Giáo trình công trình nông thôn

MỤC LỤC Chương mục Trang bìa ………………………………………………………………… Lời mở ñầu ……………………………………………………………… Mục lục ………………………………………………………………… Chương Những khái niệm yêu cầu ñối với Công trình Nông thôn, lâm Nghiệp………………………………………………… 1.1 Những khái niệm …………………………………………… 1.2 Một số nguyên tắc xây dựng ………………… 1.3 Những yêu cầu ñối với công trình nông thôn, lâm nghiệp ………… Chương Vật liệu xây dựng …………………………………………… 2.1 Đất xây dựng ……………………………………………………… 2.2 Các loại vật liệu xây dựng khác …………………………………… Chương Nhà dân dụng ……………………………………………… 3.1 Khái niệm, phân loại ……………………………………………… 3.2 Các phận nhà ………………………………………… 3.3 Thiết kế nhà sử dụng thiết kế mẫu ………………………………… Chương Đập giữ nước trạm thuỷ ñiện nhỏ ……………………… 4.1 Khái niệm, công dụng ñập …………………………………… 4.2 Những yêu cầu kỹ thuật vật liệu xây dựng ñập ………………… 4.3 Cấu tạo tính toán ñập …………………………………………… 4.4 Trạm thuỷ ñiện nhỏ ……………………………………………… Chương Đường ô tô Lâm Nghiệp 5.1 Khái niệm ñường ô tô lâm nghiệp 5.2 Các phận ñường ô tô lâm nghiệp 5.3 Những ñặc ñiểm ñường ô tô lâm nghiệp 5.4 Bình ñồ tuyến ñường 5.5 Trắc dọc tuyến ñường ……………………………………………… 5.6 Nền ñường ………………………………………………………… 5.7 Áo ñường ………………………………………………………… Chương Công trình vượt dòng ñường ô tô Lâm Nghiệp ……… 6.1 Cầu 6.2 Cống ……………………………………………………………… 6.3 Đường tràn ………………………………………………………… 6.4 Đường thấm ……………………………………………………… Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… Trang i ii 2 4 13 13 14 24 26 26 26 27 30 33 33 33 34 34 37 39 42 44 44 46 47 48 51 Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ NHỮNG YÊU CẦU CỦA CÁC CÔNG TRÌNH NÔNG THÔN, LÂM NGHIỆP 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1 Công trình Là tổng hợp ñối tượng xây dựng có chung thiết kế tổng dự toán, phục vụ trực tiếp hay gián tiếp cho trình sản xuất ñời sống Nhân dân 1.1.2 Hạng mục công trình Là ñối tượng xây dựng có thiết kế, dự toán riêng nằm thiết kế chung dự toán tổng hợp công trình Trong công trình có nhiều hạng mục công trình 1.1.3 Vốn ñầu tư xây dựng Là toàn chi phí dùng ñể tái sản xuất giản ñơn hay mở rộng Tài sản cố ñịnh cho kinh tế Quốc dân, bao gồm: + Các khoản chi phí cho công tác: khảo sát, thiết kế xây dựng công trình + Mua sắm, lắp ñặt thiết bị Vốn ñầu tư xây dựng ñược cấp nguồn sau: + Vốn Trung ương cấp + Vốn Địa phương cấp + Vốn vay Ngân hàng Trong sở sản xuất kinh doanh vốn ñầu tư xây dựng thường lớn, cần có ñược tiếp tục cấp trình sản xuất sau 1.1.4 Hiệu kinh tế vốn ñầu tư Khi việc cấp vốn ñầu tư ñược hoàn thành, công trình xây dựng ñã xây dựng xong ñược ñưa vào sản xuất, kinh doanh ñem lại lợi ích kinh tế Để ñánh giá lợi ích kinh tế người ta xét ñến hiệu kinh tế vốn ñầu tư Hiệu kinh tế vốn ñầu tư tỉ số kết