QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY

Chia sẻ: Phạm Trí Khải | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

330
lượt xem 98
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

I. Các điểm giống nhau và khác nhau giữa mặt đường ô tô và mặt đường sân bay: 1. Tải trọng: Mạng lưới đường ô tô của mỗi nước có những qui định riêng về trọng lượng của trục bánh thiết kế, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội và điều kiện tự nhiên của mỗi nước. Tải trọng trục bánh thiết kế ở nước ta là 100kN (hoặc một bánh kép 50kN) với áp lực hơi trong bánh xe là 0,65MPa....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY

QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ CẢNG HÀNG KHÔNG – SÂN BAY Highways & airfield section, Civil engineering department, University of transport & communication
Chương VIII: Thiết kế mặt đường sân bay. I. Các điểm giống nhau và khác nhau giữa m ặt đ ường ô tô và mặt đường sân bay: 1. Tải trọng: Mạng lưới đường ô tô của mỗi nước có những qui định riêng về trọng lượng của trục bánh thiết kế, phụ thuộc vào điều kiện kinh t ế xã hội và điều kiện tự nhiên của mỗi nước. Tải trọng trục bánh thiết kế ở nước ta là 100kN (hoặc một bánh kép 50kN) với áp lực hơi trong bánh xe là 0,65MPa. Với sân bay, do việc vận tải hàng không không có biên giới, hệ thống sân - đường của sân bay phải tuân thủ các quy đ ịnh c ủa t ổ ch ức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO). Tải trọng trên m ột càng bánh máy bay có thể lớn hơn 900kN (máy bay Boeing 757-400) với áp l ực hơi trong bánh 1,25MPa (có thể lên đến 1,5 hoặc 1,6 MPa).
Tốc độ lớn nhất của ô tô vận tải trên tất cả các loại đường ô tô của các nước thường không quá 60km/h. Trên sân bay thì tốc độ lại phụ thuộc vào bộ phận sân đường: tốc độ nhỏ và không đổi trên đường lăn, tốc độ thay đổi liên tục trên đường băng và hoàn toàn không phụ thuộc vào tầm quan trọng của cảng hàng không hoặc của nước sở tại - máy bay phải chạy bon cất cánh với tốc độ như nhau ở Nội Bài, ở Bangkok hoặc ở Paris. Vì vậy, phải tiêu chuẩn hoá việc thiết kế và khai thác mặt đường sân bay theo các quy định của ICAO.
Do tải trọng thẳng đứng của bánh máy bay rất lớn nên chiều dày mặt đường sân bay thường lớn hơn nhiều so với chiều dày mặt đ ường ô tô. Tải trọng ngang tác dụng trên mặt đường sân bay cũng lớn hơn r ất nhiều so với trên đường ô tô. Vì vậy, nếu thi công lớp dính bám trong kết cấu mặt đường mềm sân bay không tốt thì thường xuất hiện sự trượt của lớp mặt trên lớp móng tại các khu vực có bố trí siêu cao và các đoạn đường hãm phanh. Tần suất tác dụng tải trọng cũng rất khác nhau: trên các đ ường ô tô cao tốc hoặc cấp 1, số lần tác dụng trùng phục của tải trọng có thể đ ến vài nghìn lần trong một ngày, còn trên mặt đường sân bay có nhi ều máy bay hạ cánh thì cũng chỉ tới vài trăm lần. Từ đó, với kết cấu mặt đường mềm của đường ô tô cấp cao người ta thường là làm làn riêng cho xe tải vì có nguy cơ hình thành v ệt lún bánh xe trên làn xe này. Trong sân bay, nguy c ơ này ch ỉ xu ất hi ện trên đường lãn, vì máy bay lăn với tốc độ thấp và vệt bánh luôn tác d ụng qua
