Lập báo cáo nghiên cứu khả thi đầu tư xây dựng tuyến đường a b

Trang 2 85Phần III: THIẾT KẾ KỸ THUẬTMhiệm vụ được giao: Đoạn tuyến từ km 0 + 00 - km1+727.70 _____________o0o_____________Chương I: thiết kế bỡnh đồ, trỏc dọc, TRẮC NGANG VÀTÍNH KHỐI LƯ

Phần i: Lập báo cáo nghiên cứu khả thi đầu tư

xây dựng tuyến đường A - B _o0o _

Chương 1: Giới thiệu hiện trạng

I.1 Mở đầu

Tuyến đường thiết kế từ A đến B thuộc tỉnh Hoà Bình là khu vực có địa hình đồi thấp,

độ dốc ngang phổ biến 10 - 25%

Việc xây dựng tuyến đường A - B là cho sự phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội nhằm các mục đích chính như sau:

* Để đẩy mạnh phát triển công nông nghiệp, dịch vụ và các tiềm năng khác của vùng Đặc biệt để du lịch phát triển

* Khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên nhưng phải đảm bảo vệ sinh môi trường

* Tăng cường sự lưu thông hàng hoá giữa khu vực trong và ngoài tỉnh

* Để phục vụ cho chính trị, an ninh, quốc phòng

* Để phục vụ cho phát triển du lịch…

I.2.Tổng quan về tuyến đường A – B

I.2.1.Giới thiệu về tuyến đường

Tuyến đường A - B thuộc tỉnh Bắc Ninh đi qua khu vực có địa hình đồi độ dốc ngang phổ biến 10 - 25% địa hình đồi núi, hình thành tương đối nhiều dòng chảy tạo nên nhiều suối nhỏ, địa chất tương đối ổn định

Theo số liệu điều tra lưu lượng xe năm thứ 10 sẽ là: 1000 xe/ngđ Với thành phần dòng xe:

- Xe tảI nhẹ : 30%

- Xe tải trung : 60 %

- Xe tải nặng 2 truc : 5%

- Xe tải nặng 3 trục : 5%

Tỷ lệ tăng trưởng dòng xe là: 6%

8 5

Phần III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Mhiệm vụ được giao: Đoạn tuyến từ km 0 + 00 - km1+727.70

_o0o _

Chương I: thiết kế bình đồ, trác dọc, TRẮC NGANG VÀ

TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮPT

I.1.Thiết kế bình đồ tuyến

Trên cơ sở phương án tuyến đã chọn ta tiến hành thiết kế kỹ thuật cho đoạn tuyến trên, bình đồ được vẽ theo tỷ lệ 1: 1000 các đường đồng mức cách nhau 1 m

Nếu như ở phần thiết kế sơ sơ bộ trên bình đồ chủ yếu là đưa ra hướng tuyến chung cho

cả tuyến trong từng đoạn thì phần thiết kế kỹ thuật ta phải triển tuyến bám sát địa hình, tiến hành thiết kế thoát nước cụ thể xem có cần phải bố trí dãnh đỉnh , bậc nước hay không, sự phối hợp bình đồ trắc dọc trắc ngang và cảnh quan phải cao hơn Bình đồ tuyến phải tránh tổn thất cao độ một cách vô lý, trên bình đồ phải có các cọc km, H, cọc chi tiết 20 m một cọc, cọc địa hình và bảng kiểm tra độ dài độ góc

Bảng đường cong nằm của đoạn tuyến

Bảng I.1

Từ cọc - Đến cọc Chiều dài cánh tuyến (m) Góc ngoặt (độ) Bán kính đường cong (m)

Km 0+ 00 - Đ1 251.06

46o15’59”

16o43’24”

