Thiết kế tuyến đường đi qua địa phận thôn đức sơn ,thị xã ninh hòa, tỉnh khánh hoà

Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI * * * ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ THÀNH LONG 1 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường MỤC LỤC: CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan - Tỉnh Khánh Hòa ở về phía khu vực duyên hải Nam Trung Bộ của Việt Nam, phía Bắc giáp ba huyện Sông Hinh, Đông Hòa và Tây Hòa của tỉnh Phú Yên, phía Tây giáp hai huyện M'Drăk và Krông Bông của tỉnh Đắk Lắk, phía Nam giáp huyện Bác Ái và Thuận Bắc của tỉnh Ninh Thuận, phía Tây Nam giáp huyện Lạc Dương của tỉnh Lâm Đồng, phía Đông giáp Biển Đông Phần lãnh hải có hệ thống đảo, đặc biệt là huyện đảo Trường Sa, có vị trí rất quan trọng về kinh tế, quốc phòng của cả nước Khánh Hoà nằm giữa hai thành phố lớn là thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng, là các trọng điểm phát triển kinh tế của cả nước, trung tâm tỉnh lỵ Tỉnh lỵ của Khánh Hòa là thành phố Nha Trang, cách Thành phố Hồ Chí Minh 447 km và cách thủ đô Hà Nội 1.278 km đường bộ Với 2 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường vị trí địa lý như vậy đã tạo điều kiện thuận lợi cho Khánh Hoà phát triển sản xuất hàng hoá và mở rộng giao lưu kinh tế - xã hội với các tỉnh trong cả nước và quốc tế - Khánh Hòa có diện tích tự nhiên là 5.197 km² Phần đất liền của tỉnh nằm kéo dài từ tọa độ địa lý 12°52’15" đến 11°42’50" vĩ độ Bắc và từ 108°40’33" đến 109°27’55" kinh độ Đông Điểm cực Đông trên đất liền của Khánh Hòa nằm tại Mũi Đôi trên bán đảo Hòn Gốm, huyện Vạn Ninh và cũng là điểm cực đông trên đất liền của Việt Nam Chiều dài vào khoảng 150 km, chiều ngang chỗ rộng nhất vào khoảng 90 km - Khánh Hòa là một trong những tỉnh có đường bờ biển dài và đẹp nhất Việt Nam Đường bờ biển kéo dài từ xã Đại Lãnh tới cuối vịnh Cam Ranh, có độ dài khoảng 385 km tính theo mép nước với nhiều cửa lạch, đầm, vịnh, cùng khoảng 200 đảo lớn, nhỏ ven bờ và các đảo san hô của quần đảo Trường Sa Khánh Hòa có sáu đầm và vịnh lớn, đó là Đại Lãnh, vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Phu, vịnh Nha Trang (Cù Huân) và vịnh Cam Ranh Trong đó có nổi bật nhất vịnh Cam Ranh với chiều dài 16 km, chiều rộng 32 km, thông với biển thông qua eo biển rộng 1,6 km, có độ sâu từ 18-20 m và thường được xem là cảng biển có điều kiện tự nhiên tốt nhất Đông Nam Á trước đây được sử dụng làm căn cứ quân sự của Hoa Kỳ rồi Liên Xô (sau này là Nga) nhưng nay đã được chuyển thành cảng dân sự Vừa có lợi thế tự nhiên rất có lợi cho quân sự, quốc phòng lại cận kề tuyến đường vận tải biển quốc tế trọng yếu nên từ hàng trăm năm nay vịnh Cam Ranh luôn được hải quân các cường quốc coi là “trung tâm dịch vụ hậu cần” quan trọng 3 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT 2 3 Đồ án môn học thiết kế đường Hình I.1.1 Vị trí địa lý tỉnh Khánh Hòa - Hai điểm E, F mà tuyến đi qua thuộc địa phận Thôn Đức Sơn , xã Ninh Sơn, thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa - Thị xã Ninh Hoà là vùng đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ, thuộc tỉnh Khánh Hoà, nằm về phía Đông vòng cung Bắc Nam của dải Trường Sơn trên toạ độ từ 