Khi xây dựng nền đường có thể lấy đá tại các mỏ đá đã thăm dò có mặt tại địa phương với điều kiện các mỏ đá này đã được thí nghiệm để xác định phù hợp với khả năng xây dựng công trình..
Giới thiệu chung
Giao thông đóng vai trò giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, được xem là “mạch máu” của đất nước Tuy nhiên, mạng lưới giao thông hiện nay còn hạn chế, phần lớn sử dụng các tuyến đường cũ không đáp ứng đủ nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa lớn Chính vì vậy, trong thời gian qua và tương lai, Đảng và Nhà nước đã quan tâm phát triển hệ thống giao thông vận tải rộng khắp để thúc đẩy công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và phát triển vùng kinh tế mới, phục vụ tốt hơn nhu cầu đi lại của nhân dân.
Trong những năm gần đây, chính sách mở cửa và thúc đẩy giao lưu kinh tế quốc tế đã khiến mạng lưới giao thông của nước ta trở nên quá tải, không đáp ứng kịp nhu cầu vận chuyển ngày càng tăng Việc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các tuyến đường cũ và xây dựng mới các tuyến ôtô là điều thiết yếu để đảm bảo hiệu quả lưu thông Trong khi đó, ở các đô thị lớn, tình trạng quá tải vẫn diễn ra nghiêm trọng, còn tại vùng nông thôn và các khu vực kinh tế mới, mạng lưới giao thông còn mỏng và chưa phát triển toàn diện, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt trong phát triển kinh tế và văn hóa giữa các vùng miền.
Tuyến đường thiết kế tại Quận 9, TP.Hồ Chí Minh đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các khu dân cư và trung tâm văn hóa, kinh tế chính trị của tỉnh Đây là tuyến Đường Liên phường nhằm thúc đẩy phát triển kinh tế, văn hóa của khu vực một cách bền vững Ngoài chức năng vận chuyển hàng hóa và phục vụ nhu cầu đi lại của người dân, tuyến đường còn góp phần nâng cao dân trí và thúc đẩy sự phát triển toàn diện của cộng đồng khu vực Quận 9.
Tính theo đường chim bay điểm đầu và cuối tuyến cách nhau 2436.5 m
Đặc điểm tự nhiên của khu vực
Đặc điểm đị a hình
Đặc điểm bao trùm Quận 9 là vùng đồng bưng, cỏ lác và dừa nước Trước đây quận
Khu vực này còn nhiều đất hoang, với những con đường liên xã và liên ấp tạo thành các lối mòn qua các vùng bưng, thuận tiện cho việc phát triển nông nghiệp Hệ thống kênh rạch dày đặc giúp dễ dàng trong việc nuôi trồng thủy sản, canh tác lúa nước và các loại cây hoa màu Vị trí giáp sông Đồng Nai cùng hệ thống đường giao thông chạy suốt chiều dài quận kết nối với trung tâm thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Biên Hòa, thúc đẩy phát triển kinh tế và giao thương.
Hòa, là xa lộ Hà Nội và hương lộ 33 Quận 9 có triển vọng sẽ phát triển mạng về du lịch sinh thái trong tương lai
Khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng đồng bằng có đặc điểm tích tụ xâm thực, với địa hình tương đối bằng phẳng và cao độ từ 1 đến 5 mét Điều kiện thoát nước tự nhiên tại đây không thuận lợi, dễ bị ngập úng do mưa lớn và thủy triều, đòi hỏi các biện pháp quản lý và xử lý nước phù hợp để đảm bảo an toàn và bền vững cho công trình.
Đặc điể m khí h ậ u
Khí hậu TP.HCM thuộc vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Mùa nắng kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau, trong khi mùa mưa diễn ra từ tháng 5 đến tháng 11, tạo nên sự phân chia rõ rệt giữa các mùa Nhiệt độ trung bình hàng năm tại TP.HCM khoảng 27°C, mang lại khí hậu ấm áp, phù hợp để sinh hoạt và du lịch quanh năm.
Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 4 (28,8 0 C), tháng có nhiệt độ tung bình thấp nhất là khoảng giữa tháng 12 và tháng 1 (25,7 0 C)
Nhiệt độ và lượng mưa cao, trung bình hàng năm đạt 1,949 mm, với khoảng 159 ngày mưa trong năm, chủ yếu tập trung từ tháng 5 đến tháng 11 Khoảng 90% lượng mưa hàng năm diễn ra trong mùa mưa, đặc biệt vào tháng 6 và tháng 9 là thời điểm có lượng mưa cao nhất Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 79,5%, cao hơn trong mùa mưa với mức 80%, đạt mức cao nhất tới 100%, còn mùa khô độ ẩm trung bình là 74,5%.
Tốc độ gió, Tp.HCM chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu là gió mùa
Gió Tây-Tây Nam từ Ấn Độ Dương thổi vào trong mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10, với tốc độ trung bình 3.6 m/s và mạnh nhất vào khoảng thời gian này, ảnh hưởng lớn đến khí hậu và thời tiết của khu vực Ngoài ra, các hướng gió Bắc-Đông Bắc cũng góp phần điều chỉnh lượng mưa và nhiệt độ trong suốt mùa mưa Việc hiểu rõ đặc điểm các hướng gió này giúp dự báo thời tiết chính xác hơn và lên kế hoạch cho các hoạt động nông nghiệp, du lịch phù hợp với khí hậu đặc trưng của khu vực.
TP.HCM có tốc độ gió trung bình khoảng 4,5 m/s, chủ yếu chịu ảnh hưởng từ gió Bắc – Đông Bắc trong mùa khô, từ tháng 11 đến tháng 2, với tốc độ trung bình 2,4 m/s Ngoài ra, gió tín phong hướng Nam – Đông Nam cũng xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 5, với tốc độ trung bình 3,7 m/s Về cơ bản, thành phố không chịu ảnh hưởng của gió bão, nên điều kiện khí hậu khá ổn định.
Đăc điểm địa chất, thuỷ văn
Vùng tuyến đi qua có địa chất khá tốt, không phức tạp với cấu tạo đất cấp III, bao gồm lớp á sét nhẹ trên cùng, lớp á cát ở giữa và đất sét phía dưới Do đó, tuyến đường không cần xử lý đất nền phức tạp, giúp giảm thiểu chi phí và thi công thuận lợi Địa chất vùng này rất phù hợp để xây dựng đường bộ, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả dự án.
Dựa trên khảo sát thực tế, đất nền ở khu vực này có thể được lấy từ nền đào gần đó hoặc từ thùng đấu bên cạnh đường để xây dựng nền đất đắp, đảm bảo độ ổn định và chất lượng cao Địa chất vùng tuyến đi qua khá ổn định, chủ yếu gồm nền đá gốc sa diệp thạch trung sinh và bề mặt phù sa cổ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và xây dựng Ngoài ra, khu vực có nhiều sông và ao hồ nhỏ dọc tuyến, giúp dễ dàng cung cấp nguồn nước phục vụ thi công và sinh hoạt.
Trong các khu vực ao hồ, việc đặt cống thoát nước rất thuận lợi nhờ địa chất ổn định, ít xảy ra hiện tượng xói lở Điều này giúp công trình thoát nước hoạt động hiệu quả và bền vững Ngoài ra, khu vực này không có khe xói, đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.
Vật liệu xây dựng
Trong công tác xây dựng, vật liệu xây dựng đường như đá, cát, đất chiếm tỷ lệ lớn về khối lượng và lượng sử dụng Để giảm thiểu chi phí khai thác và vận chuyển vật liệu, việc tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu tại địa phương là rất cần thiết, góp phần nâng cao hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường.
Khi xây dựng nền đường, có thể lấy đá từ các mỏ đá đã thăm dò tại địa phương, miễn là đã qua các thử nghiệm để đảm bảo phù hợp với tiêu chuẩn thi công Ngoài ra, các vật liệu như tre, nứa, gỗ dùng để làm láng trại cũng có sẵn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng nhà cửa và lán trại cho công nhân Đất xây dựng nền đường có thể lấy từ nền đường đào sẵn hoặc các mỏ đất gần vị trí tuyến, nhưng đất phải được kiểm tra để đảm bảo phù hợp với công trình Cát thác có thể khai thác từ các bãi ven suối phù hợp với yêu cầu thi công.
Hiện trạng kinh tế xã hội
Quận 9 hiện là quận lớn nhất và có mật độ dân cư thấp nhất so với các quận khác của TP Hồ Chí Minh Với đặc thù là quận duy nhất tại thành phố có diện tích đất nông nghiệp và đất rừng đầm lầy nhiều, ngành nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế của quận Ngoài ra, tỷ lệ dân nông nghiệp chiếm khoảng 7% tổng dân số Quận 9, thể hiện rõ nét đặc trưng nông nghiệp của khu vực.
Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường
Việc hoàn thành tuyến đường mới góp phần mở rộng mạng lưới giao thông của quận, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của cư dân trong khu vực Tuyến đường còn thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương, tận dụng lợi thế của hai cửa khẩu quốc tế để thu hút thương mại và đầu tư Sự kết nối thuận lợi này giúp tăng cường hoạt động kinh tế, nâng cao vị thế của vùng trong khu vực.
Trong lĩnh vực quốc phòng, tuyến đường thông suốt đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai lực lượng nhanh chóng, xử lý kịp thời các tình huống bất trắc có thể xảy ra Điều này góp phần đảm bảo an ninh quốc phòng và giữ gìn trật tự an toàn xã hội, nâng cao khả năng phản ứng hiệu quả của hệ thống phòng vệ quốc gia.
