Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN ĐƯỜNG Giảng viên: GS.TS Nguyễn Quang Toản Học viên: Tạ Đăng Tiến Lớp: Cao học xây dựng đường ôtô đường thành phố - Khoá 17 (lớp chuyên đề) Đơn vị công tác: Tổng Cục Đường Việt Nam Đường ô tô tổng hợp công trình, trang thiết bị nhằm phục vụ cho giao thông đường Đường ô tô đường dùng cho đối tượng tham gia giao thông (từ người đến xe ô tô) Đường ô tô qua vùng trống, dân cư công trình xây dựng gọi đường đô thị ngược lại gọi đường đô thị Một đường thể ba vẽ bản: bình đồ, mặt cắt dọc mặt cắt ngang, hình chiếu mặt cắt tuyến đường Tuyến đường đường nối điểm tim đường Tuyến đường gồm nhiều đoạn thẳng, chuyển hướng đỉnh Tại chỗ chuyển hướng, để đảm bảo xe chạy êm thuận, người ta phải nối tiếp đường cong Trong thiết kế đường ô tô, để có tuyến đường có hiệu kinh tế cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, việc thiết kế tuyến hợp lý quan trọng Trong khuôn khổ tiểu luận môn học, em đề cập đến vấn đề mang tính nguyên tắc kết hợp lý thuyết với kinh nghiệm công tác việc thiết kế bình đồ tuyến đường đảm bảo phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tuyến đường đạt hiệu kinh tế cao I Thiết kế tổng thể Tổng quan Việc chọn hướng tuyến cần phải vào hướng tuyến định (điểm đầu, điểm cuối điểm khống chế trung gian chủ yếu), vào cấp hạng đường chức mạng lưới đường, ra, phải kết hợp với bố cục chung đường sắt, đường thuỷ, đường hàng không, đường ống tình trạng đô thị, thị trấn, xí nghiệp công nghiệp, khoáng sản, tình hình nguồn vốn kết hợp với điều kiện tự nhiên thuỷ văn, khí tượng, địa chất, địa hình để từ phương án tuyến thông qua điều tra, phân tích, so sánh kỹ từ đầu đến cuối xác định phương án tuyến đối ưu Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao Các điểm chủ yếu thiết kế tổng thể Sau xác định hướng tuyến cấp hạng đường, cần phải tiến hành thiết kế bố trí chung toàn tuyến, điểm chủ yếu phải thực đây: - Dựa vào lưu lượng xe, đặc trưng địa hình để xác định loại địa hình cấp đường tốc độ chạy xe tính toán - Ngoài yêu cầu điểm đầu, điểm cuối buộc phải phù hợp với quy hoạch lưới đường, cần phải đưa phương án tuyến nối tiếp phải thiết kế cụ thể để trước mắt tương lai gần thực thi chúng phạm vi có chiều dài định trước sau điểm đầu, điểm cuối - Dự định chiều dài đoạn đường thiết kế; chọn điểm tiếp nối đoạn thiết kế cách xác đáng; xử lý thiết kế hình dạng tuyến phạm vi chiều dài định trước sau chỗ nối tiếp thật tốt - Xác định số xe dựa theo lượng giao thông yêu cầu chạy xe - Điều tra quy hoạch đô thị, thị trấn chủ yếu dọc tuyến; xác định phương thức địa điểm nối tiếp với đô thị - Điều tra điều kiện tự nhiên, điều kiện giao thông điều kiện xã hội dọc tuyến; xác định vị trí chỗ giao khác mức kiểu liên thông phương thức nối tiếp nhánh đường nối tiếp (để chuyển từ đường sang đường kia) - Căn vào chức đường, xác định biện pháp bảo đảm an toàn giao thông, quản lý giao thông vị trí cách bố trí khu đỗ xe, khu phục vụ - Đối với đường có thu phí cần phải xác định quy chế cách thức thu phí sở có luận chứng - Cần phải xem xét cách tổng hợp vị trí khoảng cách nút giao khác mức kiểu liên thông, khu đỗ xe, trạm dừng công cộng, cầu lớn, hầm để đảm bảo cự ly tối thiểu cần thiết cho việc chạy xe an toàn - Với công trình có dự kiến phân kỳ đầu tư phải dựa sở tiêu chuẩn kỹ thuật đề theo quy hoạch tổng thể để lập phương án phân kỳ xây dựng đồng thời phải đưa thiết