Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI * * * ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: MAI THỊ HẢI VÂN ĐOẠN TUYẾN THIẾT KẾ: C – E Hà Nội, ngày … tháng … năm Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan Tỉnh Đắk Lắk nằm trung tâm vùng Tây Nguyên, đầu nguồn hệ thống sông Sêrêpôk phần sông Ba, nằm khoảng tọa độ địa lý từ 107o28'57"- 108o59'37" độ kinh Đông từ 12o9'45" - 13o25'06" độ vĩ Bắc[6] Độ cao trung bình 400 – 800 mét so với mặt nước biển Phía Đơng Đắk Lắk giáp Phú n Khánh Hồ phía Nam giáp Lâm Đồng Đắk Nơng phía Tây giáp Campuchia với đường biên giới dài 193 km[7], tỉnh Gia Lai nằm phía Bắc Tuy nhiên, điều kiện lịch sử chia cắt sáp nhập nên 9.300 nằm xã Ea Trang (huyện M’Đrắk, tỉnh Đắk Lắk) xã Ninh Tây (thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa) nên hai tỉnh Đắk Lắk Khánh Hòa tranh chấp để phân định địa giới hành 1.2: Phạm vi nghiên cứu dự án : - Điểm đầu: C - Điểm cuối: E - Chiều dài tuyến: 2458,3 m - Nội dung thiết kế tuyến: xây dựng tuyến đường nối hai điểm C-E 1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng: 1.3.1 Quy trình khảo sát: - Quy trình khảo sát đường tơ: 22 TCN 263- 2000 - Quy phạm đo vẽ đồ địa hình: 96 TCN 43 – 90 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Công tác trắc địa XD – yêu cầu chung: TCVN 9398:2012 - Quy trình khảo sát thuỷ văn: 22 TCN 27 – 84 - Quy trình khảo sát địa chất: 22 TCN 27 – 84 - Quy trình khoan thăm dò địa chất: 22 TCN 259-2000 - Quy trình thí nghiệm xun tiêu chuẩn(SPT): TCVN 9351: 2012 - Quy trình thí nghiệm đất xây dựng: TCVN8868: 2011 - Quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 - Quy trình thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi chung kết cấu cần đo độ võng Benkelman: TCVN 8867:2011 1.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế: - Đường ơtơ tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4054 -2005 - Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06 - Quy trình thiết kế áo đường cứng: QĐ3230 /QĐ-BGTVT - Tính tốn đặc trưng dòng chảy lũ: TCVN 9845: 2013 - Quy phạm KSTK đường ô tô qua vùng đất yếu: 22 TCN 262 – 2000 - Điều lệ biển báo đường bộ: QCVN41:2012/BGTVT - Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272-05 1.4: Điều kiện khí hậu thủy văn: Khí hậu tồn tỉnh chia thành hai tiểu vùng Vùng phía tây bắc có khí hậu nắng nóng, khơ hanh mùa khơ, vùng phía đơng phía nam có khí hậu mát mẻ, ơn hồ thời tiết chia làm mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô Mùa mưa thường tháng đến tháng 10 kèm theo gió tây nam thịnh hành, tháng có lượng mưa lớn tháng 7,8,9, lượng mưa chiếm 80-90% lượng mưa năm Riêng vùng phía đông chịu ảnh hưởng đông Trường Sơn nên mùa mưa kéo dài tới tháng 11 Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau, mùa độ ẩm giảm, gió đơng bắc thổi mạnh, bốc lớn, gây khô hạn nghiêm trọng [9] Lượng mưa trung bình nhiều năm tồn tỉnh đạt từ 1600–1800 mm 1.5 Điều kiện địa hình Trường Đại Học Cơng Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Đặc điểm địa hình Đắk Lắk có địa hình có hướng thấp dần từ đông nam sang tây bắc: nằm phía Tay cuối dãy Trương Sơn, cao nguyên rộng lớn, địa hình dốc thoải, phẳng xen kẽ với đồng thấp ven dòng sơng Khí hậu tồn tỉnh chia thành hai tiểu vùng Vùng phía tây bắc có khí hậu nắng nóng, khơ hanh mùa khơ, vùng phía đơng phía nam có khí hậu mát mẻ, ơn hồ thời tiết chia làm mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô Mùa mưa thường tháng đến tháng 10 kèm theo gió tây nam thịnh hành, tháng có lượng mưa lớn tháng 7,8,9, lượng mưa chiếm 80-90% lượng mưa năm Riêng vùng phía đơng chịu ảnh hưởng đơng Trường Sơn nên mùa mưa kéo dài tới tháng 11 Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau, mùa độ ẩm giảm, gió đơng bắc thổi mạnh, bốc lớn, gây khô hạn nghiêm trọng[9] Lượng mưa trung bình nhiều năm tồn tỉnh đạt từ 1600–1800 mm - Hệ thống sơng ngòi nguồn nước Hệ thống sông suối địa bàn tỉnh phong phú, phân bố tương đối đồng đều, nhiên địa hình dốc nên khả trữ nước kém, khe suối nhỏ khơng có nước mùa khô Bên cạnh hệ thống sông suối phong phú, địa bàn tỉnh có nhiều hồ tự nhiên hồ nhân tạo hồ Lắk, Ea Kao, Buôn Triết, Ea sô 1.6 Điều kiện địa chất Theo kết phân loại đất năm 2005 (FAO-UNESCO), huyện Lắk có nhóm đất - Nhóm đất đỏ (Ferrasols) Được hình thành đá mẹ basalt phiến sét Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Đất nâu đỏ đá Basalt (Fk) Đất nâu vàng đá Basalt (Fu): Diện tích 1.571 chiếm 1,26% diện tích tự nhiên; độ dốc - 50, tầng dày > 70 cm, đất tơi xốp giàu dinh dưỡng thích hợp cho loại công nghiệp dài ngày ăn Phân bổ chủ yếu xã Đắk Phơi rải rác thị trấn Liên Sơn - Đất đỏ vàng đá phiến sét (Fs): tổng diện tích 44.425ha chiếm 35,37% Đất thịt nặng đến cát pha, khả thấm, giữ nước kém; mùa khô bị chai rắn, chia cắt mạnh, độ dốc - 200 nghèo chất dinh dưỡng tầng mỏng - Đất đỏ vàng đá Granite (Fa): tổng diện tích 51.799ha chiếm 41,24% Đất thịt nặng đến cát pha, tỷ lệ sét tương đối, chia cắt mạnh, độ dốc - 300 nghèo chất dinh dưỡng tầng mỏng Phân bổ vùng Chư Yang Sin, Bơng Krang, Krơng Knơ, - Nhóm đất xám (Acrisols) Phát triển đá mẹ Granite trầm tích hỗn hợp Mezozoi, phân bố vùng địa hình đồi thấp, độ dày tầng đất trung bình khơng giàu dinh dưỡng lắm, số bị xói mòn tầng mặt, thoái hoá lẫn đá mẹ, tổng diện tích 5.195ha chiếm 4,13% diện tích tự nhiên Phân bổ chủ yếu xã Đắk Liêng - Nhóm đất Gley (Gleysols) nhóm đất dốc tụ, gley hóa với 3.369 ha, chiếm 2,68% diện tích tự nhiên Phân bố rải rác ven sơng suối, hình thành q trình bào mòn vận chuyển vật chất từ cao xuống thấp, bị ngập nước nên gley hoá, đất bị kết von Đất giàu mùn hữu cơ, đất thịt nhẹ có độ phì cao, dốc, nước thích hợp cho phát triển lúa nước, trồng lương thực Phân bố vùng ngập nước thị trấn Liên Sơn, - Nhóm đất Phù sa hình thành trình bồi lắng phù sa sông suối ven sông Krông Ana Krông Nô, giàu dinh dưỡng, thành phần giới từ trung bình đến thịt nặng, tầng dày, cho ưu phát triển lúa nước, mía rau quả, diện tích 19.245ha, chiếm 15,32% diện tích tự nhiên Phân bố rải rác ven sông xã Đắk Liêng; Yang Tao; Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Đặc điểm tự nhiên huyện Lắk có núi cao, sông lớn đặc biệt hồ Lắk hồ tự nhiên lớn Đông Nam Á, thuận lợi cho việc phát triển kinh tế nông nghiệp đặc biệt phát triển du lịch 1.7 Vật liệu xây dựng Trong khu vực tuyến thi cơng có núi đá đồi đất khai thác làm vật liệu xây dựng mặt đường Đồng thời khu vực dự định đặt tuyến gần cánh rừng gỗ khai thác gỗ làm vật liệu xây dựng lán trại, nhà xưởng, phục vụ thi công 1.8 Giá trị nông lâm nghiệp, nông khu vực tuyến qua Rừng Đắk Lắk có diện tích trữ lượng lớn nước[7] với nhiều chủng loại gỗ quý hiếm, nhiều loại đặc sản vừa có giá trị kinh tế vừa có giá trị khoa học, phân bố điều kiện thuận lợi nên tái sinh rừng có mật độ lớn Khống sản với trữ lượng khác nhau, số loại khoáng sản xác định sét cao lanh, sét gạch ngói, ngồi ra, địa bàn tỉnh có nhiều loại khống sản khác vàng, phốt pho, than bùn, đá quý… có trữ lượng không lớn phân bố nhiều nơi tỉnh 1.9 Những gò bó thiết kế cơng trình - Do tuyến qua địa phận dân cư, đồng ruộng khó khăn q trình giải phóng mặt - Khu vực tuyến qua có phong canh đẹp, việc xây dựng tuyến đường ảnh hưởng tới điều kiện tự nhiên khu vực Để hạn chế điều cần phải có đạo sát cấp ngành tránh ảnh hưởng khơng đáng có như: phế liệu rác rưởi vứt bừa bãi, chặt khơng có quy hoạch…Sau xây dựng xong cần phải dọn dẹp sẽ, trồng trồng cỏ phù hợp vào mái taluy Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠNG XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN 2.1: Danh mục Tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm áp dụng T Các tiêu chuẩn thiết kế tuyến T A Khảo sát thí nghiệm Quy phạm đo vẽ đồ địa hình Quy trình khảo sát đường ôtô 10 11 12 B Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đất yếu Quy trình khoan thăm dò địa chất cơng trình Cơng tác trắc địa xây dựngyêu cầu chung Tiêu Kỹ thuật đo xử lý số liệu GPS trắc địa cơng trình Khảo sát kỹ thuật phục vụ thi cơng móng cọc Quy trình khảo sát địa chất cơng trình thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sạt lở Quy trình thí nghiệm cắt cánh trường Quy trình thí nghiệm xun tính (CPR CPTU) Quy trình thí nghiệm tiêu lý đá, đất xây dựng Phương pháp chỉnh lý thống kê kết đặc trưng chúng Đất xây dựng phương pháp thí nghiệm trường – Thí nghiệm xun tiêu chuẩn Thiết kế Đường tơ yêu cầu thiết kế Ký hiệu 96 TCN 43-90 22 TCN 263 - 2000 22 TCN 262 2000 22TCN 2000 259- TCVN 9398:2012 QCVN 9401:2012 20TCN 160-87 22TCVN 171-87 22TCN 3552006 22TCN 317-04 22TCN 57-84 20TCN 74-87 TCVN 2012 9351: TCVN 4054- Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Đường đô thị yêu cầu thiết kế Đường giao thông nông thôn Tiêu chuẩn thiết kế (phần nút giao) Quy trình thiết kế áo đường mềm Thiết kế áo đường cứng Gia cố nên đất yếu bấc thấm Vải địa kỹ thuật xây dựng đất yếu Tiêu chuẩn tính tốn đặc trưng dòng chảy lũ Cơng trình giao thơng vùng động đấtTiêu chuẩn thiết kế Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia báo hiệu đường Tiêu chuẩn thiết kế cầu Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn (để thiết kế cống) Kết cấu bê tông BTCT- Tiêu chuẩn thiết kế Thi công nghiệm thu Kết cấu bê tông bê tông cốt thép lắp ghép – Quy phạm thi công nghiệm thu Công tác đất- Thi công nghiệm thu Nước trộn bê tông vữa Yêu cầu kỹ thuật thép cốt bê tông Cốt liệu bê tông vữa Phương pháp thử Cọc khoan nhồi thi công nghiệm thu 10 11 12 13 14 C Lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đường ô tô, vật liệu thi công nghiệm thu Mặt đường bê tơng nhựa nóng – u 2005 TCVN104-2007 QĐ 315/QĐBGTVT 22TCN 273-01 22TCN211-06 QĐ3230/QĐBGTVT TCVN 9355:2012 22TCN 248-98 TCVN 9845: 2013 22TCN 211-95 QCVN41:2012BGTVT 22TCN 272-05 22TCN 18-1979 TCVN55742012 TCVN 2012 9115- TCVN 44472012 TCVN 302:2004 TCVN 1651-1: 2008 TCVN 7572-20: 2006 TCXDVN 3262004 TCVN 88592011 TCVN 8819- Trường Đại Học Công Nghệ GTVT 10 11 12 13 14 Đồ án môn học thiết kế đường cầu thi công nghiệm thu Mặt đường láng nhũ tương đường axít – thi cơng nghiệm thu Lớp kết cấu áo đường đá dăm nước – thi công nghiệm thu Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đường ô tô- thi công nghiệm thu Quy trình kỹ thuật thi cơng nghiệm thu bấc thấm xây dựng đường đất yếu Kết cấu gạch đá – Quy phạm thi công nghiệm thu Các tiêu chẩn, quy trình, quy phạm có liên quan 2011 TCVN9505: 2012 TCVN9054:201 TCVN 8858:2011 22TCN 236-97 TCVN 2011 4085- 2.2: Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn thiết kế tuyến (dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy ) Dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy thực tế, lựa chọn quy mô cấp hạng dự án nghiên cứu sau: - Tuyến thiết kế đạt tiêu chuẩn đường cấp III miền núi theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-2005 đường ôtô - tiêu chuẩn thiết kế; - Vận tốc thiết kế: V = 60 Km/h; - Bán kính cong nằm nhỏ ứng với siêu cao 7% R = 125÷150 m; - Rmin thơng thường = 250m; R khơng làm siêu cao ≥ 1500m; - Bán kính đường cong lồi nhỏ R giới hạn= 2500m; - Bán kính đường cong lồi thơng thường Rthơng thường= 4000m; - Bán kính đường cong lõm nhỏ R giới hạn= 1000m; - Bán kính đường cong lõm R thơng thường=1500m; - Chiều dài tối thiểu đổi dốc 150m; - Dốc dọc lớn Idmax = 7%, Độ dốc siêu cao lớn 4%; - Chiều dài đoạn nối siêu cao L=50m; - Chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 150m; tầm nhìn vượt xe Svx = 350m, tầm nhìn hãm xe S1 = 75m; - Chiều rộng đường Bnền = 9,0m; - Chiều rộng mặt đường Bmặt = 6,0m; - Chiều rộng lề lề gia cố Blề =2,0m (cho hai bên); Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Chiều rộng lề đất Blề đất=1,0m (cho bên) - Độ dốc ngang mặt đường imặt =ilề gia cố=2%; - Độ dốc ngang lề đường ilề đất = 4% dốc phía ngồi; - Chọn độ dốc ta luy; + Độ dốc ta luy đường đắp: 1/1,5 + Dốc ta luy đường đào: 1/1 - Tần xuất thiết kế đường, cầu cống P = 4%; - Tải trọng thiết kế cầu cống HL-93; - Kết cấu mặt đường thiết kế kết cấu áo đường mềm: - Cống ngang đường:Thiết kế vĩnh cửu đủ độ nước cống tròn KĐ 1m; 2.3: Xác định tiêu kỹ thuật chủ yếu tuyến: 2.3.1 Các tiêu tuyến 2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến Theo yêu cầu Chủ đầu tư cấp hạng kỹ thuật đường cấp III MN, V tk = 60 Km/h 2.3.1.2 Năng lực thông xe số xe a) Xác định khả thơng xe Ngồi yếu tố độ dốc dọc tuyến đường mà xe leo dốc phải xét đến yếu tố khả xe thơng hành tuyến đường Khả thông xe đường số phương tiện giao thơng chạy qua mặt cắt đơn vị thời gian Khả thông xe đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chiều rộng xe, thành phần xe lưu thông, vận tốc loại xe, khả thông xe số Khả thông xe theo lý thuyết lớn xe xác định theo cơng thức lý thuyết với giả thiết đồn xe loại chạy với tốc độ V liên tục nối đuôi , xe cách xe khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo an toàn điều kiện thời tiết thuận lợi Loại xe sử dụng xe xếp thành hàng xe Cơng thức tính : N = lt 1000V d Trong : Nlt -khả thông xe lý thuyết lớn xe có đơn vị ( xe/h ) V- tốc độ xe chạy cho dòng xe (Km/h ) d - khoảng cách tối thiểu xe ,còn gọi khổ động học dòng xe đựơc xác định theo công thức ; 10 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Tính Ech Đồ án mơn học thiết kế đường kết cấu dùng tốn đồ KơGan với: E0/Etbdc = 45/350.6 = 0.14 H/D =66/33 = Ta Ech / Etbdc = 0.58 => Ech = 0.58Etbdc = 0.58 x 371.08= 215.23(MPa Kdvcd.Eyc * Kiểm toán điều kiện: Ech Ta có: Eyc= 183 (MPa) Đường cấp III lấy độ tin cậy 0.90 nên Mặt khác: =1.10 x Eyc= 1.10 x 183 =201.3 (MPa) Vậy Ech =215.23 MPa > x Eyc= 201.3 MPa=> Đạt =>Kết cấu áo đường đảm bảo theo yêu cầu độ võng đàn hồi b) Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Kiểm toán theo điều kiện: C tt Tax + Tav < k cdtr * Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe gây Tax Ta có bảng quy đổi : Bảng Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) Hi T= lên trên) (cm) CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 1,2 24 BNT chặt 19 350 0.92 BTN chặt 12.5 420 1.115 Htb K= 30 (cm) 30 250 0,8 54 271.5 0.13 61 268.95 0.083 66 271.26 H/D =66/33 =2.0, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1,21 => Etbdc =271.26 x 1.21 =328.22 ( MPa) E1 E dc tb 328.22 = = = E2 E0 45 E’tb (Mpa) = 7.29 53 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT φ= 28 tra biểu đồ hình 3.3 ta => Tax = 0.6*0.016 Đồ án môn học thiết kế đường Tax = 0.016 p =0.0096 (Mpa) * Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn trọng lượng than lớp kết cấu áo đường gây Tav Với H=66 (cm), φ= 28 tra toán đồ 3.4 tiêu chuẩn 22TCN211-06, ta Tav = -0.0021 (MPa) * Xác định ứng suất cắt cho phép đất [T] [T] = => Ctt 0.0126 = = 0.0126 kcdtr (MPa) Tax + Tav = 0.0096 + ( −0.0021) Vậy : C tt Tax + Tav < k cdtr = 0.0075 (Mpa) =>Đạt =>Nền đất đảm bảo cường độ chống trượt c) Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: σ ku ≤ Rttku K ckud Tính ứng suất lớn đáy lớp BTN chặt 12.5 E1 = ∑ Ei.hi h1 h1: Tổng bề dày lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra kéo uốn lên đến bề mặt áo đường Ei, hi: trị số mô đun đàn hồi bề dày lớp i phạm vi h1 Bảng Bảng quy đinh mái ta luy Loại vật liêu BTN chặt 12.5 E (Mpa) 1800 54 hi (cm) Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường BTN chặt 19 1600 Đối với lớp BTN lớp E1 = ∑ Ei.hi h1 = 1800x5 + 1600x7 = 1683.33 12 Mpa Bảng 11 Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) T= lên trên) CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 * Tính Hi (cm) Htb K= (cm) 30 1,2 24 0,85 30 200 54 271.5 Ech H/D =54/33 = 1.636, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1,201 => Etbdc =271.5 x 1.201 =326.27 ( Mpa) H/D =54/33 = 1.636; E0 45 = = 0.137 dc Etb 328.5 tra tốn đồ hình 3.1 ta có Echm / Etbdc = 0.51=>=> Ech = 0.51Etbdc = 0.51 x 326.27= 166.40 Mpa σ ku Tìm ứng suất kéo đơn vị lớp đáy bê tông nhựa: E1 1683.33 H 12 = = 10.12 = = 0.363 Ech 166.4 D 33 ; Tra tốn đồ hình 3.5, ta có: σ ku =1.83 với p=0.6 (MPa) Áp dụng CT: =p.Kb =1.82*0.6*0.85=0.93 Mpa Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: 55 E’tb (Mpa) Trường Đại Học Công Nghệ GTVT σ ku ≤ Đồ án môn học thiết kế đường Rttku K ckud Trong đó: K ckud : Hệ số đảm bảo cường độ kéo uốn với độ tin cậy 0.95 ta có K ckud =1.0 Rttku = K1.K R ku R ku : Cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn R ku =2.0 K1: hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu mỏi K1 = 11.11 11.11 = = 0.557 0.22 Ne (0.81.106 )0.22 K2: Hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân thời tiết khí hậu: K2=1.0 => Rttku =0.557x1x2.0=1.114 Rttku 1.114 = = 1.185 K ckud 0.94 * Kiểm tra: σ ku = 0.93Mpa < Rttku = 1.185 Mpa K ckud => Đạt Đối với lớp BTN lớp Bảng 12 Bảng quy đổi lớp kết cấu áo đường Lớp kết cấu (từ E(Mpa) Hi T= lên trên) (cm) K= 30 Htb E’tb (cm) (Mpa) 30 200 CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 1,2 24 0,85 54 271.5 BTN nhựa chặt 19 1800 0.92 0.13 61 362.15 56 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường H/D =61/33 = 1.848, tra bảng 3.6=> hệ số điều chỉnh β = 1.20 => Etbdc =326.15 x 1.200 =391.38 ( Mpa) H/D =61/33 = 1.848; E0 45 = = 0.115 dc Etb 391.38 tra toán đồ hình 3.1 ta có Echm / Etbdc = 0.50 => Ech = 0.50Etbdc = 0.50 x 391.38= 195.69 (MPa) σ ku Tìm lớp bê tơng nhựa lớp E1 1800 H = = 0.151 E = 195.69 = 9.19 ch D 33 ; Tra tốn đồ hình 3.6, ta có σ ku =1.92 với p=0.6 (MPa) Áp dụng CT: =p x K b x =1.92*0.6*0.85=0.98 Mpa P: Áp lực bánh xe tải trọng tính tốn p=0.6 Mpa Kb : Hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất đơn vị ; Kb =0.85 Điều kiện kéo uốn đảm bảo khi: σ ku ≤ Rttku K ckud Trong đó: K ckud : Hệ số đảm bảo cường độ kéo uốn với độ tin cậy 0.90 ta có K ckud Rttku = K1.K R ku R ku : Cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn K1: hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu mỏi K1 = 11.11 11.11 = = 0.557 0.22 Ne (0.81.106 )0.22 57 R ku =2.80 =0.94 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường K2: Hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân thời tiết khí hậu: K2=1.0 => Rttku =0.557x1x2.80=1.56 Rttku 1.56 = = 1.66 K ckud 0.94 * Kiểm tra: σ ku = 0.93Mpa < Rttku = 1.66 Mpa K ckud => Đạt Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa Đối với lề gia cố yêu cầu mở rộng sau để tiện việc thi công ta chọn kết cấu phần lề gia cố giống với phần mặt đường xe chạy Vậy kết cấu mặt đường đảm bảo điều kiện kiểm toán 58 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠNG V: THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC 5.1.6 Thiết kế hệ thống thoát nước đường 5.1.6.1 Rãnh thoát nước a, Nguyên tắc bố trí rãnh dọc Rãnh dọc (rãnh biên) dùng để thoát nước đường đoạn đường đào đoạn đường đắp thấp (dưới 0,6 m) Việc bố trí rãnh dọc cần tuân theo nguyên tắc sau: + Không cho phép nước từ tất rãnh chảy rãnh dọc + Trong trường hợp thuận tiện, phải tìm cách tháo nước rãnh dọc chỗ thấp xa đường hay suối gần + Để tránh tình trạng nước đọng lâu ngày rãnh làm đường ẩm ướt, cách đoạn nhỏ 250m (đối với rãnh tam giác) 500 m (đối vối rãnh hình thang) phải đặt cống cấu tạo để tháo nước rãnh ngồi + Để đảm bảo an tồn giao thơng, rãnh dọc không nên thiết kế sâu Chiều sâu tối đa rãnh phụ thuộc vào loại đất + Không nên để nước rãnh đường đắp chảy vào rãnh đoạn đường đào Chỉ trường hợp chiều dài đoạn đường đào nhỏ 100 m cho phép nước rãnh dọc đoạn đường đắp chảy qua đoạn đường đào 59 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường b, Trình tự thiết kế rãnh Nội dung tính tốn thuỷ lực rãnh dựa vào lưu lượng thiết kế để chọn kích thước hợp lý, xác định tốc độ nước chảy rãnh chọn biện pháp gia cố Rãnh thường làm với độ dốc độ dốc dọc theo hướng đặt rãnh Trình tự tính tốn trường hợp sau: Xác định lưu lượng thiết kế rãnh Giả thiết tiết diện rãnh, chiều sâu nước chảy rãnh sau xác định đặc trưng thuỷ lực: tiết diện dòng chảy ω, chu vi ướt χ, bán kính thuỷ lực R Xác định khả thoát nước rãnh (Q) so sánh với lưu lượng thiết kế (Qtk) Nếu chúng sai khác khơng q 10% tiết diện rãnh vừa chọn tiết diện chọn để thiết kế Nếu sai số lớn phải giả thiết lại kích thước rãnh Xác định tốc độ nước chảy rãnh, kiểm tra điều kiện xói lở chọn biện pháp gia cố Tính chiều sâu rãnh theo cơng thức hr = h0 + 0,25 Trong đó: h0 – chiều sâu nước chảy rãnh (m) c, Xác định lưu lượng thiết kế Lưu lượng nước từ khu tụ thuỷ tập trung rãnh xác định theo công thức đơn giản gần dùng cho trường hợp lưu vực F < 0,3 km2: Q=0,56.( H-Z ).F Trong đó: H - chiều dày dòng chảy (mm), xác định phụ thuộc vào khu vực mưa rào, tần suất lũ thiết kế , thời gian tính tốn, loại đất, cấu tạo lưu vực Z - lượng tổn thất thấm ướt cỏ giữ lại F - diện tích lưu vực tính km2 : F = F1+ F2 F1- Diện tích nửa phần đường bên rãnh (km2) F2- Diện tích mái taluy phía bên rãnh (km2) d, Chọn tiết diện rãnh Tiết diện rãnh lấy theo định sau: - Rãnh tam giác kích thước rãnh hình vẽ: 60 Trường Đại Học Cơng Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường - Rãnh hình thang kích thước rãnh hình vẽ: =>Để tiện cho thiết kế thi công ta sử dụng rãnh hình thang với khả thoát nước tốt rãnh tam giác 5.1.6.2 Cống thoát nước Cống chiếm phần lớn cơng trình nước đường Cống bao gồm loại: cống địa hình cống cấu tạo Cống địa hình bố trí vị trí tuyến cắt qua dòng suối nhỏ hay cắt qua khe tụ thuỷ mà mưa hình thành dòng chảy Cống cấu tạo bố trí chủ yếu nhằm nước mặt đường mái ta luy có lưu vực nhỏ, cống cấu tạo thường bố trí theo quy phạm mà khơng cần phải tính tốn thuỷ lực cơng trình a, Nguyên tắc thiết kế cống Đối với đường cấp cao, cống cơng trình vượt qua dòng nước nhỏ khác cầu nhỏ, đường tràn…phải phụ thuộc vào tuyến Việc đảm bảo tuyến theo hướng tốt làm cho giao tuyến với dòng nước có góc ngoặt khác nhau, kể góc nhọn Do cần phải có biện pháp thích hợp làm loại cửa cống đặc biệt, cơng trình điều chỉnh phải nắn lại dòng suối Đối với đường cấp thấp, cho phép kéo dài tuyến để cải thiện điều kiện giao với dòng nước Vấn đề giải sở so sánh kinh tế kỹ thuật 61 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Vai đường phải cao mực nước dâng trước cống tối thiểu 0,5m (với cống khơng áp bán áp có độ nhỏ 2m) 1,0m (với cống có độ lớn 2m) Phải bảo đảm lớp đất đắp cống dày tối thiểu 0,5 m Khẩu độ cống nên dùng từ ÷ 1,25 m trở lên Không dùng độ cống nhỏ gây trở ngại cho công tác tu sửa chữa Theo quy trình, độ cống tối thiểu 0,5m Nên dùng cống tròn BTCT rẻ tiện cho thi công giới Cống vuông dùng cho lưu lượng lớn cao độ đắp hạn chế Khi xác định lưu lượng tính tốn để thiết kế cầu cống phải tuân theo tần suất lũ quy định Ở nước ta quy định tần suất lũ dùng để thiết kế cống 4% b, Xác định lưu lượng tính tốn dòng chảy Lưu lượng thiết kế kiến nghị xác định dựa vào lượng mưa ngày mô đun dòng chảy(tiêu chuẩn 22 TCN 220-95) Qp% = Ap F δ Hp α (m3/s) Trong đó: F - diện tích lưu vực (km 2), cơng thức áp dụng lưu vực có diện tích F ≤100 Km2 α - hệ số dòng chảy lũ ( tra bảng phụ thuộc vào loại đất, diện tích lưu vực, chiều dày lượng mưa); δ - hệ số điều tiết ao hồ đầm lầy lưu vực (tra bảng); Ap- Mơ đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế điều kiện chưa xét đến ảnh hưởng ao hồ phụ thuộc vào hệ số đặc trưng địa mạo lòng sơng gian tập trung nước sườn dốc Φ sd sd vùng mưa Hp lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế P% mm Ta có tham số tính tốn sau : Hệ số đặc trưng địa mạo lòng sông 62 Φ ls thời Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Φls = Đồ án môn học thiết kế đường 1000 L m I F 1/4 (α H p )1/4 1/3 ls ls Trong đó: L- Chiều dài suối (km) Ils độ dốc lòng suối chính, tính theo phần trăm Mls-hệ số đặc trưng nhám lòng suối Hệ số đặc trưng địa mạo sườn dốc: Φ sd = (1000bsd )0,6 msd I sd0,3 F 1/4 (α H p )0,4 Isd - độ dốc sườn dốc lưu vực msd – hệ số đặc trưng nhám sườn dốc bsd – chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực Lý trình cống Cọc 10 Cọc ND2 Cọc H2 Cọc 60 Cọc 70 Cọc 79 F L (km2) (km) bsd (km mls msd ) 0.071 0.15 0.3 0.09 0.297 0.59 0.089 0.231 0.3 0.025 0.131 0.21 0.073 0.194 0.3 0.098 0.21 0.25 0.1 0.1 0.1 0.1 Ils Isd (‰) (‰) Hp% (mm α Фls ) Фs τsd d (phút) Ap% δ Qmax (m3/s) 86.4 103.2 176 4.97 4.65 31.54 0.15 1.913 74.5 88.97 176 4.97 4.65 31.54 0.15 64.3 97.5 176 4.97 4.65 31.54 0.15 1.373 1.428 63.2 97.5 176 4.97 4.65 31.54 0.15 1.23 0.1 73.2 100.1 176 4.97 4.65 31.54 0.15 1.314 0.1 69 103.4 176 3.7 2.99 19.76 0.18 1.486 c, Xác định độ cống Lựa chọn chế độ làm việc cống: Do chiều cao đắp không cao nên ta chọn chế độ làm việc tất cống chế độ chảy không áp 63 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Căn vào lưu lượng thiết kế chế độ chảy cống ta chọn đường kính cống theo bảng phụ lục 12 (Sổ tay Thiết kế đường ô tô tập 2), từ tra bảng chiều cao nước dâng trước cống(H) vận tốc dòng nước (V) d, Tính tốn biện pháp gia cố sau cống Trong trường hợp nước chảy tự do, dòng nước khỏi cống có tốc độ cao vùng sau cơng trình Tốc độ tăng khoảng 1,5 lần Do phải thiết kế hạ lưu cơng trình theo tốc độ nước chảy vtt =1,5.vo Chiều dài phần gia cố lgc sau cống nên lấy lần độ cống lgc = 3.F Chiều sâu chân tường chống xói chọn theo công thức: ht ≥ hx + 0,5 (m) hx- Chiều sâu xói tính tốn, phụ thuộc vào chiều sâu nước dâng trước cơng trình H tỷ số lgc/b e, Tính chiều dài cống Xác định chiều dài cống theo sơ đồ sau: Trong đó: B - chiều rộng đường 64 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường Bt, Bd – chiều rộng từ tim đường đến vai đường thượng lưu hạ lưu, đường không mở rộng 0,5B (m); H- tổng chiều cao đất đắp đường từ đáy tim cống đến cao độ vai đường (m); ht, hd - chiều cao kiến trúc cửa cống phía thượng lưu hạ lưu (m); m- độ dốc mái ta luy đường (1:m); Lt, Ld- chiều dài cống phía thượng lưu phía hạ lưu Chiều dài cống tính cơng thức: L = Lt + Ld Trong đó: Lt = Bt + m × (H - h t ) 1+ m × i0 Ld = Bd + m × (H - h d - h t ) + a - m × i0 Bảng tổng hợp tính tốn chiều dài cống Cống Lý trình Qp%(m3/s) D(m) C1 C2 C3 C4 C5 km0+240 km0+924.83 Km1+200 Km1+480 Km1+740 1.913 1.373 1.428 1.314 1.234 1 1 15.88 16.32 14.24 16.5 15.21 C6 Km1+960 1.486 16.9 65 0.88 2.19 Số lượng 0.75 2.07 0.75 2.07 0.76 2.10 0.85 2.14 0.88 2.05 L(m) H(m) V(m/s) Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Thiết kế tuyến đường qua địa phận thôn Buôn kuop tỉnh đắc lắc nghiên cứu với nội dung sau: 6.2 Phạm vi nghiên cứu - Điểm đầu thiết kế: Điểm C: Km 0+00 - Điểm cuối thiết kế: Điểm E: Km +45.83 6.3 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật 6.3.1 Quy mô: Thiết kế mặt cắt ngang 02 xe giới, Bm = 6.0 m; Bn = 9.0 m; Tuyến đường cấp III miền núi theo TCVN 4054-2005, Vtk: 60km/h; 6.3.2 Nền đường: Trên tồn tuyến, đường có dạng đắp đào đảm bảo yêu cầu theo quy trình cấp hạng đường thiết kế Nền đắp với độ dốc mái 1/1,5; đào với độ dốc mái 1/1 6.3.3 Mặt đường: Mặt đường cấp cao A1, BTNC móng cấp phối đá dăm 66 Trường Đại Học Công Nghệ GTVT Đồ án môn học thiết kế đường 6.4 Kiến nghị Thiết kế hoàn chỉnh tuyến đường C-E tuân thủ chặt chẽ tiêu chuẩn thiết kế hành MỤC LỤC : 67 ... yêu c u thiết kế Ký hiệu 96 TCN 43-90 22 TCN 26 3 - 20 00 22 TCN 26 2 20 00 22 TCN 20 00 25 9- TCVN 9398 :20 12 QCVN 9401 :20 12 20TCN 160-87 22 TCVN 171-87 22 TCN 35 520 06 22 TCN 317-04 22 TCN 57-84 20 TCN 74-87... 315/QĐBGTVT 22 TCN 27 3-01 22 TCN211-06 QĐ 323 0/QĐBGTVT TCVN 9355 :20 12 22TCN 24 8-98 TCVN 9845: 20 13 22 TCN 21 1-95 QCVN41 :20 12BGTVT 22 TCN 27 2-05 22 TCN 18-1979 TCVN557 420 12 TCVN 20 12 9115- TCVN 444 720 12 TCVN... kh c - Tránh qua khu v c có địa chất ph c tạp, đầm lầy, ao hồ, đại hình khơng ổn định, m c nư c ngầm cao - C c c c ghi bình đồ c c Km, c c H, c c đỉnh P, c c tiếp đầu TĐ, tiếp cuối đường cong TC