ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT

ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG .4 I.1 Mục tiêu đồ án I.2 Tài liệu sử dụng CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TUYẾN II.1 Đặc điểm kinh tế xã hội .6 II.1.1 Tình hình phát triển dân số II.1.2 Tình hình lao động ngành nghề II.2 Hiện trạng mạng lưới giao thông vùng .6 II.2.1 Tình hình giao thơng đường II.3 Đặc điểm điều kiện tự nhiên II.3.1 Điều kiện khí hậu II.3.2 Điều kiện thủy văn .7 II.3.3 Điều kiện địa hình .7 II.3.4 Điều kiện địa chất II.3.5 Điều kiện vật liệu xây dựng CHƯƠNG III CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN III.1 Khổ đường cấp đường III.1.1 Khổ đường III.1.2 Cấp đường III.2 Số đường 10 III.3 Loại sức kéo, loại đầu máy .11 III.3.1 Loại sức kéo 11 III.3.2 Loại đầu máy 12 III.4 Toa xe .12 III.5 Dốc hạn chế (Ip) .12 III.6 Khối lượng đoàn tàu (Q) 13 III.6.1 Tính khối lượng đồn tàu 13 III.6.2 Kiểm tra khối lượng đoàn tàu theo điều kiện khởi động: 15 III.6.3 Tính khối lượng hàng đoàn tàu: 16 SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM III.6.4 Tính chiều dài đồn tàu 17 III.7 Chiều dài sử dụng ga .18 III.7.1 Chiều dài sử dụng đường đón tiễn 18 III.7.2 Chiều dài ga 18 III.7.3 Số đường ga 18 III.8 Bán kính đường cong lớn nhất, nhỏ 20 III.8.1 Bán kính đường cong nhỏ (Rmin): .20 III.8.1.1 Khổ đường cấp đường: 20 III.8.1.2 Vận tốc chạy tàu: 20 III.8.2 Bán kính đường cong lớn (Rmax): 20 III.9 Tiêu chuẩn đường 20 III.9.1 Bề rộng đường 20 III.9.2 Đường thẳng 21 III.9.3 Đường cong: 21 III.9.4 Mui luyện 21 III.9.5 Taluy đường(1:m) 22 III.9.6 Cao độ vai đường .23 III.9.7 Rãnh thoát nước .24 III.9.8 Trắc ngang đường .25 III.9.9 Nền đường ga 26 III.9.10 Ranh giới chiếm đất đường sắt .26 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 27 IV.1 Vạch tuyến bình đồ 27 IV.1.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc vạch tuyến 27 IV.1.2 Các phương pháp vạch tuyến bình đồ .27 IV.1.3 Nguyên tắc vạch tuyến bình đồ 27 IV.1.2.1 Vạch tuyến tự 28 IV.1.2.2 Vạch tuyến khó khăn 29 IV.1.3 Thiết kế bình đồ tuyến .31 IV.2 Thiết kế trắc dọc .35 SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM IV.2.1 Thiết kế đường đỏ trắc dọc 35 IV.2.2 Kiểm tra thiết kế trắc dọc đảm bảo chạy tàu an toàn êm thuận 35 IV.2.3 Thiết kế trắc dọc đảm bảo chạy tàu liên tục .36 IV.2.3.1 Triết giảm dốc đường cong 36 IV.2.3.2 Triết giảm dốc đoạn lên dốc trước vào ga 37 IV.2.4 Thiết kế chiều dài yếu tố trắc dọc .38 IV.2.5 Thiết kế trắc dọc chi tiết 39 IV.2.6 Trắc ngang 40 LỜI NÓI ĐẦU Vận tải đường sắt nặng loại hình giao thơng nhằm kết nối vùng dân cư lãnh thổ, khu sản xuất,… lại với Vận tải đường sắt xem phương tiện tốt (về tốc độ, độ an toàn, khối lượng,…) để vận chuyển nguyên vật liệu cho sản xuất công nghiệp, phục vụ giao lưu địa phương, quốc phòng, ứng cứu vùng lũ lụt nhiều nhiệm vụ khác Vận tải đường sắt với vận tải đường bộ, đường hàng không, đường thủy,… tạo nên mạng lưới giao thông thiếu quốc gia Đường sắt đời không sớm so với phương tiện khác, mau chóng trở thành phương tiện chủ đạo vận tải phát triển quốc gia (Nhất vận tải hành khách, vận tải continer, vận tải liên vùng…) Với vận tải đường sắt, vai trò quan trọng khả kết nối phương thức vận tải, đóng vai trò quan trọng hình thành vận tải đa phương thức Ý thức điều đó, với nhiệm vụ thiết kế đoạn tuyến đường sắt Sài Gòn – Lộc Ninh khả thi Với giúp đỡ nhiệt tình thấy giáo hướng dẫn Th.s Võ Văn Nam Cộng thêm tài liệu bổ trợ giúp em hồn thành đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn thầy Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Trung Hiếu SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Mục tiêu đồ án Thiết kế đoạn tuyến Đồng Tâm – Lộc An thuộc dự án tuyến đường sắt Sài Gòn – Lộc Ninh Dữ liệu giao:  Bình đồ số 03  Số đơi tàu khách, tàu lẻ: đôi  Thông số đầu máy, toa xe: DE13 trục/2 trục 80/20 (%) Bảng 1: Thông số chung Toa Chiều dài Tự trọng Tải trọng trục 20m 21.5 50 trục 14m 14 30  Chiều dài toa xe trưởng: 8m  Gyc chiều chiều năm thứ 5: triệu Km/Km năm I.2 Tài liệu sử dụng  Giáo trình Cơng trình đường sắt tập  Giáo trình thi cơng đường sắt tập  Quy phạm thiết