›
›

Luận văn Thiết kế tuyến đường qua hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa thuộc tỉnh Quảng Trị

pdf 245 trang hapham 2220
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Thiết kế tuyến đường qua hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa thuộc tỉnh Quảng Trị", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_thiet_ke_tuyen_duong_qua_hai_huyen_cam_lo_va_huong.pdf

Nội dung text: Luận văn Thiết kế tuyến đường qua hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa thuộc tỉnh Quảng Trị

  1. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường TRƯỜNG KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP “Thiết kế tuyến đường qua hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa thuộc tỉnh QUẢNG TRỊ SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang1
  2. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trong thời kỳ quá độ đi lên xây dựng chủ nghĩa xã hội bỏ qua giai đoạn phát triển chủ nghĩa tư bản,nền kinh tế - chính trị - văn hóa xã hội chủ nghĩa của nước ta đang trong thời kỳ phát triển mọi lĩnh vực,đặc biệt là nền công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước đã áp dụng những công nghệ khoa học tiên tiến của các nước đưa vào sản xuất có hiệu quả. Về mạng lưới giao thông của nước ta trong những năm gần đây cũng đang trong thời kỳ phát triển nhưng chưa đồng bộ,đội ngũ cán bộ làm khoa học, kỹ sư, trung cấp còn rất ít. Chính vì vậy việc đào tạo cán bộ làm khoa học,kỹ sư và trung cấp là việc làm rất cần thiết và để đáp ứng được các nhu cầu cần thiết và cấp bách trong xã hội,đưa nền kinh tế xã hội của nước ta theo kịp với các nước tiên tiến. Là một sinh viên của khoa Xây Dựng Cầu Đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng,sau một thời gian dài 5 năm được đào tạo ở trường đến nay em đã hoàn thành và kết thúc khoá học của mình. Với sự dạy bảo tận tình của các thầy và sự nổ lực cố gắng hết sức mình trong thời gian học và đặc biệt là trong thời gian 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp,em đã tiếp thu được những kiến thức học tập,rút ra được những kinh nghiệm bổ ích về mặt lý thuyết cũng như trong thực tế để sau này ra công tác được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy :K.s VÕ HẢI LĂNG và các thầy cô trong khoa Xây Dựng Cầu Đường đã giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp với đề tài “Thiết kế tuyến đường qua hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa thuộc tỉnh QUẢNG TRỊ ”. Do kiến thức còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong sự giúp đỡ và chỉ bảo thêm của các thầy cô. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Xây Dựng Cầu Đường đã giúp em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp này. Đà Nẵng, tháng 6 năm 2007 Sinh viên thực hiện Trương Ngọc Cường SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang2
  3. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường MỤC LỤC    LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC THUYẾT MINH PHẦN 1: LẬP BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI (45%)Trang Error! Bookmark not defined. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG Error! Bookmark not defined. 1. Vị trí tuyến đường - mục đích ý nghĩa và nhiệm vụ thiết kế: Error! Bookmark not defined. 2 Các điều kiện tự nhiên khu vực tuyến đi qua :2 3. Các điều kiện xã hội: 3 4. Các điều kiện liên quan khác: 4 5. Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường: 5 Chương 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 7 2.1. Xác định cấp hạng 7 2.2. Tính toán - chọn các chỉ tiêu kỹ thuật: 7 Chương 3: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 24 3.1. Nguyên tắc thiết kế: 24 3.2. Xác định các điểm khống chế: 24 3.3. Quan điểm thiết kế và xác định bước compa: 25 3.4. Lập các đường dẫn hướng tuyến: 26 3.5. Các phương án tuyến 27 3.6. So sánh sơ bộ - chọn 2 phương án tuyến: 27 3.7. Tính toán các yếu tố đường cong cho hai phương án tuyến chọn: 28 Chương 4: THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC 30 4.1. Rãnh thoát nước: 30 4.2. Công trình vượt dòng nước: 3Error! Bookmark not defined. Chương5: THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN 37 5.1. Nguyên tắc thiết kế: 37 5.2. Xác định các cao độ khống chế: 38 5.3. Xác định cao độ các điểm mong muốn: 39 5.4. Quan điểm thiết kế: 39 5.5. Thiết kế đường đỏ - lập bảng cắm cọc hai phương án: 40 Chương 6 : THIẾT KẾ TRẮC NGANG - TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP. 43 6.1. Nguyên tắc thiết kế: 43 6.2. thiết kế trắc ngang điển hình: 44 6.3. Tính toán khối lượng đào đắp: 47 6.4. Khối lượng đào đắp cho hai phương án: 52 Chương 7: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 53 7.1. Cơ sở thiết kế kết cấu áo đường: 53 7.2. Thiết kế cấu tạo: 58 7.3. Tính toán cường độ kết cấu áo đường: 64 7.4. Luận chứng so sánh - chọn phương án kết cấu áo đường: 79 Chương 8: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KHAI THÁC CỦA TUYẾN 89 8.1. Lập biểu đồ xe chạy lý thuyết : 89 8.2. Tốc độ xe chạy trung bình trên tuyến (vtb): 96 8.3.tính toán thời gian xe chạy trung bình - nhận xét : 98 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang3
  4. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 8.4. Tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu- nhận xét: 98 8.5. Tính toán hệ số an toàn k at - nhận xét: 102 8.6. Tính toan hệ số tai nạn tổng hợp - nhận xét: 103 8.7. Tính toán hệ số mức độ phục vụ - nhận xét: 105 Chương 9: LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT - SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TUYẾN 108 9.1. Tính tổng chi phí xây dựng và khai thác tính đổi về năm gốc cho 2 phương án tuyến: 108 9.2. Luận chứng - so sánh chọn phương án tuyến: 1Error! Bookmark not defined.4 PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT (25%) 126 Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 127 1.1. Giới thiệu đoạn tuyến thiết kế: 127 1.2. Xác định các đặc điểm, điều kiện cụ thể của đoạn tuyến : 127 Chương 2: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ 129 2.1. Lập bảng cắm cọc chi tiết: 129 2.2. Thiết kế chi tiết đường cong nằm: 129 Chương 3: THIẾT KẾ TRẮC DỌC CHI TIẾT 132 3.1. Các nguyên tắc thiết kế chung: 132 3.2. Thiết kế đường cong đứng: 132 Chương 4: THIẾT KẾ TRẮC NGANG CHI TIẾT 134 4.1.thiết kế trắc ngang chi tiết: 134 4.2.tính toán khối lượng đào đắp: 134 4.3 phương án kết cấu áo đường chọn: 134 Chương 5: THIẾT KẾ CHI TIẾT CỐNG THOÁT NƯỚC 135 5.1. Xác định lưu lượng tính toán: 135 5.2. Thiết kế cấu tạo cống: 136 5.3. Thiết kế kết cấu cống : 138 PHẦN 3: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG (30%) 151 Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG: 152 1.1. Giới thiệu chung về đoạn tuyến: 163 1.2. Xác định các điều kiện thi công: 163 Chương 2: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG TÁC CHUẨN BỊ: .167 2.1. liệt kê các công trình cần thực hiện: 167 2.1.1. Khôi phục lại hệ thống cọc mốc: 167 2.1.2. Định phạm vi thi công: 169 2.1.3. Dọn dẹp bằng thi công: 169 2.1.4. Lên khuôn đường : 169 2.2. tính toán khối lượng công tác chuẩn bị : 170 2.2.1. Khối lượng công tác khôi phục tuyến: 170 2.2.2. Định phạm vi thi công dời cọc ra ngoài phạm vi thi công : 170 2.2.3. Dọn dẹp mặt bằng thi công : 170 2.2.4. Công tác cưa ngắn cây dồn đống: 171 2.2.5. Công tác lên khuông đường: 171 2.3. biên chế tổ đội thi công: 172 Chương 3: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG CỐNG 173 3.1. liệt kê công trình cống: 173 3.2. đặc điểm, chọn phương pháp tổ chức thi công: .173 3.3. xác định trình tự thi công : .173 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang4
  5. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 3.4. xác định kỹ thuật thi công từng hạng mục công trình: 174 3.4.1. Định vị tim cống: 174 3.4.2. San dọn mặt bằng thi công cống: 174 3.4.3. Đào đất móng cống bằng máy: 174 3.4.4. Đào đất móng cống bằng thủ công: 175 3.4.5. Vận chuyển vật liệu xây cống: 175 3.4.6. Làm lớp đệm tường đầu, tường cánh: 175 3.4.7. Xây móng tường đầu, tường cánh: 175 3.4.8. Làm móng thân cống: 177 3.4.9. Vận chuyển và bốc dỡ ống cống đến địa điểm thi công . 177 3.4.10. Lắp đặt ống cống: 178 3.4.11. Làm mối nối, lớp phòng nước: 178 3.4.12. Xây tường đầu, tường cánh: 179 3.4.13. Đào móng gia cố thượng, hạ lưu: 179 3.4.14. Làm lớp đệm thượng hạ lưu: 179 3.4.15. Xây phần gia cố thượng - hạ lưu: 179 3.4.16. Đắp đất trên cống bằng thủ công: 179 3.5. xác định khối lượng công tác: 180 3.5.1. Tường đầu 180 3.5.2. Tường cánh 181 3.5.3. Chân khay. 170 3.5.4. Sân cống 170 3.5.5. Gia cố thượng, hạ lưu và hố chống xói: 170 3.5.6. Đệm đá dăm dày 10cm: 183 3.5.7. Móng đá dăm thân cống, đất sét chống thấm, đắp đất trên cống, đào móng cống. 171 3.5.8. Đào móng tường đầu, tuờng cánh, chân khay, sân cống, gia cố thượng hạ lưu, hố chống xói. 171 3.5.9. Vận chuyển và bốc dở ống cống: 172 3.5.10. Làm lớp phòng nước và mối nối: 172 3.6. tính toán năng suất, xác định các đỊnh mức sử dụng nhân lực: .174 3.6.1. Các định mức sử dung nhân lực 174 3.6.2. Tính toán năng suất máy móc 175 3.7. tính toán số công, số ca máy cần thiết hoàn thành các thao tác: 177 3.8. biên chế tổ đội thi công: .179 3.9. tính toán thời gian hoàn thành các thao tác: 179 3.10. lập tiến độ thi công: 180 Chương 4: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG ĐẤT NỀN ĐƯỜNG: 181 4.1. đặc điểm, chọn phương pháp tổ chức thi công: 193 4.2. xác định khối lượng công tác: .193 4.3. lập biểu đồ phân phối đất theo cọc, đường cong tích luỹ đất: .193 4.4. phân đoạn thi công điều phối đất: 194 4.4.1. Thiết kế điều phối đất: 194 4.4.2. Phân đoạn thi công, chọn máy chủ đạo: 197 4.5. xác định kỹ thuật thi công cho từng đoạn: .200 4.5.1.Đoạn I: 200 4.5.2. Đoạn II: 204 4.5.3. Đoạn III: 209 4.5.4. Đoạn IV: 199 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang5
  6. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 4.6. tính toán năng suất các loại máy móc, xác định các định mức sử dụng nhân lực: 217 4.6.1. Tính toán năng suất máy xúc chuyển DZ-20B: 217 4.6.2. Năng suất ôtô HUYN ĐAI 15T : 218 4.6.3.Năng suất máy đào gầu ngược thuỷ lực: 218 4.6.4. Năng suất của máy san đất: 220 4.6.5. Năng suất của máy lu: 220 4.6.7. Năng suất của đầm diezel : 224 4.7. tính khối lượng công tác của từng thao tác: .224 4.7.1. Tính khối lượng công tác máy chủ đạo 224 4.8. biên chê tổ đội thi công: 229 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.2.1: Xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo 9 Bảng 1.2.2: 10 Bảng 1.2.3: Bảng tính độ dốc dọc cho phép theo điều kiện sức bám 10 Bảng 1.2.4: 16 Bảng 1.2.5: 17 Bảng 1.2.6: 18 Bảng 1.2.7: Bảng so sánh các chỉ tiêu của các phương án tuyến 22 Bảng 1.3.1: Bảng so sánh chọn phương án tuyến 28 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang6
  7. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Bảng 1.3.2: Bảng kết quả tính toán cắm cong phương án I 29 Bảng 1.3.3: Bảng kết quả tính toán cắm cong phương án II 29 Bảng 1.4.1: Bảng xác định lý trình cống phương án I và II 32 Bảng 1.4.2: Bảng xác định diện tích lưu vực phương án I 32 Bảng 1.4.3: Bảng xác định diện tích lưu vực phương án II 32 Bảng 1.4.4: 34 Bảng 1.4.5: 35 Bảng 1.4.6: Bảng Khẩu độ cống của phương án I và II 35 Bảng 1.5.1: Bảng cắm cong 2 phương án 42 Bảng 1.7.1: Bảng dự báo thành phần giao thong năm thứ 4 54 Bảng 1.7.2: Bảng dự báo thành phần giao thong năm thứ 10 54 Bảng 1.7.3: Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn ở năm thứ 4 55 Bảng 1.7.4: Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn ở năm thứ 10 56 tt Bảng 1.7.5: Bảng môđuyn đàn hồi theo số trục xe tính toán E yc 57 Bảng 1.7.6: Bảng các thông số tính toán kết cấu áo đường các lớp vật liệu 64 Bảng 1.7.7: Bảng hệ số điều chỉnh β 65 Bảng 1.7.8: 69 Bảng 1.7.9: 71 Bảng 1.7.10: 74 Bảng 1.7.11: 75 Bảng 1.7.12: 76 Bảng 1.8.1: Bảng vận tốc cân bằng của phương án I theo chiều A-B 90 Bảng 1.8.2: Bảng vận tốc cân bằng của phương án I theo chiều B-A 90 Bảng 1.8.3: Bảng vận tốc cân bằng của phương án II theo chiều A-B 91 Bảng 1.8.4: Bảng vận tốc cân bằng của phương án II theo chiều B-A 91 Bảng 1.8.5: 92 Bảng 1.8.6: 92 Bảng 1.8.7: Bảng xác định chiều dài đoạn tăng, giảm tốc, hạn chế PAI(A-B) 94 Bảng 1.8.8: Bảng xác định chiều dài đoạn tăng, giảm tốc, hạn chế PAI(B-A) 94 Bảng 1.8.9: Bảng xác định chiều dài đoạn tăng, giảm tốc, hạn chế PAII(A-B) 95 Bảng 1.8.10: Bảng xác định chiều dài đoạn tăng, giảm tốc, hạn chế PAII(B-A) 95 Bảng 1.8.11: Bảng thời gian xe chạy trung bình theo chiều đi và về của phương án tuyến I 96 Bảng 1.8.12: Bảng thời gian xe chạy trung bình theo chiều đi và về của phương án tuyến II 97 Bảng 1.8.13: Bảng Kết quả tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu theo chiều A-B Của phương án tuyến I 99 Bảng 1.8.14: Bảng Kết quả tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu theo chiều B-A Của phương án tuyến I 100 Bảng 1.8.15: Bảng Kết quả tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu theo chiều A-B Của phương án tuyến II 100 Bảng 1.8.16: Bảng Kết quả tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu theo chiều B-A Của phương án tuyến II 101 Bảng 1.9.1: Bảng chi phí tập trung cho xây dựng công trình thoát nước PAI 112 Bảng 1.9.2: Bảng chi phí tập trung cho xây dựng công trình nền đường PAI 113 Bảng 1.9.3: Bảng vốn lưu động thường xuyên ở năm thứ t PAI 113 Bảng 1.9.4: Bảng tổng chi phí cho việc duy tu bảo dưỡng, sửa chữa công trình đường PAI 114 Bảng 1.9.5: Bảng tổng chi phí vận chuyển của phương án tuyến I 115 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang7
