Km:3+500 tới Km:5+28.46 nằm trọn trong địa phận, thành phố Sơn La , tỉnh Sơn La. Đõy là địa phương cú kinh tế phỏt triển.
II.1. THIẾT KẾ TUYẾN TRấN BèNH ĐỒ II.1.1. Trỡnh tự thiết kế
+ Tiến hành xem xột lại phương ỏn tuyến đó cú và điều chỉnh lại cho hợp lớ. Với đoạn tuyến trờn thỡ phương ỏn tuyến ở bước thiết kế sơ bộ đó khỏ hợp lớ nờn chỉ cần cắm đường cong chuyển tiếp từ đường thẳng vào cỏc đường cong trũn;
+ Xỏc định cỏc điểm khống chế và cỏc diện khống chế;
+ Lựa chọn cỏc thụng số của đường cong chuyển tiếp và tiến hành cắm đường cong chuyển tiếp;
+ Rải cỏc cọc chi tiết trờn tuyến, bao gồm: - Cỏc cọc địa hỡnh;
- Cỏc cọc chi tiết cỏch nhau:
L = 20m trờn đường thẳng và đường cong cú bỏn kớnh R ≥ 500m; L = 10m trong đường cong cú bỏn kớnh R > 100m;
- Cỏc cọc nối đầu (NĐ), nối cuối (NC), tiếp đầu (TĐ), tiếp cuối (TC) và đỉnh đường cong (P);
- Cỏc cọc lý trỡnh Hectomet (H) và cọc Kilomet (Km)… Bảng cắm cọc chi tiết được trỡnh bày trong phụ lục.
II.1.2. Tớnh toỏn cỏc yếu tố đường cong nằm 1. Cỏc yếu tố đường cong cơ bản:
Cỏc yếu tố đường cong cơ bản Bảng II-1
Tờn đỉnh Gúc ngoặt Trỏi Phải P1 17°28'54" 500 2 76.88 152.56 5.88 P2 24551'41" 300 2 66.13 130.17 7.2 P3 34°45'39" 300 2 93.9 182 14.35 P4 11°55'10" 400 2 41.76 83.21 2.17 P5 34°25'56" 300 2 92.96 180.29 14.07 P6 16°15'17" 500 2 71.4 141.85 5.07
2. Cỏc yếu tố đường cong chuyển tiếp
Chiều dài của đường cong chuyển tiếp L được chọn theo cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật đó tớnh toỏn ở chương 2 (phần Thiết kế sơ bộ). Ngoài ra, đường cong chuyển tiếp cũn cú cỏc yếu tố khỏc và được tớnh toỏn theo cỏc cụng thức được đưa ra dưới đõy:
+ Gúc ϕ tạo bởi tiếp tuyến cuối đường cong chuyển tiếp với trục đường tại đoạn thẳng, φ = L
2R . Gúc ϕ phải thoả món điều kiện bố trớ đường cong chuyển tiếp: α - 2φ ≥ 0; + Thụng số Clụtụit A: A = R.L ;
+ Toạ độ X, Y tại cuối đường cong chuyển tiếp với thụng số A = 1, xỏc định theo bảng 3.1.7 Sổ tay thiết kế đường ụ tụ Tập 1;
+ Toạ độ Xo, Yo tại cuối đường cong chuyển tiếp thực tế đang xột, xỏc định theo bảng 3.1.7 Sổ tay thiết kế đường ụ tụ Tập 1:
2 o o L L P = Y - R(1- cosΦ) ; t = X - RsinΦ 24R 2 ≅ ≅ o o o πRα K = ;α = α - 2φ 180 o f = P' + P;Δ = 2T'- K' = 2(T + t) - (K + 2L) Trong đú:
P_độ dịch đỉnh của đoạn cong trũn khi cắm đường cong chuyển tiếp; t_tiếp đầu đường cong chuyển tiếp;
Ko_chiều dài đường cong cơ bản (phần cũn lại của đường cong trũn); f_độ dịch đỉnh sau khi cắm đường cong chuyển tiếp;
∆_chờnh lệch chiều dài khi tớnh theo cỏc đỉnh đường cong và khi tớnh theo đường cong;
