Giáo trình thiết kế đường sắt - chương 5 định tuyến đường sắt pot

Giữa điểm đầu và điểm cuối của tuyến thiết kế, do tình hình cụ thểkhác nhau như vị trí các thành phố thị xã, thị trấn, thị tứ, sự phân bố tàinguyên, khu công nghiệp, nông nghiệp, điều ki

Chương 5 định tuyến đường sắt

5.1 thiết kế chọn tuyến

5.1.1 Chọn hướng tuyến

Xác định tuyến là chọn hướng tuyến trên bản đồ hoặc trên mặt đất,xác định vị trí không gian của tuyến bố trí và các công trình kiến trúc Đây làcông tác trọng yếu, quyết định trong toàn bộ quá trình khảo sát và thiết kế

Muốn làm tốt công tác vạch tuyến cần phải xem xét tổng hợp cácnhân tố về mọi phương diện, tiếp cận công tác vạch tuyến theo từng bước,chia nó ra từng giai đoạn, mỗi giai đoạn đều phải thiết kế tỉ mỉ, so sánh chọnnhiều phương án Nội dung các bước làm phải từ tổng quát đến chi tiết Quátrình công tác đi từ diện tới giải, từ giải tới tuyến, cho tới khi xác định được vịtrí tim tuyến cụ thể Đặc điểm này quyết định mối quan hệ giữa nội nghiệp vàngoại nghiệp trong quá trình vạch tuyến Đo đạc và thu thập điều tra ngoạinghiệp là căn cứ để vạch tuyến nội nghiệp, ngược lại vạch tuyến nội nghiệplại chỉ đạo việc đo đạc, điều tra ngoại nghiệp của giai đoạn thiết kế sau Quanhiều lần lặp đi lặp lại như vậy, cuối cùng mới xác định được tuyến ngoàithực địa

Bước khởi đầu của công tác vạch tuyến đường sắt là vạch hướng cơbản của tuyến

Giữa điểm đầu và điểm cuối của tuyến thiết kế, do tình hình cụ thểkhác nhau như vị trí các thành phố (thị xã, thị trấn, thị tứ), sự phân bố tàinguyên, khu công nghiệp, nông nghiệp, điều kiện tự nhiên v.v… nên thường

có một số hướng có thể khác nhau để chọn tuyến Thí dụ trên hình 5-1, nếunối trực tiếp điểm đầu, điểm cuối và thành phố phải đi qua A,B,C thì tuyếnphải nhiều lần vượt qua sông lớn, xuyên qua núi cao, và khu vực địa chấtkhông tốt, như vậy không những phải đầu tư lớn mà chất lượng đường lạikém, hơn nữa còn có thể gặp những hiểm hoạ lớn Để hạ giá thành côngtrình, tiết kiệm chi phí vận doanh, loại trừ các nguy cơ gặp phải các hiểm hoạtiềm tàng, có thể căn cứ vào các điều kiện tự nhiên, chọn địa điểm có lợi đểtuyến vượt qua như địa điểm thích hợp của cầu đặc biệt lớn, hoặc cầu lớn

và phức tạp ở vị trí D, E; tránh vùng địa chất phức tạp ở F,G qua các vị trí H,

I Những điểm này còn gọi là điểm khống chế Như vậy giữa 2 điểm A,B có 2hướngư tuyến có thể là ADFB và AGEB, giữa B và C cũng có 2 hướng

tuyến là BHC và BIC Một nhiệm vụ cơ bản của chọn tuyến là chọn phương

án hợp lý nhất trong số các phương án đó để làm căn cứ thiết kế ở giai đoạntiếp theo

Hình 5.1 Xác định hướng tuyếnCác tuyến đường trục dài lại càng phải đặc biệt chọn tốt hướng tuyến,nhất là các tuyến đường dài hàng ngàn km, trong phạm vi rộng từ vài chụcđến vài trăm km sẽ hình thành ít nhất 3 phương án chính là phương án đigiữa, phương án đi theo hướng đông và phương án đi theo hướng tây Cóthể nhận thấy ngay tuyến giữa ngắn nhất, giá thành công trình nhỏ, có lợicho việc phát triển kinh tế cho vùng xung quanh nên chọn làm phương ánkiến nghị cho giai đoạn sau, sau khi khảo sát kỹ địa chất theo qui trình củagiai đoạn tương ứng thấy rằng địa chất không tốt sẽ làm giá thành xây dựngcao, và nó không phù hợp với việc sử dụng tài nguyên để bố trí các khucông nghiệp, nên quyết định loại bỏ phương án đi giữa Tuy tuyến đi theophía tây có chiều dài lớn nhất, giá thành cao, xây dựng công trình có nhiềukhó khăn, nhưng lại có thuận lợi cho việc khai thác tài nguyên núi rừng, xâydựng các khu công nghiệp có đầu tư nước ngoài, có đi qua các vùng dân tộcthiểu số, phục vụ thực hiện các chính sách phát triển vùng sâu, vùng xa,phát huy tác dụng sương sống trong mạng lưới đường, vì vậy xác định xâydựng tuyến theo phương án đi theo phía tây Do đó việc tìm ra vị trí đúngcủa tim đường là một công việc tổng hợp về khảo sát và thiết kế, đòi hỏi phải

có cái nhìn tổng thể về các mặt địa hình, địa chất, thuỷ văn xây dựng vàkhai thác,và về các mặt kinh tế vĩ mô có liên quan

Tuyến đường ngắn, đơn giản có thể định tuyến ngay tại thực địa

Ngày nay các bản đồ địa hình được đo đạc từ máy bay, GPS - máyđịnh vị toàn cầu nhờ vệ tinh, máy toàn đạc điện tử, máy quyét Scaner v.v nhờ các phần mềm tự động hóa thiết kế: Nôva, Softdesk, Hài Hòa…và sựphát triển của toán học, phương án tuyến tối ưu được chọn trên cơ sở rấtnhiều các phương án đề xuất v.v Tất cả đã nhằm hướng đến chứng minhtính tối ưu của phương án chọn.

Thực tiễn cho đến nay, do sự phức tạp của bài toán vẫn phải kết hợp,giữa bộ óc của người kỹ sư có kinh nghiệm và các chương trình chạy máy vitính tốc độ cao, bộ nhớ lớn để đề xuất phương án có tính thuyết phục cao

Mỗi phương án tuyến phải đảm bảo tương quan hợp lý giữa chiềudài, khối lượng công tác, chi phí xây dựng và khai thác, nó phải đảm bảođược những yêu cầu nhất định như:

Bình đồ và trắc dọc phải thỏa mãn các chuẩn tắc của quy trình, quyphạm thiết kế cho loại cấp đường tương ứng

Nền đường và các công trình trên tuyến phải đảm bảo được các yêucầu về ổn định, về an toàn, độ êm thuận, không làm tiêu biến nhiều nănglượng dành để tăng tốc độ và về sự chuyển động liên tục

Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc xác định hướng tuyến, ởđây chúng ta xem xét các nhân tố chủ yếu sau:

5.1.1.1 ý nghĩa của tuyến thiết kế và sự phối hợp với các công trĩnh xây dựng khác của khu vực tuyến đi qua.

Hướng tuyến cần cố gắng đi thẳng nhằm rút ngắn cự ly và thời gianchuyên chở hàng hoá, hành khách đi suốt Những tuyến đường sắt mangtính chất địa phương lại cần gần với các thành phố, khu công nghiệp, hầm

mỏ để thuận tiện cho công tác chuyên chở hành khách và hàng hoá của địaphương Chọn hướng tuyến còn phải phối hợp nhịp nhàng với quy hoạchmạng lưới đường và các hạng mục xây dựng khác của khu vực có tuyến điqua Cần căn cứ phương hướng luồng hàng hoá hành khách để chọn ga nốitiếp ray, cố gắng giảm vận chuyển ngược chiều, thuận lợi cho việc nối tuyếnđường trục, hoặc đường nhánh quy hoạch Cần xem xét kết hợp một cáchhợp lý với mạng lưới giao thông khác của địa phương, đồng thời phải thoảmãn các yêu cầu quốc phòng

5.1.1.2 Hiệu quả kinh tế và yêu cầu vận tải của tuyến thiết kế.

Hướng tuyến được chọn cần phục vụ tối đa cho các trung tâm kinh

tế, các cơ sở công nghiệp, hầm mỏ, vừa thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế

địa phương vừa mở rộng khối lượng chuyên chở, tăng thêm thu nhập chongành vận tải đường sắt, nhằm đạt tới hiệu quả kinh tế cao hơn.

