Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công tuyến đường G – H thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ

LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu lưu thông, trao đổi hàng hoá ngày càng tăng mạnh thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là hệ thống giao thông là vấn đề rất quan trọng. Việc xây dựng các tuyến đường góp phần đáng kể làm thay đổi bộ mặt đất nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế quốc dân, an ninh quốc phòng và sự đi lại giao lưu giữa các vùng xung quanh. Là một học viên Viện kỹ thuật công trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Quân sự, sau 5 năm học tập và rèn luyện dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong bộ môn Cầu đường Sân bay Khoa công trình quân sự, em đã học hỏi được rất nhiều điều bổ ích. Theo nhiệm vụ ĐATN em được phân công nhiệm vụ “Thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công tuyến đường G – H thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ”. Nội dung đồ án được trình bày theo 5 phần : Phần 1: Thiết kế cơ sở tuyến đường GH. Phần 2: Thiết kế kỹ thuật thi công chi tiết 01Km. Phần 3: Thiết kế tổ chức thi công chủ đạo. Phần 4: Lập khái toán thiết kế kĩ thuật 01 Km. Phần 5: Thuyết minh phần chuyên đề. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm thực tế nên trong đồ án không tránh khỏi sai sót. Kính mong các thầy giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt là sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS . Hoàng Đình Đạm đã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp. Hà Nội , Ngày 15 tháng 06 năm 2012 Học viên Đặng Thanh Phúc PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ TUYẾN ĐƯỜNG G – H CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Tổng quan Tuyến đường qua 2 điểm G – H là tuyến đường thuộc dự án đường tỉnh lộ Đắc Nông, đi qua vùng đồi núi thấp, cao độ tự nhiên dao động trong khoảng 620m đến 750mm. Tuyến đường được xây dựng nhằm phục vụ an ninh quốc phòng, giao thông trong vùng và phát triển giao lưu kinh tế – xã hội của tỉnh với các tỉnh xung quanh. 1.2. Điều kiện tự nhiên 1.2.1. Địa hình Địa hình nơi tuyến đi qua là đồi, núi thấp; độ dốc ngang phổ biến nằm trong khoảng 10% 25%. Độ chênh cao giữa các đỉnh và chân đồi núi khá cao. Các sườn đồi núi bị chia cắt bởi các khe hẻm và nhánh suối nhỏ. 1.2.2. Địa chất, thuỷ văn Địa chất: Khu vực đi tuyến mang đặc điểm địa chất điển hình của khu vực nam Tây Nguyên, với các thành tạo bazan Pleistocen phân bố rộng khắp. Lớp trên cùng lớp đất hữu cơ, chiều dày từ 20 – 30cm. Lớp 2 là lớp đất á sét, dày từ 1.2 – 1.5m. Lớp thứ 3 là lớp đá phong hóa dày từ 4 – 5m. Phía dưới cùng là lớp đá gốc. Cấu tạo của địa chất khu vực tuyến đi qua tương đối ổn định, không có vị trí nào đi qua khu vực có hang động Kastơ và khu vực nền đất yếu, không có hiện tượng trồi sụt do cấu tạo và thế nằm của lớp đá gốc phía dưới. Thuỷ văn: Mạng lưới thuỷ văn trong vùng phát triển khá mạnh với mật độ sông suối cao 0,80,9 kmkm2, với 2 lưu vực sông chính là lưu vực sông Bé và lưu vực sông Đồng Nai. Mùa lũ bắt đầu từ tháng cuối tháng 5, kết thúc vào tháng 10 và thường xảy ra lũ cục bộ. Lũ cao nhất vào các tháng 8 và 9. Mùa cạn kiệt từ tháng 11đến tháng 4 năm sau, mực nước các sông xuống rất thấp gây ra hiện tượng thiếu nước sản xuất và sinh hoạt. Các tháng khô hạn nhất vào tháng 1, 2. Nhìn chung khu vực tuyến đi qua không có hiện tượng ngập úng. 1.2.3. Khí hậu Các đặc trưng khí hậu lấy theo tài liệu quan trắc của Trạm khí tượng Đắc Nông: + Nhiệt độ: Vùng mang đặc trưng của khí hậu vùng Tây Nguyên. Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 23.60C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 260C; nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 20.90C. Biên độ dao động trong ngày lớn, trung bình vào khoảng 15 160C. + Độ ẩm: Độ ẩm trung bình trong năm cao, đạt tới 71  88%. Mùa ẩm ướt kéo dài từ tháng cuối tháng 5 tới tháng 12, độ ẩm trung bình trên dưới 80%. Lượng mưa trung bình năm đạt 1796 mm. Lượng mưa cao nhất vào các tháng 8 và tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, với các tháng khô hạn nhất vào tháng 1 và tháng 2. + Gió: Hướng gió thịnh hành là Tây và Tây Bắc với tần suất tới 40  50%. Tốc độ gió khá lớn, nhất là ở khu vựa ven các con sông. Tốc độ gió trung bình năm đạt tới 2,3 – 2.5ms. 1.3. Đặc điểm kinh tế – chính trị – xã hội 1.3.1. Kinh tế Kinh tế trong vùng chủ yếu là nông lâm nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi). Cơ cấu kinh tế trong vùng: Nông nghiệp 20% – Lâm nghiệp 55% – Công nghiệp 10% – Dịch vụ và thủ công nghiệp chiếm gần 15%. Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp khai khoáng đặc biệt là khai thác quặng bauxit phát triển mạnh. Do đó việc phát triển cơ sở hạ tần giao thông trong vùng nói chung cũng như xây dựng tuyến đường N –M nói riêng là một trong những chiến lược quan trọng để kích thích nền kinh tế Đắc Nông phát triển. 1.3.2. Dân cư Dân cư sinh sống trong khu vực này rải rác trong các buôn, tốc độ tăng dân số bình quân hàng năm 6%. Mật độ dân số trung bình 220 người 1km2. Đời sống dân cư ở đây nhìn chung còn thấp do nguồn thu nhập chủ yếu là từ các sản phẩm của nông lâm nghiệp. Trình độ dân trí ở mức thấp. 1.4. Sự cần thiết phải đầu tư Đắc Nông là tỉnh nằm ở phía nam Tây Nguyên, trong vùng tam giác phát triển Việt Nam, Lào, Campuchia. Phía đông giáp các tỉnh duyên hải Nam Trung bộ, phía bắc giáp Đắc Lắc, phía tây giáp Campuchia, đông nam giáp Lâm Đồng ,phía Nam giáp Bình Phước. Do đó, việc đầu tư xây dựng tuyến đường N – M sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, giao lưu văn hóa, chính trị và xã hội, góp phần đẩy nhanh sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hoá trong tỉnh cũng như đảm bảo an ninh – quốc phòng trong khu vực. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1. Xác định cấp hạng kĩ thuật của tuyến đường Căn cứ vào chức năng ý nghĩa phục vụ của tuyến và lưu lượng xe điều tra năm xuất phát để xác định cấp hạng kĩ thuật cho tuyến đường. Bảng 2.1: Lưu lượng xe điều tra năm xuất phát Loại xe Trọng lượng trục (KN) Số trục sau Số bánh của mỗi cụm bánh ở trục sau Khoảng cách giữa các trục sau (m) Lượng xe 2 chiều ni (xengày đêm) Trục trước Trục sau Xe con 350 Xe buýt nhỏ 26.4 45.2 1 Cụm bánh đôi 120 Xe buýt lớn 56.0 95.8 1 Cụm bánh đôi 50 Xe tải nhẹ 18.0 56.0 1 Cụm bánh đôi 180 Xe tải vừa 25.8 69.6 1 Cụm bánh đôi 80 Xe tải nặng 48.2 100 1 Cụm bánh đôi 30 Xe tải nặng 45.2 94.2 2 Cụm bánh đôi 1.4 10 Theo TCVN 4054 – 2005 thì lưu lượng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai được xác định theo bảng sau: Bảng 2.2: Hệ số quy đổi từ các loại xe ra xe con. Loại xe Lưu lượng xe năm xuất phát (xengày đêm) Hệ số quy đổi ra xe con Lưu lượng quy đổi ra xe con (xcqđng.đêm) Xe con các loại 350 1 350 Xe buýt nhỏ 120 2.5 300 Xe buýt lớn 50 3.0 150 Xe tải nhẹ 180 2.5 450 Xe tải vừa 80 2.5 200 Xe tải nặng 30 2.5 75 Xe tải nặng 10 3.0 30 Lưu lượng xe bình quân trong năm xuất phát sau khi được quy đổi ra xe con là: Ntbnam = 1555 (xcqđng.đêm). Lưu lượng xe bình quân trong năm tương lai: NtbnamTL = Ntbnam. (1+q)t1 (2.1) Trong đó: + t là năm tương lai, lấy bằng 15 năm; + q là hệ số công bội, lấy bằng 6%. Thay số: NtbnamTL = 1555x(1+0.06)151 = 3515 (xcqđng.đêm). Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai: Ngcđ = (0.1 0.12) Ntbnđ (2.2) Lấy hệ số 0.12 ta có: Ngcđ = 0.12x1555 = 186 (xcqđgiờ). Theo TCVN 4054 – 2005 ta có thể chọn cấp hạng kĩ thuật của tuyến đường là đường cấp III – miền núi, tốc độ thiết kế Vtk = 60kmh. 2.2. Xác định các yếu tố kĩ thuật theo mặt bằng. 2.2.1. Xác định tầm nhìn xe chạy. Để đảm bảo xe chạy được an toàn lái xe luôn phải đảm bảo nhìn thấy đường trên một chiều dài nhất định về phía trước, để người lái xe kịp thời xử lý khi có tình huống bất thường xảy ra, chiều dài này được gọi là tầm nhìn. Khi thiết kế tuyến đường phải đảm bảo chiều dài tầm nhìn trên những đường cong bằng, trên những đường cong đứng bởi vì tại những vị trí này tầm nhìn thường bị hạn chế. 2.2.1.1. Tầm nhìn 1 chiều S1 Đây là sơ đồ cơ bản nhất cần phải kiểm tra trong mọi tình huống của đuờng, trong đó xe cần hãm trước một chướng ngại vật cố định trên đường. Hình 2.1: Sơ đồ tính toán tầm nhìn 1 chiều Xe đang chạy trên đường với vận tốc

1 LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu lưu thơng, trao đổi hàng hố ngày tăng mạnh việc xây dựng sở hạ tầng đặc biệt hệ thống giao thông vấn đề quan trọng Việc xây dựng tuyến đường góp phần đáng kể làm thay đổi mặt đất nước, tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế quốc dân, an ninh quốc phòng lại giao lưu vùng xung quanh Là học viên Viện kỹ thuật cơng trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Qn sự, sau năm học tập rèn luyện bảo tận tình thầy mơn Cầu đường Sân bay - Khoa cơng trình qn sự, em học hỏi nhiều điều bổ ích Theo nhiệm vụ ĐATN em phân công nhiệm vụ “Thiết kế sở, thiết kế kỹ thuật tổ chức thi công tuyến đường G – H thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ” Nội dung đồ án trình bày theo phần : Phần 1: Thiết kế sở tuyến đường G-H Phần 2: Thiết kế kỹ thuật thi công chi tiết 01Km Phần 3: Thiết kế tổ chức thi công chủ đạo Phần 4: Lập khái toán thiết kế kĩ thuật 01 Km Phần 5: Thuyết minh phần chuyên đề Trong trình làm đồ án tốt nghiệp hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi sai sót Kính mong thầy giúp đỡ em hồn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy môn tận tình bảo giúp đỡ em trình học tập làm đồ án tốt nghiệp Đặc biệt bảo, hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Hồng Đình Đạm giúp em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Hà Nội , Ngày 15 tháng 06 năm 2012 Học viên Đặng Thanh Phúc PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ TUYẾN ĐƯỜNG G – H CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan Tuyến đường qua điểm G – H tuyến đường thuộc dự án đường tỉnh lộ Đắc Nông, qua vùng đồi núi thấp, cao độ tự nhiên dao động khoảng 620m đến 750mm Tuyến đường xây dựng nhằm phục vụ an ninh quốc phịng, giao thơng vùng phát triển giao lưu kinh tế – xã hội tỉnh với tỉnh xung quanh 1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.1 Địa hình Địa hình nơi tuyến qua đồi, núi thấp; độ dốc ngang phổ biến nằm khoảng 10% - 25% Độ chênh cao đỉnh chân đồi núi cao Các sườn đồi núi bị chia cắt khe hẻm nhánh suối nhỏ 1.2.2 Địa chất, thuỷ văn - Địa chất: Khu vực tuyến mang đặc điểm địa chất điển hình khu vực nam Tây Nguyên, với thành tạo bazan Pleistocen phân bố rộng khắp Lớp lớp đất hữu cơ, chiều dày từ 20 – 30cm Lớp lớp đất sét, dày từ 1.2 – 1.5m Lớp thứ lớp đá phong hóa dày từ – 5m Phía lớp đá gốc Cấu tạo địa chất khu vực tuyến qua tương đối ổn định, vị trí qua khu vực có hang động Kastơ khu vực đất yếu, khơng có tượng trồi sụt cấu tạo nằm lớp đá gốc phía - Thuỷ văn: Mạng lưới thuỷ văn vùng phát triển mạnh với mật độ sông suối cao 0,8-0,9 km/km2, với lưu vực sơng lưu vực sơng Bé lưu vực sông Đồng Nai Mùa lũ tháng cuối tháng 5, kết thúc vào tháng 10 thường xảy lũ cục Lũ cao vào tháng Mùa cạn kiệt từ tháng 11đến tháng năm sau, mực nước sông xuống thấp gây tượng thiếu nước sản xuất sinh hoạt Các tháng khô hạn vào tháng 1, Nhìn chung khu vực tuyến qua khơng có tượng ngập úng 1.2.3 Khí hậu Các đặc trưng khí hậu lấy theo tài liệu quan trắc Trạm khí tượng Đắc Nơng: + Nhiệt độ: Vùng mang đặc trưng khí hậu vùng Tây Nguyên Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 23.60C, nhiệt độ trung bình tháng cao 26 0C; nhiệt độ trung bình tháng thấp 20.9 0C Biên độ dao động ngày lớn, trung bình vào khoảng 15 - 160C + Độ ẩm: Độ ẩm trung bình năm cao, đạt tới 71  88% Mùa ẩm ướt kéo dài từ tháng cuối tháng tới tháng 12, độ ẩm trung bình 80% Lượng mưa trung bình năm đạt 1796 mm Lượng mưa cao vào tháng tháng 10 Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau, với tháng khô hạn vào tháng tháng + Gió: Hướng gió thịnh hành Tây Tây Bắc với tần suất tới 40  50% Tốc độ gió lớn, khu vựa ven sông Tốc độ gió trung bình năm đạt tới 2,3 – 2.5m/s 1.3 Đặc điểm kinh tế – trị – xã hội 1.3.1 Kinh tế Kinh tế vùng chủ yếu nông lâm nghiệp (trồng trọt chăn nuôi) Cơ cấu kinh tế vùng: Nông nghiệp 20% – Lâm nghiệp 55% – Công nghiệp 10% – Dịch vụ thủ công nghiệp chiếm gần 15% Trong năm gần đây, ngành cơng nghiệp khai khống đặc biệt khai thác quặng bauxit phát triển mạnh Do việc phát triển sở hạ tần giao thơng vùng nói chung xây dựng tuyến đường N –M nói riêng chiến lược quan trọng để kích thích kinh tế Đắc Nơng phát triển 1.3.2 Dân cư Dân cư sinh sống khu vực rải rác buôn, tốc độ tăng dân số bình quân hàng năm 6% Mật độ dân số trung bình 220 người /1km Đời sống dân cư nhìn chung cịn thấp nguồn thu nhập chủ yếu từ sản phẩm nông lâm nghiệp Trình độ dân trí mức thấp 1.4 Sự cần thiết phải đầu tư Đắc Nông tỉnh nằm phía nam Tây Nguyên, vùng tam giác phát triển Việt Nam, Lào, Campuchia Phía đơng giáp tỉnh duyên hải Nam Trung bộ, phía bắc giáp Đắc Lắc, phía tây giáp Campuchia, đơng nam giáp Lâm Đồng ,phía Nam giáp Bình Phước Do đó, việc đầu tư xây dựng tuyến đường N – M góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, giao lưu văn hóa, trị xã hội, góp phần đẩy nhanh nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hố tỉnh đảm bảo an ninh – quốc phòng khu vực CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1 Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường Căn vào chức ý nghĩa phục vụ tuyến lưu lượng xe điều tra năm xuất phát để xác định cấp hạng kĩ thuật cho tuyến đường Bảng 2.1: Lưu lượng xe điều tra năm xuất phát Trọng lượng trục (KN) Loại xe Trục trước Trục sau 26.4 56.0 18.0 25.8 48.2 45.2 45.2 95.8 56.0 69.6 100 94.2 Xe Xe buýt nhỏ Xe buýt lớn Xe tải nhẹ Xe tải vừa Xe tải nặng Xe tải nặng Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau 1 1 Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Khoảng cách trục sau (m) 1.4 Lượng xe chiều ni (xe/ngày đêm) 350 120 50 180 80 30 10 Theo TCVN 4054 – 2005 lưu lượng xe thiết kế số xe quy đổi từ loại xe khác, thông qua mặt cắt đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai xác định theo bảng sau: Bảng 2.2: Hệ số quy đổi từ loại xe xe Loại xe Xe loại Xe buýt nhỏ Xe buýt lớn Xe tải nhẹ Xe tải vừa Xe tải nặng Xe tải nặng Lưu lượng xe năm xuất phát (xe/ngày đêm) 350 120 50 180 80 30 10 Hệ số quy đổi xe 2.5 3.0 2.5 2.5 2.5 3.0 Lưu lượng quy đổi xe (xcqđ/ng.đêm) 350 300 150 450 200 75 30 Lưu lượng xe bình quân năm xuất phát sau quy đổi xe là: Ntbnam = 1555 (xcqđ/ng.đêm) Lưu lượng xe bình quân năm tương lai: NtbnamTL = Ntbnam (1+q)t-1 Trong đó: (2.1) + t năm tương lai, lấy 15 năm; + q hệ số công bội, lấy 6% Thay số: NtbnamTL = 1555x(1+0.06)15-1 = 3515 (xcqđ/ng.