Đồ án Thiết kế kỹ thuật tuyến đường đoạn từ Km 0 + 0 đến Km 3 + 00 thuộc địa bàn thị trấn Cát Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An

Nội dung text: Đồ án Thiết kế kỹ thuật tuyến đường đoạn từ Km 0 + 0 đến Km 3 + 00 thuộc địa bàn thị trấn Cát Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An

1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN CÔNG TRÌNH o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƢỜNG ĐOẠN TỪ KM 0+00 ĐẾN KM 3+00 THUỘC ĐỊA BÀN THỊ TRẤN CÁT SƠN HUYỆN NGHĨA ĐÀN, TỈNH NGHỆ AN NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH MÃ SỐ : 105 Giáo viên hướng dẫn : Ths. Trần Việt Hồng Sinh viên thực hiện : Trần Đức Việt Khóa học :2007 - 2012 Hà Nội, 2012
2. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong quá trình phát triển của xã hội thì việc phát triển cơ sở hạ tầng là 1 nhu cầu tất yếu. Nhìn vào kết cấu hạ tầng người ta có thể đánh giá mức độ phát triển kinh tế , trình độ văn hoá - kinh tế - xã hội của một vùng trong đó việc xây dựng các hạng mục công trình giao thông là không thể thiếu bởi vì góp phần đẩy mạnh sự giao lưu, trao đổi hàng hoá giữa các vùng. Đất nước ta đang trong thời kỳ phát triển luôn luôn nhận thức đúng đắn vai trò và tầm quan trọng của các tuyến đường đối với nền kinh tế Nhà nước luôn quan tâm chỉ đạo và có kế hoạch xây dựng, cải tạo, nâng cấp những tuyến đường quan trọng đặc biệt là vấn đề phát triển giao thông nông thôn nhằm thúc đẩy giao lưu hàng hoá phát triển kinh tế nông thôn rút ngắn khỏng cách phát triển giữa nông thôn và thành thị. Như chúng ta đã biết nông thôn nước ta chiếm 90% diện tích và 80% dân số từ đó cho thấy đây là lực lượng chính, quan trọng tạo ra của cải vật chất cho xã hội song nông thôn của ta còn rất nghèo nàn và lạc hậu, đời sống người nông dân ít được cải thiện một trong những giải pháp chủ yếu cho vấn đề này là phát triển giao thông nông thôn, xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt hiện nay nhà nước ta đang có chủ trương Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn thì nhu cầu về giao thông lại trở nên bức xúc hơn lúc nào hết. Là một huyện của Tỉnh Nghệ An, Nghĩa Đàn là 1 địa bàn có nhiều tiềm năng về phát triển kinh tế, giao lưu hàng hoá tuy nhiên để phát triển những nội lực này của Tỉnh cần phải xây dựng hệ thống đường giao thông để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của Tỉnh.Vì vậy xây dựng mới và nâng cấp tuyến đường là 1 trong những ưu tiên hàng đầu trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội của Tỉnh. Được sự nhất trí của Bộ Môn Công Trình - Khoa Cơ điện và Công trình - Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, tôi thực hiện khóa luận với tên đề tài là: “ Thiết kế kỹ thuật tuyến đƣờng đoạn từ Km 0 + 0 đến Km 3 + 00 thuộc địa bàn thị trấn Cát Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An” Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn và thực tế thi công nên đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Thành thật mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. 1
3. Phần 1 HỒ SƠ BÁO CÁO GIAI ĐOẠN LẬP DỰ ÁN ĐOẠN QUA THỊ TRẤN CÁT SƠN, HUYỆN NGHĨA ĐÀN TỈNH NGHỆ AN KM 0  KM 3 + 00 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Giới thiệu vị trí tuyến Tuyến A-B nằm trong dự án đường quốc lộ thuộc địa phận huyện Nghĩa Đàn , tỉnh Nghệ An. Tuyến qua thị trấn Cát Sơn địa hình đồi. Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và bình đồ địa hình khu vực tỉ lệ 1: 10000, đường đồng mức cách nhau 5m . Tuyến dài 3000 m đi qua các khu vực dân cư rải rác. 1.2. Căn cứ thiết kế - Cơ sở hạ tầng nói chung và hệ thống giao thông nói riêng trong đó có mạng lưới đường bộ luôn là một nhân tố quan trọng cho việc phát triển kinh tế của bất kì quốc gia nào trên thế giới. Trong những năm gần đây ở Việt Nam đã có nhiều đổi thay to lớn do sự tác động của cơ chế thị trường, kinh tế phát triển, xã hội ngày càng ổn định văn minh làm phát sinh nhu cầu vận tải. Sự tăng nhanh về số lượng phương tiện và chất lượng phục vụ đã đặt ra yêu cầu bức bách về mật độ và chất lượng của mạng lưới giao thông đường bộ. Tuyến A-B là một bộ phận sẽ được xây dựng để đáp ứng nhu cầu đó. - Việc xây dựng tuyến sẽ đáp ứng được sự giao lưu của dân cư trong vùng về kinh tế, văn hoá, xã hội, góp phần nâng cao đời sống vật chất, tinh thần của nhân dân trong vùng, đảm bảo an ninh quốc phòng khu vực phía tây tổ quốc. - Tuyến đường được xây dựng làm rút ngắt thời gian, tăng khả năng vận chuyển hàng hoá cũng như sự đi lại của nhân dân. Đặc biệt nó còn phục vụ đắc lực cho công tác quốc phòng bảo vệ tổ quốc Việt Nam xã hội chủ nghĩa. - Tuyến A-B đi qua địa phận thị trấn Cát Sơn . đây chính là điều kiện để Cát Sơn phát triển mạnh kinh tế, văn hóa , xã hội. Và đặc biệt tuyến qua khu vực hồ Thống Nhất . Hồ lớn có rất nhiều tiềm năng du lịch . Là điều kiện tốt để địa phương khai thác du lịch tài nguyên này. - Như vậy đựa trên những nhu cầu và cơ sở thiết kế trên việc xây dựng tuyến A- B là hết sức hợp lý. 2
4. 1.3. Quy trình, quy phạm sử dụng trong thiết kế Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000. 1.3.1. Quy trình khảo sát + Quy trình khảo sát thiết kế đường Ô tô 22TCN 263 - 2000 + Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 82 - 85 + Quy trình khảo sát địa chất 22TCN 27 - 82 1.3.2. Quy trình thiết kế + Tiêu chuẩn thiết kế đường Ô tô TCVN 4054 - 05 + Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211 - 06 + Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979 Bộ GTVT + Quy trình thiết kế áo đường mềm và áo đường cứng theo hướng dẫn của AASHTO – 86 + Quy trình thiết kế điển hình cống tròn 533-01-01 + Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237-01 1.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội 1.4.1.Đặc điểm dân số trong vùng Đoạn tuyến qua địa phận huyện Nghĩa Đàn tỉnh Nghệ An. Dân cư trong huyện tương đối đông, thành phần dân cư chủ yếu là dân Kinh. Trên suốt dọc tuyến đường, những đoạn nào có điều kiện canh tác đều có dân ở. Hiện tại dân cư hai bên tuyến còn thưa thớt. 1.4.2. Tình hình kinh tế, xã hội và văn hóa trong vùng 1.4.2.1. Công nghiệp Nghệ An cũng như các tỉnh miền Trung, trong thời kì đổi mới nền công nghiệp đang có chiều hướng phát triển, có nhiều nguồn tài nguyên khoáng sản như quặng granite, đồng, vàng, chì, kẽm, nhưng còn tiềm ẩn trong lòng đất, đang trong thời kì khảo sát xác định để lập kế hoạch khai thác nên công nghiệp khai thác và công nghiệp cơ khí còn trong thời kỳ chuẩn bị hình thành. Sản xuất công nghiệp chủ yếu là vật liệu xây dựng, chế biến nông lâm và một số mặt hàng tiêu dùng thủ công mỹ nghệ. 3
5. Với thế mạnh của vùng núi đá vôi có chất lượng cao ngành công nghệ sản xuất VLXD phát triển mạnh. Thời gian qua Nghệ An đã xây dựng được một số nhà máy sản xuất đá xây dựng hoạt động tốt như Hoàng Mai, Đô Lương, Tân Kỳ 1.4.2.2. Về nông nghiệp Tập trung ưu tiên đầu tư để đẩy nhanh CNH, HĐH nông nghiệp nông thôn, từng bước xây dựng NN và kinh tế nông thôn lên sản xuất lớn. Sản xuất lương thực tiếp tục phát huy thành quả thời kỳ 2001-2005, chủ động an toàn lương thực trong mọi tình huống. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo hướng đáp ứng nguyên liệu cho công nghiệp chế biến, cho xuất khẩu và tăng giá trị sử dụng đất. Đẩy mạnh chăn nuôi, đưa chăn nuôi từng bước trở thành ngành sản xuất chính, đáp ứng nhu cầu thực phẩm trong tỉnh và tăng xuất khâủ. Đưa nhanh tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp. Từng bước cơ khí hoá các khâu làm đất, thu hoạch, chế biến, nhằm giảm nhẹ sức lao động đồng thời tăng hiệu quả kinh tế. Phát triển ngành nghề TTCN và dịch vụ trong nông nghiệp. Phát triển kết cấu hạ tầng nông thôn đáp ứng sản xuất và sinh hoạt của nhân dân. Giải quyết việc làm, nâng cao thu nhập của dân cư, thực hiện xoá đói giảm nghèo, từng bước nâng cao mức sống nông dân. Tiếp tục phát triển các các cây trọng điểm: mía, chè, lạc, cam, dứa, cà phê, sắn, sở, cao su, vừng, nguyên liệu giấy trong đó tập trung ưu tiên phát triển: cây mía, chè, lạc, Sắn, cam, dứavà cao sư; phát triển 4 con: Tôm, cá, bò, lợn. Phát triển đủ nguyên liệu cho các nhà máy chế biến: Mía đường, chè, lạc, Dứa, Sắn theo công suất mở rộng. Phát triển cây công nghiệp dài ngày theo quy hoạch Cafe, cao su, Quế, Sở và nguyên liệu giấy theo quy hoạch đựơc duyệt. 1.4.2.3. Về lâm nghiệp Lâm nghiệp chủ yếu của tỉnh hiện nay la bảo vệ và phục hồi rừng. Sản lượng khai thác hàng năm đạt tương đối cao, khoảng 100-120 nghìn m3 gỗ. 1.4.2.4. Về thuỷ sản Đây cũng là một trong những thế mạnh của tỉnh. Hàng năm sản lượng thuỷ hải sản tương đối cao. 1.4.2.5. Du lịch 4
6. Tỉnh có lợi thế rất lớn do thiên nhiên mang lại, có thể ra một số khu du lịch nổi tiếng như Cửu Lò, Vinh , Nam Đàn rất nhiều khu di tích lịch sử danh lam thắng cảnh. Đây là thế mạnh của tỉnh hiện nay và trong tương lai. 1.4.2.6. Tình hình hiện tại và khả năng kinh tế của khu vực Khu vực Nghệ An ở vào trung độ của cả nước thuận lợi về mặt giao thông đường sông, đường bộ và đường sắt với cả nước. Nói về tiềm năng kinh tế thì Thanh Hoá là một trong những tỉnh có nhiều tài nguyên thiên nhiên. Ngoài những tiềm năng đang được khai thác Nghệ An còn một số tiềm năng chưa được khai thác có nhiều danh lam thắng cảnh và du lịch. Nhưng hạn chế của khu vực là địa hình chia cắt nhiều khí hậu khắc nghiệt, cơ sở hạ tầng không đồng bộ, thiếu thốn nhiều và yếu kém. Dân số tăng nhanh với số dân tương đối lớn đã ảnh hưởng chung tới nền kinh tế của khu vực. Nhìn chung nền kinh tế của khu vực phát triển chậm so với mức phát triển chung của miền bắc trung bộ và cả nước. Chính vì vậy việc xây dựng tuyến đường trong khu vực này nó góp một phần không nhỏ vào việc thúc đẩy sự phát triển kinh tế và đáp ứng một phần nào đó nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hoá của nhân dân trong vùng. 1.5. Mạng lƣới GTVT trong vùng và quy hoạch phát triển Mạng lưới giao thông trong tỉnh Nghệ An tương đối đa dạng gồm có đường bộ, đường sông, đường biển, đường sắt. Trong đó giao thông đường bộ là cầu nối giao lưu kinh tế văn hoá giữa Nghệ An và thủ đô Hà Nội, giữa Nghệ An và Thanh Hóa rộng lớn nên nó có vị trí hết sức quan trọng 1.5.1. Đƣờng bộ Hệ thống đường bộ trong tỉnh có 1 trục dọc xuyên suốt là QL1A, và các quốc lộ 48, QL15, QL46, QL7, các tỉnh lộ I và các đường vào các khu công nghiệp, khu bảo tồn, bảo tàng. 1.5.2.Đƣờng sắt Tuyến đường sắt Bắc Nam, đoạn qua Nghệ An dài 6.57911 km. Dự án nâng cấp và cải tạo đường sắt thông nhất theo tiêu chuẩn đường sắt khu vực ASIAN tiến hành mở rộng thành đường sắt đôi trên tuyến Bắc – Nam. 1.5.3. Đƣờng thuỷ 5
7. Tổng chiều dài sông suối trên địa bàn tỉnh là 9.828 km, mật độ trung bình là 0,7 km/km2. Sông lớn nhất là sông Cả (sông Lam) bắt nguồn từ huyện Mường Pẹc tỉnh Xieng Khoảng (Lào), có chiều dài là 532 km (riêng trên đất Nghệ An có chiều dài là 361 km), diện tích lưu vực 27.200 km2 (riêng ở Nghệ An là 17.730 km2). Tổng lượng nước hàng năm khoảng 28.109 m3 trong đó 14,4.109 là nước mặt. Nhìn chung nguồn nước khá dồi dào, đủ để đáp ứng cho sản xuất và phục vụ cho đời sống sinh hoạt của nhân dân. Nói chung mạng lưới giao thông trong tỉnh tương đối phát triển xong chưa có sự kết nối giữa thành phố với các huyện vùng xa, vùng sâu, giao thông nông thôn chưa được cải thiện, nhiều đường liên thôn, liên xã vẫn còn đang là đường mòn hoặc cấp phối đồi. Các đường quốc lộ đều trực thuộc Bộ, các đường còn lại do Ban quản lý dự án các huyện hoặc Sở giao thông quản lý. 1.5.4. Đƣờng biển Hải phận rộng 4.230 hải lý vuông, từ độ sâu 40m trở vào nói chung đáy biển tương đối bằng phẳng, từ độ sâu 40m trở ra có nhiều đá ngầm, cồn cát. Vùng biển Nghệ An là nơi tập trung nhiều loài hải sản có giá trị kinh tế cao. Bải biển Cửa Lò là một trong những bãi tắm đẹp và hấp dẫn, đó là lợi thế cho việc phát triển nhành du lịch ở Nghệ An. Bờ biển Nghệ An có chiều dài 82 km, có 6 cửa lạch thuận lợi cho việc vận tải biển, phát triển cảng biển và nghề làm muối (1000 ha). 1.6. Quy hoach và dự án có liên quan, dự báo nhu cầu trong vùng 1.6.1. Những cơ sở để dự báo nhu cầu vận tải trên tuyến Quốc lộ 1A là tuyến đường xuyên quốc gia chạy từ Bắc vào Nam đang được nâng cấp để đạt tiêu chuẩn cấp III toàn tuyến, nền rộng 12m cho hai làn xe. Theo kế hoạch 2001 sẽ hoàn thành, tuy vậy cũng vào thời điểm này nhiều đoạn tuyến quốc lộ 1A vẫn không thể đáp ứng được nhu cầu do sự gia tăng về vận tải. Mặt khác quốc lộ 1A đi qua nhiều thành phố, thị trấn và đồng bằng nên việc mở rộng sẽ tốn kém do phải đền bù giải phóng mặt bằng chiếm nhiều diện tích đất canh tác. Trên quốc lộ 1A còn nhiều đoạn ngập lụt nếu khắc phục sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến hệ sinh thái và môi trường. Việc xây dựng tyến đường này sẽ khắc phục được những nhược điểm trên đồng 6
