THIẾT KẾ HÌNH HỌC VÀ KSTK ĐƯỜNG Ô TÔ

Trong đó vận tải trên đường ô tô là một bộ phận quan trọng của mạng lưới giao thông vận tải.Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, để đáp ứng được nhu cầu thực tiễn về lưu thôn

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HÌNH HỌC VÀ KSTK ĐƯỜNG Ô TÔ

Đề tài:

Thiết kế tuyến đường đoạn qua

tỉnh Hà Tĩnh

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC TUYẾN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG:

Trong nền kinh tế quốc dân, vận tải là một ngành đặc biệt và quan trọng Trong

đó vận tải trên đường ô tô là một bộ phận quan trọng của mạng lưới giao thông vận tải.Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, để đáp ứng được nhu cầu thực tiễn

về lưu thông hàng hoá, sự đi lại, mở mang văn hoá trí thức, chính trị, xã hội cũng nhưquốc phòng thì việc phát triển đường ô tô là cần thiết

Tuyến đường thiết kế nằm trong khu vực tỉnh Hà Tĩnh Tuyến được thiết kếnhằm phục vụ cho việc đi lại của nhân dân trong vùng, phục vụ cho việc trao đổi hànghoá và giao lưu văn hoá của nhân dân địa phương, đây là tuyến đường hoàn toàn mới

1.2 VAI TRÒ VỊ TRÍ TUYẾN ĐƯỜNG TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN KINH TẾ, QUỐC PHÒNG, DÂN SINH VÀ XÃ HỘI.

Thành phố Hà Tĩnh là địa bàn trung tâm, có vị trí đặc biệt quan trọng đối với sựphát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng – an ninh của điều đó đặt ra yêu cầu bức thiếtcho việc nâng cao cơ sở hạng tầng để đáp ứng tốc độ phát triển đó Thành phố Hà Tĩnh

là một trong những thành phố có tuyến quốc lộ 1A đi qua, nên việc xây dựng thêmtuyến đường mới từ cửa ngõ phía Nam TP Hà Tĩnh đến khu kinh tế Vũng Áng nhằmchia sẻ gánh nặng về giao thông cho các tuyến đường quốc lộ, tăng cường sự kết nốigiữa TP Hà Tĩnh và cụm khu công nghiệp phía Nam, đồng thời đảm bảo giao thôngthông suốt trên địa bàn thành phố, đáp ứng cho quá trình phát triển kinh tế trong khuvực

1.3 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TRONG VÙNG:

Tỉnh Hà Tĩnh là nơi tuyến đường quốc lộ giao thông Bắc - Nam và hành lang

kinh tế Đông – Tây giao nhau nên được đặc biệt chú trọng trong khâu xây dựng cơ sở

hạ tầng về giao thông nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của tỉnh Hà Tĩnh nóiriêng và Bắc Trung Bộ nói chung

Giao thông trong vùng dọc theo tuyến quốc lộ từ điểm giao cắt Quốc lộ 8A đếnhuyện Kỳ Anh, nơi có khu kinh tế Vũng Áng hiện nay đang phát triển mạnh mẽ, nênviệc quá tải mà tuyến Quốc lộ này đang là vấn đề cấp thiết Do vậy, thiết kế tuyếnđường này là việc làm thiết yếu để tăng cường khả năng kết nối, thuận tiện lưu thông,tạo thuận lợi và thúc đẩy sự phát triển về kinh tế và giao thông trong vùng

1.4 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ-XÃ HỘI:

Lực lượng lao động là một yếu tố thuận lợi cho quá trình phát triển kinh tế,

xã hội của thành phố bởi vấn đề lao động tại chỗ cơ bản được giải quyết Tuynhiên khi nền kinh tế chưa mở rộng, với số lượng lao động trên có nguy cơ dẫnđến tình trạng thiếu việc làm, thất nghiệp của một bộ phận lao động Bên cạnh đó,chất lượng nguồn lao động cũng là vấn đề đặt ra với sự phát triển của thànhphố Chất lượng người lao động kỹ thuật của thành phố vẫn còn thấp, khôngđồng đều, cần được đào tạo và đào tạo lại

Cho đến nay do có sự thay đổi trong cải tạo xã hội chủ nghĩa và quản lýkinh tế - xã hội nên sự phân bố lao động trong các khu vực kinh tế đã có nhiềuchuyển biến phù hợp với tình hình mới trong cơ chế thị trường

1.5 ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:

- Khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, chịu sự tác động

trực tiếp của gió mùa Tây - Nam khô và nóng (từ tháng 4 đến tháng 8) và gió mùaĐông Bắc lạnh, ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) Nhiệt độ trung bình năm23.7˚C Tổng lượng mưa trong năm là 2661 mm Độ ẩm trung bình năm 85-86%

