Thiết kế tuyến đường qua 2 điểm A - B thuộc thị xã Hồng Lĩnh - Hà Tĩnh

m) . + isc: Độ dốc siêu cao bố trí ở đường cong (%). + ip: Độ dốc phụ thêm của mép ngoài mặt đường so với độ dốc thiết kế do có siêu cao. Đường cấp 60 có ip = 0,5 % Các giá trị của công thức 1.2.17 được ghi ở bảng 1.2.4: Bảng 1.2.4. Bảng xác định chiều dài đoạn nối siêu cao isc% 2 3 4 5 6 7 R (m) 300÷1500 250÷300 200÷250 175÷200 150÷175 125÷150 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 24 R e 2 L e 1 L B A B C1 2 3 i=in=2% i=in=2% i=0% i=isc ild=6 % E (m) 0 0 0,74 0,92 0,92 1,24 Lnsc tính 28,0 42,0 61,9 79,2 95,0 115,4 Lnsc qp 50 50 50 55 60 70 Lnsc chọn 50 50 50 55 60 70 Trong đồ án bán kính đường cong nằm min là 700m, ta không ính toán chiều dài vuốt nối siêu cao mà lấy theo qui trình Lnsc=50m. 1.Quay quanh tim đường B đưa mặt đường phía lưng về nằm ngang in=i0=0. 2.Quay quanh tim đường B đưa mặt đường phía lưng thành in. 3.Quay quanh tim đường B đưa toàn bộ mặt đường đạt isc. Hình 1.2.8: Sơ đồ nâng siêu cao. Do bố trí isc = in nên ta có thể bỏ qua bước thứ 3 2.2.7. Độ mở rộng trong đường cong nằm: Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố định luôn hướng tâm còn bánh trước luôn hợp với trục xe một góc nên xe yêu cầu có một chiều rộng lớn hơn khi xe chạy trên đường thẳng. Hình 1.2.9: sơ đố tính độ mở rộng của đường 2 làn xe Độ mở rộng E được tính theo công thức sau với đường 2 làn xe: (1.2.18) Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 25 Trong đó: + L: Khoảng cách từ badsoc của xe đến trục sau cùng của xe: L = 8 (m). +V: Tốc độ xe chạy tính toán, V = 60 km/h. +R: Bán kính đường cong nằm. Theo tài liệu [1] chỉ mở rộng đường cong có R ≤ 250 Bảng 1.2.5. Bảng kết quả tính toán độ mở rộng trong đường cong nằm. R 30÷50 50÷70 70÷100 100÷150 150÷200 200÷250 Ett 3,23 2,13 1,63 1,24 0,92 0,74 Eqp 2,00 1,50 1,20 0,90 0,70 0,60 Echọn 3,30 2,00 1,70 1,30 1,00 0,80 Ghi chú: + Ett (30÷50) = Ett (30) cho an toàn. + Chọn độ mở rộng nhỏ (R = 30÷70m) do khống chế bởi lề gia cố. Chiều dài đoạn mở rộng: L = 10E (theo tính toán thì 20m là lớn nhất), ta quan tâm giá trí này để đối chiếu với chiều dài đoạn nối siêu cao và đường cong chuyển tiếp. 2.2.9. Đường cong chuyển tiếp Theo tài liệu [1] với đường cấp IV, Vtk = 60 km/h nên cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp ở các vị trí nối vào đường thẳng vào đường cong và ngược lại. Mục đích: Tăng dần R và giảm lực ly tâm, lái xe không cảm thấy khó chịu và tầm nhìn tăng lên. Ngoài ra, với các đường cong chuyển tiếp tuyến sẽ đều đặn hài hòa hơn. Chiều dài đường cong chuyển tiếp: 47.I.R V L 3 ct = V = Vtk = 60km/h. I: Độ tăng gia tốc ly tâm, trong tính toán lấy I = 0,5m/s3. R: Bán kính đường cong nằm. Bảng 1.2.6. Bảng kết quả: Lct theo R (một số trường hợp), (ĐV:m) R 700 800 1200 3000 Lttct 13,1 11,4 7,6 3,1 Lqpct 50 50 50 50 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 26 Ghi chú: Ứng với mỗi giá trị của RĐCN, cần xác định: + Ln: Đoạn vuốt nối siêu cao. + L = 10.E: Đoạn mở rộng phần xe chạy. + Lct: Chiều dài đường cong chuyển tiếp và cùng bố trí trên đoạn dài nhất. Lct ≥ 15m, trong các trường hợp tính toán có Lct ≤ 15m thì chọn Lct = 15m để bố trí. 2.2.10. Bán kính đường cong đứng Rlồi min, R lõm min Đường cong đứng được thiết kế ở những chổ có đường đỏ đổi dốc tại đó có hiệu đại số giữa 2 độ dốc lớn hơn hoặc bằng 1% (khi tốc độ thiết kế Vtk≥60) để xe chạy điều hoà, thuận lợi, đảm bảo tầm nhìn ban ngày, ban đêm, đảm bảo hạn chế lực xung kích, lực li tâm theo chiều đứng. Trong đó ký hiệu độ dốc như sau: i1 i2 i1 i1 i1 i1=0i2=0 i2 i2 i2 Hình 1.2.10 :Bố trí đường cong đứng lồi. i1 i1 i1 i1=0 i1 i2i2 i2 i2=0 i2 Hình 1.2.11 :Bố trí đường cong đứng lỏm. i1, i2: là độ dốc dọc của hai đoạn đường đỏ gãy khúc: - Khi lên dốc lấy dấu (+). - Khi xuống dốc lấy dấu (-). . 2.2.10.1. Bán kính đường cong đứng lồi Rlồimin Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 27 Bán kính đường cong đứng lồi phải đảm bảo một giá trị tối thiểu để đủ tầm nhìn ban ngày cho xe leo dốc. Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều: 75,2343 2,12 75 d.2 S R 2 1 2 Imin loi =× == (m). (1.2. 20). Trong đó: +SI: tầm nhìn 1 chiều, SI = 75 m. + d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe, lấy d1=1,2 m. Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều: 75,2343 2,18 150 d.8 S R 2 1 2 2min loi =× == (m). (1.2.21). Trong đó: +SII: tầm nhìn 2 chiều, SII = 150 m. Theo bảng 19 tài liệu [1] với Vtt = 60 km/h thì Rlồi min = 4000 m. => Chọn Rlồi min = 4000 m. 2.2.10.2. Bán kính đường cong đứng lõm Rlõm min Trị số bán kính min được xác định theo giá trị vượt tải cho phép của nhíp xe, tương ứng với trị số gia tốc ly tâm không lớn hơn 0,5 - 0,7 m/s2. Trong thực tế thường lấy giá trị a = 0,5 m/s2. Công thức tính toán : 5,6 V R 2 min lom = (m) (1.2.22). Với V: là tốc độ tính toán V=60km/h. Vậy 554(m). 5,6 60 R 2 min lom == Ngoài ra bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm còn phải được xác định theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên mặt đường (sử dụng cho đường có nhiều xe chạy vào ban đêm). (m) (1.2.23). Trong đó: + SI: Tầm nhìn một chiều SI = 75m. + hd: Chiều cao của pha đèn trên mặt đường, hd = 0,8m. + : Góc chắn của pha đèn, = 20. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 28 Thay vào công thức 1.2.23 ta có: 6,1333 2 sin758,02 75 R 2 =       ×+× = α (m). Theo [1], bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu thông thường với đường có vận tốc thiết kế Vtk = 60 Km/h là 1500(m) > 1333,6(m). Do đó, ta chọn bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu Rlõm min = 1500 (m). Trong trường hợp khó khăn thì có thể dùng giá trị nhỏ hơn nhưng không nhỏ hơn giá trị tối thiểu giới hạn là 1000m. Ngoài ra phải đảm bảo cho chiều dài đường cong đứng lớn hơn 50m. a S1 h d Hình 1.2.13: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đướng lõm 2.2.11. Số làn xe và chiều rộng làn xe 2.2.11.1. Số làn xe Số làn xe tối thiểu phải đảm bảo thông xe trong giờ cao điểm (lưu lượng xe lớn nhất), và được tính theo công thức: lth cdgio lx NΖ N n × = (1.2.24). Trong đó: + nlx: Số làn xe yêu cầu. + Nlth: Năng lực thông hành tối đa của 1 làn xe khi không có phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ thì theo tài liệu [6] ta có Nlth=1000 (xctc/h.làn). + Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt = 60km/h thì Z = 0,55. + Ngcd: Lưu lượng xe con qui đổi trong giờ cao điểm ở năm tương lai thứ 15: Ngcd = (0,1÷0,12).Nxcqđ Lấy Ngcd = 0,1. Nxcqđ = 0,1.1980 = 198 (xcqđ/h). Thay các giá trị vào 1.2.24 ta có: (làn) Theo bảng 3 tài liệu [1] với đường cấp IV số làn xe yêu cầu là 2 làn. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 29 Vậy chọn nlx = 2 làn. 2.2.11.2. Chiều rộng làn xe Chiều rộng của làn xe phía ngoài cùng được xác định theo sơ đồ xếp xe của Zamakhaép: B1làn = 2 cb + + x + y. (m) (1.2.25). Trong đó: + b: Chiều rộng thùng xe; b = 2,5m. (tính cho xe tải). + c: Cự ly giữa 2 bánh xe; c = 1,9 m (tính cho xe tải). + x: Cự ly từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh (m). + y: Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy (m). x,y được xác định theo công thức của Zamakhaép. x = 0,5+ 0,005V (xét cho trường hợp hai xe chạy ngược chiều). y = 0,5+0,005V ⇒x = y = 0,5 + 0,005 x 60 = 0,8(m). Vậy bề rộng làn xe: B1làn = 2 9,15,2 + + 0,8 + 0,8 = 3,8m. Căn cứ vào kết quả tính toán ở trên. Căn cứ tài liệu [1] với đường cấp 60 thì B =3,5m. Căn cứ vào số làn xe n = 2 so với yêu cầu n = 0,36. Căn cứ vào thực tế khi hai xe chạy ngược chiều nhau thường giảm tốc độ xuống và lấn sang phần lề đường gia cố. Vậy chọn: Blàn = 3,5 m Hình: 1.2.14: Sơ đồ xếp xe của y 1 c 1 y 2c 2 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 30 Việc bố trí các bộ phận gồm phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các là xe phụ (làn leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giao thông nhằm đảm bảo mọi phương tiện giao thông (ô tô các loại, xe máy, xe thô sơ) cùng đi lại được an toàn, thuận lợi và phát huy được hiệu quả khai thác của đường. Theo [1], với đường cấp thiết kế là cấp IV, vận tốc thiết kế là Vtk=60km/h. Bề rộng các yếu tố: Mặt đường, lề đường, nền đường. - Với đường 2 làn xe, mỗi làn xe rộng 3,5m thì bề rộng mặt đường là: Bm = n.Blàn = 2x3,5 = 7 m - Bề rộng lề đường theo tài liệu [1] là: Blề = 2x1 = 2 m Phần gia cố: 2x0,5 m Phần không gia cố: 2x0,5 m - Bề rộng nền đường: Bn = Bm + Blề Bn = 7 + 2 = 9 m 2.2.12. Dự kiến loại mặt đường và xác định môđuyn đàn hồi yêu cầu tối thiểu Từ mục đích ý nghĩa phục vụ của tuyến kết hợp với lưu lượng xe chạy năm tương lai ta sơ bộ chọn loại mặt đường cấp cao A1. Tương ứng với trị số môduyn đàn hồi tối thiểu : minycE = 130 MPa. - Tải trọng trục tính toán: 100kN. - Áp lực tính toán lên mặt đường: 0,6 (Mpa). - Đường kính vệt bánh xe tương đương: 33cm. 2.2.13. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến Bảng 1.2.7. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến STT Tiêu chuẩn kỹ thuật Đơn vị Trị số tính toán Qui phạm Chọn 1 Cấp thiết kế - - IV IV 2 Tốc độ thiết kế Km/h 60,40 60 3 Độ dốc dọc lớn nhất (%) 2 6 2 4 Tầm nhìn một chiều m 64,01 75 75 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 31 STT Tiêu chuẩn kỹ thuật Đơn vị Trị số tính toán Qui phạm Chọn 5 Tầm nhìn hai chiều m 118,83 150 150 6 Tầm nhìn vượt xe m 360 350 360 7 Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi không làm siêu cao Rosc min m 472,44 1500 1500 8 Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi làm siêu cao minscR m 128,84 250 250 9 Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn Rgh m - 125 125 10 Bán kính đường cong nằm khi đảm bảo tầm nhìn ban đêm m 1125 - 1125 11 Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu minloiR m 2343,75 4000 4000 12 Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu giới hạn Rgh m - 2500 2500 13 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu minlomR m 1334 1500 1500 14 Độ dốc siêu cao tối đa % 7 7 15 Chiều rộng một làn xe m 3,8 3,5 3,5 16 Số làn xe Làn 0,36 2 2 17 Bề rộng mặt đường m 7 7 18 Bề rộng nền đường m 9 9 19 Bề rộng lề đường m 2×1 2×1 20 Bề rộng phần gia cố lề m 2×0,5 2×0,5 21 Moduyn đàn hồi tối thiểu (phần lề gia cố) MPa - 110 110 22 Moduyn đàn hồi tối thiểu (phần xe chạy) MPa - 130 130 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 32 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 3.1. Nguyên tắc thiết kế Thiết kế bình đồ phải tuân thủ các nguyên tắc: + Vạch tuyến phải đi qua các điểm khống chế. + Đảm bảo phối hợp giữa các yếu tố trên bình đồ: Giữa các đoạn thẳng - đoạn cong và giữa các đoạn cong với nhau. + Phải thiết kế phối hợp giữa bình đồ - trắc dọc - trắc ngang: đầu tiên vạch tuyến trên bình đồ thông qua các đường dẫn hướng tuyến, sau đó dựa vào hướng tuyến đã vạch tiến hành thiết kế trắc dọc và trắc ngang. Phải xem lại các hướng tuyến có thể sửa lại tuyến trên bình đồ để thoả một vài yêu cầu nào đó. + Phối hợp giữa tuyến và công trình. + Phối hợp giữa tuyến và cảnh quan. (Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-05). 3.2. Xác định các điểm khống chế - Điểm đầu tuyến A: Thị xã Hồng Lĩnh - Điểm cuối tuyến B: Huyện Đức Thọ - Điểm vượt đèo (yên ngựa): Bình đồ khu vực tuyến đi qua có điểm yên ngựa (phương án 1). - Điểm vượt sông: Tuyến băng qua hai con sông lớn, dòng chảy xuất hiện quanh năm. Nên ta phải chọn vị trí vượt sông thuận lợi (là những điểm vuông góc với dòng chảy, có khẩu độ cầu nhỏ nhất, địa chất ổn định….) - Khu vực bất lợi về địa chất, địa hình: không khống chế. - Giao cắt với các đường khác và khu dân cư: Không khống chế. - Cao độ đất đắp tối thiểu trên cống (xem trắc dọc). - Ngoài ra các điểm khống chế về cao độ (điểm đầu, điểm cuối, điểm vượt sông, điểm đặt cống….) thì được quan tâm xem xét trong phần thiết kế trắc dọc. 3.3. Quan điểm thiết kế - xác định bước compa 3.3.1. Quan điểm thiết kế Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 33 - Vạch tuyến trên bình đồ bắt đầu từ việc xây dựng các đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và cho từng đoạn tuyến cục bộ tuỳ theo địa hình theo những nguyên tắc sau: + Địa hình đồng bằng, thung lũng, lòng chảo cao nguyên bằng phẳng, vùng đồi thoải đường dẫn tuyến vạch theo "lối đi tuyến tự do", cố bám sát đường chim bay, nên tận dụng những đoạn thẳng cho phép chiều dài lớn nhất nhỏ hơn 4÷6 km nối với nhau bằng những đoạn cong nằm có bán kính lớn, có thể sử dụng độ dốc dọc nhỏ. + Địa hình đồi núi phức tạp, thì tuyến phải uốn lượn quanh co, bám theo địa hình, phải khắc phục chênh lệch cao độ lớn thì nên dùng đường dẫn hướng tuyến theo "lối đi gò bó" nhưng: * Tránh tuyến gãy khúc, cua đột ngột. * Cho phép sử dụng độ dốc dọc max và các bán kính đường cong nằm tối thiểu nhưng phải đảm bảo tầm nhìn đối với địa hình. * Cho phép sử dụng đường cong chữ chi (con rắn) khi địa hình núi đặc biệt khó khăn. - Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp gò bó về trắc dọc thì được vạch theo đường triển tuyến có độ dốc đều với độ dốc giới hạn. - Đường dẫn hướng tuyến trong trường hợp gò bó về bình đồ thì nên làm theo đường cùng cao độ (đường đồng mức) với độ dốc lên xuống chút ít đảm bảo yêu cầu thoát nước trên đường, đường dẫn hướng tuyến cũng có thể là thung lũng dọc theo sông suối hoặc sườn núi. - Một số chú ý khi sử dụng các lối đi tuyến khác nhau : * Phải đảm bảo đặt tuyến trên mực nước ngập về mùa lũ, tránh vùng đầm lầy yếu và sự xói lỡ bờ sông, tránh uốn lượn quá nhiều theo sông suối mà không đảm bảo sự đều đặn của tuyến. * Nếu tuyến đi theo đường phân thủy, ít làm công trình thoát nước vì điều kiện thoát nước tốt, thường được dùng ở những vùng đồi thoải, nơi đỉnh đồi, núi phẳng ít lồi lõm và địa chất ổn định. * Trường hợp tuyến đi lưng chừng đồi núi nên chon những sườn đồi ít quanh co, thoải, địa chất ổn định, đường dẫn hướng tuyến sẽ được xác định theo độ dốc đều với độ dốc chỉ đạo. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 34 3.3.2. Xác định bước compa Để xác định vị trí đường dẫn hướng tuyến dốc đều trên bình đồ dùng bước compa cố định có chiều dài: M 1 i ∆h l d ×= (mm). (1.3.1). Trong đó: + ∆h : Chênh lệch giữa hai đường đồng mức gần nhau, ∆h =10000mm. + id= (0,9÷ 0,95)i d max ( 0/0). id = 0,95.0,02 = 0,019 + M 1 : Tỷ lệ bản đồ, 20000 1 M 1 = Thay các số liệu vào công thức 1.3.1 ta được: 31,26 20000 1 018,0 10000 l =×= (mm). 3.4. Lập các đường dẫn hướng tuyến Đường dẫn hướng tuyến xác định bằng bước compa là một đường gãy khúc cắt các đường đồng mức, đường này có độ dốc không đổi id. Để vạch các đường dẫn hướng tuyến một cách dễ dàng, mà phù hợp với thực tế cần phải xem xét kỹ các yếu tố của địa hình, vì vậy ta cần vạch các hướng tuyến theo các quan điểm trên. Dựa vào bình đồ khu vực, để đi từ Thị xã Hồng lĩnh đến Đức thọ ta có 2 hướng chính sau: - Hướng tuyến thứ nhất: Theo hướng này, từ Hồng lĩnh ta chọn vị trí vượt sông rồi bám theo đường đồng mức 90m, 80m và dùng các đường cong bán kính lớn để cố gắng áp sát địa hình rồi đi đến Đức thọ. - Hướng tuyến thứ 2: Theo hướng tuyến này, từ Hồng lĩnh ta cho tuyến đi giữa hai đường đồng mức 70m, 80m và 90 m sau đó dùng các đường cong tròn để áp sát địa hình rồi chọn vị trí thuận lợi để vượt sông đi đến điểm Đức thọ. 3.5. Các phương án tuyến Sau khi loại bỏ các phương án không hợp lý, từ các đường dẫn hướng tuyến được xác lập trên bình đồ ta xác định được 4 phương án tuyến sau: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 35 - Phương án I: Xuất phát từ Hồng lĩnh đi theo giữa hai đường đồng mức 90m, 80m và 70m .Sau đó vượt sông tại vị trí km1+117,97m rồi tiếp tục cắt qua đường đồng mức 70m, 80m, 90m rồi về Đức thọ, tổng chiều dài 4404,92m. - Phương án II: Từ Hồng lĩnh tuyến đi theo giữa hai đường đồng mức 70m, 80m và 90m, đến Km1+380,00 vượt sông rồi tiếp tục đi theo giữa hai đường đồng mức 80m và 90m rồi sau đó tiếp tục vượt sông tại Km4+76,00 rồi tiếp tục cắt qua đường đồng mức 80m, 90m rồi về Đức thọ, chiều dài tổng cộng là 4784,99m. - Phương án III: Từ Hồng lĩnh tuyến đi giữa 2 đường đồng mức 90m, 80m, 70m, qua sông tại Km1+120,36 về Đức thọ, chiều dài tổng cộng là 4524,60m. - Phương án IV: Cũng từ Hồng lĩnh, vựơt sông tại Km1+420,33, sông rồi tiếp tục đi theo giữa hai đường đồng mức 80m và 90m rồi sau đó tiếp tục vượt sông tại Km4+121,33 rồi tiếp tục cắt, bám theo đường đồng mức 80m, 90m về Đức thọ. Chiều dài tổng cộng là 5115,24m. 3.6. So sánh sơ bộ - chọn 2 phương án tuyến Sau khi so sánh tất cả các chỉ tiêu về: - Chiều dài tuyến (m). - Độ dốc dọc lớn nhất. - Hệ số triển tuyến. - Số lượng các đường cong nằm và số các đường cong có bán kính nhỏ. - Số lượng công trình trên tuyến. - Các công trình đặc biệt. - Tình hình địa chất, địa chất thuỷ văn. - Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu và sử dung vật liêu địa phương. - Điều kiện thi công. Từ các điều kiện đó ta lập được các bảng so sánh các phương án tuyến như sau: + Đối với hướng tuyến I ta có bảng so sánh các phương án tuyến như bảng 1.3.1: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 36 Bảng 1.3.1. Bảng so sánh các phương án tuyến Dựa vào bảng so sánh 2 phương án của hướng tuyến thứ nhất, ta nhận thấy 2 phương án khá giống nhau, số công trình thoát nước tương đương nhau. -Phương án III dài hơn phương án I 119,68m. -Phương án I tuy có 1 đường cong có bán kính nhỏ nhất là 800m nhưng không hạn chế về tốc độ. + Đối với hướng tuyến II ta có bảng so sánh các phương án tuyến như bảng 1.3.2: Bảng 1.3.2.Bảng so sánh các phương án tuyến Ta nhận thấy cả hai phương án đều vượt sông như nhau, điều kiện địa chất thuỷ văn giống nhau. STT Chỉ tiêu so sánh Đơn vị Phương án I Phương án III 1 Chiều dài tuyến. m 4404,92 4524,60 2 Độ dốc dọc tự nhiên trung bình của tuyến. % 4,26 6,42 3 Số đường cong nằm. - 3 3 4 Số công trình thoát nước. C.trình 6 6 5 Số đường cong bán kính < 1500m. - 2 1 6 Hệ số triển tuyến. 1,17 1,19 STT Chỉ tiêu so sánh Đơn vị Phương án II Phương án IV 1 Chiều dài tuyến. m 4784,99 5115,24 2 Độ dốc dọc tự nhiên trung bình của tuyến. % 4,62 7,24 3 Số đường cong nằm. - 3 2 4 Số công trình thoát nước. C.trình 6 5 5 Số đường cong bán kính < 1500m. - 1 1 6 Hệ số triển tuyến. 1,19 1,24 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 37 R P D PK TC TD α°T -Phương án II có chiều dài tuyến ngắn hơn so với phương án IV, toàn bộ tuyến có 3 đường cong trong đó có 1 đường cong bán kính nhỏ, lại đi men theo sườn nên điều kiện thoát nước tốt, khắc phục được chênh lệch cao độ. -Phương án IV có chiều dài tuyến lớn hơn phương án II 330,25m, toàn bộ tuyến có 3 đường cong bán kính lớn. Từ các đặc điểm nêu trên ta chọn hai phương án tuyến I và II để lập dự án khả thi cho tuyến đường. 3.7. Tính toán các yếu tố đường cong cho hai phương án tuyến đã chọn Sau khi đã so sánh các phương án tuyến chọn được hai phương án tối ưu nhất, qua các đường dẫn hướng tuyến, tiến hành chọn các bán kính đường cong cho thích hợp với địa hình, với các yếu tố đường ở đoạn lân cận, với độ dốc cho phép của cấp đường, đảm bảo đoạn thẳng chêm tối thiểu giữa hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao. Hình 2.2.2. Tính toán các giá trị của đường cong nằm Các yếu tố của đường cong: + Chiều dài đường tang của đường cong: T = R.tg( 2 α ) (m) (1.3.2). + Phân cực của đường cong: (m) (1.3.3). + Chiều dài của đường cong: (m) (1.3.4). Trong đó: + R(m): Bán kính của đường cong. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 38 +α (độ): Góc chuyển hướng của tuyến. Bảng 1.3.3. Bảng kết quả tính toán cắm cong phương án I. Góc chuyển hướng α STT Lý trình đỉnh Trái Phải R (m) T (m) P (m) K (m) 1 KM0+633,91 43012’18’’ 800 316,78 60,44 603,26 2 KM1+603,14 5304’32’’ 700 349,58 79,07 648,44 3 KM2+576,93 5033’49’’ 3000 145,77 3,54 291,31 Bảng 1.3.4. Bảng kết quả tính toán cắm cong phương án II. Góc chuyển hướng α STT Lý trình đỉnh Trái Phải R (m) T (m) P (m) K (m) 1 KM0+884,21 11026’53’’ 3000 300,71 15,03 599,42 2 KM2+724,65 25042’21’’ 1200 273,80 30,84 538,38 3 KM3+327,33 55050’38’’ 800 423,97 105,40 779,73 * Tính toán & cắm đường cong chuyển tiếp, đường cong tròn sau khi có đường cong chuyển tiếp: Chiều dài đường cong chuyển tiếp cho mỗi đường cong: theo tính toán ở chương 2 thì chiều dài đường cong chuyển tiếp được lấy theo chiều dài đoạn nối siêu cao và chiều dài đoạn nối mở rộng (chiều dài đoạn mở rộng tính toán nhỏ hơn hai giá trị trên). Ta căn cứ vào bảng sau để chọn chiều dài (L = Lnsc = Lct = Lnmr) này: Bảng 1.3.5: chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp. Isc (%) 2 3 4 5 6 7 R (m) 300÷1500 250÷300 200÷250 175÷200 150÷175 125÷150 Lnsc chọn 50 50 61,9 79,2 95,0 115,4 Lct (m) 50 50 50 55 60 70 L (m) 50 50 65 80 100 120 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 39 Sau khi chọn được chiều dài đường cong chuyển tiếp, ta tính toán đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn sau khi cắm đường cong chuyển tiếp. R1 R K 0 T x 0 t y 0 α α/2 ϕ0 α/2−ϕ0 R 1 R p TDT1 TCT1 TC T2 TD T2 Hình 2.2.3 :Cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide + Xác định các thông số Clôtôit: A= RxL (m). + Góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở cuối đường cong chuyển tiếp: 0 L 2.R ϕ = + Xác định các toạ độ của điểm cuối đường cong chuyển tiếp X0 và Y0, theo bảng 3-7 của [5] (Thiết Kế Đường 1): S A . với S = chtL . Tương ứng với trị số này tra bảng 3-7của [5] ta được: x0/A ; y0/A.⇒ (x0, y0) Các dịch chuyển p và t: p=y0-R(1-cos ) t=x0-Rsin điểm đầu đường cong chuyển tiếp: được xác định theo chiều dài đường cong cơ bản sau khi tính toán cắm cong đường cong chuyển tiếp D0. Chiều dài đường cong tròn cơ bản: K0 = R(α-2. ) Kết quả thông số đường cong ghi trong bảng: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 40 Bảng 1.3.6: tính toán các yếu tố đường cong chuyển tiếp. Bố trí đường cong chuyển tiếp. đỉnh R (m) A 0ϕ Lct (m) ctL A x0 (m) y0 (m) p (m) t (m) K0 (m) Phương án 1 P1 800 200,00 1047’26’’ 50 0,25 50 0,521 0,13 25,00 553,26 P2 700 187,08 2002’47’’ 50 0,27 50 0,548 0,10 25,00 598,44 P3 3000 387,30 0028’39’’ 50 0,13 50 0,142 0,04 25,00 241,31 Phương án 2 P1 3000 387,30 0028’39’’ 50 0,13 50 0,142 0,04 25,00 549,42 P2 1200 244,95 1011’37’’ 50 0,20 50 0,326 0,06 25,00 488,38 P3 800 200,00 1047’26’’ 50 0,25 50 0,521 0,13 25,00 729,73 Như vậy kết quả tính toán các đường cong trước và sau khi cắm đường cong chuyển tiếp được tổng hợp trong bảng sau: Bảng 1.3.7: Các yếu tố đường cong nằm. Phương án Phương án 1 Phương án 2 Đỉnh P1 P2 P3 P1 P2 P3 Lý trình KM0+ 633,91 KM1+ 603,14 KM2+ 576,93 KM0+ 884,21 KM2+ 724,65 KM3+ 327,33 Trái 43012’18’’ 25042’21’’ 55050’38’’ Góc chuyển hướng Phải 5304’32’’ 5033’49’’ 11026’53’’ R (m) 800 700 3000 3000 1200 800 T (m) 316,78 349,58 145,77 300,71 273,80 423,97 P (m) 60,44 79,07 3,54 15,03 30,84 105,40 Các yếu tố của đường cong tròn K (m) 603,26 648,44 291,31 599,42 538,38 779,73 A 200,00 187,08 387,30 387,30 244,95 200,00 1047’26’’ 2 002’47’’ 0028’39’’ 0028’39’’ 1 011’37’’ 1047’26’’ Lct (m) 50 50 50 50 50 50 Lct/A 0,25 0,27 0,13 0,13 0,20 0,25 Bố trí đừơng x0 (m) 50 50 50 50 50 50 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 41 y0 (m) 0,521 0,548 0,142 0,142 0,326 0,521 P (m) 0,13 0,10 0,04 0,04 0,06 0,13 T (m) 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 cong chuyển tiếp K0 (m) 553,26 598,44 241,31 549,42 488,38 729,73 Ta có bảng cắm cọc sơ bộ hai phương án I, II ở phụ lục I. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 42 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC Nước gây xói lở cầu cống, nền đường sạt lở taluy. Nước ngấm vào nền, mặt đường làm cho cường độ chịu lực của nền đất và vật liệu mặt đường giảm đáng kể phá hỏng kết cấu mặt đường. Vì vậy việc thiết kế hệ thống thoát nước trên tuyến là một vấn đề quan trọng có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế, nâng cao chất lượng đường ôtô nên cần được tính toán kỹ lưỡng. Hệ thống thoát nước trên tuyến bao gồm: - Hệ thống rãnh dọc, rãnh đỉnh, rãnh thoát nước, rãnh tập trung nước thoát nước mặt trên đường và trong khu vực. - Hệ thống các công trình vượt dòng nước nhỏ như cầu cống. 4.1. Rãnh thoát nước 4.1.1. Rãnh biên - Rãnh dọc được thiết kế ở các đoạn nền đường đắp thấp, ở tất cả các nền đường đào, nền đường nửa đào, nửa đắp, có thể bố trí ở một bên đường hoặc ở cả hai bên của nền đường. - Kích thước của rãnh lấy theo cấu tạo không cần tính toán thuỷ lực (chỉ tính khi rãnh dọc còn được dùng thoát nước cho một phần đáng kể của sườn lưu vực) 40cm 120cm 4 0 c m 40cm 40cm 1:1 1:1 Hình 1.4.1: Cấu tạo rãnh biên - Theo tài liệu [2]: + Rãnh biên được bố trí dọc nền đường đào, nền đường đắp thấp dưới 0,6 m. + Bề rộng đáy rãnh không nhỏ hơn 30cm ⇒ Chọn bề rộng đáy rãnh 40cm. + Mái dốc từ 1:1 đến 1:1,5. + Chiều sâu rãnh đảm bảo mức nước tính toán thấp hơn mép rãnh ít nhất 20 cm và không sâu quá 50 m. Trong trường hợp nó không chỉ thoát nước mặt đường, lề Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 43 đường và diện tích dải đất dành cho đường mà còn để thoát nước lưu vực hai bên đường thì kích thước rãnh biên được tính toán theo công thức thủy lực, nhưng chiều sâu rãnh không được nhỏ hơn 0,8m. + Độ dốc theo độ dốc thiết kế của tuyến và không nhỏ hơn 50/00 để tránh lắng đọng phù sa ở đáy rãnh. + Chiều cao gia cố mái dốc lòng rãnh phải cao hơn mức nước tính toán chảy trong rãnh là 0,1m. + Thiết kế chuyển hướng rãnh sao cho góc ngoặt không quá 450 và bán kính đường cong không được nhỏ hơn hai lần chiều rộng mặt trên của rãnh. + Nếu rãnh tiết diện hình thang thì 500m bố trí 1 cống cấu tạo ngang đường có đường kính nhỏ để thoát nước từ rãnh dọc chảy sang phía bên kia của nền đường. + Nếu rãnh có tiết diện hình tam giác thì 250m bố trí 1 cống cấu tạo. 4.1.2. Rãnh đỉnh - Rãnh đỉnh dùng để thoát nước và thu nước từ sườn lưu vực không cho nước chảy về rãnh dọc. - Được bố trí ở những nơi sườn núi có độ dốc ngang khá lớn và diện tích lưu vực tụ nước lớn mà rãnh dọc không thoát kịp. - Độ dốc dọc của rãnh đỉnh xác định giống như rãnh dọc. - Vị trí rãnh đỉnh cách mép taluy nền đường đào ít nhất 5 m. - Tiết diện rãnh thường dạng hình thang, bề rộng đáy tối thiểu 0,5m, bờ rãnh có taluy 1:1,5; chiều sâu rãnh không nên quá sâu 1,5m. Với hệ thống công trình thoát nước dọc và thoát nước ngang được bố trí trên tuyến thì đảm bảo thoát nước hết cho tuyến đường, nên ta không cần bố trí rãnh đỉnh. 4.2. Công trình vượt dòng nước - Công trình thoát nước bao gồm cầu, cống v.v...được bố trí tại tất cả các nơi trũng trên bình đồ, trắc dọc và nơi có sông suối. - Giá thành của các công trình thoát nước khá lớn trong tổng giá thành công trình đường, chọn và bố trí hợp lý sẽ giảm được giá thành xây dựng một cách đáng kể. - Phổ biến nhất hiện nay là các công trình cầu và cống nhỏ. Nếu những vị trí này gần nhau và sườn lưu vực thoải có thể đào kênh dẫn nước từ đó về công trình để giảm số công trình. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 44 - Đối với cống tính toán ta chọn loại cống không áp, khẩu độ được chọn theo tính toán thủy văn, số đốt cống tuỳ theo lưu lượng nước chảy và địa hình. Nếu đường kính cống tròn dưới 1m thì chiều dài cống không lớn hơn 20m. - Đối với cầu, khẩu độ được chọn dựa trên bình đồ nơi vị trí có dòng chảy rõ ràng theo định lượng. - Cao độ nền đường tại vị trí cống phải thoả các điều kiện: + Lớp đất đắp trên cống tròn dày ít nhất 1m, nếu không dùng cống hộp BTCT. + Nền đường phải cao hơn mực nước dâng trước cống một đoạn dự trữ, cầu nhỏ, cống không áp khẩu độ nhỏ hơn 2m thì chiều cao dự trữ là 0,5m. 4.2.1. Cống thoát nước 4.2.1.1. Xác định vị trí cống Các vị trí cần đặt cống hoặc cầu nhỏ là những nơi có suối nhỏ và nơi có tụ thủy. Bảng 1.4.1. Bảng xác định vị trí cống của 2 phương án P.A STT LÝ TRÌNH P.A STT LÝ TRÌNH 1 KM2 + 26,20 1 KM1 + 186,60 2 KM2 + 747,58 2 KM2 + 815,60 I 3 KM3 + 887,34 3 KM3 + 466,60 II 4 KM3 + 826,40 4.2.1.2. Xác định lưu vực cống: Lưu vực cống được xác định như sau: Trên bản đồ địa hình khoanh lưu vực nước chảy về công trình theo ranh giới của các đường phân thủy (xem phụ lục 2) Diện tích của lưu vực cống là phần diện tích được bao bởi 2 đường phân thuỷ và tuyến đường. Kết quả được thống kê ở bảng sau: Bảng 1.4.2. Bảng thống kê Kết quả P.A STT F(Km2) P.A STT F(Km2) 1 0,29 1 0,61 2 0,52 2 0,16 3 0,58 3 0,17 I II 4 0,27 4.2.1.3. Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về công trình: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 45 Xác định lưu lượng cực đại chảy về công trình theo công thức tính Qmax 22TCN 220-95 của bộ giao thông vận tải Việt Nam được áp dụng cho sông suối không bị ảnh hưởng của thủy triều. Công thức tính có dạng: p p pQ A . .H . .F= α δ (m 3/s) (1.4.1). Trong đó: + F: Diện tích của lưu vực (Km2). +Hp: Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế p% theo phụ lục II tài liệu [6]. +α : Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 14 tài liệu [6] tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế (HP%) và diện tích lưu vực (F). + Cấp đất xác định theo bảng 13 tài liệu [6] ta có đất cấp III + Ap: Môduyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện δ =1 theo phụ lục II tài liệu [6] +δ : Hệ số chiết giảm lưu lượng do đầm, ao hồ theo bảng 17 tài liệu [6] δ =1 *Trình tự tính toán: a. Dựa vào phụ lục II của [6] xác định vùng thiết kế và lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế: Tuyến đường thuộc vùng mưa X ứng với địa danh là Đức Hồng (Đức Thọ) thuộc tỉnh Hà Tĩnh có lượng mưa ngày ứng với tần suất lũ thiết kế lấy theo quy phạm: đường cấp IV với P = 4% có H4%= 546mm. Ở khu vực tuyến đi qua có đất là loại đất cấp III b. Tính chiều dài sườn dốc lưu vực theo công thức: (m) (1.4.2). Trong đó: + l: Tổng chiều dài các suối nhánh (km). + L: Chiều dài suối chính (km). Đối với lưu vực có 2 mái dốc: B = F/2L; Đối với lưu vực có 1 mái dốc: B = F/L Và bsd tính theo (1.4.2) nhưng thay hệ số 1,8 bằng 0,9 c. Xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 46 ( )0,4p0,3sdsd 0,6 sd sd αHIm b Φ = (1.4.3). Trong đó: + Isd: Độ dốc của sườn dốc lưu vực ( 0/00) Xác định thực tế trên địa hình (Lấy giá trị trung bình). + msd: Hệ số nhám sườn dốc xác định theo bảng 15 của tài liệu [6]. Trong trường hợp cỏ thưa, mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cây, không cày xới: msd= 0,3 Đối với lưu vực nhỏ, khi dòng chảy lũ không rõ ràng môduyn dòng chảy đỉnh lũ pA lấy theo phục lục II của tài liệu [6] ứng với ΦLS = 0. d. Xác định thời gian tập trung nước: Xác định thời gian tập trung nước sdτ theo phụ lục II của tài liệu [6] ứng với vùng mưa thiết kế và Φsd. e. Xác định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông suối: ( )1/41/41/3LSLS LS αH..F.Im 1000L Φ = (1.4.4). Trong đó: + L: Chiều dài dòng suối chính (Km). + ILS: Độ dốc dòng suối chính tính theo 0/00. Xác định thực tế trên địa hình + mLS: Hệ số nhám của lòng suối xác định theo bảng 16 của tài liệu [2]. Giả thiết với sông ổn định, lòng sông khá sạch, chảy trong điều kiện tương đối thuận lợi ta lấy mLS = 11. f. Xác định Ap theo ΦLS và حsd , vùng mưa theo phụ lục II của tài liệu [6]. g. Thay các trị số trên vào công thức 1.4.1 xác định Qmax. Kết quả tính toán xem ở phụ lục 2: 4.2.1.4. Chọn loại cống, khẩu độ cống Sau khi đã xác định được lưu lưu lượng Qmax đưa ra một số phương án khẩu độ cống theo từng phương án, ứng với mỗi phương án xác định chiều cao mực nước dâng trước công trình - biện pháp gia cố lòng suối. Từ lưu lượng Qmax ta tra bảng 9-1a, bảng 9 - 1b của [7], ta được Ф, H, V ứng với loại cống thường loại I, chảy không áp: Khẩu độ cống của phương án I được xác định ở bảng 1.4.3: Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 47 Bảng 1.4.3: Bảng chọn cống phương án I STT Lý trình Qmax (m3/s) Khẩu độ cống (cm) Hd (m) V (m/s) Chọn 2Ф175 1,53 2,77 1 KM2 + 26,20 7,71 H200 2,02 3,39 2Ф175 H250 2,54 3,84 2 KM2 + 747,58 15,14 2H200 2,02 3,39 H250 H300 2,76 3,99 3 KM3 + 887,34 16,07 2H200 2,02 3,39 H300 Khẩu độ cống của phương án II được xác định ở bảng 1.4.4: Bảng 1.4.4: Bảng chọn cống phương án II STT Lý trình Qmax (m3/s) Khẩu độ cống (cm) Hd V(m/s) Chọn 2H250 2,32 3,66 1 KM1 + 186,60 23,77 H350 2,88 4,08 2H250 2Φ150 1,50 2,84 2 KM2 + 815,60 6,61 H200 1,83 3,25 2Φ150 1Φ175 1,75 3,06 3 KM3 + 466,60 4 2 Φ125 1,22 2,55 1Φ175 2Φ200 1,86 3,08 4 KM3 + 826,40 10,9 H250 2,54 3,84 2Φ200 4.2.2. Công trình cầu 4.2.2.1. Xác định vị trí cầu Đối với cầu, vị trí vượt sông là điểm khống chế. Nơi này sông hẹp, lòng sông sâu không có nhánh, lòng sông ổn định thẳng đều, địa chất lòng sông tốt có tầng đá cơ bản gần mặt đất, địa chất hai bên lòng sông tốt ổn định không bị trượt lỡ, sụt lỡ. Vị trí này được xác định tại lý trình: -Phương án I: KM1 + 50,00 m ÷ KM1 + 150,00 m. -Phương án II: KM1 + 380,00 m ÷ KM1 + 460,00 m. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 48 KM4 + 76,00 m ÷ KM4 + 126,00 m. 4.2.2.2. Xác định khẩu độ Với nhiệm vụ của đồ án không yêu cầu tính toán khẩu độ của cầu lớn nên ta xác định khẩu độ của nó theo định lượng theo bề rộng sông: -Phương án I: Cầu bê tông cốt thép L = 100 m. -Phương án II: Cầu bê tông cốt thép L = 80 m. Cầu bê tông cốt thép L = 50 m. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 49 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN Thiết kế trắc dọc là một nội dung quan trọng. Trắc dọc hợp lý sẽ làm tăng các chỉ tiêu khai thác của tuyến sau này như: tốc độ xe chạy, lượng tiêu hao nhiên liệu,….dẫn đến giá thành có thể đắt hay rẻ. 5.1. Nguyên tắc thiết kế Sau khi chọn được hai phương án tuyến trên bản đồ đường đồng mức ta tiến hành lên trắc dọc tự nhiên các phương án đó tại các cọc 100m (cọc H), cọc địa hình (cọc nơi địa hình thay đổi), cọc khống chế (điểm đầu, điểm cuối, cầu, cống...). Dựa vào địa hình ta vạch đường đỏ cho phù hợp với các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật theo các nguyên tắc cơ bản sau: - 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 giới hạn cho phép như độ dốc dọc imax, bán kính đường cong nằm tối 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 phân tích 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 tuyến đang liên tục lên hoặc liên tục xuống. - Để đảm bảo thoát nước mặt tốt không phải làm rãnh sâu thì nền đường đào và nửa đào nửa đắp không nên thiết kế có độ dốc nhỏ hơn 50/00 (cá biệt 3 0/00 nhưng không dài quá 50m). Điều này đảm bảo cho rãnh biên có độ dốc dọc tối thiểu để thoát nước. - Ở những đoạn địa hình dốc phải sử dụng độ dốc dọc lớn hơn 600/00 thì yêu cầu cứ 2000m phải bố trí một đoạn nghỉ có độ dốc thoải không vượt quá 250/00 và chiều dài đoạn nghỉ không quá 50m. Đoạn nghỉ nên bố trí ở những đoạn địa hình thuận lợi gần nguồn nước nhất. - Phải đảm bảo cao độ những điểm khống chế. - Khi vạch đường đỏ cố gắng bám sát những cao độ mong muốn để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật và điều kiện thi công. Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 50 - Đối với địa hình vùng đồi núi để tăng cường sự ổn định của trắc ngang đường và tiện lợi cho thi công nên dùng trắc ngang chữ L. - Các chổ đổi dốc trên trắc dọc (trên 1% khi tốc độ thiết kế ≥ 60 km/h, lớn hơn 2% khi tốc độ thiết kế < 40 km/h) phải nối tiếp bằng các đường cong đứng (lồi và lỏm). Các đường cong này có thể là đường cong tròn hoặc parabol bậc 2, trong đồ án chọn là các đường tròn với bán kính tối thiểu như đã tính toán ở chương 2. 5.2. Xác định các cao độ khống chế Việc đầu tiên khi thiết kế trắc dọc là xác định các điểm khống chế. Cao độ điểm khống chế là cao độ mà tại đó bắt buộc đường đỏ phải đi qua hoặc cao độ đường đỏ phải cao hơn cao độ tối thiểu qui định. Các điểm khống chế trên trắc dọc cũng là những điểm nếu không đảm bảo được sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ cũng như chất lượng của công trình. - Phương án I: + Điểm đầu đồ án: 83,64m; điểm cuối đồ án: 84,61m. + Cao độ tối thiểu đất đắp trên các cống tại KM2+26,20, KM2+747,58, KM3+887,34; cao độ mặt cầu. - Phương án II: + Điểm đầu đồ án: 83,64m; điểm cuối đồ án: 84,61m. +Cao độ tối thiểu đắp trên các cống taị KM1+186,60, KM2+815,60, KM3+466,60; KM3+826,40; cao độ mặt cầu. Cả hai tuyến đều không giao với các đường giao thông khác, cao độ mực nước ngầm thấp hơn cao độ nền đường. 5.3. Xác định cao độ các điểm mong muốn Điểm mong muốn là những điểm có cao độ thoã mãn 1 quan điểm thiết kế theo những hàm mục tiêu. Ví dụ theo: Khối lượng đào đắp, giá thành xây dựng, ổn định cơ học của mái taluy. Nhưng việc thiết kế đường đỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Bình đồ, cảnh quan xung quanh, cao độ các điểm khống chế, độ dốc dọc tối thiểu, độ dốc dọc tối đa, đó là các yếu tố chính để tuyến đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. 5.4. Quan điểm thiết kế Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 51 F (m2) H dap Hdao 321 Fdao F dap Địa hình khu vực tuyến đi qua là vùng đồi nên trắc dọc cao độ tự nhiên thay đổi liên tục nên ta chọn quan điểm thiết kế đường theo phương pháp đường cắt.Cố gắng cân bằng giữa khối lượng đào và đắp để tận dụng vận chuyển dọc hoặc vận chuyển ngang 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 kính đường cong đứng, phối hợp giữa đường cong đứng và đường cong nằm nhằm đảm bảo sự đều đặn của tuyến. 1: Fđào = Fđắp 2: Đào hoàn toàn 3: Đắp hoàn toàn Hình 1.5.1: Đồ thị quan hệ giữa diện tích đào đắp với chiều cao đào đắp. 5.5. Thiết kế đường đỏ - lập bảng cắm cọc hai phương án 5.5.1. Thiết kế đường đỏ Bám sát các điểm khống chế, các điểm mong muốn, để thỏa mãn các chỉ tiêu kỹ thật của tuyến, độ dốc dọc lớn nhất, độ dốc dọc tối thiểu ở nền đào, phối hợp giữa đỉnh đường cong đứng và đường cong nằm đảm bảo sự đều đặn của tuyến. Khi vạch đường đỏ và tính toán chiều cao đào đắp ở tất cả các cọc cần xác định vị trí các điểm xuyên để phục vụ cho việc tính toán khối lượng công tác sau này. Trong thiết kế thường gặp 2 trường hợp sau: - Đường đỏ là đường dốc thẳng thì tính điểm xuyên theo công thức sau: h -Đường đỏ là đường cong đứng X2 l2 :đường đen : đường đỏ h1 h2 x1 l1 A Í  Í  Í  Í  0 Í J% : đường đen : đường đỏ Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 52 R BA iA iBd K T Trong đó: x1: là khoảng cách tính từ cọc có chiều cao đào đắp h1, h2 l1 : khoảng cách giữa hai cọc (chọn 2 cọc gần điểm xuyên) x2: khoảng cách từ điểm xuyên đến điểm 0 có độ dốc i = 0 trên đường cong đứng. l2 : khoảng cách giữa điểm 0 với một cọc chi tiết gần nhất h1, h2: chiều cao đào, đắp tại 2 cọc gần điểm xuyên J : độ dốc tự nhiên mặt đất - Lập bảng cắm cong. Các yếu tố của đường cong đứng được xác định theo các công thức sau: ( ) ( ) 2.R T d 2 ii R.T iiR.K 2 BA BA = − = −= Hình 1.5.2: Sơ đồ xác định các yếu tố đường cong đứng Bảng 1.5.1: Bảng các yếu tố đường cong đứng 2 phương án PA STT LÝ TRÌNH R (m) K (m) iA -iB ( 0/00) T (m ) d (m) 1 KM0+250,00 15000 345,00 23 172,50 0,99 2 KM0+965,54 8000 144,00 18 72,00 0,32 3 KM1+243,92 8000 88,00 11 44,00 0,12 4 KM2+576,93 25000 275,00 11 137,50 0,38 I 5 KM3+396,41 30000 330,00 11 165,00 0,45 1 KM0+300,00 8000 256,00 32 128,00 1,02 2 KM1+225,38 15000 180,00 12 90,00 0,27 3 KM1+900,00 12000 216,00 18 108,00 0,49 4 KM2+724,65 10000 230,00 23 115,00 0,66 II 5 KM4+394,97 15000 180,00 12 90,00 0,27 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 53 - Thiết kế đường đỏ cho hai phương án: +Phương án 1: Từ km0 đi ngược dốc với độ dốc 5‰ với chiều dài là 250m trong đoạn tại km0+250,00 bố trí đường cong đứng với bán kính 1500m, nhằm giảm khối lượng đào đắp và đảm bảo thoát nước. Tiếp đến xuống dốc với độ dốc 20‰ để giảm khối lượng đắp và đảm bảo đắp không quá cao đồng thời thoát nước tốt. đến cầu tại km1+100,00 ta đi với độ dốc dọc bằng 0‰. Qua cầu ta tiếp tục đi lên dốc với độ dốc dọc 11‰với chiều dài 1333,00m nhưng vẫn đảm bảo đất đắp trên cống tại km2+26,20. Hết dốc ta đi với độ dốc dọc 0‰ qua cống tại km2+767,58 nhưngvẫn đảm bảo đất đắp trên cống chiều dài đoạn đó là 323,07. Sau đó ta đi lên dốc với độ dốc 6‰, bám sát với đường đen cố gắng giảm khối lượng đào đắp cuối đoạn dốc ta bố trí đường cong đứng với bán kính 30000m đoạn này có chiều dài 496,41m. Tiếp tục đi xuống dốc với độ dốc dọc 50‰, qua cống tại km3+887,34 đảm bảo chiều cao đất đắp trên cống và thoát nước tốt chiều dài đoạn này là 1008,51m. +Phương án 2: Từ km0+0,00 đi lên dốc với độ dốc dọc 12‰, tại đoạn này có phần đào tương đối lớn nhưng để vận chuyển đến đắp các đoạn tiếp theo, chiều dài đoạn này là 300m. Tiếp đến ta đi xuống dốc với độ dốc dọc 20‰, đoạn này có chiều dài 584,20m chủ yếu là đắp tại km0+300,00 bố trí đường cong đứng lồi có bán kính 8000m. Sau đó tiếp yục đi xuống dốc với độ dốc nhỏ hơn là 12‰, đoạn này có chiều dài 341,17m cũng chủ yếu là nền đường đắp cuối đoạn này bố trí đường cong đứng lỏmcó bán kính 1500m tại km1+225,37. Tiếp đến ta đi qua cầu với cao độ khống chế của cầu là 71,46m. cầu bản có chiều dài 80m tại km1+380,00 chiều dài đoạn này là 674,63m. Sau đó đi lên dốc với độ dốc 18‰, qua cống tại km1+186,60 cao độ khống chế tại đỉnh cống, chiều dài đoạn dốc 824,65m khi lên dốc đầu đoạn dốc ta bố trí đường cong đứng lỏm có bán kính 12000m. Tiếp đến ta đi xuống dốc với độ dốc 5‰, nhằm tăng khối lượng đào để tận dụng đắp các đoạn tiếp theo, có cao độ khống chế tại ba cống tại km2+815,60; km3+466,60 và km3+826,40 tại km2+724,65 bố trí đường cong đứng lồi có bán kính 10000m. Đến cuối đoạn trên ta đi với độ dốc dọc 0‰, với điểm khống chế là cầu tại km4+76,00 với cao độ khống chế là 79,93m chiều dài cầu 50m đoạn này có chiều dài 394,97m. Tiếp đến ta lên dốc với độ dốc dọc 12‰, với điểm khống chế là điểm B cuối tuyến đoạn này có chiều dài 390,02m. 5.5.2.Lập bảng cắm cọc 2 phương án Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 54 Bảng 1.5.2: Bảng cắm concj phương án I BẢNG CẮM CỌC PHƯƠNG ÁN I S TT Tên Cọc L (m) H (m) Cao độ Tự nhiên (m) Cao độ Thiết kế (m) Ghi chú 1 A 0.00 0.00 83.64 83.64 2 H1 100.00 0.83 84.95 84.12 3 H2 100.00 1.69 85.83 84.14 4 1 50.00 1.16 85.06 83.90 5 TDT1 32.28 0.91 84.56 83.66 6 H3 17.72 0.79 84.28 83.49 7 TD1 32.28 0.36 83.14 83.42 8 X1 33.54 0.00 82.70 82.70 9 H4 34.18 -0.29 81.88 82.17 10 H5 100.00 -1.09 79.31 80.39 11 H6 100.00 -1.63 76.96 78.59 12 P1 33.91 -1.56 76.42 77.98 13 H7 66.09 -1.52 75.27 76.79 14 H8 100.00 -1.64 73.35 74.99 15 H9 100.00 -1.97 71.22 73.19 16 TC1 35.54 -2.16 70.51 72.67 17 2 30.01 -2.19 70.14 72.34 18 TCT1 19.99 -2.28 69.90 72.18 19 KM1 14.46 -2.37 69.73 72.10 20 DC 0.00 0.00 65.93 72.10 21 H1 0.00 0.00 64.14 72.10 22 CC 0.00 0.00 66.02 72.10 Cầu 23 H2 32.06 -5.11 66.90 72.10 24 TDT2 28.92 -4.32 67.74 72.06 25 3 15.00 -3.95 68.18 72.13 26 TD2 50.00 -3.19 69.20 72.40 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 55 27 H3 21.08 -2.81 69.82 72.63 28 H4 100.00 -2.11 71.62 73.73 29 H5 100.00 -1.52 73.31 74.83 30 H6 100.00 -1.04 74.89 75.93 31 P2 3.14 -1.04 74.92 75.96 32 H7 96.86 -1.07 75.96 77.03 33 H8 100.00 -0.82 77.33 78.13 34 H9 16.16 0.16 79.39 79.23 35 TC2 21.13 -0.69 79.99 79.53 36 TCT2 50.00 -2.23 77.85 80.04 37 KM2 22.64 -3.18 77.15 80.33 38 C1 12.60 -3.52 76.95 80.47 Cống 39 H1 87.40 -1.43 80.00 81.43 40 X4 52.60 0.00 82.01 82.01 41 H2 47.40 1.29 83.82 82.53 42 H3 100.00 2.73 86.36 83.63 43 H4 100.00 2.54 87.27 84.73 44 TD3 6.27 2.46 87.26 84.80 45 H5 93.73 1.96 87.71 85.75 46 P3=4 76.93 0.14 96.44 86.30 47 X5 6.02 0.00 86.33 86.33 48 H6 17.05 -0.40 86.02 86.41 49 H7 100.00 -2.50 84.17 86.67 50 TC3 47.58 -3.25 83.43 86.67 51 C2 20.00 -3.55 83.13 86.67 Cống 52 H8 32.42 -3.28 83.39 86.67 53 H9=5 100.00 -1.35 85.33 86.67 54 KM3 100.00 0.01 87.27 87.27 55 X6 0.40 0.00 87.27 87.27 56 H1 99.60 0.61 88.48 87.87 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 56 57 H2 100.00 0.21 88.69 88.47 58 H3 100.00 0.02 89.01 89.00 59 H4 100.00 0.31 89.49 89.20 60 H5 100.00 0.67 89.51 89.20 61 6 96.41 89.74 89.07 62 H6 3.59 0.38 88.64 89.02 63 X7 47.89 0.00 88.40 88.40 64 H7 52.11 -0.41 87.73 88.14 65 H8 100.00 -0.89 86.75 87.64 66 C3 87.34 -3.99 83.21 87.20 Cống 67 H9 12.60 -3.67 83.46 87.14 68 KM4 100.00 -0.78 85.85 86.69 69 X8 64.71 0.00 86.31 86.31 70 H1 35.29 0.43 85.40 86.09 71 X9 32.28 0.00 85.97 85.97 72 H2 67.72 -0.92 84.73 85.49 73 H3 100.00 -0.79 84.34 84.89 74 H4 100.00 -0.04 84.60 84.29 77 B 4.92 0.00 84.61 84.61 Bảng 1.5.3: Bảng cắm concj phương án II BẢNG CẮM CỌC PHƯƠNG ÁN II S TT Tên cọc L (m) H (m) Cao độ Tự nhiên (m) Cao độ Thiết kế (m) Ghi chú 1 A 0.00 0.00 83.64 83.64 2 H1 100.00 1.51 86.35 84.84 3 H2 100.00 2.29 88.28 85.99 4 H3=1 100.00 1.46 87.67 86.22 5 H4 100.00 0.53 85.72 85.19 6 X1 27.36 0.00 84.69 84.69 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 57 7 H5 72.64 -1.28 81.96 83.24 8 TD1 84.49 -2.33 79.22 81.55 9 H6 15.51 -2.31 78.93 81.24 10 H7 100.00 -2.14 77.10 79.24 11 H8 100.00 -2.00 75.24 77.24 12 P1 84.21 -1.79 73.77 75.56 13 H9 15.79 -1.84 73.52 75.37 14 KM1 100.00 -2.09 72.07 74.17 15 H1 100.00 -2.09 70.88 72.97 16 TD1 83.92 -2.12 69.92 72.04 17 H2 16.08 -2.19 69.72 71.91 18 2 25.38 -2.34 69.40 71.73 19 H3 74.62 -3.01 68.46 71.47 20 DC 0.00 0.00 66.21 71.46 21 H4 0.00 0.00 65.24 71.46 22 CC 0.00 0.00 66.35 71.46 Cầu 23 H5 50.00 -4.00 67.46 71.46 24 H6 100.00 -1.64 69.82 71.46 25 H7 100.00 -0.96 70.50 71.46 27 H8 17.69 0.20 71.06 71.95 29 H9=3 88.56 -1.95 70.00 73.27 30 C1 86.60 -4.24 68.20 75.06 Cống 31 KM2 13.40 -4.06 68.62 76.86 32 H1 100.00 -3.43 71.64 78.66 33 H2 100.00 -2.16 74.71 80.11 34 H3 100.00 -0.89 77.78 80.46 36 TDT2 80.46 -0.55 79.57 81.01 37 H4 19.54 -0.46 80.00 81.45 39 TD2 30.46 -0.81 80.20 82.26 41 X4 20.08 0.00 81.45 84.06 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 58 42 H5 45.46 0.53 83.79 85.45 43 H6 100.00 2.27 86.33 84.06 44 H7 100.00 1.25 86.71 85.45 45 P2=4 24.65 1.10 86.74 85.65 46 X5 24.70 0.00 85.78 85.78 47 H8 50.65 -2.06 86.43 85.85 48 C2 24.7 -2.49 83.33 85.82 Cống 49 X6 55.74 0.00 85.57 85.57 50 H9 28.66 1.30 86.73 85.43 51 KM3 100.00 2.72 87.65 84.93 52 TC2 18.84 2.87 87.71 84.84 53 TCT2 50.00 3.33 87.81 84.59 54 H1 31.16 3.45 87.88 84.43 55 TDT3 62.47 3.31 87.43 84.12 56 H2 37.53 3.23 87.16 83.93 57 TD3 12.47 3.15 87.01 83.87 58 H3 87.53 2.38 85.81 83.43 59 H4 100.00 0.39 83.32 82.93 60 X7 6.83 0.00 82.90 82.90 61 C3 59.77 -3.45 79.15 82.60 Cống 62 H5 33.40 -2.15 80.28 82.43 63 H6 100.00 -1.33 80.60 81.93 64 P3 27.33 -0.99 80.80 81.79 65 H7 72.67 -0.43 81.00 81.43 66 H8 100.00 -3.04 77.86 80.93 67 C4 26.40 -3.30 77.50 80.80 Cống 68 H9 73.60 -0.43 80.00 80.43 69 X8 47.44 0.00 80.19 80.19 70 KM4 52.56 0.52 80.45 79.93 71 X9 23.91 0.00 79.93 79.93 Đồ Án Tốt Nghiệp

Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH:Trần Văn Lâm-Lớp 02X3C Trang 59 72 TC3 18.29 -0.37 79.57 79.93 73 TCT3 50.00 -2.02 77.91 79.93 74 H1 7.80 -2.28 77.62 79.93 75 DC 0.00 0.00 74.89 79.93 76 H2 0.00 0.00 74.02 79.93 77 CC 0.00 0.00 74.85 79.93 Cầu 78 H3 74.00 -2.72 77.21 79.93 79 5 94.97 -1.86 78.37 80.24 80 H4 5.03 -1.84 78.40 80.23 81 H5 100.00 -1.60 79.59 81.19 82 H6 100.00 -1.18 81.22 82.39 83 H7 100.00 -0.53 83.06 83.59 84 B 84.99 0.00 84.61 84.61 Ghi chú: Trong bảng chiều cao H: Dấu (+) Ứng với chiều cao đào Dấu (-) Ứng với chiều cao đắp