300 300

Đ2 - Km1+ 400 676.18

Trong đoạn từ Km0 +00 đến Km1 +727.70 tuyến được sử dụng như ở phần thiết kế khả thi vì đó tuyến tối ưu nhất, nhưng trong phần thiết kế kỹ thuật ta phải cắm cả đường cong chuyển tiếp ở đường cong nằm có sử dụng siêu cao isc = 6% tạo điều kiện thuận lợi cho chạy xe

I.1.1 Tính toán cắm đường cong chuyển tiếp dạng Clothoide:

I.1.1a.Đường cong Đ1 ( R = 150 ; isc = 6%  = 37o01’38” )

Chiều dài đoạn nối siêu cao: L1 = isc*B/ip = 0.06*7/0.005 = 84m;

Chiều dài đường cong chuyển tiếp: L2 = V3/23.5R = 603/23.5*150 = 61.28m;

Ta bố trí đoạn nối siêu cao trùng với đường cong chuyển tiếp

Theo bảng 14 – [1] thì với R = 150 và isc = 6% có L = 60 m

Vậy chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp L = 60m;

1 Tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong tròn;

R = 150m ;  = 37o01’38” = 46.266o = 0.8075 rad ;

T=80.52 m ; D = R*= 242.25 m

2 Xác định thông số đường cong: A= √ L∗R = √ 60∗150 = 95

3 Tính góc kẹp ϕ 0= L/2R = 60/2*150 = 0.2 rad = 11o27’54” ;

Kiểm tra thấy: α > 20  Thoả mãn;

4.Xác định X0, Y 0 (toạ độ điểm cuối đường cong chuyển tiếp t)

Theo bảng 3 7 - [3] s/A = 60/95 = 0.63

 {X0

A =0 627523⇒ X0 =59 615

Y0

A =0 041577 ⇒ Y0 =3 948

5 Xác định các chuyển dịch p và t;

p = Y0 -R(1- Cos0) = 3.948 - 150*(1 - Cos0.2) = 0.955m = 95.5cm

Kiểm tra: p = 0.955m < R/100 =150/100 = 1.5 m  Thoả mãn

t =

L ct

2 =

60

2 =30 m

6 Toạ độ ( X0 , Y0) tại điểm cuôi đường cong chuyển tiếp đã xác định ở trên theo phương pháp tra bảng

Toạ độ các điểm trung gian cũng được xác định theo phương pháp tra bảng như xác định toạ độ ( X0 , Y0) bằng cách đặt S =

S i

A với các bước ta chọn ở đây Si = 10m

7 Xác định chiều dài phaanf còn lại của đường cong tròn Ko ứng với góc α 0 = α - 2

0



KError! Objects cannot be created from editing field codes =

πRαRα0

180 = 30 (m)

8 Xác định lý trình của điểm đầu đường cong chuyển tiếp, tiếp cuối đường cong chuyển tiếp

và trị số rút nhắn ∇ :

ND1 = Đ - (T + t) = 96.47

NC1 = TĐ = NĐ1 + Lct = 156.47

NC2 = TC = NĐ1 + K0 + Lct = 186.47

NĐ2 = NĐ1 + K0 + 2Lct = 246.47

∇ = 2 (T + t) – (K0 + 2Lct) = 70.06

Trong đó: Đ _ lý trình đỉnh đường cong

∇ _ là độ chênh lệch chiều dài tính theo lý trình các đỉnh đường cong và theo đường cong

9 Cắm đường cong chuyển tiếp đươc dựa vào kết quả tính toán toạ độ ở bước 4 va tiến hành cắm từ tiếp đầu của đường cong chuyển tiếp NĐ1 cho tới tiếp cuối của đường cong chuyển tiếp

NC1 Sau đó lại từ NĐ2 cho tới NC2 Tiếp theo là cắm đường cong tròn, phần nằm giữa 2 đoạn đường cong chuyển tiếp đươc tiến hành theo cách thông thường tới điểm giữa của đường cong

