Thiết kế cơ sở tuyến đường E-F

Thiết kế cơ sở tuyến đường E-F

Phần 1 Thiết kế cơ sở tuyến đường e - f

Chương 1 giới thiệu chung

Tuyến đường được thiết kế đi qua hai điểm E- F thuộc tỉnh Hoà Bình

Đây là khu vực đồi núi cao, sông núi kết hợp hài hoà tạo thành một khung cảnh đẹp Hai bên khu vực tuyến đi qua có các dãy núi nhấp nhô, kẹp giữa các dãy núi đó là các sông suối và các dải đất tương đối bằng phẳng

Vì vậy, khi thiết kế tuyến đường cần chú ý thể hiện đều đặn, hài hòa với khung cảnh thiên nhiên, làm cho phong cảnh ở đây phong phú hơn, mỹ quan hơn

Các căn cứ pháp lý để thiết kế tuyến đường E – F:

+Theo quy hoạch tổng thể phát triển mạng lưới giao thông của vùng

đã được Nhà Nước phê duyệt Cần phải xây dựng tuyến đường đi qua hai

điểm E - F để phục vụ các nhu cầu của xã hội và chủ trương của Nhà Nước nhằm phát triển kinh tế của vùng

+ Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 - 98

+ Theo Quy Trình Thiết Kế áo Đường Mềm 22 TCN 211 - 93

+ Theo Quy Trình Khảo Sát 22 TCN 263 - 2000

+ Theo Quy Trình tính toán thủy văn dòng chảy lũ 22 TCN 220 – 95 + Theo thiết kế cống và cầu nhỏ trên đường ô tô

+ Quy trình khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259 – 2000

+ Điều lệ báo hiệu đường bộ 22 TCN 237 – 01 của bộ GTVT

Xuất phát từ các yêu cầu đi lại, trao đổi hàng hóa, giao lưu văn hóa phục vụ cho sự phát triển kinh tế, xã hội của vùng

1.1 đặc điểm kinh tế x∙ hội khu vực tuyến đI qua

1.1.1 Dân cư

Theo kết quả điều tra ngày 1/4/1999, tỉnh Hoà Bình có 756.713 người Trong đó lao động xã hội toàn tỉnh là 452.000 người, chiếm 58,68% dân số Trên địa bàn tỉnh có 30 dân tộc, đông nhất là dân tộc Mường có 497.197 người chiếm 63,3% Dân tộc kinh có 209.852 người chiếm 27,73% Dân tộc Thái có 29.428 người chiếm 3,9% Dân tộc Dao có 13.128 người chiếm 1,7% Dân tộc Tày có 20.537 người chiếm 2,7% Dân tộc Mông có 3.962 người chiếm 0,52% Các dân tộc khác chiếm 1,18%

1.1.2 Văn hoá xã hội

Dân sinh: Tuyến E - F đi qua vùng có mật độ dân cư thưa thớt, cư

dân phân bố không đều, đại đa số cư dân các dân tộc ít người sống tập trung thành các xóm nhỏ Đời sống của nhân dân còn gặp rất nhiều khó khăn, có mật độ dân cư không cao nhưng bị hạn chế bởi địa hình chia cắt nhiều Do

có nhiều dân tộc cùng chung sống nên đây cũng là vùng có sắc thái văn hoá

đa dạng, đậm đà bản sắc dân tộc

Chính trị: Nhân dân trong vùng với bản tính cần cù, chất phác nhưng

có tinh thần cách mạng cao, anh dũng, kiên cường Ngày nay dưới sự lãnh

đạo sáng suốt của Đảng, trong xu thế CNH - HĐH đất nước Hoà Bình đang từng bước tiếp cận và đi lên

Trình độ dân trí: Tính đến hết năm 2002, đã phổ cập giáo dục tiểu

học cho 10/10 huyện, thị với tổng số 214/214 xã phường, thị trấn trong tỉnh

Tỷ lệ người biết đọc, biết viết chiếm 98% Số học sinh phổ thông năm học

2000 ặ 2001 là 193.461 em Số giáo viên phổ thông trực tiếp lên lớp là 10.073 người, số giáo viên mẫu giáo là 2.578 người

Toàn ngành Y có 2.112 người, bao gồm: 261 bác sỹ, 1.021 y sỹ, 684

y tá kỹ thuật viên và 146 nữ hộ sinh Bình quân y, bác sỹ trên 1 vạn dân là 3,4 người Trong ngành dược có 320 người Trong đó dược sỹ cao cấp có 37 người, dược sỹ trung cấp có 55 người, dược tá có 185 người, kỹ thuật viên

có 43 người

1.2 Giới thiệu mạng lưới giaO thông khu vực

Toàn tỉnh hiện có 3.699,6 km giao thông Trong đó: Đường do trung

ương quản lý dài 299 km chiếm 8,1%, đường do tỉnh quản lý dài 325,6 km chiếm 8,8%, đường do huyện quả lý dài 660 km chiếm 17,84%, đường do xã quản lý dài 2374 km chiếm 64,16%, đường đô thị dài 41 km chiếm 1,1%

Chất lượng đường bộ: Đường cấp phối, đường đá dăm là 1.478,2 km chiếm 39,96%, đường nhựa chỉ có 352,9 km chiếm 9,54% còn lại là đường