kế đường sắt khổ 1435mm TCVN 4117-1985  Bình đồ khu vực  Bản đồ địa lý Việt Nam  Phần mềm Nova  Autocad 2007 SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TUYẾN Trong thời kỳ đổi hội nhập phát triển theo xu hướng công nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành vận tải ngành kinh tế đặc biệt quan trọng Ngành vận tải có tính chất kết nối nên mục đích vận chuyển người, hàng hóa, nhu yếu phẩm,… từ nơi sang nơi khác Đất nước ta năm gần trình phát triển mạnh mẽ, nhu cầu vận chuyển hàng hóa hành khách tăng Trong mạng lưới giao thơng hạn chế đặc biệt mạng lưới giao thông đường sắt Giao thông đường ngày tải, không đáp ứng nhu cầu vận chuyển lớn Nên vấn đề đặt giai đoạn phát triển - thời kỳ đổi sách quản lý kinh tế đắn Đảng Nhà nước thu hút đầu tư mạnh mẽ nước Nên việc xây dựng tuyến đường sắt tiền đề cho phát triển kinh tế, văn hóa, giáo dục quốc phòng, đẩy nhanh q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Dựa theo số liệu báo cáo hiệp hội cầu đường thành phố HCM Tổng chiều dài tuyến 128,5km, khởi điểm từ ga Dĩ An (thuộc tuyến đường sắt Bắc – Nam) qua thành phố Thủ Dầu Một, Chơn Thành, Lộc Ninh đến ga Hoa Lư tiếp giáp biên giới Campuchia Tồn tuyến có tổng cộng 13 ga gồm: ga Dĩ An, Phù Trung, Thủ Dầu Một, Chánh Lu, Bàu Bảng, Chơn Thành, Minh Hưng, Tân Khai, An Lư, Tân Phúc, Đồng Tâm, Lộc An, Hoa Lư Cự ly bình quân ga 11,7km: cự ly dài ga Bàu Bảng Chơn Thành 14km Đoạn tuyến thiết kế Đồng Tâm – Lộc An (thuộc tuyến đường sắt Thành phố Hồ Chí Minh – Lộc Ninh) Ga Đồng Tâm nằm địa bàn huyện Đồng Phú, tỉnh Bình Phước Ga Lộc An nằm địa bàn huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước Đây tuyến đường sắt có ý nghĩa quan trọng việc phát triển kinh tế Tỉnh Bình Phước nói riêng, nước nói chung Tuyến đường nối liền trung tâm kinh tế, trị, văn hóa tỉnh nhằm bước phát triển kinh tế tỉnh, khu vực nói chung Và huyện Đồng Phú Lộc Ninh nói riêng Sau hồn thành thúc đẩy sản xuất kinh tế huyện trên, cải thiện đời sống tinh thần người dân Đồng thời tương lai kết nối với khu vực Tây Nguyên Đặc biệt nằm mạng lưới đường sắt phía Nam tương lai, tuyến đờng sắt xuyên á, đường sắt cao tốc Bắc - Nam, đường sắt Sài Gòn - Vũng Tàu tuyến Sài Gòn - Đắk Nơng SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM II.1 Đặc điểm kinh tế xã hội II.1.1 Tình hình phát triển dân số Theo số liệu Bộ Thông Tin Truyền Thông, tính đến năm 2011, dân số tồn tỉnh Bình Phước đạt gần 905300 người, mật độ dân số đạt 132 người.km2 Trong đó, dân số sống thành thị đạt gần 152100 người, dân số sống nông thôn đạt 753200 người Tỉ lệ tăng tự nhiên dân số phân theo địa phương tăng 13,7% Thống kê chi tiết cho xã có đặt ga tuyến Huyện Đồng Phú huyện nằm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, mạnh đất đai, tài nguyên, nguồn nhân lực, tiềm kinh tế khơi dậy, tương lai có thành tựu đáng kể thời kỳ đẩy mạnh cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Với diện tích 935,4 km² dân số năm 2009 86.896 người Xã Lộc An có diện tích 64,58 km², dân số năm 1999 4258 người, mật độ dân số đạt 66 người/km² Theo số thống kế mật độ dân số mức thấp Phản ánh phần cấu kinh tế nơng nghiệp II.1.2 Tình hình lao động ngành nghề Là tỉnh biết đến với diện tích chủ yếu đất nông nghiệp trồng cao su lớn nên dễ hiểu phần lớn dân cư lao động phổ thông, trồng trọt, chăn nuôi II.2 Hiện trạng mạng lưới giao thơng vùng II.2.1 Tình hình giao thơng đường Trên địa bàn tỉnh, giao thông thông suốt ngồi tỉnh Các đường giao thơng chủ yếu sau nối liền ga tuyến với vùng lân cận:  Quốc lộ 13 từ cầu Tham Rớt theo hướng Nam – Bắc qua trung tâm huyện Chơn Thành, Bình Long đến cửa Hoa Lư với tổng chiều dài 79,9 km  Quốc lộ 14 nối tỉnh Tây Nguyên qua Phước Long Thành phố Hồ Chí Minh với 112,7km  Tỉnh lộ 741 kết nối trung tâm tỉnh với huyện Đồng Phú, Phước Long  Đường tỉnh 753 kết nối trung tâm tỉnh với Đồng Nai, Bình Dương SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Ngồi có tuyến đường liên huyện nhựa hóa, gần 90% đường đến trung tâm xã láng nhưa, tuyến đường nối với tỉnh Tây Ninh, Lâm Đồng nhựa hóa thuận tiện cho giao thơng Nhận xét: Là địa bàn thuộc khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam lại có nhiều tuyến quốc lộ qua, điều có ý nghĩa quan trọng cho việc phát triển kinh tế, văn hóa, xã hơi, Nhờ có mạng lười giao thơng đường thuận tiện nên việc kết nối với loại hình vận tải đường sắt trở nên dễ dàng II.3 Đặc điểm điều kiện tự nhiên II.3.1 Điều kiện khí hậu Khí hậu điều hòa, năm có mùa rõ rệt, thời tiết nóng ấm quanh năm với nhiệt độ trung bình năm khoảng 27,8 oC, độ ẩm khơng khí cao đều, chịu ảnh hưởng gió bão thích hợp cho trồng vật nuôi phát triển II.3.2 Điều kiện thủy văn Địa bàn Đồng Phú bao quanh hai sông lớn Sông Bé Sông Đồng Nai, với nhiều suối chảy qua như: suối Rạt, suối Nước Trong, suối Giai, suối Giai, suối Lam, suối Mã Đà nhiều suối nhỏ với lưu lượng ít, rải rác khắp vùng Huyện, nguồn cung cấp nước quan cho nhân dân sản xuất sinh hoạt II.3.3 Điều kiện địa hình Nằm độ cao trung bình so với mực nước biển khoảng 50 đến 120 mét Rừng Đồng Phú có nhiều loại gỗ quý Sao, Gõ đỏ, Giáng hương, Bằng lăng, Cẩm lai, loại lâm sản khác lồ ô, tre, nứa soong, mây, loại dược liệu II.3.4 Điều kiện địa chất Đất đai chủ yếu đất đỏ bazan, feralit nâu đỏ số đất xám phù sa cổ, phù hợp với loại công nghiệp dài ngày cao su, hồ tiêu, điều, cà phê, mía,… II.3.5 Điều kiện vật liệu xây dựng Các loại đất đá xây dựng cầu cống rải đường khai thác từ vùng tuyến qua Khai thác sỏi xây dựng sông suối Sông Bé, suối rạc SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM CHƯƠNG III CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN III.1 Khổ đường cấp đường III.1.1 Khổ đường Đoạn đường sắt Đồng Tâm – Lộc An nằm tuyến đường sắt Sài Gòn – Lộc Ninh tuyến mới, nối liền tỉnh Đông Nam Bộ tương lai với khu vưc Tây Nguyên nước bạn Campuchia Việc thiết kế tuyến có ý nghĩa lớn mặt kinh tế, xã hội, trị, quốc phòng, an ninh địa phương nơi tuyến qua Tuyến xây dựng nối liền vùng nông nghiệp, lâm nghiệp, trung tâm kinh tế trị, văn hóa địa phương trung ương, đáp ứng nhu cầu lại ngày nhiều nhân dân vùng Do tuyến có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa, hành khách vùng, miền xuôi lên miền ngược ngược lại Tuyến góp phần nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho nhân dân Với khả vận chuyển Gyc < 3,5 triệu dùng khổ 1000mm Với khả vận chuyển Gyc > 3,5 triệu dùng khổ 1435mm Một số ưu nhược điểm mặt kinh tế khổ đường trên:  Khổ 1000:  Ưu điểm: vốn đầu tư ban đầu phù hợp với tình hình kinh tế nước ta Tiết kiệm diện tích sử dụng đất, phù hợp với địa hình chật hẹp  Nhược điểm: khả vận chuyển bị hạn chế Không kết nối với quốc tế  Khổ 1435:  Ưu điểm: Khả vận chuyển lớn, có lợi kinh tế nhu cầu vận chuyển ngày cao Tính kết nối với quốc tế  Nhược điểm: giá thành xây dựng cao, công nghệ thi công phức tạp Những quy định nhà nước khổ đường sắt:  Căn thông báo số 46- TB ngày 26/03/1994 TTCP định hướng cho đường sắt Việt Nam có khổ đường sắt 1435mm SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT  GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Căn định số 1553/KHĐT ngày 11/06/1977 GTVT định đường sắt Việt Nam 1435mm, thời gian đầu đường đơn sau đường đôi Xu thế giới Việt Nam xây dựng đường sắt chạy khổ 1435mm để phát huy số ưu tăng tốc độ đoàn tàu rút ngắn thời gian hành trình so với đường sắt khổ 1000mm Tăng hệ số an toàn cho đoàn tàu Do việc lựa chọn khổ đường sắt 1435mm hoàn toàn phù hợp Căn vào yếu tố trên, khổ đường chọn để thiết kế tuyến khổ 1435 III.1.2 Cấp đường Theo điều 2.1- quy phạm TKKTĐS khổ 1435mm quy định: cấp đường sắt phải xác định theo ý nghĩa, chức sử dụng toàn hệ thống đường sắt khối lượng vận tải hành khách, hàng hóa điều tra Đường sắt khổ 1435mm chia thành cấp:  Đường sắt cấp I:  Đường trục có ý nghĩa đặc biệt quan trọng hệ thống đường sắt trị, kinh tế, quốc phòng nối thơng với nước ngồi  Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ 5, năm triệu Km/Km  Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ tương đối nhỏ năm khai thác thứ 10, năm triệu Km/Km  Số đôi tàu khách ngày đêm năm khai thác thé từ đôi trở lên (kể tàu đường dài tàu khu đoạn)  Đường sắt cấp II: Là đường sắt không thuộc cấp I, III  Đường sắt cấp III: Là đường sắt sử dụng địa phương đường sắt cơng cộng khác có