10 Thực hiện chuyển dần mặt cắt ngang 2 mái sang mặt cắt ngang 1 mái:

¿ Bước 1: (Chuẩn bịC)

Các bộ phận ở bên ngoài phần xe chạy phía lưng đường cong lên tới độ dốc bằng độ dốc phần xe chạy bằng cách quay quanh mép phần xe chạy

¿ Bước 2: (Thực hiện theo phương pháp quay quanh timT)

11 Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trưng

Các cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, 2 mép phẫne chạy và của tim đường ở các mặt cắt ngang đặc trưng được xác định dựa vào mặt cắt dọc thiết kế và độ dốc ngang của từng bộ phận của mặt cắt ngang đặc trưng; đối với các mặt cắ ngang trung gian (được rải dều với cự ly 10m®) , các cao độ trên đươc xác định bằng cách nội suy)

8 7

I.1.3.Khảo sát tình hình địa chất

Thực hiện 3 lỗ khoan thăm dò địa chất tai địa điểm có cao độ thay đổi rõ dệt

Nhìn chung có kết quả như sau:

+ Lớp trên cùng là hữu cơ dầy 0.20  30 cm

+ Lớp tiếp theo là á sét dày từ 2.2  2.5m

+ Lớp tiếp theo là sỏi cuội

Bảng kết quả khoan thăm dò địa chất:

Bảng I.4

STT Tên hố khoan Lý trình Cao độ đáy các lớp địa chất

Không xác định

STT Tên hố đào Lý trình Cao độ đáy các lớp địa chất

Không xác định

I.2.Thiết kế trắc dọc

I.2.1 Yêu cầu khi vẽ trắc dọc kỹ thuật

Trắc dọc được vẽ với tỷ lệ ngang 1/1000 , tỷ lể đứng 1/100 , trên trắc dọc thể hiện mặt cắt địa chất

Số liệu thiết kế ngoài cao độ đỏ (cao độ mép nền đường bên thấp hơnc) phải có đọ dốc của dãnh dọc và cao độ, các số liệu khác để phục vụ thi công;

ở phần thiết kế sơ bộ ta chỉ tính toán phân cự đường cong đứng mà cao độ đường đỏ tại những chỗ có đường cong đướng ghi theo tang của đường dốc thẳng nhưng trong thiết kế kỹ thuật thì phải ghi theo cao độ của đường cong đứng,

I.2.2.Trình tự thiết kế

I.2.2a Hướng chỉ đạo;

Thiết kế thiên về điều kiện xe chạy;

I.2.2b Xác định các điểm khống chế

Các đểm khống chế trên tuyến là những nơi đặt cống thoát nước mà tại đó nền đường phải đắp trên cống một lớp tối thiểu 0.5 m, và phụ thuộc vào kết cấu áo đường

Do chuyển dịch của đường cong chuyển tiếp là rất nhỏ nên lưu vực không đổi vậy ta chọn cống như trong phần thiết kế khả thi;

I.2.2c Thiết kế đường cong đứng

Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, xe chạy êm thuận, an toàn ta phải tiết kế đường cong đứng tại nơi thay đổi độ dốc mà hiệu đại số giữa hai độ dốc >= 10% bán kính quá lớn làm tăng khối lượng đào đắp cho nên phải thiết kế cho phù hợp;

Việc cắm đường cong đứng được tiến hành như

sau:

* Xác định điểm đổi dốc C

XC=XA+l ; YC =YA +l*iA

L=

Y B−Y A−(X B−X A)i B

i A−i B

* Xác định các điểm bắt đầu (TĐ) và kết thúc

(TC) của đường cong đứng: chiều dài tiếp tuyến:

T= R( iA-iB)/2

Điểm đầu TD có toạ độ: XTĐ = XC-T ;

YTĐ = YC-iA*T Điểm đầu TC có toạ độ: XTC = XC+T ;

