Luận văn: Giải pháp quy hoạch thoát nước, tính toán thủy văn và xác định khẩu độ các công trình thoát nước

Chia sẻ: Nguyen Bao Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tuyến đường thiết kế đi qua hai điểm A- B thuộc tỉnh Bắc Giang. Đây là khu vực đồi núi tương đối cao. Do địa hình đồi núi nên có một số lượng lớn suối nhánh len lỏi từ các khe hẽm, mương xói đổ về suối chính, từ suối chính đổ ra các hồ lớn lân cận. Vì vậy, khi thiết kế tuyến đường cần chú ý thể hiện đều đặn

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Giải pháp quy hoạch thoát nước, tính toán thủy văn và xác định khẩu độ các công trình thoát nước

Luận văn GIẢI PHÁP QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC, TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC
PHẦN 1 LẬP BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG QUA 2 ĐIỂM A-B CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HIỆN TRẠNG I.1. Mở đầu Tuyến đường thiết kế đi qua hai điểm A- B thuộc tỉnh Bắc Giang. Đây là khu vực đồi núi tương đối cao. Do địa hình đồi núi nên có một số lượng lớn suối nhánh len lỏi từ các khe hẽm, mương xói đổ về suối chính, từ suối chính đổ ra các hồ lớn lân cận. Vì vậy, khi thiết kế tuyến đường cần chú ý thể hiện đều đặn, hài hòa với khung cảnh thiên nhiên, làm cho phối cảnh ở đây phong phú hơn, mỹ quan hơn. I.2. Tổng quan về tuyến đường A-B I.2.1. Giới thiệu về tuyến đường I.2.2. Các căn cứ pháp lý I.2.2.a. Căn cứ lập dự án - Theo quyết định số 75 QĐ/UBND ngày 10/2/2007 của chủ tịch UBND tỉnh về phê duyệt báo cáo nghiên cứu tiền khả thi XD tuyến đường qua 2 điểm A-B - Hồ sơ báo cáo nghiên cứu tiền khả thi đầu tư xây dựng tuyến đường A-B do công ty tư vấn và KSTK công trình GTVT Bắc Giang lập ngày 1/ 3/ 2007 - Theo quy hoạch tổng thể phát triển mạng lưới giao thông của vùng đã được Nhà nước phê duyệt(trong giai đoạn 20002020), cần phải xây dựng tuyến đường qua 2 điểm A-B để phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế, văn hoá xã hội, và chủ trương của Nhà nước nhằm phát triển kinh tế của một tỉnh vùng núi phía Bắc - Theo văn bản(hợp đồng kinh tế) ký kết giữa chủ đầu tư là UBND tỉnh và công ty tư vấn KSTK CTGT thuộc Tổng công ty công trình giao thông 1 - Xuất phát từ các yêu cầu đi lại, trao đổi hàng hóa, giao lưu văn hóa phục vụ cho sự phát triển kinh tế, xã hội của vùng. I.2.2.b. Các tiêu chuẩn(quy trình, quy phạm) sử dụng - Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 - 05[1] - Theo Quy Trình Thiết Kế áo Đường Mềm 22 TCN 211 - 06[2] - Theo Quy Trình Khảo Sát Đường Ôtô 22 TCN 27 - 263-2000[9] - Theo Tiêu chuẩn Tính Toán Lưu Lượng Dòng Chảy Lũ 22 TCN 220 - 95[28] - Định hình cống tròn 533-01-01 I.3. Hình thức đầu tư và nguồn vốn - Vốn đầu tư gồm 2 phần: 40% vốn của địa phương và 60% vốn vay của World Bank - Hình thức đầu tư + Đối với nền đường và công trình cầu cống: Chọn phương án đầu tư tập trung một lần. + Đối với áo đường: đề xuất 2 phương án(đầu tư tập chung 1 lần và đầu tư phân kỳ) sau đó lập luận chứng kinh tế, so sánh chọn phương án tối ưu + Chủ đầu tư là UBND tỉnh Bắc Giang địa chỉ liên hệ : - Số 10 - Đường Hoàng Văn Thụ - Thành phố Bắc Giang - Điện thoại : 0240-854383 - Fax : 0240-854212
