3.4.1. Quan điểm thiết kế đường cong nằm
Đường cong nằm thiết kế theo dạng đường cong tròn, Việc thiết kế bán kính đường cong nằm phải thỏa mãn lớn hơn các giá trị tối thiểu trong bảng chỉ tiêu kỹ thuật, Ngoài ra, ta chọn bán kính đường cong nằm theo quan điểm càng lớn càng tốt nhưng phải chú ý các điều kiện khống chế về địa hình, khả năng thi công, bán kính 2 đường cong nằm liên tiếp có bố trí siêu cao, hay không bố trí siêu cao, việc thiết kế tuyến hài hòa với cảnh quan và ít tác động vào địa hình tự nhiên…
3.4.2. Kết quả tính toán các yếu tố đường cong
Hình 3.1: Đường cong tròn cơ bản
Các công thức tính toán: Chiều dài đường tang: Phân cự của đường cong: Chiều dài đường cong:
Kết quả tính toán đường cong nằm:
Bảng 3.3: Các yếu tố của đường cong nằm của phương án 1
STT kínhBán Góc chuyểnhướng T1 T2 P D K L1 L2
1 1000 161°58'10'' 158,66 158,66 12,51 2,62 314,7 70 70
2 1000 154°31'32'' 226,04 226,04 25,23 7,47 444,61 70 70
3 2500 170°55'24'' 198,44 198,44 7,86 0,83 396,04 0 0
Bảng 3.4: Các yếu tố của đường cong nằm của phương án 2
1 400 139°57'38'' 145,74 145,74 25,72 11,96 279,53 70 70
2 950 128°57'22'' 453,58 453,58 102,73 60,81 846,34 70 70
3 1500 164°5'51'' 209,51 209,51 14,56 2,69 416,33 70 70
4.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC 4.1. Rảnh thoát nước
4.1.1. Rảnh biên
Rãnh dọc được thiết kế ở tất cả các nền đường đào và diện tích khu vực hai bên dành cho các đoạn nền đường đào, nền đường nửa đào nửa đắp, nền đường đắp thấp hơn 0,6m, có thể bố trí ở một bên đường hoặc ở cả hai bên của nền đường.
Tiết diện và độ dốc của rãnh được xác định phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực tuyến qua : hình thang, hình tam giác hay hình máng tròn.
Tiết diện hình thang có chiều rộng đáy lòng rãnh 0,4m, chiều sâu tối đa của rãnh là 0,8m tính từ mặt đất.
Tiết diện hình tam giác thường dùng ở những nơi có điều kiện thoát nước tốt, đất đá, cứng thi công bằng máy, Với tuyến thiết kế ta chọn dùng rãnh tiết diện hình thang. Độ dốc của rãnh được lấy theo độ dốc dọc của đường đỏ và tối thiểu bằng 50/00, cá biệt có thể lấy lớn hơn hoặc bằng 30/00 với chiều dài đoạn tuyến < 50 (m), sao cho đảm bảo không lắng đọng phù sa ở đáy rãnh và thoát nước nhanh. Ở nơi có độ dốc rãnh lớn hơn độ dốc gây xói đất thì được gia cố cho phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình nơi đó để đảm bảo chống xói với chiều cao gia cố mái dốc là cao hơn mức nước tính toán chảy trong rãnh là 0,1 (m).
Trong tuyến thiết kế thì độ dốc dọc luôn lớn hơn 50/00 nên đảm bảo thoát nước, và không có rảnh đào nào quá 500(m) nên không cần thiết phải làm gia cố rãnh.
4.1.2. Rảnh đỉnh
Dùng để thoát và thu nước từ sườn lưu vực thông cho nước chảy về rảnh 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 bờ rãnh có mái ta luy 1:1,5 còn chiều sâu rãnh xác định như rãnh dọc 30/00 ~50/00, Vị trí của rảnh đỉnh cách mép taluy nền đường đáo ít nhất là 5m.