lượng vận chuyển tương đối nhỏ, cường độ vận tải hàng hướng xe nặng tương lai năm triệu Km/Km tương lai có khả vượt qua triệu Km/Km thiết kế theo tiêu chuẩn đường cấp II SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Căn vào quy định ta thấy theo số liệu nhiệm vụ thiết kế: chọn đường cấp I III.2 Số đường Khi thiết kế tuyến việc chọn đường đơn hay đường đôi phải vào u cầu vận chuyển hàng hóa, khả thơng qua tuyến đường đó, ngồi cần đảm bảo tốc độ lữ hành lớn đẳng cấp tuyến đường Qua theo dõi thực tế thấy khả thông qua yêu cầu:  N > 60 đôi tàu/ngày đêm làm đường đơi từ đầu  20 < N < 60 đơi tàu/ ngày đêm làm đường đơn, đoạn đường đôi  N < 20 đơi tàu/ ngày đêm làm đường đơn Khả thơng qua tàu tính theo cơng thức: N=(1+p).(nh + ek.nk + e1.n1) (đôi tàu/ ngày đêm) Trong đó: - p- hệ số dự trữ khả thơng qua - ek, e1- hệ số tính đổi loại tàu khách tàu lẻ tàu hàng - nk, n1- số đôi tàu khách tàu lẻ ngày đêm - nh- số đôi tàu hàng thông qua theo chiều nh = - Qh-khối lượng hàng đoàn tàu (T) - - hệ số xét đến vận chuyển không năm - Ta tính khả thơng qua tàu hàng năm thứ 5: - P = 0.2, ek = 1.2, e1 = 1.5 - n = (đôi tàu/ngày đêm) - n1 = (đôi tàu/ ngày đêm) Số đôi tàu thông qua theo chiều năm thứ là: SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 10 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Độ dốc ngang mặt ga xác đinh theo loại đất đường, loại ba lát, điều kiện khí hậu số lượng đường mặt dốc, nói chung khơng nên dốc q 3% Trắc ngang ga, trạm bãi hàng phải thiết kế mặt dốc từ nhà ga ke ga nghiêng Theo quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm, chiều rộng đường ga, tạm phải định theo thiết kế đường ga Khoảng cách từ tim đường ga ngồi đến mép đường khơng nhỏ 3,5 (m) khoảng cách tim đường ga 4,8 m III.9.10 Ranh giới chiếm đất đường sắt Theo điều 4.8.3 Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm TCVN 4117-1985 quy định : Chiều rộng chiếm đất khu gian phải tuân theo quy định Đồng thời, khoảng cách tính từ chân nền đường đắp, hay kể từ mép đỉnh đường đào tới giới hạn chiếm đất (m) Hoặc kể từ chân rãnh dọc hay mép rãnh đỉnh tới giới hạn chiếm đất 3(m) Đối với vùng ruộng nương chun dùng để sản xuất nơng nghiệp khoảng cách giảm xuống tới 2(m) SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 26 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM CHƯƠNG IV THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ Trong thiết kế đường sắt, thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến công tác chủ yếu Công tác ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng đất đá, số cơng trình nhân tạo tuyến (cầu, cống, hầm, …) Chính ảnh hhưởng trực tiếp đến giá thành xây dựng cơng trình IV.1 Vạch tuyến bình đồ IV.1.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc vạch tuyến Yếu tố kinh tế: ý nghĩa tuyến đường, tính chất lượng hàng hóa chuyên chở, điều kiện phân bố ga đầu, ga cuối, điều kiện chọn ga nối với tuyến đường sắt cũ với đường giao thông khác Yếu tố tự nhiên: địa hình, điều kiện xây dựng, địa chất thủy văn, việc chọn đặt cầu cống… điều kiện khí hậu (gió, mưa, nhiệt độ,…) IV.1.2 Các phương pháp vạch tuyến bình đồ Các phương pháp vạch tuyến chia thành loại sau:  Vạch tuyến theo điều kiện địa hình:  Vạch tuyến khơng cắt đường phân thủy  Vạch tuyến cắt hay số đường phân thủy  Vạch tuyến theo điều kiện sử dụng dốc hạn chế:  Vạch tuyến tự do: đoạn tuyến độ dốc thiên nhiên trung bình nhỏ độ dốc vạch tuyến itntb < ivt  Vạch tuyến khó khăn: đoạn tuyến độ dốc thiên nhiên trung bình lớn độ dốc vạch tuyến itntb > ivt Do vậy, đoạn tuyến phải sử dụng hỗn hợp phương pháp vạch tuyến tùy thuộc vào địa hình khu vực cụ thể IV.1.3 Nguyên tắc vạch tuyến bình đồ SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 27 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Dựa vào địa hình, địa mạo, địa chất, thủy văn ta đưa phương án vạch tuyến cho đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật tốt Muốn vậy, cần phải tuân thủ số nguyên tắc sau: - Khi thiết kế phải dựa vào qui định QPTK – KT văn bản, nghị định giao thông vận tải (GTVT) R min, Rmax, đoạn thẳng đường cong,… - Khi vạch tuyến cần ý đến vận chuyển hàng