Đề tài tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật -Thiết kế tuyến đường đi qua 2 điểm C-D cho trước trên bản đồ địa hình thuộc tỉnh Bình Phước

Đề tài tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật -Thiết kế tuyến đường đi qua 2 điểm C-D cho trước trên bản đồ địa hình thuộc tỉnh Bình Phước. Trên cơ sở Thiết kế cơ sở đã được phê duyệt ta tiến hành thiết kế kỹ thuật cho tuyến đường nêu trên để xác định giá thành và các chỉ tiêu cần thiết cho tuyến đường đã chọn.

Nhiệm vụ được giao trong phần thiết kế kỹ thuật là thiết kế đoạn C - D từ

KM 2+500 đến KM 4+500

I Tình Hình Chung Của Tuyến:

Đây là đoạn tuyến có độ dốc không lớn Đoạn tuyến này cắt qua 2 con suối cạnnhưng lưu lượng nước chảy không lớn lắm, theo tính toán lưu lượng nước từ lưu vực đổvề thì không cần phải làm cầu nhỏ, chỉ cần đặt cống địa hình là đủ Nói chung địa hìnhvà địa chất thuỷ văn khá thuận lợi cho việc xây dựng tuyến đường

Cấu tạo các tầng địa chất như sau:

+ Trên cùng là lớp đất hữu cơ có lẫn một ít sỏi sạn do đá bị phong hóa chiều dàykhoảng 0.2 - 0.4m

+ Kế đó là lớp đất đỏ Bazan có chiều dày từ 4-6m

+ Dưới cùng là lớp đá gốc Canxít nằm sâu ở dưới loại đá này có cường độ cao đảmbảo ổn định cho nền đường trong quá trình sử dụng khai thác

+ Các chế độ thuỷ văn như chế độ nhiệt độ, mưa gió, lượng bốc hơi, độ ẩm trungbình của tháng trong năm không có gì đặc biệt so với phần báo cáo dự án đầu tư

Tình hình kinh tế chính trị, văn hóa ở địa phương phát triển bình thường

*Kết luận: Khu vực tuyến đi qua rất thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến đường về cácchỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Đồng thời khi lắp đặt xong tuyến đường sẽ tạo điều kiện thúcđẩy sự phát triển của khu vực

II Những Yêu Cầu Trong Thiết Kế Kỹ Thuật.

+ Thiết kế phải hoàn thiện và phải có những tài liệu cụ thể chính xác

+ Tất cả các công trình phải được thiết kế một cách hợp lý tương ứng với yêu cầucủa giao thông và điều kiện tự nhiên của khu vực

+ Toàn bộ và từng phần thiết kế phải có luận chứng kinh tế phù hợp với báo cáo dựán đầu tư đã được duyệt Nên dùng các kết cấu định hình và các đồ án tốt nhất của côngtrình tương tự nhằm rút ngắn thời gian thiết kế

+ Các tài liệu phải đầy đủ rõ ràng theo đúng các qui trình hiện hành

Số Liệu Thiết Kế

- Bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 50.000

- Lưu lượng xe thiết kế ở năm tương là N = 2450 xe/ngày đêm Trong đó:

+ Xe con chiếm 53.06% tức 1300xe/nđ

+ Xe KAZ-608 chiếm 24.49% tức 600xe/nđ

+ Xe YAZ-61 chiếm 16.33% tức 400 xe/nđ

+ Xe MAZ-503A chiếm 6.12% tức 150 xe/nđ

 Lưu lượng xe con quy đổi là: Ntk  3675 xcqđ/ngày

- Cấp quản lý : III (miền núi)

- Cấp kỹ thuật : 80

- Tốc độ tính toán : Vtt = 80km/h

- Loại mặt đường : Bê tông nhựa nóng

- Các tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu đã để áp dụng thiết kế trong bước thiết kế kĩthuật giống như đã trình bày trong bước thiết kế cơ sở:

CHƯƠNG 2:

Thiết Kế Bình Đồ



III Những Căn Cứ Để Xác Định Bình Đồ.

Để vạch tuyến trên bình đồ ta cần phải dựa vào các căn cứ sau:

Tình hình địa hình, địa mạo của khu vực tuyến đi qua

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 1000, mức chênh cao 1m

Cấp hạng kỹ thuật của đường

Nhu cầu phát triển kinh tế, văn hóa của khu vực tuyến đi qua trong tương lai

Tham khảo bản đồ qui hoạch phát triển mạng lưới giao thông, qui hoạch khu dân

cư, qui hoạch xây dựng các công trình thủy lợi trong vùng.