kế nhằm thực thi việc phân kỳ Các điểm khống chế tuyến: Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao - Các điểm đầu cuối tuyến thành phố, thị trấn bắt buộc phải qua điểm khống chế hướng - Vị trí cầu đặc biệt lớn, hầm đặc biệt dài điểm khống chế hướng tuyến Thiết kế đường mặt cảnh quan: Khi thiết kế đường mặt cảnh quan cần phải để tuyến đường với cầu, hầm, nút giao khác mức công trình cấu tạo khác dọc tuyến tạo thành tổng thể kiến trúc hài hoà với cảnh quan tự nhiên, cụ thể phải ý mặt sau: - Nhìn rõ thu nhận thị giác tốt: Phối hợp tốt không gian yếu tố bình đồ, trắc dọc, trắc ngang tạo thành tuyến đường; đủ tầm nhìn trường nhìn để lái xe khách xe cảm thấy tuyến đặn, cảnh quan hài hoà, chạy xe an toàn, êm thuận - Dẫn hướng tuyến tốt: Hệ thống trang thiết bị tạo nên thu nhận thị giác phải để lái xe nhận biết trước thị giác hướng đường thay đổi tình hình đường phía trước, nhờ chọn biện pháp chạy xe an toàn cách có hiệu - Phối hợp hài hoà cảnh quan: Bản thân công trình cấu tạo phải tạo hình đẹp mà phải hoà hợp làm với cảnh quan tự nhiên, giảm đến mức tối đa loại trừ phá hoại cảnh quan tự nhiên - Phong cách kiến trúc: Phải lợi dụng đầy đủ trang thiết bị dọc tuyến biện pháp trồng xanh để cải thiện cảnh quan dọc tuyến; đồng thời đoạn cảnh quan tự nhiên khác phải tạo hình thành phong cách kiến trúc đặc sắc cụ thể II Các nguyên tắc chọn tuyến Về mặt kỹ thuật - Trong giai đoạn thiết kế tuyến cần phải vận dụng biện pháp tiên tiến để sâu nghiên cứu kỹ phương án tuyến; sở luận chứng, so sánh nhiều phương án, chọn phương án tuyến đường tối ưu - Thiết kế tuyến phải để khối lượng công trình nhỏ, giá thành thấp, chi phí vận doanh rẻ, hiệu lợi ích tốt, đồng thời có lợi thi công tu bảo dưỡng phải sở bảo đảm tiền đề chạy xe an toàn, êm thuận, nhanh chóng Nếu khối lượng công trình tăng thêm không lớn phải tận lượng Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao dùng tiêu kỹ thuật cao, không áp dụng dễ dàng tiêu tối thiểu tiêu giới hạn dưới, không theo đuổi tiêu cao cách phiến diện - Chọn tuyến phải phối hợp với việc sản xuất nông nghiệp, chiếm ruộng đất phải tránh chiếm ruộng đất cao sản, ruộng đất tạo sản vật kinh tế vườn rừng kinh tế (như rừng cao su, rừng chè, vườn quả) v.v - Đường qua vùng danh thắng, vùng phong cảnh, vùng có cổ tích phải thiết kế hài hoà với môi trường xung quanh cảnh quan, phải trọng thích đáng đến yêu cầu mỹ quan Phải ý giữ gìn trạng thái tự nhiên vốn có di sản văn vật lịch sử quan trọng - Khi chọn tuyến phải tiến hành điều tra khảo sát kỹ điều kiện địa chất thuỷ văn, làm rõ ảnh hưởng chúng công trình đường - Đối với đoạn có điều kiện địa chất xấu trượt sườn, sụt lở, đồi tích đá, bùn trôi, karster, đất yếu, đầm lầy cần phải xem xét thận trọng, nói chung nên nghĩ cách vòng tránh Nếu bắt buộc phải qua phải chọn tuyến cách thích hợp, giảm bớt phạm vi phải qua đồng thời phải áp dụng biện pháp công trình cần thiết Về mặt môi trường - xã hội Chọn tuyến phải trọng việc bảo vệ môi trường, ý đến vấn đề gây ô nhiễm ảnh hưởng phát sinh việc xây dựng đừờng chạy xe gây ra, cụ thể phải ý mặt đây: - Các ảnh hưởng tuyến đường gây cảnh quan tự nhiên tài nguyên - Các ảnh hưởng chiếm đất, di chuyển nhà cửa đem lại - Các ảnh hưởng phát sinh tạo thành chia cắt tuyến đường bố trí chung đô thị, quy hoạch khu hành chính, vùng canh tác hệ thống tưới tiêu thuỷ lợi có - Ảnh hưởng tiếng ồn dân cư - Sự ô nhiễm ảnh hưởng