  8. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Bảng 1.9.6: Bảng xác định tổn thất cho nền kinh tế quốc dân do hành khách bị mất thời gian trên đường: 116 Bảng 1.9.7: Bảng chi phí tập trung cho xây dựng công trình thoát nước PAII 118 Bảng 1.9.8: Bảng chi phí tập trung cho xây dựng công trình nền đường PAII 119 Bảng 1.9.9: Bảng vốn lưu động thường xuyên ở năm thứ t PAII 120 Bảng 1.9.10: Bảng tổng chi phí cho việc duy tu bảo dưỡng, sửa chữa công trình đường PAI 120 Bảng 1.9.11: Bảng tổng chi phí vận chuyển của phương án tuyến I. 121 Bảng 1.9.12: Bảng xác định tổn thất cho nền kinh tế quốc dân do hành khách bị mất thời gian trên đường 122 Bảng 1.9.13: Bảng So sánh 2 phương án tuyến 124 Bảng 2.2.1: Bảng các chỉ tiêu tính toán đường cong nằm 129 Bảng 2.2.2: Bảng các chỉ tiêu tính toán đường cong nằm 130 Bảng 2.5.1: Bảng tính các giá trị pi, ai, bi, ci. 147 Bảng 3.2.1: Bảng Số công, số ca máy cần thiết để hoàn thành các hạng mục của công tác chuẩn bị 159 Bảng 3.3.1: Bảng tổng hợp khối lượng các hạng mục cống 3200 172 Bảng 3.3.2: Bảng tổng hợp khối lượng vật liệu xây dựng cống 174 Bảng 3.3.3: Bảng Năng suất của ôtô Hyundai 15T 177 Bảng 3.3.4: Bảng số công và số ca máy để hoàn thành các hạng mục công trình cống 178 Bảng 3.3.5: Bảng thời gian hoàn thành các hạng mục công trình cống 179 Bảng 3.4.1: Bảng tính số xe cần thiết cho một máy đào 209 Bảng 3.4.2: Bảng tổng kết công tác phụ trợ của nền đường 217 Bảng 3.4.3: Bảng tính toán số công, số ca của nền đường 217 Bảng 3.4.4: Bảng tính số công của công tác đào rãnh biên và san sửa ta luy 219 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.2.1: Biểu đồ quan hệ giữa độ dốc dọc và chi phí 10 Hình 1.2.2 : Sơ đồ tầm nhìn một chiều 11 Hình 1.2.3 : Sơ đồ tầm nhìn khi hai xe chạy ngược chiều cùng trên một làn 12 Hình 1.2.4 : Sơ đồ tầm nhìn khi hai xe cùng chiều vượt nhau 12 Hình 1.2.5 : Sơ đồ cấu tạo siêu cao 16 Hình 1.2.6: Så Sơ đồ tính độ mở rộng trên đường hai làn xe 17 Hình 1.2.7 : Sơ đồ đam bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm 19 Hình 1.2.8: Sơ đồ xếp xe của Zamakhaép 20 Hình 1.4.1: Cấu tạo rãnh biên 31 Hình 1.5.2: Sơ đồ xác định vị trí điểm xuyên 41 Hình 1.5.3: Sơ đồ xác định các cong đứng 42 Hình 1.6.1: Khoảng không gian khống chế của đường 43 Hình 1.6.2 Nền đường đắp thông thường 44 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang8
  9. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Hình 1.6.3: Nền đường đắp thấp 45 Hình 1.6.4: Nền đường đắp có siêu cao 45 Hình 1.6.5: Nền đường đắp trên cống 45 Hình 1.6.6: Nền đường đào thông thường. 45 Hình 1.6.7: Nền đường đào chử L. 46 Hình 1.6.8: Nền đường đào có siêu cao 46 Hình 1.6.9: Nền đường thiên về đào 46 Hình 1.6.10: Nền đường dạng nền nửa đào nửa đắp có siêu cao 47 Hình 1.6.10: Sơ đồ tính khối lượng đào đắp giửa 2 cọc (1) vầ (2) 48 Hình 1.8.1: Đảm bảo tầm nhìn trên đường cong nằm 104 Hình 1.8.2: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng 104 Hình 2.2.1 : Sơ đồ bố trí cọc chi tiết trên đường cong tròn cơ bản 130 Hình 2.2.2: Sơ đồ bố trí cọc chi tiết trên đường cong tròn cơ bản 131 Hình 2.3.1 : Sơ đồ xác định toạ độ đường đỏ trên đường cong đứng 132 Hình 2.5.1 : Các kích thước tính toán chiều dài cống 137 Hình 2.5.2: Dạng biểu đồ mômem của cống tròn 137 Hình 2.5.3: Cấu tạo móng cống 138 Hình 2.5.4: Sơ đồ xếp xe H30 140 Hình 2.5.5: Sơ đồ xếp xe HK80 140 Hình 2.5.6a: Sự phân bố áp lực đất và áp lực do hoạt tải trên cống tròn 141 Hình 2.5.6b: Sự phân bố áp lực do trọng lượng bản thân gây ra 141 Hình 2.5.7: Sơ đồ tổ hợp mômen 142 Hình 2.5.8: Sơ đồ bố trí cốt thép 143 Hình 2.5.9: : Mối nối giữa hai ống cống 145 Hình 2.5.10: : Sơ đồ tính toán tường cánh 146 Hình 3.2.1a: Hình dạng cọc đỉnh 157 Hình 3.2.1b : Phương pháp cố định đỉnhcác đường cong 157 Hình 3.3.1: Mặt cắt ngang vị trí cống 162 Hình 3.3.1: Sơ đồ đặt cống lên thùng xe 165 Hình 3.3.2: Sơ đồ lắp đặt ống cống bằng cần trục 166 Hình 3.3.3: Kích thước tường đầu thượng lưu 168 Hình 3.3.4: Kích thước tường đầu hạ lưu 169 Hình 3.3.5: Kích thước tường cánh thượng, hạ lưu 169 Hình 3.3.6: Kích thước sân cống - gia cố thượng lưu, hạ lưu và lớp đệm 170 Hình 3.3.7: Mặt cắt ngang đất đắp bằng thủ công tại tim đường 171 Hình 3.4.1: Cách xác định khoảng cách vận chuyển đất trung bình 183 Hình 3.4.2.Điều phối 1 nhánh 184 Hình 3.4.3: Điều phối nhiều nhánh 185 Hình 3.4.4: Điều phối 3 nhánh 185 Hình : Sơ đồ đổ đất dọc theo trục đường ở nền đường đắp 189 Hình 3.4.5. Sơ đồ san rải đất nền đắp ở đoạn I 189 Hình 3.4.6: Sơ đồ làm việc của máy lu 190 Hình 3.4.7: Lu sơ bộ bằng lu nhẹ bánh cứng VM-7706 191 Hình 3.4.8: Lu chặt đất nền đắp bằng lu bánh lốp D-472 191 Hình 3.4.9: Bình đồ phối hợp máy thi công đoạn I 192 Hình 3.4.10: Cách xén đất hình răng cưa của máy xuc chuyển 192 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang9
  10. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Hình 3.4.11: Trình tự xén đất của máy xúc chuyển 192 Hình 3.4.12: Máy xúc chuyển đổ dọc đắp nền đường 193 Hình 3.4.13: Sơ đồ đào và vận chuyển đất bằng máy xúc chuyển của đoạn II 194 Hình 3.4.14: Sơ đồ san rải đất nền đắp ở đoạn II 194 Hình 3.4.15: Sơ đồ làm việc của máy 195 Hình 3.4.16: Lu sơ bộ bằng lu nhẹ bánh cứng VM-7706 195 Hình 3.4.17: Lu chặt đất nền đắp bằng lu bánh lốp D-472 196 Hình 3.4.18: Bình đồ phối hợp máy thi công đoạn II 196 Hình 3.4.19: Máy đào đào đất ngang đổ lên ôtô 198 Hình 3.4.20: Sơ đồ san rải đất nền đào ở đoạn III 198 Hình 3.4.21: Bình đồ phối hợp máy thi công đoạn III 199 Hình 3.4.22: Sơ đồ san rải đất nền đào ở đoạn IV 200 Hình 3.4.23: Bình đồ phối hợp máy thi công đoạn IV 201 Hình 3.4.24: Sơ đồ lu sơ bộ nền đắp VM7706 207 Hình 3.4.25: Sơ đồ lu lèn chặt nền đắp bằng lu D472 208 Hình 3.4.26: Sơ đồ lu lèn chặt nền đào bằng lu D472 208 Hình 3.4.27: Sơ đồ lu lèn hoàn thiện bằng lu VM7708 209 MỤC LỤC BẢN VẼ    1. Thiết kế bình đồ (bản vẽ số 1) 2. Trắc dọc sơ bộ phương án I (bản vẽ số 2) 3. Trắc dọc sơ bộ phương án II (bản vẽ số 3) 4. Thiết kế trắc ngang điển hình (bản vẽ số 4) 5. Thiết kế kết cấu áo đường (bản vẽ số 5) 6. Các chỉ tiêu khai thác phương án I (bản vẽ số 6) 7. Các chỉ tiêu khai thác phương án II (bản vẽ số 7) 8. Luận chuấn kinh tế_kỹ thuật và so sánh chọn phương án (bản vẽ số 8) 9. Bình đồ kỹ thuyật (bản vẽ số 9) 10. Trắc dọc kỹ thuật (bản vẽ số 10) SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang10
  11. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 11. Thiết kế cống vuông bê tông cốt thép 3x 200 (bản vẽ số 11) 12. Sơ đồ hoạt động máy thi công nền đường ( bản vẻ 12) 13. Tổ chức thi công đất nền đường ( bản vẽ số 13) 14. Tiến độ thi công chỉ đạo nền đường( bản vẽ số 14) SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang11
  12. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường PHẦN 1 LẬP BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI (45%) Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Vị TRÍ TUYẾN ĐƯỜNG-MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ THIẾT Kế CỦA TUYẾN ĐƯỜNG: 1.1.Vị trí tuyến đường : Tuyến đường Cam Lộ-Hướng Hóa cần thiết kế nối liền hai trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá chính của hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa nằm ở khu vực trung du miền núi thuộc địa phận tỉnh Quảng Trị. 1.2.Mục đích, ý nghĩa của tuyến : Quảng Trị là một trong những tỉnh còn nghèo của miền Trung thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai nên mạng lưới giao thông vốn dĩ chưa phát triển đã và đang ngày càng xuống cấp. Hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa cũng không nằm ngoài hiện trạng chung ấy. Đây là tuyến đường nằm trên trục giao thông tỉnh nối liền thị xã Đông Hà với các huyện khác trong vùng. Hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa có tiềm năng về nông lâm nghiệp khá mạnh nhưng chưa được đầu tư phát triển đúng mức. Tuyến đường trước đây chỉ là đường nội bộ; việc vận chuyển đi lại khó khăn nhất là trong mùa mưa bão. Việc xây dựng tuyến đường này sẽ góp phần cải tạo đáng kể cơ sở hạ tầng; phát huy hết thế mạnh của cả hai huyện; tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất lưu thông hàng hoá; giảm mật độ xe qua lại trên Quốc lộ 1A, hạn chế tai nạn giao thông; giảm dần khoảng cách giữa miền núi và đồng bằng; hỗ trợ một phần cho các hoạt động giao lưu văn hóa đặc biệt là công tác an ninh quốc phòng. 1.3. Nhiệm vụ thiết kế. Nhiệm vụ thiết kế gồm 3 phần : -Lập dự án khả thi (45%) -Thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến (20%) -Thiết kế tổ chức thi công 1 km nền đường và công trình(35%) Căn cứ vào các số liệu thiết kế sau: - Bình đồ (khu vực tỉnh Quảng Trị ) tỉ lệ : 1/20000 - Đường đồng mức cách nhau 10 m. Lưu lượng xe chạy ở năm đầu tiên : N0= 460 (xcqđ/ng.đêm). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang12
  13. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Lưu lượng xe chạy ở năm thứ 15 : 15 0 14 14 Nxcqd = Nxcqđ (1+q) = 460(1+0.1) = 1747 (xcqđ/ng.đêm). Hệ số tăng xe trung bình hàng năm : q = 10%. Thành phần dòng xe: + Xe con :15%. + Xe tải nhẹ :23% + Xe tải trung :51% +Xe tải nặng :11% 2. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC TUYẾN. 2.1. Địa hình Khu vực tuyến đi qua là vùng đồi có qua nhiều sông suối, khi xây dựng tuyến cần chú ý đến các hiện tượng ngập của sông suối. Địa hình có độ dốc trung bình, nhìn chung không bị cắt xẻ nhiều, cũng không quá phức tạp; các đường phân thuỷ, tụ thuỷ rõ ràng. 2.2. Địa mạo Tuyến đi qua vùng rừng thưa loại 1 tương đối khô ráo, cây cối mọc rãi rác, nhiều loại lớn nhỏ khác nhau nhưng chủ yếu là cây bụi, ít có cây lớn do đã được khai thác lấy gỗ. Đất trồng trọt tập trung ven hai bờ con sông màu mỡ do được phù sa sông bồi đắp hàng năm. 2.3. Địa chất Qua công tác thăm dò địa chất cho thấy địa chất nơi tuyến đi qua khá ổn định, không có hiện tượng sụt lở, caxtơ. Mặt cắt địa chất bao gồm nhiều lớp, cả tuyến hầu như là đất đồi tự nhiên màu đỏ lẫn cuội sỏi, ít lẫn chất hoà tan. Qua thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất cho thấy đất ở đây có thể tận dụng đắp nền đường. Nhìn chung mặt cắt địa chất qua các lỗ khoan cơ bản gồm các lớp có độ dày tại các vị trí khác nhau như sau : - Lớp 1 : Lớp đất đồi tự nhiên màu đỏ lẫn cuội sỏi dày từ 3 - 5 m. - Lớp 2 : Lớp á sét lẫn sỏi sạn dày từ 2 - 4 m. - Lớp 3 : Lớp đá phong hoá dày. Đây là lớp cuối cùng tại độ sâu khảo sát. 2.4. Địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm nằm ở sâu tuy có đôi chỗ tương đối cao nhưng ta thi công vào mùa khô nên các công trình trên tuyến cũng như việc thi công và khai thác sử dụng sau này ít bị ảnh hưởng. Mực nước ngầm rất ít có biến động so với khảo sát, dòng chảy của các sông lớn không có sự thay đổi đặc biệt nào. Nguồn nước xung quanh khu vực SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang13
  14. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường cũng như ở các sông suối nơi đây sạch, hàm lượng các muối hoà tan ít, các hoá chất và khoáng chất trong nước cũng rất ít phục vụ tốt cho sinh hoạt công nhân và thi công. Khi có mưa lớn về mùa lũ thì hàm lượng rác bẩn và phù sa không ảnh hưởng đáng kể. Mạng lưới sông suối tương đối gần đường nên khi thi công ta có thể thoát nước mặt về sông suối. 2.5. Khí hậu Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt : mùa khô và mùa mưa. - Mùa khô thường có nắng to kết hợp gió Tây Nam khô hanh, bụi nhiều, thỉnh thoảng có mưa rào nhưng ngắn nên cần chú ý đến việc phân bố lán trại hạn chế ảnh hưởng đến sức khoẻ cán bộ và công nhân khi thi công. - Mùa mưa thường cuối tháng 8 đến tháng 1 năm sau, nhiệt độ trung bình ban ngày khoảng 20OC, ban đêm có lúc xuống không quá 15OC. Mùa mưa thường kết hợp gió Đông Bắc và do điều kiện địa hình nên thường có bão kèm lũ lớn, thường xảy ra vào các tháng 10,11,12. Mùa này trời rất nhanh tối nên cần điều chỉnh thời gian hợp lý khi thi công. Theo hồ sơ của các trạm đo mưa trong khu vực thì lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p = 4 % là 580 mm/ngày. Lượng mưa lớn nhưng lại phân bố theo mùa tập trung từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau, thời gian từ tháng 2 đến tháng 7 hầu như không mưa. + Nhiệt độ trung bình hàng năm 25OC. + Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối trong năm :32OC. + Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối trong năm :13OC. + Độ ẩm không khí trung bình hàng năm : 82% + Lượng mưa trung bình năm : 2181mm. + Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 83% + Lượng bốc hơi trung bình là 8,37mm, vào những tháng ít mưa lượng bốc hơi lớn gấp 4 đến 7 lần. 3. CÁC ĐIỀU KIỆN - XÃ HỘI. 3.1. Dân cư và sự phân bố dân cư : Dân cư sống rải rác theo tuyến, chủ yếu tập trung ở dưới các chân núi và gần sông, sống chủ yếu bằng nghề khai thác gỗ, làm nông nghiệp. Số lượng lao động dư thừa khá lớn, có thể huy động trong công tác xây dựng đường. Dân cư chủ yếu là đồng bào người kinh phân bố tập trung ở 2 trung tâm huyện lị, mỗi huyện có một thị trấn là trung tâm chính trị văn hoá của huyện, dọc tuyến dân SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang14
