ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB NGUYỄN THANH HƯNG K2004 ĐẠI HỌC GTVT TP.HCM

CHƯƠNG 3THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 3.1 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểuđường cong nằm, chiều dài đường cong chuyển tiếp, độ dố

MỤC LỤC

Trang GIỚI THIỆU CHUNG

PHẦN 1 THIẾT KẾ SƠ BỘ

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN ĐƯỜNG 2

1.1 Giới thiệu chung về dự án 21.2 Tình hình kinh tế dân sinh của khu vực 21.2.1 Phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Gia

Chương 2 XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ

CÁC YẾU TỐ KĨ THUẬT CỦA TUYẾN 5

2.1 Cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của

2.2 Xác định các yếu tố kỹ thuật của đường 6

2.2.2 Xác định các kích thước ngang của

2.3.2 Bán kính đường cong nằm 92.3.3 Chiều dài đoạn nối siêu cao 102.3.4 Xác định chiều dài đường cong chuyển

2.4 Các yếu tố kỹ thuật giới hạn trên trắc dọc 112.4.1 Độ dốc dọc của đường 112.4.2 Xác định bán kính tối thiểu của đường

Chương 3 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

3.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến trên bình đồ 153.2 Vạch các tuyến trên bình đồ 153.3 Thiết kế các yếu tố trắc địa 163.3.1 Các yếu tố đường cong bằng 16

Chương 4 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT

NƯỚC

4.1 Nguyên tắc và các yêu cầu thiết kế 194.2 Xác định lưu lượng tính toán 204.3 Tính toán các yếu tố thủy văn 204.4 Tính toán khẩu độ cống, cầu và bố trí

4.4.2 Xác định cao độ nền mặt đường trên

4.4.3 Gia cố chống xói cho cống 23

4.5 Tính toán rãnh thoát nước 284.5.1 Yêu cầu khi thiết kế rãnh 28

Chương 5 THIẾT KẾ TRẮC DỌC, TRẮC NGANG

5.1 Thiết kế trắc dọc

5.1.2 Các yêu cầu khi thiết kế trắc dọc 315.1.3 Các nguyên tắc thiết kế đường đỏ 31

5.2.1 Các yếu tố của mặt cắt ngang 32

5.3 Tính toán khối lường đào đắp 33

Chương 6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 43

6.1 Các yêu cầu thiết kế

6.2 Quy đổi tải trọng trục xe khác về tải trọng

6.3 Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường 45

6.4 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu 556.4.1 Dự toán kết cấu áo đường phương án I 556.4.2 Dự toán kết cấu áo đường phương án II 60

Chương 7 THIẾT KẾ ĐẢM BẢO AN TOÀN GIAO

7.1 Mục đích ý nghĩa và yêu cầu 647.1.1 Mục đích, ý nghĩa của biển báo, dấu

hiệu trên đường, kết cấu phòng hộ 64

7.3 Dấu hiệu trên đường (vạch kẻ đường) 65

Chương 8 PHÂN TÍCH KINH TẾ-KĨ THUẬT VÀ SO

SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TUYẾN 67

8.1 Tổng quan về phân tích kinh tế – kỹ thuật 678.1.1 Các chỉ tiêu kĩ thuật  678.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế và điều kiện xây

8.2 Tính toán một số chỉ tiêu kinh tế   678.2.1 Tính chi phí xây dựng nền đường 688.2.2 Tính chi phí xây dựng mặt đường 688.2.3 Tính chi phí xây dựng công trình cầu,

8.2.4 Tính chi phí vận doanh, khai thác 728.3 Tính toán một số chỉ tiêu kỹ thuật 74

8.3.3 Trị số góc ngoặt trung bình 76

8.3.5 Mức độ thoải của tuyến trên trắc dọc 778.4 So sánh lựa chọn hai phương án tuyến 78

PHẦN 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG ĐOẠN TUYẾN THIẾT

2.2 Thiết kế chi tiết đường cong nằm 822.2.1 Thông số đường cong thiết kế 822.2.2 Mở rộng mặt đường trong đường cong 822.2.3 Tính toán và cắm đoạn cong chuyển

2.2.4 Tính toán và cắm đoạn cong tròn  852.2.5 Tính toán và bố trí siêu cao  872.2.6 Độ mở rộng tầm nhìn trong đường cong 90

Chương 3 THIẾT KẾ TRẮC DỌC, TRẮC NGANG 92

3.1.2 Tính toán bố trí đường cong đứng  92

3.3 Tính toán khối lượng đào đắp đoạn tuyến

Chương 4 THIẾT KẾ CHI TIẾT KẾT CẤU ÁO

5.1 Kiểm tra khả năng thoát nước của cống 1015.1.1 Xác định chiều sâu phân giới hk 1015.1.2 Kiểm tra điều kiện cống chảy không

áp: H 1.2hcv

1015.1.3 Tính khảû năng thoát nước của cống 1015.1.4 Tính toán tìm độ dốc phân giới ik và độ

dốc cống ic

1025.2 Xác định cao độ nền mặt đường trên đỉnh

5.3 Gia cố chống xói cho cống 1035.4 Tính toán rãnh thoát nước 103

Chương 6 THIẾT KẾ TỔ CHỨC GIAO THÔNG 106

6.1 6.1.1 Bố trí tường bảo vệ hàng rào chắn 107

Chương 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ TUYẾN

1.1 Vị trí khu vực tuyến thiết kế   111

1.3 Địa chất, khí hậu, thủy văn 1111.4 Tình hình cung cấp vật liệu xây dựng 111

Chương 2 QUY MÔ TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ TỔ

3.1.1 Phương pháp dây chuyền 115

3.1.3 Phương pháp phân đoạn 1163.1.4 Kiến nghị chọn phương pháp thi công 1173.2 Đặc điểm phương pháp thi công dây chuyền 117

3.2.2 Các thông số đặc trưng của dâychuyền thi công đường ôtô 1183.2.3 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp 1183.2.4 Trình tự các công việc áp dụng cho đoạn

4.2 Nội dung công tác chuẩn bị về tổ chức và

4.2.1 Công tác dọn mặt bằng thi công 1204.2.2 Công tác xây dựng các công trình phục

4.2.3 Công tác xây dựng đường tạm (đường

4.2.4 Công tác đảm bảo thông tin liên lạc 1204.2.5 Công tác cung cấp năng lượng, điện

4.2.6 Chuẩn bị máy móc phương tiện 121

Chương 5 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG NỀN 122

5.1 Công tác chuẩn bị hiện trường cho thi công

5.1.2 Đảm bảo thoát nước thi công 1225.1.3 Công tác lên khuôn đường 1225.1.4 Thực hiện việc di dời các cọc định vị 1225.1.5 Tính toán nhân lực và ca máy cho công

5.2 Giải pháp thi công các dạng nền đường 1235.2.1 Các phương án thi công nền đường đào 1235.2.2 Các phương án thi công nền đường đắp 1245.3 Các yêu cầu về vật liệu sử dụng xây dựng

5.5.1 Vẽ đường cong khối lượng đất tích lũy  126

5.5.3 Tính toán khối lượng điều phối ngang,

5.5.4 Phân đoạn thi công nền đường  1335.6 Lựa chọn, tính toán máy móc thi công, nhân

5.6.1 Nguyên tắc khi lựa chọn máy thi công 1335.6.2 Bảng tổng hợp máy, nhân lực  1425.7 Tiến độ tổ chức thi công, biểu đồ máy,

6.4 Khối lượng thi công cống 147

Chương 7 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG MẶT

7.1 Các yêu cầu vật liệu sử dụng thi công 1507.1.1 Kết cấu áo đường lựa chọn và yêu

7.1.2 Các yêu cầu đối với vật liệu sử dụng

7.2 Lựa chọn hướng và thời gian thi công 157

7.2.2 Tính toán các thông số của dây

7.3 Quy trình công nghệ thi công các lớp vật

7.3.1 Trình tự và công nghệ thi công lớp

7.3.2 Quy trình công nghệ thi công lớp bê

7.4 Quy trình công nghệ thi công mặt đường 1597.4.1 Định vị và lu lèn lòng đường 1597.4.2 Thi công lớp đất đắp lề dưới dày 15