- Thủy văn: Hà Tĩnh có hệ thống sông ngòi khá dày đặc, nhưng có đặc điểm chung

là chiều dài ngắn, lưu vực nhỏ, tốc độ dòng chảy lớn, nhất là về mùa mưa lũ Sự phân

bố dòng chảy đối với sông suối ở Hà Tĩnh theo mùa rõ rệt, hầu hết các con sông đềuchịu ảnh hưởng của mưa lũ ở thượng nguồn, những vùng thấp trũng ở hạ lưu thường bịnhiễm mặn do chế độ thủy văn

Toàn tỉnh có trên 30 con sông lớn nhỏ với tổng chiều dài trên 400km, trữ lượngkhoảng 9 - 10 tỷ m3/năm Tổng lưu vực của các con sông khoảng 5.924km2, trong đóSông La do 2 con sông Ngàn Sâu và Ngàn Phố hợp thành với diện tích lưu vực3.221km2

1.5.2 Điều kiện địa hình:

Hà Tĩnh là một tỉnh ở dải đất miền Trung, nằm trong vùng du lịch Bắc Trung bộ,phía bắc giáp Nghệ An, phía nam giáp Quảng Bình, phía tây giáp Lào, phía đông giápbiển Đông với bờ biển dài 137 km Ðịa hình đa dạng, có đủ các vùng đồi núi, trung du,đồng bằng và biển.Đồng bằng có diện tích nhỏ bị chia cắt bởi các dãy núi và sôngsuối

1.5.3 Những thuận lợi và khó khăn khăn khi thiết kế xây dựng:

- Thuận lợi:

+ Khu vực tuyến đi qua là đồng bằng với độ dốc thấp, thuận lợi cho đào đắp và sanphẳng mặt bằng Khối lượng đào đắp thấp

+Khu vực bằng phẳng thuận lợi cho viêc di chuyển máy móc thi công

+ Khu vực tuyến đi qua chứa sông suối, là điều kiện thuận lợi cung cấp nước cho thicông và rửa máy móc

Chương 2:

XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU

KHAI THÁC CỦA TUYẾN 2.1 XÁC ĐỊNH CẤP THIẾT KẾ CỦA ĐƯỜNG:

2.1.1 Các căn cứ :

– Căn cứ vào ý nghĩa, chức năng phục vụ của tuyến: Là đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư thuộc tỉnh Hà Tĩnh

– Căn cứ vào địa hình khu vực tuyến đi qua là đồng bằng và đồi (do độ dốc ngang sườn phổ biến từ 2.4% – 8.3%)

– Căn cứ vào lưu lượng xe chạy khảo sát ở thời điểm đầu năm 2015:

N=270(xhh/ngđ), với thành phần dòng xe:

Xe con 14%

Xe tải nhẹ 24%

Xe tải trung 48%

Xe tải nặng 9%

Xe buýt 36 chỗ 5%

Hệ số tăng xe hằng năm : q = 10%

Lưu lượng xe quy đổi về xe con ở năm 2015 là:

N2015= 270.(0,14.1+0,24.2+0,48.2+0,09.2.5 + 0,05.2,5) = 521,1 (xcqđ/ng.đ)

– Căn cứ vào lưu lượng xe chạy khảo sát ở năm công trình đưa vào khai thác vào đầu năm 2018:

N2018 = N2015.(1 + q)t = 521,1.(1 + 0,1)3 = 693,58 (xcqđ / ngđ)

2.1.2 Cấp thiết kế của đường:

Vì cấp thiết kế của tuyến là cấp IV, theo TCVN 4054–2005 ta phải tham khảo lưulượng xe thiết kế ở năm tương lai thứ 15.

Từ hệ số tăng xe hằng năm đã cho (q=10%), ta tính lưu lượng thiết kế ở năm tươnglai thứ 15 sau khi đưa vào sử dụng được tính theo công thức:

- q: hệ số tăng xe hàng năm; với q = 10%

Thay vào công thức ta được:

N15 = N1.(1+q)15 = 693,58.(1 + 0,1)15 = 2897,26 xcqđ / ngđ Theo TCVN 4054-2005 với N15> 500 xcqđ/ngđ thì cấp thiết kế của đường là cấp IIItuy nhiên trị số lưu lượng này chỉ để tham khảo Chọn cấp hạng đường nên căn cứ vàochức năng của đường và theo địa hình, do đó thiết kế đường cấp IV là phù hợp với vớituyến đường đang xét của huyện Cẩm Xuyên và huyện Kỳ Anh của tỉnh Hà Tĩnh

2.2 TÍNH TOÁN – CHỌN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT:

– Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đường

– Sức kéo phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe và mặt đường

2.2.2.1 Phương trình cân bằng sức kéo:

Trong đó:

+ D: nhân tố động lực (là sức kéo của ô tô trên một đơn vị trọng lượng sau khi trừ đisức cản của không khí) của mỗi loại xe

Quan hệ giữa nhân tố động lực (D) và vận tốc (V) được thể hiện bằng biểu đồ nhân

tố động lực (khi đã có giá trị của V=60km/h ta tra được giá trị của D)

+f: Hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe, chủ yếu vào loại mặtđường sẽ được thiết kế, với: f=f0[1+ 0.01(V–50)], V là tốc độ thiết kế, V= 60km/h

f0 là hệ số sức cản lăn ứng với tốc độ V ≤ 50km/h lấy theo bảng 2-1 sách thiết kế đường ô tô tập 1, trong điều kiện lốp xe cứng, tốt Ta chọn BT ximăng và BT nhựa nên

2.2.2.2.Phương trình cân bằng sức bám:

i'dmax = D' – f (2.2).