5.1.1.3 Điều kiện tự nhiên

Các điều kiện tự nhiên về địa hình, địa chất, khí tượng, thuỷ văn v.v quyết định độ khó dễ và chất lượng vận doanh của tuyến đường, nó có ảnhhưởng trực tiếp đến việc chọn hướng tuyến Khi chọn hướng tuyến cầntránh những trở ngại của tự nhiên như các khu vực địa chất đặc biệt xấu,khu vực thiếu nước, khu động đất mạnh, các dãy núi cao, vực sâu v v…

5.1.1.4 Các tiêu chuẩn kĩ thuật chủ yếu và điều kiện thi công của tuyến thiết kế.

Các tiêu chuẩn kĩ thuật chủ yếu của tuyến thiết kế có ảnh hưởngnhất định tới việc chọn hướng tuyến Cùng một nhiệm vụ vận chuyển nhưnhau, sử dụng đầu máy có công suất lớn thì có thể sử dụng độ dốc tối đatương đối lớn, làm cho tuyến có thể đi gần tới hướng đường thẳng hơn

Thời hạn thi công, trình độ thi công v.v có ảnh hưởng lớn đến việcchọn tuyến ở khu vực miền núi khó khăn, có khi lại là nhân tố có tính quyếtđịnh Hiện nay tuyến đường đèo Hải Vân của ta có một số hầm ngắn và phải

đi dốc rất lớn vì chưa có công nghệ hiện đại làm hầm cực dài

Các nhân tố nêu trên có ảnh hưởng lẫn nhau, cần phải xem xét mộtcách tổng thể mới có thể tìm được hướng tuyến lý tưởng

5.1.2 Chọn điểm nối ray.

Phương án nối ray của tuyến thiết kế với tuyến hiện có là nhân tốquan trọng ảnh hưởng đến hướng cục bộ của tuyến đường Chọn ga nối raytrong thiết kế chọn tuyến chủ yếu là giải quyết hai vấn đề: Chọn điểm nối ray

và hướng nối ray.Sau đây lần lượt trình bày hai vấn đề này

5.1.2.1 Chọn điểm nối ray.

Các nhân tố ảnh hưởng tới chọn điểm nối ray là:

- Quy hoạch mạng lưới đường: Thông thường điểm nối ray củađường trục quan trọng quốc gia đã được xác định trong quy hoạch mạnglưới đường, khi thiết kế chọn tuyến, cần được xem xét đầy đủ Điểm nối raycủa đường trục thông thường và đường thứ yếu cũng cần trưng cầu ý kiến

và xem xét đầy đủ ý kiến quy hoạch của các bộ ngành để có thể xác địnhhợp lý

- Hướng tuyến: Phương án nối ray và hướng tuyến có ảnh hưởng lẫnnhau khi thiết kế cần xem xét một cách tổng hợp

- Chiều luồng hành khách, hàng hoá chủ yếu đi thuận chiều, hànhtrình vận chuyển cố gắng rút ngắn.

- Sự phân bố ga khu đoạn hiện có và điều kiện nối ray ở địa phương

Ga nối ray cần cố gắng chọn ở ga khu đoạn của tuyến đường hiện có, nhưvậy sẽ giảm chi phí đầu tư cho thiết bị lập tầu và thiết bị đầu máy, và có thểcải thiện điều kiện quản lý vận doanh

5.1.2.2 Chọn hướng nối ray.

Sau khi xác định được ga nối ray còn phải xem xét nối vào điểm nàocủa ga nối ray Chủ yếu phải xét tới 2 điểm:

- Chiều luồng hành khách hàng hoá chủ yếu: cần cố gắng giảm vậnchuyển một chiều

- Quy hoạch thành phố và điều kiện dẫn vào của tuyến mới Nóichung, khu dân cư ở các thành phố thường dày đặc, cần cố gắng giảm thiểucác khối lượng công trình phải di dời

Tuyến nối dẫn vào khu đầu mối: không nên nối ray trực tiếp vào galập tầu, nói chung nên nối ray vào ga trước khu đầu mối hoặc một ga thíchđáng trong khu đầu mối

5.1.3 Sự phân bố ga.

5.1.3.1 Các nguyên lý cơ bản phân bố ga.

Ga là đơn vị cơ sở hoàn thành sản xuất và kinh doanh vận tải Các gacần được phân bố hợp lý để đảm bảo đường sắt có đủ năng lực thông quacần thiết, tiến hành các tác nghiệp kĩ thuật cần thiết và các nghiệp vụ vậnchuyển hành khách và hàng hoá

Để đảm bảo đường sắt có đủ năng lực thông qua nhất định, người taphân đường sắt thành một số khu gian dọc tuyến đường, mỗi một khu gianchỉ cho phép một đoàn tầu chiếm dụng Hình 5-2 là sơ đồ khu gian đườngđơn, lấy cột tín hiệu vào ga làm ranh giới khu gian

Hình 5-2 Sơ đồ khu gian đường đơn

Sự phân bố ga liên quan mật thiết với việc phục vụ vận tải hàng hoá,hành khách trong khu vực và phát triển kinh tế quốc dân Khối lượng côngtác của các ga (nhất là các ga loại lớn từ khu đoạn trở lên) nhân viên nhiều,

vì vậy có các thiết bị và vật kiến trúc dầy đặc, làm cho đầu tư vào ga lớn,chiếm dụng đất nhiều, hơn nữa sau khi xây dựng xong khó di dời

Do các lý do trên phân bố ga là một trong những vấn đề trọng điểmcủa chọn tuyến đường sắt Quá trình thông thường là trước hết kết hợpphân bố ga khu đoạn với thiết kế vòng quay đầu máy, sau đó kết hợp xácđịnh tuyến trên bản vẽ, và bảo đảm năng lực thông qua cần thiết, tiến hànhphân bố ga dọc đường thường là ga nhường tránh và ga vượt tóm lại cầnkết hợp tuyến với điểm mới có thể được vị trí tuyến lý tưởng và phân bố gathích đáng

5.1.3.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phân bố ga khu đoạn.

Sự phân bố ga khu đoạn ảnh hưởng rất lớn đến chọn hướng tuyến,khối lượng công trình, điều kiện vận doanh, nhất là đối với hiệu suất vậndụng đầu máy Vì vậy cần kết hợp với vòng quay đầu máy đề ra một sốphương án phân bố, tiến hành so sánh cẩn thận về kinh tế kĩ thuật, từ đóchọn ra phương án hợp lý về kinh tế và thuận tiện về khai thác

Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phân bố ga khu đoạn có rất nhiều,nhưng chủ yếu là các mặt sau đây:

Vị trí ga khu đoạn cần xem xét kết hợp với chọn ga nối ray, có thể lợidụng đoạn cơ bản hiện có như hình 5-3 (c),(d) Cần căn cứ tình hình luồng

xe, điều kiện cải tạo và năng lực của đoạn đầu máy của tuyến hiện có để sosánh, xác định

Hình 5-3Cần cố gắng gần với thành phố thị xã và xí nghiệp, hầm mỏ lớn đểđáp ứng nhu cầu tập kết, phân tán luồng hàng hoá, hành khách đồng thời cảithiện điều kiện sản xuất sinh hoạt của công nhân viên đường sắt Vị trí gacần phối hợp với quy hoạch phát triển thành phố thị xã.

Ga khu đoạn cần bố trí ở nơi địa hình bằng phẳng, địa chất tốt, ítchiếm ruộng đất nông nghiệp, tiện cho sử lý “ 3 thải “(khí thải, nước thải,xỉthải), nguồn nước và nguồn điện tiện lợi

Để giảm bớt đầu tư vào các thiết bị giải thể, lập tầu và các thiết bịchỉnh bị đầu máy phụ trợ, ga khu đoạn nên bó trí tại các địa điểm thay đổitrọng lượng đoàn tầu và địa điểm cắt móc đầu máy phụ trợ

5.1.3.3 Bố trí ga dọc đường, ga nhường tránh hoặc ga vượt tầu.

Mục đích phân bố ga dọc đường, ga nhường tránh, ga vượt tầu đểbảo đảm năng lực thông qua cần thiết và phục vụ nhu cầu vận tải hànhkhách hàng hoá của thành thị, nông thôn dọc tuyến Quy mô các loại ga nàykhông lớn, nhưng số lượng nhiều Sự phân bố chúng có ảnh hưởng lớn đếnđến công tác vận doanh, đầu tư công trình của tuyến thiết kế và sản xuấtcông nông nghiệp, đời sống vật chất,văn hoá của cộng đồng dân cư dọctuyến Các điểm chính trong phân bố các loại ga này như sau:

Phải thoả mãn nhu cầu chuyên chở hàng năm của nhà nước và sốđôi tầu khách

Ga nhường tránh và ga vượt được phân bố theo tiêu chuẩn thời gianchạy tầu hàng của năng lực thông qua Sự phân bố các ga của tuyến đườngđôi mới xây dựng cần căn cứ các loại tầu khác nhau, số đôi tầu khách và tốc