đêm) Lưu lượng xe thiết kế cao điểm năm tương lai: Ngcđ = (0.1 0.12) Ntbnđ Lấy hệ số 0.12 ta có: (2.2) Ngcđ = 0.12x1555 = 186 (xcqđ/giờ) Theo TCVN 4054 – 2005 ta chọn cấp hạng kĩ thuật tuyến đường đường cấp III – miền núi, tốc độ thiết kế Vtk = 60km/h 2.2 Xác định yếu tố kĩ thuật theo mặt 2.2.1 Xác định tầm nhìn xe chạy Để đảm bảo xe chạy an tồn lái xe ln phải đảm bảo nhìn thấy đường chiều dài định phía trước, để người lái xe kịp thời xử lý có tình bất thường xảy ra, chiều dài gọi tầm nhìn Khi thiết kế tuyến đường phải đảm bảo chiều dài tầm nhìn đường cong bằng, đường cong đứng vị trí tầm nhìn thường bị hạn chế 2.2.1.1 Tầm nhìn chiều S1 Đây sơ đồ cần phải kiểm tra tình đuờng, xe cần hãm trước chướng ngại vật cố định đường Sơ đồ Lpư Sh L0 S1 Hình 2.1: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn chiều Xe chạy đường với vận tốc V dừng lại an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 gồm đoạn phản ứng tâm lý Lpư đoạn hãm xe Sh, đoạn an toàn Lo Cơng thức tính: S1 = Lpư + Sh + Lo (2.3) Trong đó: Lpư – Chiều dài quãng đường xe khoảng thời gian phản ứng tâm lý, thường lấy tpư = 1s Lpư = V/3.6 (V tính theo km/h) Lo – Cự ly an tồn, thường lấy từ Sh – Chiều dài hãm xe, Sh  10m, lấy Lo= 10m; kv (v tính theo m/s) g   �imax  Tính chiều dài tầm nhìn theo V (km/h) ta có: V KV S1    Lo 3.6 254   �imax  (2.4) Trong đó: - V: Là vận tốc xe chạy tính tốn, V = 60 km/h; - idmax: Độ dốc dọc đường, theo TCVN 4054 – 05 quy định đường cấp III miền núi có idmax = 7% Do ta lấy điều kiện bất lợi xe xuống dốc idmax = 7%; - K: Hệ số sử dụng phanh, với xe K = 1.2; - φ: Hệ số bám bánh xe với mặt đường, điều kiện bất lợi đường xấu trơn, trượt lấy φ = 0.3: 60 1.2 * 60   10  100.6  m  � S1  3.6 254 *  0.3  0.07  Theo TCVN 4054 – 2005 quy định với đường cấp III, tốc độ thiết kế 60 (km/h) tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định S1 = 75m So sánh tiêu chuẩn quy trình ta chọn S1 = 100.6m 2.2.1.2 Tầm nhìn chiều S2 Tính cho hai xe chạy ngược chiều cần hãm để kịp dừng xe để không đâm vào Điều khó xảy có trường hợp lái xe vơ kỉ luật, say rượu hãn hữu phải xét Sơ đồ Lpư1 Sh1 Sh2 L0 Lpư2 2 S2 Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn chiều Chiều dài tầm nhìn giai đoạn gồm giai đoạn phản ứng tâm lý Lpư , hai giai đoạn hãm phanh Sh giai đoạn an toàn Lo: S2 = Lpư1 + L0 + Sh1 + Sh2 + Lpư1 (2.5) Trường hợp xe loại chạy vận tốc K1= K2, V1=V2= V Khi chiều dài tầm nhìn tính theo vận tốc V (Km/h): V kV  60 1.2 �602 �0.3 S2    Lo    10 �163.2  m  1.8 127    i  1.8 127  0.32  0.07  Theo TCVN 4054 – 2005 quy định chiều dài tầm nhìn thấy xe chạy ngược chiều với đường cấp III, tốc độ thiết kế 60 (km/h) 150m So sánh quy trình tính tốn ta chọn S2 = 163.2m 2.2.1.3 Tầm nhìn tránh xe ngược chiều, khơng giảm tốc độ S3 Tình hai xe chạy ngược chiều xe không xe phải quay với xe khơng giảm tốc độ Sơ đồ tính toán: Sơ đồ r 1 r L11 Lpư 2 L0 L2 Lpư S3 21111 111 22 Hình 2.3: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn tránh xe Tầm nhìn tránh xe chạy ngược chiều tính theo công thức: S3 = 2Lpư + L1 + L2 + Lo (2.6) Theo sơ đồ L1 = L2 = ar Giả thiết xe tốc độ thì: V1 = V2 = V Do đó, ta có: S3  V  ar  Lo 1.8 (2.7) Trong đó: - V (Km/h): Là vận tốc xe chạy, V = 60 (km/h); - a: Khoảng cách tim đường xe, a = 3.5m; - r: Bán kính tối thiểu để xe rẽ mà khơng giảm tốc độ, phụ thuộc vào loại xe tốc độ xe chạy, tính theo cơng thức: r V2 602   101.2  m  127    in  127  0.3  0.02  (2.8) Thay vào (2.7) ta được: S3  60  3.5 �101.2  10  118.6  m  1.8 Theo TCVN 4054 - 2005 quy định, tầm nhìn trước xe chạy ngược chiều với đường cấp III, tốc độ thiết kế 60 (km/h) 150m So sánh quy trình tính tốn ta chọn S3 = 150m 2.2.1.4 Tầm nhìn vượt xe S4 10 Tầm nhìn vượt xe S4 tính trường hợp xe chạy nhanh bám theo xe chạy chậm với khoảng cách an toàn S h1 – Sh2 quan sát thấy trái chiều xe, xe lợi dụng trái chiều để vượt Ta cần xác định tầm nhìn S4 cho xe vượt qua xe cách an tồn mà khơng va chạm với xe Trong trường hợp ta có sơ đồ tính tốn: Sơ đồ L1 S1-S2 1 3 L2’ L2 L3 S4 Hình 2.4: Sơ đồ tính tầm nhìn vượt xe Trong trường hợp khơng xét tới vận tốc xe thứ S tính theo V(km/h) xác định bởi: S4  V1  V1  V2   Lo 63.5   �i  (2.9) Với: + Lo: Là đoạn dự trứ lấy từ 5-10m Chọn Lo = 10m; + φ : Là hệ số