MR là psi và uf là độ hư hỏng tương đối)
hoặc uf = 1,14 x103 x MR-2,32 (14b)
(với đơn vị đo của MR là MPa), hoặc theo toán đồ Hình 5.
6.4.7.2 Trình tự tính toán để xác định mô đun đàn hồi hữu hiệu theo toán đồ Hình5. được tiến hành như sau (xem bảng11).
Bảng 11- Trình tự tính toán để xác định Môđun đàn hồi hửu hiệu của đất nền đường MR
Thời hạn Số tháng ni Môđun đàn hồi của đất nền MR (MPa)
Độ hư hỏng tương đối ufi
Tích của ufi
x ni 1 2 3 4 5
Mùa khô n1 MR1 uf1 uf1 x n1
Chuyển mùa n2 MR2 uf2 uf2 x n2
Mùa mưa n3 MR3 uf3 uf3 x n3
Chuyển mùa n4 MR4 uf4 uf4 x n4
4
fi i1
u n´å
4
fi i1
f
u nu
12=
´å
Tra toán đồ Hình 5 để xác định mô đun đàn hồi hữu hiệu của đất nền MR (tương ứng với trị số fu )
CHÚ THÍCH 1:
Để xác định các thông số trong Bảng 11 của mỗi vùng khác nhau , xin xem Phụ lục N
56
Figure 5- Chart for Estimating Effective roadbed Soil Resilient Modulus MR for Flexible Pavements
57
Hình 5- Toán đồ xác định mô đun đàn hồi hữu hiệu MR của đất nền đường
(dùng khi thiết kế mặt đường mềm)
58
Step1: In any year,it is determined that roadbed soil Resilient Modulus according to laboratory tests (AASHTO T-292) is needed at least for four time periods: dry season, raining season and two seasonal intermediate periods, (see column 3 in Table 11). The number of months corresponding to each period is determining by local weather conditios and is shown in column 2 , Table 11. . Step 2: From Figure 5, the relative damage, ufi, corresponding to resilient modulus of soil during each season that as performed in Step 1, is presented in column 4, Table 11.
Step 3: For each period multiply ufi by the number of months, ni, corresponding to every period in Step 1 and is presented in column 5, Table 11.
Step 4: Calculate the sum 4
fi ii 1
u n=
´å of the four products ufi x ni.
Step 5: Determine the mean value of damage, fu , by dividing the sum 4
fi ii 1
u n=
´å by 12 months.
Step 6: Using the Chart (Figure 5) to back calculate from Step 2 the effective roadbed soil resilient modulus,
MR, which corresponds to the value of relative damage, fu , obtained from Step 5 2).
The procedures of calculation are given in the examples for flexible pavement design in Appendix F.
6.4.7.3 Resilient Modulus of roadbed soil under the existing pavement also shall be determined by deflection basin measurements with the use of NDT deflection measuring system, as presented in Appendix D.
6.4.7.4 In case where no data are available to develop the effective roadbed soil Resilient Modulus based on laboratory tests with AASHTO T292 and Chart (Figure 5), then it is permitted to estimate MR from standard CBR tests by using the Figure 6, when CBR values of roadbed soil ≤ 10%, or from Group index GI of roadbed soil, when GI equal from 0 to 20.
2) Whenever possible, it is recommended that the roadbed soil Resilient Modulus be determined by test method in AASHTO T 292 all
12 months. The procedures of computing effective roadbed soil resilient modulus, MR, shall be the same as described above.
59
Bước 1: Trong một năm cần xác định mô đun đàn hồi của đất nền đường MR, ít nhất là trong 4 thời hạn: mùa khô, mùa mưa và 2 thời hạn chuyển mùa (xem cột 3 Bảng11). Số tháng n tương ứng của mỗi thời hạn được xác định tuỳ theo điều kiện thời tiết của từng địa phương như trong cột 2 Bảng 11.
Bước 2: Từ toán đồ Hình 5 xác định mức độ hư hỏng tương đối ufi, ứng với trị số mô đun đàn hồi của đất trong mỗi mùa đã thu được trong bước 1, và ghi vào cột 4 Bảng 11.
Bước 3: Nhân các trị số ufi của từng thời hạn với số tháng ni của từng thời hạn tương ứng được xác định ở bước1 (cột 5 Bảng11)
Bước4: Tính tổng 4
fi ii 1
u n=
´å của các tích số (4 tích số) ufi x ni.
Bước 5: Tính trị số mức độ hư hỏng trung bình fu trong năm bằng cách chia tổng 4
fi ii 1
u n=
´å cho 12 tháng.
Bước 6: Từ toán đồ Hình 5 tra ngược lại so với bước 2 để tìm mô đun đàn hồi hữu hiệu MR của đất nền
đường tương ứng với trị số mức độ hư hỏng trung bình fu đã tính được ở bước 5 3).
Trình tự tính toán được trình bày ở ví dụ tính toán thiết kế mặt đường mềm (Phụ lục F).
6.4.7.3 Mô đun đàn hồi của đất nền đường ở dưới áo đường đang sử dụng còn có thể được xác định bằng cách đo chậu võng bằng thiết bị đo độ võng động trong phương pháp thí nghiệm không phá hoại NDT được giới thiệu ở Phụ lục D.
6.4.7.4 Trong trường hợp chưa có các số liệu về mô dun đàn hồi hữu hiệu của đất nền đường dựa trên các thí nghiệm trong phòng theo tiêu chuẩn AASHTO T292 và toán đồ Hình 5, cho phép được dùng quan hệ thực nghiệm ở toán đồ Hình 6 để chuyển từ trị số sức chịu tải của đất nền đường CBR sang mô đun đàn hồi MR khi CBR của đất nền có giá trị ≤ 10%, nếu nền là lớp đất rất cứng, sỏi cuội, cấp phối thiên nhiên , đá dăm… thì vẫn dùng được H.6 ,lúc ấy CBR sẽ từ trên 10% đến 80%; hoặc từ trị số nhóm của đất nền đường GI sang MR khi chỉ số nhóm GI bằng từ 0 đến 20.
3) Khi có điều kiện nên xác định mô đun đàn hồi của đất nền đường trong cả 12 tháng, và trình tự tính toán MR hữu hiệu của đất nền đường cũng được tiến hành tương tự như cách trên.
60
Figure 6- Correlation Chart for Estimating Roadbed Modulus
NOTES: *) Group Index GI calculated by equation:
GI = (F-35)[0.2+0.005(LL-40)]+0.01(F-15)(PI-10) where:
F - percentage of fine aggregate < 0.074 mm (No200), % ;
LL; PI - liquid limit; plastic index of soil;
GI = 0 when value of GI is negative, or LL is impossible determined.
Example: From Figure 6, CBR of soil =6.5%
→ MR = 48 MPa (7,000 psi).
or, GI of soil =5 → MR = 50 MPa(7,200 psi).
61
Hình 6- Toán đồ tương quan để ước lượng mô đun đàn hồi lớp đất nền
CHÚ THÍCH: *) Chỉ số nhóm (GI) tính theo công thức:
GI = (F-35)[0,2+0,005(LL-40)]+0,01(F-15)(PI-10) trong đó:
F - hàm lượng hạt đất nhỏ hơn 0,074 mm (No200); % - Chỉ tính phần trăm đối với tổng lượng hạt lọt qua sàng 75mm;
LL; PI - giới hạn chảy; chỉ số dẻo của đất;
GI lấy bằng 0 đối với đất không thể xác định giới hạn chảy (LL), hoặc khi giá trị GI là âm.
Biểu đồ Hình 6 cho phép ta tìm được Mô đun MR khi biết CBR của đất nền. Ví dụ: CBR = 6,5% → MR = 48 MPa (7000 psi).
Cũng có thể tìm MR khi biết chỉ số nhóm (GI) của đất (để tham khảo, kiểm tra)-Khi GI của đât =5 → MR = 50 MPa(7,200 psi).
62
6.4.8 Determination of Pavement Layer Materials Characterization and Structural Layer Coefficients, ai
6.4.8.1 The structural layer coefficients, ai in equation (11) expresses the empirical relationship between structural number SN and thickness, and is a measure of the relative ability of the material to function as a structural component of the pavement.
The value of these coefficients are assigned to each layer of material in the pavement structure and depend on the quality identified basically through Elastic Modulus1) E, and/or CBR value2), and/or unconfined compressive strength3), and/or its Marshall Stability4) . In addition, the values of ai depend on the position of material layer, its thickness, and stiffness of its underlying layer.
6.4.8.2 The layer coefficient a1 of dense graded asphalt concrete surfacing (wearing and binder courses) should be determined from Figure 7 based on resilient modulus EAC of asphalt concrete at design temperature of pavement 68oF (20oC). In place of Figure 7, the layer coefficient a1 can be calculated using the following formula: a1=0,40 log[EAC/450] +0,44 ; (*) Where: EAC= The resilient modus at design temperature of the asphalt concrete, ksi (1ksi=1000psi). When the average seasonal pavement temperatures (T)i at the mid-depth of the asphalt concrete layer have been determined, the design annual resilient modulus EAC can be determined in accordance with the following formula:
EAC= j
ACi 1
E=å (T)i x DFi/
j
ii 1
DF=å ; (*)
Where: DFi- Fatigue cracking damage factor in season i; DFi= 7,4754 x 1010 [EAC (T)]-1,908 ; (*)
EAC(T)i- The resilient modulus of the asphalt concrete layer at the average temperature of the season i, psi (1psi=6,89x103 Pa);
j - Total of seasons in the year at the design region. NOTE: 1 - When the average seasonal pavement temperatures at the mid-depth of the asphalt concrete layer have not been determined, the design temperature of the asphalt concrete specified in accordance with current Vietnam National Standards can be temporarily used. (*) Formules given in “Design Pamplet for the Determination of Layered Elastic Moduli for Flexible Pavement Design; Publication No. FHWA-RD-97-077” 6.4.8.3 Figure 8 is provided for estimating the granular base layer coefficient a2 , knowing parameter EBS
1) and/or CBR value 2) .
6.4.8.4 Figure 9 is provided for estimating layer coefficient a2, for cement treated base, knowing parameters EBS
1) and/or 7 day unconfined compressive strength R7 3).
6.4.8.5 Figure 10 is provided for estimating layer coefficient a2, for bituminous treated bases, knowing parameters EBS
1) and/or Marshall Stability 4).
6.4.8.6 Figure 11 is provided for estimating granular subbase layer coefficient a3, knowing parameters ESB 1)
and/or CBR value 2).
6.4.8.7 The graph in Figure 9 is provided for estimating the layer coefficient of bases made materials other than for section 6.4.8.4 through 6.4.8.6, such as the mineral materials treated by inorganic additive (flyash,
63
slag, lime) with 7 day unconfined compressive strength values not less than the minimum given in the Tables 4 and 5.
6.4.8 Xác định các đặc trưng tính toán của các lớp vật liệu trong kết cấu áo đường và xác định các hệ số lớp ai
6.4.8.1 Các hệ số lớp ai trong công thức (11) biểu thị một quan hệ thực nghiệm giữa chỉ số kết cấu SN và chiều dày, là một số đo khả năng tương đối của lớp vật liệu khi thực hiện chức năng như là một thành phần kết cấu của áo đường.
Giá trị của các hệ số lớp ai được quy định cho mỗi lớp vật liệu tuỳ thuộc chất lượng thể hiện chủ yếu qua mô đun đàn hồi (1) E, hoặc/ và trị số 2) CBR, hoặc/ và 3) cường độ kháng nén nở hông tự do, hoặc/và (4) độ ổn định Marshall. Ngoài ra trị số ai còn phụ thuộc vào vị trí của lớp vật liệu, chiều dày của lớp và độ cứng của lớp vật liệu nằm dưới nó.
6.4.8.2 Để xác định trị số của hệ số lớp a1 của các lớp bêtông nhựa chặt dùng cho các lớpở tầng mặt (lớp trên và lớp dưới) sử dụng biểu đồ Hình 7 khi biết môdun đàn hồi 1) EAC của bêtông nhựa ở nhiệt độ tính toán 68oF(20oC) của mặt đường. Ngoài việc sử dụng Hình 7,có thể xác định hệ số lớp a1 theo công thức sau: a1= 0,40 log[EAC/450] +0,44 ; (*) Trong đó: EAC-Mô đun đàn hồi của Bê tông nhựa ở nhiệt độ tính toán, tính bằng ksi (1ksi=1000psi). Khi xác định được nhiệt độ trung bình theo từng mùa (T)i trong năm của lớp bê tông nhựa thì có thể xác định mô đun đàn hồi tính toán trong năm EAC chính xác hơn theo công thức sau:
EAC= j
ACi 1
E=å (T)i x DFi/
j
ii 1
DF=å ; (*)
Trong đó: DFi- hệ số hư hỏng nứt mỏi trong mùa thứ i; DFi=7,4754x1010[EAC(T)]-1,908 ; (*) EAC(T)i - mô đun đàn hồi của lớp bê tông nhựa ở nhiệt độ trung bình của mùa thứ i; nhiệt độ đo tại
điểm giữa của chiều dày lớp bê tông nhựa tầng mặt; tính bằng psi (1psi= 6,89x103 Pa) j – tổng số mùa trong năm ở khu vực(vùng) thiết kế.
CHÚ THÍCH: 1 - Khi chưa xác định được nhiệt độ trung bình của lớp mặt đường ở các mùa trong năm trong khu vực thiết kế thì có thể tạm áp dụng nhiệt độ tính toán của lớp bê tông nhựa tầng mặt đang quy định tại các TC hiện hành. (*) - Các công thức nầy lấy từ tài liệu “ Xác định mô đun đàn hồi của các lớp khi thiết kế mặt đường mềm.. No.FHWA-RD-97-077” 6.4.8.3 Để xác định trị số của hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt, sử dụng biểu đồ Hình 8 khi biết mô đun đàn hồi 1) EBS và/hoặc trị số 2) CBR.
6.4.8.4 Để xác định trị số của hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu gia cố xi măng, sử dụng biểu đồ Hình 9 khi biết mô dun đàn hồi (1) EBS và/hoặc cường độ kháng nén (sau 7 ngày) nở hông tự do 3) R7.
6.4.8.5 Để xác định trị số của hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu khoáng xử lý với nhựa bitum, sử dụng biểu đồ Hình 10 khi biết mô dun đàn hồi 1) EBS và/hoặc 4) độ ổn định Marshall.