12020’ - 12045’ độ Vĩ Bắc và từ 105o52’ - 109o20’ độ Kinh Đông Thị xã Ninh Hòa phía Đông giáp Biển Đông; phía Tây giáp huyện M’Đrắk, tỉnh Đắk Lắk; Tây Nam giáp huyện Khánh Vĩnh, tỉnh Khánh Hòa; Tây Bắc giáp huyện sông Hinh, tỉnh Phú Yên; phía Nam giáp huyện Diên Khánh và thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa; phía Bắc giáp huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa Trung tâm thị xã cách thành phố Nha Trang 33 km về phía Bắc (theo quốc lộ 1A) Ninh Hòa có tổng diện tích đất tự nhiên là 119.777 ha, có trên 70% là núi rừng, 0,44% là động cát ven biển - Đồng bằng nơi đây là một lòng chảo hơi tròn, ba mặt bị núi bao bọc, bán kính khoảng 15 km Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông 4 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường và từ Bắc xuống Nam Vùng trung tâm đồng bằng đất đai tương đối phì nhiêu - Địa hình thị xã Ninh Hòa bị chia cắt nhiều bởi núi cao, nhiều dốc và đèo hiểm trở Phía Tây trên quốc lộ 26 có đèo Dốc Đất, đèo Phượng Hoàng Phía Nam trên quốc lộ 1A có đèo Rọ Tượng, đèo Rù Rì Phía Bắc có dốc Giồng Thanh, dốc Đá Trắng Phía Đông đồng bằng có dải núi Hòn Hèo chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, ba mặt nhô ra biển tạo thành một bán đảo lớn (146 km2) với nhiều đỉnh cao trên 700m - Bờ biển Ninh Hoà có nhiều nơi lồi lõm, khúc khuỷu, có nhiều cửa sông, cửa lạch nằm sâu trong đất liền Bờ biển có nhiều nơi bãi triều rộng thuận lợi cho nghề nuôi trồng hải sản xuất khẩu và làm muối 1.2: Phạm vi nghiên cứu của dự án : - Điểm đầu: E - Điểm cuối: F - Chiều dài tuyến:2762.51 m - Nội dung thiết kế tuyến: xây dựng tuyến đường mới nối hai điểm E-F 1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng: 1.3.1 Quy trình khảo sát: - Quy trình khảo sát đường ô tô: 22 TCN 263- 2000 - Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình: 96 TCN 43 – 90 - Công tác trắc địa trong XD – yêu cầu chung: TCVN 9398:2012 - Quy trình khảo sát thuỷ văn: 22 TCN 27 – 84 - Quy trình khảo sát địa chất: 22 TCN 27 – 84 - Quy trình khoan thăm dò địa chất: 22 TCN 259-2000 - Quy trình thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT): TCVN 9351: 2012 - Quy trình thí nghiệm đất xây dựng: TCVN8868: 2011 - Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu: 22TCN 262-2000 5 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Quy trình thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo độ võng Benkelman: TCVN 8867:2011 1.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế: - Đường ôtô tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4054 -2005 - Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06 - Quy trình thiết kế áo đường cứng: QĐ3230 /QĐ-BGTVT - Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ: TCVN 9845: 2013 - Quy phạm KSTK nền đường ô tô qua vùng đất yếu: 22 TCN 262 – 2000 - Điều lệ biển báo đường bộ: QCVN41:2012/BGTVT - Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272-05 1.4: Điều kiện khí hậu thủy văn: - Thị xã Ninh Hòa nằm trong tiểu vùng khí hậu đồng bằng ven biển, mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa và chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương nên quanh năm khí hậu nơi đây tương đối