Thiết kế sơ bộ tuyến trín bản đồ có đường đồng mức bao gồm việc thiết kế bình đồ hướng tuyến, thiết kế quy hoạch thoât nước vă thiết kế trắc dọc, trắc ngang đường ôtô.
Thiết kế bình đồ phải tuđn thủ câc nguyín tắc:
+ Vạch tuyến phải đi qua câc điểm khống chế .
+ Thiết kế bình đồ đảm bảo phối hợp giữa câc yếu tố trín bình đồ: giữa câc đoạn thẳng - đoạn cong vă giữa câc đoạn cong với nhau.
+ Phải thiết kế phối hợp giữa bình đồ - trắc dọc - trắc ngang. + Phối hợp giữa tuyến vă công trình.
+ Phối hợp giữa tuyến vă cảnh quan.
3.2. XÂC ĐỊNH CÂC ĐIỂM KHỐNG CHẾ.
Trín bình đồ dọc theo đường chim bay, nghiín cứu kỹ địa hình, cảnh quan thiín nhiín, xâc định câc điểm khống chế mă tại đó tuyến phải đi qua:
- Điểm đầu, điểm cuối tuyến. - Điểm vượt đỉo (điểm yín ngựa). - Vị trí vượt sông thuận lợi.
- Cao độ khu dđn cư, thị trấn, thị xê, thănh phố, nơi giao nhau với câc đường giao thông khâc.
- Đânh dấu những khu vực bất lợi về địa chất, địa chất thủy văn mă tuyến nín trânh vă câc điểm tựa mă tuyến nín chạy qua.
Cụ thể , với câc điều kiện địa hình vă địa chất của khu vực tuyến thiết kế, tuyến phải đi qua câc điểm khống chế sau :
- Điểm đầu tuyến : Điểm A , cao độ tự nhiín 87,19m. - Điểm cuối tuyến: Điểm B, cao độ tự nhiín 93,85m.
3.3. XÂC ĐỊNH BƯỚC COMPA.
Để xâc định vị trí đường dẫn hướng tuyến dốc đều trín bình đồ dùng câch đi bước compa cố định có chiều dăi : M i h l d 1 × ∆ = (mm). (3.1). Trong đó:
+ ∆h : chính lệch giữa 2 đường đồng mức gần nhau.(∆h=5 m) + Id = (0,9 ÷ 0,95).idmax (%).
+
M
1
: tỉ lệ bản đồ. (M=20000) Thay câc số liệu văo 2.25 ta được:
20000 1 013 , 0 . 95 , 0 5000 × = l = 20,24 mm=2,02 cm
Vậy chiều dăi bước compa lă l = 2,02cm. Đđy lă 1 giâ trị tham khảo trong quâ trình vạch tuyến, thoê mên bước compa sẽ giúp tuyến giảm lượng đăo đắp vă đảm bảo độ dốc dọc nhỏ nhất. Trong những vị trí không còn phương ân tốt hơn thì có thể đi tuyến với chiều dăi bước compa nhỏ hơn, chấp nhận đăo đắp nhiều.
3.4. LẬP CÂC ĐƯỜNG DĐ̃N HƯỚNG TUYẾN.
- Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp gò bó về trắc dọc thì vạch theo đường triển
tuyến có độ dốc đều với độ dốc giới hạn ( dùng bước compa).
- Đường dẫn hướng tuyến trường hợp gò bó về bình đồ thì nín bâm theo đường cùng cao độ( đường đồng mức) với độ dốc lín xuống ít để đảm bảo yíu cầu thoât nước trín đường. - Đường dẫn hướng tuyến xâc định bằng bước compa lă một đường gêy khúc tại câc đường đồng mức, đường năy có độ dốc không đổi id. Dựa văo đường dẫn hướng tuyến lựa chọn tuyến đường chạy trong pham vi giữa câc đường gêy khúc gồm câc đoạn.
