Thiết kế nâng cấp cải tạo một đoạn tuyến đường thuộc địa phận xã Công Bình và Công Chính, huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa

Cỏc yếu tố mặt cắt ngang đường.Chiều rộng nền đuờng Lề Phần xe chạy Lề gia cố Lề đất Hỡnh 3.2: Cỏc yếu tố mặt cắt ngang đường Theo qui trỡnh TCVN - 4054-05 với đường cấp III miền nỳi tốc

PHẦN MỞ ĐẦU MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

I MỤC ĐÍCH:

Trên thế giới cũng như hiện nay Đối với các nước có nền công nghiệp và kinh tế phát triển thì giao thông đường bộ đóng một vai trò chiến lược Nó là huyết mạch của đất nước

Đối với nước ta, một nước có nền kinh tế đang ở giai đoạn phát triển - cần phải có

cơ sở hạ tầng tốt - giao thông đường bộ ngày càng có ý nghĩa quan trọng

Nhằm củng cố những kiến thức đã được học và giúp cho sinh viên nắm bắt thực tiễn, hàng năm các bộ môn thuộc khoa Công Trình trường Đại học Giao Thông Vận Tải

tổ chức đợt bảo vệ tốt nghiệp với mục tiêu đào tạo đội ngũ kĩ sư ngành xây dựng cầu đường giỏi chuyên môn, nhanh nhậy trong lao động sản xuất, phục vụ tốt sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

Đồ án gồm ba phần:

- Phần thứ nhất: Thiết kế cơ sở nâng cấp, cải tạo tuyến đường A-B từ

cấp VI vùng núi lên cấp III vùng núi

- Phần thứ hai: Thiết kế kỹ thuật 1Km tuyến A-B

- Phần thứ ba: Thiết kế tổ chức thi công tổng thể đoạn tuyến A-B

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn và thực tế nên đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Giao thông Vận tải – Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong 5 năm học, các thầy cô giáo trong khoa Công Trình đã