tương lai Cần phải có kết hợp đường sắt loại hình vận tải khác đường bộ, đường thủy,…để tạo thành mạng lưới GTVT thống phát triển - Với xu phát triển thời đại, cần thiết kế cho tận lượng tối đa khả thi công giới cao, đẩy nhanh tiến độ thi công nhằm tăng suất lao động, giảm giá thành xây dựng nhanh chóng đưa vào khai thác - Thiết kế bình đồ khơng đảm bảo yêu cầu trước mắt mà phải đảm bảo tính kinh tế tu sửa chữa sau này, kết hợp GTVT đường bộ, đường thủy, đường sắt, … tạo thành mạng lưới giao thông thuận lợi cho phục vụ cho việc phát triển kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng - Tuyến khơng nên vạch qua vùng có địa chất xấu vùng đất sụt, địa hình casto… Nếu tuyến bắt buộc vượt qua phải tìm phương án tốt đảm bảo an toàn chạy tàu kinh tế - Tận lượng kinh tế cánh tuyến thẳng dài, bán kính lớn trường hợp không phát sinh khối lượng lớn, để đảm bảo vận doanh phí rẻ, chạy tàu an toàn - Chọn hướng tuyến phải coi trọng diện tích chiếm dụng đất nơng nghiệp, ý đến yêu cầu thủy lợi - Khi vạch tuyến giao cắt với đường phải ý đến tầm nhìn cho phù hợp, tránh phải nâng hạ đường cũ nhiều - Đối với giao cắt đường sắt làm giao giao cắt lập thể tùy thuộc vào địa hình cụ thể IV.1.2.1 Vạch tuyến tự SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 28 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Phương pháp chủ yếu dùng để vạch tuyến tự phương pháp thử Nội dung thử sau: - Đầu tiên kéo tuyến theo chiều ngắn qua chướng ngại vật thiên nhiên, vẽ trắc dọc - Tiến hành phân tích trắc dọc đề xuất phương án bình diện phải lệch khỏi chiều ngắn cho đoạn ngắn hay dài cho đoạn tuyến dài để tránh chướng ngại vật - Vạch tuyến theo phương án tránh, sau phân tích kết luận xem theo hướng - Nhiều nêu phương án tốt phải tiến hành so sánh, cần chủ ý kỹ thuật tiến áp dụng đầu máy khỏe, tối tân, loại kết cấu tầng khỏe, công nghệ xây dựng đại nên kéo thẳng tuyến, điều có ý nghĩa đặc biệt lượng vận chuyển lớn IV.1.2.2 Vạch tuyến khó khăn Vạch tuyến khó khăn đặt tuyến vượt qua chướng ngại vật cao thấp, độ dốc tối đa ấn định trước (đối với đồ án ip = 1.2%) Phương pháp định tuyến đường khối lượng khơng Ở đoạn vạch tuyến khó khăn, vị trí tổng quát hướng cục tuyến đường xác đinh nhờ đường khối lượng khơng Đường khối lượng không tuyến đường gấp khúc vừa đủ độ dốc vạch tuyến, vừa đường nối giao điểm đường khối lượng khơng với đường đồng mức Vì vậy, bình đồ tuyến vừa có độ dốc độ dốc vạch tuyến, vừa phù hợp với địa hình, khối lượng đào đắp nhỏ Đường khối lượng không xác định compa đồ địa hình tỷ lệ nhỏ, bước xác định tuyến sau: Biết hiệu số hai đường đồng mức Δh dm đồ địa hình xác định cự ly bước vạch tuyến hay đặt đường đồng mức đoạn đường với độ dốc cho trước, gọi chiều dài đoạn di Chiều dài cần thiết để nâng đường lên cao lượng Δhdm di = di  hdm 10.1000   9.091mm  0.91cm ivt M 0,012  0, 001 100000 SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 29 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Trong đó: ivt = ip - ir = 1,2 % - 0,1% = 1,1% : tỉ lệ bình đồ Các cánh tuyến vạch phải bám vào đường khối lượng không Một tuyến đường đảm bảo chiều dài khối lượng công trình hợp lý Khi vạch đường khối lượng khơng cần ý điểm sau: - Đường khối lượng không cần vòng tránh đoạn địa chất xấu hướng đường khối lượng không tới điểm khống chế (hoặc ga) - Nếu độ compa di (cự ly bước vạch tuyến) nhỏ cự ly đường đồng mức, chứng tỏ độ dốc tuyến vạch lớn độ dốc thiên nhiên trung bình, tuyến khơng bị khống chế độ cao, tức dãn tuyến theo hướng thẳng ngắn Gặp đoạn có cự ly đường đồng mức nhỏ di, tiếp tục vạch đường khối lượng không đoạn sau - Khi tuyến vượt qua nơi sâu, cần phải làm cầu cống, đường khối lượng không không cần hạ xuống đáy sâu mà trực tiếp dẫn tuyến sang bờ sông đối diện Gặp trường hợp núi cao phải dùng đào hầm, đường khối lượng không không cần nâng lên đỉnh núi mà nhảy qua Khi vượt qua sơng, vực đỉnh núi cự ly tuyến dẫn gấp lần di để biểu thị tuyến hạ xuống nâng lên nhiêu lần d h, để định bắt đầu vạch đường dẫn hướng đường đồng mức phải đối diện sông, vực đỉnh núi Đường khối lượng không đường gấp khúc, biểu thị hướng tổng quát tuyến Muốn vạch bình đồ tuyến, cần