4.2. Công trình vượt dòng nước
Tại tất cả các nơi trũng trên bình đồ, trắc dọc và có sông suối đều phải bố trí công trình thoát nước bao gồm cầu, cống v,v…
Đối với cống tính toán ta chọn loại cống không áp, khẩu độ phải được chọn theo tính toán thuỷ văn.
Đối với cầu cũng được chọn theo tính toán thuỷ văn và từ đó dựa vào lượng nước tính toán mà chọn ra khẩu độ cầu định hình.
4.2.1. Cống
4.2.1.1. Xác định vị trí cống
Đối với cống tính toán: Căn cứ vào bình đồ và tuyến đường, trắc dọc tự nhiên đặt tại các vị trí tập trung nước (tụ thủy).
Đối với cống cấu tạo: đặt tại các vị trí lưu vực không đáng kể hay chiều dài thoát nước của rãnh dọc quá lớn.
Bảng 4.1: Vị trí đặt cống trên tuyến STT Lý trình Loại cống 1 Km 0 + 210,11 Cống tính toán 2 Km 0 + 882,79 Cống tính toán 3 Km 1 + 389,91 Cống tính toán 4 Km 1 + 873,96 Cống tính toán 4.2.1.2. Xác định lưu vực cống:
Lưu vực cống được xác định như sau: Trên bình đồ khoanh lưu vực nước chảy về công trình theo ranh giới của các đường phân thủy rồi tính diện tích của lưu vực.
Diện tích của lưu vực cống là phần diện tích được bao bởi 2 đường phân thuỷ và tuyến đường.
Bảng 4.2: Diện tích của lưu vực cống
STT Lý trình Diện tích (km2)
1 Km 0 + 210,11 0,2764
2 Km 0 + 882,79 2,092
3 Km 1 + 389,91 0,25
4 Km 1 + 873,96 0,512
4.2.1.3. Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về công trình
Lưu lượng nước Qmax chảy về công trình được xác định theo công thức: Qp = Ap . . Hp . . F ( m3/s)
Trong đó:
F – Diện tích của lưu vực (Km2)
Hp – Lượng mưa ngày (mm) ứng với tầng suất thiết kế p = 4%
– Hệ số dòng chảy lũ, tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế (Hp%) và diện tích lưu vực (F) (Theo Bảng A,1 – Phụ lục A tiêu chuẩn TCVN 9845:2013)
Ap – Môđun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tầng suất thiết kế trong điều kiện =1(Theo Bảng A,3 – Phụ lục A thuộc tiêu chuẩn TCVN 9845:2013) – Hệ số chiếc giảm lưu lượng do đầm, ao hồ; =1
P% : Tần số lũ tính toán, được quy định tùy thuộc vào cấp thiết kế của đường theo bảng 30, tài liệu [1] đường cấp III; p = 4%
Ta có trình tự tính toán lưu lượng nước qua cống như sau:
a) Xác định lưu lượng mưa ngày và cấp đất
Dựa vào tiêu chuẩn TCVN 9845:2013 xác định vùng thiết kế và lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế: xã An Dân và thị trấn Chí Thạnh thuộc vùng mưa XIII(Theo BảngA,4 – Phụ lục A), Với đường cấp III ta lấy p = 4%, trạm đo mưa Tuy Hòa ( thuộc thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên).
Ta có: Hp = 390mm. Ở khu vực tuyến đi qua có đất là loại đất cấp III.
b) Tính chiều dài sườn dốc lưu vực
bsd = Trong đó :
∑l: Tổng chiều dài các suối nhánh (km)
L: Chiều dài suối chính (km). Xác định dựa vào bình đồ
c) Xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực
Trong đó:
Isd – Độ dốc của sườn dốc lưu vực (0/00) được xác định trên bình đồ, msd – Hệ số nhám sườn dốc xác định theo Bảng 4 – Tiêu chuẩn TCVN
9845:2013 ứng với điều kiện đất ở khu vực tuyến qua là đất được thu dọn sạch, không có gốc cây, không cày xới, vùng dân cư nhà cửa nhỏ hơn 20%, mặt đá xếp nên msd = 0,25
– Hệ số dòng chảy lủ phụ thuộc loại đất, diện tích lưu vực, chiều dày lượng mưa
d) Xác định thời gian tập trung nước sd
Xác đinh thời gian tập trung nước sd theo phụ lục Bảng A,2 phụ lục A – Tiêu chuẩn TCVN 9845:2013 dựa vào hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc(Фsd) và vùng mưa.