8. thời cũng mở mang phát triển kinh tế các vùng đất phía Tây có nhiều tiềm năng nhưng chưa được khai thác. Những cơ sở tiếp cận để dự báo + Hướng tuyến là một phần quyết định khu vực hấp dẫn hàng, khách và có ảnh hưởng chủ yếu đến kết quả dự báo. + Chiến lược phát triển kinh tế xã hội quốc gia, vùng và các địa phương có tuyến đi qua. + Khả năng vận chuyển hàng hóa, hành khách của các phương thức khác như đường sắt, đường biển, đường hàng không trên hướng Bắc Nam. + Số liệu thống kê vận tải của các cục thống kê các tỉnh có tuyến đi qua. 1.6.2. Phƣơng pháp dự báo nhu cầu vận tải Để dự báo nhu cầu vận tải hàng hoá chủ yếu của đường bộ Việt Nam hiện tại đang sử dụng phối hợp 3 phương pháp: + Phương pháp kịch bản + Phương pháp ngoại suy mô hình đàn hồi + Phương pháp ngoại suy kết hợp với nguồn hàng bổ sung. 1.6.3. Phƣơng pháp dự báo hành khách Dự báo hành khách dựa vào phương pháp dự báo nhu cầu vận tải và dựa trên các yếu tố tác động đến sự đi lại của nhân dân trong vùng. 1.6.4. Kết luận Việc xây dựng tuyến qua huyện Nghĩa Đàn Tỉnh Nghệ An của dự án xa lộ Bắc- Nam là rất cần thiết, đáp ứng được yêu cầu về dân sinh, kinh tế, chính trị và sự phát triển ngày càng cao của khu vực. Việc xây dựng tuyến có nhiều thuận lợi như tận dụng được nhân công, Tuy nhiên khí hậu ở đây tương đối khắc nghiệt, mưa nhiều nắng gắt, hay có bão sẽ gây không ít khó khăn cho công tác xây dựng sau này. Hình thức đầu tƣ : Xây dựng một tuyến đƣờng mới 1.7. Các điều kiện tự nhiên vùng tuyến đi qua 1.7.2. Các điều kiện địa hình, địa chất vùng tuyến đi qua 1.7.1.1 Điều kiện địa hình Đoạn tuyến thuộc tỉnh Nghệ An là một tỉnh thuộc đồng bằng vì thế đường nói chung là bằng phẳng. Yếu tố địa hình khu vực tuyến đảm bảo cho đường có chất lượng 7
9. khai thác cao. Toàn tuyến không phải cắt qua vị trí sông lớn chỉ cắt qua vị trí suối nhỏ và các vị trí khe cạn, khe tụ thuỷ do vậy trên tuyến không phải bố trí cầu lớn mà chỉ phải bố trí cống. 1.7.1.2. Điều kiện địa chất Điều kiện địa chất tuyến đường nói chung khá ổn định trên tuyến không có vị trí nào đi qua khu vực có hang động kastơ và khu vực nền đất yếu nên không phải xử lý đặc biệt. . Thành phần chính đất nền đường là đất á cát, đều là điều kiện địa chất tốt cho việc xây dựng đường. ở những vị trí tuyến cắt qua đồi ( những đoạn đào ) đất đào ở đây chủ yếu là đá phong hoá có thành phần lẫn sỏi sạn. Tầng đá gốc ở rất sâu bên dưới chính vì thế việc thi công nền đào không gặp khó khăn. 1.7.2. Khí hậu Đoạn tuyến có tổng chiều dài 6476.62 m và nằm trọn trong tỉnh Nghệ An nên tình hình khí tượng thuỷ văn trên toàn tuyến là như nhau. Khí hậu mang tính chất chung của khí hậu miền Bắc Trung bộ thuộc vùng khí hậu khá khắc nghiệt và được thể hiện qua các đặc trưng khí tượng sau: 1.7.2.1. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình trong năm khoảng 230C -31 0C, biên nhiệt độ của ngày và đêm chênh lệch nhau gần 100. Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau và cũng là thời kỳ khô hanh. Mùa lạnh thường có sương muối, cuối mùa hanh có mưa phùn. Hạn hán thường xảy ra vào những tháng đầu của mùa khô. Nhiệt độ nóng nhất từ 380C đến 400C. 1.7.2.2. Mƣa Mùa mưa bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 12. Mùa khô hanh từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Lượng mưa trung bình năm là 3000 - 4000 mm với số ngày mưa khoảng 130 ngày. Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 80% lượng mưa cả năm. Mùa mưa thường có dông, mưa và lũ quét. Lũ thường xuất hiện vào tháng 8 và tháng 9 8
10. Bảng 1.1. Bảng lƣợng mƣa, ngày mƣa các tháng trong năm Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lượng 27,64 32,40 46,65 134,26 221,90 298,05 299,05 295,30 292,95 208,55 0,50 30,48 mưa 1.7.2.3. Gió Khí hậu miền Trung trong mùa mưa thường xuất hiện gió bão. Mùa hè thường có gió Tây Nam khô và nóng, các thung lũng có gió xoáy, tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được tới 50m/s. Qua tài liệu thu thập được của trạm khí tượng thuỷ văn, tôi tập hợp và thống kê được các số liệu về các yếu tố khí hậu theo phụ biểu 1.1 1.7.3. Thuỷ văn dọc tuyến Tuyến cắt qua các vị trí tụ thuỷ nên tình hình thuỷ văn của tuyến tương đối đối phức tạp. Có chỗ tuyến đi gần khu vực tụ thuỷ nên được dùng các biện pháp kỹ thuật để tránh cho đường không bị ngập úng. Cá biệt ở một vài chỗ cần chú ý tới cao độ mặt đường tránh hiện tượng mùa mưa nước có thể làm ảnh hưởng tới nền và kết cấu mặt đường, gây tác động xấu tới cường độ mặt đường và chất lượng xe chạy (chất lượng khai thác). 1.7.4. Vật liệu xây dựng Do tuyến nằm trong khu vực đồi núi nên vật liệu xây dựng tuyến tương đối sẵn ở gần cuối tuyến cách khoảng 3 km đã có sẵn mỏ đất có thể khai thác với trữ lượng lớn có thể đảm bảo chất lượng cho việc xây dựng nền đường. Vật liệu cấp phối đá dăm có thể mua ở nhà máy khai thác đá gần đó. Công tác xây dựng đường ở Nghệ An đang được chú trọng nên khu vực này đã xây dựng trạm trộn BTN và chúng ta có thể đặt mua với trữ lượng lớn. Xung quanh vị trí tuyến có một vài con suối nhưng trữ lượng cấp phối suối rất ít không đủ cho việc xây dựng tuyến đường hơn nữa chất lượng lại kém, phải gia công trộn thêm thành phần hạt. Chỉ nên tận dụng vật liệu này cho đường cấp thấp. Nói tóm lại, vật liệu xây dựng đường ở đây tương đối thuận lợi cho công tác thi công. 1.8. Sự cần thiết phải đầu tƣ 9
11. Với địa hình trải dài của đất nước, nhu cầu giao thông suốt quanh năm, trong mọi tình huống là yêu cầu cấp thiết, đồng thời nó là nhân tố quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội và các yêu cầu khác về hành chính, an ninh quốc phòng trong mỗi khu vực cũng như trên toàn quốc. Hiện nay hướng Bắc - Nam đã hình thành mọi loại phương tiện vận tải, song vận tải đường bộ với lợi thế về phục vụ vẫn chiếm tỷ trọng khối lượng vận tải cao, khoảng 70% tổng số hàng và 80% tổng số hành khách hướng Bắc – Nam. Với nhu cầu vận tải lớn song hạ tầng cơ sở của đường bộ cho tới nay vẫn còn nhiều hạn chế. Tuyến đường xuyên quốc gia nằm lệch hoàn toàn về phía Đông, không những không đảm bảo năng lực thông xe mà nhất là vào mùa lũ tình trạng ách tắc giao thông thường xuyên xảy ra. Xét trọng mạng lưới giao thông quốc gia từ thủ đô Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh, từ lâu đã hình thành hai trục dọc là Quốc lộ 1A ở phía Đông và các Quốc lộ: QL15, QL48 ở phía Tây. Trục dọc phía Đông đã nối liền hoàn chỉnh từ Bắc vào Nam còn trục dọc phía Tây do nhiều nguyên nhân cộng lại ( nhu cầu sử dụng, chi phí đầu tư ) nên chất lượng sử dụng kém, nhiều đoạn không thể thông xe, nhất là vào mùa lũ. Từ bối cảnh tổng quan của giao thông đường bộ như vậy, nên yêu cầu cải tạo nâng cấp, hoặc làm mới một số đoạn từ Bắc vào Nam theo trục dọc phía Tây một cách hoàn chỉnh là cần thiết và phù hợp với yêu cầu của mục tiêu phát triển kinh tế, chính trị, an ninh quốc phòng trong địa bàn tỉnh cũng như trên toàn quốc. Dự án đầu tư này có ý nghĩa rất quan trọng về mặt kinh tế, chính trị, xã hội, phù hợp với chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà Nước, tạo điều kiện phát triển kinh tế, văn hoá, góp phần xoá đói, giảm nghèo, thực hiện công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Tuyến qua định bàn huyện Nghã đàn , Nghệ An. Xuyên qua địa phận thị trấn Cát Sơn. Đây chính là điều kiện để phát triển Cát Sơn thành trung tâm kinh tế của khu vực này. Đồng thời phát triển du lịch hồ Thống Nhất trong vùng. Từ những phân tích cụ thể ở trên cho thấy rằng sự đầu tư xây dựng tuyến đường A-B là đúng đắn và cần thiết. 10
12. Chƣơng 2 LỰA CHỌN QUI MÔ XÂY DỰNG VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2.1. Quy mô ,quy phạm áp dụng - Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 - 05 - Quy trình tính toán thuỷ văn công trình thoát nước vừa và nhỏ 22 TCN 220-95 - Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211 – 06 - Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 - Thiết kế điển hình cống tròn 553-01-01, 553-01-02 - Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237-01. 2.2. Lựa chọn quy mô , cấp hạng đƣờng theo tiêu chuẩn thiết kế 2.2.1. Lƣu lƣợng xe thiết kế Lưu lượng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ các loại xe khác thông qua 1 mặt cắt trong một đơn vị thời gian tính cho năm tương lai. 2.2.2. Cấp đƣờng Căn cứ vào lưu lượng tính toán, ý nghĩa phục vụ của tuyến để xác định cấp hạng đường. Để chọn cấp hạng kỹ thuật đường ta phải quy đổi tất cả các loại xe lưu thông trên đường về một loại xe chung. Thông thường ta quy đổi tất cả các loại xe về xe con bằng cách nhân với các hệ số quy đổi. Để thuận tiện cho việc tính toán ta lập bảng sau : Bảng 2.1. Bảng quy đổi về thành phần xe con Loại xe Số xe Hệ số qui đổi ra xe con Số xe qui đổi ra xe con Xe tải nặng 3 28,5 2,5 71,25 Xe tải nặng 2 38 2,5 95 Xe tải nặng 1 47,5 2,0 95 Xe tải trung 142,5 2,0 285 Xe tải nhẹ 142,5 2,0 285 Xe buýt lớn 100 2,5 250 Xe buýt nhỏ 80,5 2,0 161 Xe con 370,5 1,0 370,5 Tổng 1612,75 11
13. Lưu lượng xe thiết kế được qui đổi ra xe con là : 15-1 Ntt = 1612,75 .(1+0,05) = 3193,135 (xcqđ/ng.đêm ) Dựa vào lưu lượng xe đã tính đổi, dựa vào các đặc điểm địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn nơi tuyến đi qua và tầm quan trọng của tuyến đường đối với sự phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng. Tuyến đường GH có lưu lượng xe tính toán: Ntt = 3193.135 (xcqđ/ng.đêm ) Theo TCVN 4054 – 05 ta thấy : - Ntt > 3000 (xcqđ/ng.đêm ),căn cứ vào tầm quan trọng của tuyến đường là đường nối các vùng kinh tế , chính trị , văn hoá thuộc khu vực ta chọn cấp hạng đường là đường cấp III đồng bằng và đồi . - Vận tốc tính toán thiết kế là 80 km/h. Vậy cấp hạng kỹ thuật đường thiết kế là: Đường cấp III đồng bằng và đồi. 2.2.3. Tải trọng tính toán + Đối với công trình đường: Trục xe 10T + Đối với công trình cống: HL93 2.3. Xác định các chỉ tiêu kĩ thuật của tuyến 2.3.1. Độ dốc đƣờng 2.3.1.1. Xác định độ dốc dọc tối đa theo sức kéo của xe Độ dốc dọc lớn nhất của đường khi thiết kế được tính toán căn cứ vào khả năng vượt dốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động học của ô tô và được tính theo công thức: idmax= D - f (Giả thiết xe chuyển động đều) (2.1) Trong đó: + D: là nhân tố động lực của xe được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực của xe. + f: là hệ số cản lăn trung bình của đường phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe và biến dạng mặt đường. Ta chọn mặt đường thi công là mặt đường bê tông asphalt trong điều kiện lốp xe cứng tốt mặt đường khô ráo. Theo qui trình : f = 0.01 ÷ 0.02. Ta chọn f = 0.015. Tra bảng nhân tố động lực học của từng loại xe tương ứng với vận tốc V = 80km/h và thay vào công thức tính idmax ta lập được bảng sau: 12
14. Bảng 2.2. Bảng nhân tố động lực học của từng loại xe tƣơng ứng với vận tốc Xe tải Xe tải trục Xe tải Loại xe Xe máy Xe con Xe tải 5T 8T 10T trục 12T Dk Không 0,135 0,080 0,080 0,071 0,065 tính imax 0,115 0,065 0,065 0,056 0,050 2.3.1.2. Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường, để cho xe chuyển động được an toàn thì sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám của lốp xe với mặt đường. Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib). ib được tính trong trường hợp lực kéo của ô tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường. idmax = D’ - f (2.2) Trong đó: + f: là hệ số sức cản lăn trung bình f = 0.015 + D’: là đặc tính động lực của xe tính theo lực bám j ´-GP D’ = kw (2.3) G Với: + G: Trọng lượng toàn xe + Gk: Trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động được lấy như sau: Xe tải: Gk= (0,65 ÷ 0,70)G. Xe con: Gk= (0,50 ÷ 0,55)G + j : hệ số bám dọc (hệ số ma sát) giữa bánh xe với mặt đường. Phụ thuộc trạng thái bánh xe với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy =0.3 + Pw: lực cản không khí của xe (kG) Pw = Error! (2.4) 13
15. + K: hệ số sức cản không khí phụ thuộc mật độ không khí và hình dáng xe Xe con K = 0,25 ÷ 0,035 Xe buýt K = 0,040 ÷ 0,060 Xe ôtô tải K = 0,060 ÷ 0,070 + F: diện tích chắn gió của xe F =0,8.B.H + B: chiều rộng của xe (m) + H: chiều cao của xe (m) + V: vận tốc thiết kế V= 80km/h Bảng 2.3. Bảng thiết kế độ dốc dọc lớn nhất ứng với từng loại xe ’ Loại xe K F Pw G (kg) Gk (kg) D Xe con 0,03 2,016 16,74 7600 4200 0,16 Xe tải 5T 0,05 8,424 116,64 9300 6510 0,20 Xe tải 7T 0,05 8,424 116,64 10700 7490 0,20 Xe tải trục 10T 0,06 8,424 140 15385 10770 0,2 Xe tải trục 12T 0,07 8,424 140 18460 12922 0,2 Kết hợp tính toán và đối chiếu qui trình TCVN 4054-05 qui định với đường có tốc độ tính toán 80 km/h. Ta chọn độ dốc dọc lớn nhất cho phép trên toàn tuyến idmax = 5 %. 2.3.2. Xác định số làn xe, chiều rộng mặt đƣờng, nền đƣờng 2.3.2.1. Khả năng thông xe của đƣờng - Khả năng thông xe lý thuyết Năng lực thông hành lý thuyết là khả năng thông xe trong điều kiện lý tưởng về dòng xe (dòng xe thuần nhất toàn xe con) và về đường (làn xe đủ rộng, mặt đường tốt, tuyến đường thẳng, không dốc, không có chướng ngại vật ), các xe nối đuôi nhau chạy cùng một vận tốc và cách nhau một khoảng cách tối thiểu không đổi đảm bảo an toàn. Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào số làn xe và năng lực thông xe của mỗi làn. Năng lực thông hành lý thuyết được tính theo công thức sau: Nlt = Error! (xe/ h) (2.5) 14