  15. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường cư thưa thớt hơn. Dân số huyện Cam Lộ là 34500 người với mật độ 425 người/km2 và huyện Hướng Hóa là 20650 người với mật độ 396 người/km2. Người dân có trình độ văn hoá tương đối cao, không có tình trạng mù chữ. Đời sống người dân đồng đều ở mức trung bình, số hộ nghèo ít, hộ đói gần như không có. Do nhận thức được tầm quan trọng của việc xây dựng tuyến nên nhân dân trong vùng rất đồng tình và ủng hộ cho việc xây dựng tuyến đường này. Họ rất có ý thức bảo vệ an ninh trật tự và hợp tác.Theo dự kiến việc đền bù,giải toả sẽ được thực hiện nhanh chóng tạo điều kiện cho công tác khởi công và thi công đúng kế hoạch. 3.2.Tình hình văn hoá - kinh tế - xã hội trong khu vực: Kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp và khai thác gỗ xuất khẩu trong đó việc khai thác trái phép vẫn tồn tại. Việc buôn bán, giao lưu qua biên giới tương đối mạnh đặc biệt tại cửa khẩu Lao Bảo. Dịch vụ thương mại phát triển chậm, tiểu thủ công nghiệp tỷ trọng còn thấp. Sự giao lưu văn hoá giữa các vùng trong khu vực còn khó khăn do mạng lưới giao thông còn hạn chế cộng với các cơ sở hạ tầng chưa được đầu tư nâng cấp đúng mức làm cho mức sống của người dân trong huyện vẫn chênh lệch nhiều so với thị xã. Tuy mấy năm gần đây đời sống có cải thiện đôi chút nhưng không đáng kể. Tình hình an ninh trong khu vực rất đảm bảo; người dân địa phương mến khách; không có các tệ nạn như mại dâm, ma tuý; tuy hiếm nhưng thỉnh thoảng có xảy ra trộm cắp vặt. Đề nghị các đơn vị thi công sau này có các biện pháp bảo vệ nguyên vật liệu. 3.3.Các định hướng phát triển trong tương lai: Trong tương lai 2 huyện Cam Lộ và Hướng Hóa sẽ tiếp tục phát huy các thế mạnh đã có, khai thác các tiềm năng khác nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế so với các vùng khác trong tỉnh nói riêng và cả nước nói chung. Thế mạnh lâm nghiệp sẽ được đầu tư hơn nữa, chấm dứt tình trạng khai thác trái phép, kiểm soát cửa khẩu chặt chẽ tránh hàng hoá nhập lậu. Đặc biệt nâng cao trình độ dân trí hơn nữa, nâng cấp cơ sở hạ tầng, xây dựng mạng lưới giao thông thông suốt giữa các vùng trong tỉnh và với các tỉnh khác trong cả nước, thu hút đầu tư nước ngoài. Rất mong lãnh đạo các cấp, các ngành có liên quan tạo mọi điều kiện thuận lợi để công trình sớm được triển khai thi công và đưa vào khai thác, sử dụng. 4. CÁC ĐIỀU KIỆN LIÊN QUAN KHÁC. 4.1. Điều kiện khai thác, cung cấp vật liệu và đường vận chuyển: - Đất : Có thể tận dụng đất đào ra để đắp những chỗ cần đắp, những nơi thiếu SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang15
  16. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường đất đắp thì có thể lấy đất ở mỏ đất hay thùng đấu để đắp. Các mỏ đất tương đối gần dọc tuyến, đảm bảo chất lượng và tiêu chuẩn, cự ly vận chuyển trung bình từ 1- 2 km. - Đá : Lấy từ mỏ đá cách địa điểm thi công khoảng 4 km hoặc lấy ở dọc sông. Đá nơi đây có đủ cường độ theo yêu cầu của thiết kế. - Cát,sạn : Lượng cát, sạn sử dụng không nhiều, có thể khai thác ở bãi sông. Cát ở đây rất sạch. - Nhựa : Lượng nhựa đường, bê tông nhựa lấy từ trạm trộn của công ty hoặc ở kho dự trữ cách địa điểm thi công khoảng 15 km. - Ximăng,sắt thép: lấy tại các đại lý vật tư khu vực dọc tuyến, cự ly vận chuyển trung bình 30km. 4.2. Điều kiện cung cấp bán thành phẩm, cấu kiện và đường vận chuyển. Các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn như các loại ống cống, dầm cầu định hình được sản xuất tại xí nghiệp phục vụ đóng tại thị xã Đông Hà cách chân công trình 30km. Xưởng có thể đáp ứng đủ chất lượng và số lượng yêu cầu. Đường vận chuyển tương đối thuận lợi, có thể tận dung các tuyến đường xây dựng trước và vận chuyển bằng ôtô. 4.3. Khả năng cung cấp nhân lực phục vụ thi công: Tuyến đường nối liền hai trung tâm kính tế của huyện, tại hai trung tâm dân cư tập trung đông đúc, lực lượng lao động dồi dào, nguồn lao động rẻ do đó rất thuận lợi cho việc tận dụng nguồn nhân lực địa phương nhằm góp phần hạ giá thành công trình, hoàn thành công trình đúng tiến độ vừa giải quyết được một phần lớn công ăn việc làm cho ngưòi dân. Đội thi công đã từng thi công ở nhiều công trình tương tự đạt chất lượng cao. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, có trình độ, khả năng quản lý tốt, có những kỹ sư đầy nhiệt huyết. 4.4. Khả năng cung cấp các thiết bị phục vụ thi công: Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy ủi,san, máy xúc chuyển, máy rải nhựa, các loại lu .đáp ứng đủ yêu cầu và nhanh chóng. Thiết bị , phụ tùng thay thế luôn sẵn có nếu gặp sự cố. Các xe máy luôn được bão dưỡng sẵn sàng phục vụ thi công. 4.5. Khả năng cung cấp các loại nhiên liệu, năng lượng phục vụ thi công. Ngoài một kho xăng đã có sẵn ở huyện, một số nguồn cung cấp lân cận cũng có khả năng cung cấp đủ số lượng và đạt yêu cầu về chất lượng; đảm bảo máy móc hoạt động liên tục, kịp thời. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang16
  17. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Hệ thống điện nối với đường dây điện sinh hoạt của nhân dân sẽ được hoàn thành trước khi thi công cùng với mạng lưới điện quốc gia sẵn có sẽ phục vụ tốt cho thi công và sinh hoạt. Đường dây điện có thể kéo vào tận công trường. Đơn vị còn có máy bơm nước thoả mãn được nhu cầu về nước. 4. 6. Khả năng cung cấp các loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt : Tuyến nối liền hai trung tâm của hai huyện nên việc cung cấp các loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt tương đối thuận lợi từ các chợ huyện. 4.7. Điều kiện về thông tin liên lạc, y tế : Tuy điều kiện thông tin liên lạc và y tế chưa cao nhưng cũng đủ đáp ứng những yêu cầu tối thiểu. Ở gần địa điểm thi công có bưu điện xã có thể cung cấp những thông tin nhanh nhất đồng thời có một trung tâm y tế của xã khá khang trang có thể chẩn đoán và chữa những bệnh thông thường và đưa lên tuyến trên khi cần thiết. 5. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG : Việc đầu tư xây dựng tuyến đường qua trung tâm hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa là rất cần thiết vì: Tuyến đường được xây dựng sẽ cải thiện đáng kể mạng lưới giao thông, giải quyết việc đi lại khó khăn trước mắt của người dân hai huyện, giảm mật độ xe trên Quốc lộ 1A Công trình được đầu tư xây dựng sẽ tạo ra một vùng dân cư sầm uất dọc theo hai bên đường; khai thác triệt để tài nguyên sẵn có; giảm khoảng cách giữa miền núi và đồng bằng; nâng cao trình độ văn hóa dân trí của đồng bào vùng sâu, vùng xa; thu hút vốn đầu tư, viện trợ từ nhiều ngành khác nhau để mở mang các ngành nghề, giải quyết việc làm cho người lao động, nâng cao năng lực phục vụ phát triển kinh tế xã hội của hai huyện Cam Lộ và Hướng Hóa. - Là tiền đề phát triển giao thông nông thôn, đáp ứng nhu cầu thiết yếu về y tế, giáo dục, từng bước cải thiện đời sống đồng bào trong khu vực. - Để thực hiện mục tiêu kinh tế đặt ra thì việc trao đổi hàng hóa,vật tư thiết bị .giữa hai huyện và với các tỉnh bạn là hết sức cần thiết và cấp bách nhưng hiện nay đường giao thông chưa thể đáp ứng được. - Phù hợp với nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã được xác định trong kế hoạch đầu tư xây dựng cơ bản và chiến lược phát triển giao thông vận tải của tỉnh nhà. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang17
  18. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Chương 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1. XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG ĐƯỜNG : Trên cơ sở các số liệu thiết kế đã cho là lưu lượng xe chạy cùng với việc phân tích địa hình, địa mạo và ý nghĩa phục vụ của tuyến. Từ đó dựa trên tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054-2005 để chọn ra cấp hạng của tuyến, như vậy việc chọn cấp hạng của tuyến dựa trên 3 yếu tố sau: 2.1.1. Các căn cứ: - Căn cứ vào mục đích, ý nghĩa và chức năng phục vụ của tuyến: là đường nối hai trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của hai huyện thuộc tỉnh Quảng Trị, khi tuyến đường được hình thành sẽ góp phần phát triển kinh tế trong vùng, giao lưu văn hoá, nâng cao đời sống của nhân dân khu vực. - Điều kiện địa hình mà khu vực tuyến đi qua là vùng đồng bằng đồi với Is<30%. -Dựa vào định hướng quy hoạch mạng lưới giao thông của tỉnh giai đoạn 2007-2022. - Căn cứ lưu lượng xe quy đổi ở năm thứ 15 là ; N=1747 (xcq đ /ng.đêm) Trong đó thành phần dòng xe ; Xe con : 15% Xe tải nhẹ :23% Xe tải trung : 51% Xe tải nặng :11% -Hệ số tăng xe : q=10% 2.1.2. Xác định cấp thiết kế : -Căn cứ vào ý nghĩa phục vụ của tuyến đường , đây là đường nối giữa hai trung tâm kinh tế ,chính trị văn hoá của hai địa phương với nhau và với trục đường ôtô khác nhau nên ta chọn cấp thiết kế cho tuyến là cấp IV. 2.1.3. Xác định tốc độ thiết kế : -Từ cấp thiết kế va lượng xe chạy trên tuyến và địa hình tuyến đi qua nên ta chọn tốc độ thiết kế 40 Km/h. 2.2. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT: 2.2.1. Tốc độ thiết kế: - Tốc độ thiết kế: 40km/h. 2.2.2. Xác định độ dốc dọc lớn nhất: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang18
  19. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Cơ sở chọn độ dốc dọc lớn nhất idmax căn cứ vào hai diều kiện: + Điều kiện cơ học: là độ dốc sao cho các loại xe chạy trên đường được an toàn, khắc phục được các điều kiện sau: - Điều kiện về sức kéo: Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đường. - Điều kiện về sức bám: Sức kéo phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe và mặt đường. 2.2.2.1. Phương trình cân bằng sức kéo: idmax = D - f (2.1). Trong đó: + D: nhân tố động lực của mỗi loại xe. D 0.30 I D 0.25 I 0.04 0.20 II 0.30 0.15 II 0.20 0.10 III III 0.10 0.05 IV IV 0 0 20 40 60 80 100 V(Km/h) 10 20 30 40 50 60 V(Km/h) Biãøu âäö nhán täú âäüng læûc cuía xe MOTSCOVIT Biãøu âäö nhán täú âäüng læûc cuía xe RAZ - 51 D 0.30 I 0.25 D I 0.20 0.32 II 0.15 0.24 II 0.10 0.16 III IV III 0.05 0.08 IV V 0 0 10 20 30 40 50 60 V(Km/h) 10 20 30 40 50 60 V(Km/h) Biãøu âäö nhán täú âäüng læûc cuía xe ZIN-150 Biãøu âäö nhán täú âäüng læûc cuía xe MAZ-500 Giá trị của D phụ thuộc vào tốc độ xe chạy V đối với từng chuyển số, các đường cong này được thiết lập với điều kiện mở hết bướm ga trong động cơ nổ. + f: Hệ số sức cản lăn tùy theo từng loại mặt đường sẽ được thiết kế, căn cứ vào tốc độ thiết kế đã được chọn ở trên ta có: f = f0 . SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang19
  20. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Tra bảng 2 của [2] ứng với loại mặt đường nhựa ta có f = 0,02. Độ dốc thiết kế lớn nhất tính theo điều kiện này được ghi ở bảng 2.1: Bảng 1.2.1:Xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo Loại xe Thành phần (%) V (km/h) D f Idmax % Raz-51 (Xe tải nhẹ) 23 40 0,075 0, 02 5,5 Zin -150 (Xe tải trung) 51 40 0.06 0, 02 4,0 Maz-500 (Xe tải nặng) 11 40 0.044 0, 02 2,4 MOSCOVIT (Xe con) 15 40 0,081 0, 02 6,1 Từ điều kiện này ta chọn độ dốc dọc lớn nhất idmax = 4 % ,ứng với loại xe Zin 150 là xe chiếm đa số trong thành phần dòng xe (40%).Với độ dốc này thì tất cả các loại xe đều đạt vận tốc V = 40 km/h. Vậy, ta chọn Idmax= 4(%). (a) 2.2.2.2. Phương trình cân bằng sức bám: I'dmax = D' - f (2.2) G P D' 1 k (2.3) G Trong đó: + D': Nhân tố động lực xác định tùy theo điều kiện bám của ô tô. + 1: Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường tùy theo trạng thái của mặt đường, khi tính toán lấy 1 trong điều kiện bất lợi tức là mặt đường ẩm ướt, 1= 0,25. + Gk: Trong lượng trục của bánh xe chủ động (kg). - Xe tải nhẹ: Gk = 0,65 G. - Xe tải trung Gk = 0,65 G - Xe tải nặng: Gk = G. - Xe tải con: Gk = 0,5 G. + G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô (kg). - Xe tải nhẹ: G = 5350(kg). - Xe tải trung: G = 8125(kg). - Xe tải nặng: G = 13725(kg). - Xe con: G = 2000(kg). + P: Sức cản của không khí (kg). k.F.V 2 P (2.4)  13 Trong đó: - k: Hệ số sức cản không khí (kgs2/m4). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang20