bám, lấy 0.3; + i: Là độ dốc dọc, lấy điều kiện đường phẳng i = 0; + V1, V2: Là vận tốc tính tốn xe 2, lấy V = Vtk = 60(km/h) xe lấy với V2= 20(km/h) Thay vào (2.9) ta được: S4  60  60  20   10 �262  m  63.5  0.3   Theo TCVN 4054 - 2005 quy định tầm nhìn vượt xe tối thiểu ứng với đường cấp III, tốc độ thiết kế 60 (km/h) 350m So sánh quy trình tính tốn ta chọn S4 = 350 (m) 169 Từ đó, tính áp lực ngang đất theo (2.4): Pax  Pa cos x  33.79 x cos 28.2  29.76 (T) Áp lực thẳng đứng tính theo (3.5): Paz  Pa sin  x  33.79 x sin 28.2  16 (T) Tính nội lực áp lực đất chủ động gây tiết diện A-A có dạng cơng thức (2.7), kết tính ghi bảng sau: Pax (T) 29.8 Paz (T) 16 Mô men Pax e(m) M(T.m) 1.88 56.06 Mô men Paz e(m) M(T.m) 1.01 -16.13 4.4 Kiểm toán 4.4.1 Kiểm tra ổn định chống lật theo mặt cắt A – A Công thức kiểm tra: Kl  Mc �K s Ml (3.1) Ta kiểm tra ổn định chống lật quanh điểm O Lấy hệ số an toàn Ks =1.5  Tổ hợp nội lực tiêu chuẩn mặt cắt A – A: + Mô men tiêu chuẩn: 170 M tc  M Pbt  M Pax  M Paz M tc  2.81  56.06  16.13  42.74  T m  + Lực cắt tiêu chuẩn (theo phương thẳng đứng): N tc  P  Paz N tc  26.5  16  42.5(T ) + Lực dọc tiêu chuẩn (theo phương ngang): H tc  Pax  29.8(T )  Tổ hợp nội lực tính tốn mặt cắt A – A: + Mơ men tính tốn: M tt  0.9 M Pbt  1.2 M Pax  1.2 M Paz M tt  0.9 x 2.81  1.2 x56.06  1.2 x16.13  50.04  T m  + Lực cắt tính tốn: N tt  0.9 P  1.2 Paz N tt  0.9 x 26.5  1.2 x16  43.05(T ) + Lực dọc tính tốn: H tt  1.2 Pax  1.2 x 29.8  35.72(T ) Mô men gây lật gây Pax mơ men tính tốn: Ml =Mtt = 50.04 (T.m) Mô men chống lật gây P Paz tính theo cơng thức sau: M c  N tt a1 �b  b �  H tt �2 � � � �2.2  0.5 � M c  43.05 x0.5 x 2.7  35.72 x � � 88.48(T m) � � Thay vào (3.1) ta có: Kl  M c 88.48   1.754 �K s  1.5 M l 50.44 Kết luận: Tường đảm bảo điều kiện chống lật 4.4.2 Kiểm tra ổn định chống trượt Công thức kiểm tra: 171 Kt  Fct �K s Ft (3.2) Lấy hệ số an tồn: Ks = 1.25 Với móng đá lấy hệ số ma sát đáy móng đất f = 0.55 Góc nghiêng đáy móng so với mặt nằm ngang tính theo cơng thức sau: tg  b2  b1 2.2  0.5   0.63 �   32.2 (Độ) a1 2.7 Lực chống trượt Fct xác định theo công thức: Fct  N tt f cos  H tt f sin   N tt sin  Fct  43.05 x0.55 x cos 32.2  35.72 x0.55 x sin 32.2  43.05 x sin 32.2 Fct  53.44  T  Lực gây trượt Ft tính theo cơng thức: Ft  H tt cos  35.72 x cos 32.2  30.23  T  Thay vào (3.2) ta được: Kt  Fct 53.44   1.768 �K s  1.25 Ft 30.23 Kết luận: Vậy tường chắn đảm bảo điều kiện chống trượt 4.4.3 Kiểm tra ổn định cục (Sức chịu tải đất) Công thức kiểm tra (2.9):  max  N M  �R F W (3.3) Trong đó: R – Sức chịu tải đất, tính theo cơng thức sau:  R  1.2 R ' �  k1  b   � � � k2   hm    (3.4) R’: Cường độ quy ước đất, phụ thuộc vào loại đất trạng thái đất Với đất sét pha cát lẫn dăm sạn, trạng thái cứng, tra bảng giáo trình Nền Móng - Trần Thế Kỳ - Học viện KTQS ta được: R’ = 4.5 kG/cm2 k1, k2: Là hệ số, tra bảng được: k1 = 0.04 k2 = 0.2  : Trọng lượng riêng đất, lấy 1.8 (T/m3) b – Bề rộng đáy móng: b = 2.7m 172 hm – Chiều sâu chơn móng: hm = b2 = 2.7m Thay vào công thức (3.4) ta cường độ tính tốn đất là: R = 5.55 (kG/cm2) = 55.5 (T/m2) Các nội lực tiêu chuẩn tác dụng lên đáy móng là: N = 42.5 (T); M = 42.73(T.m) F – Diện tích tiếp xúc đáy móng: F = b.L = 2.7x1 = 2.7 (m2) (Chiều dài móng L =1.0m) W – Mơ men chống uốn tiết diện đáy móng: W Lb 1x 2.7   1.22 (m2) 6 Thay vào (3.3) ta được:  max  49.24 59.54   5.09(kG / cm ) �5.55(kG / cm ) 2.7 x10 1.22 x10 Vậy đủ sức chịu tải hay nói cách khác điều kiện ổn định cục bảo đảm 4.4.4 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể Điều kiện ổn định tổng thể tường chắn kiểm tra thông qua phần mền SLOPE Tiến hành kiểm tra ổn định tổng thể cho trường hợp: - Trường hợp 1: Giữ nguyên độ dốc mái taluy, không làm tường chắn - Trường hợp 2: Thiết kế tường