(*) nếu R nén 7ng không nhỏ hơn các trị số tối thiểu cho ở Bảng 4 và 5
64
6.4.8.6 Để xác định trị số của hệ số lớp a3 của lớp móng dưới làm bằng vật liệu hạt, sử dụng biểu đồ Hình 11 khi biết mô đun đàn hồi 1) ESB và/hoặc trị số 2) CBR.
6.4.8.7 Đối với các vật liệu gia cố với phụ gia vô cơ khác như tro bay, xỉ, vôi..cho phép dung biểu đồ H.9(*)
Figure 7- Chart for estimating Structural Layer Coefficient a1 of Dense Graded Asphalt Concrete(for wearing and binder courses) based on Elastic Modulus EAC at pavement design
temperature(68oF=20oC)
65
Hình 7- Biểu đồ xác định hệ số lớp a1 của lớp mặt làm bằng bêtông nhựa chặt
(cho cả lớp trên và lớp dưới của lớp mặt), theo mô đun đàn hồi của bê tông nhựa chặt EAC ở nhiệt độ tính toán(68oF= 20oC)
66
Figure 8 – Chart for estimating Structural layer coefficient a2 of granular base layer, based on Elastic
Modulus, EBS and/or CBR
67
Hình 8 - Biểu đồ xác định hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt,
theo các tham số cường độ: mô đun đàn hồi EBS và/hoặc CBR
68
(1) Scale derived by avering corelations from Illinois, Louisiana and Texas.
(2) Scale derived on NCHRP project.
Figure 9 – Chart for estimating Structural Layer Coefficient a2 for Cement Treated Bases with Base Strength Parameters: Elastic Modulus, EBS and/or 7 day unconfined Compressive Strength
69
Hình 9 - Biểu đồ xác định hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu gia cố xi măng, theo các tham số cường độ: Mô đun đàn hồi EBS và/hoặc
cường độ kháng nén (7 ngày) nở hông tự do
70
(1) Scale derived by correlation obtained form Illinois.
(2) Scale derived on NCHRP project.
Figure 10 – Chart for estimating Structural Layer Coefficient a2 for Bituminous Treated Base with Base Strength Parameters: Elastic Modulus, EBS and/or Marshall Stability
71
Hình 10 - Biểu đồ xác định hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu có xử lý bằng nhựa bitum theo các tham số cường độ:
mô đun đàn hồi EBS và/hoặc độ ổn định Marshall
72
Figure 11 - Chart for estimating Structural Layer Coefficient a3 for Granular Subbase Layer with
Subbase Strength Parameters: Elastic Modulus, ESB and/or CBR
73
Hình 11 - Biểu đồ xác định hệ số lớp a3 của lớp móng dưới làm bằng vật liệu hạt,
theo các tham số cường độ: mô đun đàn hồi ESB và/ hoặc trị số CBR
74
6.4.9 Moisture and Drainage Conditions of Pavement Structural Section – Drainage Condition Coefficient, m
6.4.9.1 The degree of the quality of drainage for flexible pavement structural section is defined by the time needed for complete removal of water from the pavement structural, as given in Table 12.
Table 12
Quality of Drainage Water Removed Within
Excellent 2 hours
Good 1 day
Fair 1 week
Poor 1 month
Very poor (Water never drains)
6.4.9.2 The values of drainage coefficient, mi , of untreated base and subbase materials in equation (11) are presented in Table 13 as a function of the quality of drainage and the percent of time during the year that the pavement structure would normally be exposed to moisture levels approaching saturation. Time is dependent on the average yearly rainfall and the prevailing drainage conditions.
The effect of drainage on the asphalt concrete surfacing course is not considered and the m1 value is always remains 1.0.
Table 13
Quality of Drainage
Percent of time Pavement Structure is Exposed to Moisture Levels Approaching Saturation
Less than 1% 1% - 5% 5% - 25% Greater than 25%
Excellent 1.40 – 1.35 1.35 – 1.30 1.30 – 1.20 1.20
Good 1.35 – 1.25 1.25 – 1.15 1.15 – 1.00 1.00
Fair 1.25 – 1.15 1.15 – 1.05 1.00 – 0.80 0.80
Poor 1.15 – 1.05 1.05 – 0.80 0.80 – 0.60 0.60
Very poor 1.05 – 0.95 0.95 – 0.75 0.75 – 0.40 0.40
6.5 Strengthened Shoulder Structural Section Design:
6.5.1 The structural section design of outside shoulder is based on the same method described for the travelled way provided in section 6.4.
6.5.2 The total equivalent single axle loads (ESAL’s) carried by the shoulder should be estimated to be 10% of the adjacent lane.
For cases exceeding this assumed encroachment on the shoulder then the shoulder’s structural section should be designed accordingly.
75
6.4.9 Điều kiện gây ẩm và thoát nước của kết cấu mặt đường - hệ số điều kiện thoát nước m
6.4.9.1 Mức độ chất lượng thoát nước khác nhau cho kết cấu áo đường mềm được đánh giá theo quãng thời gian cần thiết để nước thoát hết khỏi kết cấu áo đường như quy định ở Bảng 12.
Bảng 12-Mức độ chất lượng thoát nước cho kết cấu áo đường mềm
Chất lượng thoát nước Nước thoát hết trong vòng
Rất tốt 2 giờ
Tốt 1 ngày
Trung bình 1 tuần (điều kiện thử nghiệm AASHTO)
Kém 1 tháng
Rất kém (nước không thoát) 6.4.9.2 Trị số của hệ số thoát nước mi của các lớp vật liệu không có gia cố bằng xi măng hoặc nhựa trong công thức (11) được quy định ở Bảng 13 theo chất lượng thoát nước và số phần trăm thời gian trong năm mà kết cấu áo đường phải chịu ẩm đến mức xấp xỉ bão hoà.
Thời gian trong năm mà kết cấu áo đường phải chịu ẩm đến mức xấp xỉ bão hòa phụ thuộc vào lượng mưa trung bình năm của từng địa phương và điều kiện thoát nước của kết cấu áo đường (như chiều cao nền đường so với mức nước đọng thường xuyên hai bên của từng đoạn tuyến, hệ thống thoát nước mặt, mức nước ngầm, có hay không có hệ thống thoát nước dưới áo đường…) mà người thiết kế cần khảo sát điều tra và dự tính trước.
Đối với lớp mặt bằng bêtông nhựa xem như không tính đến khả năng ảnh hưởng của điều kiện thoát nước, nên m1 luôn lấy bằng 1.
Bảng 13- Trị số của hệ số thoát nước mi
Chất lượng thoát nước
Phần trăm thời gian trong năm kết cấu áo đường phải chịu ẩm đến mức xấp xỉ bão hoà
Nhỏ hơn 1% 1 - 5% 5 - 25% Lớn hơn 25%
Rất tốt 1,40 - 1,35 1,35 - 1,30 1,30 - 1,20 1,20
Tốt 1,35 - 1,25 1,25 - 1,15 1,15 - 1,00 1,00
Trung bình 1,25 - 1,15 1,15 - 1,05 1,00 - 0,80 0,80
Kém 1,15 - 1,05 1,05 - 0,80 0,80 - 0,60 0,60
Rất kém 1,05 - 0,95 0,95 - 0,75 0,75 - 0,40 0,40 6.5 Thiết kế kết cấu lề đường gia cố:
6.5.1 Thiết kế chiều dày kết cấu lề đường gia cố dựa trên phương pháp giống như được trình bày ở Điều 6.4 cho phần xe chạy.
6.5.2 Tổng số trục đơn tương đương tính toán (ESAL’s) chạy trên lề đường gia cố thường lấy bằng 10 % của làn kề cận, nếu sự phân luồng xe chạy được thực hiện chặt chẽ.
Trường hợp có dự báo lượng xe chạy lấn sang lề lớn hơn thì phải thiết kế chiều dày tương ứng với tổng số trục đơn tương đương đã dự báo.
76
6.5.3 In the event of changing strengthened shoulder to travelled way, a study of the structural capacity of the strengthened shoulder has to be carried out, and the structural pavement of the strengthened shoulder has to be designed in accordance with traffic flows for at least in the next ten years.
6.5.4 The size of the pavement of the safety strip on the expressways follows to TCVN 5729:2012
6.5.5 On the median (central reserve) of high category highways and expressways, adopt 5 cm to 7 cm thick layer of asphalt concrete course on graded aggregate base of 12 cm to 15 cm in thickness without calculations. However, where the median is used for traffic flows such as U-turn or turning lane, its pavement has to be designed as travelled way by this standard.
6.6 Design of Pavement Structure According to a Stage Construction Method
6.6.1 If a stage construction method is applied, then the design of pavement structure should be divided into at least 2 stages.
Maximum performance period design pavement structure during the initial stage should not be greater than the value in Table 5 depending on surface type.
6.6.2 In stage construction design, it is required to identify the overall design reliability, R, for overall design strategy, see Table 8, and individual reliability, Rr, for each stage.
The individual reliability, Rr, for each stage is :
( )1n
rR R= (15)
where:
Rr and R are decimal numbers;
n – number of stages in staged construction.
6.6.3 The method and procedure for flexible pavement design satisfying the Total Equivalent Single Axle Loads during the performance period, which have been selected for the initial phase, are carried out, as in section 6.4, with the reliability equal to Rr.
6.6.4 The design of pavement layer thickness, which needs to be constructed in the subsequent phases, is performed according to section 7-“ Pavement Design for Strengthening of Existing Pavements”.
6.6.5 If the roadbed soil, especialy the uper layer, is in good condition, or being replaced by the good soil layer, or being improved by admixtures, then it is allowable to ignore the loss of performance ability due to swelling of roadbed soil, and the performance period selected for the design in initial phase is applied. However, there must be a reduction in the performance period of the initial phase due to the roadbed swelling the beginning of the subsequent phase (the second phase) will be eailier.
7 Pavement Design for Strengthening of Existing Pavements – Calculation Method for the Thickness of Overlay
Many measures apply to repairing and strengthening existing pavements (see Appendix K).
The flow-chart in the Figure 12 shows the pavement rehabilitation selection process. Irrespective of any measure to be applied, the first step is to evaluate the quality of existing pavement. The list of items required to be evaluated for pavement quality evaluation is shown in the Appendix H.
77
6.5.3 Nếu có ý định chuyển lề đường gia cố hiện có thành làn xe chạy thì cần phải nghiên cứu khả năng về mặt kết cấu của lề và phải thiết kế để kết cấu áo đường của lề đường phù hợp với lượng xe trong ít nhất là 10 năm tới.
6.5.4 Kích thước áo đường của phần dải an toàn trên đường ô tô cao tốc tuân theo TCVN 5729 : 2012
6.5.5 Trên dải phân cách giữa của các đường cao tốc và đường ô tô cấp cao cần được trải một lớp bê tông nhựa dày 5 cm đến 7 cm trên lớp móng cấp phối đá dăm dày 12 cm đến 15 cm mà không cần tính toán thiết kế; trừ khi bị bắt buộc phải cho xe chạy, như những chỗ quay đầu xe, thì kết cấu áo đường phải được thiết kế giống như kết cấu của làn xe chạy theo tiêu chuẩn này.
6.6 Thiết kế kết cấu áo đường theo phương pháp xây dựng phân kỳ
6.6.1 Khi dùng phương pháp xây dựng phân kỳ, việc thiết kế áo đường phải phân thành nhiều giai đoạn (ít nhất là 2 giai đoạn).
Thời hạn phục vụ tối đa của kết cấu áo đường thiết kế trong giai đoạn đầu tiên không được lớn hơn trị số quy định ở Bảng 5 tuỳ loại lớp mặt.
6.6.2 Trong thiết kế xây dựng phân kỳ, phải phân biệt độ tin cậy tổng thể R cho toàn chiến lược thiết kế (Bảng 8) và độ tin cậy riêng phần Rr cho mỗi giai đoạn.
Độ tin cậy riêng phần Rr cho mỗi giai đoạn bằng:
( )1n
rR R= (15)
trong đó:
Rr và R theo số thập phân;
n - số lần (số giai đoạn) phân kỳ.
6.6.3 Phương pháp và trình tự thiết kế áo đường mềm để đáp ứng được tổng số trục xe đơn tương đương trong thời hạn phục vụ đã được chọn cho giai đoạn đầu, được tiến hành như ở Điều 6.4, với độ tin cậy lấy bằng Rr.
6.6.4 Thiết kế chiều dày lớp mặt đường cần xây dựng thêm ở giai đoạn phân kỳ tiếp theo, được tiến hành như quy định ở Điều 7 - "Thiết kế tăng cường mặt đường cũ"
6.6.5 Khi đất nền đường, đặc biệt là phần trên của nền là đất tốt không bị trương nở, hoặc đã được thay thế bằng lớp đất tốt, hoặc đã được cải thiện bằng các phụ gia thì cho phép bỏ qua độ tổn thất khả năng phục vụ do trương nở của đất nền, và được phép lấy thời hạn phục vụ đã chọn để thiết kế trong giai đoạn đầu mà không cần điều chỉnh giảm bớt. Ngược lại, phải có sự điều chỉnh giảm bớt số năm của thời hạn phục vụ của giai đoạn đầu do đất trương nở. Lúc này thời điểm bắt đầu của giai đoạn phân kỳ tiếp theo (giai đoạn hai) phải sớm hơn.
7 Thiết kế tăng cường áo đường cũ – Tính chiều dày lớp phủ tăng cường
Để sửa chữa, tăng cường áo đường cũ có thể áp dụng rất nhiều biện pháp (xem Phụ lục K).
Mô hình (Hình12) giới thiệu trình tự tiến hành khi lựa chọn giải pháp cải tạo kết cấu áo đường. Dù dùng biện pháp nào, việc trước tiên là phải đánh giá được chất lượng của kết cấu áo đường hiện hữu (ở Phụ lục H có giới thiệu danh mục cần đánh giá khi đánh giá chất lượng áo đường).
78
When existing pavement appears severe damages such as alligator cracking over an extensive area or long pavement section, or rutting over long pavement section because the quality of asphalt concrete course does not meet technical requirements, this course has to be removed or recycling method shall be taken in consideration.
If existing pavement appears crack or settlement due to damages in base and sub-base courses or/and in subgrade, the base and sub-base courses have to be removed and the subgrade has to be improved. Do not overlay existing pavement.
Section 7 only provides procedure and calculation method for determining the required thickness of overlay to
increase the load bearing capacity of existing pavement in order to meet the requirements of design traffic
flow, estimated for the future design service period. Refer to Appendix K for measures to be used in repairing
and rehabilitating an existing pavement without using an overlay course
7.1 The thickness of strengthening overlay course, Dol, for existing flexible pavement is determined by the following equations:
2.54 SNol = aol x Dol
(16)
and SNol = SNf - SNeff (17)
where:
SNol - required overlay structural number;
aol - structural coefficient for asphalt concrete overlay course based on Figure 7 and Section 6.4.8.2;
Dol - required overlay thickness, cm;
SNf - structural number required to carry future traffic;
SNeff - effective structural number of existing pavement.
