Đồ án tốt nghiệp khoa công trình: Phần Thiết kế -dự án xây dựng tuyến A-B Đắc Lắc

Các yếu tố của tuyến trên bình đồ phối hợp với các yếu tố của tuyến trên trắc dọc, trắcngang và đợc chú ý thiết kế để bảo đảm sự đều đặn và uốn lợn của tuyến trong khônggian.Tuyến đợc sử

PhÇn 2 ThiÕt kÕ kü thuËt

Km1+700  Km2+860

CHƯƠNG mở đầu

NHữNG VấN Đề CHUNG

1 Tên dự án: Dự án xây dựng tuyến A-B

2 Địa điểm : Tỉnh ĐăkLắc

3 Giai đoạn thực hiện : Thiết kế kỹ thuật

Nhiệm vụ đợc giao : Thiết kế kỹ thuật từ Km1+00 – Km2+00

I Những căn cứ

- Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054-05 của bộ GTVT

- Qui trình thiết kế áo đờng mềm 22 TCVN-211-93 của bộ GTVT

- Căn cứ vào hồ sơ thiết kế sơ bộ

- Hồ sơ khảo sát địa chất thủy văn

- Đơn giá 1736/ QD-VB ngày 23/8/ 94

- Định mức số 56 của bộ xây dựng ngày 30/3/94

Dựa vào những yêu cầu trên để thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến đợc giao Km1+700– Km2+860 với tổng chiều dài L = 1000 m, bao gồm những công việc:

Nghiên cứu hoàn thiện và bổ sung những cách giải quyết chủ yếu cho đoạntuyến này

Lập hồ sơ thiết kế chính xác hoá những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế vàonhững tính toán chi tiết

Lập các bảng thống kê về biểu đồ để xác định loại và khối lợng công tác làmcăn cứ để xác định giá thành công trình

Nghiên cứu phơng pháp thi công để lập dự toán cho từng bộ phận và toàn bộcông trình

II Những yêu cầu chung đối với thiết kế kỹ thuật.

1.Tất cả các công trình phải đợc thiết kế hợp lý tơng ứng với yêu cầu giao thông và

điều kiện tự nhiên khu vực đi qua Toàn bộ thiết kế và từng phần phải có luận chứng kinh

tế kỹ thuật phù hợp với thiết kế sơ bộ đã đợc duyệt Đảm bảo chất lợng công trình, phù hợp với điều kiện thi công, khai thác

2 Phải phù hợp với thiết kế sơ bộ đã đợc duyệt

3 Các tài liệu phải đầy đủ, rõ ràng theo đúng các quy định hiện hành

III Tình hình chung của đoạn tuyến.

III.1 Địa hỡnh địa mạo.

Tuyến đường được thiết kế đi qua vựng cú địa hỡnh khụng bằng phẳng, cú khỏ nhiều đồinỳi cao và vực sõu Tuyến được thiết kế đi men theo sườn cỏc quả đồi, nỳi (men theo

cỏc đường đồng mức)

III.2 Dõn cư, kinh tế, chớnh trị.

Đoạn tuyến A-B thuộc địa phận tỉnh Đăk Lăk, dõn cư chủ yếu là người dõn tộc

thiểu số, sống thành từng xúm khỏ đụng đỳc, tập trung trờn một số đoạn tuyến Ngoài ra cũn cú một bộ phận dõn tộc Kinh cựng sinh sống Cuộc sống về vật chất và tinh thần củađồng bào ở đõy vẫn cũn nghốo nàn, lạc hậu, sống chủ yếu là nghề nụng và chăn nuụi

Cho nờn việc xõy dựng tuyến A - B sẽ gúp phần khụng nhỏ cho việc nõng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của đồng bào ở đõy

Nhỡn chung nền kinh tế của khu vực phỏt triển chậm so với mức phỏt triển chung của cả nước Chớnh vỡ vậy việc xõy dựng tuyến đường A - B trong khu vực này

nú gúp một phần khụng nhỏ vào việc thỳc đẩy sự phỏt triển kinh tế và đỏp ứng phần nào đú nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hoỏ của nhõn dõn trong vựng

III.3 Điều kiện địa chất cụng trỡnh.

