PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ
6. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC
6.1 Thiết kế các công trình thoát nước
Nước luôn được coi là “kẻ thù số 1 của đường”. Nước xâm nhập vào nền đường làm cho nền đường bị ẩm ướt, cường độ của nền đường bị giảm xuống nhanh và đường nhanh chóng bị hư hỏng. Nước có thể xâm nhập vào nền đường từ nhiều nguồn khác nhau: nước mặt (nước mưa, nước đọng 2 bên taluy đường), nước ngầm ( nước từ phía dưới xâm nhập vào nền đường). Cả hai nguồn nước trên đều cần phải được xem xét một cách kỹ lưỡng và cần có giải pháp để chúng không gây hại cho đường, đảm bảo ổn định của nền đường và tính bền vững lâu dài của toàn bộ con đường.
Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này, em chỉ đề cập các giải pháp để thoát nước mặt đó là hệ thống cống và rãnh thoát nước mặt, còn các giải pháp về thoát nước ngầm không được đề cập đến trong đồ án này.
6.2. Thiết kế cống tròn
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.
6.2.1. 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
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 0,75m
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%.
6.2.2. Xác định lưu lượng tính toán của dòng chảy Tính diện tích lưu vực :
Dựa vào bình đồ địa hình, ta xác định được các đường phân thủy, tụ thủy từ đó xác lưu vực dự định đặt cống như sau :
Xác định lưu lượng thiết kế
Lưu lượng dòng chảy đổ về vị trí công trình phụ thuộc vào: Diện tích lưu vực, độ dốc lòng suối, điều kiện địa hình, địa mạo, các yếu tố khí hậu, địa chất thuỷ văn...
Lựa chọn chế độ làm việc của cống : Do nền đường đắp trên cống là thấp và lòng lạch không sâu lắm do vậy ta chọn chế độ chảy trong cống là chế độ chảy không áp
Đối với thiết kế sơ bộ, ta áp dụng công thức tính đơn giản của Viện thiết kế giao thông vận tải Việt Nam.
Với P = 4% . Lưu lượng được tính theo tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN- 220-95
Qmaxp% = AP%. .ϕHP%. .Fδ1 2 (m3/s).
Trong đó:
Q: lưu lượng tính toán (m3/s).
Ap% : Mô đun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế tra phụ lục (4-4) theo φl và thời gian nước chảy trên sườn dốc τs
ϕ: hệ số dòng chảy lũ tra bảng (4-1) phụ thuộc vào lưu vực F, loại đất, Hp%
Hp%: Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế P% tra phụ lục (4-10) δ1: Hệ số điều tiết do có ao hồ đầm trên lưu vực
Bảng tính toán lưu lượng được thống kê dưới:
6.2.3.Tính toán các biện pháp gia cố sau cống
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.D
Chiều sâu chân tường chống xói chọn theo công thức:
ht ≥hx +0,5(m)
hx- Chiều sâu xói tính toán,xác diịnh theo công thức sau:
x 2 2,5 gc
h H b
b l
= +
b : khẩu độ công trình.
H: chiều sâu nước dâng trước cống.