hướng dẫn chuyên môn Đặc biệt cảm ơn PGS.TS Nguyễn Huy Thập đã trực tiếp hướng

dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên thực hiện

Doãn Văn Công

LỚP CÔNG TRÌNH GTCC – K50

Mục Lục PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ

Mục Lục 3

PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ 3

CHƯƠNG 1 10

1.2.1.Điều kiện địa hình 10

1.2.2.Điều kiện khí hậu, thuỷ văn 11

1.2.3.Điều kiện địa chất 18

1.2.4 Vật liệu xây dựng 19

1.3.1 Những căn cứ và tài liệu liên quan 20

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 20

1.4.1 Dân số và sự phát triển dân số 20

1.4.2 Công nghiệp 21

1.4.3 Nông lâm ngư nghiệp 21

2.1.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật 21

2.2.1 Lưu lượng xe trong năm tương lai 22

2.2.2 Lựa chọn quy mô 22

3.1 Thiết kế bình đồ 23

3.1.1 Số làn xe 23

3.1.2 Bề rộng một làn xe 23

3.1.3 Các yếu tố mặt cắt ngang đường 25

3.1.4 Tính toán tầm nhìn xe chạy 25

3.1.5 Xác định bán kính tối thiểu trên đường cong nằm 28

3.1.6 Siêu cao và bố trí siêu cao 29

3.1.7 Tính đường cong chuyển tiếp 30

3.1.8 Mở rộng phần xe chạy trên đường cong 31

3.2.1 Xác định độ dốc dọc lớn nhất 32

3.2.2 Trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lồi 34

3.2.3 Trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lõm 35

3.4.1 Thiết kế bình đồ 37

3.4.2 Thiết kế trắc dọc 40

3.4.3 Thiết kế mặt cắt ngang 41

3.4.4 Thiết kế nền đường 41

4.1.1 Giới thiệu chung 57

4.1.2 Cấu thành và phương pháp tính tổng mức đầu tư 57

5.2 Các căn cứ để đánh giá 59

5.3 Hiện trạng môi trường 60

5.3.1 Đặc điểm khí hậu 60

5.3.2 Tài nguyên và chất lượng Môi trường 61

5.4 Đánh giá tác động môi trường 62

5.4.1 Môi trường đất và sự xói lở 62

5.4.2 Tác động đến môi trường nước 62

5.4.3 Môi trường không khí 62

5.5.1 Các biện pháp giảm thiểu sói lở bào mòn đất 63

5.5.2 Biện pháp làm giảm thiểu ô nhiễm bụi và ồn 63

5.5.3 Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước 63

5.5.4 Giảm thiểu tác động đến cuộc sống đồng bào dân tộc thiểu số 63

6.1.1 Chiều dài tuyến và hệ số triển tuyến 64

6.1.2 Mức độ điều hoà của tuyến trên bình đồ 65

6.1.3 Mức độ thoải của tuyến trên trắc dọc 65

6.1.4.Chiều dài ảo và hệ số triển tuyến ảo 66

6.2 Bảng tổng hợp các thông số thiết kế và khối lượng xây dựng 67

CHƯƠNG 1 70

GIỚI THIỆU CHUNG 70

1.1 Chức năng nhiệm vụ của tuyến đường thiết kế 70

1.2 Điều kiện tự nhiên khuc vực tuyến 70

1.2.1 Điều kiện địa hình 70

1.2.2 Điều kiện địa chất và mỏ vật liệu xây dựng 70

1.3.1 Các qui chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế 71

1.3.2 Các số liệu phục vụ thiết kế 72

1.3.3 Quy mô tuyến đường thiết kế 72

1.3.4 Các thiêu chuẩn thiết kế 72

CHƯƠNG 2 75

THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG 75

2.1 Thiết kế bình đồ tuyến 75

2.1.1 Nguyên tắc thiết kế 75

2.1.2 Kết quả thiết kế 75

2.2 Thiết kế trắc dọc tuyến 78

2.2.1 Nguyên tắc thiết kế 78

2.2.2 Kết quả thiết kế 78

2.3 Thiết kế trắc ngang tuyến 79

2.3.1 Nguyên tắc thiết kế 79

2.3.2 Kết quả thiết kế 79

CHƯƠNG 3 81

THIẾT KẾ NỀN, MẶT ĐƯỜNG 81

3.1 Nguyên tắc thiết kế nền, mặt đường 81

3.2 Lựa chọn cấu tạo kết cấu và kiểm toán kêt cấu áo đường 82

3.2.2 Kiểm toán kết cấu mặt đường theo trạng thái giới hạn về độ võng đàn hồi cho phép 86

3.2.3 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất 87

3.2.4 Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn của các lớp bê tông nhựa 89

3.3 Kết quả thiết kế 91

CHƯƠNG 4 92

THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜNG 92

4.1 Thiết kế thoát nước dọc tuyến 92

4.1.1 Nguyên tắc thiết kế 92

4.1.2 Kết quả thiết kế 93

4.2 Thiết kế cống thoát nước ngang đường: 94

4.2.1.Tính toán thủy văn cống 95

4.3 Thiết kế các công trình kỹ thuật trên tuyến 98

4.3.1 Thiết kế chiếu sáng 98

4.3.2 Thiết kế hệ thống công trình ngầm trên đường 102

4.3.3 Thiết kế cây trồng trên đường 103

4.3.4 Thiết kế tổ chức giao thông 104

CHƯƠNG 6 108

DỰ TOÁN XÂY DỰNG 108

6.1 các căn cứ lập dự toán 108

6.1.1 Các văn bản pháp quy 108

6.1.2 Khối lượng xây dựng các hạng mục công trình 108

6.2 Lập đơn giá và dự toán xây dựng 109

CHƯƠNG 7 111

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111

7.1 Kết luận 111

7.2 Kiến nghị 111

CHƯƠNG I 113

GIỚI THIỆU CHUNG 113

1.1 Giới thiệu chung 113

1.2 Các khối lượng công tác chủ yếu 114

1.2.1 Khối lượng công tác làm nền đường 114

1.2.2 Khối lượng các công trình trên tuyến 114

1.2.3 Khối lượng công tác mặt đường 115

CHƯƠNG II 115

CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CÔNG TRÌNH 115

2.1 Điều kiện địa chất, thủy văn 115

2.2 Các điều kiện khai thác và cung cấp dịch vụ 116

2.3 Các điều kiện cung cấp nhân lực, xe, máy, điện, nước và các thiết bị khác 116 2.4 Các xí nghiệp phụ, nơi bố trí ăn ở của công nhân, nơi đặt kho vật liệu, thời gian giải phóng mặt

CHƯƠNG III 121

LẬP TIẾN ĐỘ TỔ CHỨC THI CÔNG TỪNG HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 121