ôn hoà, mùa đông không rét buốt với nhiệt độ trung bình hàng năm 0 là 26,6 C, độ ẩm bình quân hàng năm là 70%-80% Lượng mưa trung bình hàng năm là 1350 mm, thời tiết mưa rải không đều, hàng năm mưa nhiều vào tháng 10, tháng 11, thường gây lũ lớn nhưng ít khi có bão Mùa khô nắng nhiều, gió Tây Nam thổi mạnh, thường gây hạn hán gay gắt Nhiệt lượng ánh sáng dồi dào với 2.482 giờ nắng trong năm, tổng nhiệt lượng bình quân trong năm 9.5000C Nhiệt độ Mười trung Mộ Ha B Bố Nă Sá Bả Tá Chí Mườ Mườ bình/thán t i a n m u y m n i i một 27 28 29 31 32 32 32 32 32 30 28 27 22 22 23 25 26 26 26 26 25 24 24 22 hai g Cao nhất ( 0 C) Cao nhất ( 0 C) 6 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Bảng I.8.1 Bảng nhiệt độ trong năm của khu vực tuyến 1.5 Điều kiện địa hình Ninh Hòa có tổng diện tích đất tự nhiên là 119.777 ha, có trên 70% là núi rừng, 0,44% là động cát ven biển Đồng bằng nơi đây là một lòng chảo hơi tròn, ba mặt bị núi bao bọc, bán kính khoảng 15 km Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam Vùng trung tâm đồng bằng đất đai tương đối phì nhiêu Địa hình thị xã Ninh Hòa bị chia cắt nhiều bởi núi cao, nhiều dốc và đèo hiểm trở Phía Tây trên quốc lộ 26 có đèo Dốc Đất, đèo Phượng Hoàng Phía Nam trên quốc lộ 1A có đèo Rọ Tượng, đèo Rù Rì Phía Bắc có dốc Giồng Thanh, dốc Đá Trắng Phía Đông đồng bằng có dải núi Hòn Hèo chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, ba mặt nhô ra biển tạo thành một bán đảo lớn (146 km2) với nhiều đỉnh cao trên 700m - Bờ biển Ninh Hoà có nhiều nơi lồi lõm, khúc khuỷu, có nhiều cửa sông, cửa lạch nằm sâu trong đất liền Bờ biển có nhiều nơi bãi triều rộng thuận lợi cho nghề nuôi trồng hải sản xuất khẩu - Hệ thống sông ngòi và nguồn nước Hệ thống sông suối ở thị xã Ninh Hoà tương đối dày, nhưng phân bố không đều Vùng núi cao mật độ lưới sông dày khoảng 1km/km2, vùng đồng bằng ven biển có mật độ lưới sông mỏng hơn khoảng 0,6km/km2 Với đặc điểm địa hình chia cắt nên sông ngòi nơi đây thường ngắn và dốc, lưu lượng giữa mùa mưa và mùa khô chênh lệch rất lớn Mùa mưa tốc độ dòng chảy bề mặt lớn thường gây lũ lụt Vào mùa khô lưu lượng nước các sông thấp, nhiều sông suối bị khô cạn nhanh Thị xã Ninh Hoà có hệ thống sông chính là sông Cái dài 49 km, chia thành 2 nhánh lớn là nhánh sông Cái ở phía Nam và nhánh sông Đá bàn ở phía Bắc Sông Cái có nguồn gốc từ núi Chư Hơ Mu ở độ cao 2051 m, chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và đổ ra đầm Nha Phu Sông Cái Ninh Hòa có tiềm năng về thủy điện như Eakrôngru Vùng thượng nguồn có hồ chứa nước Đá bàn và Suối Trầu 7 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Vùng thị xã Ninh Hòa có hai dạng nước ngầm chính gồm: dạng nước ngầm tồn tại trong trầm tích sông suối, tập trung ở các xã phía Tây và Tây Bắc của thị xã và dạng nước ngầm tồn tại trong trầm tích sông biển và biển, tập trung ở các xã phía Đông và Đông Nam của thị xã 1.6 Điều kiện địa chất Toàn thị xã Ninh Hòa có 8 nhóm đất và 18 loại đất Trong đó, nhóm đất có diện tích lớn nhất là nhóm đất đỏ vàng với 74.651 ha, chiếm 72,28% tổng diện tích đất, phù hợp sử dụng vào sản xuất lâm nghiệp hoặc sản xuất nông – lâm kết hợp, phát triển vườn rừng Nhóm đất phù sa có