độ chạy tầu khác nhau mà sử dụng các tiêu chuẩn khác nhau Trong “ Quyphạm đường “ còn quy định thời gian vận hành một chiều của tầu hàng giữacác ga không nên vượt quá các số hiêụ ghi ở bảng sau:

B ng 5-1 (thi u) ảng 5-1 (thiếu) ếu)

Điều kiện khó khăn, thời gian vận hành tầu hàng của khu gian cá biệt

có thể lớn hơn quy định ở biểu trên 1-2 phút

Các ga dọc đường có làm nghiệp vụ hành khách, hàng hoá: căn cứlượng vận tải trung bình hàng ngày, kết hợp với sự phát triển các phươngthức vận tải khác ở địa phương để bố trí một cách hợp lý, đồng thời phải kếthợp với quy hoạch địa phương Đối với ga dọc đường có làm tác nghiệp kỹthuật cần phải thoả mãn yêu cầu tác nghiệp kỹ thuật đường đơn cần nhỏhơn thời gian vận hành đi về tối đa giữa các ga có quy định như sau:

Khu gian liền kề ga khu đoạn giảm 4 phút

Các ga tác nghiệp kỹ thuật khác, nếu vì thời gian tác nghiệp kĩ thuậtảnh hưởng đến năng lực thông qua của khu gian, mặt khác trong tương laicũng không dễ khắc phục thì có thể căn cứ theo nhu cầu giảm bớt thời gianchạy của khu gian liền kề

Để xét tính tương đẳng về năng lực thông qua giữa các khu gian, cóthể sử dụng hệ số tương đẳng



n i

i

nT

T

Trong công thức trên: n: số lượng các khu gian

Cần xét kết hợp các điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn và điều kiệnvận doanh của đường sắt

Khi xây dựng một đoạn cá biệt đường đơn, nếu vì bố trí ga gây rakhối lượng công trình lớn thì sau khi so sánh kinh tế kĩ thuật có thể thiết kếthành đường đôi để kéo dài cự ly giữa các ga, giảm khối lượng công trình.

Đối với tuyến đường mới trong tương lai xa là đường đôi, tương laigần là đương đơn nên phân bố ga theo tiêu chuẩn đường đôi Trường hợpthời kì tương lai gần không đáp ứng được nhu cầu năng lực thông qua, cóthể sử dụng biện pháp quá độ như tăng thêm ga nhường tránh; nếu thực sự

có căn cứ kinh tế kĩ thuật cũng có thể bố trí ga theo yêu cầu lượng vậnchuyển của thời kỳ gần, thiết kế các công trình quá độ cần kết hợp xa vớigần, cố gắng giảm thiểu các công trình phải dỡ bỏ

Cự ly giữa các ga tối thiểu khi xây dựng đường mới: đường đơnkhông nên dưới 8 km, đường đôi không nên dưới 15 km cự ly giữa các gatrong khu đầu mối không nên dưới 5 km Cự ly giữa các ga quá ngắn sẽ tăngthêm chi phí công trình, chi phí vận doanh và các chỉ tiêu vận doanh kém

Các ga mở theo phân kỳ của đường xây dựng mới được xác địnhtheo năng lực của đường thông qua của lượng vận tải hàng hoá, hành khách

ở các năm thiết kế và nhu cầu vận tải của địa phương

Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn tuyến.

Các yếu tố do các yêu cầu kinh tế đề ra: ý nghĩa tuyến đường, yêucầu đảm bảo các quan hệ vận tải và kinh tế, tính chất và số lượng chuyênchở, điều kiện phân bố ga đầu và cuối điều kiện chọn ga nối với tuyếnđường sắt cũ và với các tuyến đường giao thông khác

Những yếu tố do các điều kiện thiên nhiên đề ra, như tính chất địahình, điều kiện xây dựng, địa chất và địa chất thuỷ văn, việc chọn đặt cáccầu, cống v.v các điều kiện khí hậu (gió, mưa, nhiệt độ v.v )

Do kết quả nghiên cứu các yếu tố nêu trên ta đề xuất ra nhữngphương án có thể về chiều tuyến giữa hai điểm đầu và cuối và những điểm

mà đường sắt đi qua

Do đó khi vạch tuyến, ta phải nêu những phương án có thể và đặttuyến cho mỗi phương án

5.1.4 Phương án có thể

Nó phụ thuộc trước hết vào điểm đầu, điểm cuối và điểm khống chế

Hình 5-4 - Đường chim bay - - -

- Đường nôi các điểm khống chế MABCK Khi vạch các phương án có thể về chiều tuyến, ta tạm ấn định chomỗi phương án đại lượng độ dốc hạn chế hoặc đại lượng dốc giới hạn phùhợp với tình hình địa hình của nó, trị số dốc hạn chế giống nhau Rõ ràng tathấy rằng phương án có thể về chiều tuyến một mặt phụ thuộc vào điểm đầu,điểm cuối, các điểm buộc phải đi qua Nhưng mặt khác chính độ dốc hạn chếảnh hưởng lớn đến điều kiện sử dụng các chiều tuyến đã nêu Khi đã cónhững phương án có thể về chiều tuyến, ra thực địa đối chiếu và đo đạc bổsung, về nội nghiệp tiến hành chỉnh lý, thiết kế, sơ bộ nêu lên các thông số

kỹ thuật cơ bản, so sánh phương án, dùng các chỉ tiêu khái quát, loại bớtcác phương án, giữ lại một số phương án có khả năng cạnh tranh tính kháitoán công trình

Sau bước làm nhiên cứu tiền khả thi, ta tiến hành đo đạc, lấy tài liệuxung quanh các phương án cạnh tranh, như làm bình đồ tỉ lệ lớn, khảo sát

đo đạc phục vụ cho việc thiết kế công trình các loại Trên cơ sở những tàiliệu và số liệu thu thập được ở ngoài thực địa, ta tiến hành thiết kế bình đồ,trắc dọc cho các phương án tuyến đã được vạch trên bình đồ tỷ lệ lớn vừaxây dựng, thiết kế bố trí chung các công trình nhân tạo, so sánh phương ántuyến (lúc này nói chung chỉ còn là so sánh các phương án cục bộ), chọnphương án tốt nhất Trong bước này ta phải xác định các thông số kỹ thuật

cơ bản, cuối cùng phải làm khái toán công trình Sau khi dự án nghiên cứukhả thi được duyệt, ta tiến hành khảo sát thu thập số liệu theo hướng dẫncủa quy trình khảo sát ở bước tương ứng để có căn cứ thiết kế kỹ thuật

tuyến và các công trình.Việc định vị các công trình nhân tạo có thể còn phảiđược chỉnh lý lại ở bước sau:

Định tuyến ngoài thực địa là đặt tuyến được thiết kế trên bình đồ làmtrong giai đoạn lập dự án khả thi ra ngoài thực địa Bắt đầu từ điểm đầu tiêncủa tuyến (thường được đặt trên bệ cố định do tự tạo hoặc tự nhiên có) taxác đo góc phương vị bắc đến cánh tuyến đầu tiên,đo dài theo hướng tuyến

đó đến đỉnh thứ 2, làm tương tự cho các đỉnh tiếp theo và đến điểm cuốicùng của tuyến thiết kế Trên bình đồ ta phải tìm mối liên hệ giữa cánh tuyếnthiết kế và đường sườn bình đồ, mối liên hệ đó được thể hiện lại ở ngoàithực địa căn cứ vào các cọc của đường sườn bình đồ Ta biết rằng về mặttoán học để xác định một đường thẳng chỉ cần hai điểm, nhưng trên thực tế

đo trên bản đồ và đo trên thực địa có những sai số của nó, do vậy 1 cánhtuyến có thể lấy 3 - 4 hoặc hơn nữa số điểm liên hệ, tuỳ thuộc ở chiều dài vàđịa hình của cánh tuyến Tất nhiên những điểm liên hệ không dễ dàng nằmtrên một đường thẳng, chỉnh lý và nắn nó, tuỳ theo tình hình trắc ngang, nóirộng ra tuỳ theo địa hình cụ thể

Định đỉnh, đóng đường cong, đo cự ly, đi cao đạc và làm trắc ngangv.v tất cả các công việc đó phục vụ cho thiết kế kỹ thuật sau này Căn cứvào tuyến đã được định ở thực địa, xác định vị trí, đo đạc lấy số liệu, phục vụcho việc thiết kế kỹ thuật các công trình nhân tạo Trong giai đoạn thiết kế kỹthuật ta thiết kế tính toán hình học các công trình, tính toán khối lượng xâydựng và khai thác và phải làm dự toán công trình