kinh tế ñem lại vốn ñầu tư bỏ ra: Kết kinh tế ñem lại vốn ñầu tư HQKTVĐT = Tổng VĐT ñã bỏ 1.2 MỘT SỐ NGUYÊN TẮC CHÍNH TRONG XÂY DỰNG CƠ BẢN 1.2.1 Công nghiệp hoá công tác xây dựng Nguyên tắc ñược quán triệt giai ñoạn thiết kế thi công nhằm tạo sử dụng nhiều phận, cấu kiện mà người ta sản xuất từ Nhà máy phương tiện giới hoá tiến tới tự ñộng hoá ñể sản xuất hàng loạt với khối lượng lớn, phụ thuộc vào thiên nhiên Ví dụ: việc sản xuất Panen, tường lắp ghép, ống cống bê tông cốt thép… 1.2.2 Thống hoá, ñiển hình hoá Để giảm nhẹ công việc thiết kế, thi công công trình, số phận, cấu kiện ñược sản xuất theo phương pháp công nghiệp, tiến tới xây dựng nhiều thiết kế ñiển hình cho loại công trình công trình nhà ở, nhà xưởng, cầu cống… Người ta phải thống qui cách, kích thước, chất lượng phận cấu kiện ñó 1.2.3 Nâng cấp dần, hoàn thiện dần theo giai ñoạn Để giảm bớt vốn ñầu tư xây dựng ban ñầu, nhanh chóng ñưa công trình vào phục vụ sản xuất ñời sống người ta tiến hành theo nguyên tắc Ví dụ: Đối với ñường ô tô Lâm nghiệp bước ñầu cần hoàn thành tốt việc xây dựng ñường công trình vượt dòng Qua thời gian phục vụ vận chuyển nhờ có xe cộ ñi lại, ñường ñược ñầm nén tự nhiên Sau ñó tiền hành trải áo ñường tiết kiệm ñược công lu lèn 1.3 NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH NÔNG THÔN, LÂM NGHIỆP 1.3.1 Yêu cầu phục vụ sản xuất Lâm nghiệp Quá trình sản xuất Lâm nghiệp ña dạng, bao gồm nhiều công việc khác Một số công việc có tính chất sản xuất nông nghiệp với luân kỳ dài ngày: ươm cây, trồng rừng… Một số công việc có tính chất công nghiệp: khai thác, chế biến gỗ… Hoạt ñộng sản xuất lâm nghiệp phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện thiên nhiên Do ñó công trình nông thôn, lâm nghiệp phải phù hợp với yêu cầu ñó, phải phục vụ tốt cho mục ñích sản xuất cách hợp lý Độ bền vững công trình phải phù hợp với tính chất sử dụng Ví dụ: công trình cầu ñường phải phục vụ tốt cho việc chăm sóc, bảo vệ rừng, vận xuất, vận chuyển gỗ lâm sản Công trình nhà xưởng phục vụ tốt phù hợp với dây chuyền sản xuất có 1.3.2 Yêu cầu nâng cao ñời sống nhân dân ñịa phương Công trình nhà phải thoáng mát mùa hè, ấm áp tránh gió tây bắc mùa ñông Đường ô tô lâm nghiệp góp phần cải thiện việc ñi lại Nhân dân, ñem văn minh cho dân tộc vùng sâu, vùng xa 1.3.3 Yêu cầu mĩ quan môi trường Công trình xây dựng góp phần làm thay ñổi cải thiện cảnh quan môi trường Tăng vẻ ñẹp cảnh quan, tạo nơi nghỉ mát, thắng cảnh du lịch thu hút khách tham quan nước 1.3.4 Yêu cầu ñộ bền hiệu kinh tế Công trình xây dựng phải ñảm bảo yêu cầu tiết kiệm, hiệu cách sử dụng nguyên vật liệu sẵn có ñịa phương: gỗ, tre nứa… vừa hạ giá thành xây dựng, vừa mang sắc văn hoá dân tộc, phù hợp với phong tục tập quán