3.1 Căn cứ thiết kế, tổ chức thi công 121

3.1.1 Thời hạn thi công 121

3.1.2 Đơn vị thi công 121

3.2 Các biện pháp thi công 121

3.2.1 Chọn hướng thi công toàn tuyến 122

3.2.2 Chọn phương pháp thi công cho toàn tuyến, từng hạng mục công trình 123

3.3 Tính các thông số của dây chuyền 125

3.3.1 Thời gian hoạt động của dây chuyền (Thđ) 125

3.3.2 Diện công tác dự trữ và đoạn dãn cách bắt buộc 126

3.3.3 Thời kì triển khai của dây chuyền ( T kt ) 127

3.3.4 Thời gian hoàn tất dây chuyền (Tht) 127

3.3.5 Tốc độ dây chuyền 127

3.3.6.Thời gian ổn định của dây chuyền tổ hợp (Tôđ) 128

3.3.7 Hệ số hiệu quả của phương pháp thi công dây chuyền (Khq) 128

3.3.8 Hệ số tổ chức và sử dụng xe máy 128

3.4 Công tác chuẩn bị thi công 129

3.4.1 Công tác chuẩn bị 129

3.5 Thi công nền đường 131

3.5.1 Xác định hướng và tốc độ thi công 131

3.6 Thi công cống ngang đường và rãnh thoát nước 132

3.6.1 Đào hố móng 132

3.6.2 Vận chuyển làm lớp đệm, móng cống 133

3.6.3 Vận chuyển và bốc dỡ các bộ phận của cống đến vị trí xây dựng 134

3.7 Thống kê nhân lực và máy móc thiết bị và các công tác xây dựng phục vụ thi công cống 135

3.8 Yêu cầu về vật liệu và các bước thi công: 136

3.9 Thi công các lớp áo đường 138

3.9.1 Tính toán khối lượng thi công móng đường 138

3.9.2.Thi công lớp CPĐD loại II 140

3.9.3.Thi công lớp CPĐD loại I 140

3.9.4 Thuyết minh thiết kế tổ chức thi công lớp móng đường 140

3.10 Thuyết minh thiết kế TCTC lớp BTN 142

3.11 Bảng tính chi tiết khối lượng vật liệu, máy móc, nhân công 145

3.11.1 Công tác đào đất cấp III 145

3.11.2 Công tác đắp đất nền K95 146

3.11.3 Công tác đắp đất nền K98 147

3.11.4 Công tác thi công lớp CPĐD loại II 148

3.11.5 Công tác thi công lớp CPĐD loại I 150

3.11.6 Công tác thi công lớp BTN hạt thô 151

3.11.7 Công tác thi công lớp BTN hạt mịn 151

3.12 Công khác 152

3.12.1 Thi công các công trình đảm bảo an toàn giao thông: 152

3.12.2 Thi công vạch sơn: 154

3.12.3 Vệ sinh đường: 154

CHƯƠNG IV 155

TỔ CHỨC CUNG CẤP VẬT TƯ 155

4.1 Nhiệm vụ của công tác cung cấp vật tư 155

4.2 yêu cầu đối với công tác cung cấp vật tư 155

4.3 tính số lượng vật liệu dữ trữ : 155

4.4 xác định kích thước kho bãi 156

4.5 –kế hoạch hóa cung cấp vật tư 157

CHƯƠNG V 157

BIỆN PHÁP QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG 157

5.1 hệ thống kiểm tra chất lượng xây dựng công trình (KCS) 157

5.2 phòng thí nghiệm và thiết bị thí nghiệm, kiểm tra 158

5.3 tiêu chuẩn kiểm tra, nghiệm thu chất lượng công trình 158

CHƯƠNG VI 160

CÔNG TÁC ĐẢM BẢO AN TOÀN VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 160

6.1 Biện pháp đảm bảo an toàn lao động và an toàn giao thông 160

PHẦN I THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Sự cần thiết xây dựng tuyến đường

Đất nước ta đang trên con đường phát triển, hội nhập phát triển kinh tế Để phát triển kinh tế Đảng và Nhà nước đã xác định “Giao thông phải đi trước một bước” Tuyến đường A_B được xây dựng là một yêu cầu bức thiết, đồng thời là một nhân

tố quan trọng trong sự phát triển kinh tế – xã hội và các yêu cầu khác về hành chính,

an ninh, chính trị quốc phòng trong khu vực cũng như trong cả nước

Hiện nay ở tỉnh Thanh Hóa, do địa hình đồi núi nên các phương thức vận tải đường sắt, đường thuỷ, hàng không là chưa phát triển và rất khó khăn, vì vậy phát triển mạng lưới đường bộ là hoàn toàn hợp lí Trong những năm trở lại đây tình hình kinh tế xã hội của địa phương phát triển mạnh, nhu cầu vận chuyển hàng hoá tăng cao, trong khi đó cơ sở hạ tầng mạng lưới đường bộ vẫn còn lạc hậu, nhiều bất cập, không đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hoá, đi lại trước mắt và trong trong tương lai

Từ bối cảnh như trên thì việc xây dựng tuyến đường A_B là hết sức cần thiết Phù hợp với yêu cầu phục vụ cho các mục tiêu phát triển dân sinh, vận chuyển hàng hoá, phát triển kinh tế, an ninh, chính trị trong địa bàn tỉnh cũng như trên phạm vi toàn quốc

1.2 Điều kiện tự nhiên tuyến đi qua

1.2.1 Điều kiện địa hình

Nông Cống có diện tích 286 km2.Huyện có địa hình chủ yếu là đồng bằng, đồi núi chiếm 37% diện tích

Khu vực tuyến A – B đi qua có địa hình đồi tương đối thoải, lớp phủ thực vật không dày, tầm thông hướng không bị hạn chế, bản đồ địa hình khu vực tương đối

Khu vực tuyến đi qua có hệ thống sông, suối không quá lớn, riêng tuyến đi qua cắt qua ba con suối nhỏ.