Tiếp theo bước thiết kế kỹ thuật là bước bản vẽ thi công: Thiết kế cácbản vẽ thể hiện công nghệ và quy trình thi công tỉ mỉ các hạng mục của mỗicông trình từ nền đường đến các công trình nhân tạo, lập tiến độ thi côngtoàn tuyến và các công trình trên tuyến

Tuỳ theo tình hình cụ thể về tổng mức đầu tư, có thể kết hợp bước 1

và 2 thành lập dự án nghiên cứu khả thi, kết hợp bước 3 và 4 thành thiết kế

kỹ thuật - thi công, tuyến đường dễ về địa hình, ít phức tạp về kết cấu, không

có thiết kế đặc biệt sự kết hợp đó là phù hợp Các dự án nhóm C có tổngmức đầu tư nhỏ hơn 30 tỷ (VNĐ) cho phép thiết kế 2 giai đoạn Các dự ánnhóm A có tổng mức đầu tư lớn hơn 200 tỷ (VNĐ) phải thiết kế đầy đủ 4 giaiđoạn

Thiết kế đại tu các tuyến đường ngắn, đơn giản có thể tiến hành 1 giaiđoạn, định tuyến ngay tại thực địa để thiết kế kỹ thuật - thi công

5.1.5 Đường chim bay, điểm khống chế.

Đường ngắn nhất là đường nối liền hai điểm đầu cuối, cuối và điểm điqua một con đường

Đường ngắn nhất là đường chim bay, đường chim bay xác định trênmặt đất khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm Trên một khoảng cách lớn,thực tế đường chim bay không phải là đường thẳng mà là đường cong ômlượn theo hình cầu của quả đất, nó chính là một đường vòng cung, nếu tacắt mặt đất bằng một mặt phẳng đi qua hai điểm đầu, cuối và tâm điểm củaquả đất Khi thiết kế đường sắt với chiều dài tới 1000km vẫn quy ước đườngchim bay có thể là một đường thẳng nối liền hai điểm đầu cuối trên bản đồ.Khi tuyến phải qua một hay nhiều điểm thì đường chim bay là đường gãykhúc nối từ điểm đầu qua các điểm đi tới điểm cuối Điểm mà đường thiết kếphải đi qua, ghé qua, hay đi gần qua là các cứ điểm kinh tế quan trọng, địađiểm tạo thành hàng lớn, địa điểm đông dân cư lớn v.v

Đường chim bay không thể coi như một phương án được, nó chỉ làchỗ dựa để ta đánh giá các điều kiện dẫn tuyến, hướng vào đó dẫn tuyếnlàm sao hạn chế được chiều dài tuyến đường

Các chướng ngại trong vạch tuyến có thể thể chia ra làm hai nhóm:

a Chướng ngại bình diện: Sông lớn, thành phố, thị xã, thị trấn, hồ,vùng bùn lầy, vùng mỏ, khu vực cấm (vườn quốc gia, phải bảo tồn), nơi địachất xấu v.v

b Chướng ngại cao thấp: núi, đường phân thuỷ cao, các gò đất cao,vực thẳm, bờ sông cao đang lở v.v

Gặp các chướng ngại này một là ta phải vượt qua, hai là phải đi vòng.Điều khống chế là điểm mà tuyến nên đi qua khi vượt qua hay tránhnhững chướng ngại Khi định tuyến ta phải tìm ra được một số phương án

Muốn ấn định các điểm khống chế ta phải nghiên cứu kỹ lưỡng trênbản đồ về chiều đi của các đường phân thuỷ, đỉnh núi sông thung lũng v.v nêu ra các đèo, chỗ trũng hay các điểm thuận lợi khác mà tuyến có thể điqua.

Những điểm khống chế khi đi vòng chướng ngại phải không đi chệchquá so với chiều tuyến qua các cứ điểm cần thiết

Trên hình vẽ 5-2 nêu các điểm khống chế ABCD đi vòng tránh sông,đầm lầy, núi cao, thị trấn

5.1.6 Sơ bộ dẫn tuyến.

Khi đã có điểm đầu, điểm cuối, cứ điểm kinh tế (điểm phải qua) cácđiểm khống chế v.v ta có thể nêu ra những phương án có tính chất nguyêntắc Khi đã có một số phương án rồi ta tiến hành thảo trắc (đo đạc bằng cácdụng cụ đơn giản) có tính đến những thay đổi về cao độ của mặt đất, đạilượng về độ dốc của trắc dọc và những điều kiện dẫn tuyến khác Khi thảotrắc rồi ta có thể vẽ được trắc dọc đại lược Trên trắc dọc đại lược rút ranhững số liệu sau:

Các độ dốc thiên nhiên trung bình theo từng hướng thẳng

Tổng số chiều cao phải vượt cho mỗi chiều

Đặc tính và chiều dài của các đoạn khó khăn theo mỗi chiều

Đặc tính và chiều dài các đoạn tự do

Độ dốc trung bình của thiên nhiên

Ngoài ra đối với mỗi phương án ta xác định chiều dài, số lượng vàtính chất những nơi gặp dòng nước và những đặc điểm khác như tỷ lệ giữađường tự do và đường khó khăn, đường ven sông, đường sườn núi v.v

Ta có thể loại bớt các phương án kém giá trị, còn lại những phương án cạnhtranh, ta sẽ vạch tuyến, so sánh kỹ lưỡng về kỹ thuật và kinh tế Tóm lại, đầutiên nghiên cứu đường chim bay (điểm đầu, cuối, điểm ghé qua) Đề xuấtcác điểm khống chế, nên nắn lại đường chim bay, nêu các phương ánnguyên tắc và thảo trắc Chọn phương án tốt nhất để thiết kế ở giai đoạnsau

5.2 Phân loại vạch tuyến

Tuỳ theo điều kiện sử dụng địa hình, địa thế và các độ dốc ta có thể

có nhiều loại vạch tuyến

Trong thực tế khảo sát thiết kế ta phân biệt theo hai đặc điểm sau:+ Theo điều kiện địa hình, tức là điều kiện lợi dụng hình thể của mặtđất

+ Theo điều kiện sử dụng độ dốc hạn chế hay các dốc giới hạn khác

5.2.1 Phân loại vạch tuyến theo địa hình có thể chia ra hai nhóm.

- Vạch tuyến không cắt đường phân thuỷ chính, tức là không triểntuyến từ hệ thống sông này sang hệ thống sông khác Trong nhóm này cócác loại tuyến như tuyến đi men theo bờ sông, tuyến men theo đường phânthuỷ, tuyến men theo sườn núi

- Tuyến cắt một hay một số đường phân thuỷ chính tức là khi tuyến đi

từ hệ thống sông này sang hệ thống sông khác Trong nhóm này chỉ có loạituyến cắt đường phân thuỷ

Tuyến men theo bờ sông là đoạn tuyến đặt ở thung lũng một consông nào đó Tuyến theo đường phân thuỷ là đoạn tuyến đặt ngay trênđường phân thuỷ của hai hệ thống sông nào đó

Tuyến theo sườn núi khi tuyến đặt trên sườn dốc giữa thung lũng vàđường phân thuỷ

Hình 5-6 A- Tuyến ven sông

B- Tuyến theo sườn núiC- Tuyến theo đường phân thuỷCòn tuyến cắt đường phân thuỷ trong trường hợp tuyến đang đi theomột sông này mà chuyển sang một hệ thống sông khác, chỗ cắt thường làchỗ trũng, thấp đó là yên ngựa của đèo Kiểu tuyến này phối hợp nhiều đoạntuyến khi thì đi men sông, khi theo sườn núi, lúc cắt đường phân thuỷ

5.2.2 Phân loại cách vạch tuyến theo điều kiện sử dụng độ dốc hạn chế.

Điều kiện địa hình, đặc biệt là độ dốc thiên nhiên trung bình của địahình lớn hay nhỏ sẽ ảnh hưởng rất lớn đến vị trí tuyến và thậm chí cảphương pháp xác định tuyến

Việc phân loại vạch tuyến theo điều kiện sử dụng độ dốc hạn chếhay một dốc giới hạn khác xác định bởi tương quan giữa độ dốc thiên nhiên

theo những điểm đặc biệt trên địa hình và bỏ qua những lần thay đổi cao độ

một đoạn tuyến trên trắc dọc, nó là dốc giới hạn (hạn chế, cân bằng, giacường) trừ đi đại lượng giảm dốc trung bình do đường cong gây ra Như vậytrên đoạn thẳng thì:

Nếu có đường cong

ivt  ip - ir hay icb - ir; igc - ir

Khi vạch tuyến ta chưa biết được số lần đổi chiều, đại lượng góc

một

Trong thực tế thiết kế ở những đoạn dễ có thể lấy ir = 0,50/00, tức là

không thay đổi bao nhiêu

Khi vạch tuyến, cần có sự sử lý khác nhau trong các điều kiện khácnhau Theo điều kiện sử dụng dốc hạn chế khi vạch tuyến ta có thể phânchia ra vạch tuyến tự do, vạch tuyến khó khăn Vạch tuyến tự do khi:

ở những đoạn đó nếu vạch tuyến theo đường thẳng thì sẽ gặp nhữngđoạn đường đắp hoặc đường đào rát cao và sâu Hình 5 -6 nêu lên mộttrường hợp phải phát triển đường Muốn giảm khối lượng công trình nênphải kéo dài 1 đoạn l

l: Chiều dài đoạn tuyến có phát triển đường

Hình 5 -7 Sơ đồ trắc dọc và bình đồ khi có triển tuyến.

i

h i

l i h i

h i

H H l

vt vt

o vt vt

5.3 Vạch tuyến tự do và vạch tuyến khó khăn

5.3.1 Vạch tuyến tự do.

ở đoạn dốc thoải, địa hình bằng phẳng, khi vạch tuyến có thể lấyđường chim bay làm hướng chủ đạo, vừa bảo đảm tuyến thẳng, lại tiết kiệmđầu tư công trình Do vậy, vạch tuyến ở những đoạn tự do là đặt tuyến quacác điểm khống chế sao cho tuyến được ngắn nhất Muốn thế phải chú ý cácđiểm:

5.3.1.1 Khi tránh các chướng ngại vật làm tuyến phải lệch khỏi hướng

ngắn nhất thì cần cố gắng sớm tránh trước chướng ngại, để giảm thiểu góclệch

Hình 5-8 Tuyến tránh chướng ngạiHình 5-8 biểu thị 2 phương pháp tránh hồ, phương pháp đường nétđứt, trong phạm vi toàn chiều dài rất ít rời khỏi hướng ngắn nhất, nhưng làmsao cho số lượng đường cong, tổng góc lệch và chiều dài tuyến đều tănghơn phương án đường nét liền.Vì vậy khi tránh các chướng ngại, tuyếnđược vạch cần sớm dẫn từ chướng ngại này sang chướng ngại khác Tómlại, khi vạch tuyến phải đi từ chướng ngại này sang chướng ngại khác, đoạntuyến giữa các chướng ngại phải đặt sao cho ngắn nhất

5.3.1.2 Khi tuyến tránh núi, vượt sông hoặc các chướng ngại khác, cần làm cho đỉnh đường cong đối diện với các chướng ngại vật chính,

để chướng ngại vật nằm ở phía trong đường cong và làm cho góc lệch của

nó nhỏ nhất

Hình 5-9 Vị trí hợp lý của đường cong trên bình đồQua hình 5-9 thấy rằng phương án đường nét liền đường cong đốidiện với vật chướng ngại có khối lượng đất đá ít hơn phương án đường nétđứt không đối diện với chướng ngại Tóm lại đỉnh góc quay phải đặt đối diệnvới chướng ngại còn chướng ngại phải đặt trong góc quay Do vậy, mỗi mộtgóc quay phải có một lập luận bảo vệ lý do dùng góc bao nhiêu độ, cố tránhhướng tuyến chệch xa hướng ngắn nhất Nên dùng góc quay nhỏ để khỏi

5.3.1.3 Bố trí đường cong phải thực sự khi có chướng ngại Bán kính

đường cong cần kết hợp với địa hình, hết sức sử dụng đường cong bán kínhlớn:

ở đoạn đường dốc thoải, mức độ khai triển tuyến phụ thuộc nhiềunhân tố như vai trò của tuyến đường, lượng vận chuyển lớn hay nhỏ, điềukiện địa hình địa chất, mạng lưới đường v.v cần hết sức đi theo hướngthẳng Đường sắt mang ý nghĩa địa phương thì yêu cầu hạ giá thành và gầncác thành thị Hệ số triển tuyến nói chung là: 1,1 cho ku vực đồng bằng; 1,2– 1,3 cho khu vực miền núi

5.3.1.4 Chiều dài đoạn dốc tốt nhất không nên nhỏ hơn chiều dài

đoàn tầu, cần tận lượng sử dụng dốc khi xuống dốc không phải hãm: dốc vôhại

5.3.1.5.Cố gắng giảm tổng cao độ nâng lên, nhưng khi tránh chướng

ngại dẫn tới kéo dài tuyến thì cần phải có sự so sánh

5.3.1.6 Bố trí ga phải sao cho không lệch hướng ngắn nhất của tuyến

và cố gắng bố trí trên đoạn địa hình có nền đắp, địa hình phẳng, rộng rãi, đểgiảm bớt khối lượng công trình Chiều đi của sân ga phải trùng với chiềutuyến nếu phải đặt lệch thì hạn chế góc quay lại

Hình 5-10 Thiết kế mặt cắt dọc giữa các ga đoạn dốc thoảiNhư trên hình 5-10 cao độ thiết kế ga A là 600 m ở phía trước cáchkhoảng 9,3 km cần bố trí ga B, cao độ thiết kế hợp lý khoảng 608 m Giữa 2

ga là dốc thoải Trắc dọc tuyến giữa 2 ga có thể thiết kế theo 3 kiểu

Chiều dài tuyến và khối lượng công trình của 3 phương án đề tương

tự nhau, nhưng xét điều kiện gia tốc khi ra ga và giảm tốc khi vào ga ở ga Ahoặc ga B thì phương án (1) để xét vị trí bình đồ tuyến, như vậy sẽ cải thiệnđược điều kiện vận hành của đoàn tầu

Mặc dù vạch tuyến tự do có dễ dàng ở chỗ ít phải vượt qua nhữngchướng ngại cao thấp nhưng công việc này không phải là đơn giản ở chỗ cóthể có rất nhiều phương án vạch tuyến mà ta phải tìm ra những phương ántốt nhất

Phương pháp chủ yếu dùng để vạch tuyến tự do là phương pháp thử.Nội dung như sau:

- Đầu tiên kéo tuyến theo chiều ngắn nhất qua các chướng ngại thiênnhiên, và vẽ trắc dọc

- Tiến hành phân tích trắc dọc và do đó đề xuất ra các phương ánbình diện phải đi chệch khỏi chiều tuyến ngắn nhất cho từng đoạn ngắn hay

là cho cả một đoạn tuyến dài để tránh chướng ngại

- Vạch tuyến theo phương án đi tránh, sau đó phân tích và kết luậnxem nên đi theo hướng nào

Nhiều khi không thể nêu ngay phương án tốt nhất cho nên phải tiếnhành so sánh, cần chú ý kỹ thuật càng tiến bộ có thể áp dụng đầu máy khỏe,tối tân, loại kết cấu tầng trên khỏe, công nghệ xây dựng càng hiện đại càngnên kéo thẳng tuyến, điều này có ý nghĩa đặc biệt khi lượng vận chuyển lớn

5.3.2 Định tuyến về mặt cắt ngang.

Khi xác định tuyến ở đoạn dốc ngang tương đối lớn và đoạn địa chấtkhông tốt, có khi đứng về mặt cắt dọc xét thấy cao độ đào đắp không lớn,bình đồ cũng hợp lý, nhưng đứng về mặt cắt ngang mà xét, lại có thể xuấthiện khối lượng công trình lớn hoặc đường nằm ở vị trí điều kiện địa chất rấtkhông thuận lợi Vì vậy, công tác vạch tuyến không những phải đảm bảobình đồ và trắc dọc hợp lý mà trắc ngang cũng phải hợp lý Điều đó đòi hỏisau khi xác định trắc dọc, cần phải xác định tuyến về mặt cắt ngang Cácbước tiến hành công việc đó như sau:

- Trước hết tìm mặt cắt ngang của vị trí khống chế tuyến ở đoạn dốcngang tương đối lớn, đoạn địa chất không tốt, đoạn 2 bờ sông xói lở nghiêmtrọng và ở các mốc 100 m có tính chất đại diện cần vẽ mặt cắt ngang

- Căn cứ cao độ vai đường của thiết kế cũ tại các mặt cắt khống chế,xác định phạm vi hợp lý mà tim đường có thể dịch chuyển sang phải, sangtrái mặt cắt ngang

Hình 5-11 Sơ đồ xác định tuyến mặt cắt ngangThí dụ hình 5-11 (b) thấy rằng chân dốc đường đắp của tuyến vạch cũnằm ở dưới dòng sông, rõ ràng là không hợp lý, cần phải dịch đường vềphía núi Lúc đó có thể thiết kế hai mặt cắt ngang nền đường: một mặt cắt có

chân dốc đường đắp nằm ở mép sao cho không bị xói lở, ta được vị trí timđường ở điểm P; một mặt cắt khác là cố gắng chuyển dịch về phía núi đểcao độ dốc bên đường đào bằng trị số dốc tối đa cho phép, được vị trí Q củatim đường dựa một bên vào núi Khoảng cách giữa P& Q là phạm vi hợp lýtim đường có thể dịch chuyển trên bản vẽ.