Equation (16) can be used to determine the thickness of overlay, which consists of some asphalt concrete layers with different quality: ( 2,54SNol = aol1xDol1+aol2xDol2+…; where aol1 , Dol1, aol2, Dol2 are the structure number and thickness of each asphalt concrete layer with different quality).
79
Khi mặt đường cũ hư hỏng quá nhiều, như nứt nẻ mui rùa trên một diện tích lớn trên một đoạn đường dài, hoặc vết hằn bánh xe sâu trên cả đoạn dài do chất lượng lớp bê tông nhựa không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật…thì phải đào bỏ lớp bê tông nhựa cũ này hoặc nghiên cứu dùng biện pháp cào xới tái sinh. Nếu mặt đường cũ nứt nẻ lún do các lớp móng ở dưới hư hỏng hoặc/ và nền đất lún, sụt thì phải đào bỏ các lớp móng, cải thiện nền đất và xây dựng lại áo đường, mà không được rải lớp phủ tăng cường trên mặt đường cũ.
Trong Điều 7 này chỉ quy định trình tự và cách tính toán bề dày của lớp phủ cần phải tăng cường để tăng khả năng chịu tải của áo đường cũ, đáp ứng với lưu lượng xe tính toán đã dự báo trong cả thời hạn thiết kế tương lai. Về các biện pháp sửa chữa cải tạo áo đường mà không dùng lớp phủ thì tham khảo ở Phụ lục K.
7.1 Chiều dày lớp phủ gia cường Dol cho mặt đường mềm hiện hữu được xác định theo các công thức sau:
2,54 SNol = aol x Dol (16)
và SNol = SNf - SNeff (17)
trong đó:
SNol - chỉ số kết cấu yêu cầu của lớp phủ;
aol - hệ số lớp của lớp phủ bằng bêtông nhựa, lấy theo biểu đồ Hình 7 và theo 6.4.8.2
Dol - chiều dày yêu cầu của lớp phủ, cm;
SNf - chỉ số kết cấu yêu cầu cho giao thông tương lai;
SNeff - chỉ số kết cấu hữu hiệu của mặt đường hiện tại.
Công thức (16) có thể dùng để tính chiều dày khi lớp phủ bê tông nhựa gia cường này gồm nhiều lớp bê tông nhựa có chất lượng khác nhau : ( 2,54SNol = aol1xDol1+aol2xDol2+…; trong đó aol1 , Dol1, aol2, Dol2 là hệ số lớp và chiều dày của từng lớp bê tông nhựa có chất lượng khác nhau ).
80
Figure 12 – The Pavement Rehabilitation Selection Process
81
Hình 12 – Trình tự lựa chọn giải pháp khôi phục áo đường
82
7.2 Determining required structural number for future traffic demand, SNf, by the equations for flexible pavement design (8) or (9) or design chart (Figure 4) in section 6 with their input data are to be taken as follows:
1. Design effective resilient modulus of roadbed soil, MR design, of existing pavement should be calculated in compliance with equation (21a) or (21b) in section 7.3.1.4 or should be applied Test in AASHTO T.292 (see Appendix C).
2. The loss of serviceability index, ∆PSI, is taken as the difference between serviceability index (PSI) upon p1 when overlay course has been completed and the serviceability index at the time when the folowing rehabilitation works is commenced, p2. ∆PSI is selected to vary from 1.7 to 2.5, depending on the significance and category of the road (see Table 10).
3. The design reliability of overlay course, R (%), is taken to be between 80% and 99%, depending on the significance and category of the road (see Table 8).
4. Total standard deviation, So, for flexible pavement is taken as So = 0.45.
5. Total equivalent single axle loads (ESAL’s) on design traffic lane in the full future design service period beginning at the date of strengthening overlay course completion, Nf.
7.3 Determining effective structural number, SNeff, of existing pavement at the time when additional strength overlay course is needed , one of folowing three method may be used:
1. Non-destructive Testing NDT Method, with deflection measuring device using the FWD;
2. Reconnaissance and survey of pavement’s condition;
3. Determination of remaining service life of asphalt concrete pavement.
The best way is to apply the combination of two or three of the above methods to confirm from one another the best selection (see Examples 7,8,9 in Appendix F).
7.3.1 SNeff mesured in accordance with Non-destruction Test method, NDT, with deflection measuring device using FWD (see Appendix D)
7.3.1.1 SNeff is derived from the equations:
SNeff = 0.0045D 3 Ep (18a)
or SNeff = 0,0093 D 3 Ep (18b)
For design chart see Figure 13 when values of D and Ep are known
where:
D – total depth of pavement structure above the surface of the subgrade computed in inches in equation (18a) and in centimeters in equation (18b).
Ep – effective resilient modulus of total pavement structure above the surface of the subgrade computed in psi by equation (18a) and in MPa by equation (18b). Determine Ep in section 7.3.1.2.
83
7.2 Để xác định chỉ số kết cấu yêu cầu cho giao thông tương lai SNf, cũng sử dụng các phương trình thiết kế áo đường mềm (8) hoặc (9) hoặc toán đồ Hình 4 ở Điều 6 với các số liệu đầu vào sau:
1. Mô đun đàn hồi hữu hiệu thiết kế của lớp đất nền của áo đường hiện hữu MR thiết kế được xác định qua thí nghiệm AASHTO T.292 - Phụ lục C hoặc bằng công thức (21a) hay (21b) trong 7.3.1.4.
2. Độ tổn thất khả năng phục vụ ∆PSI, bằng hiệu số của chỉ số khả năng phục vụ ngay sau khi làm lớp phủ p1 với chỉ số khả năng phục vụ tại thời điểm bắt đầu các công việc cải tạo tiếp theo p2. ∆PSI được phép chọn từ 1,7 đến 2,5 tuỳ ý nghĩa và cấp đường (xem Bảng10).
3. Độ tin cậy thiết kế cho lớp phủ R (%), được lấy từ 80% đến 99% tuỳ ý nghĩa và cấp đường (xem Bảng 8).
4. Độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ So. Đối với áo đường mềm lấy So = 0,45.
5. Tổng số trục đơn tương đương (ESAL’s) tương lai trên làn xe thiết kế trong suốt thời hạn phục vụ của kết cấu áo đường kể từ khi được gia cường lớp phủ, Nf.
7.3 Để xác định SNeff - Chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện tại tại thời điểm bắt đầu gia cường thêm lớp phủ có thể dùng một trong 3 phương pháp sau:
1. Phương pháp thí nghiệm không phá hoại NDT bằng thiết bị đo động FWD.
2. Phương pháp điều tra và khảo sát tình trạng áo đường.
3. Phương pháp xác định tuổi thọ còn lại của áo đường bêtông nhựa.
Tốt nhất nên dùng phối hợp 2 hoặc cả 3 phương pháp để đối chiếu mà chọn lựa (Xem ví dụ 7, 8, 9 Phụ lục F).
7.3.1 Xác định SNeff theo phương pháp thí nghiệm không phá hoại NDT bằng thiết bị đo động FWD (Xem Phụ lục D)
7.3.1.1 Trị số của SNeff được tính theo công thức sau:
SNeff = 0.0045D 3 Ep (18a)
hoặc SNeff = 0,0093 D 3 Ep (18b)
hoặc bằng toán đồ Hình 13 khi biết D và Ep.
trong đó:
D - tổng chiều dày của toàn bộ kết cấu áo đường nằm trên mặt của lớp đất nền thượng tính bằng in. ở công thức (18a), và tính bằng cm ở công thức (18b).
Ep - mô đun đàn hồi hữu hiệu của toàn bộ kết cấu áo đường nằm trên mặt lớp đất nền thượng, tính bằng psi ở công thức (18a) và tính bằng MPa ở công thức (18b). Xác định Ep theo 7.3.1.2.
84
Total thickness of pavement structure, D
Figure 13 – Chart to determine SNeff folowing method non-destruction test,NDT (SNeff versus D and Ep)
7.3.1.2 Effective resilient modulus of total pavement structure above subgrade, Ep, derived from data of deflection measuring device, FWD, and from the equation:
do = 1.5 x p x a
2
2
3RR
11D1 ( )
1 aEpD EpM 1
a M
-+
+
+
ì üé ùï ïï ïê úï ïê úï ïï ïê úï ïï ïê úï ïê úï ïï ïê úï ïë ûí ýï ïæ öï ï÷ï ïç ÷ï ïç ÷ï ïç ÷çï ïè øï ïï ïï ïï ïï ïî þ
(19)
where:
do – deflection measured at the center of loading plate already calibrated to design standard temperature of asphalt concrete pavement, cm;
p – pressure of loading plate of device FWD, MPa;
a – radius of loading plate of device FWD, cm;
D – total thickness of pavement layers above the subgrade, cm;
Ep – effective resilient modulus of total pavement layers above the subgrade, MPa;
85
Tổng chiều dày kết cấu mặt đường D
Hình 13 - Toán đồ để xác định SNeff theo phương pháp: thí nghiệm không phá hoại NDT (Quan hệ giữa SNeff với D và Ep)
7.3.1.2 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của toàn bộ kết cấu áo đường nằm trên mặt của lớp đất nền thượng Ep được tính từ các số liệu khi đo độ võng bằng thiết bị FWD, và rút ra từ các công thức sau:
do = 1,5 x p x a
2
2
3RR
11D1 ( )
1 aEpD EpM 1
a M
-+
+
+
ì üé ùï ïï ïê úï ïê úï ïï ïê úï ïï ïê úï ïê úï ïï ïê úï ïë ûí ýï ïæ öï ï÷ï ïç ÷ï ïç ÷ï ïç ÷çï ïè øï ïï ïï ïï ïï ïî þ
(19)
trong đó:
do - độ võng đo được ở tâm của tấm ép đã được điều chỉnh về nhiệt độ chuẩn tính toán của mặt đường nhựa, cm;
p - áp suất truyền qua tấm ép thiết bị FWD, MPa;
a - bán kính tấm ép của thiết bị FWD, cm;
D - tổng chiều dày của toàn bộ kết cấu áo đường nằm trên mặt của lớp đất nền thượng, cm;
Ep - mô đun đàn hồi hữu hiệu của toàn bộ kết cấu áo đường nằm trên mặt lớp đất nền thượng, MPa;
86
MR – resilient modulus of subgrade, MPa; computed from equations (20a) or (20b).
* Equation (19) remains unchanged when measuring units in centimeter and MPa are replaced by inches and psi for all data.
* Appendix D provides the chart to easily determine the value of Ep when a = 15 cm.
7.3.1.3 MR is calculated by equation (20a) or (20b), its value can also be derived( back-calculated) from the data of deflection measuring device, FWD:
R
0,24PM
dr x r= ; (20a)
or R
2,4PM
dr x r= ; (20b)
where:
MR - resilient modulus of subgrade calculated in psi in equation (20a) and in MPa in equation (20b);
P - load applied by the deflection measuring device, FWD, in pounds in equation (20a) and in kN in equation (20b);
r - distance from the deflection measuring point to loading plate center;
dr - deflection of pavement is measured to the point , r, from the loading plate center, (it shall be not calibrated to design standard temperature of asphalt concrete pavement );
dr and r - in inches in equation (20a) and in cm in equation (20b).
7.3.1.4 Calculating effective design resilient modulus MRdesign of roadbed soil which complied to point 1 of Section 7.2 using FWD device, the MR value obtained from equation (20a) or (20b) should be multiplied by a correction coefficient, C≤0.33, when road bed soil is not a suitable mix of gravel and broken rock(grit) (less than 10% gravel, coble).C=0,33 when a FWD load of 9000 pounds(40 kN) is used.
MRdesign= 0.33MR = 0.33 x 0,24Pdr x r
; (21a)
or
MRdesign= 0.33MR = 0.33 x 2,4Pdr x r
; (21b)
Where: All symbols are as same as those of section 7.3.1.3 above, and
P - measured in pounds in equation (21a), and in kN in equation (21b);
dr and r - measured in inches in equation (21a) and in kN in equation (21b).
7.3.2 Determine effective structural number of existing pavement, SNeff. with the reconnaissance and survey of pavement quality conditions of A.C. pavement components of the existing pavement structure using the equation:
2.54SNeff = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3 (22)
Where
87
MR - mô đun đàn hồi đất nền thượng, MPa, tính theo công thức (20a) hoặc (20b).
* Công thức (19) vẫn giữ nguyên khi thay các đơn vị đo bằng cm và MPa tương ứng bằng in. và psi cho tất cả các số liệu.
* Phụ lục D có cho đồ thị Hình D.2 để tìm dễ dàng Ep khi a = 15 cm.
7.3.1.3 MR được xác định bằng công thức (20a) hoặc (20b), là giá trị thu được khi tính ngược lại từ số liệu đo độ võng bằng FWD:
=Rr
0.24PM
d x r (20a)
hoặc =Rr
2,4PM
d x r (20b)
trong đó:
MR - mô đun đàn hồi của lớp đất nền thượng, tính bằng psi trong công thức (20a), và bằng MPa trong công thức (20b);
P - tải trọng tác dụng của thiết bị FWD, tính bằng pound trong công thức (20a) và bằng kN trong công thức (20b);
r - khoảng cách từ điểm đo độ võng đến tâm tấm tải trọng;
dr - độ võng của mặt đường đo được tại điểm cách tâm của tấm ép là r (lấy nguyên trị số đo mà không cần điều chỉnh về nhiệt độ tính toán của mặt đường);
dr và r - tính bằng in. trong công thức (20a), và tính bằng cm trong công thức (20b).
7.3.1.4 Để tính môdun đàn hồi hữu hiệu thiết kế MR thiết kế của lớp nền đất, dùng trong Điểm 1 của Điều 7-2, bằng thiết bị đo võng FWD, cần nhân cho giá trị MR thu được từ công thức (20a) hoặc (20b) với một hệ số hiệu chỉnh C ≤ 0,33, khi đất nền đường không lẫn nhiều sỏi sạn (dưới 10% sỏi, cuội). Khi dùng FWD tạo một xung lực bằng 40kN trên tấm ép đường kính 30 cm thì C=0,33.
MRthiết kế = 0.33MR = 0.33 x r
0.24Pd x r
(21a)
hoặc MRthiết kế = 0,33MR = 0,33 x 2,4Pdr x r
(21b)
trong đó các ký hiệu như trong 7.3.1.3.