2. Tác động của môi trường: Tác dụng của môi trường (nhiệt độ, nước mưa…) thường gây các hậu quá bất lợi đối với mặt đường sân bay nhiều hơn so với m ặt đ ường ô tô. Với kết cấu mặt đường mềm, cùng với thời gian nhựa bitum trong mặt đường bị lão hoá, sẽ xuất hiện các đường nứt nhô trên lớp mặt. Do t ần suất tác dụng của bánh máy bay thấp hơn nên các bánh máy bay không hàn kín được các đường nứt như thường thấy trên đường ô tô. Vì vậy, khi thiết kế công thức bê tông nhựa của mặt đường sân bay nên tăng hàm lượng nhựa bitum lên một ít để đảm bảo độ kín nước của mặt đường. Mặt khác, do mặt đường sân bay rộng, khoảng cách thoát n ước xa, thời gian thoát nước lâu khiến cho tính không thấm n ước trở thành m ột chỉ tiêu cơ bản khi thiết kế mặt đường sân bay. Đây là đi ểm m ấu ch ốt để bảo đảm chất lượng mặt đường. Từ đó phải nghiên cứu một công thức riêng cho bê tông nhựa mặt đường sân bay, bảo đ ảm cho hỗn h ợp
3. Phương pháp thiết kế: Phương pháp thiết kế chiều dày mặt đường mềm của đường ô tô và của sân bay (theo ICAO ) cũng khác nhau. Chiều dày mặt đường mền đường ô tô được tính theo hai tiêu chuẩn: a) không cho phép xuất hiện biến dạng dư trong đ ất n ền; b) không cho phép xuất hiện đường nứt do mỏi trong thớ dưới của t ừng lớp mặt đường. Chiều dày mặt đường được tính với tiêu chuẩn bất lợi nhất. Việc thiết kế chiều dày mặt đường sân bay thì chỉ tính theo tiêu chuẩn đầu tiên (tiêu chuẩn a) (xem Thiết kế sân bay, ph ần 3: M ặt đường, ICAO ). Cãn cứ vào tỉ số CBR của đất nền và tải trọng càng bánh của máy bay thiết kế để xác định chiều dày tương đ ương t ổng cộng của kết cấu mặt đường. Sau đó chọn một kết cấu mặt đường cụ thể với các lớp vật liệu thích hợp có chiều dày tương đ ương bằng chiều dày đã xác định ở trên.
II. Các yêu cầu chất lượng đối với mặt đường sân bay: 1. Yêu cầu về chất lượng đối với mặt đường mềm SB: Lớp mặt của mặt đường mềm sân bay phải bảo đảm được các chức nãng sau: - Bảo đảm cho máy bay lăn bánh an toàn và thu ận lợi. Chức năng này đòi hỏi lớp mặt phải bảo đảm được các yêu cầu về cường đ ộ và đ ộ ổn định dưới tác dụng của tải trọng, cũng như phải thoả mãn các yêu cầu về độ nhám và độ bằng phẳng. - Bảo vệ nền móng dưới tác dụng của nước. Yêu cầu này đòi hỏi lớp mặt phải không thấm nước và phải có một chiều dày t ối thiểu bảo đảm không xuất hiện đường nứt dưới tác dụng của tải trọng hoặc do sự truyền nứt từ lớp móng cứng. - Bảo đảm các tính chất trên đây phải được duy trì lâu dài. điều này đòi hỏi nhựa bitum phải lâu bị lão hóa.
2. Yêu cầu về cường độ, chống hình thành vệt lún bánh xe và mỏi: Do tần suất tác dụng của máy bay tại một chỗ nhỏ hơn nhiều so với đường ô tô nên yêu cầu đối với chỉ tiêu này không khắt khe nh ư v ới mặt đường ô tô. Tuy nhiên, mặt đường sân bay chịu tải trọng lớn h ơn nên phải sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa có độ dãn dài khi phá hoại cao hơn so với bê tông nhựa của đường ô tô. Cần chú ý chống lún vệt bánh xe trên đường lăn.