Địa chất gồm: trờn cựng là lớp hữu cơ dày khoảng 25cm, sau đú là lớp ỏ sột dày khoảng 6m, phớa dưới tiếp là lớp đỏ phong hoỏ dày khoảng 4m, cuối cựng là lớp đỏ gốc

cú chiều dày chưa xỏc định Cấu tạo của địa chất khu vực tuyến đi qua tương đối ổn

định, khụng cú vị trớ nào đi qua khu vực cú hang động castơ và khu vực nền đất yếu,

khụng cú hiện tượng trồi sụt do cấu tạo và thế nằm của lớp đỏ gốc phớa dưới Vỡ vậy,

khụng phải xử lớ đặc biệt

Phương án tuyến chủ yếu đi ven sườn núi, cắt qua nhiều khe tụ thuỷ nên cấu tạo nền đất có đầy đủ các loại nền đường đặc trưng đào hoàn toàn, nửa đào nửa đắp, đắp

hoàn toàn Với nền đắp trước khi đắp cần phải bóc bỏ lớp đất hữu cơ với chiều dày

khoảng 0.25m, phía dưới lớp đất hữu cơ là đất nền á sét có điều kiện địa chất tốt cho

việc xây dựng đường Tầng đá gốc ở rất sâu bên dưới chính vì thế việc thi công nền đào không gặp khó khăn

III.4 Thuỷ văn.

Đoạn tuyến chỉ có 5.366km và nằm chọn trong một tỉnh nên tình hình khí tượng thuỷ văn trên toàn tuyến là như nhau

III.5 Vật liệu xây dựng.

Do tuyến A-B nằm trong khu vực đồi núi, nên vật liệu xây dựng tuyến tương đối sẵn,

qua khảo sát và thăm dò thực tế ta thấy:

Đất ở đây chủ yếu là đất á sét đạt các tiêu chuẩn về đất đắp nên có thể tận dụng

để đắp nền từ chỗ đào

Phía trên tuyến là những dãy núi đá cao vì thế có một nhà máy khai thác sản xuất

đá ở ngay đầu vị trí công trình xây dựng

Công tác xây dựng đường ở tỉnh Đăk Lăk đang được chú trọng nên nhà máy sản xuất này đã xây dựng trạm trộn BTN và chúng ta có thể đặt mua với trữ lượng lớn

Như vậy VLXD rất thuận lợi cho việc xây dựng tuyến đường

III.6 Giao thông địa phương.

Giao thông trong khu vực này có tuyến đường liên huyện và đã được xây dựng từ lâu,

đến nay không đáp ứng được nhu cầu phát triển ngày càng cao của khu vực  Tuyến

đường mới được xây dựng sẽ đáp ứng nhu cầu phát triển đó của khu vực

III.7 Khí hậu khu vực.

Lượng mưa trung bình năm trong khu vực khoảng 2.200 - 2.500mm Mùa mưa kéodài 6 tháng, bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 12 Ba tháng mưa lớn nhất là

tháng 6, 7 và 8 trung bình mỗi tháng thu được 370mm Mùa ít mưa bắt đầu vào tháng 1

và kết thúc vào tháng 6 Tháng ít mưa nhất là tháng 1, 2, hầu như không mưa Chế độ

mưa biến động mạnh trong cả mùa mưa lẫn mùa ít mưa

III.7.4/ Chế độ gió, bão.

Hướng gió thịnh hành vào mùa đông là hướng Tây – Bắc, vào mùa hạ là hướng Tây và Tây – Nam Tốc độ gió mưa lớn nhất thường xảy ra khi có bão, bão thường xuất hiện vào tháng 9, tháng 10 Tốc độ gió mạnh nhất là khi có bão có thể tới 40 m/s

Qua tài liệu thu thập được tại trạm khí tượng thuỷ văn, ta lập được bảng thống kê các yếu tố khí hậu của tuyến như sau:

Các yếu tố của tuyến trên bình đồ phối hợp với các yếu tố của tuyến trên trắc dọc, trắcngang và đợc chú ý thiết kế để bảo đảm sự đều đặn và uốn lợn của tuyến trong khônggian.

