Thiết kế kỹ thuật đường giao thông nông thôn xã chân mộng đoan hùng phú thọ

Để đạt được những thành quả này chúng ta đã trải qua một quá trình lâu dài với việc xây dựng cơ sở hạ tầng từ thành thị tới nông thôn bao gồm: Điện, Đường, Trường, Trạm, trong đó đường g

MỤC LỤC

Lời nói đầu 4

Đặt vấn đề 5

Chương 1 Tình hình đặc điểm chung của khu vực xây dựng tuyến 6 1.1 Điều kiện tự nhiên 6

1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.2 Địa hình 6

1.1.3 Địa chất 6

1.1.4 Khí hậu, thủy văn 6

1.2 Điều kiện kinh tê - xã hội 7

1.2.1 Dân số, lao động 7

1.2.2 Cơ sở hạ tầng 7

1.3 Tài nguyên thiên nhiên 8

1.4 Hướng phát triển của vùng 8

1.5 Mục đích, yêu cầu, vai trò của tuyến trong việc phát triển kinh tế - xã hội 9

Chương 2 Thiết kế bình đồ - Trắc dọc 10 2.1 Xác định cấp hạng và các yếu tố kỹ thuật của tuyến thiết kế 10

2.2 Thiết kế bình đồ tuyến thiết kế 12

2.2.1 Nguyên tắc thiết kế bình đồ 12

2.2.2 Xác định các yếu tố kỹ thuật của đường cong bình đồ 14

2.2.3 Thiết kế kỹ thuật đường cong bình đồ 16

a Thiết kế đoạn tránh xe 16

b Thiết kế via ra 17

c Thiết kế độ mở rộng đường cong 19

d Tính toán tầm nhìn trên đường 22

e Tính toán độ triệt hủy trên đường cong 24

2.2.4 Các yếu tố kỹ thuật của bình đồ 26

2.3 Thiết kế trắc dọc 27

2.3.1 Các nguyên tắc thiết kế trắc dọc 27

2.3.2 Thuyết minh trắc dọc 29

2.3.3 Các thông số đặc trưng của trắc dọc 30

2.3.4 Kiểm tra thông số của trắc dọc 30

2.3.5 Thiết kế đường cong đứng 32

2.3.6 Tính toán điểm xuyên 33

Chương 3 Thiết kế trắc ngang và nền đường 35 3.1 Thiết kế trắc ngang 35

3.2 Thiết kế nền đường 35

3.2.1 Xác định độ dốc mái ta luy 36

3.2.2 Thiết kế rãnh biên 36

3.2.3 Kiểm tra độ ổn định của nền đường 39

3.3 Tính toán khối lượng đào đắp 40

Chương 4 Thiết kế công trình vượt dòng 42 4.1 Đặc điểm địa chất, thủy văn nơi xây dựng công trình 42

4.2 Thiết kế tính toán công trình vượt dòng 42

4.2.1 Xác định lưu lượng thiết kế 43

4.2.2 Kiểm tra chế độ chảy trong cống 44

4.2.3 Kiểm tra khả năng thoát nước của cống 45

4.2.4 Tính toán chiều dài cống 45

Chương 5 Thiết kế áo đường 47 5.1 Chọn phương án kết cấu, hình dạng áo đường 47

5.2 Tính toán áo đường 48

5.2.1 Xác định mô đun yêu cầu của áo đường 48

5.2.2 Sơ bộ chọn kết cấu áo đường 48

5.2.3 Kiểm tra kết cấu áo đường đã chọn theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn 49

5.2.4 Kiểm tra kết cấu áo đường đã chọn theo điều kiện trượt trong nền đất

và trong các lớp vật liệu kém dính 50

Chương 6 Đề xuất phương án tổ chức thi công 52 6.1 Chọn phương pháp tổ chức thi công 52

6.2 Xác định tốc độ dây chuyền 53

6.3 Tính toán sơ bộ nhu cầu máy móc, thiết bị 54

6.4 Xác định thời gian thi công 54

6.5 Lập tiến độ thi công 55

Chương 7 Dự toán giá thành 55 7.1 Căn cứ lập dự toán 56

7.2 Phương pháp lập dự toán 56

7.3 Thuyết minh dự toán 57

Kết luận - Tồn tại - Kiến nghị 58

Tài liệu tham khảo 59

Phụ biểu

LỜI CẢM ƠN

Để đánh giá kết quả học tập của sinh viên sau mỗi khóa học, đồng thời giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và bước đầu làm quen với công việc của một người kỹ sư trong lĩnh vực công nghiệp phát triển nông thôn Được sự cho phép của Trường Đại học Lâm Nghiệp và Khoa Công nghiệp phát triển nông thôn Tôi đã tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp:

“Thiết kế kỹ thuật đường giao thông nông thôn xã Chân Mộng, Huyện Đoan Hùng, Tỉnh Phú Thọ”

Trong quá trình làm tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công trình, Khoa Công nghiệp phát triển nông thôn, Trường Đại học Lâm Nghiệp và các cán bộ của Công ty cổ phần Tư vấn và Dịch vụ thương mại Nhân dịp này cho phép tôi bày tỏ lòng cảm ơn tới toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Công trình, Khoa Công nghiệp phát triển nông thôn, đặc biệt là thầy giáo Trần Việt Hồng và cán bộ công nhân viên Công ty cổ phần Tư vấn và DVTM đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Do điều kiện hạn chế về thời gian và kinh nghiệm bản thân chưa nhiều nên trong quá trình thực hiện còn thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để bản Khóa luận tốt nghiệp được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Tây, ngày 09 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Mai