16. Trong đó: + Nlt : năng lực thông xe lý thuyết. + V: vận tốc thiết kế (km/h) + d: Khoảng cách tối thiểu giữa hai xe liền nhau để đảm bảo an toàn.(m) d = l1 + Sh + lk + l0 (2.6) + l1: chiều dài phản ứng tâm lý của lái xe, tính từ lúc lái xe nhận ra chướng ngại vật cần phải sử dụng phanh, thời gian phản ứng tâm lý thường lấy bằng 1 giây, do đó: V,3 80 l1 = = 22,22 (m) 6 3.6 + l0: Chiều dài trung bình của xe, l0 = 6 m + lk: Khoảng cách an toàn giữa hai xe, lk= 10 m + Sh: Chiều dài hãm xe, được tính như sau: VV22- Sk= . 12 (2.7) h 254(j ± i) Khi hãm xe hoàn toàn, V2= 0 nên ta có: k.V2 S = h 254.(j ±+ i f) Với: + k: hệ số sử dụng phanh k = 1,2 + j : là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường khi tính tới khả năng thông hành, = 0,5 . + i : độ dốc dọc, tính với đoạn dốc i = 4% 1,2.802 Sm 65,73 h 254(0,5 0,04) d = 22,22 + 65,73 + 6 + 10 = 103,95m Thay vào công thức xác định Nlt ta có: 1000.80 Nlt = 769,6 xe/h 103,95 - Khả năng thông xe thực tế của một làn xe : 15
17. Khả năng thông xe thực tế của một làn là khả năng thông xe có xét tới điều kiện thực tế của đường và giao thông trên đường. Khả năng thông xe thực tế phụ thuộc vào mối làn xe, số làn xe, vận tốc xe, chướng ngại vật, thành phần xe. Với đường không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ lấy Ntt = 1000 (xe/h/làn) . 2.3.2. Xác định số làn xe Theo điều 4.2.2 quy trình TCVN 4054-05 số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định: Ncdgio nlx = (2.8) Z.Ntt Trong đó: + Z là hệ số sử dụng năng lực thông hành.Với đường V = 80 km/h Lấy Z = 0,55. + Ncđgiờ: lưu lượng xe chạy trong giờ cao điểm đã qui đổi về xe con Ncđgiờ = α. Ntbnăm + a : hệ số tính đổi lưu lượng xe chạy trong một ngày đêm về lưu lượng = 0,10 – 0,12 chọn = 0,10 Ncdgiờ = 0,1. 3193,135 = 319,3135 xe/h 319,3135 nlx = 0,58 làn 0,55.1000 Theo TCVN 4054-05 số làn xe n = 2 . Vậy số làn xe ta chọn là n = 2 làn. 2.3.3. Bề rộng làn xe chạy 16
18. b X X C Y B B Hình 2.1. Sơ đồ xếp xe theo Zamakhaep Với đường hai làn xe bề rộng mỗi làn được xác định theo công thức sau: B= (b+c)/2 +x+y (2.9) Trong đó: + b: bề rộng thùng xe, theo qui trình lấy b = 2,5m + c: khoảng cách giữa hai bánh xe, lấy c = 1,5m + x: khoảng cách từ mép sườn thùng xe tới làn bên cạnh khi hai xe đi cùng chiều. + y: khoảng cách từ bánh xe đến mép phần xe chạy. Các trị số x, y được xác định theo công thức thực nghiệm sau: x = y = 0,5 + 0,005V(m) với V=80km/h Suy ra: x = y = 0,5+0,005.80 = 0,9m Thay vào ta có 2,5 1,5 B= 0,9 0,9 3,8m 2 Theo qui trình TCVN - 4054 - 05 với đường cấp III đồng bằng và đồi có các tiêu chuẩn mặt cắt ngang đường như sau: + Số làn xe: 2 làn. + Chiều rộng làn xe ô tô: 3,5 m. + Chiều rộng phần xe chạy: 7 m. + Phần lề đường: 2 x 2,5 (m). 17
19. Trong đó phần có gia cố lề: 2 x 2 m. Phần lề đất : 2 x 0,5m + Bề rộng tối thiểu của nền đường: 12 m. - Kết hợp giữa tính toán và qui trình,kiến nghị chọn : + Bề rộng của làn đường Bl = 3,5m + Bề rộng của nền đường Bn = 12 m 2.3.4. Tĩnh không Tĩnh không là giới hạn không gian nhằm đảm bảo lưu thông cho các loại xe không cho phép tồn tại bất kỳ chướng ngại vật nào, kể cả công trình phục vụ về đường như biển báo, cột chiếu sáng nằm trong phạm vi của tĩnh không Tĩnh không tối thiểu của đường được qui định như hình vẽ trên: 1.0 1.0 H=4.5m h=4.0m Lgc b Lgc Hình 2.2. Sơ đồ tĩnh không Trong đó Lgc - bề rộng phần lề gia cố, Lgc = 2.5m B - bề rộng phần xe chạy, B = 7,0m 2.3.5. Dốc ngang mặt đƣờng Để đảm bảo cho việc thoát nước trên mặt đường được nhanh chóng người ta thường bố trí mặt đường có độ dốc ngang để thoát nước sang hai bên. Độ dốc ngang này phải đủ lớn để thoát nước, tuy nhiên nó cũng phải đủ nhỏ để xe có thể chạy êm thuận. Độ dốc ngang này còn được xác định bởi vật liệu làm kết cấu mặt. Theo TCVN 4054 - 05 ta chọn: + Độ dốc ngang mặt đường in = 2% + Độ dốc ngang lề gia cố ilgc =2 % + Độ dốc ngang lề đất il = 4% 2.4. Xác định bán kính tối thiểu trên đƣờng cong nằm 18
20. Tại những vị trí tuyến đổi hướng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đường cong bằng có bán kính hợp lý. C Y G h Y b Hình 2.3. Các lực ngang tác dụng lên xe khi vào đƣờng cong Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất được xác định theo các trường hợp sau: + Trường hợp 1: không thiết kế siêu cao Trên đường cong không bố trí siêu cao, tính cho trường hợp bất lợi xe chạy phía lưng đường cong. V 2 Rksc = (2.10) 127(m- in ) Trong đó: + in: độ dốc ngang của mặt đường, lấy in = 0,02 + m: hệ số lực đẩy ngang, khi không bố trí siêu cao lấy  = 0.05 + V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 80km/h Thay vào công thức tính ta có: 802 Rminksc = 1679,8m 127(0,05 0,02) - Theo qui trình TCVN 4054 - 05 qui định cho đường cấp III ,V = 80km/h thì bán kính đường cong nhỏ nhất không bố trí siêu cao là 2500m. Do vậy ta chọn Rminksc = 2500m. + Trường hợp 2: Thiết kế siêu cao thông thường Trên đường cong có bố trí siêu cao thông thường, isc= 6% 19
21. V 2 Rsctt = (2.11) 127(m+ isc ) Trong đó: + isc: độ dốc siêu cao của mặt đường, lấy isc = 0.06 + : hệ số lực đẩy ngang, lấy m = 0.08 + V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 80km/h Thay vào công thức tính ta có: 802 Rsctt = 359,96 m 127(0,08 0,06) - Theo qui trình TCVN 4054 - 05 với đường cấp kỹ thuật V = 80km/h thì bán kính đường cong nhỏ nhất bố trí siêu cao thông thường là 400 m. Do vậy ta chọn Rsctt = 400m. + Trường hợp 3: Thiết kế siêu cao lớn nhất Tính toán bán kính nhỏ nhất trong điều kiện hạn chế và có bố trí siêu cao lớn nhất. V 2 Rmin sc = (2.12) 127(m+ iscmax ) Trong đó: + iscmax: độ dốc siêu cao lớn nhất, lấy theo quy trình iscmaxx = 0.08 + m: hệ số lực đẩy ngang lấy m = 0.15 + V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 80km/h Thay vào công thức tính ta có: 802 Rminsc = 219,1m 127(0,15 0,08) - Theo qui trình TCVN 4054-1998 qui định cho đường có cấp kỹ thuật V = 80km/h, bán kính đường cong nằm nhỏ nhất là 250 (m). Do đó ta chọn Rminsc =250m. Kết hợp giữa tính toán và qui phạm ta chọn ta chọn tiêu chuẩn để thiết kế như qui phạm. Rmmin ksc 2500 Rmsctt 400 Rmmin sc 250 20
22. 2.5. Tính toán tầm nhìn xe chạy Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn luôn phải nhìn rõ một đoạn đường phía trước để xử lý mọi tình huống về đường và về giao thông trên đường như tránh các chỗ hỏng hóc, các chướng ngại vật, tránh hoặc vượt cự ly. Đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy rõ ở phía trước đó gọi là tầm nhìn. Khi thiết kế tuyến các yếu tố của tuyến trên bình đồ và trên trắc dọc đều phải đảm bảo có đủ tầm nhìn để xe chạy an toàn và tiện lợi. Cự ly tầm nhìn nói chung phụ thuộc vào tốc độ xe chạy và biện pháp điều khiển xe cần áp dụng khi xử lý các tình huống và được tính theo hai trường hợp sau: 2.5.1. Xác định tầm nhìn một chiều Xe cần hãm để kịp dừng trước chướng ngại vật, chiều dài tầm nhìn được xác định theo sơ đồ sau: l S l pư h 0 1 1 S Hình 2.4. Sơ đồI tầm nhìn một chiều Chướng ngại vật theo sơ đổ tầm nhìn một chiều này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy: chướng ngại vật, đống đất trượt, hố sụt Xe đang chạy với vận tốc V phải kịp thời dừng lại an toàn trước chướng ngại vật với tầm nhìn S1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý l1, một đoạn hãm xe Sh và một đoạn dự trữ an toàn lk. Công thức xác định tầm nhìn: V k. V 2 S1= l1 + Sh + lk = ++l (2.13) 3.6 254(j ± i ) o Trong đó: V 80 + l1: đoạn phản ứng tâm lý l1 = 22,22m 3,6 3,6 + K: hệ số sử dụng phanh k = 1.2 + lo: cự li an toàn .Lấy lo =10m . + i: độ dốc dọc trên đường + j : hệ số bám dọc, trường hợp mặt đường bằng phẳng j = 0,5. 21
23. Tính cho trường hợp đường bằng ( i = 0% ) 80 1,2.802 S1 = 10 92,69m 3,6 254.0,5 Theo qui phạm TCVN 4054 - 05 quy định chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định (tầm nhìn một chiều) với vận tốc thiết kế V = 80km/h là 100m . Kết hợp tính toán với qui trình ta chọn S1 = 100m để thiết kế. 2.5.2. Xác định tầm nhìn hai chiều Tầm nhìn hai chiều được xác định trong trường hợp có hai xe chạy ngược chiều trên cùng một làn xe. Hai xe cần hãm kịp thời để không đâm vào nhau. Chiều dài tầm nhìn hai chiều được xác định theo sơ đồ sau: l S l S l h h 1 pư1 1 o 2 pư2 2 S Hình.2.5. Sơ đồ tầm nhìnII tránh xe hai chiều - Công thức xác định tầm nhìn hai chiều: S2 = 2 lpư+ 2Sh+ lk (2.14) - Các thông số tính toán như sơ đồ tầm nhìn một chiều, ta có công thức tính toán: V k. V 2 S2 = 2lpư+ 2Sh+ l0 = ++l 1.8 127(j ± i ) o - Tính cho trường hợp đường bằng ( i = 0%) : 80 1,2.802 S2 = 10 175,4m 1.8 127.0,5 Theo TCVN 4054-05 qui định: chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều (tầm nhìn 2 chiều) của đường có cấp kỹ thuật 100km/h là 200m. Kết hợp giữa qui phạm và tính toán ta chọn S2 = 200m để thiết kế. 2.6. Xác định bán kính đƣờng cong nằm tối thiểu để đảm bảo tầm nhìn ban đêm 30.S R = 1 (2.15) Trong đó: 22
24. + S1: tầm nhìn một chiều trên mặt đường, S1 = 92,69m + a : góc chiếu sáng của pha đèn ôtô, = 20 30.92,69 R = 1390,35m 2 2.7. Xác định bán kính đƣờng cong đứng tối thiểu Trên trắc dọc tại những vị trí thay đổi độ dốc người ta phải bố trí đường cong lồi hoặc lõm để xe chạy êm thuận và an toàn. Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất : - Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều: S 2 R = 1 (2.16) 2.d Trong đó: + S1: tầm nhìn một chiều, S1 = 92,69m + d: chiều cao tầm mắt của người lái xe, d =1.2m 92,692 R = 3579,76m 2.1,2 - Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn hai chiều: 2 S2 R = 2 (2.17) 2 d1 d 2 Trong đó: + S2 là tầm nhìn hai chiều, S2 = 175,4m d1 =1m, d2 = 1,2m Thay vào (2.17) ta có: 175,42 R = 2 3503,29m 2 1 1,2 Kết hợp với TCVN 4054 - 05 qui định bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lồi với vận tốc tính toán 80km/h là 4000m, ta chọn bán kính tối thiểu R = 4000m để thiết kế đường cong đứng lồi. Bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lõm - Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận: 23
25. V 2280 R = 984,615m 6,5 6,5 - Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm: S2 R = 1 (2.18) α 2´ (h + S ´ sin ) d1 2 Trong đó: +S1: tầm nhìn một chiều, S1 = 92,69m + hd: chiều cao của tầm pha đèn trên mặt đường, hd=1m + a góc chiếu sáng của đèn pha, =20 Thay vào (2.18) ta có : 92,692 R= 1641,05m 2 2 1 92,69sin 2 Theo TCVN 4054 - 05 qui định bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lõm ứng với tốc độ tính toán 80 km/h là 2000m. Kết hợp giữa tính toán với qui phạm ta chọn bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm là 2000m để thiết kế. 2.8. Siêu cao 2.8.1. Độ dốc siêu cao Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho xe chạy thì ở các đường cong bán kính nhỏ người ta thường xây dựng làn đường có độ dốc ngang nghiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao. Độ dốc siêu cao có tác dụng giảm bớt lực ngang và tác động tâm lý có lợi cho người lái xe, làm cho người lái tự tin có thể cho xe chạy với tốc độ như ở ngoài đường thẳng khi chưa vào đường cong. - Tuy nhiên độ dốc siêu cao phải nằm trong giới hạn cho phép. Độ dốc siêu cao phải đảm bảo là không bị trượt khi mặt đường bị trơn. Theo TCVN 4054 – 05 .Độ dốc siêu cao cần thiết để xe chạy với tốc độ trên đường cong có bán kính Rvà được xác định theo công thức: V 2 i =-m (2.19) sc 127.R Trong đó: + R: bán kính đường cong tối thiểu (có bố trí siêu cao) 24
26. + m: hệ số lưc ngang = 0.15 + V: vận tốc thiết kế = 80 km/h Thay vào công thức (2.19) tính ta có: 802 isc = 0,15 0.05 = 5% 127.250 Theo TCVN 4054 - 05 qui định độ dốc siêu cao lớn nhất = 8 %. Kết hợp giữa độ dốc tính toán và độ dốc theo qui phạm ta chọn độ dốc siêu cao lớn nhất để thiết kế là 8 %. 2.8.2. Đoạn nối siêu cao Khi xe chạy từ mặt cắt ngang hai mái sang mặt cắt ngang một mái (trên đoạn cong tròn có bố trí siêu cao) để đảm bảo cho xe chạy êm thuận không bị lắc ngang, cần thiết phải có một đoạn nối siêu cao đủ dài để chuyển từ mặt cắt ngang đường hai mái sang đường một mái. Chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu được tính theo công thức: B Lnsc = .(isc + in ) (2.20) 2ip Trong đó: + isc: độ dốc siêu cao. + ip: độ dốc nâng siêu cao, theo quy trình với đường Vtk = 80Km/h ,ip=0.5%. + B: chiều rộng phần đường xe chạy B = 7 m Tuỳ thuộc bán kính đường cong và isc của từng đường cong mà có đoạn nối siêu cao tương ứng. Ta có đoạn nối siêu cao ứng với độ dốc siêu cao tính được ở trên. 7 Lnsc = .(5+= 2) 49m 2*0.5 Trước khi vào đoạn nối siêu cao cần một đoạn 10 m để vuốt cho lề đường có cùng độ dốc với mặt đường ip. Sau đó tiến hành bố trí siêu cao theo một trong ba phương pháp sau: + Phương pháp 1: Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong để cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiếp tục quay trả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi đạt độ dốc siêu cao. + Phương pháp 2: Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho tới khi cả mặt cắt ngang có độ dốc ngang của phần xe chạy, sau đó quay quanh mép phần xe chạy phía bụng cả mặt cắt ngang cho tới khi đạt độ dốc siêu cao. 25