3. Yêu cầu về độ nhám: Do số lần hạ cánh của sân bay không lớn nên yêu c ầu đ ối với đ ộ nhám không cao như đối với mặt đường ô tô, và vì bánh máy bay ít làm hao mòn và bào nhẵn cốt liệu. Độ nhám (độ bám giữa bánh máy bay và mặt đường) của mặt đường khô và sạch thường là phù hợp với yêu cầu. Tuy nhiên khi mặt đường bị ướt thì thường không đủ độ nhám và mặt đường trở nên trơn trượt. Vì vậy, khi xây dựng và khai thác mặt đường sân bay c ần đ ặc bi ệt chú ý đến độ nhám khi mặt đường ẩm ướt. Để vận hành an toàn, mặt đường sân bay phải đủ độ bám để hãm phanh khi máy bay hạ cánh (hoặc hãm phanh trong trường h ợp vi ệc c ất cánh bị gián đoạn vì lý do kỹ thuật) và để quay bánh khi máy bay ti ếp đất lúc hạ cánh.
Để tăng độ bám giữa bánh máy bay với mặt đường phải bảo đ ảm việc thoát nước mặt và độ nhám của kết cấu. Để tránh đọng n ước nên thiết kể độ dốc ngang của đường bãng (từ 1 - 1,5%) lớn hơn đ ộ dốc d ọc (tối đa 1,25%). Với mặt đường mềm nên dùng bê tông nhựa vữa đá dăm 0/14 hoặc 0/10mm; với mặt đường bê tông xi măng thì phải xẻ rãnh t ạo nhám. Trên các đường băng sân bay cấp 4e, 4d, 4c cho phép dùng c ốt li ệu đá vôi có độ cứng lớn để chế tạo bê tông nhựa. Để nghiệm thu mặt đường và kiểm tra độ bám phải tiến hành các thí nghiệm kiểm tra sau: - Kiểm tra khe hở giữa thước dài 3m theo hướng dọc và hướng ngang. Yêu cầu khe hở phải
4. Yêu cầu không thấm nước: Nước làm giảm sức chịu tải của kết cấu mặt đường. Do điều kiện thoát nước của mặt đường sân bay khó khăn hơn so với mặt đ ường ôtô (khoảng cách thoát nước xa, thời gian thoát nước mặt trên đ ường bãng lâu) làm cho tính không thấm nước trở thành một yêu cầu chính đ ổi v ới mặt đường sân bay. đây là điểm ưu tiên để bảo đảm chất lượng. Mu ốn vậy, hỗn hợp bê tông nhựa phải có độ chặt và độ dễ thi công cao.
5. Yêu cầu về độ bằng phẳng: Theo khuyến nghị của ICAO (điều 3.1.24, phụ lục 14) thì "Bề mặt đường băng không được gồ ghề làm giảm hiệu quả của việc hãm phanh hoặc có hại cho việc cất - hạ cánh của máy bay". Do tốc độ lăn bánh của may bay lúc cất cánh hoặc hạ cánh r ất cao (ví dụ với máy bay Boeing 747, Airbus tốc độ gần đúng khi c ất cánh ở cao trình mặt biển là 250 - 280km/h), nên yêu cầu về đ ộ bằng ph ẳng c ủa đường băng cao hơn nhiều so với đường ô tô, ảnh hưởng của độ bằng phẳng đến sự an toàn của máy bay quan trọng hơn nhi ều so v ới đ ường ô tô. Phụ lục 14 ICAO qui định khe hở dưới thước dài 3m là -3mm đ ể thoát nhanh nước mặt, tránh tạo thành các vũng n ước, và đ ộ dốc dọc không được thay đổi quá 2% trên 30m dài. Trên đường lăn, do tốc độ lăn bánh của máy bay thấp hơn (20- 60km/h) nên yêu cầu về độ bằng phẳng chỉ xấp xỉ với đ ộ bằng phẳng của đường ô tô.