K’, T’_chiều dài và tiếp tuyến đường cong sau khi cắm đường cong chuyển tiếp. Dựa vào cỏc cụng thức trờn ta tớnh được cỏc thụng số của đường cong chuyển tiếp như sau:
Cỏc yếu tố đường cong chuyển tiếp Bảng II-2
P1 50 2°51'53" 14°37'01" 158.11 76.43 102.56 6.09 0.21 25 6.3 202.56 101.43 0.3 P2 50 446'29" 20°05'12" 122.47 65.67 80.17 7.56 0.35 25 7.91 180.17 90.67 1.17 P3 50 4°46'29" 29°59'10" 122.47 93.42 132.01 14.72 0.35 25 15.07 232.01 118.42 4.83 P4 50 3°34'51" 82°0'19" 141.42 41.68 33.21 2.44 0.26 25 2.7 133.21 66.68 0.15 P5 50 4°46'29" 29°39'27" 122.47 92.48 130.29 14.44 0.35 25 14.79 230.29 117.48 4.67 P6 50 2°51'53" 13°23'24" 158.11 70.96 90.85 5.28 0.21 25 5.49 190.85 95.96 1.07
Cỏc điểm nối đầu - tiếp đầu đường cong chuyển tiếp thứ nhất, nối cuối - tiếp cuối đường cong chuyển tiếp thứ hai, tiếp đầu, tiếp cuối của đường cong trũn cũn lại lần lượt được ký hiệu là: NĐ, NC, TĐ, TC.
II.2. TÍNH TOÁN THỦY VĂN
Cụng thức và phương phỏp tớnh toỏn tớnh lưu lượng như phần Thiết kế cơ sở.
Sau khi xỏc định diện tớch lưu vực và cỏc thụng số khỏc tiến hành tớnh toỏn lưu lượng lớn nhất chảy về cụng trỡnh, chọn được khẩu độ cống và xỏc định được chiều cao đắp khống chế tương tự ở phần Thiết kế cơ sở.(xem phụ lục)
II.3. THIẾT KẾ TRẮC DỌC
Sau khi đó cú cỏc cao độ khống chế ta thiết kế được đường đỏ với cỏc nguyờn tắc như đó đề ra ở phần thiết kế sơ bộ.
Đường cong đứng cắm theo đường cong trũn. Trờn đoạn tuyến thiết kế cú 4 đường cong đứng với cỏc thụng số cơ bản sau:
Cỏc yếu tố đường cong đứng Bảng II-3
Đỉnh Lý trỡnh đỉnh D R (m) P (m) T (m) Ghi chỳ
1 Km:0+80.00 0.05 2500 0.66 57.47 Lừm
2 Km:0+450.49 0.02 5000 0.39 62.48 Lừm
3 Km:0+940.00 0.05 3000 0.83 70.48 Lừm
4 Km:1+260.00 0.03 5000 0.74 86 Lồi
Cao độ thiết kế thể hiện trờn bản vẽ trắc dọc thiết kế kỹ thuật.
II.4. THIẾT KẾ TRẮC NGANG
Sau khi đó cú cao độ tự nhiờn và thiết kế tại cỏc cọc tiến hành thiết kế trắc ngang tại từng vị trớ cọc, đồng thới xem xột bố trớ rónh biờn, rónh đỉnh. Với đoạn tuyến thiết kế taluy đào cú bề rộng nhỏ do đú khụng phải thiết kế rónh đỉnh.
Mặt cắt ngang được thiết kế cú cỏc yếu tố cơ bản sau: + Ta luy đào: 1:1; + Ta luy đắp: 1:1,5; + Bề rộng nền đường: B = 9,0m; + Bề rộng mặt đường: 7,0m; + Bề rộng lề đường: 2ì0,5m; + Bề rộng lề gia cố: 2ì0,5m; + Độ dốc ngang mặt đường: 2%; + Độ dốc ngang lề gia cố: 2%; + Độ dốc ngang lề đất: 6%;
+ Khi độ dốc ngang ≥ 20% tiến hành đỏnh bậc cấp khi đắp nền đường;
+ Rónh biờn rộng 0,4m ; độ dốc lấy tương ứng với đường đỏ nhưng chiều cao khụng lớn hơn 0,6m;
+ Cỏc trắc ngang trong đường cong tuỳ bỏn kớnh đường cong nằm mà thiết kế siờu cao, mở rộng.