YTC = YC+iB.T

* Xác định điểm gốc của đường cong đứng E, tại đó độ dốc dọc i d = 0

XTD-E = XE -XTD = iA*R ;

YE=YTD+R*i2

A/2

Bảng các yếu tố đường cong đứng

Bảng I.5

TT i1(%) i2(%) (%)(%) R(m) K(m) T(m) P(m) Låi (lâm)

Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:

Bảng I.6

Đỉnh Điểm đổi dốc Điểm tiếp đầu Điểm tiếp cuối Điểm gốc

1 160.00 221.30 125.00 221.13 195.00 220.99 150.00 221.06

2 320.00 219.86 290.00 220.13 350.00 220.04 326.00 219.97

3 481.46 220.83 453.96 220.67 508.96 220.69 483.96 220.58

4 640.00 220.03 612.00 220.17 668.00 220.28 632.00 220.12

5 792.58 221.41 764.58 221.16 820.58 221.27 800.58 221.00

6 942.58 220.66 917.58 220.79 967.58 220.79 942.58 220.72

7 1120.0 221.55 1077.5 221.34 1162.5 221.04 1102.50 221.28

C

A

B

E T§

TC

B

A

y

E

y

B

y

l

x - x B A A

8 9

8

1287.9

0 219.53

1240.9

0 220.09

1334.9

0 221.18 1264.90 219.95 Bảng cắm chi tiết đường cong đứng cho từng cọc xem phụ lục III.1.3

I.3 thiết kế trắc ngang và tớnh khối lượng đào đắp

Căn cứ vào điều kiện địa hỡnh địa chất thuỷ văn nơi tuyến đi qua trờn cơ sở kết hợp với bỡnh đồ và trắc dọc tuyến và dựa vào tiờu chuẩn thiết kế đường ụ tụ (TCVN4054-2005); ta chọn mỏi ta luy nền đào nền đắp nền nửa đào nửa đắp nền dạng chữ L như sau:

- Nền đường đắp độ dốc ta luy 1:m = 1 :1.5

- Nền đường đào độ dốc mỏi ta luy 1:m =1: 1

- Nền nửa đào nửa đắp; Phần đào 1:m =1:1 ;

Phần đắp 1:m =1:1.5

- Nền đường đắp ở địa hỡnh cú sườn dốc lớn trước khi đắp phải đỏnh bậc cấp

(Is >=20%) Cỏc trắc ngang được thể hiện sơ bộ như sau

Bảng tớnh toỏn khối lượng đào đắp được thể hiện trong phụ lục III.2

I.4 tớnh toỏn thiết kế rónh biờn

Sau khi lờn đường đỏ ta tiến hành xỏc định khu vực cần làm rónh biờn, rónh biờn cần làm ở chỗ nền đào nền đắp dưới 0.6m, Sau khi xỏc định được khu vực cần làm rónh biờn ta tiến

1:1.5

in(%)

B nền

Nền đắp hoàn toàn

Nền đào hoàn toàn

B nền

in(%)

1:1

1:

5

1:1

Nền nửa đào nửa đắp

B nền

in(%)

1:1

1:1.5

hành tính toán lưu vực và lư lượng nước trong rãnh biên dựa vào đó tính toán và thiết kế tiết diện ngang của rãnh và chọn biện pháp gia cố;

I.4.1 Nguyên tắc thiết kế rãnh biên

- Khi thiết kế rãnh biên phải đảm bảo mép rãnh cao hơn mực nước thiết kế trong rãnh 0.2m, đến 0.25m, chiều sâu của rãnh không vượt quá tri số quy định sau:

+ Đất sét là 1.25m,

+ Đất á sét 0.8m- 1.0m;

+ Đất á cát là 0.8m,

- Kích thước rãnh có thể là hình thang, hình tam giác, hình chữ nhật, Ta luy của rãnh một bên lấy theo ta luy của nền đường một bên là 1:1, chiều sâu rãnh tối thiểu là 0.4m,