diện tích khá lớn là 7.281 ha, chiếm 7,05% tổng diện tích, thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, có khả năng trồng nhiều loại cây khác nhau như lúa, màu, cây công nghiệp ngắn ngày 1.7 Vật liệu xây dựng Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường cự li di chuyển E Tính Ech dc tb Đồ án môn học thiết kế đường =289.7 x 1.21 =350.6 (MPa) của kết cấu dùng toán đồ KôGan với: E0/Etbdc = 45/350.6 = 0.14 và H/D =66/33 = 2 Ta được Ech / Etbdc = 0.58 => Ech = 0.58Etbdc = 0.58 x 371.08= 215.23(MPa) Kdvcd.Eyc * Kiểm toán điều kiện: Ech Ta có: Eyc= 176.3(MPa) Đường cấp IV lấy độ tin cậy 0.90 nên Mặt khác: =1.10 x Eyc= 1.10 x 176.3 =193.93 (MPa) Vậy Ech =215.23 MPa > x Eyc= 193.93 MPa=> Đạt =>Kết cấu áo đường đảm bảo theo yêu cầu độ võng đàn hồi b) Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất Kiểm toán theo điều kiện: C tt Tax + Tav < k cdtr * Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe gây ra Tax Ta có bảng quy đổi : Bảng 9 Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) Hi T= dưới lên trên) (cm) CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 1,2 24 BNT chặt 19 350 0.92 BTN chặt 12.5 420 1.115 Htb K= 30 E1 E dc tb 328.22 = = = E2 E0 45 = 7.29 53 (cm) 30 250 0,8 54 271.5 7 0.13 61 268.95 5 0.083 66 271.26 H/D =66/33 =2.0, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1,21 => Etbdc =271.26 x 1.21 =328.22 ( MPa) E’tb (Mpa) Trường Đại Học Công Nghệ GTVT 0 φ= 28 tra biểu đồ hình 3.3 ta được => Tax = 0.6*0.016 Đồ án môn học thiết kế đường Tax = 0.016 p =0.0096 (Mpa) * Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do trọng lượng bản than của các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền Tav 0 Với H=66 (cm), φ= 28 tra toán đồ 3.4 tiêu chuẩn 22TCN211-06, ta được Tav = -0.0021 (MPa) * Xác định ứng suất cắt cho phép của đất nền [T] [T] = => Ctt 0.0126 = = 0.0126 kcdtr 1 (MPa) Tax + Tav = 0.0096 + ( −0.0021) Vậy : C tt Tax + Tav < k cdtr = 0.0075 (Mpa) =>Đạt =>Nền đất đảm bảo cường độ chống trượt c) Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: σ ku ≤ Rttku K ckud Tính ứng suất lớn nhất ở đáy lớp BTN chặt 12.5 E1 = ∑ Ei.hi h1 h1: Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp được kiểm tra kéo uốn lên đến bề mặt áo đường Ei, hi: là trị số mô đun đàn hồi và bề dày lớp i trong phạm vi h1 Bảng 6 Bảng quy đinh mái ta luy Loại vật liêu BTN chặt 12.5 E (Mpa) 1800 54 hi (cm) 5 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường BTN chặt 19 1600 7 Đối với lớp BTN lớp dưới E1 = ∑ Ei.hi h1 = 1800x5 + 1600x7 = 1683.33 12 Mpa Bảng 11 Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) * dưới lên trên) T= CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 Tính Hi (cm) Htb K= (cm) 30 1,2 24 0,85 30 200 54 271.5 Ech H/D =54/33 = 1.636, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1,201 => Etbdc =271.5 x 1.201 =326.27 ( Mpa) H/D =54/33 = 1.636; E0 45 = = 0.137 dc Etb 328.5 tra toán đồ hình 3.1 ta có Echm / Etbdc = 0.51=>=> Ech = 0.51Etbdc = 0.51 x 326.27= 166.40 Mpa σ ku Tìm ứng suất kéo đơn vị ở lớp đáy bê tông nhựa: E1 1683.33 H 12 = = 10.12 = = 0.363 Ech 166.4 D 33 ; Tra toán đồ hình 3.5, ta có: σ ku =1.83 và với p=0.6 (MPa) Áp dụng