G

P G

= '

(2.3).

Trong đó:

+ D': Nhân tố động lực xác định tùy theo điều kiện bám của ô tô

+ ϕ: Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường tùy theo trạng thái của mặt đường,khi tính toán lấy ϕ trong điều kiện bình thường, tức là mặt đường khô, sạch: ϕ= 0.5.+ Gk: Trong lượng trục của bánh xe chủ động (được lấy theo số liệu giao đồ án).

+ G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô:

2

V F k

=

ω

(2.4)

Trong đó:

– k: Hệ số sức cản không khí, phụ thuộc vào từng loại xe (kG.s2/m4)

– F: Diện tích chắn gió của ô tô: F = 0,8.B.H (m2)

– V: Tốc độ xe chạy tương đối so với không khí Km/h, khi chạy ngược gió

nó bằng tốc độ thiết kế cộng với tốc độ gió, trong tính toán giả thiết tốc độ gió bị triệttiêu, V = Vtk = 60km/h

Trong đó: k và F được tra theo bảng 1-trang 7-sách: “HD Thiết kế đường ô tô“, kết quả tính toán thể hiện ở bảng 2.2:

Bảng 2.2

(kgs2/m4)

F(m2)

V(km/h)

Từ điều kiện này ta chọn i'dmax = 21.35% (b).

Từ (a) và (b) kết hợp với D' ≥ D ≥ (f ± i), ta chọn độ dốc dọc lớn nhất là: idmax= 2.0 %.Đây là độ dốc hạn chế mà các xe trong dòng xe chạy đúng với tốc độ thiết kế, trongquá trình thiết kế trắc dọc thì ta nên cố gắng giảm độ dốc thiết kế để tăng khả năng vậndoanh khai thác

Từ độ dốc đã chọn idmax = 2.0 % ta tính lại các trị số tốc độ xe chạy của từng loại xe: D= idmax+f = 0.02 + 0.0165 = 0.0365 từ đó suy ra tốc độ từng loại xe như ở bảng2.4 Bảng 2.4

Loại xe Xe con Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng, xe busVận tốc V

2.2.3 Độ dốc nhỏ nhất:

l0 Sh

lpu

1 1

SI Hình 2.5: Sơ đồ tầm nhìn một chiều

Theo TCVN 4054-2005, không quy định độ dốc nhỏ nhất đối với đường đắp Đốivới đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0.5 % (khi khó khăn là 0.3% và đoạn dốc nàykhông kéo dài quá 50m)

V K V

+

±

×+

ϕ

(2.5).

Trong đó:

+lpư: Chiều dài xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lý

+Sh: Chiều dài hãm xe

+K: Hệ số sử dụng phanh: +Đối với xe con: K = 1.2

+Đối với xe tải: K = 1.3 ÷ 1.4

 chọn K=1.4 (chọn thiên về an toàn)

+ V: Tốc độ xe chạy tính toán, V=60 km/h

+ i: Độ dốc dọc trên đường, trong tính toán lấy i = 0

+ ϕ: Hệ số bám dọc trên đường lấy trong điều kiện bình thường mặt đường khô,sạch: ϕ = 0.5

+ l0: khoảng cách an toàn giữa xe và vật, l0 = (5 ÷ 10)m => lấy l0=10 m

Thay các giá trị vào công thức 2.5 ta có:

Sh lo

Sh lpu1

604.16.3

=+

±

×+

=

I

S

(m) Theo TCVN 4054–2005 (bảng 10- trang 16) với V= 60 km/h thì SI = 75 m

2

)(

1278

KV V

−+

+ Ta lấy lpư1= lpư2=10(m)

+ Các thông số khác lấy giống 2.5

Thay các giá trị vào công thức 2.6 ta có:

)(70,12210)05.0(127

5.0604.18.1

=

Theo TCVN 4054–2005 (bảng 10- trang 16) với V= 60 km/h thì SII = 150 m

SII = max(SIItt; SIItc) = max(122.70 ; 150) = 150 (m)

Vậy, ta chọn SII = 150 m

Đoạn nối siêu cao

Đoa

ûn nô

úi siê

u cao

i p

SIV l2

2.2.5 Xâc định bân kính tối thiểu của đường cong nằm:

2.2.5.1 Khi lăm siíu cao:

2 min

mặt đường bố trí độ dốc siíu cao

tối đa (hănh khâch bắt đầu cảm nhận

có đường cong)

+ iscmax: Độ dốc siíu cao lớn nhất, theo TCVN 4054–2005 ứng với tốc độ thiết kế

Vtk= 60 Km/h thì iscmax = 7%

Thay câc giâ trị văo công thức 2.11 ta có:

Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo siíu cao

kế, đảm bảo chất lượng xe chạy, giảm hệ số lực ngang, tăng tốc độ xe chạy trongđường cong nằm, tăng mức độ an toàn.