chắn trọng lực Số liệu ban đầu: Địa chất khu vực làm tường chắn gồm lớp: = 20o, - Lớp 1: Đất hữu dày 0.2 – 0.3m; c = 0.005 Mpa; - Lớp 2: Đất sét dày 1.2 – 1.5m; c = 0.032 Mpa; = 20o; - Lớp 3: Đá phong hóa dày từ – 5m; c = 0.015 Mpa; - Lớp 4: Lớp đá gốc = 1.5 (T/m3) = 1.8 (T/m3) = 22o; = 2.2 (T/m3) 173 - Vật liệu đá xây có: c = 0.1 Mpa; bị cắt nên lấy = 0o ; = 2.4 (T/m3) Coi đá xây khơng thể = hệ số dính c lấy tối đa Sử dụng phần mềm SLOPE để xác định hệ số ổn định tổng thể: Sơ đồ xác định tâm mặt trượt giả định 174 Kết tính hệ số ổn định tổng thể tường chắn theo Bishop Kết tính hệ số ổn định tổng thể mái dốc theo Bishop 175 Để kiểm tra ổn định tổng thể ta lấy hệ số ổn định kiểm tra theo phương pháp Bishop K = 1.4 Qua tính tốn ta nhận thấy, khơng thiết kế tường chắn hệ số ổn định mái dốc K = 1.25 < 1.4 Vì mái dốc bị ổn định tổng thể, bị trượt theo mặt trượt hình vẽ Ngược lại, thiết kế tường chắn hệ số ổn định tổng thể mái dốc K = 1.55 > 1.4 Như mái dốc đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể 4.5 Khái toán Để làm sở so sánh kinh tế - kĩ thuật việc xây dựng tường chắn khơng làm tường chắn, tơi có lập bảng dự tốn chi phí vật liệu, nhân cơng, máy móc cho trường hợp Đoạn tuyến dự định làm tường chắn từ lý trình Km7 + 380 Km + 460, có tổng chiều dài L = 80m Kết tính khối lượng vật tư khái toán lập ghi bảng (Ở so sánh khối lượng vật tư chênh lệch hai phương án) 176 177 Thân tường chắn Chiều cao Khoảng Đá xây Đá dăm Ống Gạch xây tường cách nước VXM 1x2cm rãnh chắn (m) (m) M100 đệm  Lý trình Thi cơng Đá dăm Đất sét 1x2cm tầng Đất đào nện chặt lọc ngược Đất đắp trả m3 m3 m3 m m3 m3 m3 m3 Km7+380 - Km7+400 H = 4m 20.00 41.60 4.50 2.20 18.00 1.30 1.20 139.70 101.70 Km7+400 - Km7+440 H = 6m 40.00 256.40 21.20 4.40 44.00 5.60 2.40 905.40 656.80 Km7+440 - Km7+460 H = 4m 20.00 142.20 10.30 2.20 16.00 0.95 1.20 423.00 288.90 440.20 36.00 8.80 78.00 7.85 4.80 1468.10 1047.40 TỔNG BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG TƯỜNG CHẮN ĐÁ XÂY ĐOẠN TỪ KM7+380 – KM7+460 178 BẢNG KHÁI TOÁN XÂY DỰNG TƯỜNG CHẮN TỪ KM7+380 - KM7+460 Vật liệu Mã hiệu Đơn vị Khối lượng Đơn giá Vật liệu Nhân công 349572 Thành tiền Máy 99917 Vật liệu Nhân công 153881594.4 43983463.4 Máy Đá xây VXM M100 AE.11245 m3 440.20 Đất đào AB.31133 100m3 1468.10 226470.00 649535.00 3324806.07 9535823.34 Đất đắp trả AB.64123 100m3 1047.40 68058.00 408816.00 712839.49 4281938.78 Đá dăm đệm 1x2cm m3 40.80 129068 5265974.4 Ống PVC D=100 m 78.00 27000.00 2106000 48021108.96 13817762.12 Tổng 161253568.8 Tổng cộng 223,092,439.88 BẢNG KHÁI TỐN PHƯƠNG ÁN KHƠNG LÀM TƯỜNG CHẮN TỪ KM7+380 - KM7+460 Vật liệu Đào đường Mã hiệu Đơn vị Khối lượng AB.31133 100m3 2195.20 Đơn giá Vật liệu Nhân công 226470 Máy 649535 Vật liệu Thành tiền Nhân công 4971469.44 Máy 14258592.32 179 Vận chuyển đất ô tô tự đổ 7T AB.42323 100m3 2195.20 Tổng Tổng cộng 290354.00 6373851.01 11345320.45 14258592.32 25,603,912.77 186 KIẾN NGHỊ Sau tính tốn so sánh phương án làm tường chắn không làm tường chắn ta rút kết luận sau: Về mặt kỹ thuật khơng làm tường chắn khối lượng cơng tác đất (đất đào) lớn, mái taluy độ dốc lớn ổn định, dễ xảy tượng trượt, sụt, lở đất Trong đó, áp dụng biện pháp làm tường chắn mặt giảm khối lượng đào đường có tường chắn cho phép mái taluy dốc hơn, đồng thời mái taluy ổn định hơn, khắc phục tượng trượt sụt Về mặt kinh tế phương pháp làm tường chắn có chi phí ban đầu tốn phương án không làm tường chắn Nhưng xét lâu dài, đưa cơng trình vào khai thác hạn chế cố trượt, sụt mái taluy gây cản trở giao thơng an tồn cho người phương tiện q trình tham gia giao thơng Với ưu điểm trên, đồ án em xin chọn giải pháp làm tường chắn cho đoạn tuyến đào sâu Hiện với phát triển công nghệ thi cơng có nhiều biện pháp để tăng cường ổn định cho mái taluy đường