lấy đường khối lượng khơng làm sở, vơi tiền đề phù hợp với quy định liên quan quy trình quy phạm, dùng ê-ke, đường cong để vẽ bình đồ tuyến thuận, thẳng, hình tròn Tóm lại u cầu chủ yếu vạch tuyến khó khăn phải: - Đặt tuyến đảm bảo chiều dài tính trước khơng triển tuyến cách vơ ích Muốn khơng để tổn thất cao độ, phải tận lượng hết dốc - Vạch tuyến phải dựa theo trắc dọc lý thuyết, phải chọn cao độ mặt đất cho phù hợp với trắc dọc lý thuyết SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 30 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT - GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Phải chọn vị trí góc quay trị số góc đảm bảo chiều dài tuyến hay đoạn triển tuyến mà tính tốn - Việc đặt ga đoạn nằm ngang hay dốc phải tiến hành với việc lựa chọn chiều tuyến ga cho itntb ~ iga IV.1.3 Thiết kế bình đồ tuyến - Kẻ đường chim bay từ điểm ga xác định bình đồ - Khai báo cọc cho đường chim bay - Xuất trắc dọc cho đường chim bay Điểm xuất phát có cao độ 113.94m, điểm kết thúc có cao độ 96.34m Khoảng chênh ga đầu ga cuối 17.6m Có thể dự đoán việc vạch tuyến cho trắc dọc khó khăn Hình dung ga đặt gần cao độ tương đương nhau, để hạn chế dốc tuyến khối lượng đào lớn đắp - Kẻ đường khối lượng không cho tuyến Để xác định khối lượng đào đắp cho hạn chế dốc cho tuyến - Như tính tốn bên dốc cho phép hay gọi i vt = 1.1% Nhưng thiết kế mang tính chất lâu dài tạo êm thuận cho trình di chuyển tàu vạch tuyến cho phẳng mà hạn chế khối lượng đào đắp Con số 1.1% đưa khơng vượt q - Dự báo sơ lược địa hình phân chia đoạn tuyến theo tên cọc: Bảng 8: Khảo sát phân tích địa hình trước vạch tuyến Vị trí tuyến Địa hình Giải pháp Ghi Km Từ 113m đến 115m Vạch tuyến thẳng Khơng có điểm hạn chế, tránh tuyến Km + 420 Km + 420 Km + 580 Địa hình phức tạp Triển tuyến cong cần bám ĐĐM theo ĐĐM 117m 117m để tránh núi với bán kính R>380 cao Km + 580 Địa hình phức tạp Triển SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 tuyến Tạo bán kính cong lớn để tàu đạt vận tốc cao Mong muốn chọn R > 2000m bám 31 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Km + 920 đường đồng theo ĐĐM 115m mức đan xen men theo vùng núi Km + 920 Địa hình cao dần có Triển tuyến thẳng giao lộ cắt ngang theo ĐĐM 117m cắt giao lộ điểm Km + 380 Km + 380 Km + 300 Km + 300 Km + 900 Km + 900 Km + 200 Km + 200 Km Km Km + 500 Km + 500 Km + 680 Địa hình thấp dần, Men theo thung Bán kính cong lớn đồi núi đan xen lũng bám ĐĐM cho thỏa điều 113m đến 115m để kiện vận tốc tàu tuyến tiếp tục phẳng Địa hình tương đối Triển tuyến thẳng đồng dao động để tàu tăng tốc khoảng 113m Địa hình đồng Tiếp tục thẳng khoảng 111m đến hướng tuyến 112m bám sát đường chim bay Địa hình thấp đột ngột giảm tử cao độ 111 -> 92m, địa hình phức tạp Triển tuyến băng qua tuyến sơng nhánh hạn chế xây cầu đoạn băng qua cầu phải thẳng Địa hình ngang dao Bám đường chim Bán kính cong lớn động cao bay độ lên xuống khơng lớn Địa hình phảng khoảng 105m Triển tuyến thẳng Lưu ý vạch tuyến: Trên bình đồ, đỉnh góc quay nên đặt đối diện với chướng ngại Để định vị đường cong bình đồ, cần chọn bán kính đường cong hợp lý Sau đo góc ngoặc α, đường phân giác góc (1800 – α ), sơ vẽ đường phân giác, chọn P để khối lượng đào đắp khơng q lớn Từ đó, xác định R đường cong theo công thức: SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 32 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT R GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM P0 � � � � �  � � cos 1 � � � Lấy R gần trị số quy định, từ R đến Rmax (điều 2.2.4- QPTKKTĐS khổ 1435mm) Tính yếu tố đường cong: T 0, KT0, P0 P, KT, T, L0 để xác định điểm NĐ, NC, TĐ,TC Khi góc quay α nhỏ, phải kiểm tra điều kiện đoạn cong đường cong chuyển tiếp phải có chiều dài tối thiểu 14m Khi chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp L 0, phải tùy thuộc vào khu vực vận tốc phải chọn theo quy định Nơi khó khăn, có nhiều đường cong liên tiếp, cần phải đảm bảo đoạn thẳng (d) đủ dài đường cong: Nếu đường cong chiều: d = 100 (m) Nếu đường cong ngược chiều: d = 75 (m) Nguyên tắc thiết kế bình diện ga: Nền ga phải đặt đường thẳng Nếu đặt ga đường cong gặp nhiều khó khăn: - Khó bố