Thiết kế tuyến đường liên huyện thuộc địa bàn xã trung sơn huyện yên sơn tỉnh tuyên quang

Tính toán độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo nhỏ hơn sức bám Để đảm bảo xe lên dốc mà bánh xe không bị trượt hay bị quay tại chỗ ta phải xác định độ dốc theo sức bám như sau: i

Lập dự án thiết kế cơ sở tuyến đường

Giới thiệu chung

1.1 Những căn cứ lập dự án

- Căn cứ Luật xây dựng số 16/2003/QH11 ngày 26/11/2003

- Căn cứ Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tƣ xây dựng công trình

- Căn cứ Nghị định số 112/2009/NĐ-CP ngày 14/12/2009 của Chính phủ về quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng công trình

Căn cứ vào Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ, quy định về quản lý chất lượng công trình xây dựng, và Nghị định số 49/2009/NĐ-CP ngày 18/4/2008, sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định 209/2004, việc quản lý chất lượng công trình xây dựng được thực hiện theo các quy định pháp luật hiện hành nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong xây dựng.

- Căn cứ vào Quy chuẩn xây dựng Việt Nam do Bộ Xây Dựng ban hành

Căn cứ vào các quy trình và quy phạm thiết kế, thi công hiện hành do Bộ Xây Dựng, Bộ Giao Thông Vận Tải và các bộ chuyên ngành khác ban hành.

- Quyết định số 1701/2001/QĐ - GTVT cho phép tiến hành chuẩn bị đầu tƣ xây dựng mới tuyến thuộc tỉnh Tuyên Quang

Dự án xây dựng tuyến đường mới thuộc huyện Yên Sơn tỉnh Tuyên Quang Giai đoạn lập dự án đầu tƣ

1.1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Dự án nghiên cứu tuyến đường tại xã Trung Sơn, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang, tập trung vào việc khảo sát địa hình, địa mạo và địa chất thủy văn Những thông tin này sẽ hỗ trợ trong việc thiết kế tuyến đường cùng các công trình liên quan.

1.1.3 Các quy trình quy phạm áp dụng

+ Quy trình khảo sát thiết kế đường Ô tô 22TCN 263 – 2000

+ Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 82 – 85

+ Quy trình khảo sát địa chất 22TCN 27 – 82

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường Ô tô TCVN 4054 – 05

+ Quy trình thiết kế mặt đường mềm 22TCN 211 – 06

+ Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979 Bộ GTVT

Quy trình lập thiết kế tổ chức xây dựng và thiết kế thi công theo TCVN 4252-88 là bước quan trọng trong quản lý dự án xây dựng Đồng thời, quy trình tính toán dòng chảy lũ do mưa rào ở lưu vực nhỏ, được phát triển bởi Viện thiết kế giao thông năm 1979, cung cấp những phương pháp chính xác để dự đoán và quản lý các tình huống lũ lụt Việc áp dụng những tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo an toàn mà còn tối ưu hóa hiệu quả công trình.

1.1.4 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến công tác lập Báo cáo dự án đầu tƣ

- Triển khai nhiệm vụ khảo sát thu thập tài liệu ở ngoài hiện trường

- Tiến hành thiết lập lập dự án đầu tƣ

1.2 Đặc điểm khu vực tuyến đi qua

1.2.1 Đặc điểm địa lý – dân cư và kinh tế xã hội

Huyện Yên Sơn, nằm ở phía nam tỉnh Tuyên Quang, bao quanh thành phố Tuyên Quang, có ranh giới phía tây nam giáp huyện Đoan Hùng (Phú Thọ), phía tây giáp huyện Yên Bình (Yên Bái), phía đông giáp huyện Định Hóa (Thái Nguyên), và huyện Chợ Đồn (Bắc Cạn).

Huyện Tuyên Quang, với diện tích 1.210 km² và dân số khoảng 167.000 người, là huyện lớn nhất tỉnh Tuyên Quang Nơi đây có hai con sông lớn là sông Lô và sông Gâm chảy qua và hội tụ tại huyện Thành phố Tuyên Quang tọa lạc ngay trong lòng huyện, tạo nên một vị trí địa lý đặc biệt.

Huyện Yên Sơn đang nổi bật với một số ngành công nghiệp chủ yếu như khai khoáng, sản xuất vật liệu xây dựng và chế biến nông lâm sản, trong khi các ngành khác phát triển chậm hơn Để thúc đẩy nền kinh tế theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cần nâng cao tỷ trọng công nghiệp trong GDP, tăng tốc độ tăng trưởng và phát huy các ngành có lợi thế về nguyên liệu Đồng thời, cần phát triển mạnh mẽ công nghiệp nông thôn, tập trung vào việc củng cố và mở rộng các ngành truyền thống.

Khu vực dọc sông Lô, sông Phó Đáy và các suối lớn sở hữu những thung lũng và cánh đồng rộng, bằng phẳng, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế Đây là nơi lý tưởng cho việc trồng trọt cây lương thực, cây công nghiệp, cây ăn quả và chăn nuôi gia súc.

Huyện có tổng diện tích rừng lên tới 23.674 ha, bao gồm hơn 7.000 ha rừng trồng và 15.000 ha rừng tự nhiên Nhiều diện tích rừng trồng hiện đã đủ tuổi khai thác, trong khi đó, diện tích đất có khả năng lâm nghiệp vẫn còn lớn, cần được phủ xanh để tăng cường độ che phủ và khai thác tiềm năng phát triển cây lâm nghiệp có giá trị cao.

1.2.2 Địa hình - địa mạo Đoạn tuyến đường thuộc xã Trung Sơn nằm trong dự án phát triển kinh tế xã hội của huyện Yên Sơn tỉnh Tuyên Quang nói chung, huyện Yên Sơn có đất đƣợc hình thành chủ yếu từ các loại đá mẹ là đá biến chất mà tiêu biểu là nhóm đất đỏ vàng vùng đồi núi thấp phát triển trên các loại nham khác nhau Đây là nhóm đất có giá trị đối với sản xuất nông, lâm nghiệp của cả tỉnh Ở các vùng còn lại có đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ, các loại đất phù sa sông suối, chủ yếu ở phía nam của huyện

1.2.3.1 Địa chất tuyến Điều kiện địa chất tuyến đường khá ổn định Trên tuyến không có vị trí nào đi qua khu vực có hang động kastơ và khu vực nền đất yếu nên không phải xử lí đặc biệt

Địa chất lòng suối tương đồng với địa chất toàn tuyến, nhưng lớp đất hữu cơ đã bị rửa trôi, và dưới lòng suối có nhiều sỏi sạn Các vị trí suối đều sở hữu điều kiện địa chất ổn định, thuận lợi cho việc đặt móng công trình.

1.2.4 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn

Huyện Yên Sơn, thuộc tỉnh Tuyên Quang, có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, với mùa đông lạnh và khô hạn, trong khi mùa hè nóng ẩm và mưa nhiều.

Tổng lượng bức xạ trung bình năm đạt 80 - 85 kcal/cm², với lượng nhiệt trung bình từ 8000 - 8500 °C Nhiệt độ trung bình năm dao động từ 22-24 °C, trong khi thời kỳ nóng nhất thường rơi vào tháng VI và tháng VII, với nhiệt độ có thể lên tới 39 - 40 °C Ngược lại, thời kỳ lạnh nhất thường diễn ra vào các tháng XII và I, khi nhiệt độ có thể giảm xuống dưới 5 °C Chế độ nhiệt ở khu vực này có sự phân hóa rõ rệt.

Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1500 đến 1800 mm, với năm có lượng mưa cao nhất vượt mức trung bình khoảng 400 - 420 mm Mưa chủ yếu tập trung vào mùa hè, chiếm hơn 80% tổng lượng mưa, diễn ra từ tháng 4 đến tháng 10, trong đó tháng 8 là tháng có lượng mưa lớn nhất Ngược lại, mùa đông khô ráo kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.

Các chỉ tiêu kỹ thuật tuyến

CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

2.1 Các tiêu chuẩn –quy trình thiết kế đƣợc áp dụng

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô: 22TCN 4054-05

- Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06

- Quy trình thiết kế cầu cống theo 22TCN 272-05

- Quy trình khảo sát đường ôtô 22TCN 263-2000

- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 273-01

2.2 Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường

- Cấp kỹ thuật của tuyến đường được xác định bằng cách căn cứ vào chức năng, lưu lượng thiết kế và địa hình tuyến đi qua

- Địa hình tuyến đi qua: Địa hình vùng đặt tuyến là địa hình đồi núi

Tuyến đường đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các trung tâm xã với các địa phương lân cận, đồng thời liên kết các điểm lập hàng và khu dân cư.

- Số liệu điều tra dự báo về lưu lượng xe trong tương lai (năm thứ 15)

 Với hệ số tăng xe trung bình hàng năm: q = 7%

 Lưu lượng các thành phần dòng xe chạy năm hiện tại là: N30 xe/ngđ

Thành phần dòng xe gồm:

Theo điều 3.3.2 [1] thì hệ số quy đổi từ các loại xe về xe con:

Bảng 2.1: Hệ số quy đổi xe các loại ra xe con Địa hình Loại xe

Xe con Tải nhẹ Tải trung Tải nặng

 Lưu lượng xe thiết kế: N 15 = 3137(xcqđ/ngđ)

Theo điều 3.4.2, phân cấp hạng thiết kế dựa vào chức năng, địa hình và lưu lượng xe thiết kế của tuyến đường trong mạng lưới đường Tuyến đường xây dựng có chức năng kết nối hai trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của địa phương với lưu lượng xe thiết kế N 15 137 (xcqđ/ngđ) Do đó, theo quy định tại điều 3.4.2, cấp thiết kế được chọn là cấp III – miền núi.

Tốc độ thiết kế là yếu tố quan trọng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường trong điều kiện khó khăn Cụ thể, theo điều 3.5.2, đối với địa hình đồi núi và cấp thiết kế III, tốc độ thiết kế được xác định là 60 km/h.

2.3 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

2.3.1 Qui mô mặt cắt ngang (Điều 4-[1])

- Tính số làn xe cần thiết:

N cđgiờ là lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Khi không có số liệu thống kê: N cđgiờ = (0,10  0,12).Ntbnăm (xcqđ/h);

Z: hệ số sử dụng khả năng thông hành, với V tk = 60km/h, địa hình miền núi lấy Z = 0,77

N lth là năng lực thông hành thực tế, được xác định khi không có giải phân cách giữa các làn xe cơ giới và giữa xe cơ giới với xe thô sơ, với giá trị N = 1800 xe cơ giới quy đổi trên giờ cho mỗi làn.

Theo điều 4.1.2[1], đường cấp III, Vtk = 60km/h có số làn xe tối thiểu là 2

Chọn số làn xe n = 2 làn

2.3.2 Tính bề rộng phần xe chạy , chọn lề đường

Tính toán theo 3 sơ đồ xếp xe chạy trên mặt cắt ngang với tốc độ tính toán

Chiều rộng thùng xe được ký hiệu là b (m), trong khi c là cự ly giữa hai bánh xe (m) Khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên ngược chiều được tính bằng công thức x = 0,5 + 0,005V, và khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy được xác định bằng công thức y = 0,5 + 0,005V.

V: tốc độ xe chạy với điều kiện bình thường: xe tải V = 60km/h, xe con

Sơ đồ 1: 2 xe tải chạy ngƣợc chiều nhau

Tính với xe tải nặng có các thông số: b = 2,5m; c = 1,95m; x = 0,5 + 0,00560 = 0,8 (m); y = 0,5 + 0,00560 = 0,8 (m);

Bề rộng phần xe chạy: B pxc = B 1 + B 2 = 7,65

Sơ đồ 2: xe tải và xe con chạy ngƣợc chiều nhau

SƠ ĐỒ TÍNH BỀ RỘNG PHẦN XE CHẠY (SƠ ĐỒ II)

Tính với xe con và xe tải nặng

Xe con có các thông số:

Bề rộng phần xe chạy: B = B 1 + B 2 = 7.235 (m)

Sơ đồ 3: 2 xe con chạy ngƣợc chiều

Bề rộng phần xe chạy: B = 6,8 (m)

Theo điều 4.1.2[1], đường cấp III, tốc độ thiết kế 60km/h, địa hình miền núi, chiều rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang là:

- Bề rộng phần xe chạy: B = 23=6,00 (m);

Dựa vào kết quả tính toán và các điều kiện thực tế nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, chúng tôi kiến nghị lựa chọn kích thước các bộ phận của mặt cắt ngang như sau:

- Bề rộng phần xe chạy: B = 23=6,00 (m);

- (Do tỷ lệ xe tải nhiều nên kiến nghị bề rộng phần xe chạy B=6m)

Bề rộng nền đường = Bề rộng phẫn xe chạy + Bề rộng lề đường

 Kiến nghị bề rộng nền đường: 23 + 2(1+0,5) =9 (m) c2 y1 c1 x1 x2 b1 y2 b2

Hình 2.4 : Trắc ngang dự kiến thiết kế

Kết quả tổng hợp yếu tố kỹ thuật trắc ngang đƣợc thể hiện tại Bảng 2.3 Phụ lục I.2.3

Độ dốc dọc i max được xác định dựa trên hai điều kiện quan trọng Thứ nhất, khi sức kéo lớn hơn tổng sức cản, ta có công thức D ≥ f ± i d, từ đó tính được i dmax = D - f Thứ hai, khi sức kéo nhỏ hơn tổng sức bám, công thức áp dụng là D' = k f i d.

- f Độ dốc dọc lớn nhất là trị số bé nhất trong hai trị số tính toán theo hai điều kiện trên

2.4.1 Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo lớn hơn sức cản i max = D – f Trong đó : f: hệ số cản lăn, với V > 50km/h ta có f = f o [1 + 0,01(V - 50)] = 0,02[1 + 0,01(60 - 50)] = 0,022;

D: nhân tố động lực, phụ thuộc vào loại xe và tốc độ

Kết quả tính toán được thể hiện trong Bảng 2.2 dưới đây:

Bảng 2.2 : Độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo lớn hơn sức cản

Loại xe Xe con Tải nhẹ Tải trung Tải nặng

2.4.2 Tính toán độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo nhỏ hơn sức bám Để đảm bảo xe lên dốc mà bánh xe không bị trƣợt hay bị quay tại chỗ ta phải xác định độ dốc theo sức bám nhƣ sau: i

Hệ số bám giữa lốp xe và mặt đường, ký hiệu là j, thường được xác định trong điều kiện mặt đường ẩm và bẩn Trong trường hợp này, giá trị j được chọn là 0,3.

G k : trọng lƣợng của trục chủ động (với xe con 0,500,55 và xe tải 0,650,70 tải trọng toàn xe);

G: trọng lƣợng toàn bộ xe

F: diện tích cản gió của xe, F = 0,8BH đối với xe con, F = 0,9BH đối với xe tải và xe bus;

K: hệ số sức cản không khí;

 Đối với xe con: K = 0,0150,034 (tương ứng với F = 1,62,6m 2 );

 Đối với xe tải, xe buýt: K = 0,055 0,066 (tương ứng với

Các thông số B, H, G, G k của các loại xe đƣợc cho trong bảng các thông số kỹ thuật của các loại xe (xem phụ lục I.2.1)

Kết quả tính toán đƣợc thể hiện trong bảng 2-2 Phụ lục I.2.2

Trên đường cấp III miền núi, độ dốc tối đa cho phép là 7% Theo yêu cầu về sức kéo, chỉ có xe con có khả năng vượt qua độ dốc này khi di chuyển với tốc độ 60 km/h.

Dựa trên các tính toán và nhận xét đã thực hiện, cùng với bình đồ khu vực, độ dốc dọc lớn nhất được chọn để thiết kế là i max = 7%.

Theo điều 5.7.4[1], trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0,5% (khi khó khăn là 0,3% và đoạn dốc này không kéo dài quá 50m)

Theo điều 5.7.5, đường có tốc độ thiết kế 60km/h yêu cầu chiều dài lớn nhất của dốc dọc không được vượt quá giá trị quy định trong bảng 2.3 và cần có chiều dài đủ để bố trí đường cong đứng.

Bảng 2.3: Chiều dài lớn nhất của dốc dọc Độ dốc dọc, % 4 5 6 7

1 sơ đồ tính tầm nhìn S1

Theo điều 5.7.6 [1], với đường có tốc độ thiết kế 60km/h thì chiều dài tối thiểu đổi dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn 150m

Khi điều khiển xe, tài xế cần nhìn rõ đoạn đường phía trước để xử lý kịp thời các tình huống giao thông như tránh chướng ngại vật, vượt xe hoặc nhận diện biển báo Tầm nhìn tối thiểu cần thiết để đảm bảo an toàn khi lái xe được gọi là tầm nhìn xe chạy, và việc xác định chiều dài này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn giao thông.

- Khi xe chạy trên đường thông thường xảy ra các tình huống sau:

 Xe cần hãm trước một chướng ngại vật tĩnh nằm trên đường

 Hai xe chạy ngƣợc chiều (cùng trên một làn) kịp hãm lại không đâm vào nhau

 Hai xe cùng chiều có thể vƣợt nhau

 Hai xe ngƣợc chiều trên cùng một làn tránh nhau và không giảm tốc độ

- Tuy nhiên ở đây với cấp đường 60km/h cho nên chỉ cần xét ba trường hợp đầu

Là quãng đường cần cho ô tô kịp hãm trước chướng ngại vật cố định (tầm nhìn dừng xe)

Công thức: S 1 = l pƣ + S h + l o l pƣ : đoạn phản ứng tâm lý t = 1 s:

 V: vận tốc tính toán (km/h); Hình 2.5

 k: hệ số sử dụng phanh k = 1,2 với xe con, k=1,4 với xe tải, xe buýt;

 i: độ dốc dọc, khi tính tầm nhìn lấy i = 0,00%; l 0 : cự ly an toàn l 0 = 510 m; chọn l 0 m

Với xe tải, xe buýt: S 1 ) 00 , 0 5 , 0 ( 254

Kiến nghị chọn: S 1 = 75 (m) (Theo điều 5.1.1[1])

Là quãng đường cần thiết cho 2 xe ngược chiều vì lý do nào đó đi cùng vào 1 làn kịp hãm

Các giá trị giải thích nhƣ ở tính S 1

Kiến nghị chọn: S 2 = 150 (m) (Theo điều 5.1.1[1])

Là quãng đường cần thiết để xe sau xin đường, tăng tốc vượt qua xe trước đã giảm tốc Thời gian vƣợt xe gồm 2 giai đoạn: xe

1 chạy trên làn trái chiều bắt kịp xe 2 và xe 1 vượt xong trở về làn xe minh trước khi đụng phải xe 3 trên làn trái chiều chạy tới

Có thể tính đơn giản bằng thời gian vƣợt xe thống kê theo 2 trường hợp:

2.6 Đường cong trên bình đồ

2.6.1 Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi làm siêu cao

 à : hệ số lực ngang;à= 0,15 max i sc : độ dốc siêu cao lớn nhất, theo điều 5.5.4[1]: i sc max = 0,07;

V = 60 (Km/h) (tốc độ tính toán); l2' S4 l2

S1-S2 l1 l3 sơ đồ tính tầm nhìn v-ợt xe

Vậy kiến nghị chọn R nam min = 125 (m)

2.6.2 Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi không có siêu cao

 : Hệ số áp lực ngang khi không làm siêu cao lấy  = 0,08; i n : Độ dốc ngang mặt đường (BTN): i n = 0,02

Theo điều 5.3 [1], bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao đối với đường cấp III, vận tốc V tk = 60km/h là R min ksc = 1500m

Vậy kiến nghị chọn R ksc min = 1500 (m)

2.6.3 Tính bán kính đường cong nằm trung gian (từ R ksc min đến R nam min )

Kết quả tính đƣợc thể hiện trong bảng 2.4 Phụ lục I.2.4

2.6.4 Tính bán kính nằm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm

Khi R