Đồ án thiêt kế đường ô tô (Có File Cad kèm theo )

Tài liệu mang giá trị cao và đầy đủ cho mọi người làm lĩnh vực đề tài nghiên cứu ... SKKN: Tài liệu cho anh em tham khảo định dạng bằng file word, cad,… đem lại cho anh em kỹ thuật 1 nguồn tài liệu bổ ích.

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐOẠN TUYẾN

1.1 Vị trí tuyến đường- Mục đích ý nghĩa và nhiệm vụ thiết kế

1.1.1Vị trí tuyến đường:

Tuyến đường qua 2 điểm A-B nằm về phía tây bắc của tỉnh Quảng Nam, có điểmđầu (Điểm A) ở thị trấn Vĩnh Điện và điểm cuối (Điểm B) ở thị trấn Ái Nghĩa Tuyến điqua các xã Điện An, Điện Phước của huyện Điện Bàn

1.1.2 Mục đích và ý nghĩa của tuyến:

Trong nền kinh tế quốc dân, vận tải là một ngành kinh tế đặc biệt quan trọng, nó

có vai trò to lớn trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước.Trong giai đoạn hiệnnay, việc mở mang và quy hoạch lại mạng lưới giao thông nhằm đáp ứng được nhu cầu

đi lại của nhân dân giữa các vùng, sự lưu thông hàng hoá, giao lưu kinh tế, chính trị,văn hoá… giữa các địa phương đã trở nên hết sức cần thiết và cấp bách

Điểm đầu tuyến nằm ở thị trấn Vĩnh Điện, đó là trung tâm kinh tế-văn hoá của huyệnĐiện Bàn, nằm ngay trên quốc lộ 1A Phía đông là đô thị cổ Hội An, nổi tiếng về ngành

du lịch Phía nam là thị trấn Nam Phước huyện Duy Xuyên và phía bắc là cửa ngõ vàothành phố Đà Nẵng

Điểm cuối tuyến nằm ở thị trấn Ái Nghĩa, đó là trung tâm kinh tế-văn hoá củahuyện Đại Lộc Mặt khác, huyện Đại Lộc lại có mỏ than Nông Sơn với trử lượng lớn,chất lượng tốt nhưng việc khai thác vẫn còn nhiều hạn chế do gặp nhiều khó khăn trongviệc khai thác và vận chuyển

Từ những phân tích trên, cho thấy việc đầu tư xây dựng tuyến đường từ thị trấnVĩnh Điện đi thị trấn Ái Nghĩa là hết sức cần thiết, cần tiến hành đầu tư để xây dựng vàsớm đưa vào khai thác nhằm góp phần đẩy mạnh sự phát triển kinh tế, văn hoá-xã hộitrong vùng

Căn cứ vào các số liệu ban đầu sau:

- Lưu lượng xe trung bình ngày đêm ở năm đầu tiên sau khi đưa đường vào sử

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC TUYẾN ĐI QUA:

1.2 Các điều kiện tự nhiên khu vực tuyến

1.2.1 Điều kiện địa hình:

Gần khu vực tuyến đi qua có địa hình tương đối thoải Độ dốc ngang sườn đồitrung bình từ 10%-12%, chỗ dốc nhất 21%, chỗ thoải nhất 4% sông suối tương đốinhiều, phân bố rải rác Cao độ so với mực nước biển trung bình từ 3050m Điểm đầu(Điểm A) có cao độ là 32,56m, điểm cuối (Điểm B) có cao độ là 30m

1.2.2 Điều kiện địa mạo:

Vùng tuyến đi qua là rừng thưa, mật độ cây cối không dày, loại cây chủ yếunhất là cây mua và các loại cây bụi nhỏ như: sim, rải rác có vài cây thân dây leo Ngoài

ra, bên ngoài phạm vi tuyến, trên những đồi cao nhân dân trong vùng còn khai phá đấtđai để trồng các loại cây công nghiệp như: Bạch đàn, cây lá tràm, cây keo…đã đến thời

kỳ khai thác, đường kính trung bình từ 10-12cm

1.2.3 Điều kiện địa chất:

Địa chất vùng tuyến đi qua rất ổn định, không có hiện tượng sạt lở hay nướcngầm Dọc theo suốt chiều dài tuyến, đất chủ yếu là đất đồi lẫn nhiều cát sạn, Phạm vilòng suối có đá tảng nằm rải rác và phân bố không đều Kết quả khảo sát địa chất chothấy các lớp đất đá được phân bố theo từng lớp và chiều dày của các lớp như sau:

Lớp 1 : Lớp đất đồi lẫn nhiều cát sạn dày từ 3 đến 5m

Lớp 3 : Lớp đá phong hóa dày từ 2-3m

1.2.4 Điều kiện địa chất thủy văn:

Do mực nước ngầm ở sâu, nên vùng tuyến đi qua không chịu ảnh hưởng Mặtđất tự nhiên về mùa khô luôn luôn khô ráo, không có hiện tượng nước từ trong sườn đồichảy ra theo vị trí tiếp giáp giũa các lớp đất Nhìn chung về địa chất thuỷ văn rất thuậnlợi cho vấn đề đầu tư xây dựng tuyến đường

1.2.5 Điều kiện khí hậu:

Khí hậu ở thị trấn Vĩnh Điện và thị trấn Ái Nghĩa chịu ảnh hưởng chung của khí hậu Quảng Nam, Đà Nẵng và khu vực Trung -Trung bộ Hình thành 2 mùa rõ rệt: Mùa khô

từ tháng 2- tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau

Theo quan trắc của đài khí tượng Trung-Trung bộ liên tục trong nhiều năm, khí hậu ở tỉnh Quảng nam có những đặc điểm sau:

- Nhiệt độ không khí trung bình hăng năm : 25,40C

- Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối trong năm : 350C

- Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối trong năm : 140C

- Lượng mưa trung bình hàng năm : 2.145mm

- Lượng mưa lớn nhất trong năm : 3.160mm

- Lượng mưa nhỏ nhất trong năm : 1.130mm.