Dọc theo tuyến là lúa nước, lúa nương và bạch đàn trung tuổi do nhân dân sinh sống hai bên đường trồng và khai thác

Điều kiện địa hình nói chung rất thuận lợi cho việc thiết kế và triển khai xây dựng đoạn tuyến

1.2.2 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn

Đoạn tuyến A – B nằm trong địa bàn huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hoá nên

nó mang đặc thù chung của khí hậu vùng Bắc Trung Bộ Quanh năm khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mùa hạ có gió Lào khô hanh, mùa Đông vẫn chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc Đây cũng là khu vực chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của bão và mùa bão

ở đây tương đối sớm hơn so với các vùng phía Nam

độ giao động nhiệt độ ngày và đêm khoảng 6 ÷70c Ngoài ra do ảnh hưởng của gió Lào cho nên tại đây về mùa hè thời tiết rất khắc nghiệt, thường nắng nóng kéo dài cộng với khô hanh

Những tháng giữa mùa đông khá lạnh (từ thành 12 ÷ tháng 2) nhiệt độ giảm dưới

220c Tháng lạnh nhất là tháng 1 có nhiệt độ trung bình 17÷190c (giới hạn thấp nhất của nhiệt độ từ 6÷70c)

Với chế độ nhiệt như vậy cho nên vùng tuyến đi qua có nhiều khó khăn việc thi công tuyến đường

1.2.2.2 Chế độ mưa

Lượng mưa trung bình năm: 2304,5 mm, số ngày mưa: 156 ÷ 160 ngày.Mùa mưa kéo dài đến 6 tháng từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau Có 3 tháng mưa lớn nhất là tháng 9, 10 , 11 Lượng mưa trung bình tháng thấp nhất là 40mm

Mùa mưa ít nhất là tháng 2 và kết thúc vào tháng 7 Tháng mưa ít nhất là tháng 2, lượng mưa trung bình khoảng 30÷40mm (số ngày mưa 5÷7ngày)

Chế độ mưa biến động rất mạnh trong cả mùa mưa cũng như mùa ít mưa Phạm vi giao động của lượng mưa toàn năm là ± 1000 mm xung quanh giá trị trung bình Các số liệu cụ thể thu thập tại các trạm thuỷ văn của vùng được thể hiện trên biểu

đồ lượng mưa

1.2.2.3 Chế độ gió bão

Chế độ gió thay đổi theo mùa :

+ Mùa xuân có gió Nam, Đông nam

+ Mùa Hạ có gió Tây (Gió lào và Tây nam)

+ Mùa thu có gió Đông và Đông nam

+ Mùa Đông có gió Đông bắc

Tốc độ gió trung bình cả năm khoảng 2,2m/s Tốc độ gió lớn nhất xảy ra khi có bão

Bão trong khu vực thường xuất hiện vào khoảng tháng 9, tháng 10

1.2.2.4 Độ ẩm

Thời kỳ khô nhất là các tháng vào mùa hạ, tháng khô nhất là tháng 7 độ ẩm trên dưới 71 ÷ 74%

Độ ẩm trung bình năm khoảng 83÷84%, mùa ẩm ướt kéo dài từ tháng 4 đến tháng

9, có độ ẩm trung bình trên dưới 90%, tháng ẩm nhất là các tháng cuối mùa đông.Chênh lệch độ ẩm tháng ẩm nhất và tháng khô nhất đạt 18÷19%

1.2.2.5 Mây, nắng

Lượng mây trung bình hằng năm khá lớn Thời kỳ nhiều mây nhất là từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau Hai tháng nhiều mây nhất là tháng 11 và tháng 12, hai tháng

Hình 1.2: Biểu đồ lượng mưa và lượng bốc hơi.

Bảng1.1: thống kê lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình các tháng trong năm

Bảng 1.2: Tần suất gió trung bình trong năm

Hướng gió Số ngày gió trong năm Tần suất gió (%)

3.6

6.6 5.2

Trong phạm vi tuyến đi qua có dự kiến có thể xẩy ra các hiện tượng địa chất như: trượt lở, xói lở, động đất

1.2.4 Vật liệu xây dựng

1.2.4.1 Mỏ vật liệu :

+ Mỏ đá: cách 20 Km

Trữ lượng: khoảng 1600.000 m3 Hiện nay địa phương đang khai thác

Chất lượng mỏ: mỏ hoàn toàn đá vôim, rất tốt cho xây dựng cầu đường

+ Mỏ đất: Mỏ đất cách 25 Km

Trữ lượng: 70.000 m3Chất lượng tốt, có thành phần sét pha lẫn sỏi sạn, nằm sát QL15A rất thuận lợi cho việc vận chuyển

+ Mỏ cát: Mỏ cát cách 30 Km

Trữ lượng: 5000 m3 Chất lượng: tốt, gần TLộ 71 nên thuận tiện cho việc vận chuyển

+ Mỏ sỏi cuội: Km68+800 QL15A

Trữ lượng: 2000 m3, chất lượng tốt

1.2.4.2 Kết luận :

- Địa hình: khu vực tuyến đi qua ít rất phức tạp chủ yếu là đồi núi thấp

- Cấu trúc: từ kết quả thu thập được cho thấy tuyến đi qua vùng đất nền có sức chịu tải tốt, song cần quan tâm đến đến sự ổn định mái dốc một số nơi

- Tên dự án: Nâng cấp cải tạo tuyến A-B nằm trong dự án thuộc địa phận huyện Nông Cống tỉnh Thanh Hóa, nối 2 xã Công Chính và xã Công Bình

- Địa điểm: huyện Nông Cống – tỉnh Thanh Hóa

- Mục tiêu đầu tư:

+ Mở rộng mạng lưới giao thông trong vùng, đáp ứng nhu cầu giao thông cho người dân

+ Tăng thu ngân sách, tạo lợi nhuận cho nhà đầu tư.

