* Hệ thống giao thông vận tải của huyện Bắc Yên chủ yếu là giao thông đường bộ cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hoá và hành khách của thời kỳ đổi mới, với vị trí địa lý tươ
THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN ĐƯỜNG
NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
- Thiết kế tuyến đường bản Khốm Khia - đường Tạ Khoa, xã Hua Nhàn, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La
- Đường bản Khốm Khia – Đường Tạ Khoa
- Xã Hua Nhàn, huyện Bắc Yên – Tỉnh Sơn La
- Sở kế hoạch đầu tƣ tỉnh Sơn La
- Công ty TNHH tƣ vấn xây dựng 319
1.2 Tình hình khu vực xây dựng 1.2.1 Vị trí địa lý
- Tuyến đường thuộc địa phận huyện Bắc Yên, Tỉnh Sơn La Bắc Yên là một trong những huyện vùng cao của tỉnh Sơn La,cách trung tâm thành phố Sơn La 100 km về hướng Đông, diện tịch tự nhiên là 1.103,71km2
- Phía Bắc và Tây Bắc giáp huyện Trạm tấu (tỉnh Yên Bái) - Phía Nam Đông Nam giáp huyện Mộc Châu
- Phía Đông Nam giáp huyện Yên Châu - Phía Tây giáp huyện Mai Sơn
- Phía Đông giáp huyện Phù yên
Hồ Sông Đà chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua 6 xã, 46 bản Sông Đà chảy qua huyện Ngoài ra còn có nhiều sông suối nhỏ khác
- Căn cứ luật tổ chức HĐNH và UBND ngày 26/11/2003 - Căn cứ luật đấu thầu 61/11/2003/QH11 ngày 29/11/2005 Luật xây dựng số : 16/2003/QH11 ngày 26/11/2003 của Quốc Hội
- Căn cứ theo nghị định số 58/2003/NĐ-CP ngày 5/5/2008 của Chính phủ hướng dẫn thi hành Luật đấu thầu và lựa chọn nhà thầu xây dựng theo Luật xây dựng
- Căn cứ theo nghị định số: 12/2009/NĐ-CP ngày 12/2/2009 của Chính phủ về quản lý dự án về đầu tƣ xây dựng công trình
- Căn cứ quyết định số: 2083/QĐ-UBND ngày 28/7/2009 của UBND Tỉnh Sơn La về việc phân bổ nguồn vốn ứng trước năm 2010 thực hiện chương trình giảm nghèo nhanh và bền vững
- Căn cứ quyết định số: 1713/QĐ-UBND ngày 17/8/2009 của UBND huyện Bắc Yên về việc phân bổ nguồn vốn ứng trước năm 2010 thực hiện chương trình giảm nghèo nhanh và bền vững theo Nghị Quyết số 30a/2008/NQ- CP
- Căn cứ quyết định số: 1806/QĐ-UBND ngày 4/0/2009 của UBND huyện Bắc Yên về việc chỉ định đơn vị tƣ vấn khảo sát - lập báo cáo kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình: Thiết kế tuyến đường bản Khốm Khia - đường Tạ Khoa, xã Hua Nhàn, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La
- Căn cứ hộp đồng kinh tế số: /HĐ-KT năm 2009 của UBND huyện Bắc
Yên với công ty TNHH tƣ vấn xây dựng 319 về việc khảo sát thiết kế tuyến đường bản Khốm Khia - đường Tạ Khoa, xã Hua Nhàn, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La
- Căn cứ các số liệu thu thập được tại hiện trường và số liệu do các cơ quan liên quan cung cấp
* Dựa theo TCVN 4054-2005 về thiết kế đường * TIÊU CHUẨN NGÀNH 22TCN 211:2006
1.2.3 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện
- Căn cứ hộp đồng kinh tế số: /HĐ-KT năm 2009 của UBND huyện Bắc Yên với công ty TNHH tƣ vấn xây dựng 319 khảo sát thiết kế lập báo cáo kinh tế kỹ thuật công trình: tuyến đường bản Khốm Khia - đường Tạ Khoa, xã Hua Nhàn, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La Công ty TNHH tƣ vấn xây dựng 319 tiến hành nghiên cứu các tài liệu khu vực tuyến Từ đó tổ chức triển khai lấy tài liệu thực địa tuyến đường
1.2.4 Tình hình dân sinh, kinh tế, chính trị, văn hoá
- Bắc Yên có nhiều khởi sắc trong phát triển kinh tế - xã hội Năm 2011,
2012 tốc độ tăng trưởng bình quân đạt 13%/năm, thu nhập bình quân đầu người năm 2012 đạt 11,78 triệu đồng Tăng trưởng ở từng ngành kinh tế đều ở mức cao, theo hướng tiến bộ, cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực: tăng tỷ trọng công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp, xây dựng và dịch vụ; giảm tỷ trọng nông - lâm nghiệp (Số liệu 6 tháng đầu năm 2013: Tỷ trọng Nông - Lâm nghiệp chiếm 48,2%, tỷ trọng Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp - xây dựng chiếm 24,5%, thương mại - dịch vụ chiếm 27,3%) Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng sản xuất hàng hoá gắn với nhu cầu thị trường
- Về tài nguyên khoáng sản, huyện Bắc Yên có nhiều loại khoáng sản, đáng kể nhất là mỏ Niken - Đồng ở bản Pót, bản Phúc và bản Khoa xã Mường khoa (diện tích khoảng trên 250 ha) có trữ lƣợng khá lớn trên 2 triệu tấn quặng với hàm lƣợng Ni 3,55%, Cu 1,3% (theo số liệu khảo sát của Công ty TNHH mỏ Niken Bản Phúc) hiện nay đang trong giai đoạn xây dựng cơ bản để khai thác
Ngoài ra còn có mỏ đồng ở Chiềng Sại (diện tích khoảng 100 ha), trữ lƣợng khoảng 177 tấn, mỏ chì Pắc Ngà, mỏ cao lanh ở Làng Chếu; Mỏ Uran, Kaolin Trò A ở Tà Xùa; mỏ đồng - Niken ở bản Đung, bản Giàng xã Hồng Ngài
Bắc Yên sở hữu tiềm năng nông nghiệp to lớn với 12% diện tích đất dành cho canh tác nông nghiệp Vùng đất này còn có nhiều đồi núi, đồi chưa sử dụng, thuận lợi cho phát triển trồng rừng, trồng ngô và chăn nuôi quy mô từ hộ gia đình đến trang trại Hiện Bắc Yên đã phát triển hơn 2000 ha táo Sơn Tra và 180 ha chè đặc sản Tà Xùa.
- Vùng dọc quốc lộ 37 gồm 4 xã: Mường Khoa, Song Pe, Thị trấn và Phiêng Ban, đƣợc tập trung đầu tƣ và phát huy vai trò là động lực kinh tế của toàn huyện; củng cố phát triển vùng nguyên liệu tập trung gắn với chế biến nông sản; phát triển công nghiệp khai thác khoáng sản, các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp, mạng lưới thương mại, dịch vụ tổng hợp
- Vùng lòng hồ Sông đà gồm 6 xã: Mường Khoa, Song Pe, Chiềng Sại, Tạ Khoa, Chim Vàn, Pắc Ngà, phát triển sản xuất nông sản hàng hoá, dịch vụ vận tải đường thuỷ; nuôi trồng đánh bắt thuỷ sản; trồng rừng phòng hộ đầu nguồn
- Vùng cao gồm 6 xã: Tà Xùa, Làng Chếu, Xím Vàng, Hang Chú, Háng Đồng, Hua Nhàn; phát triển chăn nuôi đại gia súc, nuôi trồng thuỷ sản nước lạnh; phát triển thuỷ điện vừa và nhỏ; mở rộng diện tích khai hoang ruộng nước, vùng nguyên liệu cho chế biến nông sản hàng hoá có ƣu thế nhƣ chè Tà Xùa, táo Sơn Tra gắn với trồng mới, quản lý, bảo vệ và phát triển vốn rừng
- Tiềm năng nông nghiệp: Sở hữu một vùng núi đồi rộng lớn, Bắc Yên có 03 nhóm đất chính là đất mùn, đất phù sa và đất bạc màu, trong đó đất canh tác nông nghiệp chiếm 12%, đất lâm nghiệp 56,8% còn lại là đồi núi, đa số diện tích đất chƣa sử dụng, rất thuận lợi cho phát triển trồng rừng, trồng ngô, chăn nuôi đại gia súc quy mô hộ gia đình và quy mô trang trại Toàn huyện có trên 2000 ha táo Sơn Tra; trên 180 ha chè đặc sản Tà Xùa
CẤP HẠNG VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN
CẤP HẠNG VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1 Xác định cấp hạng kỹ thuật tuyến
2.1.1 Tính lưu lượng xe thiết kế
Để tối ưu hóa hiệu quả vận chuyển và tiết kiệm chi phí, việc xác định chính xác cấp hạng kỹ thuật cho tuyến đường là vô cùng quan trọng Cấp hạng kỹ thuật phù hợp sẽ dẫn đến giá thành vận chuyển thấp hơn.
Xác định cấp hạng kỹ thuật chính xác cho tuyến đường là rất quan trọng để tránh lãng phí Xác định cấp hạng quá cao so với thực tế sẽ dẫn đến chi phí xây dựng đường không cần thiết, trong khi xác định cấp hạng quá thấp sẽ dẫn đến chi phí vận chuyển tăng cao Do đó, cần phải đánh giá kỹ lưỡng các yếu tố kỹ thuật để đảm bảo cấp hạng phù hợp, nhằm tối ưu hóa chi phí và hiệu quả của tuyến đường.