Rãnh biên được thiết kế dọc theo tuyến đường có độ dốc theo độ dốc của đường độ dốc của rãnh không nhỏ hơn 5%0, trường hợp cá biệt không dưới 3%0, để không bị ứ đọng nước và rác, nếu độ dốc dốc quá ta phải gia cố rãnh bằng vật liệu phù hợp với vận tốc và lưu lượng nước trong rãnh,

- Khi thiết kế không được để nước từ rãnh đường đắp chảy về rãnh đường đào trừ trường họp đường nền đào nhỏ hơn 100m, không cho nước từ rãnh khác (rãnh đỉnh r, rãnh thoát nước v.v ) về rãnh dọc và luôn luôn tìm cách thoát nước rãnh dọc, đối với rãnh hình thang cứ tối đa

là 500m, còn rãnh hình tam giác cứ tối đa là 250m, phải tim cách thoát nước ra chỗ trũng hoặc làm cống cấu thoát nước

I.4.2 Thiết kế tiết diện rãnh biên

I.4.2a.Thiết kế mặt cắt ngang

Theo quy định và nguyên tắc thiết kế trên ta thấy rãnh biên thoát một lượng nước rất nhỏ, lưu vực của rãnh biên chủ yếu là thoát nước từ mặt đường và một phần nhỏ từ mái dốc xuống Do

đó lưu lượng sẽ rất nhỏ nên không cần tính toán thuỷ văn với rãnh biên, mà chỉ theo cấu tạo:

+ Đáy rộng 0.4m, + Chiều sâu rãnh 0.4m, + Mái dốc của rãnh có độ dốc 1:1

9 1

Chương II : Tính toán thuỷ văn và thiết kế thoát nớc

( Tính toán thiết kế chi tiết cống 100 tại Km1+287.92 ) 100 tại Km1+287.92 )

II.1.Cơ sở lý thuyết

Lưu lượng thiết kế được tớnh theo phương phỏp hỡnh thỏi, sau đú so sỏnh với kết quả tớnh ở giai đoạn khả thi

II.2 Số liệu tớnh toỏn

- Tại Km1+287.92 có bố trí  để thoát nớc

- Lu lợng tính toán ở giai đoạn thiết kế khả thi Q = 1.15 (m3/s)

- Loại cống : Cống tròn bê tông cốt thép 

- Diện tích lu vực: F= 0.094Km2

- Chiều dài suối chính L= 0.44Km h(%)(%)(%) m

- Chiều dài suối nhánh L = 0.34 Km

- Độ dốc dọc suối chính i = 5.2 %

- Hệ số nhám lòng suối mls = 7

- Hệ số nhám lu vực msd = 0.15

- Cờng độ thấm i = 0.18 (mm/phút) (đất

cấp III)

- Mặt căt ngang lũng suối cú dạng tam giỏc:

+ Độ dốc bờ trỏi 1: 22 + Độ dốc bờ phải 1:20

* Tớnh toỏn chiều sõu và vận tốc nước chảy tự nhiờn:

Giả thiết lần lượt chiều sõu nước chảy từ 0.10.5 m ta tớnh được lưu lượng Q ứng với chiều sõu nước chảy theo cụng thức Sờdimaninh

Q = ω.C. √ R.i (m/s)

Trong đú:  - là tiết diện dũng chảy,  = m.h 2 = h 2

m1+m2

2 = 21.h2

C - hệ số Sờdimaninh C =

1

n .R

1/6

Với: + n: hệ số nhỏm n = 0,07

+ R: bỏn kinh thuỷ lực R =

ω

χ = 0,499.h2

+ : chu vi ướt:  = m’.h , m’ = √ 1+m12+ √ 1+m22 = 42.05

Ta cú Q = 37,29.h 8/3

Bảng quan hệ h  - Q

Q (m3) 0.015 0.093 0.274 0.589 1.069 1.738 2.622 3.743 8 96.786

Từ số liệu ta vẽ được biểu đồ quan hệ Q - h

Đư ờngưcongưquanưhệưQư-ưh

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

Chiều cao n ớc dâng H(m)