e) Xác định hệ số nhám lòng suối mLS
Theo tiêu chuẩn TCVN 9845:2013, đối với sông đồng bằng ổn định lòng sông khá sạch, suối không có nước thường xuyên, chảy trong điều kiện tương đối thuận lợi lấy mls =11.
f) Xác định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông suối
Trong đó:
L – Chiều dài của dòng suối chính (Km)
Ils – Độ dốc dòng suối chính tính theo 0/00 và được xác định dựa vào bình đồ, mls = 11 – Hệ số nhám của lòng suối xác định theo Bảng 5 - Tiêu chuẩn TCVN 9845:2013
g) Xác định Ap theo ls và sd, vùng mưa theo tiêu chuẩn TCVN 9845:2013 h) Xác định trị số Qmax sau khi thay các trị số trên vào công thức tính Q
Kết quả tính toán:
Bảng 4.3: Tính toán lưu lượng nước chảy qua công trình
STT Lý trình (m)bsd Isd α H4% Фsd sd Ils o/oo (mm) (phút) o/oo 1 Km 0 + 210,11 100 42,28 0,88 390 2,00 15 35,31 2 Km 0 + 882,79 489 43,02 0,77 390 5,43 47 38,84 3 Km 1 + 389,91 144 37,5 0,88 390 2,57 20 55,24 4 Km 1 + 873,96 206 38,88 0,88 390 3,16 27 56,35 ST T Lý trình Фls Ap δ Qmax (m3/s) 1 Km 0 +210,11 13,54 0,0963 0,75 6,85 2 Km 0 +882,79 12,74 0,0773 0,50 24,28 3 Km 1 +389,91 7,55 0,121 0,75 7,79 4 Km 1 +873,96 6,39 0,13 0,50 11,42 i) Chọn loại cống, khẩu độ cống Về vật liệu: Cống BTCT.
Về phương pháp thi công: Bán lắp ghép đối với cống tròn và cống hộp. Về kết cấu: Cống tròn, cống vuông.
Về chế độ nước chảy trong cống: Không áp.
Từ giá trị Qmax ta tra bảng khả năng thoát nước của cống tròn và cống vuông (Tiêu chuẩn TCVN 9845:2013) để chọn khẩu độ cống cho phù hợp.
Một số quan điểm chọn cống :
+ Đối với các vị trí có thể bố trí cống tròn thì ta ưu tiên bố trí cống tròn vì giá thành rẻ, thi công đơn giản, thoát nước tốt, Cống tròn được chọn là cống tròn loại 1, chế độ chảy không áp.
+ Còn tại những vị trí mà lưu lượng nước lớn cống tròn không đảm bảo khả năng thoát nước thì ta bố trí cống vuông, Cống vuông được chọn cũng là cống loại 1.
+ Lựa chọn cống sao cho khẩu độ cống là ít nhất nhằm tạo thuận lợi cho quá trình thi công.
+ Với cùng lưu lượng thiết kế nên chọn cống khẩu độ lớn để giảm số cửa và đốt cống ,thuận lợi cho thi công.
Dựa vào khả năng thoát nước, ta đưa ra phương án chọn cống như Mục 4.2.3. Kết quả lựa chọn khẩu độ cống và loại cống:
Bảng 4.4: Khẩu độ và mực nước dâng trong cống phương án I
Cống Lưu lượng nước qua cống Khẩu độ D Hw
1 3,425 2D175 1,75 1,4
2 24,3/2x2,5 2H250 2,5 2,025
3 7,8/2 2D175 1,75 1,44
4 11,12 H250 2,5 2,05
Bảng 4.5: Khẩu độ và mực nước dâng trong cống phương án II
Cống Lưu lượng nước qua cống Khẩu độ D Hw
1 3,425 2D175 1,75 1,4 2 24,3/2x2,5 2H250 2,5 2,025 3 7,8/2 2D175 1,75 1,44 4 11,12 H250 2,5 2,05 4.2.2. Cầu Thiết kế ở phần II.