đất Đã có trên 90% số xã đã có đường ôtô đến xã, hiện còn 6 xã chưa có

đường ôtô đến trung tâm

Các giao thông quan trọng trên địa bàn tỉnh như quốc lộ 6 đi qua các huyện Kỳ Sơn, Lương Sơn, Kỳ Sơn, thị xã Hoà bình, huyện Tân Lạc, Mai Châu Quốc 15A đi qua huyện mai châu nối quốc lộ 6 với các huyện vùng cao tỉnh Thanh Hoá Quốc lộ 12B đi các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ và tỉnh Ninh Bình, nối quốc lộ 6 với quốc lộ 1 Quốc lộ 21 đi từ thị trấn Xuân Mai tỉnh Hà Tây qua các huyện kim Bôi, Lương Sơn, Lạc Thuỷ nối quốc lộ 12B tại huyện Nho Quan tỉnh Ninh Bình

Bên cạnh đó, hệ thống sông ngòi trên địa bàn tỉnh được phân bố tương đối đồng đều với các sông lớn là sông Đà, sông Bôi, sông Bưởi, sông Lạng, sông Bùi

1.3 giới thiệu về điều kiện tự nhiên

1.3.1 Vị trí địa lý, địa hình

1.3.1.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Hoà Bình là tỉnh miền núi, nằm ở toạ độ địa lý 200 19' - 210 08'

vĩ độ Bắc, 104048' - 105040' kinh độ đông, cách thủ đô Hà Nội 73 km Phía Bắc giáp tỉnh Phú Thọ, Phía Nam giáp tỉnh Hà Nam, Ninh Bình, Phía Đông giáp tỉnh Hà Tây, Phía Tây giáp tỉnh Sơn La, Thanh Hoá

Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 4.662,5 km2, chiếm 1,41% tổng diện tích tự nhiên cả nước

1.3.1.2 Địa hình

Địa hình tỉnh Hoà Bình là núi cao, chia cắt phức tạp, không có các cánh đồng rộng (như các tỉnh Lai Châu, Sơn La), độ dốc lớn theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, chia thành 2 vùng rõ rệt Vùng cao (phía Tây Bắc) có

độ cao trung bình từ 600 – 700m, độ dốc trung bình 30 – 350, có nơi độ dốc trên 400 Địa hình hiểm trở, đi lại khó khăn Diện tích toàn vùng là 2.127,4 km2, chiếm 46% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Vùng trung du (phía Đông Nam) có độ cao trung bình từ 100 ặ 200m, độ dốc trung bình từ 20 ặ 250,

địa hình là các dải núi thấp, ít bị chia cắt, diện tích toàn vùng là 2535,1km2 chiếm 54% diện tích tự nhiên toàn tỉnh

Bảng 1.1 Nhiệt độ, độ ẩm trung bỡnh của cỏc thỏng trong năm

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi nước cỏc thỏng trung bỡnh trong năm

Lượng bốc hơi 60 70 90 110 120 140 145 120 110 100 75 65

1.3.3 Địa chất, thuỷ văn

Vùng tuyến đi qua thuộc kỷ trầm tích đệ tam Địa hình cho phép xây dựng nền đường ổn định, trong vùng không có castơ, sụt lở Mực nước ngầm sâu đáng kể so với mặt đất Mực nước dâng của sông không lớn lắm, không gây ngập úng cho các vùng xung quanh

Hoà Bình có mạng lưới sông suối phân bổ tương đối dày và đều khắp

ở các huyện Sông Đà là sông lớn nhất chảy qua tỉnh có lưu vực 15.000 km2 chảy qua các huyện Mai Châu, Đà Bắc, Tân Lạc, Kỳ Sơn và thị xã Hoà Bình với tổng chiều dài là 151km Hồ sông Đà có dung tích 9,5 tỷ m3 nước Sông Bưởi bắt nguồn từ xã Phú Cường, huyện Tân Lạc, dài 55km Sông Bôi bắt nguồn từ xã Thượng Tiến, huyện Kim Bôi dài 125km Sông Bùi bắt nguồn từ xó Lâm Sơn huyện Lương Sơn dài 32km Sông Lãng bắt nguồn từ xã Bảo Hiệu huyện Yên Thuỷ dài 30km

1.3.4 Điều kiện cung ứng vật liệu (địa phương)

Hoà bình là một tỉnh miền núi nên vật liệu địa phương ở đây rất phong phú Gần tuyến đi qua có các mỏ vật liệu tự nhiên, có thể khai thác

đưa vào thi công, tận dụng vật liệu tại chỗ

Qua thăm dò khảo sát sơ bộ tại khu vực, có các mỏ đá-sỏi có trữ lượng tương đối lớn, chất lượng đảm bảo dễ khai thác để sản xuất đá dăm

Ngoài ra còn có mỏ cát, cấp phối đồi có thể khai thác được, cự ly vận chuyển đến công trình ngắn, dễ khai thác cho nên vấn đề vật liệu xây dựng tuyến rất thuận lợi

Đá thường là đá vôi phân bố chủ yếu ở cuối tuyến, trữ lượng tương

đối lớn, cường độ đạt từ 800 - 1200 kG/cm2, ít bị phong hoá do đó có thể tổ chức khai thác sử dụng để xây dựng tuyến đường

Đoạn tuyến đi qua khu vực vật liệu xây dựng khá phong phú về trữ lượng, đảm bảo về chất lượng và thuận tiện cho việc khai thác vận chuyển phục vụ công trình