P - tính bằng pound trong công thức (21a), tính bằng kN trong công thức (21b);
dr và r - tính bằng in. trong công thức (21a), tính bằng cm trong công thức (21b).
7.3.2 Xác định chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện tại SNeff theo phương pháp điều tra và khảo sát tình trạng mặt đường của áo đường bêtông nhựa, dựa vào sự phân tích đánh giá các thành phần cấu tạo của kết cấu áo đường hiện tại và sử dụng phương trình:
2,54SNeff = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3 (22)
trong đó:
88
a1, a2, a3 - layer coefficients of pavement surface, base and subbase respectively;
m2, m3 - coefficient of drainage of the granular base and subbase layer respectively;
D1, D2, D3 - thickness of pavement surface, base and subbase layers respectively, cm.
7.3.2.1 Determine the thickness of pavement course, DI, by mean of pit excavation to measure the depth of each layer and referencing to the as-built documents for existing road. The part of pavement course which has been worn shall be considered when referring to the as-built documents.
7.3.2.2 Survey the moisture and drainage conditions of pavement structure by visual and experience of experts, referring to repair, maintenance and curing documents of local road managing unit for the moisture and drainage conditions. The m2 and m3 values above for each layer for will be derived from actual data and Table 13.
7.3.2.3 The later layer coefficients a1, a2, a3 of material courses will be defined in the folowing ways:
- Core drilling and pit escavation for observations on site and laboratory tests to determine some basic criteria such as bitumen content, penetration depth of needele of aged bitumen material, granulation proportion, plastic index of graded aggregate;
-Consult the as-built documents to evaluate the quality of existing material in each layer;
-Observe all deficiencies, cracks, broken areas, silt leakage(pumping) appearing on the surface pavement.
The selection of layer coefficient, ai , will be derived from survey and reconnaissance data.Table 14 provides some ai values, depending on the observed degree of deficiency.
Table 14 - Suggested layer coefficient for existing A.C pavement layer materials 5)
Material Surface condition 1) Coefficient ai 2)
A.C Surface Little or no alligator cracking and/or only low-severity transverse
0.28 – 0.32
< 10% low-severity alligator cracking and/or < 5% medium and high-severity transverse cracking4)
0.20 – 0.28
>10% low-severity alligator cracking and/or <10% medium severity alligator cracking and/or >5-10% medium to high-severity transverse cracking 6)
0.16 – 0.24
>10% medium severity alligator cracking and/or <10% high severity alligator cracking and/or >10% medium to high severity transverse cracking
0.14 – 0.20
>10% high severity alligator cracking and/or >10% high severity transverse cracking
0.08 – 0.15
Stabilized Base Little or no alligator cracking and/or only low-severity transverse cracking
0.20 – 0.30
< 10% low-severity alligator cracking and/or < 5% medium and high-severity trasverse cracking
0.15 – 0.25
>10% low-severity alligator cracking and/or <10% medium-severity alligator cracking and/or >5-10% medium to high-severity transverse cracking
0.15 – 0.20
89
a1, a2, a3 - các hệ số lớp tương ứng của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới;
m2, m3 - các hệ số thoát nước của lớp móng trên và lớp móng dưới làm bằng vật liệu hạt;
D1, D2, D3 - các chiều dày của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới cm.
7.3.2.1 Xác định chiều dày các lớp của áo đường Di bằng cách đào hố, đo chiều dày từng lớp và tham khảo các hồ sơ hoàn công của con đường. Khi tham khảo chiều dày của các lớp áo đường trong hồ sơ hoàn công chú ý phần bị hao mòn của lớp mặt.
7.3.2.2 Khảo sát điều kiện ẩm và điều kiện thoát nước thực tế của kết cấu áo đường bằng mắt và kinh nghiệm của các chuyên gia. Tham khảo các hồ sơ duy tu bảo dưỡng, sửa chữa của cơ quan quản lý đường bộ địa phương về tình hình gây ẩm và thoát nước. Từ các số liệu thực tế trên và tham khảo Bảng 13 mà ấn định trị số m3, m2 cho các lớp.
7.3.2.3 Các hệ số lớp a1, a2, a3 của các lớp vật liệu được ấn định bằng các biện pháp:
- Khoan mẫu, đào hố quan sát các lớp vật liệu tại chỗ và lấy vật liệu về làm thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu cơ bản như lượng nhựa, độ kim lún của nhựa đã bị già hoá; thành phần hạt; chỉ số dẻo của
Đối chiếu với hồ sơ hoàn công để đánh giá chất lượng vật liệu hiện tại trong mỗi lớp; cấp phối.
- Quan sát các hư hỏng, nứt, vỡ, hiện tượng phụt bùn trên bề mặt của mặt đường.
Từ các khảo sát, điều tra trên mà quyết định chọn trị số cho các hệ số lớp ai.
Bảng 14 cho một số giá trị của ai tuỳ theo mức độ hư hỏng đã quan sát được.
Bảng 14 - Các hệ số ai được đề nghị đối với vật liệu các lớp của kết cấu mặt đường bê tông nhựa hiện hữu 5)
Vật liệu Điều kiện bề mặt 1) Hệ số lớp ai 2)
Bề mặt lớp bêtông átphan Không hoặc ít vết nứt thành lưới và/hoặc chỉ có vết nứt ngang nhẹ
0,28 - 0,32
< 10% vết nứt thành lưới hư hỏng nhẹ và/hoặc < 5% vết nứt ngang 4) hư hỏng vừa và nặng
0,20 - 0,28
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng nhẹ và/hoặc <10% vết nứt thành lưới hư hỏng vừa và/hoặc >5-10% vết nứt ngang hư hỏng vừa và nặng 6)
0,16 - 0,24
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng vừa và/hoặc <10% vết nứt thành lưới hư hỏng nặng và/hoặc >10% vết nứt ngang hư hỏng vừa và nặng
0,14 - 0,20
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng nặng và/hoặc >10% vết nứt ngang hư hỏng nặng
0,08 - 0,15
Lớp móng trên có gia cố Không hoặc ít vết nứt thành lưới và/hoặc chỉ có vết nứt ngang nhẹ
0,20 - 0,30
< 10% vết nứt thành lưới hư hỏng nhẹ và/hoặc < 5% vết nứt ngang hư hỏng vừa và nặng
0,15 - 0,25
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng nhẹ và/hoặc <10% vết nứt thành lưới hư hỏng vừa và/hoặc >5-10% vết nứt ngang hư hỏng vừa và nặng
0,15 - 0,20
90
Table 14 (end)
>10% medium-severity alligator cracking and/or <10% high-severity alligator cracking and/or >10% medium and high-severity transverse cracking
0.10 – 0.20
>10% high severity alligator cracking and/or >10% high severity transverse cracking
0.08 – 0.15
Granular base or Subbase No evidence of pumping, degradation, or contamination by fines 3) Some evidence of pumping, degradation, or contamination by fines
0.10 – 0.14
0.00 – 0.10
NOTES: 1) All deficiencies stated in The Table 14 are those to be observed on pavement surface.
2) The layer coefficients of A.C pavement and stabilized base courses to be determined should reflect the amount of high severity cracking remaining after patching. 3)For providing, further evidence silt, pumping, phenomenon appearing on the surface during survey, the material sample of base course shall be taken for checking and quantifying the erosion, degradation and contamination with fine, silt and clay and for evaluating drainability of material. Layer coefficients may be reduced according to results of further tests. 4) The percentage of transverse cracking is determinated as linear meters of cracking,according to each degree of defects, per square meter of pavement times 100. 5) There may be other deficiencies observed by the engineer which reduce the load bearing of overlay course; such as revealed pocked surfaces, flaked material, ruts, settlement etc.. All deficiencies shall be investigated to quantify a manner for reducing the layer coefficients. 6) Degree of light or moderate or heavy defects stated in Table 14 are defined as follows:
a. Alligator cracking:
- Light(low): Initial cracks or parallel longitudinal cracks due to fatigue behavior under the ruts;
- Moderate(medium): Cracks due to fatigue behavior, linking with one another under the ruts;
- Heavy(high): Cracks linked with one another outside the ruts in the form of crocodil skin.
b. Transverse crack :
- Light: Cracks up to 6 mm in width not causing strong shocks to vehicles passing over cracks;
- Moderate: Cracked average width over 6 mm causes strong shocks to vehicle passing over cracks;
- Heavy: Cracks are severly spalled, cause a severe bump to a vehicle.
c. Longitudinal crack: It shall also be devided into three degrees as same as for transverse crack.
d. Rut:
- Light: Rut average depth from 6 mm to 13 mm;
- Moderate: Rut average depth from 13 mm to 25 mm;
- Heavy: Rut average depth over 25 mm. 7) Corring as well as the other tests stated in section 7.3.2.3 can be used to evaluate remaining quality of material in the layers from which the layer coefficients, ai, will be quantified.
91
Bảng 14 (kết thúc)
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng vừa và/hoặc <10% vết nứt thành lưới hư hỏng nặng và/hoặc >10% vết nứt ngang hư hỏng vừa và nặng
0,10 - 0,20
>10% vết nứt thành lưới hư hỏng nặng và/hoặc >10% vết nứt ngang hư hỏng nặng
0,08 - 0,15
Lớp móng trên hoặc lớp móng dưới bằng vật liệu hạt
Không có bằng chứng về hiện tượng phụt nước 3), thoái hoá hoặc sự nhiễm bẩn do bụi Một vài bằng chứng về hiện tượng phụt nước, thoái hoá hoặc sự nhiễm bẩn do bụi
0,10 - 0,14
0,00 - 0,10
CHÚ THÍCH: 1) Tất cả các hư hỏng trong Bảng 14 là các hư hỏng được quan sát trên bề mặt mặt đường. 2) Định các giá trị của hệ số lớp của lớp mặt bằng bêtông nhựa và lớp móng trên được gia cố phải phản ảnh được số lượng khe nứt hư hỏng nặng còn lại sau khi vá sửa. 3) Để có thêm bằng chứng của hiện tượng phụt nước (bùn) trong quá trình khảo sát, cần lấy các mẫu vật liệu của lớp móng để kiểm tra xem xét để định lượng hiện tượng xói mòn, sự thoái hoá và nhiễm bẩn do bụi, sét, đồng thời cũng để đánh giá khả năng thoát nước của lớp vật liệu. Hệ số lớp sẽ được giảm xuống tương ứng theo kết qủa kiểm tra. 4) Số phần trăm khe nứt ngang được xác định bằng 100 lần tỷ số của tổng số mét dài vết nứt ứng với từng mức độ trên tổng diện tích mặt đường của đoạn đường được xem xét. 5) Còn có thể có các dạng hư hỏng khác mà theo ý kiến của kỹ sư có thể làm giảm khả năng làm việc của lớp phủ như sờn tróc, rỗ mặt, bong bật vật liệu trên bề mặt bêtông nhựa, vết hằn bánh xe, lún... Cần phải xem xét các dạng hư hỏng ấy mà lượng định thích hợp trong việc giảm các hệ số lớp. 6) Mức độ hư hỏng nhẹ, vừa và nặng của các loại hư hỏng trong Bảng 14 được quan niệm như sau:
a. Nứt thành lưới:
- Nhẹ: các vết nứt đơn ban đầu hoặc các vết nứt dọc song song do mỏi dưới các vệt bánh xe.
- Vừa: các vết nứt do mỏi, liên kết với nhau dưới các vệt bánh xe
- Nặng: các vết nứt liên kết với nhau xuất hiện cả bên ngoài vệt bánh xe, có dạng như da cá sấu.
b. Nứt ngang:
- Nhẹ: Bề rộng khe nứt < 6 mm, không gây ra xóc mạnh khi xe chạy qua khe nứt.
- Vừa: Bề rộng trung bình của khe nứt > 6 mm, gây ra xóc mạnh khi xe chạy qua.
- Nặng: khe nứt rộng và sâu, gây ra va đập mạnh khi xe chạy qua.
c. Nứt dọc: Phân ra 3 mức độ như ở khe nứt ngang.
d. Vệt hằn bánh xe:
- Nhẹ: vệt hằn sâu trung bình từ 6 mm đến 13 mm
- Vừa: sâu trung bình hơn 13 mm đến 25 mm
- Nặng: sâu trung bình hơn 25 mm. 7) Ngoài ra còn phải khoan mẫu, thí nghiệm như đã nói ở 7.3.2.3 để đánh giá chất lượng còn lại của vật liệu các lớp mà lượng định hệ số lớp ai.
92
7.3.3 Determining effective structural number of existing pavement , SNeff, in accordance with method of determination of remaining service life of A.C pavement
7.3.3.1 SNeff value is obtained from method of remaining service life of A.C pavement and calculated by equation:
SNeff = CF x SNo (23)
where:
SNo - initial structural number flexible pavement derived from the thickness of material layers, Di, of pavement structure and respective values of layer coefficients of a new pavement, ai , in accordance with equation (11) in section 6.3.2, this structural number is to show initial capacity of pavement uper its completion.
CF - condition factor is ratio between structural number of pavement of which overlay is required to be strengthened at the time when the pavement has undergone total number of axles, Np, and initial structural number SNo; CF value is taken from the chart of Figure 14 for a given RL showing the remaining service life of pavement.
7.3.3.2 Remaining service life of pavement, RL, is determined by folowing equation:
P
1,5
NRL 100 1N
= − (24)
where:
Np - total number of axles running over the pavement to the date when it is required to further strengthen (80 kN – ESAL’s), ( this is taken from annual traffic count and load data of Region Road Management Unit- RRMU)
N1.5 - total weight of axles likely to run over the pavement from the date of completion till the time when the pavement develops deficiencies (p2 = 1.5), (80 kN - ESAL’s).
N1.5 value is taken from equation (8) or (9) or chart in Figure 4 for new pavement design , with a reliability R= 50% and pt = p2 = 1.5.
93
7.3.3 Xác định chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện tại SNeff theo phương pháp “xác định tuổi thọ còn lại của áo đường bêtông nhựa”.
7.3.3.1 Trị số của SNeff theo phương pháp “Tuổi thọ còn lại của áo đường bêtông nhựa” được xác định bằng công thức sau:
SNeff = CF x SNo (23)
trong đó:
SNo - chỉ số kết cấu ban đầu của áo đường mềm, tính từ chiều dày của các lớp vật liệu Di của kết cấu áo đường và giá trị các hệ số lớp tương ứng của một áo đường mới ai theo công thức (11) ở 6.3.2. Chỉ số kết cấu này biểu thị khả năng ban đầu của mặt đường khi vừa mới xây dựng xong.