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, sự phát triển của nền đại công nghiệp, nền kinh tế thị trường đang từng bước mang lại cho con người một cuộc sống đầy đủ, ấm no, và nâng cao đời sống của người dân Để đạt được những thành quả này chúng ta đã trải qua một quá trình lâu dài với việc xây dựng cơ sở hạ tầng từ thành thị tới nông thôn bao gồm: Điện, Đường, Trường, Trạm, trong đó đường giao thông được chú trọng quan tâm bởi đây là yêu cầu cấp thiết cần được giải quyết của con người để từng bước nâng cao đời sống vật chất, tinh thần của người dân

Hiện nay, mạng lưới giao thông tại các vùng nông thôn còn thấp nên chưa

có điều kiện phát triển tiềm năng của vùng và nâng cao đời sống của người dân Với chủ trương chính sách của Đảng được thể hiện trong văn kiện Đại Hội VIII về phát triển kinh tế nông thôn thì chúng ta cần chú trọng phát triển

cơ sở hạ tầng ở nông thôn

Phú Thọ là một tỉnh miền núi phía Bắc có nhiều tiềm năng phát triển kinh

tế Thực hiện chủ trương phát triển kinh tế nông thôn, Ủy ban nhân dân Tỉnh Phú Thọ đã tiến hành đầu tư xây dựng công trình giao thông các xã miền núi với tổng kinh phí là 30 tỷ 905 triệu đồng Chân Mộng là một xã của huyện Đoan Hùng đã được UBND tỉnh Phú Thọ đầu tư xây dựng đường giao thông tạo điều kiện phát triển kinh tế Mặt khác, xã Chân Mộng là vị trí của Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai Hiện nay, trung tâm đang đầu

tư xây dựng cơ sở vật chất để nâng cao năng lực nghiên cứu của mình trong đó

có tuyến đường qua xã Chân Mộng là một hạng mục công trình quan trọng Được sự đầu tư của UBND Tỉnh Phú Thọ, Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai làm chủ đầu tư và người dân địa phương Với sự giúp đỡ của công ty Tư vấn và xây dựng thương mại, tôi đã tiến hành Khóa luận tốt nghiệp:

“Thiết kế kỹ thuật đường giao thông nông thôn xã Chân Mộng, Huyện Đoan Hùng, Tỉnh Phú Thọ”

Chương 1 TÌNH HÌNH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN 1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai nằm trong địa bàn xã Chân Mộng, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ dọc theo Quốc lộ 2 cách thị xã Phú Thọ 20 Km và cách thị trấn Đoan Hùng 10 Km, có tọa độ địa lý:

20040’ vĩ Bắc

105021’ kinh Đông

Đoan Hùng là một huyện đồi núi nằm tại ngã ba ranh giới giữa tỉnh Phú Thọ và hai tỉnh Yên Bái và Tuyên Quang Huyện Đoan Hùng có ranh giới như sau:

Phía Đông Nam giáp huyện Phù Ninh

Phía Nam giáp huyện Thanh Ba

Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Hạ Hòa

Phía Tây Bắc giáp huyện Yên Bình của tỉnh Yên Bái

Phía Bắc và phía Đông giáp các huyện của tỉnh Tuyên Quang

1.1.2 Địa hình

Địa hình của khu vực khá phức tạp, phần lớn là rừng đồi núi xen kẽ những thung lũng nhỏ và sông suối Độ dốc trung bình của các đồi từ 150

÷300 Dạng địa hình riêng biệt hoặc liền dải chiếm đa số, xen giữa các ngọn đồi núi là thung lũng nhỏ hẹp thuận lợi cho trồng lúa và cây ngắn ngày

1.1.3 Địa chất

Theo tài liệu nghiên cứu của Nguyễn Xuân Quách và Bùi Ngạnh (Viện KHLN Việt Nam) thì địa chất của khu vực tương đối đơn giản chủ yếu là các loại đá trầm tích và biến chất tạo ra loại đất feralit vàng đỏ hay đỏ vàng phát triển trên đá phiến sa thạch Mica và Gnai có tầng phong hóa dày ( > 2m)

1.1.4 Khí hậu, thủy văn

Trung tâm nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mỗi năm có 2 mùa rõ rệt:

sau Theo kết quả theo dõi khí tượng thủy văn của trạm khí tượng thủy văn Phú

Hộ - Đoan Hùng cho thấy:

Lượng mưa trung bình hàng năm là từ 1700 ÷ 1800 mm

Nhiệt độ trung bình các ngày trong năm là 23,40

C

Độ ẩm tương đối trung bình hàng ngày là 80% ÷ 85%

Mực nước ngầm ở khu vực nghiên cứu tương đối cao, địa hình bị chia cắt bởi nhiều khe suối và tụ vào suối chính Cầu Hai chảy theo hướng Đông Nam

và đổ ra sông Lô Tuy hệ thống sông suối trong khu vực nhỏ và ít nước vào mùa khô nhưng mật độ lại khá dày

1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

1.2.1 Dân số, lao động

Dân số toàn vùng là 102.800 nhân khẩu trong đó 45.552 lao động, chủ yếu

là dân tộc Kinh chiếm 82% còn lại là các dân tộc khác như Sán Dìu, Cao Lan… Người dân sống chủ yếu bằng nghề nông lâm nghiệp, có kinh nghiệm làm kinh tế đồi rừng