2 Khi không làm siêu cao:

( n)

ksc

i

V R

−

=µ

.127

2 min

Trong đó:

+ V: Tốc độ thiết kế V = 60km/h

+ µ: Hệ số lực ngang khi không làm siêu cao, µ=0.08

+ in : Độ dốc ngang của mặt đường tùy thuộc loại mặt đường, chọn in= 2%

Thay vào công thức 2.12 ta có:

127 (0 08 0 02) 472

60 2 min =

−

×

=

ksc R

(m)Theo Bảng 11 mục 5.3.1 TCVN 4054–2005 với V = 60km/h, cấp đường là cấp IV thì:

Nâng siêu cao, ta chỉ xoay phần mặt đường, lề gia cố, còn phần lề đất không xoay

2.2.5.3 Đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Ở những đoạn đường cong có bán kính nhỏ thường không bảo đảm an toàn giao thông nếu xe chạy với tốc độ tính toán vào ban đêm vì tầm nhìn bị hạn chế Theo điều kiện này:

+ SI: Tầm nhìn một chiều (m), SI = 75 m.

+ α: Góc chiếu sáng của pha đèn ô tô, α = 20

Thay vào 2.13 ta có:

11252

7530

- Đặt các parie bê tông mềm dọc đường

- Sơn phản quan ở hộ lan cứng hoặc cọc dẫn hướng

- Tăng cường hệ thống báo hiệu

- Chiếu sáng trên đoạn đường cong

2.2.6 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng:

2.2.6.1 Phạm vi thiết kế đường cong đứng:

Theo quy định trong mục 5.8.1 TCVN 4054-2005, Các chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc(lớn hơn 1% khi tốc độ thiết kế ≥ 60 (km/h), lớn hơn 2% khi tốc độ thiết kế < 60(km/h) ) phải nối tiếp bằng các đường cong đứng ( lồi và lõm ) Các đường cong này

có thể là đường cong tròn hoặc parabol bậc 2

Trong đó ký hiệu độ dốc như sau:

Hình 2.9: Các ký hiệu độ dốc

Nên đường cong đứng được thiết kế ở những chỗ có đường đỏ đổi dốc tại đó cóhiệu đại số giữa 2 độ dốc ≥1% ( với đường có Vtk ≥ 60 km/h ).

Với : i1, i2: là độ dốc dọc của hai đoạn đường đỏ gãy khúc:

– Khi lên dốc lấy dấu (+)

– Khi xuống dốc lấy dấu (–)

2.2.6.2 Bán kính đường cong đứng lồi R lồi min :

*Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường (S I ):

57.267805

,12

75

2

2 1

2 min

+ d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe, lấy d1=1.05 m

* Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn khi hai xe gặp nhau (S II ):

57.267805

.18

150

8

2 1

2 min

+ d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe, lấy d1=1.05 m

Theo TCVN4054–2005, bảng 19- Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi và lõm,với Vtk = 60 km/h thì Rlồimin = 4000 m

Chọn bán kính cong đứng lồi tối thiểu giới hạn thông thường Rlồimin = 4000 m

2.2.6.2.Bán kính đường cong đứng lõm R lõm min :

Trị số bán kính min được xác định theo giá trị vượt tải cho phép của nhíp xe, tươngứng với trị số gia tốc ly tâm không lớn hơn 0.5 ÷ 0.7 m/s2 Trong thực tế thường lấygiá trị a = 0.5 m/s2

Công thức tính toán :

2 min V

Hình 2.14: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm

th

gcđ N

N n

×Ζ

=

75 462

2.2.8 Xác định bề rộng một làn xe :

Chiều rộng của làn xe phía ngoài cùng được xác định theo sơ đồ xếp xe củaZamakhaép:

Công thức xác định, đối với làn xe ngoài cùng:

+ a: Chiều rộng thùng xe; atải = 2.5m

+ c: khoảng cách tim 2 bánh xe; ctải = 1.8m

+ x: Cự ly từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh (m)

+ y: Khoảng cách từ tim bánh xe ngoài đến mép phần xe chạy (m)

x,y được xác định theo công thức của Zamakhaép

x = 0.5+ 0.005V (xét cho trường hợp hai xe chạy ngược chiều)

+ 0.8 + 0.8 = 3.75m

Theo TCVN 4054–05 với đường cấp IV tốc độ thiết kế Vtk= 60 km/h thì B=3.5 m.Thực tế khi hai xe chạy ngược chiều nhau thường giảm tốc độ xuống đồng thời xéttheo mục đích, ý nghĩa phục vụ của tuyến đường nên ta chọn bề rộng làn xe theo tiêuchuẩn là B = 3.5m

2.2.9 Độ mở rộng trong đường cong nằm:

Sơ đồ tính:

Hình 2.7 Sơ đồ tính toán độ mở rộng trong đường cong nằm

+ V: Tốc độ thiết kế VTK = 60 km/h.