CF - nhân tố điều kiện, nó là tỷ số giữa chỉ số kết cấu của áo đường khi đã chịu tổng lượng trục xe Np tại thời điểm xét gia cường thêm lớp phủ với chỉ số kết cấu ban đầu SNo. Trị số CF được xác định bằng biểu đồ Hình 14 khi biết trị số RL biểu thị “tuổi thọ còn lại của mặt đường”.
7.3.3.2 Tuổi thọ còn lại của mặt đường - RL được tính theo phương trình sau:
P
1,5
NRL 100 1N
= − (24)
trong đó:
Np - tổng lượng trục xe đã chạy qua cho đến thời điểm xét cần gia cường thêm lớp phủ (80 kN – ESAL’s), (xác định từ số liệu đếm và cân xe từng thời hạn trong mỗi năm của cơ quan quản lý đường bộ).
N1,5 - tổng lượng trục xe có thể chạy trên áo đường từ lúc mới xây dựng xong đến thời điểm mặt đường bị hư hỏng (khi p2 = 1,5), (80 kN - ESAL’s).
Trị số N1,5 được xác định nhờ phương trình (8) hoặc (9) hoặc toán đồ Hình 4 dùng cho thiết kế mặt đường mới, với độ tin cậy R = 50% và pt = p2 = 1,5.
94
Figure 14 – Relationship between Condition Factor-CF and Remaining Life-RL,%
95
Hình 14 - Biểu đồ xác định trị số “Nhân tố điều kiện CF “ theo trị số biểu thị
“tuổi thọ còn lại - RL, %”
96
7.3.3.3 SNeff is developed from equation (23) and (24)and will be lower than actual because repair work of existing pavement is not considered shortly before installation of strengthening of overlay such as paching patholes, repairing alligator cracking; however, this SNeff value is used to calculate the thickness strengthening overlay and is conservative.
7.3.3.4 In the case where the value, Np, as per section 7.3.3.2 is higher than N1.5, it is permitted to take the lowest value of CF, 0.5, for including in the equation (23), or this method (the remaining life) should not to be used for calculatig SNeff.
7.3.3.5 Method for determination of remaining service life is not used for calculating the SNeff value, if the existing pavement has been strengthened with one or more overlays.
97
7.3.3.3 Trị số SNeff tính theo công thức (23) và (24) sẽ có giá trị thấp hơn thực tế vì rằng việc sửa chữa mặt đường cũ không được xét đến ngay trước khi rải lớp phủ gia cường như vá ổ gà, sửa chữa các kẽ nứt thành lưới, bù vênh... Tuy thế vẫn cho phép dùng trị số SNeff này để tính toán chiều dày lớp phủ gia cường để bảo đảm dự trữ an toàn.
7.3.3.4 Trong trường hợp Np đã xác định được như trong 7.3.3.2 lại lớn hơn N1,5 thì được phép dùng trị số nhỏ nhất của CF là 0,50 để đưa vào công thức ((23)), hoặc không dùng phương pháp này (phương pháp xác định tuổi thọ còn lại) để xác định SNeff.
7.3.3.5 Không dùng phương pháp “xác định tuổi thọ còn lại” này để tính SNeff nếu trước đó áo đường hiện hữu đã từng được gia cường lớp phủ một hoặc vài lần rồi.
98
8 Design of pavement structure for low traffic flows
8.1 Design of pavement structure for the roads of low traffic flows is divided into 2 groups:
- Flexible pavement design of which the surface material is mixed with bitumen or at least surface treatment for 50,000. to 1,000,000 total equivalent 80kN axles throughout the service period.
- Pavement structure design of which the surface is graded aggregate for 10,000. to 100,000 total equivalent axles throughout the service period.
8.2 Flexible pavement design, for surfaces with material blended with bitumen or surface treatment, for low traffic flow (ESAL = 50,000. to 1,000,000.), is carried out in accordance with Section 6. But, reliability is taken only as 50% (reliability can be taken up to 75%, with reasonable justification). Design based on catalog is allowed as stated in Section 8.5.
8.3 Pavement structure design for surfaces of crushed graded aggregate with low traffic flows (ESAL’s = 10,000. to 100,000.) is carried out according to Section 8.6.
8.4 For designing the above two groups based on catalog, the categories are divided into three classes: high, medium, low; and the quality of roadbed soil is classified by five degrees: very poor, poor, medium, good and very good, depending on the effective resilient modulus of roadbed soil.
8.4.1 Three traffic flow categories for flexible pavement:
- High: ESAL’s (80 kN) = 700,000. to 1,000,000.
- Medium: ESAL’s (80 kN) = 400,000. to 600,000.
- Low: ESAL’s (80 kN) = 50,000. to 300,000.
8.4.2 Three traffic flow categories for roadway with granular pavement:
- High: ESAL’s (80 kN) = 60,000. to 100,000.
- Medium: ESAL’s (80 kN) = 30,000. to 60,000.
- Low: ESAL’s (80 kN) = 10,000. to 30,000. 8.4.3 There are five degrees of roadbed soil quality for above two types of pavement and depend on effective resilient modulus, MR, of roadbed soil quality
- Very poor: MR ≤ 20 MPa; (CBR ≤ 2%)
- Poor: MR = (25 – 30) MPa; (CBR = 3% to 4%)
- Medium: MR = (35 – 42) MPa; (CBR = 6%)
- Good: MR = (45 – 55) MPa; (CBR =7%)
- Very good: MR ≥ 60 MPa; (CBR => 8%)
8.5 Flexible pavement design catalog for low traffic flow roads using structural number, SN, and calculation method for structural layer thickness:
8.5.1 Structural number, SN, of this flexible pavement structure is taken as per column 3 in Table 15 for the reliability of 50% and column 3 in Table 16 for reliability of 75%
99
8 Thiết kế kết cấu áo đường mềm khi lưu lượng xe thấp
8.1 Thiết kế kết cấu áo đường mềm cho các đường có lưu lượng xe thấp được phân ra 2 loại:
- Thiết kế áo đường mềm (có lớp mặt bằng vật liệu trộn nhựa hay ít nhất là láng nhựa) với tổng lượng trục xe tương đương 80KN trong suốt thời hạn phục vụ từ 50.000 đến 1.000.000
- Thiết kế kết cấu áo đường mà lớp mặt là bằng cấp phối đá, với tổng lượng trục xe tương đương trong suốt thời hạn phục vụ là từ 10.000 đến 100.000.
8.2 Thiết kế áo đường mềm (có lớp mặt bằng vật liệu trộn nhựa hay ít nhất là láng mặt) khi lưu lượng xe thấp (ESAL’s = 50.000 đến 1.000.000) tiến hành như trong Điều 6, chỉ khác là độ tin cậy lấy bằng 50%, hoặc có thể lấy đến 75% nếu có những căn cứ xác đáng. Cho phép thiết kế theo Bảng tra lập sẵn, được trình bày ở Điều 8.5.
8.3 Thiết kế kết cấu áo đường mà lớp mặt là bằng cấp phối đá có lưu lượng xe thấp (ESAL’s = 10.000 đến 100.000), được tiến hành theo Bảng tra lập sẵn, được trình bày ở Điều 8.6.
8.4 Để thiết kế hai loại áo đường nói trên theo Bảng tra lập sẵn cần phân lưu lượng xe ra 3 cấp: cao, trung bình, thấp và phân chất lượng của lớp đất nền đường ra 5 loại: rất xấu, xấu, trung bình, tốt, rất tốt tuỳ theo trị số của môdun đàn hồi hữu hiệu của đất nền đường.
8.4.1 Ba cấp lưu lượng xe đối với áo đường mềm:
- Cao khi ESAL’s (80KN) = 700.000 đến 1.000.000
- Trung bình khi ESAL’s = 400.000 đến 600.000
- Thấp khi ESAL’s = 50.000 đến 300.000
8.4.2 Ba cấp lưu lượng xe đối với đường có lớp mặt là cấp phối đá dăm:
- Cao khi ESAL’s (80KN) = 60.000 đến 100.000
- Trung bình khi ESAL’s = 30.000 đến 60.000
- Thấp khi ESAL’s = 10.000 đến 30.000
8.4.3 Có 5 loại chất lượng của lớp đất nền đường của 2 loại áo đường nói trên tuỳ theo trị số của môdun đàn hồi hữu hiệu Mr của đất nền đường.
- Rất xấu - khi MR ≤ 20 MPa; (CBR ≤ 2%)
- Xấu - khi MR = 25 MPa đến 30MPa; (CBR = 3% đến 4%)
- Trung bình - khi MR = 35 Mpa đến 42 MPa; (CBR = 6%)
- Tốt - khi MR = 45 Mpa đến 55 MPa; (CBR = 7%)
- Rất tốt - khi MR ≥ 60 MPa. ; (CBR ≥ 8%)
8.5 Thiết kế theo Bảng tra lập sẵn kết cấu áo đường mềm có lưu lượng xe ít bằng cách xác định chỉ số kết cấu SN và tính các chiều dày các lớp của kết cấu:
8.5.1 Các chỉ số kết cấu SN của loại áo đường mềm này được xác định theo cột 3 của Bảng tra lập sẵn (Bảng 15) khi độ tin cậy lấy bằng 50%, và theo cột 3 của Bảng tra lập sẵn (Bảng16) khi độ tin cậy lấy bằng 75%.
100
Table 15- Catalog to define SN with R = 50%
Relative Quality of Roadbed Soil Traffic Flow Category Structural Number SN
1 2 3
Very Good High
Medium
Low
2.3 - 2.5
2.1 - 2.3
1.5 - 2.0
Good High
Medium
Low
2.6 - 2.8
2.4 - 2.6
1.7 - 2.3
Medium High
Medium
Low
2.9 - 3.1
2.6 - 2.8
2.0 - 2.6
Poor High
Medium
Low
3.2 - 3.4
3.0 - 3.2
2.2 - 2.8
Very Poor High
Medium
Low
3.5 - 3.7
1.2 - 3.4
2.4 - 3.1
101
Bảng 15 - Bảng tra lập sẵn để xác định SN khi R = 50%
Chất lượng tương đối của lớp đất nền đường Cấp lưu lượng xe Chỉ số kết cấu SN
1 2 3
Rất tốt Cao
Trung bình
Thấp
2.3 - 2.5
2.1 - 2.3
1.5 - 2.0
Tốt Cao
Trung bình
Thấp
2.6 - 2.8
2.4 - 2.6
1.7 - 2.3
Trung bình Cao
Trung bình
Thấp
2.9 - 3.1
2.6 - 2.8
2.0 - 2.6
Xấu Cao
Trung bình
Thấp
3.2 - 3.4
3.0 - 3.2
2.2 - 2.8
Rất xấu Cao
Trung bình
Thấp
3.5 - 3.7
3.2 - 3.4
2.4 - 3.1
102
Table 16- Catalog to define SN with R = 75%
Relative Quality of Roadbed Soil Traffic Flow Category Structural Number
SN
1 2 3
Very Good High
Medium
Low
2.6 - 2.7
2.3 - 2.5
1.6 - 2.1
Good High
Medium
Low
2.9 - 3.0
2.6 - 2.8
1.9 - 2.4
Medium High
Medium
Low
3.2 - 3.3
2.8 - 3.1
2.1 - 2.7
Poor High
Medium
Low
3.5 - 3.6
3.1 - 3.4
2.4 - 3.0
Very Poor High
Medium
Low
3.8 - 3.9
3.4 - 3.7
2.6 - 3.2
8.5.2 With given SN, choose combination of layer thickness of flexible pavement structure components for low traffic flows subject to following equation:
2.54 SN = a1 D1 + a2 D2 + a3 D3 (26)
Where:
D1, D2, D3 - the thickness of surface, base and subbase layers,cm, respectively;
a1, a2, a3 - layer coefficients of surface, base, subbase layers respectively (refer to section 6.4.8).
8.5.3 For easy selecting structural flexible pavement section,depending site conditions, design catalog(Table17) may be used when R=50% and design catalog(Table18) may be used when R=75%.(Structural layer coefficients to be used : for asphalt concrete layer, a1=0.35; for graded aggregate base, a2= 0.14; for natural aggregate subbase, a3=0.10; for penetration macadam, a1=0.28).
103
Bảng 16 - Bảng tra lập sẵn để xác định SN khi R = 75%
Chất lượng tương đối của lớp đất nền đường Cấp lưu lượng xe Chỉ số kết cấu SN
1 2 3
Rất tốt Cao
Trung bình
Thấp
2.6 - 2.7
2.3 - 2.5
1.6 - 2.1
Tốt Cao
Trung bình
Thấp
2.9 - 3.0
2.6 - 2.8
1.9 - 2.4
Trung bình Cao
Trung bình
Thấp
3.2 - 3.3
2.8 - 3.1
2.1 - 2.7
Xấu Cao
Trung bình
Thấp
3.5 - 3.6
3.1 - 3.4
2.4 - 3.0
Rất xấu Cao
Trung bình
Thấp
3.8 - 3.9
3.4 - 3.7
2.6 - 3.2
8.5.2 Khi đã có SN, chọn tổ hợp các chiều dày của các lớp của kết cấu áo đường mềm, có lưu lượng xe ít, theo phương trình sau:
2,54 SN = a1 D1 + a2D2 + a3D3 (26) trong đó:
D1, D2, D3 - các chiều dày tương ứng của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới; cm
a1, a2, a3 - các hệ số lớp tương ứng với lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới (xem Điều 6.4.8)
8.5.3 Để lựa chọn kết cấu áo đường mềm được thuận tiện và hợp lý, tùy theo điều kiện cụ thể của địa phương và lợi ích kinh tế, có thể tham khảo Bảng 17 khi độ tin cậy R = 50% và Bảng 18 khi độ tin cậy R = 75%. (các hệ số lớp đã dùng: Bê tông nhựa: a1 = 0,35; cấp phối đá dăm của móng trên a2 = 0,14; cấp phối thiên nhiên của móng dưới a3 = 0,10; và của đá dăm thấm nhập nhựa a1 = 0,28).