Tùy theo mái taluy đường đào hay đắp mà có chọn biện pháp bảo vệ mái taluy cho hợp lý, đạt hiệu tối đa Có thể kể đến số biện pháp sau: Với taluy đường đắp có biện pháp lát cỏ, lát đá, phun vữa bề mặt; trồng cỏ bề mặt taluy thoải không ngập nước; lát đá, láng phủ bề mặt, phun vữa bịt đường nứt; chống xói cho chân taluy giải pháp dùng rọ đá, biện pháp áp dụng có nhiều ưu điểm loại tường mềm, cho phép chuyển vị q trình làm việc, đảm bảo nước tốt, thi công đơn giản Biện pháp gia cố làm thay đổi tính chất lý dùng phổ biến Với taluy đường đắp dùng vải, lưới địa kĩ thuật gia cường đất lớp nhằm phát huy tính chịu nén, cắt đất khả chịu kéo cốt (vải, lưới địa kĩ thuật) Với taluy đường đào 187 dùng phương pháp neo đất biện pháp khoan tạo lỗ cho neo vào đất Phương pháp thường kết hợp với biện pháp gia cố bề mặt có hiệu cao Một biện pháp sử dụng phổ biến đường đào tiến hành xây tường chắn Loại trường chắn thường tường trọng lực, vật liệu xây tường chắn đá hộc xây vữa xi măng, bê tơng cốt thép…khi dùng tường chắn neo độ dốc mái taluy dốc hơn, tiết kiệm diện tích chiếm đất khối lượng cơng tác đất q trình thi cơng Trong phạm vi khn khổ đồ án này, em xin nghiên cứu chuyên sâu biện pháp làm tường chắn cứng (tường chắn trọng lực) để ổn định mái taluy đường đào Với điều kiện vật liệu đá xây tường sẵn có địa phương, lượng xi măng cần sử dụng ít, thi cơng đơn giản thời gian hồn thành tương đối ngắn yếu tố thuận lợi cho việc làm tường chắn 188 KẾT LUẬN Sau thời gian tháng tìm hiểu nghiên cứu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với cố gắng thân hướng dẫn thầy Hồng Đình Đạm thầy cô Bộ môn em giải vấn đề sau: Phần 1: Thiết kế sở tuyến đường: Em tính tốn xác định tiêu kỹ thuật, vạch hai phương án tuyến sơ lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật Phần 2: Thiết kế kỹ thuật thi cơng (1,3Km) - Tính tốn , thiết kế bình đồ, trắc dọc, trắc ngang kỹ thuật, tính khối lượng đào đắp - Tính tốn thiết kế hệ thống cơng trình nước - Tính tốn thiết kế nền, mặt đường - Thiết kế cơng trình an tồn đường Phần 3: Thiết kế tổ chức thi công chủ đạo 1.3 Km - Tổ chức thi công công trình nước đường - Tổ chức thi cơng nền, mặt đường - Cơng tác hồn thiện, tổ chức cung cấp vật tư Phần 4: Lập khái toán cho đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật Phần 5: Phần chuyên đề “ Tăng cường ổn định taluy đường đào biện pháp làm tường chắn trọng lực” Trong trình thực đồ án thân em tích luỹ hoàn thiện thêm kiến thức chuyên ngành Tuy nhiên giới hạn trình độ chun mơn kinh nghiệm thực tế giới hạn thời gian nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, cô giáo bạn đồng môn đóng góp ý kiến xây dựng để đồ án hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Hồng Đình Đạm thầy cô môn Cầu đường Sân bay giúp em hoàn thành đồ án 189 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Bá Chương – Thiết kế đường ô tô tập I – NXB Giáo dục 2007 Dương Học Hải – Nguyễn Xuân Trục, Thiết kế đường ô tô tập II, NXB Giáo dục 2007 Nguyễn Xuân Trục – Thiết kế đường ô tô tập III – NXBGD 2007 Nguyễn Quang Chiêu, Dương Ngọc Hải – Tổ chức thi công đường ô tô – NXB GTVT 2005 Đinh Sơn Hùng – Bài giảng Thủy lực cơng trình –HVKTQS Trần Thế Kỳ - Cơ Học Đất – Học viện KTQS 1996 Sổ tay thiết kế móng – Đại học Kiến trúc 1995 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-2005 NXB GTVT 2006 Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06 NXB GTVT 2006 10 Điều lệ biển báo hiệu đường 22TCN237-01 Bộ GTVT 2006 11 Thiết kế điển hình cống trịn BTCT 533-01-01,78-02X Viện thiết kế GTVT- Bộ GTVT 12 Quy chuẩn xây dựng Việt Nam, số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng (QCXDVN 02 : 2008/BXD) 13 Bộ Xây dựng, Định mức dự tốn xây dựng cơng trình – Phần xây dựng.( DMDT 24 - 05) 14 Đơn giá tỉnh Đăk Nông năm 2008