trí khai thác ghi - Tăng lực cản khởi động (phát sinh wr) - Phải kéo nhiều tín hiệu phát tàu (giảm tầm nhìn tín hiệu ghi) - Việc thực tác nghiệp kỹ thuật gặp nhiều khó khăn (khó dồn tàu) Những khó khăn tăng lên giảm bán kính đường cong Trường hợp địa hình khó khăn, đặt ga đường thẳng làm tăng nhiều khối lượng cơng trình làm cho đường bị dài thêm cho phép đặt ga đường cong có bán kính R > 1000 (m) SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 33 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Ga không nên làm đường cong trái chiều, ga xếp ngang, làm giảm tầm nhìn nhân viên lái tàu khó dồn tàu Ga xếp dọc bố trí đường cong trái chiều phải đảm bảo đoàn tàu nằm vừa đảm bảo đủ tầm nhìn đề dồn tàu an tồn để tàu chạy qua ga khơng phải giảm vận tốc Trong ga đặt siêu cao, đường cong hồ hỗn, đoạn thẳng đường cong khu gian ghi phải đặt đường thẳng Khi thiết kế bình diện, ta chưa bố trí ga nên khoảng ÷ 12 (km), ta dự kiến vị trí đặt ga bình đồ Tại đó, phải đảm bảo đoạn thẳng có chiều dài lớn chiều dài ga chọn trước Đối với đường cong có R > 1200 xem đường thẳng không cần bố trí tính tốn siêu cao cho đường cong Đồng thời khơng cần bố trí đường cong chuyển tiếp Lo Bảng 9: Bảng thống kê yếu tố đường cong phương án tuyến STT R(m) A(độ) T(m) P(m) K(m) 2500 2d48'44" 61.37 0.75 122.72 2000 2d02'48" 35.73 0.32 71.45 2000 5d46'02" 100.74 2.54 201.32 2000 12d24'51 " 218.99 11.95 436.25 2000 7d02'02" 122.92 3.77 245.54 2500 19d44'36 " 435.05 37.57 251.47 2000 6d43'17" 117.45 3.45 243.63 IV.2 Thiết kế trắc dọc IV.2.1 Thiết kế đường đỏ trắc dọc Sau thiết kế đoạn tuyến dài khoảng 3÷5 (km) bình diện, trắc dọc đường đen phản ánh địa hình tuyến Khi thiết kế đường đỏ (biểu thị cao độ vai đường) cần bám sát địa hình để khối lượng đào đắp SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 34 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Cao độ đường đỏ phải đảm bảo điều kiện sau: Trên đường đắp dẫn vào cầu lớn, trung cầu: H vaiđuong �H1%  Hs  Hd  0.5  m  Trên đường đắp gần cầu nhỏ cống: H vaiđuong �H1%  Hd  0.5  m  Ở đoạn qua ruộng, phải đảm bảo đường không bị ngập nước Trong đó: H1% - Chiều cao mực nước tính tốn ứng với tần suất 1% (m) Hs – Chiều cao sóng vỗ (m) Hd – Chiều cao nước dềnh (m) IV.2.2 Kiểm tra thiết kế trắc dọc đảm bảo chạy tàu an toàn êm thuận Hiện tượng an tồn đứt móc tàu máy toa xe Đứt móc dễ xảy nơi mà móc đổi trạng thái làm việc đột ngột từ ép chặt sang kéo căng (chân dốc lõm, dốc bậc thang, dốc lồi chân dốc lõm) độ chênh cao độ trị số dốc định (trường hợp móc nối chuyển trạng thái làm việc từ kéo căng sang ép chặt xảy hơn) Để tránh tượng này, người ta thiết kế trắc dọc cho móc nối chuyển trạng thái làm việc cách từ từ Điều thể hiệu đại số dốc liền chiều dài dốc đủ để đảm bảo độ êm chuyển động đoàn tàu, chiều dài nhỏ ≥200 (m) Để đảm bảo tàu chạy an toàn, quy phạm quy định sau: Hiệu số đại số lớn độ dốc liền trắc dọc không vượt trị số độ dốc hạn chế hướng xe nặng (∆i≤ ), ngoại trừ trường hợp đoạn dốc có hại sau đây: ≥8 0/00 ∆i ≤ /2 < 0/00 ∆i ≤ 40/00 IV.2.3 Thiết kế trắc dọc đảm bảo chạy tàu liên tục Để đảm bảo chạy tàu liên tục, thiết kế trắc dọc bình diện tuyến đường cần phải đảm bảo điều kiện: SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 35 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT - GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Lực cản thực tế khơng vượt q lực cản tính toán Muốn vậy, phải triết giảm dốc giới hạn vị trí có đường cong - Lực cản thực tế khơng vượt q lực cản tính tốn nơi lên dốc vào ga IV.2.3.1 Triết giảm dốc đường cong Khi tàu vào đường cong, chịu lực cản, mơi trường ngun nhân sau đây: - Vành bánh phía ngồi siết chặt vào má ray lưng tác dụng lực ly tâm - Do tượng trượt ngang đầu máy toa xe vào đường cong - Do bánh xe trục không chạy chiều dài, bánh xe phía ngồi phải vượt nhanh lên đường phía ngồi dài hơn, nên bánh xe vừa quay vừa trượt - Khi tàu vào đường cong, lực cản đường cong coi tương đương lực cản độ dốc ir Khối lượng đoàn tàu tính theo điều kiện chuyển động với vận tốc tính tốn V p độ dốc giới hạn ip phải giảm lượng tương đương w r, phải giảm lượng i r Như vậy, dốc thực tế qua