  21. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường - F: Diện tích chắn gió của ô tô (m2). - V: Tốc độ thiết kế V = Vtt = 40 km/h. k và F được tra theo bảng 1 của [2], kết quả tính thể hiện ở bảng 2.2: Bảng 1.2.2 Loai xe K(kgs2/m4) F (m2) V (km/h) P (kg) Xe tải nhẹ 0,056 4 40 27,57 Xe tải trung 0,066 5,5 40 44,68 Xe tái nặng 0,07 6 40 51,69 Xe con 0,025 2 40 6,2 Kết quả tính toán các giá trị của các công thức 2.3, 2.4, 2.5 được ghi ở bảng 2.3: Bảng 2.3:Xác định độ dốc lớn nhất theo điều kiện sức bám Loại xe 1 Gk(kg) G(kg) P (kg) D' idmax (%) Xe tải nhẹ 0,25 3477,5 5350 27,57 0,157 14,2 Xe tải trung 0,25 5281,3 8125 44,68 0,157 14,2 Xe tải nặng 0,25 13725 13725 51,69 0,246 23,1 Xe con 0,25 1000 2000 6,20 0,122 10,7 Từ điều kiện này ta chọn idmax = 14,2 % . 2.2.2.3. Điều kiện về kinh tế : C ∑(C xd+ C Kt) C kt C xd i kt i Hình 1.2.1 Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và độ dốc dọc Khi id càng lớn chi phí xây dựng càng giảm, chi phí khai thác càng cao. Ta phải chọn độ dốc dọc sao cho  (Gxd Gkt ) là nhỏ nhất. Dựa vào 3 điều kiện trên và theo quy phạm TCVN 4054-2005: với VTK= 40 km/h thì idmax = 6%. Vậy chọn idmax = 4% là hợp lý. 2.2.3. Tầm nhìn xe chạy: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang21
  22. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Để đảm bảo an toàn xe chạy trên đường người lái xe phải luôn đảm bảo nhìn thấy đường trên một chiều dài nhất định về phía trước để người lái xe kịp thời xử lý hoặc hãm dừng xe trước chướng ngại vật (nếu có) hay là tránh được. Chiều dài này được gọi là tầm nhìn. 2.2.3.1. Tầm nhìn hãm xe: Chướng ngại vật trong sơ đồ này lpư Sh lpư là một vật cố định nằm trên làn xe chạy: đá đổ, đất trượt, hố sụt, cây đổ, 1 1 hàng hoá của xe trước rơi Xe đang S chạy với tốc độ V có thể dừng lại an I Hình 1.2.2: Sơ đồ tầm nhìn một chiều toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn SI bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý lpư, một đoạn hãm xe Sh và một đoạn dự trữ an toàn l0. Vì vậy, tầm nhìn này có tên gọi là tầm nhìn một chiều. S I l pu S h lo . (2.5) Trong đó: +lpư: Chiều dài xe chạy trước thời gian phản ứng tâm lý. Vx1000 V 40 L = Vxt = 11,11(m). 3600 3,6 3,6 +Sh: Chiều dài hãm xe. kV 2 S h (2.6) 254 1 i + k: Hệ số sử dụng phanh đối với xe tải : k =1,4. + V: Tốc độ xe chạy tính toán, V=40 km/h. + i: Độ dốc dọc trên đường, trong tính toán lấy i = 0. + 1: Hệ số bám dọc trên đường lấy trong điều kiện bình thường mặt đường khô sạch 1 = 0,5. Thay các giá trị vào công thức 2.7 ta có: 2 tai 1,4 40 S I 17,64(m) 254 0,5 0 + l0: Đoạn dự trữ an toàn, lấy l0=8 m. Suy ra: Stải = 11,11 + 17,64 +8 = 36,75(m). Theo 4054:2005 với V= 40 km/h thì SI = 40 m. Vậy ta chọn SI = 40 m SItính toán =36,75 m để đảm bảo an toàn xe chạy. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang22
  23. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 2.2.3.2. Tầm nhìn trước xe ngược chiều: Có hai xe hạy ngược chiều trên cùng một làn lpư Sh lo Sh lpư xe, chiều dài tầm nhìn 1 1 2 2 trong trường hợp này gồm hai đoạn phản ứng SII tâm lí của 2 lái xe, tiếp Hình 2.2.3: Sơ đồ tầm nhìn tránh xe hai chiều theo là hai đoạn hãm xe và đoạn an toàn giữa hai xe. Như vậy, chiều dài tầm nhìn hai chiều bằng 2 lần chiều dài tầm nhìn một chiều nên chiều dài SII được tính là: 2 V KV 1 S II 2 2 l0 (2.7) 1,8 127( 1 i ) Trong đó: + K: Hệ số sử dụng phanh: đối với xe tải : k=1,4. + V: Tốc độ tính toán V=40km/h. + 1: Hệ số bám dọc trên đường hãm lấy trong điều kiện bình thường, mặt đường khô sạch: 1=0,5. + i: Độ dốc dọc trên đường, trong tính toán lấy i= 0. Thay các giá trị vào công thức 2.8 ta có: 40 1,4x402 x0,5 S tai 8 65,50 II 1,8 127(0,52 0) Theo 4054:2005 với V = 40km/h thì SII = 80m. Vậy ta chọn SII = 80m SIItính toán = 65,50m để đảm bảo an toàn xe chạy. 2.2.3.3. Tầm nhìn vượt xe: l pư SI-SII 1 3 3 2 2 1 1 l2 l’2 l3 SIV Hình2.4: Sơ đồ tầm nhìn vượt xe SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang23
  24. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Một xe chạy nhanh bám theo một xe chạy chậm với khoảng cách an toàn Sh1-Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe sau lợi dụng làn trái chiều để vượt. Thời gian vượt xe gồm 2 giai đoạn: - Giai đọan I : Xe 1 chạy trên làn trái chiều bắt kịp xe 2. - Giai đoạn II : Xe 1 vượt xong trở về làn xe của mình trước khi đụng phải xe 3 trên làn trái chiều chạy tới. Thời gian vượt xe được tính: Sh1 S h2 l2 tvx t1 t 2 (2.8) V1 V2 V1 V2 Khoảng cách l2 dài không đáng kê, do đó để đơn giản hóa việc tính toán và thiên về an toàn, ta lấy l2 bằng chiều dài hãm xe của xe 2. Công thức trên đuợc viết lại là: 2 S h1 V1 tvx (2.9) V1 V2 2g(V1 V2 ) Tầm nhìn vượt xe là chiều dài xe 1 quan sát được xe trái làn(xe 3), do đó: SIV= lpư + tvx +(V1 - V2) + lo (2.10) Ta xét trường hợp nguy hiểm nhất là xe trái chiều(xe 3) cũng chạy cùng vận tốc với xe vượt. 2 2 V1 kV1 V1 V3 S IV l0 (2.11) 3,6 254 3,6 127(V1 V2 ) Công thức trên còn có thể viết đơn giản hơn, nếu như người ta dùng thời gian vượt xe thống kê được trên đường. Trị số này trong trường hợp bình thường, khoảng 10s và trong trường hợp cưỡng bức, khi đông xe khoảng 7s. Lúc đó tầm nhìn vượt xe có thể có 2 trường hợp: - Bình thường SIV = 6V. - Cưỡng bức: SIV = 4V. Theo 4054:2005 SIV = 200 m Chọn: SIV = 6V = 6 x 40 = 240 m. 2.2.3.4.Tầm nhìn ngang : Trường hợp người và súc vật đi qua đường lái xe cần đảm bảo tầm nhìn ngang dọc hai bên đường . Vn Công thức: Sn = S V I Vn : vận tốc của người đi bộ, giả thiết Vn = 5; km/h. 5 Kết quả: S 40 5 m n 40 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang24
  25. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 2.2.4. Bán kính đường cong nằm : Khi xe chạy trong đường cong, xe chịu tác dụng của lực li tâm C và trọng lượng bản thân xe G. khi dốc ngang mặt đường hướng ra phía ngoài đường cong (cấu tạo bình thường) thành phần trọng lượng này cùng chiều với lự li tâm. Khi dốc ngang C Y G h Y b Hçnh . Caïc læûc ngang taïc duûng lãn xe khi chaûy trong âæåìng cong được làm thành dốc hướng tâm (cấu tạo này được gọi là siêu cao) thì thành phần trọng lực sẽ làm giảm tác dụng xấu của lực li tâm. Trong đó: Y - Lực ngang C - Lực li tâm G - Trọng lực a - Góc mặt đường hợp với đường nằm ngang. Thực chất của việc định trị số bán kính của đường cong nằm là xác định trị số lực ngang  và độ dốc ngang một mái isc một cách hợp lý nhằm để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận khi vào đường cong nằm có bán kính nhỏ. 2.2.4.1. Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi làm siêu cao R min : 2 sc min V R (m) sc max (2.12) 127.  isc Trong đó: + V: Tốc độ thiết kế ,V = 40km/h. + : Hệ số lực ngang khi có làm siêu cao, =0,15 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang25
  26. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường max max + isc : Độ dốc siêu cao lớn nhất: isc = 6%. Thay các giá trị vào công thức 2.13 ta có: 40 2 R min 59,99 (m). sc 127 0,15 0,06 min min Theo 4054-2005 với V = 40 km/h thì Rsc = 60 m, ta chọn Rsc = 60 m 59,99m để đảm bảo an toàn xe chạy. min 2.2.4.2. Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi không làm siêu cao R osc : 2 min V Rosc (m) (2.13) 127.  in Trong đó: + V: Tốc độ thiết kế V = 40km/h. + : Hệ số lực ngang khi không làm siêu cao, =0,08 + in : Độ dốc ngang của mặt đường, chọn in = 2% (theo bảng 4 của [2] Thay vào công thức 2.14 ta có: 40 2 R min 210(m). osc 127 0,08 0,02 min min Theo [1] với V = 40km/h thì Rosc = 600m, ta chọn Roïc = 600m 210m để đảm bảo an toàn xe chạy. 2.2.4.3. Bán kính đường cong nằm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm: Ở những đoạn đường cong có bán kính đường cong bán kính nhỏ thường không bảo đảm an toàn giao thông nếu xe chạy với tốc độ tính toán vào ban đêm vì tầm nhìn bị hạn chế. Theo điều kiện này: 30.S R 1 (m). (2.14) Trong đó: + SI: Tầm nhìn một chiều (m), SI = 40 m. + : Góc chiếu sáng của pha đèn ô tô, = 20. Thay vào 2.14 ta có: 30 40 R 600 (m) 2 2.2.5. Độ dốc siêu cao: Độ dốc siêu cao được áp dụng khi xe chạy vào đường cong bán kính nhỏ hơn bán kính đường cong tối thiểu không làm siêu cao. Siêu cao là dốc một mái của phần xe chạy hướng vào phía bụng đường cong. Nó có tác dụng làm giảm lực ngang khi xe chạy vào đường cong, nhằm để xe chạy vào đường cong có bán kính nhỏ được an toàn và êm thuận. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang26
  27. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Theo 4054-2005 quy định độ dốc siêu cao tối đa là 6%, độ dốc siêu cao nhỏ nhất lấy theo độ dốc mặt đường và không nhỏ hơn 2%. Độ dốc siêu cao có thể tính theo công thức: V 2 V 2 i  =  sc g.R 127.R (2.15) Thay các giá trị vào 2.15 ta tính được isc ở bảng 2.4 : Bảng 1.2.4 R(m) 60 100 600 >=600  0,15 0,12 0,085 tt Isc % 6 0,6 -0,06 Không làm s.c qp Isc % 6 3 2 Không làm s.c chọn Isc % 6 3 2 Không làm s.c 2.2.6. Vuốt nối siêu cao: Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, phải chịu các sự thay đổi: - Bán kính từ + chuyển bằng bán kính R. Gv 2 - Gia tốc li tâm từ chỗ bằng không đạt tới giá trị . gR Âoaûn näúi siãu cao B R Âæåìng cong troìn i=isc p i Âoaûn näúi siãu cao i=in i=i n i=in Hçnh 1.2.5. Så âäö cáúu taûo siãu cao SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang27
  28. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách. Vì vậy, để đảm bảo sự chuyển biến điều hoà về lực li tâm và cảm giác của hành khách, cần làm một đoạn vuốt nối siêu cao. Đoạn vuốt nối siêu cao là đoạn chuyển tiếp cắt ngang mặt đường từ dốc hai mái sang dốc một mái và nâng lên bằng độ dốc siêu cao qui định hoặc ngược lại. Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định: B isc Lnsc (2.16) i p Trong đó : + B: Bề rộng phần xe chạy(m), theo 4054-2005: B = 5.5 (m) + isc: Độ dốc siêu cao (%). + ip:Độ dốc dọc phụ thêm khi nâng siêu cao (%) với đường có Vk=40km/hthì ip=1%. Các giá trị của công thức 2.16 được ghi ở bảng 2.5: Bảng 1.2.5 R (m) 65÷75 75÷100 100÷600 isc% 6 3 2 Lnsc(m) 33 16.5 11 2.2.7. Độ mở rộng trong đường cong nằm: Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố định luôn hướng tâm còn bánh trước luôn hợp với trục xe một góc nên xe yêu cầu có một chiều rộng lớn hơn khi xe chạy trên đường thẳng. L e 1 2 e L B R Hçnh1. 2.6. Så âäö tênh toaïn âäü måí räüng trãn âæåìng 2 laìn xe Độ mở rộng E được tính theo công thức sau với đường 2 làn xe: L2 0,1V E A (2.17) R R SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang28
  29. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Trong đó: + LA: Khoảng cách từ badsoc của xe đến trục sau cùng của xe: LA = 5,0 (m). + V: Vận tốc xe chạy ính toán, V = 40 km/h. + R: Bán kính đường cong nằm. Kết quả tính toán ở bảng 2.6: Bảng1. 2.6 < < < < < R(m) 70÷50 100÷70 150÷100 200÷150 250÷200 Ett(m) 0,84÷1,07 0,65÷0,84 0,49÷0,65 0,41÷0,49 0,35÷0,41 Eqp(m) 1,5 1,2 0,9 0,7 0,6 Echon(m) 1,5 1,2 0,9 0,7 0,6 2.2.8. Đường cong chuyển tiếp: Theo 4054-2005 với đường cấp IV, Vtt = 40 km/h thì không cần bố trí đường cong chuyển tiếp. min min 2.2.9. Bán kính đường cong đứng Rlồi , Rlõm : Đường cong đứng được thiết kế ở những chỗ có đường đỏ đổi dốc , tại đó có hiệu đại số giữa 2 độ dốc lớn hơn hoặc bằng 2% đối với đường cấp IV trở xuống. Trong đó ký hiệu độ dốc như sau: +i2 -i +i -i1 +i -i 1 2 1 2 +i1 -i2 i1, i2: là độ dốc dọc của hai đoạn đường đỏ gãy khúc: - Khi lên dốc lấy dấu (+). - Khi xuống dốc lấy dấu (-).  ≥ i1-i2 . Với đường cấp IV,  ≥ 20‰ phải bố trí đường cong đứng. min 2.2.9.1. Bán kính đường cong đứng lồi Rlồi : Trị số tối thiểu của đường cong đứng lồi xác định theo điều kiện bảo đảm tầm nhìn xe chạy trên mặt đường SI: 2 2 min S I 40 Rloi 666,67 (m). 2.d1 2 1,2 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang29
  30. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Đối với đường có 2 làn xe trở lên có thể xác định Rlồi theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều: 2 2 min S II 80 Rloi 666,67 (m). 8.d1 8 1,2 Trong đó: + SI: Tầm nhìn một chiều, SI = 40 m. +SII: tầm nhìn 2 chiều, SII = 80 m. + d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe, lấy d1=1,2 m. min Theo 4054-2005 với Vtt = 40 km/h thì (tối thiểu thông thường) Rlồi = 1000 m . Chọn min Rlồi = 1000 m 666,67m để đảm bảo tầm nhìn xe chạy. min 2.2.9.2. Bán kính đường cong đứng lõm Rlõm : Trị số bán kính min được xác định theo giá trị vượt tải cho phép của nhíp xe, tương ứng với trị số gia tốc ly tâm không lớn hơn (0,5 - 0,7) m/s2. Trong thực tế thường lấy giá trị a = 0,5 m/s2. Công thức tính toán : V 2 R min (m) (2.18) lom 6,5 + V: Là tốc độ tính toán V=40km/h. 402 Vậy R =246,15(m). 6,5 Ngoài ra, bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm còn phải được xác định theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên mặt đường (sử dụng cho đường có nhiều xe chạy vào ban đêm) . d h S1 Hình 1.2.7: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm S 2 R I (m) (2.19) 2 hd S I sin 2 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang30