27. + Phương pháp 3: Thực hiện quay quanh một trục ảo, cách mép phần xe chạy bên ngoài một cự ly là 7 m (áp dụng khi phần xe chạy > 7m). Thực hiện nối siêu cao trên tuyến được sử dụng phương pháp 1. Khi có đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp. Khi không có đường cong chuyển tiếp thì đoạn nối siêu cao bố trí một nửa nằm ngoài đường thẳng và một nửa nằm trong đường cong tròn. 2.9. Tính đƣờng cong chuyển tiếp - Ta có đường cấp III đồng bằng ,đồi như vậy ta phải làm đường cong chuyển tiếp. Chiều dài đường cong chuyển tiếp tính như sau : V 3 L (2.21) ct 23,5.R Tùy theo bán kính đường cong nằm mà ta có các chiều dài đường cong chuyển tiếp khác nhau Bảng 2.4. Bảng xác định đƣờng cong chuyển tiếp R (m) V(km) Ltt (m) LTCVN(m) L (m) 650 80 33,52 70 70 1000 80 21,79 70 70 550 80 39,61 70 70 2.10. Mở rộng phần xe chạy trên đƣờng cong Khi xe chạy trên đường cong mỗi bánh xe chuyển động theo một quĩ đạo riêng: trục sau cố định luôn luôn hướng tâm còn bánh trước hợp với trục sau một góc, nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đương thẳng. Vì vậy để đảm bảo trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ở các đường cong có bán kính nhỏ ( 250 m theo TCVN 4054 - 05) sẽ phải mở rộng thêm phần xe chạy. Trị số mở rộng này phải đảm bảo sao cho khoảng cách giữa ô tô và mép đường, giữa hai ô tô với nhau phải như trên đường thẳng. 26
28. Hình 2.6. Sơ đồ tính toán độ mở rộng trên đƣờng hai làn xe Công thức tính độ mở rộng trong đường cong của phần xe chạy có hai làn xe: L2 0,1.V E = (2.22) R R Trong đó: + L : Chiều dài từ trục bánh xe sau đến giảm xóc trước. Theo qui trình TCVN 4054-05 lấy L = 8 m. + R : Bán kính đường cong nằm + V : Vận tốc thiết kế, V = 80 km/h Như vậy tuỳ thuộc vào bán kính đường cong, vận tốc thiết kế và khoảng cách từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước mà ta tính được độ mở rộng của đường cong khác nhau. Đường V=80 Km/h . Bán kính cong nằm tối tiểu là 250 m . Do đó không phải bố trí mở rộng phần xe chạy trên đường cong. 27
29. Bảng 2.5. Bảng thống kê các yếu tố kỹ thuật của tuyến Đơn Trị số Kiến STT Yếu tố kỹ thuật vị Tính Quy trình nghị toán 1 Cấp kỹ thuật III ĐB-Đ IIIĐB-Đ 2 Vận tốc thiết kế km/h 80 80 3 Số làn xe Làn 0,58 2 2 4 Chiều rộng phần xe chạy m 2x3,8 2x3,5 2x3,5 5 Chiều rộng lề đường m 2x2,5 2x2,5 2x2,5 6 Chiều rộng lề gia cố m 2x2 2x2 2x2 7 Chiều rộng tối thiểu của nền đưòng m 12,6 12 12 8 Độ dốc dọc lớn nhất % 5 5 5 9 Độ dốc siêu cao lớn nhất % 5 8 8 10 Độ dốc ngang mặt đường % 2 2 11 Độ dốc ngang phần lề gia cố % 2 2 12 Độ dốc ngang phần lề đất % 4 4 13 Bán kính đường cong nằm không siêu cao m 1679,8 2500 2500 14 Bán kính đường cong nằm thông thường m 359,96 400 400 15 Bán kính đường cong nằm tối thiểu m 219,1 250 250 16 Bán kính đường cong lồi m 3579,76 4000 4000 17 Đường kính đường cong lõm m 1641,05 2000 2000 18 Tầm nhìn một chiều m 92,69 100 100 19 Tầm nhìn hai chiều m 175,4 200 200 28
30. Chƣơng 3 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 3.1. Nguyên tắc thiết kế Nguyên tắc thiết kế bình đồ tuyến phải thiết kế phối hợp giữa bình đồ, trắc dọc, trắc ngang. Tuy nhiên, để tiện lợi trong quá trình thiết kế cho phép đầu tiên là vạch tuyến trên bình đồ thông qua các đường dẫn hướng tuyến, sau đó dựa vào các đường dẫn hướng tuyến đã vạch tiến hành thiết kế bình đồ, trắc dọc, trắc ngang. 3.2. Xác định các điểm khống chế Trên bình đồ trắc dọc theo đường chim bay, nghiên cứu kỹ địa hình, cảnh quan thiên nhiên, xác định các điểm khống chế mà tại đó tuyến phải đi qua. - Điểm đầu, điểm cuối - Điểm vượt đèo. - Vị trí vượt sông, suối thuận lợi. - Cao độ khu dân cư, trấn thành phố, nơi giao nhau với các đường giao thông khác. Đánh dấu những khu vực bất lợi về địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh, các điểm tựa mà tuyến nên chạy qua.3.3. Quan điểm thiết kế - xác định bước compa: - Khi thiết kế tuyến phải dựa trên các quan điểm sau: Trường hợp tuyến phải đi qua thung lũng và đặt trên các thềm sông, suối phải đảm bảo đặt tuyến trên mực nước ngập về mùa lũ, tránh vùng đầm lầy, đất yếu và sự đe dọa xói lở của bờ sông. Tránh tuyến đi uốn lượn quanh co quá nhiều theo sông suối mà không đảm bảo sự đều đặn của tuyến. Trường hợp tuyến đi theo đường phân thủy, ít phải làm công trình thoát nước vì điều kiện thoát nước tốt, thường được dùng ở những vùng đồi thoải, nơi đỉnh đồi, núi phẳng ít lồi lõm và địa chất ổn định. Trường hợp tuyến đi lưng chừng sườn núi nên chọn những sườn đồi thoải, ít quanh co, địa chất ổn định, đường dẫn hướng tuyến sẽ được xác định theo độ dốc đều với một độ dốc chủ đạo với chú ý là phải nhỏ hơn độ dốc cho phép. - Xác định bước Compa. Chiều dài bước Compa được tính theo công thức. 29
31. h 1 l (m). (3.1) i d M Trong đó: + h: Chênh lệch giữa hai đường đồng mức gần nhau; h= 8m. 0 + id= (0,90,95)idmax ( /00) (3.2). 0 + idmax: Dộ đốc dọc lớn nhất cho phép đối với cấp đường ( /00). Có thể lấy id = idmax- 0,02 phòng trường hợp tuyến vào đường cong bị rút ngắn chiều dài mà tăng thêm độ dốc dọc thực tế khi xe chạy. 3.3. Lập các đƣờng dẫn hƣớng tuyến Đường dẫn hướng tuyến là một đường gãy khúc cắt các đường đồng mức, đường này có độ dốc không đổi id. Để vạch các đường dẫn hướng tuyến một cách dễ dàng, mà phù hợp với thực tế cần phải xem xét kỹ các yếu tố của địa hình, vì vậy ta cần vạch các hướng tuyến theo các nguyên tắc sau: - Đường dẫn hướng tuyến cố gắng bám sát đường chim bay để giảm chiều dài tuyến. - Tránh tuyến gãy khúc, cua đột ngột. - Cho phép sử dụng độ dốc dọc lớn nhất và các bán kính đường cong nằm tối thiểu nhưng phải đảm bảo tầm nhìn đối với địa hình. - Ở những đoạn cần triển tuyến cố gắng bám theo một độ dốc dọc nào đó. trong trường hợp khó khăn về bình đồ, thì cố gắng bám theo đường đồng mức và có lên xuống chút ít để đảm bảo yêu cầu thoát nước. Dựa vào các chỉ tiêu tính toán, bình đồ và xem xét kỹ vào yếu tố địa hình, ta kết hợp các phương pháp vạch đường dẫn tuyến. - Vạch theo lối đi tự do khi tuyến đi qua vùng đồi thoải. - Vạch theo lối đi sườn, khi tuyến đi qua vùng sườn đồi thoải và quanh co, địa chất ổn định. đường dẫn hướng được xác định theo độ dốc đều. - Một số đoạn có địa hình khó khăn ta vạch đường dẫn hướng tuyến theo lối đi gò bó bằng cách dùng bước compa. 3.4. Tính toán các yếu tố đƣờng cong nằm cho hai phƣơng án tuyến Sau khi đã xác định sơ bộ hình dạng của các phương án tuyến qua các đường dẫn hướng tuyến, tiến hành chọn các bán kính đường cong sao cho thích hợp với địa 30
32. hình, với các yếu tố đường ở đoạn lân cận, với độ dốc cho phép của cấp đường đảm bảo đoạn thẳng chêm tối thiểu giữa hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao. - Xác định điểm đầu, điểm cuối của đường cong tròn. - Xác định hướng các đường tang của đường cong, giao điểm của các đường tang là đỉnh của đường cong. - Đo góc chuyển hướng của tuyến - Sơ bộ phân tích hướng tuyến và trắc dọc của tuyến, nếu thấy cần thiết sẽ thay đổi vị trí của đường cong nằm hoặc chọn lại trị số bán kính R. - Sau khi sửa chữa vị trí tuyến lần cuối cùng, tiến hành tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong nằm và xác định lý trình các điểm đó. + Chiều dài đường tang của đường cong: T = Rtg( /2) (3.3) + Phân cực của đường cong:  1 P R 1 (3.4)  cos 2  + Chiều dài của đường cong: . .R K (m) (3.5) 180 Trong đó: + R(m): Bán kính của đường cong. + (độ): Góc chuyển hướng của tuyến Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau: Bảng 3.1.Bảng tổng hợp các yếu tố đƣờng cong trên tuyến Tên Góc chuyển hướng R T P K Isc L đỉnh Trái Phải Đ1 28039’56’’ 650 201,16 21,21 395,20 2 70 Đ2 13013’56’’ 1000 151,01 6,91 300,95 2 70 Đ3 33039’36’’ 550 201,48 25,00 391,11 3 70 31
33. Chƣơng 4 THIẾT KẾ TRẮC DỌC 4.1. Các điểm khống chế + Điểm khống chế bắt buộc: Đó là các điểm trên trắc dọc buộc phải đi qua như các điểm có liên quan đến độ cao theo quy hoạch điểm giao cắt cùng mức với đường sắt hay đường giao thông khác. + Điểm khống chế giới hạn + Cao độ nền đường đắp qua bãi sông phải cao hơn mực nước tính toán và có xét tới mực nước dềnh và chiều cao sóng vỗ lên mái dốc ít nhất là 0,5m. + Cao độ mép nền đường ở các đoạn đường dẫn vào cầu nhỏ và cống phải cao hơn cao độ nước tính toán có xét tới nước dềnh ít nhất là 0,5 m (tính theo chiều con nước lũ có tần suất 4%). + Cao độ của nền đường trên cống phải đảm bảo chiều dày, đất đắp ở trên tối thiểu là 0,5m để tải trọng phân bố rộng trên cống. Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0,5 m, chênh cao giữa mặt đường có đỉnh cống phải đủ dày để bố trí áo đường. + Cao độ tối thiểu của mép nền đường phải cao hơn mực nước ngầm tính toán, mực nước đọng thường xuyên để đảm bảo khu vực hoạt động của tải trọng luôn luôn trong tình trạng khô ráo. 4.2. Nguyên tắc thiết kế trắc dọc - Do đặc điểm tuyến đi trên vùng có địa hình cao không bị ngập, cao độ mực nước ngầm thấp nên đường đỏ không phụ thuộc vào cao độ thuỷ văn. - Thiết kế đường đỏ theo nguyên tắc phải lượn đều với độ dốc hợp lý. độ dốc lớn nhất không vượt qúa 5%. - Trong phạm vi có thể tránh dùng các độ dốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục lên hoặc liên tục xuống. Các đoạn đổi dốc không nhỏ hơn 200m. - Hạn chế tuyến đi với độ dốc max. - Đường cong đứng bố trí trên những chỗ đổi dốc mà i1-i2> = 1%. - Phải đảm bảo cao độ những điểm khống chế. - Thoát nước tốt cho nền đường khu vực hai bên đường. Đảm bảo các yêu cầu tối thiểu cho nền đường luôn khô ráo, không nên đào đắp quá cao và quá sâu để tránh phải xây dựng các công trình chống dỡ. 32
34. - Để đảm bảo thoát nước tốt và không làm rãnh sâu thì nền đường đào và nền đường nửa đào, nửa đắp, không nên thiết kế có độ dốc dọc nhỏ hơn 0,5% ( trường hợp khó khăn không nên nhỏ hơn 0,3%). - Ở những đoạn địa hình dốc phải sử dụng độ dốc dọc lớn 8% thì yêu cầu cứ 2000 m phải bố trí một đoạn nghỉ có độ dốc dọc thoải không vượt quá 2,5% và chiều dài đoạn nghỉ không nên ngắn hơn 50 m. - Độ dốc dọc lớn nhất trên những đoạn dốc có bán kính nhỏ hơn 50m phải triết giảm so với độ dốc dọc lớn nhất . - Khi vạch đường đỏ cố gắng bám sát những cao độ mong muốn để đảm bảo yêu cầu về kinh tế- kỹ thuật và điều kiện thi công. 4.3. Phƣơng pháp thiết kế Căn cứ vào đường đen trên trắc dọc phối hợp với địa hình trên bình đồ ta tiến hành thiết kế đường đỏ theo ba phương pháp sau: + Phương pháp thiết kế đường bao địa hình: Tức là cho đường thiết kế lượn theo điạ hình tự nhiên, là đi song song với mặt đất tự nhiên. Theo phương pháp này khối lượng đào đắp hợp lý nhưng lại có nhiều đoạn dốc lắt nhắt. Phương pháp này được áp dụng với những nơi có địa hình bằng phẳng hoặc có cao độ thay đổi đều, độ dốc tự nhiên nhỏ. + Phương pháp thiết kế cắt địa hình: thiết kế đường đỏ cắt theo địa hình tự nhiên tạo thành những đoạn đường đào, đắp xen kẽ. Phương pháp này được áp dụng ở những nơi có địa hình mấp mô, đường cấp cao. Phương pháp này khắc phục nhược điểm của phương pháp đường bao nhưng lại có nhược điểm là khối lượng đào đắp lớn. + Phương pháp tổng hợp: Phối hợp hai phương pháp một cách hợp lý cho từng đoạn đường cụ thể. 4.4. Kết quả thiết kế Toàn đoạn tuyến có chiều dài 6476,62 m có 3 lần đổi dốc. độ dốc lớn nhất là 3,62%, độ dốc trung bình trên toàn tuyến là 1,7% Trên tuyến bố trí 11 đường cong đứng. Giá trị các yếu tố đường cong được tính toán trong bảng sau: 33
35. Bảng 4.1. Bảng đƣờng cong đứng Cọc Đỉnh Độ dốc (%) R (m) T (m) D (m) P (m) +2,43 Km0+400 6000 34,88 0,01 0,10 +1,26 +1,24 Km0+900 6000 146,08 0,05 1,78 -3,61 -3,61 Km1+300 4000 146,74 0,07 2,69 +3,73 +3,73 Km1+ 900 6000 152,29 0,05 1,93 -1,35 -1,35 P3 6000 22,40 0,01 0,04 -2,09 34