Từ đồ thị: Với Q = 1.15 (m3/s) ta cú chiều sõu nước chảy tự nhiờn là h  = 0,25m

và v  = 0.876(m/s)

II.3 Tớnh toỏn thuỷ lực cống

II.3.1 Xỏc định mực nước phõn giới hk:

Ta cú tỷ số

h k

d phụ thuộc vào tỷ số

Q c2

g d5=

1 ,152

9 ,81.1,05= 0.135

Tra bảng 10.3 - [5] ta cú:

Q c2

g d5=0 135 

h k

d = 0.63 hk = 0.63m Xét thấy h=0,25 m < 1,3.hk= 1,3.0,63 =1,819 m  nớc chảy trong cống chảy theo chế độ chảy tự do

 hc = 0.6Ệ*0.9 = 0.57 m  H = 2hc = 1.04 m

ỤỤ.Ệ.2 Xỏc định độ dốc phõn giới i k :

Đối với cống tròn độ dốc ik có thể xác định theo công thức : ik =

Q

c 2 K k2

Trong đó : Kk = Ck √ Rk -đặc trng lu lợng, xác định theo bảng 10.3 –[ 5] , khi biết Q

c/ g.d5 ; với d là đờng kính cống

Ta cú

Q c2

g d5=

1.152

9 ,81.15= 0, 135 Tra bảng 10 3-[5] ta được

K k

K d = 0,689

Mà Kd =24.d8/3= 24.18/3= 24  Kk = 0,689 x 24 = 16.536

 ik =

Q

c 2 K k2 =

9 3

II.3.3 Xác khả năng thoát nước của cống

Với lưu lượng Q = 1.15 (m3/s) chọn cống không áp

Khả năng thoát nước của cống không áp được xác định theo công thức:

Trong đó:

+ c : hệ số vận tốc khi công làm việc không áp, c = 0,85

+ c : tiết diện nước chảy tại chỗ bị thu hẹp trong cống

+ hc : chiều sâu nước chảy trong cống tại chỗ thu hẹp, thường lấy hc = 0,9.hk

+ hk : độ sâu phân giới

+ g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/ss)

*Xác định  c :

Ta có hc /d = 0.57/1.00=0.57 từ đồ thị hình 10.2-[5] ta có:

c/d2 = 0.42  c = 0.42*12 = 0.42

 Qc = 0.85x0.42 √ 9.81 x1.07 = 1.09 m3/s > 1.15 m3/s

Vậy điều kiện làm việc không áp của cống thoả mãn

II.3.4.Tính vận tốc cửa vào

Công thức xác định: Vcv=

Q

ω r

Xét đến hệ số thu hẹp ở cửa vào ta có:

Vcv=

4.Q

ε πRα d2=

4.1,15

Ta có Vcv= 2.254 (m/s) < V0 xói = 6 (m/s) (bê tông ống cống có V0 xói = 6 m/s)

II.3.5.Xác định mực nước cuối cống h0

Ta có tỷ số

h0

d phụ thuộc vào tỷ số

K0 d

Trong đó:

K0, Kd: là đặc trưng của lưu lượng

K0=

Q c

√i c

Kd= 24.d8/3=24.1,08/3 = 24

Tra bảng 10.3- [5] ta có:

K0

K d=0 479 

h0

d = 0.485 h0= 0.485 m

So sánh ta có: h0 = 0.485m < hc= 0.57 m

Vậy vận tốc ở cửa ra: Vcr= Vo

II.3.6.Xác định vận tốc ở cửa ra - V cr :

Công thức xác định: V0 = W0 √i c ( do V

cr= Vo ) Trong đó: W0 đặc trưng của vận tốc