vị trí có đường cong là: ivt = ip - ir Trong đó, ir tính theo cơng thức sau: - Nếu chiều dài đường cong lớn chiều dài đoàn tàu: ir  - 700 R - Nếu chiều dài đường cong nhỏ chiều dài đoàn tàu: - Nếu tàu nằm nhiều đường cong: - Khi tàu nằm phần đường cong: - Khi tàu nằm trọn vẹn đường cong: Khi tàu vào đường cong có bán kính R ≤ 400 (m), hệ số bám lăn bánh xe đầu máy ray giảm, dẫn đến lực kéo bám giảm SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 36 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Do vậy, để đảm bảo kéo hết Q tính tốn phải triết giảm độ dốc thêm lượng iᵩ Phía lên dốc phải triết giảm lượng iᵩ đoạn có chiều dài chiều dài đồn tàu Vì đầu máy vào đường cong, hệ số ma sát bánh lái ray giảm tức khắc đồn tàu nằm đường cong (Điều 2.1.1 – QPTKTKĐS khổ 1435 mm TCVN 4117 -1985) IV.2.3.2 Triết giảm dốc đoạn lên dốc trước vào ga Hình 1: Triết giảm dốc đoạn lên dốc trước vào ga Do nguyên nhân tàu đến chưa phép vào ga mà phải dừng ngồi ga đoạn dốc nơi tàu dừng phải đảm bảo điều kiện khởi động Muốn vậy: i �i p  li �Ltàu IV.2.4 Thiết kế chiều dài yếu tố trắc dọc Để giảm khối lượng cơng trình (cơng tác đất, cơng trình nhân tạo…), cần thiết kế yếu tố trắc dọc ngắn, có độ dài khác để bám sát địa hình Tuy nhiên, gặp nhiều nhược điểm khai thác đồn tàu chuyển động từ yếu tố trắc dọc sang yếu tố trắc dọc khác, lực cản phụ dốc thay đổi dẫn đến hợp lực tác dụng vào đoàn tàu thay đổi, đó, xuất lực dọc gia tốc dọc làm ảnh hưởng đến độ bền toa xe tiện nghi cho hành khách Ảnh hưởng lớn tới trị số lực dọc đoàn tàu điểm đổi dốc riêng biệt mà hình dạng trắc dọc Khi đồn tàu nằm đồng thời điểm lồi, lõm (hoặc SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 37 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM lõm, lồi) đồn tàu, lực dọc thay đổi lớn có tính xung kích, làm ảnh hưởng đến hàng hóa, hành khách đầu máy toa xe Vì vậy, đồn tàu, khơng nên có q điểm đổi dốc, tức là: L dốc > Ltàu Trường hợp khó khăn: Ldốc > Ltàu/2, tức lúc này, đồn tàu nằm điểm đổi dốc Dù khó khăn Ldốc > 200 (m) có giảm chiều dài dốc khối lượng cơng trình không giảm Theo điều 2.1.4 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm TCVN 4117-1985 quy định: tuyến đường sắt chủ yếu, thiết kế với độ dốc hạn chế i p = 5‰ chiều dài yếu tố trắc dọc ngắn cho phép 400 (m) Có trường hợp phép dùng dốc có Ldốc = 200 (m): Bố trí điểm đổi dốc theo bình đồ cơng trình nhân tạo: Theo điều 2.1.6 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm TCVN 4117-1985 quy định: Đối với Đường sắt cấp I, II hiệu số độ dốc liền kề > 3‰ độ dốc phải nối đường cong đứng hình tròn có bán kính 10000 (m) Trong trường hợp đường cong nối dốc đứng trắc dọc trùng với đường cong hòa hỗn bình diện, ray lưng vừa phải thực đường cong đứng, vừa phải thực đường cong phải vuốt siêu cao Để thuận lợi cho công tác bảo dưỡng sửa chữa đường ray, vị trí này, phải đảm bảo đường cong đứng khơng trùng với đường cong hòa hỗn Muốn thế, điểm đổi dốc phải cách điểm đầu điểm cuối đường cong hòa hỗn khoảng tối thiểu Tđ IV.2.5 Thiết kế trắc dọc chi tiết - Dựa vào điều kiện thiết kế bên trên, ta tiến hành thiết kế chi tiết cho trắc dọc: Hình 2: Thiết kế đường đỏ SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 38 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Bảng 10: Bảng tính tốn độ dốc tuyến Điểm Cọc Cự ly cộng dồn (m) A L (m) Cao độ tự nhiên (m) Chênh cao h (m) Dốc tự nhiên i (%) Dốc cho phép ipir (%) 114.02 580 Cao độ thiết kế (m) 0.25 0.8 B 29 580 112.55 112.56 B 29 580 112.55 112.56 1.45 -0.33 1.1 C 51 1020 114 113.99 C 51 1020 114 113.99 660 D 85 1680 D 85 1680 E 114 2280 - 1.68 0.26 1.1 112.32 600 112.32 Dốc thiết kế ivt (%) 1.46 0.25 1.47 - 0.33 1.77 0.26 1.57 0.27 114.02 1.47 440 Chênh cao h (m) 112.22 1.67 110.65 0.28 1.1 112.22 110.65 Bố trí cống thoát nên tuyến với cự ly 500m – 1000m có cống cấu tạo SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 39 ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT - GVHD: Th.S VÕ VĂN NAM Sơ đầu bố trí trắc dọc với loại cống tròn đường kính 1.5m 2m IV.2.6 Trắc ngang - Lấy số trắc ngang đào, đắp, đoạn có siêu cao SVTH: NGUYỄN TRUNG HIẾU 1251090213 40