104
Table 17- Catalog for Selecting Structural Flexible Pavement Sections, with R=50%
Quality of
Roadbed Soil
Traffic Flow
Category
Average Structural Number
SN
Selecting Structural Flexible Pavements 9)
Double Surface Treatment 7)
Penetration Macadam 7) Asphalt Concrete 7)
L.N 1) MT 3); 8) MD 4) M 2) MT 3) MD 4) M 2) MT 3) MD 4)
Very good
High 2.4 2.5 22 30 6 15 23 7 12 20
Medium 2.2 2.5 20 28 6 15 18 5 12 22
Low 1.8 2.5 15 22 5 12 15 5 10 14
Good
High 2.7 2.5 25 32 6 18 25 7 15 23
Medium 2.5 2.5 25 28 6 16 20 5 15 26
Low 2.0 2.5 18 25 5 12 20 5 10 20
Medium
High 3.0 KD 5) 6 22 30 7 20 24
Medium 2.7 2.5 25 32 6 18 25 7 15 23
Low 2.4 2.5 22 30 5 15 26 5 15 23
Poor
High 3.3 KD CT 6) CT
Medium 3.1 KD 6 22 32 CT
Low 2.6 2.5 25 31 5 20 24 CT
Very Poor
High 3.6 KD CT CT
Medium 3.3 KD CT CT
Low 2.8 2.5 28 32 5 20 30 CT
NOTES: 1) - LN – Double Surface Treatment 2.5 cm 2) - M – Thickness of Surface layer, cm 3) - MT – Thickness of graded aggregate base,or Water-bound Macadam base, cm 4) - MD – Thickness of natural aggregate subbase, cm 5) - KD – Should not be used (due to the total thickness of base and subbase is very thick). 6) - CT – The subgrade shall be strengthened (30 cm to 50 cm), for to reach CBR ≥ 6%, before to select the asphalt concrete for the surface layer. 7) –The double surface treatment (2.5 cm) shall be repaired after (5 to 6) years, however the base and subbase should be remained;
Penetration Macadam may be used about (7 to 8) years;
The asphalt concrete layer with thickness of (5 to 7) cm may be used about (10 to 12) years if the maintenance works and the periodic repairs shall be carried out in time. 8)–The thickness of the base may be reduced, besides that the thickness of the subbase may be increased,(depending on available local resources and site conditions), with the rate :1 cm MT equal 1,4 cm MD, but the minimum thickness of the base (MT) is 10 cm. 9) – Construction the courses given above shall be carried out according to TCVN 8819:2011 for asphalt concrete; TCVN 8809:2011 for penetration Macadam; TCVN 8863:2011 for surface treatment.
105
Bảng 17 - Bảng tra lập sẵn để chọn kết cấu áo đường mềm khi R = 50%
Chất lượng
đất nền đường
Cấp lưu lượng xe
Chỉ số kết cấu (trung
bình) SN
Các phương án kết cấu áo đường để chọn lựa 9)
Láng nhựa 2 lớp 7) Đá dăm thấm nhập nhựa 7) Bê tông nhựa 7)
L.N 1) MT 3); 8) MD 4) M 2) MT 3) MD 4) M 2) MT 3) MD 4)
Rất tốt
Cao 2,4 2,5 22 30 6 15 23 7 12 20
Trung bình 2,2 2,5 20 28 6 15 18 5 12 22
Thấp 1,8 2,5 15 22 5 12 15 5 10 14
Tốt
Cao 2,7 2,5 25 32 6 18 25 7 15 23
Trung bình 2,5 2,5 25 28 6 16 20 5 15 26
Thấp 2,0 2,5 18 25 5 12 20 5 10 20
Trung bình
Cao 3,0 KD 5) 6 22 30 7 20 24
Trung bình 2,7 2,5 25 32 6 18 25 7 15 23
Thấp 2,4 2,5 22 30 5 15 26 5 15 23
Xấu
Cao 3,3 KD CT 6) CT
Trung bình 3,1 KD 6 22 32 CT
Thấp 2,6 2,5 25 31 5 20 24 CT
Rất xấu
Cao 3,6 KD CT CT
Trung bình 3,3 KD CT CT
Thấp 2,8 2,5 28 32 5 20 30 CT
CHÚ THÍCH: 1) - LN - Láng nhựa 2 lớp, dày 2,5 cm 2) - M – Chiều dày lớp mặt, cm 3) - MT – Chiều dày lớp móng trên bằng cấp phối đá dăm xay nghiền, hoặc bằng đá dăm Macadam, cm 4) - MD – Chiều dày lớp móng dưới bằng cấp phối thiên nhiên, cm 5) - KD – Không nên dùng loại này (vì chiều dày của 2 lớp móng quá lớn). 6) - CT – Cần cải thiện lớp nền thượng dày từ 30 cm đến 50 cm, để đạt CBR ≥ 6%, rồi chọn kết cấu mặt đường bê tông nhựa tương ứng theo bảng này. 7) - Thời gian sử dụng lớp láng nhựa 2,5 cm chỉ khoảng 5 năm đến 6 năm, sau đó phải rải lại, nhưng vẫn giữ nguyên lớp móng trên và lớp móng dưới;
Thời gian sử dụng lớp đá thấm nhập nhựa vào khoảng (7-8) năm;
Thời gian sử dụng lớp bê tông nhựa (rải 1 lớp 5 cm đến 7 cm) khoảng 10 đến 12 năm với lượng xe tương ứng trong bảng này khi bảo đảm tốt và đúng hạn công tác bảo trì và trung tu. 8) - Tùy theo điều kiện địa phương, có thể giảm chiều dày lớp móng trên và tăng chiều dày lớp móng dưới với tỷ lệ 1 cm MT bằng 1,4 cm MD, nhưng chiều dày tối thiểu lớp MT là 10 cm. 9) - Vật liệu thi công theo tiêu chuẩn: bê tông nhựa nóng TCVN 8819:2011; đá dăm thấm nhập nhựa TCVN 8809:2011; mặt đường láng nhựa nóng TCVN 8863:2011.
106
Table 18- Catalog for Selecting Structural Flexible Pavement Sections, with R=75%
Quality of
Roadbed Soil
Traffic Flow Category
Average Structural Number
SN
Selecting Structural Flexible Pavements 9)
Double Surface Treatment 7)
Penetration Macadam 7) Asphalt Concrete 7)
L.N 1) MT 3); 8) MD 4) M 2) MT 3) MD 4) M 2) MT 3) MD 4)
Very good
High 2.4 2.5 25 31 6 18 24 7 15 20
Medium 2.2 2.5 22 30 6 15 23 7 12 20
Low 1.9 2.5 16 26 5 12 12 5 10 14
Good
High 2.9 2.5 28 35 6 20 29 7 18 24
Medium 2.7 2.5 25 32 6 18 25 7 15 23
Low 2.2 2.5 20 28 5 15 21 5 12 22
Medium
High 3.2 KD 5) 6 22 34 7 20 29
Medium 3.0 KD 6 22 30 7 20 24
Low 2.6 2.5 25 32 5 20 24 5 18 24
Poor
High 3.5 KD CT 6) CT
Medium 3.3 KD CT CT
Low 2.8 2.5 28 32 5 20 30 CT
Very Poor
High 3.8 KD CT CT
Medium 3.6 KD CT CT
Low 2.9 2.5 28 35 5 20 32 CT
NOTES: 1) - LN – Double Surface Treatment 2.5 cm 2) - M – Thickness of Surface layer, cm 3) - MT – Thickness of graded aggregate base,or Water-bound Macadam base, cm 4) - MD – Thickness of natural aggregate subbase, cm 5) - KD – Should not be used (due to the total thickness of base and subbase is very thick). 6) - CT – The subgrade shall be strengthened (30 cm to 50 cm), for to reach CBR ≥ 6%, before to select the asphalt concrete for the surface layer. 7) –The double surface treatment (2.5 cm) shall be repaired after (5 to 6) years, however the base and subbase should be remained;
Penetration Macadam may be used about (7 to 8) years;
The asphalt concrete layer with thickness of (5 to 7) cm may be used about (10 to 12) years if the maintenance works and the periodic repairs shall be carried out in time. 8) – The thickness of the base may be reduced, besides that the thickness of the subbase may be increased,(depending on available local resources and site conditions), with the rate :1 cm MT equal 1,4 cm MD, but the minimum thickness of the base (MT) is 10 cm. 9) – Construction the courses given above shall be carried out according to TCVN 8819:2011 for asphalt concrete; TCVN 8809:2011 for penetration Macadam; TCVN 8863:2011 for treatment surface.
107
Bảng 18 - Bảng tra lập sẵn để chọn kết cấu áo đường mềm khi R = 75%
Chất lượng
đất nền đường
Cấp lưu lượng xe
Chỉ số kết cấu (trung
bình) SN
Các phương án kết cấu áo đường để chọn lựa 9)
Láng nhựa 2 lớp 7) Đá dăm thấm nhập nhựa 7) Bê tông nhựa 7)
L.N 1) MT 3); 8) MD 4) M 2) MT 3) MD 4) M 2) MT 3) MD 4)
Rất tốt
Cao 2,4 2,5 25 31 6 18 24 7 15 20
Trung bình 2,2 2,5 22 30 6 15 23 7 12 20
Thấp 1,9 2,5 16 26 5 12 12 5 10 14
Tốt
Cao 2,9 2,5 28 35 6 20 29 7 18 24
Trung bình 2,7 2,5 25 32 6 18 25 7 15 23
Thấp 2,2 2,5 20 28 5 15 21 5 12 22
Trung bình
Cao 3,2 KD 5) 6 22 34 7 20 29
Trung bình 3,0 KD 6 22 30 7 20 24
Thấp 2,6 2,5 25 32 5 20 24 5 18 24
Xấu
Cao 3,5 KD CT 6) CT
Trung bình 3,3 KD CT CT
Thấp 2,8 2,5 28 32 5 20 30 CT
Rất xấu
Cao 3,8 KD CT CT
Trung bình 3,6 KD CT CT
Thấp 2,9 2,5 28 35 5 20 32 CT
CHÚ THÍCH: 1) - LN – Láng nhựa 2 lớp, dày 2,5 cm 2) - M – Chiều dày lớp mặt, cm 3) - MT – Chiều dày lớp móng trên bằng cấp phối đá dăm xay nghiền, hoặc bằng đá dăm Macadam, cm 4) - MD – Chiều dày lớp móng dưới bằng cấp phối thiên nhiên, cm 5) - KD – Không nên dùng loại này (vì chiều dày của 2 lớp móng quá lớn). 6) - CT – Cần cải thiện lớp nền thượng dày từ 30 cm đến 50 cm, để đạt CBR ≥ 6%, rồi chọn kết cấu mặt đường bê tông nhựa tương ứng theo bảng này. 7) - Thời gian sử dụng lớp láng nhựa 2,5 cm chỉ khoảng 5 năm đến 6 năm, sau đó phải rải lại, nhưng vẫn giữ nguyên lớp móng trên và lớp móng dưới;
Thời gian sử dụng lớp đá thấm nhập nhựa vào khoảng (7-8) năm;
Thời gian sử dụng lớp bê tông nhựa (rải 1 lớp 5 cm đến 7 cm) khoảng 10 đến 12 năm với lượng xe tương ứng trong bảng này khi bảo đảm tốt và đúng hạn công tác bảo trì và trung tu.. 8) - Tùy theo điều kiện địa phương, có thể giảm chiều dày lớp móng trên và tăng chiều dày lớp móng dưới với tỷ lệ 1 cm MT bằng 1,4 cm MD, nhưng chiều dày tối thiểu lớp MT là 10 cm. 9) - Vật liệu thi công theo tiêu chuẩn: bê tông nhựa nóng TCVN 8819:2011; đá dăm thấm nhập nhựa TCVN 8809:2011; mặt đường láng nhựa nóng TCVN 8863:2011.
108
8.6 Aggregate - surfaced pavement design catalog:
8.6.1 With specified effective resilient modulus of graded aggregate layer at least to 200MPa, the thickness of this layer is given in the column 3 of (Table 19).
Table 19- Catalog to define graded aggregated layer thickness
Relative Quality of Roadbed Soil Traffic Flow Category Granular Layer Thickness (cm)
For Egl ≥ 200MPa
1 2 3
Very Good High
Medium
Low
20
15
10
Good High
Medium
Low
28
20
10
Medium High
Medium
Low
33
28
15
Poor
High
Medium
Low
**
**
23
NOTES:
** Higher type pavement design is recommended
8.6.2 One part of a thick stone granular layer BS, can be replaced by a lower quality and cheaper granular layer which is available in local resources (commonly used subbase SB), this is taken from the chart in Figure 17. The calculation steps are made by following the arrows shown on the chart as indicated in the example shown.
109
8.6 Thiết kế theo Bảng tra lập sẵn kết cấu mặt đường có lớp mặt là cấp phối đá:
8.6.1 Với quy định mô đun đàn hồi hữu hiệu của lớp cấp phối đá ít nhất là 200 MPa (CBR ≥ 80%), thì chiều dày của lớp cấp phối đá xác định theo cột 3 của Bảng tra lập sẵn (Bảng19).
Bảng 19 - Bảng tra lập sẵn để xác định chiều dày lớp cấp phối đá
Chất lượng tương đối của lớp đất nền đường
Cấp lưu lượng xe Chiều dày lớp cấp phối, cm (khi E cấp phối đá ≥ 200 MPa)
1 2 3
Rất tốt Cao Trung bình
Thấp
20 15 10
Tốt Cao Trung bình
Thấp
28 20 10
Trung bình Cao Trung bình
Thấp
33 28 15
Xấu Cao Trung bình
Thấp
* * * * 23
Rất xấu Cao Trung bình
Thấp
* * * * 28
CHÚ THÍCH: * * Nên thiết kế loại mặt đường khác, cấp cao hơn, hoặc/và cải thiện đất lớp nền thượng,
8.6.2 Khi chiều dày lớp cấp phối đá lớn, có thể thay một phần chiều dày của lớp cấp phối đá này (BS) bằng loại cấp phối có chất lượng thấp hơn có sẵn ở địa phương và rẻ hơn (thường dùng cho lớp móng dưới SB), nhờ toán đồ (Hình15).
Trình tự tính toán theo các mũi tên chỉ trên toán đồ và chú thích bên cạnh của một ví dụ sử dụng toán đồ.
110
Figure 17- Chart to convert a portion of the aggregate base layer thickness to an equivalent thickness of subbasehÊp h¬n (SB)
111
Hình 15- Toán đồ để chuyển đổi một phần chiều dày của lớp cấp phối tốt (BS) sang một chiều dày tương đương của lớp cấp phối có chất lượng thấp hơn (SB)
112
9 - Analyzing economic efficiency of pavement structure alternatives
9.1 This Section defines how to carry out the economic analysis of various alternatives such as for newly
constructed pavement projects or strengthening and improving existing pavement, etc., to select the
preferred alternative.