+ Tạo việc làm cho người dân trong khu vực

1.3.1 Những căn cứ và tài liệu liên quan.

Quy trình khảo sát:

+ Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN 263-2000

+ Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 259-2000

+ Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình 96 TCN 43-90

+ Quy trình khảo sát thuỷ văn 22 TCN 27- 84

+ Quy trình khảo sát địa chất 22 TCN 82 - 85

Các quy trình quy phạm thiết kế:

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05

+ Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06

+ Quy trình thiết kế cầu cống theo 22TCN 272-05

+ Tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-06 - áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế

- Điểm cuối tuyến thuộc địa phận xã Công Bình, huyện Nông Cống

1.4.1 Dân số và sự phát triển dân số

Dân số huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hoá vào khoảng 187 600 người (năm 2001)

Tỷ lệ tăng trưởng dân số hằng năm là 2,1% năm Mật độ dân số thấp hơn so với mật

độ dân số trung bình cả nước Cuộc sống về vật chất và tinh thần của đồng bào ở

đây vẫn còn nghèo nàn, lạc hậu, sống chủ yếu là nghề nông và chăn nuôi chiếm 87,9

% dân số trong huyện Cho nên việc xây dựng tuyến AB sẽ góp phần không nhỏ cho việc nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của đồng bào ở đây

1.4.2 Công nghiệp

Công nghiệp của huyện còn nhỏ bé, chưa thực sự phát triển, chủ yếu tập trung vào một số ngành sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến nông lâm thuỷ sản và một số mặt hàng tiêu dùng Điều kiện cơ sở hạ tầng chưa đầy đủ nên thu hút vốn đầu tư chưa nhiều

1.4.3 Nông lâm ngư nghiệp

Toàn vùng cơ bản nông nghiệp vẫn là chủ yếu Đời sống nhân dân còn thấp, tỷ lệ hộ đói nghèo còn cao Cơ sỏ hạ tầng thiếu đồng bộ và yếu kém, đặc biệt là vùng núi

Về lâm nghiệp thì chủ yếu là bảo vệ, phục hồi, sản lượng khai thác hằng năm thấp

CHƯƠNG 2XÁC ĐỊNH QUY MÔ CÔNG TRÌNH & CÁC TIÊU CHUẨN

THIẾT KẾ KỸ THUẬT2.1 Các quy trình quy phạm dùng trong khảo sát thiết kế xây dựng đường ô tô

2.1.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật

Để xác định cấp hạng kĩ thuật, các chỉ tiêu kĩ thuật của tuyến em đã sử dụng các tiêu chuẩn sau:

+ Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 4054 – 2005

+ Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm: 22 TCN 211 – 06

+ Thiết kế điển hình cống tròn 553-01-01, 553-01-02

+ Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237-01

Ngoài ra còn tham khảo các tài liệu:

+ Sổ tay thiết kế đường ô tô tập I

+ Sổ tay thiết kế đường ô tô tập II

2.2 Qui mô công trình

2.2.1 Lưu lượng xe trong năm tương lai.

Với đường nâng cấp cải tạo, năm tương lai được quy định là năm thứ 10 kể từ năm

đưa đường vào sử dụng Theo đề bài ra ta có lưu lượng thiết kế của từng loại xe

trong năm tương lai như sau:

Thành phần:

2.2.2 Lựa chọn quy mô

- Căn cứ vào lưu lượng xe thiết kế Ntbnd t = 4500(xcqđ/ng.đ) > 3000 (xcqđ/ng.đ).

- Căn cứ vào yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội của các địa phương mà tuyến đi qua

- Căn cứ vào quy phạm của Bộ GTVT TCVN 4054 - 2005

Quyết định chọn:

+ Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường: Cấp 60.

+ Cấp quản lý: Cấp III miền núi.

+ Kiến nghị chọn mặt đường Bê tông nhựa (mặt đường cấp cao A1)

Xe con

4 – 9 chỗ(%)

Xe khách12- 25 chỗ(4.5T)(%)

Xe khách

>25 chỗ(9.5T)(%)

Xe tải

2 trục

4 bánh(5.6T)(%)

Xe tải

2 trục

6 bánh(6.9T)(%)

Xe tải

3 trục(2x9.4T)(%)

Xe tải

>3 trục(3x10T)(%)

Tổng(xcqd/ngđ)

CHƯƠNG 3THIẾT KẾ CƠ SỞ

lth

N n

Nlth : Năng lực thông hành tối đa

Tra theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054-05 ta được Nlth=1000 (xcqđ/h/làn) đối với trường hợp đường không có dải phân cách

với Vtt = 60 Km/h ⇒ Z = 0,77 cho vùng núi

b: bề rộng thùng xe

c: khoảng cách giữa hai bánh xe

x: khoảng cách từ mép sườn thùng xe tới làn bên cạnh

-Đối với xe con: b = 1,8m , c = 1,68m -Đối với xe tải : b = 2,5m , c = 1,9mVậy: Bề rộng của một làn xe chạy là:

-Với xe con : B = 3,34m-Với xe tải : B = 3,8 m Theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp III vận tốc thiết kế 60 km/h, bề rộng mỗi làn xe là 3,0 m Đối chiếu quy trình và tính toán ta chọn bề rộng phần xe chạy là B

