Thiết kế xây dựng tuyến đường e - F

đó việc đào tạo các cán bộ kỹ thuật đường ôtô trở nên cấp bách.. Nhận thức được điều này bản thân đã tập trung vào học tập và nghiên cứu chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố tại Khoa Cầu Đường trường Đại Học Xây Dựng. Sau một thời gian học tập bản thân đã tiếp thu được những kiến thức quý báu. Kết quả học tập này phần nào phản ánh trong đồ án tốt nghiệp mà em xin được trình bầy sau đây.  Phần I: Lập báo cáo đầu tư xây dựng tuyến đường e - f Chương i: Giới thiệu chung 1. Mục đích chung Tuyến đường thiết kế từ E đến F thuộc Tỉnh Hòa Bình là khu vực có địa hình à đồi thấp và thoải. Việc xây dựng tuyến đường E - F nằm trong chiến lược phát triển quốc gia và quy hoạch phát triển của Tỉnh Hòa Bình. Để đánh giá sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường E - F cần xem xét trên nhiều khía cạnh đặc biệt là cho sự phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội nhằm các mục đích chính như sau: * Xây dựng cơ sở hạ tầng vững chắc và đồng bộ, để đẩy mạnh phát triển công nông nghiệp, dịch vụ và các tiềm năng khác của vùng. * Sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên nhưng phải đảm bảo vệ sinh môi trường. * Phát huy triệt để tiềm năng, nguồn lực của khu vực, khai thác có hiệu quả các nguồn lực từ bên ngoài. * Trong những trường hợp cần thiết để phục vụ cho chính trị, an ninh, quốc phòng. Theo số liệu điều tra lưu lượng xe năm thứ 20 sẽ là: 1050 xe/ng.đ. Với thành phần dòng xe: - Xe con: 35% - Xe tải nhẹ 2 trục : 20% - Xe buýt dưới 25 chổ: 5%. - Xe tải trung 3 trục: 20%. - Xe tải nặng, xe kéo moóc: 20% Tỷ lệ tăng trưởng dòng xe là: 5%. Như vậy lượng vận chuyển giữa 2 điểm E - F là khá lớn với hiện trạng mạng lưới giao thông trong vùng đã không thể đáp ứng yêu cầu vận chuyển. Chính vì vậy, việc xây dựng tuyến đường E - F là hoàn toàn cần thiết. Góp phần vào việc hoàn thiện mạng lưới giao thông trong khu vực, góp phần vào việc phát triển kinh tế xã hội ở địa phương và phát triển các khu công nghiệp chế biến, dịch vụ.v.v... 2. Các căn cứ để lập dự án. Căn cứ các quy hoạch tổng thể mạng lưới đường giao thông của vùng đã được duyệt. Căn cứ vào nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp của Bộ môn đường ôtô và đường thành phố - Khoa Cầu đường. Trường Đại Học Xây Dựng, cho SV Trần Anh Tuấn. 3. Các quy phạm sử dụng: Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 -98 . Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 - 2005 - Quy phạm thiết kế áo đường mềm (22TCN - 211 - 93). - Quy trình khảo sát (22TCN - 27 - 84). Quy trình khảo sát thuỷ văn (22TCN - 220 - 95) của bộ Giao thông Vận tải. 4. Hình thức đầu tư: Nguồn vốn xây dựng công trình do nhà nước cấp, chủ đầu tư là Tỉnh Hòa Bình. Trên cơ sở đấu thầu hạn chế để tuyển chọn nhà thầu có đủ khả năng về năng lực, máy móc, thiết bị, nhân lực và đáp ứng kỹ thuật yêu cầu về chất lượng và tiến độ thi công. 5. Đặc điểm kinh tế xã hội của khu vực. Tuyến đường E - F thuộc tỉnh Hòa Bình có tiềm năng phát triển kinh tế lớn. Dân cư được phân bố tập trung ở 2 đầu E, F với mật độ tương đối cao. Trong quy hoạch tương lai dự kiến sẽ phát triển mạnh các dự án về công, nông, nghiệp và dịch vụ, du lịch . Sản phẩm hàng hoá ở khu vực chủ yếu là các nông phẩm. Do đó thu nhập bình quân đầu người là thấp, mức độ tăng trưởng GDP là 5%. Trong tương lai khi khu công nghiệp lớn đi vào hoạt động sẽ thu hút rất nhiều các nhà đầu tư, các doanh nghiệp vào sản xuất kinh doanh từ đó sẽ tạo được nhiều công ăn việc làm cho người dân ở đây. Góp phần làm tăng thu nhập cho người dân, giảm tỉ lệ thất nghiệp. 6. Tình hình giao thông hiện tại Đường bộ Trong vùng có quốc lộ 6, 1A và đường Hồ Chí Minh xây dựng xong thì mạng lưới giao thông ở đây cũng tương đối tốt. Tuy nhiên mạng lưới giao thông địa phương chưa phát triển mạnh, trong tỉnh còn thiếu những con đưòng nối các khu trung tâm phục vụ cho việc đi lại của nhân dân trong vùng. Đặc biệt khi các khu công nghiệp đi vào hoạt động thi nhu cầu vận tải sẽ rất lớn do đó việc mở thêm các tuyến đường là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu đi lại trong hiện tại và tương lai. Đường sắt Hiện tại Tỉnh Hòa Bình chưa có giao thông đường sắt. Đường thuỷ Do Hòa Bình là một tỉnh không có biển chỉ có sông Đà, sông Hồng nên giao thông đường thủy rất phát triển và đang trong giai đoạn xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La do đó nhu cầu vận tải đường bộ cũng tăng theo. 7. Giới thiệu đặc điểm chung của tuyến. * Địa hình. Tuyến đường đi qua địa hình tương đối phức tạp, có độ dốc lớn và có địa hình chia cắt mạnh. Chênh cao giữa điểm cao nhất và thấp nhất là 30m do giữa các đường đồi có hình thành lòng chảo. * Địa chất, thuỷ văn. Địa chất khu vực khá ổn định, ít bị phong hoá, không có hiện tưọng nứt,nẻ, không bị sụt lở. Đất nền chủ yếu là đất á cát. Địa chất lòng sông và các suối chính nói chung ổn định, bờ sông, bờ suối không bị sụt lở. Cao độ mực nước ngầm ở đây thấp, thoát nước nhanh chóng. Trong vùng 1 dòng suối hình thành dòng chảy rõ ràng có lưu lượng tương đối lớn và các suối nhánh tập trung nước về dòng suối này. Tuy nhiên địa hình ở lòng suối tương đối thoải và thoát nước tốt nên mực nước dâng ở các dòng suối không lớn do đó không gây ảnh hưởng tới các vùng xung quanh. * Hiện trạng môi trường. Đây là khu vực môi truờng rất ít bị ô nhiễm và ít bị ảnh hưởng xấu của con người.Trong vùng tuyến có khả năng đi qua có một phần là đất trồng trọt. Do đó khi xây dựng tuyến đường phải chú ý không phá vỡ cảnh quan tự nhiên, chiếm nhiều diện tích đất canh tác của người dân và phá hoại công trình xung quanh. * Tình hình vật liệu và điều kiện thi công: Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường. Cự ly vận chuyển < 5Km. Đơn vị thi công có đầy đủ năng lực, máy móc, thiết bị để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và tiến độ xây dựng công trình. Có khả năng tận dụng lao động và nguyên vật liệu của địa phương. Trong khu vực tuyến đi qua có mỏ cấp phối sỏi cuội với trữ lượng tương đối lớn và theo số liệu khảo sát sơ bộ thì thấy các đồi đất gần đó có thể dùng để đắp nền đường được đạt K98. Khoảng cách từ các mỏ vật liệu đến phạm vi công trình từ 500 – 1000m. * Điều kiện khí hậu. Tuyến nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, nóng - ẩm - mưa nhiều, nhiệt dộ trung bình khoảng 270C. Mùa đông nhiệt độ trung bình khoảng 180C. Mùa hạ, nhiệt độ trung bính khoảng 270C. Biên độ, nhiệt độ giao động khoảng 90C. Lượng mưa trung bình khoảng 2000(mm). Mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 10 Chương ii: Lựa chọn cấp hạng đường và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường i. các Căn cứ thiết kế: -Nhiệm vụ thiết kế . -Tầm quan trọng của tuyến đường . -Lưu lượng xe năm thứ 20 N=1050 xe/ngđ -Thành phần dòng xe: Xe con = 35%, Xe tải nhẹ hai trục = 20% Xe buýt dưới 25 chổ = 5% Xe tải trung 3 trục = 20% Xe tải nặng, xe kéo moóc = 20% Chức năng của tuyến: Đây là tuyến đường nối hai trung tâm kinh tế chính trị văn hoá của tỉnh. Điều kiện địa hình đặt tuyến:Là địa hình miền đồi núi, độ chênh cao giữa đầu và cuối tuyến không lớn lắm. Tài liệu sử dụng: tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054-2005 Ii. tính toán: 1. Xác định quy mô cấp hạng của tuyến đường: Quy đổi xe/ngđ ra xe con quy đổi/ngđ Bảng 2.1 Loại xe Xe con Xe tải nhẹ 2 trục Xe buýt dưới 25 chổ Xe tải trung 3 trục Xe tải nặng, xe keo moóc Hệ số quy đổi 1 2 2 2.5 4 ị Nxcqđ/ngđ = (35%x1+20%x2+5%x2+20%x2.5+20%x4) x 1050 = 2258 xcqđ/ngđ Căn cứ vào chức năng của đường, điều kiện địa hình đặt tuyến và lưu lượng xe thiết kế, dựa vào bảng 3 và 4 (TCVN 4054 - 2005) . Kiến nghị cấp kỹ thuật của đường là cấp IV. Vận tốc thiết kế là Vtt=60Km/h. 2. Xác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép imax idmax được xác định từ 2 điều kiện sau: Điều kiện sức kéo của ô tô Điều kiện sức bám của bánh ô tô với mặt đường 2.1 Theo điều kiện sức kéo . Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đường Khi xe chuyển động thì yêu cầu sức kéo của xe phải thắng được lực cản gồm: Lực cản lăn (Pf), lực cản không khí (Pw), lực cản quán tính (Pj), và lực cản leo dốc (Pi). Pa ³ Pf + Pw + Pj + Pi Đặt : D = D là nhân tố động lực của xe (Là sức kéo trên một đơn vị trọng lượng của xe. D = f(V, loại xe) D tra biểu đồ ) Khi xe chạy với vận tốc không đổi thì: D = f ± i ị id = D - f f: hệ số sức cản lăn.Với V > 50 km/h. f=f0[1+0.01(V-50)] f0 : Hệ số sức cản lăn khi xe chạy với vận tốc nhỏ hơn 50 km/h Dự kiến mặt đường sau này thiết kế có thể dùng là Bê tông nhựa, trong điều kiện khô, sạch: ị f = 0,02 V: Tốc độ tính toán . Vậy idmax =D - f Xác định idmax Bảng 2.2 Loại xe Volga GAZ 51 ZiL 130 MAZ 200 V(km/h) 100 70 60 60 D 0.06 0.03 0.027 0.027 F 0.03 0.024 0.023 0.023 i=D-f 0.03 0.006 0.004 0.004 Xác định idmax theo điều kiện bám Để đảm bảo bánh xe không quay tại chỗ khi leo dốc trong điều kiện bất lợi nhất thì sức kéo phải nhỏ hơn sức bám của bánh xe với mặt đường. idmax=D'-f Trong đó: j: hệ số bám của lốp xe với mặt đường, phụ thuộc vào trạng thái mặt đường.Trong tính toán lấy trong điều kiện bất lợi mặt đường ẩm ướt: j=0,2 G: trọng tải xe kể cả hàng, Gk : tải trọng trục chủ động Gk=0.7*G f: hệ số sức cản lăn. Dự kiến mặt đường sau này thiết kế có thể dùng là Bê tông nhựa , trong điều kiện khô, sạch: ị f = 0,02 F: diện tích cản không khí: F=0,8*B*H k: hệ số sức cản không khí k = 0,03 (xe con), k=0,07 (xe tải) B, H: bề rộng của ôtô và chiều cao ôtô Các đặc trưng kỹ thuật của từng loại xe cho ở bảng dưới đây: Bảng 2.3 Loại xe Volga GAZ 51 ZuL 150 MAZ 200 Vtb(km/h) 100 70 60 60 Sức chở 5 chỗ 2.5t 4t 7t Trọng lượng xe có hàng 1875 5350 8250 13625 Trọng lượng không hàng (kg) 1500 2710 4100 6400 Khổ xe Chiều dài (m) 4830 5715 6700 7620 Chiều rộng(m) 1800 2280 2470 2650 Chiều cao (m) 1620 2130 2180 2430 Lấy tốc độ gió Vg =0 khi đó : Sức cản không khí của các loại xe là Bảng kết quả tính toán Pw: Bảng 2.4 Loại xe Volga GAZ 51 ZuL 150 MAZ 200 Vtt 100 70 60 60 F 2.33 3.88 4.31 5.15 K 0.03 0.06 0.06 0.07 Pw 53.77 87.74 54.04 117.16 Tính idmax Bảng kết quả tính toán Bảng 2.5 Loại xe Volga GAZ 51 ZiL 150 MAZ 200 Pw 53.77 87.74 54.04 117.16 0.2 0.2 0.2 0.2 G 1500 2710 4100 6400 Gk 1050 1897 2870 4480 D' 0.133 0.134 0.137 0.136 F 0.03 0.024 0.023 0.023 idmax 0.103 0.11 0.114 0.113 Trên cơ sở idmax xác định theo 2 điều kiện trên chọn trị số nhỏ hơn. Bảng 2.6 Loại xe Volga GAZ 51 ZiL 130 MAZ 200 idmax 0.03 0.006 0.004 0.003 Theo TCVN với Vtt= 60km/h thì idmax=6%. Để thoả mãn tất cả các điều kiện trên thì idmax=3%. Tuy nhiên điều kiện này (Đk sử dụng idmax) không phải là phổ biến, thành phần xe nặng không nhiều, nên chọn theo đa số các loại xe, theo hiệu qủa kinh tế. Kiến nghị chọn idmaxtheo TCVN 4054-2005 idmax=6%. Vậy khi idmax=6% tính ngược lại vận tốc các loại xe trong trường hợp mở hết bướm ga. Vận tốc xe khi idmax=6% Bảng 2.7 Loại xe Volga GAZ 51 ZiL 150 MAZ 200 D 0,09 0,09 0,09 0,09 V (km/h) 70 25 21 15 Trong khi thiết kế nên cố gắng chọn độ dốc khoảng 3-4% để xe thô sơ có thể đi được. 3. Xác định tầm nhìn xe chạy Tầm nhìn 1 chiều Tầm nhìn một chiều là khoảng cách ngắn nhất kể từ khi phát hiện ra chướng ngại vật đến khi phanh xe lại được an toàn a) Sơ đồ tính l1 ST lo 1 1 S1 Công thức tính: S1 = l1 + Sh + lat Với l1: chiều dài xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lý t1 = 1giây lat: đoạn dự trữ an toàn (cự ly an toàn) lo =5 đến 10 m ta chọn lo=10 m j: hệ số bám, lấy j=0,5; i: độ dốc dọc trong tính toán lấy i=0 k: hệ số sử dụng phanh thiên về an toàn lấy k =1,3 (với xe tải nặng MAZ 200) Theo TCVN 4054-2005 giá trị S1=75m Vậy chọn giá trị S1 = 75 m làm giá trị tính toán. 3.2. Tầm nhìn 2 chiều Tính cho hai xe ngược chiều trên cùng một làn hãm xe để không đâm vào nhau, dùng cho đường không có dải phân cách giữa và xe chạy 2 chiều. Ta giả thiết 2 xe có cùng chỉ tiêu kỹ thuật, tốc độ bằng nhau và 2 lái xe có phản ứng cùng một lúc a) Sơ đồ tính Sh + lfư lo Sh + lfư 1 1 2 2 S2 S2 = 2lfư + 2 Sh + lo Thay số vào ta được S2 = 117.3m (với i= 0) Theo TCVN 4054-2005 giá trị S2 = 150m So sánh hai giá trị trên ta chọn theo qui phạm S2 =150m làm giá trị tính toán . 3.3. Tầm nhìn vượt xe Xe chạy phạm sang xe làn ngược chiều và phải trở về làn cũ trước khi xe trái chiều đến. Như vậy tầm nhìn S4 được xác định là khoảng cách giữa xe 1 và xe 3 lúc bắt đầu quá trình vượt xe của xe 1. (Giả thiết i=0,V1=V3) *) Sơ đồ tính 1 3 3 1 2 2 2 1 Trong sơ đồ trên có : S4 = Trường hợp này được áp dụng khi trường hợp nguy hiểm nhất xảy ra V3 = V2 =60Km/h;V1=80Km/h(khi vượt xe. S4=388m. So sánh với qui phạm ta có S4 = 350 (m). Vậy chọn S4 theo qui phạm là S4 = 350 (m). Ta cần tính thêm tầm nhìn ngang dọc hai bên đường nơi có dân cư đi lại: Sn===6.25 (m) Trong đó: S1 Tầm nhìn một chiều Vn Vận tốc người đi qua đường V Vận tốc thiết kế 4. Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi có hoặc không có siêu cao 4.1. Khi có siêu cao m = 0 ,15; isc = 0,06 m lấy trong điều kiện thoả mãn chống lật, chống trượt, êm thuận và kinh tế Theo TCVN 4054-2005 giá trị Rsc min =125 m Chọn Rnằm sc min =135 m theo tính toán . 4.2. Khi không có siêu cao m = 0,08; isc = in = 0,02 Thay số ta được Roscmin = 472.5m Theo TCVN 4054-2005 R osc =1500 m Chọn R osc nằm = 1500m theo quy phạm 4.3. Lập bảng phân tích quan hệ f(Rnằmmin , isc , m) Quan hệ Rnằm - m - isc4 Bảng 2.8 Rnằm (m) 500 400 300 250 200 150 135 Isc 0.02 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 m 0.08 0.05 0.064 0.073 0.092 0.129 0.15 4.4. Xác định bán kính đường cong nằm đảm bảo tầm nhìn ban đêm Rminbđ = = 15S1 = 1125m S1 : Tầm nhìn 1 chiều a: Góc mở cửa đèn pha a=20 Khi Rminbđ < 1125m thì phải khắc phục bằng việc cắm biển hạn chế tốc độ về ban đêm, bố trí đèn chiếu sáng 4.5. Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao: Để điều kiện chạy xe phù hợp với quỹ đạo xe chạy thực tế và đảm bảo điều kiện xe chạy không bị thay đổi đột ngột do chuyển từ trắc ngang 2 mái sang trắc ngang 1 mái thì ở hai đầu đường cong phải bố trí đường cong chuyển tiếp hoặc đoạn vuốt nối siêu cao .Đường cong chuỷen tiếp có tác dụng dẫn hướng bánh xe chạy vào đường cong và có tác dụng hạn chế lực ly tâm thay đổi đột ngột khi xe chạy vào đường cong, cải thiện điều kiện chay xe. Trong đó : Lct : chiều dài đường cong chuyển tiếp của đường cong R: Bán kính đường cong nằm V: Vận tốc tính toán (V=60km/h) Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao B : Bề rộng mặt đường =7 m Isc : Độ dốc siêu cao được bố trí ở đường cong Ip : Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường so với độ dốc thiết kế do có bố trí siêu cao Ip=2% đối với đường vùng núi Bảng 2.9 R (m) 500 400 300 250 200 150 135 Isc -0.02 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 Lct 18.38 22.98 30.64 36.76 45.95 61.27 68 Lsc - 7 10.5 14 17.5 21 21 Lqyi phạm 50 50 50 50 55 60 70 Lchọn 50 50 50 50 55 62 70 Để đơn giản ta lấy đoạn nối siêu cao và đường chuyển tiếp trùng nhau, do đó khi thiết kế ta lấy chiều dài lớn nhất trong 2 đoạn này. 4.6. Độ mở rộng trên đường cong nằm Độ mở rộng tính theo công thức L: chiều dài tính từ trục sau xe tới đầu mũi xe: Chọn xe MAZ200 có L=5,143m Độ mở rộng e đối với từng trị số Rnằm Bảng 2.10 R(m) 500 400 300 250 200 150 135 Ett (m) 0.32 0.366 0.43 0.48 0.556 0.666 0.71 EQP (m) 0.5 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.2 Echọn (m) 0.5 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.2 4.7. Chiều dài đoạn chêm giữa hai đường cong nằm Đoạn thẳng tối thiểu cần chêm giữa hai đường cong là m = Trong đó: L1, L2 là chiều dài hai đường cong chuyển tiếp giữa hai đường cong Đối với đường cong có R= 400 - 700 m m1 = = 20m Đối với đường cong có R= 200 - 300 m m2 = = 40m 4. Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng Đường cong đứng được thiết kế tại những nơi đường đỏ đổi dốc có hiệu đại số 2 độ dốc dọc > 10 0/00 5.1. Xác định Rlồimin Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều Rlồimin = d: Khoảng cách từ mắt người lái tới mặt đường d = 1,2(m) Thay số ta được Rlồimin = 2343.75m Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều Rlồimin = d: Khoảng cách từ mắt người lái tới mặt đường d = 1,2(m) Thay số ta được Rlồimin = 2343.75 m Theo TCVN 4054 - 2005 giá trị Rlồimin = 2500m Chọn giá trị Rlồimin = 2500m làm giá trị tính toán 5.2. Xác định bán kính đường cong lõm Rlõmmin Không gây vượt tải nhíp xe (gia tốc li tâm lấy a=0,5m/s2) * Trên cơ sở bảo đảm tầm nhìn ban đêm Đối chiếu với TCVN 4054 - 2005 có giá trị Rlõmmin = 1000(m) Ta chọn Rlõmmin = 1370(m) 6. Xác định các đặc trưng mặt cắt ngang Số làn xe trên mặt cắt ngang (theo TCVN 4054 - 2005) Ncđgiờ: lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm (Ncđgiờ = 0,1* Nxcqđ/ngđ ) Nlth: năng lực thông hành tối đa (Nlth = 1000 xcqđ/h) Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành (Z = 0,77) vùng đồi núi Nxcqđ/ngđ= Ni xKi Bảng 2.11 Loại xe Xe con Xe tải nhẹ 2 trục Xe buýt dới 25 chổ Xe tải trung 3 trục Xe tải nặng, xe kéo moóc Tỷ lệ % 35 20 5 20 20 Số xe 368 210 53 210 210 Hệ số qui đổi 1 2 2 2.5 4 Số xe con qui đổi 368 420 105 525 840 Tổng số xe con qui đổi là : N =2258 xcqđ/ngđ Thay số vào công thức ta có : Số làn xe cần thiết Theo TCVN 4053 - 2005 cho đường cấp 60: số làn xe là n = 2 làn. Kiến nghị chọn 2 làn xe. 6.2. Bề rộng làn xe chạy Được xác định theo công thức Blàn= (m) b: Chiều rộng thùng xe C: cự li giữa 2 bánh xe X: Cự li giữa từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh Y: Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy Đối với xe MAZ 200 có b, c lớn nên chọn xe MAZ 200 (đại diện cho xe tải) để làm xe tính toán bề rộng làn xe nhưng xe MAZ 200 lại có tốc độ chậm hơn xe Volga nên chọn cả 2 xe để tính toán và so sánh Theo Zamakhaev có thể tính x = y = 0,5 + 0,005*V Xác định Blàn Bảng 2.12 Loại xe V (km/h) X, y b C Blàntt (m) BQP(m) Bchọn (m) Xe Volga 70 0.85 1,8 1,42 3.31 3.5 3.5 Xe MAZ 200 60 0.8 2,65 1,95 3.9 3.5 3.5 6.3. Chiều rộng phần xe chạy và nền đường a. Chiều rộng phần xe chạy (bề rộng mặt đường) Bpxc = n*Blàn = 2*3,5 = 7 (m) b. Chiều rộng lề đường. Theo TCVN 4054-2005.Với đường cấp IV địa hình đồi núi Chiều rộng lề gia cố : 2x0.5 (m) Chiều rộng lề đất :2x0.5(m) Độ dốc ngang mặt đường : Ing =2% Độ dốc ngang lề đường gia cố :I lềgc=2%. Độ dốc ngang lề đất : Ilđ= 6% Chiều rộng nền đường : Bề rộng nền đường =Bề rộng pxc +bề rộng lề =2x3,5+2x1 =9.0 (m) Mái dốc ta luy nền đắp là 1:1,5 Mái dốc ta luy nền đào là 1:1 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật Bảng 2.13 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Trị số tính toán Trị số quy phạm Trị số chọn 1 Cấp hạng kỹ thuật 60 60 60 2 Số làn xe Làn 0.29 2 2 3 Cấp hạng quản lý IV IV IV 4 Vận tốc tính toán Km/h 60 60 60 5 Độ dốc dọc lớn nhất % 3 7 7 6 Bán kính đường cong nằm min - Có siêu cao m 135 125 135 - Không có siêu cao m 472.5 1500 1500 7 Tầm nhìn Một chiều m 63.51 75 75 Hai chiều m 117.3 150 150 8 Bán kính đường cong đứng lồi min m 2343.75 2500 2500 9 Bán kính đường cong đứng lõm min m 1366 1000 1000 10 Độ mở rộng trên đường cong m Bảng 2.9 11 Bề rộng một làn xe m 3.9 3.5 3.5 12 Chiều rộng lề đường m - 2x1.0 2x1.0 13 Chiều rộng mặt đường m 7.8 7 7 14 Dốc ngang mặt đường % - 2 2 15 Chiều rộng nền đường m - 9 9 16 Độ dốc nganglề đất % - 6 6 17 Độ dốc ngang lề gia cố % - 2 2 Chương iii: Thiết kế tuyến trên bình đồ Thiết kế tuyến trên bình đồ là vạch các phương án tuyến trên đó sau đó sơ bộ so sánh lựa chọn hai phương án tối ưu để luận chứng so sánh lựa chọn phương án tốt nhất .Công việc thiết kế tuyến trên bình đồ vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng đến giá trị xây lắp khối lượng công tác chất lượng sử dụng khai thác tuyến đường . 1. Đặc điểm của tuyến Tuyến đi qua vùng đồi núi trung du thuộc tỉnh Hòa Bình, phân bố dân cư tương đối thưa thớt, không có các tụ điểm dân cư tập trung 2. Nguyên tắc thiết kế tuyến Khi lựa chọn hướng tuyến phải tuân theo nguyên tắc sau : Xác định các điểm khống chế: + Điểm đầu, điểm cuối tuyến, điểm vượt qua đèo, vị trí vượt qua dòng nước nhỏ Giảm tối thiểu vốn đầu tư ban đầu (đảm bảo tuyến ngắn khối lượng đào đắp cũng như các công trình kỹ thuật ít nhất ) Phối hợp tốt các yếu tố bình đồ và trắc dọc trắc ngang đảm bảo an toàn xe chạy. Giữ gìn môi sinh môi trường . Tạo điều kiện thuận lợi cho thi công Do đó khi thiết kế tuyến cần cố gắng để : - Hệ số triển tuyến nhỏ nhất - Tránh các khu vực có bình đồ khó ,qua đèo qua các khu vực có địa chất xấu Tại những vùng có khó khăn về bình đồ phải tiến hành đi bước com pa -Tại những vùng có địa hình thoải tranh thủ sử dụng đường cong có bán kính lớn sao cho tuyến uốn lượn mềm mại phù hợp với cảnh quan thiên nhiên không phá vỡ cảnh quan tự nhiên của khu vực . 3. Cơ sở thiết kế tuyến Dựa vào yêu cầu thiết kế tuyến giữa 2 điểm E - F Dựa vào các chỉ tiêu đã chọn (ở chương II), dựa vào các vị trí đèo thấp có thể vượt qua, các vị trí vượt sông thuận lợi 4. Các phương án tuyến trên bình đồ . Từ đặc điểm địa hình khu vực là đồi núi liên tiếp, giữa E - F có rất nhiều các ngọn núi cao, đồng thời điểm E nằm ở đúng điểm yên ngựa nên các triển tuyến chỉ có cách lượn dần xuống chân đồi. Dựa vào cấp hạng đường ta triển tuyến theo 2 phương án chính sau: Phương án I: Từ E đi men theo sườn phảI của dãy núi bên tráI rồi vượt qua con suối chính ở giữa hai dãy núi. Sau đó vượt qua yên ngựa rồi đi men theo sườn của dãy núi tiếp theo để ra vùng đất thoải và đến diểm F . Phương án II: Đi theo mé đồi bên phải triển tuyến xuống dần ôm lấy quả đồi cạnh E. Vượt qua lòng suối chính, đI theo sườn tráI của dãy núi bên phải. Vượt qua yên ngựa rồi theo sườn núi bên phải đI tới F. Các phương án trên hầu hết là đi theo sườn núi và cố gắng đi vuông góc với suối , tại những vùng có độ dốc ngang lớn phải đi theo bước com pa ,tại những vùng có địa hình khó khăn thì dùng bán kính nhỏ tại vùng đIều kiện cho phép thì cố gắng bố trí bán kính lớn để tuyến mềm mại không bị gãy khúc . Ta thấy phương án I gần đường chim bay do đó hệ số triển tuyến nhỏ nhưng có nhiều chỗ chuyển hướng gấp nên phảI dùng nhiêu đường cong có bán kính nhỏ. Phương án II có hệ số triển tuyến lớn hơn, tuy nhiên tuyến của phương án I áp dụng được nhiều đường cong bán kính lớn. 5. thiết kế tuyến trên bình đồ Tính toán các yếu tố của đường cong nằm - Đo góc ngoặt cánh tuyến a trên bình đồ - Chọn Rnằm cố gắng bố trí Rnằm lớn để đảm bảo điều kiện xe chạy (chọn 2 đường cong liền kề có tỉ số Ri/Ri+1 < 1,4 - Tính toán các yếu tố của đường cong nằm Bảng tổng hợp các yếu tố bình đồ 2 phương án Bảng 3.1 STT Chỉ tiêu Phương án tuyến I II 1 Chiều dài tuyến (m) 6.258 5.363 2 Hệ số triển tuyến 1.208 1.035 3 Số góc ngoặt 9 9 4 Rnằmmin 150 250 Bảng các yếu tố đường cong xem phụ lục I.1.1, I.1.2 Bảng cắm cọc chi tiết xem phụ lục I.2.1, I.2.2 Chương iv: Thiết kế thoát nước trên tuyến Thiết kế công trình thoát nước nhằm tránh nước tràn nước ngập trên đường gây xói mòn mặt đường .thiết kế thoát nước còn nhằm bảo vệ sự ổn định của nền đường tránh đường trơn ướt gây bất lợi khi xe chạy . Khi thiết kế thoát nước cần phải xác định vị trí công trình ,biết được lưu lượng nước chảy qua công trình từ đó chọn khẩu độ , cầu cống cho thích hợp . Việc bố trí cống hoặc cầu trên bình đồ và trắc dọc cần đẩm bảo nguyên tắc sau : Nên bố trí thẳng góc với dòng chảy tránh làm cống chéo xiên . Lớp đất đắp tối thiểu trên cống phải ít nhất 50 cm hoặc bằng chiều dày áo đường nếu kết cấu áo đường dày hơn 50cm .Trường hợp không đảm bảo phải đào sâu lòng suối xuống nếu điều kiện địa hình cho phép . I. Một số nét về tình hình thuỷ văn dọc tuyến Tuyến đi qua khu vực đồi núi, trong tính toán mực nước lấy mực nước dâng trước công trình II. Các thông số tính toán Khu vực tuyến đi qua thuộc tỉnh Hòa Bình, vùng mưa rào II. Tần suất thiết kế theo TCVN 4054 - 2005 thì với Vtt = 60 km/h tần suất tính toán p% = 4% lượng mưa ngày ứng với tần suất này là H4% = 378 mm. Căn cứ tình hình địa mạo khu vực và từng dòng suối ta thấy khu vực tuyến đường đi qua có bề rộng lòng suối chính hẹp nhưng lưu vực nước đổ về rất lớn điều đó chứng tỏ địa chất ở đây ổn định, đất cấp III bề mặt chủ yếu là đất đá phong hoá, dân cư phân bố thưa thớt hai bên đường, có nhiều cỏ, rác xung quanh. Chọn hệ số nhám sườn dốc msd = 0,15 iIi. tính toán lưu lượng nước chảy qua công trình 1. Xác định lưu vực Xác định vị trí và lý trình của công trình thoát nước trên bình đồ và trắc dọc Xác định đường tụ thuỷ, phân thuỷ để phân chia lưu vực Nối các đường phân thuỷ, tụ thuỷ để xác định lưu vực của từng công trình. Xác đình diện tích lưu vực 2. Tính toán thuỷ văn áp dụng công thức tính theo 22TCN220 - 95 Bộ giao thông vận tải Q = Ap*a*Hp*d*F F: diện tích lưu vực (km2) a: hệ số dòng chảy lũ xác định theo (bảng 9-6) [11] d: hệ số triết giảm dòng chảy do ao hồ (d = 1) Hp: lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất tính toán Ap: mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế p% tra bảng phụ thuộc Fls, ts ts: thời gian tập trung nước từ sườn dốc tra bảng phụ thuộc vào đặc trưng địa mạo thuỷ văn Fsd Fls: đặc trưng địa mạo lòng suối Fls = Fsd = bsd = b: Chiều dài trung bình của sườn dốc li: có xét đến khi li > 0,75 B Khi lưu vực có 2 mái dốc B = Khi lưu vực có 1 mái dốc B = F/L Isd: độ dốc lòng suối (0/00) Bsd: chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực (m) ‘mls: hệ số nhám của lòng suối (m = 9) Sl : Tổng chiều dài các suối nhánh (chỉ tính các suối có chiều dài > 0.75 chiều rộng trung bình của lưu vực) L: Chiều dài suối chính B = Với lưu vực có hai mái B = Với lưu vực có một mái dốc và khi đó ta có Bsd = Các tính toán được lập thành bảng (xem phụ lục) IV. Tính toán khẩu độ cầu nhỏ 1. Chế độ dòng chảy dưới cầu Nếu hd Ê 1.3hk nước chảy theo chế độ tự do, chiều sâu nước chảy dưới cầu là hk, hd chiều sâu nước chảy lúc tự nhiên. Nếu hd > 1.3hk nước chảy theo chế độ chảy ngập, chiều sâu nước chảy dưới cầu hk bằng chiều sâu nước chảy lúc tự nhiên ở hạ lưu hd. Nếu độ dốc dưới cầu lớn hơn độ dốc phân giới Ik, tính như dốc nước. 2. Trình tự tính toán thuỷ lực cầu nhỏ. Xác định tốc độ và chiều sâu nước chảy trong suối lúc tự nhiên. Giả thiết các chiều sâu nước chảy trên suối 1, 2, 3, 4 mét... ứng với mỗi chiều sâu đó tính lưu lượng theo công thức Sêzi - Maninh hay Pavlôpsky. Có các số liệu về lưu lượng ứng với các chiều sâu khác nhau, về quan hệ hd - Q, dựa vào đường quan hệ hd - Q ứng với lưu lượng thiết kế Qc xác định chiều sâu nước chảy hd và tốc độ nước chảy vd. Chọn phương án xử lý dòng suối: Tuỳ theo địa hình cụ thể và khẩu độ cầu, chọn phương án xử lý dòng suối dưới cầu. Xác định chiều sâu phân giới hk từ điều kiện: Trong đó: Bk, wk Chiều rộng lòng suối và tiết diện dòng chảy ứng với chiều sâu phân giới e Hệ số thu hẹp, lấy như sau: e = 0.9 mố cầu có mô đất 1/4 nón e = 0.8 mố cầu không có mô đất 1/4 nón Với tiết diện lòng suối hình thang ta có: hk = Bk, wk xác định từ công thức: Bk = ; wk = vk: Tốc độ nước chảy lấy bằng tốc độ cho phép của vật liệu gia cố dưới cầu m: Mái dốc của mô đất 1/4 nón Xác định khẩu độ cầu và chiều sâu nước dâng trước cầu. So sánh hd với 1.3hk có thể xảy ra hai trường hợp sau: + hd Ê 1.3hk khẩu độ cầu Lc xác định theo công thức: Lc = Bk = Chiều sâu nước dâng trước cầu: H = hk + Trong đó: y - Hệ số vận tốc lấy như sau: y = 0.9 mố cầu có mô đất 1/4 nón y = 0.8 mố cầu không có mô đất 1/4 nón v0 Tốc độ nước chảy ở thượng lưu cầu ứng với chiều sâu H. Nếu H lớn có thể xem = 0 và H = hk + ằ 1.6hk + hd Ê 1.3hk khẩu độ cầu Lc xác định theo công thức: btb = vc: Tốc độ nước chảy lấy bằng tốc độ cho phép của vật liệu gia cố dưới cầu btb: Khẩu độ cầu ứng với chiều sâu nước chảy hd/2 Chiều sâu nước dâng trước cầu: H = hd + Căn cứ vào khẩu độ vừa xác định, chọn chiều dài cầu định hình gần nhất và tính lại chiều sâu H; tốc độ nước chảy dưới cầu vc. Chiều cao nền đường tối thiểu: Hnền = H + 0.5m; Hnền = H + háo đường Chiều cao cầu tối thiểu: Hcầu = 0.88H + t + K t: Tĩnh không dưới cầu. K: chiều cao dầm cầu. 0.88H: chiều sâu nước chảy dưới cầu. 3. Tính toán Giả thiết mái dốc của lòng suối là: Mái dốc trái 1:1.4 Mái dốc phải 1:1.5 Hệ số nhám lòng suối n = 0.02 Độ dốc lòng suối i = 0.5% Tính toán lưu lượng theo công thức Sêzi-Maninh: V = Q = w.V (m3/s) Trong đó: n-Hệ số nhám w-Tiết diện nước chảy, m2 y-Hệ số trong công thức Sêzi-Maninh (y = 1/6) i-Độ dốc dọc của lòng suối R-Bán kính thuỷ lực, m. R = c- Chu vi ướt, m. w = (b = mh0)h0 c = b + m’h0 R = = b- Chiều rộng lòng suối. Trong trường hợp này tiết diện lòng suối có dạng tam giác, b = 0 m h0- Chiều sâu nước chảy m- Hệ số mái dốc trung bình của bờ 1 và bờ 2 m = = m’ = = Các kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau: Bảng 4.1 h (m) w (m2) c (m) R (m) V (m/s) Q (m3/s) 1.00 1.45 3.52 0.41 1.96 2.84 2.00 5.80 7.05 0.82 3.11 18.01 3.00 13.05 10.57 1.23 4.07 53.10 4.00 23.20 14.09 1.65 4.93 114.36 5.00 36.25 17.62 2.06 5.72 207.34 Biểu đồ quan hệ Q - hd Từ biểu đồ quan hệ ta tra được chiều sâu nước chảy ứng với từng lưu lượng của hai phương án là: QPA1 = 99.6 m3/s ị hd = 3.8 m ị vd = 4.76 (m/s) QPA2 = 42.92 m3/s ị hd = 2.76 m ị vd = 3.85 (m/s) Chọn biện pháp gia cố lòng suối cho hai phương án: Phương án 1: Lát đá cỡ 25cm trên lớp đá dăm. ị Vo xói = 4.8 (m/s) = vk Phương án 2: Lát đá cỡ 15cm trên lớp đá dăm. ị Vo xói = 3.9 (m/s) = vk (Chiều dày lớp đá dăm không nhỏ hơn 10cm) Bảng tính Bk, wk, hk: Bảng 4.2 Bk(m) wk(m2) hk(m) 1.3hk PA1 11.04 22.13 2.47 3.211 PA2 8.45 12.23 1.63 2.119 Ta thấy PA1: hd = 3.8 m > 1.3kk 3.211m ị Khẩu độ cầu được tính theo công thức: btb = = = 6.83 m. Chiều sâu nước dâng trước cầu: H = hd + = 3.8 + = 5.73 m Chọn Lc = 12m ị hd = = 2.16 m ị Chiều sâu nước dâng trước cầu: H = hd + = 2.16 + = 4.09 m Hnền = H + 0.5m = 4.09 + 0.5 = 4.59 m Với PA2: hd = 2.76 m > 1.3kk = 2.119 m ị Khẩu độ cầu được tính theo công thức: btb = = = 4.98 m. Chiều sâu nước dâng._.