  31. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Trong đó: + SI:Tầm nhìn một chiều SI = 40 (m). + hd:Chiều cao của pha đèn trên mặt đường; hd = 0,8 (m). + : Góc chắn của pha đèn; = 20. Thay vào công thức 2.19 ta có: 402 R 534(m) 2 (0,8 40 sin ) 2 min Theo 4054-2005 với Vtt = 40 km/h, thì (tối thiểu thông thườn) Rlõm = 700 (m) . min Vậy chọn R lom = 700 m để đảm bảo tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong. 2.2.10. Chiều rộng làn xe : Chiều rộng của làn xe phía ngoài cùng được xác định theo sơ đồ xếp xe của Zamakhaép: b c B = + x + y. 2 b x x b y c c y Hình 1.2.8: Sơ đồ xếp xe của Zamakhaép Trong đó: + b: Chiều rộng thùng xe; b = 2,5m. + c: Cự ly giữa 2 bánh xe; c = 2m (tính cho xe tải). + x: Cự ly từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh (m). + y: Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy (m). x,y được xác định theo công thức của Zamakhaép . Khi hai xe chạy ngược chiều thì: x = 0,5 + 0,005V (xét cho trường hợp làn xe cạnh chạy ngược chiều). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang31
  32. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường y = 0,5 + 0,005V Suy ra x = y = 0,5 + 0,005 x 40 = 0,7 (m). Vậy bề rộng làn xe: 2,5 2 B = + 0,7 + 0,7 = 3,65m. 2 Khi hai xe chạy cùng chiều thì: x = 0,35 + 0,005V = 0,35 + 0,05×40 = 0,55 (m). y = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,005 x 40 = 0,7 (m). Vậy bề rộng làn xe là : 2,5 2 B = + 0,55 + 0,7 = 3,5m. 2 Theo 4054-2005 với đường thiết kế V= 40km/h thì B = 2.75m Thực tế khi hai xe chạy ngược chiều nhau thường giảm tốc độ xuống đồng thời xét theo mục đích, ý nghĩa phục vụ của tuyến đường nên ta chọn bề rộng làn xe theo qui phạm B = 2.75m. 2.2.11. Số làn xe: * Số làn xe yêu cầu được tính theo công thức : Ncdgio nlx (2.21)  Nlth Trong đó : + nlx: Số làn xe yêu cầu . + Nlth: Năng lực thông hành tối đa khi không có phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ thì theo 4054-2005 ta có: Nlth=1000 (xcqđ/h). + Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt=40km/h thì Z=0,85. +Ncdgio:Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm: 15 Ncdgio = 0,1.Nqđ = 0,1 1747 = 175 (xcqđ/h). Thay các giá trị vào 2.21 ta có: 175 n 0,21 (làn). 0,85x 1000 Theo 4054-2005 với đường cấp IV số làn xe yêu cầu là 2 làn. Vậy ta chọn nlx = 2 làn . * Chiều rộng mặt đường và nền đường: - Bề rộng mặt đường: Bm = n.B = 2,75×2 = 5,5(m). - Bề rộng nền đường: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang32
  33. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Bn = Bm + 2.Blề. Trong đó: + Bn : là chiều rộng toàn bộ nền đường (m). + Blề : là chiều rộng của lề đường.Theo 4054-2005 thì chiều rộng tối thiểu; Blề = 1,0m. Ta chọn Blề = 1m . Vậy, ta chọn bề rộng nền đường là: Bn = 5,5 + 2×1= 7,5(m). 2.2.12. Môđuyn đàn hồi yêu cầu và loại mặt đường : 2.2.12.1. Xác định tải trọng tính toán : Căn cứ vào mục đích ý nghĩa phục vụ của tuyến đường chọn : - Tải trọng trục tính toán : 100 (KN). - Áp lực tính toán lên mặt đường : 0,6(Mpa). - Đường kính vệt bánh xe tương đương : 33 (cm). 2.2.12.2. Xác định môduyn đàn hồi yêu cầu và loại mặt đường: Từ mục đích, ý nghĩa phục vụ của tuyến kết hợp với lưu lượng xe chạy năm tương lai, ta chọn loại mặt đường cấp cao thứ yếu A2 tương ứng với trị số môduyn đàn hồi tối thiểu : E min y/c = 100(Mpa) và mặt đường cấp quá độ B1 để đầu tư phân kỳ lên mặt đường A2, trong 5 min năm đầu với trị số môduyn đàn hồi tối thiểu : E y/c = 75(Mpa) . 2.2.13. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến : Bảng1. 2.7 Trị số Qui Stt Tiêu chuẩn kỹ thuật Đơn vị Chọn tính phạm 1 Cấp hạng đường IV IV 2 Cấp thiết kế 40; 60 40 3 Tốc độ thiết kế Km/h 40 40 4 Độ dốc dọc lớn nhất (%) 4 6 4 5 Tầm nhìn một chiều m 36,75 40 40 6 Tầm nhìn hai chiều m 65,50 80 80 7 Tầm nhìn vượt xe m 240 200 240 Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi m 210 600 600 8 min không làm siêu cao Rosc Bán kính đường cong nằm tổi thiểu khi m 59,99 60 60 9 min làm siêu cao Rsc 10 Bán kính đường cong nằm đảm bảo tầm m 600 600 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang33
  34. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Trị số Qui Stt Tiêu chuẩn kỹ thuật Đơn vị Chọn tính phạm nhìn ban đêm Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu m 666,67 1000 1000 11 min R lồi Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu m 534 700 700 12 min Rlõm 13 Độ dốc siêu cao tối đa % 6 6 14 Chiều rộng một làn xe m 3,65 2,75 2,75 15 Số làn xe Làn 0,21 2 2 16 Bề rộng mặt đường m 5,5 5,5 17 Bề rộng nền đường m 7,5 7,5 7,5 18 Bề rộng lề đường m 2 1 2 1 2 1 19 Bề rộng phần gia cố lề m 2 0,5 2 0,5 20 Môđun đàn hồi yêu cầu tối thiểu Mpa 100 Chương 3: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 3.1. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ: - Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểu của đường cong nằm, chiều dài đường cong chuyển tiếp, độ dốc dọc max của đường khi triển tuyến, v v không vi phạm những qui định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế. - Đảm bảo tuyến đường ôm theo hình dạng địa hình để khối lượng đào, đắp nhỏ nhất, bảo vệ được cảnh quan thiên nhiên. - Đảm bảo sự hài hòa, phối hợp giữa đường và cảnh quan. - Xét yếu tố tâm lý người lái xe và hành khách đi trên đường, không nên thiết kế đường có những đoạn đường thẳng quá dài (lớn hơn 3km) gây tâm lý mất cảnh giác và gây buồn ngủ đối với lái xe, ban đêm đèn pha ôtô làm chói mắt xe đi ngược chiều. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang34
  35. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học như bán kính đường cong nằm, chiều dài đường cong chuyển tiếp trong điều kiện địa hình cho phép. - Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êm dịu, trên hình phối cảnh tuyến không bị bóp méo hay gẫy khúc. Muốn vậy phải phối hợp hài hòa giữa các yếu tố tuyến trên bình đồ, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và giữa các yếu tố đó với địa hình xung quanh. - Tránh các vùng đất yếu, đất sạc lở; đối với đường cấp cao tránh tuyến chạy qua khu dân cư. - Phải phối hợp tốt giữa các yếu tố tuyến và phối hợp tốt tuyến đường với cảnh quan vùng tuyến chạy qua. 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ: Trên bình đồ dọc theo đường chim bay, nghiên cứu kỹ địa hình, cảnh quan thiên nhiên, xác định các điểm khống chế mà tại đó tuyến phải đi qua: - Điểm đầu, điểm cuối tuyến. - Điểm vượt đèo (điểm yên ngựa). - Vị trí vượt sông thuận lợi. - Cao độ khu dân cư, thị trấn, thị xã, thành phố, nơi giao nhau với các đường giao thông khác. - Đánh dấu những khu vực bất lợi về địa chất, địa chất thủy văn mà tuyến nên tránh và các điểm tựa mà tuyến nên chạy qua. Cụ thể , với các điều kiện địa hình và địa chất của khu vực tuyến thiết kế, tuyến phải đi qua các điểm khống chế sau : - Điểm đầu, điểm cuối tuyến. - Điểm vượt đèo (điểm yên ngựa). 3.3. QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ VÀ XÁC ĐỊNH BƯỚC COMPA: 3.3.1. Quan điểm thiết kế: Khi thiết kế tuyến phải dựa trên các quan điểm sau: - Trường hợp tuyến phải đi qua thung lũng và đặt trên các thềm sông, suối phải đảm bảo đặt tuyến trên mực nước ngập về mùa lũ, tránh vùng đầm lầy, đất yếu và sự đe dọa xói lở của bờ sông. Tránh tuyến đi uốn lượn quanh co quá nhiều theo sông suối mà không đảm bảo sự đều đặn của tuyến. - Trường hợp tuyến đi theo đường phân thủy ít phải làm công trình thoát nước vì điều kiện thoát nước tốt, thường được dùng ở những vùng đồi thoải, nơi đỉnh đồi, núi phẳng ít lồi lõm và địa chất ổn định. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang35
  36. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Trường hợp tuyến đi lưng chừng sườn núi nên chọn những sườn đồi thoải, ít quanh co, địa chất ổn định, đường dẫn hướng tuyến sẽ được xác định theo độ dốc đều với một độ dốc chủ đạo với chú ý là phải nhỏ hơn độ dốc cho phép. 3.3.2. Mục đích xác định bước compa : - Để xác định vị trí đường dẫn hướng tuyến dốc đều trên bình đồ, tuyến không thay đổi cao độ đột ngột. - Để tuyến thay đổi độ dốc dọc một cách đều để sau này thiết kế trắc dọc với độ dốc dọc nhỏ thuận lợi cho điều kiện xe chạy. - Tuyến thiết kế có thể vượt qua các khu vực có độ dốc tự nhiên lớn mà không phải đào sâu hay đắp cao, do đó khối lượng đào đắp nhỏ, làm giảm giá thành xây dựng. 3.3.3. Xác định bước compa: Để xác định vị trí đường dẫn hướng tuyến dốc đều trên bình đồ dùng bước compa cố định có chiều dài: h 1 l (mm). (3.1). id M Trong đó: + h: Chênh lệch giữa hai đường đồng mức gần nhau, h=10000mm. 0 + Id= (0,90,95)idmax ( /00). 0 + idmax: Độ dốc dọc lớn nhất cho phép đối với cấp đường ( /00). Có thể lấy id = idmax- 0,02 phòng trường hợp tuyến vào đường cong bị rút ngắn chiều dài mà tăng thêm độ dốc dọc thực tế khi xe chạy. Id = 0,04 x 0,95 = 0,038 1 1 1 + : Tỷ lệ bản đồ, M M 20000 Thay các số liệu vào công thức 3.1 ta được: 10000 1 l 13,16 (mm) 0.038 20000 3.4. LẬP CÁC ĐƯỜNG DẪN HƯỚNG TUYẾN: Đường dẫn hướng tuyến là đường nối các đoạn thẳng tạo thành một đường sườn do người thiết kế vạch ra theo một quan điểm thiết kế kỹ thuật nào đó. Để vạch các đường dẫn hướng tuyến một cách dễ dàng, phù hợp với thực tế cần phải xem xét kỹ các yếu tố của địa hình, vì vậy đối với từng loại địa hình cần phải bám theo những nguyên tắc sau: - Đối với địa hình đồng bằng, thung lũng, lòng chảo, cao nguyên bằng phẳng và vùng đồi thoải đường dẫn hướng tuyến được vạch theo “ lối đi tuyến tự do”, đường dẫn hướng tuyến SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang36
  37. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường thường là đường chim bay giữa các điểm khống chế hoặc cố gắng bám sát đường chim bay để giảm chiều dài tuyến. Song phải chú ý nơi có đào sâu, đắp cao ở những đoạn cần triển tuyến thì cố gắng bám theo một độ dốc nào đó, tránh sử dụng những tiêu chuẩn tới hạn, mà nên tận dụng những đoạn thẳng cho phép chiều dài lớn nhất nhỏ hơn 4-6 km, được nối với nhau bằng những đường cong nằm có bán kính lớn và có thể sử dụng với bán kính nhỏ. - Đối với địa hình. đồi núi, khó khăn và phức tạp về địa hình, bình đồ và trắc dọc tuyến phải uốn lượn quanh co, bám theo địa hình, phải khắc phục chênh lệch cao độ lớn thì nên dùng đường dẫn hướng tuyến theo “lối đi gò bó” nhưng: + Tránh tuyến gãy khúc, cua đột ngột. + Cho phép sử dụng độ dốc dọc max và các bán kính đường cong nằm tối thiểu nhưng phải đảm bảo tầm nhìn đối với địa hình. + Cho phép sử dụng đường cong chữ chi (con rắn) khi địa hình núi cao đặc biệt khó khăn theo những chỉ tiêu trong bảng 20 của TCVN 4054-2005. + Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp gò bó về trắc dọc thì được vạch theo đường triển tuyến có độ dốc đều với độ dốc giới hạn (dùng bước compa). + Ở các đoạn cần triển tuyến cố gắng bám theo một độ dốc dọc nào đó. Trong trường hợp khó khăn về bình đồ thì cố gắng bám theo đường đồng mức và có lên xuống chút ít để đảm bảo yêu cầu thoát nước. Trên các cơ sở đã nêu ở trên, ta đề xuất phương án 1, phươn án 3, phương án 4 đường dẫn hướng tuyến đi men sườn núi, phương án 2 bám theo đường chim bay . 3.5. CÁC PHƯƠNG ÁN TUYẾN: Dùng cách đi bước compa đã xác định, vạch các đường tuyến thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thuật trên bình đồ: - Phương án I: Phương án này có 5 đường cong, bán kính lớn nhất là 800m, bán kính nhỏ nhất là 300m. Tuyến có điểm vượt sông, chiều dài tuyến là 5170,33 km - Phương án III: Tuyến đi từ điểm A có cao độ 80m chạy về hướng điểm B khoảng 41m, cắt đường đồng mức có cao độ 80m. sau đó bám theo đườn đồng mức có cao độ 80m, rồi cắt dườn đồng mức 70m. Đi khoảng 332,7m đi qua suôí sau đó tuyến tuyến bám theo đường đồng mức có cao độ 70 di chuyển lên dốc dần cắt đương đồng mức 80m rồi bám theo đường đồng mức 80 xuống dốc dần và bám theo đường đồng mức 80 sau đó cắt đường đồng mức 70 đi về điểm B đi khoảng 117,9m tuyến vượt sông có cao độ 61m sau đó về điểm B có cao độ 74,95m.Tuyến có 5 đường cong nằm, có điểm vượt sông. Chiều dài toàn tuyến là L= 5282,15m. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang37
  38. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường -Phương án IV: Tuyến đi từ A có cao độ 80m chạy về hướng điểm B khoảng 1,7km, cắt đường đồng mức có cao độ 70m, đi thêm 100 tuyến vươt sông có cao độ 61m lên cao dần bám theo đườn đồng mức có cao độ 70m, rồi cắt dườn đồng mức 80m; sau đó men theo đường đồng mức 80 về điểm B cao độ 74,95m. Tuyến có 6 đường cong nằm, có điểm vượt sông. Chiều dài toàn tuyến là: L= 4910,52m. -Phương án II: Tuyến đi tương tự phương án IV. Tuyến có 5 đường cong nằm, bán kính lớn nhất là 1500m, bán kính nhỏ nhất là 300m Chiều dài tuyến là L= 4723,05m 3.6. SO SÁNH SƠ BỘ CHỌN 2 PHƯƠNG ÁN TUYẾN: Sau khi so sánh tất cả các chỉ tiêu về: - Chiều dài tuyến (m). - Hệ số triển tuyến. - Độ dốc dọc lớn nhất. - Số lượng các đường cong nằm và số các đường cong có bán kính nhỏ. - Số lượng cầu lớn, cầu trung, cầu nhỏ, số cống thoát nước. - Các công trình đặt biệt. - Tình hình địa chất. - Điều kiện thi công. Từ các điều kiện đó ta lập được các bảng so sánh các phương án tuyến như sau: Ta có bảng so sánh các phương án tuyến như bảng 3.1: Bảng so sánh chọn phương án tuyến Bảng 1.3.1 Đơn Các phương án tuyến STT Các chỉ tiêu vị I II III IV 1 Chiều dài tuyến m 5170.33 4723.05 5282.15 4940.51 2 Hệ số triển tuyến 1.186 1.084 1.212 1.13 3 Số lượng đường cong nằm 5 5 5 6 4 Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất m 300 300 300 300 0 5 Độ dốc dọc lớn nhất /00 25 18 25 24 6 Số lượng công trình thoát nước cống 6 6 6 7 7 Địa chất khu vực tuyến đi qua Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định 3.7.TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG CHO 2 PHƯƠNG ÁN TUYẾN CHỌN: Sau khi đã so sánh các phương án tuyến ta chọn được hai phương án tối ưu nhất, qua các đường dẫn hướng tuyến, tiến hành chọn các bán kính đường cong sao cho thích hợp với địa SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang38