Đất đồi có cường độ tốt phục vụ cho việc làm nền đường,đất được khai thác tại chỗ rất thuận tiện cho vận chuyển và thi công

1.3.5 Điều kiện môi trường

Khi đặt tuyến đi qua, tránh phá nát các cảnh quan thiên nhiên Bố trí các cây xanh dọc tuyến, giảm tối đa lượng bụi và tiếng ồn đối với môi trường xung quanh

1.4 Đánh giá ý nghĩa kinh tế của tuyến đường đi qua hai điểm E -F

Tuyến đường E- F đi qua hai trung tâm E và F của vùng

E là trung tâm kinh tế, chính trị của vùng Đây là một trong những vùng có tiềm năng về du lịch đã và đang được nhà nước đầu tư phát triển

F là khu công nghiệp khai khoáng quan trọng đang được xây dựng Cung cấp các sản phẩm công nghiệp cho các ngành có nhu cầu về sản phẩm công nghiệp trong cả nước

Theo số liệu về dự báo và điều tra kinh tế, giao thông, lưu lượng xe trên tuyến E – F xét vào năm tương lai là 1500 xe/ngđ, với thành phần dòng xe như sau:

1.5 Sự cần thiết phải đầu tư

Ngoài những ý nghĩa nêu trên, tuyến đường E - F khi xây dựng còn giúp cho việc đi lại của nhân dân trong vùng, dễ dàng góp phần giao lưu văn hóa giữa các miền, thúc đẩy sự phát triển kinh tế, phù hợp với nguyện vọng của nhân dân cũng như các cấp chính quyền địa phương, phù hợp với chính sách đầu tư phát triển của Nhà nước trong đó ưu tiên hàng đầu là phát triển giao thông

Qua những ưu việt trên của tuyến đường E - F, nhận thấy việc đầu tư xây dựng tuyến đường E - F là rất cần thiết

Chương 2 Xác định cấp hạng kỹ thuật vμ Các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

2.1 Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường

Theo chức năng: Tuyến đường E - F là một đoạn nằm trong hệ thống

đường trục chính của toàn tỉnh nối các tâm văn hoá lớn của tỉnh là các thị xã và thị trấn, theo Bảng 3 [4] kiến nghị chọn cấp Quản lý là cấp IV

Theo địa hình: Địa hình vùng đồi núi (độ dốc ngang phổ biến

10%-25%), kiến nghị chọn cấp kỹ thuật là cấp 60 (Bảng 5[4])

Ntbnăm=Σai Ni (xcqđ/ngày);

Trong đó:

tương lai (xcqđ/nđ);

- Ni : Lưu lượng loại xe thứ i trong năm tương lai (xcqđ/nđ);

- ai : Hệ số quy đổi các loại xe ra xe con (xác định theo điều 3.3.2 TCVN 4054-2005);

Tuyến đường E - F có lưu lượng xe tính toán Ntt = 2775 (xcqđ/ng.đêm), là đường nối trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư, do đó căn cứ dựa vào tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-98, tình hình phát triển mạng lưới giao thông của khu vực, ta chọn cấp quản lý của đường thiết kế là cấp IV, cấp kỹ thuật là cấp 60, vận tốc thiết kế

là 60 km/h

Kết luận:

Căn cứ vào các yếu tố trên ta lựa chọn cấp đường là:

Cấp Quản lý: Cấp IV;

Cấp kỹ thuật: Cấp 60;

Vận tốc thiết kế: 60 (km/h)

2.2 Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

2.2.1 Xác định đặc trưng mặt cắt ngang

2.2.1.1 Khả năng thông xe thực tế của một làn xe

Khả năng thông xe của đường là số phương tiện giao thông lớn nhất

có thể chạy qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian khi xe chạy liên tục và cách nhau một khoảng cách an toàn tối thiểu

Khả năng thông xe trên một đoạn đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Số làn xe, chiều rộng của mỗi làn xe, thành phần và các loại lưu thông trên đường, vận tốc xe, tính chất của đường, các chướng ngại vật

60 6 ,

3V = = (m);

Sh : Chiều dài đoạn hãm xe:

)i.(

254

V.kS

2 h

±ϕ

60 4 , 1

60 1000

+ +

+ = 765,79 = 766 (xe/h);

Năng lực thông xe thực tế là khả năng thông xe thực tế của đường có xét đến các điều kiện chạy xe trên đường như độ dốc dọc, không gian xung quanh, sự phân làn và tốc độ xe bị giảm tại nút giao thông cùng các yếu tố bất lợi khác

*/ Chiều rộng 1 làn xe, mặt đường, nền đường:

Sơ đồ tính toán

Hình 2.2 Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc xe chạy

Chiều rộng mặt đường phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của một làn xe, khoảng cách giữa hai xe chạy ngược chiều

a

y = 0,5 + 0,005V (m) đối với xe chạy ngược chiều.;

Với vận tốc xe chạy tính toán V = 60 (Km/h) ;

Trường hợp 2 xe tải đi ngược chiều thì bề rộng xe chạy có kích thước

lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tương lai

Bề mặt nền đường

Phần xe chạy 2.5 m

Bảng-2.4 Các yếu tố Kích thước (m)

Lề đường là phần không thể thiếu được với bất kì tuyến đường nào vì

nó rất cần thiết cho những công việc sau:

Làm chỗ dừng xe khi cần thiết, làm nơi tập kết vật liệu khi nâng cấp cải

tạo, làm làn phụ leo dốc tại những chỗ có độ dốc lớn, đảm bảo cường độ cho

phần xe chạy, làm chỗ cho xe thô sơ và người đi bộ khi không có đường riêng

Theo quy trình ta chọn bề rộng lề mỗi bên là 2,5m có phần gia cố là 2m

* Độ dốc ngang lề, mặt đường

Mặt đường được bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nước Tuy

nhiên, độ dốc ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy được êm thuận Độ dốc

ngang mặt đường và lề đường lấy theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 4054-98:

+ Độ dốc ngang mặt đường: 2,0 %

+ Độ dốc ngang lề đường : 6,0 %

2.2.2 Xác định tầm nhìn xe chạy

2.2.2.1 Chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định

Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trước chướng ngại vật cố định

Sơ đồ tính toán

Hình 2.4 Chướng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe

đang chạy như : đá đổ, hố sụt, Xe đang chạy với vận tốc V, có thể dừng lại an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 bao gồm một

đoạn phản ứng tâm lí L1, một đoạn hãm xe Sh và một đoạn dự trữ L0

S1 = Lpư + Sh + L0 Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( Km/h ) ta có :

S1 =

6 , 3

V

+

) ( 254

V

(m);

Sh : Chiều dài hãm xe Sh =

) ( 254

254

60 2 , 1 6

, 3

S1 =75m ⇒ Chọn tầm nhìn một chiều S1 =75 m

2.2.2.2 Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều (tính theo sơ đồ 2)

Sơ đồ tính toán

Hình 2.5 Chiều dài tầm nhìn trong trường hợp này gồm 2 đoạn phản ứng tâm lí

Lpư , 2 đoạn hãm phanh Sh và 1 đoạn an toàn L0

kV8

,1

V

+

ưϕ

ϕ

=

) 06 , 0 5 , 0 ( 127

5 , 0 60 2 , 1 8

, 1

60

2 2

Xét theo sơ đồ 3, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách an toàn Sh1 - Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có

xe, xe 1 lợi dụng làn trái để vượt xe Ta xét trường hợp nguy hiểm nhất là

xe 3 cũng chạy với vận tốc nhanh như xe 1 Vậy ta có :

2 1

3 1 1

2 1 1

) (

127 6 , 3 254

6 ,

V V

V k V

+

ư +

60 6

, 3

60 254

60 2 , 1 6 ,

3

+

ư +

đoạn thẳng và các đoạn cong xen kẽ do đó trên tuyến có các chướng ngại vật như: đồi, núi, nhà cửa, biển quảng cáo

Chính tại vị trí này tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế Do đó, để

đảm bảo cho người lái xe chạy với tốc độ thiết kế ⇒ phải tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn của người lái xe cao 1,2m so với mặt đường

S 0

Z

Z 0

Gọi Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn

Nếu Z ≤ Z0 thì tầm nhìn được đảm bảo

Z > Z0 thì tầm nhìn bị che khuất

Công thức: Z =

R8

1502 = 22,5 (m) Vậy để đảm bảo tầm nhìn của người lái xe khi vào đường cong là: Z

= 22,5m

2.2.3 Xác định độ dốc dọc tối đa của đường idmax

idmax được xác định theo hai điều kiện:

+ Điều kiện sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đường

+ Điều kiện sức kéo phải nhỏ hơn sức bám của lốp

2.2.3.1 Điều kiện sức kéo lớn hơn tổng sức bám của đường

Với f0 : Hệ số sức cản lăn khi xe chạy, với mặt đường BTN lấy f0 = 0,02;

V : Vận tốc xe chạy lấy bằng vận tốc thiết kế Vtk = 60 (Km/h);

⇒ f = 0,02[1 + 0,01(60 - 50)] = 0,022

Kết quả tính idmax cho phép của từng loại xe cho ở bảng dưới đây:

Độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện về sức kéo

Bảng- 2.5 Loại xe

Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng Vonga GAZ - 51 Maz200

2.2.3.2 Tính theo điều kiện sức kéo phải nhỏ hơn sức bám của lốp

(Đảm bảo xe có thể chạy lên dốc mà bánh xe không bị trượt hay

1

ϕ ⇒ imaxb =D Bam ư f V

Trong đó:

1

ϕ : Hệ số bám dọc giữa lốp xe và mặt đường Xét trường hợp bất lợi

cho xe chạy tức là chọn trạng thái mặt đường ẩm bẩn: ϕ1=0,2;

+ Xe bus: K = 0,25 ữ 0,50 (Tương ứng F = 4 ữ 6,5 (m2);

+ Xe tải: K = 0,5 ữ 0,7 (Tương ứng F = 3,0 ữ 6 (m2);

Bảng thông số chỉ tiêu kỹ thuật của các loại xe

Bảng- 2.6 STT Các chỉ tiêu ĐV Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng

2 Trọng lượng lúc có hàng (kg) Kg 1280 5350 13625 Trọng lượng lúc không hàng (kg) Kg 640 1600 3565 Trọng lượng trục sau (trục chủ

