XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN
CHƯƠNG 10 CÁC GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ THIẾT KẾ
10.1. Giải pháp thiết kế phương án tuyến
10.1.2 Thiết kế mặt cắt dọc đường
10.1.2.3 Các phương pháp áp dụng để thiết kế trắc dọc
Căn cứ vào đường đen trên trắc dọc phối hợp với địa hình trên bình đồ ta tiến hành thiết kế đường đỏ theo ba phương pháp sau:
a. Phương pháp thiết kế đường bao địa hình:
Tức là cho đường thiết kế lượn theo điạ hình tự nhiên, là đi song song với mặt đất tự nhiên. Theo phương pháp này khối lượng đào đắp hợp lý nhưng lại có nhiều đoạn dốc lắt nhắt. Phương pháp này được áp dụng với những nơi có địa hình bằng phẳng hoặc có cao độ thay đổi đều, độ dốc tự nhiên nhỏ.
b. Phương pháp thiết kế cắt địa hình:
Thiết kế đường đỏ cắt theo địa hình tự nhiên tạo thành những đoạn đường đào, đắp xen kẽ. Phương pháp này được áp dụng ở những nơi có địa hình mấp
mô, đường cấp cao. Phương pháp này khắc phục nhược điểm của phương pháp đường bao nhưng lại có nhược điểm là khối lượng đào đắp lớn.
c. Phương pháp tổng hợp: Phối hợp hai phương pháp một cách hợp lý cho từng đoạn đường cụ thể.
đỏ phải cao hơn cao độ tối thiểu qui định như: Cao độ điểm đầu, điểm cuối của tuyến, cao độ nơi giao nhau với đường giao thông ô tô khác cấp cao hơn hoặc với đường sắt, cao độ mặt cầu, cao độ tối thiểu đắp trên cống, cao độ mặt đường bị ngập nước hai bên, cao độ nền đường ở những nơi có mực nước ngầm cao.
Phân cắt dọc thành những đoạn đặc trưng về địa hình qua trị số độ dốc sườn núi tự nhiên và địa chất khu vực.
a) Sơ bộ vạch tuyến:
Trên phần thiết kế bình đồ thì cao độ dọc tuyến vừa vùng núi và vùng đồng bằng do vậy dùng phương pháp phối hợp hai phương pháp hình bao và hình cắt. Căn cứ vào cao độ mực nước thiết kế để tính cao độ đường đỏ. (tần suất lũ thiết kế là 4%). Ở vị trí cuối tuyến đi vào khu dân cư vì thế cao độ đường đỏ phải được khống chế để phù hợp với cao độ nhà dân. Các điểm khống chế trung gian tại các vị trí cầu cống, ở các vị trí này cao độ đường đỏ đươc xác định theo cao độ đất đắp trên cống.
Dựa vào trắc dọc thiên nhiên ta vạch đường đỏ với các đoạn đổi dốc như sau:
STT Độ dốc dọc (%) Số đoạn Chiều dài (m) Tỷ lệ chiếm
(%)
1 0 < i < 1,00 3 879.30 75%
2 1,00 < i < 2,50 1 300.00 25%
3 2,50 < i < 4,00 0 0.00 0.00
4 4,00 < i < 6,00 0 0.00 0.00
Tổng cộng 4 1179.30 100
Bảng tổng hợp đoạn dốc b) 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%. Theo như phương án kẻ đường đỏ đã chọn ta xác định tuyến bố trí 1 đường cong đứng.
* 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 4054-2005 của bộ GTVT với đường cấp IV Đồng bằng, vận tốc xe chạy 60 Km/h quy định Rmin = 1500m.
Dựa vào các tiêu chuẩn trên, chọn Rmin ≥ 1500 m
* 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:
Tiếp tuyến đường cong T = R.(
2 i i1 2
) (m) Độ dài phân cự P =
2R T2
(m)
Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ X được xác định theo công thức: Y =
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 lên dốc
dấu (-) ứng với xuống dốc
Từ công thức trên ta có bảng xác định các giá trị đường cong đứng như sau:
BẢNG YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG Phương án 1:
TT Lý trình Δi=
1 2
i i R (m) T (m) P(m) Ghi chú
1 Km0+300.00 0.45 Không phải TK
2 Km0+600.00 2.18 4000 43.60 0.24 Phải TK
3 Km0+900.00 2.36 3000 36.32 0.11 ĐC lõm
Bảng tính giá trị đường cong đứng 10.1.3 Thiết kế trắc ngang
a. Quy mô mặt cắt ngang:
- Chiều rộng nền đường Bnền = 9,0m;
- Chiều rộng mặt đường Bmặt = 7,0m;
- Chiều rộng lề và lề gia cố Blề =3,0m (cho cả hai bên);
- Độ dốc ngang mặt đường imặt =ilề gia cố=2%;
- Độ dốc ngang lề đường ilề đất = 3% dốc về phía ngoài;
- Chọn độ dốc ta luy;
+ Độ dốc ta luy nền đường đắp: 1/1,5
- Các trắc ngang trong đường cong, các yếu tố trắc ngang lấy theo các yếu tố cong đã được thiết kế trên bình đồ.
- Bề rộng nền đường Bn= 10,0 m
+ Bề rộng phần xe chạy là: 2x3,5 = 7,0(m) + Bề rộng lề gia cố: 2x1 = 2,0(m) + Bề rộng lề đất: 2x0,5 =1(m)
- Độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố: in=2%
- Độ dốc ngang phần lề đất = 3%
- Độ dốc mái ta luy đắp 1:1,5
- Chiều dày kết cấu mặt phần xe chạy: 78 cm - Chiều dày kết cấu lề gia cố: 42 cm
b. Các dạng trắc ngang điển hình
*.Nền đắp
Trường hợp đất đắp thấp hơn 1 m thì mái dốc ta luy thường lấy 1/1.5 1/3 để tiện cho máy thi công lấy đất từ thùng đấu đắp nền hoặc tiện cho máy đào rãnh. Nếu nền đất đắp thấp quá thì phải cấu tạo rãnh dọc hai bên để đảm bảo thoát nước tốt.
Trường hợp đất đắp cao H = 1 6m thì độ dốc mái ta luy lấy 1:1,5 và thùng đấu lấy ở phía cao hơn và phải có một đoạn 0,5m để bảo vệ chân mái ta luy.
Nếu độ dốc ngang sườn núi < 20% thì ta phải rẫy cỏ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc với sườn dốc.
Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 2050% thì bắt buộc phải dùng biện pháp đánh cấp Bề rộng bậc cấp tối thiểu là 1.0 m, nếu thi công bằng cơ giới thì phải rộng từ 3 4 m.
< 1 m 1:1.5
H =1 6m
0,5m 1:1.5
1:1.5 H
I = 20 - 50 %
Nếu sườn dốc núi lớn hơn 50% thì lúc này không thể đắp đất với mái dốc ta luy được nữa vì mái ta luy sẽ kéo rất dài mới gặp sườn tự nhiên do đó khó bảo đảm ổn định toàn khối. Khi đó phải áp dụng biện pháp xếp đá ở phía chân ta luy để cho phép mái dốc ta luy lớn hơn.
2. Tính khối lượng đào đắp nền đường
+ Trong thiết kế lập dự án khả thi phải tính được khối lượng nền đường để tiến hành so sánh các phương án tuyến thiết kế để thiết kế tổ chức thi công nền đường, bố trí thi công cụ thể, để tính được giá thành, lập dự toán công trình. Cơ sở để tính toán khối lượng đào đắp là các bản vẽ trắc dọc, trắc ngang và bình độ địa hình
+ Để tính toán khối lượng đào đắp chính xác rất phức tạp và phải tính tích phân.
Trong dự án khả thi cho phép tính theo phương pháp gần đúng. Nội dung của phương pháp như sau:
- Chia tuyến thành nhiều đoạn nhỏ với điểm chia là các cọc địa hình và tại các vị trí điểm xuyên
- Trong mỗi đoạn, giả thiết mặt đất là phẳng và tính khối lượng đào đắp như thể tích một lăng trụ:
Vđào= (F1đào + F2đào).Ltb/2 Vđắp= (F1đắp + F2đắp).Ltb/2 Trong đó:
Vđào, Vđắp là thể tích đất phải đào, hoặc đắp trong đoạn
F1đào, F1đắp, F2đào , F2đắp là các diện tích đào, đắp tại đầu và cuối đoạn.
Ltb là cự ly trung bình giữa hai mặt cắt tính toán.