  39. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường hình, với các yếu tố đường ở đoạn lân cận với độ dốc cho phép của cấp đường, đảm bảo đoạn thẳng chêm tối thiểu giữa hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao: - Xác định điểm đầu, điểm cuối của đường cong tròn. - Xác định hướng các đường tang của đường cong, giao điểm của các đường tang là đỉnh của đường cong. - Đo góc chuyển hướng của tuyến, ký hiệu tên đỉnh các đường cong, ghi trị số bán kính lên bình đồ. - Sơ bộ phân tích hướng tuyến và trắc dọc của tuyến, nếu thấy cần thiết sẽ thay đổi vị trí đỉnh của đường cong nằm hoặc chọn lại trị số bán kính R. - Sau khi sửa chữa vị trí tuyến lần cuối cùng tiến hành tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong nằm và xác định lý trình các điểm đó. + Chiều dài đường tang của đường cong: T = R.tg( )(m) (3.2). 2 + Phân cực của đường cong: 1 P R. 1 (m) (3.3). cos 2 + Chiều dài của đường cong: . .R K (m) (3.4). 1800 Trong đó: + R(m): Bán kính của đường cong. + (độ): Góc chuyển hướng của tuyến. Kết quả tính toán cắm cong phương án I được ghi ở bảng 3.2 Bảng 1.3.2 Góc chuyến hướng R T P K Stt Lý trình đỉnh Trái Phải (m) (m) (m) (m) 1 KM1+174,70 4001’29” 800 291,37 51,41 558,85 2 KM1+839,00 32047'36” 600 176,55 25,24 343,41 3 KM3+226,72 17034’4" 800 123,62 9,49 245,29 4 KM3+888,16 3209'5” 800 230,54 32,56 448,92 5 KM4+417,72 75037’3" 300 232,78 79,72 395,93 Kết quả tính toán cắm cong phương án II được ghi ở bảng 3.3 Bảng 1.3.3 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang39
  40. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Góc chuyển hướng R T P K Stt Lý trình đỉnh Trái Phải (m) (m) (m) (m) 1 KM0+754,14 53050’6” 600 304,63 72,90 563,76 2 KM1+563,34 56016’56’’ 300 160,46 40,22 294,69 3 KM2+91,10 36034’46’’ 500 165,26 26,60 319,22 4 KM3+129,27 7048’12’’ 1500 102,31 3,48 204,29 5 KM4+235,54 60040’43’’ 300 175,58 47,61 317,71 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang40
  41. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Chương 4: THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC Một trong những vấn đề để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của công trình là cải thiện chế độ thuỷ nhiệt của đường. Các nguồn nước: Nước mặt, nước ngầm, nước ngập đây là những yếu tố trực tiếp gây ra những tác động xấu cho công trình đường, chúng có thể gây sạc lỡ mái taluy nền đường làm cho cường độ nền đường giảm xuống hoặc trực tiếp ngấm qua mặt đường làm hư hỏng kết cấu áo đường và nền đường Chính vì vậy, khi xây dựng và thiết kế đường cần đặc biệt chú ý đến việc thiết kế các hệ thống thoát nước trên tuyến một cách hợp lý để đảm bảo tuổi thọ cho công trình và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng. Hệ thống thoát nước trên tuyến bao gồm: -Hệ thống rãnh dọc, rãnh đỉnh, rãnh thoát nước, rãnh tập trung nước nhằm mục đích thoát nước mặt trên mặt đường và thoát nước trong khu vực. -Hệ thống các công trình vượt dòng nước như cầu nhỏ, cống. Những điều cần chú ý khi quy hoạch thoát nước: +Tần suất thiết kế của công trình thoát nước ứng với cấp kỹ thuật của tuyến đường. Với đường cấp IV chọn tần suất thiết kế cho cầu cống là: 4%. +Ưu tiên chọn kết cấu lắp ghép, cống ở chế độ chảy không áp để thoát nước tốt. 4.1. RÃNH THOÁT NƯỚC: 4.1.1. Rãnh dọc (rãnh biên): Rãnh dọc được thiết kế ở các đoạn nền đường đắp thấp, nền đường đào, nền nữa đào nữa đắp, có thể bố trí ở một bên hoặc ở cả hai bên của nền đường. Kích thước của rãnh cho phép tính theo cấu tạo mà không cần tính toán thủy lực. Chỉ yêu cầu tính toán rãnh dọc không chỉ dùng để thoát nước mặt mà còn dùng để thoát nước cho một phần đáng kể của sườn lưu vực với bề rộng đáy rãnh là: 0,4m. Tiết diện và độ dốc của rãnh được xác định phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực tuyến qua: hình thang, hình tam giác hay hình máng tròn. Với điều kiện của tuyến rãnh dọc thoát nước được chọn có tiết diện hình thang, chiều rộng đáy rãnh là 0,4m và độ dốc mái 1:1. Chiều sâu rãnh đảm bảo mức nước thấp hơn mép rãnh 20cm và không sâu quá 50cm (Theo tài liệu [4]). Độ dốc dọc của rãnh thường được qui định theo điều kiện đảm bảo không lắng đọng phù sa ở đáy rãnh, thường lấy theo độ dốc dọc của đường đỏ, nhưng tối thiểu phải lớn hơn 0 0 hoặc bằng 5 /00, cá biệt mới lấy 3 /00. Nơi có độ dốc dọc rãnh lớn thì cần có biện pháp gia cố cho phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình nơi đó. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang41
  42. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Đối với rãnh có tiết diện hình thang đã chọn, cứ 500m chiều dài rãnh nên bố trí một cống cấu tạo ngang đường để thoát nước từ rãnh dọc chảy sang phía bên kia của nền đường. Những chổ ngoặt hay có hiện tượng ứ đọng bùn cát, do đó khi chuyển hướng ta thiết kế sao cho rãnh chuyển hướng từ từ với góc ngoặt không nên lớn hơn 450 và bán kính đường cong không được nhỏ hơn 2 lần chiều rộng mặt trên của rãnh. 1:1 1:1 0,4 x 3m 0,4 m Hình I.4.1. Cấu tạo rãnh biên. 4.2.2. Rãnh đỉnh: Rãnh đỉnh dùng để thoát và thu nước từ sườn lưu vực không cho nước chảy về rãnh dọc. Rãnh đỉnh được bố trí ở những nơi sườn núi có độ dốc ngang khá lớn và diện tích lưu vực tụ nước lớn mà rãnh dọc không thoát kip. Tiết diện rãnh được dùng dạng hình thang bề rộng đáy là 0,5m, mái rãnh có độ dốc 1:1,5 và chiều sâu rãnh phải xác định từ tính toán nhưng không được sâu quá 1,5m. Độ dốc của rãnh đỉnh xác định giống như rãnh dọc. Ở những nơi địa hình sườn dốc hai bên lớn và có địa chất không tốt, có hiện tượng trượt, sụt lở phải thiết kế hai hay nhiều rãnh đỉnh. Ngược lại nếu sườn dốc thoải, diện tích sườn núi không lớn thì có thể không cần làm rãnh đỉnh nhưng phải xem xét tăng tiết diện rãnh dọc. 4.2. CÔNG TRÌNH VƯỢT DÒNG NƯỚC. 4.2.1. Cống. 4.2.1.1. Xác định vị trí cống: Tại tất cả các nơi trũng trên bình đồ, trắc dọc và có sông suối đều phải bố trí công trình cống thoát nước. Tùy theo lưu lượng chảy về công trình mà ta chọn khẩu độ cho thích hợp. Cống đặt ở nơi đảm bảo thoát nước nhanh, tức là những nơi hình thành dòng chảy rõ ràng, các suối nhỏ, các đưòng tụ thủy. Đối với những lưu vực có lưu lượng dòng chảy lớn trên 20m3/s thì có thể xem xét làm cầu nhỏ để đảm bảo khả năng thoát nước, nhưng cũng cần có so sánh cụ thể về mặt kinh tế kỹ thuật để quyết định. Lý trình các cống được xác định như ở bảng 4.1 Bảng xác định lý trình cống phương án I và II Bảng 1.4.1 Phương án I Phương án II SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang42
  43. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Cống Lý trình Cống Lý trình 1 KM0+900 1 KM0+900 2 KM2+200 2 KM2+400 3 KM2+900 3 KM3+500 4 KM4+00 4.2.1.2. Xác định lưu vực cống. Lưu vực cống được xác định như sau: Trên bản đồ địa hình khoanh lưu vực nước chảy về công trình theo ranh giới của các đường phân thủy sau đó tính diện tích của lưu vực. Diện tích lưu vực được xác định ở bảng I.4.2; I.4.3 Bảng xác định diện tích lưu vực phương án I Bảng 1.4.2 Lưu vực 1 2 3 4 Diện tích F(km2) 0,46 1,25 0,36 0,22 Bảng xác định diện tích lưu vực phương án II Bảng1.4.3 Lưu vực 1 2 3 Diện tích F(km2) 0,46 0,25 0,72 4.2.1.3. Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về công trình: Xác định lưu lượng cực đại chảy về công trình theo công thức tính Qmax 22TCN 220- 95 của bộ giao thông vận tải Việt Nam được áp dụng cho sông suối không bị ảnh hưởng của thủy triều. Công thức tính có dạng: 3 Qp = Ap . . Hp .  . F (m /s) (I.4.1). Trong đó: + F: Diện tích của lưu vực (Km2). + Hp: Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế p% theo phụ lục II tài liệu [2]. + : Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 14 tài liệu [2] tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế (H p% ) và diện tích lưu vực (F). + Cấp đất xác định theo bảng 13 tài liệu [2] ta có đất cấp IV + A p : Môduyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện =1 theo phụ lục II tài liệu [2] + : Hệ số chiết giảm lưu lượng do đầm, ao hồ theo bảng 17 tài liệu [2]  =0.85. * Trình tự tính toán: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang43
  44. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 3.1.Dựa vào phụ lục II của [2] xác định vùng thiết kế và lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế: Tuyến đường thuộc vùng mưa XI ứng với địa danh là Quảng Trị có lượng mưa ngày ứng với tần suất lũ thiết kế lấy theo quy phạm : đường cấp IV p=4% có: H 4% = 580mm. Ở khu vực tuyến đi qua có đất là loại đất cấp IV 3.2.Tính chiều dài sườn dốc lưu vực theo công thức: 1000.F b (m) (I.4.2). sd 1,8 l L Trong đó: + l: Tổng chiều dài các suối nhánh (km). + L: Chiều dài suối chính (km). Đối với lưu vực có 2 mái dốc : B = F/2L ; Đối với lưu vực có 1 mái dốc : B = F/L Và b sd tính theo (I.4.2) nhưng thay hệ số 1.8 bằng 0.9 3.3.Xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực: 0,6 bsd sd = (I.4.3). 0,3 0,4 msd I sd H p Trong đó: + I sd : Độ dốc của sườn dốc lưu vực (0/00) Xác định thực tế trên địa hình. + m sd : Hệ số nhám sườn dốc xác định theo bảng 15 của tài liệu [1].Trong trường hợp cỏ thưa, mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cây, không cày xới : m sd = 0.25 Đối với lưu vực nhỏ, khi dòng chảy lũ không rõ ràng môduyn dòng chảy đỉnh lũ lấy theo phục lục II của tài liệu [2] ứng với  ls = 0. 3.4.Xác định thời gian tập trung nước : Xác định thời gian tập trung nước theo phụ lục II của tài liệu [2] ứng với vùng mưa thiết kế và  sd . 3.5.Xác định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông suối: 1000L  = (I.4.4) LS 1/ 3 1/ 4 1/ 4 mLS .I LS .F . H Trong đó: + L: Chiều dài dòng suối chính (Km). 0 + I ls : Độ dốc dòng suối chính tính theo 00 . xác định thực tế trên địa hình SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang44
  45. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường + m ls : Hệ số nhám của lòng suối xác định theo bảng 16 của tài liệu [2]. Giả thiết với sông miền núi, lòng sông nhiều đá, mặt nước không phẳng suối chảy không thường xuyên, quanh co lòng suối tắc nghẽn lấy m ls = 7 3.6.Xác định A p theo  ls và  sd , vùng mưa theo phụ lục II của tài liệu [2]. 3.7. Thay các trị số trên vào công thức.4.1 xác định Q max . Kết quả tính toán: Bảng1.4.4 ST LÝ F Hp L I Pa α δ b sd m T TRÌNH (Km2) (mm) (Km) sd (‰) sd 1 Km0+900 0,46 0,8 1 580 1,48 172,67 85,13 0,25 2 I Km2+00 1,25 0,8 1 580 2,60 267,09 79,56 0,25 3 Km2+900 0,36 0,8 1 580 0,61 327,87 77,41 0,25 4 Km4+00 0,22 0,8 1 580 0,74 165,17 77,20 0,25 1 Km0+900 0,46 0,8 1 580 1,48 172,67 85,13 0,25 II 2 Km2+400 0,25 0,8 1 580 1,09 127,42 62,35 0,25 3 Km3+500 0,72 0,8 1 580 1,20 333,33 62,53 0,25 Bảng 1. 4.5 PHƯƠNG LÝ I STT Φ ζ m LS Φ A Q(m3/s) ÁN TRÌNH sd sd LS (‰) LS P 1 Km0+900 1,97 19,40 7 84,30 12,56 0,069 15,01 2 I Km2+00 2,68 30,52 7 72,32 7,06 0,064 35,70 3 Km2+900 2,98 34,72 7 72,06 5,79 0,065 11,08 4 Km4+00 1,98 19,60 7 71,18 7,98 0,067 7,00 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang45
  46. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 1 Km0+900 1,97 19,40 7 84,30 12,56 0,069 15,01 II 2 Km2+400 1,80 16,00 7 53,06 12,56 0,069 8,19 3 Km3+500 3,22 39,40 7 55,43 10,48 0,059 20,01 4.2.1.4. Chọn loại cống, khẩu độ cống: Sau khi đã xác định được lưu lưu lượng Q max đưa ra một số phương án khẩu độ cống theo từng phương án, ứng với mỗi phương án xác định chiều cao mực nước dâng trước công trình - biện pháp gia cố lòng suối. Từ lưu lượng Q max ta tra bảng 9-1a, bảng 9 - 1b của [6], ta được , H, V ứng với loại cống tròn loại I, chảy không áp: Khẩu độ cống của phương án I và II được xác định ở bảng 4.6: Bảng 1. 4.6 PHƯƠNG LÝ Q CHỌN Hd V STT 3 ÁN TRÌNH (m /s) CỐNG (m) (m/s) 1 Km0+900 15,01 3Ф200 1,67 2,89 2 I Km2+00 35,70 2□300 2,6 3,88 3 Km2+900 11,08 2Ф200 1,78 2,98 4 Km4+00 7,00 2Ф175 1,43 2,66 1 Km0+900 15,01 3Ф200 1,67 2,89 II 2 Km2+400 8,19 2Ф200 1,518 2,69 3 Km3+500 20,01 3Ф200 1,98 3,26 4.2.2. Cầu: 4.2.2.1. Xác định vị trí xây dựng cầu: Cầu được bố trí ở những nơi tuyến đường vượt qua các con sông suối có lưa lượng nước chảy ính toán Qp lớn. Trong khu vực tuyến đi qua có bố trí công trình cầu nhỏ như sau: -Phương án I : 01 cầu. -Phương án II : 01cầu. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang46