= 3,0 m

3.1.3 Cỏc yếu tố mặt cắt ngang đường.

Chiều rộng nền đuờng

Lề Phần xe chạy Lề gia cố

Lề đất

Hỡnh 3.2: Cỏc yếu tố mặt cắt ngang đường

Theo qui trỡnh TCVN - 4054-05 với đường cấp III miền nỳi tốc độ thiết kế 60 km/h

cú cỏc tiờu chuẩn mặt cắt ngang đường như sau :

+ Bề rộng tối thiểu của nền đường: 9 (m)

Kết hợp giữa tớnh toỏn và qui trỡnh, ta chọn cỏc chỉ tiờu để thiết kế mặt cắt ngang tuyến AB theo quy trỡnh

3.1.4.1 Chiều dài tầm nhỡn hóm xe.

Xe cần hóm để kịp dừng trước chướng ngại vật, chiều dài tầm nhỡn được xỏc định theo sơ đồ sau:

Hình 3.3: Sơ đồ xác định tầm nhìn một chiều

Công thức xác định tầm nhìn:

S1= l1 + Sh + lk Trong đó :

V: vận tốc xe chạy tính toán, V = 60 km/h

K: hệ số sử dụng phanh

Đối với ô tô con K = 1,2Đối với ô tô tải và xe buýt K=1.3-1.4 vậy chọn K=1.4lk: cự li an toàn = 5-10 m

i : độ dốc dọc đoạn tính toán, trường hợp xe đang xuống dốc và độ dốc dọc này

là lớn nhất i= 7%

ϕ: hệ số bám dọc, trường hợp mặt đường ẩm và bẩn, nguy hiểm nhất ϕ=0,5.Thay vào công thức tính ta có:

2 1

60 1.4 60

10 72.813.6 254(0.5 0.07)

S = + × + =

Theo qui phạm TCVN 4054 - 05 quy định chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định (tầm nhìn một chiều) với vận tốc thiết kế V = 60 km/h là 75 m Kết hợp tính toán với qui trình ta chọn S1= 75 m để thiết kế

3.1.4.2 Xác định tầm nhìn trước xe ngược chiều.

Chiều dài tầm nhìn hai chiều được xác định theo sơ đồ sau:

0 2

max 3.6 254( )

V

l

kV i

φ

−

Hình 3.4: Sơ đồ xác định tầm nhìn trước xe ngược chiều.

Công thức xác định tầm nhìn trước xe ngược chiều:

S2 = 2 lpư+ 2Sh+ lkCác thông số tính toán giống sơ đồ tầm nhìn một chiều, ta có công thức tính toán:

S2 = 2 lpư+ 2Sh+ l0 = Chọn k=1.2, ϕ= 0.3, l0=5 m

S = + × × + =

Theo TCVN 4054-05 qui định: Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều (tầm nhìn 2 chiều) của đường có cấp kỹ thuật 60 km/h là 150 m Kết hợp giữa qui phạm và tính toán ta chọn S2 = 150 m để thiết kế

3.1.4.3.Chiều dài tầm nhìn vượt xe ( tính theo sơ đồ 4 )

S h1 -S h2

Hình 3.5: Sơ đồ xác định tầm nhìn vượt xe.

3.1.5 Xác định bán kính tối thiểu trên đường cong nằm

3.1.5.1 Bán kính tối thiểu không siêu cao

Trên đường cong không bố trí siêu cao, tính cho trường hợp bất lợi xe chạy phía lưng đường cong, lúc đó mặt cắt ngang làm 2 mái và isc= -in

Rksc = Trong đó :

in: độ dốc ngang của mặt đường , lấy in=0,02

: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rmin =0,04-0.05

lấy =0,04V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 60 km/h

Thay vào công thứctính ta có:

Rksc = = 1417,32 ( m)

3.1.5.2 Bán kính tối thiểu thông thường

Trên đường cong có bố trí siêu cao thông thường, isc= 5%

Rtth = Trong đó :

isc: độ dốc siêu cao thông thường của mặt đường, lấy isc = isc max- 2%

Vậy isc= 5%

: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rtth, µ=0,05 – 0.08

chọn µ= 0.063V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 60 km/h

Thay vào công thức tính ta có:

Rtth = = 250.85 ( m)

3.1.5.3 Bán kính tối thiểu giới hạn.

Tính toán bán kính nhỏ nhất trong điều kiện hạn chế và có bố trí siêu cao lớn nhất

Rsc = Trong đó :

iscmax: độ dốc siêu cao lớn nhất, lấy theo quy trình iscmaxx = 0,07

(Mục 5.6.2 TCVN4054-05)

: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rsc, µ= 0.08 - 0.15

lấy µ=0,15V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 60 km/h

Thay vào công thức tính ta có:

3.1.6.2 Tính chiều dài đoạn nối siêu cao

Chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu được tính theo công thức:

Lnsc = Trong đó :

+ isc: độ dốc siêu cao

+ in: độ dốc phụ đoạn nối siêu cao (độ dốc nâng siêu cao tính bằng %)

