Công Nghệ Đường Sắt - Xây Dựng Nền Đường Sắt Phần 1

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đường sắt, hay vận tải đường sắt, là loại hình vận chuyển/vận tải hành khách và hàng hóa bằng phương tiện có bánh được thiết kế để chạy trên loại đường đặc biệt là đường ray.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công Nghệ Đường Sắt - Xây Dựng Nền Đường Sắt Phần 1

NGUY N THANH TÙNG (CH BIÊN) LÊ VĂN C - BÙI TH TRÍ N N ðƯ NG S T NHÀ XU T B N GIAO THÔNG V N T I HÀ N I - 2005
Nñs.4
M cl c Trang L i nói ñ u 3 M ñu 11 1. Tác d ng c a n n ñư ng và v trí c a nó trong công trình xây d ng .....- 2. ð c ñi m c a công trình n n ñư ng và yêu c u trong xây d ng............ - 2.1. ð c ñi m c a công trình n n ñư ng - 2.2. N n ñư ng xây d ng trong ñi u ki n t nhiên 12 2.3. N n ñư ng dư i tác d ng c a t i tr ng tĩnh và ñ ng - 3. Yêu c u trong xây d ng n n ñư ng - 3.1. N n ñư ng ph i ph ng, m t n n ñư ng ñ r ng - 3.2. N n ñư ng ph i kiên c , n ñ nh - 3.3. Yêu c u thi t k và thi công n n ñư ng ñ m b o kinh t - k thu t 13 4. Phân lo i thi t k n n ñư ng - 5. Trình t thi t k n n ñư ng thông thư ng 14 5.1. S li u c n thi t cho thi t k - 5.2. H sơ thi t k n n ñư ng - 5.3. N i dung thi t k ch y u 15 Chương 1 16 C u t o và thi t k n n ñư ng s t thông thư ng 1.1. Các d ng và c u t o m t c t ngang n n ñư ng. - 1.1.1. Hình d ng m t c t ngang n n ñư ng - 1.1.2. C u t o cơ b n m t c t ngang n n ñư ng 17 1.1.2.1. B n thân n n ñư ng - 1.1.2.2 Công trình n n ñư ng 19 1.1.2.3. M t c t ngang n n ñư ng s t - 1.2. M t n n ñư ng và l p ñ m n n 23 1.2.1. Hình d ng và chi u r ng m t n n ñư ng - 1.2.1.1. Hình d ng m t n n ñư ng - 1.2.1.2 Chi u r ng m t n n ñư ng s t 24 1.2.1.3. Cao ñ n n ñư ng s t 30 1.2.1.4. T i tr ng ñoàn tàu 32 1.2.2. L p ñ m n n ñư ng s t tiêu chu n 35 Nñs.5
1.3. N n ñ p 39 1.3.1. V t li u ñ p n n ñ p. - 1.3.2. Hình d ng ta luy và ñ d c mái n n ñ p 41 1.3.3. Thi t k n n ñ p 42 1.3.3.1. Tính n ñ nh c a taluy. - 1.3.3.2. L p ñáy móng n n ñ p và n n ñ p trên sư n d c 52 1.3.4. Tính ng su t thân và móng n n ñ p 56 1.3.4.1. Tính ng su t th ng ñ ng thân n n ñ p. - 1.3.4.2. Tính ng su t th ng ñ ng móng n n ñ p. 60 1.3.5. Tính ñ ch t thân n n ñ p 62 1.3.6. Tính ñ lún móng n n ñư ng 72 1.4. N n ñào 79 1.4.1. N n ñào ñ t - 1.4.1.1. Tính n ñ nh c a taluy n n ñào. 80 1.4.1.2.N n ñào ñá. 82 1.4.2. Phá ho i c a l p ñ m n n ñư ng s t và bi n pháp s a ch a. 85 1.4.3. Tính ng su t th ng ñ ng móng n n ñào 91 1.5. ð m nén n n ñ p 95 1.6. Phương pháp x lý ño n quá ñ gi a c u và ñư ng 99 1.6.1. T i ñ u c u l p ñ t b n ñ và d m g i. 100 1.6.2. Tăng thêm ñ c ng c a l p ñ m n n ñư ng, gi m b t n n ñ p lún xu ng - 1.7. ðo ñ c ki m tra ch t lư ng ñ m nén 101 1.7.1. Máy ño ñ m, m t ñ (phóng x nguyên t ). 102 1.7.2. Thí nghi m b n ch u nén K30 103 Chương 2 C u t o n n ñư ng s t cao t c 105 2.1. ð c ñi m n n ñư ng s t cao t c - 2.2. M t c t ngang tiêu chu n c a ñư ng s t cao t c 107 2.2.1. M t c t ngang n n ñ p ñư ng s t cao t c. - 2.2.2. Kho ng cách gi a hai tim ñư ng. 108 2.2.3. Chi u r ng vai ñư ng 110 2.3. M t c t ngang tiêu chu n n n ñào ñư ng s t cao t c 113 2.4. Hình d ng và chi u r ng m t n n ñư ng s t cao t c 114 2.5. Yêu c u c n ph i cư ng hoá l p ñ m n n ñư ng s t cao t c 115 2.5.1. Chi u dày l p b m t lòng n n ñư ng. 116 Nñs.6
2.5.2. Tác d ng c a l p m t lòng n n ñư ng s t. - 2.5.3. Phương pháp xác ñ nh b dày l p m t lòng n n ñư ng. 117 2.6. V t li u ñ p n n ñư ng s t cao t c và tiêu chu n ñ m nén 122 2.6.1. L p b m t lòng n n ñư ng s t cao t c. - 2.6.2. L p ñáy lòng n n ñư ng s t. 126 2.6.3. B ph n dư i n n ñ p. - 2.7. ði u ki n móng n n ñư ng s t cao t c 127 2.8. Tr s kh ng ch và bi n d ng c a n n ñư ng s t cao t c 129 2.8.1. Lún tích lũy lòng n n ñư ng do ch y t u khai thác gây ra. - 2.8.2. Bi n d ng ñàn h i c a n n ñư ng khi t u ch y cao t c. 130 2.8.3. Lún nén ch t c a ñ t ñ p n n ñư ng. 132 Chương 3 134 Tư ng ch n n n ñư ng 3.1. Khái ni m m ñ u - 3.1.1. ng d ng và phân lo i tư ng ch n ñ t trong công trình n n ñư ng - 3.1.2. H l c tác d ng trên tư ng ch n ñ t. 138 3.2. áp l c ñ t 139 3.2.1. Tính toán áp l c ñ t ch ñ ng c a lưng tư ng th ng ñ ng dư i các ñi u ki n biên. - 3.2.2. Tính toán áp l c ñ t ch ñ ng c a lưng tư ng gãy khúc 148 3.2.3. Tính toán áp l c ñ t m t n t th hai. 153 3.2.3.1 ði u ki n c a m t n t v th hai xu t hi n. - 3.2.3.2.áp l c ñ t m t n t v th hai. 154 3.2.3.3. ðư ng cong phán ñoán ñ tính toán áp l c ñ t m t n t th hai 159 3.2.3.4. Tính toán áp l c ñ t. 160 3.2.3.5. áp l c ñ t c a khu v c ñ ng ñ t và áp l c ñ t dư i ñi u ki n ngâm nư c 162 3.3. Tính toán thi t k tư ng ch n ñ t tr ng l c 166 3.3.1. Yêu c u c u t o tư ng ch n ñ t tr ng l c. 167 3.3.1.1. Hình d ng c a m t c t thân tư ng. - 3.3.1.2. ð sâu ñ t móng tư ng 168 3.3.1.3. C u t o tư ng ch n ñ t. 169 3.3.2. Ki m toán tư ng ch n ñ t tr ng l c. 171 3.3.2.1. Ki m toán n ñ nh trư t. - Nñs.7
3.3.2.2. Ki m toán tính n ñ nh ch ng l t ñ . 172 3.3.2.3. Ki m toán ng su t ñáy móng và ñ l ch tâm h p l c. 173 3.3.2.4. Ki m toán cư ng ñ m t c t thân tư ng. 174 3.3.2.5. Gia c tư ng ch n ñ t. 179 3.3.2.6. Thông s thư ng dùng thi t k tư ng ch n ñ t. 180 Chương 4 Thoát nư c n n ñư ng và phòng h 184 4.1. Thoát nư c n n ñư ng - 4.1.1. Thoát nư c m t n n ñư ng - 4.1.2. Yêu c u và nguyên t c chung thoát nư c m t n n ñư ng. - 4.1.3. Công trình thoát nư c m t n n ñư ng 185 4.1.4. Bi n pháp thoát và h th p m c nư c ng m n n ñư ng. 187 4.2. Phòng h n n ñư ng 198 4.2.1. Phòng h m t ta luy n n ñư ng - 4.2.2. Phòng h xói l chân ta luy n n ñư ng 206 4.2.3. Công trình phòng h n n ñư ng và tư ng t ng h p tr núi. 215 Chương 5 N n ñư ng trên ñ t y u 218 5.1. Khái ni m chung - 5.2. Cư ng ñ ch ng c t c a ñ t y u 219 5.3. Chi u cao nh nh t và chi u cao gi i h n c a n n ñ p trên ñ t y u 222 5.3.1. Chi u cao nh nh t c a n n ñư ng trên ñ t y u Hmin - 5.3.2. Chi u cao gi i h n c a n n ñ p trên ñ t y u Hc 223 5.4. Ki m toán n ñ nh c a n n ñư ng trên ñ t y u 224 5.4.1. Ki m toán n ñ nh ch ng ép tr i 225 5.4.2. Ki m toán n ñ nh ch ng trư t 227 5.5. Tính ñ lún c a n n ñư ng trên ñ t y u. 236 5.5.1. Tính ñ lún t c th i Sd - 5.5.2. Tính ñ lún do c k t ép g n Sc. 237 5.6. Các bi n pháp gia c n n ñ t y u 243 5.6.1. Phương pháp vét bùn 244 5.6.2. Phương pháp gia c b ng bè g : 245 5.6.3. Phương pháp th ñá h c - 5.6.4. Phương pháp ñóng c c gia c chân taluy 247 5.6.5. Thi công n n ñ p theo giai ño n - 5.6.6. H ñ o ph n áp 248 Nñs.8
5.6.7. T ng ñ m cát 250 5.6.8. Gia c móng n n ñư ng b ng gi ng cát 257 5.6.9 Túi gi ng cát 278 5.6.10. Băng nh a thoát nư c 279 5.6.11. Phương pháp gia t i t m th i 280 5.6.12. Phương pháp gia c ñ t xi măng 282 5.6.13. C c ñá dăm 284 5.6.14. C t ñ t gia c vôi ho c xi măng - 5.6.15. Phương pháp c k t ñ ng 285 5.6.16. Phương pháp gia c t ng h p - 5.7. Quan tr c và kh ng ch vi c thi công n n ñ p trên ñ t y u 286 5.7.1. N i dung ch y u c a vi c quan tr c thi công n n ñ p trên ñ t y u - 5.7.2. Kh ng ch thi công n n ñ p trên ñ t y u 288 Chương 6 N n ñư ng qua vùng ñ t s t 290 6.1. Phân tích tính n ñ nh ñ t s t 291 6.1.1. Phân tích tính n ñ nh c a ñ t s t - 6.1.2. Tính l c ñ y trư t 292 6.2. Xác ñ nh ch tiêu tính toán khi phân tích n ñ nh ñ t s t 294 6.2.1. Xác ñ nh ch tiêu cư ng ñ ch ng c t 295 6.2.2. Xác ñ nh h s an toàn (h s n ñ nh yêu c u) 302 6.3. Công trình thoát nư c và phòng h 303 6.3.1. Công trình thoát nư c d c trư t - 6.3.2. Công trình phòng h ta luy b 308 6.4. Công trình tư ng ch n và các bi n pháp khác 310 6.4.1. Tư ng ch n ch ng trư t 310 6.4.2. C c ch ng trư t 311 6.4.3. Công trình dây neo 315 6.4.4. Gi m tr ng và gia t i ch ng trư t 316 6.4.5. Bi n pháp c i thi n tính ch t c a kh i ñ t trư t. 317 Chương 7 N n ñư ng khu v c ñi u ki n ñ c bi t 318 7.1. N n ñư ng ngâm nư c - 7.1.1. Phân lo i n n ñư ng ngâm nư c và ñ c ñi m công trình. - Nñs.9
7.1.1.1. ð c ñi m ch y u c a công trình n n ñ p ven sông và bãi sông. - 7.1.1.2. ð c ñi m công trình n n ñư ng ñ p nư c 320 7.1.2. Ki m toán tính n ñ nh n n ñư ng ta luy ngâm nư c. 321 7.2. N n ñư ng khu v c ñ ng ñ t. 325 7.2.1. nh hư ng c a ñ ng ñ t ñ i v i tính n ñ nh n n ñư ng. - 7.2.1.1. Bi n d ng c a ñáy móng n n ñư ng. 327 7.2.1.2. Bi n d ng b n thân n n ñ p. - 7.2.1.3. Bi n d ng c a taluy n n ñư ng ñào (ho c sư n núi). 328 7.2.2. Bi n pháp ch ng ch n ñ ng n n ñư ng. - 7.2.3. Ki m toán tính n ñ nh n n ñư ng khu v c ñ ng ñ t 329 7.3. N n ñư ng khu v c ñ t hoàng th 331 7.3.1. ð c ñi m c a công trình n n ñư ng khu v c ñ t hoàng th . - 7.3.2. Hình d ng và ñ d c ta luy n n ñào khu v c hoàng th . 334 7.3.3. Phòng h ta luy n n ñư ng ñ t hoàng th . 335 7.3.4. Hang h s t ñ t hoàng th và x lý 336 7.4. N n ñư ng khu v c ñ t trương n 339 7.4.1. ð c tính c a ñ t trương n - 7.4.2. N n ñ p và n n ñào khu v c ñ t trương n 344 7.4.3. Gia c và phòng h n n ñư ng khu v c ñ t trương n 345 Ph l c: Các ñơn v dùng trong ñ a lý k thu t theo h th ng qu c t (SI) 347 Tài li u tham kh o 357 Nñs.10
M ñu 1. Tác d ng c a n n ñư ng và v trí c a nó trong công trình xây d ng N n ñư ng là cơ s ch u tác d ng c a các b ph n k t c u t ng trên ñư ng s t và ñoàn t u tr ng thái tĩnh và ñ ng. Các t i tr ng này truy n xu ng n n ñư ng ñ n t n móng r i khu ch tán. Trên m t c t d c n n ñư ng ph i b o ñ m cao ñ c n thi t c a tuy n ñư ng. Trong công trình xây d ng, n n ñư ng chi m m t v trí quan tr ng v kh i lư ng thi công, di n tích chi m d ng ñ t và v n ñ u tư l n. Công trình n n ñư ng bao g m: Công trình b n thân n n ñư ng, công trình thoát nư c n n ñư ng, công trình phòng h , và gia c n n ñư ng. H th ng hoàn ch nh c a các công trình trên ñ ñ m b o n n ñư ng luôn làm vi c tr ng thái t t. 2. ð c ñi m c a công trình n n ñư ng và yêu c u trong xây d ng 2.1. ð c ñi m c a công trình n n ñư ng - N n ñư ng xây d ng trên móng ñ t, ñá và s d ng ñ t ñá này làm v t li u xây d ng. - ð t ñá ñ u là v t li u không liên t c có ñ c tính v v n, r i r c, khe r ng. Nh ng ñ c tính ph c t p ñó thay ñ i r t nhi u không ch do tuy n ñư ng ñi qua nh ng nơi ñ a hình, ñ a ch t khác nhau. T c là v i cùng m t lo i ñ t ñá, do khí h u b n mùa thay ñ i m c nư c lên xu ng và s bi n ñ i c a tình hình ch u l c, ñ u nh hư ng cơ b n ñ n tính ch t c a công trình. Cơ h c ñ t ñã nghiên c u tính ch t ñ t ñá và ph n l n ñ u coi ñ t ñá là v t th ñàn h i, gi thi t quan h ng su t v i bi n d ng là tuy n tính. Nh ng gi thi t này không phù h p hoàn toàn v i tình tr ng sau khi ch u l c c a ñ t ñá. Lý thuy t thi t k n n ñư ng ch y u ñư c xây d ng trên cơ s c a cơ h c ñ t ñá và ñó là thành qu c a khoa h c k thu t c a cơ h c ñ t ñá ñư c áp d ng ñ thi t k n n ñư ng. Vào nh ng năm g n ñây c a cu i th p k 20, cùng v i s phát tri n c a cơ h c ñ t ñá và ng d ng v t li u m i ñã mang l i nh ng ñi u ki n r t t t cho áp d ng thi t k n n ñư ng (ñ c bi t là n n ñư ng cao t c). 2.2. N n ñư ng xây d ng trong ñi u ki n t nhiên Tuy n ñư ng xây d ng thư ng g p ph i s nh hư ng ph c t p c a ñi u ki n t nhiên như: ñ a hình, ñ a ch t ph c t p, khí h u thu văn, ñ ng ñ t.... T ñó phát sinh nhi u s c n n ñư ng ta luy n n ñào b nư c phá ho i, n n ñư ng ñ t giãn n , khi khô co l i, ư t thì giãn n , d n ñ n ta luy n n ñư ng s t trư t, n n ñư ng ñông c ng vào mùa ñông nhi t ñ th p, khi ñ ng ñ t thì cát c a n n b hoá l ng d n ñ n n n ñư ng b trư t. Nh ng hư h i ñó c a n n ñư ng ñ u có quan h m t thi t v i các Nñs.11
ñi u ki n t nhiên. Khi thi t k , thi công và b o dư ng n n ñư ng ñ u không th tách r i ñi u ki n t nhiên, mà nên nghiên c u ñi u tra ñ y ñ ñ kh c ph c các tai h a c a t nhiên, ñây là n i dung quan tr ng trong thi t k thi công n n ñư ng. 2.3. N n ñư ng dư i tác d ng c a t i tr ng tĩnh và ñ ng K t c u t ng trên ñư ng s t và các công trình nhân t o trên n n ñư ng dư i tác d ng c a t i tr ng tĩnh và ñ ng c a ñoàn t u là nguyên nhân ch y u gây ra các hư h i cho l p ñ m n n ñư ng. Vi c nghiên c u các v n ñ n ñ nh, bi n d ng c a ñ t dư i tác d ng c a t i tr ng ñ ng ph i hi u rõ tính ch t ñ ng l c h c c a ñ t g m: cư ng ñ ñ ng c a ñ t và hoá l ng, s tăng c a áp l c ñ ng do nư c gây nên, nh ng ch n ñ ng s t c a ñ t.... M t s phương pháp ño ñ c th c nghi m ñã cho k t qu nghiên c u ñ ng l c h c nh hư ng ñ n ñ t lòng ñư ng. Trong thi t k n n ñư ng thông thư ng, l y t i tr ng ñ ng ñ tính toán t i tr ng tĩnh. 3. Yêu c u trong xây d ng n n ñư ng Căn c vào nh ng ñ c ñi m nêu trên c a n n ñư ng, ñ b o ñ m cho n n ñư ng làm vi c bình thư ng thì n n ñư ng c n nh ng yêu c u sau: 3.1. N n ñư ng ph i ph ng, m t n n ñư ng ñ r ng Tr ng thái b ng ph ng c a n n ñư ng là ch cao ñ vai ñư ng, v trí bình di n và bình ñ , tuy n phù h p thi t k m t c t d c. V trí bình di n n n ñư ng dùng tim ñư ng bi u th . B r ng n n ñư ng tho mãn yêu c u ñ ñ t k t c u t ng trên và b o ñ m cho ñoàn t u khai thác ch y an toàn và duy tu b o dư ng ñư ng, khi phía trên m t n n ñư ng ho c hai bên có công trình ki n trúc thì ph i ñ i chi u v i quy ñ nh v gi i h n c a ñư ng s t ho c ñư ng b ñ t ngoài ph m vi gi i h n. 3.2. N n ñư ng ph i kiên c , n ñ nh Trong qua trình khai thác không cho phép n n ñư ng m t n ñ nh và phát sinh bi n d ng ngoài ph m vi cho phép. Khi kh o sát do chưa ñi u tra, thăm dò chính xác ñ a ch t ho c thi t k thi công chưa ñ y ñ theo ñúng quy trình s d n ñ n n n ñư ng m t n ñ nh, n n ñ p xây d ng trên móng ñ t y u chi u cao ñ p 2 ~ 3m mà cùng v i móng chuy n ñ ng trư t nh hư ng ph m vi hư ng ngang dài l n hơn m t trăm mét, trư ng h p này chưa xây xong n n ñư ng ñã phá ho i thì không s d ng ñư c. Do ñ t ñáy n n ñư ng tính ép lún l n, ñ ch t không ñ m b o d n ñ n lư ng lún d tính không ñ . Do v y, trong thi t k n n ñư ng c n s d ng các công ngh xây d ng c n thi t ñ ñ m b o cho n n ñư ng có ñ cư ng ñ và tính n ñ nh. 3.3. Yêu c u thi t k và thi công n n ñư ng ñ m b o kinh t k thu t Hi u qu và l i ích xây d ng, duy tu s a ch a n n ñư ng không ch là s ñ u tư cho thi t k và thi công mà còn bao g m các phí t n duy tu b o dư ng trong khai thác. ð ng th i còn căn c vào chính sách c a qu c gia trong quy ho ch phát tri n khi xây d ng s chi m d ng ñ t ñai không nh hư ng ñ n l i ích s n xu t công, nông nghi p c a nhân dân. Nñs.12
Tóm l i, xây d ng n n ñư ng là m t h ng m c công trình chi m kh i lư ng l n, yêu c u k thu t h p lý, tính toán cân ñ i v kinh t , th i gian xây d ng ng n và có s hài hoà gi a các công vi c có xây d ng liên quan v i nhau. 4. Phân lo i thi t k n n ñư ng Thi t k n n ñư ng ph i phân làm hai lo i là thi t k thông thư ng và thi t k ñ c bi t. Thi t k thông thư ng trong ñi u ki n ñ a ch t thu văn, ñ a ch t công trình bình thư ng, chi u cao ta luy không vư t quá “quy ph m thi t k n n ñư ng s t kh tiêu chu n” (TB10001- 99 c a Trung Qu c) ñã quy ñ nh v ph m vi b ng ñ d c ta luy có th s d ng phương pháp thi công thông thư ng ñ thi công n n ñư ng. Thi t k n n ñư ng thông thư ng có th s d ng thi t k tiêu chu n. Lo i n n ñư ng này trên tuy n ñư ng hay g p, kh i lư ng công trình r t l n. Thi t k ñ c bi t n n ñư ng là ngoài thi t k thông thư ng, n n ñư ng dư i các ñi u ki n sau: - ði u ki n ñ a ch t công trình, thu văn ph c t p, chi u cao ta luy n n ñư ng vư t quá quy ñ nh b ng 1-9; 1-18. - N n ñư ng xây d ng trên sư n d c. “Sư n d c” là ch d c ngang m t ñ t b ng 1:2, 5 n u v t li u ñ p và ñáy n n ñ u là ñá không phong hoá thì “sư n d c” ch d c ngang m t ñ t b ng 1: 2 ho c d c l n hơn 0. - N n ñư ng dư i các ñi u ki n ñ c thù như: Kho ng ñ t nghiêng trư t, kho ng ñ t v v n, kho ng ñ t là ñ ng nham th ch, khu v c ñ t ñá trôi, khu v c h ch a nư c, kho ng ñ t bãi sông và b sông, khu v c ñ t y u, khu v c ñ t dính r ng n t, khu v c Các–xtơ (hang ñ ng do nham th ch b bào mòn, xâm th c...) và các hang ñ ng khác. - Công trình gia c phòng h n n ñư ng và c i t o di chuy n các h th ng thu l i. - N n ñư ng s d ng phương pháp thi công phá n l n. N n ñư ng thi t k ñ c bi t c n làm t t công tác ñi u tra ñ a ch t công trình, thu văn, ki m toán thi t k m t c t n n ñư ng, d c ta luy và ñáy n n. Khi s d ng các bi n pháp gia c phòng h thư ng làm các phương án so sánh t ng h p kinh t , k thu t ñ ñ m b o ch c ch n tính n ñ nh, kiên c n n ñư ng. 5. Trình t thi t k n n ñư ng thông thư ng 5.1. S li u c n thi t cho thi t k - Tài li u v tuy n ñư ng và t i tr ng ñoàn t u, b n v bình ñ , tr c d c, tr c ngang. ðo n ñư ng thi t k cá bi t c n có bình ñ v i t l l n. - Tài li u ñ a ch t: Các tài li u v bình ñ ñ a ch t tuy n ñư ng, m t c t d c, m t c t ngang, báo cáo thuy t minh ñ a ch t công trình và nư c ng m, v trí m c nư c ng m, hư ng dòng ch y, h s th m th u. Nñs.13
- Tài li u khí tư ng thu văn: Trong ñó bao g m v lư ng mưa hàng năm, ñ m, hư ng và v n t c gió. V thu văn bao g m các tài li u c n thi t v v trí th p nh t và cao nh t c a nư c sông trong ño n ñư ng thi t k , hư ng ch y, t c ñ ch y, chi u cao sóng và các tài li u c n thi t cho thi t k phòng h xói l . - Các tài li u khác: yêu c u v nhi m v thi t k , phân b v t li u xây d ng và tài li u ñi u tra c a tuy n ñư ng như: ñ d c d c, cao ñ , lý trình, các lo i c u, c ng, h m, nhà ga. 5.2. H sơ thi t k n n ñư ng Xây d ng m i ho c c i t o tuy n ñư ng chính, nhánh, ñư ng chuyên d ng, khu ñ u m i tr ng y u, c u l n.... thư ng s d ng thi t k hai giai ño n: Thi t l p d án nghiên c u kh thi, thi t k k thu t thi công, nguyên t c thi t k , mô hình thi t b chính, quy mô và ñưa ra ñư c kh i lư ng công trình: V t tư, thi t b máy móc, ngu n lao ñ ng cho các phương án, s lư ng di n tích ñ t ph i dùng và l p khai toán công trình. Thi t k thi công ch y u l p b n v thi công, bi u ñ h ng m c công trình xây d ng, thi t b và công trình xây d ng ph tr , kh i lư ng công trình và thuy t minh bàn giao thi công. ð i v i công trình ñơn gi n, nguyên t c thi t k ch y u ñã xác ñ nh ñư c ñ i tư ng thi t k , có th s d ng thi t k m t giai ño n. 5.3. N i dung thi t k ch y u - Thuy t minh thi t k : thuy t minh ñ a hình, ñ a ch t và nguyên t c thi t k c a ño n ñư ng trong thi t k n n ñư ng. - B n v thi t k : bao g m thi t k m t c t ngang n n ñư ng thông thư ng, h th ng thoát nư c, n n ñư ng thi t k ñ c bi t c n ph i có bình ñ (tài li u ñ a ch t kèm theo), m t c t d c, c t ngang v i b n v t l l n. - Kh i lư ng công trình, s lư ng v t tư, công c máy móc và tính toán công trình. Trình t công tác thi t k n n ñư ng là: căn c vào yêu c u nhi m v thi t k , kh o sát ñ y ñ tài li u và tình hình c a ño n ñư ng thi t k , căn c vào tình hình v ñ a hình, ñ a ch t, khí tư ng thu văn ñã có, trên cơ s ñáp ng ñ y ñ s n ñ nh và kinh t ñ i v i ñ i tư ng thi t k ñưa ra các phương án thi t k ñ l a ch n. Sau khi phương án ñư c xác ñ nh s l p kh i lư ng; v t tư, máy móc và d toán công trình. Nñs.14
Chương 1 C u t o và thi t k n n ñư ng s t thông thư ng N n ñư ng s t là cơ s c a các b ph n k t c u t ng trên, tr ng thái t t x u c a n n ñư ng nh hư ng tr c ti p ñ n ñư ng ray, l p ñá ba lát và d n ñ n tr ng thái hoàn ch nh c a tuy n ñư ng. Do v y, thi t k n n ñư ng ph i ñáp ng ñ y ñ các ñi u ki n: n ñ nh, kiên c , không sinh ra các bi n d ng có h i c a tuy n ñư ng, ñ ng th i còn yêu c u v ñi u ki n kinh t k thu t, xác ñ nh th i gian thi công, ti t ki m s d ng chi m ñ t. Th c hi n nh ng yêu c u này th hi n thi t k m t c t ngang n n ñư ng vuông góc v i ñư ng tim c a tuy n ñư ng. 1.1. Các d ng và c u t o m t c t ngang n n ñư ng 1.1.1. Hình d ng m t c t ngang n n ñư ng 1. N n ñ p Khi ñư ng ray ho c m t n n ñư ng cao hơn m t ñ t t nhiên, n n ñư ng ñư c xây ñ p mà thành, lo i n n ñư ng này g i là n n ñ p (hình 1-1a) 2. N n ñào Khi ñư ng ray ho c m t n n ñư ng th p hơn m t ñ t t nhiên, n n ñư ng l y phương th c ñào mà thành, lo i n n này g i là n n ñào (hình 1-1b). 3. N n n a ñ p Khi m t ñ t t nhiên nghiêng theo hư ng ngang, ñư ng biên m t n n ñào và m t ñ t t nhiên giao nhau, b ph n trên tuy n giao nhau gi a n n ñ p m t ñ t và m t n n ñư ng không có công trình xây ñ p lo i n n này g i là n n n a ñ p (hình 1- 1c). 4. N n n a ñào Khi n n ñư ng t nhiên nghiêng theo hư ng ngang, m t bên c a m t n n ñư ng ñào không có kh i lư ng ñào, lo i n n này g i là n n n a ñào (hình 1-1d). 5. N n n a ñào n a ñ p Khi m t ñ t t nhiên nghiêng theo hư ng ngang, m t b ph n c a n n ñư ng l y phương th c xây ñ p mà thành m t b ph n ñ p và l y phương th c ñào mà thành m t ñư ng ñào thì g i là n n n a ñào n a ñ p (hình 1-1e). 6. N n ñư ng không ñào không ñ p Nñs.15
Khi m t n n ñư ng và m t ñ t móng t nhiên (ñ cư ng ñ ) ñã qua d n s ch b ng ph ng, n n ñư ng không ñ p, không ñào các kh i ñ t thì lo i n n ñư ng này g i là n n ñư ng không ñào không ñ p (hình1f) 1.1.2.C u t o cơ b n m t c t ngang n n ñư ng N n ñư ng do hai b ph n h p thành là b n thân n n ñư ng và công trình nhân t o n n ñư ng. 1.1.2.1. B n thân n n ñư ng Hình 1-1. Hình d ng m t c t ngang n n ñư ng Hình 1-2. B n thân n n ñư ng Trong ñó: B – chi u r ng n n ñư ng; b – vai ñư ng; H – chi u cao ñào ho c ñ p tim ñư ng; h – chi u cao ta luy n n ñư ng. Trong các lo i hình d ng n n ñư ng b ph n theo yêu c u thi t k tuy n ñư ng ñ ñ t ñư c k t c u t ng trên g i là b n thân n n ñư ng. Trong m t c t n n ñư ng, b ph n b n thân n n ñư ng do các b ph n: M t ñ nh n n ñư ng, vai ñư ng, lòng ñư ng, ta luy, ñáy n n ñư ng t o thành (hình 1-2a, b). 1. M t ñ nh n n ñư ng Nñs.16
B ph n tr c ti p ñ t c a các b ph n k t c u t ng trên lên m t c a nó cùng v i vai ñư ng h p thành g i là m t ñ nh n n ñư ng ho c g i t t là m t n n ñư ng ñào, ñ p. 2. Vai ñư ng Trong m t ñ nh n n ñư ng s t, ngoài b ph n che ph lòng ñư ng g i là vai ñư ng. Tác d ng c a nó là b ph n b o v ph n tâm ch u l c n n ñ p, ngăn c n ñá dăm lăn rơi, b o trì m t n n thoát nư c, ñ cho nhân viên b o dư ng duy tu ñi l i tránh t u, m t b ng ñ t máy móc, v t tư ñ b o dư ng ñư ng, chôn l p các thi t b bi n báo, tín hi u thông tin... Trong thi t k tuy n ñư ng, cao ñ thi t k c a n n ñư ng l y bi u th cao ñ sát mép vai ñư ng g i là cao ñ vai ñư ng. 3. L p ñ m n n Ph m vi ñ sâu t m t ñ nh n n ñư ng ch u tác d ng c a t i tr ng ñ ng c a t u và nh hư ng bi n d ng do khí h u mưa gây nên phía dư i m t n n ñư ng s t g i là l p ñ m n n. Tr ng thái c a l p ñ m n n nh hư ng tr c ti p ñ n s n ñ nh và nâng cao t c ñ ch y t u, trong thi t k nên th c hi n ñ y ñ nh ng quy ñ nh v ñ dày, l p ñ m n n, v t li u ñ p và ñ ñ m ch t, thoát nư c t t... 4. Ta luy Hai bên sư n m t c t ngang n n ñư ng g i là ta luy n n ñư ng. Giao ñi m c a ta luy v i m t ñ nh n n ñư ng g i là ñ nh vai. Giao ñi m c a ta luy và m t ñ t n n ñ p g i là chân ñ p, n n ñào g i là ñ nh ta luy n n ñào, s chênh l ch gi a cao ñ c a nó và cao ñ vai ñư ng là chi u cao ta luy n n ñư ng. Chi u cao ta luy n n ñ p là s chênh l ch gi a cao ñ vai ñư ng v i cao ñ chân ta luy. 5. ðáy n n ðáy n n là móng c a n n ñ p, cũng là b ph n ñ t dư i m t ñ t ñ p t nhiên c a n n ñ p, ch u t i tr ng c a ñ t ñ p và k t c u t ng trên, ch u nh hư ng c a t i tr ng ñ ng ñoàn t u. Tính n ñ nh ch c ch n c a ñ t b ph n ñáy n n ñ i v i b n thân n n ñư ng là m u ch t quan tr ng d n ñ n tính n ñ nh c a ñư ng ray, ñ c bi t là xây d ng n n ñ p trên ñáy n n ñ t m m y u, t t nhiên là ph i x lý tho ñáng ñáy n n ñ tránh nguy hi m cho ñoàn t u v n hành ñư c an toàn. 1.1.2.2. Công trình n n ñư ng Công trình n n ñư ng là b ph n t o thành n n ñư ng, ñ b o v n ñ nh v ng ch c c a n n ñư ng là công trình thoát nư c và phòng h . Công trình thoát nư c c a n n ñư ng phân thành hai lo i là thi t b thoát nư c m t và thi t b thoát nư c ng m. Thi t b thoát nư c m t ñ t dùng ñ ch n dòng ch y m t ñ t, gom t nư c mưa trong ph m vi n n ñư ng l i và ch y ra các h thoát nư c t nhiên, ñ phòng nư c m t th m ư t, xói l n n ñư ng làm nh hư ng ñ n tr ng thái n ñ nh c a n n ñư ng. Công trình thoát nư c ng m dùng ñ ch n nư c ng m và h th p m c nư c ng m, ñ c i thi n ñi u ki n làm vi c c a ta luy n n ñư ng và ñ t móng, phòng tr ho c tránh ñ m ch nư c ng m nh hư ng có h i ñ n th móng và b n thân n n ñư ng. Nñs.17
Công trình phòng h n n ñư ng dùng ñ phòng ch ng ho c làm suy y u các nhân t t nhiên do th i ti t x u gây nên làm nh hư ng có h i tr c ti p ho c gián ti p cho b n thân n n ñư ng. Các lo i hình c a công trình phòng h n n ñư ng có r t nhi u: Công trình phòng h thư ng dùng là phòng h ta luy và phòng h xói l . ð phòng tr cho ta luy n n ñư ng và chân d c không b nư c mưa làm mòn m t d c, phòng tr mưa l n th m d n ñ n s tu n hoàn khô, ư t c a ñ t, phòng tr s thay ñ i c a nhi t ñ không khí d n ñ n các nhân t bi n d ng ñông c ng ho c tan ra làm nh hư ng ñ n s n ñ nh v ng ch c c a ta luy, thư ng s d ng phòng h m t ta luy. ð phòng tr nư c sông không ng ng xói l và sóng v vào ta luy thì chân ta luy l p ñ t phòng h xói l . V trí và lo i hình phòng h ñư c xác ñ nh qua quy lu t v n ñ ng thư ng th y c a dòng nư c và yêu c u phòng h . Lo i hình phòng h n n ñư ng dư i ñi u ki n ñ c bi t l i càng nhi u như: t i khu v c ñ t ñá trôi, ñ phòng s uy hi p c a ñá trôi ñ i v i n n ñư ng thư ng l p ñ t các ñ p ngăn gi , khai thông mương máng thoát nư c d c và ngang, t i khu v c có gió cát thư ng dùng các lo i công trình phòng ch ng cát ñ c ñ nh cát không tràn vào ñư ng. Công trình gia c n n ñư ng là dùng ñ gia c b n thân n n ñư ng ho c công trình móng trong công trình n n ñư ng có các bi n pháp gia c móng như phòng h ta luy tư ng ch n, x p ñá, c c ch ng trư t và các bi n pháp khác. Thi t b gia c n n ñư ng là m t bi n pháp có hi u qu ñ nâng cao ñ n ñ nh c a n n ñư ng. 1.1.2.3. M t c t ngang n n ñư ng s t Trong công trình n n ñư ng s t có các lo i bi n pháp phòng h và gia c b n thân n n ñư ng, trong thi t k có các yêu c u v thi t k gi ng nhau, ho c các tình hu ng cơ b n gi ng nhau. ð gi m b t ho c tránh làm cho công tác tính toán thi t k thêm ph c t p, ñem các lo i thi t k thư ng g p và các b n v thông d ng làm thành b n v tiêu chu n có th tr c ti p s d ng. Thi t k m t c t ngang n n ñư ng tiêu chu n là căn c vào quy ñ nh tiêu chu n thi t k c a c p ñư ng s t như: cao ñ taluy n n ñư ng, ñ d c công trình thoát nư c m t, x lý ñáy n n ñ p, h ñ u n n ñ p và v trí c a ñ ng ñ t b ñi n n ñào... ñ l p thành b n v m t c t ngang c a thi t k n n ñư ng tiêu chu n có th dùng ñ xây m i n n ñư ng s t mà ñi u ki n ñ a ch t công trình và ñ a ch t thu văn t t, ch t ñ t ñ ng nh t, bi n pháp thi công thông thư ng... Khi ñi u ki n m t c t thi t k và ñi u ki n s d ng c a thi t k tiêu chu n gi ng nhau, có th tr c ti p s d ng m t c t ngang tiêu chu n n n ñư ng, không c n ph i làm thêm các tính toán thi t k khác. 1. M t c t ngang tiêu chu n n n ñ p M t c t ngang thi t k tiêu chu n c a n n ñ p căn c vào lo i ñ t, d c hư ng ngang m t ñ t v i cao ñ ta luy. Hình 1-3a, b là thi t k m t c t tiêu chu n n n ñ p c a ñ t sét thông thư ng v i chi u cao ta luy không l n hơn 8m, d c ngang c a m t ñ t iTN ≤ 1:10, thi t k hai m t bên có h ñ u l y ñ t và iTN l n 1:5 - 1:1.25 thì ph i ñánh c p Nñs.18
Hình 1-3. M t c t ngang tiêu chu n n n ñ p Khi ti n hành thi t k m t c t ngang tiêu chu n n n ñư ng, trên phương di n thoát nư c ch c n xét ñ n nh hư ng c a mưa l n. ð i v i n n ñ p công trình thoát nư c m t ñ t là h máng thoát nư c ho c ñào thông qua các h ñ u l y ñ t theo quy ñ nh. Khi m t ñ t có d c ngang thì máng thoát nư c ho c h ñ u l y ñ t ñ thoát nư c nên ñ t bên sư n cao ñón nư c c a n n ñ p. Khi m t ñ t nghiêng theo hư ng ngang không rõ ràng, có th làm rãnh thoát nư c c hai bên n n ñ p. Kích thư c rãnh thoát nư c thông thư ng là b r ng ñáy rãnh 0, 4m, sâu 0, 6m. N u khi lư ng nư c t l i quá l n mà có kh năng tràn thì nên căn c vào lưu lư ng ch y c a dòng ch y t i bên ñón nư c làm thêm m t ho c m t s rãnh c t nư c ho c m r ng m t c t rãnh. Kho ng cách t rãnh thoát nư c ho c h ñ u l y ñ t ñ n chân n n ñ p g i là h ñ o t nhiên, b r ng c a nó thông thư ng không nh hơn 2m. ðư ng b o h là ñ làm cho nư c trong rãnh nư c ho c trong h ñ u không nh hư ng ñ n n ñ nh c a n n ñ p. Bên không có rãnh nư c ho c h ñ u l y ñ t thì cũng nên có ñư ng b o h , ñ tránh cho nư c mưa th m vào chân ñ p và nư c tích t ñ ng ru ng sinh ra nh ng nh hư ng b t l i cho n n ñ p. T i nh ng ño n có ñi u ki n ñ a ch t và thoát nư c t t ho c nh ng ño n ñ ng ru ng có s n lư ng kinh t cao, n u khi s d ng bi n pháp nh t ñ nh ñ ñ b o ñ m s n ñ nh c a n n ñ p thì ñ r ng c a ñư ng b o v t nhiên có th gi m ñ n 1, 0m. Kho ng cách t rãnh thoát nư c ho c h ñ u l y ñ t ñ n gi i h n chi m ñ t không nh hơn 1, 0m ñ ñ m b o vách rãnh ñư c n ñ nh. 2. M t c t ngang tiêu chu n n n ñào Nñs.19
M t c t ngang thi t k tiêu chu n c a n n ñào căn c và ñi u ki n ñ a ch t có d ng: (hình 1-4a) là m t c t ngang thi t k tiêu chu n n n ñào c a ñ t sét thông thư ng có ñ ng ñ t th a; (hình 1-4b) là m t c t ngang tiêu chu n n n ñào c a ñ t cát v a và cát thô không có ñ ng ñ t th a; (hình 1-4c) là m t c t ngang thi t k tiêu chu n n n ñào ch t ñá. Rãnh thoát nư c hai bên m t ñư ng trong hình v g i là rãnh biên, dùng ñ thoát nư c m t m t n n ñư ng và trên ta luy. Rãnh biên n n ñào c a lo i ñ t dính thông thư ng ho c ñ t cát nh thì b r ng ñáy không nên nh hơn 0, 6m, ñ sâu rãnh khu v c khô ráo ít mưa có th gi m ñ n 0, 4m. Ta luy rãnh ñ t sét thông thư ng phía trên tuy n ñư ng là 1:1, phía ru ng hay ñ t hoang gi ng như ta luy thiên nhiên. Rãnh biên n n ñào ñá có th xây d ng thành d ng máng, chi u r ng ñáy và ñ sâu ñ u không nh hơn 0, 4m. D c d c rãnh thông thư ng gi ng như d c d c tuy n ñư ng ño n n n ñào, n u d c d c c a tuy n b ng 0 ho c nh hơn 0, 2% thì rãnh biên có th làm thành m t m t d c ho c hai m t d c, hai m t d c thư ng dùng v i rãnh biên n n ñào dài ñ tránh cho ño n phía dư i rãnh ñào quá sâu, t i ñi m phân thu c a rãnh hai m t d c, ñ sâu c a rãnh có th gi m ñ n 0, 2m. ði u ki n khó khăn d c ñáy rãnh biên có th gi m ñ n 0, 1%. Nñs.20
B ph n ngoài ñ nh biên n n ñào g i là ñ nh n n ñào, ñ t ñ v trí ngoài b ñi ñ nh n n ñào ñ p thành ñ ng ñ t th a. ð b o ñ m n ñ nh ta luy n n ñào gi a chân trong ñ ng ñ t th a ñ n b ñ nh ñào nên có m t kho ng cách nh t ñ nh. Kho ng cách này tuỳ thu c ñ cao ta luy và ñi u ki n ñ a ch t c a ta luy quy t ñ nh, thông thư ng 2 ~ 5m. N u không có ñ ng ñ t th a thì kho ng cách gi a b ñ nh n n ñào ñ n mép bên c a rãnh ñ nh thông thư ng không nh hơn 5m. N u ñi u ki n ñ a ch t t t ta luy ñào không cao hơn ho c rãnh ñ nh xây lát có th gi m ñ n còn 2m. Kho ng cách gi a rãnh ñ nh trên ñ t hoàng th m ñ n b ñ nh n n ñào thông thư ng không nh hơn 10m, và nên gia c ch ng th m. ð ñ m b o tính n ñ nh cho b n thân ñ ng ñ t th a thì ta luy c a nó không ñư c d c hơn 1:1, chi u cao không nên vư t quá 3m, m t ñón nư c sư n núi ñ ng ñ t th a nên ñ p dài liên t c. Hình 1-4(a, b, c). M t c t ngang tiêu chu n n n ñào (m) M t ñ t gi a ñ ng ñ t th a v i mép bên ñ nh n n ñào nên san ph ng d c xu ng ñ thoát nư c, khi c n thi t m t ñ t ch này và ta luy rãnh ñ u gia c phòng h . Khi ñ ng ñ t th a sư n dư i c a d c núi, nên c t ño n ñ ng ñ t th a, c 50 ~ 100m thì ñ m t c a r ng hơn 1m ñ thoát nư c m t m t trong ñ ng ñ t th a. Khi ñ ñ t th a ven sông, tránh cho ñ t ñ ng ô nhi m dòng sông thì c n thi t ñ p b ch n. Nñs.21
1.2. M t n n ñư ng và l p ñ m n n 1.2.1. Hình d ng và chi u r ng m t n n ñư ng 1.2.1.1. Hình d ng m t n n ñư ng M t n n ñư ng có c n làm mui luy n hay không n n căn c vào tính th m nư c c a v t li u ñ p làm n n và kh năng thoát nư c ñ quy t ñ nh. V i nguyên li u ñ p mà d th m nư c ph i làm mui luy n, làm cho nư c tích t dư i lòng ñư ng có th nhanh chóng thoát ra hai sư n c a n n ñư ng ñ ñ m b o s khô ráo c a m t n n ñư ng, ñ phòng n n ñư ng th m nư c, cư ng ñ gi m là nguyên nhân sinh ra các b nh h i. Còn các v t li u ñ p có tính th m nư c t t, nư c th m vào m t n n ñư ng có th nhanh chóng th m xu ng thì không c n làm mui luy n, nham th ch (tr nham th ch ch t bùn d phong hoá khu v c mà lư ng nư c mưa bình quân hàng năm l n hơn 400mm) do có tính n ñ nh t t, không s nư c xâm th c, cũng không c n làm mui luy n. Do v y hình d ng m t n n ñư ng có th phân hai lo i là có mui luy n và không có mui luy n. 1. Lo i có mui luy n Là m t n n ñư ng không th m nư c và m t n n ñư ng dùng l p ph kín x lý c n làm mui luy n. Hình d ng mui luy n là hình tam giác và hình thang, mui luy n n n ñư ng ñơn cao 0, 15m, mui luy n n n ñư ng ñôi cao 0, 20m, ñáy b ng b r ng n n ñư ng, khi m r ng n n ñư ng ñư ng cong v n ph i b o trì hình tam giác (hình 1-5). B – Chi u r ng n n ñư ng. Hình 1-5. Mui luy n n n ñư ng ñơn và ñôi. 2. Lo i không có mui luy n Là m t ñư ng ñ t th m nư c và nham th ch ñ u là m t b ng ph ng. Vai ñư ng c a nó nên cao hơn vai ñư ng c a n n ñư ng ñ t không th m nư c, kích thư c chi u cao ∆h ñư c tính theo công th c dư i ñây. ∆h = ( h1 – h1’ ) + ∆. Trong ñó: h1 - chi u dày ba lát c a n n ñư ng ñ t không th m nư c (m). h1’- ñ dày ba lát c a n n ñư ng ñ t th m nư c (m). ∆ - chi u cao mui luy n dư i ñư ng ray (m). ðo n gi a n n ñư ng có mui luy n và không có mui luy n vì hình d ng chi u dày và b dày mui luy n c a hai lo i m t ñ nh n n ñư ng không gi ng nhau, nên ñ t ño n quá ñ b ng ñ làm cho m t n n ñư ng không mui luy n h th p theo d c và Nñs.22