3.5.TRIỂN KHAI CÂC PHƯƠNG ÂN TUYẾN. 3.6. SO SÂNH SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÂN TUYẾN.
Bảng 3.1. So sânh sơ bộ chọn phương ân tuyến.
Stt Chỉ tiíu so sânh Đơn vị PA1 PA2
1 Chiều dăi tuyến Lt m 4286,98 4326,38
2 Hệ số triển tuyến 1,01 1,02
3 Số lần chuyển hướng Lần 3 3
4 Bân kính đường cong nằm nhỏ nhất m 600 400
5 Số cống thoât nước dự kiến câi 2 2
6 Công trình cầu trín tuyến câi 2 2
Dựa văo bảng trín ta nhận thấy một số ưu, nhược điểm của 2 phương ân như sau:
- Phương ân I: Chiều dăi tuyến tương đối ngắn, tuyến luôn bâm theo đường đồng mức, nín ít có sự thay đổi về cao độ.
- Từ những ưu, nhược điểm đê níu, ta chọn Phương ân I để lập dự ân khả thi cho tuyến đường.
3.7. TÍNH TOÂN CÂC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG CHO 2 PHƯƠNG ÂN ĐÊ CHỌN.
Tính toân câc yếu tố đường cong lă khđu quan trọng quyết định chất lượng xe chạy trín đường. Để đảm bảo điều kiện trín khi tính toân cần căn cứ văo:
- Điều kiện địa hình.
- Chiều dăi đoạn tuyến giữa câc đỉnh phải đủ để bố trí đường cong chuyển tiếp hoặc câc đoạn nối siíu cao..
- Chỉ trong trường hợp khó khăn mới avanj dụng bân kính đường cong nằm tối thiểu.
Câc yếu tố đường cong được xâc định như sau:
Chiều dăi đường tang của đường cong: T=R.tg(
2
α
) (m). (3.2)
Khoảng phđn của đường cong:
− = 1 2 cos 1 . α R P (m). (3.3)
Chiều dăi của đường cong: 0 180 . . R K =απ (m). (3.4)
Trong đó: + R(m): Bân kính đường cong nằm. + α(độ): Góc chuyển hướng của tuyến.
Kết quả tính toân câc yếu tố đường cong của phương ân chọn được tính trong bảng sau:
Phương
ân Stt Lý trình đỉnh
Góc chuyển hướng α Câc yếu tố cơ bản của đường cong
Trâi Phải R(m) T(m) P(m) K(m) I 1 KM 0+648.31 17025'54'' 600 117.01 7.19 232.54 2 KM 2+2115.53 11027'23'' 800 105.26 4.15 209.96 3 KM 3+3295.60 1503'12'' 1000 157.14 8.80 312.73 II 1 KM 0+610 6054 '58'' 600 61.27 1.27 122.43 2 KM 1+900 1107'13'' 900 112.62 4.37 224.68 3 KM 3+515 32056'12'' 400 118.25 17.11 229.94
CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH THOÂT NƯỚC TRÍN TUYẾN
Mục đích của việc xđy dựng hệ thống thoât nước trín đường nhằm bảo vệ cho nền, mặt đường luôn luôn ổn định, không bị ẩm ướt, đảm bảo cường độ vă độ ổn định cường độ trong suốt quâ trình khai thâc.
Trong công tâc thiết kế quy hoạch thoât nước đường ô tô, hệ thống thoât nước trín đường bao gồm:
- Hệ thống rênh thoât nước như: Rênh biín, rênh đỉnh. - Hệ thống câc công trình vượt sông, suối như: Cầu, cống.
4.1. RÊNH THOÂT NƯỚC.
Rênh thoât nước được thiết kế nhằm để thoât nước mưa từ mặt đường, lề đường, ta luy câc đoạn nền đường đăo vă diện tích khu vực 2 bín giănh cho đường ở câc đoạn nền đường đăo, nữa đăo nữa đắp.