+ R: bán kính đường cong nằm Khi R ≤ 250m với đường 2 làn xe phảilàm độ mở rộng E

Tính toán kết quả và so sánh tiêu chuẩn

Bảng 2.5 Độ mở rộng trong đường cong nằm:

Theo TCVN 4054–2005 quy định độ dốc siêu cao tối đa với đường có Vtk=60km/h

là 7%, độ dốc siêu cao nhỏ nhất ta lấy theo độ dốc mặt đường là không nhỏ hơn 2%

Hình 2.10: Sơ đồ nâng siêu cao

Quay quanh tim A đưa mặt đường phía lưng về nằm ngang in=0

Quay quanh tim A đưa mặt đường phía lưng thành in.

Quay quanh tim A đưa toàn bộ mặt đường đạt isc

2.2.10.2 Xác định đoạn vuốt nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Khi không cóđường cong chuyển tiếp thì đoạn nối này được bố trí một nửa trên đường cong và mộtnửa trên đường thẳng

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định:

p

sc nsc

i

i E B

L nsc tc 70 60 55 50 50 50

2.2.11 Xác định chiều rộng mặt đường, lề đường và nền đường :

–Chiều rộng phần xe chạy được xác định như sau :

SC R

Thôngthường

250

250Giới

Rmin lồi

Bán kính ĐCĐlõm tối thiểu

Rmin lõm

Bán kính ĐCĐ lõm đảm

Thiết kế bình đồ phải tuân thủ các nguyên tắc:

+ Vạch tuyến phải đi qua các điểm khống chế

+ Thiết kế bình đồ đảm bảo phối hợp giữa các yếu tố trên bình đồ: giữa cácđoạn thẳng – đoạn cong và giữa các đoạn cong với nhau

+ Phải thiết kế phối hợp giữa bình đồ – trắc dọc – trắc ngang

+ Phối hợp giữa tuyến và công trình

+ Phối hợp giữa tuyến và cảnh quan

3.2 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN:

3.2.1 Xác định các điểm khống chế trên bình đồ:

Hai vị trí A và B là 2 khu dân cư nằm trong khu vực quy hoạch nên đây là 2điểm khống chế của tuyến Khu vực tuyến có điều kiện địa chất thủy văn thuận lợikhông có đầm lầy, đất yếu, trượt lở và không có mực nước ngầm hoạt động cao, nênkhông có những điểm cần tránh

Điểm đầu tuyến : Điểm A

Điểm cuối tuyến : Điểm B

3.2.2 Quan điểm thiết kế :

- Vạch tuyến trên bình đồ bắt đầu từ việc xây dựng các đường dẫn hướng tuyến chungcho toàn tuyến và cho từng đoạn tuyến cục bộ

- Cố gắng bám sát đường chim bay để giảm chiều dài tuyến

- Triển tuyến theo địa để các đường dẫn hướng tuyến được vạch sao cho đảm bảo độdốc theo hướng tuyến nhỏ hơn độ dốc dọc lớn nhất Để thỏa mãn điều này ta đi xácđịnh bước compa λ, là khoảng cách lớn nhất giữa hai đường đồng mức mà vẫn thỏamãn độ dốc dọc tự nhiên nhỏ hơn độ dốc dọc lớn nhất

*Chiều dài bước compa được xác định từ công thức:

M i

h l

+ idmax: Độ dốc dọc lớn nhất cho phép đối với cấp đường (0/00)

Có thể lấy id = idmax– 0.02 phòng trường hợp tuyến vào đường cong bị rút ngắn chiềudài mà tăng thêm độ dốc dọc thực tế khi xe chạy

=

M

Thay các số liệu vào công thức 3.1 ta được:

= 26.32 mm– Đường dẫn hướng tuyến xác định bằng bước compa là một đường gãy khúc cắtcác đường đồng mức, đường này có độ dốc không đổi id Để vạch các đường dẫnhướng tuyến một cách dễ dàng, mà phù hợp với thực tế cần phải xem xét kỹ các yếu tốcủa địa hình Dựa vào đường dẫn hướng tuyến này ta vạch một tuyến đường chạytrong phạm vi những đường gãy khúc gồm các đoạn thẳng và đoạn cong Trong đó cácđoạn cong được xác định với bán kính thoả yêu cầu về điều kiện tối thiểu, đồng thờiphù hợp với các yếu tố đường cong bênh cạnh, thoả mãn với độ dốc dọc cho phép củacấp đường, đảm bảo chiều dài tối thiểu của đoạn chêm giữa hai đường cong ngượcchiều có bố trí siêu cao, bán kính đường cong nằm ưu tiên lấy càng cao càng tốt

* Vạch các phương án tuyến.