Nhân dân ñịa phương CÂU HỎI THẢO LUẬN CHƯƠNG 1 Những khái niệm công trình? Phân tích nguyên tắc xây dựng bản? Phân tích yêu cầu ñối với công trình Nông thôn, Lâm nghiệp? Chương VẬT LIỆU XÂY DỰNG 2.1 ĐẤT XÂY DỰNG 2.1.1 Khái niệm ñất xây dựng Dưới tác dụng yếu tố tự nhiên (nhiệt ñộ, áp suất, nước…) loại ñá (nham thạch) bị phong hoá tạo nên loại vật liệu vụn rời có mối liên kết nước với gọi ñất Trong trình phong hoá, phong hoá lí học chiếm ưu (sự thay ñổi nhiệt ñộ, áp suất, nước) tạo nên ñất tơi xốp, không dính Nếu phong hoá hoá học chiếm ưu (quá trình oxy hoá, bon nát hoá) tạo nên ñất dính dẻo 2.1.2 Phân loại Dựa vào nguồn gốc hình thành chia loại ñất: + Đá hoá thạch: loại ñá nằm sâu lòng ñất dạng dung nham ñược phun lên mặt ñất ñộng ñất, núi lửa… ñông cứng lại tạo nên như: Mác ma, ba zan… + Đá trầm tích: loại ñất ñá chiếm ưu trái ñất Được hình thành lắng ñọng hạt khoáng chất lơ lửng nước tích tụ hạt khoáng chất vụn rời + Đá biến chất: loại ñá trầm tích hay ñá hoá thạch chịu tác dụng nhiệt ñộ cao, áp lực lớn làm biến ñổi mạnh mẽ thành phần tính chất Ví dụ: ñá Quắc zit, Cẩm thạch, ñá phiến… 2.1.3 Tính phân tán ñất + Đất có ñặc tính tính phân tán Người ta coi ñất hệ phân tán nhiều pha, ñược cấu tạo từ hạt ñất (hạt khoáng chất + nước + không khí) Ba thành phần ñược bố trí xen kẽ Sự liên hệ qua lại thành phần ảnh hưởng ñịnh ñến tính chất lí ñất + Các loại ñất ñá lớn hạt như: sỏi, cuội… không ñược coi hệ phân tán + Đất no nước hay ñất khô tuyệt ñối ñược coi hệ phân tán pha + Giới hạn cao ñộ phân tán phân tán phân tử (hay ion): Kích thước hạt phân tán phân tử từ (0,1 ÷1) µ m Khi kích thước hạt < 1000 µ m: có tính chất hạt keo Khi kích thước hạt từ (1 ÷ 100) µ m: có hệ phân tán keo + Độ phân tán lớn (kích thước hạt nhỏ) tính tích cực ñất lớn 2.1.4 Các loại nước ñất + Nước khoáng vật: trực tiếp tham gia vào cấu tạo tinh thể thuộc thành phần vật rắn, không ảnh hưởng trực tiếp ñến tính chất loại ñất ñá + Nước liên kết bền: ñược giữ lại bề mặt hạt ñất lực hút tĩnh ñiện + Nước liên kết yếu: tạo nên bề mặt hạt ñất lớp vỏ khuyếch tán, làm cho ñất có tính dẻo + Nước tự do: không chịu tác dụng lực hút phân tử dạng hạt nhỏ bé chuyển ñộng hạt ñất tác dụng ngoại lực (lực căng bề mặt) 2.1.5 Các loại khí ñất + Khí tự do: tồn lỗ rỗng hạt ñất + Khí hút bám: tồn hạt ñất + Khí bọc kín: làm cho ñất có tính ñàn hồi, tính biến dạng kéo dài tính thấm nước giảm ñi + Khí hoà tan bọt khí: tuỳ thuộc vào thành phần hoá học gây trình oxy hoá, bon nát hoá ñất ñá tạo nên liên kết thứ sinh Khi nhiệt ñộ tăng hay áp lực bên giảm khí hoà tan thoát làm cho ñất nở trồi 2.1.6 Các tính chất ñất 2.1.6.1 Độ ẩm trạng thái ñất + Độ ẩm tiêu ñể ñánh giá mức ñộ nước tồn ñất + Độ ẩm tỉ số lượng nước chứa ñất