Alternatives for comparison can be of different structures such as flexible pavement, rigid pavement, or
half-rigid pavement; quality of surface layer equivalent to different operational transport criteria; and
capital investment period can be one time or phased investment, etc..
9.2 A wide range of criteria is considered in economic analysis. This Specification uses the criterion of Net
Present Value (NPV) to evaluate the economic comparison of alternatives for newly constructed,
strengthened, and improved pavements*).
9.3 When assessing and comparing the economic efficiency of alternative pavement structures, it is
necessary to apply the following:
1.Pavement structures must be designed to satisfy the technical requirements, and described in drawings
and provided with quantities and cost estimates.
2.The cost estimates by kilometer for the pavement structure will include stabilized shoulder. When the
pavement section is divided into two separate carriageways and the carriageways are separated or are
independent, then the cost estimates must be prepared on the individual carriageway on a kilometer basis,
including the stabilized shoulders.
3.The economic analysis period of pavement structure is currently 20 years. Maintenance work and minor
or major repairs and even reconstruction occurring within that 20 year analysis period, should also be taken
into consideration.
The economic analysis period can be different from 20 years, if there is adequate basis and is accepted by
the Owner.
4. The discount rate, i, is presently defined at 12%. It can differ from 12%, if there is adequate basis and
for acceptance by the Owner.
5. When estimating the length of the overall economic analysis period, assume that the final year of
pavement construction, the year of pavement construction completion for the first phased period
be the Year 0. Subsequent years are 1st year, 2nd year, etc., up to year n. The years prior to the Year 0
are -1, -2, -3, etc..
-------------------------------------------------------*
NOTE:
*) The other specifications such as IRR (Internal Rate of Return) & B/C (Rate of Benefit to Cost), are often used to consider the
economic efficiency of whether new road to be constructed or existing road to be retained; or to provide essentials to plan priorities in
allocating investment cost for a road or a pavement in the strategy of constructing and improving road.
113
9 Phân tích hiệu quả kinh tế các phương án kết cấu áo đường
9.1 Trong điều này quy định cách tiến hành so sánh hiệu quả kinh tế giữa các phương án khác nhau trong dự án xây dựng mới áo đường hoặc dự án gia cường, cải tạo áo đường hiện có, để làm cơ sở cho việc chọn lựa phương án.
Các phương án đưa ra để so sánh có thể thuộc các loại khác nhau về kết cấu (áo đường mềm, áo đường cứng, áo đường nửa cứng); về loại cấp hạng chất lượng của lớp mặt, tương ứng với các chỉ tiêu khai thác - vận tải khác nhau; về thời hạn đầu tư vốn (đầu tư cùng một lúc hay đầu tư theo phân kỳ) v.v...
9.2 Có nhiều chỉ tiêu để phân tích hiệu quả kinh tế. Trong tiêu chuẩn này quy định dùng chỉ tiêu "Giá trị hiện tại ròng - NPV" để đánh giá hiệu quả kinh tế trong khi so sánh các phương án kết cấu áo đường làm mới, cũng như gia cường, cải tạo.4)
9.3 Khi đánh giá, so sánh hiệu quả kinh tế các phương án kết cấu áo đường phải tuân theo các quy định sau đây:
1. Các kết cấu áo đường đưa ra so sánh phải được thiết kế bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật, và được thể hiện bằng các bản vẽ kèm theo các khối lượng cụ thể và tính ra được giá thành.
2. Các chi phí được tính toán cho toàn bộ kết cấu áo đường bao gồm cả phần lề đường gia cố, có chiều dài 1 km. Khi mặt cắt mặt đường có phân chia hai chiều xe chạy rõ ràng, mà trên đó lượng xe chạy khác nhau nhiều và/hoặc có kết cấu áo đường khác nhau ở 2 chiều xe chạy, thì các chi phí được tính toán cho riêng tất cả các làn xe trong 1 chiều, kể cả phần lề đường gia cố thuộc chiều ấy, với chiều dài 1km.
3. Thời hạn phân tích kinh tế (Tp.t) của kết cấu áo đường hiện nay lấy bằng 20 năm. Các công việc duy tu bảo dưỡng, trung tu, đại tu và cả làm lại (nếu có) xảy ra trong thời hạn phân tích 20 năm ấy đều phải được tính đến.
Thời hạn phân tích kinh tế này có thể lấy khác với 20 năm nếu có căn cứ xác đáng và được cấp có thẩm quyền chấp thuận.
4. Suất chiết khấu (i) hiện nay quy định bằng 12%. Có thể lấy khác với 12% nếu có căn cứ xác đáng và được cấp có thẩm quyền chấp thuận.
5. Khi tính toán theo các năm của cả thời hạn phân tích kinh tế thì lấy năm kết thúc công việc xây dựng áo đường (hoặc năm kết thúc công việc xây dựng của giai đoạn phân kỳ đầu tiên của áo đường) làm năm "0". Các năm tiếp theo là năm thứ 1, thứ 2 v.v... cho đến năm thứ n; các năm trước năm "0" là năm - 1; - 2; v.v...
4) Những chỉ tiêu khác như IRR (tỷ suất nội hoàn), B/C (tỷ số lợi nhuận trên chi phí), thường được dùng trong việc xem
xét về mặt hiệu quả kinh tế có nên bỏ vốn xây dựng con đường không hay nên để nguyên trạng, hoặc để làm cơ sở để
có kế hoạch ưu tiên phân bổ vốn đầu tư cho một con đường, một mặt đường nào trong cả chiến lược xây dựng cải tạo
đường.
114
9.4 The equation for showing NPV, which compares the pavement structure alternatives, is:
n,1xn,ox1x TPWCTPWCNPV −= (27)
With
*pwf)ICC(TPWCt
0tt,i1xn,1x ∑
=
+=
[ ] ni,nx1,tx1,tx1,tx1, pwf*(SV)(UC)(MO)(CC) −++ (28)
Where:
NPCx1 - net Present Value of pavement structure, Alternative x1
TPWCx1,n - total present worth of costs of pavement structure, Alternative x1, with economic analysis period of n years
TPWCxo,n - total present worth of costs of pavement structure, Alternative xo, where xo can be the basic alternative or standard, but can also be other different alternatives of pavement structure x2, x3, ...., xk, which are compared to Alternative x1
TPWCxo,n -equation is similar to equation (28) where the symbols x1 are replaced by xo
(ICC)x1 - initial capital costs of construction (investment cost) for alternative x1, in Year “0”
(CC)x1,t - capital costs of construction for Alternative x1, in Year t, where t is less than n, and includes the expenditures for surface dressing, improved asphalt concrete, etc.
(MO)x1,t -costs of pavement maintenance and operation cost for Alternative x1 in Year t. Maintenance costs comprise expenses for the maintenance of pavement, stabilized shoulder and drainage systems, which directly relate to the pavement structure
(UC)x1,y -road user costs for Alternative x1, Year t, comprises the vehicle operating costs, travel time costs, traffic accidents costs, etc.
(SV)x1,n - salvage value, liquidation value of pavement for Alternative x1, in final Year n of the analysis period
pwfi,n - present worth factor with discount rate i and in Year n and is the factor to convert the expenses, or interests in Year n to the original Year 0
nni,)i1(
1pwf
+= (29)
pwfi,t - present worth factor with discount rate i and in Year t and is the factor to convert the expenses, or interests in Year t to the original Year 0
tti,)i1(
1pwf
+= (30)
If net present value, NPVx1, of the pavement structure alternative x1 in equation(27) is positive then that means that Alternative x1 is more economically effective than Alternative x0. The total cost has been converted to present value of Alternative x1 and is smaller than of Alternative x0.
115
9.4 Phương trình biểu thị "Giá trị hiện tại ròng - NPV" để so sánh các phương án kết cấu áo đường có dạng sau:
NPVx1 = TPWC xo,n - TPWC x1,n (27)
với t
x1,n x1 i,tt 0
TPWC (ICC) pwf *=
= +∑
x1,t x1,t x1,t x1,n i,n[(CC) (MO) (UC) ] (SV) * pwf+ + − (28)
trong đó:
NPVx1 - giá trị hiện tại ròng của phương án kết cấu áo đường x1;
TPWCx1,n - tổng giá trị hiện tại về các chi phí của phương án kết cấu áo đường x1 với thời hạn phân tích kinh tế là n năm;
TPWCxo,n - tổng giá trị hiện tại về các chi phí của phương án kết cấu áo đường xo (trong đó xo có thể là phương án cơ bản hay phương án chuẩn và cũng có thể một phương án khác của kết cấu áo đường x2, x3, ..., xk mà ta muốn dùng để so sánh với phương án x1);
TPWCxo,n có dạng phương trình giống như Phương trình (28) trong đó các ký hiệu x1 được thay bằng xo;
(ICC)x1 - chi phí vốn đầu tư xây dựng ban đầu cho phương án x1, ở trong năm thứ 0;
(CC) x1,t - chí phí vốn đầu tư xây dựng cho phương án x1, ở trong năm thứ t, trong đó t nhỏ hơn n (bao gồm chi phí láng nhựa, làm thêm lớp phủ bêtông nhựa, cải tạo lại ...).
(MO) x1,t - các chi phí vận hành và bảo dưỡng áo đường phương án x1, trong năm thứ t. Chi phí bảo dưỡng bao gồm chi phí duy tu bảo dưỡng áo đường, phần lề gia cố, và các hệ thống thoát nước liên quan trực tiếp đến kết cấu áo đường.
(UC)x1,t - chi phí thuộc người sử dụng đường cho phương án x1, trong năm thứ t (chi phí này bao gồm chi phí vận hành xe, chi phí thời gian hành trình, chi phí các tai nạn giao thông ...)
(SV) x1, n - giá trị còn lại (giá trị thanh lý) của áo đường cho phương án x1, tại năm cuối cùng n của thời hạn phân tích.
pwfi,n - yếu tố giá trị hiện tại với suất chiết khấu i và tại năm n (là một hệ số quy đổi các chi phí (hoặc lợi ích) tại năm n về năm gốc 0).
i,n n
1pwf
(1 i)=
+ (29)
pwfi,t - yếu tố giá trị hiện tại với suất chiết khấu i và tại năm t (là một hệ số để quy đổi các chi phí (hoặc lợi ích) tại năm t về năm gốc O)
i,t t
1pwf
(1 i)=
+ (30)
Nếu giá trị hiện tại ròng NPVx1 của phương án kết cấu áo đường x1 trong Phương trình (27) là dương, thì có nghĩa là phương án x1 có hiệu quả kinh tế hơn phương án xo vì tổng chi phí đã quy về giá trị hiện tại của phương án x1 nhỏ hơn của phương án xo.
116
9.5 Calculating Costs.
9.5.1 Initial Capital, ICC, of 1km pavement is determined to be the cost estimate of each alternative, not
discounting for inflation.
If the initial capital cost is not fixed in original Year 0 but released, then the capital cost for each year prior to
original year must be converted to original Year 0. This is shown in Section 9.3, original year is the year when
pavement construction was completed.
9.5.2 Subsequently, periodic capital cost, CC, of 1km for minor/major repairs, improved pavement such as
dressed asphalt, consolidating with asphalt concrete, recycling asphalt concrete, improving pavement
structure, etc., is estimated for each, not discounting for inflation.
Investment capital costs for periodic repairs are shown in Table 20.
9.5.3 Pavement maintenance costs and operation costs are determined at actual costs. Regular maintenance
costs are shown in Table 20.
Table 20- Regular Pavement Maintenance and Periodic Repair
Type of Pavement Time Period
(year) Rate of Repair Costs Compared to
Initial Construction Capital (%)
Major Repair
Minor Repair
Major Repair Minor Repair
Regular
1 2 3 4 5 6
Double asphalt concrete pavement, thickness≥10cm Asphalt concrete, thickness (5-7)cm Penetration Macadam Double surface treatement Single surface treatement Water-bound Macadam;Graded aggregates Cement concrete
15 (8) - 10 (8) - 10 (6) - 7 (4) - 5 (3) – 5 25
5 4 4 (3) - 4 3 3 8
42.0 48.6 49.6 50.0 52.0 53.1 34.2
5.1 7.9 8.7 8.8 8.9 9.0 4.1
0.55 0.98 1.92 2.00 2.10 1.60
0.32
NOTE: Values in parenthesis are for large traffic flows.
9.5.4 Road costs, UC, comprises: vehicle operating cost (fuel consumption, tire wear, vehicle maintenance,
oil consumption, parts replacement, etc.), travel time and traffic accident costs. Each cost basically depends
on the roughness index, IRI, (sometimes called flatness of pavement), and depends on vehicle speed and
speed depends on roughness index of pavement.
9.5.4.1 Vehicle operating cost may be calculated by the World Bank Program, and depends on the
characteristics of each vehicle type, road category, pavement type and speed, amongst other things.
While no calculations are available for the World Bank Program under Vietnam conditions, the following
equation can be used to estimate vehicle operating cost (S) for 1 ton/km of commodity transported:
β.γ.G.VP
β.γ.GP
S cdbd += (31)
Where:
117
9.5 Tính toán các chi phí
9.5.1 Chi phí vốn đầu tư ban đầu (ICC) của 1 km áo đường được xác định tính theo dự toán của mỗi phương án, không kể yếu tố trượt giá.
Nếu chi phí vốn đầu tư ban đầu không tập trung trong năm gốc O, mà rải ra nhiều năm thì phải quy đổi chi phí vốn đầu tư của từng năm trước năm gốc về năm gốc O (vì đã quy định ở Điểm 9.3 năm gốc O là năm kết thúc công việc xây dựng áo đường).
9.5.2 Chi phí vốn đầu tư định kỳ tiếp theo (CC) cho 1 km áo đường trong các kỳ trung tu, đại tu, cải tạo áo đường như làm các lớp láng nhựa, gia cường bằng lớp phủ bêtông nhựa, tái sinh lớp bêtông nhựa, cải tạo lại kết cấu áo đường v.v... được xác định theo dự toán cụ thể của từng loại, không kể yếu tố trượt giá.
Có thể tham khảo chi phí vốn đầu tư trong các sửa chữa định kỳ theo Bảng 20
9.5.3 Các chi phí vận hành và bảo dưỡng áo đường xác định theo chi phí thực tế. Có thể tham khảo chi phí bảo dưỡng thường xuyên theo Bảng 20.