Tuyến đợc sửa chữa, bố trí hợp lý hơn, phối hợp các yếu tố để đạt đợc yêu cầu toàn diệnbảo đảm các tiêu chuẩn kỹ thuật có chất lợng tốt và giá thành hạ

Căn cứ vào địa hình địa mạo, địa chất thủy văn, các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tính toán, bốtrí độ dốc siêu cao, chiều dài đoạn vuốt nối, tầm nhìn và mở rộng trên đờng cong nằm,chọn bán kính đờng cong đứng tại các điểm nối dốc cho hợp lý

Dựa vào những nguyên tắc trên, hớng tuyến đã chọn và các điểm khống chế để tiến hànhthiết kế trên bình đồ

2 Định đỉnh, cắm cong trên bình đồ tỷ lệ 1:1000

Việc định đỉnh làm sao để thuận lợi cho việc bố trí tuyến trên thực địa, hài hoà về mặt thịgiác và đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về hình học

Các yếu tố đờng cong tròn bố trí tại điểm chuyển hớng để nối hai đoạn thẳng của tuyến

đợc tính toán theo công thức sau:

Việc bố trí độ dốc siêu cao trên đờng cong có tác dụng làm giảm bớt lực ngang và tác

động tâm lý có lợi cho ngời lái xe

Theo quy phạm thiết kế đờng ô tô Việt Nam, quy định bố trí độ dốc siêu cao trên các ờng cong phụ thuộc vào bán kính và tốc độ xe chạy

đ-Độ dốc siêu cao đợc tính theo công thức: ise =

- R: Bán kính đờng cong, m.

4 Tính toán độ mở rộng trên đờng cong

Khi xe chạy trên đờng cong, trục sau cố định luôn luôn hớng tâm, còn bánh trớc

hợp với trục xe 1 góc nên xe yêu cầu 1 chiều rộng lớn khi vào đờng cong Theo quy

định của TC 4054 – 05 thì với bán kính nhỏ hơn 250m thì mới thiết kế mở rộng trên ờng cong

đ-Độ mở rộng của một làn xe:

e1 =

22

Theo tiêu chuẩn quy định ta không cần thiết kế mở rộng trong đờng cong

5 Xác định đờng cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đờng thẳng vào đờng cong, điều kiện xe chạy bị thay đổi gây cảm giác

khó chịu cho ngời lái xe và hành khách Do đó để tuyến đờng phù hợp với quỹ đạo thực

tế của xe thì cần phải bố trí đờng cong chuyển tiếp Đoạn này có tác dụng:

- Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía trớc môt cách từ từ để đạt đợc góc quaycần thiết ở đầu đờng cong

- Giảm tốc độ tăng lực ly tâm

- Tuyến đờng có dạng hài hoà lợn đều không bị gãy khúc, tăng mức độ êmthuận và an toàn cho ngời lái xe

Chiều dài đờng cong chuyển tiếp đợc tính toán trong bảng

6 Đảm bảo tầm nhìn trên đờng cong bằng

Khi xe đi vào đờng cong thì tầm nhìn của ngời lái xe bị hạn chế Để đảm bảo ngời lái xe chạy với vận tốc thiết kế thì phải tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn

của ngời lái xe cao 1,2m so với mặt đờng

Tầm nhìn sử dụng để tính toán là tầm nhìn S1 đối với đờng 1 chiều, S2 đối với đờng 2

chiều

Xem đờng giới hạn nhìn là đờng tròn đồng tâm với đờng xe chạy và cách đờng một

khoảng Z đợc tính theo công thức sau:

1 Khi chiều dài tầm nhìn S 1 nhỏ hơn chiều dài đ ờng cong K:

- S1 : Chiều dài tầm nhìn chớng ngại vật cố định.

Xác định vùng dỡ bỏ khi S 1 < K Xác định vùng dỡ bỏ khi S 1 > K

nghịTính

toán

Quytrình

7 Chiều rông tối thiểu của nền

13 Một chiều m 129 125 125

Bỏn kớnh đường cong bằng tối thiểu

Bỏn kớnh tối thiểu trờn đường cong đứng

7 Thiết kế chi tiết đờng cong p 2

(m)

Isc (%)

T(m)

K(m)

P(m)

L(m)

7.1.1 Lựa chọn bán kính cong

Các thông số của đờng cong đợc tính nh trên và giá trị tính toán đợc lập vào bảng sau:

a Bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất khi có bố trí siêu cao

Bán kính tối thiểu Rmin là bán kính dùng trong trờng hợp khó khăn nhất isc = 7%:

RminSC =

) i 127(μ

V SCmax

V ngang 2

Trong đó:

Ingang = -2 %

Hệ số lực ngang  = 0.08

c Lựa chọn bán kính đờng cong

Căn cứ vào kết quả tính toán, TCVN 4054-05 ta có:

Bán kính đờng cong nằm Tính toán 4054 - 05

Chọn bán kính đờng cong để thiết kế là R = 400 (m).