Chiều dài nối A–B theo đường chim bay là: khoảng 3179 m

Dựa vào bản đồ có thể vẽ nhiều phương án khác nhau thoả mãn các yêu cầu, nguyêntắc đặt ra, chọn sơ bộ 4 phương án có tính khả thi nhất để so sánh chọn ra 2 phương án

để thiết kế kỹ thuật

+ Phương án 1: Từ huyện Cẩm Xuyên đi 814.05m theo hướng Đông-Bắc rồi chuyển

hướng rẽ phải theo hướng Đông-Bắc một góc 1

α

=6045’38” theo đường cong tròn vớibán kính cong là R1=1000m Tiếp tục đi 918.53m theo hướng Đông-Bắc Tại đây

chuyển hướng theo hướng Nam một góc α2

=75058’11” theo đường cong tròn với bánkính cong là R2=400m Tiếp tục đi 378.4m theo hướng này rồi chuyển hướng Đông-Nam một góc 3

α

=36029’15” theo đường cong tròn với bán kính cong là R3=800m rồi

đi tiếp 685.64m là đến huyện Kỳ Anh

+ Phương án 2: Từ huyện Cẩm Xuyên đi 1575.72m theo hướng Đông-Nam rồi

chuyển hướng rẽ phải theo hướng Đông-Nam một góc 1

α

=41047’33” theo đường congtròn với bán kính cong là R1=600m Tiếp tục đi 472.073m theo hướng Đông-Nam Tạiđây chuyển hướng theo hướng Đông một góc 2

α

=7504’18” theo đường cong tròn vớibán kính cong là R2=400m Tiếp tục đi 193.31m theo hướng này rồi chuyển hướng

Đông-Bắc một góc α3

=58053’50” theo đường cong tròn với bán kính cong là

R3=400m rồi đi tiếp 599.9m là đến huyện Kỳ Anh

3.2.3 Tính toán các yếu tố đường cong cho nằm hai phương án tuyến:

Sau khi đã so sánh các phương án tuyến chọn được hai phương án tối ưu nhất,qua các đường dẫn hướng tuyến, tiến hành chọn các bán kính đường cong cho thíchhợp với địa hình, với các yếu tố đường ở đoạn lân cận, với độ dốc cho phép của cấpđường, đảm bảo đoạn thẳng chêm tối thiểu giữa hai đường cong ngược chiều có bố trísiêu cao

Các yếu tố của đường cong:

+ Chiều dài đường tang của

đường cong:  ( )( )

2

T = R tg α m

+ Phân cực của đường cong:

+ Chiều dài của đường cong:0

(độ): Góc chuyển hướng của tuyến

Kết quả tính toán cắm cong 4 phương án sau khi cắm đường cong chuyển tiếp:

Bảng 3.1 Thông số đường cong nằm của phương án tuyến.

3.3 So sánh sơ bộ- chọn hai phương án tuyến:

Bảng 3.2 So sánh sơ bộ các phương án tuyến.

Chỉ tiêu so sánh Đơn vị Các phương án tuyến

Góc chuyển hướng trung bình độ 39044’22’’ 58034’39’’

Số công trình thoát nước:

1 - Hệ số triển tuyến nhỏ hơn

- Số đường cong đứng, công trình

thoát nước ít hơn

- Chiều dài tuyến dài hơn

2 - Chiều dài tuyến ngắn hơn - Hệ số triển tuyến lớn hơn

- Số đường cong đứng, công trìnhthoát nước nhiều hơn

Sau khi phân tích ưu, nhược điểm của từng phương án, chọn ra phương án 1 và

2 để thiết kế cơ sở

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC

4.1 CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC:

Hệ thống thoát nước đường ôtô bao gồm hàng loạt các công trình và các biệnpháp kỹ thuật được xây dựng để nền đường đảm bảo không bị ẩm ướt Các công trìnhnày có tác dụng tập trung và thoát nước nền đường, hoặc ngăn chặn không cho nướcngấm vào phần trên của nền đất Mục đích của việc xây dựng hệ thống thoát nước trênđường nhằm đảm bảo chế độ thuỷ nhiệt của nền đất luôn luôn ổn định không gây nguyhiểm cho mặt đường

- Phạm vi thiết kế: Sử dụng cho nền đường đào và nền đường đắp thấp

- Yêu cầu khi thiết kế rãnh dọc:

+ Rãnh dọc được thiết kế ở những đoạn đắp thấp, dọc nền đào, nền nữađào nữa đắp, có thể bố trí ở 1 bên nền đường hoặc cả 2 bên nền đường

+ Kích thước của rãnh cho phép tính theo cấu tạo mà không cần tínhtoán thủy lực Chỉ tính toán khi nó tham gia đáng kể vào việc thoát nước của

sườn lưu vực Bề rộng đáy rãnh nhỏ nhất là 40 cm (Hình)

+ Tiết diện của rãnh, độ dốc dọc của rãnh được xác định phụ thuộc vàođiều kiện địa chất, địa hình khu vực tuyến đi qua Thông thường ta chọn loạirãnh hình thang có chiều rộng đáy rãnh bằng 0,4m, độ dốc dọc của rãnh trùngvới độ dốc đường đỏ, độ dốc taluy từ 1:1 ÷ 1:1,5

+ Chiều sâu rãnh đảm bảo mực nước tính toán thấp hơn mép rãnh 20 cm

và không sâu quá 50 cm (TCVN 4054 - 05).