Đối với đường có v = 20  40 km/h thì in= 1%

Đối với đường có v  60 km/h thì in= 0,5%

+ B : chiều rộng đường xe chạy (m)

+  : độ mở rộng của phần xe chạy trên đường cong phụ thuộc bán kính

cong (áp dụng đối với R < 250m )

Tra bảng 12 trong quy trình TCVN 4054-05 lấy ∆= 0,6(m) và tính trong trường hợp

độ dốc siêu cao lớn nhất isc=7%, ta được:

Lnsc = = (6 0.6) 0.07

92.40.005

Tuỳ thuộc bán kính đường cong và isc của từng đường cong mà có đoạn nối siêu cao tương ứng

3.1.7 Tính đường cong chuyển tiếp

Chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp Lcht không nhỏ hơn các đoạn nối siêu cao

và đoạn nối mở rộng (đồng thời Lcht ≥ 15 m) và được tính theo công thức:

Lcht =

2

23,5

V R

Trong đó:

V : tốc độ thiét kế V=60 km/h

R : bán kính đường cong cần làm chuyển tiếp

Tuỳ theo bán kính của từng đường cong ta sẽ tính và bố trí được các đoạn đường cong chuyển tiếp cần thiết kế

Cần so sánh với bảng 14 trong quy trình 4054-05 ( mục 5.6.2)

3.1.8 Mở rộng phần xe chạy trên đường cong

Để đảm bảo trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ở các đường cong

có bán kính nhỏ ( 250 m theo TCVN - 4054 -05) sẽ phải mở rộng thêm phần xe chạy

RB

Hình 3.6: Sơ đồ tính toán độ mở rộng trên đường hai làn xe.

Dựa vào sơ đồ hình vẽ, chiều rộng cần mở rộng trên một làn xe chạy (e1) được tính theo công thức :

e1 = Trong đó:

+ R : bán kính đường cong

+ L: chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước

Công thức trên mới chỉ xét tới mặt hình học, để tính tới độ sàng ngang của xe khi chuyển động ta phải bổ sung thêm một biểu thức hiệu chỉnh:

e1 =

2 0,052

3.2 Cỏc chỉ tiờu thiết kế trắc dọc.

3.2.1 Xỏc định độ dốc dọc lớn nhất.

3.2.1.1 Xỏc định độ dốc dọc theo sức kộo của xe

Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường được tớnh toỏn căn cứ vào khả năng vượt dốc của cỏc loại xe Hay núi cỏch khỏc nú phụ thuộc vào nhõn tố động lực học của ụ tụ

và được xỏc định bằng cụng thức sau :

imax = D – fTrong đú:

+ D: đặc tớnh động lực của xe, được xỏc định từ biều đồ nhõn tố

động lực học của xe (tra toỏn đồ hỡnh 2.9 trang 47 sỏch thiết kế cỏc yếu

tố hỡnh học đường ụ tụ, chọn xe camry 2.4 được D= 0.11)

+ f : hệ số cản lăn, với vận tốc thiết kế là 60km/h và chọn mặt đường bờ tụng

nhựa, Khi tốc độ xe chạy lớn hơn 50 km/h thì hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào tốc độ:

Chọn mặt đường bờ tụng nhựa nờn f0= 0.01-0.02, chọn f0= 0.02

Vậy

Vậy

3.2.1.2 Xỏc định độ dốc dọc theo điều kiện lực bỏm

Để xe chuyển động được an toàn là sức kộo phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bỏm giữa lốp xe và mặt đường

' Gk P D

+ Xe con : K = 0,025 ÷ 0,035

+ Xe buýt: K=0,04 ÷ 0,06+ Xe tải: K=0,06 ÷ 0,07

F: diện tích cản gió của ô tô, lấy F = 0,8.B.H (m 2 )

B: là bề rộng xe (m)H: là chiều cao xe (m)

Trong trường hợp này, ta tính toán với xe con quy đổi :

ib=

20,03 0,8 1,8 2 600,3 1800

3.2.2 Trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lồi

Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên mặt đường

Hình 3.7: Sơ đồ tính toán bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi

Trong sơ đồ tính toán:

d1 : chiều cao tầm mắt người lái xe trên mặt đường

d2 : chiều cao chướng ngại vật phải nhìn thấy

R : bán kính đường cong đứng cần bố trí

Bán kính đường cong lồi tối thiểu

Rmin =

)(

2

d d

3.2.3 Trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lõm

3.2.3.1 Tính theo điều kiện hạn chế lực li tâm

Độ tăng gia tốc li tâm được quy định là:

a =

R

V

.13

2

≤ bVới b là gia tốc li tâm cho phép, b = 0,5 ÷ 0,7 m/s2, với V tính bằng m/s

áp dụng quy trình Việt nam, lấy b = 0,5 m/s2 và viết vận tốc theo thứ nguyên km/h,

ta có :

min

60553.846.5 6.5

V

3.2.3.2 Tính theo điều kiện bảo đảm tầm nhìn ban đêm

Về ban đêm, pha đèn ôtô chiếu trong đường cong đứng lõm một chiều dài nhỏ hơn

so với trên đường bằng

S1

hp

α

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán đảm bảo tầm nhìn ban đêm

Trong sơ đồ trên:

hp : chiều cao pha đèn, lấy hp=1.2 (m)