Sử dụng quy trình TCVN 4054 - 05

Căn cứ vào quy trình nêu trên và độ êm thuận khi chạy xe chọn siêu cao đờng cong P2:

isc = 2%

7.2 Tính toán mở rộng trong đờng cong

Độ mở rộng trong đờng cong trên một làn xe đợc xác định theo công thức:

R

L E

2

2

1 

L: Chiều dài từ trục sau đến đầu ô tô

Công thức trên chỉ mới xét đến mặt hình học, để tính đến độ sang ngang của ô tô

khi chuyển động ta phải thêm vào biểu thức một biểu thức hiệu chỉnh

R

V

05 , 0

 Vậy

R

V R

7.3 Tính toán siêu cao

7.3.1 Tính chiều dài đoạn nối siêu cao

Chiều dài đoạn nối siêu cao đợc tính theo công thức:

LSC : Chiều dài đoạn nối siêu cao

B : Chiều rộng đờng xe chạy, TCVN 4054-05, ứng với vận tốc thiết kế

B i i

L



c Trình tự bố trí đoạn nối siêu cao

+ Lấy tim phần xe chạy làm tâm quay, quay mặt đờng và lề gia cố lng đờngcong từ độ dốc ngang -2% đờng lên độ dốc ngang 0%

Mép ngoài phần lề gia cố đợc nâng lên:

L1 = L2 = 27.5 m

* Vậy khi bắt đầu vào đờng cong mép ngoài lề gia cố đợc nâng lên một đoạn

H = h1 + h2 = 0,08 + 0,08 = 0,16m

7.4 Tính toán đờng cong chuyển tiếp

7.4.1 Tính toán chiều dài đờng cong chuyển tiếp

Chiều dài đờng cong chuyển tiếp đợc xác đinh theo công thức:

LCT =

R

V

5 23 3

Trong đó

LCT : Chiều dài đờng cong chuyển tiếp (m)

V : Vận tốc thiết kế, V = 60 (km/h)

R : Bán kính đờng cong tròn, R = 400 (m)

Suy ra chiều dài đờng cong chuyển tiếp là LCT = 22.9 m

7.4.2 Lựa chọn chiều dài chuyển tiếp

Căn cứ vào kết quả tính toán, TCVN 4054 - 05 (R=180m, Vtk=60km/h)

Chọn chiều dài đoạn nối siêu cao và chiều dài đờng cong chuyển tiếp là L = 55m

7.4.3 Trình tự tính toán và cắm đờng cong chuyển tiếp.

- Phơng trình đờng cong chuyển tiếp là đờng cong Clothoide phơng trình đợcchuyển sang hệ toạ độ Descarte có dạng

5

40 A

S

Phân cự đờng cong cơ bản : P = 3.09 (m)

b) Thông số đờng cong chuyển tiếp

Đờng cong chuyển tiếp là đờng cong clôtôit có phơng trình RCL = A2

RC : Bán kính đờng cong tròn(m)

L : Chiều dài cung tròn (m)

A : Thông số của đờng cong phải thỏa mãn A>= RLct và A>R/3

Đờng cong này thoả mãn điều kiện   2

d) Xác định các toạ độ điểm cuối đờng cong chuyển tiếp Xo và Yo theo bảng tra

Toạ độ của điểm cuối đờng cong chuyển tiếp ứng với S = 55 m

55

0,37148.32

S

A   (m)

f) Xác định phần còn lại của đờng cong tròn K0 ứng với 0 sau khi đã bố trí đờng congchuyển tiếp :

h) Xác định toạ độ các điểm trung gian của đờng cong chuyển tiếp

Các điểm để xác định toạ độ của đờng cong chuyển tiếp , đợc tính toán và lập thànhbảng:

Bảng các yếu tố của đờng cong chuyển tiếp

Tên đờng cong

Yếu tố

i) Cắm phần đờng cong nằm giữa 2 đoạn cong chuyển tiếp theo cách thông thờng

đến điểm giữa đờng cong Vị trí điểm giữa đợc tra theo trị số phân cự p

j) Cắm nửa thứ 2 theo hớng ngợc lại

7.5 TíNH TOáN ĐảM BảO TầM NHìN TRONG ĐƯờNG CONG BằNG

Để đảm bảo an toàn cho xe chạy thì ngời lái phải nhìn thấy đờng phía trớc trong phạm

vi tối thiểu Trên đờng cong có bán kính nhỏ, nhiều trờng hợp có chớng ngại vật nằmphía bụng đờng cong gây trở ngại cho tầm nhìn nh mái ta luy, cây cối trên đờng v.v những chớng ngại vật này cần phải dỡ bỏ