CT: =p.Kb =1.82*0.6*0.85=0.93 Mpa Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: 55 E’tb (Mpa) Trường Đại Học Công Nghệ GTVT σ ku ≤ Đồ án môn học thiết kế đường Rttku K ckud Trong đó: K ckud : Hệ số đảm bảo cường độ kéo uốn với độ tin cậy 0.95 ta có K ckud =1.0 Rttku = K1.K 2 R ku R ku : Cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán R ku =2.0 K1: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ vật liệu do mỏi K1 = 11.11 11.11 = = 0.557 0.22 Ne (0.81.106 )0.22 K2: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về thời tiết khí hậu: K2=1.0 => Rttku =0.557x1x2.0=1.114 Rttku 1.114 = = 1.185 K ckud 0.94 * Kiểm tra: σ ku = 0.93Mpa < Rttku = 1.185 Mpa K ckud => Đạt Đối với lớp BTN lớp trên Bảng 12 Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) Hi T= dưới lên trên) (cm) K= 30 Htb E’tb (cm) (Mpa) 30 200 CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 1,2 24 0,85 54 271.5 BTN nhựa chặt 19 1800 0.92 7 0.13 61 362.15 56 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT * Tính Đồ án môn học thiết kế đường Ech H/D =61/33 = 1.848, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1.20 => Etbdc =326.15 x 1.200 =391.38 ( Mpa) H/D =61/33 = 1.848; E0 45 = = 0.115 dc Etb 391.38 tra toán đồ hình 3.1 ta có Echm / Etbdc = 0.50 => Ech = 0.50Etbdc = 0.50 x 391.38= 195.69 (MPa) σ ku Tìm ở lớp bê tông nhựa lớp trên E1 1800 H 5 = = 9.19 = = 0.151 Ech 195.69 D 33 ; Tra toán đồ hình 3.6, ta có σ ku =1.92 và với p=0.6 (MPa) Áp dụng CT: =p x K b x =1.92*0.6*0.85=0.98 Mpa P: Áp lực bánh xe của tải trọng tính toán p=0.6 Mpa Kb : Hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất đơn vị ; Kb =0.85 Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: Rttku σ ku ≤ ku K cd Trong đó: K ckud : Hệ số đảm bảo cường độ kéo uốn với độ tin cậy 0.90 ta có K ckud Rttku = K1.K 2 R ku R ku : Cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán K1: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ vật liệu do mỏi 57 R ku =2.80 =0.94 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT K1 = Đồ án môn học thiết kế đường 11.11 11.11 = = 0.557 0.22 Ne (0.81.106 )0.22 K2: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về thời tiết khí hậu: K2=1.0 => Rttku =0.557x1x2.80=1.56 Rttku 1.56 = = 1.66 K ckud 0.94 * Kiểm tra: σ ku = 0.93Mpa < Rttku = 1.66 Mpa K ckud => Đạt Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa Đối với lề gia cố do yêu cầu mở rộng sau này và để tiện việc thi công thì ta chọn kết cấu phần lề gia cố giống với phần mặt đường xe chạy Vậy kết cấu mặt đường đảm bảo các điều kiện kiểm toán 58 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠNG V: THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC 5.1.6 Thiết kế hệ thống thoát nước của đường 5.1.6.1 Rãnh thoát nước a, Nguyên tắc bố trí rãnh dọc Rãnh dọc (rãnh biên) dùng để thoát nước nền đường ở những đoạn đường đào và những đoạn đường đắp thấp (dưới 0,6 m) Việc bố trí rãnh dọc cần tuân theo các nguyên tắc sau: + Không cho phép nước từ tất cả các rãnh chảy về rãnh dọc + Trong mọi trường hợp thuận tiện, phải tìm cách tháo nước rãnh dọc ra các chỗ thấp xa nền đường hay ra suối gần nhất + Để tránh tình trạng nước đọng lâu ngày