với trọng lượng hạt ñất (Độ ẩm tuyệt ñối): W% = Qn x100 Qh (2.1) Trong ñó: Qn: trọng lượng nước Qh: trọng lượng hạt ñất + Tùy thuộc vào ñộ ẩm ñất trạng thái cứng, dẻo chảy Đất trạng thái cứng chứa nước liên kết bền Khi ta tăng ñộ ẩm xuất nước liên kết yếu, ñất chuyển sang trạng thái mềm Nếu tiếp tục tăng ñộ ẩm xuất nước tự do, ñất từ trạng thái mềm chuyển sang trạng thái dẻo sang trạng thái chảy (hình 2.1) Cứng Dẻo Wd Chảy Wc Hình 2.1 Sơ ñồ trạng thái ñất + Tại thời ñiểm ñất trạng thái cứng chuyển sang trạng thái dẻo: gọi giới hạn dẻo, kí hiệu (Wd) + Tại thời ñiểm ñất trạng thái dẻo chuyển sang trạng thái chảy: gọi giới hạn chảy, kí hiệu (Wc) + Chỉ số dẻo ñất (kí hiệu A): A = Wc - Wd (2.2) + Độ ẩm tương ñối (G): Là tỉ số ñộ ẩm ñất trạng thái tự nhiên với ñộ ẩm ñất trạng thái chảy G% = Wtn Wc (2.3) 2.1.6.2 Tính thấm nước ñất Tính thấm nước ñất thể (hình 2.2) Trong ñó: h1 - Cao ñộ ñầu ñường thấm (m) h2 - Cao ñộ cuối ñường thấm (m) l - Hình chiếu chiều dài ñường thấm mặt phẳng nằm ngang (m) Hình 2.2 Sơ ñồ biểu diễn thấm nước ñất MNTL - mực nước thượng lưu MNHL - mực nước hạ lưu - Sự thấm nước ñất chảy tầng tuân theo Định luật Đác Xi - Tính thấm nước ñất tính chất ñất cho nước chuyển ñộng qua lỗ rỗng tác dụng ngoại lực Vận tốc thấm: v=K ∆h = K J (m/s) (2.4) l Trong ñó: + K: hệ số thấm ñất (m/s) + ∆ h : chênh lệch cột áp ñầu cuối ñường thấm (m) + l: Hình chiếu chiều dài ñường thấm mặt phẳng nằm ngang (m) J= ∆h = tg α : gradien thấm (ñộ dốc thuỷ lực) l J = v = K (gọi vận tốc thấm tiêu chuẩn), K phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng ñất 2.1.6.3 Dung trọng ñất Là trọng lượng ñơn vị thể tích ñất + Dung trọng hạt ( γ h ) γh = Qh (Tấn/m3) Vh (2.5) Trong ñó: Qh: Trọng lượng hạt ñất (tấn) Vh : Thể tích hạt ñất (m3) + Dung trọng ñất tự nhiên ( γ tn ) γ tn = Qtn (Tấn/m3) Vtn (2.6) Trong ñó: Qtn: Trọng lượng hạt ñất tự nhiên (tấn) Vtn : Thể tích hạt ñất tự nhiên (m3) + Dung trọng ñất khô ( γ kh ) γ kh = Qh (Tấn/m3) (2.7) Vtn 2.1.6.4 Độ xốp ñất (n) Là tỉ số thể tích lỗ rỗng ñất với thể tích ñất ñó n= Vr x 100% Vd (2.8) Trong ñó: Vr: Thể tích lỗ rỗng (m3) Vd: Thể tích ñất (m3) (kể lỗ rỗng) Thực nghiệm chứng tỏ: n = (10 ÷ 30)% + Hệ số ñộ xốp ( ε ) ε = Vr Vhd (2.9) Trong ñó: Vr: Thể tích lỗ rỗng (m3) Vhd: Thể tích hạt rắn ñất (m3) Thực nghiệm chứng tỏ: ε = (0 ÷ 1) 2.1.6.5 Tính chất hoá học ñất * Tính a xít: xác ñịnh nồng ñộ ion H+ hoà tan ñất vào nước ñược ño ñộ pH + pH = ÷ 7.8: ñất trung tính + pH ≤ : ñất có tính a xít + pH ≥ 7.8: ñất có tính kiềm * Tính bô nát: biểu thị hàm lượng muối bô nát chứa ñất: CaCO3, MgCO3, Na2CO3 2.1.6.6 Tính chất học ñất Dưới tác dụng ngoại lực ñất bị biến dạng, tính biến dạng ñất chủ yếu tính ép co Tính ép co ñất là: có lực