- Để xác định đúng cấp hạng tuyến đường ta phải dựa trên giá trị kinh tế của tuyến đường đó đem lại.Giá trị kinh tế của tuyến phụ thuộc vào lượng hàng hóa,hành khách vận chuyển trên tuyến đường đó và được phản ảnh qua khối lượng hàng hóa vận chuyển (T.Km/năm/tuyến đường và mật độ xe chạy 1 ngày đêm tại 1 vị trí nào đó của tuyến đường)
- Nếu mật độ xe chạy,lưu lượng xe chạy.ngày đêm lớn thì đường xây dựng sẽ là đường cấp cao (I,II) và giảm dần (và ngược lại) Ngoài ra còn phải căn cứ vào giá trị về mặt chính trị,văn hóa,xã hội,an ninh,quốc phòng,môi trường,sinh thái mà tuyến đường đem lại để định ra cấp hạng kỹ thuậ của tuyến đường cần xây dựng
- Thành phần dòng xe gồm: Xe đạp, xe thô sơ các loại, xe máy, Xe tải
(dưới 2,5 T), Xe tải 2 trục (5 T/trục) , Xe tải 2 trục (6.9 T/trục)
.Quy đổi mật độ xe theo thành phần xe chạy đã giả định về thành phần đã giả định về thành phần xe con của năm hiện tại theo bảng quy đổi sau:
Bảng 2.1.Thành phần dòng xe và hệ số quy đổi về xe con cho năm hiện tại
STT Loại Xe Số Xe Hệ Số Quy Đổi Quy Đổi Về
Tổng số xe quy đổi 642
Xác định lưu lượng xe quy đổi về xe con tính cho năm tương lai (20 năm cho đường thiết kế mới)
-Có thể tính theo công thức đơn giản sau:
N Qd : Mật độ quy đổi về xe con tính toán cho năm tương lai là 20 năm;xe con/ngày đêm
N Qd : Mật độ quy đổi về xe con tính toán cho năm hiện tại (năm thiết kế đường là 642);xe con/ngày đêm
P% : Công bội tăng xe hằng năm
-Theo định hướng quy hoạch phát triển của khu vực xây dựng tuyến đường có tốc độ tăng trưởng kinh tế hằng năm là 5% , trong những năm tới dự kiến mức tăng trưởng sẽ là 7 % Nên ta chọn P = 7 %
-Thay vào công thức 2.1 ta có:
=>Vậy mật độ xe chạy quy đổi về xe con tính cho cuối thời kỳ khai thác tuyến đường là 1540 lượt xe/ngày đêm
2.1.2 Xác định cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ô tô
Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường thiết kế:
Căn cứ vào mật độ xe quy đổi về xe con tính cho năm tương lai vừa tính toán ở trên là 1540 lượt xe/ngày đêm và căn cứ vào quy phạm thiết kế đường ô tô (4054 -2005).Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường thiết kế là đường cấp
IV(Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế,chính trị,văn hóa lớn của đất nước,của địa phương.Quốc lộ hay tỉnh lộ)
Xác định tốc độ thiết kế
- Tốc độ thiết kế là tốc độ dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường
- dựa vào bình đồ lưu lượng xe ta có đường cấp IV- đồng bằng - Căn cứ vào cấp đường (cấp IV), theo bảng 4 TCVN 4054-05 thì tốc độ thiết kế của tuyến là V tk = 60 Km/h
2.2 Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường 2.2.1 Thiết kế các yếu tố mặt cắt ngang
Hình 2.1 Sơ đồ mặt cắt ngang đường
Trong đó: im: độ dốc ngang mặt đường igc: độ dốc ngang lề gia cố ikgc: độ dốc ngang của lề không gia cố
BL: chiều rộng của lề đường
Bm: chiều rộng của mặt đường
Bn: chiều rộng của nền đường
Bgc: chiều rộng của lề gia cố 1:m : độ dốc của taluy nền đường
- Tuỳ theo cấp thiết kế của đường và tốc độ thiết kế, việc bố trí các bộ phận phải tuân thủ các giải pháp tổ chức giao thông quy định ở Bảng 5 TCVN 4054-2005:
+ Không bố trí đường bên, xe đạp và xe thô sơ đi trên lề gia cố + Có dải phân cách bên bằng vạch kẻ
+ Không có dải phân cách giữa hai chiều xe chạy
A Khả năng thông xe và số làn xe cần thiết
Khả năng thông xe của đường chính là lượng phương tiện giao thông lớn nhất có thể lưu thông qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian khi các phương tiện di chuyển liên tục Đây là một khái niệm quan trọng trong quy hoạch và thiết kế giao thông, giúp xác định lưu lượng phương tiện tối đa mà một tuyến đường có thể chịu được, đảm bảo sự lưu thông thông suốt và an toàn.
- Việc xác định khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe căn cứ vào sơ đồ giả thuyết các xe chạy phải xét đến vấn đề an toàn là xe chạy nối đuôi nhau cùng tốc độ và xe này cách xe kia một khoảng không đổi đủ để khi xe trước dừng lại hoặc đánh rơi vật gì thì xe sau kịp dừng lại cách một khoảng cách an toàn
Khoảng cách tối thiểu giữa hai ô tô khi chạy trên đường bằng, khi hãm tất cả các bánh xe:
Hình 2.2 Sơ đồ tính toán khổ động học của xe
Khổ động học của xe đƣợc tính theo công thức 2.2 o 0 1 h k
Trong đó: l0 = 12m: Chiều dài xe lấy theo bảng 1 TCVN 4054-05 (do xe tải chiếm ƣu thế trên đường) lk: Khoảng cách an toàn, lấy lk = 5m l 1 : Quãng đường phản ứng của lái xe, l 1 = v.t v = 60 km/h: Vận tốc thiết kế t = 1s: thời gian phản ứng Sh: Cự ly hãm:
k = 1.4: Hệ số sử dụng phanh của xe
0.3: Hệ số bám dọc xét trong điều kiện bất lợi i = 7%: Độ dốc dọc ở đoạn xe hãm phanh
với V (Km/h) - Khả năng thông xe lý thyết của một làn:
- Khả năng thông xe lý thuyết tính đƣợc là: N = 500 (xe/h/lan) - Theo kinh nghiệm quan sát thì khả năng thông xe thực tế trong một giờ chỉ bằng 0,3% đến 0,5% trị số thông xe lý thuyết Vậy khả năng thông xe thực tế là:
N tt = 0.5N = 0.5500 = 250 (xe/h) - Tuy nhiên trong thực tế khả năng thông xe sẽ sai khác so với khả năng thông xe tính toán do các xe không chạy theo lý thuyết, vận tốc xe chạy sẽ khác nhau Do đó khả năng thông xe thực tế sẽ sai khác rất nhiều so với lý thuyết
Theo tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 4054-05 quy định tại mục 4.2.2, trong trường hợp chưa có nghiên cứu, tính toán thì khi không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô, năng lực thông hành thực tế của một làn xe sẽ chỉ đạt giá trị bằng 00 phương tiện qui đổi/giờ/làn.
- Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm:
Ncdg = (0.10.2) x Ntbn = 0.1 x 4592.3= 460 (xe/h) Theo TCVN 4054-2005 số làn xe trên mặt cắt ngang đƣợc tính theo công thức 2.3 cdg lx lth n = N
Nlx: số làn xe yêu cầu đƣợc lấy tròn đến số nguyên
Ncdg = 460: lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm
Nlth: Năng lực thông hành tối đa Nlth = 1000 (xcqd/h) Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành với V = 60 Km/h => Z = 0.77
THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
3.1.1 Căn cứ vạch tuyến trên bình đồ Để vạch đƣợc tuyến trên bình đồ cần dựa vào các căn cứ sau:
- Tình hình địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn … của khu vực tuyến
- Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10000 vùng đồi núi, chênh cao giữa hai đường đồng mức cách nhau h 5 m
- 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 cục bộ
Tuy nhiên, trong thực tế nếu chọn tuyến mà chỉ kẻ qua các điểm khống chế sẽ gặp nhiều trở ngại về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, không có lợi về mặt kinh tế kỹ thuật Do đó cần phải tránh các chướng ngại vật mặc dù tuyến có thể dài ra Nhƣ vậy, để vạch tuyến phải xác định các điểm khống chế
3.1.2 Nguyên tắc vạch tuyến trên bình đồ
Khi thiết kế tuyến trên bình đồ cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
- Đảm bảo xe chạy êm thuận và an toàn với vận tốc thiết kế
- Đảm bảo giá thành xây dựng tuyến là rẻ nhất và thuận tiện cho việc duy tu bảo dƣỡng trong quá trình khai thác
- Đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật và quốc phòng
- Phải vạch tuyến sao cho công vận chuyển, thời gian vận chuyển hàng hoá và hành khách là nhỏ nhất
- Hướng tuyến chung trong mỗi đoạn tốt nhất nên chọn gần với đường chim bay Nói chung, lưu lượng xe chạy càng cao thì chiều dài tuyến càng phải ngắn nhƣng nên tránh những đoạn thẳng quá dài (>3Km) vì dễ xảy ra tai nạn do sự không chú ý của tài xế