khí xả từ ô tô không khí, nguồn nước, ruộng đất nông nghiệp Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao - Các ảnh hưởng môi trường tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên biện pháp phòng chống ô nhiễm khả thực thi biện pháp đối phó III Chọn tuyến loại địa hình Chọn tuyến vùng đồng bằng: - Khi chọn tuyến vùng đồng chủ yếu cân nhắc tránh địa vật Hình dạng tuyến bình đồ phải sử dụng tiêu kỹ thuật tương đối cao, tránh sử dụng tuyến thẳng dài góc chuyển hướng nhỏ, không tuỳ tiện bẻ cong để tránh tuyến thẳng dài Khi phải tránh chướng ngại vật, cục bộ, cần ý tính liên tục êm thuận tuyến - Tuyến trắc dọc phải bố trí kết hợp tốt với cầu, công trình qua đường, nút giao để xác định cao độ đường cách hợp lý, không nên thay đổi dốc dọc nhiều không nên thoải Chọn tuyến vùng đồi: - Tuyến bình đồ phải lợi dụng địa hình, kết hợp tốt yếu tố bình đồ trắc dọc Không nên uốn lượn theo thay đổi nhỏ địa hình, không nên sử dụng tuyến thẳng dài để gây dạng trắc dọc lồi lõm Chọn tuyến vùng đồi cao: Phạm vi chọn tuyến vùng đồi cao tương đối rộng, phải xét tổng hợp quan hệ ba yếu tố bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, nắm tiêu chuẩn cách thích đáng, đề cao chất lượng tuyến Khi thiết kế phải ý: - Tuyến đường phải bố trí thay đổi tuỳ theo địa hình, đồng thời với việc xác định vị trí tuyến bình đồ trắc dọc, cần ý cân đào, đắp theo hướng ngang Các đoạn có độ dốc ngang nhỏ sử dụng nửa đào, nửa đắp (thiên đào nhiều hơn); đoạn độ dốc ngang lớn nên áp dụng đào toàn đào nhiều đắp Ngoài ra, phải ý cân khối lượng đất, đá theo hướng dọc để giảm khối lượng đất bỏ đất mượn - Phải thiết kế tổng hợp mặt bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, không trọng dốc dọc thoải để tuyến bị uốn lượn gấp, làm giảm thấp tiêu chuẩn yếu tố bình đồ; không trọng để bình đồ thẳng, trắc dọc thoải khiến tạo thành đắp cao, đào sâu, khối lượng công trình lớn; không trọng kinh tế khiến cho tuyến qua uốn lượn theo địa hình với việc sử dụng nhiều tiêu giới hạn gần giới hạn Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao - Ở đoạn có nhiều khe xói đường chuyên dùng cho ô tô đường cấp II xét tới phương án cắt thẳng với việc sử dụng đắp cao cầu cao; đường cấp III, cấp IV nên dùng phương án vòng tránh Chọn tuyến vùng núi: Tuyến đường vùng núi nói chung bố trí bám sườn núi ven sông suối, bắt buộc vượt qua núi Tuỳ theo vị trí đặc trưng địa hình tuyến qua phân thành loại tuyến có đặc điểm thiết kế đây: a) Tuyến ven sông, suối: Đối với tuyến loại phải xử lý tốt quan hệ việc chọn bờ sông (suối), chọn vị trí tuyến cao hay thấp chọn vị trí qua sông đổi bờ: - Chọn bờ sông: Tuyến nên chọn theo phía bờ có địa hình rộng thoải, thềm sông lợi dụng được, khe suối nhánh, chiều dài vượt qua khe nhánh tương đối ngắn có điều kiện thuỷ văn, địa chất tốt Đối với vùng có tích tuyết đóng băng phải chọn phía bờ mặt trời chiếu nhiều đối diện với hướng gió Trừ đường chuyên dùng cho ô tô, nói chung tuyến đường chọn phía bờ qua nhiều thôn xóm, thị trấn, nhiều dân cư để tiện cho nhân dân - Địa điểm qua sông đổi bờ: Nên chọn vị trí cầu giao cách thận trọng, xử lý tốt quan hệ vị trí cầu tuyến đường đầu cầu - Vị trí tuyến cao, thấp: Nói chung, tuyến nên chọn thấp chính, phải làm tốt việc điều tra mức nước lũ để đảm bảo ổn định an toàn đường - Đối với đoạn cá biệt cần ý: Khi gặp đoạn bờ sông dốc phải nâng cao vị trí đặt tuyến phải ý bảo đảm đặn