(Badsốc) đến trục sau của xe Lxe mm 3337 - 5487

Diện tích cản gió của các loại xe F = 0,8 B.m Dựa vào biểu đồ nhân

tố động lực (hình (2-5a) và (2-5b) - Thiết kế đường ô tô 1) ta tiến hành tính toán Kết quả tính toán được cho trong bảng sau:

Bảng kết quả tính toán i b max

Bảng- 2.7 Loại xe ĐV Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng

Loại xe ĐV Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng

Theo điều kiện sức bám hoàn toàn đảm bảo và trị số độ dốc dọc lớn

nhất đảm bảo được cho các xe chạy được là trị số i dmax tính từ điều kiện đủ sức kéo

Theo TCVN 4054 - 98, với đường cấp 60Km/h, tốc độ thiết kế

V = 60 km/h thì idmax =7%

Dựa vào kết quả tính toán và quy phạm thì có sai khác nhau, song ta chọn idmax =7% như trong quy phạm để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Với độ dốc dọc lớn nhất là 7% lớn hơn độ dốc tính toán theo điều kiện kéo (leo dốc) của xe tải nên ta phải kiểm tra lại vận tốc của xe tải

xe tải

2.2.4 Xác định bán kính tối thiểu đường cong nằm

Khi xe chạy trong đường cong, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi, phải chịu lực ly tâm, bị cản trở tầm nhìn do đó phải thiết kế đường cong sao cho hợp lý

2.2.4.1 Khi có bố trí siêu cao

Một tuyến đường ôtô thông thường gồm có nhiều đoạn gãy khúc Để triệt tiêu các đoạn gãy khúc người ta thường bố trí nối nó bằng một đường cong tròn Khi xe chạy trên đường cong tròn sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm, lực này sẽ đẩy xe ra ngoài làm xe chạy mất ổn định Trong khi chọn tuyến nếu có điều kiện người kỹ sư luôn vận dụng các bán kính

đường cong lớn để xe chạy dễ dàng Nhưng khi chọn tuyến phải bám sát

địa hình để có khối lượng đào đắp ít nhất Khi khó khăn phải dùng bán kính tối thiểu Rscmin

Rscmin =

) (

isc: Là độ dốc siêu cao của đường cong, theo quy trình quy phạm thì

độ dốc tối đa của siêu cao là 7%;

V: Là vận tốc thiết kế xe chạy trong đường cong;

Vậy: Rscmin

) 07 , 0 15 , 0 (

127

) 60

127

) 60 ( )

(siêu cao thông thường isc= 4%)

2.2.4.2 Bán kính đường cong khi không làm siêu cao

Khi có điều kiện làm bán kính lớn và không cần phải bố trí siêu cao,

tuỳ theo vật liệu cấu tạo mặt đường Hệ số lực ngang do muốn cải thiện

điều kiện xe μ = 0,08

) (

127

2 min

n khongsc

i

V R

127

) 60

Độ dốc siêu cao lớn nhất là 7% và nhỏ nhất tuỳ thuộc vào độ dốc mặt

đường nhưng không nhỏ hơn 2% Các giá trị về độ dốc siêu cao được ghi trong bảng sau ứng với Vtt = 60 Km/h

30 S

Trong đó:

1125 (m);

2.2.6 Xác định độ mở rộng phần xe chạy trên đường cong nằm

Hình 2.8 Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố định luôn luôn hướng tâm, còn bánh trước hợp với trục xe 1 góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng

Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2

Trong đó:

L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau (m);

V: Vận tốc tính toán xe chạy (km/h);

R: Bán kính tính cho trường hợp bất lợi nhất Rmin = 500 (m);

Tính cho trường hợp xe tải L = 12m:

= 1,16 (m);

Theo quy phạm Rmin = 100ữ150 (m) => E = 1,64 (m)

⇒ Chiều rộng mặt đường trong đường cong:

B = b + e = 7 + 1,64 = 8,64 (m)

Đoạn nối mở rộng làm trùng hoàn toàn với đoạn nối siêu cao và

đường cong chuyển tiếp Khi không có 2 yếu tố này đoạn nối mở rộng được cấu tạo:

- Có đủ chiều dài để mở rộng 1m trên chiều dài ít nhất là 10 (m)

- Trên suốt đoạn nối mở rộng, độ mở rộng được thực hiện theo luật bậc nhất

- Chiều dài đoạn nối mở rộng có thể lấy theo 1:10 (mở rộng 1m trên

10 m chiều dài)

Đoạn nối mở rộng có một phần nửa nằm trên đường cong và một phần nửa nằm trên đường thẳng

Hình 2.9AD: Đoạn nối mở rộng;

L : Đường cong chuyển tiếp (đoạn nối siêu cao);

e : Độ mở rộng

2.2.7 Xác định chiều dài tối thiểu đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao và đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong nằm

2.2.7.1 Chiều dài tối thiểu đường cong chuyển tiếp

Để bánh xe trước cuả ôtô chuyển hướng từ từ cho tới khi góc chuyển hướng cần thiết tương ứng với bán kính đường cong tròn, mặt khác để lực ly tâm tăng lên từ từ đỡ gây xóc ngang khi xe chạy vào đường cong tròn Vậy chiều dài đường cong chuyển tiếp là:

R I

V

L ct

47

S: Chiều dài đoạn chuyển tiếp tính từ điểm cần tính;

C: Là thông số đường cong chuyển tiếp;

S

C

=

ρ

θ / 2 ϕ

θ / 2 ư ϕO

2.2.7.2 Chiều dài đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từ trắc ngang thông thường hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nước sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ ip

*/ Quá trình thực hiện nâng siêu cao như sau:

xe chạy phía bụng để đạt độ dốc siêu cao

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054-98, chiều dài đoạn nối siêu cao được tính

theo công thức : LNSC=

n

sc i

i SC : Độ dốc siêu cao ( tính iscmax = 7% );

i n : Độ nâng siêu cao với Vtt = 60 Km/h => i n = 0,5%;

⇒ LNSC =

% 5 , 0

% 7 ).