CẤP HẠNG VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN
Xác định cấp hạng kỹ thuật
Tính lưu lượng xe thiết kế
Lưu lượng xe khảo sát ở năm hiện tại (Năm 2020) là 520 xe/ngày đêm
Lưu lượng xe thiết kế được quy đổi về số xe con theo công thức:
(xe con quy đổi/ ngày đêm) (xcqđ/nđ)
Trong đó: ni : Số lượng từng loại xe khác nhau; ai : Hệ số quy đổi về xe con của từng loại xe (TCVN4054-2005)
Bảng 2.1 Kết quảquy đổi các loại xe ra xe con
STT Loại xe Thành phần (%)
Số lượng xe năm tương lai (xe/ng.đ )
Hệ số quy đổi Xe con quy đổi
3 Xe 2 trục nặng 8% 42 2 83 vừa 10% 52 2 104 nhẹ 14% 73 2 146
4 Xe 3 trục nặng 8% 42 2,5 104 vừa 13% 68 2,5 169 nhẹ 10% 52 2,5 130
Xác định cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ôtô
Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai được xac định theo công thức: Nt N (1 p)0 t-1 (xcqđ/ngđ)
Trong đó: N 0 : Lưu lượng xe chạy tại thời điểm hiện tại (xcqđ/ngđ); t: Năm tương lai của công trình.; p: Hệ sốtăng trưởng p = 0.08
Vậy lưu lượng xe thiết kế với năm tương lai là năm thứ 15:
Dựa theo tiêu chuẩn TCVN4054–05, lưu lượng xe thiết kế cho năm 2035 là 3000 xe/ngày, cao hơn so với mức 2830 xe/ngày và sau đó trở lại mức 3000 xe/_ngày Tuyến đường nằm trong vùng địa hình núi, do đó, cần tra cứu bảng 3 của TCVN 4054-2005 để xác định các yếu tố liên quan phù hợp.
Cấp thiết kế: Cấp IV – Đường nối các trung tâm địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư Quốc lộ hay đường tỉnh
Tốc độ thiết kế: dựa vào bảng 4 TCVN 4054-2005, tra được đường cấp IV đồng bằng có V tk = 60 km/h
Xe thiết kế theo mục 3.2.1 là loại xe phổ biến dùng để tính toán các yếu tố của đường, trong đó dòng xe tải ba trục được lựa chọn phổ biến nhất do người có thẩm quyền đầu tư quyết định.
Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường
Các y ế u t ố m ặ t c ắ t ngang
Việc bố trí các bộ phận như phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các làn xe phụ (làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giao thông để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho mọi phương tiện tham gia giao thông Thiết kế phù hợp giúp các phương tiện di chuyển dễ dàng, hạn chế tai nạn và tăng hiệu quả khai thác đường bộ Việc tổ chức giao thông hợp lý góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống đường, đồng thời đảm bảo sự an toàn cho người và phương tiện khi lưu thông.
Việc bố trí các bộ phận trên tuyến đường phải tuân thủ các giải pháp tổ chức giao thông theo cấp thiết kế của đường và tốc độ thiết kế Các giải pháp này được quy định rõ ràng trong Bảng 5 của tiêu chuẩn TCVN4054-2005 để đảm bảo an toàn và hiệu quả giao thông Chọn lựa các giải pháp phù hợp là yếu tố quan trọng nhằm duy trì tính khả thi của dự án và phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật giao thông Việt Nam.
Không bố trí đường bên
Không bố trí làn dành riêng cho xe đạp và xe thô sơ
Không có dải phân cách giữa hai chiều xe chạy
Khi có 2 làn xe không có giải phân cách giữa, khi có 4 làn xe dùng vạch liền kép để phân cách
2.2.1.1 Khảnăng thông xe và số làn xe cần thiết:
Khả năng thông xe của đường thể hiện bằng số phương tiện giao thông lớn nhất có thể chạy qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian khi xe chạy liên tục Đây là yếu tố quan trọng giúp đánh giá khả năng chịu tải và hiệu suất của hệ thống giao thông đô thị Tăng khả năng thông xe góp phần giảm ùn tắc, nâng cao hiệu quả vận chuyển và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương Việc tối ưu hóa khả năng thông xe đường phố là mục tiêu của các nhà quản lý giao thông nhằm cải thiện trải nghiệm người dùng và đảm bảo an toàn giao thông.
Khả năng thông xe của tuyến đường phụ thuộc vào khả năng thông xe của từng làn xe và tổng số làn xe Để xác định khả năng thông xe của toàn tuyến, cần phân tích khả năng thông xe của một làn xe, vốn chịu ảnh hưởng bởi vận tốc và chế độ vận hành của các phương tiện trên đường Do đó, việc xác định chính xác khả năng thông xe của một làn xe là bước quan trọng để đánh giá khả năng lưu thông của tuyến đường.
Theo mục 4.2.2, trong trường hợp không có nghiên cứu tính toán, có thể sử dụng giá trị Nlth là 1000 xe/chuyến/h/làn để xác định năng lực thông hành Đây là mức năng lực khi không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ, giúp đánh giá khả năng thông hành của tuyến đường trong điều kiện không có các yếu tố gây hạn chế Việc áp dụng giá trị này đảm bảo tính đơn giản và phù hợp trong các phân tích ban đầu về công suất tuyến đường.
Số làn xe cần thiết:
Lưu lượ ng xe thi ế t k ế gi ờ cao đ i ể m:
Tuyến không có số liệu thống kê rõ ràng hoặc các nghiên cứu chuyên sâu, do đó, theo tiêu chuẩn TCVN 4054-05, Ngcđ được xác định gần đúng bằng công thức: gcd t.
N (0.1 0.12) N (xcqđ/h);N gcd(0.1 0.12) 2830 (283.02 339.62) (xcqđ/h) Chọn Ngcđ = 300 (xcqđ/h)
Năng lực thông hành: N lth = 1000 xcqđ/h/làn
Hệ số năng lực thông hành: theo mục 4.2.2 thì Z = 0.55 với V tk = 60 km/h
Suy ra số làn xe thiết kế cần thiết là:
Theo bảng 7, TCVN 4054-2005 thì số làn xe tối thiểu cho đường cấp IV vùng đồng bằng là 2 làn xe nên ta chọn số làn thiết kế là 2 làn
Kích thước xe ảnh hưởng trực tiếp đến bề rộng của một làn xe, khi xe lớn hơn thì làn xe cần rộng hơn để đảm bảo an toàn và thoải mái Xe có kích thước lớn thường có vận tốc nhỏ hơn, trong khi xe nhỏ có thể di chuyển nhanh hơn Vì vậy, để xác định bề rộng phù hợp cho một làn xe, cần tính đến cả trường hợp xe con và xe tải chiếm ưu thế, nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của hệ thống giao thông.
c: khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe ;
x: khoảng cách giữa mép thùng xe với làn xe bên cạnh; x= 0.5 + 0.005×v (làn xe bên cạnh là ngược chiều)
y: khoảng cách giữa tim bánh xe ngoài cùng đến mép mặt đường;
- Đối với xe tải ưu thế: x = 0 5 + 0.005×v = 0.5+0.005×60 = 0.8 (m); y= 0.5 + 0.005×60 = 0.8 (m) b = 2.5m , c = 1.8 (m)
Theo bảng 7 TCVN4054-2005 chiều rộng tối thiểu của 1 làn xe 3.5 m
Trong thiết kế đường hỗn hợp, tất cả các xe đi chung trên một làn nhằm tối ưu hóa kinh phí, với chiều rộng làn B1 chọn là 3.75m dựa trên hiện trạng cũ của tuyến đường, đảm bảo thoát nước hiệu quả và còn thời gian khai thác sử dụng Do đó, để phù hợp với điều kiện thực tế, ta chọn B1làn = 3.75m thay vì 3.5m như điều kiện tối thiểu, giúp đảm bảo tính kinh tế, khả năng tránh nhau của các phương tiện, và duy trì các cầu cũ vẫn đảm bảo thoát nước phù hợp.
2.2.1.3 Chiều rộng mặt đường: Bm = n.B = 2 x 3.75 = 7.5 (m) Độ dốc ngang mặt đường i = 2% (tuỳ theo loại vật liệu làm áo đường)
Theo Bảng 7 TCVN 4054-2005, đường cấp IV, bề rộng lềđường: Blề = 2×0.5 (m) Kiến nghị gia cố toàn bộ lề Chọn: i lgc = imặt = 2%
2.2.1.5 Chiều rộng nền đường: Bn ề n = Bm + B + 2.B + 2.Bl ề = 7.5 + 0 + 2 = 9.5 (m).
Xác đị nh các y ế u t ố k ỹ thu ật trên bình đồ
Độ mở rộng phần xe chạy trên đường cong:
Khi xe chạy trên đường cong, quỹ đạo của bánh xe trước và bánh xe sau không trùng nhau, khiến phần đường mà ô tô chiếm rộng hơn so với khi chạy trên đường thẳng Do đó, ở các đoạn đường có bán kính cong nhỏ, cần mở rộng phần xe chạy để đảm bảo an toàn và lưu thông hiệu quả Độ mở rộng cho một làn xe được tính toán dựa trên công thức dpc b, giúp xác định chính xác mức mở rộng cần thiết cho từng đoạn đường cong.