6. Yêu cầu đảm bảo sự toàn vẹn của lớp mặt: Dưới tác dụng của máy bay ứng suất do tải trọng gây ra, nhiên li ệu rơi vãi, sự phụt của động cơ phản lực) và của môi trường khí hậu (sự già hoá), mặt đường có thể bị phá hoại dưới các hình thức: - Nứt và rạn vở làm cho mặt đường bị thấm nước. - Biến dạng (lún, sệ, vệt bánh, mặt cắt chữ W). Những hư hỏng này làm cho lớp mặt mất tính toàn khối và vật li ệu bị bong bật, có khả năng gây ra những tai nạn nghiêm trọng khi chúng b ị động cơ phản lực hút vào. Vì vậy để bảo đảm sự toàn vẹn của mặt đường cần phải: a. Sử dụng vật liệu ổn định với tác dụng của xăng dầu để làm lớp mặt của sân đỗ máy bay (là nơi máy bay đỗ lâu dài), kết h ợp b ảo dưỡng và sửa chữa. Với đường bãng và đường lăn vấn đề này không cần đ ặt ra. Có nhiều biện pháp để chống lại tác dụng ăn mòn của xãng d ầu, mà đơn giản nhất là làm sân đỗ bằng bê tông xi mãng.
b. Bảo đảm độ bền chịu phụt: Sự phụt của động cơ máy bay có thể gây ra hai tác dụng đối với mặt đường: * Tác dụng động lực: Với động cơ cánh quạt, tác dụng này tương đối hạn chế. Để tránh không cho cốt liệu bị cánh quạt hút bắn văng mạnh vào máy bay, yêu cầu cốt liệu của lớp mặt phải đủ lực dính. Tác dụng động lực do sự phụt của động cơ phản lực là lớn nhất. Thí dụ động cơ phản lực của máy bay Boeing 747 khi cất cánh có t ốc đ ộ phụt 320km/h tại trục và ở sau động cơ 35m, 240km/h - ở sau đ ộng c ơ 45m, và 160km/h ở sau động cơ 90m. Với các tốc độ phụt này c ốt li ệu của mặt đường có thể bị bong bật, các mép đường nứt bị xói và m ở rộng, đất lề đường không gia cố bị xói mòn nghiêm trọng. Để tránh xảy ra các hư hỏng này, cần phải: - Bịt kín tất cả các đường nứt - Quét sạch sỏi đá và các mảnh vỡ của vật liệu; - Rải mặt lề tiếp giáp và sân hãm.
* Tác dụng nhiệt: Sự xâm thực do tác dụng nhiệt của động cơ phản lực phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ phụt. Một số máy bay quân sự có thể sinh ra một lu ồng hơi t ừ 200 – 250⁰C trên mặt đường sau ống phụt từ 7-8m. Một lớp mặt bê tông nhựa chịu phụt như vậy trong thời gian 2 phút có thể bị biến dạng nghiêm trọng. Với các máy bay dân dụng, do thiết kế và bố trí các đ ộng c ơ phản lực khác với máy bay quân sự nên không gây hư hỏng m ặt đ ường. Vì vậy, chỉ cần áp dụng các biện pháp đặc biệt đối với các đ ường băng dùng chung cho cả mục đích quân sự và dân dụng.
c. Bảo đảm ổn định dưới tác động của môi trường . Do diện tích lớn hơn, độ dốc nhỏ hơn, việc thoát nước khó hơn, tần suất tác dụng máy bay ít hơn, cũng như không được cây cối, nhà cửa che chắn n ắng gió... cho nên ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu và môi trường đ ối với mặt đường sân bay lớn hơn so với mặt đường ô tô. Về mùa hè nhiệt độ của mặt đường bê tông nhựa có thể lên t ới 60 – 700C. Khi thiết kế công thức của hỗn hợp bê tông nhựa phải xét t ới điều này để tránh xuất hiện vệt lún bánh xe (bảo đảm cấp phối ch ặt, dùng cốt liệu có nhiều góc cạnh, dùng nhựa bi tum có đ ộ kim lún thích hợp và đầm chặt đến độ chặt cao). Do lượng vận chuyển của sân bay không lớn, tần suất tác dụng tải trọng nhỏ hơn nhiều so với đ ường ô tô, nên các đường nứt nhỏ trong bê tông nhựa sân bay không t ự hàn kín được làm cho lớp bê tông nhựa chóng bị lão hoá. Vì vậy, khi thiết kế công thức của bê tông nhựa cho m ặt đ ường sân bay cần đặc biệt chú ý việc chống lão hóa.