36. Chƣơng 5 THIẾT KẾ NỀN ĐƢỜNG 5.1. Tác dụng của nền đƣờng - Khắc phục nền đường thiên nhiên tạo nên một dải đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang đáp ứng được điều kiện xe chạy an toàn, êm thuận và kinh tế. - Làm cơ sở cho áo đường: lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu tác dụng của xe chạy do đó nền đường có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và chất lượng khai thác của cả con đường. 5.2. Yêu cầu cầu chung đối với nền đƣờng Nền đường phải đảm bảo tính ổn định toàn khối: Nghĩa là kích thước hình học và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn cảnh không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe. Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định: tức là đủ độ bền khi chịu cắt trượt và không bị biến dạng quá nhiều. Nền đường phải đảm bảo ổn định về cường độ: nghĩa là cường độ nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết một cách bất lợi. Như vậy nội dung thiết kế nền đường nhằm giải quyết 3 vấn đề : thiết kế bảo đảm bảo ổn định toàn khối, thiết kế tăng cường độ và đảm bảo ổn định cường độ của nền đường. 5.3. Nguyên tắc và giải pháp thiết kế 5.3.1. Đất đắp nền Đất dắp được lấy từ các mỏ đất và tận dụng từ nền đào chuyển xuống nền đắp. Khi độ dốc ngang của nền thiên nhiên dưới 20% được phép đào bỏ lớp đất hữu cơ dày 30 cm rồi đắp trực tiếp. Khi nền tự nhiên có dốc ngang từ 20-50% phải đào thành bậc cấp trước khi đắp. Bề rộng bậc cấp 1m, độ sâu từ 0.5-1.5m, dốc ngang về sườn núi 2%. Khi nền thiên nhiên dốc ngang trên 50%thì phải thiết kế công trình chống đỡ. Nền đường phải đạt độ chặt như sau : + Đối với nền đắp : Lớp đât trên cùng tính từ đáy áo đường xuống 50 cm đầm chặt đạt K >=0,98. bên dưới chiều sâu kể trên K >=0,95. 35
37. + Đối với nền đào là đất : Độ sâu tính từ đáy áo đường xuống 30cm phải được cày xới lên đầm chặt đạt K >=0,98. 5.3.2. Cấu tạo các bộ phận của nền đƣờng - Cấu tạo nền đắp Trường hợp đất đắp thấp hơn 1m thì mái dốc ta luy thường lấy 1/1.5  1/3 để tiện cho máy thi công lấy đất từ thùng đấu đắp nền hoặc tiện cho máy đào rãnh. Nếu nền đất đắp thấp quá thì phải cấu tạo rãnh dọc hai bên để đảm bảo thoát nước tốt. 1: < 1.5 1m Trường hợp đất đắp cao H = 1  6m thì độ dốc mái ta luy lấy 1:1,5 và thùng đấu lấy ở phía cao hơn và phải có một đoạn 0,5m để bảo vệ chân mái ta luy. 0 Thùng 1: H ,5m đấu 1.5 =1:6m Nếu độ dốc ngang sườn núi < 20% thì ta phải rẫy cỏ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc với sườn dốc. I = 20 – 50 H 1: % 1.5 Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 20- 50% thì bắt buộc phải dùng biện pháp đánh cấp. Bề rộng bậc cấp tối thiểu là 1,0 m, nếu thi công bằng cơ giới thì phải rộng từ 3 - 4 m. Nếu sườn dốc núi lớn hơn 50% thì lúc này không thể đắp đất với mái dốc ta luy được nữa vì mái ta luy sẽ kéo rất dài mới gặp sườn tự nhiên do đó khó bảo đảm ổn định 36
38. toàn khối. Khi đó phải áp dụng biện pháp xếp đá ở phía chân ta luy để cho phép mái dốc ta luy lớn hơn. Trường hợp nền đường đắp đất cao H = 6 - 12 m thì phần dưới h2 có độ dốc thoải hơn (1:1,75), phần trên h1 = 6 - 8 m vẫn làm theo độ dốc 1:1,5 1 h1= :1.5 H = m 68 h 1: 612m 1.75 2 Nếu nền đường đầu cầu và dọc sông có thể bị ngập nước thì phải cấu tạo mái dốc ta luy thoải 1:2 cho đến mức thiết kế 0,5m. Đồng thời phải căn cứ vào tốc độ nước chảy và loại đất đắp để thiết kế phòng hộ hoặc gia cố ta luy cho thích đáng. Hạ lưu Thượ 1 ng lưu > :1.5 H > 0,5m 1 0,5m :2 - Cấu tạo nền đào Đối với nền đường đào khi xây dựng sẽ phá hoại thế cân của các tầng đất thiên nhiên, nhất là trường hợp đào trên sườn dốc sẽ tạo nên hiện tượng sườn dốc bị mất chân, vì thế mái ta luy đào phải có độ dốc nhất định để bảo đảm ổn định cho ta luy và cho cả sườn núi. H 37
39. Nền nửa đào, nửa đắp 1 1 :1.5 :1 5.4. Tính khối lƣợng đào đắp nền đƣờng + Trong thiết kế lập dự án khả thi phải tính được khối lượng nền đường để tiến hành so sánh các phương án tuyến thiết kế để thiết kế tổ chức thi công nền đường, bố trí thi công cụ thể, để tính được giá thành, lập dự toán công trình. Cơ sở để tính toán khối lượng đào đắp là các bản vẽ trắc dọc, trắc ngang và bình đồ địa hình + Để tính toán khối lượng đào đắp chính xác rất phức tạp và phải tính tích phân. Trong dự án khả thi cho phép tính theo phương pháp gần đúng. Nội dung của phương pháp như sau: - Chia tuyến thành nhiều đoạn nhỏ với điểm chia là các cọc địa hình và tại các vị trí điểm xuyên - Trong mỗi đoạn, giả thiết mặt đất là phẳng và tính khối lượng đào đắp như thể tích một lăng trụ: đào đào Vđào= (F1 + F2 ).Ltb/2 (5.1) đắp đắp Vđắp= (F1 + F2 ).Ltb/2 (5.2) Trong đó: + Vđào, Vđắp : Thể tích đất phải đào, hoặc đắp trong đoạn đào đắp đào đắp + F1 , F1 , F2 , F2 : Các diện tích đsào, đắp tại đầu và cuối đoạn. + Ltb : cự ly trung bình giữa hai mặt cắt tính toán 5.5. Kết quả tính toán Phụ lục 38
40. Chƣơng 6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG 6.1. Tính toán thiết kế áo đƣờng Việc lựa chọn kết cấu áo đường được dựa trên các yếu tố sau: + Đối với mặt đường - Ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật của đường . - Lưu lượng xe chạy thiết kế . - Tốc độ xe chạy tính toán. Khả năng cung cấp vật liệu, phương tiện thi công, điều kiện khí hậu và điều kiện để duy tu bão dưỡng + Đối với móng đường - Điều kiện địa chất thuỷ văn, thổ nhưỡng - Tình hình nguyên vật liệu có sẵn 6.1.1. Chọn vật liệu cho tầng mặt áo đƣờng Vật liệu làm lớp mặt chủ yếu cần dùng loại ít hoặc không thấm nước, có cường độ và tính ổn định về cường độ đối với nước và nhiệt cao, đặc biệt có khả năng chống tác dụng phá hoại bề mặt cũng như chịu bào mòn tốt. Vì vậy, nên dùng các vật liệu có cấu trúc liên kết tốt (dùng thêm chất kiên kết) có độ chặt lớn, có cốt liệu được chọn lọc về hình dạng và tình trạng bề mặt để bảo đảm cường độ .Để đảm bảo các điều kiện trên ta chọn bê tông afphan làm cốt liệu cho lớp mặt. 6.1.2. Chọn vật liệu cho tầng móng áo đƣờng Vật liệu tầng móng có thể dùng cả các loại cấu trúc rời rạc, kích cỡ lớn, ít chịu được bào mòn như các lớp đá dăm, cấp phối, đất và đá gia cố chất liên kết vô cơ, sỏi cuội, đá ba, phế liệu công nghiệp, gạch vỡ Cường độ của lớp móng càng phía dưới thì có cường độ thấp hơn để phù hợp với quy luật truyền ứng suất do hoạt tải. Đối với khí hậu ở Việt Nam (nhiệt đới) thì không nên chọn cát làm lớp móng dưới cùng vì cát rỗng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích tụ ẩm, đồng thời cát có cường độ thấp không góp phần vào việc chịu tải đáng kể, lại gây khó khăn cho việc thi công các lớp bên trên. Nếu dùng cát làm lớp đệm thì phải xây dựng hệ thống rãnh xương cá thật tốt để thoát nước lòng đường. Chọn lớp móng : Lớp móng trên : Cấp phối đá dăm loại I . Lớp mặt dưới : Cấp phối đá dăm gia cố xi măng 6%. 39
41. Chọn lớp mặt : Lớp mặt trên BTN chặt (đá dăm 35%) Lớp mặt dưới BTN chặt (đá dăm 20%). Sau khi lựa chọn kết cấu áo đường ta tiến hành kiểm tra xem xét kết cấu đã chọn theo 3 trạng thái giới hạn đã đạt yêu cầu của quy định chưa. Đồng thời tính toán xác định lại bề dày cần thiết của mỗi lớp cấu tạo. Việc tính toán kết cấu áo đường gồm nội dung kiểm toán theo 3 tiêu chuẩn trạng thái giới hạn dưới đây: + Tính toán độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng (biểu thị bằng trị số mô đun đàn hồi) của cả kết cấu áo đường và trị số mô đun đàn hồi của kết cấu phải dv lớn hơn trị số mô đun đàn hồi yêu cầu (Ech > Kcd . Eyc). + Tính toán ứng suất trượt trong nền đất và các lớp vật liệu yếu xem có vượt quá trị số giới hạn cho phép không. + Tính toán ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu toàn khối nhằm khống chế không cho phép nứt ở các lớp đó. 6.2. Thông số tính toán 6.2.1. Lƣu lƣợng xe tính toán Khi tính toán cường độ ta phải quy tải trọng trục tính toán. Với đường thuộc mạng lưới chung (hệ thống đường giao thông công cộng) thì tải trọng trục tính toán được quy định là 10T. Tải trọng trục xe tính toán được tiêu chuẩn hoá như sau: + Tải trọng trục 10 T + Áp lực tính toán lên mặt đường 6.0 daN/ cm2 + Đường kính vệt bánh xe: D= 33 cm Thành phần xe trong năm đầu: Tính số trục xe qui đổi về trục xe tiêu chuẩn 4,4 k pi N C1.C2.ni . (6.1) i 1 100 Với C1 = 1+1.2(m-1) và C2 = 6,4 cho các trục trước và trục sau loại mỗi cụm bánh chỉ có một bánh và C2 = 1,0 cho các trục sau loại mỗi trục sau có hai cụm bánh(cụm bánh đôi). 40
42. Bảng 6.1. Bảng quy đổi trục xe về trục xe tiêu chuẩn Loại xe Pi C1 C2 ni N 26,4 1 6,4 80,5 Trục trước 1,469 Xe bus nhỏ 45,2 1 1 80,5 Trục sau 2,446 56 1 6,4 100 Trục trước 49,9 Xe bus lớn 95,8 1 1 100 Trục sau 82,796 25,8 1 6,4 142,5 Trục trước 2,35 Tải trung 69,6 1 1 142,5 Trục sau 28,926 18 - - - Trục trước - Tải nhẹ 56 1 1 142,5 Trục sau 11,11 48,2 1 6,4 47,5 Trục trước 12,254 Tải nặng 1 100 1 1 47,5 Trục sau 47,5 45,2 1 6,4 38 Trục trước 7,389 Tải nặng 2 94,2 2.2 1 38 Trục sau 64,273 23,1 - - - Trục trước - Tải nặng 3 73,2 2 1 28,5 Trục sau 15,89 Tổng 326,303 Áp dụng công thức 41
43. (1 q)t 1 N .365.N (6.2) e q 1 Do số làn là 2 không có rải phân cách do đó f = 0,55, như vậy ta có : - Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trên 1 làn xe: 6 6 Ne 0,55.2,57.10 1,4135.10 (trục/làn) - Số trục xe tiêu chuẩn tính toán cho cuối thời kì thiết kế năm thú 15 t 1 15 1 Ntt f. N tk f .(1 q ) . N1 0,55.(1 0,05) .326,303 = 355,332( Mpa) 6.2.2. Mô đun đàn hồi chung yêu cầu của mặt đƣờng Với mặt đường được chọn là cấp cao A1 và tải trọng tính toán 10T tra bảng 3-3 quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-93 ta được : Bảng 6.2. Bảng modun đàn hồi chung yêu cầu của mặt đƣờng Ntt 200 500 355,332 Eyc 160 178 169,32 Vậy môđun đàn hồi yêu cầu chung của mặt đường là: Eyc = 169,32(Mpa). 6.2.3. Các đặc trƣng của đất nền Đất nền là đất á cát nhẹ có độ ẩm tương đối so với giới hạn chảy của đất là 0.65 độ chặt K=0.98 2 Mô đun đàn hồi : E0 = 420daN/cm . Lực dính : C = 0,014 0 Góc nội ma sát : j =28 6.3. Sơ bộ chọn kết cấu áo đƣờng Theo nguyên tắc thiêt kế tổng thể nền mặt đường tận dụng nguyên vật liệu địa phương ta sơ bộ chọn kết cấu áo đường cho cả phần đường xe chạy và phần lề gia cố của toàn tuyến như sau: 42
44. Eyc = 169,32MPa Ech = 203,0203MPa Edv = 350MPa 5 Edv = 280MPa 7 Edv = 600MPa 18 Edv = 250MPa 30 §Êt nÒn Edv = 42MPa Hình 6.1. Sơ bộ kết cấu áo đƣờng Bảng 6.3. Bảng đặc trƣng cƣờng độ các vật liệu làm áo đƣờng và nền đƣờng E(Mpa) Bề dầy Tính Tính Lớp kết cấu Rku C φ lớp về Tính về (từ dưới lên) (Mpa) (Mpa) (cm) độ về kéo võng trượt uốn Đất nền á cát nhẹ ở độ ẩm 42 tương đối tính toán 0,65 0,014 280 CP đá dăm loại II 30 250 250 250 CP đá dăm gia cố xi măng 6% 18 600 600 600 0,8 BTN chặt (đá dăm 20%) 7 280 200 1200 1,6 BTN chặt (đá dăm 35%) 5 350 250 1600 2 43
45. 6.4. Kiểm toán kết cấu áo đƣờng theo trạng thái giới hạn 6.4.1. Kiểm toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi - Chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lần lượt theo hai lớp một từ dưới lên trên theo công thức: 1/ 3 3 ` 1 K.t Etb E1 (6.3) 1 K h E Trong đó K 2 ,t 2 h1 E1 Kết quả tính toán ghi vào bảng sau: Bảng 6.4. Bảng kiểm toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi E t 2 * Ei Etb Lớp KC E 1 h (cm) H (cm) i h2 tb (Mpa) k (Mpa) h1 CPĐD II 250 30 30 250 600 18 600 2,4 18 0,6 48 CPĐDGCXM 250 30 357,93 BTN chặt 280 7 280 0,782 7 0,146 55 (đá dăm 20%) 357,93 48 347,3 BTN ch ặt 350 5 350 1,01 5 0,091 60 (đá dăm 35%) 347,3 55 347,52 Ta có : dc * EEtb . tb (6.4) Trong đó : * + Etb : M ô đun đàn hồi trung bình tính toán (MPa) dc + Etb : M ô đun đàn hồi trung bình do xét đến hệ số điều chỉnh β(MPa) - Hệ số điều chỉnh được xác định như sau : H 60 Tỉ số 1,82 .Nên hệ số β = 1,20136 D 33 44
46. Etb = 1,20136 x 347,52 = 417,497 (MPa) - Tính Ech của mặt đường : H 60 Từ tỷ số 1,82: với Eo = 42 (MPa) D 33 E 0 = 0,1006 Etb Tra toán đồ hình: 3-3 trang 125 TCVN 4054-05 ta có: E ch 0,48628 Etb Ech = 0,48628.417,497= 203,0203 (MPa). dv - Nghiệm lại điều kiện kiểm toán : Ech Kcd .E yc dv - Với đường cấp III chọn độ tin cậy 0,95 Kcd 1,17 dv Vậy ta có: Ech = 203,0203(MPa) > K cd Eyc = 1,17*169,32= 198,1044 ( Mpa) Nên kết cấu đã chọn đảm bảo đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép. 6.4.2. Kiểm toán nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trƣợt - Công thức kiểm tra Ctt Tax Tav tr (6.5) K cd Trong đó : + t ax : Ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe chạy gây ra ở trong nền đất + t av : Ứng suất cắt chủ động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên gây ra tại điểm đang xét. cd + K tr : Hệ số tổng hợp xét đến đặc điểm của kết cấu và điều kiện làm việc của áo đường Việc quy đổi hệ hai lớp về một lớp được thực hiện theo công thức sau : 1/ 3 3 ` 1 K.t Etb E1 (6.6) 1 K 45