- Lượng mưa ngày lớn nhất : 501mm

Tỉnh Quảng Nam cũng như các tỉnh miền trung chịa ảnh hưởng của gió mùa: Vềmùa đông, có gió mùa Đông bắc Về mùa hạ, có gió mùa Tây nam

Hướng gió phổ biến ở mùa hè: Gió Đông từ tháng 4 đến tháng 9

Hướng gió phổ biến về mùa đông: Gió Bắc và Tây bắc từ tháng 10 đến tháng 3 nămsau

1.2.6 Điều kiện thuỷ văn:

Do địa hình nơi xây dựng tuyến là vùng đồi, địa hình tương đối thoải, sông suốiphân bố rải rác nên nhìn chung thuỷ văn có nhiều thuận lợi Về mùa khô, các suốinhánh hầu như không có nước, đây là thời điểm thi công thuận lợi Mùa mưa, nước từlưu vực đổ về theo các suối nhánh và chảy ra suối chính, nước ở suối chính dâng nhanh,nước chảy mạnh, dòng chảy không thay đổi nên không có hiện tượng xói lở 2 bên bờ vàrút nhanh sau khi hết mưa

1.3 Các điều kiện xã hội

1.3.1 Dân cư và sự phân bố đân cư:

Khu vực tuyến đi qua, dân cư phân bố không đều, hầu hết là dân tộc kinh, sống bằng nghề làm nông và buôn bán nhỏ Ở đầu tuyến và cuối tuyến do gần thị trấn nên dân cư tập trung đông đúc hơn, sống chủ yếu bằng nghề buôn bán, đời sống tương đối cao Càng xa thị trấn, dân cư càng thưa thớt, sống chủ yếu bằng nghề làm nông và làm thuê, đời sống ổn định

1.3.2 Tình hình văn hóa - kinh tế - xã hội trong khu vực:

Thị trấn Ái Nghĩa nằm trong vùng địa giới giữa đồng bằng và miền núi, kinh tế đa dạngnhiều thành phần Cơ cấu kinh tế có sự chuyển dịch trong những năm gần đây nhưng chưa mạnh, nông nghiệp phát triển chậm, chăn nuôi, tiểu thủ công nghiệp chưa thật sự phát triển

Nhìn chung đời sống kinh tế của nhân dân trong huyện những năm gần đây từng bướcđược nâng cao nhưng vẫn còn thấp so với thị xã và thănh phố, trình độ dân trí còn kém

Cơ sở hạ tầng chưa được nâng cấp, đặc biệt lă mạng lưới giao thông

1.3.3 Các định hướng phát triển trong tương lai:

Huyện Đại Lộc có nhiều tiềm năng kinh tế nhưng hiện tại tốc độ phát triển vẫn cònchậm so với các huyện khác trong tỉnh Các thế mạnh về lâm nghiệp chưa được khaithác tốt Để khai thác triệt để những tiềm năng vốn có của huyện nhằm góp phần nângcao đời sống nhân dân, phát triển kinh tế trong khu vực, đang rất cần sự ủng hộ đầu tưcủa nhă nước trên nhiều lĩnh vực, đặc biệt lă xây dựng mạng lưới giao thông thông suốtgiữa các quận, các huyện và các vùng kinh tế trong khu vực phù hợp với quy hoạchmạng lưới giao thông vận tải của tỉnh

1.4 Các điều kiện liên quan khác

1.4.1 Điều kiện khai thác, cung cấp vật liệu và đường vận chuyển:

Qua điều tra khảo sát các mỏ vật liệu, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam và thành phố ĐàNẵng nói chung và hai huyện Điện Bàn, Đại Lộc nói riêng có nhiều vị trí có thể đápứng được nhu cầu xây dựng các công trình giao thông như đường sá, cầu, cống

Xi măng, sắt thép lấy tại các đại lý vật tư ở khu vực dọc tuyến, hoặc lấy tại nhà máy ximăng Hải vân Cự ly vận chuyển 45 Km

Nhựa đường, bê tông nhựa lấy tại trạm trộn bê tông nhựa Hòa Cầm Cự ly vận chuyển13Km

Đá các loại lấy tại mỏ đá Phước Tường Cự ly vận chuyển 15 Km

Cát, sạn khai thác tại sông Vĩnh Điện hoặc sông Thu Bồn (cự ly 57 Km)

Đất đắp nền đường, qua kiểm tra chất lượng cho thấy có thể lấy đất từ nền đường đểsang đắp ở nền đắp, ngoài ra có thể lấy đất tại mỏ ở đồi Bồ Bồ cự ly vận chuyển 10km

1.4.2 Điều kiện cung cấp bán thành phẩm, cấu kiện và đường vận chuyển:

Các cấu kiện đúc sẵn và bán thành phẩm có thể lấy tại xí nghiệp phục vụ côngtrình của các Công ty xây dựng cầu đường đóng tại Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng,

cự ly vận chuyển 15km Năng lực sản xuất của công ty đáp ứng đầy đủ về số lượng,chất lượng, kịp thời theo yêu cầu của khách hàng

Tuyến đường được đầu tư, xây dựng trên cơ sở tuyến đường sẵn có do đó các loại bánthành phẩm, cấu kiện và vật liệu vận chuyển đến chân công trình tương đối thuận lợi

1.4.3 Khả năng cung cấp năng lực phục vụ thi công:

Dọc theo chiều dài tuyến, từ thị trấn Vĩnh Điện đến thị trấn Ái Nghĩa, dân cư phân bố rải rác, lực lượng lao động dồi dào, nguồn lao động rẻ do đó rất thuận lợi cho việc tận dụng nguồn nhân lực địa phương nhằm góp phần hạ gía thành công trình, khi cần thiết sẽ đáp ứng kịp thời, đây là yếu tố quan trọng trong việc hoàn thành công trình đúng tiến độ