- Đem các điểm chân ta luy (như P, Q) có thể dịch chuyển sang phải,sang trái của tuyến trên mặt cắt ngang, đưa sang bình đồ theo cự ly tươngứng và theo thước tỷ lệ, nối các điểm chân ta luy đó lại là được phạm vi hợp

lý của tuyến có thể dịch chuyển trên bình đồ

- Trong phạm vi tuyến có thể dịch chuyển trên bình đồ, thiết kế lại bình

đồ, và nối thoả đáng hai đầu với đường đã vạch là được vị trí tim đường mớitương đối hợp lý trên cả bình đồ, trắc dọc và trắc ngang

5.3.3.Cải thiện bình diện, trắc dọc tuyến.

Đối với bình đồ và trắc dọc tuyến đã xác định sơ bộ, cần tiến hànhnghiên cứu phân tích,tìm các vấn đề tồn tại và đưa ra các biện pháp giảiquyết, tiến hành sửa đổi cục bộ Những chỗ sửa đổi nhỏ thì dựa vào kinhnghiệm để phán đoán, những chỗ sửa đổi lớn cần phải thông qua so sánhkinh tế, kĩ thuật để xác định Trong quá trình thiết kế, ba mặt bình đồ, trắcdọc và trắc ngang ảnh hưởng lẫn nhau, ràng buộc lẫn nhau, đối với bất kìmột sửa đổi nào ở một mặt cắt này đều phải kiểm tra tính hợp lý ở hai mặtcắt kia, sao cho đảm bảo tính ăn khớp trong thiết kế 3 mặt cắt

Các vấn đề cần phải tiến hành cải thiện bình đồ và trắc dọc thường là:

- So sánh các phương án cục bộ của tuyến

- Giảm thiểu số lượng đào đắp, cầu hầm

- Vòng tránh vùng địa chất không tốt

- Điều chỉnh sự phân bố ga, cầu cống

- Cải thiện điều kiện thi công một số địa điểm

- Cải thiện điều kiện vận doanh của một số đoạn cục bộ

- Cải thiện việc thiết kế một số đoạn cục bộ mà quy phạm cho phép

- Thiết kế độ dốc cũ không thoả đáng, đoạn cục bộ xuất hiện lượngđào đắp quá lớn: có thể thay đổi tổ hợp đoạn dốc hoặc cao độ thiết kế đểgiảm khối lượng đào đắp như hình 5-12

Hình 5-12 Giảm khối lượng công trình do thay đổi độ dốc thiế kế

- Độ dốc thiết kế cũ không nên thay đổi (như đã dùng đủ độ dốc tốiđa) nhưng trên bản đồ trắc dọc, cao độ đào đắp tăng dần không hợp lý từđầu này, đến đầu kia, thì có thể căn cứ tình hình cụ thể, thay đổi vị trí bình

đồ tuyến, chẳng hạn quay tuyến một góc như hình 5-13

Hình 5-13 Chuyển tiếp tuyến giảm dốc công trình

Hình 5-14 Thay đổi đường cong giảm khối lượng công trình

- Khi đường cong và tiếp tuyến trên bình đồ phối hợp không thoảđáng dẫn tới tăng khối lượng công trình: cần điều chỉnh lại góc quay và bố tríđường cong để giảm khối lượng công trình Thí dụ như trên trắc dọc (hình 5-15) của tuyến đã xác định, giữa 2 cống, một bên thì đào sâu, một bên thì đắpcao Qua nghiên cứu trên bình đồ cho thấy chỗ đào trên trắc dọc thì có thểtrên bình đồ đem dịch ngang về chỗ thấp, ngược lại chỗ đắp cao trên trắcdọc thì trên bình đồ đem tuyến dịch ngang về phía cao là có thể giảm đắp vàđồng thời giảm đào Muốn vậy cần phải thay đổi bán kính đường cong vàhướng tiếp tuyến bên phải

Hình 5-15 Giảm khối lượng công trình do thay đổi tiếp tuyến

Khi vạch tuyến ở đoạn triển tuyến cần chú ý kết hợp các điều kiện tựnhiên về địa hình, địa chất, trong thiết kế độ dốc cần có dự trữ

Đoạn triển tuyến, nếu không có nguyên nhân đặc biệt, nói chungkhông cần sử dụng dốc ngược chiều để tránh triển tuyến không cần thiết dokhắc phục cao độ gây nên, đồng thời làm tăng chi phí vận doanh

Vạch tuyến ở vùng vạch tuyến khó khăn thường dẫn tuyến từ đoạnkhó đến đoạn dễ, từ cửa hầm dự kiến bắt đầu triển khai tuyến đi xuống phía

dưới là thích hợp Trong trường cá biệt khi điểm khống chế ở chân núi (nhưcầu cao) thì cũng có thể vạch tuyến từ chân núi đi lên

Vạch tuyến khó khăn là đặt tuyến vượt qua những chướng ngại caothấp, bằng những độ dốc tối đa ấn định trước, những chỗ cần thiết có thểphải kéo dài tuyến ra, khác với đoạn tuyến tự do, trắc dọc ở đoạn tuyến khókhăn phải theo một hình dáng dốc lớn, phân cách bằng những đoạn nằmngang tức là sân ga, bởi vì theo hình cắt dọc có thể tính được trước cao độcủa đường thiết kế của trắc dọc nên nhiệm vụ vạch tuyến là phải chọn ở trênđịa hình thực địa hay trên bản đồ vị trí của tuyến để cho ở mỗi điểm cao độcủa mặt đất thích hợp với cao độ của đường thiết kế

triển tuyến (h5-9) Mà đào một lượng h ở trên đỉnh, hoặc đắp một lượng ởdưới chân, hoặc giải quyết đào một ít ở trên, đắp một ít ở dưới là được

đỉnh đèo phải đào thêm, chân đèo phải đắp thêm

o vt

dap dao

l i

h H h

H

(5 -7)

Nếu có nhiều khu gian, chiều dài tối thiểu

sg vt

dap

i

h h H H

Nếu đoạn khó khăn là đoạn rất dài

) 1

( )

i

h h H H

để tuyến đường được ngắn, đèo không cách quá xa hướng tuyến ngắn nhất

để tuyến đường không dài một cách vô ích

Xác định chiều sâu đào trên đỉnh đèo cũng như chiều cao đắp dướichân đèo rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chiều dài tuyến Chiều sâu đàotrên đỉnh tuỳ thuộc vào địa hình, địa chất và hình dáng của đèo

Việc đào còn tuỳ thuộc vào tình hình địa chất, sự ổn định của mái dốcđào Nếu phải đào nhiều, ta có thể dùng hầm ở chân đèo ta đắp, khi cầnđắp nhiều ta có thể thay thế bằng cầu cao ở đây cần phải tính toán so sánhphương án.Vạch tuyến phải đi từ cao xuống thấp, từ đỉnh đèo xuống chânđèo, theo nguyên tắc đó sẽ tránh được tổn thất cao độ Muốn vậy phải nắmđược phương pháp vạch tuyến, phương pháp chủ yếu dùng khi vạch tuyếnkhó khăn là sơ bộ đặt đường khối lượng không tức là đường mà cao độ thiết

kế trùng với cao độ mặt đất

5.3.4.2 Phương pháp định tuyến bằng đường khối lượng không.

ở những đoạn vạch tuyến khó khăn, vị trí tổng quát và hướng cục bộcủa tuyến đường có thể xác định nhờ đường khối lượng không Đường khốilượng không là tuyến đường gấp khúc vừa đủ độ dốc vạch tuyến vừa làđường nối giao điểm của đường khối lượng không với đường đồng mức Vìvậy nó nó là bình đồ tuyến vừa có độ dốc bằng độ dốc vạch tuyến, vừa phùhợp địa hình, khối lượng đào đắp nhỏ nhất

Đường khối lượng không được xác định bằng compa trên bản đồ địahình tỷ lệ nhỏ các bước xác định tuyến như sau:

xác định cự ly bước vạch tuyến hay có thể đặt giữa hai đường đồng mức

vt

dm i

i

h

d (5 - 10)