IV Xác Định Các Điểm Khống Chế

Điểm khống chế là những điểm tuyến bắt buộc phải đi qua hoặc phải tránh Đó lànhững điểm đầu, điểm cuối và những điểm ở giữa như là chỗ giao nhau với đường ôtôcấp hạng cao hơn, đường sắt, những điểm giao nhau với dòng nước lớn, những chỗ thấpnhất của dãy núi, những chỗ tận dụng được đoạn đường đã có Dựa vào những điểmkhống chế đã được xác định ta bắt đầu tiến hành vạch tuyến trên bình đồ

V Các Nguyên Tắc Khi Vạch Tuyến

 Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật đã khống chế trước như: bán kính đườngcong tối thiểu, đoạn chêm tối thiểu, độ dốc dọc,

 Tại các vị trí đổi hướng tuyến nên được bố trí đường cong nằm có bán kínhđủ lớn, bám sát địa hình để tránh khối lượng đào đắp lớn

 Các đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong phải đủ dài để bố trí 2 đoạncong chuyển tiếp nối, đoạn siêu cao, đoạn nối mở rộng

 Các đoạn thẳng không nên dài quá 3km (TCVN4054-98), nhằm tránh gâytâm lý chủ quan cho người lái xe, gây tai nạn giao thông

 Căn cứ vào các điểm khống chế trên đường: điểm đầu tuyến, điểm cuốituyến, vị trí vượt sông thuận lợi, điểm cắt khu dân cư, thị trấn, thành phố, vị trí bất lợi vềđịa chất, thuỷ văn

 Để đảm bảo hiệu quả cho việc xây dựng đường thì phải tuân theo nguyêntắc: chiếm dụng diện tích đất trồng là ít nhất, công tác giải phóng nhà cửa mặt bằng là ítnhất.

 Tại các vị trí tuyến cắt qua dòng chảy, nên cố gắng bố trí tuyến đi vuônggóc với dòng chảy Nếu không được thì có thể bố trí xiên nhưng phải chọn khúc sông ổnđịnh, sông thẳng

 Phải kết chặt chẽ giữa bình đồ, trắc dọc, trắc ngang khi vạch tuyến

 Đảm bảo tốt các yêu cầu về quốc phòng kinh tế

 Đảm bảo giá thành xây dựng là rẻ nhất và không cần phải sử dụng cácbiện pháp thi công phức tạp

 Đảm bảo cho việc duy tu bảo dưỡng sau này được thuận lợi

VI Tình Hình Cụ Thể Của Tuyến

 Từ KM 2+500  KM 4 + 500 địa hình không dốc lắm, độ dốc ngang lớn nhất là trênđoạn tuyến này vào khoảng 7% Điểm đầu của đoạn tuyến có cao độ là 125,41, điểmcuối của đoạn tuyến có cao độ 135,24 m Điểm có cao độ cao nhất trên đoạn tuyến làđiểm cuối tuyến có cao độ là 135,24m

 Căn cứ vào bình đồ kỹ thuật tỷ lệ 1/1.000 và các nguyên tắc vạch tuyến trên bình tatiến hành đi tuyến từ KM 2 + 500  KM 4 + 500 Trên đoạn tuyến gồm có 1 đường congbán kính R = 800m, 2 cống địa hình, có 1 cống cấu tạo, không có cầu

VII Thiết Kế Các Yếu Tố Của Đường Cong

V.1 Chọn bán kính đường cong trên bình đồ

Trên đoạn tuyến từ KM 2 + 00  KM 4 + 500 chỉ có một đường cong nằm, căn cứvào điều kiện địa chất và địa hình tại khu vực của đường cong, căn cứ vào bình đồ tỷ lệ1/1000 ta quyết định chọn bán kính đường cong R= 800 m

V.2 Xác định độ mở rộng mặt đường trong đường cong

Với đường thiết kế hai làm xe, độ mở rộng mặt đường trong đường cong được xácđịnh theo công thức sau:

R

V R

L R

V R

L e

Trong đó: e - Độ mở rộng của mặt đường của một làn xe (m)

LA - Chiều dài khung xe (là chiều dài từ trục sau xe đến đầu mũi xetrước)

LA = 8,0m

R - Bán kính của đường cong, R = 800m

V - Vận tốc chạy xe, V = 80km/hThay số vào công thức trên, ta được:

m

800

80 1 , 0 800

V.3 Tính toán và bố trí siêu cao

a Xác định độ dốc siêu cao

Độ dốc siêu cao được xác định theo công thức:

2

2 2

V

Trong đó: V - Vận tốc thiết kế, V = 80km/h

R - Bán kính đường cong nằm, R = 800m

 - Hệ số lực đẩy ngang tính toán

2 - Hệ số bám ngang của lốp xe với đường

Hình 2.1 - Độ dốc siêu cao.

Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R, hệ số lựcđẩy ngang 2, thường lấy từ 2 = 0,08 ÷ 0,1; tối đa là 0,15  lấy 2 = 0,1

Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R, hệ số lựcđẩy ngang  Thế các giá trị khác nhau của R vào công thức trên ta có thể tính được isc

tương ứng Tuy nhiên trị số isc thông thường không tính toán cụ thể mà kiến nghị dùngtheo các giá trị trong bảng 11 điều 5.6.1 TCVN 4054 - 98 Theo quy định này thì với vậntốc Vtt = 80km/h, bán kính đường cong R = 800m thì phải bố trí siêu cao, với độ dốc siêucao tương ứng là 2%

b Xác định chiều dài đoạn nối siêu cao, L nsc

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định theo công thức:

p

sc nsc i

i B

L  ( )

Trong đó: B - Chiều rộng phần xe chạy, B = 12,0m

 - Độ mở rộng của phần xe chạy  = 0,40m

isc - Độ dốc siêu cao, isc = 2%

ip - Độ dốc nâng siêu cao, tính bằng phần trăm (%) Theo điều 5.6.4TCVN 4054 - 98 với Vtt = 80km/h thì ip = 0,5%

Thay số vào công thức trên, ta được: L nsc 50 , 40m

% 5 , 0

% 2 ) 4 , 0 0 , 12 (

Vậy chọn Lnsc = 60m

c Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp, L ct

Ở đây dùng đường cong xoắn ốc clôtôit làm đường cong chuyển tiếp Khi đó, chiềudài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thức sau:

3

và Lct  Lnsc

Trong đó: R - Bán kính đường cong nằm, R = 800m

Vtt - là tốc độ tính toán của cấp đường, tính bằng km/h

80 5

, 23

3 3

Trong đường cong này để đảm bảo độ nâng siêu cao phụ là 0.5%, kiến nghị chọn

Lct = Lnsc = 60m Bố trí siêu cao

- Để bố trí siêu cao trong trường hợp này ta tiến hành thực hiện các bước sau:

Bước 1:

Trên đoạn dài bằng 10m trước khi vào đường cong chuyển tiếp (hoặc đoạn nối siêucao), chuyển dần độ dốc ngang lề đường cho bằng độ dốc ngang mặt đường

ho = a(ilề - ing) : chiều cao cần nâng

a : bề rộng lề không gia cố 0,5m,

ilề = 0,06 ; ing = 0,02;

ho = 0,5(0,06 - 0,02) = 0,02 m

 Bước 2:

Tổng độ nâng mép ngoài h = (B + b)  (in+isc) = 0,26m

Lấy tim đường làm tâm quay mép ngoài lưng đường cong có độ dốc ngang -2%thành mặt đường có độ dốc ngang bằng 0

Độ nâng mép ngoài h1 = (B + b)  in

Với B là chiều rộng 1/2 mặt đường, B = 3,5m

b: Chiều rộng phần lề gia cố và không gia cố b = 3,0m,

h1 = (3,5+3,0)  0,02 = 0,13 m,Chiều dài đoạn nâng:

L1 = h1 : ip = 0,15 : 0,005= 30mĐộ dốc phụ nâng siêu cao : ip = 0,005

Chiều dài đoạn nâng:

L2 = h2 : ip = 0,15 : 0,005 = 30m

V.4 Xác định các yếu tố của đường cong tổng hợp

Ta sử dụng trường hợp bố trí đường cong chuyển tiếp theo phương pháp dịch tâmvào trong và bán kính không thay đổi Khi đó các yếu tố của đường cong tổng hợp đượcxác định như sau:

Theo số liệu thiết kế của đường cong này thì ta có:

- Góc chuyển hướng của đường cong : = 8o53’12”

- Bán kính đường cong :R = 800m

- Chiều dài đường cong chuyển tiếp :L = 60m

Từ số liệu thiết kế ta xác định được:

0375 , 0 800 2

L L

800 40

60 60

.