6.2.5 Tính khẩu độ và chiều dài cống
Cống được đặt trên nền đất tự nhiên và độ dốc của cống lấy bằng ic=2%
Căn cứ vào lưu lượng thiết kế Q (m3/s) cống được chọn theo định hình là cống BTCT có khẩu độ là φ (mm) và chiều dài cống được láy dựa vào mặt cắt ngang địa hình L(m). Các thông số được thể hiện tại bảng dưới đây :
SST Lý trình F km2
L(km
) Qp khẩu
độ Qp số
cửa h dâng
Vận tốc (m/s)
chế độ chảy
1 1+350 0.05 0.2 1.66 100 3.3 1 0.85 2.18 Chảy không
áp
1.2.1 Công nghiệp...2
1.2.2 Nông, Lâm, Ngư nghiệp và du lịch...3
1.3 .Chiến lượt phát triển kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu...5
1.4.1. Những cơ sở để dự báo nhu cầu vận tải trên tuyến...7
1.4.2.Phương pháp dự báo nhu cầu vận tải...7
1.4.3.Phương pháp dự báo hành khách...7
1.4.5 .Bảo vệ môi trường và cảnh quan ...8
1.4.6. Nguồn vốn đầu tư thực hiện quy hoạch...8
1.5 Hiện trạng mạng lưới giao thông trong khu vực nghiên cứu...8
1.8.4 Thuỷ văn dọc tuyến :...16
1.8.5 Vật liệu xây dựng...16
1.10 Các giải pháp thiết kế tuyến và các công trình trên tuyến, kết luận chọn phương án tuyến...19
1.11 Phương án chung giải phóng mặt bằng định cư...19
1.11.1 Phương án giải phóng mặt bằng...19
1.11.2 Phương án tái định cư...19
1.12 Đánh giá tác động môi trường và các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng đối với môi trường...19
1.13 Tông mức đầu tư và khai triển khai thác dự án...20
1.14 Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế tài chính và hiệu quả xã hội của dự án...20
1.15 Tổ chức thi công xây dựng...20
1.16 An toàn trong xây dựng...20
1.17. Kết luận kiến nghị...20
PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ...21
1. QUY MÔ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN...21
1.1, Thiết kế tuyến trên bình đồ từ 2 điểm cho trước...21
1.2 Các chỉ tiêu kĩ thuật của tuyến...21
1.2.1 Lưu lượng xe thiết kế Cấp hạng đường :...21
1.2.2 Vận tốc thiết kế...23
1.2.3.Xác định độ dốc lớn nhất...23
1.2.4.Xác định khả năng thông xe...25
1.2.6.Tần nhìn xe chạy :...27
1.2.7. Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ...31
1.2.8.Xác định độ mở rộng của đường cong và đoạn nối mở rộng...33
1.2.9.Xác định siêu cao và đoạn nối siêu cao...34
1.2.10.Xác định trị số bán kính đường cong đứng lồi và lõm...35
2. THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TRẮC DỌC TRẮC NGANG...38
2.1.Thiết kế bình đồ...38
2.2.Quy định thiết kế bình đồ...38
2.2.1.Phối hợp giữa các yếu tố mặt cắt dọc và bình đồ ...39
2.2.2.Phối hợp tuyến đường và cảnh quan ...39
2.3.Sử dụng các chỉ tiêu kĩ thuật để thiết kế tuyến ...39
2.3.1. Yêu cầu khi vạch tuyến ...39
2.3.1.Các phương pháp đi tuyến có thể áp dụng...40
2.3.3.Luận chứng phương án lựa chọn tuyến...40
2.4.Thiết kế đường cong tròn tren bình đồ...40
2.5.Chọn tuyến trên bình đồ...41
2.6. Độ dốc siêu cao...43
2.7. Cấu tạo đoạn nối siêu cao:...43
2.7.2. Kiểm tra độ dốc dọc của đoạn nối siêu cao:...44
2.7.3 . Các bước bố trí đoạn nối siêu cao:...45
2.8. Bố trí đường cong chuyển tiếp:...46
2.8.1. Chiều dài đường cong chuyển tiếp:...47
2.8.2. Cách cắm đường cong chuyển tiếp:...47
2.8.3.Tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong tròn theo α và R...47
2.9.1. Tính toán đảm bảo tầm nhìn trong đường cong tròn:...48
3. THIẾT KẾ TRẮC DỌC TRÊN BÌNH ĐỒ...49
3.1 Nguyên tắc thiết kế...49
3.2. Những nguyên tắc khi thiết kế...50
3.3. Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc ...50
3.4.Nguyên lí thiết kế trắc dọc...50
3.5.Các phương án áp dụng để thiết kế trắc dọc...52