Hình 2.1 Sơ đồ xác định độ mở rộng làn xe trong đường cong
Trong đó: LA: là chiều dài từđầu xe đến trục bánh xe, LA = 8 (m) ;
R: là bán kính đường cong tròn (m);
V là tốc độ xe chạy, V = 60 (km/h)
Bảng 2.2 Độ mở rộng trong đường cong
(m) Độ dốc siêu cao isc
(%) Độ mở rộng tính toán E (m)
Theo TCVN 4054-2005 bảng 12, mở rộng cho đường 2 làn xe:
Bốtrí đoạn nối mở rộng theo điều 5.4.3 và điều 5.4.4 TCVN 4054-05:
Độ mở rộng bố trí ở bụng đường cong, khi gặp khó khăn thì bố trí cả hai bên đường cong
Độ mở rộng bố trí trùng với đoạn nối siêu cao và đường cong chuyển tiếp, giúp đảm bảo tính liền mạch trong thiết kế kỹ thuật Khi không có hai đường này, bố trí sẽ phân chia thành một nửa nằm trên đường thẳng và một nửa trên đường cong, đảm bảo tính cân đối và hợp lý Phương pháp mở rộng tuyến tính theo tỷ lệ 1:10 được áp dụng để tối ưu hóa quá trình thi công và nâng cao chất lượng công trình.
Tuy nhiên ta có thể dùng phần lề gia cố thay cho phần mở rộng phần đường xe chạy giúp giảm chi phí xây dựng
Siêu cao và đoạn nối siêu cao:
Khi xe chạy trên đường cong có bán kính nhỏ, lực li tâm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng ổn định của xe trên làn phía lòng đường Để cải thiện độ ổn định này, người ta xây dựng mặt đường có mái nghiêng về phía bụng đường cong, gọi là siêu cao Độ dốc của mặt đường siêu cao đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của lực li tâm, giúp xe duy trì sự cân bằng và an toàn hơn khi di chuyển trên các đoạn đường cong nhỏ.
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí siêu cao
Quy trình quy định độ dốc siêu cao dựa trên khoảng giá trị bán kính, phù hợp với vận tốc tính toán để đảm bảo hiệu quả Độ dốc này được xác định chính xác thông qua công thức chuyên biệt, giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành Việc áp dụng quy trình này đảm bảo độ chính xác và an toàn trong các ứng dụng kỹ thuật liên quan.
V: tốc độ thiết kế (km/h) V = 60 (km/h);
: hệ số lực đẩy ngang, chọn = 0.15;
Kiến nghị chọn i sc theo quy trình TCVN 4054-2005 với V tt = 60 (km/h)
Bảng 2.3 Độ dốc siêu cao tối thiểu theo bán kính cong nằm
Chiều dài đoạn nối siêu cao khi không có đường cong chuyển tiếp được xác định như sau:
Trong đó: B: bề rộng phần xe chạy (m);
E: độ mở rộng mặt đường (m); ip: độ dốc dọc phụ thêm lớn nhất cho phép; ip phụ thuộc vào tốc độ xe chạy, với V = 60 (km/h) thì ip = 0.5% i sc i p
Hình 2.8: Sơ đồ xác định chiều dài đoạn nối siêu cao
Bảng 2.4 Chiều dài đoạn nối siêu cao các giá trị tham khảo
R (m) isc (%) Ltt (m) Ltc (m) Lsc (m) kiến nghị
Bán kính đường cong nằm:
Trong đú, trị số lực đẩy ngang phản ánh khả năng tác động của lực lên công trình, trong khi đổ in thể hiện độ dốc ngang của đường Việc sử dụng dấu (+) hay (-) phụ thuộc vào việc bố trí siêu cao hoặc không, với dấu (-) được áp dụng khi không có bố trí siêu cao, còn dấu (+) dành cho trường hợp có bố trí siêu cao để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế và phân tích công trình.
Trị số lực đẩy ngang được lấy dựa vào các yếu tố sau :
: Hệ số bám ngang giữa bánh xe với mặt đường, 0 (0.6 0.7)
: Hệ số bám dọc Xét trong điều kiện bất lợi của mặt đường (ẩm ướt có bùn đất) thì 0.3
- Điều kiện ổn định chống lật:
V h: Khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường b: Khoảng cách giữa hai tâm bánh xe
Trong thí nghiệm, giá trị V được tính theo công thức V ≈ 2b, với b thường bằng 2h trên các xe hiện đại Hệ số ma sát μ thường đạt mức tối đa khoảng 0.6, cho thấy khả năng ổn định chống lật của xe là rất cao so với khả năng chống trượt Điều này cho thấy các xe hiện đại có thiết kế đảm bảo an toàn vượt trội trong các tình huống vận hành khó khăn.
- Điều kiện êm thuận đối với hành khách :
Theo điều tra xã hội học cho thấy:
1 : Hành khách không cảm thấy có đường cong
0.15 : Hành khách cảm thấy xe vào đường cong
2.0 : Hành khách cảm thấy rất khó chịu
3.0 : Hành khách cảm thấy bị lật
Vì để đảm bảo an toàn tiện lợi trong đường cong thì trị số lực ngang 0.15và trong điều kiện khó khăn không vượt quá 2.0
Khi xe vào đường cong, lực đẩy ngang tác động khiến bánh xe quay trong mặt phẳng lệch với hướng xe chạy một góc Góc lệch này càng lớn làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn và gây hỏng lốp xe nhanh hơn Trong điều kiện này, hệ số lực đẩy ngang khống chế là = 0.1, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và độ bền của xe khi di chuyển qua các đoạn đường cong.
Dựa trên các điều kiện đã đề cập, chúng tôi chọn hệ số = 0,15 để phù hợp với việc đặt đường cong R min nhằm giảm chi phí xây dựng Việc này đặc biệt áp dụng trong các điều kiện địa hình khó khăn, giúp tối ưu hóa chi phí và đảm bảo tính khả thi của dự án Lựa chọn này là cần thiết để phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và tiết kiệm ngân sách trong các trường hợp đòi hỏi sự điều chỉnh phù hợp với môi trường xây dựng.
Tra tiêu chuẩn TCVN 4054-2005 thì với V tk = 60 km/h thì iscmax = 7%, iscmin= 2%
Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 7%:
Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi không có siêu cao:
127 ( i ) Khi đặt đường cong bằng không gây chi phí lớn 0.08
Khi không bố trí siêu cao Trắc ngang 2 mái in = 0.02;
Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn
Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:
Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ôtô, = 2 0
×S 1 (S 1 u m là tầm nhìn hãm xe, bảng 10 TCVN 4054-2005)
Chỉ trong những tình huống khó khăn mới áp dụng bán kính đường cong tối thiểu để đảm bảo an toàn và hiệu quả Trong các điều kiện bình thường, nên sử dụng bán kính đường cong nằm trong mức tiêu chuẩn hoặc lớn hơn để đảm bảo chất lượng vận hành xe tốt nhất Đồng thời, việc tận dụng tối đa địa hình xung quanh giúp nâng cao hiệu quả kiểm soát và an toàn khi di chuyển.
Trong thiết kế đường cấp IV vùng đồng bằng, bán kính đường cong tối thiểu thường là 250m, do đó nên chọn bán kính này để đảm bảo an toàn và hiệu quả Đối với đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp, việc bố trí các đoạn đường cong chuyển tiếp ở hai đầu nhằm dẫn ôtô từ đường thẳng vào đường cong một cách êm thuận, phù hợp với quỹ đạo xe chạy Chiều dài của đường cong chuyển tiếp phải đủ lớn để lực ly tâm tăng dần một cách tự nhiên, giúp xe di chuyển mượt mà và an toàn hơn.
đường thẳng vào đường cong, tránh sự tăng lực ly tâm quá nhanh và đột ngột Với V tk 60km/h, phải bố trí đường cong chuyển tiếp
Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp :
Là điều kiện tăng cường độ của gia tốc li tâm 1 cách từ từ, ở đầu đường thẳng bán kính , a lt 0, khi bắt đầu vào đường cong bán kính R ,
R Gọi I là cường độ tăng của gia tốc li tâm(m/s ) theo qui trình VN thì I = 0.5(m/s )
Thời gian ôtô chạy trên đoạn đường cong chuyển tiếp: a lt v 2 t I RI
+ Điều kiện 2: đủ để bốtrí đoạn nối siêu cao Tức là LCT≥ L SC
+ Điều kiện 3: đảm bảo quang học và thẩm mỹ Điều kiện này được xác định bằng công thức: (V = 60 km/h có thể không xét tới điều kiện 3)
Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất được xác định dựa trên điều kiện bố trí đối xứng cho cả hai chiều đi và về, đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn cho tuyến đường Công thức tính chiều dài này là L_CT = α × R, trong đó α là góc quay và R là bán kính cong Điều kiện này quan trọng để kiểm tra lại trong quá trình thiết kế tuyến đường trên bình đồ, đảm bảo đường cong phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và quy chuẩn xây dựng.
Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất
Lựa chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm, được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 2.5 Chiều dài đường cong chuyển tiếp
Xác định đoạn chêm m giữa 2 đường cong
Nối các đường cong cùng chiều:
Khi hai đường cong cùng chiều có cùng độ dốc siêu cao hoặc không có siêu cao, chúng có thể nối trực tiếp với nhau để tạo thành một đường cong ghép Việc này giúp đảm bảo tính liên tục và mượt mà của đường cong, thuận tiện trong các ứng dụng kỹ thuật và thiết kế Nối các đường cong cùng chiều cùng độ dốc siêu cao là kỹ thuật quan trọng trong các lĩnh vực liên quan đến đồ họa, hình học và kỹ thuật, đem lại kết quả chính xác và thẩm mỹ cao.
