PHẦN II THIẾT kế kỹ THUẬT KM1 KM2, ĐƯỜNG cấp 3 MIỀN núi tốc độ 60KM

Đoạn từ cọc P3 –Km2 tuyến gần như đi trên đường phân thủy, thiêt kế với độ dốc lớn 5.14%, khối lượng đào đắp cũng khá lớn.trắc ngang bằng và vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của tuyến...

PHẦN II

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

KM1-KM2

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH CHUNG

1.1.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thực tế thì phải tiến hành thiết kế kỹ thuật cho toàn bộ tuyến nhưng trong phạm vi làm đồ án tốt nghiệp, thời gian hạn chế em tiến hành thiết kế kỹ thuật cho 1Km từ

Km1-Km2 dự án xây mới tuyến A-B đi qua địa phận thông Thống Nhất – Krong Năng- tỉnh Đăk Lăk

Quy mô thiết kế

Tuyến đường A-B

-Vận tốc thiết kế Vtk=60Km/h

-Cấp hạng đường Đường cấp III-miền núi

-Đường 2 làn xe, bề rộng mặt đường 6m, lề gia cố 2x1m, lề đất 2x0.5m

1.2.TRÌNH TỰ THIẾT KẾ

-Đo đạc lấy số liệu thiết kế : Trong thực tế đảm bảo tính chính xác của hồ sơ thiết

kế kỹ thuật thì phải tiến hành đo đạc ngoài thực địa để lấy số liệu cụ thể

-Định đỉnh, cắm cong chi tiết

-Đo dài , dải cọc chi tiết

-Đo cao chi tiết

1.3.1.Điều kiện tự nhiên đoạn Km1-Km2

Trên đoạn Km1-Km1+620.29 (cọc P3) đoạn tuyến đi men sườn, sườn thoải,thiết

kế trắc dọc, trắc ngang không gặp khó khăn Đoạn từ cọc P3 –Km2 tuyến gần như đi trên đường phân thủy, thiêt kế với độ dốc lớn 5.14%, khối lượng đào đắp cũng khá lớn.trắc ngang bằng và vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của tuyến

1.3.2.Đặc điểm thủy văn

-Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình năm khoảng 27.30C , nhiệt độ thấp nhất 190C vào tháng giêng

và cao nhất 370C vào tháng 7

-Độ ẩm

Độ ẩm vùng thuộc vào diện trung bình , hanh nhất là vào tháng giêng khoảng 65%

và cao nhất là 91% vào tháng 8 Với độ ẩm như vậy không có ảnh hưởng bất lợi tới đường

của chúng ta

-Mưa

Đoạn tuyến đi qua nằm trong vùng không mưa nhiều, lượng mưa nhiều nhất trong tháng 9 (650mm) và ít nhất vào tháng giêng (43mm), lượng mưa trung bình là

287mm Phân thành hai mùa khô và ẩm rõ rệt, mùa khô từ tháng 12 đến hết tháng 4,

từ tháng 5-thang11 là mùa ẩm, tuy nhiên nhiệt độ cao nên lượng bôc hơi cũng rất lớn

-Thủy văn

Đoạn tuyến đi men sườn nước ở sườn thu về rãnh dọc và chảy ra cống để thoát nươc qua mặt đường Đoạn từ cọc P3 –Km2 tuyến đi gần với đường phân thủy vì vậy vấn đề thoát nước được đảm bảo Đoạn tuyến đi qua 1 khe tụ nước thiết kế 1cống tròn D1.25m để thoát nước ngang đường tại vị trí này, ngoài ra bố trí thêm cống cấu tạo để thoát nước rãnh dọc

1.3.3.Đặc điểm địa chất của khu vực tuyến đi qua

Khu vực đoạn tuyến Km1-Km2 có địa chất tương đối ổn định, trên mặt có 1 lớp phủ hữu cơ dày khoảng 0.5m, dưới là đất sét pha đảm bảo độ chặt yêu cầu đối với nềnđường

1.3.4.Tình hình vật liệu xây dựng

Do tuyến nằm trong khu vực đồi núi nên vật liệu xây dựng tuyến tương đối sẵn

Ở khu vực xây dựng tuyến đã có sẵn mỏ đất có thể khai thác với trữ lượng lớn có thểđảm bảo chất lượng cho việc xây dựng nền đường

Vật liệu cấp phối đá dăm có thể mua ở nhà máy khai thác đá gần đó

.Nói tóm lại, vật liệu xây dựng đường ở đây tương đối thuận lợi cho công tác thicông

1.4.NHỮNG YÊU CẦU THIẾT KẾ

-Thiết kế kỹ thuật phải hoàn chỉnh và có những tài liệu cụ thể, chính xác để có thể thực hiện ngoài thực địa khi thi công

-Tất cả các công trình phải được thiết kế hợp lý , tương ứng với yêu cầu giao thông

và điều kiện thiên nhiên ở địa phương

-Toàn bộ thiết kế và từng phần phải có luận chứng kinh tế kỹ thuất phù hợp với thiết kế cơ sở đã được duyệt Nên dùng các thiết kế định hình và đồ án tốt nhất của cáccông trình tương tự để giảm thời gian thiết kế.