7.4.5 Thi công lớp CPĐD loại II phần trên dày

7.4.6 Thi công lớp đất đắp lề dày 18 cm 1727.4.7 Thi công lớp CPĐD loại I dày 18 cm  1757.4.8 Thi công lớp đất đắp lề dày 8 cm 1797.4.9 Thi công lớp BTN hạt trung dày 8 cm 1807.4.10 Thi công lớp đất đắp lề dày 6 cm 1847.4.11 Thi công lớp BTN hạt mịn dày 6 cm 186

8.2 Bảng tổng hợp nhân công, ca máy 194

PHẦN I

THIẾT KẾ SƠ

BỘ

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN ĐƯỜNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN

Đoạn tuyến thiết kế thuộc một phần dự án xây dựngđường ôtô nối liền hai huyện Chưsê và Mangyang của tỉnh GiaLai và nằm trong chiến lược phát triển hệ thống giao thôngvận tải nhằm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu đi lại, vậnchuyển hàng hóa, đồng thời nâng cao khả năng đảm bảo anninh, quốc phòng cho tỉnh Gia Lai nói riêng và của khu vực Tâynguyên nói chung Quy mô toàn dự án là 60 km nhưng trong đồán này giới hạn thiết kế đoạn đường dài hơn 5km

1.2 TÌNH HÌNH KINH TẾ DÂN SINH CỦA KHU VỰC

1.2.1 Phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Gia Lai

Những năm qua, kinh tế hàng năm luôn đạt tốc độ khá,tốc độ tăng trưởng GDP bình quân trong 5 năm (2003-2008) đạt11.55%/năm Năm 2006, tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt 13,1%,trong đó nông lâm nghiệp Thủy sản tăng 8.29%, công nghiệp –xây dựng tăng 22.7%, dịch vụ tăng 13.92% GDP bình quân đầungười đạt 6.33 triệu đồng (tương đương 396 USD/người)

Tỉnh đã hình thành các vùng sản xuất nông nghiệp tậptrung có quy mô lớn với những sản phẩm hàng hoá chủ yếu.Đến nay, toàn tỉnh có 75900 ha cà phê, 58300 ha cao su, 19700

ha điều, 3575 ha tiêu, gần 14000 ha mía, 5670 ha bông, hơn 56000

ha ngô, 31730 ha sắn, 2500 ha thuốc lá

Ngành công nghiệp chế biến nông lâm sản: với thếmạnh về cây công nghiệp, hiện nay trên địa bàn có 8 nhàmáy chế biến mủ cao su crếp, công suất 50000 tấn; trên 60 cơsở chế biến cà phê; 2 nhà máy chế biến hạt điều xuấtkhẩu, công suất 2500 tấn/năm; 3 nhà máy chế biến chè,công suất 80 tấn/năm; 1 nhà máy chế biến gỗ MDF côngsuất 54000 m3/năm; hàng chục nhà máy chế biến gỗ tinh chếxuất khẩu, công suất hơn 25000 m3/năm; 2 nhà máy chế biếnđường, công suất 4000 tấn mía cây/ngày; 4 máy chế biến tinhbột sắn, công suất 70000 tấn/năm, 01 nhà máy chế biếntiêu sạch 5000 tấn/năm, 1 nhà máy cán bông, công suất

15000 tấn/năm

Ngành công nghiệp sản xuất VLXD: Hiện có 2 nhà máy ximăng với công suất 14.2 vạn tấn/năm đến nay đã phát huyvượt công suất; 5 nhà máy đá granit đã đưa vào hoạt độngvới tổng công suất khoảng 450000 m2/năm; Các doanh nghiệp

khai thác đá xây dựng đủ sản lượng để cung cấp cho nhu cầuxây dựng các công trình trong tỉnh

Khu công nghiệp Trà Đa với diện tích 124.5 ha, có 24 doanhnghiệp đã đi vào hoạt động, lấp đầy trên 80% diện tích; tỉnhđang quy hoạch khu công nghiệp Tây Pleiku với diện tích 600 ha.Ngoài ra tỉnh Gia Lai còn có các cụm công nghiệp ở các địabàn Thị xã An Khê, huyện Chư Sê, huyện Ayun Pa là nhữngđịa điểm thuận lợi nhiều mặt cho các nhà đầu tư triển khaithực hiện các dự án đầu tư

Khu kinh tế cửa khẩu 19 với diện tích 110 ha, đã đầu tư 28tỷ đồng để phát triển cơ sở hạ tầng, kế hoạch năm 2009 sẽtiếp tục đầu tư 17 tỷ đồng để hoàn thiện các hạng mục thiếtyếu

Tổng mức bán lẻ hàng hoá và dịch vụ năm 2008 gấp 2.2lần so với năm 2004, tăng bình quân 17.3%/năm; năm 2008 đạt

4488 tỷ đồng Các hoạt động dịch vụ: tài chính, ngân hàng, bưuchính viễn thông, giao thông đường bộ, đường không thuận lợi,đủ điều kiện hoạt động trong cơ chế hội nhập kinh tế quốc tế

Tổng vốn đầu tư phát triển 5 năm 2003-2008 là 13265 tỷđồng, năm 2006 đạt 4600 tỷ đồng Nguồn vốn đầu tư ngàycàng đa dạng, trong đó nguồn vốn của khu vực kinh tế tư nhânngày càng tăng

1.2.2 Dân cư

Dân số đến cuối năm 2008 có 1.154.778 người (trong đó,đồng bào dân tộc thiểu số chiếm 44,6%, chủ yếu là đồngbào dân tộc Jrai chiếm 30.5% và Bahnar chiếm 12.4% dân sốtoàn tỉnh), so với cả nước bằng gần 4.7% về diện tích và1,13% về dân số Hiện nay, Gia Lai có 13 huyện, 2 thị xã và 1thành phố với 205 xã, phường, thị trấn

Chiếm đại đa số dân cư lâu đời ở Gia Lai phải kể đến haidân tộc Jrai và Bahnar Theo những tài liệu dân tộc và khảocổ học thì có thể giả định địa bàn cư trú gốc của người Jrailà cao nguyên Pleiku và lưu vực hai con sông Ayun và sông Ba.Còn người Jrai và Bahnar không chỉ là hai dân tộc đông nhất,có ý thức rõ về địa vực cư trú mà còn có những tác độngnhất định đối với đời sống văn hóa của các dân tộc kháctrong khu vực

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT, KHÍ HẬU, THỦY VĂN

Địa chất vùng tuyến đi qua khá tốt : đất đồi núi, có cấutạo không phức tạp (đất cấp II) chủ yếu là đất đỏ Bazan trùphú Ngoài ra còn có đất á sét lẫn sỏi sạn tập trung ở vencác sườn đồi, nên tuyến thiết kế không cần xử lí đất nền.Nói chung địa chất vùng này rất thuận lợi cho việc làm

đường Ở trên đoạn tuyến có một vài mỏ sỏi đỏ và mỏđá có thể khai thác tại chỗ làm kết cấu áo đường và cáccông trình trên đường nhằm giảm giá thành xây dựng.