tác dụng (do tải trọng) ñất bị co lại, ngừng tác ñộng tải trọng ñất trở trạng thái ban ñầu Ngoài ñất có tính biến dạng dẻo: biến dạng dẻo biến dạng ñất tác dụng ngoại lực (tải trọng) mà tải trọng ngừng tác ñộng ñất giữ nguyên hình dạng tải trọng tạo nên khả phục hồi hình dạng ban ñầu 2.2 CÁC LOẠI VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHÁC 2.2.1 Vật liệu ñá tự nhiên 2.2.1.1 Khái niệm Đá tự nhiên vật liệu ñược sản xuất từ loại ñá tự nhiên phương pháp gia công, cưa xẻ + Ưu ñiểm: có cường ñộ chịu lực cao, ñộ cứng, ñộ bền vĩnh cửu Dễ gia công, màu sắc hài hoà + Nhược ñiểm: nặng giòn 2.2.1.2 Phân loại * Dựa vào khối lượng thể tích ( γ o ) + γ o > 1800 (Kg/m3): ñá ñặc + γ o < 1800 (Kg/m3): ñá xốp * Dựa vào hệ số mềm: (Km) Chia cấp: cấp + Km < 0.5: + Km = 0.75: cấp + Km = 0.9: cấp + Km = 1: cấp * Dựa vào cường ñộ (R) (Kg/cm2) Chia hai loại: + Loại nhẹ: Mác (M): 4, 7, 10, 15, 25, 50, 75 + Loại nặng: M: 100, 125, 150… 2.2.1.3 Các dạng vật liệu ñá tự nhiên + Đá hộc: nặng (20 ÷ 40) Kg: xây ñập, kè,trụ cầu… + Đá dăm: dk = (0.5 ÷ 8) cm: làm cốt liệu bê tông, trải ñường… + Đá cấu kiện: dùng phương pháp gia công cưa xẻ tạo nên 2.2.2 Vật liệu gạch, ngói 2.2.2.1 Khái niệm Gạch (ngói) loại vật liệu ñá nhân tạo ñược sản xuất cách gia công nung ñất sét 2.2.2.2 Phương pháp sản xuất Quy trình sản xuất gạch ngói (gồm công ñoạn): + Khai thác nguyên liệu nơi sản xuất + Ủ, tưới nước nhào trộn (bằng máy thủ công) + Tạo hình: ñúc nguyên liệu thành sản phẩm + Sấy (hoặc phơi khô) ñể hạ ñộ ẩm sản phẩm xuống 5-8% + Nung sản phẩm ñến nhiệt ñộ > 10000C + Kiểm nghiệm sản phẩm bảo quản ñể tiêu thụ 2.2.2.3 Phân loại gạch + Gạch xây tường Gạch ñặc: kích thước tiêu chuẩn (KTTC) (220 x 110 x 60) mm Gạch rỗng, nhẹ: KTTC (250 x 120 x 65) mm + Gạch hoa văn dùng ñể ốp nhà (ốp mặt nhà) Loại có KTTC (200 x 200 x 10) mm Loại có KTTC (300 x 300 x 10) mm + Gạch tráng men (dùng ốp nhà bếp, khu vệ sinh) Loại có KTTC (200 x 200 x 6) mm Loại có KTTC (110 x 110 x 6) mm + Gạch lát Loại có KTTC (200 x 200 x 20) mm Loại có KTTC (300 x 300 x 20) mm 2.2.3 Bê tông 2.2.3.1 Khái niệm Bê tông loại vật liệu ñá nhân tạo không nung, kết trình ñóng rắn hỗn hợp hợp lý chất: kết dính, dung môi (chủ yếu nước) cốt liệu (cát, ñá dăm) Trong bê tông chứa hạt phối liệu lớn (ñá dăm), xung quanh phối liệu lớn phối liệu nhỏ (cát), xung quanh hạt cát chất kết dính (xi măng, vôi, nhựa ñường) ñã ñược thuỷ hoá (hoặc nung chảy nhựa ñường) 2.2.3.2 Phân loại * Dựa vào khối lượng thể tích ( γ o ) có loại: + γ o > 2500 (Kg/m3): bê tông ñặc biệt nặng + γ o = 1800 ÷ 2500 (Kg/m3): bê tông nặng + γ o = 1500 ÷ 1800 (Kg/m3): bê tông nhẹ + γ o < 500 (Kg/m3): bê tông ñặc biệt nhẹ * Theo chất kết dính có loại: + Chất kết dính xi măng: bê