II. Mặt đường bê tông xi măng (MĐBTXM): 1. Khái niệm chung: Thực tế xây dựng và khai thác ở trong và ngoài nước cho thấy MĐBTXM là loại mặt đường cấp cao thỏa mãn được yêu cầu của dòng giao thông hiện đại: lưu lượng xe lớn, tải trọng xe nặng (siêu nặng, thậm chí cả xe bánh xích), độ ổn định cường độ cao, ít chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường. Thời gian sử dụng 20 – 30 năm và có thể tới 40 – 50 năm, trong khi tuổi thọ của đường bê tông atsphan chỉ khoảng 9 năm. Hơn thế nữa, do điều kiện tự nhiên nước ta rất khắc nghiệt, thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ quét, mưa bão, lũ lụt cho thấy việc xây dựng đường BTXM là rất thích hợp, nhất là đường giao thông ở các vùng núi, miền trung, ĐBSCL...
2. Ưu nhược điểm của MĐBTXM: a) Ưu điểm: - Cường độ cao, thích hợp với mọi loại xe, mọi cấp lưu lượng. Cường độ của mặt đường không bị thay đổi theo nhiệt độ như mặt đường bê tông nhựa. - Ổn định với nước vì vậy có thể sử dụng ở nơi có lượng mưa lớn thường bị ngập nước và ở các vùng có điều kiện thủy nhiệt bất lợi. - Độ hao mòn nhỏ thường không quá 0,1 – 0,2 mm/năm. Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao và ít thay đổi khi mặt đ ường bị ẩm ướt nên đảm bảo an toàn xe chạy với tốc độ cao. - Thời gian sử dụng dài, từ 30 – 40 năm, công tác duy tu b ảo dưỡng ít, đ ơn giản. MĐBTXM có chi phí xây dựng ban đầu cao hơn bê tông atsphan khoảng 30%, nhưng chi phí duy tu bảo dưỡng hàng năm thấp hơn 70% và khá đơn giản (chủ yếu là xử lý các khe co giãn). - Chi phí năng lượng chiếu sáng cho đường bê tông xi măng giảm 50% so với mặt đường có màu sẫm (như bê tông nhựa).
- Có thể cơ giới hóa hoàn toàn tất cả các khâu thi công nên t ốc đ ộ thi công nhanh, chất lượng cao, hạ giá thành công trình, không gây tác đ ộng x ấu đến môi trường trường trong quá trình thi công cũng như trong thời gian sử dụng. - Bê tông xi măng có thể tái chế thành cốt liệu thứ cấp làm nền đường. b) Nhược điểm: - Với MĐBTXM đổ tại chỗ không thông xe ngay được vì phải chờ thời gian bảo dưỡng ít nhất 3 tuần. - Do phải bố trí khe co dãn nên khi xe chạy với t ốc đ ộ cao kém êm thu ận, các vị trí khe cũng là chỗ yếu trong MĐBTXM, gây n ứt, gãy, n ước d ễ thấm xuống lớp móng và nền ở dưới, dễ sinh ra hiện t ượng phụt n ước bùn từ nền móng lên mặt đường gây gãy góc và nứt vỡ dọc theo c ạnh tấm. Tiếng ồn phát ra khi xe chạy với tốc độ cao là khá lớn (gấp 2-3 l ần so với mặt đường bê tông nhựa). - Việc thi công đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, kỹ thuật thi công cao, đ ầu t ư
3. Kết cấu MĐBTXM đổ tại chỗ: a) Cấu tạo các lớp trong MĐBTXM: 1. Tấm BTXM 2. Lớp móng nhân tạo 3. Lớp móng phụ (có thể có hoặc không) 4. Nền đất 5. Lớp làm phẳng Tấm BTXM mác cao 300, 350, 400 là bộ phận chịu lực chủ y ếu của kết cấu mặt đường cứng, có thể bằng bê tông không cốt thép, bê tông c ốt thép thường, bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông cốt thép liên t ục v ới chiều dày được xác định thông qua tính toán.