trong rãnh làm nền đường ẩm ướt, cứ cách một đoạn nhỏ hơn 250m (đối với rãnh tam giác) và 500 m (đối vối rãnh hình thang) phải đặt cống cấu tạo để tháo nước trong rãnh ra ngoài + Để đảm bảo an toàn giao thông, rãnh dọc không nên thiết kế sâu quá Chiều sâu tối đa của rãnh phụ thuộc vào loại đất + Không nên để nước ở rãnh của nền đường đắp chảy vào rãnh của đoạn đường đào Chỉ trong trường hợp chiều dài đoạn đường đào nhỏ hơn 100 m mới cho phép nước ở rãnh dọc đoạn đường đắp chảy qua đoạn đường đào b, Trình tự thiết kế rãnh 59 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Nội dung tính toán thuỷ lực rãnh là dựa vào lưu lượng thiết kế để chọn kích thước hợp lý, xác định tốc độ nước chảy trong rãnh và chọn biện pháp gia cố Rãnh thường được làm với độ dốc bằng độ dốc dọc theo hướng đặt rãnh Trình tự tính toán trường hợp này như sau: 1 Xác định lưu lượng thiết kế của rãnh 2 Giả thiết tiết diện của rãnh, chiều sâu nước chảy trong rãnh và sau đó xác định các đặc trưng thuỷ lực: tiết diện dòng chảy ω, chu vi ướt χ, bán kính thuỷ lực R 3 Xác định khả năng thoát nước của rãnh (Q) và so sánh với lưu lượng thiết kế (Qtk) Nếu chúng sai khác nhau không quá 10% thì tiết diện rãnh vừa chọn là tiết diện được chọn để thiết kế Nếu sai số lớn thì phải giả thiết lại kích thước của rãnh 4 Xác định tốc độ nước chảy trong rãnh, kiểm tra điều kiện xói lở và chọn biện pháp gia cố 5 Tính chiều sâu của rãnh theo công thức hr = h0 + 0,25 Trong đó: h0 – chiều sâu nước chảy trong rãnh (m) c, Xác định lưu lượng thiết kế Lưu lượng nước từ khu tụ thuỷ tập trung về rãnh xác định theo công thức đơn giản gần đúng dùng cho trường hợp lưu vực F < 0,3 km2: Q=0,56.( H-Z ).F Trong đó: H - chiều dày dòng chảy (mm), xác định phụ thuộc vào khu vực mưa rào, tần suất lũ thiết kế , thời gian tính toán, loại đất, cấu tạo lưu vực Z - lượng tổn thất do thấm ướt và cây cỏ giữ lại F - diện tích lưu vực tính bằng km2 : F = F1+ F2 F1- Diện tích của nửa phần đường bên rãnh (km2) F2- Diện tích mái taluy phía bên rãnh (km2) d, Chọn tiết diện rãnh Tiết diện của rãnh lấy theo định hình như sau: - Rãnh tam giác kích thước của rãnh như hình vẽ: 60 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Rãnh hình thang kích thước của rãnh như hình vẽ: =>Để tiện cho thiết kế và thi công ở đây ta chỉ sử dụng rãnh hình thang với khả năng thoát nước tốt hơn rãnh tam giác 5.1.6.2 Cống thoát nước Cống chiếm phần lớn các công trình thoát nước trên đường Cống bao gồm 2 loại: cống địa hình và cống cấu tạo Cống địa hình được bố trí tại các vị trí tuyến cắt qua các dòng suối nhỏ hay cắt qua các khe tụ thuỷ mà khi mưa sẽ hình thành dòng chảy Cống cấu tạo được bố trí chủ yếu nhằm thoát nước trên mặt đường và trên mái ta luy có lưu vực nhỏ, cống cấu tạo thường được bố trí theo quy phạm mà không cần phải tính toán thuỷ lực công trình a, Nguyên tắc thiết kế cống Đối với đường cấp cao, cống cũng như các công trình vượt qua dòng nước nhỏ khác như cầu nhỏ, đường tràn…phải phụ thuộc vào tuyến Việc đảm bảo tuyến đi theo hướng tốt nhất có thể làm cho giao giữa tuyến với dòng nước có những góc ngoặt khác nhau, kể cả những góc rất nhọn Do vậy cần phải có những biện pháp thích hợp làm những loại cửa