- Tuyến đường phải kết hợp hài hoà với địa hình xung quanh Không cho phép vạch tuyến đường đi quanh co trên địa hình đồng bằng hay tuyến đường thẳng trên địa hình miền núi nhấp nhô Cần quan tâm đến yêu cầu về kiến trúc đối với các đường phục vụ du lịch, đường qua công viên, đường đến các khu nghỉ mát, các công trình văn hoá và di tích lịch sử
- Khi vạch tuyến, nếu có thể, cần tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhƣỡng, thuỷ văn, địa chất (đầm lầy, khe xói, đá lăn,…)
- Dựa vào bình đồ và tiêu chuẩn cấp kỹ thuật là cấp 60 đã chọn của tuyến đường ta vạch tất cả các phương án tuyến có thể đi qua Sau đó tiến hành so sánh sơ bộ loại dần các phương án xấu hơn, cuối cùng chọn hai phương án tuyến để thiết kế sơ bộ, so sánh chọn phương án tối ưu
Các phương pháp đi tuyến có thể áp dụng - Phương pháp đi ở một bên đường phân thuỷ - Vạch tuyến theo phương pháp tự do và gò bó
3.1.3 Giới thiệu sơ bộ về các phương án tuyến đã vạch
Tiến hành vạch tuyến trên bình đồ, sau khi thực hiện nhiều phương án đi tuyến ta lựa chọn được phương án tối ưu và tiến hành thiết kế trên phương án đã chọn
Tuyến đường thiết kế có tổng chiều dài trên 3km gồm nhiều đường cong nằm trong đó đường cong có bán kính nhỏ nhất 250 m Công trình trên tuyến kiến nghị thiết kế thêm cống để giảm khối lƣợng đào đắp
* Phương án 1 tuyến đi hết 3km+441.6 thoải dễ đi không đào đắp dốc hiểm trở
* Phương án 2 tuyến đi hết 3km+545.006 dốc hiểm trở đào đắp nhiều
Tuyến nằm thiết kế thuộc loại đường đồi núi cho phép độ dốc dọc tối đa là 7%, độ dốc trên đường cong ( độ dốc siêu cao ) là 7%, bán kính đường cong tối thiểu giới hạn là 125m, tối thiểu thông thường là 250m Trong điều kiện khó khăn có thể chọn bán kính tối thiểu giới hạn để thiết kế
Nếu R lớn thì tốc độ xe chạy sẽ không bị ảnh hưởng, vấn đề an toàn và êm thuận đƣợc nâng lên nhƣng cái giá thành xây dựng lớn Do đ, việc xác định R phải phù hợ, nghĩa là phải dựa vào địa hình cụ thể thì mới đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật
3.2.1 Các yếu tố đường cong nằm
Khi thiết kế đường cong trên bình đồ, ta cần căn cứ vào góc chuyển hướng, chiều dài các đoạn thẳng mà chọn các bán kính cong sao cho hợp lý, đảm bảo tuyến hài hoà Trên mỗi đường cong tròn có các điểm chủ yếu sau:
Chiều dài đường phân giác (B)
Chiều dài đường cong tròn (K)
Đoạn thu ngắn (D) Để cắm được các điểm chủ yếu trên đường cong tròn cần phải tính toán đƣợc các yếu tố trên Trong quá trình cắm cong việc chọn bán kính R là quan trọng nhất Để có được R hợp lý ta phải định trước giá trị T sao cho đủ đoạn chêm như quy định hoặc phải định trước P sao cho điểm P nằm ở vị trí có lợi nhất Giá trị R đƣợc chọn gần với giá trị đó với quy tắc làm tròn chẵn 10 Trong trường P và T không bị gò bó gì ta chọn R càng lớn tuyến càng hài hoà
Dựa vào độ lớn góc chuyển hướng ( o ) và trị số R đã chọn, ta xác định các yếu tố đường cong theo công thức sau:
Bố trí đường cong chuyển tiếp:
Chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp:
Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp phù hợp
Toạ độ X0, Y0 tại cuối đường cong chuyển tiếp:
Độ dịch chuyển đoạn cong tròn P và tiếp đầu đường cong t: t = X 0 – R×sin o
Chiều dài đường cong tròn còn lại được tính theo công thức sau:
Kết quả tính toán PA1 và PA 2 đƣợc tổng hợp trong bảng phụ lục 3.1 và 3.2 3.2.2 Xác định các cọc trên tuyến
Tròn thiết kế sơ bộ cần cắm các cóc sau:
- Cọc H ( cọc 100m), cọc km - Cọc NĐ, TĐ, P, TC, và NC của đường cong - Các cọc khác nhau nhƣ cọc phân thủy, tụ thủy cọc khống chế Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc trên bản đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ để đƣợc cự ly thực tế giữa các cọc: li = libđ
- libđ (mm): Cự ly giữa các cọc đƣợc từ bản đồ - 1000: hệ số đổi từ đơn vị mm -> m
- M: tỷ lệ bản đồ, M000 Sau khi xác định đƣợc góc ngoặt α i ( đo trên bản đồ ) và chọn bán kính đường cong nằm Ri, ta xác định được chiều dài tiếp tuyến:
Từ đó ta cắm đƣợc cọc
- Lý trình của cọc TĐi = lý trình của cọc Đi - ( ) i 2
- Lý trình của cọc Pi = lý trình của cọc TĐi - ( ) i 2
- Lý trình của cọc TCi = lý trình của cọc TĐ i - K i Trong đó i 180 o i
K R x i x (m)ccxc Đi : Vị trí đỉnh đường cong
Kết quả cắm cọc của phương án 1 và 2 được lập ở bảng phụ lục 3.3 và 3.4
THIẾT KẾ TRẮC DỌC - TRẮC NGANG
4.1.1 Các nguyên tắc khi thiết kế trắc dọc
Thiết kế trắc dọc đường bộ đòi hỏi sự cân nhắc toàn diện về nhiều yếu tố liên quan Điều này bao gồm lượng đất đào đắp, điều kiện vận hành của xe, độ ổn định của nền đường và các công trình trên đó, cũng như hệ thống thoát nước Do đó, khi thiết kế trắc dọc đường bộ, các kỹ sư cần đánh giá và giải quyết tổng thể các vấn đề để đảm bảo thiết kế hài hòa và hợp lý, đáp ứng yêu cầu về khả năng lưu thông, an toàn và độ bền lâu của tuyến đường.
Trên trắc dọc tim đường thể hiện thành một đường gãy khúc, ở những chỗ gãy khúc này ta bố trí các đường cong đứng lồi, lõm là những yếu tố cơ bản của trắc dọc
Vì trắc dọc của đường có ảnh hưởng rất lớn tới an toàn vận chuyển và năng suất của ô tô Công việc của thiết kế trắc dọc không thể nào giới hạn hết đƣợc Tuy nhiên, để đảm bảo sự vận chuyển của ô tô đƣợc an toàn, êm thuận, giá thành vận chuyển và xây dựng kinh tế nhất đòi hỏi phải biết sử dụng hợp lý các quy tắc và yêu cầu khi thiết kế đường đỏ và tuyệt đối tuân theo các chỉ dẫn theo quy định hiện hành
Căn cứ vào đường đen vừa vạch ở trên với đặc điểm tự nhiên của chúng Căn cứ vào cấp hạng kĩ thuật của tuyến đường thiết kế với các quy định chung cho cấp đường: độ dốc cho phép, bán kính đường cong đứng
Căn cứ vào nguyên tắc vạch đường đỏ đã quy định
Tiến hành vạch đường thiết kế (đường đỏ) và thể hiện lên bản vẽ trắc dọc; thể hiện các yếu tố kĩ thuật cho trắc dọc đã đƣợc thiết kế Đường đen là một đường gồm nhiều đường khấp khuỷ, cao độ của các điểm thay đổi rất đột ngột, nếu ta thiết kế theo đường đen thì xe không thể chuyển động trên đường đóđược Do vậy muốn xe chuyển động được thì ta phải tiến hành vạch đường đỏ Đường đỏ làđường để ta thiết kế thể hiện cao độ thực tế của các điểm trên tuyến sau khi thi công
Căn cứ vào cấp hạng kỹ thuật của đường thiết kế và các đặc điểm địa hình của nơi đặt tuyến, căn cứ vào kinh phí xây dựng mà ta tiến hành cạch đường đỏ một cách hợp lý nhất
Khi vạch đường đỏ thì ta cần cố gắng đểđường đỏôm sát lấy đường đen với những lý do sau:
+ Để đảm bảo tính nguyên vẹn của các điều kiện tự nhiên
+ Giảm khối lƣợng đất đào đắp
4.2 Thiết kế mặt cắt ngang 4.2.1 Xác định cọc chi tiết
Xác định cọc chi tiết đƣợc thể hiện ở phụ lục bảng 4.1 và bảng 4.2
4.2.2 Thiết kế mặt cắt ngang Độ dốc ngang mặt đường:
Độ dốc ngang mặt đường bằng 2% (áp dụng cho mặt đường bê tông nhựa
Độ dốc ngang lề đường
Lề đường gia cố toàn bộ độ dốc ngang là 2%
Trong toàn phạm vi tuyến, độ dốc mái taluy đắp 1:1.5, độ dốc mái taluy đào 1:1
KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP VÀ LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƯ
Để phục vụ cho việc thi công tuyến đường ta cần biết khối lượng đào đắp của từng phương án Đồng thời khi biết khối lượng đào đắp sẽ giúp ta lập được
Do cấu tạo địa hình phức tạp, đường đỏ trắc dọc thực tế là một chuỗi các đoạn thẳng Trong khi đó, đường đen không phẳng Điều này gây khó khăn và tốn thời gian trong quá trình xác định chiều dài của các lớp đất trên bề mặt tự nhiên Nguyên nhân là vì khoảng cách và độ dốc ngang của các cọc thay đổi đáng kể giữa các mặt cắt khác nhau.