Khi hai đường cong cùng chiều gần nhau nhưng không có độ dốc siêu cao, cần có một đoạn thẳng chêm đủ dài để bố trí các đoạn đường cong chuyển tiếp hoặc hai đoạn nối siêu cao Điều này đảm bảo sự liên kết mượt mà và an toàn giữa các đoạn đường cong, tối ưu hoá hiệu quả vận hành của hệ thống đường bộ.
Trong quá trình ghép nối hai đường cong, nếu chiều dài đoạn chêm giữa chúng thiếu hoặc không đủ, việc điều chỉnh bán kính là cần thiết để đảm bảo hai đường cong tiếp xúc nhau với cùng độ dốc siêu cao và mở rộng tối đa theo độ dốc này Tỉ số bán kính giữa hai đường cong kề nhau không được vượt quá 1.3 lần để duy trì sự liên kết chặt chẽ và chính xác trong quá trình ghép.
Trong đó: L 1 và L2 – chiều dài đường cong chuyển tiếp hoặc đoạn nối siêu cao của hai đường cong
Nếu không thể sử dụng đường cong ghép do điều kiện địa hình, nhưng vẫn cần giữ đoạn thẳng ngắn, thì trên đoạn thẳng đó phải thiết kế mặt cắt ngang dạng mái siêu cao để chuyển tiếp giữa các đoạn cong Thiết kế này giúp đảm bảo tính liên tục và ổn định của công trình, đồng thời phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và an toàn của dự án đường bộ.
Hình 2.9 Bố trí nối tiếp các đường cong trên bình đồ
Nối tiếp các đường cong ngược chiều:
Hai đường cong ngược chiều có bán kính lớn không yêu cầu làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau
Xác định các yếu tố kĩ thuật trên trắc dọc
Xác định độ dốc dọc lớn nhất theo 2 điều kiện sức bám và sức kéo của oto
Ta xét quá trình xe lên dốc và chuyển động đều Khi đó nhân tố động lực của xe là:
Xe chỉ có thể chuyện động khi đảm bảo diều kiện về sức kéo: i max keùo D max f
Trong đó: f: hệ số ma sát của mặt đường phụ thuộc vào loại mặt đường, tình trạng mặt đường, vận tốc xe chạy
( f 0 0.02 với mặt đường bê tông nhựa ) i : Độ dốc dọc trên đường
Tra biểu đồ nhân tốđộng lực cho các loại xe
Dmax: hệ số động lực tra biểu đồ ứng với vận tốc tính toán
Bảng 2.6 Bảng thống kê D max ứng với từng hộp số
B Ả NG TH Ố NG KÊ D max Ứ NG V Ớ I T Ừ NG H Ộ P S Ố
Tên xe Loại xe Các chuyển s ố V max
(km/h) D max f i kéo (%) max i keo
Trong thực tế, việc áp dụng các độ dốc thoải giúp duy trì tốc độ cân bằng cao trên xe, hạn chế việc phải chuyển số nhiều gây tốn thời gian và ảnh hưởng đến độ bền của máy móc Điều này cũng giảm bớt thao tác vất vả cho lái xe, nâng cao hiệu quả vận hành và tiết kiệm chi phí bảo trì.
Theo điều kiện sức bám:
Xe chỉ có thể di chuyển khi lực kéo của xe nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường, đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình vận hành Hiểu rõ hệ số phân phối tải trọng lên bánh xe chủ động là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và độ bám của xe trên đường Khi lực kéo vượt quá khả năng bám dính, xe dễ mất kiểm soát, gây nguy hiểm cho người lái và hành khách Chính vì vậy, việc kiểm soát lực kéo phù hợp dựa trên hệ số phân phối tải trọng giúp duy trì khả năng bám đường và nâng cao khả năng vận hành của xe.
Hệ số bám dính của bánh xe và mặt đường, phụ thuộc vào tình trạng mặt đường, độ nhám của lớp mặt và bánh xe, có giá trị trung bình là 0.5 khi mặt đường khô ráo, sạch sẽ, và xe vận hành bình thường Trọng lượng toàn bộ của ô tô (G) đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng bám dính và ổn định khi di chuyển trên các loại địa hình khác nhau.
Pw : lực cản không khí, phụ thuộc vào loại xe (kG);
K : Hệ số cản không khí, phụ thuộc vào mật độ của không khí và chủ yếu theo hình dạng xe Theo thực nghiệm:
Khi có kéo moóc, k tăng lên từ 25-30% so với xe tải đơn
F : Diện tích cản không khí, (m 2 )
B: Chiều rộng của xe tiêu chuẩn (Bảng1 TCVN 4054-2005)
H: Chiều cao của xe tiêu chuẩn (Bảng1 TCVN 4054-2005)
V: 60km/h 67 m/s f = 0.0232: Hệ số cản lăn ứng vơi loại mặt đường bê tông nhựa w max max b b P i D f m f
Theo Bảng 16 TCVN 4054-2005: Limax = 600 (m) với imax = 6%
Theo Bảng 17 TCVN 4054-2005: Li min = 100 (m)
Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn với i max = 6%, thì các loại xe của dòng xe đều có thể vượt dốc tốt với các thông số ở các bảng trên.
Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi
Được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn:
2 d 2 1.0 Với: S1: Cự ly tầm nhìn một chiều d1: Khoảng cách từ mắt người lái xe đến mặt đường
8 d 8 1.0 Theo Bảng 19 TCVN 4054-2005: = 2500 (m) Vậy ta chọn = 4000 (m)
Hình 2.3 Sơ đồxác định bán kính đường cong đứng lồi
Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm
Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm được xác định dựa trên điều kiện đảm bảo không gây khó chịu cho hành khách và vượt quá khả năng chịu tải của lò xo ô tô do tác động của lực ly tâm Việc tính toán chính xác bán kính này giúp cải thiện trải nghiệm hành khách và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Các yếu tố ảnh hưởng như tải trọng, độ cứng của lò xo và tốc độ xe đều được xem xét để xác định bán kính tối thiểu phù hợp Áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan giúp thiết kế đường cong đứng lõm an toàn, hiệu quả và phù hợp với điều kiện giao thông.
Hình 2.4 Sơ đồ xác định bán kính đường cong đứng lõm được xác định theo 2 điều kiện:
Theo điều kiện đảm bảo không gây p[;’\/-0khó chịu đối với hành khách và không gãy nhíp xe do lực ly tâm : loài
Trong đó : + [ a ] = 0.5 ÷ 0.7 (m/s 2 ) : gia tốc ly tâm cho phép
Theo điều kiện đảm ảo tầm nhìn ban đêm :
Trong đó : hđ =0.5 (m) : độcao đèn xe ôtô so với mặt đường
S1 u (m) : chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cốđịnh
= 2 o : góc chiếu sáng của đèn ôtô theo phương đứng
2 (h S tan ) 2 (0.5 75 tg2 ) Theo Bảng 19 TCVN 4054-2005:
Bảng 2.8 Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật của tuyến
STT Yếu tố kỹ thuật Đơn vị Tính toán phạm Quy Kiến nghị
1 - Cấp thiết kế IV IV
2 - Vận tốc thiết kế km/h 60 60
4 - Chiều rộng một làn xe m 3.75 3.5 3.75
5 - Chiều rộng phần mặt đường xe chạy m 7 7.5
7 - Chiều rộng dải phân cách giữa m 0 0
9 - Độ dốc ngang phần mặt đường % 2 2
- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất:
+ Có bố trí siêu cao m 128.9 125 130
+ Không bố trí siêu cao m 472.4 1500 1500
+ Đường cong đứng lồi m 2812.5 2500 4000 + Đường cong đứng lõm m 902.09 1000 1500
12 - Độ dốc dọc lớn nhất (i dmax ) % 6 6
13 - Độ dốc siêu cao (i scmax ) % 6 6
- Chiều dài đoạn nối siêu cao và đường cong chuyển tiếp ứng vơi R5m m 74 70 75
15 - Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc m 150 150
16 - Độ mở rộng mặt đường trong đường cong m 0 0 0
20 - Cấp áo đường thiết kế A1 A1
THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
Bản đồ khu vực tỉ lệ 1:1000
Vạch tuyến trên bình đồ
Căn cứ vạch tuyến trên bình đồ
Tình hình địa hình, địa mạo, địa chất thủy văn … của khu vực tuyến
Cấp thiết kế của đường là cấp IV, tốc độ thiết kế là 60 Km/h
Nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai của vùng tuyến đi qua
Xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và từng đoạn
Cần phải tránh các chướng ngại vật mặt dầu tuyến có thể dài ra.
Nguyên tắc vạch tuyến trên bình đồ
Chọn hướng tuyến chung phù hợp gần với đường chim bay để tối ưu hóa hiệu quả Lưu lượng xe cao yêu cầu chiều dài tuyến ngắn hơn, nhưng cần tránh những đoạn dài quá 3 km để giảm thiểu nguy cơ tai nạn do mất tập trung của tài xế Tuyến đường phải hài hòa với địa hình xung quanh, không vạch tuyến quanh co trên đồng bằng hoặc tuyến thẳng trên miền núi nhấp nhô Đặc biệt, cần chú trọng đến kiến trúc của các tuyến đường phục vụ du lịch, qua công viên, các khu nghỉ mát và các công trình văn hóa, di tích lịch sử để đảm bảo tính thẩm mỹ và phù hợp cảnh quan.