47. h E Trong đó K 2 ,t 2 h1 E1 Bảng 6.5. Bảng quy đổi hệ hai lớp thành một lớp E t 2 * Ei Etb Lớp KC E 1 h (cm) H (cm) i h2 tb (Mpa) k (Mpa) h1 CPĐD II 250 30 30 250 600 18 600 2,4 18 0,6 48 CPĐDGCXM 250 30 357,93 BTN ch ặt 200 7 200 0,56 7 0,146 55 (đá dăm 20%) 357,93 48 334,3665 BTN chặt 250 5 250 0,748 5 0,091 60 (đá dăm 35%) 334,3665 55 326,7039 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f(H/D) H 60 Với 1,82 D 33 Ta có β = 1,20136 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về hệ hai lớp với lớp trên có bề dầy là 60cm, có mô đun đàn hồi trung bình là : * EEtb . tb = 1,20136*326,7039 = 392,489 ( Mpa) + Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất Tax Từ hai tỷ số E E 392,489 1 tb 9,344976 EE20 42 Góc nội ma sát của đất nền 280 Tra toán đồ H3-7 (TCVN 4054 – 05) ta được : 46
48. T ax 0,0112125 p Với p là áp lực bánh xe tính toán: p = 0,6 (Mpa) Tax = 0,6 . 0,0112125 = 0,006728 (Mpa) + Xác định ứng suất cắt do trọng lượng bản thân của các lớp kết cấu áo đường gây ra trên nền đất Tav Từ H = 60cm, tra toán đồ H3-4 ta xác định được: t av = - 0,0018 (Mpa) + Ứng suất cắt hoạt động trong đất t = 0,006728 – 0,0018 = 0,004928 (Mpa) + Ứng suất cắt cho phép trong nền đất Ctt C.K1.K 2 .K3 Trong đó: + C : Lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính xác định từ kết quả thí nghiệm cắt nhanh với các mẫu tương ứng với độ chặt độ ẩm tính toán(Mpa). C = 0,014 Mpa + K1 : Hệ số xét đến sự suy giảm sức trống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tác dụng của tải trọng động. K1= 0,6 + K2 : Hệ số xét đến sự không làm việc đồng nhất của kết cấu phụ thuộc vào lưu lượng xe tính toán K2 = 0,8 + K3 : Hệ số điều chỉnh xét đến điều kiện làm việc của kết cấu. K3 = 1,5 = 0,014.0,6.0,8.1,5 = 0,01008 Mpa tr Tra hệ số K cd = 1, hệ số cường độ về chịu cắt phụ thuộc vào độ tin cậy khi thiết kế là 0.95 Nghiệm lại điều kiện kiểm toán : Ctt 0,01008 TTax av 0,004928 tr 0,01008 do đó kết quả đạt Kcd 1 6.4.3. Kiểm tra các lớp vật liệu toàn khối theo điều kiện chịu kéo khi uốn trong các lớp BTN và cấp phối đá dăm GCXM. 6.4.3.1. Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp BTN 47
49. - Đối với BTN lớp dưới. 1200*7 1600*5 + h 12 cm E 1366,67( Mpa ) 1112 * + Xác định trị số Etb của hai lớp phía dưới CPDD loại II và CPDDGCXM 6% Bảng 6.6. Bảng xác định trị số E * Ei Etb E2 h2 Lớp KC t hi(cm) k Htb(cm) (Mpa) E 1 h1 (Mpa) CPĐD II 250 30 30 250 600 18 2,4 0,6 CPĐDGCXM 600 250 18 30 48 357,93 - Xét đến hệ số điều chỉnh β =f(H/D) H 48 Với 1,455 D 33 Ta có β = 1,17044 Vậy mô đun đàn hồi trung bình là : dc ` Etb .Etb = 1,17044 . 357,93 = 520,625 (Mpa) Từ hai tỷ số : Từ tỷ số :,với Eo = 42 (MPa) E0 dc = 0,08067 Etb E Tra được ch 0,38396 . Do vậy Ech= 199,899( Mpa) E1 Xác định  ku bằng cách tra toán đồ với hai tỷ số : E 1366,67 1 6,837 Ech 199,899 H 12 0,364 D 33 Tra được : = 1,50626 Mpa. 48
50. Tính  ku  ku .p.kb Trong đó : p = 0,6 Mpa. kb = 0,85  ku 0,768193Mpa . tt Xác định Rku tt Rku k1.k2 .Rku Trong đó : Rku 1,6 Mpa 11.1 k 0,493 1 (1,4135x 106 ) 0.22 k2 1 Ta có : = 0,493*1*1,6 = 0,789 Mpa. ku Rtt Nghiệm lại điều kiện kiểm toán :  ku ku Rcd cd Rku Với Kku 1, ku 0,789Mpa  ku 0,768193 MPa Kcd Vậy lớp BTN đá dăm 20% đảm bảo kéo uốn. - Đối với BTN lớp trên . + h11 5 cm , E 1600( Mpa ) * + Xác định trị số Etb của ba lớp phía dưới CPDD loại II CPDDGCXM 6% : BTN chặt đá dăm 20% Ta có bảng xác định trị số E như sau : Bảng 6.7. Bảng xác định trị số E Hi H * Ei E h tb Etb Lớp KC t 2 k 2 (Mpa) E 1 (cm) h1 (cm) (Mpa) 49
51. CPĐD II 250 30 30 250 600 18 600 2,4 18 0,6 48 357,93 CPĐDGCXM 250 30 1200 7 430,18 0,58 0,146 BTN chặt đá dăm 20% 1200 357,93 7 48 55 9 Xét đến hệ số điều chỉnh β =f(H/D) H 55 Với 1,67 D 33 Ta có β = 1,1916 Vậy mô đun đàn hồi trung bình là : dc * EEtb . tb = 1,1916 . 430,189 = 512,6132 (Mpa) Từ hai tỷ số : H 55 Từ tỷ số: 1,67 ,với Eo = 42 (MPa) D 33 E0 dc = 0,082 Etb Ech Tra được 0,42411. Do vậy Ech= 217,4044( Mpa) E1 Xác định  ku bằng cách tra toán đồ với hai tỷ số : E 1600 1 7,36 Ech 217,4044 H 5 0,152 D 33 Tra được : = 1,88 Mpa. Tính  ku  ku .p.kb Trong đó : 50
52. p = 0,6 Mpa, kb = 0,85  ku 0,9588Mpa . tt Xác định Rku tt Rku k1.k2 .Rku Trong đó : Rku 2 Mpa 11.1 k 0,493 1 (1,4135x 106 ) 0.22 k2 1 Ta có : = 0,493 . 1 . 2 = 0,986Mpa. ku Rtt Nghiệm lại điều kiện kiểm toán :  ku ku Rcd cd Rku Với Kku 1, ku 0,986Mpa  ku 0,9588 MPa Kcd Vậy lớp BTN đá dăm 35% đảm bảo kéo uốn. 6.4.2. Kiểm toán điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp móng bằng CPDDGCXM 6% + h11 12 cm , E 1366,67( Mpa ) m + Xác định trị số Ech mặt lớp phía dưới. H 30 0,91 D 33 Em Với ch 0,4152 Em 103,8( Mpa ) E 42 E ch 1 0,168 1 E2 250 H1 30 Từ tỷ số: 0,91,với Eo = 42 (MPa) D 33 E 1366,67 1 2,278 E 600 2 E 600 2 5,78 E3 103,8 51
53.  ku =0,37 Tính  ku  ku .p.kb Trong đó : + p = 0.6 Mpa, + kb = 0.85  ku 0,37*0,6*0,85 0,1887(Mpa ) . tt Xác định Rku tt Rku k1.k2 .Rku Trong đó : + Rku 0,8 Mpa 2,86 2,86 + k1 0,11 6 0,11 0,60233 Ne (1,4135*10 ) + k2 1 Ta có : = 0,60233*1*0,8 = 0,482Mpa. ku Rtt Nghiệm lại điều kiện kiểm toán :  ku ku Rcd cd Rku Với Kku 1, ku 0,482Mpa  ku 0,1887 MPa Kcd Vậy lớp cpddGCXM 6% đảm bảo điều kiện kéo uốn. Kết luận : Như vậy kết cấu đã chọn đảm bảo tất cả các điều kiện cường độ. 52
54. Chƣơng 7 THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƢỚC 7.1. Thiết kế rãnh dọc 7.1.1. Nguyên tắc và các yêu cầu thiết kế - Rãnh dọc được thiết kế ở các đoạn nền đường đắp thấp dưới 0.6m, ở tất cả các đoạn nền đào, nền nửa đào nửa đắp và có thể bố trí ở một hoặc hai bên nền đường. - Kích thước của rãnh được thiết kế theo cấu tạo mà không yêu cầu tính toán thuỷ lực.(Chỉ những đoạn rãnh có độ dốc dọc lớn hơn hoặc bằng 500m mới yêu cầu kiểm toán) .Tiết diện của rãnh thiết kế là tiết diện hình thang có chiều rộng đáy rãnh là 0.4m, chiều sâu tính từ mặt đất thiên nhiên là 0.4m, độ dốc taluy rãnh là 1:1. 7.1.2. Bố trí rãnh dọc - Trên suốt chiều dài tuyến đường xây dựng do có diện tích sườn lưu vực đổ xuống không lớn và do có nhiều khe tụ thuỷ nên lưu lượng nước chảy về rãnh dọc không nhiều, vì vậy chúng ta không cần phải bố trí rãnh đỉnh mà chỉ cần làm rãnh dọc ở các đoạn nền đắp thấp hơn 0.6m; ở tất cả các đoạn nền nửa đào nửa đắp và nền đường đào. - Tại những vị trí chuyển từ nền đào sang nền đắp, nước trên rãnh dọc của nền đường đào phải dẫn ra xa ngoài phạm vi của nền đường đắp hoặc phải xây dựng cống cấu tạo để thoát nước ngang nền đường để đảm bảo an toàn cho nền đắp. - Để đảm bảo cho quá trình thi công được dễ dàng, thuận lợi cho việc áp dụng các biện pháp thi công cơ giới, tôi thiết kế rãnh dọc có tiết diện hình thang (hình vẽ). Độ dốc dọc của rãnh dọc lấy theo độ dốc của tim đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công. Tiết diện của rãnh được thiết kế theo định hình như hình vẽ với hình dạng và kích thước như sau. Taluy rãnh một bên lấy theo taluy nền, một bên lấy bằng. 40 40 40 1 : 1 20 40 Hình 7.1. Cấu tạo rãnh dọc 53
55. 7.1.3. Bố trí rãnh đỉnh Khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn, rãnh dọc không thoát hết thì phải bố trí rãnh đỉnh để đón nước từ sườn lưu vực chảy về phía đường và dẫn nước về công trình thoát nước. Thông thường với nền đường đào sâu từ 6m trở lên thì bố trí rãnh đỉnh. Rãnh đỉnh phải làm cách mép ta tuy nền đường đào ít nhất 5m. Chiều rộng tối thiểu của đáy rãnh đỉnh 0.5m, mái rãnh có độ dốc 1:1.5, chiều sâu lấy theo tính toán không được nhỏ hơn 1,5m. Dốc rãnh phù hợp với địa hình không được nhỏ hơn 0,5%. Lòng rãnh đỉnh và mái dốc phía đường phải xây để trống nước vào mái đường. Rãnh đỉnh Hình 7.2. Cấu tạo rãnh đỉnh 7.2. Thiết kế cống Cống chiếm phần lớn các công trình thoát nước trên nền đường. Cống bao gồm có hai loại: cống địa hình, cống cấu tạo. - Cống địa hình được bố trí tại các vị trí cắt qua các dòng suối nhỏ hay cắt qua khe tụ thuỷ mà khi mưa sẽ hình thành dòng chảy. - Cống cấu tạo được bố trí chủ yếu để thoát nước trên mặt đường và trên mái taluy có lưu vực nhỏ, cống cấu tạo bố trí theo qui trình mà không cần phải tính toán. 7.2.1. Nguyên tắc thiết kế cống - Cố gắng đi tuyến sao cho cắt vuông góc với dòng chảy. - Vai nền đường phải cao mực nước dâng trước cống tối thiểu 0.5m với cống không có áp và bán áp có khẩu độ nhỏ hơn 2m, cao hơn 1m với cống có khẩu độ lớn hơn 2m. 54
56. - Đường có cấp hạng cao thì hướng cống và cầu nhỏ phụ thuộc hướng tuyến. Khi vượt qua các dòng suối mà địa chất chắc và ổn định thì có thể chuyển vị trí cống lên lưng chừng suối để giảm bớt chiều dài và dễ thi công. - Phải đảm bảo chiều dày đất đắp trên cống tối thiểu là 0.5m hoặc phải đủ bố trí chiều dày của lớp kết cấu mặt đường nếu chiều dày kết cấu lớn hơn 0.5m. - Cống để thoát nước rãnh dọc gọi là cống cấu tạo. Cự ly cống cấu tạo không lớn hơn 300 - 350m đối với rãnh hình thang, không > 250m đối với rãnh hình tam giác. - Nên dùng cống tròn là BTCT vì rẻ và tiện cho thi công cơ giới. Cống vuông dùng cho lưu lượng lớn hơn cao độ nền đắp hạn chế. -Cơ sở tính toán thuỷ lực, thuỷ văn công trình cống là lưu lượng tính toán theo tần suất lũ thiết kế Q4%. 7.2.2. Xác định lƣu lƣợng tính toán Theo quy trình 4054 - 05 tần suất lũ với đường cấp III là 4%. 7.2.2.1. Xác định diện tích lƣu vực Trong phần thiết kế sơ bộ, diện tích lưu vực được xác định bằng cách đo trên bình đồ, Sử dụng phần mềm Auto Cad Diện tích lưu vực F có trong bảng sau: Bảng 7.1. Diện tích lƣu vực TT C1 C2 C3 C4 C5 F(Km2) 0,1088 0,1564 0,1143 0,943 0,1034 7.2.2.2.Xác định lƣu lƣợng thiết kế Lưu lượng tính toán được xác định theo công thức tính theo cường độ giới hạn: 3 Q = Ap. Hp.F.1 (m /s) + Xác định Hp: Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế P= 4%. Tuyến thiết kế thuộc vùng mưa X, tra bảng luợng mưa ngày theo bản đò phân khu mưa rào Nghĩa Đàn , Nghệ An ta có: Hp = 294 (mm) + Xác định : Hệ số dòng chảy lũ lấy trong phụ lục 4-1 tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực và lượng mưa ngày thiết kế (HP) và diện tích lưu vực (F). 55
57. Đất cấu tạo : Đất đen thường Cấp đất IV Ta được bảng sau: Bảng 7.2 . Bảng xác định TT C1 C2 C3 C4 C5 F(Km2) 0,1088 0,1564 0,1143 0,943 0,1034 α 0,79 0,76 0,73 0,75 0,74 + Xác định AP Mô đuyn đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện  = 1, AP lấy trong bảng phụ lục 4-4 tuỳ thuộc vào đặc trưng địa mạo thuỷ văn của lòng sông(ls). Thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc s, xác định theo bảng phụ luc 4-3 tuỳ thuộc vào hệ số địa mạo thuỷ văn của sườn dốc (sd) và vùng mưa. - Hệ số đặc trưng địa mạo sườn dốc (sd) xác định theo công thức: b0,6  = s (7.1) sd m .J 0,3.( .H )0,4 s s p Trong đó: + bs: Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực. F b () km (7.2) s 1.8(Ll )  Có trong bảng sau: Bảng 7.3. Bảng xác định bs TT C1 C2 C3 C4 C5 F 0,1088 0,1564 0,1143 0,943 0,1034 L(km) 0,33 0,427 0,34 0,42 0,37 l 0 0 0 0 0 bs 0,183 0,2035 0,118 0,136 0,156 + ms: Hệ số đặc trưng nhám sườn dốc phụ thuộc vào tình hình bề mặt của sườn lưu vực tra bảng 7.2.5: ms = 0,25. + Js: Độ dốc sườn dốc có trong bảng sau: 56
58. Bảng 7.4. Bảng xác định Js TT C1 C2 C3 C4 C5 o Js( /oo) 80 75 70 85 80 Vậy thay số vào công thức (7.1) được kết quả tổng hợp ở bảng sau: Bảng 7.6. Bảng hệ số đặc trƣng địa mạo sƣờn dốc sd o TT bs(m) ms Js( /oo) α Hp(mm) Фsd C1 183 0,29 80 0,79 294 2,7683 C2 203,5 0,25 75 0,76 294 3,055 C3 0,118 0,25 70 0,73 294 3,0345 C4 0,136 0,25 85 0,75 294 1,873 C5 0,156 0,25 80 0,74 294 3,045 + Hệ số đặc trưng địa mạo (ls) xác định theo công thức: 1000.L ls = (7.3) m. J1/3 . F 1/4 .( . H ) 1/4 ls ls p Trong đó: + L: Chiều dài lòng sông chính + mls: Hệ số nhám lòng sông phụ thuộc vào tình hình sông suối của lưu vực tra bảng + Jls: Độ dốc lòng sông chính (%0). Việc xác định các thông số trên là phức tạp phải có quá trình khảo sát thuỷ văn công trình. Đối với các lưu vực nhỏ khi dòng chảy không rõ ràng, mô đuyn dòng chảy AP lấy theo bảng 2.3 ứng với (l s) = 0, hệ số (sd), tra bảng 2.2 ta có s (phút), và Ap như sau: Bảng 7.7 . Bảng hệ số đặc trƣng địa mạo ls TT C1 C2 C3 C4 C5 sd 2,7683 3,055 3,0345 1,873 3,045 tsd 21,7562 25,825 20,6373 18,983 19,045 57
59. Ap 0,094 0,092 0,093 0,096 0,092 + Xác định 1: Hệ số xét tới làm giảm nhỏ lưu lượng đỉnh lũ do ao hồ, rừng cây trong lưu vực, 1= 0,65. Như vậy lưu lượng của các cống tính được ở bảng như sau: Bảng 7.8 . Bảng lƣu lƣợng các cống 2 2 Q=Ap. .Hp.F.1 TT AP(1/sKm ) HP(mm) F (Km ) 1 (m3/s) C1 0,094 0,79 294 0,1088 0,65 1,544 C2 0,092 0,76 294 0,1564 0,65 2,09 C3 0,093 0,73 294 0,1143 0,65 1,07 C4 0,092 0,75 294 0,943 0,65 1,15 C5 0,094 0,74 294 0,1034 0,65 1,23 Từ lưu lượng trên ta chọn được khẩu độ cống với các thông số ghi trong bảng sau: Bảng 7.9. Bảng khẩu độ cống Loại Chế độ Khẩu độ TT Q(m3/s) H (m) V (m/s) cống nước chảy (m) C1 1,544 Tròn Không áp 1,5 0,97 2,12 C2 2,09 Tròn Không áp 1,5 1,156 2,366 C3 1,07 Tròn Không áp 1,0 0,93 1,87 C4 1,15 Tròn Không áp 1,0 0,131 1,9 C5 1,23 Tròn Không áp 1,0 0,78 2,01 7.2.3. Xác định khẩu độ cống và chiều dài cống 58
60. 7.2.3.1. Xác định khẩu độ cống và các yếu tố thuỷ lực của cống - Cống địa hình Trong phần thiết kế sơ bộ này, quy trình cho phép sử dụng bảng tra định hình, từ lưu lượng tại mỗi vị trí cống ta xác định khẩu độ cống và các yếu tố thuỷ lực của cống dựa vào việc tra bảng . - Cống cấu tạo Ngoài các cống địa hình ở trên,còn bố trí thêm cống cấu tạo có đường kính 1m để thoát nước mặt và nước đổ từ lưu vực với lưu lượng nhỏ. 7.2.3.2. Xác định chiều dài cống Sau khi chọn được khẩu độ cống, căn cứ vào chiều cao nền đắp tại vị trí đặt cống ta xác định chiều dài cống Bảng 7.10 Bảng xác định chiều dài cống TT Tên cống Lý trình Chiều dài(m) 1 C1 KM 0 + 300 14 2 C2 KM 0 + 600 19 3 C3 KM 1 + 300 14 4 C4 KM 2 16 5 C5 KM 2 +459,31 15 59
61. Chƣơng 8 THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH AN TOÀN TRÊN ĐƢỜNG Các công trình an toàn trên đường (như cọc tiêu biển báo, tường bảo vệ, hàng rào chắn ) giữ vai trò hết sức quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông, nó là bộ phận không thể thiếu của công trình đường. 8.1. Biển báo hiệu Đặt biển báo hiệu trên đường là một biện pháp quan trọng hướng dẫn người lái các phương tiện giao thông có thể biết được điều kiện đặc điểm của đường đàm bảo vận hành xe an toàn. Biển báo trên tuyến phải thực hiện các nguyên tắc: - Các biển báo trên đường và trên mạng lưới đường toàn quốc gia phải thực hện thống nhất về hình dáng, kích thước, biểu tượng. - Biển báo phải được đặt ở nơi dễ nhìn, không bị che khuất và nên dùng biển phản quang, đối với đường không co thiết bị chiếu sáng bắt buộc phải dùng biển phản quang. - Vị trí đặt biển phải báo truớc cho người lái xe hành động cần xử lí. Nội dung biển báo phải gọn gàng dễ hiểu. Biển báo bao gồm các loại sau: 8.1.1. Biển báo nguy hiểm Có dạng hình tam giác đều, viền đỏ, nền màu vàng, trên có hình vẽ màu đen. Tác dụng báo cho người S dụng đường biết tính chất của sự nguy hiểm để phòng ngừa. Loại biển này thường đặt ở vị trí giao cắt, các đường cong có bán kính nhỏ. Khoảng cách từ nơi đặt biển đến nơi cần báo khoảng 200m. Số lượng biển báo nguy hiểm: 4 8.1 2. Biển chỉ dẫn Có dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông nền màu xanh lam .Tác dụng báo cho người lái xe những chỉ dẫn cần thiết như hướng đi. Nó thường đặt tại các nút, vị trí cầu để báo tải trọng cho phép, tĩnh không cầu Mỗi vị trí đều đặt hai biển cho cả hướng đi và về. Số lượng biển chỉ dẫn: 3 8.1.3. Biển báo cấm Có dạng hình tròn nhằm báo hiệu điều cấm hoặc hạn chế mà người sử dụng đường phải tuyệt đối tuân theo. Hầu hết các biển đều có viền đỏ, nền màu trắng, trên nền có 60
62. hình vẽ màu đen đặc trưng cho điều cấm hoặc hạn chế sự đi lại của các phương tiện cơ giới, thô sơ và người đi bộ. Số lượng cắm: 0 8.1.1.4. Biển phụ Có dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông, được đặt kết hợp với các biển báo nguy hiểm, báo cấm, biển hiệu lệnh và biển chỉ dẫn nhằm thuyết minh bổ sung để hiểu rõ các biển đó hoặc được sử dụng độc lập. Số lượng biển phụ: 0 8.2. Cọc tiêu, cột cây số, lan can phòng hộ 8.2.1. Cột cây số Cột cây số được làm bằng BTCT theo định hình. Chiều dài tuyến GH là 3000 m và bắt đầu từ Km 0 nên có tất cả: 4 cột 8.2.2. Cọc tiêu Cọc tiêu là công trình phòng hộ đảm bảo an toàn cho người và các phương tiện tham gia giao thông trên đường. Cọc tiêu có tác dụng hướng dẫn phương tiện tham gia giao thông đi đúng phần đường của mình. Nó đặc biệt có ý nghĩa khi các phương tiện tham gia giao thông vào ban đêm trên những tuyến đường có tính phản quang kém. Cọc tiêu được bố trí trong các trưòng hợp sau: - Phía lưng dường cong từ tiếp đầu đến tiếp cuối. - Đường vào hai đầu cầu. Nếu bề rộng cầu nhỏ hơn bề rộng nền đường thì cọc tiêu phải liên kết thành hàng rào chắn hoặc xây tường bảo vệ. - Hai đầu cống có chiều dài hẹp hơn nền đường. Các cọc tiêu liên kết thành hàng chắc chắn hoặc xây tường bảo vệ trên các đoạn có nền đường thu hẹp. - Các đoạn đường đắp cao từ 2 – 4m. - Các đoạn đường men theo sông, suối, đầm, hồ, ao - Các đoạn đường bộ giao với đường sắt. - Các ngã ba, tư đường. - Dọc hai bên đường bị ngập nước thường xuyên hặoc ngập nước theo mùa, hai bên đường ngầm. - Dọc hai bên đường đi qua bãi cát, đống lầy mà khó phân biệt với đường phần xe chạy với giải đất hai bên đường. Cọc tiêu được đặt trên phần lề đất, khoảng cách giữa các cọc tiêu được quy định trong bảng sau: 61
63. Bảng 8.1. Bảng khoảng cách cọc tiêu Bán kính đường cong nằm Khoảng cách giữa các cọc tiêu (m) Trên đường thẳng 10 >100 8 - 10 Từ > 30 đến 100 4 - 6 Từ > 15 đến 30 2 - 3 Cấu tạo cọc tiêu : cọc có tiết diện hình vuông kích thước 15x15x100 cm. chiều sâu chôn vào đất là 40 cm. Cấu tạo đầu đỉnh cọc theo định hình. Với các quy định trên ta tính được số lượng cọc tiêu như sau: Bảng 8.2. Bảng thống kê cọc tiêu ST Số cọc Lý trình Phía T tiêu 1 Km 0 Km 0 + 700 15 Trái 2 Km 0 + 700 Km 1 + 453,58 40 Trái- phải 3 Km 1 + 453,58  Km 2 + 49,47 35 Phải 4 Km 2 + 49,47 Km 3 32 Trái– phải Tổng số 122 cọc 8.2.3. Lan can phòng hộ Lan can phòng hộ được bố trí trên nền đắp cao hơn 4 m, đường trên cầu và các mố cầu vượt đường. Tổng chiều dài lan can phòng hộ của phương án tuyến là: Cấu tạo lan can phòng hộ gồm: - Các cột BTCT kich thước 20x20x200 cm đặt cách nhau 5 m - Dây cáp căng hai hàng loại đường kính 19.5 mm dây dưới cách mặt đất 0.5 m dây trên cách mặt đất 0.8m Dung loại cọc căng dây có ưu điểm là chắn được xe không cho rơi xuống lề đường, không làm cho xe hư hỏng nhiều vì tính chất đàn hồi của dây cáp nhưng có nhược điểm trong điều kiện chạy xe sương mù người lái xe không nhìn rõ phần đường xe chạy. 62
64. Số lan can phòng hộ :0 8.3. Vạch kẻ đƣờng Vạch kẻ đường là một dạng báo hiệu để hướng dẫn, điều khiển giao thông nhằm nâng cao khả năng an toàn và khả năng thông qua. Vạch kẻ đường có thể dùng độc lập và có thể kết hợp với các loại biển báo hiệu đường bộ hoặc đèn tín hiệu chỉ huy giao thông. Vạch kẻ đường bao gồm các loại vạch, chữ viết ở trên mặt đường xe chạy, trên thành vỉa hè, trên các công trình giao thông và một số bộ phận khác của đường để quy định trật tự an giao thông, chỉ rõ sự hạn chế kích thước của các công trình giao thông, chỉ hướng đi của các đường của làn đường chạy. Với đồ án này, ta cần bố trí vạch sơn trên đường tim để phân cách hai luồng xe chạy ngược chiều và vạch sơn ngoài mép làn xe. 8.3.1. Vạch đƣờng tim trên mặt đƣờng để phân cách hai luồng xe ngƣợc chiều Vạch đường tim trên mặt đường có 2 luồng xe chạy ngược chiều bằng màu trắngđứt khúc. Dùng để phân hai luồng xe đi ngược chiều, vạch này được vẽ ở tim đường. Chiều dài của vạch là 400cm, chiều rộng của vạch là 15cm, khoảng cách giữa các vạch là 600cm. Diện tích vạch sơn: S1 = 33,33% b L 2 S1 = 66,66 % 3000 0,15 = 299,97 m 8.3.2. Vạch đƣờng mép ngoài làn xe Vạch ngoài mép các làn xe là đường liền màu trắng, dùng để chỉ dẫn đường vạch mép ngoài của làn xe hoặc phân cách làn xe có động cơ với làn xe không có động cơ Vạch ngoài mép các làn xe bố trí sát mép phần xe chạy nằm trên phần lề gia cố. Chiều rộng của vạch là 20cm. Sơn được vẽ dọc theo mép đường trên suốt chiều dài tuyến. 2 Diện tích sơn: S2 = 2. L . b = 2 . 3000 . 0,2 = 1200m 2 Tổng diện tích sơn kẻ đường: S= S1+S2 = 299,97+1200= 1499,97 m Bảng 8.3. Bảng tổng hợp các thiết bị an toàn giao thông Biển báo nguy hiểm chiếc 5 Biển chỉ dẫn chiếc 5 Cột cây số chiếc 4 Cọc tiêu cọc 231 Vạch sơn m2 2807 63
65. Chƣơng 9 LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ XÃ HỘI Việc so sánh phương án để chọn phương án kinh tế và có lợi về mặt kinh tế kỹ thuật là đặc biệt cần thiết đối với các công trình xây dựng. Do vậy để lựa chọn một phương án tối ưu người làm công tác khảo sát thiết kế phải đưa ra các phưoưng án có thể rồi đánh giá các phương án đã định. Vì tuyến đường đưa ra là một phương án tối ưu nên ta chỉ đánh giá tính hiệu quả về mặt kinh tế xã hội. Qua quá trình nghiên cứu dự báo nhu cầu vận tải . Các phương tiện vận tải phát triển không ngừng đặc biệt là loại hình xe ô tô cá nhân, và xe máy, mấy năm gần đây đã tăng lên quá mức cho phép. Nên việc xây dựng tuyến đường từ bắc xuống nam của Nghĩa Đàn- Nghệ An sẽ mang lại hiệu quả về mặt kinh tế và xã hội rất cao. Đặc biệt là việc xây mới tuyến đường này sẽ kéo theo sự ra đời của các đô thị, thị trấn, các trung tâm phát triển kinh tế dọc theo 2 bên tuyến và từ đó đem lại lợi thế cho nhu cầu đi lại của người dân trên địa bàn Nghệ An. Ngoài ra việc xây dựng tuyến A-B còn đáp ứng được các nhu cầu về hành chính, an ninh, chính trị quốc phòng trong khu vực Nghệ An. Tuyến đường này là con đường chiến lược trong mạng lưới giao thông tỉnh Nghệ An . Để đánh giá tuyến đã vạch xem đã tối ưu chưa. Ta cần tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sau: + Nhóm các chỉ tiêu về chất lượng sử dụng đường. + Nhóm các chỉ tiêu về kinh tế đường. + Nhóm các chỉ tiêu về điều kiện thi công. 9.1. Nhóm các chỉ tiêu về chất lƣợng sử dụng đƣờng 9.1.1. Chiều dài tuyến & hệ số triển tuyến + Chiều dài tuyến L = 3,00 Km). + Hệ số triển tuyến Xác định theo công thức: L a = i L0 Trong đó: + Li : Chiều dài thực của tuyến = 3000 m. 65
66. + Lo : Chiều dài đường chim bay. Lo = 2919,45m 3000 a = = 1,02 2919,45 Như vậy hệ số triển tuyến của phương án là rất nhỏ. 9.1.2. Mức độ điều hoà của tuyến trên bình đồ Chỉ tiêu này được đánh giá bằng số lượng góc chuyển hướng và trị số của góc chuyển hướng bình quân, bán kính đường cong bằng nhỏ nhất và bán kính đường cong bằng trung bình. + Số lượng góc chuyển hướng trên tuyến n = 3 đường cong. + Góc chuyển hướng trung bình n - Công thức: atb  ai / n i 1 Trong đó: + a i _ góc chuyển hướng tại đỉnh thứ i. + n _ số lượng góc chuyển hướng trên tuyến. Tính được : o a tb = 12 33’55’’ Như vậy tuyến có góc chuyển hướng nhỏ điều này rất tốt cho quá trình khai thác đường. + Các trị số bán kính sử dụng cho đường cong - Bán kính đường cong bằng nhỏ nhất: R = 650 m - Bán kính đường cong bằng trung bình: n 180. ki i 1 Rtb .atb .n Trong đó: + Rtb : bán kính đường cong bằng bình quân. + ki :Chiều dài đường cong bằng thứ i. Tính được : 180(295.91 491.89 424.05) R 1842.88m tb 3.14xx 12.565 3 66
67. - Như vậy ta thấy bán kính trung bình là tương đối lớn so với bán kính tối thiểu 9.1.3. Mức độ thoải của tuyến trên trắc dọc Được biểu thị bằng số lượng và chiều dài tổng cộng của những đoạn tuyến có độ dốc dọc lớn nhất và trị số độ dốc dọc bình quân. + Độ dốc dọc lớn nhất được sử dụng id = 3.73% và chiều dài đoạn đường sử dụng độ dốc dọc lớn nhất l = 600 m. + Trị số độ dốc dọc bình quân Công thức: n li .ii i 1 ibq n li i 1 Trong đó: + ij : độ dốc của đoạn j, nhận giá trị tuyệt đối, (%). + lj : trị số độ dài đoạn dốc có độ dốc dọc tương ứng là ij(m). Dựa vào bảng thống kê toàn tuyến ta được: 0 ibq = 1.15 /0 9.2. Lập khái toán 9.2.1. Các căn cứ lập dự toán Căn cứ vào khối lượng xây lắp chính: nền đường, mặt đường, công trình thoát nước, công trình an toàn giao thông trên đường. Định mức dự toán xây dựng cơ bản số 1242/BXD do Bộ xây dựng ban hành ngày 25/11/1998. Đơn giá xây dựng cơ bản của TP Hà Nội năm 1999). Bảng giá dự toán ca máy và thiết bị xây dựng – BXD. Thông tư số 08/TT- BXD do bộ xây dựng ban hành ngày 01/01/1999 về chi phí chung và thu nhập chịu thuế tính trước - thuế VAT. Thông tư số 02/2000/TT-BXD ngày 19 tháng 05 năm 2000 của Bộ Xây dựng về việc hướng dẫn điều chỉnh dự toán các công trình XDCB. Căn cứ QĐ 14/2000/QĐ-BXD ngày20/07/2000 của Bộ Xây dựng về việc ban hành định mức về chi phí tư vấn xây dựng. 67
68. Căn cứ QĐ 01/2000/QĐ-BXD ngày 03/01/2000 của Bộ Xây dựng về việc ban hành định mức chi phí thiết kế công trình xây dựng. Căn cứ QĐ số 141/1999/QĐ-BTC ngày 16/11/1999 của Bộ Tài chính ban hành mức thu lệ phí thẩm định dự án đầu tư, thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán đầu tư xây dựng Thông tư 09/2000/TT-BXD ngày17 tháng 07 năm 2000 của Bộ Xây dựng về “Hướng dẫn việc lập và quản lý chi phí XDCT thuộc các dự án đầu tư”. Kinh phí khái toán công trình Theo quy định giá dự toán công trình được lập với đơn gía được lấy theo thông báo giá tại thời điểm lập dự toán và tại vị trí xây dựng công trình. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ này, kinh phí xây dựng công trình mới chỉ được lập theo kiểu khái toán nên đơn gía chỉ mới lấy theo đơn giá xây dựng cơ bản của TP Hà Nội. Cách tính dự toán và gíá trị dự toán được tính toán và lập theo các bảng ở bảng phụ lục Tổng chiều dài thực tế L = 3000 m 3 Khối lượng đào: Vđào = 48119,49m 3 Khối lượng đắp: Vđắp =37917,98m 68