α : góc mở của pha đèn, lấy α = 1.2 độS1 : chiều dài tầm nhìn một chiều S1= 75 m

Theo sơ đồ tính toán trên ta có hệ thức gần đúng:

S1 = 2R (hp + S1 sinα)

⇒ (m)

3.3 Tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của tuyến.

Bảng 3.1 : Tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của tuyến

Tính toán chuẩn Tiêu

Bán kính đường cong

1

2 1 min

2 1.2 75sin1.2

S R

2 hd S sin α = + =

=

+

Bán kính đường cong

Chiều dài đường cong

chiều rộng tối thiểu của lề

- Nguyên tắc: Việc thiết kế tuyến được thực hiện trên bình đồ khu vực tỷ lệ 1:10000, bắt đầu từ việc bám sát tuyến cũ và có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện để thỏa mãn các yếu tố hình học của tuyến đường.

+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật đó khống chế trước như: độ dốc dọc lớn nhất, bán kính đường cong tối thiểu, chiều rộng mặt đường để tính toán vạch tuyến

+ Tại các vị trí tuyến đổi hướng, bố trí được những đường cong nằm có bán kính đủ lớn bám sát địa hình, tránh việc đào - đắp lớn

+ Tại những nơi tuyến cắt qua dòng chảy, để tạo thuận lợi cho việc thoát nước ở các công trình nên bố trí tuyến đường vuông góc với dòng chảy Trong trường hợp khó khăn cho phép tuyến đi xiên góc với dòng chảy để cải thiện khả năng thoát nước tại các công trình

+Giữa các đường cong cùng chiều không bố trí đoạn chêm ngắn, khi có thể nối trực tiếp bằng một đường cong có bán kính lớn

+ Các đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong phải đủ dài để có thể bố trí đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao, mở rộng đường cong (nếu có) Nên để đoạn chêm > 200m, trong trường hợp khó khăn vẫn phải đảm bảo không nhỏ hơn 2V (m) đối với đường cong ngược chiều

+ Để người lái xe không chủ quan, kém phản xạ khi chạy trên đường thẳng thì các đoạn thẳng trên bình đồ không được thiết kế quá dài ( không quá 3 km)

+ Ngoài ra khi thiết kế bình đồ cần đảm bảo các yêu cầu sau:

Đáp ứng được yêu cầu kinh tế, chính trị, văn hóa và quân sựĐảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận và kinh tế

Giá thành xây dựng rẻ, thuận lợi cho công tác khai thác và sửa chữa sau nàyTuyến thiết kế phải phù hợp với môi trường và cảnh quan chung của khu vực

Kết quả thiết kế bình đồ:Ta có 1 phương án hướng tuyến bám sát đường cũ nhấtNhững yếu tố chủ yếu của đường cong được xác định theo công thức sau:

-Độ dài tiếp tuyến: T= R tg(θ/2)

-Độ dài cong tròn: K= (π.R.θ)/ 180-Độ dài phân cực : P= R.[sin(θ/2)- 1]

-Độ đo trọn (độ rút ngắn) : D= 2.T- K

K

R R

D p

I

B )*( +∆

(3-1)Trong đó

B: Bề rộng phần xe chạy

∆: Độ mở rộng đường congiSC : Độ dốc siêu cao của đường cong

iP : Độ dốc nâng siêu caoKết quả tính toán được tổng kết trong bảng tổng hợp các yếu tố đường cong sau:

Bảng 3.2: Tổng hợp các yếu tố của đường cong trên tuyến

3.4.2 Thiết kế trắc dọc

- Do đặc điểm tuyến đi trên đường cũ cũng có lúc chịu ảnh hưởng bởi mực nước thường xuyên, chọn mục nước thường xuyên vào mùa cấy cách mặt đất tự nhiên là 30cm

- Thiết kế đường đỏ theo nguyên tắc phải lượn đều với độ dốc hợp lý độ dốc lớn nhất không vượt qúa 7%

- Trong phạm vi có thể tránh dùng các độ dốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục lên hoặc liên tục xuống Các đoạn đổi dốc không nhỏ hơn 150m

- Đường cong đứng bố trí trên những chỗ đổi dốc mà i1-i2> = 1%

- Phải đảm bảo cao độ những điểm khống chế

- Thoát nước tốt cho nền đường khu vực hai bên đường Đảm bảo các yêu cầu tối thiểu cho nền đường luôn khô ráo, không nên đào đắp quá cao và quá sâu để tránh phải xây dựng các công trình chống dỡ

- Để đảm bảo thoát nước tốt và không làm rãnh sâu thì nền đường đào và nền đường nửa đào, nửa đắp, không nên thiết kế có độ dốc dọc nhỏ hơn 0,5% ( trường hợp khó khăn không nên nhỏ hơn 0,3%).

- Độ dốc dọc lớn nhất trên những đoạn dốc có bán kính nhỏ hơn 50m phải triết giảm

+ Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất ứng với cấp đường 60 là 2500m

+ Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất ứng với cấp đường 60 là 450m