1.4.4 Khả năng cung cấp các thiết bị phục vụ thi công:

Qua công tác điều tra cho biết các đơn vị xây lắp ở khu vực tỉnh Quảng Nam vàthành phố Đà Nẵng có đầy đủ khả năng, trang thiết bị thi công đầy đủ, hiên đại có thểđảm bảo thi công đạt chất lượng vă đúng tiến độ theo yêu cầu

1.4.5 Khả năng cung cấp các loại nhiên liệu, năng lượng phục vụ thi công:

Tại thị trấn có mạng lưới điện quốc gia tương đối gần khu vực xây dựng tuyếnđường Do đó việc cung cấp năng lượng và nhiên liệu phục vụ cho quá trình thi công rấtnhiều thuận lợi

1.4.6 Khả năng cung cấp các loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt:

Gần khu vực xây dựng công trình, ở các thị trấn có nhiều chợ lớn , chợ phiên,buôn bán dọc tuyến do đó khả năng cung cấp các loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạtcho đội ngũ cán bộ, công nhân thi công rất đầy đủ, thuận lợi.

1.4.7 Điều kiện về thông tin liên lạc, y tế:

Tại thị trấn Vĩnh Điện và thị trấn Ái Nghĩa có bệnh viện, bưu điện của huyện.Ngoài ra, ở gần khu vực xây dựng công trình cũng có nhiều trạm y tế, các bưu điện vănhoá ở các xã Vì vậy vấn đề chữa bệnh, chăm lo sức khoẻ cho nhân dân và vấn đề liênlạc thông tin có nhiều thuận lợi Đây cũng là yếu tố quan trọng góp phần đẩy nhanhđược tiến độ thi công công trình

1.5 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hoá ở nước ta phát triển tương đối mạnh ở hầuhết các địa bàn trong cảc nước Theo đó, vấn đề phát triển giao thông vận tải ở các địaphương, giữa các vùng và cụ thể là xây dựng tuyến đường từ thị trấn Vĩnh Điện đi thịtrấn Ái Nghĩa đã trở thành một trong những nhiệm vụ được ưu tiên hàng đầu, nó có vaitrò thúc đẩy sự phát triển kinh tế và nâng cao đời sống cho người dân của các xã thuộchai huyện Điện Bàn và Đại Lộc của tỉnh Quảng Nam

Dự án xây dựng tuyến đường nối liền hai thị trấn, nằm trong kế hoạch đầu tư của tỉnhQuảng Nam Khi dự án hình thành sẽ hoàn thiện mạng lưới giao thông của tỉnh thôngsuốt từ Đại Lộc xuống Vĩnh Điện vă nối liền với đô thị cổ Hội An, đồng thời tuyếnđường cũng nối liền với quốc lộ 14B đi thành phố Đà Nẵng

Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

2.1 XÁC ĐỊNH CẤP THIẾT KẾ:

2.1.1 Các căn cứ:

- Căn cứ vào địa hình khu vực tuyến đi qua là vùng đồng bằng

- Căn cứ vào lưu lượng xe thiết kế bình quân ở năm tương lai Căn cứ này dựa trên tính toán sau:

+ Số liệu ban đầu là xe hỗn hợp ở năm đầu tiên là:

N0hh = 459 (xhh/ng đêm)nên ta phải đổi ra xe con quy đổi theo công thức sau:N

Ni: cường độ xe chạy thiết kế của từng loại xe thành phần (xe/ng đêm)

Ki: hệ số quy đổi của từng loại xe ra xe con Giá trị Ni, Ki xem phụ lục

Bảng I.2.1: Lưu lượng xe quy đổi năm tương lai tương ứng các cấp đường Ntuonglai xcqd

Năm quy đổi Nxcqd

Căn cứ vào cấp thiết kế và điều kiện địa hình là đồng bằng và đồi với độ dốc ngangsườn ≤30%, ta có tốc độ thiết kế là:

Vtk = 60 km/h (theo bảng 4,[1])

2.2.2 Độ dốc dọc lớn nhất :

2.2.2.1 Điều kiện về mặt cơ học:

Độ dốc dọc lớn nhất idmax của đường được xác định theo hai điều kiện sau:

- Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản tác dụng vào xe khi xe đang chạy (gió, đường, chính bản thân xe khi nó tăng – giảm tốc độ )

- Sức kéo phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe và mặt đường

a Theo điều kiện về sức kéo:

i dmax = D - f (I.2.2)

+ D: nhân tố động lực của mỗi loại xe

+ f : hệ số cản lăn được chọn tùy thuộc vào loại mặt đường thiết kế Dự kiến mặtđường AI (mặt đường BTN) và dựa vào VTK = 60 (km/h) ta chọn f0 = 0.02

+ D’: nhân tố động lực xác định theo điều kiện bám của ôtô

+ φ1: hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào trạng thái mặt đường, khi tính toán lấy φ1 trong điều kiện bất lợi tức mặt đường ướt, bẩn, φ1= 0,2.+ Gk: trọng lượng trục bánh xe chủ động, thường là trục sau của xe (kG)

- Xe Rơ mooc: Gk = 2x8010+5620=21640 kG

- Xe con: Gk = 1380 kG

- Xe buýt: Gk = 7150 kG+ G: trọng lượng của toàn bộ xe (kG)

Trong đó:

- K : Hệ số sức cản không khí (kG.S2/m4)

- F : Diện tích chắn gió của ôtô (m2)

- V : Tốc độ thiết kế V = Vtk = 60 km/h

K và F được tra theo bảng 1 của [8]

Kết quả tính toán idmax theo điều kiện cân bằng sức bám như ở bảng I.2.3

Bảng I.2.3 : Kết quả tính toán i dmax theo điều kiện cân bằng sức bám:

kG

G(kG)