Khi vạch tuyến, nếu có thể, cần tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thủy văn, địa chất (đầm lầy, khe xói, đá lăn,…)
Khi thiết kế đường qua vùng địa hình đồi nhấp nhô, cần sử dụng bán kính lớn để phù hợp với vòng lượn tự nhiên của địa hình, giúp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường và giảm kháng cự trong quá trình thi công Tránh các vòng lượn nhỏ và các đoạn tuyến bị gãy khúc ở bình đồ cũng như mặt cắt dọc để đảm bảo tính liên tục và an toàn của đường Việc uốn theo vòng lượn tự nhiên của địa hình giúp giảm bề rộng đường cần thiết và tiết kiệm vật liệu xây dựng, đồng thời nâng cao chất lượng khai thác và an toàn cho người tham gia giao thông.
Khi thi công đường theo đường phân thủy, cần đặc biệt lưu ý quan sát hướng tuyến chính và cố gắng nắn thẳng đường trên từng đoạn qua đỉnh khe Lựa chọn những sườn ổn định, thuận lợi cho việc đặt tuyến để đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí Tránh các điểm nhô cao hoặc địa hình xấu, đồng thời tìm các đèo phù hợp để vượt qua các đoạn địa hình phức tạp.
Khi xây dựng tuyến qua sông, suối, cần chọn những đoạn thẳng có bờ và dòng chảy ổn định để đảm bảo điều kiện địa chất thuận lợi Trong mùa lũ, nên vượt sông (đặc biệt là sông lớn) thẳng góc hoặc gần thẳng góc với dòng chảy để giảm thiểu tác động và đảm bảo an toàn Tuy nhiên, yêu cầu này không được gây ra việc tuyến bị gãy khúc, đảm bảo tính liên tục và ổn định của công trình.
Tuyến thiết kế qua vùng đồng bằng có địa hình tương đối bằng phẳng, giúp tuyến không bị hạn chế bởi độ dốc Dựa trên bản đồ tỉ lệ 1/500 của khu vực, chúng tôi thực hiện các bước thiết kế phù hợp với đặc điểm địa hình này Việc xác định hướng tuyến dựa trên tính chất bằng phẳng của đồng bằng giúp đảm bảo việc thi công thuận lợi và tối ưu hóa các yếu tố kỹ thuật Nguyên tắc chính trong quá trình thiết kế là tận dụng lợi thế của địa hình đồng bằng để giảm thiểu công tác khảo sát và giảm thiểu các tác động tới môi trường xung quanh.
Để xác định tuyến đường tối ưu, cần vạch tất cả các phương án tuyến có thể đi qua, sau đó tiến hành so sánh giữa các phương án này Tiếp theo, loại bỏ các phương án không thuận lợi dựa trên các tiêu chí về kỹ thuật và kinh tế, cuối cùng chọn lựa các phương án tối ưu nhất để đảm bảo hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí.
Phóng tuyến trên hiện trường và khảo sát tuyến là bước quan trọng để thu thập số liệu đầu vào chính xác, đảm bảo quá trình thiết kế và tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật diễn ra hiệu quả Việc tổng hợp dữ liệu giúp so sánh và đánh giá các phương án thiết kế, từ đó nâng cao chất lượng và độ chính xác của dự án.
Trong phạm vi yêu cầu của đồ án, chúng ta cần đề xuất hai phương án tuyến trên bình đồ, trong đó xác định phương án tối ưu nhất dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và hiệu quả Các phương án này sẽ được phân tích và so sánh chi tiết để lựa chọn phương án tối ưu, đảm bảo đáp ứng đúng các yêu cầu đề bài và tối đa hóa lợi ích Quá trình lựa chọn này giúp đảm bảo kế hoạch xây dựng phù hợp, tối ưu về mặt chi phí và thời gian thực hiện dự án.
Gi ớ i thi ệu sơ bộ v ề các phương án tuyến đã vạ ch
Hai phương án tuyến đều đi qua địa hình có đặc điểm khá giống nhau, theo các đường đồng mức, mặc dù độ dốc sườn khá lớn Tuy nhiên, lưu vực của hai tuyến khá hẹp và không cắt qua các sông suối, dẫn đến lưu lượng qua cống tương đối nhỏ, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và khả năng thoát nước của dự án.
Thiết kế bình đồ
Các yếu tố đường cong nằm
Các yếu tốcơ bản của đường cong tròn được tính theo công thức : Độ dài tiếp tuyến : Độ dài đường phân giác :
Hình 3.1 Các yếu tốđường cong tròn
: Góc chuyển hướng trên đường cong
Các điểm chi tiết chủ yếu của đường cong chuyển tiếp bao gồm :
Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:
L: chiều dài đường cong chuyển tiếp
W: Độ mở rộng trong đường cong
Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong
Do hạn chế về địa hình, đoạn cong từ Km1+677.46 đến Km 2+210.39 buộc phải giảm tốc độ từ 60 km/h xuống còn 40 km/h để đảm bảo an toàn và duy trì tuyến đường ban đầu Đặc biệt, đoạn cong từ Km1+856.55 đến Km 1+940.77 có giới hạn vận tốc 40 km/h nhằm tăng cường an toàn cho phương tiện khi đi qua đoạn cua hẹp và gấp khúc.
Bảng 3.1 Các yếu tốtrên đường cong
TT Tên đỉnh Tên cọc Bán kính Góc chuyển L tiếp Tọa độ X Tọa độ
Xác định cọc thay đổi địa hình
Cọc thay đổi địa hình được cắm tại các vị trí có sự biến đổi về địa hình như cầu cống, sông ngòi và những điểm có sự thay đổi bất thường về địa hình, đặc biệt là trong các đường cong Việc cắm cọc tại những vị trí này giúp xác định rõ các điểm chuyển đổi của mặt bằng, đảm bảo tính chính xác trong thi công và bản vẽ kỹ thuật Các cọc địa hình đóng vai trò quan trọng trong việc định vị các khu vực thay đổi lớn nhằm phục vụ công tác đo đạc, khảo sát và thi công xây dựng.
Cọc địa hình được đánh số từ 1 – 154.
Xác định cự ly giữa các cọc
TT Tên cọc Lý trình X Y Cao độ Khoảng dồn
TÍNH TOÁN THUỶVĂN VÀ THUỶ LỰC CẦU CỐNG
Hệ thống thoát nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công trình xây dựng đường bộ Việc thoát nước hiệu quả giúp duy trì cường độ của mặt đường và nền đường, ngăn ngừa nguy cơ sụt lún, lở đất hoặc xói mòn nền đường Do đó, thiết kế và thi công hệ thống thoát nước cần được chú trọng để đảm bảo sự bền vững của công trình đường bộ.
Công trình thoát nước đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản lý nước đô thị, giúp xử lý nước mưa, nước ngầm và nước từ các nguồn khác đổ về Vị trí của công trình thoát nước thường được đặt tại các tuyến đường cắt qua các tuyến thủy lợi, sông, suối hoặc các điểm lõm trên đường nhằm đảm bảo thoát nước hiệu quả Các công trình thoát nước như cầu, cống, rảnh tháo được lắp đặt ở các vị trí phù hợp để tiêu thoát nhanh chóng, tránh ngập úng và tác động tiêu cực đến hạ tầng đô thị Quy trình tính toán thiết kế hệ thống thoát nước dựa trên phương pháp thủy văn và thủy lực theo tiêu chuẩn TCVN 9845-95, đảm bảo hiệu quả và độ bền của công trình.
2013 của Bộ Giao Thông Vận Tải Việt Nam.
H ệ th ống các công trình thoát nướ c
Rãnh đỉnh
Khi diện tích lưu vực đổ về sườn núi lớn hoặc chiều cao taluy đào ≥ 1.2m, cần bố trí rảnh đỉnh để dẫn nước về phía đường và các công trình thoát nước, sông suối hoặc chỗ trũng bên cạnh đường Điều này giúp nước không đổ trực tiếp xuống rãnh biên, hạn chế hiện tượng tràn nước và xói mòn Việc này đảm bảo an toàn và bền vững cho hệ thống thoát nước dọc tuyến đường, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và kết cấu hạ tầng.
Rãnh đỉnh thiết kế có hình dạng tiết diện hình thang với chiều rộng đáy tối thiểu là 0.5m, bờ rãnh có taluy 1:1.5 để đảm bảo độ ổn định Chiều sâu của rãnh được xác định dựa trên tính toán thủy lực nhằm đảm bảo mực nước trong rãnh cách mép ít nhất 20cm nhưng không vượt quá 1.5m để tránh gây ảnh hưởng tiêu cực Độ dốc của rãnh đỉnh thường được lựa chọn phù hợp với điều kiện địa hình nhằm duy trì tốc độ chảy hợp lý, tránh gây xói lở lòng rãnh Trong những địa hình dốc sườn núi, có diện tích lưu vực lớn hoặc địa chất dễ sụt lở, có thể xây dựng nhiều rãnh đỉnh để đảm bảo hiệu quả thoát nước và độ bền của hệ thống.
Rãnh biên
Rãnh biên được xây dựng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường và taluy nền đường, giúp tránh ngập úng và bảo vệ kết cấu đường bờ Rãnh phù hợp với các đoạn nền đường đào, nửa đào nửa đắp hoặc nền đường đắp thấp hơn 0,6m, đồng thời tận dụng diện tích khu vực hai bên để thoát nước hiệu quả ngay tại các khu vực này.
