5.3. Vạch tuyến tự do và vạch tuyến khó khăn 1. Vạch tuyến tự do
5.3.4. Vạch tuyến khó khăn
5.3.4.1. Các điểm chủ yếu xác định tuyến trên đoạn vạch tuyến khó khăn.
ở đây thông thường phải vạch tuyến đủ độ dốc vạch tuyến để tranh thủ chiều cao, không làm tuyến kéo dài. Khi tuyến gặp phải chướng ngại độ cao lớn (như khi vượt qua đường phân thuỷ) nên vạch tuyến theo hướng ngắn nhất sẽ không đạt cao độ dự kiến hoặc phải làm hầm dài. Để tuyến đạt được cao độ dự định, cần dùng đủ độ dốc tối đa kết hợp với địa hình để triển tuyến.
Khi vạch tuyến ở đoạn triển tuyến cần chú ý kết hợp các điều kiện tự nhiên về địa hình, địa chất, trong thiết kế độ dốc cần có dự trữ.
Đoạn triển tuyến, nếu không có nguyên nhân đặc biệt, nói chung không cần sử dụng dốc ngược chiều để tránh triển tuyến không cần thiết do khắc phục cao độ gây nên, đồng thời làm tăng chi phí vận doanh.
Vạch tuyến ở vùng vạch tuyến khó khăn thường dẫn tuyến từ đoạn khó đến đoạn dễ, từ cửa hầm dự kiến bắt đầu triển khai tuyến đi xuống phía
dưới là thích hợp. Trong trường cá biệt khi điểm khống chế ở chân núi (như cầu cao) thì cũng có thể vạch tuyến từ chân núi đi lên.
Vạch tuyến khó khăn là đặt tuyến vượt qua những chướng ngại cao thấp, bằng những độ dốc tối đa ấn định trước, những chỗ cần thiết có thể phải kéo dài tuyến ra, khác với đoạn tuyến tự do, trắc dọc ở đoạn tuyến khó khăn phải theo một hình dáng dốc lớn, phân cách bằng những đoạn nằm ngang tức là sân ga, bởi vì theo hình cắt dọc có thể tính được trước cao độ của đường thiết kế của trắc dọc nên nhiệm vụ vạch tuyến là phải chọn ở trên địa hình thực địa hay trên bản đồ vị trí của tuyến để cho ở mỗi điểm cao độ của mặt đất thích hợp với cao độ của đường thiết kế.
Nếu itntb > ivt không lớn lắm (tức là ∆h không lớn, thì có thể không phải triển tuyến (h5-9). Mà đào một lượng ∆h ở trên đỉnh, hoặc đắp một lượng ở dưới chân, hoặc giải quyết đào một ít ở trên, đắp một ít ở dưới là được.
Khi itntb >> ivt thì phải triển tuyến. Muốn giảm bớt lượng triển tuyến thì đỉnh đèo phải đào thêm, chân đèo phải đắp thêm
o vt
dap
dao l
i
h H h
l H − − + −
=
∆ ( 2 ) ( 1 )
(5 -7) H2, H1 cao độ ở đỉnh và chân đèo.
Nếu có nhiều khu gian, chiều dài tối thiểu.
sg vt
dap
dao nl
i
h h H
l H2 ( 1 ) .
min − + + +
= (5 - 8)
Trong đó n - số ga; lsg - chiều dài ga.
Nếu đoạn khó khăn là đoạn rất dài
) 1
)( ( 1
2
min sga
vt
dap dao
i
h h H
l H − + + +α
= (5 - 9)
αsga phụ thuộc vào tiêu chuẩn đặt điểm phân giới, vào ip và lsd. αsga = 0,08 - 0,12 đường cấp I, II
= 0,06 - 0,10 đường cấp III.
Khi vạch tuyến khó khăn, chủ yếu là tuyến cắt đường phân thuỷ, tuyến vượt đèo. Ta phải nghiên cứu chọn vị trí đèo vượt qua, đèo phải thấp để tuyến đường được ngắn, đèo không cách quá xa hướng tuyến ngắn nhất để tuyến đường không dài một cách vô ích.
Xác định chiều sâu đào trên đỉnh đèo cũng như chiều cao đắp dưới chân đèo rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chiều dài tuyến. Chiều sâu đào trên đỉnh tuỳ thuộc vào địa hình, địa chất và hình dáng của đèo.
Việc đào còn tuỳ thuộc vào tình hình địa chất, sự ổn định của mái dốc đào. Nếu phải đào nhiều, ta có thể dùng hầm. ở chân đèo ta đắp, khi cần đắp nhiều ta có thể thay thế bằng cầu cao. ở đây cần phải tính toán so sánh phương án.Vạch tuyến phải đi từ cao xuống thấp, từ đỉnh đèo xuống chân đèo, theo nguyên tắc đó sẽ tránh được tổn thất cao độ. Muốn vậy phải nắm được phương pháp vạch tuyến, phương pháp chủ yếu dùng khi vạch tuyến khó khăn là sơ bộ đặt đường khối lượng không tức là đường mà cao độ thiết kế trùng với cao độ mặt đất.