3 2

L

800 6

60

6

2 2

b o  1  cos   0 , 75  800 ( 1  cos( 0 , 0375 ))  0 , 1876

m R

x

t  o  sin   59 , 992  800 sin( 0 , 0375 )  29 , 999

m tg

tg b t t

0 999 , 29 2



m b

2

"

12 ' 53 8

cos

188 ,

0 2

Ta tính được các yếu tố chủ yếu của đường cong tổng hợp như sau:

m tg

t tg

R T

2

m R

b R

2

"

12 ' 53 8 cos

1 )

( 2 cos

o o

o 800 ( 8 53 ' 12 " 2 * 2 09 ' 05 " ) 64 , 08

180

14 , 3 ) 2 (

m L

V.6 Bố trí các điểm chủ yếu và chi tiết trên đường cong tổng hợp

Việc bố trí các điểm chủ yếu và chi tiết trên đường cong tổng hợp được tính cho hai

phần riêng biệt là phần trên đường cong chuyển tiếp và phần đường cong tròn Ở đây ta

dùng phướng pháp tọa độ vông góc để bố trí, lần lượt bố trí trên hai nữa đường cong

tổng hợp từ phía NĐ (hoặc NĐ’) vào P

Việc bố trí các điểm cọc 100m (cũng như các điểm chi tiết) trên đường cong tổng

hợp được tính cho hai phần riêng biệt là đường cong tròn và đường cong chuyển tiếp Ở

đây ta tính và bố trí các điểm theo phương pháp toạ độ vuông góc:

- Gốc tọa độ là điểm NĐ (hoặc NĐ’).

- Trục x là tiếp tuyến tại NĐ (hoặc NĐ’) hướng về đỉnh

- Trục y vuông góc với trục x tại NĐ (hoặc NĐ’) và hướng vào tâm

- Lúc này tọa độ các điểm trên đường cong chuyển tiếp được tính theo công thức:

2 2

5

40 L R

K K

Hình 2.3 - Bố trí điểm chi tiết trên đường cong tổng hợp, trường hợp tâm thay

đổi bán kính cố định theo phương pháp tọa độ vuông góc.

- Tọa độ các điểm chi tiết trên phần đường cong tròn được tính theo công thức:

t R

X k  sin k 

R

Y k  1  cos k với R K k

a Trong đường cong chuyển tiếp

Bảng 2.2 - Tọa độ các điểm ở phần đường cong chuyển tiếp phía NĐ

STT CỌCTÊN K.CÁCH(m) TỌA ĐỘ (m)

i

kTĐ’

6 C64 50 50,000 0,434

Bảng 2.3 - Tọa độ các điểm ở phần đường cong chuyển tiếp phía NĐ’

STT CỌCTÊN K.CÁCH(m) TỌA ĐỘ (m)

b Trong đường cong tròn

Bảng 2.4 - Tọa độ các điểm ở phần đường cong tròn từ NC3  NC3’

STT CỌCTÊN K.CÁCH(m) TỌA ĐỘ (m)

Ta có S02 = 100m  Ko = 184,08, do đó phạm vi phá bỏ được tính theo công thức:

) 2 cos 1 (  

S - Chiều dài tầm nhìn, S = S01 = 100m

Hình 2.4 - Xác định vùng dỡ bỏ khi S  K

Thay số vào công thức trên, ta được:

"

43 ' 09 7 800 14 , 3

180 100

180 0

o o

Z

o

56 ,1 2

"

43 ' 09 7 cos 1 800 ) 2 cos 1(     

Việc thiết kế đường đỏ cần đảm bảo các yêu cầu, nguyên tắc như trong phần thiết kế cơ sở Trong phần này cần tuân thủ những quy định sau:

* Các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật:

 Độ dốc dọc lớn nhất không quá 7%

 Độ dốc dọc nhỏ nhất không nhỏ hơn 0,5% (và 0,3% trường hợp đặc biệt) đốivới các đoạn đường đào hoàn toàn và các đoạn đắp thấp hơn 0.5m

 Khoảng cách tối thiểu giữa hai đỉnh trắc dọc là 200m

 Bán kính đường cong lồi tối thiểu 4000m

 Bán kính đường cong lõm tối thiểu là 2000m

* Các yêu cầu về cao độ khống chế:

Khi tuyến đường cao độ nền đường mà cụ thể là thiết kế đường đỏ phải đảm cácyêu cầu sau :

 Cao độ đường đỏ phải đảm bảo đi qua các cao độ khống chế trên trắc dọc nhưsau: cao độ tại các điểm giao với đường sắt , đường bộ cấo cao hơn , điểm dầu tuyến ,cuối tuyến …

 Đối với cống:

Hnền  Hmiệng cống + 0,63m(HKCAĐ) : cống không có áp

Chiều cao nước dâng hoặc chiều cao miệng cống được tính từ cao độ đặt cống

 Cao độ của mép nền đường phải cao hơn mực nước ngầm tính toán , mực nướcđọng thường xuyên để đảm bảo chế độ thuỷ nhiệt của nền đường

