CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ
3.2. Thiết kế mặt cắt ngang, trắc dọc của đường hầm
3.2.2. Thiết kế trắc dọc [22]
a) Dốc dọc
Dốc dọc trong hầm không lớn hơn 4% và không nhỏ hơn 0,3% [22].
Chọn độ dốc của đường hầm i = 4%.
b) Tầm nhìn
Tầm nhìn là khoảng cách để người lái xe luôn phải được đảm bảo nhìn thấy đường trên một chiều dài nhất định về phía trước để người lái kịp thời xử lý hoặc làm hãm dừng trước các trước ngại vật (nếu có) hay là tránh được nó [2].
Tầm nhìn là một trong các yếu tố quan trọng để người điều khiển xe vận hành an toàn ứng với tốc độ thiết kế đã được xác định. Trong phạm vi trường nhìn phải đảm bảo tầm nhìn không bị che khuất (dỡ bỏ chướng ngại vật, đào bớt mái đường). Chỉ trong trường hợp quá khó khăn thì dùng các biện pháp tổ chức giao thông (hạn chế tốc độ, biển chỉ dẫn, vạch sơn, hoặc cấm vượt xe...). Nhất thiết phải kiểm tra tầm nhìn ở nút giao thông và các đường cong bán kính nhỏ. Các chướng ngại vật phải dỡ bỏ để có chiều cao thấp hơn 0,30m so với tầm mắt của người lái xe [22], [23].
Các giá trị tối thiểu về tầm nhìn hãm xe, tầm nhìn trước xe ngược chiều và tầm nhìn vượt xe quy định trong Bảng 4.2 [22], [23].
Bảng 3. 2. Tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường
Cấp thiết kế của đường I II III IV V VI
Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Tầm nhìn hãm xe (S1), m 210 150 10
0 75 75 40 40 30 30 20 Tầm nhìn trước xe ngược
chiều (S2), m 20
0 15 0
15
0 80 80 60 60 40 Tầm nhìn vượt xe Sxv, m 55
0 35 0
35 0
20 0
20 0
15 0
15 0
10 0 Đối với đường hầm ta chỉ cần chú ý đến giá trị tầm nhìn hãm của xe (S1).
Vận tốc thiết kế của các phương tiện di chuyển trong đường hầm thuộc các khu đô thị được quy định tại [1]: Vtk = 40km/h
Chướng ngại vật
S1
Hình 3. 1. Sơ đồ tầm nhìn 1 chiều Theo [2] tầm nhìn hãm xe được tính theo công thức sau:
lo
i V K
S V
254.( ) . 6
. 3
2
1 (3.1)
Trong đó: lo: Đoạn dự trữ, lấy lo = 10m K: Hệ số sử dụng phanh, K = 1,2 V: Vận tốc thiết kế, V = 40km/h
: Hệ số bám dọc của đường, trong điều kiện không thuận lợi (ẩm và bẩn), = 0,3
i: dốc dọc của đường hầm, i = 4%
Thay các giá trị trên vào (3.1) ta được S1 = 50m > S1(min) = 40m (quy định trong bảng 3.2), đảm bảo tầm nhìn của người điều khiển phương tiện tham gia giao thông.
c) Bán kính đường cong đứng
Để liên kết các độ dốc trên trắc dọc, người ta phải dùng các đường cong đứng để xe chạy điều hoà, thuận lợi, đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực li tâm theo chiều đứng [2].
* Bán kính đường cong đứng lồi
Để đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng lồi, bán kính đường cong đứng lồi phải thoả mãn điều kiện sau [2]:
Rloi ≥ Rloi (min) (4.2)
Rloi (min) : Bán kính đường cong đứng lối tối thiểu Rloi=S12
/(2d1) (m) (4.3)
d1: chiều cao của mắt người lái xe trên mặt đường, d1 = 1,2m Thay vào (3.3) ta được: Rloi (min) = 1042m
* Bán kính đường cong đứng lõm
Để đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm, bán kính đường cong đứng lõm phải thoả mãn điều kiện sau [2]:
Rlom ≥ Rlom (min) (4.4)
Rlom (min): Bán kính đường cong lõm đứng tối thiểu
Để xác bán kính định đường cong đứng lõm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm ta dựa vào sơ đồ chiếu sáng sau:
S1
Hình 3. 2. Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm )
)( . (
2 1
2 1
(min) m
Sin S h R S
p
lom (4.5)
Trong đó: hp : Chiều cao của pha đèn, hp = 0,75m S1: Tầm nhìn hãm xe, S1 = 50m
: Góc của pha mở rộng, = 10 Thay vào (3.5) ta được: Rlom (min) = 770m
Đường cong đứng lõm lựa chọn theo điều kiện đảm bảo hạn chế lực li tâm trong quá trình tham gia giao thông:
Rlom ≥ Rli tam (4.6)
Theo [2], Rli tam được tính theo công thức sau:
Rlitam=V2/6.5 (m) (4.7)
Trong đó: V là vận tốc thiết kế, V = 40km/h Thay vào (3.7) ta được: Rli tam = 246m
Ngoài việc lựa chọn bán kính cong đứng theo các điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực li tâm còn phải dựa vào địa hình thực tế, càng bám sát địa hình không những khối lượng công trình bớt đi mà còn đảm bảo sự ổn định lâu dài trong suốt quá trình khai thác sử dụng.
Từ có điều kiện khống chế về kỹ thuật và địa hình thực tế của nút giao thông Kim Liên, lựa chọn Rlom = 3000m, Rloi = 3000m.
Trắc dọc của đường hầm được thể hiện trên bản vẽ.
d. Siêu cao
Siêu cao là dốc một mái trên phần xe chạy, dốc về phía bụng đường cong. Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế. Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 8 % và nhỏ nhất không dưới 2 % [22].
Theo [2] để không phải bố trí siêu cao thì:
Rnam ≥ Rksc (3.8)
Trong đó: Rnam : Bán kính cong nằm của đường hầm
Rksc : Bán kính cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao Rksc=V2/[127*(0.08-in)] (m) (3.9) V là vận tốc thiết kế, V = 40km/h
in là độ dốc ngang, in = 2%
Thay vào (3.9) ta được Rksc = 210m
Theo [30] ta có Rnam (min) = 410m thoả mãn (3.8) Do vậy toàn bộ đường hầm không phải bố trí siêu cao.