5.3.4.2. Phương pháp định tuyến bằng đường khối lượng không.
ở những đoạn vạch tuyến khó khăn, vị trí tổng quát và hướng cục bộ của tuyến đường có thể xác định nhờ đường khối lượng không. Đường khối lượng không là tuyến đường gấp khúc vừa đủ độ dốc vạch tuyến vừa là đường nối giao điểm của đường khối lượng không với đường đồng mức. Vì vậy nó nó là bình đồ tuyến vừa có độ dốc bằng độ dốc vạch tuyến, vừa phù hợp địa hình, khối lượng đào đắp nhỏ nhất.
Đường khối lượng không được xác định bằng compa trên bản đồ địa hình tỷ lệ nhỏ các bước xác định tuyến như sau:
- Biết hiệu số của hai đường đồng mức là ∆hđm trên bản đồ địa hình xác định cự ly bước vạch tuyến hay có thể đặt giữa hai đường đồng mức một đoạn đường với độ dốc cho trước, gọi chiều dài đoạn đó là di. Chiều dài cần thiết để nâng đường lên cao một lượng ∆hđm là
vt dm
i i
d = ∆h (5 - 10)
Hình 5-16. Xác định tuyến theo đường dẫn hướng
Giữa hai điểm đầu và cuối của cùng một đoạn dốc di có thể có mấy đoạn đường khối lượng không. Chẳng hạn trong hình, đường nét đứt là một đường khối lượng không khác, nhưng xa hướng thẳng hơn so với đường kẻ nét liền, tuyến sẽ dài hơn nên loại bỏ. Các cánh tuyến chúng ta vạch, nói chung phải bám vào đường khối lượng không. Một tuyến như vậy sẽ đảm bảo về chiều dài và khối lượng công trình hợp lý. Khi vạch đường khối lượng không cần chú ý các điểm sau:
- Đường khối lượng không cần vòng tránh các đoạn địa chất xấu và hướng đường khối lượng không đi tới điểm khống chế (hoặc ga)
- Nếu khẩu độ của compa di (cự ly bước vạch tuyến) nhỏ hơn cự ly đường đồng mức, chứng tỏ độ dốc tuyến được vạch lớn hơn độ dốc thiên nhiên trung bình, tuyến không bị khống chế bởi độ cao, tức là có thể dãn tuyến theo hướng thẳng ngắn nhất. Gặp đoạn có cự ly đường đồng mức nhỏ hơn di, thì tiếp tục vạch đường khối lượng không của 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 (như điểm i, j trong hình 5-16). Gặp trường hợp núi cao phải dùng nền đào hoặc hầm đường khối lượng không cũng không cần nâng lên
đỉnh núi mà có thể nhảy qua. Khi vượt qua sông, vực hoặc đỉnh núi thì căn cứ cự ly tuyến được dẫn gấp mấy lần di để biểu thị tuyến hạ xuống hoặc nâng lên bấy nhiêu dh, để quyết định bắt đầu vạch đường dẫn hướng ở đường đồng mức nào phía đối diện sông vực hoặc đỉnh núi.
- Đường khối lượng không là đường gấp khúc, chỉ có thể biểu thị hướng tổng quát của tuyến. Muốn vạch bình đồ tuyến, cần lấy đường khối lượng không làm cơ sở, với tiền đề phù hợp với các quy định liên quan của quy trình quy phạm, dùng ê- ke, tấm bản đường cong để vẽ bình đồ tuyến thuận, thẳng, hình tròn (hình 5-17)
Hình 5-17. Xác định tuyến dọc đường dẫn hướng và chọn bán kính Tóm lại những yêu cầu chủ yếu khi vạch tuyến khó khăn là phải:
- Đặt tuyến đảm bảo được chiều dài đã tính trước không triển tuyến một cách vô ích. Muốn vậy không được để tổn thất cao độ, phải tận lượng đi hết dốc.
- Vạch tuyến phải dựa theo một trắc dọc lý thuyết, phải chọn cao độ mặt đất thế nào cho phù hợp với trắc dọc lý thuyết.
- Phải chọn vị trí góc quay và trị số góc thế nào đảm bảo được chiều dài tuyến hay đoạn triển tuyến mà đã tính toán trước.
- Việc đặt ga trên đoạn nằm ngang hay trên dốc phải tiến hành cùng với việc lựa chọn chiều đi của tuyến trong ga sao cho itntb ≈ iga
5.3.4.3. Các loại hình triển tuyến (phương thức triển tuyến).
Để khắc phục chênh lệch cao độ lớn cần triển tuyến vu hồi, căn cứ chiều dài tuyến cần triển khai, kết hợp điều kiện địa hình, địa chất, sử dụng các loại hình kết hợp đường thẳng với đường cong như tuyến bao, đưa tuyến lượn theo sông nhánh hoặc khe suối, tuyến bóng đèn, tuyến xoắn ốc, và tuyến hình chữ chi.
Trong thực tế khảo sát tuyết thiết kế ta phân chia hai loại triển tuyến đơn giản và triển tuyến phức tạp.
a. Triển tuyến đơn giản – tuyến bao.
Khi vạch tuyến dọc theo sông, gặp trường hợp độ dốc thiên nhiên của lưu vực chính lớn hơn độ dốc vạch tuyến, còn phía bên tương đối rộng rãi, thông thường phải dùng hình thức tuyến bao để triển tuyến. Đường bao đơn giản là cách triển tuyến đặt thêm vài, ba đường cong với góc quay thường không quá 900 (không quá 180) và chiều dài đoạn phát triển thêm ∆1 không lớn lắm để giảm bớt khối lượng đào đắp hoặc tranh thủ độ cao khi vạch tuyến khó khăn.
Hình 5-18. Tuyến đường bao b. Loại hình triển tuyến phức tạp.
- Đưa tuyến lượn theo sông nhánh hoặc khe suối
Trong trường hợp này tuyến đi từ men sông chính vào men sông nhánh và quay lại một góc chừng 1800, nhiều khi gặp địa hình quá khó khăn phải đắp cao,làm cầu cạn v.v....
- Lượn theo hình bóng đèn: Trong lưu vực chật hẹp, dùng tuyến bao để triển tuyến thường thường phải làm hầm hoặc đường đào sâu dẫn tới khối lượng công trình lớn. Để thích hợp với địa hình thung lũng chật hẹp có thể sử dụng tuyến hình bóng đèn, thương thường gồm 3 hoặc trên 3 đường cong hợp thành (Nếu 3 đường cong thì đường cong giữa có góc quay lớn hơn 1800, nhưng nhỏ hơn 3600). Qua bình đồ và trắc dọc ở hình 3-8 thấy rằng triển tuyến hình bóng đèn (phương án đường nét liền) so với triển tuyến hình bao (phương án đường nét đứt) có thể tiết kiệm được hai hầm và một phần công trình đất đá.
ở hình dưới cũng cần phải quay đi một góc 1800 để lượn theo địa hình dần dần xuống dốc.
Hình 5-19. Tuyến bóng đèn
Tuỳ theo địa hình mà có thể lượn một hay hai ba lần. Giữa các đoạn lượn nên cố gắng đặt những đoạn thẳng. Kiểu lượn này đi kèm theo các công trình nhân tạo đắp cao, đào sâu hay cầu cạn.
- Tuyến xoắn ốc: ở nơi địa hình đặc biệt khó khăn có thể triển tuyến tuyến quay đi một góc đến 3600 hay hơn nữa thành dạng vòng tròn gọi là đường xoắn ốc. Khi ở một điểm nào đó trên bình đồ tuyến lại cắt ngay bản thân mình nhưng ở mức cao hơn hoặc thấp hơn. Nói cách khác chỗ giao nhau của tuyến trên và tuyến dưới có thể sử dụng cầu cao hoặc đường hầm.
Loại này triển tuyến không có hình mẫu nào, mà phải căn cứ tình hình thực tế về sự biến đổi của địa hình mà tuỳ cơ ứng biến, kết hợp các hình thức triển tuyến với nhau.
Hình 5-20. Đường cong xoắn ốc
- Theo hình chữ chi. Khi dùng đường tròn với góc quay quá lớn không lợi thì có thể dùng kiểu chữ chi.
Từ điểm A tuyến đi lên dốc đến điểm B, C nếu dùng đường tròn thì có thể phải đào rất nhiều, đi theo kiểu chữ chi đầu máy có lúc phải theo hướng ngược chiều, vận tốc giảm, ảnh hưởng tới khả năng thông qua. Cho nên chỉ dùng cách này để đặt ở đoạn tạm thời. Nhưng cách này đơn giản để làm khỏi phải đào đắp nhiều không phải dùng đến hầm hoặc cầu cạn. Tất cả những phương pháp triển tuyến nêu trên có thể áp dụng trong từng trường hợp cụ thể và có thể rất linh hoạt để sao cho có lợi nhất. Khi tăng chiều dài tuyến thì hàng hoá sẽ tăng thêm chiều dài đường vận hành, chi phí chuyên chở tăng lên. Ngoài ra trong trường hợp phát triển phức tạp bán kímh đường cong thường rất nhỏ do đó thi công và bảo quản gặp khó khăn. Cho nên khi thiết kế, song song với phương án triển tuyến kiểu phức tạp phải đề ra phương án cho tuyến đi thẳng bằng cách đào sâu,đắp cao, hầm, cầu cạn, tăng cường sức kéo v.v.... Nhất là khi có đầu máy hiện đại, kiến trúc tầng trên khoẻ thì càng cần thiết rút ngắn chiều dài tuyến.
5.4. các nguyên tắc định tuyến ở các điều kiện tự nhiên khác nhau