Đồ án thiết kế đường - ĐH GTVT

Hà Tây là một đầu mối giao thông quan trọng của khu vực phía bắc, từ đây có thể đi Hoà Bình theo quốc lộ 6 lên Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, đi các tỉnh tây bắc nh Phú Thọ , Yên Bái theo

Chơng 6: Thiết kế trắc ngang và tính khối lợng đào đắp.

II Số liệu tính toán.

- Lu lợng xe tính toán năm thứ 15: 1580 xe/ngđ

- Thành phần dòng xe

xe con: 30% Hệ số quy đổi:1.0 xe tải nhẹ: 25% 2.0 xe tải trung: 25% 2.0 xe tải nặng : 10% 2.5 xe buýt : 10% 2.5

- Hệ số tăng trởng xe: 8%

II Tài liệu

Sổ tay thiết kế đờng ô tô ( NXB GD - 2005) TL [ ]1

Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô 4054-2005 TL [ ]2

Thiết kế đờng ôtô tập 1 TL [ ]4

Chơng I: Giới thiệu chung

I Mở đầu

Hai điểm A34, B34 mà tuyến đi qua thuộc địa phận Thành phố Sơn Tây tỉnh Hà Tây Đi theo quốc lộ 32 cách Hà Nội hơn 30 kilomet về hớng tây Hà Tây là một đầu mối giao thông quan trọng của khu vực phía bắc, từ

đây có thể đi Hoà Bình theo quốc lộ 6 lên Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, đi các tỉnh tây bắc nh Phú Thọ , Yên Bái theo quốc lộ 32, hơn nữa còn đi các tỉnh Tuyên Quang, Lào Cai, ngoài ra đi các tỉnh phía nam theo tuyến quốc

lộ 1A và đờng Hồ Chí Minh Hà Tây là cửa ngõ của thủ đô Hà Nội Mặt khác Hà Tây còn là một vùng với nhiều ngành nghề thủ công Mặt khác Hà Tây còn là một trong những tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm bắc bộ Bên cạnh đó, Hà Tây còn nổi tiếng về du lịch với nhiều điểm du lịch hấp dẫn của cả nớc nh Chùa Hơng, Ao Vua, Suối Hai, Vờn quốc gia Ba Vi, Hà…Tây ngày nay càng ngày càng phát triển mạnh để đóng góp vào sự nghiệp hiện đại hoá công nghiệp hoá của đất nớc, xứng đáng với truyền thống của cha ông

II tổng quan về tuyến đờng A34 – B34

1 Giới thiệu về tuyến đờng:

Xuất phát từ nhu cầu đi lại vận chuyển hàng hoá ngày một tăng giữa hai điểm A34 – B34, và để thúc đẩy sự phát triển về kinh tế văn hoá của khu vực này, Uỷ ban Nhân Dân thành phố Sơn Tây đã quyết định mở một tuyến đờng với điểm đầu A34 là giáp Thành Phố Sơn Tây và điểm cuối là B34 thuộc huyện Phong Thổ – Tỉnh Lai Châu, hớng tuyến đờng sẽ mở là hớng Đông Tây

2 Căn cứ pháp lý

a Căn cứ lập dự án

- Theo quyết định số 05 QĐ/UBND ngày 20/3/2008 của chủ tịch UBND thành phố về phê duyệt báo cáo nghiên cứu khả thi xây dựng tuyến

đờng qua hai điểm A34 – B34

- Hồ sơ báo cáo nghiên cứu tiền khả thi đầu t xây dựng tuyến đờng A34 – B34 do phòng thiết kế thuộc sở Giao Thông Tỉnh Hà Tây lập ngày 10/2/2008

- Theo quy hoạch tổng thể phát triển mạng lới giao thông của vùng đã

đợc nhà nớc phê duyệt( trong giai đoạn 2001 – 2010), cần phải xây dựng tuyến đờng qua 2 điểm A34 – B34 để phục vụ các nhu cầu phát triển kinh

tế, văn hoá xã hội của vùng

- Theo văn bản (hợp đồng kinh tế) ký kết giữa chủ đầu t là UBND tỉnh

Hà Tây và Tổng công ty T vấn và Thiết kế GTVT

b Các căn cứ khác

- Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4052 – 05

- Quy trình thiết kế áo đờng mềm 22 – TCN 211 – 05

- Quy trình khảo sát đờng ôtô 22 TCN – 263 – 2000

- Tiêu chuẩn Tính toán lu lợng dòng chảy lũ 22 TCN 220 – 07

Tỷ lệ lao động trong công nghiệp và dịch vụ tơng đối cao, thành phần dân c trong độ tuổi lao động chiếm tỷ lệ lớn song trình độ còn nhiều hạn chế

trâu gây mất an toàn cho phơng tiện giao thông qua lại, một số chỗ cống thoát nớc bị hỏng gây khó khăn cho việc thoát nớc lu vực cũng nh thoát nớc mặt trên đờng

V.Điều kiện tự nhiên, vật liệu xây dựng và khí hậu

1 Địa hình địa mạo khu vực đặt tuyến

Tuyến đờng thuộc địa phận Hà Tây , đoạn từ Thành Phố Sơn Tây đến

Ba Vì thuộc quốc lộ 32, đợc xây dựng nhằm phục vụ nhu cầu đi lại và sản xuất phát triển kinh tế của tỉnh, khu vực và các vùng phụ cận Tuyến chạy chủ yếu qua vùng đồi thấp , sờn có độ dốc thoải , nói chung là địa hình khá bằng phẳng sờn có độ dốc không lớn và tuyến chỉ cắt qua một số suối nhỏ Do chỉ có các khe suối nhỏ và lợng ma trong vùng vừa phải cho nên trên tuyến không có nhiều công trình thoát nớc lớn chủ yếu là các rãnh dọc , các hố thu nớc và một số cống tròn, cống bản tuy nhiên vào mùa lũ một số chỗ thiếu cống nớc thờng chảy tràn qua đờng Địa chất trong khu vực tơng đối phức tạp, có nhiều núi đá có thể khai thác vật liệu tại chỗ phục

vụ cho thi công nền mặt đờng

Nhiệt độ thấp nhất: 6 -10oC

Nhiệt độ cao nhất: 35-37oC

b.Chế độ ma

Lợng ma trung bình hàng năm 1500-1800 mm Ma nhiều nhất về mùa xuân và mùa hạ Mùa thu và mùa đông ma nhỏ và lợng ma không đáng kể

c.Chế độ gió

Gió thay đổi theo mùa Mùa xuân có gió Nam và Đông nam Mùa hạ

có gió Tây nam Mùa thu có gió Đông và Đông nam Mùa đông có gió

- Có lớp đất sét pha cát lẫn sỏi sạn dày 0.9 - 1.1 m , phân bố không liên tục trạng thái nửa cứng.

- Dới là lớp đá cát kết màu xám xanh, biến chất ở mức độ thấp , Sức chịu tải lớn

b.Thuỷ văn

Tuyến đờng cũ đi qua vùng đồi thấp ,có sờn dốc thoải , nớc mặt ờng chảy theo các rãnh dọc ,một số cỗ thiếu cống, hay cống có khẩu độ thoát nớc nhỏ Tuyến cắt qua một số suối nhỏ lu lợng tăng bất thờng vào mùa lũ Khu vực đặt tuyến không có sông lớn cho nên khi thiết kế tổ chức thi công phải hết sức chú ý đến công tác cung cấp nớc

th-4 Tình hình vật liệu địa phơng.

Trong khu vực tuyến thi công có núi đá và đồi đất có thể khai thác làm vật liệu xây dựng nền mặt đờng Đồng thời khu vực dự định đặt tuyến gần các cánh rừng gỗ có thể khai thác gỗ làm vật liệu xây dựng lán trại, nhà xởng, phục vụ thi công

5 Điều kiện môi trờng và ảnh hởng của việc xây dựng tuyến đến môi trờng và an ninh quốc phòng

Khu vực tuyến đi qua có phong canh rất đẹp, việc xây dựng tuyến ờng sẽ ảnh hởng tới điều kiện tự nhiên của khu vực Để hạn chế điều này cần phải có sự chỉ đạo sát sao của các cấp các ngành tránh những ảnh hởng không đáng có nh: phế liệu rác rởi vứt bừa bãi, chặt cây không có quy hoạch Sau khi xây dựng xong cần phải dọn dẹp sạch sẽ, trồng cây trồng…

đ-cỏ phù hợp vào các mái taluy

Việc xây dựng tuyến sẽ làm cho việc thông thơng giữa các vùng phát triển, ngoài ra con đờng cũng góp phần vào việc đảm bảo an ninh quốc phòng cho vùng, đặc biệt là phòng thủ thủ đô

vi Dự báo lu lợng, thành phần dòng xe, sự cần thiết phải đầu t

A34, b34 là hai trung tâm kinh tế mới sẽ đợc xây dựng để phát triển

mở rộng thành phố, tại đây sẽ xây dựng các khu trung c cho ngời thu nhập thấp, các trung tâm hành chính để đáp ứng đợc nhu cầu phát triển trong t-

Xe buýt : 10% 2.5

Hệ số tăng trởng xe :q = 8%

Qua những phân tích trên, việc đầu t xây dựng tuyến đờng A34 – B34 là rất cần thiết

Chơng II:

xác định cấp hạng và các chỉ tiêu kỹ

thuật của đờng

I Xác định cấp hạng của đ ờng

-Tuyến đờng A34-B34 nối các trung tâm kinh tế chính trị , văn hoá của địa

phơng -Điều kiện địa hình nơi tuyến đi qua là vùng đồi với độ dốc ngang

T Loại xe Tỉ lệ (%) Lu lợng Hệ số qui đổi Số xe qui đổi

1

nh vậy, dựa vào các phân tích ở trên , kết hợp với bảng 3,4,5

TCVN-4054-05 TL [1] ->kiến nghị chọn nh sau: + Cấp thiết kế : IV

+Tốc độ thiết kế :60 km/h (cho khu vực đồng bằng và đồi có độ dốc ngang phổ biến <30%)

II Xác định các chỉ tiêu kĩ thuật dùng để thiết kế

Nlth : Năng lực thông hành tối đa , trong trờng hợp không có phân cách

xe chạy trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ thì lấy bằng 1000xcqđ/h

Z :Hệ số sử dụng năng lực thông hành ứng với Vtt=60km/h Suy ra Z=0,55( cho vùng đồng bằng) TL [1]

Vậy có :

nlx= 0 621

1000 55 , 0

2844 12 ,

Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ Tuy nhiên thực tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau Mặt khác theo quy phạm thiết kế đờng đối với đờng cấp 60 phải

y : là khoảng cách từ giữa vệt bánh xe mép phần xe chạy

Theo Zamakhaev đề nghị dùng các trị số x, y nh sau

2

m

= + + +

Sơ đồ 2 :Hai xe con đi ngợc chiều nhau

B1làn = 0 , 80 0 , 80 2 , 98 ( )

2

22 , 1 54

,

1

m

= + +

Sơ đồ 3 :Một xe tải và một xe con đi ngợc chiều

Dễ thấy bề rộng xe chạy của cả nền đờng là

B1làn = 0 , 80 0 , 80 3 , 535 ( )

2

22 , 1 65 , 2

m

= + +

Theo Bảng 6 trong TCVN -4054-2005 ta kiến nghị chọn:

- Chiều rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới : 7 m

- Chiều rộng lề đờng: 1 m ( gia cố 0,5m)

- Chiều rộng của nền đờng 9 m

4 Độ dốc ngang phần xe chạy, bề rộng đờng, bề rộng lề đờng gia cố, độ dốc lề gia cố

Với số làn xe là 2 dựa theo TCVN-4054-05 ta chọn :

- Độ dốc ngang phần xe chạy in=2% ( giả thiết mặt đờng sử dụng bê tông nhựa)

II 2.1 Theo điều kiện sức kéo

i max = D - f

D: Nhân tố động lực học ôtô, xác định từ biểu đồ đặc tính động lực học của xe xác định theo đồ thị:

+ 3.2.13 đối với xe tải

+ 3.2.14 đối với xe con

(Tài liệu [1])

f: là hệ số sức cản lăn của đờng Với đờng có lớp mặt chọn thiết kế là mặt đờng bê tông nhựa thì lấy f0 = 0.02

Xe tải trungZIN 150

Xe tải nặngMaz300

II.2.2 Theo điều kiện về sức bám

(sức kéo phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe với mặt đờng)

Điều kiện cụ thể:

Pw=

K: Hệ số sức cản của không khí xác định từ thực nghiệm nh sau:

+ Xe tải K = 0,06+ Xe con K = 0,02+ Xe tải nặng K = 0,07F: Diện tích cản không khí của ôtô, có giá trị F = 0.8BH

B: Bề rộng của xe

H: Chiều cao thiết kế của xe

V: Vận tốc xe chạy tơng đối so với không khí ở đây bỏ qua ảnh hởng của gió lấy V=60km/h

- Muốn khắc phục đợc độ dốc theo TCVN imax = 6% các xe tải đều phải giảm tốc cụ thể tính toán nh bảng sau

Tính toán vận tốc cho từng loại xe

Bảng 2-4Chỉ tiêu Xe con Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng

tuyetdoi nam

i

V R

(0 , 15 0 , 06) 135( )m

127

60 2

= +

sc

i = 4% : min

nam

R =200 (m)Vậy ta chọn min

−

=

à

127

Với giá trị isc = 5% và à = 0,065 theo bảng 3.1.3 TL[1]

Ta đợc: Rthông thờng = 127 (0 , 065 0 , 05) 246

60 )

.(

127

2 2

= +

= +i sc V

II.3.4.Tính bán kính đ ờng cong nằm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm

2 Hãm hai xe chạy ngợc chiều nhau ( sơ đồ II – tầm nhìn hai chiều )

3 Xe con vợt xe tải lại gặp xe ngợc chiều (sơ đồ IV–tầm nhìn vợt xe) Còn một sơ đồ nữa là tầm nhìn tránh (Sơ đồ III) nhng đây không phải là sơ đồ cơ bản , và đợc sử dụng trong qui phạm nhiều nớc

Sơ đồ I là cơ bản nhất phải đợc kiểm tra trong bất kì tình huống nào của

đờng Sơ đồ II và sơ đồ IV không dùng cho đờng có dải phân cách ( tuy nhiên riêng sơ đồ IV trên đờng cấp cao vẫn phải kiểm tra nhng với ý nghĩa

là bảo đảm 1 chiều dài nhìn đợc cho lái xe an tâm chaỵ với tốc độ cao ) Với các đờng thờng không có dải phân cách có thể không dùng sơ đồ IV nhng phải qui định cấm vợt ở đờng cong nằm và chỗ đờng cong đứng lồi Qua phân tích ở trên , đối với tuyến đờng A34-B34 ta giả thiết có thể vận dụng cả 3 sơ đồ tính toán SI , SII , SIV

II 4.2 Tính toán tầm nhìn theo sơ đồ số 1 (S I )

6

.

V K

K : hệ số sử dụng phanh lấy trung bình K = 1,3

ϕ : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng; mặt đờng sạch thì ϕ= 0,5

i : độ dốc dọc ; ở đây ta tính cho đoạn đờng nằm ngang nên i=0%

l0 :cự ly an toàn dự trữ , lấy l0= 5 mVậy có : SI = 5 58 , 52 60 ( )

5 , 0 254

60 3 , 1 6 , 3

m

≈

= + +

127

8

,

V K

−

+ ϕ

Trong đó :

i=0% tính cho đoạn đờng nằm ngang

V = 60 km/h với giả thiết tốc độ của 2 xe chạy ngợc chiều là nh nhau

− +

So sánh với TCVN-4054-05 ( bảng 10 ) ta chọn SII = 150 (m)

II.4.4 Tính tầm nhìn v ợt xe S IV

áp dụng :

Ta tính với giả thiết sau :

- Xe con chạy với tốc độ V1=75 km/h chạy sang làm ngợc chiều để vợt

xe tải chạy chậm hơn với tốc độ V2=60km/h

- Xét đoạn đờng nằm ngang i=0%

127 8 , 1

2 2

V V

V i

KV V

l l

+ +

=

ϕ

=

60 75

75 5 , 0 127

75 3 , 1 8 , 1

75 0 , 6 2 5

L2 0 , 1

+ (m)Trong đó: L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau

V: Vận tốc tính toán xe chạyR: Bán kính tính cho trờng hợp bất lợi nhất Rmin =125 (m)

= 0,78 (m)

= 0,56 (m)Theo TL[1] với R <150ữ100

Kiến nghị chọn E= 0,8 m

Ta có bảng tính toán với các bán kính đờng cong nằm

Bảng 2-5

II.6 Tính toán chiều dài đ ờng cong chuyển tiếp, chiều dài đoạn nối siêu

cao và chiều dài đoạn chêm giữa 2 đ ờng cong nằm.

II.6.1 Tính L ct và L nsc

47

3

m IR

iphu thêm độ dốc dọc phụ lấy =0,5% =0,005

E : độ mở rộng phần xe chạy trên đờng cong

Tính toán cho từng nhóm R thông thờngta có bảng tính kết quả sau

II.6.2 Tính chiều dài tối thiểu của đoạn thẳng chêm giữa các đ ờng cong nằm

Theo TCVN 4054-05, chiều dài đoạn chêm phải đủ lớn để có thể bố trí ờng cong chuyển tiếp

m: chiều dài đoạn chêm

L1: chiều dài đờng cong chuyển tiếp ứng với bán kính cong R1 (m)

L2 : chiều dài đờng cong chuyển tiếp ứng với bán kính cong R2(m)Vì cha cắm đợc tuyến cụ thể trên bình đồ , nên cha thể biết giá trị cụ thể của bán kính R1 là bao nhiêu

Do vây, tối thiểu có thể lấy m = 2V = 120 m

II 7.1.Tính bán kính đ ờng cong lồi tối thiểu R loimin

Đợc xác định trên cơ sở đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe chạy trên đờng cong lồi

- Bán kính đờng cong lồi tính với điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều ( )2

1 1

2

.