Kích thước của rãnh biên trong điều kiện bình thường được thiết kế theo cấu tạo địa hình mà không yêu cầu tính toán thủy lực
Tiết diện của rãnh có thể là hình thang, hình tam giác, hình chữ nhật hoặc nửa hình tròn, trong đó rãnh tiết diện hình thang thường được sử dụng phổ biến với chiều rộng đáy là 0,4m và chiều sâu tối thiểu từ mặt đất tự nhiên là 0,3m Độ dốc taluy rãnh nền đường đào lấy theo độ dốc taluy của đường đào, với chiều sâu 0,3m, mái dốc phía phần xe chạy là 1:3 và phía đối xứng là 1:1.5, còn với nền đường đắp và nền đào, mái dốc m theo mái dốc m của nền đường Ở những khu vực địa chất đá, có thể sử dụng tiết diện hình chữ nhật hoặc tam giác để phù hợp Để tránh tình trạng lòng rãnh bị ứ đọng bùn cát, độ dốc lòng rãnh không nhỏ hơn 0,5%, trong những trường hợp đặc biệt, có thể cho phép độ dốc là 0,3%.
Cầu
Cầu nhỏ, cầu trung, cầu lớn tùy theo lưu lượng tính toán.
Cống
Cống tròn, cống vuông, cống vòm Cống có khẩu độ từ 0.5m - 6m tuỳ theo địa hình và lưu lượng
Cống được đặt ởđường tụ thuỷđược gọi là cống địa hình
Khẩu độ tối thiểu được quy định là 0,75m với chiều dài không quá 15m để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành Để thuận tiện cho việc duy tu sửa chữa, nên sử dụng cống khẩu độ 1m với chiều dài dưới 30m Các cống có khẩu độ lớn hơn như 1,25m và 1,5m yêu cầu chiều dài cống phải trên 30m để đảm bảo khả năng thoát nước tốt Cao độ mặt đường tại các vị trí có cống tròn phải cao hơn đỉnh cống ít nhất 0,5m để đảm bảo độ an toàn và dễ thi công Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0,5m, độ chênh cao này cần đủ để thi công và duy trì độ dày của lớp áo đường một cách hợp lý.
Khẩu độ cống thường được chọn theo chế độ không áp, trong khi chế độ có áp và bán áp chỉ áp dụng tại các đoạn đường đắp cao và đất đắp nền đường dễ thấm nước từ thượng lưu cống vào nền đường Dốc dọc của cống không vượt quá độ dốc dòng chảy hạ lưu, nên thường lấy dốc cống từ 2% đến 3% để tránh lắng đọng bùn đất trong lòng cống Dựa trên vật liệu làm cống, có thể phân chia các loại cống khác nhau phù hợp với từng điều kiện thi công.
Cống gạch : chủ yếu là cống vòm gạch, cũng có trường hợp xây cuốn các cống tròn bằng gạch
Cống đá thường được xây dựng thành cống bản hoặc cống vòm đá, là giải pháp tiết kiệm chi phí và dễ bảo trì Với lợi thế sử dụng nguyên liệu sẵn có như đá, cống đá giúp giảm thiểu chi phí xi măng và cốt thép, phù hợp cho các vùng có nguồn đá tự nhiên phong phú Đây là lựa chọn kinh tế và bền vững cho các công trình thoát nước, đảm bảo độ bền lâu dài và dễ dàng bảo dưỡng.
Cống bê tông thường là loại cống tròn 4 khớp hoặc cống vòm, nổi bật với ưu điểm tiết kiệm cốt thép và dễ đúc Tuy nhiên, nhược điểm của loại cống này là dễ bị hư hỏng nếu thi công không đảm bảo chất lượng, đồng thời việc sửa chữa cũng gặp nhiều khó khăn.
Cống bê tông cốt thép thường được thiết kế dạng tròn, bản, hình hộp hoặc vòm, mang lại độ bền chắc cao và dễ dàng vận chuyển, lắp đặt Ưu điểm nổi bật của loại cống này là khả năng chịu lực tốt và tuổi thọ lâu dài, phù hợp cho nhiều dự án thủy lợi và thoát nước Tuy nhiên, nhược điểm của cống bê tông cốt thép là tiêu tốn nhiều cốt thép, làm tăng chi phí sản xuất Trong đó, cống hộp thường có giá thành cao hơn, thi công khó khăn hơn nên ít được sử dụng trong các công trình nhỏ hoặc yêu cầu đơn giản.
Cống làm bằng các vật liệu khác, ví dụ cống gỗ (loại tạm thời) cống sành, cống gang, cống tôn lượn sóng…
Dựa theo tình hình đắp đất trên cống chia thành :
Cống nổi : đỉnh cống không đắp đất, thích hợp với những chổ nền đường đắp thấp, các mương rãnh nông
Cống chìm : chiều cao đắp đất trên cống lớn hơn 50 cm thích hợp với nền đường đắp cao, những chổ suối sâu
Dựa theo tính chất thủy lực chia thành :
Cống chảy không áp có chiều sâu mực nước ở cửa vào nhỏ hơn chiều cao miệng cống, giúp hệ thống vận hành ổn định mà không gây áp suất dọc theo cống Trong quá trình hoạt động, mực nước trên toàn chiều dài cống thường không tiếp xúc với đỉnh cống, đảm bảo dòng chảy tự nhiên và giảm nguy cơ tràn hoặc nghẽn cống Thiết kế cống không áp phù hợp cho các công trình thoát nước cần giảm thiểu áp lực và duy trì dòng chảy liên tục, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả thoát nước trong điều kiện tự nhiên.
Cống chảy bán áp là hiện tượng trong đó chiều sâu mực nước tại cửa vào lớn hơn chiều cao của cống, nhưng nước chỉ ngập đến miệng cống mà không chảy trên toàn chiều cao của cống Hiểu rõ về cống chảy bán áp giúp tối ưu hóa hệ thống thoát nước và tránh tình trạng ngập úng không mong muốn trong quá trình vận hành.
Cống chảy có áp là loại cống mà chiều cao mực nước ở cửa vào lớn hơn chiều cao của cửa cống, khiến dòng chảy trong toàn bộ chiều dài cống đều chảy nhanh và không có mặt tự do Loại cống này thường được sử dụng ở những vị trí có suối sâu, nền đường đắp cao, nhằm đảm bảo dòng chảy ổn định và không gây ngập lụt cho các ruộng đồng xung quanh.
Cống xi-phông thường được sử dụng khi nền đường đắp thấp và mực nước hai bên đều cao hơn mực nước cửa cống, đặc biệt khi tuyến đường cắt qua các mương thủy lợi tưới Cửa vào cống xi-phông cần thiết kế theo kiểu giếng thẳng đứng, bao gồm cả bộ phận chống lắng đọng để đảm bảo hiệu quả thoát nước Đồng thời, cống xi-phông phải được xây dựng chắc chắn để tránh tình trạng thấm lậu nước ra ngoài, đảm bảo tính an toàn và thuận tiện cho công trình giao thông.
Việc bố trí các công trình thoát nước trên đường cần xem xét đến yêu cầu tưới tiêu để đảm bảo hiệu quả thoát nước Đồng thời, cần tính đến khả năng thoát nước lũ sau khi xây dựng đường, điều này không đòi hỏi tính toán thủy lực cống cấu tạo mà chỉ cần đặt các cống hoặc rãnh biên trong khoảng cách 300-500 mét để đảm bảo hiệu quả thoát nước Các cống cấu tạo cần được đặt sau khi hoàn thiện thiết kế đường đỏ, nhằm đảm bảo sự phù hợp và tối ưu hóa hệ thống thoát nước.
Xác định lưu lượ ng tính toán Qp%
Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc s
Thời gian tập trung nước trên sườn dốc , phụ thuộc vào hệ sốđặc trưng địa mạo sườn dốc và vùng mưa (phụ lục 14 TKĐÔTÔ3) Vùng mưa: XVIII
Hệ số xác định theo công thức :
bsd :Chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực, km xác định theo công thức:
L = chiều dài suối chính (km) đo từ nơi suối bắt đầu hình thành rõ ràng tới vị trí công trình
l = tổng chiều dài các suối nhánh (km) có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng trung bình của sườn dốc lưu vực, B xác định theo 1 trong 2 công thức sau:
Đối với lưu vực có 2 mái dốc:
Đối với lưu vực có 1 mái dốc: và thay hệ số 1.8 bằng 0.9 trong công thức xác định bsd
msd = 0.25: hệ sốđặc trưng nhám sườn dốc với mặt đất đất đồng bằng loại hay nứt nẻ, đất san phẳng đầm chặt
Isd: độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực ( 0 /00), được xác định bằng trị số trung bình của 4 –6 hướng nước chảy đại diện cho sườn dốc lưu vực.
Tính hệ số địa mạo thủy văn của lòng sông ls
- L: chiều dài sông chính, km
Hệ số đặc trưng nhám của lòng sông (mls = 1.1) phù hợp với các dòng sông đồng bằng ổn định, có lòng sông khá sạch và ít bị vẫn nước thường xuyên Điều kiện dòng chảy trong các sông này khá thuận lợi, góp phần duy trì môi trường nước trong sạch và ổn định.
- Ils : độ dốc lòng sông chính tính theo 0 /00
Trong đó : h 1 ,h2,…,h n : cao độ những điểm gãy khúc trên trắc dọc lòng sông chính; l1, l2,…,l n : cự ly giữa các điểm gãy khúc.