II.5. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP
Khối đào đắp được tớnh tương tự phần thiết kế sơ bộ với chiều dày ỏo đường như phần khả thi: chiều dày kết cấu ỏo đường phần xe và lề gia cố bằng nhau và bằng 60cm. Trong đú trắc ngang tự nhiờn được đo chi tiết bằng nhiều điểm (phụ thuộc vào địa hỡnh).
Tớnh toỏn chi tiết khối lượng đào đắp thể hiện ở Phụ lục. + Kết quả tổng hợp như sau:
+ Khối lượng đất đắp: 8700.12;
+ Khối lượng đất đào: 20120.20m3;
+ Khối lượng đào rónh: 643.33m3;
CHƯƠNG III.
THIẾT KẾ CHI TIẾT CỐNG TẠI Km:0+176.57 III.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
+ Lý trỡnh đặt cống Km0+176.57 đoạn thiết kế kỹ thuật; + Cống thoỏt nước là cống trũn BTCT;
+ Diện tớch lưu vực F = 0,052 Km2; + Chiều dài suối chớnh L = 0,05 Km; + Tổng chiều dài suối nhỏnh Σl = 0; + Độ dốc suối chớnh is = 45.3 ‰; + Hệ số nhỏm lũng suối ms = 9; + Hệ số nhỏm sườn dốc msd = 0,15;
+ Lưu lượng nước từ lưu vực đổ về cống Q = 0.39 m3/s; + Cường độ thấm I = 0,18mm/phỳt (Đối với đất cấp IV);
+ Mặt cắt lũng suối dạng tam giỏc: độ dốc bờ suối 2 bờn là m1 = 1:26 và m2 = 1:26;
III.2. TÍNH TOÁN CHIỀU SÂU NƯỚC CHẢY TRONG LềNG SUỐI
Lưu lượng nước chảy trong suối tại vị trớ cửa vào cụng trỡnh: Q = ω.V (m3/s) V = .R I1 2/3 1/2
n R = ϖ
χ Trong đú:
ω, χ_diện tớch và chu vi của tiết diện dũng chảy: ω = m.ho2, χ = m'ho
Với: m = (m1 + m2)/2 = 26,5; m' = ( 2 1
1+ m + 2
2
1+ m ) ≈ 57,04;
n_hệ số nhỏm Maninh của lũng suối, theo bảng 3.6-1 (sỏch thiết kế đường ụ tụ tập 3) đối với sụng suối miền đồi, đồng bằng cú đỏ to mặt nước sụng khụng bằng phẳng n = 0,06 → 1/n = 15
I _độ dốc lũng suối, Is = 52.76‰ = 0.0528; R_Bỏn kớnh thuỷ lực, R =ωχ ;
Giả thiết lần lượt chiều sõu nước chảy trong suối là 0,2 ữ 0,28m ta tớnh lập được quan hệ giữa chiều sõu nước chảy trong suối h và lưu lượng Q theo bảng III.1:
Bảng III-1 h (m) ω (m2) χ (m) R (m) V (m/s) Q (m3/s) 0.1 0.27 5.70 0.05 0.82 0.22 0.11 0.32 6.27 0.05 0.88 0.28 0.12 0.38 6.84 0.06 0.93 0.35 0.125 0.41 7.13 0.06 0.95 0.40 0.13 0.45 7.42 0.06 0.98 0.44
III.3. TÍNH KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC CỦA CỐNG
Từ lưu lượng Q = 0.39 m3/s ta chọn cống đường kớnh 1.0 m. Cống làm việc ở chế độ khụng ỏp.
III.3.1XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU VÀ ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI, TỐC ĐỘ NƯỚC CHẢY TRONG CỐNG VÀ Ở HẠ LƯU CỐNG.