16 , 1 7 ( + = 120,96 (m);

Để cấu tạo đơn giản, đường cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao nên bố trí trùng nhau do đó ta lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị đó

2.2.7.3 Chiều dài tối thiểu chêm giữa hai đường cong nằm

2 2

2

1 L L

m= + (m)

Với: L1, L2 là chiều dài của đường cong chuyển tiếp Trong trường hợp này có m = 70/2+70/2 = 70 (m) trong đó L1 = L2 = 70(m) là chiều dài

đoạn nối siêu cao của đường cong nằm có R = 150(m)

Tối thiểu ta có thể lấy m = 2V= 120(m)

2.2.8 Xác định trị số tối thiểu bán kính đường cong đứng

- Để liên kết các dốc dọc trên trắc dọc, người ta thường dùng các

đường cong đứng (lồi, lõm) để điều hoà sự đổi dốc, đảm bảo tầm nhìn, đảm bảo hạn chế lực xung kích, lực ly tâm theo chiều đứng

- Theo (TCVN 4054 – 98), với đường cấp 60

%12

=

Δi d i d i d thì phải bố trí đường cong đứng(Đường cong

đứng có thể dùng đường cong tròn hay đường parabol bậc hai)

2.2.8.1 Bán kính đường cong đứng lồi

Trị số tối thiểu của đường cong đứng lồi xác định theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy trên đường

- Đảm bảo tầm nhìn một chiều

) ( 75 , 2343 2

, 1 2

75 2

, 1 8

75 8

Trong đó:

S 1: là tầm nhìn một chiều(m);

S2: là tầm nhìn hai chiều(m);

D: là độ cao của tầm mắt người lái xe lấy d1= 1,2m;

Theo quy phạm chọn : RMinđlồi = 2500 (m)

2.2.8.2 Đường cong lõm

Trị số bán kính tối thiểu được xác định theo:

- Điều kiện đảm bảo lực ly tâm gây ra cho nhíp không bị quá tải :

=

=

=

5 , 6

60 5 , 6

2 2

2 1

2 1α

S h

S R

d +

Trong đó:

S1: là tầm nhìn l chiều (m);

hd: là cao độ đèn pha trên mặt đường a = 0,4(m);

α: là góc chắn của đèn pha, lấy α = 20

+

=

)) 2 / 2 sin(

* 75 75 , 0 (

2.2.9 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm TCVN 4054-98 Đồng thời căn cứ vào tình hình thực tế của tuyến đường, tính kỹ thuật và kinh tế Kiến nghị sử dụng các chỉ tiêu cơ bản của tuyến

được lập vào bảng sau:

TrÞ sè quy ph¹m

TrÞ sè chän thiÕt kÕ

4 B¸n kÝnh ®−êng cong n»m min m 119 125 125

10 B¸n kÝnh ®−êng cong låi min m 2347,7 2500 2500

11 B¸n kÝnh ®−êng cong lâm min m 553,8 1500 1500

chương 3 thiết kế bình đồ, trắc dọc, tính toán kết cấu mặt

định về mặt cơ học và tầm nhìn thuận lợi cho việc chạy xe mà còn đảm bảo

sự cân bằng sinh thái, góp phần đưa tuyến thành trở thành một yếu tố hài hoà trong không gian, tô đẹp thêm phần cảnh quan môi trường

Việc thiết kế tuyến được thực hiện trên bình đồ khu vực tỷ lệ 1:10.000, bắt đầu từ việc xây dựng các đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn bộ tuyến và cho từng đoạn tuyến cụ thể

3.1.1 Yêu cầu thiết kế

Khi thiết kế bình đồ cần đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Đáp ứng được yêu cầu về kinh tế, chính trị, văn hoá và quân sự

Đảm bảo điều kiện xe chạy an toàn, êm thuận và kinh tế

+ Giá thành xây dựng rẻ, thuận lợi cho công tác khai thác và sửa chữa sau này

+ Tuyến phải phù hợp với môi trường và cảnh quan chung của khu vực

Để đáp ứng được những yêu cầu trên khi vạch tuyến cần phải:

+ Nắm vững tình hình kinh tế, chính trị và điều kiện tự nhiên khu vực

mà tuyến đi qua để tìm giải pháp thích hợp cho việc thiết kế và xây dựng nhằm đảm bảo chất lượng con đường và giá thành xây dựng

+ Việc thiết kế tuyến phải đáp ứng được yêu cầu về phương pháp thi công tiên tiến, tận dụng nhân công và vật liệu địa phương

3.1.2 Các nguyên tắc vạch tuyến

Dựa vào các yếu tố kỹ thuật đã tính toán và các quy định của quy trình như: độ dốc dọc lớn nhất, bán kính đường cong bằng nhỏ nhất, chiều dài tầm nhìn tối thiểu để vạch tuyến