Bảng 20 - Bảng tham khảo các chi phí bảo dưỡng thường xuyên và sửa chữa định kỳ áo đường
Loại mặt đường Khoảng thời gian (năm)
Tỷ lệ chi phí sửa chữa so với vốn xây dựng ban đầu (%)
Đại tu Trung tu Đại tu Trung tu Thường xuyên
1 2 3 4 5 6
Bêtông nhựa 2 lớp bề dày ≥ 10cm 15 5 42,0 5,1 0,55
Bêtông nhựa một lớp (5cm - 7cm) (8) - 10 4 48,6 7,9 0,98
Thấm nhập nhựa (8)- 10 4 49,6 8,7 1,92
Láng nhựa hai lớp (6) - 7 (3) - 4 50,0 8,8 2,00
Láng nhựa một lớp (4) - 5 3 52,0 8,9 2,10
Đá dăm, cấp phối đá (3) - 5 3 53,1 9,0 1,60
Bêtông xi măng 25 8 34,2 4,1 0,32
CHÚ THÍCH: Trị số trong ngoặc ứng với đường có lưu lượng xe nhiều.
9.5.4 Chi phí thuộc người sử dụng đường (UC) bao gồm chi phí vận hành xe (tiêu thụ nhiên liệu, hao mòn lốp xe, bảo dưỡng xe, tiêu thụ dầu nhớt, khấu hao xe, thay thế phụ tùng ...), chi phí thời gian cho hành trình, chi phí tai nạn giao thông. Mỗi loại chi phí nêu ở Điểm 9.5.4 này chủ yếu phụ thuộc vào chỉ số độ gồ ghề (IRI) (thường gọi là độ bằng phẳng) của mặt đường, và phụ thuộc vào tốc độ của xe, tốc độ này lại phụ thuộc vào chỉ số độ gồ ghề của mặt đường.
9.5.4.1 Chi phí vận hành xe nên tính toán theo chương trình của mô hình của Ngân hàng thế giới, tuỳ theo các đặc trưng của từng loại xe, loại đường, loại mặt đường và tốc độ.
Trong lúc chưa có các kết quả tính toán cho điều kiện cụ thể Việt Nam từ mô hình của Ngân hàng thế giới, có thể dùng các công thức sau đây để tính toán chi phí vận hành xe (S) cho 1 T.km hàng hoá:
bd cdP PS
. .G . .G.V= +β γ β γ
(31)
trong đó:
118
Pbd - average variable cost per 1km of travel by automobile as determined in Section 9.5.4.1.1 in VND/vehicle/km
Pcd - average permanent cost per hour per vehicle as determined in Section 9.5.4.1.2 in VND/vehicle/hour
β - travel usage factor, β = 0.65
γ - load factor, β= 0.9 - 0.95
G - average load transported in tons and established for load and rate of vehicle type transporting
V - average vehicle speed in km/h, equal to 0.7 technical speed determined by type of pavement and design category of road in Table 21.
Table 21
Design Category of Road (km/h)
Type of Pavement Average technical Speed
120 Asphalt concrete - Cement concrete 65
100 Asphalt concrete - Cement concrete 55
80
Asphalt concrete - Cement concrete
Penetration Macadam
Double surface treatment (used in initial phase period)
45
45
40
60
Asphalt concrete
Penetration Macadam
Double surface treatment
Graded aggregates; Water- bound Macadam
35
35
35
30
40
Penetration Macadam
Surface treatment
Graded aggregates; Water-bound Macadam
30
30
25
20 Graded aggregates; Water-bound Macadam
Well-drainage soil road
15 - 20
15
Vehicle operating cost, Sk, per passenger/1km is calculated according to equation(31), where β, γ and G are replaced for goods carriage vehicles with travel usage factor βK, seat usage factor γK, and the amount of seats for passengers GK for buses.
9.5.4.1.1 Variable cost, Pbd, depend on itinerary, vehicle operating conditions and vehicle performance, which include costs of fuel, oil, tire wear, vehicle maintenance, repair and vehicle depreciation. These costs are determined at the level of the Vehicle Transport Company or Factory. If data are not available, it is possible to estimate according to the equation:
Pbd = λ.q.r, VND/vehicle - km; (32)
119
Pbđ - chi phí biến đổi trung bình cho 1km hành trình của xe ô tô, được xác định theo 9.5.4.1.1; đồng/xe-km;
Pcđ - chi phí cố định trung bình trong 1 giờ cho một ô tô, được xác định theo 9.5.4.1.2; đồng/xe - giờ;
β - hệ số sử dụng hành trình, lấy β = 0,65;
γ - hệ số lợi dụng trọng tải, lấy β = 0,9 ÷ 0,95;
G - trọng tải trung bình có ích của các xe tham gia vận chuyển - tấn; có thể xác định theo trung bình trọng số, theo trọng tải và tỷ lệ các loại xe tham gia vận chuyển;
V - vận tốc chạy xe trung bình trên đường km/h, lấy bằng 0,7 tốc độ kỹ thuật xác định theo loại mặt đường và cấp kỹ thuật của đường ở Bảng 21
Bảng 21- Tốc độ kỹ thuật trung bình (km/h)
Cấp kỹ thuật của đường (km/h)
Loại mặt đường Tốc độ kỹ thuật trung bình
120 Bêtông nhựa - Bêtông xi măng 65
100 Bêtông nhựa - Bêtông xi măng 55
80 Bêtông nhựa - Bêtông xi măng Thấm nhập nhựa Láng nhựa hai lớp (dùng cho giai đoạn phân kỳ đầu )
45 45 40
60 Bêtông nhựa Thấm nhập nhựa Láng nhựa hai lớp Cấp phối đá, đá dăm Macađam
35 35 35 30
40 Thấm nhập nhựa Láng nhựa Cấp phối đá, đá dăm Macađam
30 30 25
20 Cấp phối đá, đá dăm Macađam Đường đất thoát nước tốt
15 - 20 15
Chi phí vận hành xe (SK) cho 1 hành khách - km cũng tính tương tự như công thức (31), trong đó thay β, γ và G của xe chở hàng hoá bằng hệ số sử dụng hành trình βK, hệ số sử dụng số ghế ngồi γK và số ghế ngồi (số hành khách) GK của xe chở khách.
9.5.4.1.1 Chi phí biến đổi Pbđ phụ thuộc vào hành trình, điều kiện chạy xe và tính năng của xe; gồm chi phí về nhiên liệu, dầu nhớt, hao mòn săm lốp, bảo trì sửa chữa xe, khấu hao, sửa chữa lớn. Các thành phần chi phí này được xác định theo định mức ở các xí nghiệp, công ty vận tải ô tô. Khi thiếu số liệu cho phép tính gần đúng theo công thức sau:
Pbđ = λ q r; đồng/xe - km; (32)
120
Where:
λ - rate of variable cost with fuel cost, λ = 2.6 - 2.8;
q - the average fuel consumed per 1 km, liter/vehicle/km;
r - cost of fuel, VND/liter.
9.5.4.1.2 Fixed cost, Pcd, is the cost per hour of use and is not dependent of usage. This cost consists of
vehicle depreciation, basic salary and allowances of driver, vehicle management expenses (administrative
salary, expanses for insurance, garaging, parking, etc.). Fixed cost, Pcd, is determined at the Vehicle
Transport Company or Factory level.
9.5.4.1.3 Commodity transport volume in the calculated Year, Qn, and is determined by the equation:
Qn = 365.γ.β.G.N ton; (33) Where:
N- Average daily traffic for the calculation Year in vehicle/day-night, (goods carriage
vehicle)
Other symbols are those used in equation (31):
- The amount of passengers transported in calculated year, Qkn, is determined similarly
to equation (33), where γ, β, G, N of goods carriage vehicle are replaced by γK, βK, GK and
average daily traffic of calculation year (passenger carriage vehicle) by NK.
9.5.4.2 The travel time cost is the product of travel time and the average unit value of travel time:
- Travel time for passengers and drivers is the duration between departure and arrival and
includes both operating and idle time.
- User time cost is calculated by the average salaries or average incomes of passengers. The
value attributed to 1 hour of travel time is called unit value of travel time.
9.5.4.3 The traffic accident cost is calculated based on the accident rate on the road section and unit cost per
accident.
The accident rate is calculated by dividing the recorded accidents in the specific period, usually per year, by
the numbers of kilometers traveled on that road section during the same period. The accident rate is often
presented by the number of accidents per 1,000,000 vehicle/km.
Unit cost for one accident with casualty should consider only economic factors such as: loss of productivity
that the victims will bear for the rest of their lives, or losses due to temporary inability to work; expenses for
accident settlement, expenses for medical, hospital, burial services and other insurance costs, etc..
121
trong đó:
λ - tỷ lệ giữa chi phí biến đổi so với chi phí nhiên liệu, lấy λ = 2,6 - 2,8;
q - lượng nhiên liệu tiêu hao trung bình cho 1km chạy xe, lít/xe – km;
r- giá nhiên liệu, đồng/lít.
9.5.4.1.2 Chi phí cố định Pcđ phải trả khi sử dụng 1 giờ-xe, không phục thuộc vào hành trình (xe chạy hoặc không chạy trên đường). Chi phí này gồm các khoản khấu hao xe, lương cơ bản và các phụ cấp cố định của lái xe, các khoản chi cho quản lý phương tiện (lương bộ máy hành chính, chi bảo hiểm, chi phí về ga - ra, bãi đỗ xe ...) Chi phí cố định Pcđ được xác định theo định mức ở các xí nghiệp, Công ty vận tải ô tô.
9.5.4.1.3 Khối lượng vận chuyển hàng hoá trong năm tính toán Qn được xác định theo công thức sau:
Qn = 365 γ.β.G.N; tấn (33)
trong đó:
N - lưu lượng xe ngày đêm trung bình của năm tính toán, (xe chở hàng hoá ), xe/ngày đêm;
Các ký hiệu khác như ở công thức (31)
- Số lượng hành khách vận chuyển trong năm tính toán QKn được xác định tương tự theo công thức(33), trong đó thay γ,β,G và N của xe chở hàng hoá bằng γK, βK, GK và lưu lượng xe ngày đêm trung bình của năm tính toán (xe chở khách) NK.
9.5.4.2 Chi phí thời gian cho hành trình là tích số của thời gian cho hành trình nhân cho giá trị đơn vị trung bình của thời gian hành trình.
- Thời gian cho hành trình đối với hành khách và lái xe là thời gian diễn ra kể từ lúc xuất phát cho tới khi đến điểm đến, tức là toàn bộ thời gian xe chạy trên đường và thời gian chờ đợi.
- Giá trị thời gian của người sử dụng đường được đánh giá bằng lương trung bình hoặc bằng những thu nhập trung bình của người đi xe. Giá trị cho 1 giờ của thời gian hành trình gọi là giá trị đơn vị của thời gian hành trình.
9.5.4.3 Chi phí tai nạn giao thông được tính dựa vào suất tai nạn trên một đoạn đường và chi phí đơn vị cho một tai nạn.
Suất tai nạn được tính bằng cách chia số tai nạn ghi nhận được trong một thời hạn nào đó (thường lấy là 1 năm) cho số xe - km đã chạy qua đoạn đường này trong cùng một thời hạn, thường biểu thị suất tai nạn bằng số tai nạn trên 1.000.000 xe - km.
Chi phí đơn vị cho một tai nạn có gây thương tích phải tính những yếu tố thuần kinh tế như tổn thất về sản xuất mà nạn nhân sẽ đảm đương trong phần còn lại của đời họ trừ đi phần tiêu thụ riêng cho họ, hoặc tổn thất do công việc nhất thời bị ngừng trệ; phí tổn giải toả tai nạn, chi phí thuốc men, bệnh viện, dịch vụ tang lễ, các phí tổn bảo hiểm ...
122
Accident rates relate to many factors of the roadway, such as speed, density, type of transport, width and
numbers of lane on pavement, sight distances, geometric characteristics of road, sign quality, traffic safety
devices, type and conditions of pavement, etc.. The accident costs for all the compared alternatives will not
generally be computed in the specific economic analysis of the pavement structure alternatives, except where
specifically required and/or where data is well-founded.
9.5.5 The salvage value, SV, of a pavement structure is evaluated for the final Year, n, of the analysis period.
To determine salvage value of a pavement structure alternative, it is necessary to use data drawn from
existing construction, operation and repair costs for similar pavements. Besides, it is necessary to consider
the procedure for reusing old pavement in the next phase, e.g, being the base for pavement for subsequent
construction, or reusing part of old asphalt concrete for the underlying layer for the surface to be constructed
and evaluate the salvage value for each pavement structure.
9.6 Apart from economic analysis of alternatives by the criterion of NPV as in Section 9.2, it is essential to
consider other important criteria as well, such as: volume and quality of material provided, capacity of
construction equipment and technology, capacity of construction progress, capacity of maintaining traffic
during construction, etc., to select the most suitable alternative for pavement structure.
123
Do suất tai nạn phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố của cả con đường (tốc độ, mật độ xe và loại hình vận chuyển, chiều rộng và số làn xe của mặt đường; tầm nhìn và đặc trưng hình học của đường, chất lượng biển báo,thiết bị bảo đảm an toàn giao thông trên đường, loại và tình trạng mặt đường ... ) vì thế trong so sánh hiệu quả kinh tế riêng cho các phương án kết cấu áo đường có thể không tính đến chi phí tai nạn giao thông, trừ khi có yêu cầu đặc biệt và/hoặc có các số liệu có căn cứ xác thực.
9.5.5 Giá trị còn lại (giá trị thanh lý) - SV, của một phương án kết cấu áo đường được đánh giá tại năm cuối cùng n của thời hạn phân tích.
Để xác định giá trị còn lại của một phương án kết cấu áo đường cần sử dụng các số liệu đã đúc kết từ các kinh nghiệm thực tế xây dựng, khai thác và sửa chữa các loại áo đường tương tự trước đó. Ngoài ra còn cần phải xem xét liệu sẽ dùng biện pháp gì để sử dụng áo đường cũ này trong giai đoạn tiếp theo (ví dụ sẽ dùng làm móng cho áo đường được xây dựng tiếp theo, hoặc sẽ được tái sinh một phần chiều dày lớp mặt bê tông nhựa cũ để làm lớp dưới của lớp mặt đường được xây dựng tiếp theo v.v...) mà định giá trị còn lại cho thích ứng đối với mỗi phương án kết cấu áo đường.
9.6 Ngoài việc so sánh hiệu quả kinh tế giữa các phương án theo chỉ tiêu NPV nói ở Điều 9.2 còn cần xem xét những chỉ tiêu quan trọng khác như khối lượng và khả năng cung cấp nguyên vật liệu, khả năng về thiết bị và công nghệ thi công, khả năng bảo đảm tiến độ thi công quy định, khả năng bảo đảm giao thông khi thi công v.v... để chọn phương án kết cấu áo đường thích hợp.
124