Do độ dốc ngang của sườn I S Ta lựa chọn phương án tuyến 1 là hữu hiệu nhất
5.4 Sơ bộ dự toán giá thành xây dựng tuyến đường
- Căn cứ thiết kế kỹ thuật của đoạn tuyến và căn cứ lập dự toán ở giai đoạn thiết kế sơ bộ, tiến hành lập dự toán cho công trình
- Đơn giá các hạng mục chi phí đƣợc thống kê ở Bảng 5.3 - Giá trị dự án đƣợc lập theo bảng ở phụ lục 5.4
Bảng 5.3 : Bảng tổng hợp chi phí dự án xây dựng ĐVT:đồng
STT KHOẢN MỤC CHI PHÍ CÁCH
TÍNH GIÁ TRỊ KÝ HIỆU HS1 HS2
CHI PHÍ THEO ĐƠN GIÁ
Chi phí máy xây dựng 84,696,247,609 C
1 Chi phí vật liệu A*1 36,175,388,914 VL 1
2 Chi phí nhân công B*1 8,458,327,761 NC 1
3 Chi phí máy thi công C*1 84,696,247,609 M 1
Chi phí trực tiếp VL+NC+M 129,329,964,284 T
III THU NHẬP CHỊU THUẾ TÍNH TRƯỚC (T+C)*6% 8,186,586,739 TL 6.0%
Chi phí xây dựng trước thuế T+C+TL 144,629,699,059 G
IV THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG G*10% 14,462,969,906 GTGT 10%
Chi phí xây dựng sau thuế G+GTGT 159,092,668,965 G XD
TÍNH TOÁN THỦY VĂN
Trong xây dựng đường ô tô, việc thoát nước đóng vai trò hết sức quan trọng, bao gồm thoát nước mặt đường, nền đường, thoát nước ngầm Để việc thoát nước được tốt, cần phải xây dựng hệ thống thoát nước bao gồm hàng loạt các công trình và biện pháp kỹ thuật đảm bảo cho nền, mặt đường không bị ẩm ướt Các công trình này có tác dụng tập trung và thoát nước nền đường, đảm bảo nền đất luôn ổn định, kết cấu mặt đường đảm bảo ổn định về cường độ
Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố:
+ Diện tích lưu vực + Đặc trƣng dòng chảy + Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu – thuỷ văn
Hình 6.1 Sơ đồ vị trí đặt cống
- Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm được đường phân thuỷ giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường Chia lưu vực thành những hình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (Fbđ), từ đó tìm được diện tích lưu vực thực tế theo công thức 6.1:
Fbđ: Diện tích của lưu vực trên bản đồ (cm 2 ) M = 10000: Hệ số tỷ lệ bản đồ
10 10 : Hệ số đổi từ cm 2 ra Km 2
6.1.2 Chiều dài lòng sông chính
- Chiều dài lòng sông đƣợc xác định theo công thức 6.2: bd 5
Lbđ: chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ 10 5 : hệ số đổi từ cm ra km
6.1.3 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực
F: Diên tích lưu vực L: Chiều dài lòng sông chính
L : Tổng chiều dài của các lòng suối nhánh ( chỉ tính những suối nhánh thể hiện trên bình đồ có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng binh quân B của lưu vực )
Chiều rộng B đƣợc tính nhƣ sau:
- Lưu vực 2 sườn: B=F/2L(Km) - Lưu vực 1 sườn: B=F/L(Km) và thay hệ số bằng 1,8 bằng 0,9 trong công thức xác định bsd
6.1.4 Độ dốc trung bình của dòng sông chính
Trong đó: h1, h2,…, hn Độ cao của các điểm gãy khúc trên trắc dọc lòng sông chính l1, l2,…, ln Cự ly giữa các điểm gãy
- Độ dốc trung bình của sườn dốc Isd ( o /oo) Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện cho sườn dốc lưu vực
6.1.5 Tính toán xác định các đặc trƣng thủy văn Bảng 6.1: Các đặc trƣng thủy văn
6.2 Xác định lưu lượng tính toán
- Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220 – 95) đối với lưu vực nhỏ có diện tích < 100 Km 2 Thì lưu lượng tính toán được xác định theo công thức 6.5
: hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng 9-7 TKĐ Ô tô tập 3, tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực có lƣợng mƣa (ngày) thiết kế (Hp) và vùng mƣa
F: Diện tích lưu vực (Km 2 ) Hp: lƣợng mƣa ngày lớn nhất (mm) ứng với tần suất thiết kế P%
Tần suất lũ tính toán P% phụ thuộc vào cấp hạng kỹ thuật đường ô tô được thiết kế Khi tốc độ thiết kế Vtt lớn hơn hoặc bằng 80 km/h, giá trị P% là 2% Ngược lại, nếu Vtt nhỏ hơn hoặc bằng 60 km/h, P% sẽ là 4% Đối với tuyến đường có cấp hạng kỹ thuật cao, giá trị P% thường được lấy là 4%, tương ứng với H_p = 273.
: hệ số xét tới làm giảm nhỏ lưu lượng đỉnh lũ do ao hồ, rừng cây trong lưu vực, xác định dựa vào:
F : diện tích hồ hoặc đầm lầy nơi đường tụ thuỷ đi qua (Km 2 ), do trên bình đồ ta chƣa thể xác định đƣợc mà phải đi khảo sát ngoài thực tế
F: diện tích lưu vực ảnh hưởng đến công trình (Km 2 ) - Giả sử diện tích hồ hoặc đầm lầy ở thượng lưu là 6%
- Giả sử loại đất cấu tạo khu vực là đất loại III, lƣợng mƣa ngày thiết kế H1% = 354
A p : mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện
=1, và phụ thuộc vào LS và sd
LS : hệ số địa mạo thuỷ văn của lòng song đƣợc tinh theo công thứ 6.6
L: chiều dài lòng chính (Km) đo từ chỗ bắt đầu hình thành lòng chủ đến công trình m ls : hệ số nhám của lòng sông Do không khảo sát ngoài thực tế nên ta giả sử xem sông ở vùng núi, lòng sông có dòng chảy chu kỳ, có nhiều cỏ rác, quanh co uốn khúc => mls = 7
J1s: độ dốc trung bình của lòng sông chính, tính theo ( 0 /00)
F: diện tích lưu vực ảnh hưởng đến công trình đó (Km 2 )
: hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc vào đặc trưng của lớp phủ mặt lưu vực, lượng mưa ngày H 1% và diện tích lưu vực F
Hp: lƣợng mƣa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p = 4%
- Vùng tuyến Buôn Hồ, tần suất thiết kế P = 4% => Hp = 273
Bảng 6.2 Xác định đặc trƣng địa mạo lòng sông
- Cống có thể là cống cấu tạo hoặc là cống địa hình Cống cấu tạo dùng để thoát nước cho các đoạn rãnh biên quá dài, tránh ứ đọng nước làm phá hoại nền đường Theo
TCVN 4054-2005 đối với vung đồng bằng và đồi thì cứ 500m rãnh biên cần đặt 1 cống - Căn cứ vào lưu lượng tính toán được chọn một số phương án khấy độ (dựa theo công thức hoặc tra bảng) và xác định chiều sau nước dâng H cùng vận tốc nước chảy V Trong phần Thiết kế cơ sở, khẩu độ cống, H và V được xác đinh theo bảng cống Dựa vào H và V mà định cao độ mặt đường và mép nền đường cho hợp lý đồng thời xem xét có phải gia cố chống xói cho hạ lưu cống hay không Khi định độ cao tối thiểu của nền đương phải tuân thao những yêu cầu qui định nhƣ: chiều dày lớp đất trên đỉnh cống >= 0,5m đối với cống làm việc không áp, trường hợp cố có D>2m hay cống làm việc theo chế độ bán áp, có áp thì khoảng canh này tối thiểu là 1m, đặc biệt lưu ý cao độ mép nền đường ở những điểm đặt cống Cống được bố trí có độ dốc dọc 2%
6.3.1 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
- Chế độ 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
- Đƣợc dùng ở chỗ suối sâu, nền đất cần thiết phải đắp cao
6.3.2 Chế độ làm việc của cống
- Tuỳ theo chiều sâu ngập nước trước cống và tuỳ theo loại miệng cống mà cống có thể làm việc theo các chế độ sau đây:
Không áp: nếu H1,2h cv đối với loại cống thường và 1,4h cv đối với miệng cống theo dạng dòng chảy
Bán áp: nếu H > 1,2hcv và miệng cống thông thường, trường hợp này ở cửa cống nước ngập toàn bộ nhưng tiếp theo đó thì nước chảy ở mặt thoáng tự do
Có áp: nếu H > 1,4hcv và miệng cống làm theo dạng dòng chảy và độ dốc nhỏ hơn độ dốc ma sát, trường hợp này trên phần lớn chiều dài cống, nước ngập hoàn toàn, chỉ có cửa ra mới có thể có mặt thoáng tự do
H: chiều cao nước dâng trước cống h cv : chiều cao cống ở cửa vào
6.3.3 Các trường hợp tính toán thuỷ lực cống
Cống được phân thành hai loại chính: cống cấu tạo và cống địa hình Cống cấu tạo được sử dụng để thoát nước cho các đoạn rãnh biên quá dài, ngăn nước ứ đọng gây phá hoại nền đường.
Cống địa hình là cống bố trí tại các vị trí có suối Cống địa hình là cống bắt buộc phải đặt tại những vị trí thường xuyên có nước chảy cắt ngang qua đường mà lưu lượng thường nhỏ 25m 3 /s
Tuỳ theo điều kiện cụ thể tính toán cống có thể phân ra hai trường hợp:
Để xác định khả năng thoát nước của cống, cần nắm rõ mực nước dâng cho phép (tương ứng với cao độ nền đường cho phép) và tốc độ nước chảy cho phép (thông qua việc nắm rõ loại vật liệu gia cố ở thượng lưu và hạ lưu cống) Dữ liệu này sẽ giúp xác định khẩu độ cống phù hợp.