Xác đị nh h ệ sô A p %
- A p % được xác định bằng cách tra bảng 2.3 22 TCN220 – 95 phụ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung nước trên sườn dốc s và hệ số địa mạo thủy văn
Kết quả tính toán thủy văn được thể hiện trong các bảng sau:
Bảng 4.1 Bảng xác định các đặc trưng thủy văn
STT Lý trình F L l jl js
Bảng 4.2 Bảng xác định thời gian tập trung nước 𝛕 s
STT Lý trình js ms bs
Bảng 4.3 Bảng xác định đặc trưng địa mạo lòng sông
STT Lý trình F L jl ml l
Bảng 4.4 Bảng xác định mô đun dòng chảy Ap
Bảng 4.5 Bảng xác định Qp
Từ lưu lượng tính được, ta xác định các công trình vượt dòng nước theo bảng sau:
Bảng 4.6 Bảng tổng hợp cống
STT Lý trình Tên F Qp
Tính toán c ố ng và c ầ u nh ỏ
Tính khẩu độ cống
Cống là công trình thoát nước chính trên đường
Cống có thể là cống cấu tạo hoặc cống địa hình, chủ yếu dùng để thoát nước qua đường, tránh hiện tượng ứ đọng nước gây phá hoại nền đường Theo tiêu chuẩn đường bộ, đặc biệt khu vực đồi núi, mỗi km cần đặt từ 2 đến 3 cống để đảm bảo thoát nước hiệu quả Trong đó, không tính đến thủy lực của cống cấu tạo, mà khoảng cách giữa các cống thường từ 300 đến 500 mét, với khẩu độ cống là ⌀ = 1m, nhằm duy trì hiệu quả thoát nước và bảo vệ hạ tầng giao thông.
Cống địa hình là loại cống được đặt tại các vị trí có suối, nhằm kiểm soát dòng chảy nước qua đường Đây là loại cống bắt buộc phải lắp đặt ở những vị trí thường xuyên có nước chảy cắt ngang qua tuyến đường Cống địa hình thường xử lý lưu lượng nhỏ, dưới 16 m³/s, đảm bảo an toàn giao thông và bảo vệ tuyến đường khỏi tác động của nước chảy Việc thi công cống địa hình giúp duy trì khả năng thoát nước hiệu quả, giảm thiểu rủi ro ngập úng và bảo vệ hạ tầng giao thông.
Phạm vi sử dụng chế độ dòng chảy trong cống theo điều kiện của đường
Chế độ chảy không áp : được dùng ở các đoạn đường đắp thấp
Chếđộ chảy bán áp : được dùng ở đoạn đường đắp cao
Chế độ chảy có áp : chỉ có ở cống có cửa vào làm theo dạng dòng chảy Được dùng ở chổ suối sâu, nền đất cần thiết phải đắp cao.
Chế độ làm việc của cống
Tùy theo chiều sâu ngập nước trước cống và tùy theo loại miệng cống mà cống có thể làm việc theo các chế độ sau đây :
Không áp : nếu H ≤ 1,2h cv đối với miệng cống loại thường và 1,4hcvđối với miệng cống theo dạng dòng chảy
Bán áp : nếu H > 1,2h cv và miệng cống thông thường, trường hợp này ở cửa cống nước ngập toàn bộnhưng tiếp theo đó thì nước chảy ở mặt thoáng tự do
Trong trường hợp có áp, khi chiều cao H lớn hơn 1,4 lần chiều cao công trình, miệng cống hoạt động theo dạng dòng chảy nội bộ và độ dốc nhỏ hơn độ dốc ma sát, làm cho nước ngập toàn bộ phần lớn chiều dài của cống Chỉ có cửa ra mới có khả năng thông thoáng tự nhiên, giúp thoát nước hiệu quả trong điều kiện này.
Trong đó: H : chiều cao nước dâng trước cống hcv : chiều cao cống ở cửa vào
Khi mực nước ngập trước cống lớn, chế độ chảy có áp có thể xảy ra ngay cả với cống thông thường, tuy nhiên hiện tượng này không xảy ra liên tục và cống vẫn hoạt động theo chế độ bán áp Để đảm bảo an toàn, việc tính toán thiết kế cống cần dựa trên chế độ bán áp, phù hợp với điều kiện thực tế của hệ thống thoát nước.
Khẩu độ cống thường được xác định theo chế độ không áp để đảm bảo tính ổn định của cấu trúc Trong một số trường hợp đặc biệt, như đường ôtô hoặc đường thành phố, có thể thiết kế theo chế độ bán áp hoặc có áp, nhưng bắt buộc phải áp dụng biện pháp cấu tạo đảm bảo sự ổn định của cống và ngăn nước thấm qua nền đường Để các vật trôi có thể dễ dàng chảy qua cống không áp, mực nước trong cống tại cửa vào phải có một khoảng trống bằng d/4, tối thiểu phải lớn hơn 0,25m, đảm bảo tính năng thoát nước hiệu quả.
Tính kh ẩu độ c ố ng
Khẩu độ cống được xác định dựa trên chế độ không áp để đảm bảo thoát nước hiệu quả Trong những trường hợp đặc biệt trên đường ôtô hoặc đường thành phố, có thể thiết kế theo chế độ bán áp hoặc có áp, nhưng cần đảm bảo cấu tạo của cống ổn định và chống thấm nước qua nền đường Để vật trôi dễ dàng qua cống không áp, mực nước chảy vào cống phải có khoảng trống bằng d/4 hoặc ít nhất 0,25m, giúp duy trì sự lưu thông dầu phù hợp.
Khả năng thoát nước của cống Qc phụ thuộc vào chế độ làm việc của cống Trong trường hợp này, chúng tôi chọn và bố trí cống trên đường hoạt động ở chế độ không áp suất Do đó, quá trình tính toán thoát nước của cống sẽ dựa trên chế độ không áp suất để đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.
Hệ số vận tốc của cống khi làm việc không áp thường được lấy trong khoảng từ 0.82 đến 0.85 đối với tất cả các loại miệng cống, ngoại trừ loại được thiết kế theo dạng dòng chảy đảm bảo theo chế độ chảy có áp, giúp xác định chính xác tốc độ dòng chảy trong hệ thống cống để đảm bảo hiệu quả vận hành và tính toán đúng đắn.
+ c : Tiết diện nước chảy tại chỗ bị thu hẹp trong cống;
+ hc : Chiều sâu nước ở mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống, h c = 0.9hk;
+ g : Gia tốc trọng trường, lấy bằng 9.81 (m/s 2 )
Thay ψ c = 0.85 và hc = 0.9hk ; hk 2
Các trường hợp tính toán thủy lực cống
Tùy theo điều kiện cụ thể tính toán cống có thể phân ra hai trường hợp :
Để đảm bảo hiệu quả thoát nước, cần xác định chính xác mực nước dâng cho phép và cao độ nền đường phù hợp, từ đó đánh giá khả năng thoát nước của cống Biết được tốc độ nước chảy cho phép giúp lựa chọn vật liệu gia cố phù hợp ở thượng lưu và hạ lưu cống, đảm bảo độ bền và ổn định của công trình Việc xác định khẩu độ cống phải dựa trên các yếu tố này để đảm bảo hệ thống thoát nước hoạt động hiệu quả, giảm thiểu tình trạng ngập úng và bảo vệ công trình đường bộ.
Xác định lưu lượng nước chảy của cống là bước quan trọng để chọn phương án khẩu độ phù hợp, dựa trên các yếu tố thủy lực như H và v Dựa vào các yếu tố này, cần xác định cao độ nền đường tối thiểu, cũng như các biện pháp gia cố thượng lưu, hạ lưu cống Việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giúp lựa chọn phương án tối ưu, đảm bảo công trình vận hành hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Từ Q p và chọn cấu tạo cống tròn làm việc theo chế độ không áp, miệng cống loại thường (loại I) tra bảng ta xác định được d(m), H(m), V(m/s)
Chiều cao đắp nhỏ nhất đối với cống được chọn từ giá trị lớn trong hai giá trị tính theo hai điều kiện sau:
: mực nước dâng trước công trình ( kể cả chiều cao nước dềnh và sóng vỗ vào mặt mái dốc của nền đường) ứng với tầng suất lũ p%. min tk 1
Điều kiện 2 yêu cầu cao độ đường đỏ tại vị trí công trình phải đảm bảo đủ khoảng cách để xe vận chuyển vật liệu và thiết bị thi công đi qua cống mà không gây vỡ cống, cụ thể là cần có ít nhất 0,5m đất đắp trên đỉnh cống, tương đương với khoảng cách từ đỉnh cống đến đáy kết cấu áo đường ≥ 0,5m Trong trường hợp không thỏa mãn điều kiện này, cần giảm khẩu độ của cống (đường kính trong) và tăng số lượng cửa cống; nếu vẫn không đạt yêu cầu, phải sử dụng cống bản, loại cống có thể xây dựng mặt đường trực tiếp trên cống mà không cần đắp đất trên đỉnh.
Do sử dụng phương pháp thi công mặt theo phương pháp đào lòng đường hoàn toàn nên kiến nghị sử dụng công thức sau: = + 2 + max(0.5 ; hađ)
: đường kính trong của cống (m);
: chiều dày thành cống (m), có thể lấy = 0.1;
hađ : tổng chiều dày kết cấu áo đường (m)
Chiều dài của cống phụ thuộc vào các yếu tố như chiều rộng nền đường, chiều cao đất đắp và độ dốc mái taluy tại vị trí đặt cống Việc xác định chiều dài cống đảm bảo khả năng thoát nước hiệu quả và phù hợp với đặc điểm địa hình của công trình Công thức tính chiều dài cống giúp dự toán chính xác và tối ưu hóa thiết kế hệ thống cống thoát nước.