Hình 5-16 Xác định tuyến theo đường dẫn hướngGiữa hai điểm đầu và cuối của cùng một đoạn dốc di có thể có mấyđoạn đường khối lượng không Chẳng hạn trong hình, đường nét đứt là mộtđường khối lượng không khác, nhưng xa hướng thẳng hơn so với đường kẻnét liền, tuyến sẽ dài hơn nên loại bỏ Các cánh tuyến chúng ta vạch, nóichung phải bám vào đường khối lượng không Một tuyến như vậy sẽ đảmbảo về chiều dài và khối lượng công trình hợp lý Khi vạch đường khối lượngkhông cần chú ý các điểm sau:

- Đường khối lượng không cần vòng tránh các đoạn địa chất xấu vàhướng đường khối lượng không đi tới điểm khống chế (hoặc ga)

đường đồng mức, chứng tỏ độ dốc tuyến được vạch lớn hơn độ dốc thiênnhiên trung bình, tuyến không bị khống chế bởi độ cao, tức là có thể dãntuyến theo hướng thẳng ngắn nhất Gặp đoạn có cự ly đường đồng mức nhỏ

- Khi tuyến vượt qua nơi sâu, cần phải làm cầu cống, đường khốilượng không không cần hạ xuống đáy sâu mà trực tiếp dẫn tuyến sang bờsông đối diện (như điểm i, j trong hình 5-16) Gặp trường hợp núi cao phảidùng nền đào hoặc hầm đường khối lượng không cũng không cần nâng lên

đỉnh núi mà có thể nhảy qua Khi vượt qua sông, vực hoặc đỉnh núi thì căn

nâng lên bấy nhiêu dh, để quyết định bắt đầu vạch đường dẫn hướng ởđường đồng mức nào phía đối diện sông vực hoặc đỉnh núi

- Đường khối lượng không là đường gấp khúc, chỉ có thể biểu thịhướng tổng quát của tuyến Muốn vạch bình đồ tuyến, cần lấy đường khốilượng không làm cơ sở, với tiền đề phù hợp với các quy định liên quan củaquy trình quy phạm, dùng ê- ke, tấm bản đường cong để vẽ bình đồ tuyếnthuận, thẳng, hình tròn (hình 5-17)

Hình 5-17 Xác định tuyến dọc đường dẫn hướng và chọn bán kínhTóm lại những yêu cầu chủ yếu khi vạch tuyến khó khăn là phải:

- Đặt tuyến đảm bảo được chiều dài đã tính trước không triển tuyếnmột cách vô ích Muốn vậy không được để tổn thất cao độ, phải tận lượng đihết dốc

- Vạch tuyến phải dựa theo một trắc dọc lý thuyết, phải chọn cao độmặt đất thế nào cho phù hợp với trắc dọc lý thuyết

- Phải chọn vị trí góc quay và trị số góc thế nào đảm bảo được chiềudài tuyến hay đoạn triển tuyến mà đã tính toán trước

- Việc đặt ga trên đoạn nằm ngang hay trên dốc phải tiến hành cùng

5.3.4.3 Các loại hình triển tuyến (phương thức triển tuyến).

Để khắc phục chênh lệch cao độ lớn cần triển tuyến vu hồi, căn cứchiều dài tuyến cần triển khai, kết hợp điều kiện địa hình, địa chất, sử dụngcác loại hình kết hợp đường thẳng với đường cong như tuyến bao, đưatuyến lượn theo sông nhánh hoặc khe suối, tuyến bóng đèn, tuyến xoắn ốc,

và tuyến hình chữ chi

Trong thực tế khảo sát tuyết thiết kế ta phân chia hai loại triển tuyếnđơn giản và triển tuyến phức tạp.

a Triển tuyến đơn giản – tuyến bao.

Khi vạch tuyến dọc theo sông, gặp trường hợp độ dốc thiên nhiên củalưu vực chính lớn hơn độ dốc vạch tuyến, còn phía bên tương đối rộng rãi,thông thường phải dùng hình thức tuyến bao để triển tuyến Đường bao đơngiản là cách triển tuyến đặt thêm vài, ba đường cong với góc quay thường

lớn lắm để giảm bớt khối lượng đào đắp hoặc tranh thủ độ cao khi vạchtuyến khó khăn

Hình 5-18 Tuyến đường bao

b Loại hình triển tuyến phức tạp.

- Đưa tuyến lượn theo sông nhánh hoặc khe suối

Trong trường hợp này tuyến đi từ men sông chính vào men sông

phải đắp cao,làm cầu cạn v.v

- Lượn theo hình bóng đèn: Trong lưu vực chật hẹp, dùng tuyến bao

để triển tuyến thường thường phải làm hầm hoặc đường đào sâu dẫn tớikhối lượng công trình lớn Để thích hợp với địa hình thung lũng chật hẹp cóthể sử dụng tuyến hình bóng đèn, thương thường gồm 3 hoặc trên 3 đườngcong hợp thành (Nếu 3 đường cong thì đường cong giữa có góc quay lớn

rằng triển tuyến hình bóng đèn (phương án đường nét liền) so với triển tuyếnhình bao (phương án đường nét đứt) có thể tiết kiệm được hai hầm và mộtphần công trình đất đá

dần dần xuống dốc

Hình 5-19 Tuyến bóng đènTuỳ theo địa hình mà có thể lượn một hay hai ba lần Giữa các đoạnlượn nên cố gắng đặt những đoạn thẳng Kiểu lượn này đi kèm theo cáccông trình nhân tạo đắp cao, đào sâu hay cầu cạn.

- Tuyến xoắn ốc: ở nơi địa hình đặc biệt khó khăn có thể triển tuyến

đường xoắn ốc Khi ở một điểm nào đó trên bình đồ tuyến lại cắt ngay bảnthân mình nhưng ở mức cao hơn hoặc thấp hơn Nói cách khác chỗ giaonhau của tuyến trên và tuyến dưới có thể sử dụng cầu cao hoặc đường hầm

Loại này triển tuyến không có hình mẫu nào, mà phải căn cứ tình hìnhthực tế về sự biến đổi của địa hình mà tuỳ cơ ứng biến, kết hợp các hìnhthức triển tuyến với nhau

Hình 5-20 Đường cong xoắn ốc

- Theo hình chữ chi Khi dùng đường tròn với góc quay quá lớnkhông lợi thì có thể dùng kiểu chữ chi

Từ điểm A tuyến đi lên dốc đến điểm B, C nếu dùng đường tròn thì cóthể phải đào rất nhiều, đi theo kiểu chữ chi đầu máy có lúc phải theo hướngngược chiều, vận tốc giảm, ảnh hưởng tới khả năng thông qua Cho nên chỉdùng cách này để đặt ở đoạn tạm thời Nhưng cách này đơn giản để làmkhỏi phải đào đắp nhiều không phải dùng đến hầm hoặc cầu cạn Tất cảnhững phương pháp triển tuyến nêu trên có thể áp dụng trong từng trườnghợp cụ thể và có thể rất linh hoạt để sao cho có lợi nhất Khi tăng chiều dàituyến thì hàng hoá sẽ tăng thêm chiều dài đường vận hành, chi phí chuyênchở tăng lên Ngoài ra trong trường hợp phát triển phức tạp bán kímh đườngcong thường rất nhỏ do đó thi công và bảo quản gặp khó khăn Cho nên khithiết kế, song song với phương án triển tuyến kiểu phức tạp phải đề raphương án cho tuyến đi thẳng bằng cách đào sâu,đắp cao, hầm, cầu cạn,tăng cường sức kéo v.v Nhất là khi có đầu máy hiện đại, kiến trúc tầngtrên khoẻ thì càng cần thiết rút ngắn chiều dài tuyến

5.4 các nguyên tắc định tuyến ở các điều kiện tự nhiên khác nhau 5.4.1 Vạch tuyến men sông.

Tuyến có hướng tổng quát theo sông gọi là tuyến men sông Trongmạng lưới đường loại tuyến này chiếm tỷ trọng lớn

Lưu vực sông thường được các nhà thiết kế lưu ý cả những khi chỉ cóthể lợi dụng được từng phần của lưu vực bởi vì lưu vực sông có nhiều thuậnlợi cho công tác khảo sát thiết kế và thi công Tuyến men theo sông có các

ưu thế chính là:

- Độ dốc dọc là dốc một chiều, có thể tránh xuất hiện dốc ngượcchiều, hơn nữa có thể triển tuyến bên chi lưu.