S R

d: chiều cao mắt ngời lái xe

Vậy Rlồimin =

2 1 8

150 2

ì = 2344 (m)

Theo TL[1] kiến nghị chọn Rlồimin = 2500 m

II 7.2.Tính bán kính đ ờng cong lõm tối thiểu R lommin

Bán kính đờng cong lõm tối thiểu đợc tính với 2 điều kiện

a Điều kiện 1: Đảm bảo cho lực ly tâm không làm nhíp xe quả tải và không gây cảm giác khó chịu cho hành khách.

533 85 ( )

5 , 6

60 13

2 2

m a

Theo TL[1] kiến nghị chọn Rlõmmin = 1000 m

b Điều kiện 2: Đảm bảo tầm nhìn ban đêm

) sin (

2 1 α

S h

S R

d +

=

Trong đó: S1: Tầm nhìn yêu cầu( tầm nhìn 1 chiều) S1 = 75m

hđ : chiều cao đèn tính từ mặt đờng h=0.75m

α : góc toả sáng của đèn ô tô lấy α - 1o

Ta có:

) 1 sin 75 75 0 ( 2

=

So sánh với bảng 19 TCVN-4054-05 min

lom

R =1000 (m) ta chọn giá trị sử dụng :

min

lom

R =1000 (m)

II.8 Kết luận tổng hợp các chỉ tiêu

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam 4054-05 của Bộ Giao Thông Vận Tải Đồng thời căn cứ vào tình hình thực tế của tuyến đờng, tính kỹ thuật và kinh tế Tôi kiến nghị sử dụng các chỉ tiêu cơ bản của tuyến đợc lập vào bảng sau:

+ Không có siêu cao m 475 1500 15008

I Nguyên tắc và yêu cầu thiết kế tuyến

- Căn cứ vào các chỉ tiêu kỹ thuật đã tính toán ở chơng

- Dự vào các đặc điểm khống chế, gồm điểm đầu và điểm cuối các

điểm quy hoạch của vùng tuyến đi qua, các điểm giao với tuyến ờng( đờng sắt) Vị trí vợt đèo, vị trí vợt sông

đ Cân nhắc sử dụng các chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ trong trờng hợp khó khăn mới dùng các chỉ tiêu min Cố gắng dùng các chỉ tiêu kỹ thuật cao

nh bán kính

- Tính toán bớc compa

Trên bản đồ địa hình :

Cao độ điểm A34 là 45 m Cao độ điểm B34 là 30 m Chiều dài chim bay giữa A34-B34 là 2,08 km Khi đi tuyến cố gắng bám sát đờng chim bay tránh tổn thất cao độ không

đáng có

r

k

t p

H M

Trong đó :

H

∆ :là độ chênh cao giữa 2 đờng đồng mức ∆H=5 ( m)

i’ là độ dốc dự phòng rút ngắn chiều dài tuyến khi sai thiết kế : i’= 0,01

imax là độ dốc dọc lớn nhất imax=0,06

M mẫu số tỉ lệ bản đồ M =10000

⇒ 1 , 0 ( )

10000 ).

01 , 0 06 , 0 (

II Vạch tuyến và các phơng án tuyến

- Khi vạch tuyến cần cố bám sát đờng chim bay tránh tổn thất cao độ vô ích

- Xác định độ chênh cao giữa hai điểm A34 và B34

- Lên kế hoạch đi tuyến cho hợp lý( tuyến thiết kế phải lên đều hoặc xuống đều, trừ trờng hợp phải vợt đèo và thung lũng

- Các nối đi cơ bản

Gồm có:

- Lối đi phân thuỷ

- Lối đi tuyến thung lũng

III Rải cọc cắm cọc

- Cọc tiếp đầu, tiếp cuối, P của đờng cong

- Cọc H (100m): Đánh số từ H1 – H9

- Cọc KM (1000m) KM0 ->

- Cọc chi tiết gồm cọc cầu cọc cống

IV Các yếu tố đờng cong nằm

Sau khi triển tuyến trên bình đồ, đo các góc chuyển hớng(góc ngoặt) α dựa vào địa hình tại các đỉnh tiến hành tính toán chọn đờng cong nằm Khi chọn bán kính R tránh chọn các điều kiện giới hạn

π R