Tại những nơi mà tuyến chuyển hướng có các đường cong ngược chiều hay cùng chiều liền nhau thì phải đảm bảo khoảng cách giữa tiếp cuối

đường cong này và tiếp đầu đường cong kia để bố trí được đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng hoặc đường cong chuyển tiếp

Tại những nơi giao với dòng nước cấn bố trí những công trình thoát nước, đảm bảo nước chảy tự nhiên với mực nước thiết kế và đồng thời đảm bảo xe chạy được êm thuận, giá thành xây dựng rẻ và thuận lợi cho việc thi công Muốn vậy cần cố gắng đến mức tối đa để tuyến cắt vuông góc với dòng chảy, trường hợp không thể thì cắt xiên nhưng phải chọn nơi dòng chảy ổn định tuyệt đối tránh chỗ dòng chảy bị uốn cong

Để đảm bảo khối lượng đào đắp là ít nhất thì cố gắng vạch tuyến qua các điểm mà giữa chúng có độ dốc thiên nhiên gần với độ dốc cho phép

Để đảm bảo điều kiện xe chạy êm thuận nên bố trí các đường cong

có bán kính đủ lớn, đường thẳng không nên bố trí quá dài để tránh tâm lý chủ quan của lái xe nhằm đảm bảo an toàn giao thông

Nhằm đảm bảo an toàn giao thông khi qua các khu dân cư thì đối với các đường quốc lộ nên tránh các khu dân cư mà cần đi quanh các khu dân cư để giảm diện tích giải phóng mặt bằng

Phối hợp thiết kế giữa bình đồ trắc dọc và trắc ngang để tạo cho tuyến có cảnh quan phù hợp uốn lượn đều đặn trong không gian Song để tiện lợi trong quá trình thiết kế cho phép đầu tiên là vạch tuyến trên bình đồ thông qua đường dẫn hướng tuyến Sau đó dựa vào các hướng tuyến đã vạch tiến hành thiết kế trắc dọc và trắc ngang Tuy các công việc thiết kế trắc

dọc và trắc ngang làm sau nhưng trong quá trình thiết kế phải xem xét lại các hướng tuyến đã vạch xem và có thể cho phép sửa lại hướng tuyến cho phù hợp với tiêu chí thiết kế

Khi vạch tuyến cần đặc biệt chú ý tới các yếu tố địa hình, cụ thể như sau:

- Đối với địa hình vùng đồng bằng, thung lũng, cao nguyên bằng phẳng và những vùng đồi thoải thì tuyến được vạch theo đường chim bay giữa các điểm khống chế hoặc cố gắng bám sát đường chim bay để giảm tới mức tối thiểu chiều dài tuyến Nhưng cần chú ý tới những nơi có thể đào sâu, đắp cao ở những đoạn cần triển tuyến thì cần cố gắng bám theo một độ dốc nào đó, tránh phải sử dụng những tiêu chuẩn tới hạn mà cố gắng tận dụng những đoạn thẳng cho phép chiều dài lớn nhất và được nối với nhau bằng những đường cong nằm có bán kính lớn, độ dốc nhỏ

- Đối với địa hình vùng núi khó khăn, phức tạp về địa hình thì cần vạch tuyến bám sát địa hình nhưng tránh tuyến gãy khúc đột ngột Với địa hình này cho phép sử dụng độ dốc dọc lớn nhất và bán kính đường cong nằm tối thiểu nhưng phải đảm bảo tầm nhìn

Một số điểm cần chú ý khi vạch tuyến:

- Khi tuyến đi theo thung lũng và đặt trên thềm sông suối thì phải

đảm bảo cao độ thiết kế lớn hơn cao độ mực nước lũ, tránh vùng đầm lầy

đất yếu và sự xói lở của bờ sông Tránh tuyến đi quanh co nhiều theo sông suối mà mất sự hài hoà

- Khi tuyến đi theo đường phân thuỷ: ít phải làm các công trình thoát nước, điều kiện thoát nước tốt song thường chỉ áp dụng ở những vùng đồi thoải, nơi đỉnh đồi, núi phẳng, ít lồi lõm và điều kiện địa chất tốt

- Khi tuyến đi theo lưng chừng sườn núi nên chọn sườn núi thoải, ít quanh co, điều kiện địa chất ổn định

3.1.3 Xác định các điểm khống chế

Các điểm khống chế là các điểm mà bắt buộc tuyến phải đi qua Cụ thể là các điểm sau:

+ Điểm đầu và điểm cuối tuyến

+ Điểm vượt đèo (đèo yên ngựa)

+ Vị trí vượt sông suối thuận lợi

+ Cao độ ở khu dân cư, thị trấn, nơi giao nhau với đường sắt hay

đường ô tô cấp cao hơn

+ Vị trí các công trình thoát nước

Khi nền đường đắp qua bãi sông cần tính toán sao cho mép nền

đường cao hơn mực nước tính toán có xét đến chiều cao nước dềnh và chiều cao sóng vỗ lên mái dốc ít nhất là 0,5m

ở các đoạn đường dẫn vào cầu nhỏ, cống thì cao độ mép nền đường phải cao hơn mực nước tính toán có xét đến nước dềnh ít nhất 0,5m Ngoài

ra, đối với cầu còn phải xét đến điều kiện an toàn cho thông thuyền và 0,5m cây trôi trong trường hợp cầu không thông thuyền