- Biết được lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát, xác định một số phương án khẩu độ cống và các yếu tố thuỷ lực H và V, định cao độ nền đường tối thiểu, biện pháp gia cố thượng lưu, hạ lưu cống và tiến hành các chỉ tiêu kinh
Từ Qp 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)
Dựa vào lưu lượng Qp xác định được ở trên ta lựa chọn được phương án tính toán khẩu độ cống
6.4 Thống kê cống Bảng 6.3 Kết quả tính toán lựa chọn cống
Km 00+400.00 4.537 1.5 Đôi Không áp 2.269 Cống tròn 1.22 2.44
Km 1+100 3.650 1.5 Đôi Không áp 1.825 Cống tròn 1.07 2.26
Km 3+ 00 4.046 2 Đơn Không áp 4.046 Cống tròn 1.49 2.66
6.5 Yêu cầu đối với nền đường
Chiều cao đắp nhỏ nhất đối với cống đƣợc chọn từ giá trị lớn nhất trong hai giá trị tính theo hai điều kiện sau:
H d : mực nước dâng trước công trình (kể cả chiều cao nước dềnh và sóng vỗ vào mặt mái dốc nền đường) ứng với tần suất lũ p%
THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
Việc lựa chọn kết cấu áo đường được dựa trên các yếu tố sau:
+ 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 để duy tu bão dƣỡng
+ Điều kiện địa chất thuỷ văn, thổ nhƣỡng
+ Tình hình nguyên vật liệu có sẵn
Chọn vật liệu cho tầng mặt áo đường:
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 nhƣ 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 atphan làm cốt liệu cho lớp mặt
Chọn vật liệu cho tầng móng áo đường:
Vật liệu tầng móng có thể dùng cả các loại cấu trúc rời rạc, kích cỡ lớn, ít chịu đƣợc bào mòn nhƣ 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
+ Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại I
+ Lớp mặt dưới: Cấp phối đá dăm loại II
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 chƣa 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 lớn hơn trị số mô đun đàn hồi yêu cầu (Ech > K cd dv Eyc)
Tính toán ứng suất trƣợt trong nền đất và các lớp vật liệu yếu xem có vƣợt 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
7.2 Loại tầng mặt và mô đun đàn hồi yêu cầu của kết cấu áo đường 7.2.1 Loại tầng mặt kết cấu áo đường
Theo 22TCN 211-06 với đường cấp IV thì loại tầng mặt là cấp cao A1
7.2.2 Xác định lƣợng xe của các xe ở cuối thời kỳ khai thác:
Theo số liệu đã cho: N xcqđ t = 1540 xcqđ/ngđ
Trong đó thành phần dòng xe nhƣ sau:
- Hệ số tăng trưởng xe hàng năm: q = 7 %
- Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm thứ t:
- ai : hệ sô quy đổi loại xe i về xe con (tra bảng 2 tài liệu TCVN 4054- 2005)
- ki : thành phần phần trăm của xe i trong dòng xe hỗn hợp
- N xcqđ t : lưu lượng quy đổi loại xe i về xe con năm tương lai t
- N hh t : lưu lượng xe hỗn hợp ở thời điểm năm tương lai t
- Lưu lượng xe chạy hổn hợp tính toán ở năm thứ 20 được xác định:
Xe đạp N 20 hh 0,3181 192.5 61.23 (xe/ngđ)
Xe máy N 20 hh 0, 4326 192.5 83.27 (xe/ngđ)
Xe tải nhẹ N 20 hh 0.1272 192.5 24.486 (xe/ngđ)
Xe tải trung N 20 hh 0.0712 192.5 13.706 (xe/ngđ)
Xe tải nặng N 20 hh 0.0509 192.5 9.79 (xe/ngđ)
7.2.3 Mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường
Theo 22TCN 211-06 thì tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn đƣợc qui định là trục đơn của ôtô có trọng lượng 100 kN đối với tất cả các loại áo đường mềm trên đường ôtô các cấp thuộc mạng lưới chung
- Áp lực tính toán lên mặt đường p = 0.6 Mpa
- Đường kính vệt bánh D = 33 cm
Bảng 7.1 Tải trọng trục các loại xe
Số bánh ở mỗi cụm bánh ở trục sau
Khoảng cách giữa các trục
Xe con 18.00 18.00 1 Cụm bánh đơn 152
Xe bus nhỏ 26.40 45.20 1 Cụm bánh đôi 0
Xe bus lớn 56.00 95.80 1 Cụm bánh đôi 0
Xe tải nhẹ 18.00 56.00 1 Cụm bánh đôi 490
Xe tải trung 25.80 69.60 1 Cụm bánh đôi 0 Xe tải nặng 1 48.20 100.00 1 Cụm bánh đôi 0 Xe tải nặng 2 45.40 90.00 2 Cụm bánh đôi 3 0
Bảng 7.2 Thành phần các loại xe chiếm một tỷ lệ nhƣ bảng sau:
(xe) Hệ số quy đổi Số xe quy đổi
Bảng 7.3 Kết quả quy đổi và lƣợng xe tính toán đƣợc lập trong bảng sau:
Số bánh xe của mỗi cụm bánh xe
Trục trước 18.00 1 1 0 1 6.40 100 0 Trục sau 56.00 2 1 0 1 1.00 100 8 Tải vừa
Trục trước 25.80 1 1 0 1 6.40 54 1 Trục sau 69.60 2 1 0 1 1.00 54 11 Tải nặng 1
Tính số trục xe qui đổi về trục tiêu chuẩn 100kN
C1 1 1.2(m 1): Hệ số trục m: Số trục của cụm trục i C2: Hệ số xét đến tác dụng của bánh xe trong một cụm bánh
- ni : số lần tác dụng của loại trục i có trọng lƣợng trục là Pi cần đƣợc quy đổi về trọng lƣợng trục tính toán Lấy ni:số lần của loại xe i thông qua mặt cắt ngang của đoạn đường thiết kế trong 1 ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy
- Bỏ qua các trục có trọng lƣợng trục < 25KN
- Khoảng cách giữa các trục trong 1 cụm trục > 3m thì các trục đƣợc thực hiện 1 cách riêng rẽ : C1 = 2
- Khoảng cách giữa các trục < 3m thì qui đổi gộp m trục có trọng lƣợng bằng nhau nhƣ 1 trục theo công thức: C 1 1 1.2(m 1)
Số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
- Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế 20 năm:
- Vì đường thiết kế cấp IV có 2 làn xe nên theo 3.3.2 hệ số làn fl =0.55
- Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm: tt i
- Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 20 năm trên 1 làn xe:
Với mặt đường được chọn là cấp cao A1 và tải trọng tính toán 10T tra bảng 3-4 quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 ta được:
Môđun đàn hồi yêu cầu ứng với số trục xe tính toán trên 1 ngày đêm trên 1 làn là:
Theo quy chuẩn 22TCN211-06 ứng với tầng mặt cấp cao A1 và số trục xe tính toán (trục/làn.ngđêm) (nội suy them hàm log) ta đƣợcri ịo ốm ô đun đàn hồi yêu cầu: yc= alogNtt
- Với N = 50 trục/ làn.Ngàyđêm ta đƣợc trị số môđun đàn hồi yêu cầu
- Với N = 100 trục/ làn.Ngàyđêm ta đƣợc trị số môđun đàn hồi yêu cầu E yc 7 Mpa
- Thay các trị số N và E yc tương ứng vào công thức ta được hệ phương trình sau:
Giải hệ phương trình trên ta được:
- Thay số trục xe tính toán = 15,4 trục/làn.ngàyđêm và các hệ số a, b đã xác định ở trên vào phương trình ta được:
- E yc = alogN tt b = 40log15+42 = 89 Mpa Xác định trị số tối thiểu của môđun đàn hồi yêu cầu:
- Tra quy chuẩn 22TCN211-06 ứng với đường cấp IV đồng bằng và tầng mặt cấp cao A1 thì trị số tối thiểu của môđun đàn hồi Eyc = 130 Mpa
Vậy ta chọn trị số môđun đàn hồi yêu cầu Eyc = 130 Mpa để tiến hành tính toán
- Độ tin cậy thiết kế đƣợc lựa chon theo 22TCN211-06 tùy theo loại và cấp đường Tuyến đường thiết kế là đường ô tô cấp IV , chọn hệ số tin cậy K0,9
7.3 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường
Bảng 7.4: Chọn sơ bộ kết cấu áo đường
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 4 Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 6 Cấp phối đá dăm loại I 17 Cấp phối đá dăm loại II 25
7.4 Kiểm toán kết cấu áo đường 7.4.1 Kết cấu phần xe chạy
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 4 420 2200 300 2.8 0 0
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 6 350 2000 250 2 0 0
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II
Bảng 7.5 kết cấu dự kiến:
Các lớp kết cấu Bề dày lớp
(độ) Đất nền sỏi đỏ, W=0,70 42 0.038 27
Cấp phối đá dăm loại 2 25 250 250 250
Cấp phối đá dăm loại 1 17 300 300 300
7.4.2 Kiểm tra kết cấu theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi : a Tính E'tb :
Kết quả tính đổi theo bảng:
Etb' (MPa) Cấp phối đá dăm loại
Cấp phối đá dăm loại
BTN chặt, hạt mịn 420 1.506 4 0.083 52 288.3 b Tính hệ số điều chỉnh:
E dc tb E' tb 1.184 288.3 341.4 (Mpa) c Tính Ech cả kết cấu:
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06 ch dc tb
Ta thấy sai số tính bằng công thức Bacberơ có sai số tương đối nhỏ so với tra toán đồ nhƣng ta vẫn lấy giá trị theo cách tra toán đồ
Từ số trục xe tính toán trong 1 ngày 1 đêm trên 1 làn xe là 38 trục/làn.ngày đêm tra bảng 3.4 tìm đc E yc y.80 Mpa Kiểm tra Eyc so với giá trị Eyc tối thiểu với cấp đường tương ứng theo Bảng 3-5, thì Eyc nhỏ hơn Eyc tối thiểu = 130 do lấy Eyc tối thiểu = 130Mpa để kiểm toán Chọn độ tin cậy thiết kế theo cấp đường từ Bảng 3-3
K=0.90 Từ độ tin cậy, tìm hệ số cường độ về độ võng:
Kiểm nghiệm toán Ech3.61 > K dc tb E yc = 143
Kết luận: Đạt Vậy với cấu tạo kết cấu dự kiến Đảm bảo đạt yêu cầu cường độ theo TC độ võng đàn hồi cho phép
Toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06
7.3.5 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất:
Kiểm toán điều kiện: ax av tr t cd
Tính ứng suất cắt cho phép của đất nền [T]:
Trị số lực dính tính toán của đất nền: C tt = ck1 k2k3 c =0.0380 : Lực dính của đất nền k1: Hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt dưới tác dụng của tải trọng động và gây dao động
Kết cấu áo đường cho phần xe chạy: k1= 0.6 k2:Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu
Với 260,49 số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm
Tra bảng 3.8 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06 ta đƣợc k 2 = 1 k3: Hệ số này đƣợc xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường k3=1.5: Đối với đất sét
C tt = 0.03800.6 1 1.5 =0.0342 Mpa tr kcd: Hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết kế Tra bảng 3-7 Tiêu chuẩn 22TCN 211- 06, với độ tin cậy 0.9, ta đƣợc k tr cd 0.94
Tính ứng suất cắt trong đất nền : ax av tr tt cd
Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe gây ra T ax : ta có:
Xét đến hệ số điều chỉnh =f( H
Tra toán đồ 3-3 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 24 0 và 1 tb
Vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = 6 daN/cm 2 0,6 MPa
Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do trọng lƣợng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất T av :