4.1.1. Rênh biín.
-Rênh biín được thiết kế vă xđy dựng để thoât nước mưa từ mặt đường, lề đường, ta luy nền đường đăo vă diện tích khu vực hai bín giănh cho đường ở câc đoạn nền đường đăo đắp thấp (< 0,6m ), nền nữa đăo, nữa đắp.
- Kích thước của rênh biín trong điều kiện bình thường được thiết kế theo cấu tạo định hình mă không yíu cầu tính toân thuỷ lực. Chỉ trong trường hợp rênh biín không chỉ thoât nước bề mặt nền đường, lề đường vă diện tích dải đất giănh cho đường mă còn thoât nước lưu vực hai bín đường thì kích thước rênh biín được tính toân theo công thức thuỷ lực, nhưng chiều sđu rênh không được quâ 0,8m.
Kích thước của rênh biín hình thang cấu tạo như sau:
Hình 4.1 Cấu tạo rênh biín.
-Ta luy rênh nền đường đăo lấy bằng độ dốc ta luy nền đường đăo theo cấu tạo địa chất,
ta luy rênh nền đường đắp lă 1:1.5.
- Để trânh lòng rênh không bị ứ đọng bùn cât, độ dốc lòng rênh không được nhỏ hơn 0,5%, trong trường hợp đặc biệt, cho phĩp lấy bằng 0,3%.
- Khi qui hoạch hệ thống thoât nước mặt chú ý không để thoât nước từ rênh nền đường đắp chảy sang nền đường đăo, trừ trường hợp chiều dăi nền đường đăo nhỏ hơn 100m, không cho phĩp nước từ rênh đỉnh, rênh dẫn nước ... chảy về rênh dọcvă phải luôn luôn tìm câch thoât nước từ rênh dọc về chỗ trũng, ra sông suối gần đường hoặc cho thoât qua đường nhờ câc công trình thoât nước ngang đường.
- Trong mọi trường hợp cần phải thoât nước từ rênh biín về nơi khâc câch xa nền đường căng xa căng tốt.
- Nơi nước thoât từ rênh biín nền đường đắp phải câc xa nền đường đắp. Nếu bín cạnh nền đường đắp có thùng đấu thì rênh biín của nền đường đăo được thiết kế hướng tới thùng đấu. Nếu không có thùng đấu thì rênh biín của nền đờng đăo được bố trí song song với tim đường cho tới vị trí nền đường đắp có chiều cao nền đắp lớn hơn 0,5m thì bắt đầu thiết kế rênh tâch xa dần khỏi nền đường cho tới khi chiều sđu rênh bằng không.
- Ở những đoạn độ dốc của rênh lớn hơn trị số độ dốc dọc gđy xói đất lòng rênh phải căn cứ văo tốc độ nước chảy để thiết kế gia cố rênh thích hợp (Lât đâ, xđy đâ, xđy bí tông).
4.1.2. Rênh đỉnh.
-Rênh đĩnh được bố trí ở những nơi sườn đồi có độ dốc ngang khâ lớn vă diện tích lưu vực sườn núi đổ về phía đường để đón nước chảy về phía đường vă dẫn nước về công trình thoât nước.
Rênh đỉnh phải câch mĩp ta luy nền đường đăo ít nhất lă 5m.
-Tiết diện của rênh phổ biến lă dạng hình thang. Bề rộng đây tối thiểu lă 0.5m, bờ rênh có ta luy 1:1,5, chiều sđu rênh phải được xâc định từ tính toân thuỷ lực nhưng không nín quâ 1,5m. Những nơi có địa chất không ổn định, diện tích lưu vực lớn có thể bố trí hai hoặc nhiều rênh đỉnh.
-Độ dốc của rênh đỉnh cũng được xâc định như độ dốc của rênh biín từ 3-50/00.
-Địa hình nơi tuyến đi qua độ dốc ngang sườn đồi không lớn. Mặt khâc,với hệ thống rênh biín, câc công trình thoât nước trín tuyến đủ để thoât nước trong khu vực nín không cần thiết kế rênh đỉnh.