I.4. Đặc điểm kinh tế xã hội và hiện trạng giao thông I.4.1. Đặc điểm kinh tế xã hội I.4.1.a. Dân cư và lao động: Dân cư sinh sống trong khu vực này rải đều ở khu A và khu B, tốc độ tăng dân số bình quân hàng năm 2.7% . Dân cư sống tập trung thành các bản làng, mật độ dân số ở mức trung bình. Tỉnh Bắc Giang là tỉnh trung du, miền núi, nơi đây có nhiều dân tộc anh em chung sống. Năm 2004 dân số của Bắc Giang ước tính khoảng 1.56 triệu người với mật độ dân số là 398,2 người/km².Trên địa bàn Bắc Giang có 26 dân tộc cùng sinh sống, trong đó đông nhất là người Kinh, chiếm 88,1% dân số toàn tỉnh, tiếp đến là người Nùng chiếm 4,5%; người Tày 2,6%; người Sán Chay và người Sán Dìu, mỗi dân tộc 1,6%; người Hoa 1,2%; người Dao 0,5%. Bởi vậy Bắc Giang vừa có nền văn hoá riêng của các dân tộc anh em, vừa có những điểm chung của văn hoá Việt Nam. Đời sống của dân cư ở đây nhìn chung còn thấp do nguồn thu nhập chủ yếu là từ các sản phẩm nông lâm nghiệp và chăn nuôi. I.4.1.b. Kinh tế I.4.2 Hiện trạng giao thông Trong khu vực tuyến, hệ thống giao thông vận tải đường bộ ,đường sắt ,đường thuỷ và cơ sở hạ tầng nói chung là còn chưa đáp ứng được nhu cầu đi lại và phát triển của vùng. I.4.2.a. Đường bộ: -Quốc lộ: Có duy nhất một quốc lộ 1A với chiều dài khoảng 160Km. Bề rộng mặt đường 7m, mặt đường bê tông nhựa. Hiện trạng quốc lộ 1A đã được nâng cấp mới chất lượng khá tốt. -Tỉnh lộ: Hệ thống đường giao thông phân bố đều nhưng chủ yếu là đường cấp phối và đường đất đã xuống cấp hoặc rất xấu.Do đó đi lại giữa các vùng rất khó khăn. I.4.2.b. Đường sắt: -Trong vùng có tuyến đường sắt đi qua chất lượng khá tốt. Lượng hàng vận chuyển lớn và cần có sự phối hợp với vận tải đường bộ.Tuyến đường ôtô mới của địa phương xây dựng trong tương lai sẽ phối hợp tốt với tuyến đường sắt nhằm thúc đẩy nhanh sự phát triển giao thông vận tải trong vùng. I.4.2.c. Đường sông và hệ thống cảng. -Giao thông đường sông kém phát triển do : Lòng sông có độ dốc lớn và chảy xiết vào mùa lũ đồng thời hệ thống bến bãi trên sông chủ yếu phục vụ các phương tiện giao thông đường thuỷ thô sơ. Tóm lại: Mạng lưới giao thông của khu vực chủ yếu dựa vào giao thông đường bộ tuy nhiên đường bộ lại có chất lượng kém, đã quá cũ, hầu như không đáp ứng được nhu cầu giao thông hiện nay. Do đó cần phải có sự đầu tư, nâng cấp ngay mạng lưới giao thông của vùng này. I.5. Điều kiện tự nhiên - Vật liệu xây dựng - Khí hậu khu vực xây dựng tuyến đường A-B. I.5.1. Địa hình, địa mạo, cây cỏ(thảm thực vật). Qua phân tích bản đồ khu vực tuyến đi qua, khu vực này có thể xếp vào loại đồi núi thấp. Đặc điểm chủ yếu là địa hình miền trung du, là đất gò, đồi xen lẫn đồng bằng rộng, hẹp tùy theo từng khu vực. Độ chênh cao giữa đỉnh và chân khoảng 90 m. Địa