Qua khảo sát thực tế ta có thể lấy đất từ nền đào gầnđó hoặc đất từ thùng đấu ngay bên cạnh đường để xây dựngnền đất đấp rất tốt

Gia Lai có độ cao trung bình 700 m so với mực nước biển, códãy Trường Sơn hùng vĩ chia Gia Lai thành 2 vùng đông và tâyTrường Sơn với khí hậu, thổ nhưỡng khác nhau tạo nên sự đadạng, độc đáo của một tỉnh cao nguyên, là vùng đất đầunguồn của nhiều hệ thống sông lớn như sông Ba, Sê San, Ayunchảy xuống vùng duyên hải miền trung và sông Mê Kông vớitiềm năng lớn về thuỷ điện Gia Lai có khí hậu nhiệt đới giómùa cao nguyên, một năm chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa,bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10; mùa khô, từtháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình năm 21o -

25oC Vùng tây Trường Sơn có lượng mưa trung bình năm từ 2.200

- 2.500 mm, vùng đông Trường Sơn từ 1.200 -1.750 mm

Khí hậu Gia Lai thích hợp cho việc phát triển nhiều loại câycông nghiệp dài và ngắn ngày, cây ăn quả, chăn nuôi bòvà kinh doanh tổng hợp nông lâm nghiệp

Về mặt địa chất Gia Lai là cao nguyên đất đỏ Bazan rộnglớn và địa chất rất đồng nhất, đất có cường độ cao rất tiệnlợi cho việc xây dựng

1.4 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG NGHIÊN CỨU

Quốc lộ 14 nối Gia Lai với Kon Tum, Quảng Nam, thành phốĐà Nẵng về phía Bắc và Đắk Lắk, Đắk Nông, các tỉnh vùngĐông Nam Bộ về phía Nam Quốc lộ 19 nối với cảng Quy Nhơn,Bình Định dài 180Km về phía Đông và các tỉnh Đông BắcCampuchia về hướng Tây Quốc lộ 25 nối với Phú Yên Ngoài

ra, đường Hồ Chí Minh cũng đi qua địa bàn tỉnh Gia Lai Các quốclộ 14, quốc lộ 25 nối Gia Lai với các tỉnh Tây Nguyên vàDuyên Hải miền Trung rất thuận tiện cho vận chuyển hànghóa đến cảng để xuất khẩu và các trung tâm kinh tế lớncủa cả nước

Hiện nay, tất cả các tuyến đường xuống các trung tâmhuyện đã được trải nhựa hầu hết các trung tâm xã đã cóđường ôtô đến Tuyến đường đang xây dựng là tuyến đườngtiếp nối với tuyến đường hiện hữu hiện đang trong giai đoạnhoàn tất

1.5 Ý NGHĨA CỦA VIỆC XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG

Vuốt nối với tuyến đường đang xây dựng nhằm mở rộngmạng lưới giao thông trong tỉnh

Nằm trong chiến lược phát triển chung của tỉnh.

Tạo điều kiện thuận lợi vận chuyển hàng hóa, phát triểnthế mạnh về sản xuất các sản phẩm cây công nghiệp khichuyên trở tiêu thụ thuận lợi hơn

Rút ngắn quãng đường từ Chưsê xuống thị xã Ankhê vàthành phố Quy Nhơn, giảm tải cho Quốc lộ 14 và Quốc lộ 25hiện đang xuống cấp

Củng cố an ninh quốc phòng cho khu vực

1.6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với tất cả những ưu điểm của tuyến dự án như đã nêu

ở trên, ta thấy việc xây dựng tuyến thật sự cần thiết và cấpbách, nhằm nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng, vàgóp phần vào sự phát triển kinh tế – văn hóa của khu vực

Khu vực tuyến đi qua là khu vực đồi núi chưa hề có đườnggiao thông và các cơ sở hạ tầng khác Vì vậy kiến nghị đượclàm mới hoàn toàn đối với đoạn tuyến đường dự án

Tuyến được thiết kế và xây dựng mới hoàn toàn cho nênmức độ đầu tư ban đầu của tuyến có nguồn vốn lớn và cósự nhất trí cung cấp kinh phí của tỉnh

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000

Cao độ điểm C = 37.41 (m) (cao độ thiết kế là 32.41m do phảivuốt nối với đường cong hiện hữu của tuyến đường phíatrước)

Cao độ điểm D = 24.68 (m)

Độ chênh cao

 Lưu lượng xe: 620 xe/ngày đêm Hệ số tăng trưởng P% =10%

Trong đó thành phần xe bao gồm:

Bảng 2.1 Bảng quy đổi các loại xe ra xe con

Loại xe Tỉ lệ % lượng Số quy đổi Hệ số Số xe con qđ

Lưu lượng xe tính toán cho năm tương lai t = 15 năm được xác định

Theo Bảng 3 của TCVN 4054-2005 ứng với lưu lượng xe thiết kế

Ntbnđ = 5536 (xcqđ/nđ) > 3000 (xcqđ/nđ), chức năng của đường là đường tỉnh ta lựa chọn như sau :

+ Cấp đường thiết kế : cấp III đường miền núi

+ Tốc độ thiết kế : 60 km/ h (bảng 4 TCVN 4054-2005)

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG

2.2.1 Số làn xe cần thiết

Theo TCVN 4054 - 05 số làn xe trên một mặt cắt ngang tính theo công thức :

n lx = = = 0.86 (làn)

Trong đó :

+ Ngiờcđ = (0.10 ÷0.12) × Ntbnăm

Ngiờcđ = 0.12× Ntbnăm = 0.12 × 5536= 664 (xe/h).

+ nlx : số làn xe yêu cầu

+ Z = 0.77 : là hệ số sử dụng năng lực thông hành ứng với Vtk = 60 (km/h) và vùng đồi núi

+ Nlth =1000 (xcqđ/h/làn) : năng lực thông hành tối đa khi đường không có dãy phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ

Do xe chạy ở cả hai chiều và dự kiến phát triển giao thông

ở năm tương lai và theo TCVN 4054 - 05 điều 4.2.1 TCVN 4054 - 05 thì phần xe chạy gồm một số nguyên làn xe, con số này nên chẵn => chọn 2 làn

2.2.2 Xác định các kích thước ngang của đường

a) Chiều rộng của làn xe: phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Chiều rộng của thùng xe : b (m)

 Khoảng cách giữa 2 bánh xe : c (m)

 Khoảng cách từ mép thùng xe đến mép làn bên cạnh : x (m)

 Khoảng cách an toàn từ giữa vệt bánh xe đến mép đường: y (m)

Ta có sơ đồ tính toán như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán bề rộng của làn xe.

Bề rộng một làn xe ngoài cùng được tính theo công thức:

b

b x x

y c c y

B2

B2

y = 0.5 + 0.005 ×V (m).

x = 0.5 + 0.005 ×V (m): khi làn xe cạnh ngược chiều

x = 0.35 + 0.005 ×V (m) : khi làn xe cạnh cùng chiều

Trong đó: V – tốc độ xe chạy (Km/h)

Ở đây ta xét trường hợp bất lợi nhất là lúc 2 xe chạy ngượcchiều nhau nên:

Theo TCVN 4054-2005 bảng 7: ta có B1làn= 3 m

Để đảm bảo tính kinh tế ta chọn B1làn= 3 m theo điều kiệntối thiểu Các xe khi tránh nhau có thể lấn ra phần lề gia cố

b) Chiều rộng lề đường: Theo TCVN 4054-2005 (bảng 7) ta có:

Chiều rộng tối thiểu của lề đường :Bl = 2 × 1.5 m

Chiều rộng phần lề gia cố :Bgc = 2 × 1 m

Chiều rộng phần lề không gia cố : Bkgc = 2 × 0.5 m

c) Bề rộng nền đường: Theo TCVN 4054-2005 (bảng 7) ta có:

Bn = Bm + 2 × Bl = 6 + 2 ×1.5 = 9 m

2.2.3 Độ dốc ngang mặt đường và lề đường

+ Độ dốc ngang mặt đường nhằm đảm bảo thoát nước nhanhcho mặt đường nên nó không được quá nhỏ, tuy nhiên cũngkhông được quá lớn để tránh cho xe khỏi bị trượt ngang theo độdốc ngang Ngoài ra, nó còn đảm bảo an toàn khi xe chạy trênđường cong