  47. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Chương 5: THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN 5.1. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ : Sau khi chọn được hai phương án tuyến trên bản đồ đường đồng mức ta tiến hành lên trắc dọc các phương án đó tại các cọc 100m (cọc H), cọc địa hình (cọc nơi địa hình thay đổi), cọc khống chế (điểm đầu, điểm cuối, nơi giao nhau, cầu, cống ). Sau đó nghiên cứu kỹ địa hình để vạch đường đỏ cho phù hợp với các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật theo các nguyên tắc cơ bản sau : - Đối với mọi cấp đường đảm bảo đường đỏ thiết kế lượn đều với độ dốc hợp lý + Khi địa hình cho phép nên dùng các tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhằm phát huy hết tốc độ xe chạy, đảm bảo an toàn, tiện lợi và kinh tế nhằm nâng cao chất lượng khai thác và dễ dàng nâng cấp sau này. + Các tiêu chuẩn giới hạn cho phép như độ dốc dọc imax, bán kính đường cong nằm tối thiểu chỉ dùng ở những nơi khó khăn về địa hình. + Việc chọn tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đường cho từng đoạn phải trên cơ sở phân tích so sánh các phương án về kinh tế kỹ thuật. - Trong phạm vi có thể được nên tránh dùng những đoạn dốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục lên hoặc liên tục xuống. - Ở những đoạn đường từ cấp III trở xuống khi có nhiều xe đạp, xe thô sơ thì độ dốc dọc không lớn hơn 4%, nếu có nhiều xe rơ-moóc thì phải căn cứ vào trị số tính toán để xác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép. - Để đảm bảo thoát nước mặt tốt không phải làm rãnh sâu thì nền đường đào và nửa 0 0 đào nửa đắp không nên thiết kế có độ dốc nhỏ hơn 5 /00 (cá biệt 3 /00 với chiều dài không quá 50m). - Thiết kế độ dốc dọc sao cho đáy rãnh thoát nước song song với nền đường. - Khi thiết kế trắc dọc cần chú ý đến điều kiện thi công (thủ công hay cơ giới). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang47
  48. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 0 - Ở những đoạn địa hình dốc phải sử dụng độ dốc dọc lớn hơn 60 /00 thì yêu cầu cứ 0 2000m phải bố trí một đoạn nghỉ có độ dốc thoải không vượt quá 25 /00 và chiều dài đoạn nghỉ không quá 50m. Đoạn nghỉ nên bố trí ở những đoạn địa hình thuận lợi gần nguồn nước nhất, đối với đường có một làn xe thì nên bố trí kết hợp với đoạn tránh xe (làn phụ). - Không nên thiết kế những đoạn có độ dốc dọc lớn trùng với đường cong nằm có bán kính nhỏ, nếu có thì phải triết giảm so với độ dốc dọc lớn nhất qui định trong quy phạm xem bảng 19 tài liệu [3]. - Đường cong đứng phải được bố trí ở những chổ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai độ dốc :  |i1 i 2 | 20 - Đường cong đứng thiết kế dạng đường cong tròn hay dạng parabol bậc hai. - Phải đảm bảo cao độ của những điểm khống chế . - Khi vạch đường đỏ cố gắng bám sát những cao độ mong muốn để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật và điều kiện thi công. Độ cao của những điểm mong muốn được xác định trên cơ sở vẽ các biểu đồ H = f (giá thành, F). Định ra các chiều cao kinh tế cho từng cọc hay cho từng đoạn tuyến có địa hình giống nhau về độ dốc ngang sườn, về địa chất. - Đối với địa hình vùng đồi núi nên dùng phương pháp đường cắt để cân bằng khối lượng đào đắp, đối với địa hình đồng bằng nên dùng đường bao. - Cố gắng bố trí đỉnh của đường cong đứng trùng với đỉnh của đường cong nằm.Trong trường hợp không thể bố trí trùng nhau thì độ lệch không quá 1/4 độ dài đường cong ngắn. - Đối với địa hình vùng đồi núi để tăng cường sự ổn định của trắc ngang đường và tiện lợi cho thi công nên dùng trắc ngang chữ L. 5.2. XÁC ĐỊNH CÁC CAO ĐỘ KHỐNG CHẾ: Việc đầu tiên trong thiết kế trắc dọc là xác định các điểm khống chế. Cao độ điểm khống chế là cao độ mà tại đó bắt buộc đường đỏ phải đi qua như cao độ điểm đầu, điểm cuối của tuyến, nơi giao nhau với các đường giao thông ôtô khác cấp hoặc với đường sắt, cao độ mặt cầu cao độ tối thiểu đắp trên cống, cao độ nền đường bị ngập nước hai bên, cao độ nền đường ở những nơi có mức nước ngầm cao. Trong hai phương án đã chọn các điểm khống chế cao độ tối thiểu như sau: - Điểm đầu tuyến A:80m - Điểm cuối tuyến B: 74.92m. - Cao độ tối thiểu cống tính toán của phương án I: + C1: KM0 + 900: 81,66 (m) SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang48
  49. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường + C2: KM2 + 200: 63,52 (m) + C3: KM2 + 900: 69,74 (m) + C4: KM4 + 00: 72,87 (m) - Cao độ tối thiểu cống tính toán của phương án II : + C1: KM0 + 900: 71,09 (m) + C2: KM2 + 400: 75,04 (m) + C3: KM3 + 500: 62,70 (m) 5.3. XÁC ĐỊNH CÁC CAO ĐỘ MONG MUỐN : Phân trắc dọc thành những đoạn đặc trưng về địa hình qua độ dốc sườn núi tự nhiên và địa chất khu vực. Nên phân thành từng đoạn có độ dốc sau để xác định cao độ của những điểm mong muốn (cao độ chỉ đạo) is 30% dạng trắc ngang chữ L hoặc thiên về đào nhiều hơn. Để xác định cao độ mong muốn cho từng đoạn trắc dọc. Ta tiến hành lập đồ thị tương quan giữa diện tích đào và diện tích đắp. Tại những nơi có Fđào = Fđắp ta xác định được trắc ngang kinh tế hình I.5.1. F(m2) Fđào Fđắp Hđào, m 2 1 3 Hđắp, m Hình I.5.1: Quan hệ giữa diện tích đào đắp với chiều cao đào đắp. 1. Fđào = Fđắp 2. Đào hoàn toàn 3. Đắp hoàn toàn 5.4. QUAN ĐIỂM THIẾ KẾ: Địa hình khu vực tuyến đi qua là vùng đồi nên trắc dọc cao độ tự nhiên thay đổi liên tục nên ta chọn quan điểm thiết kế đường theo phương pháp SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang49
  50. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường đường cắt. Khi thiết kế cần cân bằng giữa khối lượng đào và đắp để tận dụng vận chuyển dọc hoặc vận chuyển ngang từ phần nền đào sang phần nền đắp. Bám sát các điểm khống chế và các điểm mong muốn, làm thỏa mãn tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến, độ dốc dọc nhỏ hơn độ dốc dọc lớn nhất, độ dốc dọc tối thiểu ở nền đào, bán kính đường cong đứng, phối hợp giữa đường cong đứng và đường cong nằm nhằm đảm bảo sự đều đặn của tuyến. 5.5. THIẾT KẾ ĐƯỜNG ĐỎ - LẬP BẢNG CẮM CỌC HAI PHƯƠNG ÁN: Sau khi đã xác định các điểm khống chế và các điểm mong muốn đưa các điểm đó lên trắc dọc đã vẽ đường “đen” (đường địa hình tự nhiên). Sơ bộ vạch vị trí đường đỏ thoả mãn các yêu cầu sau: - Bám sát các điểm khống chế và các điểm mong muốn. - Thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật. - Độ dốc dọc chẵn phần ngàn. max 0 - Độ dốc dọc phải nhỏ hơn id và lớn hơn 5 /00 đối với các đoạn nền đào và nữa đào nữa đắp. - Phối hợp bình đồ với trắc ngang. - Trong thực tế khó mà đảm bảo thoả mãn đồng thời tất cả các yêu cầu đặt ra, do đó phải tuỳ tình hình cụ thể cho từng đoạn tuyến để chọn giải pháp thiết kế hợp lý nhất. Phân trắc dọc thành từng đoạn đặc trưng về độ dốc dọc của đường đỏ, xác định điểm đầu của đoạn dốc tính toán, định trị số dốc dọc cho đoạn đó một cách chính xác (độ dốc dọc phải chẳn phần nghìn). Xác định cao độ và chiều cao đào đắp đất ở các cọc. Khi vạch đường đỏ và tính toán chiều cao đào đắp ở tất cả các cọc cần xác định điểm xuyên để phục vụ cho việc tính toán khối lượng công tác sau này. Trong thiết kế thường gặp hai trường hợp: - Đường đỏ là đường thẳng thì tính điểm xuyên như sau hình I.5.2a: h1 x1 l1 (m). h1 h2 Trong đó: + x1: Là khoảng cách tính từ cọc có chiều cao đào hay đắp là h1. + l1: Là khoảng cách giữa hai cọc (chọn hai cọc gần điểm xuyên). + h1, h2: Là chiều cao đào đắp tại hai cọc gần điểm xuyên. - Đường đỏ là đường cong đứng hình I.5.2b. 2 2 x2 R.J R .J 2.R l2 .J h` (m). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang50
  51. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Trong đó: + R: bán kính đường cong đứng. + J: độ dốc tự nhiên mặt đất. + x2: Khoảng cách từ điểm xuyên đến điểm O có độ dốc i= 0 trên đường cong đứng. + l2: khoảng cách giữa điểm O với một cọc chi tiết gần nhất. Từ các điều kiện nêu trên ta lập được bảng cắm cọc của hai phương án tuyến. Âæåìng âoí Âæåìng âen h2 h1 x 1 l 1 Hình I.5.2a B y 0 h0 J B Đường đỏ y A Đường đen x2 l 2 Hình I.5.2b Hình I.5.2: Sơ đồ xác định vị trí điểm xuyên - Lập bảng cắm cong. Các yếu tố của đường cong đứng được xác định theo các công thức sau: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang51
  52. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường K R. iA iB i i T R. A B (I.5.1) 2 T 2 d 2.R T i A d i B K A B R Hình I.5.3 : Sơ đồ xác định các cong đứng 5.5.1.Lập bảng cắm cong 2 phương án Bảng1. 5.1 R K i A - i B T d PA STT LÝ TRÌNH 0 (m) (m) ( /00) (m ) (m) 1 KM0+700 10000 200 20 100 0.5 2 KM2+100 8000 344 43 172 1.85 I 3 KM2+500 8000 247.98 31 123.99 0.96 4 KM3+00 8000 207.98 26 103.99 0.68 5 KM3+450 8000 172 34 136 1.16 II 1 KM1+200 8000 288 36 144 1.3 2 KM2+700 10000 230 23 115 0.66 3 KM3+500 8000 272 34 136 1.16 4 KM4+41132 8000 272 34 136 1.16 Bảng cắm cọc chi tiết 2 phương án phụ lục 1 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang52
  53. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Chương 6 THIẾT KẾ TRẮC NGANG TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 6.1. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ: Nền đường là bộ phận chủ yếu của công trình đường. Nhiệm vụ của nó là đảm bảo cường độ và độ ổn định của kết cấu áo đường. Nền đường khắc phục địa hình tự nhiên, tạo nên một dải đất đủ rộng dọc theo tuyến có các tiêu chuẩn thỏa mãn cho điều kiện khai thác sau này như chế độ thủy nhiệt, độ chặt của đất nền. Vì áo đường đặt trực tiếp lên trên nền đường, chịu tác động của điều kiện tự nhiên xe cộ và chế độ thủy nhiệt. Do vậy khi thiết kế trắc ngang nền đường cần phải tuân theo các nguyên tắc sau đây: + Nền đường phải luôn luôn ổn định, kích thước và hình dáng không thay đổi khi chịu những tác động bất lợi trong quá trình khai thác. + Cường độ nền đường phải luôn ổn định, tức là cường độ không thay đổi theo thời gian dưới tác động bất lợi của thời tiết khí hậu, xe cộ. + Phải đảm bảo khoảng không gian trong đường hầm và các công trình khác trên nền đường. Khoảng không gian khống chế tối thiểu là 4,5m. 0.5m 0.5m = H 4.5 h= 4.0 0.5m 5.5m 0.5m Hình 1.6.1. Tĩnh không của đường + Các đặc trưng mặt cắt ngang của nền đường phụ thuộc vào cấp đường và vận tốc thiết kế, ứng với sự thay đổi của địa hình, địa chất thì trắc ngang có sự thay đổi hình dạng và kích thước khác nhau như nơi đào sâu, đắp cao, đường cong bán kính nhỏ. Chỉ giới xây dựng của đường bao gồm phần xe chạy, phần lề đường, dải cây xanh. Với cấp đường là cấp IV, theo bảng 21 của tài liệu [1], chỉ giới xây dựng là 19m. Mặt cắt ngang đối với đường cấp IV, tốc độ thiết kế 40km/h gồm các yếu tố sau: SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang53
  54. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường + Phần xe chạy: 2 x 2,75 m + Phần lề đường : 2 x 1 m. + Phần lề gia cố : 2 x 0.5 m. + Bề rộng nền đường : 7,5 m Độ dốc ngang của mặt đường: Dự kiến mặt đường cấp cao A2 (bê tông nhựa loại 2). Theo bảng 8 của tài liệu [1], chọn độ dốc ngang của mặt đường và lề gia cố là: 2%. Mái dốc ta luy, theo bảng 25 của tài liệu [1], Tuyến đi qua vùng có địa chất ổn định, mực nước ngầm sâu không ảnh hưởng đến nền đường, do đó ở những đoạn đường đắp lấy đất thùng đấu hay tại các mỏ gần đấy . Từ các yêu cầu trên, các dạng trắc ngang của 2 phương án tuyến như sau: + Dạng nền đường đào: Độ dốc mái ta luy là 1:1, rãnh dọc hình thang có kích thước đáy rãnh là 0,4 m, chiều sâu rãnh là 0,4 m, ta luy rãnh là 1:1. + Dạng nền đắp: Độ dốc mái ta luy là 1:1,5 : ở những đoạn đường đắp thấp <0,6m bố trí rảnh dọc như ở nền đường đào. + Dạng nền nửa đào - nửa đắp: ta luy đào là 1:1, ta luy đắp là 1:1,5. Độ dốc sườn is< 20%, đắp trực tiếp mà không cần đánh bậc cấp. 6.2.THIẾT KẾ TRẮC NGANG ĐIỂN HÌNH Nhìn chung các tuyến đường thiết kế có các dạng trắc ngang cơ bản sau: - Trắc ngang nền đường dạng nền đắp hoàn toàn. Nền đường đắp thông thường. 6% 2% 2% 6% 1:1,5 Is 1: 1,5 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 Nền đường đắp thấp. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang54
  55. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 2% Is 3% 6% 2% 6% 1:1,5 1:1 0,40,4 K 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 a Nền đường đắp có siêu cao. 6% 2% 2% 6% 1:1,5 Is 1:1,5 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 Nền đường đắp trên cống 6% 2% 2% 6% 1:1,5 1: 1,5 Is - Trắc ngang nền đường dạng nền đào hoàn toàn. Nền đường đào thông thường. Is 1:1 1:1 2% 2% 6% 6% 1:1 1:1 0,4 0,4 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 0,4 0,4 Nền đường đào chử L. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang55
  56. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Is 6% 2% 2% 6% 1:1 1:1 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 0,4 0,4 Nền đường đào có siêu cao. IS 6% 2% 1:1 2% 6% 1:1 1:1 1:1 0,4 0,4 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 0,40,4 - Trắc ngang nền đường dạng nền nửa đào nửa đắp. Nền đường thiên về đào. Is 1:1 6% 2% 2% 6% 1:1,5 1:1 0,4 0,4 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 Nền đường thiên về đắp. Is 2% 2% 1:1 6% 6% 1:1,5 1:1 0,4 0,4 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 Nền đường dạng nền nửa đào nửa đắp có siêu cao. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang56