69. Phần 2 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG TỔNG THÊ TUYẾN ĐƢỜNG Chƣơng 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế tổ chức thi công tuyến quốc lộ bắc nam thuộc địa phận huyện Nghĩa Đàn, Nghệ An theo phương án đã được chọn với các số liệu sau: - Chiều dài tuyến đường: 3000 m. - Vận tốc thiết kế : 80km/h. - Bề rộng nền đường: 12 m. - Bề rộng mặt đường: 2 x 3,5m. - Bề rộng lề gia cố: 2 x 2,0m. - Độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố: 2%. - Độ dốc ngang lề đất : 4%. - Kết cấu mặt đường gồm 4 lớp: Lớp BTN chặt ( đá dăm >=35%) dày 5cm. Lớp BTN chặt ( đá dăm >= 20%) dày 7cm. Lớp CPĐD gia cố xi măng dày 18 cm. Lớp CPĐD loai II dày 30 cm. - Khu vực tuyến: Nghệ An. 1.2. Tình hình chung khu vực xây dựng tuyến đƣờng 1.2.1.Đặc điểm hƣớng tuyến Tuyến đi từ bắc xuống nam .Qua trung tâm địa phận thị trấn Cát Sơn, thuộc địa phận huyện Nghĩa Đàn , Nghệ An. Tuyến qua khu vực dân cư thưa thớt , điạ hình tương đối bằng phẳng. Việc xây dựng tuyến sẽ đáp ứng được sự giao lưu của dân cư trong vùng về kinh tế, văn hoá, xã hội, góp phần nâng cao đời sống vật chất, tinh thần của nhân dân trong vùng, đảm bảo an ninh quốc phòng khu vực phía tây tổ quốc. 69
70. Tuyến đường được xây dựng làm rút ngắt thời gian, tăng khả năng vận chuyển hàng hoá cũng như sự đi lại của nhân dân. Đặc biệt nó còn phục vụ đắc lực cho công tác quốc phòng bảo vệ tổ quốc Việt Nam xã hội chủ nghĩa 1.3. Thống kê khối lƣợng công tác 1.3.1. Khối lƣợng công tác làm nền - Khối lượng đào đất 48119,49 m3 - Khối lượng đắp đất 37917,98 m3. - Khối lượng đào rãnh 965,87 m3. 1.3.2. Khối lƣợng các công trình - Cống tròn BTCT: + Cống tròn đơn  1.5m ,2 chiếc (31m). + Cống tròn đơn  1.0m,3 chiếc (75m). 1.3.3. Khối lƣợng công tác mặt đƣờng Tổng diện tích mặt đường: 43391,36 m2. Tổng diện tích phần lề gia cố: 24795,06 m2. 1.4. Luận chứng chọn phƣơng án thi công Khi chọn phương án thi công phải dựa trên các yêu cầu sau: - Trình độ thi công, kỹ thuật thi công . - Khả năng cung cấp vật tư kỹ thuật và năng lực xe máy công nghệ thi công của đơn vị thi công. - Đặc điểm tự nhiên của khu vực tuyến. - Các điều kiện đặc biệt khác của tuyến. 1.4.1. Các phƣơng pháp thi công 1.4.2. Tổ chức thi công theo phƣơng pháp dây chuyền - Khái niệm: Tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền là phương pháp tổ chức mà ở đó quá trình thi công được chia thành nhiều công việc có liên quan chặt chẽ với nhau và được sắp xếp thành một trình tự hợp lý. - Việc sản xuất các sản phẩm được tiến hành liên tục, đều đặn theo một hướng và trong một thời gian nào đó sẽ đồng thời thi công trên toàn bộ diện thi công của dây chuyền. Đây là phương pháp tổ chức thi công tiên tiến, nó thích hợp với việc tổ chức kéo dài của công trình làm đường ô tô. 70
71. - Ưu điểm của phương pháp: + Công trình được đưa vào sử dụng sớm nhờ việc sử dụng các đoạn đường đã làm xong để phục vụ cho thi công và vận chuyển hàng hóa do đó tăng nhanh được thời gian hoàn vốn. + Tập trung được máy móc, thiết bị các đội chuyên nghiệp cho nên việc sử dụng và bảo quản sẽ tốt hơn, giảm nhẹ khâu kiểm tra trong lúc thi công và nâng cao năng suất của máy làm giảm giá thành thi công cơ giới. + Chuyên môn hoá được công việc, nhân công có trình độ tay nghề cao do đó làm tăng năng suất lao động và nâng cao chất lượng công trình. + Tập trung thi công trên đoạn đường ngắn nên việc lãnh đạo, chỉ đạo thi công và kiểm tra chất lượng sản phẩm có thuận lợi hơn. + Nâng cao trình độ thi công nói chung và rút ngắn được thời gian quay vòng vốn, máy móc do đó giảm được khối lượng công tác xây lắp dở dang. - Các điều kiện áp dụng: + Phải định hình hóa các công trình của đường và phải có công nghệ thi công ổn định. + Khối lượng công tác phải phân bố đều trên tuyến. + Dùng tổ hợp máy thi công có thành phần không đổi để thi công trên toàn tuyến. + Từng đội, từng phân đội thi công phải hoàn thành công tác được giao trong thời hạn qui định, do đó phải xây dựng chính xác định mức lao động. + Cung cấp liên tục và kịp thời vật liệu cần thiết đến nơi sử dụng theo đúng yêu cầu của tiến độ tổ chức thi công. 1.4.3. Phƣơng pháp thi công tuần tự Khái niệm: Phương pháp thi công tuần tự là đồng thời tiến hành cùng một loại công việc trên toàn bộ chiều dài của tuyến thi công và cứ tiến hành như vậy từ công tác chuẩn bị đến hoàn thiện. - Đặc điểm của phương pháp : Mọi công tác từ chuẩn bị đến hoàn thiện đều do một đơn vị thi công. Khi tuyến dài người ta có thể chia thành nhiều đoạn nhưng vẫn thi công theo phương pháp tuần tự. - Ưu điểm: Địa điểm thi công không bị thay đổi cho nên việc tổ chức đời sống cho cán bộ công nhân thuận lợi hơn. - Nhược điểm: + Yêu cầu về máy móc tăng so với phương pháp thi công theo dây chuyền vì phải đồng thời triển khai một loại công tác ở nhiều địa điểm. 71
72. + Máy móc và công nhân phân tán trên diện rộng cho nên việc chỉ đạo kiểm tra quá trình thi công gặp nhiều cản trở. + Quản lý thi công và kiểm tra chất lượng công trình gặp nhiều khó khăn. + Khó nâng cao tay nghề công nhân. + Không đưa được những đoạn đường làm xong sớm vào sử dụng. - Điều kiện áp dụng: + Khi xây dựng các tuyến đường ngắn, không đủ bố trí dây chuyền tổng hợp. + Khó khôi phục các tuyến đường bị chiến tranh phá hoại. + Khối lượng phân bố không đều. 1.4.4. Phƣơng pháp thi công phân đoạn - Khái niệm: Tổ chức thi công theo phương pháp phân đoạn là chỉ triển khai công tác trên từng đoạn riêng biệt của đường, chuyển đến đoạn tiếp theo khi đã hoàn thành công tác trên đoạn trước đó. Theo phương pháp này có thể đưa từng đoạn đường đã làm xong vào khai thác, chỉ có thời gian đưa đoạn cuối và khai thác là trùng với thời gian đưa toàn bộ đoạn đường vào sử dụng. - Ưu điểm: Thời gian thi công theo phương pháp này ngắn hơn thời gian thi công theo phương pháp tuần tự. Chỉ triển khai thi công cho từng đoạn nên việc sử dụng máy móc, nhân lực tốt hơn, khâu quản lý và kiểm tra thuận lợi hơn. - Nhược điểm: Phải di chuyển cơ sở sản xuất, kho bãi nhiều lần do đó việc tổ chức đời sống cho cán bộ công nhân viên gặp nhiều khó khăn. - Điều kiện áp dụng: + Tuyến đường dài nhưng không đủ máy móc để thi công phương pháp dây chuyền. + Trình độ tổ chức và kiểm tra chưa cao. + Trình độ tay nghề của công nhân chưa cao, chưa được chuyên môn hoá. 1.4.5. Phƣơng pháp thi công hỗn hợp - Khái niệm: Phương pháp thi công hỗn hợp là phương pháp phối hợp các hình thức thi công theo dây chuyền và phi dây chuyền, có 3 phương pháp hỗn hợp. + Phương pháp 1: Tách riêng khối lượng các công tác tập trung để thi công theo phương pháp tuần tự. + Phương pháp 2: Một số công tác tổ chức thi công theo phương pháp dây chuyền và tổ chức thi công theo phương pháp tuần tự. 72
73. + Phương pháp 3: Tổ chức thi công chung theo phương pháp phân đoạn, trong từng đoạn thi công theo phương pháp tuần tự và dây chuyền. - Điều kiện áp dụng: Phương pháp thi công hỗn hợp được áp dụng trên đoạn tuyến có khối lượng tập trung nhiều và có nhiều công trình thi công cá biệt. 1.5. Quyết định chọn phƣơng pháp thi công -Tuyến nâng cấp và cải tạo Quốc lộ 6 được xây dựng dài 10km, đảm nhận việc thi công là Công ty xây dựng cầu đường X được trang bị đầy đủ máy móc, vật tư, trang thiết bị, có đội ngũ cán bộ có trình độ chuyên môn giỏi, lực lượng công nhân có trình độ tay nghề cao, tinh thần lao động tốt. Trong đó xí nghiệp xây dựng Y được đảm nhận thi công từ Km90+00 tới Km91, đội ngũ công nhân xí nhiệp Y có trình độ cao, tinh thần lao đọng tốt,được trang bị máy móc hiện đại và đầy đủ, có khả năng đảm nhận tất cả các công tác trong thi công. - Khối lượng công tác xử lý nền đường dọc tuyến không đồng đều,khối lượng công tác lớp CPĐD I và lớp thảm là đồng đều trên cả tuyến, các công trình thoát nước dọc tuyến được thiết kế theo định hình hoá, được vận chuyển từ nhà máy đến công trình để lắp ghép. - Điều kiện địa chất- thuỷ văn: Thuỷ văn của khu vực tuyến thuận lợi ít ảnh hưởng đến thi công. Từ các căn cứ trên, quyết định chọn phương án thi công cho xi nhiệp Y như sau : áp dụng phương pháp dây chuyền với công tác mặt đường, phương pháp hỗn hợp với công tác làm nền để xây dựng tuyến. Đây là phương pháp hợp lý hơn cả, nó làm tăng năng xuất lao động, chất lượng công trình được bảo đảm, giá thành xây dựng hạ, tiết kiệm sức lao động, sớm đưa vào sử dụng những đoạn đường làm xong trước. 73
74. Chƣơng 2 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ Công tác xây dựng đường ô tô chỉ có thể bắt đầu khi đã hoàn thành toàn bộ công tác chuẩn bị về tổ chức và kỹ thuật. Mục đích của việc chuẩn bị này nhằm tạo điều kiện tốt nhất để thực hiện các công tác xây dựng chủ yếu bằng phương pháp công nghiệp, áp dụng phương pháp thi công tiên tiến, đảm bảo hoàn thành công trình trong thời gian ngắn và công trình đạt chất lượng cao. Việc thực hiện công tác chuẩn bị một cách hợp lý và toàn diện có ảnh hưởng rất lớn đến thời hạn, giá thành xây dựng và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác của việc tổ chức thi công. 2.1. Vật liệu xây dựng và dụng cụ thí nghiệm tại hiện trƣờng Một điều thuận lợi cho việc thi công tuyến là ở gần khu vực tuyến đi qua có các xí nghiệp khai thác và sản xuất các loại vật liệu, phục vụ việc xây dựng kết cấu áo đường cũng như có các mỏ đất có thể sử dụng để đắp nền đường. Riêng trạm trộn BTN, không có trạm trộn sản xuất có trước trong khu vực, do vậy phải chọn địa điểm bố trí đặt tram trộn hợp lý cuả đơn vị thi công. Nên đặt trạm trộn BTN ở giữa tuyến vừa tiện giao thông đi lại vừa tránh được hướng gió. Việc vận chuyển được thực hiện bằng xe HUYNDAI. 2.2. Công tác chuẩn bị mặt đƣờng thi công 2.2.1. Xây dựng nhà ở, nhà làm việc tạm thời Nhà cửa tạm thời của công trường bao gồm: - Nhà ở của công nhân, cán bộ công nhân viên phục vụ. - Nhà ăn, câu lạc bộ, nhà tắm - Nhà làm việc của Ban chỉ huy công trường và các đội thi công. - Nhà kho các loại. - Nhà sản xuất để bố trí các xưởng sản xuất, trạm sửa chữa. Diện tích nhà ở, nhà làm việc tạm thời được tính theo tiêu chuẩn do Nhà nước quy định. Trong đơn vị thi công dự kiến số công nhân là 100 người , số cán bộ là 10 người .Theo định mức XDCB thì mỗi nhân công được 4m2 nhà , cán bộ là 6 m2 nhà . Do đó tổng số m2 lán trại nhà ở là : 10x6+100x4 = 460 ( m2). Năng suất xây dựng là 5 m2/ca 460 m2/5= 92 ca . Với thời gian dự kiến là 6 ngày thì số nhân công cần thiết cho công việc là 92/6 = 15,3 ( nhân công). Chọn 16 nhân công . 74
75. Vật liệu sử dụng làm lán trại là tre , nứa, gỗ khai thác tại chỗ , tôn dung để lợp mái và làm vách (mua). Tổng chi phí cho xây dựng lán trại là 3% chi phí xây dựng công trình Dự kiến 16 công nhân làm công tác xây dựng lán trại trong 6 ngày. 2.2.2. Khôi phục cọc và định vị phạm vi thi công - Khôi phục tại thực địa những cọc chủ yếu xác định vị trí đường thiết kế. - Đo đạc, kiểm tra và đóng thêm cọc phụ ở những đoạn cá biệt để tính toán khối lượng đất được chính xác hơn. -Kiểm tra cao độ thiên nhiên ở cọc đo cao cũ trên các đoạn cá biệt và đóng thêm các cọc đo cao tạm thời. - Ngoài ra trong khi khôi phục lại những tuyến đường có thể phải chỉnh sửa tuyến ở một số đoạn để làm cho tuyến được tốt hơn hoặc giảm bớt được khối lượng công tác - Để cố định trục đường ta dùng các cọc nhỏ đóng ở vị trí các cọc H, cọc đường cong và ở các vị trí phụ. Ngoài ra cứ cách 200m lại đóng các cọc to để dễ tìm. Các cọc này còn được đóng ở tiếp đầu và tiếp cuối của đường cong. ở trên đường cong thì đóng các cọc nhỏ, khoảng cách giữa chúng tuỳ theo bán kính đường cong tròn mà lấy như sau: R 500m Khoảng cách giữa các cọc là 20m. => Tổng số cọc cần đóng là 143 cọc . - Để cố định đỉnh đường cong ta phải dùng cọc đỉnh. Cọc đỉnh được chôn trên đường phân giác và cách đỉnh đường cong 0,5m. Trên cọc có ghi số đỉnh đường cong, bán kính, tiếp tuyến và phân cự. Mặt ghi hướng về phía đỉnh góc. Ngay tại đỉnh góc và đúng dưới quả dọi của máy đóng thêm cọc khác cao hơn mặt đất 10cm. Trong trường hợp có phân cự bé thì đóng cọc to ở trên đường tiếp tuyến kéo dài, khoảng cách giữa chúng là 20m. 75
76. 0,5 m 52 2'30'' 5 0 15 60 30 R R 100 9 60 Hình 2.1.Hình dạng cọc đỉnh và phƣơng pháp cố định đỉnh đƣờng cong Trong khi khảo sát đã đặt các mốc đo cao cách nhau từ 10 15km. Khi khôi phục tuyến cần đặt thêm các mốc đo cao tạm thời, khoảng cách giữa chúng bằng 2km. Ngoài ra cần phải đặt thêm các mốc đo cao tại các vị trí xây dựng cống. Để giữ được các cọc100m trong suốt thời gian thi công, cần rời nó ra khỏi phạm vi thi công . Trên các cọc này có ghi khoảng cách rời chỗ. Trong quá trình định vị tuyến đường còn phải định vị phạm vi thi công là những chỗ cần phải chặt bỏ cây cối, nhà cửa công trình Ranh giới của phạm vi thi công được đánh dấu bằng cách đóng cọc. Cần phải vẽ sơ đồ phạm vị thi công có ghi đầy đủ nhà cửa, ruộng vườn, công trình phải rời để trình các cơ quan có trách nhiệm duyệt và để tiến hành công tác đền bù. Để hoàn thành công tác khôi phục cọc dự kiến bố trí 6 công nhân, hoàn thành trong 2ngày, cùng một số dụng cụ cần thíêt như máy kinh vĩ, thước dây 2.2.3. Công tác xây dựng kho, bến bãi San bãi tập kết vật liệu, để phương tịên thi công : cần đảm bảo bằng phẳng, có độ dốc ngang i ≤ 3%, có rãnh thoát nước xung quanh. Dự kiến xây dựng 150m2 bãi không mái, năng suất xây dựng 25m2/ca 150m2/25 = 6 (ca) 76