-Các tài liệu kỹ thuật phải đầy đủ, rõ ràng theo đúng quy định hiện hành

1.5.NHỮNG CĂN CỨ THIẾT KẾ

-Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN4054-05

-Quy trình thiết kế kết cấu áo đường mềm 22 TCN211-06

-Hồ sơ thiết kế cơ sở đã được duyệt

-Hồ sơ khảo sát địa chất , thủy văn

-Các văn bản pháp lý liên quan đến việc xây dựng mới tuyến đường A-B

Dựa vào những yêu cầu trên để thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến được giao Km1-Km2 với chiều dài 1000m bao gồm các công việc: Nghiên cứu, hoàn thiện và bổ sung những cách giả quyết hợp lý cho đoạn tuyến này.Lập hồ sơ thiết kế, chính xác hóa những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế vào những tính toán chi tiết Thống kê xác định loại và khối lượng các hạng mục làm căn cứ để xác định giá thành công trình

CHƯƠNG 2 CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TUYẾNBảng tổng hợp các chỉ tiêu thiết kế

- Tối thiểu thông thường m 260

- Tối thiểu không siêu cao m 1500

14 Độ dốc siêu cao lớn nhấtĐoạn nối siêu cao nhỏ nhất Lscmin %m 507

15 Bán kính đường cong đứng lồi tối

18 Tải trọng tính toán KC áo đường 10T

19 Tải trọng tính toán công trình cầu HL-93

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ -TRẮC DỌC- TRẮC NGANG

3.1 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ

So với hướng tuyến trong thiết kế cơ sở thì thiết kế kỹ thuật không có gì thay đổi.

3.1.1.Nguyên tắc thiết kế

Bình đồ toàn tuyến vẽ theo tỷ lệ 1 :1000, góc chuyển hướng cho phép sai số 0.250

và chiều dài tuyến cho phép sai số 0.25mm Bố trí các cọc KM, cọc H, cọc chủ yếu trong đường cong : NĐ, TĐ, P, TC ,NC và các cọc chi tiết 20m/cọc.Khi thiết kế, các yếu tố trên bình đồ được kết hợp với các yếu tố trên trắc dọc , trắc ngang và chú ý thiết kế đảm bảo sự đều đặn và uốn lượn của tuyến trong không gian

Tuyến có thể được sửa chữa, bố trí hợp lý hơn , phối hợp với các yếu tố để đạt được yêu cầu toàn diện bảo đảm các tiêu chuẩn kỹ thuật, có chất lượng tốt và giá thành hạ

Căn cứ vào địa hình , địa mạo , địa chất thủy văn, các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tính toán và lựa chọn bố trí siêu cao , đường cong chuyển tiếp, mở rộng và dỡ bỏ phạm vi đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm Dựa vào những nguyên tắc trên , hướng tuyến đã chọn và các điểm khống chế để tiến hành thiết kế trên bình đồ

3.1.2.Định đỉnh, cắm cong trên bình đồ tỷ lệ 1 :1000

Việc định đỉnh làm sao để thuận lợi cho việc bố trí tuyến trên thực địa, hài hòa về mặt thị giác và đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về hình học

Sau khi nghiên cứu kỹ các hồ sơ, các tiêu chuẩn kỹ thuật và các nguyên tắc thiết kếthì vị trí tuyến từ Km1-Km2 không thay đổi so với thiết kế cơ sở

Các yếu tố của đường cong tròn được tính toán như sao

-Chiều dài tiếp tuyến : T = R.tg

269.22

290.11

2 100 0

3.1.3.Bố trí đường cong tổng hợp

Công việc được tiến hành theo trình tự sau

1.Kiểm tra điều kiện bố trí ĐCCT α≥2β

α : Là góc chuyển hướng của đường cong

β : Góc tạo bởi tiếp tuyến tại điểm cuối của ĐCCT và cánh tuyến

2.Xác định tọa độ các điểm trên đường cong theo tọa độ Đề Các

-Nhánh thứ nhất bên trái

+Các cọc từ NĐ-TĐ có tọa độ theo hệ tọ độ Đề Các đặt tai NĐ xác định theo côngthức sau

5 4

S: Khoảng cách từ NĐ-cọc đang tính toán

A: Thông số của đường cong chuyển tiếp

-Nhánh thứ 2 bên phải làm tương tự

+Các cọc từ NC-TC có tọa độ theo hệ tọ độ Đề Các đặt tai NC xác định theo côngthức sau

5 4

S: Khoảng cách từ NC-cọc đang tính toán

A: Thông số của đường cong chuyển tiếp

Bố trí siêu cao cho đường cong

Đường cong có độ dốc siêu cao isc %

Chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc

Các bước nâng siêu cao được tiến hành như sau :

Sơ đồ thể hiện các bước nâng siêu cao theo phương pháp quay quanh tim

Phương pháp quay siêu cao quanh tim đường.

Cấu tạo đoạn nối siêu cao Chiều dài đoạn nối siêu cao

Theo quy trình đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếpTrình tự bố trí siêu cao được thể hiện như hình trên

1.Trên đoạn 10m bên ngoài đường cong chuyển tiếp quay dần độ dốc lề gia cố

phía lưng đường cong lên cùng với độ dốc mặt đường( khi thiết kế độ dốc lề gia cốkhác độ dốc mặt đường.)

2 Quay mái đường bên lưng đường cong từ độ dốc in =-2% lên có độ dốc 0% trênmột đoạn chiều dài L1

L1 : Chiều dài đoạn nâng ½ mặt đường từ -in lên 0%

b : Bề rộng mặt đường ( Bao gồm cả phần lề gia cố)

in : Độ dốc ngang mặt đường

if : Độ dốc dọc phụ thêm do nâng siêu cao

B ®Çu ® ê g

con

trßn

Bố trí mở rộng trùng với đoạn đường cong chuyển tiếp

Độ mở rộng tại một điểm bất kỳ được tính theo công thức :

: với Lmr là chiều dài đoạn nối mở rộng

Ln :Là khoảng cách từ đầu đoạn nối mở rộng tới vị trí đang xét

Phương của độ mở rộng là phương của đường pháp tuyến của tim đường xechạy.Độ mở rộng được đặt trên diện tích phần lề gia cố Dải dẫn hướng

và các cấu tạo khác phải bố trí phía tay phải của độ mở rộng Nền đường khi cầnphải mở rộng , đảm bảo phần lề đất còn lại tối thiểu là 0.5m

3.1.6.Tính toán phạm vi đảm bảo tầm nhìn trong đường cong

Khi xe chạy trong đường cong tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế Để đảm bảongười lái xe chạy với vận tốc thiết kế thì phải tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giảthiết mắt người lái xe cao 1.2m so với mặt đường và quỹ đạo xe chạy cách mép mặtđường 1.5m Đường 2 làn , không có dải phân cách vì vậy thiết kế với tầm nhìn S2

Có 2 phương pháp tính toán

Phương pháp giải tích

Theo phương pháp này ta xác định phạm vi tĩnh ngang bằng công thức giải tíchtrong các thường hợp như sau

-α: Góc ngoặt đường cong

-K: Chiều dài đường cong

-K0: Chiều dài đoạn cong tròn

2 180

-R,b :Bán kính đường cong và chiều rộng mặt đường thiết kế

-Ls: Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với Rs và thông số ĐCCT A

-β: Góc hợp bởi tiếp tuyến tại điểm cuối DDCCT và cánh tuyến 2

s s

L R

 

-C(Xc:Yc) ~Ls

-M(XM:YM)~Ls-(S-K0)/2

3.1.7 Thiết kế chi tiết đường cong P3

Trên đoạn tuyến có 2 đường cong P2 và P3 , trong phạm vi đồ án em thiết kế chi tiết

Công việc được tiến hành theo trình tự sau

1.Kiểm tra điều kiện bố trí ĐCCT α≥2β

+Các cọc từ NĐ-TĐ có tọa độ theo hệ tọ độ Đề Các đặt tai NĐ xác định theo công

thức sau

5 4

-S: Khoảng cách từ NĐ-cọc đang tính toán

-A: Thông số của đường cong chuyển tiếp

Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau

-Nhánh thứ hai bên phải

Xây dựng hệ tọa độ Đề Các tại NC, trục x trùng với cánh tuyến , hướng về đỉnh ,trục y vuông góc với cánh tuyến hướng về phía bụng đường cong Bố trí các cọc rathực địa theo tọa độ đã tính toán được

Bố trí siêu cao

-Chọn phương pháp nâng siêu cao quanh tim

-Bố trí đoạn nối siêu cao

+Chiều dài đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đoạn nối chuyển tiếp Lsc=Lct=100m

+Khi nâng trắc ngang hai mái lên thành trăc ngang 1 mái , phia lưng đường cong

sẽ tạo ra một độ dốc phụ ip = B ×(i sc+i n)

8 ×(2+2)

+ Với đường cong Đ3, isc=2% =in vì vậy đoạn nối siêu cao gồm 2 phần đoạn 1 L1

nâng nửa mặt đường phía lưng đường cong từ độ dốc -2% lên 0% và đoạn 2 tiếp tụcquay nửa trắc ngang phía lưng đường cong từ độ dốc 0% lên 2%

Z

Z Z 2

K0 : Chiều dài đờng cong tròn khi có bố trí ĐCCT

Rs : Bán kính quỹ đạo xe khi tính toán tĩnh ngang Rs=R-(b/2-1.5)R,b : Là bán kính đờng cong và bề rộng mặt đờng thiết kế

β : Góc hợp bởi tiếp tuyến tại điểm cuối của ĐCCT và cánh tuyếnC(XV :YC) Tọa độ Đề Các của điểm cuối ĐCCT ứng với Ls

M(XM :YM) : Tọa độ Đề Các của điểm M ứng với Ls-(S-K0)/2

Tính toán

0.633 2100.503(1 cos

-Xác định phạm vi tĩnh ngang theo phương pháp giải tích ta được kết quả như sau :Nhánh trái

L : Chiều dài đường cong chuyển tiếp

Kết quả tính toán trong bảng sau

Sơ đồ xác định phạm vi đảm bảo tĩnh ngang được thể hiện trong bản vẽ thiết kế chi

tiết đường cong P3 TKKT-023

3.2.THIẾT KẾ TRẮC DỌC

3.2.1.Các điểm khống chế trên đoạn tuyến thiết kế

-Cao độ đã chốt tại đầu và cuối đoạn thiết kế : Cọc Km1 và Km2

-Vị trí cống địa hình tại cọc C2 LT Km1+606.68

3.2.2 Những yêu cầu khi thiết kế

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến Km1-Km2 với bình đồ tỷ lệ 1 :1000 thể hiện địa hình khá rõ ràng để có thể chốt phương án tuyến và thiết kế trắc dọc theo các yêu cầu sau

- Đảm bảo tuyến lượn đều , ít thay đổi độ dốc và sử dụng độ dốc nhỏ Chú ý phốihợp thiết kế trắc dọc bình đồ với trắc ngang để tuyến không bị lồi lõm gây mất cảnh quan và đảm bảo tương quan giữa khối lượng đào và đắp, tránh đào sâu, đắp cao

- Có hệ thống thoát nước tốt từ khu vực hai bên đường và lề đường, ngăn ngừa

sự phá hoại của nước mặt đối với công trình nền mặt đường

- Đảm bảo cao độ đã xác định tại các điểm khống chế

- Rãnh dọc thiết kế có độ dốc tối thiếu 0.5%, đảm bảo thoát nước tốt không bị bồi lắng Trên một đoạn 300-500m rãnh phải bố trí một cống cấu tạo thoát nước sang bên đường, nếu không sẽ phải có biện pháp gia cố chóng xói cho rãnh

- Tại các vị trí đổi dốc, nếu hiệu đại số độ dốc Δi≥1% thì phải thiết kế đường i≥1% thì phải thiết kế đường cong đứng

- Thiết kế thuận lợi cho thi công cơ giới

Chi tiết được thể hiện trong bản vẽ

3.2.3.Thiết kế cong đứng trên trắc dọc

Khi Δi≥1% thì phải thiết kế đường i≥1%

-Trị số bán kính đường cong đứng

TCVN4054-05 đường Vtk=60Km/h đường cong đứng lồi Rmin=2500m/đường cong đứng lõm Rmin=1000m

Xác định các yếu tố đường cong đứng

-Chiều dài đường cong K = R.(i1 - i2) (m)

-Tiếp tuyến đường cong T = R.(

Dấu (+) : Ứng với đường cong đứng lồi

Dấu (-) : Ứng với đường cong đứng lõm

Trên đoạn tuyến có bố trí 2 đường cong đứng

Tại cọc P2 –Lý trình Km1+177.59

Tên cọc Lý trình Δi≥1% thì phải thiết kế đường i(%) R(m) T(m) P(m)