tông xi măng + Chất kết dính Thạch cao: bê tông Thạch cao + Chất kết dính vôi: bê tông xiliccát + Chất kết dính bi tum: bê tông át phan 2.2.3.3 Tính chất bê tông xi măng a Cường ñộ chịu nén bê tông Bê tông có khả làm việc trạng thái chịu kéo, chịu nén, chịu uốn song khả chịu nén tốt Dựa vào ñây ta xác ñịnh cường ñộ bê tông Mác bê tông xác ñịnh theo cường ñộ chịu nén bê tông theo mẫu thử với KTTC (20x20x20)cm, tuổi 28 ngày, dưỡng hệ ñiều kiện bình thường: W= (90 ÷ 100)%, t0 = (20 ± 2) 0C Để xác ñịnh cường ñộ bê tông ta dựa vào thí nghiệm theo sơ ñồ hình 2.3 Hình 2.3 Sơ ñồ xác ñịnh cường ñộ Bê tông N- Lực ép máy thử thời ñiểm bê tông bị phá hoại ; F- diện tích mặt cắt ngang mẫu thử + Cường ñộ bê tông xác ñịnh theo công thức: R= N (kg/cm2) F (2.10) Trong ñó: R - cường ñộ bê tông (kg/cm2) N - Lực ép máy thử thời ñiểm bê tông bị phá hoại (kg) F - diện tích mặt cắt ngang mẫu thử (cm2) + Đối với trần nhà: xác ñịnh mác bê tông theo cường ñộ chịu uốn (Ru) với KTTC (15x15x55)cm, tuổi 28 ngày, dưỡng hệ ñiều kiện bình thường: W= (90 ÷ 100)%, t0 = (20 ± 2) 0C Ru < Rn Rn/ Ru = (6 ÷ 10) lần Trong ñó: Ru: cường ñộ chịu uốn (kg/cm2) Rn: cường ñộ chịu nén (kg/cm2) + Đối với kết cấu ống hay bể chứa: kết cấu làm việc chịu kéo, ñó xác ñịnh mác bê tông theo cường ñộ chịu kéo (Rk) Rk < Rn Rn/ Rk = (8 ÷ 20) lần Trong ñó: Rk: cường ñộ chịu kéo (kg/cm2) + Quá trình ñóng rắn bê tông: Quá trình ñóng rắn bê tông thể ñồ thị 2.1 Đồ thị 2.1 Đồ thị biểu diễn trình ñóng rắn Bê tông Quá trình ñóng rắn bê tông kể từ trộn cốt liệu với chất kết dính chia giai ñoạn: + Bắt ñầu ñóng rắn: thời gian trộn hỗn hợp ñến lúc ñông kết (45 phút) + Thời gian bắt ñầu ñông kết ñến bê tông khô ổn ñịnh (12 giờ) Sau ñó cường ñộ bê tông xuất Theo thời gian cường ñộ bê tông tăng dần ñạt ñến ñộ cực ñại sau thời gian 28 ngày Trong ñiều kiện bình thường:W= (90 ÷ 100)%, t0 = (20 ± 2) 0C ngày ñầu Rn = (60 ÷ 70)% R28, sau tháng Rn = 125% R28 Nếu dưỡng hệ ñiều kiện nước bão hoà t0 = (80 ÷ 90)0C sau 14 Rn = (60 ÷ 70)% R28 Người ta áp dụng tính chất sản xuất bê tông nhà máy bê tông ñúc sẵn b Tính co nở bê tông + Khi bê tông khô lượng nước ñi co lại ngược lại ñộ ẩm tăng lên bê tông nở + Hiện tượng nở thể tích nhiệt ñộ: trình thuỷ hoá xi măng, toả nhiệt lượng lớn làm bê tông nở Nhiệt ñộ bê tông lớn mức nở nhiều 2.2.3.4 Các loại cấp phối bê tông Xác ñịnh cấp phối bê tông tính toán tỉ lệ loại nguyên vật liệu cho ñảm bảo tính chất yêu cầu kinh tế (tức lượng xi măng nhất) Có phương pháp xác ñịnh: 10 n Rtb = 57,3 ∑K i i =1 n (m) (5.3) ∑ αi i =1 Trong ñó: ∑α i : tổng số góc chuyển hướng (ñộ) ∑ K : tổng chiều dài tất ñường cong tuyến (m) i Rtb lớn tốt + Tỉ số bán kính trung bình bán kính tối thiểu: Z= Rtb Rmin (5.4) Z lớn tốt + Hệ số uốn lượn: n β = ∑K i i =1 L (5.5) β lớn tốt + Số lượng công trình vượt dòng Km: tốt 5.5 TRẮC DỌC TUYẾN ĐƯỜNG 5.5.1 Những khái niệm trắc dọc + Trắc dọc tuyến ñường hình chiếu trục ñường lên mặt phẳng thẳng ñứng song song với trục ñường Trên mặt cắt dọc trục ñường gồm ñoạn thẳng ñoạn cong Trắc dọc tuyến ñường thể (hình 5.3) + Trên mặt cắt dọc có hai ñường: Đường ñen hay gọi mặt cắt trục ñường mặt ñất tự nhiên, ñược lập nên nhờ số liệu ño dài, ño cao Đường ñỏ (ñường thiết kế): hình chiếu trục ñường ñã ñược thiết kế lên mặt phẳng thẳng ñứng song song với trục ñường Đường ñỏ bao gồm ñoạn thẳng ñoạn cong Đoạn thẳng ñặc trưng ñộ dài ñộ dốc ñoạn ñó Đoạn cong ñứng ñược ñặc trưng góc gẫy, bán kính cong, chiều dài ñường cong, … + Độ dốc thiết kế (itkế): ảnh hưởng lớn ñến chi phí xây dựng chi phí vận chuyển 37 Hình 5.3 Trắc dọc tuyến ñường Đường ñen; Đường ñỏ Nếu ta thiết kế ñộ dốc thiết kế nhỏ xe cộ chuyển ñộng với vận tốc lớn chi phí xây dựng ñường tăng khối lượng ñào ñắp lớn ngược lại ta thiết kế tuyến ñường với ñộ dốc lớn chi phí vận chuyển tăng chi phí xây dựng ñường giảm ñi Do ñó xác ñịnh ñộ dốc thiết kế cho phù hợp với yếu tố: xây dựng sử dụng + Độ cao thi công ( ∆ h ): hiệu số cao ñộ thiết kế cao ñộ ñen ∆ h = Hñỏ – Hñen (m) (5.6) ∆ h : biểu thị chiều cao ñắp ñộ sâu ñào ∆ h > 0: ñường thiết kế nằm ñường ñen, ñường ñắp ∆ h < 0: ñường thiết kế nằm ñường ñen, ñường ñào ∆ h = 0: ñường không ñào, không ñắp + Ở vị trí tuyến ñường có công trình vượt dòng, ñộ cao thi công hai ñầu cầu ñoạn ñắp cống có ý nghĩa lớn Với cầu: Hình 5.4 Độ cao thi công hai ñầu cầu Độ cao thi công hai ñầu cầu ñược tính toán theo công thức: H = H1 + Z + C (5.7) Trong ñó: H: chiều cao cầu tính từ ñáy dòng chảy ñiểm sâu ñến mặt công trình (m) H1: mực nước tính toán (m) 38 Z: khoảng cách cần thiết từ mực nước tính toán ñến ñáy cầu (m) (z ≥ 1,5m) C: ñộ cao cấu trúc nhịp cầu (m) Với cống: Cống có áp: H = hd + 0.5 m (5.8) Cống áp: H = φ + 0.5 m (5.9) Trong ñó: H: chiều cao ñắp (m) hd: chiều cao nước thượng lưu (m) φ : ñường kính ống cống (m) 5.5.2 Nguyên tắc thiết kế trắc dọc + Trên ñoạn ñường ñào nên thiết kế ñoạn có ñộ dốc = 5%o, ñảm bảo cho việc thoát nước tốt + Thiết kế ñộ lên dốc theo chiều không tải lớn chiều có tải từ 10 ñến 20%o + Khi ñoạn lên dốc theo chiều có tải với ñộ dốc lớn trùng với ñoạn ñường vòng với bán kính cong nhỏ trị số ñộ dốc dọc ñoạn ñó phải ñược giảm theo trị số bán kính (bảng 5.1) Bảng 5.1 Trị số giảm ñộ dốc dọc theo bán kính cong 50 - 35 30 25 20 15 BK cong (m) 1.5 2.5 Độ giảm ñộ dốc (%) + Trên ñoạn ñường có ñộ dốc nhỏ chiều dài ñoạn ñường ñó dài tốt ngược lại + Đường trục chính, trục phụ có bước thiết kế: 50m Đường nhánh có bước thiết kế: 30m Bước thiết kế chiều dài