Hình 4.1 Cấu tạo rãnh biên.

Tiết diện ngang của rãnh được dùng ở đây là hình thang, vì nó dễ thoát nước và

dễ thi công Chiều rộng đáy rãnh là 0,4m, chiều sâu của rãnh tối thiểu là 0,3m (từ mépnền đắp đến đáy rãnh là 0,7÷0,8m tối đa là 1,0÷1,2m ), taluy rãnh nền đường đào lấybằng độ dốc taluy đường đào theo cấu tạo địa chất, taluy rãnh nền đường đắp là 1:1,5

Độ dốc của rãnh được lấy theo độ dốc dọc của đường đỏ và tối thiểu lớn hơnhoặc bằng 50/00, cá biệt có thể lấy lớn hơn hoặc bằng 30/00 với chiều dài đoạn tuyến

<50m, sao cho đảm bảo không lắng đọng phù sa ở đáy rãnh và thoát nước nhanh Ởnơi có độ dốc rãnh lớn hơn độ dốc gây xói đất thì được gia cố cho phù hợp với điềukiện địa chất, địa hình nơi đó để đảm bảo chống xói với chiều cao gia cố mái dốc làcao hơn mức nước tính toán chảy trong rãnh là 0,1m

Trong tuyến thiết kế thìđộ dốc dọc nhỏ nhất là 50/00 (đối với nền đào) nên đảmbảo thoát nước , và không có đoạn rãnh nào dài quá 500m nên không cần mở rộngrãnh hay bố trí cống cấu tạo thoát nước

4.1.2 Rãnh đỉnh:

- Dùng để thoát và thu nước từ sườn lưu vực không cho nước chảy về rãnh dọc

- Bố trí ở những nơi có độ dốc ngang sườn lớn và diện tích lưu vực lớn

- Tiết diện của rãnh thường có dạng hình thang, bề rộng tối thiểu là 0,5m bờrãnh có mái ta luy 1: 1.5 còn chiều sâu rãnh xác định bằng tính toán thuỷ lực nhưngkhông nên sâu quá 1,5m Độ dốc dọc của rãnh đỉnh xác định như rãnh dọc 3%~5% Vịtrí của rãnh đỉnh cách mép taluy nền đường đào ít nhất là 5m

4.2 Xác định vị trí cần bố trí công trình vượt qua dòng nước:

Tất cả các vùng trũng trên bình đồ mà tại đó tuyến đi qua, trắc dọc và chỗ cósông, suối đều phải bố trí các công trình thoát nước Công trình vượt dòng nước baogồm cầu, cống… Được bố trí tại tất cả các nơi trũng trên bình đồ, trắc dọc và nơi cósông suối Đối với cống tính toán ta chọn loại cống không áp, khẩu độ được chọn theo

Các vị trí cần đặt cống hoặc cầu nhỏ là những nơi có suối nhỏ và nơi có tụ thủy

mà tuyến đi qua Kết quả xác định vị trí đặt cống được thể hiện trong Bảng 4.1

4.3.2 Xác định lưu vực cống:

Cống: là công trình thoát nước chính trên đường Cống có nhiều loại: cống tròn,cống vuông, cống bản và cống hộp Khẩu độ cống có thể từ 0,5m ~ 6m Nếu lưu lượngtrên 15m3/sec thì nên dùng cống vuông là kinh tế nhất Để tiện sữa chữa trong quátrình khai thác, đối với cống có khẩu độ dưới 1m thì chiều dài cống không nên vượtquá 20m

4.3.3 Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về cống:

Xác định lưu lượng cực đại chảy về cống theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN9845:2013

Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ cho sông suối không bị ảnh hưởng củathuỷ triều và không có lũ của bùn đá

Công thức tính:

Qp% = Ap% φ Hp% F δ (m3/s)Trong đó:

+ F: Diện tích của lưu vực (xác định dựa vào đường tụ thuỷ-phân thuỷ trên bìnhđồ) (Km2)

+ Hp%: Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế P%=4% -Tra phụ lục 15trang 256 sách thiết kế đường ô tô tập 3

+ φ: Hệ số dòng chảy lũ tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngàythiết kế (HP%) và diện tích lưu vực (F).- Tra phụ lục A bảng A1-TCVN 9845:2013

+ Ap%: Môduyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện δ=1

Lượng mưa ứng với tần suất thiết kế P= 4% đối với khu vực tỉnh Hà Tĩnh là Hp

% = 490 mm (số liệu lấy ở tại Trạm Kỳ Anh) - Tra phụ lục 15 trang 256 sách thiết kếđường ô tô tập 3

Xác định cường độ thấm: giả sử địa chất đất cấp III là loại đất đen thường, cóhàm lượng cát 30%, cường độ thấm 0.85 mm/min

Xác định Ap : Tra bảng phụ thuộc vào các số liệu

+ Thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc.