Từ điều kiện này ta chọn i’dmax = 5.74%

Theo TCVN 4054-2005 với Vtk = 60 (km/h) thì idmax = 6%

2.2.2.2 Điều kiện kinh tế:

Từ điều kiện cơ học ta xác định được idmax như sau:

idmax = min (idmax, i'dmax ) = 2.24%

P ω=K F V2

13 (I 2.5)

Sh

lpư

11

SIHình I.2.2:Sơ đồ tầm nhìn một chiều

Xét về điều kiện kinh tế thì độ dốc dọc ảnh hưởng dến chi phí xây dựng cũng nhưchi phí khai thác khi hoàn thành con đường Với idmax = 2.24% thì đảm bảo cho tất cảcác loại xe trong thành phần dòng xe có thể chạy được với tốc độ thiết kế Trong quátrình thiết kế trắc dọc cố gắng giảm độ dốc dọc thiết kế, không nên dung trị số idmax tốiđa

+ i: Độ dốc dọc trên đường, trong tính toán lấy i = 0

+ 1: Hệ số bám dọc trên đường lấy trong điều kiện bình thường mặt đườngsạch: 1 = 0,5

Thay các giá trị vào công thức (1.2.5) ta có:

S I tai=1,4×602

254(0,5±0)=39,69(m)

S I con=1,2×602

254 (0,5±0)=34,02(m)+ l0: Đoạn dự trữ an toàn , lấy l0=10 m

Suy ra: Stải = 16,67 + 39,69+10 = 66,36(m)

Scon = 16,67 + 34,02 + 10 = 60,69(m)

Sh

lo

Sh

lpư

lpư

+ i: Độ dốc dọc trên đường, trong tính toán lấy i= 0

Thay các giá trị vào công thức (1.2.7) ta có:

S II tai=601,8+

1,2×602×0,5

127 (0,52±0) +10=122,7(m )

S II con=601,8+

1,2×602×0,5

127 (0,52±0) +10=111, 37(m ) .Theo bảng 10 của [1] với V= 60 km/h thì SII = 150 m

Vậy ta chọn SII = 150m

2.2.3.3 Tầm nhìn vượt xe:

3 3

2 1

)(

1278

,

KV V

-Trường hợp cưởng bức : SIV = 4V = 4 x 60=240 (m)Theo TCVN 4054-2005_ với V= Vtk = 60 (km/h ) thì SIV= 350 (m).

Vậy: -Trong điều kiện bình thường chọn: SIV =360 (m)

-Trong điều kiện cưỡng bức chọn : SIV = 240 (m)

+ 0,08: Hệ số lực ngang khi không làm siêu cao

+ in : Độ dốc ngang của mặt đường, chọn in= 2%

Thay vào công thức 2.13 ta có:

R oscmin=602

Theo bảng 11 của [1] với V= 60 km/h thì R osc

min = 1500m, ta chọn R osc

min

= 1500m

2.2.4.3 Bán kính đường cong nằm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Theo điều kiện này:

 max

2 min

15,0

sc

i

V R





R= 30 S1

α (m)

trong đó:

+ S1: Tầm nhìn một chiều (m), S1 = 75 m

+ α: Góc chiếu sáng của pha đèn ô tô, α = 20

Thay vào I.2.10 ta có: R=1125 (m)

2.2.5.Độ dốc siêu cao:

Độ dốc siêu cao tính theo công thức:

(1.2.15).Thay các giá trị vào (1.2.15) ta tính được isc ở bảng 1.2.4 :

Bảng I.2.4: Độ dốc siêu cao

-2.2.6 Chiều dài vuốt nối siêu cao:

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định theo công thức :

(1.2.16).Trong đó :

+ B: Bề rộng phần xe chạy(m), B = 7m (Quay quanh mép phần xe chạy).+  : Độ mở rộng của phần xe chạy (m)

+ isc: Độ dốc siêu cao bố trí ở đường cong (%)

+ iP: Độ dốc dọc phụ thêm (%)Đường có Vtk=60km/h thì ip = 0,5 %

Các giá trị của công thức (1.2.16 ) được ghi ở bảng I.2.5:

Bảng I.2.5: Chiều dài đoạn nối siêu cao

Δ (m) 0.7 0,7 0,7 0,6 0 0

2.2.7 Độ mở rộng trong đường cong nằm:

Độ mở rộng E được tính theo công thức sau với đường 2 làn xe:

Theo tài liệu [1] chỉ mở rộng đường cong có R  250m.

Bảng I.2.6: Bảng tính độ mở rộng trong đường cong nằm

Ett(m) 2,5÷1,69 1,69÷1,32 1,32÷1,02 1,02÷0,77 0,77÷0,64 0,64÷0,55

2.2.8.Đường cong chuyển tiếp:

Đường có Vtt ³ 60 km/h theo [1] thì phải bố trí đường cong chuyển tiếp.

Chiều dài đường cong chuyển tiếp Lcht được tính theo công thức:

Trong đó:

Vtt: tốc độ tính toán (km/h)

R: Bán kính đường cong trên bình đồ (m)

+I: Độ tăng gia tốc li tâm trong đường cong chuyển tiếp I= 0,5m/s2

Bảng I.2.7: Chiều dài đường cong chuyển tiếp

R

V R

L e e

V tt

47

3

2.2.9.Bán kính đường cong đứng R lồi min , R lõm min :

2.2.9.1.Bán kính đường cong đứng lồi R lồi min :

Đường cong đứng lồi Rlồi theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều:

(1.2.19)

Trong đó:

+ SII: tầm nhìn 2 chiều, SII = 150 m

+ d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe, lấy d1=1 m

Theo bảng 19 tài liệu [1], Vtt = 60 km/h thì Rlồimin giới hạn = 2500 m ,Rlồimin thông thường =

4000 m Chọn Rlồimin = 4000 m

2.2.9.2.Bán kính đường cong đứng lõm R lõm min :

Theo ĐK đảm bảo hạn chế lực ly tâm:

602



R

+ hd: Chiều cao của pha đèn trên mặt đường; hd = 0,75 m.

+  : Góc chiếu của pha đèn ô tô;  = 20.

Thay vào công thức (1.2.21) ta có:

Trong đó: + b: Chiều rộng thùng xe; b = 2,5m

+ c: Cự ly giữa 2 bánh xe; c = 1,7m (tính cho xe Zin130)

+ x: Cự ly từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh (m)

+ y: Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe ngoài đến mép phần xe chạy(m)

x,y được xác định theo công thức của Zamakhaép

x = 0,5+ 0,005V (hai xe chạy ngược chiều)

y = 0,5+0,005VSuy ra x = y = 0,5 + 0,005 x 60 = 0,8 (m)

Vậy bề rộng làn xe: B =

2,5+1,7

2 + 0,8 + 0,8 = 3,7mTheo bảng 6 của [1] với đường IV, Vtk = 60km/h thì B = 3,5 m

2.2.11 Số làn xe:

Số làn xe yêu cầu được tính theo công thức:

n= N cdgio

Trong đó : + n: Số làn xe yêu cầu

+ Nth: Năng lực thông hành tối đa, khi không có phân cách trái chiều

và ôtô chạy chung với xe thô sơ thì theo [1] ta có: Nth=1000 (xcqđ/h/làn)

+ Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt= 60km/h thì Z = 0,55

+ Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

2.2.12.Môđun đàn hồi yêu cầu tối thiểu và dự kiến loại mặt đường:

Từ mục đích ý nghĩa phục vụ của tuyến : Đường cấp IV, tốc độ thiết kế Vtt = 60km/h, theo bảng 3-5[2], ta có :

- Loại mặt đường cấp cao chủ yếu A1 : E ycmin = 130 MPa

Và với kết cấu lề gia cố : Eycmin = 110 MPa

- Loại mặt đường cấp cao thứ yếu A2 : E ycmin = 100 MPa

Và với kết cấu lề gia cố : Eycmin = 80 MPa

2.2.13 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến:

Bảng I.2.9: Tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

STT CHỈ TIÊU KỸ THUẬT Đơn vị Trị số tính phạm Quy Chọn

3 Độ dốc dọc lớn nhất (%) 2,24 6 2,24

7 Bán kính đường cong nằm tối thiểu

không làm siêu cao Rmin

ksc

8 nằm tối thiểu khi làm Bán kính đường cong

siêu cao Rmin

9 tầm nhìn ban đêmBán kính đường cong nằm đảm bảo m 1125 1125

10 cong đứng lồi Bán kính đường

21 xe chạyMôđun đàn hồi tối thiểu KCAĐ phần MPa - 130 130

22 cốMôđun đàn hồi tối thiểu KCAĐ lề gia MPa - 110 110

các đường dẫn hướng tuyến, sau đó dựa vào các đường dẫn hướng tuyến đã vạch tiến hành thiết kế trắc dọc, trắc ngang.

3.2.Xác định các điểm khống chế:

Trên bình đồ dọc theo đường chim bay, nghiên cứu kỹ địa hình, cảnh quan thiên nhiên, xác định các điểm khống chế mà tại đó tuyến phải đi qua:

- Điểm đầu (Điểm A4) ở thị trấn Vĩnh Điện có cao độ là 315m

- Điểm cuối (Điểm A5) ở thị trấn Ái Nghĩa.có cao độ là 221m

Thay các số liệu vào công thức 1.3.1 ta được:

3.4 Lập các đường dẫn hướng tuyến:

Vạch các đường dẫn hướng tuyến dựa trên nguyên tắc sau:

- Đối với địa hình vùng đồng bằng, thung lũng, lòng chảo, cao nguyên bằng phẳng vàvùng đồi thoải thì đường dẫn hướng tuyến cố gắng bám sát đường chim bay để giảmchiều dài tuyến

- Đối với địa hình đồi, núi khó khăn và phức tạp thì tuyến đường cho phép quanh co,uốn lượn, chênh lệch cao độ nhưng:

+ Tránh tuyến gãy khúc, cua đột ngột

+ Cho phép sử dụng độ dốc dọc lớn nhất và các bán kính đường cong nằm tối thiểunhưng phải đảm bảo tầm nhìn đối với địa hình

+ Cho phép sử dụng đường cong chữ chi khi địa hình núi cao và đặc biệt khó khăn

- Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp gò bó về trắc dọc thì được vạch theo đườngtriển tuyến có độ dốc đều với độ dốc giới hạn.

- Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp khó khăn về bình đồ thì cố gắng bám theođường đồng mức và có lên xuống chút ít để đảm bảo yêu cầu thoát nước

Từ đặc điểm của địa hình mà ta có các cách vạch tuyến như sau:

+ Vạch theo lối đi tự do khi tuyến đi qua vùng đồi thoải, đồng bằng, cao nguyên, thunglũng, lòng chảo

+ Vạch theo lối đi sườn, khi tuyến đi qua vùng sườn đồi thoải ít quanh co, địa chất ổnđịnh Đường dẫn hướng tuyến được xác định theo độ dốc đều

+ Khi địa hình đồi núi khó khăn ta vạch đường dẫn hướng tuyến theo lối đi gò bó bằngcách dùng bước com pa

3.5 Các phương án tuyến:

- Phương án 1: Tuyến có chiều dài L= 2845.66 m gồm 4 đường cong nằm, trong đóđường cong nằm có bán kính nhỏ nhất R= 300m, hệ số triển tuyến bằng 1.05 Tuyến có

6 cống thoát nước tính toán và 1 cầu nhỏ

- Phương án 2: Tuyến có chiều dài L= 2795.30 m gồm 4 đường cong nằm, trong đóđường cong nằm có bán kính nhỏ nhất R= 500m, hệ số triển tuyến bằng 1.04 Tuyến có

7 cống thoát nước tính toán

3.6 So sánh sơ bộ các phương án tuyến:

* Ưu nhược điểm các phương án tuyến:

- Phương án I: là tuyến có chiều dài tuyến hơn phương án 2, nhưng chiều dài này khôngđáng kể Độ dốc tự nhiên nhỏ hơn phương án 2 Khối lượng đào đắp ít hơn so vớiphương án 2

Dựa vào Bảng so sánh trên ta thấy phương án 1 có chiều dài tuyến và độ dốc dọctrung bình nhỏ hơn phương án 2 Đồng thời có bán kính đường cong nằm nhỏ nhất nhỏhơn hai phương án 2

- Kết luận: Từ các ưu nhược điểm phân tích ở trên ta chọn phương án I để thiết kế sơbộ

3.7 Tính các yếu tố của đường cong nằm:

- Xác định góc chuyển hướng của tuyến(α)

- Lựa chọn bán kính đường cong nằm(R)

- Xác định độ dài đường tang của đường cong(T)

- Xác định độ phân cự (p)

- Xác định độ dài đường cong (K)

+ Chiều dài đường tang của đường cong:

Bảng 3.1: Bảng cắm cong cho phương án I:

0,4 x 3m 1:1 1:1

Tiết diện và độ dốc của rãnh được xác định phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hìnhkhu vực tuyến qua: hình thang, hình tam giác hay hình máng tròn

Với điều kiện của tuyến rãnh dọc thoát nước được chọn có tiết diện hình thang,chiều rộng đáy rãnh là 0,4m và độ dốc mái 1:1 Chiều sâu rãnh đảm bảo mức nước thấphơn mép rãnh 20cm và không sâu quá 50cm

Độ dốc dọc của rãnh thường được qui định theo điều kiện đảm bảo không lắngđọng đất đá ở đáy rãnh, thường lấy theo độ dốc dọc của đường đỏ, nhưng tối thiểu phảilớn hơn hoặc bằng 0,5o/o, cá biệt mới lấy 0,3o/o Nơi có độ dốc dọc rãnh lớn thì cần cóbiện pháp gia cố cho phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình nơi đó

Đối với rãnh có tiết diện hình thang đã chọn, cứ 500m chiều dài rãnh nên bố trí mộtcống cấu tạo ngang đường để thoát nước từ rãnh dọc chảy sang phía bên kia của nềnđường

Những chổ ngoặt hay có hiện tượng ứ đọng bùn cát, do đó khi chuyển hướng tathiết kế sao cho rãnh chuyển hướng từ từ với góc ngoặt không nên lớn hơn 45o và bánkính đường cong không được nhỏ hơn 2 lần chiều rộng mặt trên của rãnh

Rãnh đỉnh được bố trí ở những nơi sườn núi có độ dốc ngang khá lớn và diện tích lưuvực tụ nước lớn mà rãnh dọc không thoát kip.

Tiết diện rãnh được dùng dạng hình thang bề rộng đáy là 0,5m, mái rãnh có độdốc 1:1,5 và chiều sâu rãnh phải xác định từ tính toán nhưng không được sâu quá 1,5m

Độ dốc của rãnh đỉnh xác định giống như rãnh dọc

Ở những nơi địa hình sườn dốc hai bên lớn và có địa chất không tốt, có hiệntượng trượt, sụt lở phải thiết kế hai hay nhiều rãnh đỉnh Ngược lại nếu sườn dốc thoải,diện tích sườn núi không lớn thì có thể không cần làm rãnh đỉnh nhưng phải xem xéttăng tiết diện rãnh dọc

4.2 Công trình vượt dòng nước:

4.2.1 Xác định vị trí cống:

Tại tất cả các nơi trũng trên bình đồ, trắc dọc và có sông suối đều phải bố trícông trình cống thoát nước Tùy theo lưu lượng chảy về công trình mà ta chọn khẩu độcho thích hợp Cống đặt ở nơi đảm bảo thoát nước nhanh, tức là những nơi hình thànhdòng chảy rõ ràng, các suối nhỏ, các đường tụ thủy

Đối với cống cấu tạo ta chọn loại cống có đường kính Φ 100

Đối với cống tính toán ta chọn loại cống không áp, với khẩu độ công theo lưulượng nước tính toán

Đối với những lưu vực có lưu lượng dòng chảy lớn trên 40m3/s thì có thể xemxét làm cầu nhỏ để đảm bảo khả năng thoát nước, nhưng cũng cần có so sánh cụ thể vềmặt kinh tế kỹ thuật để quyết định

4.2.2 Xác định lưu vực cống:

Lưu vực cống được xác định như sau: Trên bản đồ địa hình khoanh lưu vực nướcchảy về công trình theo ranh giới của các đường phân thủy sau đó tính diện tích của lưuvực

4.2.3 Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về công trình:

Áp dụng công thức tính Qmax theo TCVN 9845:2013 của bộ Giao Thông Vận tải Việt Nam

- Công thức tính toán

Qp=Ap.φ.Hp..Fi(m3/s)Trong đó :

+ Tính toán với tần suất thiết kế P=4%

+ HP : lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất 4% Tra bảng tưng ứng vớivùng mưa Nông Sơn- Quảng Nam ta được: Hp=562 (mm)

+ φ : hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc loại đất cấu tạo lưu vực (Tra phụ lục A.1 TCVN 9845:2013)

+ AP : Moduyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất 4% trong điều kiện

=1

+  : hệ số tiết giảm lưu lượng do đầm, hồ, ao tra bảng trong cuốnhướng dẫn tiết đường

F : diện tích lưu vực (km2) xác định từ bình đồ 4.2.4 Trình tự tính toán Qp :

4.2.4.1.Tính chiều dài sườn dốc lưu vực:

bsd=1,8( )

F

l L

Trong đó : F là diện tích lưu vực

sd

sd sd p

b

Trong đó : Isd là độ dốc của lưu vực

msd hệ số nhám của sườn dốc , tra bảng được msd = 0.25 (Bảng 4 TCVN9845:2013)

4.2.4.3.Xác định thời gian tập trung nước tsd :

Tra trong bảng sách hướng dẫn thiết kế đường phụ thuộc vùng mưa thiết kế vàđặt trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực sd

4.2.4.3.Xác định hệ số đặc trưng địa mạo long suối :

Φ Ls=1000 L

m ls I ls1/3 F1 /4(α H p%)

T

T Lý trình

F(km2)

HP φ (kmL

)

Ils(o/oo) I

sd(o/oo) msd mls bsd

6 Km2+05

562

0.927

0.11

155.35

131.46

Cốngtròn

- Đối với mọi cấp đường đảm bảo đường đỏ thiết kế lượn đều với độ dốc hợp lý + Khi địa hình cho phép nên dùng các tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhằm phát huy hết tốc

độ xe chạy, đảm bảo an toàn, tiện lợi và kinh tế nhằm nâng cao chất lượng khai thác và

dễ dàng nâng cấp sau này

+ Các tiêu chuẩn giới hạn cho phép như độ dốc dọc imax, bán kính đường cong nằmtối thiểu chỉ dùng ở những nơi khó khăn về địa hình.

+ Việc chọn tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đường cho từng đoạn phải trên cơ sở phântích so sánh các phương án về kinh tế kỹ thuật

- Trong phạm vi có thể được nên tránh dùng những đoạn dốc ngược chiều khi tuyếnđang liên tục lên hoặc liên tục xuống

- Ở những đoạn đường từ cấp III trở xuống khi có nhiều xe đạp, xe thô sơ thì độ dốcdọc không lớn hơn 4%, nếu có nhiều xe rơ-moóc thì phải căn cứ vào trị số tính toán đểxác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép

- Để đảm bảo thoát nước mặt tốt không phải làm rãnh sâu thì nền đường đào và nửađào nửa đắp không nên thiết kế có độ dốc nhỏ hơn 0.5% (cá biệt 0.3% với chiều dàikhông quá 50m)

- Thiết kế độ dốc dọc sao cho đáy rãnh thoát nước song song với nền đường

- Khi thiết kế trắc dọc cần chú ý đến điều kiện thi công (thủ công hay cơ giới)

- Ở những đoạn địa hình dốc phải sử dụng độ dốc dọc lớn hơn 60 /1000 thì yêu cầu cứ2000m phải bố trí một đoạn nghỉ có độ dốc thoải không vượt quá 25 /1000 vàchiều dài đoạn nghỉ không quá 50m Đoạn nghỉ nên bố trí ở những đoạn địa hình thuậnlợi gần nguồn nước nhất, đối với đường có một làn xe thì nên bố trí kết hợp với đoạntránh xe (làn phụ).- Không nên thiết kế những đoạn có độ dốc dọc lớn trùng với đườngcong nằm có bán kính nhỏ, nếu có thì phải triết giảm so với độ dốc dọc lớn nhất quiđịnh trong quy phạm

- Đường cong đứng phải được bố trí ở những chổ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại sốgiữa hai độ dốc: ω=│ii1-i2│i≥1% (Đối với cấp thiết kế là 60km/h)

- Đường cong đứng thiết kế dạng đường cong tròn hay dạng parabol bậc hai

- Phải đảm bảo cao độ của những điểm khống chế

- Khi vạch đường đỏ cố gắng bám sát những cao độ mong muốn để đảm bảo các yêucầu về kinh tế kỹ thuật và điều kiện thi công Độ cao của những điểm mong muốn đượcxác định trên cơ sở vẽ các biểu đồ H = f (giá thành, F) Định ra các chiều cao kinh tếcho từng cọc hay cho từng đoạn tuyến có địa hình giống nhau về độ dốc ngang sườn, vềđịa chất

- Đối với địa hình vùng đồi núi nên dùng phương pháp đường cắt để cân bằng khốilượng đào đắp, đối với địa hình đồng bằng nên dùng đường bao

- Cố gắng bố trí đỉnh của đường cong đứng trùng với đỉnh của đường cong nằm.Trongtrường hợp không thể bố trí trùng nhau thì độ lệch không quá 1/4 độ dài đường congngắn.

- Đối với địa hình vùng đồi núi để tăng cường sự ổn định của trắc ngang đường và tiệnlợi cho thi công nên dùng trắc ngang chữ L

5.2 Xác định các cao độ khống chế:

Việc đầu tiên trong thiết kế trắc dọc là xác định các điểm khống chế Cao độ điểmkhống chế là cao độ mà tại đó bắt buộc đường đỏ phải đi qua như cao độ điểm đầu,điểm cuối của tuyến, nơi giao nhau với các đường giao thông ôtô khác cấp hoặc vớiđường sắt, cao độ mặt cầu cao độ tối thiểu đắp trên cống, cao độ nền đường bị ngậpnước hai bên, cao độ nền đường ở những nơi có mức nước ngầm cao

Trong phương án đã chọn các điểm khống chế cao độ như sau:

-Điểm đầu tuyến A: 225,1m

-Điểm cuối tuyến B : 230,00m

- Cao độ khống chế cống được tính theo công thức:

m: chiều cao đất đắp trên cống, nếu là cống tròn m=0.5, nếu là cống vuôngm=0

Bảng 5.1: Bảng khống chế cao độ tối thiểu trên cống

STT Lý trình Cao độ tự nhiên(m) Cao độ khốngchế (m)

7 Km2+350.00 217.45 220.25

5.3 Quan điểm thiết kế:

Địa hình khu vực tuyến đi qua là vùng đồi nên trắc dọc cao độ tự nhiên thay đổiliên tục nên ta chọn quan điểm thiết kế đường theo phương pháp đường cắt Khi thiết kếcần cân bằng giữa khối lượng đào và đắp để tận dụng vận chuyển dọc hoặc vận chuyểnngang từ phần nền đào sang phần nền đắp

Bám sát các điểm khống chế, làm thỏa mãn tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến,

độ dốc dọc nhỏ hơn độ dốc dọc lớn nhất, độ dốc dọc tối thiểu ở nền đào, bán kínhđường cong đứng, phối hợp giữa đường cong đứng và đường cong nằm nhằm đảm bảo

sự đều đặn của tuyến

- Phối hợp bình đồ với trắc ngang

- Trong thực tế khó mà đảm bảo thoả mãn đồng thời tất cả các yêu cầu đặt ra, do

đó phải tuỳ tình hình cụ thể cho từng đoạn tuyến để chọn giải pháp thiết kế hợp lý nhất Phân trắc dọc thành từng đoạn đặc trưng về độ dốc dọc của đường đỏ, xác địnhđiểm đầu của đoạn dốc tính toán, định trị số dốc dọc cho đoạn đó một cách chính xác(độ dốc dọc phải chẳn phần nghìn)

5.4.1.Thiết kế đường cong đứng

- Bố trí đường cong đứng tại những chổ đường đồi dốc m f hiệu số giữa 2 độ dốclớn hơn hay bằng 10/1000

- Các đường cong đứng xác định theo các công thức sau:

+ Chiều dài đường tang của đường cong đứng : T=R.(

|i1−i2|

2 ) (m)

+ Phân cự đường cong: P=

T2

2 R=

K2

8 R (m)

+ Chiều dài đương cong đứng: K= 2T (m)

Trong đó: - i1, i2 : độ dốc của đường đỏ

- R: bán kính của đường cong đứng

- P : phân cự đường cong đứng

- K : chiều dài đường cong đứng

- Theo TCN4054-2005, tĩnh không tối thiểu của cấp đường là cấp IV được quy

- Dựa vào các yếu tố tối thiểu của mặt cắt ngang cần thiết kế được kết hợp giữatính toán và quy trình như sau:

+ Phần xe chạy: 3,5x2 (m)+ Phần lề đường: 2 x 0.5 (m)+ Phần lề gia cố: 2 x 0,5(m)+Dốc ngang mặt đường: 2 %

Hình 6.2: Cấu tạo nền đường

Cơ sở để tính toán khối lượng đào đắp là các bản vẽ trắc dọc, trắc ngang và bình

đồ địa hình

Để tính được khối lượng đào hoặc đắp một cách chính xác thì rất phức tạp do phảitính tích phân:

V =∫0

L

Fdl

Trong đó:

+ V: Khối lượng đào hoặc đắp (m3)

+ F: Diện tích mặt cắt ngang nền đường biến đổi dọc theo tuyến tùy theo địahình, cao độ đào đắp thiết kế và cấu tạo kích thước nền đường (m2)

+ L: Chiều dài đoạn tuyến định tính toán (m)

Vì F phụ thuộc nhiều yếu tố trên và thay đổi không theo quy luật nào Do vậy việc ápdụng công thức trên rất khó khăn Nên ta tính theo phương pháp gần đúng như sau:

- Chia đoạn tuyến thành từng đoạn nhỏ, điểm chia là các cọc địa hình và tại các vị tríđiểm xuyên

- Trong mỗi đoạn giả thiết mặt đất là phẳng và tính khối lượng đất đào hay đắp như thểtích một lăng trụ:

V dao=F(2)dao+F(1)dao

+ Vđào,Vđắp: Khối lượng đất phải đào, đắp trong đoạn

+ F(1)đào, F(2)đào: Diện tích mặt cắt ngang phần đào tại đầu đoạn và cuối đoạn.+ F(1)đắp, F(2)đắp: Diện tích mắt cắt ngang phần đắp tại đầu đoạn và cuối đoạn

- Với những trắc ngang nửa đào, nửa đắp tính riêng diện tích phần đào, phần đắp

- Khối lượng rãnh biên tính luôn vào diện tích phần đào

- Cao độ đào hay đắp nền đường ở đây là cao độ tại tim đường, nên ta có thể đắp ở phầnđường bên này nhưng đào ở phần đường bên kia, vậy tại các vị trí điểm xuyên vẫn có thể

có khối lượng đào và khối lượng đắp

- Trên đoạn các đường cong cách tính khối lượng đất cũng như trên, cự ly giữa hai cọctrên đường cong tính theo cự ly cong ở bên đường

- Khối lượng đất đào đắp của toàn tuyến (hay đoạn tuyến) là tổng khối lượng của từngđoạn nhỏ đã tính.V= ∑

i=1

n

Vi

(m3) (1.6.4)

Hình 6.11: Sơ đồ tính khối lượng đào đắp giữa hai cọc (1) và(2) (2)

đất ở cống ta vẫn tính như thường vì khối lượng không đáng kể

Ta có các dạng trắc ngang như sau:

6.1.4.1 Khi H=0 nền đường dạng nửa đào nửa đắp:

6.1.4.2 Khi H < 0 nền thiên về đào:

 Khi k =  nền đường có dạng như hình 1.6.8:

a

b b

Hình 6.14: Nền đường dạng nửa đào chữ L

Hình 6.15: Nền đường dạng đào thông thường

Hình 6.16: Nền đường dạng đào có k=∞

Fđắp = 0.

6.1.4.3 Khi H > 0 nền đường thiên về đắp:

 Khi kH < b = 3,5 nền đường có dạng như hình 1.6.9:

1:1,5 1:1

6.2.3.Khối lượng đào đắp cho phương án 1s:

6.2.3.1.Khối lượng đào đắp phương án I:

- Khối lượng đất đào: Fđào = 27378.15 (m3)

- Khối lượng đất đắp: Fđắp = 57880.14(m3)

Dạng: 8 Hình 6.19: Nền đường dạng đắp thông thường