phần iii chuyên đề thiết kế nút giao thông nút giao giữa quốc lộ 18 và đường vào cảng cái lân (KM123+693)

Yếu tố về giao thông - chức năng của đường - lưu lượng xe: qua nút, xe các luồng rẽ, hiện tại nút đang sử dụgn, dự báo20 năm cho xây dựng cơ bản, 5 năm cho tổ chức giao thông ngắn hạn; l

PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ

THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG

NÚT GIAO GIỮA QUỐC LỘ 18 VÀ ĐƯỜNG

VÀO CẢNG CÁI LÂN

(KM 123+693)

1APTER : GIỚI THIỆU CHUNG

Gúi thầu số 9 - Đường vào cảng Cỏi Lõn và ga Cỏi Lõn nằm trong tiều dự

ỏn Hạ Long - Cảng Cỏi Lõn và cầu vượt Bàn Cờ thuộc Dự án xây dựng tuyến đường sắt Yên Viên - Phả Lại - Hạ Long - Cái Lân Đú là dự án thành phần của

“Hành lang giao thông Đông - Tây” trong Chương trỡnh Hợp tỏc Tiểu vựng lưu vực sông Mê Kông mở rộng cũng như “Một vành đai, hai hành lang kinh tế” trong chương trỡnh hợp tỏc của Việt Nam với Trung Quốc.

Mặt khác đây sẽ là tuyến đường sắt hiện đại nhất ở thời điểm hiện nay của nước ta có tốc độ lớn, ứng dụng nhiều công nghệ kỹ thuật hiện đại Dự án được đầu tư bằng nguồn vốn trái phiếu Chính phủ và sẽ hoàn thành vào cuối năm

2010 Chủ đầu tư là Cục Đường sắt Việt Nam

Dự án xây dựng tuyến đường sắt Yên Viên - Phả Lại - Hạ Long - Cái Lân

đó được Thủ tướng Chính phủ cho phép đầu tư từ năm 2004 Toàn bộ tuyến đường sắt trên có tổng chiều dài 128,2 Km, trong đó có 15 ga, 34 cầu và chạy qua địa phận 4 tỉnh, thành phố là Hà Nội, Bắc Ninh, Hải Dương và Quảng Ninh.

Quốc Lộ 18 trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh

vùng phụ cận

quả và hợp lý

vào cảng Cái Lân và ga Cái Lân

 Văn bản số 75/CP - CN ngày 09/01/2004 của chính phủ cho phép đầu tư

nghiệp Hạ Long, khu vực dân cư lân cận), hệ thống giao thông của tỉnh QuảngNinh, Bắc Ninh, Hải Dương và Hà Nội

 Văn bản số: 996/CV - CT ngày 11 tháng 8 năm 2004 của Thủ tướng chínhphủ về việc giao nhiệm vụ làm đại diện chủ đầu tư cho Cục đường sắt Việt Nam

đường sắt Việt Nam và Tổng Công ty TVTK GTVT về việc lập Quy hoạch nútgiao giữa Quốc lộ 18 mới với đường ra cảng Cái Lân

1.4.1 Khảo sát

 Quy phạm đo vẽ bản đồ 96 TCN 43 - 90 của Cục đo đạc bản đồ Nhà nước;

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

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

 Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN 262 – 2000;

 Quy trình đánh giá tác động môi trường khi lập dự án khả thi và thiết kếcác công trình giao thông 22TCN 242-98;

1.4.2 Thiết kế.

2APTER : LÝ THUYẾT VỀ NÚT GIAO THÔNG

2.1.2 Các xung đột trong nút

Các dòng xe chạy trong nút có thể tách, nhập, và cắt dòng ở các nút giaothông hình xuýến còn có đoạn hỗn hợp

Nừu gọi nc, nn, nt là số điểm tách, nhập, cắt của một nút giao thông Lấyđiểm tách làm chuẩn, có hệ số bằng 1, điểm nhập có hệ ssố 3 điểm cắt có hệ số

5 thì để đánh giá mức độ phức tạp và nguy hiểm của môtj nút giao thông người

Tại ngã tư:

Số điểm nhập: 8 điểm

Số điểm tách: 8 điểm M=5x16+3x8+1x8=112

Số điểm cắt: 16 điểmTại ngã ba:

- Nút giản đơn: các xung đột còn có thể chấp nhận được (khi lưu lượng xe

rẽ dưới 25km/h)

- Nút có dẫn hướng bằng tạo làn cho xe rẽ phải, trái hoặc đảo dẫn hướngkhi một số luồng rẽ có yêu cầu (về lưu lượng rẽ và tốc độ rẽ), các làn xe

rẽ đó được tách riêng, có bảo hộ (có đảo hoặc các vạch kẻ)

- Nút giao hình xuyến: loại nút này chuyển các xung đột nguy hiểm kiểugiao cắt thành các xung đột trộn dòng

Theo hình thức điều khiển được chia thành:

2.3 LỰA CHỌN LOẠI HÌNH NÚT GIAO THÔNG

2.3.1 Các yếu tố cần pải xem xét khi lựa chon loại hình nút giao thông

2.3.1.1 Yếu tố về giao thông

- chức năng của đường

- lưu lượng xe: qua nút, xe các luồng rẽ, hiện tại (nút đang sử dụgn), dự báo(20 năm cho xây dựng cơ bản, 5 năm cho tổ chức giao thông ngắn hạn); lưulượng xe trung bình ngày đêm; lưu lượng xe giờ cao điểm;

- thành phần dòng xe, đặc tính các xe đặc bịêt

- lưu lượng bộ hành

- các bến đỗ xe trong pham vi của nút gioa thông (nều có)

2.3.1.2 các yếu tố về vật lý

- Địa hình vùng đặt nút giao thông và điều kiện tự nhiên

- các quy hoạch trong vùng, điều kiện thoát nước

- góc giao các tuýên và khả năng cải thiện

- các yêu cầu về môi trường và mỹ quan

2.3.1.5 các yếu tố về con người

- thói quen, ý thức kỷ luật, kỹ năng của đội ngũ lái xe

- ý thức kỷ luật, trình độ xã hội của người sử dụng đường và của cư dân venđường

2.3.2 Các hình thức lựa chọn.

Lựa chọn loại hình nút giao thông căn cứ vào lưu lượng giao thông, điềukiện kinh tế, địa hình và vào sự sáng tạo của người kỹ sư Đối với nút giao thôngcùng mức trong quy phạm TCVN 4054-05 đưa ra bảng lựa chọn loại nút sau đây:

Lu lượng xe

trên đường

chính

Lưu lượng xe trên đường phụ xcqđ/nđ

Có đảo trênđờng phụ

Theo giáo sư A.A.Rưzkôv (Nga) Với các nút giao thông nằm trong thànhphố, cần lựa chọn loại hình nút giao thông dựa vào các biện pháp tổ chức giaothông,Ông đưa ra đồ thị lựa chọn loại hình nút giao thông dựa vào lưu lượng xegiờ cao điểm theo các hướng ưu tiên và không ưu tiên

Dựa vào tổng lưu lượng xe theo các đường , sử dụng đồ thị để tìm vùng từ(1) đến (4), nhằm xác định biện pháp tổ chức giao thông (loại không điều khiển,loại tự điều khiển, loại có điều khiển cưỡng bức bằng đèn, loại giao nhau khác

mức…) Từ đó quyết định loại hình nút giao thông (giao bằng hay giao khác mức,loại vòng xuyến hay ngã tư tự điều khiển…).

(1) Giao nhau không điều chỉnh(2) Giao nhau tự điều chỉnh(3) Giao nhau có điều khiển(4) Giao nhau khác mức

tiên

2.4.1 Trong nút giao cùng mức

Phải đảm bảo một trường nhìn trong nút (hình vẽ bên dưới) giới hạn đối với:

- xe không đượic ưu tiên phải cách điểm xung đột một tầm nhìn hãm xebằng

S 1 A=(V A+20 )2

- xe không ưu tiên quan sát thấy được xe ưu tiên (bên tay phải) khi xe ưu

V B

V A

Trong đó:

VA là tốc độ thiết kế của xe không ưu tiên, tính bằng km/h;

Và tính theo công thức:

S= l1+l2+l0

Trong đó:

l1: là chiều dài đoạn đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý của

v: tốc độ xe chạy trên đường nhánh, m/s

K: hệ số sử dụng phanh, trị số K thay đổi từ 1,1 đến 2,0 (để đảm bảo

an toàn cho xe chạy trên đường nhánh thường chọn trị số K = 2,0)

ử : hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường;

f : hệ số lực cản lăn (f = 0,02 – 0,03);

i : độ dốc dọc của đường nhánh (dấu (+) lên dốc, dấu (-) xuống dốc);

Từ đây, công thức trên được viết lại:

012345611

12131415

sight boundary inside road

3APTER : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT

3.1.2 Đường ra cảng Cái Lân:

Tại vị trí nút địa hình không bằng phẳng, có dân cư sinh sống ở bên đường Đường ra cảng Cái Lân: Mặt đường 2 làn xe, mặt cắt ngang 7m, kết cấumặt đường láng nhựa

Từ hiện trạng ta thấy tại ngã ba giao cắt rất hẹp chỗ giao cắt có bán kính rấtnhỏ Do đó trong thiết kế cần phải lựa chọn phương án sao cho khắc phục đượcnhược điểm này

B B

B

B

3.1.3 Lưu lượng xe các hướng tại nút:

Đây là một đầu mối giao thông quan trọng lên lượng hàng hóa lưuthông qua đây cũng là rất lớn Qua kết quả của điều tra khảo sát, có sơ đồ lưulượng xe đi các hướng tại nút được thể hiện qua sơ đồ như sau:

3.1.4 Các yếu tố kỹ thuật chính:

* Quốc lộ 18:

Cấp hạng đường: 2 làn, đường đô thị tương đương đường cấp II, cấp

kỹ thuật 60 với các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu:

150 82

Diagram of traffic volume Unit: PCU/d

* Đường ra cảng Cái Lân:

Lưu lượng xe chạy thường xuyên thay theo thời gian vì vậy người tathường lấy cường độ xe giơ cao điểm để xác định số làn xe và chiều rộng phần

xe chạy cần thiết

Cường độ dòng xe chạy: là số xe chạy qua một mặt cắt hay một quãngđường trong một đơn vị thời gian

3.2.2 Yều cầu chung khi thiết kế nút giao thông.

Nút giao thông là một phần quan trọng trong hệ thống mạng lưới đường.Thiết kế nút giao thông phải thoả mãn các yêu cầu sau đấy:

An toàn giao thông: đó là chỉ tiêu đầu tiên phải được xét đến Có nhiều chỉtiêu để đánh giá chỉ tiêu về an toàn giao thông Để đạt được yêu cầu về độ antoàn cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc thiết kế

Bảo đảm độ thông suốt : là điều kiên nút phải đảm bảo thông xe lưu lượngtính toán Để đảm bảo yêu cầu này người ta thường dung chỉ tiêu khả năng thônghành của nút

Phải phù hợp với yếu tố địa hình, điều kiện xây dựng và môi trường

Phải phù hợp với quy hoạch tổng thể và đảm bảo mỹ quan: khi thiết kế quyhoạch nút cần phảI xét đến tổng thể quy hoạch cua khu vực xung quanh Sự hoàhợp cảu nút với các công trình giao thông và các công trình nhân tạo khác và yếu

tố thiên nhiên vừa đảm bảo tính mỹ quan và không làm ảnh hưởng xấu đến quầnthể kiểu kiến trúc và các công trình nhân tạo khác.

Hiệu quả kinh tế-kỹ thuật: có thể được xác định qua các nhom chỉ tiêu đểđánh gia về hiệu quả vốn đầu tư và luận chứng kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương

Theo giáo sư người Nga E.M Lôbanôv: việc lựa chọn nút giao là cùng mứchay khác mức phụ thuộc vào lưu lượng xe trên đường chính và đường phụ

Theo Lôbanôv khi lưu lượng xe rơi vào vùng (4) thì nên phải làm nút khácmức

Ta dựa vào đồ thị của Lôbanôv để lựa chọn loại hình nút:

Lưu lượng xe trên đường chính:

Nut(15)= Nut( 1+q)¿¿t¿¿¿=11232(1+0.04)15=20228 ¿ , PCU/d

Trong đó:

t : thời gian tính toán

q : hệ số tăng trưởng xe hàng năm, lấy q=0.04

Lưu lượng xe trên đường phụ năm tương lai (tính là năm thứ 15 của thời kỳkhai thác):

Nkut(15)= Nkut( 1+q) ¿¿t¿¿¿ = 4728(1+0.04)15= 8515 ¿ , PCU/d

Vậy căn cứ vào đồ thị chọn loại nút giao là ngã ba khác mức Kiến nghịchọn phương án là loại ngã ba kiểu kèn trompet

3.3.2 Số làn xe yêu cầu trên các nhánh rẽ:

n lx= N cdgio

Z N nlth

Trong đó:

đặc biệt nên ta lấy:

Ncdgio=0.1Ntbnam (xcqđ/h)

3.3.4 Cấu tạo hai đầu mút:

Nhánh rẽ gồm có đoạn vuốt nối hình nêm,đoạn chuyển tốc, đoạnđường cong chuyển tiếp và đường cong tròn cơ bản còn lại;

- Chiều dài đoạn giảm tốc min từ đường cao tốc vào nhánh nối:

3.3.6 Siêu cao và chuyển tiếp trong các nhánh rẽ một chiều:

- Chiều dài đoạn nối siêu cao:

Khoảng cách tối thiểu để khắc phục cao độ khi lên dốc:

Dmin=i( R loi min+R lommin)

Khoảng cách tối thiểu để khắc phục cao độ khi xuống dốc:

Dmin=i( R loi min+R lommin)

4APTER : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT

KẾ NÚT

Quốc lộ 18 hiện giao với đường ra cảng Cái Lân dạng ngã ba cùngmức Theo quy hoachj thiết kế tổng thể đã được phê duyệt, nút được thiết kế

dạng ngã ba khác mức kiểu kèn trompet, vị trí nút được dịch về phía cảng Cái

Lân để đảm bảo các yếu tố hình học của nút và đảm bảo xe chạy an toàn thuận

tiện khi vào nút

4.1.1 Các phương án nút giao:

*Phương án I:

Giữ nguyên hướng cũ đường chính QL18 (có tuyến đường sắt Yên Viên –Phả Lại- Hạ Long – Cái Lân)

Dịch điểm giao cắt về phía cảng Cái Lân các nhánh nối bao gồm:

Nhánh nối rẽ trái gián tiếp Nhánh này nối từ đường ra cảng Cái Lân đivượt qua QL18 bằng cầu vượt rồi nối tiếp theo đường cong tròn và đương cong

chuyển tiếp vào QL18 thông qua dải chuyển tốc

Nhánh nối rẽ trái bán trực tiếp Nhánh này nối từ QL18 đi lên cầu vượtbằng đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đi xuống đường ra cảng

Cái Lân

Nhánh rẽ phải trực tiếp từ QL18 nhánh này bao gồm đoạn chuyển làn

và các đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đến đoạn nhập dòng

Nhánh rẽ phải trục tiếp từ đường ra cảng Cái Lân nhánh này bao gồmđoạn chuyển làn và các đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đến

Bề rộng mặt đờng : b1= 4 m

*Phương án II:

- Chỉnh hướng đường cũ QL18 để tạo điều kiện thuận lợi khi thiết kế các

đoạn nhánh nối rẽ trái, tránh đi đâm vào núi

- Dịch điểm giao cắt về phía cảng Cái Lân các nhánh nối bao gồm:

+)Nhánh nối rẽ trái gián tiếp Nhánh này nối từ đường ra cảng Cái Lân

đi vượt qua QL18 bằng cầu vượt rồi nối tiếp theo đường cong tròn và đương

cong chuyển tiếp vào QL18 thông qua dải chuyển tốc

+)Nhánh nối rẽ trái bán trực tiếp Nhánh này nối từ QL18 đi lên cầu

vượt bằng đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đi xuống đường ra

cảng Cái Lân

+)Nhánh rẽ phải trực tiếp từ QL18 nhánh này bao gồm đoạn chuyển

làn và các đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đến đoạn nhập dòng

+)Nhánh rẽ phải trục tiếp từ đường ra cảng Cái Lân nhánh này bao

gồm đoạn chuyển làn và các đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn rồi đến

4.1.2 Tính toán các yếu tố chung cho cả 2 PA

nđ, và từ đường cấp III trở lên trên 100 xe/nđ thì cần làm làn chuyển tốc

Chiều dài cơ bản của đoạn tăng và giảm tốc được tính:

L ct=V12−V22

26 a

Trong đó:

Khi dốc dọc >0.02 thì phải xét tới dốc dọc

Trong trường hợp của ta đường chính có độ dốc dọc <0.02 nên dùng luôncông thức trên để tính

Chiều dài đoạn tăng tốc là:

L tt=V12−V22

602−402

Theo TCVN 4054-05 chiều dài đoạn tăng tốc không được nhỏ hơn 120m

Chiều dài đoạn giảm tốc là:

branch roadSection of speed increase

section of enter lane

12035

Design enter lane on main road

L gt=V12−V22

602−402

Theo TCVN 4054-05 chiều dài đoạn giảm tốc không được nhỏ hơn 30m nên

chọn các thông số của cầu

a) Qui mô và tiêu chuẩn kỹ thuật:

- Cầu vĩnh cửu bằng BTCT và BTCTƯST

- Tải trọng thiết kế: HL93, người 300Kg/m2

- Cầu bố trí trên đường thẳng, tốc độ tính toán Vtt=40Km/h

- Chiều cao tĩnh không dưới cầu h=5.0m

- Chiều cao kiến trúc của cầu là 2m

- Bề rộng mặt cầu: B= 7+2x2 =11m

- Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272 – 01

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

- Mố bằng BTCT móng trên cọc khoan nhồi D=120cm

- Trụ đặc bằng BTCT móng trên cọc khoan nhồi D=150cm

Chọn mặt cắt ngang cầu có 5 dầm I được bố trí như hình vẽ

Design segregate lane on main road

35 40

Mặt cắtngang 1 dầm như sau:

4.1.3 Tính toán các yếu tố khác của PA1

4.1.3.1 Tính toán các yếu tố của nhánh rẽ trái gián tiếp

Chiều dài đờng cong chuyển tiếp đợc tính từ công thức (3.6)

2 %

2 %

58.71 m chọn L = 70Chiều dài đoạn nối siêu cao đợc tính theo công thức (3.20)

Tính góc ngoặt của đờng cong chuyển tiếp theo công thức (3.15):

48.629484Tính toạ độ cuối của đờng cong chuyển tiếp từ các công thức(3.17) và (3.18)

69.8911613.80259Góc ở tâm đờng tròn:

93.629484Tính chiều dài AB

Nh vậy chiều dài đờng rẽ trái gián tiếp trên bình đồ từ đờng phụ vào đờng

chính (nhánh rẽ trái 2) sẽ bằng:

349.3963Chiều dài giới hạn nhánh 2

cho phép thiết kế độc lập

trên bản đồ:

309.3963

Để tính toán thiết kế trắc dọc của đờng nhánh này cần xác định bán kính đờng cong

Chiều dài giới hạn của trắc dọc cho phép thiết kế độc lập các nhánh rẽ 2 tính

theo công thức:

260.625

lệch giữa chiều dài bình đồ và trắc dọc là tơng đối lớn nên cần thiết kế lại tốt hơnbằng cách giảm độ dốc dọc hoặc tăng bán kính đờng cong đứng

308.25

Đến đây thì điều kiện trên không những thoả mãn mà bố trí trắc dọc gần nh ăn khớpvới bình đồ

4.1.3.2 Tính các yếu tỗ của nhánh rẽ trái bán trực tiếp

Đoạn nhánh rẽ trái bán trực tiếp bao gồm 2 đường cong chuyển tiếp và mộtđường cong tròn

Chỗ tiếp giáp với nhánh rẽ trái gián tiếp được nối tiếp luôn vào mà khôngqua đoạn thẳng, do đoạn thẳng quá ngắn

1000

2 x0.04 ( 0.01+0.04)

2

=

Vị trí của nhánh này được xác định thông qua toạ độ của đỉnh và gócchuyển hướng:

Vị trí đỉnh cách nút giao một khoảng là 139,5m

Chiều dài đường tang T=88,23m

Do là nối tiếp luôn vào mà không qua đoạn thẳng nên ta tính được các yếu

tố của đường cong như sau:

Chọn chiều dàiđường cong chuyển tiếp L=70m

4.1.3.3 Tính các yếu tố của các đường nhánh rẽ phải trực tiếp

Các đường nhánh rẽ phải trực tiếp được thiết kế là các đường cong chuyểntiếp clothoid với tốc độ thiết kế không đổi

Cả hai đường nhánh rẽ đều bao gồm các đoạn chuyển làn, 1 đường congtròn xen giữa 2 đường cong chuyển tiếp

Kết quả tính toán được cụ thể hoá trong các bản vẽ bình đồ, trắc dọc, trắcngang

4.1.4 Tính toán các yếu tố PA2

Việc tính toán tương tự như đối với phương án 1 kết quả tính toán đượcthể hiện cụ thể trong các bản vẽ: bình đồ, trắc dọc, trắc ngang

4.1.4.1 Tính toán các yếu tố của nhánh rẽ trái gián tiếp

Chiều dài đờng cong chuyển tiếp đợc tính từ công thức (3.6)

X T