Độ dốc phõn giới được tớnh theo cụng thức
K2k Q2 ik=
Trong đú:
Q là lưu lượng nước chảy trong cống Q = 0.39 m3/s Kk-Đặc trưng lưu lượng tra theo bảng 10-3 [7] với
d5 g. Q2 = 2 5 0.39 9,8 1ì =0.016 d k K K =0.256 Kk=0.256 x Kd=0.256 ì 24 ì d8/3=6.14 2 2 2 Q 0.39 0.4% ik 2 6.14 Kk = = ≈ Chọn độ dốc cống bằng độ dốc phõn giới =0.4%
Chiều sõu phõn giới tra theo bảng 10.3 [7] với
d5 g. Q2 = 2 0.39 9,8 1.0ì =0.016⇒ d hk =0.35; hk =0.35m.
Ta thấy hδ=0.125m < 1,3hk=0.45m nờn nước chảy trong cống là chảy tự do. Tốc độ nước chảy trong cống được tớnh theo cụng thức:V0 =W0 icong
Trong đú W0 là hệ số được tra theo bảng 10.3 TKĐ III với
d5 g. Q2 =0.016 d W W0 =1.142 W0=1.142 x Wd=1.142 ì 30.5 x d2/3= 34.83
V0=W0. icong=34.83 ì 0.004 =2.2 m/s (do lựa chọn độ dốc của cống bằng độ
đốc phõn giới nờn việc tra
d W W0 và d h0 từ tỉ số d K K0
sẽ tương đương như tra từ tỉ số
d5 g. Q2 nờn khụng cần tớnh lại tỉ số d K K0 ).
Cú: V0< 6m/s (V0xoi của bờ tụng cửa vào cống)
III.3.2TÍNH KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC CỦA CỐNG:
Khả năng thoỏt nước của cống Qc chế độ làm việc khụng ỏp được tớnh theo cụng thức: Qc =ψc .ωc . 2g(H −hc)
(*) Trong đú:
ψc −Hệ số vận tốc khi cống làm việc khụng ỏp lấy bằng 0,85.
hc-Chiều sõu nước chảy tại chỗ thu hẹp hc=0,9hk=0.9x0.35=0.315m.
ωc−Tiết diện nước chảy tại chỗ thu hẹp của cống, đối với cống trũn ωc được tra theo đồ thị 10.2 TKĐ III với 0.315
1.0 c h d = =0.315 c d ϖ =0.19 ωc =0.19 (m2)
Theo phương trỡnh Bộcnuli
H=hc + 2 2 2 c c g V ψ Thay ψ = 0.85 và hc = 0.9hk = 0.73 g Vc2 H=1.43 ≈ g Vc2 2hc=0.63(m) Thay cỏc thụng số vào cụng thức (*) Qc =0.85 x 0.19 x 2 9.81(0.63 0.315)ì − =0.4(m3/s)>0.39(m3/s) Do đú cống thiết kế đảm bảo điều kiện thoỏt nước.
III.4.GIA CỐ THƯỢNG HẠ LƯU CỐNG :
Với độ dốc lũng suối nhỏ, vận tốc nước chảy ở cửa vào nhỏ hơn vận tốc chống xúi của bờ tụng nờn khụng phải làm những cụng trỡnh đặc biệt như dốc nước, bậc nước. Đối chiếu với định hỡnh cống 78-02x lựa chọn gia cố taluy (1:3) và sõn cống trước cửa vào là đỏ hộc xõy dày 25cm trờn lớp đỏ dăm day 10cm; sõn cống trong phạm vi cửa vào là đỏ hộc xõy dày 30cm trờn lớp đệm đỏ dăm dày 10cm.
III.5.GIA CỐ HẠ LƯU CỐNG III.5.1.Chiều dài phần gia cố
Trong trường hợp chảy tự do, dũng nước khi ra khỏi cống chảy với tốc độ cao ở vựng sau cụng trỡnh. Do đú phải thiết kế hạ lưu cụng trỡnh với tốc độ nước chảy V=1.5V0= 3.3m/s.
Lựa chọn vật liệu gia cố đỏ hộc xõy vữa xi măng trờn lớp đệm đỏ dăm.
Phần sõn cống nằm trong phạm vi cửa ra, tốc độ nước chảy lớn nờn chọn lớp đỏ hộc xõy dày 25cm trờn lớp đệm đỏ dăm dày 10cm.