1.2.2 Cơ sở hạ tầng

Giao thông huyện Đoan Hùng khá thuận lợi có 2 tuyến quốc lộ chạy qua (quốc lộ 2 và quốc lộ 70), các tuyến đường liên xã là đường cấp phối rộng từ 3÷4 m

Đường thủy: có hai sông lớn chảy qua là sông Lô và sông Chảy rất thuận lợi cho vận chuyển hàng hóa đường sông

Các tuyến đường liên xã, liên huyện chủ yếu là đường cấp phối, hệ thống cầu cống, rãnh thoát nước còn thiếu nên khi vào mùa mưa đi lại gặp nhiều khó khăn, nhất là các phương tiện giao thông cơ giới

Thủy lợi: trong vùng chưa có các công trình thủy lợi lớn và kiên cố, chủ yếu là các công trình tạm do người dân tự làm nên thường bị hư hỏng vào mùa

lũ

Điện: có 21 xã có mạng lưới điện quốc gia và còn 6 xã chưa có điện Tuy nhiên 6 xã này đang trong quá trình xây dựng các trạm trung chuyển hòa lưới điện quốc gia

Y tế, giáo dục: các xã đều có trạm y tế, trường học Song hầu hết bị hư hỏng xuống cấp, trang thiết bị còn thiếu chưa đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe, giảng dạy và học tập

Tiềm năng đất đai lao động dồi dào, có khả năng mở rộng diện tích đất Lâm nghiệp Đất đai tương đối thích hợp cho việc trồng rừng và phát triển vốn rừng

Vị trí địa lý thuận lợi cho việc trao đổi tiêu thụ sản phẩm và cung ứng vật

tư, lương thực

Nhìn chung đời sống nhân dân trong khu vực còn nhiều khó khăn Đời sống vật chất tinh thần còn thấp Song đã có nhiều dấu hiệu cho thấy đời sống nhân dân ngày càng đi lên, tiến tới xóa đói giảm nghèo và vươn lên làm giàu nhờ tiềm năng sẵn có

1.3 Tài nguyên thiên nhiên

Tổng diện tích đất tự nhiên là 28.112,01 ha Trong đó:

Đất nông nghiệp là 8.350,64 ha (chiếm 29,7%)

Đất lâm nghiệp là 17.105,23 ha (chiếm 60,85%)

Trong những năm qua, khu vực đã tiến hành giao đất giao rừng đến từng

hộ dân, đất rừng đã được quy hoạch sử dụng bảo vệ là 390,9 ha Theo chương trình 327 trồng rừng phòng hộ nâng độ che phủ của rừng từ 22,7% lên 58,1%

Như vậy, để thực hiện chủ trương chính sách của nhà nước, của trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai để tiến tới xóa đói giảm nghèo, mở mang kinh tế xã hội nên việc xây dựng tuyến đường giao thông xã Phú Hộ là

cần thiết

1.5 Mục đích, yêu cầu, vai trò của tuyến thiết kế trong việc phát triển kinh tế - xã hội

1.5.1 Mục đích, yêu cầu

Mục đích: Tuyến được xây dựng nhằm phục vụ sự đi lại của nhân dân địa

phương, vận chuyển hàng hóa, chăm sóc và bảo vệ rừng và tăng cường năng lực nghiên cứu cho trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai Với những chức năng của tuyến như vậy khi tiến hành xây dựng sẽ góp phần tăng cường sự phát triển, phát huy thế mạnh của vùng góp phần nâng cao đời sống của người dân

Yêu cầu:

Tuyến đường xây dựng phải phù hợp với điều kiện địa hình, khí hậu thủy văn của vùng

Tuyến có chi phí xây dựng hợp lý

Tuyến phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo đúng cấp hạng quy định

1.5.2 Vai trò

Xuất phát từ mục đích, yêu cầu của người dân địa phương và trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai, tuyến đường giao thông xã Phú Hộ được xây dựng sẽ tạo điều kiện cho sự phát triển của vùng Tuyến thiết kế đi qua trung tâm xã Phú Hộ nên có vai trò rất quan trọng trong việc xóa đói giảm nghèo và phát triển tiềm năng của vùng Ngoài ra, tuyến thiết kế là tuyến giao thông huyết mạch của xã vì vậy có ý nghĩa trong việc phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội và từng bước đưa người dân tiến lên xây dựng quê hương ngày càng giàu đẹp hơn

Chương 2 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ - TRẮC DỌC 2.1 Xác định cấp hạng và các yếu tố kỹ thuật của tuyến thiết kế

Cấp hạng kỹ thuật của tuyến là mức độ hoàn thiện về mặt kỹ thuật và thiết

bị để phục vụ tốt cho quá trình vận chuyển Vì vậy để thiết kế một tuyến hoàn chỉnh thì trước hết cần xác định các thông số kỹ thuật của tuyến theo cấp hạng nhất định nhằm đảm bảo một cách tốt nhất các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng cũng như trong khai thác, sử dụng tuyến sau này

Việc xác định đúng cấp hạng kỹ thuật tuyến sẽ làm cho tổng chi phí xây dựng và vận chuyển giảm mà đảm bảo thời gian khai thác tuyến Ngược lại, nếu xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến không đúng thì tổng chi phí xây dựng và vận chuyển sẽ tăng lên Để xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến cần căn cứ vào một số yếu tố sau:

- Ý nghĩa của tuyến trong việc phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng nơi tuyến đường phục vụ

- Mật độ xe chạy (xcqđ/nđ) tính cho năm cuối cùng của thời kỳ khai thác Hay khối lượng vận chuyển trong năm (Tấn.Km/năm)

- Ý nghĩa của tuyến trong việc bảo vệ môi trường sinh thái và phát triển các hoạt động dịch vụ, du lịch

- Khả năng đầu tư vốn xây dựng của nhà đầu tư và địa phương, điều kiện địa hình, địa chất nơi xây dựng tuyến

- Theo quyết định của UBND Tỉnh Phú Thọ về việc đầu tư xây dựng giao thông các xã miền núi khó khăn

Hiện tại, tuyến đường đi qua nhiều vị trí trung tâm như nhà văn hóa, trường học…nên tuyến có vị trí quan trọng Tuyến thiết kế dựa trên tuyến đường cấp phối của xã đã bị hư hỏng nhiều nơi: nhiều điểm lún, vỡ mặt đường hình thành các ổ gà gây ảnh hưởng tới giao thông đến Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm Lâm Sinh và người dân địa phương Mặt khác, tuyến đi qua trung tâm văn hóa,

xã hội, kinh tế của xã nên lưu lượng giao thông tăng nhanh Vì vậy vấn đề cấp

thiết là cần phải xây dựng tuyến nhằm phát triển hạ tầng của xã và phục vụ tốt hơn cho trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai

Theo số liệu điều tra của phòng giao thông huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ thì lượng xe tham gia giao thông như bảng 2.1

Bảng 2.1: Lưu lượng xe hiện tại trên tuyến

Theo TCVN 4054-98 cấp thiết kế của tuyến được xác định theo lưu lượng

xe quy đổi ra xe con tiêu chuẩn và tính cho năm cuối cùng của thời kỳ khai thác đường (năm 2017) thì lưu lượng xe con quy đổi tính như sau:

N qđ  N i  i (xcqđ/nđ) (2.1) Trong đó:

Ni: Số xe loại i

αi: Hệ số quy đổi ra xe con của xe loại i theo TCVN 4054-98

Bảng 2.2: Bảng lưu lượng xe quy đổi ra xe con tiêu chuẩn

(lượt xe/ngàyđêm) αi

Nqđ(xcqđ/nđ)



qđ

Căn cứ vào quy mô của vùng, lưu lượng xe quy đổi, quyết định của UBND tỉnh Phú Thọ về việc phát triển cơ sở hạ tầng của huyện Đoan Hùng Đồng thời theo cấp quy phạm thiết kế đường giao thông TCVN 4054-98 thì tuyến thiết kế

là đường cấp V miền núi Các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến được thể hiện trên bảng 2.3, dưới đây

Bảng 2.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật của đường cấp V miền núi

14 Chiều dài đường cong đứng tối thiểu m 20

2.2 Thiết kế bình đồ tuyến thiết kế

2.2.1 Nguyên tắc thiết kế bình đồ

Bình đồ là hình chiếu theo vị trí trục đường xuống mặt phẳng nằm ngang, thể hiện hướng của tuyến đi trong thực địa Bình đồ tuyến thiết kế được thể

hiện trên bản vẽ có tỷ lệ 1:1000, ở đây chúng tôi sử dụng phầm mềm thiết kế đường Nova để thiết kế

Bình đồ tuyến gồm những đoạn thẳng và đoạn cong xen kẽ nhau Các đoạn cong được tạo ra do trong quá trình vạch tuyến chánh các chướng ngại vật như: sông, suối, ao hồ… mà tuyến phải bắt buộc thay đổi hướng đi một góc chuyển hướng α

Để tuyến thiết kế đạt chỉ tiêu kỹ thuật đề ra cần tuân thủ nguyên tắc sau:

- Đảm bảo các yếu tố của tuyến như: Bán kính đường cong nằm tối thiểu

Rmin, độ dốc viara iv, độ mở rộng e…không vi phạm những quy định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế

- Tuyến phải được thiết kế qua tất cả các điểm khống chế đã định trước

- Đảm bảo tuyến thiết kế ôm sát điều kiện địa hình nhằm giảm khối lượng đất đào đắp, giảm chi phí xây dựng, tránh xáo trộn bề mặt tự nhiên

- Đảm bảo kết hợp hài hòa giữa bình đồ, trắc dọc, trắc ngang và không gian xung quanh, tôn tạo các giá trị văn hóa, tài nguyên…trong phạm vi tuyến

- Những đoạn thẳng thiết kế dài không quá 3 Km bởi chiều dài đoạn thẳng quá lớn, tốc độ xe chuyển động tương đối đều gây cảm giác buồn ngủ và mất chủ quan cho lái xe, ban đêm đèn pha ô tô làm chói mắt xe đi ngược chiều

- Cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao như bán kính đường cong nằm, chiều dài đoạn chuyển tiếp…trong điều kiện địa hình cho phép

- Phải đảm bảo tuyến là một không gian đều đặn và luôn phù hợp với cảnh quan xung quanh, tránh hiện tượng thu hẹp hay bóp méo không gian

- Khi đặt tuyến tránh những vùng đất yếu, đất thụt, vùng dễ sạt lở

- Cố gắng tận dụng những công trình và đường có sẵn khi thiết kế

- Phù hợp với các quy hoạch giao thông và các quy hoạch khác có liên quan đã được phê duyệt

Qua khảo sát tuyến thiết kế, tôi thấy tuyến thiết kế có vị trí quan trọng cả

về kinh tế - văn hóa - xã hội bởi đi qua nhiều vị trí then chốt Quá trình khảo sát tuyến thấy rằng:

Từ cọc K0÷P1: Địa hình tương đối bằng phẳng, bên trái tuyến là chợ, bên phải là nhà dân Tại vị trí K0 giao cắt với đường giao thông liên huyện của xã Chân Mộng

Từ cọc P1÷P3: Địa hình dạng đồi bát úp, bên trái tuyến là trường THCS, bên phải tuyến là nhà dân và trường mẫu giáo

Từ cọc P3÷C4: Địa hình tương đối bằng phẳng là một thung lũng nhỏ, có suối nhỏ chạy qua, bên phải là nhà dân, bên trái tuyến giáp suối

Từ cọc C4÷C6: Địa hình bằng phẳng, hai bên tuyến là ruộng lúa

Từ C6÷KM1+200: Đây là dạng địa hình chủ yếu của khu vực có dạng đồi núi liền dải và xen giữa là các thung lũng nhỏ hẹp, bên phải tuyến là ruộng lúa dưới thấp xen kẽ các hồ ao nhỏ, bên trái tuyến là nhà dân thưa và các khu rừng của trung tâm lâm sinh Cầu Hai Đặc biệt, vị trí KM1+200 là trung tâm nghiên cứu thực nghiệm lâm sinh Cầu Hai

2.2.2 Xác định các yếu tố kỹ thuật đường cong bình đồ

Tuyến thiết kế mới nên công tác tính toán xác định vị trí đường cong là hết sức quan trọng Vì vậy, khi thiết kế đường cong nằm cần phải đảm bảo sao cho bán kính phù hợp với cấp hạng kỹ thuật của tuyến Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất ta xác định và chọn vị trí đỉnh đường cong, góc chuyển hướng α, và lựa chọn bán kính cong R theo cấp hạng kỹ thuật tuyến là đường cấp V miền núi Sau khi có bán kính đường cong R ta tiến hành xác định các yếu tố của đường cong nằm như sau:

Chiều dài tiếp cự T: 

T , (m) (2.2)

Chiều dài phân cự P:      1 

2 / cos

1

 R

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán các yếu tố kỹ thuật của đường cong nằm

Xác định bán kính tối thiểu giới hạn: là bán kính nhỏ nhất cho phép đối với mỗi cấp đường

 , max

2 min

V R

Qua bảng này tôi thấy bán kính đường cong nằm nhỏ nhất Rmin = 20 m tại đỉnh 5 đối chiếu so sánh với quy phạm là hoàn toàn thỏa mãn với yêu cầu thiết

kế đường cong nằm

2.2.3 Thiết kế kỹ thuật đường cong bình đồ

a Thiết kế đoạn tránh xe

Căn cứ cấp hạng kỹ thuật của đường là đường cấp V miền núi (có bề rộng mặt đường B0= 3,5 m), đường một làn xe chạy theo hai chiều vì vậy để đảm bảo giao thông cần bố trí đoạn tránh xe Bề rộng mặt đường đoạn tránh xe bằng bề rộng mặt đường 2 làn xe hoặc theo quy định trong quy phạm Chiều dài đoạn tránh xe được tính theo công thức sau:

Ltr: Chiều dài đoạn tránh xe, (m)

nô: Số ô tô, (chiếc)

Lô: Chiều dài ô tô, (m)

nrm: Chiều dài rơ moóc, (m)

Lrm: Số rơ moóc, (chiếc)

a: Khoảng cách giữa hai trục xe khi gặp nhau, a = 1,73 (m)

R: Bán kính quay vòng tối thiểu, lấy R = 30 (m)

Để thuận lợi cho công tác thiết kế, tôi chọn xe IFA W50L có chiều dài

Lô=6,53(m), không kéo rơ moóc Xét tại đoạn tránh xe có 3 xe: 2 xe đi cùng chiều và 1 xe đi ngược chiều

Vậy chiều dài đoạn tránh xe là: Ltr = 48,4 (m)

Theo quy phạm cách 200 đến 400 m thì bố trí một đoạn tránh xe, trên cơ sở căn cứ theo điều kiện địa hình thì khoảng 350 m thì tôi lại bố trí một đoạn tránh xe Vị trí đoạn tránh xe được tôi sử dụng ở phần lề đường để giảm chi phí xây dựng, vị trí được xác định như sau:

Tại C4 (Km0 +346), tại H7 (Km0+700), tại C8 (Km1+040)

V G R

V m C

 G.cos 

G.sin  C.cos 

ta phải xây dựng đường một mái, độ dốc đường một mái được xác định chủ

yếu dựa trên tính toán kiểm tra ổn định chống trượt ngang là chủ yếu, nhất là đối với các tuyến đường thiết kế có vận nhỏ

Theo điều kiện chống trượt ngang:

v  n

R g

φn: Hệ số bám ngang giữa bánh xe với mặt đường, φn = (0,6 ÷ 0,7).φd

φd: Hệ số bám dọc giữa bánh xe với mặt đường, φd = 0,15 (tính cho trường hợp bất lợi nhất: mặt đường nhựa khi ẩm ướt)

Khi ô tô chuyển động vào đường vòng thì lái xe luôn đi theo sự chỉ dẫn của các bảng biểu nên tốc độ thường hạn chế Vì vậy trường hợp lật xe ít xảy ra nên ta kiểm tra ổn định của xe theo điều kiện chống trượt ngang Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.4

Theo quy phạm thiết kế TCVN 4054-98 quy định khi thiết kế viara trong những trường hợp sau:

Khi iv < 0 mà i  v i n: Không cần xây dựng viara

Khi iv < 0 mà i  v i n: Cần xây dựng viara với iv = in

Khi iv > 0 mà in < iv  6 % thì cần xây dựng viara với độ dốc tính toán Khi iv = 0, ta vẫn tiến hành xây dựng viara với iv = in cho các đường cong

để vừa đảm bảo cho xe chạy an toàn khi vào đường cong, vừa đảm bảo mỹ quan trên đường

Với iv: Độ dốc viara tính toán

in: Độ dốc ngang của mặt đường

Theo bảng ta thấy chỉ cần xây dựng viara tại các vị trí D3 với iv = 4% và đặc biệt tại vị trí D5 có iv = 7% > 6% nhưng theo quy phạm quy định đối với đường thiết kế là đường cấp V thì ta chỉ cần xây dựng viara với iv = 6% Để

đảm bảo tính tiết kiệm của nhiên liệu, tính hao mòn của lốp xe, tính tiện nghi

và êm thuận cho xe và hành khách trên xe, đồng thời đảm bảo thoát nước nền đường thì ta vẫn bố trí xây dựng viara tại những đường cong nằm còn lại với

độ dốc lấy bằng độ dốc ngang của mặt đường (iv=in = 3%)

Để quá trình chuyển động của xe được điều hòa và êm thuận khi từ đường thẳng vào đường cong nhất thiết ta phải xây dựng một đoạn chuyển hóa viara nối giữa đường thẳng và đường cong Chiều dài đoạn nối viara được xác định theo công thức:

B

i

i L

Kết quả tính toán chiều dài đoạn nối viara được thể hiện trong bảng 2.4

Bảng2.4: Bảng tính toán độ dốc viara và chiều dài đoạn nối viara

Khi xe chuyển động trên đường thẳng thì người lái xe ít phải xoay vô lăng

và quỹ đạo chuyển động của xe tương đối thẳng đều do vậy luôn luôn thích

ứng với bề rộng mặt đường xác định Khi xe chuyển động vào đường cong, để thích ứng với quỹ đạo thì người lái xe phải xoay vô lăng đi một góc α nào đó làm các bánh xe chuyển động theo những quỹ đạo riêng Bánh xe bên trong phía trước có quỹ đạo chuyển động nhỏ nhất, bánh xe ngoài phía sau chuyển động với quỹ đạo lớn nhất Nếu tại đường cong, mặt đường và nền đường được thiết kế giống như ngoài đường thẳng thì bánh xe bị chệch ra ngoài đường cong gây mất an toàn Vì vậy để đảm bảo an toàn thì nhất thiết phải tiến hành

mở rộng mặt đường theo một trị số mở rộng e nào đó Độ mở rộng được bố trí

ở cả hai bên phía lưng và phía bụng đường cong, trong điều kiện khó khăn ta

bố trí một bên về phía bụng đường cong để đảm bảo khối lượng công tác nhỏ nhất, đoạn mở rộng được đặt trên diện tích phần lề đường và đảm bảo phần lề đất còn lại ít nhất là 0,5 m Đoạn tuyến tôi thiết kế là đường một làn xe nên độ

mở rộng được xác định như trên sơ đồ hình 2.5

TD

Le

TC

R R

e

L

Le

Hình 2.5 : Sơ đồ tính toán độ mở rộng mặt đường một làn xe

Độ mở rộng mặt đường một làn xe được xác định theo công thức:

R

V R



 0,052

2

Trong đó: R: Bán kính đường cong (m)

L: Chiều dài xe (tính từ đầu xe tới trục sau), L = 5,5 m

V: Vận tốc xe thiết kế, V = 20 Km/h

Kết quả độ mở rộng mặt đường được thể hiện trong bảng 2.5 mới là kết quả tính toán ett ta cần so sánh với quy phạm thiết kế eqp, từ đó ta xác định được độ mở rộng thiết kế etk

Chiều dài đoạn nối mở rộng được xác định theo công thức:

Le10 etk, (m) (2.12) Kết quả tính toán được thể hiện như trong bảng 2.5

Bảng 2.5: Kết quả tính toán độ mở rộng và chiều dài đoạn nối mở rộng

Lct = Lv = Le = Lchung = Lmax

Từ đó ta tiến hành lập bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của đường cong như bảng 2.7

Bảng 2.7 Bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của đường cong

STT Đỉnh R(m) iv

(%)

etk (m)

Lv

(m)

Le (m)

Tầm nhìn trên đường là khoảng cách tối thiểu tính bằng mét (m) người lái

xe có thể nhìn được về phía trước trong trường hợp khi gặp vật cản…thì người lái xe có thể kịp thời phản xạ, phanh hãm, dừng xe trước vật cản để đảm bảo

an toàn cho người và hành khách trên xe Trị số tầm nhìn phụ thuộc vào sơ đồ tầm nhìn, tốc độ xe chạy, mật độ xe và tình hình thực tế trên đường Đối với tuyến tôi thiết kế là tuyến đường một làn xe nên trị số tầm nhìn tính theo sơ đồ tầm nhìn một chiều như sau:

m

i f b

V K V

t

k

d T

) (

254 6

,

2 0

5 ) 0870 , 0 025 , 0 1 ( 254

20 4 , 1 6

, 3

20 5 ,

2

Hình 2.7 : Sơ đồ tính toán tầm nhìn hai chiều

m

i f b

V K V

t

k

d T

) (

127 8

,

2 0

20 4 , 1 8

, 1

20 5 ,

T = 40 (m)

e Tính toán độ triệt hủy trên đường cong

Khi xe chuyển động trên đường thẳng, lái xe luôn nhìn phía trước một đoạn bằng chiều dài tầm nhìn để trong trường hợp cần thiết phanh hãm dừng xe trước vật cản Nhưng khi xe chuyển động vào đường cong nhất là đường cong

có bán kính nhỏ thì các vật cản ở phía bụng đường cong tính từ mép nền đường tới tia nhìn luôn luôn cản trở tầm nhìn của lái xe, nhất là những vật cản ở tầm cao mắt người lái xe 1,2m trở nên Vì vậy để đảm bảo an toàn cho xe khi chuyển động vào đường cong ta phải tiến hành triệt hủy vật cản tầm nhìn Trong thực tế có thể xảy ra 2 trường hợp khi triệt hủy vật cản tầm nhìn:

* Chiều dài tầm nhìn lớn hơn chiều dài đường cong: S > K

TC TD

S K

Z1

Z2 Z

(S-K)/2 (S-K)/2

R



Hình 2.8: Sơ đồ tính toán độ triệt hủy đường cong khi S > K

Theo sơ đồ tính toán ta có: Z = Z1 + Z2

1  1 cos2

R

 K

S

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.8

Bảng 2.8: Kết quả tính toán độ triệt hủy khi S > K

K S

Z



R

Hình 2.8: Sơ đồ tính toán độ triệt hủy đường cong khi S < K

Theo sơ đồ tính toán và áp dụng công thức gần đúng:

R

S Z



 8

2

(2.21)

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.9

Bảng 2.9: Kết quả tính toán độ triệt hủy khi S < K

Trong đó:

Z: Bề rộng tối đa của phạm vi triệt hủy phía bụng đường cong (m)

K: Chiều dài đường cong (m)

S: Chiều dài tầm nhìn một chiều, S = 20m

R: Chiều dài bán kính đường cong (m)

α: Góc chuyển hướng (độ)

Ta tiến hành triệt hủy vật cản tầm nhìn trong những trường hợp vật cản có chiều cao lớn hơn 1,2 m và những trường hợp vật cản có chiều cao nhỏ hơn 1,2

m không bắt buộc phải tiến hành triệt hủy

2.2.4 Các yếu tố kỹ thuật của bình đồ

Chiều dài thực tế của tuyến: Ltt = 1200 m

Hệ số triển tuyến: 1 , 17

75 , 1028

1200 0

Với L0: Chiều dài tuyến tính theo đường chim bay, L0 = 1028,75 m

Bán kính đường cong nằm tối thiểu: Rmin = 20 m

Bán kính đường cong bình đồ trung bình:

96 , 41 00 , 405

60 , 296 3 , 57 3

K R

Tỷ số bán kính trung bình và bán kính tối thiểu:

10 , 2 20

96 , 41 min

60 ,

Tổng số công trình nhân tạo trên toàn tuyến: 3

Kết luận: Qua các kết quả tính toán và xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của

tuyến cho thấy tuyến thiết kế đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật theo cấp hạng đã xác định Vậy công tác thiết kế bình đồ đã đảm bảo làm cơ sở cho công tác thiết kế trắc dọc và trắc ngang

2.3 Thiết kế trắc dọc

2.3.1 Nguyên tắc thiết kế trắc dọc

Sau khi thiết kế bình đồ ta tiến hành thiết kế trắc dọc của tuyến Việc thiết

kế trắc dọc hết sức quan trọng đặc biệt là quá trình thiết kế đường đỏ bởi nó ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí xây dựng đường và chất lượng tuyến

Mặt cắt dọc của đường là mặt cắt đứng của nền đất dọc theo trục của đường Trên trắc dọc thể hiện đường đen và đường đỏ, khi thiết kế đường đỏ cần phối hợp chặt chẽ với bình đồ và trắc ngang để đảm bảo khối lượng đào đắp nhỏ nhất, tạo nên sự hài hòa trên tuyến

Trong mọi trường hợp độ dốc dọc của đường, bán kính đường cong lồi, lõm không được vi phạm tiêu chuẩn giới hạn quy định với từng cấp đường như: i<imax, Rlồi<Rlồi min, Rlõm<Rlõm min…

Để nâng cao chất lượng vận chuyển của đường, cố gắng sử dụng độ dốc dọc của đường không quá 3-4%, đặc biệt khi có lưu lượng xe đáng kể Nhưng đối với đường một chiều không áp dụng nguyên tắc này nhưng cần chú ý điều kiện địa hình để đảm bảo cho xe chạy an toàn

Độ dốc cho phép lớn nhất ở những đoạn dốc có bán kính nhỏ phải triết giảm so với độ dốc dọc lớn nhất quy định đối với từng cấp đường

Phải bố trí đường cong đứng ở những chỗ đường đỏ đổi dốc theo quy phạm quy định Nếu hiệu đại số giữa 2 dốc là i 0 , 5 %đối với đường thiết kế có 100



TK

V Km/h, i 1 %khi V TK  60  80Km/h và i  2 %với các cấp còn lại Đảm bảo thoát nước rãnh dọc: Đáy của rãnh dọc thường thiết kế song song với mép nền đường nên độ dốc của rãnh bằng độ dốc dọc của đường Để nước trong rãnh chảy dễ dàng không có hiện tượng bồi lắng, cỏ mọc cản trở dòng chảy thì ở những đoạn đường đào, nửa đào nửa đắp và đắp thấp độ dốc dọc của đường đỏ tối thiểu là 0,5%, trường hợp đặc biệt cho giảm xuống 0,3% Nếu địa hình bằng phẳng hoặc trên đường phân thủy thì cho phép thiết kế rãnh dọc có chiều sâu thay đổi nhưng chiều sâu không quá 0,6m Nếu điều kiện địa hình không thể thoát nước từ rãnh dọc thì mặt cắt dọc nên thiết kế theo dạng nền

đắp có chiều cao lớn hơn chiều cao nền đường không yêu cầu làm rãnh dọc

Để thoát nước rãnh dọc từ nền đào, nửa đào đắp thì cứ ít nhất 500m phải bố trí một cống thoát nước ngang qua nền đường

Nền đường đắp có chế độ thủy nhiệt thuận lợi hơn nền đường đào vì vậy chỉ nên sử dụng nền đường đào, nửa đào nửa đắp ở những nới vuốt dốc dọc để giảm khối lượng thi công Ở những nơi có độ dốc sườn núi lớn nếu sử dụng nền đường đắp dễ bị trượt và phải bố trí các công trình phòng hộ đắt tiền, trong trường hợp này nên thay đổi phương án đường đỏ để xây dựng đường đào

Đảm bảo cao độ tại các điểm khống chế như: điểm đầu, điểm cuối…Khi thiết kế qua các điểm mong muốn trước rồi tới điểm không chế và các điểm khác

Phải theo dõi mực nước ở những đoạn đường thường xuyên chịu tác động của dòng nước mặt hay nước ngầm để có phương án thiết kế thích hợp như độ cao đắp, chiều cao đáy nền đường…

Tùy thuộc điều kiện địa hình mà sử dụng phương pháp vạch tuyến khác nhau Hiện nay có 2 phương pháp vạch tuyến: phương pháp đường bao và phương pháp đường cắt Đối với vùng đồng bằng có độ dốc địa hình nhỏ nên thiết kế theo phương pháp đường bao sẽ có khối lượng công tác đất nền ít, nền đường ổn định, ít thay đổi cảnh quan thiên nhiên Đối với vùng đồi và núi thường có độ dốc địa hình khá lớn nên thiết kế theo phương pháp đường cắt để tạo thành các đoạn đào đắp xen kẽ

Để phối hợp giữa bình đồ và trắc dọc được tốt cần:

- Tránh bố trí nhiều đường cong đứng trên một đoạn thẳng dài

- Nên thiết kế số đường cong nằm bằng số đường cong đứng và nên bố trí trùng đỉnh

- Không bố trí đường cong đứng có bán kính nhỏ nằm trong đường cong nằm để tránh tạo ra các u lồi hay các hố lõm

Đoạn từ KM0÷P1: Nền đường đắp thấp, bên trái tuyến là chợ và bên phải

là nhà dân Chiều dài là 80m và độ dốc dọc là 1,40%

Đoạn từ P1÷P2: Đoạn này đào đắp xen kẽ, đường đi lên dốc dài 88m và độ dốc là 4,45%

Đoạn từ P2÷TC3: Nền đường đào hoàn toàn, đường xuống dốc có chiều dài 89,01 m và độ dốc là 5,10%

Đoạn từ TC3÷P5: Nền đường đắp thấp, địa hình tương đối bằng phẳng có chiều dài là 70,99 m và độ dốc 0,99%

Đoạn từ P5÷C6: Nền đường đắp thấp, địa hình bằng phẳng tuyến đi qua vùng đồng bằng có chiều dài 57 m và độ dốc là 0,82% Tại đây, tuyến cắt ngang vị trí một suối nhỏ nên có bố trí cống thoát nước tại C2 có đường kính D100cm

Đoạn từ C6÷C7: Nền đường đào hoàn toàn, vị trí đào sâu nhất là 1,94 m tuyến đi qua sườn núi dốc có chiều dài 85 m và độ dốc là 8,20% Tại vị trí C6

có bố trí một cống thoát nước ngang

Đoạn từ C7÷TĐ10: Nền đường đắp thấp, tuyến đi qua vùng có địa hình tương đối bằng phẳng có chiều dài 230 m

Đoạn từ TĐ10÷Km1: Nền đường đào đắp kết hợp, khối lượng thi công khá lớn Vị trí đào sâu nhất là 3,17 m và đắp cao nhất là 3,33 m Tại TĐ11 có bố trí cống thoát nước D75 cm Tại đây đường có độ dốc dọc lớn nhất 8,70%

Đoạn từ Km1÷H1: Nền đường đắp thấp, chiều dài đoạn đắp là 100 m và độ dốc là 1%