4.2. CÔNG TRÌNH VƯỢT DÒNG NƯỚC.
- Công trình thoât nước bao gồm cầu, cống v.v...được bố trí tại tất cả câc nơi trũng trín bình đồ, trắc dọc vă nơi có sông suối.
- Giâ thănh của câc công trình thoât nước khâ lớn trong tổng giâ thănh công trình đường, vì vậy việc chọn vă bố trí hợp lý sẽ giảm được giâ thănh xđy dựng một câch đâng kể.
- Phổ biến nhất hiện nay lă câc công trình cầu vă cống nhỏ. Nếu những vị trí năy gần nhau vă sườn lưu vực thoải có thể đăo kính dẫn nước từ đó về công trình để giảm số công trình.
- Đối với cống tính toân ta chọn loại cống không âp, khẩu độ được chọn theo tính toân thủy văn, số đốt cống tuỳ theo lưu lượng nước chảy vă địa hình. Nếu đường kính cống tròn lă
0,75m thì chiều dăi cống không lớn hơn 15m, nếu cống có khẩu độ 1,25 vă 1,5m thì chiều dăi cho phĩp cống lă 30m.
- Độ đốc dọc của cống lấy từ 2% đến 3% nhằm trânh lắng đọng bùn đất trong lòng cống. - Đối với cầu, khẩu độ được chọn dựa trín bình đồ nơi vị trí có dòng chảy rõ răng theo định lượng.
4.2.1. Cống tính toân.
4.2.1.1. Xâc định vị trí cống.
Cống phải được đặt ở những chỗ thoât nước nhanh vă tốt nhất do vậy: Cống thoât nước được bố trí ở nơi có dòng suối nhỏ, đường tụ thuỷ cắt ngang qua tuyến. Ngoăi ra còn có c ống cấu tạo được bố trí để thoât nước từ rênh dọc sang bín kia nền đường. Cống cấu tạo không cần tính toân thuỷ văn.
4.2.1.2. Xâc định lưu vực cống.
-Lưu vực cống được xâc định như sau: Trín bản đồ địa hình khoanh lưu vực nước chảy về công trình theo ranh giới của câc đường phđn thủy.
-Diện tích của lưu vực cống lă phần diện tích được bao bởi 2 đường phđn thuỷ vă tuyến đường.
4.2.1.3. Tính toân lưu lượng nước cực đại chảy về công trình:
Xâc định lưu lượng cực đại chảy về công trình theo công thức tính Qmax trong quy trình 22TCN220-95 của bộ giao thông vận tải Việt Nam được âp dụng cho sông suối không bị ảnh hưởng của thủy triều.
Công thức tính có dạng:
Qp = Ap.α.Hp.δ . F (m3/s) (4.2.2). Trong đó:
+ F: Diện tích của lưu vực (km2).
Phương ân STT Lý trình Loại cống F(cm) Số lượng
I 1 Km 2+2980.76 Cống tròn 200 1
+ Hp: Lượng mưa ngăy (mm) ứng với tần suất thiết kế p% (Bảng 4.2 HD ĐATKHHĐ).
+ α : Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 4.2 (HD ĐATKĐ ), tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngăy thiết kế HP% vă diện tích lưu vực F.
+ Cấp đất xâc định theo bảng 4.3 HDTKĐ ta có đất cấp IV.
+ Ap: Môduyn dòng chảy lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện δ =1 .
+ δ :Hệ số chiết giảm lưu lượng do đầm, ao hồ, δ =1 (vì trong khu vực thiết kế không có đầm lầy, ao hồ).
Trình tự tính toân:
1) Dựa văo bảng “Lượng mưa ngăy Hp,mm”(tr110,HD TKĐ Ôtô) xâc định vùng thiết kế vă lượng mưa ngăy ứng với tần suất thiết kế:
Tuyến đường thuộc tỉnh Mang Giang ứng với vùng mưa XIV. Có lượng mưa ngăy ứng với tần suất lũ thiết kế lấy theo quy trình quy phạm. Theo TCVN
4054-2005 với cấp thiết kế của đường lă cấp IV ta lấy p=4%, ta tra được: H4%= 431 mm. Ở khu vực tuyến đi qua có đất lă loại đất cấp IV( đất sĩt cât).