nhỏ phân tử có ñộ dốc + Trường hợp buộc phải lên dốc liên tục kéo dài nên thiết kế ñoạn nghỉ cho xe với chiều dài bước thiết kế ñộ dốc < 40%o, Km ta lại bố trí chỗ nghỉ 5.5.3 Chỉ tiêu kỹ thuật trắc dọc tuyến ñường + Độ dốc tối ña tuyến ñường + Chiều dài ñoạn có ñộ dốc tối ña + Tổng chiều dài ñoạn lên dốc + Tổng chiều dài ñoạn nẵm ngang + Tổng số khối lượng ñào ñắp 5.6 NỀN ĐƯỜNG 5.6.1 Khái niệm Nền ñường phận trắc ngang ñường Trắc ngang ñường hình chiếu ñường phận có liên quan ñến ñường lên mặt phẳng vuông góc với trục ñường Nghiên cứu trắc ngang ñường nghiên cứu ñường + Nền ñường gồm: thân mái ta luy Trắc ngang ñường ñược thể hình 5.5 5.6.2 Phân loại Chia loại: ñường ñào ñường ñắp * Nền ñường ñắp chia thành dạng sau: 39 + Nền ñắp thấp ( ∆ h < 0,6 m): dạng gặp vùng ñịa hình thuận lợi, ñộ dốc tự nhiên nhỏ Đất ñắp chủ yếu lấy từ hai rãnh biên Để ñảm bảo ñường khô phải xây dựng rãnh biên Hình 5.5 Trắc ngang ñường ô tô Lâm nghiệp Tim ñường; Phần xe chạy; Lề ñường; Ta luy âm; Rãnh biên; Ta luy dương; Đê ñất thừa; Rãnh ñỉnh + Nền ñắp vừa (0,6m < ∆ h < 2m): ñất ñắp lấy thùng ñấu hai bên ñường hay lấy ñoạn ñường ñào gần ñấy Dạng gặp vùng ñồi, trung du, ñịa hình không phức tạp + Nền ñắp cao (2m < ∆ h < 12m): ñất ñắp lấy thùng ñấu hai bên ñường hay lấy ñoạn ñường ñào gần ñấy Dạng gặp vùng núi hiểm trở + Nền ñắp cao ( ∆ h >12m): ñất ñắp lấy thùng ñấu cá biệt ñoạn ñào gần ñó, ñiều vận ñất chủ yếu ñiều vận dọc, gặp xây dựng tuyến ñường cấp cao vùng núi hiểm trở * Nền ñường ñào chia dạng: Các dạng ñường ñào ñược thể hình 5.6 Hình 5.6 Các dạng ñường ñào a Đào hoàn toàn; b Đào kiểu chữ L; c Nửa ñào nửa ñắp 40 + Nền ñào hoàn toàn (ñào kiểu giao thông hào): ưu ñiểm có ñộ ổn ñịnh cao, ñất thừa di chuyển dọc ngang, phù hợp với thi công giới Nhược ñiểm khả thoát nước kém, cự ly vận chuyển ñất xa + Nền ñào theo kiểu hình chữ L: ưu ñiểm có ñộ ổn ñịnh cao, dễ di chuyển ñất ñó giảm công vận chuyển ñất giảm giá thành xây dựng ñường + Nền nửa ñào, nửa ñắp: ưu ñiểm dễ di chuyển ñất, giảm công vận chuyển ñất ñộ ổn ñịnh nửa ñắp Do ñó dạng xây dựng nơi có ñộ dốc ngang nhỏ 5.6.3 Các kích thước ñường 5.6.3.1 Bề rộng ñường (B): Bề rộng ñường thể hình 5.7 Hình 5.7 Bề rộng ñường Công thức tính toán bề rộng ñường: B = b + 2a (5.10) Trong ñó: B - bề rộng ñường (m) b - bề rộng phần xe chạy (m) a - bề rộng lề ñường (m) Bình thường lấy a = (0,5 ÷ 1,5)m 5.6.3.2 Độ dốc mái ta luy Độ dốc mái ta luy tỉ số chiều cao mái ñất bề ngang mái ñất ñó, kí hiệu (1: m) Độ dốc mái ta luy phụ thuộc vào loại ñất xây dựng Ta chọn theo kinh nghiệm: + Với ñắp (bảng 5.2) Bảng 5.2 Độ dốc mái ta luy ñường ñắp Loại ñất Đất bột, sét, sét Đất cát, cát hạt nhỏ Đất cát hạt vừa lớn Đất sỏi ñất ñá dăm Độ cao ñắp < 6m < 7m < 9m