+ Phân khu mưa rào (vùng mưa)

+ Tính chiều dài sườn dốc lưu vực:1000.( )( )

là Tổng chiều dài các suối nhánh (km) Chỉ tính chiều dài các suối

có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng trung bình của lưu vực B

+ L: Chiều dài suối chính (km).B 2F L

=

B được xác định như sau:

Đối với lưu vực có hai mái dốc:

F B L

=

Đối với lưu vực có một mái dốc:

+ Và trị số bsd được xác định theo công thức trên nhưng thay hệ số 1.8bằng 0.9

+ Xác định thời gian tập trung nước tsd: (Theo Bảng A2-TCVN9845:2013) ứng với vùng mưa thiết kế và Øsd

+ Hệ số Øsd xác định theo công thức:( %)

0,6

0,4 0,3

sd

sd sd sd

L: chiều dài suối chính (km) – xác định trực tiếp trên bình đồ

Jsd (0/00): độ dốc trung bình của sườn dốc tính theo trị số trung bìnhcủa 4 đến 6 điểm xác định độ dốc sườn dốc, theo hướng dốc lớn nhất –xác định trực tiếp trên bình đồ

msd: hệ số nhám của lòng suối xác định theo bảng 4 TCVN9845:2013 với cỏ trung bình, mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cây,không bị cày xới, vùng dân cư nhà cửa không quá 20%, mặt đá xếp có:

msd = 0.25+ Tính thông số địa mạo thủy văn của lòng sông:

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5

Y6 Cao độ (m)

Dòng suối

Hình 4.3 Sơ đồ tính Jls

Trong đĩ:

+ mls: thơng số đặc trưng nhám của lịng sơng, phụ thuộc vào tình trạng

bề mặt lịng sơng suối của lưu vực, lấy theo bảng 5 - TCVN 9845:2013 – Với

sơng đồng bằng ổn định, lịng sơng khá sạch, suối khơng cĩ nước thường xuyên

chảy trong điều kiện tương đối thuận lợi ta cĩ: mls = 11

+ Độ dốc trung bình của lịng chính Jls (0/00) được xác định bằng cơngthức sau (TCVN 9845:2013 Tính tốn các đặc

Bảng 4.1 Kết quả tính toán lưu lượng Q max

4.3.4 Chọn loại cống, khẩu độ cống:

Sau khi đã xác định được lưu lượng Qmax đưa ra một số phương án khẩu độcống theo từng phương án, ứng với mỗi phương án xác định chiều cao mực nước dângtrước công trình - biện pháp gia cố lòng suối

Từ lưu lượng Qmax ta tra phụ lục 16 và 17, ta được , H, V ứng với loại cốngthường loại I, chảy không áp.Chọn loại cống không áp vì dễ chế tạo, thi công thuậnlợi, đảm bảo sự ổn định của cống và nước không thấm qua nền đường, ngoài ra chiềucao nước ngập trước cống nhỏ và thoát nhanh nên ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ nhiệtcủa nền đường

Các nguyên tắc chọn loại cống và khẩu độ cống :

+ Số loại cống trên tuyến không quá 3 loại cống để đảm bảo cho công tác chếtạo và lắp ráp đồng bộ và nhanh chóng trong thi công

+ Có khoảng hở để cho vật cản cây trôi đi qua cống sao cho cống không bị tắc.+ Phụ thuộc vào bình đồ trắc dọc để xem xét việc đặt cống nào tại vị trí đó là cólợi nhất, không để mực nước dâng cao nhất của cống đặt ở đường đắp chảy vào đườngđào

+ Đối với cống có lưu lượng cần thoát nhỏ thì nên chọn cống tròn vì phát huyhết khả năng của cống tròn, thi công đơn giản và kinh tế hơn Lưu lượng nhỏ khôngnên chọn cống vuông vì khó phát huy hết khả năng thoát nước của cống vuông, thicống phức tạp Trong trường hợp khống chế về chiều cao đắp thì có thể chọn cốngvuông để giảm chiều cao đắp

+ Đối với cống có lưu lượng cần thoát lớn nên chọn cống vuông vì cùng 1 khẩu

độ cống thì khả năng thoát nước của cống vuông lớn hơn cống tròn, chịu lực tốt hơn,

có thể đặt lớp kết cấu áo đường ngay trên mặt cống