+ Độ dốc ngang mặt đường phụ thuộc vào loại kết cấu mặtđường

+ Độ dốc ngang lề đường thường chọn lớn hơn độ dốc ngangmặt đường nhằm đảm bảo cho việc thoát nước được thuậntiện, nhanh chóng

+ Căn cứ vào yêu cầu thiết kế tuyến chọn lớp mặt là lớpbêtông nhựa nên theo Bảng 9 TCVN 4054-2005 ta chọn :

- im = 2.0%

- igc = 2.0%

- ikgc = 4.0%

2.2.4 Độ mở rộng mặt đường trên đường cong nằm

Khi xe chạy trên đường cong có bán kính khác nhau thì đầu

xe phía ngoài có bán kính lớn nhất và thùng xe phía trong ở vịtrí trục sau có bán kính nhỏ nhất Như vậy khi xe chạy trênđường cong phải chiếm thêm một phần bề rộng mặt đườngnữa so với khi chạy trên đường thẳng.Vì vậy đối với đườngcong có bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường

Việc mở rộng nền mặt đường chỉ cần mở rộng về phíabụng đường cong Chỉ trong một số trường hợp thì mớí phảimở rộng thêm về phía lưng đường cong Nếu lề đường khôngđủ rộng để mở rộng mặt đường thì mới làm mở rộng nềnđường đủ để mở rộng theo quy trình

R = 130 m : Bán kính đường cong

LA = 8 m : Khoảng cách từ đầu đến trục sau của xe tải

e1, e2 : bề rộng cần thiết phải mở rộng thêm ở làn ngoàivà làn trong

Lấy e1 = e2

Vậy độ mở rộng khi thiết kế cho một loại xe nhất định phụthuộc vào bán kính R

=>

Theo TCVN 4054 - 05 (bảng 12) ta có E = 0.9 m

=> Vậy ứng với từng giá trị R mà ta tra quy trình ra được trị sốE

2.2.5 Xác định tầm nhìn xe chạy 

a Tầm nhìn một chiều : Khi tính V theo km/h ta có công thức sau :

S1= + + lo

Trong đó:

+ K: Hệ số sử dụng phanh được lấy như sau:

chọn K = 1.4+ i = 0.07 : Độ dốc dọc của tuyến đường, ta tính trong điều kiện bất lợi nhất lúc xe xuống dốc có độ dốc dọc lớn nhất i

= 7%

+ l0: Khoảng cách an toàn, lấy l0 = 5m

φd: Hệ số bám, φd = 0.5 lấy với trường hợp bất lợi mặtđường ẩm và bẩn xe chạy không thuận lợi

Theo TCVN 4054-2005bảng 10 ta có S1 = 150 m

Vậy ta chọn S1= 150m để thiết kế

b Tầm nhìn ngược chiều :

Theo TCVN 4054 – 2005 (bảng 10):S2 = 75 (m)

Kết hợp với tính toán ta chọn: S2 = 75 (m)

2.3 CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT TRÊN BÌNH ĐỒ

2.3.1 Độ dốc siêu cao

Khi xe chạy trên đường cong dưới tác dụng của lực ly tâmlàm cho xe chạy kém an toàn trên đường cong có bán kính nhỏ.Người ta xây dựng mặt đường dốc một mái của phần xe chạynghiên về phía bụng đường cong nhằm để bảo đảm an toàn vàtiện lợi trong việc điều khiển xe ở các đường cong có bán kínhnhỏ gọi là siêu cao

Độ dốc siêu cao được tính theo công thức :

(%)Trong đó:

V : Vận tốc xe chạy Vtt = 60 (Km/h)

R : Bán kính đường cong tối thiểu R= 130 (m)

 : Hệ số lực đẩy ngang, lấy  = 0.15

Từ công thức trên ta thấy độ dốc siêu cao phụ thuộc bán kính

R nên khi bố trí độ dốc siêu cao cho đoạn tuyến ta tuỳ thuộcvào bán kính đường cong nằm mà chọn độ dốc cho phù hợp;Theo qui trình TCVN 4054 -05 Bảng 13 ứng với VTK = 60 Km/h ta có

iscmax = 7% và iscmin = in = 2% (độ dốc ngang mặt đường)

2.3.3 Bán kính đường cong nằm

Khi xe đi đến vị trí hướng tuyến có sự thay đổi để giảmbớt lực đẩy ngang tác dụng lên xe, nhằm đảm bảo an toàn cholái xe, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách và tránh

hư hỏng hành hóa cũng như phương tiện vận tải Vì thế tại các

vị trí này phải bố trí đường cong nằm có bán kính đủ lớn đểhạn chế các tác hại trên

Do điều kiện địa hình nếu ta bố trí các đường cong với bánkính quá lớn thì càng an toàn thuận lợi nhưng như vậy khốilượng thi công sẽ tăng lên đáng kể và làm cho giá thànhcông trình sẽ tăng lên

Xuất phát từ hai quan điểm trên ta phải xác định bán kínhtối thiểu của đường cong bằng sẽ có hai trường hợp xảy ra:

- Trường hợp đường cong bằng không bố trí siêu cao;

- Trường hợp đường cong bằng có bố trí siêu cao

 Bán kính tối thiểu khi đường cong có bố trí siêu cao :

Trong đó:

V = 60 Km/h : Tốc độ xe chạy

iscmax =7% : Độ dốc siêu cao lớn nhất có thể bố trí trongđường cong, theo qui trình TCVN 4054 –05 với cấp đường 60 lấy

iscmax = 7%

 = 0.15: Hệ số lực đẩy ngang

(Với iscmax: Độ dốc siêu cao lớn nhất có thể bố trí trong đườngcong, theo qui trình TCVN 4054 –05 với cấp đường thiết kế có vậntốc 60 km/h lấy iscmax = 7%)

=> Kết hợp tính toán và Bảng 13 TCVN 4054 - 2005 ta chọn: Rscmin

= 130 m để tính toán khi bố trí đường cong nằm với độ dốcsiêu cao là lớn nhất Tuy nhiên tùy theo địa hình mà ta bố tríđộ dốc siêu cao cho phù hợp từ đó chọn phù hợp theoTCVN 4054 - 2005

 Bán kính tối thiểu khi đường cong không bố tríù siêu cao:

(m)

Trong đó:

V = 60 Km/h : Tốc độ xe chạy

in = 2.0% : Độ dốc ngang của mặt đường

 = 0.08 : Hệ số lực đẩy ngang

=> Kết hợp tính toán và bảng 13 TCVN 4054 – 2005 ta chọn: Rsc

>1500 m để tính toán

2.3.4 Chiều dài đoạn nối siêu cao

Trong đó:

B = 6 m : Bề rộng phần xe chạy (m)

isc =7% : Độ dốc siêu cao (%)

: Độ mở rộng trong đường cong

ip (%) : Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường doquá trình bố trí nối siêu cao.Với Vtt = 60 Km/h : ta có ip = 0.5% Tuy nhiên tùy từng trường hợp bố trí độ dốc siêu cao cụ thểmà ta tính được chiều dài đoạn nối siêu cao tương ứng

2.3.4 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp

a Đủ để bố trí siêu cao:

Ghi chú : ta đang xét với trường hợp siêu cao lớn nhất, khithiết kế cần căn cứ vào bán kính đường cong mà lựa chọnsiêu cao cho phù hợp, từ đó mới tính toán Lnsc cho chính xác

b Theo điều kiện thỏa mãn các thông số Clotoit :

Lct = Với R = Rmin = 130 m : bán kính đường cong nằm tối thiểu

c Theo điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cách từ từ:

Lct =Trong đó: V = Vtk = 80 km/h

R = Rmin = 130 m : bán kính đường cong nằm tối thiểu

d Theo quy trình: Theo TCVN 4054-2005 bảng 14: Với R = 130 m; isc =7% thì Lct min = 70 m

Vậy ta chọn Lct = max [ĐK (a), ĐK (b), ĐK (c), ĐK (d)] = 126 (m)