cống đặc biệt, những công trình điều chỉnh hoặc phải nắn lại dòng suối Đối với đường cấp thấp, cho phép kéo dài tuyến để cải thiện điều kiện giao nhau với dòng nước Vấn đề này được giải quyết trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật 61 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Vai đường phải cao hơn mực nước dâng trước cống tối thiểu 0,5m (với cống không áp và bán áp có khẩu độ nhỏ hơn 2m) và 1,0m (với cống có khẩu độ lớn hơn 2m) Phải bảo đảm lớp đất đắp trên cống dày tối thiểu 0,5 m Khẩu độ cống nên dùng từ 1 ÷ 1,25 m trở lên Không dùng các khẩu độ cống quá nhỏ gây trở ngại cho công tác duy tu sửa chữa Theo quy trình, khẩu độ cống tối thiểu là 0,5m Nên dùng cống tròn là BTCT vì rẻ và tiện cho thi công cơ giới Cống vuông dùng cho khi lưu lượng lớn hoặc khi cao độ nền đắp hạn chế Khi xác định lưu lượng tính toán để thiết kế cầu cống phải tuân theo tần suất lũ quy định Ở nước ta quy định tần suất lũ dùng để thiết kế cống là 4% b, Xác định lưu lượng tính toán của dòng chảy Lưu lượng thiết kế kiến nghị xác định dựa vào lượng mưa ngày và mô đun dòng chảy(tiêu chuẩn 22 TCN 220-95) Qp% = Ap F δ Hp α (m3/s) Trong đó: F - diện tích lưu vực (km2), công thức trên áp dụng đối với lưu vực có diện tích F ≤100 Km2 α - hệ số dòng chảy lũ ( tra bảng phụ thuộc vào loại đất, diện tích lưu vực, chiều dày lượng mưa); δ - hệ số điều tiết do các ao hồ và đầm lầy trên lưu vực (tra bảng); Ap- Mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện chưa xét đến ảnh hưởng của ao hồ phụ thuộc vào hệ số đặc trưng địa mạo lòng sông gian tập trung nước trên sườn dốc Φ sd sd và vùng mưa Hp lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế P% mm Ta có các tham số tính toán như sau : Hệ số đặc trưng địa mạo lòng sông 62 Φ ls và thời Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Φls = Đồ án môn học thiết kế đường 1000 L m I F 1/4 (α H p )1/4 1/3 ls ls Trong đó: L- Chiều dài suối chính (km) Ils độ dốc lòng suối chính, tính theo phần trăm Mls-hệ số đặc trưng nhám của lòng suối Hệ số đặc trưng địa mạo sườn dốc: Φ sd = (1000bsd )0,6 msd I sd0,3 F 1/4 (α H p )0,4 Isd - độ dốc của sườn dốc lưu vực msd – hệ số đặc trưng nhám sườn dốc bsd – chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực Lý F trình (km2 cống ) L (km) ∑l bsd (km (km mls msd ) ) Ils Isd (‰) (‰) Hp% (mm α Фls Фsd ) τsd (phút) Ap% δ Qmax (m3/s) Cọc 15 0.071 0.15 0 0.25 11 0.5 3.23 4.2 167 1 4.87 4.65 31.54 0.15 1 1.913 Cọc 46 0.045 0.07 0 0.13 11 0.5 2.18 2.3 155 1 3.7 2.99 19.76 0.18 1 0.913 Cọc 81 0.071 0.15 0 0.3 11 0.5 3.1 4.2 176 1 3.97 4.65 31.54 0.15 1 1.913 Cọc 0.015 0.06 0 0.1 11 0.5 2.1 2.3 159 1 3.67 2.99 19.76 0.18 1 0.813 100 c, Xác định khẩu độ cống Lựa chọn chế độ làm việc của cống: Do chiều cao nền đắp không cao nên ta chọn chế độ làm việc của tất cả các cống là chế độ chảy không áp Căn cứ vào lưu lượng thiết kế và chế độ chảy trong cống ta chọn đường kính cống theo bảng phụ lục 12 (Sổ tay Thiết kế đường ô tô tập 2), từ đó tra bảng được chiều cao nước dâng trước cống(H) và vận tốc dòng nước (V) d, Tính toán các biện pháp gia cố sau cống 63 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Trong trường hợp nước chảy tự do, dòng