Tra toán đồ 3-4 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 27 0 , ta đƣợc:
Kiểm tra ax av tr tt cd
Toán đồ 3-2 và 3-3 Tiêu chuẩn 22TCN 211 – 06
7.5 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa:
Bảng 6: Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb'
(MPa) Cấp phối đá dăm loại
Cấp phối đá dăm loại
BTN chặt, hạt trung 2000 7.421 6 0.143 48 377.4 BTN chặt, hạt mịn 2200 5.829 4 0.083 52 451.5 a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp BTN: ku ku p.k b
Đối với bê tông nhựa lớp dưới: h 1 cm: Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra trở lên
E1: Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h1
Tỉ từ 2 tỉ số (1) và (2) tra toán hình đồ 3-1-22TCN211-06, ta đƣợc
Tìm ở đáy lớp BTN lớp dưới bằng cách tra toán đồ hình 3-5 với: h1= 10 cm E1= 2080 (Mpa)
Tỉ từ 2 tỉ số (3) và (4) tra toán hình đồ 3-5
Vậy ku 2.5x0.6x0.85 1.2752 Đối với lớp BT nhựa lớp trên:
Tìm Ech.m ở mặt lớp dưới lớp BTN lớp trên:
-> Tính Etbdc của các lớp KC dưới lớp BTN lớp trên Moduyn đàn hồi các lớp KC dưới lớp BTN Etb'= 377.4(Mpa) Tổng bề dày các lớp dưới lớp BTN lớp dưới HHcm
Từ 2 tỉ số (5) và (6) tra toán đồ Hình 3-1 - QT 211-06, ta đƣợc:
Tìm ku ở đáy lớp BTN lớp trên bằng cách tra toán đồ hình 3-5 với:
Từ 2 tỉ số (7) và (8) tra toán đồ Hình 3.5
ku 2.752x0.6x0.85 1.4037(MPa) b Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN theo biểu thức 3.9 22TCN211-06
Công thức kiểm tra: ku ku tt ku cd
Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp BTN theo (3-11) -
(Với Ne là số trục xe tính toán tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế)
+ Đối với lớp BTN lớp dưới:
+ Đối với lớp BTN lớp trên:
K.toán điều kiện (3-9) với hệ số cường độ về kéo uốn R ku cd 094
Kiểm tra đối với lớp bê tông nhựa lớp dưới:
ku ku tt ku cd
Kiểm tra đối với lớp bê tông nhựa lớp trên:
ku ku tt ku cd
=>Kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn chịu kéo uốn
Vậy kết cấu áo đường đã chọn đẩm bảo yêu cầu
Toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06 7.6 Kết cấu phân lề gia cố
Do yêu cầu mở rộng sau này và để tiện việc thi công thì ta chọn kết cấu phần lề gia cố giống với phần mặt đường xe chạy
7.7 lựa chọn phương án áo đường:
Phương án tuyến có các số liệu điều kiện địa chất, khí hậu, thuỷ văn và lưu lượng xe thiết kế nên trong bước thiết kế này ta sẽ chọn ra phương án áo đường để sử dụng phương án tuyến
CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 8.1 Giới thiệu sơ bộ về các phương án tuyến đã vạch
Phần 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG TỪ 800M ĐẾN 1.799KM
Tiến hành vạch tuyến trên bình đồ, sau khi thực hiện nhiều phương án đi tuyến ta lựa chọn được phương án tối ưu và tiến hành thiết kế trên phương án đã chọn
THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
Phần 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG TỪ 800M ĐẾN 1.799KM
Tiến hành vạch tuyến trên bình đồ, sau khi thực hiện nhiều phương án đi tuyến ta lựa chọn được phương án tối ưu và tiến hành thiết kế trên phương án đã chọn
Tuyến đường thiết kế có tổng chiều dài 0.999km gồm nhiều đường cong nằm trong đó đường cong có bán kính nhỏ nhất 250 m Công trình trên tuyến kiến nghị thiết kế thêm cống để giảm khối lƣợng đào đắp
Sau khi chọn phương án tuyến I và tiến hành khảo sát chi tiết tại thuộc địa ta lập và vẽ đƣợc bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10000 và dựa vào bản đồ này để Thiết kế bình đồ tuyến đường
Trong phần thiết kế cơ sở ta đã có các cọc Km, H, C, ND, TD, P, TC, NC và bây giờ ta cần phải thêm các cọc D và I là các cọc rải đều có khoảng cách giữa các cọc là 20m (ở những nơi bố trí đoạn thẳng và những nơi bán kính cong lớn hơn 500m), và 10m ở những nơi bán kính cong 500m
Trong phạm vi đồ án ta chỉ thiết kế bình đồ tuyến từ Km 0+800 đến Km 1+799.840 của phương án tuyến đã chọn
8.2.1 Các yếu tố đường cong nằm 1 Mục đích và nội dung tính toán: a Mục đích:
Khi xe chạy trên đường cong nằm, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi hơn so với khi chạy trên đường thẳng Những điều kiện bất lợi này bao gồm lực ly tâm hướng ra ngoài đường cua, lực ma sát giảm do mặt đường nghiêng, và gia tốc không đồng dạng dẫn đến sự thay đổi tải trọng trên các bánh xe Điều này có thể dẫn đến mất ổn định xe và làm tăng nguy cơ tai nạn.
- Khi xe chạy vào đường cong bán kính nhỏ thì yêu cầu bề rộng của đường phải lớn hơn so với đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường
- Khi xe chạy vào đường cong thì tầm nhìn bị cản trở
- Khi xe chạy vào đường cong phải chịu thêm lực ly tâm gây ra hiện tƣợng xe bị trƣợt ngang hoặc bị lật ngang
- Từ những điều kiện bất lợi trên ta tính toán và thiết kế đường cong nằm b.Nội dung tính toán:
- Các yếu tố đường cong thiết kế
- Tính toán phần mở rộng đường của xe chạy khi vào đường cong
- Tính toán đường cong chuyển tiếp
- Tính toán bảo đảm tầm nhìn
2 Tính toán thiết kế đường cong nằm:
Các yếu tố của đường cong thiết kế:
- Bán kính đường cong: R = 250 m a.Tính toán siêu cao: Độ dốc siêu cao:
Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm 250m và tốc độ thiết kế
V = 60 Km/h thì độ dốc siêu cao thiết kế là 3%
Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao: md lg c sc lg c n nsc p
B = 7m : Bề rộng phần xe chạy, có tính lề gia cố isc= 3 % : Độ dốc siêu cao
: độ mở rộng mặt đường trong đường cong; = 0 m ip= 0.5 % : Độ dốc phụ thêm để nâng siêu cao ứng với vận tốc 60 Km/h
Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14), đối với đường cấp IV,
Vtk= 60 Km/h, R= 250m, isc = 3%, thì Lnsc = 50m
Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thực hiện chuyển từ trắc ngang hai mái sang trắc ngang một mái (isc)
Trình tự thực hiện chung:
- Nâng dần độ dốc ngang lề gia cố lên bằng độ dốc ngang mặt đường Tuy nhiên tuyến đường thiết kế có ilề = in nên không thực hiện bước này
-Lấy tim phần xe chạy làm tâm, quay nửa phần mặt đường phía ngoài cho đến khi đạt được mặt cắt ngang một mái bằng độ dốc ngang mặt đường
-Lấy mép phần xe chạy phía trong (khi chƣa mở rộng) làm tâm quay cho tới khi mặt cắt ngang đường có độ nghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế
Xác định khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trƣng: i sc
Theo hình trên có thể tính đƣợc chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài các đoạn đặc trƣng nhƣ sau:
Do đường cong có bán kính là 250 nên isc= 3% và bằng in sc p
Tính độ dốc dọc phụ thêm :
Khoảng cách từ MCN đầu tiên đến MCN có độ dốc ngang nửa phần xe chạy bằng không (quay quanh mặt đường 1 góc 2%):
Khoảng cách từ MCN i=0% MCN 1 mái i = 2% (quay 1 góc 2%)
Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trƣng:
Các cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, 2 mép phần xe chạy và của tim đường ở các mặt cắt ngang đặc trưng được xác định dựa vào mặt cắt dọc thiết kế và độ dốc ngang của từng bộ phận của mặt cắt ngang đặc trƣng Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đều với cự ly 10m), các cao độ đều đƣợc xác định bằng cách nội suy b Tính toán phần mở rộng khi xe chạy trên đường cong:
Tính toán với buýt: Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:
Trong đó : l = 12 m: Khoảng cách từ trục sau của xe tới đầu mũi xe (bảng 1
Bán kính đường cong nằm R = 250m ew =
Vậy chọn = 0.477 m làm giá trị thiết kế và đoạn mở rộng đƣợc bố trí 1 nửa về phía bụng và 1 nửa về phía lưng của đường cong
Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: Với R = 250m cần mở rộng bụng trong đường cong = 0.6 c Tính toán đường cong chuyển tiếp:
Các yếu tố của đường cong tròn:
Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:
Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit
R : bán kính đường cong Và điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cách từ từ:
I 0 : độ tăng gia tốc ly tâm I 0 = 0.5m/s 3
Kết luận: L ct = max[(1),(2),(3)] = 50 m Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m
Kiểm tra điều kiện cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide:
Ta có: 2 0 10.34 < vậy điều kiện cấu tạo thỏa mãn Độ dài đường cong cơ bản sau khi đã dịch chuyển :
Xác định thông số Clothoide:
Xác định tọa độ x0, y0 của điểm TĐ C = RLct = 250 50 = 12500
Xác định thông số độ dịch chuyển p và t:
100 100 nên đường cong chuyển tiếp không cần phải lựa chọn lại
Xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển tiếp :
Chiều dài đường cong: K = K0 + 2Lct = 52.4 + 2 50 2.4 m
Kiểm tra lại lý trình của các điểm:
ND3.8 m TD = ND + 50 = 103.8+ 50 = 230 m P = 103.8 +50+152.4/2 = 230.7 m TC = 103.8 +50+152.4 = 306.2 m NC = 103.8 +50+152.4+50 = 256.2 m
Xác định tọa độ các điểm trung gian:
Tọa độ các điểm trung gian có chiều dài Si cũng được xác định tương tự như xác định tọa độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp Khoảng cách các điểm trung gian 20m
Bảng cắm tọa độ phía trái và đường cong chuyển tiếp được thể hiện ở bảng phụ 8-1-1 và 8-1-2
Xác định các điểm trung gian của đường tròn K o :
+ Các cọc trong đoạn từ TĐ đến TC sử dụng hệ tọa độ giả định xTD1y
-Tọa độ các cọc đƣợc xác định từ công thức
-Trong đó : R - bán kính đường cong y2 x2 ND1
180 S R Tọa độ các điểm trung gian của đường tròn K0 được cho vào phụ lục 8-1-3 d.Bảo đảm tầm nhìn trên đường cong nằm:
Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế đáng kể, do các vật cản như mái ta luy đường đào, cây cối xung quanh tạo ra điểm mù Điều này ảnh hưởng đến khả năng phán đoán tình huống và xử lý kịp thời của tài xế.
Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xe chạy vào giữa mặt đường tạo cảm giác an toàn nhằm không bị trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính toán tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trường hợp nhìn thấy xe chạy ngƣợc chiều Trong phần tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường, ta đã xác định được tầm nhìn xe chạy: S = S2 = 200m
Xác định bán kính quĩ đạo của mắt người lái xe dựa theo qui định tính từ mắt người lái xe có vị trí cách mép phần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng mặt đường:
Vì K = 245.5 m > S = 200 m nên phạm vi tầm nhìn tính từ mắt người lái xe đƣợc xác định theo công thức sau:
8 R 8 250 Như vậy để đảm bảo khoảng cách tính từ vị trí mắt người lái xe (cách mép mặt đường 1.5m và cao hơn so với mặt đường là 1.0m) đến điểm tương ứng theo phương ngang trên mái taluy là Z, cần bạt mái taluy ở những đoạn đường đào và phát quang cây cối, toàn bộ vật cản đối với đoạn đường đắp trong phạm vi Z
8.2.2 Xác định các cọc trên tuyến Đƣợc đặt tại phụ lục bảng 8.2
CHƯƠNG IX: THIẾT KẾ TRẮC DỌC – TRẮC NGANG 9.1 Thiết kế trắc dọc
THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
Bảng 10.1 Kết cấu áo đường kỹ thuật
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 4
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 6
Cấp phối đá dăm loại I 17
Cấp phối đá dăm loại II 25 Đất nền đường k98 5
10.2 Kết cấu áo đường phần lề có gia cố
Do yêu cầu mở rộng sau này và để tiện việc thi công thì ta chọn kết cấu phần lề gia cố giống với phần mặt đường xe chạy.
THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC
I Nguyên tắc chung Để bảo vệ nền đường không bị ngập nước và thoát nước trên mặt đường, ta phải làm hệ thống thoát nước bằng cách làm rãnh dọc trên những đoạn đường đào, đắp thấp ( < 0.6m )
Rãnh dọc không chỉ thoát nước mưa trên đường mà còn phải thoát một lượng nước mưa trong khu vực do địa hình có độ dốc ngang Do đó ta phải tính toán lưu lượng và thiết kế cho phù hợp
Trên đoạn tuyến kỹ thuật thiết kế là nền đắp có 3 cống Do đó trong phần thiết kế kỹ thuật ta chỉ tính toán công trình thoát nước mặt Cụ thể là tính toán thủy lực cống địa hình
II Luận chứng chọn loại cống, khẩu độ cống:
Các công trình thoát nước nhỏ trên đường thường dùng loại cống hộp hay cống tròn để thoát nước, các loại cống đều có ưu và nhược điểm riêng
- Cống tròn : + Ƣu điểm : Tình hình chịu lực tốt, thích hợp với các loại nền móng, khả năng thoát nước tốt, sử dụng kết cấu lắp ghép, được định hình hóa và được đúc sẵn trong các xí nghiệp sản xuất đảm bảo chất lƣợng Do sử dụng kết cấu lắp ghép nên có thể áp dụng cơ giới hóa trong thi công, rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành xây dựng
+ Nhƣợc điểm : Phải thỏa mãn điều kiện đất đắp tối thiểu trên cống lớn hơn 0,5m để đảm bảo điều kiện áp lực phân bố đều trên cống Vì vậy cống tròn chỉ thích hợp đối với nền đường đắp cao, ở những chỗ suối sâu
- Cống hộp : + Ƣu điểm : Khả năng chịu lực tốt, thích hợp với những chỗ nền móng tương đối yếu, được dùng nhiều tại vị trí chiều cao đất đắp trên cống thấp
+ Nhược điểm : Khả năng thoát nước kém hơn cống tròn tuy cùng một đơn vị diện tích, thi công đổ tại chỗ nên chất lƣợng bêtông khó đảm bảo, tốn kém vật liệu, giá thành xây dựng cao
Trong đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật có một cống đôi đặt tại KM1+100, cao độ thiết kế 31.235m; cao độ tự nhiên là 29.485 m (chiều cao đắp là 1.75m) và 1 cống đôi Do vậy có thể khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của cống tròn và để tận dụng cấu kiện đúc sẵn ta kiến nghị chọn loại cống tròn, làm việc theo chế độ cống chảy không áp có miệng cống loại thường, tức là H < 1,2hcv
III Thiết kế cống điển hình: a Cống đôi đường kính d = 1.5m, tại lý trình Km 1 + 100 , Q = 1.825 m 3 /s
Xác định chiều sâu phân giới h k :
Chiều sâu phân giới hk phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế Qtk Tính tỷ số:
Tra bảng 10-3 trang 209 “Thiết kế đường ô tô tập ba” ta được hk/d = 0.35
Vậy chiều sâu phân giới hk: hk = 0.35 1.5 = 0.525 m
Chiều sâu mực nước chảy trong cống tại chỗ thắt hẹp dòng chảy: hc = 0.9 hk = 0.9 0.525 = 0.472 m
Chiều sâu nước dâng trước cống:
Kiểm tra điều kiện cống chảy không áp:
Như kiến nghị thiết kế ban đầu thì hcv = d = 1.5 m Miệng cống loại thường nên thay vào điều kiện chảy không áp:
H = 0.945 m 1.2 hcv = 1.2 1.5 = 1.8 m Vậy cống thỏa mãn điều kiện chảy không áp
Tính khả năng thoát nước của cống: c c c c
c: Hệ số vận tốc khi cống chảy không áp Với cống tròn lấy bằng 0.85
Với tỷ số: h c 0.472 0.236 d 2 tra đồ thị hình 10-2 trang 203 “Thiết kế đường ô tô tập 3” ta được c/d 2 = 0.391 hay c = 0.391 1.5 2 = 0.88 m 2
Thay các giá trị vào công thức trên ta đƣợc
Ta nhận thấy : Qc = 2.27 m 3 /s > Qtk = 1.825/2=0.9125 m 3 /s, vậy cống đảm bảo thoát nước tốt
* Xác định độ dốc phân giới ik
Chu vi ƣớt tại mặt cắt phân giới k : χ = 2k R α R = 2 3.14 1 4.12 1 = 2.16 m Diện tích ƣớt tại mặt cắt phân giới k : ẳ
Bán kính thủy lực Rk: k k k ω 1.49
n: hệ số nhám lòng cống lấy n = 0.015 y : số mũ thủy lực phụ thuộc vào n và R lấy :
Đặt K = ω ×C × R k k k k : Hệ số đặc trưng lưu lượng
Vì độ dốc của cống lớn hơn độ dốc phân giới nên chiều sâu nước chảy trong cống tại gần cửa ra ho < hk và vận tốc V0 sẽ tăng Sử dụng các bảng tra thủy lực đƣợc lập sẵn ta có thể xác định đƣợc vận tốc V0 dựa vào các đại lƣợng tính toán sau:
+ Vận tốc dòng chảy trong cống:
Vận tốc tính xói cho cống là vận tốc ở hạ lưu cống, vận tốc này thường rất lớn so với vận tốc dòng chảy trong cống và đƣợc tính bằng 1.5 V 0 haluu 0
V =1.5 V =1.5×0.41 = 0.615 m/sDùng phương pháp lát đá để gia cố
Tính toán xói và gia cố sau cống:
+ Trong trường hợp chảy tự do, dòng nước ra khỏi cống chảy với vận tốc cao ở sau công trình Do đó phải thiết kế hạ lưu công trình theo tốc độ nước chảy
V = 1.5 V o = 1.5×0.41 = 0.615 m/s + Chiều dài gia cố Lgc sau cống nên lấy bằng 3 lần khẩu độ cống Với cầu nhỏ thì chiều dài ấy tính từ mép hạ lưu kết cấu nhịp
Lgc = 3 h =3 1.5 = 4.5 m + Chiều sâu tường chống xói xác định theo công thức bt = hxói + 0.5 hxói : Chiều sâu xói tính toán tính theo công thức xoi gc h = 2 × H × b b + 2.5 L = 2 0.945 2 0.73 m
chiều sâu tường chống xói: ht hx + 0.5 = 0.73 + 0.5 = 1.23 m
Trong đó : b = 1.5 m : Khẩu độ công trình H = 0.945m : Chiều cao mực nước dâng
Xác định cao độ nền mặt đường trên đỉnh cống
Chiều cao đất đắp nền đường tối thiểu tại trắc ngang cống được xác định theo điều kiện đảm bảo nước dềnh không tràn qua nền đường
Hn = H + 0.5 = 0.945 + 0.5 = 1.445 m Cao độ mặt đường trên đỉnh cống được xác định theo điều kiện chịu lực của cống và bố trí kết cấu áo đường, đồng thời đảm bảo chiều cao nền đắp như trên:
Trong đó: d = 1.5 m: Đường kính cống
H ad = 0.65 m: Chiều dày kết cấu áo đường
Tính chiều dài cống và tổng hợp cống
Chiều dài cống phụ thuộc vào chiều cao đất đắp trên đỉnh cống Với mái ta luy đắp là 1: m = 1: 1.5 ta tính đƣợc chiều dài cống theo công thức:
L = Bn + 2mHm = 7 + 2 x 1.52.35 05 m Để tiện cho thi công, ta lấy chiều dài cống L = 15 m.
THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG VÀ KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP
Bảng khối lƣợng đào đắp đƣợc thể hiện ở phụ lục bảng 12
CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 13.1 Lựa chọn phương pháp thi công
13.1.1 Giới thiệu các phương án tổ chức thi công cơ bản 13.1.1.1 Pháp thi công dây chuyền
Tổ chức thi công dây chuyền là phương pháp phân chia quá trình thi công thành nhiều công đoạn liên quan chặt chẽ, sắp xếp tuần tự hợp lý Quá trình sản xuất diễn ra liên tục, đồng thời thực hiện trên mọi vị trí làm việc của dây chuyền tại một thời điểm cụ thể Đây là phương pháp thi công hiện đại, phù hợp với đặc điểm thi công kéo dài của các công trình đường xá, đảm bảo hiệu quả và tiến độ thi công.
- Đặc điểm chủ yếu của phương pháp thi công dây chuyền:
Trong các khoảng thời gian bằng nhau (ca, ngày đêm) sẽ làm xong các đoạn đường có chiều dài bằng nhau, các đoạn đường làm xong sẽ kéo dài thành một dải liên tục theo một hướng
Tất cả các công việc đều được giao cho những phân đội chuyên môn, được bố trí theo từng loại công tác chính và được trang bị đầy đủ các loại máy thi công phù hợp.
Các phân đội chuyên nghiệp di chuyển lần lượt theo tuyến đường đang làm và hoàn thành tất cả các công việc đƣợc giao
Sau khi phân đội cuối cùng đi qua thì tuyến đường đã hoàn thành và được đƣa vào sử dụng
- Ưu điểm của phương pháp thi công dây chuyền:
+ Sau thời kỳ triển khai dây chuyền, các đoạn đường được đưa vào sử dụng một cách liên tục, tạo thuận lợi ngay cho mọi mặt thi công, đồng thời hiệu quả kinh tế đƣợc phát huy ngay
+ Máy móc, phương tiện được tập trung trong 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
+ Công nhân cũng đƣợc chuyên nghiệp hoá do đó tạo điều kiện cho nâng cao nghiệp vụ, nâng cao tay nghề, tăng nâng suất và tăng chất lƣợng công tác
+ Công việc thi công hàng ngày chỉ tập trung trong chiều dài đoạn triển khai của dây chuyền ( tức là diện thi công của dây chuyền tổng hợp) nên dễ dàng cho việc chỉ đạo và kiểm tra nhất là khi dây chuyền đã đi vào thời kỳ ổn định
+ Nâng cao trình độ tổ chức thi công nói chung, tạo điều kiện áp dụng tiến bộ kỹ thuật và giảm đƣợc khối lƣợng công tác dở dang
Để áp dụng hiệu quả phương pháp thi công dây chuyền, cần đảm bảo hai điều kiện cơ bản: xác định hình dạng cụ thể của các công trình đường cần xây dựng và sử dụng công nghệ thi công có tính ổn định, không thay đổi trong suốt quá trình thi công.
+ Khối lƣợng 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, phân đội thi công phải hoàn thành công tác đƣợc 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 các dây chuyền chuyên nghiệp
6.1.1.2 Phương pháp thi công song song Chia tuyến ra làm nhiều đoạn, mỗi đoạn do một đơn vị phụ trách và đơn vị này làm tất cả mọi công việc trong đoạn đó
- Ưu, nhược điểm của phương pháp:
+ Thời gian thi công nhanh
+ Không di chuyển công trường trong suốt thời gian thi công
+ Tập chung một khối lƣợng lớn nhân vật liệu nên khó cung cấp, quản lý, xe máy sử dụng không hợp lý
+ Không sử dụng được các đoạn đường đã làm xong để phục vụ thi công các đoạn khác
- Điều kiện áp dụng được phương pháp:
+ Thi công bằng thủ công với nhân công thời vụ
+ Khối lượng mỗi đoạn lớn (trong một đoạn lại sử dụng nhiều phương pháp thi công)
6.1.1.3 Phương pháp thi công tuần tự
Chia tuyến đường thành nhiều đoạn, một đơn vị tiến hành lần lượt các công tác của từng đoạn và tuần tự hết đoạn này sang đoạn khác
- Ưu, nhược điểm của phương pháp + Tập trung nhân vật lực trên một đoạn nên giảm nhẹ khâu cung cấp và quản lý
+ Có thể đưa từng đoạn đường đã làm xong vào phục vụ thi công các đoạn khác
+ Đơn vị thi công phải di chuyển nhiều
+ Thời gian thi công kéo dài
- Điều kiện áp dụng được phương pháp + Khối lƣợng công tác không nhiều
+ Thi công bằng thủ công
13.2 Lựa chọn dây chuyền thi công
- Tuyến đƣợc xây dựng dài 1,0Km Đảm nhận việc thi công đƣợc trang bị đầy đủ máy móc, vật tƣ, trang thiết bị, có đội ngũ cán bộ có trình độ chuyên môn giỏi, lực lƣợng công nhân có tay nghề cao, tinh thần lao động tốt
- Khối lượng công tác dọc tuyến khá đồng đều, các công trình thoát nước dọc tuyến đƣợc thiết kế theo định hình hoá, đƣợc vận chuyển từ nhà máy đến công trình để lắp ghép
- Điều kiện địa chất, thuỷ văn của khu vực tuyến thuận lợi ít ảnh hưởng đến thi công
- Từ các yếu tố trên cũng nhƣ xét đến khả năng của đơn vị thi công chọn phương án thi công theo dây chuyền để xây dựng tuyến đường thuộc huyện Bắc Yên Đây là phương pháp hợp lý hơn cả, nó làm tăng năng suất lao động, chất lƣợng công trình đƣợc bảo đảm, giá thành xây dựng hạ, tiết kiệm sức lao động, sớm đưa vào sử dụng những đoạn đường làm xong trước
Sơ đồ của phương pháp thi công dây chuyền
1 - Công tác chuẩn bị Tkt - Thời gian khai triển 2 - Dây chuyền thi công cống T ôđ - Thời gian ổn định 3 - Dây chuyền thi công nền Thđ - Thời gian hoạt động 4 - Dây chuyền thi công mặt Tht -Thời gian hoàn tất 5 – Dây chuyền hoàn thiện
13.3 Lập biểu đồ tổ chức thi công Đƣợc thể hiện ở bản vẽ 6 và 7
PHỤ LỤC KHẢO SÁT THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG KHỐM KHIA – ĐƯỜNG TẠ KHOA
Bảng 3.1 :Tổng hợp các yếu tố đường cong PA1 Đỉn h
Góc chuyển hướng α Các yếu tố đường cong (m)
Bảng 3.2 : Tổng hợp các yếu tố đường cong PA2 Đỉnh
Góc chuyển hướng α Các yếu tố đường cong (m)
Bảng 3.3: Kết quả cắm cọc của phương án 1
Bảng 3.4: Kết quả cắm cọc của phương án 2
Stt Tên cọc K/c lẻ Lý trình Cao độ
Bảng 4.1: xác định cọc chi tiết phương án 1
Bảng 4.2: xác định cọc chi tiết phương án 2
Stt Tên cọc K/c lẻ Lý trình
Stt Tên cọc Kc lẻ Diện tích thực tính Diện tích trung bình Khối lƣợng
0 Dap Dao b mat Dap Dao b mat Dap Dao b mat
Bảng 5.1: Bảng tính toán khối lượng đào đắp phương án 1
Stt Tên cọcc Kc.lẻ Diện tích thực tính Diện tích trung bình Khối lƣợng
0 Ðào Ðắp B Mặt Ðào Ðắp B Mặt Ðào Ðắp B mặt
Bảng 5.2: Bảng tính toán khối lượng đào đắp phương án 2
Bảng 8-1-1: Bảng cắm tọa độ phía trái đường cong chuyển tiếp Tên cọc K/C lẻ S R L ct C X Y
Bảng 8-1-2: Bảng cắm tọa độ phía phải đường cong chuyển tiếp Tên cọc K/C lẻ S R L ct C X Y
Bảng 8-1-3: Bảng cắm tọa độ đường cong tròn Tên cọc
Bảng 8.2 cắm cọc trên tuyến
Stt Tên cọc K.c lẻ Lý trinh