- Đa số thành thị nằm ven lưu vực sông, thuận tiện cho việc bố trí ga

và phục vụ địa phương

- Đa số lưu vực sông đều có vùng đất bậc thang, rộng rãi, đường sắt

đi qua các vùng đó càng phục vụ tốt cho địa phương, vừa nâng cao hiệu quảphục vụ xã hội của đường sắt, đồng thời thuận tiện cho đời sống vật chấtvăn hoá của cán bộ công nhân viên đường sắt

Ngoài ra, xét về mặt kinh tế thì các vùng ven sông dân cư đông đúc,điều này có ảnh hưởng tới việc thi công và khai thác tuyến sau này

Vạch tuyến dọc lưu vực sông cần chú trọng làm tốt 3 vấn đề sau:

5.4.1.1 Chọn lưu vực sông.

Khi chọn tuyến ở diện tích lớn, để chọn được hướng tuyến hợp lý cầnnghiên cứu tỷ mỷ sự phân bố hệ thống sông suối, ưu tiên xét đến các lưuvực sông hai bên thung lũng vượt núi gần với hướng ngắn nhất của tuyến,tận lượng sử dụng lưu vực sông về cơ bản thống nhất hướng tuyến

Khi chọn lưu vực sông cần chú ý chọn nơi có 2 bờ sông rộng rãi, điềukiện địa chất tương đối tốt, dốc dọc và dốc bờ sông tương đối đều đặn

Độ dốc dọc của lưu vực có ảnh hưởng rất lớn đến chọn độ dốc tối đa

độ dốc dọc của các đoạn trên dòng sông thay đổi rất lớn Nói chung, đoạnthượng nguồn dốc hơn đoạn hạ lưu vì vậy, đoạn sông đều đặn, độ dốc hạn

vực, còn đối với đoạn sông tương đối dốc thì sử dụng biện pháp triển tuyếnhoặc dốc gia cường

5.4.1.2 Chọn bờ sông.

Hai bờ sông thường khác nhau, cần kết hợp tình hình địa hình, địachất, thuỷ văn, đồng ruộng, thành thị để chọn tuyến đi phía bờ thuận lợi.Nhưng bờ sông có lợi không phải luôn luôn chỉ là một bờ, mà cần chú ý chọn

vị trí có lợi để chuyển tuyến sang bờ bên kia Thí dụ đường sắt Côn Minh –Thành Đô, trên đoạn đường dài 118 km từ Hồng Giang đến Quảng Thôngdọc theo sông Long Xuyên, để thay nhau lợi dụng điều kiện địa hình, địachất tương đối tốt của tả ngạn và hữu ngạn đã xây dựng 49 cầu vượt sôngLong Xuyên Khi vạch tuyến dọc thung lũng sông ở miền núi, gặp trường

ho c hai l n v ần vượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên ượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên t sông Thí d nh trong hình sau tuy n i d c bên ụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên ư ếu) đi dọc bên ọc bên

h u ng n ph i l m h m ho c l m c u v ữu ngạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ảng 5-1 (thiếu) àm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ần vượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên àm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ần vượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên ượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên t sông sang t ng n s ảng 5-1 (thiếu) ạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ẽ hình th nh 2 ph àm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ương án một ng án, c n k t h p các i u ki n khác, ti n h nh ần vượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên ếu) ợt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên đi dọc bên ều kiện khác, tiến hành ện khác, tiến hành ếu) àm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ

so sánh ch n l a ọc bên ựa

nghiêng tầng địa chất đối với tuyếnCác nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến việc chọn bờ sông:

- Điều kiện địa chất

Điều kiện địa chất hai bên bờ sông thường là nhân tố quyết định việcchọn bờ sông Tuyến bên sông nếu gặp phải địa chất không tốt, cần thôngqua so sánh việc vòng tránh, vượt sông hay chỉnh trị để xác định bờ tuyếnnên đi

Trong lưu vực sông ở miền núi, nếu núi có cấu tạo nghiêng một phía

d c ngang m t t t ng n t ng i tho i, nh ng t ng nham

đi dọc bênột ốc ngang mặt đất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham đi dọc bênất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham ảng 5-1 (thiếu) ạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ương án một đi dọc bênốc ngang mặt đất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham ảng 5-1 (thiếu) ư ần vượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên

th ch nghiêng phía b sông, d phát sinh tr ạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ờ sông, dễ phát sinh trượt, không tốt bằng đưa ễ phát sinh trượt, không tốt bằng đưa ượt sông Thí dụ như trong hình sau tuyến đi dọc bên t, không t t b ng ốc ngang mặt đất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham ằng đưa đi dọc bênư a tuy n sang h u ng n có d c ngang l n h n nh ng ếu) ữu ngạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ạn phải làm hầm hoặc làm cầu vượt sông sang tả ngạn sẽ ốc ngang mặt đất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham ớn hơn nhưng đất núi ổn định ơng án một ư đi dọc bênất tả ngạn tương đối thoải, nhưng tầng nham t núi n ổn định đi dọc bênịnh nh

- Điều kiện địa hình

Khi địa chất 2 bên bờ sông tương đối tốt hoặc không khác biệt nhaunhiều, thì tuyến nên chọn ở dải có địa hình bằng phẳng, ít nhánh sông, bờsông không bị sói lở, như hình 5-25 Khi cần phải triển tuyến nên chọn nhánhtương đối rộng rãi Nói chung điều kiện địa hình 2 bên bờ sông dễ nhận biếtđược, nhưng điều kiện địa chất lại khó nhận biết, nếu coi nhẹ điều kiện địachất, sẽ gây hiệu quả khó lường

- Điều kiện ruộng đất và phân bố thành thị

Tuyến thông thường được chọn phía bờ sông có khu dân cư đôngđúc, xí nghiệp hầm mỏ nhiều, kinh tế tương đối phát triển, để đường sắtthuận tiện phục vụ địa phương, nhưng cũng có thể cần vòng tránh để khỏiphải di dời nhiều nhà cửa và ảnh hưởng đến sự phát triển của thành phố,cần căn cứ tình hình cụ thể, tranh thủ ý kiến của địa phương, lựa chọn thậntrọng Khi tuyến song song với hệ thống thuỷ lợi tưới tiêu, nếu địa hình, địachất 2 bờ như nhau thì mỗi công trình đi một bên bờ tránh can thiệp lẫnnhau Trường hợp cần phải đi cùng một bên bờ thì đường sắt tốt nhất lànằm phía trên công trình tưới tiêu Nếu đường sắt và đường bộ ảnh hưởnglẫn nhau thì có thể cải tuyến đường bộ hoặc đi sang hai phía bờ sông

vụn rời tương đối dày, tầng đá gốc vỡ vụn, dốc núi ở trạng thái cân bằng tớihạn, một số vị trí đất mặt sụt lở, bị sói mòn, uy hiếp an toàn thi công và vậndoanh, cuối cùng quyết định dịch tuyến ra ngoài, xây dựng cầu xuôi sôngcho tuyến thông qua, như hình 5-24

- Khi lưu vực sông rất cong có thể căn cứ tình hình thực tế của mỏmnúi, vịnh sông mà sử dụng phương án vòng theo sông hoặc phương án đithẳng.

Khi tuyến gặp mỏm núi có 2 phương án định tuyến: đi vòng theomỏm núi, tuyến tương đối dài ở đoạn dốc khó khăn có thể tranh thủ cao độnhưng dễ gặp nguy hại do địa chất không tốt và dòng sông xói lở, điều kiện

an toàn của tuyến kém, phương án đi thẳng dùng hầm, tuyến ngắn thẳng,điều kiện an toàn tốt có lợi cho vận doanh, nhưng đầu tư công trình lớn, cầnphải so sánh 2 phương án trên để quyết định, như hình 5-25

Hình 5-25 Đường vòng và cắt cong để

thẳng

Hình 5-26 Phương án xác địnhtuyến đoạn vịnh sông+ Khi tuyến gặp vịnh sông có 3 phương án: Phương án 1 - vòng theosông, xây cầu vượt sông, và di dời dòng sông như hình 3-25 Phương ánvòng theo sông, tuyến khai triển dài, độ dốc bên bờ thường dốc, dòng nướcxói lở nghiêm trọng, công trình phòng hộ nền đường lớn, điều kiện an toàntuyến kém Phương án 2 - phương án bắc cầu vượt sông, tương đối thẳng,tuyến ngắn, điều kiện an toàn tốt, nhưng khối lượng công trình 2 cầu tươngđối lớn Phương án 3 - Phương án di dời dòng sông cũng có thể làm tuyếnngắn, nhưng việc di dời dòng sông chỉ có lợi khi điều kiện địa hình tốt, có thểkhống chế được hướng dòng chảy khi lũ lụt và khối lượng đất đá công trìnhkhông quá lớn Việc chọn phương án nào, được xác định sau khi có so sánhkinh tế, kỹ thuật

Có 3 loại lưu vực:

- Lưu vực sông ở vùng đồng bằng và đồi thoải, sông ở đây rộng, ítkhúc khuỷu Dốc mặt đất của các lưu vực này rất nhỏ