5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN 5.1. Nguyên tắc thiết kế
Một số nguyên tắc cần tuân thủ:
+ Tránh sử dụng các CTKT giới hạn + Thoả mãn cao độ khống chế trên tuyến + Đáp ứng được cao độ mong muốn
+ Chiết giảm độ dốc trong đường cong bán kính nhỏ + Xem xét bố trí làn phụ leo dốc
+ Đảm bảo thoát nước cho tốt: tại các vị trí nền đường đào, đắp thấp, cần thiết kế độ dốc dọc 0,5% trở lên; không bố trí đường cong lõm trong nền đường đào, đắp thấp
+ Thiết kế bám sát các cao độ mong muốn: Đảm bảo ổn định nền đường và khối lượng thi công: nền đường tại các vị trí có sườn dốc i<20%=> thiên về đắp; 30-:-50% thiên về đào, nửa đắp; >50% nền đào chữ L; đi qua điểm yên ngựa nên đào nhẹ
+ Đảm bảo thuận lợi cho thi công: đoạn đổi dốc phải đảm bảo lớn hơn Lmin
5.2. Xác định cao độ các điểm khống chế5.2.1. Cao độ khống chế đường đỏ phải đi qua 5.2.1. Cao độ khống chế đường đỏ phải đi qua
Xác định cao độ những điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua hoặc đường đỏ phải cao hơn cao độ tối thiểu quy định như cao độ điểm đầu, điểm cuối của tuyến.
Cao độ giao nhau với các đường ô tô khác cấp, cao độ mặt cầu, cao độ đất đắp tối thiểu trên cống.
Vậy trong hai phương án đã chọn có các điểm khống chế như sau: + Cao độ điểm đầu tuyến (A)
+ Cao độ điểm cuối tuyến (B)
+ Cao độ đất đắp trên cống tối thiểu là 0,5m
Trong hai phương án tuyến, các điểm khống chế cao độ là điểm A, điểm B và đất đắp trên cống là như nhau.
5.2.2. Cao độ tối thiểu
5.2.2.1. Tại các vị trí đặt cống (hkcc)
Đối với cống tròn: Cống được đặt tại các vị trí có tập trung nước nhiều do đó cống có nhiệm vụ để thoát nước, tránh để nước ảnh hưởng đến tuyến đường mà mình thiết kế, hạn chế ngập úng và xói lở làm cho đường nhanh chóng xuống cấp.
Đối với cống vuông: Có nhiệm vụ tương tự cống tròn nhưng khả năng thoát nước lớn hơn.
5.2.2.2. Cao độ tối thiểu của nền đường (Hnđmin) a) Đối với cống tròn
hkc = hđặtcống + D + d + 0,5 + háo đường
Trong đó:
hkc: cao độ khống chế (m)
hđặtcống: cao độ tự nhiên tại vị trí đặt cống (m) Háo đường = 0,7 (m)
d D/12,5 (m), với D là đường kính của cống (m)
b) Đối với cống vuông
hkc = hdatcong + D + d + HKCAD (45cm) Trong đó:
hkc: cao độ khống chế (m)
hdatcong: cao độ tự nhiên tại vị trí đặt cống (m) d = 0,2 (m)
Bảng 5.1: Tính toán cao độ khống chế tối thiểu trên cống phương án I STT Lý trình Qmax Cao độ khống chế (m3/s) H đặt cống H đỉnh cống H kc 1 Km 0 + 210,11 6,85 131,00 133,69 134,19 2 Km 0 + 882,79 24,28 123,65 127,15 127,15 3 Km 1 + 389,91 7,79 126,93 129,62 130,12 4 Km 1 + 873,96 11,42 126,64 130,14 130,14
Bảng 5.2: Tính toán cao độ khống chế tối thiểu trên cống phương án II
STT Lý trình Qmax Cao độ khống chế (m3/s) H đặt cống H đỉnh cống H kc 1 Km 0 + 222,43 8,7 131,00 133,03 134,19 2 Km 1 + 791,10 5,35 130,22 131,96 132,64 3 Km 2 + 677,29 5,71 128,13 129,87 131,05 4 Km 3 + 274,51 22,97 125,00 128,48 129,04
5.3. Thiết kế đường đỏ, lập bảng cắm cọc, thiết kế đường cong đứng cho hai phương án phương án
Sau khi xác định được được các cao độ khống chế, ta đưa các điểm đó lên trắc dọc đã vẽ đường “đen” (cao độ tim đường tự nhiên).