2.4 CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT GIỚI HẠN TRÊN TRẮC DỌC 2.4.2 Độ dốc dọc của đường

Độ dốc dọc của đường ảnh hưởng rất lớn đến giá thànhxây dựng, giá thành vận doanh, mức độ an toàn xe chạy Việcxác định độ dốc dọc của đường cần phải thỏa mãn điềukiện:

- Sức kéo của ôtô phải lớn hơn sức cản (f  i) của đường

- Sức kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám của bánh xe

chủ động để xe chạy trên đường không bị trượt.

a Theo điều kiện sức kéo:

Để đảm bảo điều kiện xe chạy thì:

= Dk max – f Trong đó:

f: là hệ số cản lăn, với Vtk > 60 km/h thì f được xác địnhtheo công thức:

f0 : hệ số sức cản lăn, f0 = 0,02 ứng với mặt đườngnhựa

Dk max: Là nhân tố động lực ứng với từng loại xe (trabiểu đồ) phụ thuộc vào chuyển số và tốc độ xe chạy

Bảng 2.2 Bảng tính toán dốc dọc theo điều kiện sức

của xe lấy khoảng 60Km/h Ta lập bảng giá trị:

Bảng 2.3 Các thông số về kích thước của xe

xe đều có khắc phục tốt độ dốc này

2.4.2 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng

 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi

+ Bán kính đường cong lồi xác định từ điều kiện đảm bảotầm nhìn của người lái xe trên mặt đường theo công thức :

- Tầm nhìn 2 chiều : Rminlồi

Với S2 = 150 m: Tầm nhìn 2 chiều

- Tầm nhìn 1 chiều: Rminlồi

Với S1 = 75 m: Tầm nhìn 1 chiều

+ Tuy nhiên theo bảng 19 TCVN 4054 – 05 ta có : Rminlồi = 2500 m.Nên ta kiến nghị chọn: Rminlồi = 2500 m

 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm

+ Bán kính tối thiểu được xác định theo công thức

V : Vận tốc tính toán

a : Giá trị gia tốc ly tâm

Thường lấy : a = (0.5  0.7) m/s2.Ta chọn a = 0.7 m/s2

Vậy :

+ Tuy nhiên theo bảng 19 TCVN 4054 – 05 ta có : Rminlõm = 1000 m

Kiến nghị chọn: Rminlõm = 1000 m

 Một số quy định khác: theo Bảng 16, 17 TCVN 4054 – 05 thìchiều dài lớn nhất của dốc dọc ứùng với tốc độ thiết kế

V = 60 (km/h) với độ dốc 4% là 1000 (m), 5% là 800 (m), 6% là

600 (m) và 7% là 500 (m) Chiều dài đổi dốc tối thiểu là150(m) Việc bố trí đường cong đứng ứng với vận tốc Vtt  60Km/h thì chỉ tiến hành tại các chỗ đổi dốc trên mặt cắtdọc lớn hơn 1% Đường cong này có thể là đường cong trònhoặc parabol bậc 2

BẢNG TỔNG HỢP CÁC YẾU TỐ KỸ

THUẬT CỦA TUYẾN

ST

T Tên chỉ tiêu kĩ thuật Đơn vị toán Tính

Tiêu chua ån

Kiến nghị

2 Vận tốc xe chạy thiết kế km/h - 60 60

4

Chiều rộng lề đường m - 2 1.5 2 1.5

+ Không có gia cố m - 2 0.5 2 0.5

6

Độ dốc ngang mặt đường % - 2 2

Độ dốc ngang lề có gia

+ Không có siêu cao m 472 >150

0 >1500

11 Chiều dài đoạn nối siêu cao m 96.6 - 96.6

12 Chiều dài tối thiểu đổi dốc m - 150 150

13 Đường cong chuyển tiếp m 126 70 126

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

3.1 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểuđường cong nằm, chiều dài đường cong chuyển tiếp, độ dốcdọc tối đa của đường… không bị vi phạm các quy định về trịsố giới hạn đối với cấp đường thiết kế

Đảm bảo tuyến đi ôm theo địa hình để khối lượng đào đắpnhỏ nhất, bảo vệ được cảnh quan thiên nhiên, đảm bảo sựhài hòa phối hợp tốt giữa đường và cảnh quan

Xét tới yếu tố tâm lý của người lái xe, không nên thiếtkế đường có những đoạn thẳng quá dài (hơn 3 km) gây mấtcảm giác và buồn ngủ cho người lái xe và ban đêm đèn phaôtô làm chói mắt xe đi ngược chiều

Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êmdịu, trên hình phối cảnh không bị bóp méo hay gãy khúc.Muốn vậy phải phối hợp hài hòa giữa các yếu tố tuyến trênbình đồ, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và giữa các yếu tố đóvới địa hình xung quanh, cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hìnhhọc cao khi thiết kế nếu điều kiện địa hình cho phép

Tránh các vùng đất yếu, sụt lở, hạn chế đi qua khu dân cư.Thuận tiện cho việc duy tu, bảo dưỡng trong quá trình khaithác

3.2 VẠCH CÁC TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

 Bình đồ tỉ lệ: 1/10000

 Chênh cao đường đồng mức: 5 (m)

 Thiết kế đường đi qua 2 điểm C và D:

+ Cao độ thiết kế điểm C: 32.41 (m)

+ Cao độ thiết kế điểm D: 24.68 (m)

Dựa vào các chỉ tiêu hình học của tuyến đường được thiếtkế và các điểm khống chế phải đi qua để vạch tất cả cácphương án tuyến đường có thể thiết kế Trong quá trình vạchtuyến cần phải quan sát kĩ địa hình, căn cứ vào các dòngsông, suối chảy trong khu vực để tìm ra hệ thống sông suối, tìm

ra các thung lũng sông và các đường phân thủy, tụ thủy.Trong quá trình quan sát cũng cần phải nắm được các sườnnúi và độ dốc của sườn, các bình nguyên, đèo cao và cáckhu vực có địa chất phức tạp

Lưu ý đến vị trí tuyến vượt qua dòng chảy, nên chọn chỗsông, suối thẳng, bãi sông hẹp, địa chất ổn định… nên đểhướng tuyến vuông góc với dòng chảy đặc biệt là khi vượtcác con sông lớn Những vùng địa chất xấu phải lựa chọn lối

tránh hoặc phải tìm lối ngắn nhất để vượt qua và phải dựkiến phương pháp gia cố, chống đỡ.

Dựa trên bình đồ ta chọn được hai phương án tuyến hợp lýnhất và tiến hành phân tích kinh tế kĩ thuật để lựa chọn đượcphương án tuyến tối ưu

3.3 THIẾT KẾ CÁC YẾU TỐ TRẮC ĐỊA

3.3.1 Các yếu tố đường cong bằng

Tiếp tuyến:

Phân cự: P =

Chiều dài đường cong: K =

Đoạn đo tròn: D = 2T - K

Trong đó :

R : Bán kính đường cong

: Góc ngoặt trên bình đồ

Chọn bán kính đường cong nằm theo TCVN 4054-2005, khi không

bị khống chế về địa hình, địa vật nên chọn bán kính R đườngcong nằm từ bán kính tối thiểu thông thường trở lên, khi điềukiện bị khống chế mới dùng bán kính tối thiểu Rmin

Kết quả các yếu tố cong của 2 phương án thể hiện ở cácbảng sau:

Bảng 3.1 Tổng hợp các yếu tố cong phương án I

Hình 3.1 Các yếu tố cơ bản

của đường cong bằng

3.3.2 Cọc trên tuyến

Trong thiết kế sơ bộ cần cắm các cọc sau:

- Cọc H (cọc 100m), cọc Km

- Cọc NĐ, TĐ, P, TC và NC của đường cong

Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự lygiữa các cọc trên bản đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ đểđược cự ly thực tế giữa các cọc:

li = libđ (m)Trong đó:

- libđ (mm): Cự ly giữa các cọc đo được từ bản đồ

- 1000 : Hệ số đổi đơn vị từ mm  m

- M : Tỷ lệ bản dồ, M=10000

Sau khi xác định được góc ngoặt i (đo trên bản đồ) vàchọn bán kính đường cong nằm Ri, ta xác đinh được chiều dàitiếp tuyến:

Từ đó ta cắm được cọc:

- TĐi = Đi -Ti = Đi -

- TCi = Đi +Ti = Đi +

- Lý trình của cọc TĐi = lý trình cọc Đi -

- Lý trình của cọc Pi = lý trình cọc TĐi +

- Lý trình của cọc TCi = lý trình cọc TĐi + Ki

Trong đó:

Đi: vị trí đỉnh đường cong

Bảng 3.3 Bảng xác định lý trình các cọc ND, TD, P, TC, NC của đường cong theo Phương án I (tổng chiều dài là 5197.23 m)

Km1+367.95

Km1+493.95

2 380.49 2+334.4Km

9

Km2+384.49

Km2+524.39

Km2+664.98

Km2+714.98

3 525.15 3+086.4Km

9

Km3+212.49

Km3+348.67

Km3+485.64

Km3+611.64

4 291.71 4+249.5Km

9

Km4+299.59

Km4+395.83

Km4+492.30

Km4+541.30

Bảng 3.4 Bảng xác định lý trình các cọc ND, TD, P, TC, NC của đường cong theo Phương án II (tổng chiều dài là 5196.74 m)

Km1+794.88

Km2096.89 2222.89Km

2 227.40 2+728.4Km

5

Km2770.45

Km2+841.65

Km2+905.85

Km2+955.85

3 325.39 3+520.7Km

4

Km3+646.74

Km3+683.43

Km3+720.13

Km3+846.13

4 243.30 4+572.9Km

2

Km4+622.92

Km4+690.07

Km4+757.22

Km4+807.22Kết quả cắm cọc, khoảng cách lẻ, khoảng cách cộng dồn và cao độ tự nhiên của các cọc của 2 phương án được thể hiện trên bảng vẽ trắc dọc của cả 2 phương án

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC

Trên tuyến ngoài các công trình khác thì công trình thoátnước cũng đóng một vai trò rất quan trọng Nếu giải quyếttốt công việc thoát nước thì đảm bảo được cho cường độ nềnđường và mặt đường, tránh gây sụt lở xói mòn do nước gâyra

Hệ thống thoát nước đường ôtô gồm hàng loạt cáccông trình và các biện pháp kĩ thuật được xây dựng để đảmbảo nền đường không bị ẩm ướt Các công trình này có tácdụng tập trung và thoát nước nền đường, hoặc ngăn chặnkhông cho nước ngấm và phần trên của nền đất Mục đíchcủa việc xây dựng hệ thống thoát nước trên đường là đảmbảo chế độ ẩm của nền đất luôn luôn ổn định và khônggây nguy hiểm cho đường

4.1 NGUYÊN TẮC VÀ CÁC YÊU CẦU THIẾT KẾ

- Công trình thoát nước nhằm đảm bảo tuyến được liên tục,tránh những bất lợi cho nền đường

- Các công trình thoát nước trên tuyến:

- Để đảm bảo cho việc thoát nước cho rãnh thì phải bố trícống cấu tạo Theo qui trình thiết kế đường khi chiều dài tối đalà 500 m phải bố trí một cống cấu tạo thoát nước qua đường

- Khi thiết kế công trình thoát nước cần tuân thủ các quiphạm của bộ giao thông vận tải, trong đó:

+ Bề dày lớp đắp đất trên cống không được nhỏ hơn 0.5mđể cống tránh bị vỡ khi xe chạy qua Trong trường hợp khôngđảm bảo điều kiện trên phải dùng cống bản bê tông cốtthép hoặc đào sâu lòng suối nếu điều kiện cho phép

+ Nền đường phải cao hơn mực nước dâng trước cống mộtđoạn dự trữ Đối với cầu nhỏ hoặc cống có khẩu độ dưới 2mlà 0.5m, đối bán áp, có áp có khẩu độ lớn hơn 2m là 1m.+ Nên đặt cống vuông gốc với tim đường tuy nhiên cáchbố trí này sẽ làm đường quanh co và dài hơn, giá thành xây

dựng sẽ tăng lên và chất lượng khai thác đường sẽ giảm, vìvậy khi thiết kế phải phải luận chứng kinh tế và kỹ thuậtmột cách cụ thể.

+ Khẩu độ cống không nên nhỏ hơn 0.75 m để tiện choviệc duy tu bảo dưỡng sau này

+ Thiết kế sau cho đơn giản dể thi công và cố gắng áp dụng các phương pháp thi công cơ giới

4.2 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN

Công thức tính toán theo qui trình tính toán dòng chảy lũ domưa ở lưu vực nhỏ (22TCN 220 – 95 của bộ Giao Thông Vận TảiViệt Nam)

Lưu lượng của dòng chảy lũ:

(m3/s) (*)Trong đó:

+ Qp: Lưu lượng dòng chảy lũ ứng với tầng suất thiết kế + P = 4 % đối với cầu nhỏ và cống

+ P = 1 % đối với cầu lớn và cầu trung (Lnhịp > 25 m)+ H4% = 164 mm: Lưu lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p% = 4% tại trạm Chư Sê tỉnh Gia Lai Đây là khu vực thuộc vùng mưa XIV

+ : Hệ số dòng chảy lũ tùy thuộc vào loại đất cấutạo lưu vực(ta lấy đất cấp II đối với khu vực tính toán),lượng mưa ngày thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực (F) Talấy theo bảng 9 – 6 sách tập 3 Thiết kế đường ô tô –Nguyễn Xuân Trục

+ Ap: Mođun đỉnh lũ ứng với tầng suất thiết kế phụthuộc vào địa mạo thủy văn , thời gian tập trung dòngchảy trên sườn dốc s, vùng mưa

+ F : Diện tích lưu vực (Km2)

+ 1 = 0.65: Là hệ số xét đến sự làm nhỏ lưu lượng do aohồ, đầm lầy (hệ số triết giảm dòng chảy) Tuyến đi quavùng trồng cây công nghiệp, với diện tích ao hồ, đầmlầy chiếm 6% về phía hạ lưu

4.3 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ THỦY VĂN

- Chiều dài bình quân sườn dốc b sd :

(m)Trong đó:

+ F : diện tích lưu vực (Km2)

+ L : chiều dài dòng chính (km)

+ l : tổng chiều dài các dòng nhánh (km), chỉ tínhnhững dòng nhánh có chiều dài l > 0.75 B (với B là chiều rộngtrung bình của lưu vực)

+ 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.

- Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc :

Trong đó:

+ msd = 0.3: hệ số nhám sườn dốc, với mặt đất thu dọnsạch, không có gốc cây, không bị cày xới ,vùng dân cưnhà cửa không quá 20% mặt đá xếp, lớp cỏ trung bình;tra bảng 9 – 9 sách tập 3 Thiết kế đường ô tô – NguyễnXuân Trục

+ Isd (0/00): độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực

Từ sd và vùng mưa là XIV tra bảng phụ lục 14 sách tập 3Thiết kế đường ô tô– Nguyễn Xuân Trục ta xác định được thờigian nước chảy trên sườn dốc sd

- Đặc trưng địa mạo thủy văn của dòng sông :

Trong đó:

+ mls = 7: hệ số nhám của lòng sông, với lòng sông códòng chảy theo chu kỳ, có nhiều cỏ rác và quanh co uốnkhúc; tra Bảng 9 – 3 sách tập 3 Thiết kế đường ô tô –Nguyễn Xuân Trục

+ Ils (0/00): độ dốc dòng sông chính

Từ s và vùng mưa là XIV tra bảng phụ lục 13 sách tập 3Thiết kế đường ô tô – Nguyễn Xuân Trục ta xác định đượcmođun dòng chảy Ap Có Ap ta tìm được lưu lượng của dòng chảylũ Qp theo công thức (*)

Ngoài ra, ta cần chú ý tại các vị trí lõm trên bình đồ màtuyến đường đi qua ta cũng cần phải tính toán các yếu tốthủy văn để xác định lưu lượng dòng chảy, qua đó có thể sẽbố trí cống địa hình với khẩu độ phù hợp (vì khi mưa tai các vịtrí này sẽ hình thành dòng chảy lớn, cống cấu tạo sẽ thoátnước không kịp gây ảnh hưởng đến nền và mặt đường)

Bảng 4.1 Bảng tính các yếu tố thủy văn cho phương án I

 Lý

trình

Km 0+313.9 2

Km 2+400

Km 2+889.5 7

Km 4+000

Km 4+587 15

Km 4+876 93

F (km2) 13.55 0.05 1.24 0.49 1.29 1.77

l (km) 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

bsd (m) 0.57 0.37 0.23 0.23 0.59 0.96

Km 1+00 0

Km 1+400

Km 2+169.

97

Km 2+50 0

Km 4+389.

41

Km 4+925 25

cống Ơû đây không tính toán thủy lực cống cấu tạo mà cứ

300 (m) đến 500 (m) thì bố trí 1 cống có khẩu độ  = 0.75 (m).Cống địa hình là cống bố trí tại các vị trí có suối hoặcnhững chổ lõm trên bình đồ Cống địa hình là cống bắt buộcphải đặt tại những vị trí thường xuyên có nước chảy cắtngang qua đường mà lưu lượng thường nhỏ 16 (m3/s)

Tùy theo chiều sâu ngập nước trước cống và tuỳ theo loạimiệng cống, ta có thể xác định chế độ làm việc của cống.Dựa vào giá trị lưu lượng dòng chảy tính toán Qp đã tính ở trên

ta lựa chọn sơ bộ cấu tạo cống và số cống

Cách tính toán cho cống: Nhờ vào các bảng tra thủy lực

ở phụ lục 16, 17 sách tập 3 Thiết kế đường ô tô – NguyễnXuân Trục, ứng với lưu lượng và khẩu độ và loại cống (cốngtròn, cống vuông) ta tra được mực nước dâng trước cống H (m)và vận tốc nước chảy trong cống v(m/s2) Dựa vào H và v mà

ta xác định cao độ mặt đường và mép nền đường cho hợp lýđồng thời xem xét xem có phải gia cố chống xói cho hạ lưucống hay không Chiều dày lớp đất đặt trên đỉnh cống 0.5mvà phải đủ để bố trí chiều dày kết cấu áo đường ; cao độmép nền đường phải cao hơn mực nước dâng là 0.5(m)

4.4.2 Xác định cao độ nền mặt đường trên đỉnh cống

Chiều cao đất đắp nền đường tối thiểu tại trắc ngang cốngđược xác định theo điều kiện đảm bảo nước dềnh không trànqua nền đường:

+ : khẩu độ cống

+  = 0.1 m: chiều dày cống

+ Hađ : tổng chiều dày lớp kết cấu áo đường

4.4.3 Gia cố chống xói cho cống

Vận tốc tính xói cho cống là vận tốc ở hạ lưu cống, vận tốcnày thường rất lớn so với vận tốc dòng chảy trong cống vàđược tính bằng 1.5 Vc Vì vậy đối với những cống địa hình cóvận tốc dòng chảy ở hạ lưu lớn ta phải có hình thức gia cốchống xói cho cống

Chiều dài gia cố thường lấy bằng 3 lần khẩu độ cống:

Lgc = 3dChiều sâu xói tính toán được xác định theo công thức sau:

(m)

Chiều sâu chân tường chống xói được xác định theo công thứcsau:

ht  hx + 0.5 (m)Vậy ta có bảng tổng hợp sơ bộ như sau:

Bảng 4.3 Bố trí cống sơ bộ cho phương án I

97

Km 2+500

Km 4+389.4 1

Km 4+925 25

Vc

Lgc (m) 6.00 6.00 4.5 4.5 5.25 4.5

4.4.2 Tính toán cầu nhỏ

Tính toán cho cầu tại lý trình Km 0+313.92 phương án I

4.4.2.1 Xác định mực nước dâng trước công trình

Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên :

Phương pháp xác định :

Ta lần lượt giả thiết chiều sâu nước chảy trong suối lúc tựnhiên là hi và ứng với mỗi chiều sâu trên tính lưu lượng theocác công thức Sêdi-Pavlốpski hay Sêdi-Maninh (dưới đây sửdụng công thức của Sêdi-Pavlốpski)

Ta giả thiết đến khi nào giá trị Q = 97.54 m3/s thì khi đó ta có giá trị = hi

Xác định lưu lượng Q tương ứng với hi như sau :

+ Chu vi ướt : (Với m1 và m2 là hệsố mái dốc của 2 bờ, b là bề rộng đáy suối và h là chiềusâu mực nước)

Trong thực tế khi xác định mặt cắt sông thì phải khảo sátvà đo đạc thực tế mặt cắt sông tại vị trí xây dựng cầu Trongphạm vi đồ án này vì không có số liệu khảo sát thực tế dođó ta giả thiết mặt cắt sông như sau: Bề rộng lòng suối sauxử lý cho cả hai phương án tuyến là 10 (m) Giả sử lòng suốidưới cầu ở cả hai phương án đều được gia cố xử lý như sau :lòng suối được san phẳng tạo mặt cắt ngang thoát nước códạng hình thang, mái ta luy là 1:1.5 Trong khi thi công dòng chảyđược dẫn tạm ra ngoài khu vực cầu nhờ kênh đào công vụ.Lòng suối dưới cầu dự kiến gia cố đá lát cỡ 20 cm có tốc độxói cho phép là Vcp = 3.5 (m/s) Ta có bảng tính toán sau:

Bảng 4 5 Bảng tính toán các yếu tố đặc trưng của dòng

chảy tại lý trình Km 0+313.92

5 10 1.5 1.5 16.554 12.02 1.376 1/4 0.030 5.839 0.019 96.6512.0

6 10 1.5 1.5 16.665 12.06 1.382 1/4 0.030 5.856 0.019 97.5862.0

7 10 1.5 1.5 16.777 12.09 1.387 1/4 0.030 5.873 0.019 98.5272.0

8 10 1.5 1.5 16.890 12.13 1.392 1/4 0.030 5.890 0.019 99.472Vậy ta chọn chiều sâu mực nước tự nhiên là: = 2.06 (m)

 Công trình có mực nước dâng tự nhiên là = 2.06 (m)

4.4.2.2 Xác định chiều sâu phân giới h k

Áp dụng công thức:

Trong đó :

 = 1 : hệ số Kôriôlit

m = 1.5 : hệ số mái taluy

 = 0.9 : hệ số thu hẹp (mố cầu có mô đất ¼ nón đất)

g = 9.81m/s2 : gia tốc trọng trường

vk = Vcp = 3.5 m/s :Vận tốc cho phép không gây xói lở địachất đáy sông => (m)

4.4.2.3 Xác định độ dốc phân giới

Độ dốc phân giới là độ dốc khi lưu lượng Q chảy qua vớiđộ sâu chảy đều Ta có:

Khẩu độ cầu:

Vì chế độ chảy là chảy ngập nên khẩu độ cầu dược xác định theo công thức:

Trong đó : N = 2 : Số trụ của cầu, vì cầu có lưu lượng khá lớn nên ta chọn 3 trụ

b = 2(m) : Bề rộng mỗi trụ

 = vcp = 3.5 (m/s):

Để thuận tiện cho thi công ta chọn khẩu độ cầu là 24 (m)

Chiều sâu mực nước dâng trước cầu:

Vì chế độ chảy ngập nên :

Trong đó: +  = 0.9 hệ số vận tốc (khi mố có ¼ nón)Để tăng độ an toàn cho hệ số H trong tính toán người ta thườngbỏ qua đại lượng vì đại lượng này khá bé Vậy chiều sâumực nước dâng trước cầu là:

 H =

4.4.2.5 Tính chiều cao nền đường và chiều cao cầu tối thiểu

Chiều cao nền đường tối thiểu so với đáy sông:

Chiều cao cầu tối thiểu :

Hcầu = H + C + 

Trong đó:

+ H = 3.43 (m) : Chiều sâu nước chảy dưới cầu + C = 1 (m) : Chiều dày kết cấu nhịp mặt cầudự kiến

+  =0.5 (m) : Tĩnh không dưới cầu, Cầu đườngbộ không thông thuyền và sông không có vật trôi

Vậy Hcầu > 3.43 + 1 + 0.5 = 4.93 (m)

4.4.2.6 Tính xói và gia cố sau cầu nhỏ

Do cầu có chế độ chảy tự do nên vận tốc dòng chảy khi

ra khỏi cầu gấp 1.5 vận tốc dòng chảy tự nhiên, tức là V =1.5 ×V0 Do đó phải thiết kế hạ lưu công trình theo tốc độ nướcchảy V và ở cuối phần gia cố phải có tường nghiêng chốngxói

Vật liệu gia cố lòng suối ở dưới cầu được chọn dựa vàotốc độ nước chảy và chiều sâu nước chảy Dựa theo phụ lục 6sách tập 3 Thiết kế đường ô tô – Nguyễn Xuân Trục ta cóthể sử dụng loại gia cố bằng lát đá có đường kính 15 cm

Chiều sâu tường chống xói:

Với

Trong đó:

+ H = 2.93 (m) : chiều sâu nước dâng trước cầu+ = 24 (m) : khẩu độ cầu

+ lgc = 2R = 2.76 (m) : chiều dài đoạn gia cố (lấy bằng

2 lần bán kính của ¼ nón mố)

Tương tự các bước làm như trên ta tính toán và bố trí cầu tạilýù trình Km 0+358.97

Bảng 4.6 Tổng hợp các thông số tính toán

cầu cho phương án II

Hệ số lũy thừa y 1/4

Bề rộng lòng suối b (m) 10

Chiều sâu dòng nước

Hệ số mái dốc bờ 1 m1 1.5

Hệ số mái dốc bờ 2 m2 1.5

Bán kính thuỷ lực R (m) 1.35

Diện tích ướt  (m2) 16.00

Tốc độ nước chảy V (m3/s) 5.6

Khả năng thoát nước

Chế độ chảy dưới cầu Chảy ngập

Độ dốc phân giới ik 0.0011

Khẩu độ cầu Lc (m) 24

Chiều cao nền đường min

Chiều cao cầu min (m) 4.27

Chiều cao tường chống

4.5 TÍNH TOÁN RÃNH THOÁT NƯỚC

Hệ thống rãnh thoát nước bao gồm: rãnh biên, rãnh đỉnh,dốc nước, bậc nước…Tùy theo lưu lượng dòng chảy lũ mà tachọn loại rãnh cho phù hợp

4.5.1 Yêu cầu khi thiết kế rãnh

+ Kích thước của rãnh biên trong điều kiện bình thườngđược thiết kế theo cấu tạo mà không yêu cầu tính toán thủylực Chỉ trường hợp nếu rãnh biên không những chỉ để thoátnước từ mặt đường và diện tích đất dành cho đường mà cònđể thoát nước từ các diện tích lưu vực hai bên đường thì rãnh

phải được tính toán thủy lực Sử dụng rãnh tiết diện hình thangcó chiều rộng đáy lòng 0.4 (m), chiều sâu tối thiểu tới mặtđất tự nhiên là 0.3 (m) và tối đa là 0.8 (m)

+ Ta luy rãnh nền đường đào có độ dốc theo cấu tạo địachất ; đối với nền đắp là 1 :1.5 đến 1 :3

+ Chiều sâu của rãnh không được vượt quá 0.8 (m), nếusâu hơn phải làm rãnh đỉnh để không cho nước từ sườn lưuvực chảy về rãnh dọc

+ Độ dốc lòng rãnh không nên nhỏ hơn 0.5% Thường lấyđộ dốc rãnh là 2%

Rãnh đỉnh:

Khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn hoặc khichiều cao taluy đào từ 12m trở lên thì phải bố trí rãnh đỉnh đểđón nước chảy về phía đường và dẫn nước về công trìnhthoát nước, về sông suối hay chỗ trũng cạnh đường, không chophép nươc đổ trực tiếp xuống rãnh biên Chiều rộng đáy rãnhtối thiểu là 0.5m bờ rãnh taluy 1 :1.5 chiều sâu rãnh xác địnhtheo tính toán thủy lực và không sâu quá 1.5m

Ở đây nhìn chung lưu lượng chảy không lớn nên ta chỉ tínhtoán thoát nước cho rãnh biên

4.5.2 Thiết kế rãnh

4.5.2.1 Thiết kế rãnh cho phương án I

Lưu lượng dòng chảy được tính toán theo công thức của trường

ĐH XDHN đối với lưu vực có lưu lượng thiết kế nhỏ như sau:

Trong đó:

+ F = 0.0475 km2, diện tích lưu vực, xác định bằng diện tích phầnlưu vực cách chân taluy 5m trong đoạn dài 500m (khoảng cáchtối đa giữa 2 cống cấu tạo)

+ : hệ số xét đến sự làm nhỏ lưu lượng do ao hồ, đầmlầy (hệ số triết giảm dòng chảy) Tuyến đi qua vùng trồngcây công nghiệp, với diện tích ao hồ, đầm lầy chiếm 6% vềphía hạ lưu

+ : hệ số xác định theo bảng 9 – 11 sách tập 3 Thiết kếđường ô tô – Nguyễn Xuân Trục Hệ số này phụ thuộc vào F+ : hệ số dòng chảy lũ, tra bảng 9 – 7, trang 180, Thiết kếđường ô tô – Tập 3 – Nguyễn Xuân Trục

+ Cường độ mưa tính toán:

Với:

: thời gian tập trung nước tính theo công thức sau:

: toạ độ đường cong mưa,tra phụ lục 12b sách tập 3 – NguyễnXuân trục

- Hp = 164 (mm): lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 4%tại huyện Chư Sê tỉnh Gia Lai, vùng mưa XIV

- : tra bảng trang 181 Thiết kế đường ô tô – Tập 3 –Nguyễn Xuân Trục, theo độ dốc sườn dốc lưu vực Is = 5.12%, tađược:

Vậy:

Chọn cấu tạo rãnh

- Chọn mặt cắt rãnh hình thang, cho chiều rộng đáy rãnh bo =0,4m, dùng phương pháp gần đúng dần tìm chiều sâu nướcchảy ho

- Khả năng thoát nước của rãnh được tính theo công thức:

Với +

+Trong đó :

+ n = 0.014 : Hệ số nhám của dòng suối dưới cầu (gia cốbằng bêtông mác thấp)

+ Tính y xác định theo công thức sau:

Khi 0.1m < R < 1m => y = 1/5Khi 1m < R < 3m => y = 1/6Và khi R lớn thì y = theo Maninh+ ir = 0.02: Độ dốc của lòng rãnh

+ Diện tích mặt cắt ướt :

+ Chu vi ướt : (Với m1 và m2 là hệsố mái dốc của 2 bờ, b là bề rộng đáy suối và h là chiềusâu mực nước) Giả sử lòng suối dưới cầu ở cả hai phươngán đều được gia cố xử lý như sau: lòng suối được san phẳngtạo mặt cắt ngang thoát nước có dạng hình thang, mái ta luy là1:1.5

- Ta có bảng giá trị: