thiet ke ky thuat xay dung cong trinh - KYTHUATkhue

Căn cứ vào địa hình địa mạo, địa chất thủy văn, các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tính toán, bố trí độ dốc siêu cao, chiều dài đoạn vuốt nối, tầm nhìn và mở rộng trên đường cong nằm, chọn bán k

PhÇn 2 ThiÕt kÕ kü thuËt

tuyÕn qua huyÖn th−êng xu©n – Thanh Ho¸

Km7+00 ÷ Km8+00

Chương 1

Tình hình Chung

I Nhiệm vụ thiết kế

Thực tế sản xuất thì phải thiết kế kỹ thuật toàn bộ đoạn tuyến nhưng vì thời gian hạn chế nên tôi tiến hành thiết kế kỹ thuật từ Km7+00- Km8+00( Km0-Km1+00)

II Trình tự thiết kế

- Đo đạc lấy số liệu thiết kế : Số liệu thực tế

- Phóng tuyến, định đỉnh, cắm cong chi tiết

- Đo dài, cắm cọc chi tiết

- Đo cao chi tiết

- Thiết kế trắc dọc, trắc ngang

- Thiết kế các công trình trên đường: áo đường, công trình thoát nước và công trình phòng hộ

- Tính toán thống kê khối lượng công tác và lập dự toán chi tiết

III Tình hình chung đoạn tuyến

Đoạn tuyến Km7+00- Km8+00,(Km0-Km1+00).tương đối thoải, cắt qua một suối và cắt qua hai khe tụ thuỷ Đoạn tuyến có địa hình, địa chất, thuỷ văn ổn định rất thuận lợi cho công tác xây dựng tuyến

Cấu tạo địa chất khu vực tuyến:

- Trên cùng là lớp đất hữu cơ mỏng có bề dày từ 0.2 ữ 0.25 m

- Lớp thứ hai là lớp á sét có chiều dày từ 1 ữ 4m

- Lớp thứ ba là lớp đá trầm tích bị phong hoá, có chiều dày 4ữ5 m

- Dưới cùng là lớp đá gốc canxit, loại đá này có cường độ cao đảm bảo sự ổn định

VI Những yêu cầu chung đối với thiết kế kỹ thuật

Thiết kế kỹ thuật phải hoàn chỉnh và có những tài liệu cụ thể, chính xác để thực hiện nó

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

và điều kiện thiên nhiên của địa phương

Toàn bộ thiết kế và từng phần phải có luận chứng kinh tế kỹ thuật phù hợp với thiết kế sơ bộ đã được duyệt Nên dùng các thiết kế định hình và đồ án tốt nhất của các công trình tương tự nhằm rút ngắn thời gian thiết kế

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

V Những căn cứ thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05của BGTVT

- Qui trình thiết kế áo đường mềm 22 TCVN-211-06 của bộ GTVT

- Căn cứ vào hồ sơ thiết kế sơ bộ

- Hồ sơ khảo sát địa chất thủy văn

- Đơn giá 1736/ QD-VB ngày 23/8/ 94

- Định mức số 56 của bộ xây dựng ngày 30/3/94

Dựa vào những yêu cầu trên để thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến được giao Km7+00- Km8+00 Thiết kế từ Km0-Km1+00 với tổng chiều dài L=1000m Bao gồm những công việc nghiên cứu hoàn thiện và bổ sung những cách giải quyết chủ yếu cho đoạn tuyến này Lập hồ sơ thiết kế chính xác hoá những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế vào những tính toán chi tiết

Lập các bảng thống kê về biểu đồ để xác định loại và khối lượng công tác làm căn cứ để xác định giá thành công trình

Nghiên cứu phương pháp thi công để lập dự toán cho từng bộ phận và toàn bộ công trình

Chương 2

Thiết kế tuyến

I Nguyên tắc thiết kế

Bình đồ toàn tuyến vẽ theo tỷ lệ 1/10000, góc chuyển hướng cho phép sai số 1/4o

và chiều dài tuyến cho phép1/4 mm, có ghi các cọc Km, cọc H, cọc đỉnh P, cọc tiếp

đầu TD và tiếp cuối đường cong TC và các cọc chi tiết

Các yếu tố của tuyến trên bình đồ phối hợp với các yếu tố của tuyến trên trắc dọc, trắc ngang và được chú ý thiết kế để bảo đảm sự đều đặn và uốn lượn của tuyến trong không gian

Tuyến được sửa chữa, bố trí hợp lý hơn, phối hợp 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, bố trí độ dốc siêu cao, chiều dài đoạn vuốt nối, tầm nhìn và mở rộng trên đường cong nằm, chọn bán kính đường cong đứng tại các điểm nối dốc cho hợp lý

Chiều dài tiếp tuyến T = R.tg

2

α (m)

Chiều dài đường cong K =

180

. α

Đỉnh A’ R

(m)

T (m)

K (m)

P (m)

Isc (m)

L (m)

W (m)

II Bố trí siêu cao

Việc bố trí độ dốc siêu cao trên đường cong có tác dụng làm giảm bớt lực ngang

và tác động tâm lý có lợi cho người lái xe

Theo quy phạm thiết kế đường ô tô Việt Nam, quy định bố trí độ dốc siêu cao trên các đường cong phụ thuộc vào bán kính và tốc độ xe chạy

Độ dốc siêu cao được tính theo công thức:

ise = à 127.R

V 2

ưTrong đó: V: Tốc độ xe chạy tính toán, V = 60 (Km/h)

R: Bán kính đường cong, R = 600 (m)

à: Hệ số lực ngang tính toán, à = 0.15

1027 0 15 0 600

* 127

*Phương pháp nâng siêu cao: Để giảm khối lượng đào đắp ở đây ta chọn phương

pháp nâng quanh tim

- Các bước nâng siêu cao được tiến hành như sau:

Bước 1: Quay toàn bộ phần mặt đường xe chạy quanh tim đường để đạt độ dốc

i = 0, chiều cao nâng là h1 = 9cm, chiều dài đoạn nâng là L1 = =

p

1 i

h18m

Bước2: Tiếp tục quay phần mặt đường xe chạyvà quanh tim đường để đạt độ

dốc 2% giống như phần bụng, chiều cao nâng lên là h2 =h1= 9cm, chiều dài đoạn nâng

là L2 = 18m

Bước3: Quay cả toàn bộ phần mặt đường để đạt độ dốc siêu cao2%, chiều cao

nâng lên phía lưng là h3 = 9cm, và đoạn hạ xuống phía bụng cũng là h4 = 9cm, chiều dài đoạn nâng lên, hạ xuống là L3 =70- 18-18=34 m

iii Xác định đường cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, điều kiện xe chạy bị thay đổi Những sự thay đổi đó gây cảm giác khó chịu cho người lái xe và hành khách khi vào

đường cong Do đó để tuyến đường phù hợp với quỹ đạo thực tế của xe thì cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp Đoạn này có tác dụng:

- Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía trước môt cách từ từ để đạt được góc quay cần thiết ở đầu đường cong

- Giảm tốc độ tăng lực ly tâm

-Tuyến đường có dạng hài hoà lượn đều không bị gãy khúc, tăng mức độ êm thuận và an toàn cho người lái xe

*Trình tự tính toán và cắm đường cong chuyển tiếp

Chiều dài đường cong chuyển tiếp sẽ được lấy bằng giá trị lớn hơn trong hai giá trị Lnsc và Lct Trong đó:

=

=23.5R

VL

3

ct 15.32(m)

Y= 32 − 7 6 + 11 10 =

42240 336

S A

S A

S

m)(36.1y

)(97.69x

0636.1)cosR(1y

p

0 0 0

0

0 0 0

Tiếp tuyến mới: T1 = R tg t 600 *tg(10 13 4) 69 36 177 5( )m

.R.π α

β(rad)

x0 (m)

y0 (m)

P (m)

t (m)

T1 (m)

α 0 (độ)

D0 (m)

Chiều dài đoạn mở rộng: được lấy trùng với chiều dài đường cong chuyển tiếp

iV Tính toán đảm bảo tầm nhìn trên đường cong bằng

Nhiệm vụ là xác định phạm vi cần dỡ bỏ chướng ngại vật để đảm bảo an toàn khi xe lưu thông trên đường

Theo TCVN 4054 - 05 quỹ đạo mắt người lái xe đặt cách mép trong phần xe chạy 1.5m và trên độ cao là 1.2m Theo quỹ đạo nói trên dùng thước dài đo trên bình

đồ những đoạn có chiều dài là S2

Vẽ đường bao với các tia nhìn đó ta được trường nhìn yêu cầu và xác định được

Z là chiều rộng cần tháo dỡ các chướng ngại vật

)(R

2S

)2cosR(1Z

rad

=

ư

=β

ip=-4.0%

w=0

V kết quả thiết kế:

Dựa vào bình đồ tỉ lệ 1/1.000 đã đ−ợc phóng tôi tiến hành đ−a tuyến lên bình đồ sau đó hiệu chỉnh các số liệu của tuyến Kết quả đ−ợc đ−a vào bảng sau:

Bảng cắm các cọc chi tiết đoạn Km0 –Km1+00(KM7+00-KM8+00)

Lý trình Tên cọc K.cách lẻ

(m)

K.cách cộng dồn (m)

Cao độ tự nhiên (m)

Cao độ thiết kế (m)

Lý trình Tên cọc K.cách lẻ

(m)

K.cách cộng dồn (m)

Cao độ tự nhiên (m)

Cao độ thiết kế (m)

Lý trình Tên cọc K.cách lẻ

(m)

K.cách cộng dồn (m)

Cao độ tự nhiên (m)

Cao độ thiết kế (m)

Chương 3

Thiết kế công trình thoát nước

Đoạn tuyến Km7+00-Km8+00 đi ở thềm núi, có địa chất, thuỷ văn ổn định, chiều cao mao dẫn thấp, nên các công trình thoát nước chỉ có tác dụng thoát nước mặt, ngăn chặn các nguồn nước mặt không cho phá hoại nền đường, thấm đọng quanh đường

Đoạn tuyến này cắt qua 2 khe tụ thuỷ tại Km7+180, và tại Km7+640Tại vị trí 2 khe

tụ thuỷ ta đặt cống địa hình Φ1.5m, Do đó, ở phần thiết kế kỹ thuật chỉ tính cho 1 cống địa hình tại Km7+180

I Thiết kế cống địa hình tại Km0+180

Q: Lưu lượng tính toán (m3/s)

Hp:lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế p=4%.Hp=306mm

α : hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng (9-6b) tuỳ thuộc loại đất cấu tạo lưu vực ,lượng mưa ngày thiết kế H1% và diện tích lưu vực (F).α =0.7

Ap: môđun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện

δ = 1 , xác định theo phụ lục 13 ,phụ thuộc vào φLSvà τSD.Ap=0.0712

F : Diện tích lưu vực F = 0.42 Km2

δ : Hệ số triết giảm do ảnh hưởng của ao hồ δ = 1

3 Xác định khẩu độ cống

Sơ đồ tính toán

Cống được đặt trên nền đất tự nhiên và độ dốc của cống lấy theo độ dốc của mặt đất tự nhiên.Vì mặt cắt ngang tại đây co độ dốc 2% nên ta phải đào xuống về phía thượng lưu làm sao cho độ dốc dọc của cống vao khoảng 2%

Căn cứ vào lưu lượng thiết kế Q = 6,4m3/s cống được chọn theo định hình là: Cống tròn BTCT Φ = 1,5 m Chiều dài cống được lấy dựa vào mặt cắt ngang địa hình

⇒ L = 30 m

Cống được đặt trên nền đất thiên nhiên nên độ dốc của cống lấy ic = 2%

4 Tính toán khả năng thoát nước của cống

Lưu lượng nước đổ về cống không lớn lắm do đó để đảm bảo cho cỏ rác có thể thoát qua cống dễ dàng tôi chọn chế độ chảy của cống là không áp

Khả năng thoát nước của cống: QC = ΨC.ωC 2g.(Hưhc)

Trong đó:

ΨC: Hệ số vận tốc ΨC = 0.85

ωC: Tiết diện nước chảy tại chỗ thu hẹp trong cống

hC: Chiều sâu nước chảy trong cống tại chỗ thu hẹp

.g.2

Vψ

B=10m

⇒ hC = H - 2

C

2 C 2.g.ψ

V

2

85 0 81 9 2

72 4

Lc = B + 2x = 10 + 2(Hn – d)*1.5

Lc = 10 + 2(3.01 – 1.5)*1.5 = 15.43m

Chọn chiều dài cống Lc = 16m

6 Tính toán gia cố sau cống

Dòng nước khi ra khỏi cống chảy với vận tốc cao, tốc độ tăng khoảng 1,5 lần ở vùng sau công trình Do đó phải thiết kế hạ lưu công trình theo tốc độ nước chảy V = 1,5Vra và cuối phần gia cố phải có đường nghiêng chống xói sâu

Sơ đồ gia cố sau cống

d

HLgc

Chiều dài phần gia cố Lgc sau cống được lấy bằng ba lần khẩu độ cống và tính từ cửa ra ⇒ Lgc = 3.b = 3ì1,5 = 4,5 m

Chiều sâu chân tường chống xói được tính ht ≥ hxói + 0,5m

Trong đó hxói: Chiều sâu xói hxói = 2H

gc

l5,2b

b+với b : Khẩu độ cống b = 1,5 m

H: Chiều sâu nước dâng trước cống H = 2.5m

⇒ hxói = 2ì2.5

5 , 4 5 , 2 5 , 1

5 , 1

ì

Vậy ht = 1.7+ 0,5 = 2.2 m

Chọn giải pháp gia cố sau cống

Chiều dày gia cố hgc = 37cm

Lớp trên dùng đá hộc trát vữa xi măng M100 dày 25cm

Lớp giữa dùng vữa XM M100 dày 2cm

Lớp dưới dùng đá dăm cát đệm dày 10cm

II Thiết kế r∙nh

Căn cứ vào các yêu cầu thiết kế rãnh trong phần thiết kế sơ bộ

Độ dốc của rãnh lấy theo độ dốc dọc của tuyến

1 Chọn tiết diện của rãnh

Để thoát nước tốt và thuận lợi cho thi công, tôi chọn rãnh có tiết diện hình thang có kích thước như hình vẽ

2 Biện pháp gia cố đáy rãnh

Biện pháp gia cố đáy rãnh phụ thuộc vào độ dốc của lòng rãnh

Để chống xói mòn lòng rãnh được gia cố bằng đá dăm, sỏi, gạch vụn, xỉ quặng

và có chiều dày gia cố 8 ữ10 cm

3 Kiểm toán khả năng thoát nước của rãnh

Việc kiểm toán khả năng thoát nước của rãnh thường được tiến hành trên những đoạn rãnh dài hoặc trên những đoạn dốc có độ dốc nhỏ Căn cứ vào tình hình thực tế của

đoạn tuyến với độ dốc rãnh lớn nên tuyến đảm bảo thoát nước tốt không cần kiểm tra

Chương IV

Thiết kế tuyến trên trắc dọc

I Những yêu cầu khi thiết kế

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến từ Km7+00-Km8+00 ta xác định

được cao độ tự nhiên của các coc H và các cọc KM

Trên đường đen biểu diễn cao độ tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với bình

đồ và các bản vẽ trắc ngang để tiến hành thiết kế đường đỏ theo một số nguyên tắc sau:

- Đảm bảo tuyến lượn đều, ít thay đổi độ dốc và sử dụng các độ dốc nhỏ trên toàn tuyến

- Có hệ thống đảm bảo thoát nước tốt từ khu vực 2 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 được xác định trước tại các điểm khống chế Cao độ nền

đắp tại các vị trí đã đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất 0.5m

- Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống

- ở những chỗ tuyến đường thay đổi độ dốc, nếu hiệu số đại số độ dốc lớn hơn 1% thì phải thiết kế đường cong đứng

- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công cơ giới

- Các số liệu cụ thể: Cự ly, cao độ, vị trí cống đều được thể hiện rõ trên bản

vẽ trắc dọc có tỉ lệ 1/100 và 1/1000

II Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc

Sau khi xác định được trị số độ dốc tại các vị trí đổi dốc, đường cong đứng được

bố trí với độ đổi dốc lớn hơn 1%

1 Trị số bán kính của đường cong đứng

- Căn cứ vào điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên đường

- Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường 4054-05 của bộ GTVT với vận tốc xe chạy 60 Km/h quy định Rmin lõm = 1000m và Rmin lồi = 2500m

Trên đoạn tuyến này có 2 lần đổi dốc nhưng bố trí 2 đường cong tại các vị trí sau:

+ Km7 +180 (P1)đường cong đứng lõm R = 3000m

+ Km7+380 (P2) đường cong hướng lồi R = 5000m

2 Xác định các yếu tố của đường cong đứng

Sau khi đã chọn bán kính đường cong đứng thì các yếu tố còn lại của đường cong

được xác định theo công thức sau:

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

Tiếp tuyến đường cong T = R.(

2R

X2

Trong đó:

R : Bán kính đường cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đường cong

dấu (+) ứng với đường cong đứng lồi

dấu (-) ứng với đường cong đứng lõm

i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đường cong đứng

dấu (-) ứng với xuống dốc

Sau khi tính toán chi tiết, các giá trị của các yếu tố đường cong được lập vào bảng sau:

Đỉnh Độ dốc

(%)

R (m) T (m) K (m) P (m)

Km0 + 180 1.25

-1.93 3000 47.75 95.4 0.38

Km0+380 1.25

III Thiết kế nền đường

Nền đường là nền tảng vững chắc của phần xe chạy do đó, nền đường phải có cường độ lớn, không được biến dạng và và ổn định cao

Về mặt hình học nền đường phải có hình dáng và kích thước phù hợp với các yêu cầu của tuyến

Về mặt cơ học phải đảm bảo nền đường ổn định không có biến dạng nguy hiểm

và cũng không được lún nhiều dưới tác dụng của tải trọng xe cộ và trọng lượng bản thân

Về mặt vật lí phải đảm bảo đất nền đường không quá ẩm, không giảm cường độ trong thời gian ẩm ướt và phải có biện pháp kỹ thuật đảm bảo duy trì được cường độ cao trong suốt quá trình sử dụng

1 Đất dùng làm nền đường

Đất là vật liệu chủ yếu để xây dựng nền đường Tính chất và trạng thái của đất

ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và mức độ ổn định của nền đường

Căn cứ vào các chỉ tiêu, tính chất cơ lí của các loại đất và tận dụng vật liệu địa phương sẵn có ⇒ chọn loại đất á cát để đắp nền đường

Loại đất Chỉ số

dẻo

IP

Hàm lượng cát (% trọng lượng )

C daN/cm2

ϕ

độ

2 Thiết kế trắc ngang nền đường

Căn cứ vào cao độ đường đen, đường đỏ trên trắc dọc kỹ thuật, xác định được cao độ đào đắp của tim đường tại các cọc chi tiết, tôi tiến hành thiết kế trắc ngang nền

đường với các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

3 Tính toán khối lượng đào đắp đất nền đường

Dựa vào trắc dọc, trắc ngang chi tiết tại các cọc, tôi xác định được diện tích đào

V : Khối lượng đào đắp

L : Khoảng cách giữa hai cọc i và i+1

Fi , Fi+1 : Diện tích đào, đắp tại các vị trtí các cọc

Kết quả tính toán của đoạn tuyến được thống kê vào bảng sau

Diện tích DT trung bình Khối lượng

Chương V

Thiết kế mặt đường

Căn cứ vào tình hình thực tế của đoạn tuyến Km7+00-Km8+00, điều kiện địa hình, địa chất thuỷ văn không có gì đặc biệt so với các đoạn tuyến khác Do đó đoạn này vẫn sử dụng kết cấu áo đường đã chọn trong hồ sơ thiết kế sơ bộ

1 Kết cấu mặt đường và gia cố lề

dày 17cm

Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại I

dày 34cm Cấp phối đá dăm loại II

Cấp phối đá dăm loại I BTN hạt thô dày 7cm BTN hạt mịn dày 5cm

E = 430daN/cm2 Nền đất á cát có

Đối với loại kết cấu áo đường này thì các tiêu chuẩn kỹ thuật và các yêu cầu chung của mặt đường đã được tính toán ở phần thiết kế sơ bộ, đảm bảo về mặt cường

độ và thuận lợi cho công tác thi công tuyến