nước ra khỏi cống có tốc độ cao ở vùng sau công trình Tốc độ tăng khoảng 1,5 lần Do đó phải thiết kế hạ lưu công trình theo tốc độ nước chảy vtt =1,5.vo Chiều dài phần gia cố lgc sau cống nên lấy bằng 3 lần khẩu độ cống lgc = 3.F Chiều sâu chân tường chống xói chọn theo công thức: ht ≥ hx + 0,5 (m) hx- Chiều sâu xói tính toán, phụ thuộc vào chiều sâu nước dâng trước công trình H và tỷ số lgc/b e, Tính chiều dài cống + Xác định chiều dài cống theo sơ đồ sau: B2 B1 Hv 1: m h2 c ic ic L2 L1 1)Tính toán chiều dài cống => Chiều dài cống tính bằng công thức: L = L 1 + L2 L1 = Với: c h1 1: m B1 + m × (H V − h1 ) + c 1 + m × ic 64 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT L2 = Đồ án môn học thiết kế đường B2 + m × (H V − h 2 ) + c 1 − m × ic Trong đó: - L1, L2 : chiều dài cống phía thượng lưu và phía hạ lưu (m) - Bn : chiều rộng nền đường - B1, B2 : chiều rộng từ tim đường đến vai nền đường về thượng lưu × và hạ lưu, khi nền đường không mở rộng là 0,5 Bn (m); - Hv : tổng chiều cao đất đắp nền đường từ đáy tim cống đến cao độ vai nền đường (m); - h1, h2 : chiều cao kiến trúc của cửa cống phía thượng lưu và hạ lưu (m); - m : độ dốc mái ta luy nền đường (1:m); - ic : độ dốc lòng cống (%) - c : chiều dày tường đầu cống (m) Bảng tổng hợp tính toán chiều dài cống D(m) L(m) H(m ) V(m/s) Số lượng 1.913 1 15.8 8 1.19 2.493 1 Km1+160 0.913 0.8 16.9 0.67 1.885 1 C3 Km2+040 1.913 1 16.2 1.02 2.134 1 C4 Km2+520 0.813 0.8 16.8 0.96 1.15 1 Cống Lý trình Qp%(m3/s) C1 km0+380 C2 65 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠN 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Thiết kế tuyến đường đi qua địa phận Thôn Đức sơn ,Thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hoà đã được nghiên cứu với các nội dung như sau: 6.2 Phạm vi nghiên cứu - Điểm đầu thiết kế: Điểm E: Km 0+00 - Điểm cuối thiết kế: Điểm F: Km 2 +762.51 66 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường 6.3 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật 6.3.1 Quy mô: Thiết kế mặt cắt ngang 02 làn xe cơ giới, Bm = 7.0 m; Bn = 9.0 m; Tuyến chính là đường cấp IV Miền Núi theo TCVN 4054-2005, Vtk: 60km/h; 6.3.2 Nền đường: Trên toàn tuyến, nền đường có dạng nền đắp và đào đảm bảo các yêu cầu theo đúng quy trình đối với cấp hạng đường được thiết kế Nền đắp với độ dốc mái 1/1,5; nền đào với độ dốc mái 1/1 6.3.3 Mặt đường: Mặt đường cấp cao A1, BTNC trên móng cấp phối đá dăm 6.4 Kiến nghị Thiết kế đã hoàn chỉnh tuyến đường E-F tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành 67 ... môn học thiết kế đường Hình I.1.1 Vị trí địa lý tỉnh Khánh Hịa - Hai đi? ??m E, F mà tuyến qua thuộc địa phận Thôn Đức Sơn , xã Ninh Sơn, thị xã Ninh Hịa, tỉnh Khánh Hịa - Thị xã Ninh Hồ vùng đồng... CHƯƠNG THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG 3.1 Giải pháp thiết kế phương án tuyến Hướng tuyến: Đoạn tuyến từ E đến F thuộc dự án xã Ninh Sơn thị xã Ninh hịa tỉnh Khánh Hịa 3.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường. .. thiết kế đường + Theo nguyên tắc thiết kế tổng thể tuyến đường, đường mặt đường: Tiêu chuẩn thiết kế tuyến, mặt đường phải phù hợp với tức thiết kế tuyến nên xét tới cường độ độ ổn định đường,