 Thiết kế trắc dọc phải đảm bảo thoát nước tốt : thoát nước mặt và thoát nướcngầm

 Thiết kế trắc dọc phải chú ý đến điều kiện thi công

 Phải chú ý kết hợp hài hoà giữa bình đồ , trắc dọc , trắc ngang và không gian

* Phương pháp kẻ đường đỏ

Trong đoạn tiến hành thiết kế kĩ thuật, địa hình là đồi núi với độ dốc không lớnlắm nhưng khi thiết kế trắc dọc ta vẫn sử dụng phương pháp cắt để giảm đắp cao đàosâu, giảm bớt độ dốc tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy

Sau khi tiến hành thiết kế theo các nguyên tắc đã nêu ở trên ta được trắc dọc nhưsau:

 Độ dốc lớn nhất là 2,55% với chiều dài đoạn dốc là291,85m

 Độ dốc nhỏ nhất là 0,65% với chiều dài đoạn dốc là 212,04m

CHƯƠNG 4:

Thiết Kế Nền Đường



VIII Thiết Kế Nền Đường.

Nền đường là nền tảng cơ bản của một con đường được cấu tạo bởi vật liệukhông tiêu chuẩn hóa, nền đường thay đổi theo điạ chất, điều kiện khí hậu thuỷ văn củakhu vực tuyến

Là công trình nằm ngoài trời nên chịu tác dụng trực tiếp của thiên nhiên, tảitrọng xe chạy

Do vậy, việc thiết kế nền đường phải đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ ổnđịnh, đảm bảo đúng quy định về mặt hình học:

 Không được biến dạng quá lớn dưới tác dụng của tải trọng làm thay đổi hìnhdạng

 Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, nền phải đảm bảo không bị lún, cắtvượt quá giá trị cho phép

 Có đủ khả năng chống lại thay đổi chung của mọi điều kiện và không có hiệntượng lún, sụt

 Yêu cầu cơ bản của nền đường là đảm bảo đủ cường độ và độ ổn định màcường độ của đất nền đường lại phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, nhất là chế độ thủynhiệt

Do đó khi thiết kế nền đường cần chú ý đến điều kiện tác động thủy nhiệt của khuvực đó để đưa ra kết cấu áo đường hợp lý nhất

 Nước là nhân tố ảnh hưởng lớn đến cường độ và độ ổn định của nền đường,các nguồn nước đó là: nước mưa, nước mao dẫn do ngưng tụ hơi nước trong nền đường.Sự tác động của nước làm giảm cường độ của đất nền đường và làm cho nền đường kémổn định

 Trong thiết kế nền đường người ta dùng chỉ tiêu mođuyn đàn hồi Eo, để có Eo

bất lợi nhất người ta thí nghiệm trực tiếp vào mùa bất lợi nhất

Do đó vấn đề quan trọng khi thiết kế nền đường là phải đảm bảo thoát nước tốt.Đối với nền đắp, nếu đắp nhiều loại đất khác nhau thì nên đắp như sau:

1 lớp đất thoát nước khó

2 lớp đất dễ thoát nước

Đảm bảo cho nền đường luôn được khô ráo, độ ẩm trong khu vực hoạt động ít, điềuđó quyết định bởi cao độ của đường

Địa chất lớp trên cùng là đất đỏ Bazan tương đối dày dưới là đá gốc do đó tôi thiếtkế ta ly nền đào 1:1 và nền đắp là 1:1,5 để đảm bảo nền đường không bị biến dạng

Đối với sườn dốc < 20% thì sau khi dãy bỏ lớp đất hữu cơ có thể đắp trực tiếp, cònnếu sườn dốc >20% thì phải tiến hành đánh cấp chiều cao 0,5  0,7m và tuỳ theo điềukiện thi công mà quyết định bề rộng mỗi cấp.

Một số dạng mặt cắt ngang của nền đường như hình vẽ dưới:

IX Tính Toán Khối Lượng Đào Đắp

Dựa vào cao độ tại các cọc đã được xác định ta tính được khối lượng đào đắp củatuyến theo công thức:

V = F F L

2

2 1

(m3) Trong đó:

F1, F2 :Diện tích đào, đắp tại hai mặt cắt 1và2

L : khoảng cách giữa hai mặt cắt

BẢNG TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP (TỪ KM 2+500 ĐẾN KM04+500)

Đào nền

Đào rãnh

Đàokhuôn đường

Đắp nền

Đào nền

Đào rãnh

Đàokhuôn đường

1 Đất thoát nước khó

2 Đất dễ thoát nướcù