Lc = Bn+ 2m(Hnđ - - 2) Trong đó: Bn : bề rộng nền đường, B n = 9.5 (m)
Hnđ : chiều cao đắp nền đường (m)
: đường kính trong của cống
Bảng 4.7 Bảng thống kê cống
STT Lý trình Cống Tên Qp Khẩu độ [Qp] Số Hdâng Vận tốc L cống
Loại cống cống (m 3 /s) (cm) (m 3 /s) cửa (m) (m/s) (m)
Tính cầu nhỏ
Dựa trên bình đồ tuyến đã được giao, hiện trạng cũ của cầu vẫn đảm bảo khả năng thoát nước và còn trong thời gian khai thác sử dụng Vì vậy, căn cứ vào điều kiện kinh tế, không cần thiết phải thiết kế xây dựng cầu mới mà có thể tiếp tục sử dụng cầu hiện có để tiết kiệm chi phí.
Thiết kế rãnh
Rãnh đỉnh
Khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn, rãnh dọc không thoát hết thì cần bố trí rãnh đỉnh để dẫn nước từ sườn lưu vực về phía đường Rãnh đỉnh giúp thoát nước hiệu quả, hướng dòng chảy về công trình thoát nước, suối hoặc các chỗ trũng cạnh đường để tránh tình trạng ngập úng và gây sạt lở đất Việc thiết kế rãnh đỉnh phù hợp là yếu tố quan trọng trong công tác quản lý nước, đảm bảo an toàn và bền vững cho hệ thống hạ tầng.
Cần phải có khi nền đào sâu ≥ 6m.
Khi lưu vực của sườn dốc lớn, cần phải có rãnh đỉnh để tập chung nước và dẫn nước đến công trình cầu hoặc cống gần nhất
Xác định lưu lượng nước mưa đổ vềrãnh đỉnh
Diện tích lưu vực được xác định dựa trên vị trí của tuyến đường, đường tụ thủy và đường phân thủy, giúp xác định phạm vi thoát nước hiệu quả Lưu lượng tính toán của rãnh đỉnh được xác định theo quy trình dựa trên dòng chảy lũ của nước mưa rào, đảm bảo chính xác trong thiết kế hệ thống thoát nước Tần suất tính lưu lượng của rãnh đỉnh là 4%, phản ánh xác suất xảy ra mưa lớn và đảm bảo khả năng xử lý nước thải khi có mưa lớn đột biến.
Chiều rộng đáy rãnh ≥ 0,5m Độ dốc mái rãnh 1:1; chiều sâu rãnh H ≤ 1,5m; độ dốc dọc của rãnh i ≥ 5‰.
Lòng rãnh đỉnh và mái dốc phía đường cần được xây chắc chắn để ngăn nước thấm vào mái đường, đảm bảo độ bền của công trình Đất đào từ rãnh đỉnh phải được đắp thành các con đê hoàn chỉnh ở mái dốc phía thấp, còn gọi là đê con trạch, nhằm chống thoát nước hiệu quả và bảo vệ kết cấu mái đường.
Rãnh biên
Cần phải có ở đường đào và đường đắp thấp dưới 0,6m và trong phạm vi dải phân cách giữa khi làm siêu cao riêng cho mỗi phần xe chạy
Rãnh biên được thiết kế để thoát nước hiệu quả từ mặt đường, lề đường và khu vực xung quanh, giúp giữ cho mặt đường khô ráo và ngăn ngừa ngập úng Nhờ có rãnh biên, nền đường luôn được duy trì khô ráo, đảm bảo cường độ và độ ổn định của mặt đường trong điều kiện mưa gió, góp phần nâng cao độ bền và an toàn cho công trình giao thông.
Hình dạng của rãnh biên phụ thuộc vào phương pháp thi công bằng máy hay thủ công cũng như chiều cao của nền đắp, dẫn đến các dạng hình thang hoặc hình tam giác phù hợp Thiết kế rãnh hình thang giúp đảm bảo tính ổn định và dễ thi công trong các dự án xây dựng.
bmin = 0,4m; irãnh ≥ 5‰ hmin = 0,2-0,25 (m) ởđầu rãnh
Mái dốc của rãnh hai bên lề đường 1:1
Xác định kích thước rãnh
Ta chọn kích thước của rãnh là b = 0,4m và h = 0,6m để thiết kế
THIẾT KẾ NỀN - MẶT ĐƯỜNG
Yêu cầu đối với nền đường
Nền đường là một công trình bằng đất có tác dụng :
Khắc phục địa hình thiên nhiên là yếu tố quan trọng để tạo ra một dải đường đủ rộng dọc theo tuyến, đảm bảo tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc (độ dốc) và trắc ngang Việc này nhằm đảm bảo điều kiện vận hành của xe ô tô an toàn, êm thuận và tiết kiệm nhiên liệu, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng của tuyến đường.
Làm cơ sở cho áo đường là lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu đựng tác dụng của xe, ảnh hưởng lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của kết cấu áo đường Để đảm bảo các yêu cầu về độ bền và độ ổn định, trong quá trình thiết kế và xây dựng nền đường cần tuân thủ các tiêu chuẩn về kết cấu và vật liệu phù hợp Việc đảm bảo chất lượng của lớp cơ sở và áo đường đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao tuổi thọ của công trình, giảm thiểu hư hỏng và duy trì khả năng chịu lực tốt trong quá trình khai thác.
Nền đường phải đảm bảo luôn 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 cần đảm bảo có cường độ nhất định, nghĩa là đủ độ bền để chịu lực cắt trượt và không bị biến dạng quá mức khi tải trọng của bánh xe đi qua Điều này giúp duy trì kết cấu đường bộ vững chắc, hạn chế tình trạng biến dạng và đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông Việc đảm bảo cường độ nền đường phù hợp còn giúp kéo dài tuổi thọ công trình và giảm thiểu chi phí bảo trì.
Nền đường cần đảm bảo ổn định về cường độ, nghĩa là cường độ của nền đường phải duy trì liên tục và không bị suy giảm theo thời gian, khí hậu hoặc điều kiện thời tiết bất lợi Việc này đảm bảo độ bền và an toàn của công trình đường bộ, giảm thiểu các tác động tiêu cực từ yếu tố môi trường Đảm bảo nền đường có cường độ ổn định là yếu tố quan trọng trong quy trình thi công và bảo trì hệ thống đường giao thông.
Yêu c ầu đố i v ớ i k ế t c ấu áo đườ ng m ề m
Mặt đường là lớp vật liệu trên cùng chịu tác động trực tiếp của lực thẳng đứng và lực ngang từ phương tiện giao thông, đồng thời bị ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên như độ ẩm, nước mưa, nắng và nhiệt độ thay đổi Tầng mặt cần có độ bền cao suốt thời gian sử dụng, đảm bảo độ phẳng, đủ độ nhám và khả năng chống thấm nước để duy trì kết cấu tốt Ngoài ra, mặt đường phải có khả năng biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao nhằm chống lại các tác động từ tải trọng và điều kiện khí hậu.
Chọn tầng mặt phù hợp phụ thuộc vào cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, công nghệ thi công và điều kiện vật tư Việc xác định phương án thi công tối ưu đảm bảo độ bền và an toàn của mặt đường, đồng thời phù hợp với đặc thù của từng dự án Lựa chọn cấu trúc mặt đường đúng quy trình sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng lâu dài, giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa.
Trong kết cấu áo đường, tầng mặt là bộ phận đắt tiền nhất, do đó cần thiết kế các lớp của tầng mặt có chiều dày tối thiểu phù hợp với điều kiện môđun đàn hồi chung (Ech) của kết cấu Việc tận dụng vật liệu địa phương cho tầng móng giúp giảm chi phí xây dựng và tiết kiệm nguồn lực Chất lượng bề mặt áo đường mềm mại, mịn màng sẽ giảm chi phí vận hành, đồng thời kéo dài thời gian định kỳ sửa chữa trong quá trình khai thác.
Thiết kế kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm theo tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 đảm bảo sự phù hợp và ổn định của công trình Đối với đường cấp IV đồng bằng có tốc độ thiết kế là 60 km/h, việc lựa chọn các lớp vật liệu và chiều dày phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn giao thông và độ bền của mặt đường Quy trình này hướng dẫn rõ ràng các bước tính toán và tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết để tối ưu hóa kết cấu áo đường, phù hợp với điều kiện địa hình và lưu lượng phương tiện.
- Độ nhám: Lớp trên cùng phải có một lớp tạo nhám để đảm bảo chiều sâu rắc cắt trung bình Htb (mm) đạt tiêu chuẩn quy định theo Bảng 28[1]
Bảng 5.1 Yêu cầu vềđộ nhám của mặt đường
Tốc độ thiết kế V tk
Chiều sâu rắc cát trung bình Htb (mm) Đặc trưng độ nhám bề mặt
- Độ bằng phẳng: phải đảm bảo đủ thông qua chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI (mm/Km) được quy định ở Bảng 29 [6]
Bảng 5.2 Yêu cầu vềđộ bằng phẳng của mặt đường theo chỉ số IRI
Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h) Chỉ số IRI yêu cầu (đường xây dựng mới)
Độ bằng phẳng của mặt đường được đánh giá bằng thước dài 3,0 m theo tiêu chuẩn TCVN 8864:2011, với mức độ phù hợp từ 60 đến 2,5 Đối với mặt đường cấp cao A1, yêu cầu đặt ra là 70% số khe hở phải dưới 5 mm và 30% số khe hở còn lại phải dưới 7 mm để đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng mặt đường.
Tính toán kết cấu áo đường mềm theo TCVN 4054-2005 và 22 TCN 221-06
Sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản Tp Hồ Chí Minh năm 2019.