- Rãnh dọc thiết kế là rãnh thông thường, hình thang kích thước 0.4

Thiết kế chi tiết được thể hiện trong bản vẽ

CHƯƠNG 4 KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

4.1.KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

Kết cấu áo đường gồm 3 lớp

Lớp 1 : 28cm cấp phối đá dăm loại 2

Lớp 2 : 15cm cấp phối đá dăm loại 1

Lớp 3 : 7cm bê tông nhựa trung

Kết cấu áo đường này đã được kiểm toán trong TKCS đảm bảo đủ khả năng chịu tải trọng xe cộ và ảnh hưởng của thời tiết khí hậu

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC

5.1.THIẾT KẾ CỐNG THOÁT NƯỚC

5.1.1.Nguyên tắc thiết kế

Việc thoát nước cho nền đường và mặt đường giữ vai trò rất quan trọng ảnh hưởnglớn đến cường độ nền mặt đường và chất lượng khai thác đường Đó là tăng tốc độ, đảm bảo xe chạy an toàn kéo dài tuổi thọ cho nền mặt đường Do đó thiết kế công trình thoát nước cần đảm bảo các yêu cầu sau

- Khi thiết kế tránh phá vỡ tự nhiên, cần đảm bảo môi trường hai bên tuyến đường đi qua

- Khẩu độ cống nên thiết kế định hình để có thể thi công cơ giới hóa

- Chiều dày từ đỉnh cống tới mặt đường ít nhất là 0.5m hoặc bằng chiều dày kết cấu áo đường nếu kết cấu áo đường >0.5m để đảm bảo cống không bị nứt đối với cống tròn

5.1.2.Thiết kế chi tiết cống tròn.

Trên đoạn Km1-Km2 có 1 cống địa hình thoát nước lưu vực và 1 cống cấu tạo thoát nước từ rãnh nền đào Trong phạm vi đồ án, em thiết kế chi tiết cống C2 khẩu độ

đã tính toán trong TKCS là 1.25m tại lý trình Km1+606.68

- Lưu lượng thiết kế Qtk=1.708m3

- Độ dốc lòng cống được lựa chọn ic=4%

- Số đốt cống 18- Đốt cống định hình bằng BTCT đúc sẵn

- Cống xiên 1 góc 340 so với tim đường

- Gia cố thượng lưu 1.5D=2m

- Gia cố hạ lưu 3D=4m

- Thân cống đặt trên 30cm đá hộc xây và 10cm đá dăm đệm, dưới là đất nền được đầm chặt K98

- Tường đỉnh và tường cánh bằng đá hộc xây

- Móng tường đỉnh sâu 1.3m bằng đá hộc xây trên 10cm đá dăm đệm

- Chân tường cánh thiết kế chân khay rộng 0.4m sâu 1m bằng đá hộc xây trên 10cm đá dăm đệm

- Chân chống xói cắm xuống đất với độ dốc 1 :1 Đất được đào và xếp đá hộc khan chống xói

- Chiều sâu chống xói

hcx=hx+0.5m

hx=2H√b+2.5 lgc b

H : Chiều sâu nước dâng trước

Xác định H theo công thức thực nghiệm

Xác định chiều sâu phân giới hk

Chiều sâu phân giới hk phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế Qtk

Lgc : chiều dài đoạn gia cố hạ lưu lgc=4m

Chi tiết thiết kế thể hiện trên bản vẽ

5.2.KIỂM TOÁN RÃNH THOÁT NƯỚC

5.2.1.Khả năng thoát nước của rãnh

y Hệ số trong công thức seidy

5.2.2 Lưu lượng nước chảy xuống rãnh

Xác định lưu lượng theo lượng mưa ngày và mô đun dòng chảy theo 95

Đất nền là loại đất sét pha, Lượng mưa Hp=197mm , Diện tích lưu vực

0.001113Km2 , Tra phụ lục 6 trong sổ tay thiết kế đường α=0.95

-δ : Hệ số triết giảm do ao hồ Trên lưu vực rãnh không có ao hồ đầm lầy, δ=1-φ : Hệ số xác định dựa vào diện tích lưu vực , F=0.001113Km2 φ=0.91

-ap : Cường độ mưa tính toán mm/phút , xác định ứng với thời gian hình thành dòng chảy tc như sau

(Tra bảng 7.2.5.- Sổ tay thiết kế đường tập 2)

bsd :Chiều dài trung bình của sườn dốc

0 9L=

0 0011130.9×0.3=0.000412 Km=4 12m