2) Tính chiều dăi sườn dốc lưu vực theo công thức:
Vì câc lưu vực đều có 2 mâi dốc nín ta xâc định bsdtheo công thức:
(∑ + ) = L l F bsd 8 , 1 1000 (m) (4.2). Trong đó:
+ ∑l: Tổng chiều dăi câc suối nhânh (km). + L: Chiều dăi suối chính (km).
3) Xâc định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực:
Φsd = 0,3( )0,4 6 , 0 p sd sd sd H I m b α (4.3). Trong đó:
+ Isd: Độ dốc của sườn dốc lưu vực (0/00). Xâc định trín địa hình. + m : Hệ số nhâm sườn dốc xâc định theo bảng 15 HD TKĐ Ôtô,Tr32
- Xâc định hệ số nhâm sườn dốc msd:
Mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cđy, không căy xới, dđn cư có nhă cửa nhỏ hơn 20%, cỏ thưa, nín chọn msd= 0,3.
-Xâc định thời gian tập trung nước τsd: (đđy lă thời gian giọt mưa đầu tiín ở nơi xa lưu vực nhất chảy về công trình, phụ thuộc vung mưa vă Φsd )
Xâc định thời gian tập trung nước τsdtheo phụ lục II HD TKĐ Ôtô,Tr116 ứng với vùng
mưa thiết kế vă Φsd.Ta có: τsd = f(vùng mưa, Φsd).
4) Xâc định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông suối:
ΦLS = 1/3 1/4( )1/4 . . . 1000 Hp F I m L LS LS α (4.4). Trong đó:
+ L: Chiều dăi dòng suối chính (Km). + ILS: Độ dốc dòng suối chính tính theo0/00.
+mLS: Hệ số nhâm của lòng suối xâc định theo bảng 16 HD TKĐ Ôtô,Tr32
- Xâc định hệ số nhâm lòng suối mLS:
Suối không có nước thường xuyín, chảy trong điều kiện tương đối thuận lợi nín mLS = 11.
5) Xâc định Ap theo ΦLSvă τsd, vùng mưa theo phụ lục II ,HD TKĐ Ôtô,tr119.
6) Xâc định trị số Qmax sau khi thay câc trị số trín văo công thức 4.1 .
4.2.1.4. Chọn loại cống-khẩu độ cống.
Sau khi đê xâc định được lưu lượng Qmax đưa ra một số phương ân khẩu độ cống theo từng phương ân, ứng với mỗi phương ân xâc định chiều cao mực nước dđng trước công trình - biện phâp gia cố lòng suối.
Từ lưu lượng Qmax ta tra phụ lục 16 vă 17”Công trình vượt sông -Nguyễn Xuđn Trục”, ta được , H, V ứng với loại cống thường loại I, chảy không âp.Chọn loại cống không âp vì dễ chế tạo, thi công thuận lợi, đảm bảo sự ổn định của cống vă nước không thấm qua nền đường, ngoăi ra chiều cao nước ngập trước cống nhỏ vă thoât nhanh nín ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ nhiệt của nền đường
Câc nguyín tắc chọn loại cống vă khẩu độ cống :
+Số loại cống trín tuyến không quâ 3 loại cống để đảm bảo cho công tâc chế tạo vă lắp râp đồng bộ vă nhanh chóng trong thi công.
+Có khoảng hở để cho vật cản cđy trôi đi qua cống sao cho cống không bị tắc.
+Phụ thuộc văo bình đồ trắc dọc để xem xĩt việc đặt cống năo tại vị trí đó lă có lợi nhất, không để mực nước dđng cao nhất của cống đặt ở đường đắp chảy văo đường đăo.