Từ những nguyên tắc đã đề ra ở Mục 5.1, ta sơ bộ vạch vị trí đường đỏ sao cho thỏa mãn các nguyên tắc.
Xác định cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế và chiều cao đào - đắp ở các cọc7.
5.3.1. Thiết kế đường đỏ
Nguyên tắc thiết kế: dựa vào đường đen và các nguyên tắc, yêu cầu khi thiết kế đường đỏ cho phương án: bao gồm các đoạn dốc, chiều dài dốc, cao độ khống chế…
5.3.2. Thiết kế đường cong đứng
Các vị trí đổi dốc cần bố trí đường cong đứng:
Bảng 5.3: Yếu tố đường cong đứng của phương án I ST T i1 i2 Loại đường cong R T P K 1 -0,01 0,005 Cong tròn 1500 11,25 22,5 0,042 2 0,005 -0,015 Cong tròn 5000 50 100 0,250 3 -0,015 0,008 Cong tròn 8000 92 184 0,529 4 0,008 0 Cong tròn 5000 20 40 0,040 5 0 0,003 Cong tròn 1500 2,25 4,5 0,002 6 0,003 0 Cong tròn 5000 7,5 15 0,006 7 0 0,005 Cong tròn 1500 3,75 7,5 0,005 8 0,005 -0,015 Cong tròn 5000 50 100 0,250 9 -0,015 0 Cong tròn 1500 11,25 22,5 0,042 10 0 0,015 Cong tròn 1500 11,25 22,5 0,042
Bảng 5.4: Yếu tố đường cong đứng của phương án II ST T i1 i2 Loại đường cong R T P K 1 -0,015 0 Cong tròn 1500 11,25 22,5 0,042 2 0 0,015 Cong tròn 1500 11,25 22,5 0,042 3 0,015 -0,006 Cong tròn 10000 105 210 0,551 4 -0,006 0,01 Cong tròn 5000 40 80 0,160 5 0,01 -0,007 Cong tròn 10000 85 170 0,361 6 -0,007 0 Cong tròn 10000 35 70 0,061 7 0 0,01 Cong tròn 5000 25 50 0,063
5.3.3. Sơ bộ cọc hai phương án
STT Tên cọc Lý trình Cao độ tự nhiên Cao độ thiết kế ∆h 1 A Km 0+0 136,73 136,73 0 2 H1 Km 0+100 135,29 135,73 0,44 3 H2 Km 0+200 131,53 134,73 3,2 4 C1 Km 0+210,11 131 134,63 3,63 5 H3 Km 0+300 133,17 134,42 1,25 6 TD1 Km 0+325,85 134,44 134,55 0,11 7 X1 Km 0+339,09 134,62 134,62 0 8 H4 Km 0+400 135,46 134,92 -0,54 9 P1 Km 0+483,20 138,59 135,09 -3,5 10 H5 Km 0+500 138,29 134,98 -3,31 11 X2 Km 0+594,61 133,3 133,67 0,37 12 TC1 Km 0+640,54 130,88 132,98 2,1 13 H7 Km 0+700 128 132,09 4,09 14 H8 Km 0+800 126,14 130,59 4,45 15 C2 Km 0+882,79 123,65 129,34 5,69 16 H9 Km 0+900 124,71 129,09 4,38