đoạn chuyển tiếp từ thấp lên cao trắc dọc; sử dụng tuyến thấp phải ý đến ảnh hưởng đất đào đổ làm lấp sông, thay đổi hướng dòng chảy làm nâng cao mức nước + Qua mỏm núi nhô khúc sông ngoặt gấp xét tới việc sử dụng phương án đào sâu ngầm ngắn; đoạn sông gấp ngoặt xét tới phương án cải dòng để tăng tiêu kỹ thuật tuyến + Khi tuyến qua hồ chứa nước phải xét tới ảnh hưởng bờ lở hồ nước lún đáy để đảm bảo ổn định đường + Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao b) Tuyến vượt núi Khi chọn tuyến vượt núi phải kết hợp với tình hình thuỷ văn địa chất xử lý tốt mối quan hệ vấn đề: chọn vị trí đèo vượt qua, cao độ vượt núi phương án chuyển tuyến hai bên đèo - Chọn vị trí đèo: Đèo điểm khống chế quan trọng phương án vượt núi; trường hợp vị trí đèo phù hợp với hướng tuyến phải tổng hợp điều kiện địa chất, khí hậu, địa hình, tuỳ theo khả qua đèo để chọn đèo có cao độ thấp hai bên triển tuyến dễ dàng Đối với đèo cao vùng phân thuỷ mỏng, hẹp, có vị trí vượt núi thích hợp với việc sử dụng phương án hầm qua núi so sánh, lựa chọn - Cao độ vượt núi: Đây nhân tố quan trọng khống chế việc bố trí tuyến vượt núi; cao độ khác xuật phương án triển tuyến khác Trừ trường hợp có điều kiện địa chất công trình không tốt, chỗ vượt đèo rộng dầy ra, nói chung dùng cách đào sâu để qua đèo Nếu đào sâu 25 - 30 m phải so sánh với phươn án hầm - Phương án triển tuyến hai bên đèo: Trước tiên nên xem xét việc triển tuyến tự nhiên, bất đắc dĩ sử dụng cách triển tuyến đường rắn Triển tuyến đường rắn phải lợi dụng chỗ địa hình thuận lợi thung lũng (khe suối chính, suối nhánh), mạch núi nhánh (các mỏm núi, đỉnh phân thuỷ nhánh) sườn núi thoải; đồng thời phải tránh tuyến rắn bố trí nhiều tầng đường sườn có cự ly gần - Độ dốc dọc tuyến vượt qua núi nên cố gắng giữ đặn; độ dốc trung bình chiều dài dốc phải tuân thủ quy định Nói chung, không nên bố trí dốc ngược; bố trí dốc ngược trường hợp thật đặc biệt phải luận chứng so sánh c) Tuyến đỉnh núi: Khi hướng tuyến phù hợp với hướng đường phân thuỷ vùng phân thuỷ có mặt không uốn lượn gấp, chênh lệch cao độ đèo không lớn áp dụng tuyến phân thuỷ Lúc chọn tuyến phải xử lý tốt mối quan hệ ba vấn đề: đèo khống chế, dốc ngang độ dốc trung bình đèo khống chế: - Chọn đèo khống chế: Nếu vùng phân thuỷ có phương hướng thẳng, thuận, lồi lõm đèo xem điểm khống chế tạm định; địa Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề) Tiểu luận môn học: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô cấp cao hình phức tạp, lồi lõm lớn lên xuống nhiều, đèo cao thấp chênh lệch lớn nên chọn đèo thấp làm điểm khống chế, loại trừ qua đèo cao Nếu có mạch núi nhánh cắt ngang nên chọn số đèo thành dẫy gần đèo có điều kiện liên hệ phía trước sau tương đối tốt để làm đèo khống chế - Chọn sườn dốc: Nếu vùng phân thuỷ rộng nhấp nhô tuyến nên đặt đỉnh phân thuỷ Khi cần đặt tuyến hai bên sườn núi phải chọn bên sườn có mặt lồi lõm, dốc ngang thoải hơn, tình hình địa chất, thuỷ văn tốt hơn, tích tuyết, đóng băng phân bố mạch núi nhánh - Khống chế độ dốc trung bình đèo: Giữa hai đèo khống chế nên cố gắng có khoảng cách ngắn, độ dốc thoải Nếu độ dốc trung bình đèo khống chế vượt quy địng phải tuỳ điều kiện địa hình, địa chất cụ thể mà sử dụng biện pháp công tìn đào sâu, cầu cạn, hầm; dùng cách triển tuyến lợi dụng địa hình có lợi sườn núi đỉnh núi./ Tạ Đăng Tiến - Lớp cao học đường ô tô đường thành phố - K17 (lớp chuyên đề)