III.5.2.Tường chống xúi và chiều sõu tường chống xúi:
Cuối đoạn gia cố cần xõy tường chống xúi để bảo vệ phần xõy lỏt, tường chống xúi được xõy nghiờng với độ dốc 1:1.5 ,chiều sõu tường chống xúi phải lớn hơn chiều sõu xúi ở cuối cụng trỡnh gia cố. Xỏc định chiều sõu tường chống xúi như sau :
Tớnh chiều sõu xúi tớnh toỏn theo mực nước dõng trước cống :
l b b H h gc xói =2. . +2,5. ≈2 0.63. 1 1.0 2.5 2.0 x + ì =0.51(m). b: Khẩu độ cụng trỡnh b = 1.0m
lgc: chiều dài đoạn gia cố l = 2.0m
Chiều sõu chõn tường chống xúi là :ht=hxúi +0.5=0.51+0.5=1.05(m)
Đối chiếu với định hỡnh cống 78-02X chi tiết cống được trỡnh bày ở bản vẽ số KT-10.
THIẾT KẾ CHI TIẾT ĐƯỜNG CONG NẰM P1 (Km:3+513.00 ữ Km:3+715.56)
IV.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
+ Bỏn kớnh đường cong nằm: R = 500 m;
+ Chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp: Lct ,nsc= 50 m; + Độ mở rộng: E = 0,0 m;
+ Gúc ngoặt: α = 17o28’54”
+ Bề rộng phần xe chạy ngoài đường cong: 2ì3,5m; + Bề rộng lề gia cố ngoài đường cong : 2ì0.5m; + Bề rộng lề đất (lề cỏ) ngoài đường cong: 2ì0,5m; + Bề rộng nền đường: 9,0m.
IV.2. QUAN ĐIỂM THIẾT KẾ
Bề rộng phần xe chạy và lề gia cố của đoạn tuyến tương đối nhỏ, bỏn kớnh đường cong nằm thiết kế lớn, độ mở rộng phần xe chạy trong đoạn đường cong bằng khụng.Qua tham khảo một số phương phỏp thiết kế đường cong nằm của một số cơ sở ở phớa Nam ta thiết kế đoạn đường cong nằm P1 theo quan điểm sau:
+ Bố trớ đoạn đường cong chuyển tiếp cú chiều dài Lct = 50m từ NĐ1 đến TĐ1 và từ TC1 đến NC1 để nõng dần độ dốc lờn độ dốc siờu cao;
+ Quỏ trỡnh nõng độ dốc mặt đường cựng với nõng dần độ dốc ngang lề đất. + Việc nõng độ dốc kết hợp với gia cố toàn bộ phần lề đất;
+ Đất đắp nền đường đạt K95, vỡ vậy kiến nghị gia cố lề đất bằng cỏch rải trực tiếp 2 lớp BTNC trờn nền đất đắp.
Ưu điểm theo quan điểm thiết kế này là cú thể tận dụng toàn bộ phần lề đất được gia cố để cho xe chạy (nếu cần thiết), cỏc xe vượt nhau sẽ an toàn hơn và đặc biệt là mặt đường luụn luụn sạch.
IV.3. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
Nõng độ dốc ngang theo phương phỏp Quay quanh tim phần xe chạy:
-Lấy tim phần xe chạy làm tõm tiến hanhf quay phần ở phớa lưng đường cong cho đến khi đạt độ dục ngang 1 mỏi bằng độ dốc ngang mặt đường là 0%;
-Tiếp tục lấy tim phần xe chạy làm tõm tiến hành quay cho đến khi mặt cắt ngang đường đạt được độ nghiờng bằng độ dốc siờu cao thiết kế là 2%;
Sơ đồ cấu tạo và nõng siờu cao đưowcj trỡnh bày chi tiết trờn bản vẽ KT-08.
IV.4. TÍNH TOÁN CHI TIẾT
- Chiều dài tuyến: T = R .tg(/2) = 500.tg(19°28’54”/2)=76.88 (m) - Phõn cự P
P = R(1/cos(α/2) – 1) = 500(1/cos(19°28’54”/2) – 1)=5.88(m) - Chiều dài đường cong trũn : K = . .
180 Rα π = 50019 28’54”. 180 π ° =152.56
Kết quả tớnh toỏn cỏc trắc ngang trờn đoạn đường cong được tớnh và cắm cong chuyển tiếp. Chi tiết thể hiện trờn bản vẽ KT -08.
CHƯƠNG V