Mép trong ph?n xe ch?y Qu? d?o m?t ngu ? i lái

éu? ng bao các tia nhìn

8 Chỉnh tuyến trên bình đồ

Dựa vào bình đồ tỉ lệ 1/1.000 đã đợc phóng tôi tiến hành đa tuyến lên bình đồ sau đó hiệu chỉnh các số liệu của tuyến Kết quả đợc đa vào bảng sau:

B¶ng c¾m c¸c cäc chi tiÕt ®o¹n Km1+00 – Km2+00

Tên Cọc Khoảng cách lẻ(m) Khoảng cách cộng dồn(m) Cao độ tự nhiên(m) Cao độ thiết kế(m)

CHƯƠNG ii

THIếT Kế TRắc DọC

I Những căn cứ, nguyên tắc khi thiết kế.

1 Những căn cứ thiết kế.

-Căn cứ vào các điều kiện thực tế cụ thể của đoạn tuyến từ Km4-Km5 với bình đồ

tỷ lệ 1/1000 địa hịnh thể hiện tơng đối chính xác, với các cọc Km, cọc H, các cọc chitiết, cọc địa hình tại các vị trí thay đổi địa hình hay công trình tôi xác định đợc cao độ tựnhiên cuả mặt đất tự nhiên Từ đó biểu diễn đợc trắc dọc tự nhiên dọc theo đoạn tuyến,phối hợp với bình đồ, trắc ngang ta tiến hành thiết kế đờng đỏ (đờng biểu diễn cao độthiết kế)

-Đờng đỏ trên đoạn tuyến này đợc thiết kế theo những yêu cầu chung của thiết kếsơ bộ nhng phải chính xác và chi tiết hơn

2 Những nguyên tắc khi thiết kế.

- Đảm bảo cao độ đã đợc xác định trớc tại vị trí các điểm khống chế

- Cao độ nền đắp tại các vị trí đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất 0,5 m

- Đảm bảo sự lợn đều của trắc dọc tại vị trí đặt cống

- Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0,5% để bảo đảm thoát nớc, không bị cỏ mọc và bồilắng

- Bố trí đờng cong đứng trên tất cả những nơi đổi dốc có hiệu đại số giữa hai độdốc  1%, trị số bán kính đờng cong đợc chọn không nhỏ hơn trị số tối thiểu theo quyphạm quy định đối với cấp 60 Km/h

- Chiều dài đoạn đổi dốc không nhỏ hơn 150 m

- Tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ giới

- Khối lợng đào đắp là ít nhất

- Các số liệu cụ thể về cự ly giữa các cọc chi tiết, cao độ tự nhiên, cao độ thiết

kế ,độ dốc dọc, các vị trí cống đợc thể hiện đầy đủ trên bản vẽ trắc dọc kỹ thuật tỷ lệ(TLĐ:1/100;TLN:1/1000)

II Bố TRí ĐƯờNG CONG ĐứNG TRÊN TRắC DọC

Sau khi xác định đợc trị số độ dốc tại các vị trí đổi dốc, đờng cong đứng đợc bố trí với độ đổi dốc lớn hơn 1%

1 Trị số bán kính của đờng cong đứng

Căn cứ vào điều kiện đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe trên đờng

Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đờng 4054-05 của bộ GTVT với đờng cấp 60, vận

tốc xe chạy 60 Km/h quy định Rmin = 1000m

Dựa vào các tiêu chuẩn trên ta chọn Rmin = 1000m

2 Xác định các yếu tố của đờng cong đứng.

Sau khi đã chọn bán kính đờng cong đứng thì các yếu tố còn lại của đờng cong đợc xác định theo công thức sau:

 Chiều dài đờng cong K = Rx(i1 - i2) (m)

 Tiếp tuyến đờng cong T = Rx(

 R: Bán kính đờng cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đờng cong

 dấu (+) ứng với đờng cong đứng lồi

 dấu (-) ứng với đờng cong đứng lõm

 i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đờng cong đứng

 dấu (+) ứng với lên dốc

 dấu (-) ứng với xuống dốc

Sau khi tính toán chi tiết, các giá trị của các yếu tố đờng cong đợc lập vào bảng

sau: