Giáo trình Thiết kế đường ô tô - Chương 8: Khảo sát thiết kế tuyến đường

tế, điều kiện thi công, khả năng phục vụ của tuyến).  Các giai đoạn khảo sát thiết kế đường ô tô:  Giai đọan chuẩn bị đầu tư: giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi (NCTKT) và báo cáo nghiên cứu khả thi (NCKT)  Giai đoạn thực hiện đầu tư: khảo sát thiết kế kỹ thuật (TKKT) và khảo sát thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC) 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 417 10/5/20 140 8.2 KHẢO SÁT LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XD CÔNG TRÌNH 8.2.1 Mục đích và nhiệm vụ  Thu thập các tài liệu về kinh tế ( điều tra kinh tế), điều kiện tự nhiên ( địa hình, địa chất, thuỷ văn, VLXD . . .và về môi trường ( môi trường tự nhiên và xã hội)  Đánh giá sự cần thiết phải đầu tư xây dựng  Xác định cụ thể vị trí tuyến đường, quy mô công trình, lựa chọn PA tuyến, PA công trình tối ưu, đề xuất các giải pháp thiết kế  Xác định tổng mức đầu tư, nguồn vốn  Hiệu quả đầu tư ( kinh tế & xã hội) => Mục đích và nhiệm vu của hai giai đoạn này giúp người có thẩm quyền quyết định đầu tư có đủ căn cứ để quyết định chủ trương đầu tư và tổng mức đầu tư 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 418 8.2 KHẢO SÁT LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XD CÔNG TRÌNH 8.2.2 Các bước thực hiện  Thu thập bản đồ địa hình và bản đồ hành chính  Điều tra giao thông  Điều tra kinh tế xã hội các vùng mà tuyến đường có khả năng đi qua  Thu thập các tài liệu về quy hoạch vùng lãnh thổ, quy hoạch đô thị, quy hoạch mạng lưới giao thông, vùng dân cư, vùng tránh  Thu thập các định mức, đơn giá, các số liệu để xác định các chi phí xây dựng, di tu, bảo dưỡng, chi phí vận chuyển, tổn thất thời gian, tai nạn  Các số liệu điều tra địa lý tự nhiên trong khu vực  Đề xuất quy mô, cấp hạng và các tiêu chuẩn chủ yếu của đường và công trình 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 419 8.2 KHẢO SÁT LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XD CÔNG TRÌNH 8.2.2 Các bước thực hiện  Xác định các điểm khống chế trên bình đồ, vạch phương án tuyến  Thăm dò và định tuyến trên thực địa  Khảo sát địa chất công trình và vật liệu xây dựng dọc tuyến  Khảo sát thuỷ văn  Đánh giá tác động môi trường về kinh tế - xã hội - nhân văn, về môi trường thiên nhiên và hệ sinh thái  Thiết kế sơ bộ, đề xuất các phương án và chọn giải pháp thiết kế đối với các hạng mục công trình, tính toán khối lượng công trình  Xác định tổng mức đầu tư  Đề xuất các giải pháp về tổ chức thi công và triển khai dự án  So sánh, chọn các phương án tuyến và phân tích hiệu quả kinh tế - tài chính của phương án chọn 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 420 10/5/20 141 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.1 Trình tự công tác khảo sát thiết kế kỹ thuật :  Công tác chuẩn bị  Cắm tuyến và đo đạc địa hình  Điều tra, thu thập các số liêu cần thiết để phục vụ công tác thiết kế  Thiết kế các hạng mục công trình đường  Đánh giá chi tiết tác động của môi trường, đưa ra các giải pháp ngăn ngừa và giảm thiểu  Xác định chính xác khối lượng thi công, nêu rõ các tiêu chuẩn về vật liệu, về các bán thành phẩm và sản phẩm cuối cùng của từng bộ phận  Lập thiết kế tổ chức thi công chỉ đạo  Lập tổng dự toán công trình  Lập hồ sơ mời thầu 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 421 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.2 Nội dung:  Công tác chuẩn bị :  Nghiên cứu kỹ hồ sơ BCNCKT đã được duyệt.  Thu thập cập nhật các số liệu về quy hoạch , kinh tế , xã hội. . .  Lập đề cương KS chi tiết.  Tổ chức lực lượng , máy móc phục vụ KS chi tiết  Cắm tuyến , đo đạc và điều tra thực địa :  Cắm tuyến trên thực địa  Đo bình đồ , trắc dọc , trắc ngang  Điều tra thực địa ( địa chất dọc tuyến, thuỷ văn, địa mạo, đền bù, VLXD . . .) 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 422 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.2 Nội dung:  Thiết kế kỹ thuật :  Thiết kế BĐ , TD , TN  Thiết kế các công trình thoát nước  Thiết kế nền đường và các công trình chống đỡ  Thiết kế mặt đường  Thiết kế đảm bảo an toàn GT và tổ chức GT  Thiết kế các công trình phục vụ khai thác đường  Đánh giá tác động môi trường , thiết kế phòng ngừa và giảm thiểu tác động môi trường  Tính khối lượng thi công  Thiết kế tổ chức thi công chi đạo  Lập dự toán chi tiết. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 423 10/5/20 142 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo góc  Công tác đo góc thường kết hợp với công việc cắm đường cong và tiến hành sau khi đã chọn tuyến, định tuyến, phóng thẳng.  Công việc đo góc cắm cong thường do 1 nhóm kỹ sư và 3  4 công nhân khảo sát đo đạc phụ trách  Dụng cụ : máy toàn đạc, kinh vĩ, mia, thước thép cuộn, bộ phích cắm, búa và cọc.  Tiến hành đo góc cắm cong ở tất cả các đỉnh 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 424 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo dài  Nhằm xác định khoảng cách nằm ngang giữa các cọc đã cắm trên tuyến cũng như giữa các đỉnh của tuyến.  Công việc đo dài tiến hành theo 2 bước: đo dài tổng quát và đo dài chi tiết. Đo dài tổng quát để cắm cho cọc Km và cọc H và đo dài chi tiết để xác định khoảng cách giữa các cọc chi tiết 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 425 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo cao  Công tác đo cao thường do các tổ công tác chuyên nghiệp đảm nhận, mỗi tổ gồm 2 người phụ trách máy vừa ghi số liệu, 2 3 công nhân cầm mia và che máy.  Nội dung công tác đo cao gồm đo cao tổng quát và đo cao chi tiết. Đo cao tổng quát nhằm đo độ cao của các mốc cao độ, chuyển cao độ từ các mốc cao độ nhà nước đến các mốc dọc tuyến, Đo cao chi tiết nhằm đo độ cao của tất cả các cọc chi tiết cắm dọc tuyến và các cọc khác, cũng như đo cao trên các mặt cắt ngang. Đo cao chi tiết và đo cao chi tiết phải tiến hành riêng biệt để kiểm tra. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 426 10/5/20 143 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo cao  Khi đô cao, nên lấy theo mốc độ cao nhà nước nhất là khi tuyến có liên quan và đi trong vùng có nhiều công trình xây dựng, thuỷ lợi, đường sắt, cảng...đã được xây dựng theo quy hoạch của nhà nước. Nếu không có mốc cao đạc nhà nước thì lâý theo mốc của các công trình đã có để tiện đối chiếu, giải quyết các vấn đề thiết kế. Đối với các trường hợp khác không có gì liên quan, ràng buộc gì với quy hoạch chung thì độ cao lấy theo giả định. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 427 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo cao  Khi đo cao cần kiểm tra máy thuỷ bình, nhất là đường trục ngắm, có đảm bảo nằm ngang hay không. Để tránh sai số do đường ngắm nên đặt máy chính giữa 2 điểm cần đo chênh cao và khoảng cách đặt mia xa nhất là 100m  Khi đo cao qua các khe, vực sâu, hẹp thì nên chuyền trước cao độ sang bờ vực phía bên kia rồi mới chuyển máy ssang bờ kia, sau đó phải đo lại và khép vào điểm đã chuyển trước đó. Đo cao qua các sông rộng hơn 300m thì việc chuyển độ cao phải dùng các phao tiêu để cho máy thuỷ bình cùng 1 lúc ở hai bên bờ có thể nhìn thấy nó. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 428 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo mặt cắt ngang  Có thể do nhiều tổ làm, mỗi tổ gồm 1 cán bộ kỹ thuật sơ cấp, 2 công nhân đo đạc và 2  3 lao động phổ thông.  Trong trường hợp ít dốc có thể dùng máy thuỷ bình để đo trắc ngang và lúc này có thể kết hợp với công tác đo cao  Các trường hợp khác có thể dùng thước chữ A và quả dọi để đo trắc ngang  Công tác đo trắc ngang rất quan trọng vì nếu đo không chính xác sẽ ảnh hưởng đến kết quả thiết kế, cũng như ảnh hưởng đến khối lượng thi công. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 429 10/5/20 144 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.3 Công tác đo đạc thực địa:  Công tác đo mặt cắt ngang  Để đảm bảo đo đạc chính xác trắc ngang cần phải đo đúng theo hướng thẳng góc với tim đường.  Công tác đo trắc ngang thường kết hợp ghi chép tình hình địa mạo, địa chất và các công trình 2 bên tuyến, phải ghi rõ khoảng cách từ tuyến đến điểm cần mô tả. Cũng cần mô tả các các lớp phủ trên mặt đất, cây cỏ trong phạm vi lân cận tuyến đồng thời phải phát hoạ địa hình địa vật ngoài phạm vi đo. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 430 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.4 Công tác điều tra thu thập thủy văn : Công việc này do 1 tổ chuyên nghiệp tiến hành sau khi đã cắm tuyến và đo cao. Nội dung điều tra gồm các việc sau :  Xác định diện tích lưu vực tụ nước ứng với công trình đã bố trí  Tại các vị trí hình thành dòng chảy thường xuyên cần tiến hành đo vẽ mặt cắt ngang, mặt cắt dọc dòng suối; khi cần thiết phải đo vẽ bình đồ địa hình chi tiết.  Cần hợp quan trắc tình hình dòng suối : kích cỡ đá, tình hình xói lở để có thể ước đoán vận tốc dòng nước chảy tự nhiên. Đồng thời phải xác định các mức nước hình thái để xác định lưu vực theo phương pháp mặt cắt hình thái và phục vụ tính toán khẩu đồ cầu. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 431 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.4 Công tác điều tra thu thập thủy văn :  Khi vượt qua các dòng nước đã có các công trình cũ thì cần đo đạc, điều tra, mô tả tình hình thoát nước sông, suối trong phạm vi công trình. Dùng các số liệu này có thể dùng để tham khảo khi thiết kế các công trình trên tuyến, đồng thời để đối chiếu, kiểm tra việc lựa chọn các số liệu tính toán thuỷ văn đã dùng.  Thu thập số liệu ở trạm khí tượng hay sách tra cứu về lượng mưa và các trị số về dòng chảy tại khu vực tuyến đi qua. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 432 10/5/20 145 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.4 Công tác điều tra thu thập số liệu địa chất dọc tuyến :  Điều tra để vẽ được mặt cắt địa chất dọc tuyến đặc trưng cho phạm vi lân cận tuyến đường (mỗi bên tối thiểu là 50m trong điều kiện bình thường)  Để vẽ được các mặt cắt địa chất, cần phải phát hiện được các chỗ thay đổi điều kiện cấu tạo địa chất và địa chất thủy văn qua các dấu hiệu về địa hình, tình hình địa mạo nói chung. Tại các chỗ thay đổi này phải áp dụng 1 trong các phương pháp địa chất công trình dưới đây để xác định cột cấu tạo địa chất tương ứng :  Quan sát các vết lộ, các mặt đào nhân tạo hiện có  Đào các hố đào để quan sát  Ở những chỗ cần thăm dò sâu thì có thể dùng các loại khoan địa chất 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 433 8.3 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8.3.4 Công tác điều tra thu thập số liệu về vật liệu xây dựng:  Việc điều tra thu thập các vật liệu để xây dựng đường thường kết hợp chặt chẽ với công tác điều tra địa chất và áp dụng các phương pháp điều tra địa chất công trình.  Nội dung công việc điều tra chủ yếu là :  Vị trí từ mỏ đất đá, cát...  Khối lượng - trữ lượng  Cự ly vận chuyển, đường vận chuyển  Chất lượng của vật liệu  Vấn đề khai thác, hình thức khai thác  Phương tiện vận chuyển : đường bộ, đường thuỷ, đường sắt  Các loại vật liệu khác : nhựa đường, sắt thép. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 434 8.4 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG  Nội dung của các công tác giai đoạn này tương tự ở giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật nhưng không lặp lại các công việc trong khảo sát thiết kế kỹ thuật mà chỉ bổ sung, cập nhật các số liệu khảo sát, điều tra thật cần thiết để phục vụ cho việc đi sâu thiết kế chi tiết từng bộ phận, từng đoạn, từng hạng mục công trình  Nội dung và trình tự thực hiện công tác KSTK lập bản vẽ thi công gồm :  Khôi phục tuyến và đo đạc lại trên thực địa  Điều tra bổ sung  Thiết kế chi tiết  Hồ sơ khảo sát thiết kế lập bản vẽ thi công 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 435 10/5/20 146 8.4 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG  Khôi phục tuyến và đo đạc lại trên thực địa :  Dựa vào các cọc đỉnh đã được cố định để khôi phục lại các cọc chi tiết , các cọc cự ly đã cắm ở giai đoạn KSTK kỹ thuật.  Cắm bổ sung các cọc chi tiết trong đường cong nằm để phục vụ thi công, khoảng cách giữa các cọc phụ thuộc vào bán kính R • Khi R>500 m , khoảng cách giữa các cọc 20 m • Khi R500 m , khoảng cách giữa các cọc 10 m 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 436 8.4 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG  Điều tra bổ sung :  Đo đạc, vẽ chi tiết mặt bằng chiếm đất tạm thời và vĩnh viễn để xây dựng đường (công trình, nhà cửa, mồ mả , đường điện, đường điện thoại phải di chuyển ra khỏi phạm vi thi công.)  Đo đạc bổ sung bình đồ 1/500 , trắc dọc ở các vị trí đặt công trình và nút giao thông.  Điều tra bổ sung về địa chất ở những vị trí thay đổi hướng tuyến, vị trí phải thiết kế đặc biệt ( đất yếu , đào sâu , đắp cao . . .)  Cập nhật những thay đổi về tình hình thuỷ văn so với lúc KSTK kỹ thuật.  Điều tra bổ sung chi tiết mỏ vật liệu .  Khảo sát, thiết kế đường tạm phục vụ thi công . . . 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 437 8.4 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG  Thiết kế chi tiết : Nội dung TK chi tiết bao gồm các vấn đề như trong giai đoạn TK kỹ thuật, nhưng phải bảo đảm các yêu cầu sau :  Thiết kế cụ thể, chi tiết, chính xác đối với từng hạng mục, từng bộ phận, từng công trình  Phải có các thí nghiệm để xác định các số liệu đầu vào để phục vụ tính toán. thiết kế .  Đề xuất các yêu cầu về vật liệu và các tiêu chuẩn kiểm tra nghiệm thu.  Tính toán chính xác về khối lượng theo bản vẽ thi công. (giá dự toán không được vượt 5% so với dự toán ở giai đoạn TKKT) 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 438 10/5/20 147 8.4 KHẢO SÁT BƯỚC THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG  Hồ sơ khảo sát thiết kế lập bản vẽ thi công:  Các bản vẽ thiết kế chi tiết của tất cả các hạng mục công trình .  Thuyết minh khảo sát , điều tra bổ sung về địa chất ,thuỷ văn, VLXD . . .  Thống kê chi tiết diện tích giải phóng mặt bằng .  Các văn bản thoả thuận về các yêu cầu bổ sung thiết kế của chính quyền địa phương hoặc của các cơ quan hữu quan. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 439 Hình 3-1: Toán đồ để xác định mô đun đàn hồi chung của hệ 2 lớp E ch (Trị số ghi trên đường cong là tỷ số E ch /E 1 ) Hình 3-2: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp (H/D = 02,0). Hình 3-3: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp (H/D = 04,0). Hình 3-4: Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động T av do trọng lượng bản thân mặt đường (ở toán đồ này T av được tính bằng MPa). - Hình 3-5: Toán đồ xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ở các lớp của tầng mặt (số trên đường cong là tỷ số E 1 /E chm ) Hình 3-6: Toán đồ xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ở các lớp liền khối của tầng móng (số trên đường cong là E 1 /E 2 ; số trên đường tia là E 2 /E 3 )