  57. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Is 6% 2% 2% 6% 1:1 1:1,5 1:1 0,5 0,5 2.75 2.75 0,5 0,5 0,4 0,4 Mục đích của việc thiết kế trắc ngang chi tiết là để đua ra các biện pháp thi công hợp lý. 6.3. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP: Cơ sở để tính toán khối lượng đào đắp là các bản vẽ trắc dọc, trắc ngang và bình đồ địa hình. Khối lượng đào đắp được tính chính xác khi địa hình thực tế phải thống nhất với thiết kế. Để tính được khối lượng đào hoặc đắp một cách chính xác thì rất phức tạp do phải tính tích phân: L V Fdl (m3). (I.6.1). 0 Trong đó: + V: Khối lượng đào hoặc đắp (m3). + F: Diện tích mặt cắt ngang nền đường biến đổi dọc theo tuyến tùy theo địa hình, cao độ đào đắp thiết kế và cấu tạo kích thước nền đường (m2). + L: Chiều dài đoạn tuyến định tính toán (m). Vì F phụ thuộc nhiều yếu tố trên và thay đổi không theo quy luật nào. Do vậy việc áp dụng công thức trên rất khó khăn. Nên tính theo phương pháp gần đúng như sau: - Chia đoạn tuyến thành từng đoạn nhỏ, điểm chia là các cọc địa hình và tại các vị trí điểm xuyên. - Trong mỗi đoạn giả thiêt mặt đất là phẳng và tính khối lượng đất đào hay đắp như thể tích một lăng trụ: F dao F dao V (2) (1) L (m) (I.6.2). dao 2 (1)(2) F dap F dap V (2) (1) L (m) (I.6.3). dap 2 (1)(2) Trong đó: + Vđào,Vđắp: Khối lượng đất phải đào, đắp trong đoạn. đào đào + F(1) , F(2) : Diện tích mặt cắt ngang phần đào tại đầu đoạn và cuối đoạn. đắp đắp + F(1) , F(2) : Diện tích mặt cắt ngang phần đắp tại đầu đoạn và cuối đoạn. SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang57
  58. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Trên mỗi trắc ngang tính diện tích phần đào, phần đắp, những trắc ngang nửa đào, nửa đắp cũng tính riêng diện tích phần đào, phần đắp. Khối lượng rãnh biên tính luôn vào diện tích phần đào. Cao độ đào hay đắp nền đường ở đây là cao độ tại tim đường, nên có thể đắp ở phần đường bên này nhưng đào ở phần đường bên kia, vậy tại các vị trí điểm xuyên vẫn có thể có khối lượng đào và khối lượng đắp. Trên đoạn các đường cong cách tính khối lượng đất cũng như trên, cự ly giữa hai cọc trên đường cong tính theo cự ly cong ở tim đường. Khối lượng đất đào đắp của toàn tuyến (hay đoạn tuyến) là tổng khối lượng của từng Tim đường 1:n cọc 2 đà đắ F F p 2o 2 F đà TBo đắ F p TB 1:n F đà 1o F cọc 1 1:m đắ 1 F1 p Hình I.6.2: Sơ đồ tính khối lượng đào đắp giữa hai cọc (1) và (2) đoạn nhỏ đã tính. n 3 V Vi (m ) (I.6.4) i 1 Khối lượng đất ở cống và cầu nhỏ vẫn tính như thường vì khối lượng không đáng kể. Nếu có cầu lớn, 1/4 hình nón thì phải tính riêng. Sau đây là công thức tính Fđào, Fđắp theo phương pháp gần đúng. Đường ở đây có các kích thước sau: + Bề rộng phần xe chạy: 2 2,75 = 5,5(m). + Bề rộng lề đường: 2 1= 2(m). + Rãnh dọc hình thang kích thước:0,4 0,4 1,2 (m). Có các dạng trắc ngang như sau: ( các dạng này chỉ dùng để tính toán khối lượng đào đắp). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang58
  59. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 6.3.1. Khi H = Htn - Htk 0 nền thiên về đào: 3.1.1.Khi kH b trắc ngang có dạng hình 1.6.3 1:k H d x Dạng:1 1:1 t 1:1,5 d a b b 1,5t Hình 1.6.3: Nền đường dạng nửa đào- nửa đắp (thiên về đào) Diện tích rãnh: 1,2 0,4 0,4 2 F 0,32 (m ) = F0 ranh 2 a b x F F d dao 0 2 b x F t dap 2 Ta có: x H.k ; a b d H.k a b H.k d d k k 1 b x 1,5t b H.k t t k k 1,5 Với b = 3,75 m; a = 1,2; 4,95 H . k 2 F 0,32 (m2) (6.5). dao 2.(k 1) 3,75 H . k 2 F (m2) (6.6). dap 2.(k 1,5) 3.1.2.Khi b<kH < b+a trắc ngang có dạng như hình 1.6.4: 1:k x H Dạng: 2 d 1:1 d a b b ` SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang59
  60. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Hình 1.6.4: Nền đường dạng nửa đào chữ L 4,95 H . k 2 F 0,32 (m2) (.6.7). dao 2.(k 1) 2 Fdap 0 (m ) 3.1.3.Khi kH > b + a nền đường có dạng như hình 1.6.5. 1:k H 1:1 1:1 Dạng: 3 a b b a Hçnh1.6.5: Nãön âæåìng daûng âaìo thäng thæåìng Fdap 0 (4,95 k . H )2 ( k . H 4,95) 2 F 2 0,32 (6.8). dao 2.(k 1) 2.( k 1) Fđắp = 0. 6.3.2.Khi H > 0 nền đường thiên về đắp: 6.3.2.1.Khi kH < b = 3,75 nền đường có dạng như hình 1.6.6: 1:k x H d 1:1 1:1,5 Dạng: 4 t d a b b 1,5t Hình 1.6.6 Nền đường dạng nửa đào- nửa đắp (thiên về đắp) 4,95 k . H 2 Fđào = 0,32 + (6.10). 2 k 1 3,75 k . H 2 Fđắp = (6.11). 2 k 1,5 3.2.2.Khi b<KH<b+a nền đường có dạng như hình 1.6.7: Điều kiện này tương ứng với h 0,6m SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang60
  61. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường (3,75 k . H )2 (k . H 3,75)2 F (6.12). dap 2.(k 1,5) 2.( k 1,5) (4,95 k . H )2 (k . H 4,95)2 F 0.32 (.6.13). dao 2.(k 1) 2.( k 1) H 1:k h Dạng: 5 1:1,5 b b Hình 1.6.7: Nền đường dạng đắp thấp 3.2.3 Khi KH>b+a nền đường có dạng như hình 1.6.8: Fdao 0 (3,75 k . H )2 (k . H 3,75)2 F (.6.14). dap 2.(k 1,5) 2.( k 1,5) H 1:k Dạng: 6 1:1,5 b b Hình 1.6.8: Nền đường dạng đắp thông thường 3.2.4.Khi k = nền đường có dạng như hình 1.6.9: 1: 1.5 1: 1.5 Dạng: 7 b b Hình 1.6.9: Nền đường đắp hoàn toàn với độ đốc ngang sườn is =0 Fđào = 0 2 2 Fđắp = 2.b.H +1,5H (m ) (6.15) SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang61
  62. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 3.2.5 Khi H=0 nền đường dạng nửa đào nửa đắp: 1:k Dạng: 8 1:1 1:1,5 a b b Hình 1.6.10: Nền đường dạng nửa đào- nửa đắp 4,95 k . H 2 Fđào = 0,32 + (6.16) 2 k 1 3,75 k . H 2 Fđắp = (6.17) 2 k 1,5 6.4. KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN: Khối lượng đào đắp đất nền đường được tính cụ thể ở( phụ lục II) a. Khối lượng đào đắp phương án I: - Khối lượng đất đào: Vđào = 12917,58 (m3) 3 - Khối lượng đất đắp: Vđắp = 20591,72 (m ) b. Khối lượng đào đắp phương án II: - Khối lượng đất đào: Vđào = 16117,24 (m3) 3 - Khối lượng đất đắp: Vđắp = 27891,35 (m ) SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang62
  63. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Chương 7: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Áo đường mềm là một kết cấu nhiều lớp. Chọn lựa và bố trí các lớp kết cấu một cách hợp lý để tạo được một hệ kết cấu nền mặt đường vừa có thể chịu được tải trọng xe chạy và tác dụng của các yếu tố môi trường, vừa có thể phát huy đầy đủ khả năng lớn nhất của các tầng lớp lại vừa hợp lý về mặt kinh tế. Vấn đề này chính là một nội dung quan trọng của việc thiết kế kết cấu mặt đường và cũng là tất yếu phải giải quyết trước tiên đó là việc thiết kết cấu tạo các lớp áo đường và tính toán chiều dày của các lớp áo đường dựa trên tiêu chuẩn 22TCN 211- 06, sau đó so sánh lựa chọn kết cấu áo đường cũng như việc chọn phương án đầu tư thích hợp. 7.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG (KCAĐ). 7.1.1. Quy trình tính toán - tải trọng tính toán. Áo đường mềm được tính toán thiết kế theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06. 7.1.1.1. Tải trọng tính toán: Tải trọng trục (trục đơn) tính toán tiêu chuẩn, P = 100 (kN). Áp lực tính toán lên mặt đường, p = 0,6 (Mpa). Đường kính vệt bánh xe D = 33 (cm). 7.1.2. Xác định lưu lượng xe chạy tính toán. Lưu lượng xe chạy tính toán ở năm tương lai được xác định theo công thức: 0 *Lưu lượng xe con qui đổi ở năm đầu tiên Nxcqđ : 0 Nxcqđ =460 xcqđ/ng.đ (I.7.1) 0 * Lưu lượng xe tính toán hỗn hợp ở năm đầu tiên Nhh : 0 Có Nxcqd  N i a i (xcqđ/ng.đ) (I.7.2). Trong đó : + a i : Hệ số qui đổi các loại xe thứ i về xe con theo bảng 2 tài liệu [1] +N i : Lưu lượng của loại xe thứ i có trong dòng xe hỗn hợp i Ni = Pi.Nhh (I.7.3). + Pi : Thành phần % của loại xe thứ i có trong dòng xe hỗn hợp 0 0 Nxcqd N hh. N i a i 0 0 N xcqd 460 => Nhh 241,47 (xe/ngđ).  Pai i 0,15.1 0,23.2 0,51.2 0,11.2,5 t * Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm tính toán thứ t N hh được xác định theo công thức: t 0 t -1 Nhh = Nhh (1+q) (xe/ngđ) (I.7.4) Trong đó: t + N hh : Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm tính toán thứ t (xe/ngđ). SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang63
  64. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường 0 + Nhh : Lưu lượng xe tính toán hỗn hợp ở năm đầu tiên công trình được đưa vào khai thác (xe/ngđ). + t: Số năm khai thác (tính từ năm đầu trở đi). + q: hệ số tăng trưởng xe hàng năm :q = 10%. 4 4-1 Nhh = 241,47 x (1+0,1) = 321,4 10 10 -1 Nhh = 241,47 x (1+0,1) = 569,37 Bảng - Dự báo thành phần giao thông ở năm thứ 4. Bảng 1.7.1 Trọng lượng trục Số Số bánh của Khoảng cách Lượng xe Pi (kN) Loại xe trục mỗi cụm bánh ở giữa các trục n xe/ngày Trục Trục i sau trục sau sau (m) đêm trước sau Tải trung 25,8 69,6 1 Cụm bánh đôi 163,914 Tải nhẹ 18,0 56,0 1 Cụm bánh đôi 73,922 Tải nặng 45,2 94,2 2 Cụm bánh đôi 1,4 35,354 Bảng - Dự báo thành phần giao thông ở năm cuối của thời hạn thiết kế 10 năm Bảng 1.7.2 Trọng lượng trục Số Số bánh của Khoảng cách Lượng xe Pi (kN) Loại xe trục mỗi cụm bánh ở giữa các trục n xe/ngày Trục Trục i sau trục sau sau (m) đêm trước sau Tải trung 25,8 69,6 1 Cụm bánh đôi 290,38 Tải nhẹ 18,0 56,0 1 Cụm bánh đôi 130,96 Tải nặng 45,2 94,2 2 Cụm bánh đôi 1,4 62,63 7.1.2.1.Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100 kN: Quy đổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn (hoặc quy đổi về tải trọng tính toán của xe nặng nhất) Mục tiêu quy đổi ở đây là quy đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục i về số lần thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại đối với kết cấu áo đường: Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của mỗi loại xe khi nó chở đầy hàng với các quy định sau: - Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm bánh đơn hoặc cụm bánh đôi (m =1, 2, 3 ); - Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên; SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang64
  65. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường - Bất kể loại xe gì khi khoảng cách giữa các trục 3,0m thì việc quy đổi được thực hiện riêng rẽ đối với từng trục; - Khi khoảng cách giữa các trục 3,0m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C1 như ở biểu thức (3.1) và (3.2). Theo các quy định trên, việc quy đổi được thực hiện theo biểu thức sau: k PI 4,4 Ntk = C1.C2 .ni .( ) ; (I.7.5) i 1 Ptt Trong đó: + N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thông qua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều (trục/ngày đêm); + ni là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục pi cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất). Trong tính toán quy đổi thường lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy; + C1 là hệ số số trục được xác định theo biểu thức (3-2): C1=1+1,2 (m-1); (I.7.6) Với m là số trục của cụm trục i (xem điểm 1 của mục 3.2.3); + C2 là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: với các cụm bánh chỉ có 1 bánh thì lấy C2=6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2=1,0; với cụm bánh có 4 bánh thì lấy C2=0,38 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN ở năm thứ 4 Bảng 1.7.3: pi 4,4 Loại xe Pi (kN) C1 C2 ni C1.C2.ni.( ) ptt Trục 25,8 1 6,4 163,914 3 Tải trung trước Trục sau 69,6 1 1 163,914 34 Trục 18,0 1 6,4 73,922 * Tải nhẹ trước Trục sau 56,0 1 1 73,922 6 Trục 45,2 1 6,4 35,354 7 Tải nặng trước Trục sau 94,2 2,2 1 35,354 60 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN ở năm 10 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang65
  66. Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường Bảng1. 7.4: pi 4,4 Loại xe Pi (kN) C1 C2 ni C1.C2.ni.( ) ptt Trục 25,8 1 6,4 290,38 5 Tải trung trước Trục sau 69,6 1 1 290,38 59 Trục 18,0 1 6,4 130,96 * Tải nhẹ trước Trục sau 56,0 1 1 130,96 10 Trục 45,2 1 6,4 62,63 13 Tải nặng trước Trục sau 94,2 2,2 1 62,63 106 7.1.2.2. Số trục xe tính toán trên một làn xe và trên kết cấu lề gia cố. 7.1.2.2.1. Số trục xe tính toán trên một làn xe. Ntt = Ntkxfl (trục/làn.ngày đêm); (I.7.7) Trong đó: Ntk: là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số Ntk được xác định theo biểu thức (I.7.5) nhưng ni của mỗi loại tải trọng trục i đều được lấy số liệu ở năm cuối của thời hạn thiết kế và được lấy bằng số trục i trung bình ngày đêm trong khoảng thời gian mùa mưa hoặc trung bình ngày đêm trong cả năm (nếu ni trung bình cả năm lớn hơn ni trung bình trong mùa mưa) ; fl: là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe. fl = 0,55 * Số trục xe tính toán trên một làn xe ở năm thứ 4. Ntt = Ntk x fl = (3+34+6+7+60)x0,55 = 60,5 (trục/làn.ngày đêm) * Số trục xe tính toán trên một làn xe ở năm thứ 10. Ntt = Ntk x fl = (5+59+10+13+106)x0,55 = 106,15 (trục/làn.ngày đêm) 7. 1.2.2.2. Số trục xe tính toán trên trên kết cấu lề gia cố. * Số trục xe tính toán trên kết cấu lề gia cố ở năm thứ 4. l N tt = 50% Ntt = 30,25 (trục/làn.ngày đêm) * Số trục xe tính toán trên kết cấu lề gia cố ở năm thứ 10. l N tt = 50% Ntt = 53,075 (trục/làn.ngày đêm) 7. 1.2.2.3 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 10 năm: 1 q t 1 Ne = x365 xNt q 1 q t 1 15  1 0,11 1 6 Ne = x365x106,15 = 0,261.10 (trục) 0,11 1 0,11 14 SVTH: Trương Ngọc Cường –Lớp 02X3B Trang66