Cao độ nền đường trên cống phải đảm bảo chiều dày đất dắp trên cống ít nhất là 0,5m, trường hợp chiều dày mặt đường lớn hơn 0,5m thì có thể lấy bằng chiều dày mặt đường Khi điều kiện này không đảm bảo thì phải thiết kế hạ cống hoặc phải bố trí cống bản chịu lực trực tiếp

Cao độ tối của mép nền đường phải cao hơn mực nước ngầm tính toán, mực nước đọng thường xuyên để đảm bảo điều kiện chịu lực của nền

đường trong vùng hoạt động của tải trọng

3.1.4 Các phương pháp đi tuyến có thể áp dụng

đồng bằng, có thể dùng ở vùng đồi Vận dụng được nó thì phần lớn là ít thay đổi cảnh quan, không phá vỡ cân bằng tự nhiên của nơi đặt tuyến Đối với đường cấp cao thì phương pháp này rất khó áp dụng vì yêu cầu vận doanh không cho phép ta thay đổi độ dốc liên tục

3.1.4.2 Phương pháp đi cắt

Theo phương pháp này đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ

đào đắp xen kẽ nhau Phương pháp này thường áp dụng ở nơi địa hình vùng núi hiểm trở, đối với đường cấp cao thì phương pháp này tương đối là phù hợp ngay cả khi ở địa hình dễ dàng Thiết kế đường đỏ theo phương pháp này thường tạo thành những chỗ đào sâu, đắp cao và cần có các công trình chống đỡ Khi thiết kế đường đỏ theo phương pháp này cần cố gắng tạo ra

sự cân bằng giữa khối lượng đào và đắp để tận dụng vận chuyển dọc, lấy

đất nền đào chuyển sang nền đắp

3.2 Vạch các phương án tuyến

3.2.1 Lựa chọn cách đi tuyến

Tuyến được thiết kế đi qua hai điểm E và F với cao độ điểm E là 22,13m, cao độ điểm F là 33,66m

Qua phân tích bình đồ ta nhận thấy địa hình thiết kế tuyến là núi cao

địa hình có độ dốc lớn, có nhiều mỏm núi liên tiếp tạo nên nhiều đoạn địa hình quanh co, uốn lượn Địa hình hai bên là hai dãy núi cao, phía dưới là thung lũng, ở giữa hai dãy núi là dòng sông nhỏ

Hai điểm E và F đều nằm ở sườn núi, phần tiếp giáp giữa núi và thung lũng Với địa hình hai bên là núi cao, có độ dốc lớn vì thế để đi từ E đến F

ta có thể áp dụng nối đi sườn núi kết hợp với lối đi thung lũng, cố gắng bám sát địa hình, tránh tổn thất cao độ không đáng có

Với những đoạn khó khăn về độ cao ta có thể dùng đường dẫn hướng tuyến dốc đầu trên bản đồ, bằng cách đi bước compa cố định có chiều dài:

Với cách đi tuyến như trên, kết hợp với các chỉ tiêu kỹ thuật trên bình

đồ chọn tuyến ta có thể vạch được các phương án tuyến sau:

* Phương án I

Bắt đầu từ điểm E, men theo sườn núi của dãy núi bên phải, vượt qua

đèo và sau đó lại tiếp tục đi bám theo sườn núi bên phải đến F Như vậy, tuyến đi chủ yếu trên vùng đất đồi, rất tốt cho việc tham quan, du lịch, môi trường thông thoáng Về mặt kinh tế, giảm được một phần lớn tiền đền bù ruộng đất, trong khi các chỉ tiêu kỹ thuật vẫn đảm bảo

Khi thiết kế đường cong nằm trên bình đồ ta phải căn cứ vào góc chuyển hướng, chiều dài các đoạn thẳng, địa hình mà chọn bán kính cong sao cho hợp lí đảm báo về kĩ thuật của tuyến Trên đường cong tròn thường

có các yếu tố sau:

Điểm tiếp đầu: TD;

Điểm tiếp cuối: TC;

P : Độ phân cự;

α =(θ0): Góc chuyển hướng;

R : Bán kính đường cong;

T : Chiều dài tiếp tuyến;

K : Chiều dài đường cong;

R

TCR

Hình 3.1

Để cắm được các điểm chủ yếu trên đường cong tròn cần phải tính toán được các yếu tố trên Trong qúa trình cắm cong việc chọn bán kính R

là quan trọng nhất Để có được R hợp lý ta phải định trước giá trị T sao cho

đủ đoạn chêm như quy định hoặc phải định trước P sao cho điểm P nằm ở vị trí có lợi nhất Giá trị R được chọn gần với giá trị đó với quy tắc làm tròn chẵn 10 Trong trường hợp P và T không bị gò bó gì ta chọn R càng lớn

( )

p

sc sc

i

i B

Chiều dài đường cong K =

180

. α

Trong đó:

B : bề rộng phần xe chạy, B =7,0m;

Δ: độ mở rộng trong đường cong, (m);

isc: độ dốc siêu cao của đường cong, (%);

ip : độ dốc nâng siêu cao, ip= 0,5%;

Kết quả tính toán được tổng kết trong bảng “Tổng hợp các yếu tố

đường cong”

B¶ng c¸c yÕu tè ®−êng cong n»m ph−¬ng ¸n I