hình bị chia cắt bởi các khe hẽm, mương xói. Địa hình không bị gò bó, có những đoạn khó khăn về cao độ, độ dốc ngang lớn nên việc xây dựng cho phép nền đào là chủ yếu. I.5.2. Khí hậu. Tuyến nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa vùng Đông Bắc nóng ẩm mưa nhiều, trên bản đồ phân khu khí hậu đường xá Việt Nam ,khu vực này thuộc khu vực khí hậu VIII. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 220C - 230C. Mùa đông nhiệt độ trung bình 130C từ tháng 10 đến tháng 2, lạnh nhất vào tháng 1. Mùa hè nhiệt độ trung bình 280C, nóng nhất vào tháng 7.Mùa xuân và mùa thu thì khí hậu tương đối ôn hòa. Độ ẩm trung bình năm dao động lớn từ 73 - 87%. Lượng mưa ít, lượng mưa trung bình hàng năm là 300 mm. Vào các tháng mùa hè lượng mưa lớn hơn. Hướng gió chủ yếu trong năm là Đông Bắc. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ 17 18 20 23 25 27 30 28 26 24 20 16 Lượng mưa 240 230 210 250 255 260 290 270 230 240 245 250 Độ ẩm 63 66 70 80 86 89 90 84 82 74 72 Lượng gió B TB ĐB Đ ĐN N N ĐN TN TN T T 7 9 30 15 8 6 4 5 4 4 5 3 I.5.3. Địa chất, thuỷ văn và địa chất thuỷ văn: Vùng tuyến đi qua thuộc kỷ trầm tích đệ tam. Địa hình cho phép xây dựng nền đường ổn định, trong vùng không có castơ, sụt lở. Tầng phủ thuộc loại á cát. Mực nước ngầm sâu đáng kể so với mặt đất.Vùng tuyến đi qua thuộc đồi núi cao nên mực nước dâng của sông không gây ngập úng cho các vùng xung quanh. Gần tuyến đi qua có các mỏ vật liệu tự nhiên, có thể khai thác đưa vào thi công, tận dụng vật liệu tại chỗ. Khảo sát địa chất ta thấy: lớp đất trên cùng là đất hữu cơ dày khoảng 20cm, khi thi công nền sẽ đào bỏ tiếp theo là lớp đất á cát có E0tb= 400 daN/cm 2. I.5.4. Đặc điểm về vật liệu địa phương. Là một tỉnh trung du nên vật liệu địa phương ở đây khá phong phú. Có các loại vật liệu về sỏi cuội, đá hộc, và đất đồi tốt. Khảo sát sơ bộ cho thấy cự ly vận chuyển là nhỏ hơn 5km đó là một khoảng cách tốt để tận dụng vật liệu địa phương. I.6. Điều kiện môi trường. Khu vực nghiên cứu là một khu vực yên tĩnh, sông núi kết hợp hài hòa, tạo thành khung cảnh thiên hấp dẫn. Do vậy khi đặt tuyến đi qua cần tránh phá nát các cảnh quang thiên nhiên. Bố trí các cây xanh dọc tuyến, giảm tối đa lượng bụi và tiếng ồn đối với môi trường xung quanh. I.7. Ảnh hưởng của việc xây dựng tuyến đến môi trường và an ninh quốc phòng Việc xây dựng tuyến đường sẽ làm ảnh hưởng tới điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến sẽ đi qua trong thời gian thi công. Nhằm hạn chế sự ảnh hưởng tới điều kiện tự nhiên cũng như môi trường xung quanh thiết kế tuyến phải đảm bảo bố trí hài hoà cây cối hai bên đường, và các công trình khác phải bố trí hài hoà với khung cảnh thiên nhiên. Việc xây dựng tuyến sẽ làm cho việc thông thương giữa các vùng phát triển, ngoài ra con đường cũng góp phần vào việc đảm bảo an ninh quốc phòng cho các tỉnh giáp biên giới.
I.8. Sự cần thiết phải đầu tư Tuyến đường A - B đi qua hai trung tâm A và B của vùng. A, B là khu công nghiệp khai thác quan trọng đang được xây dựng để khai thác khoáng sản và phát triển dần khu công nghiệp chế biến nông lâm sản. Cung cấp các sản phẩm công nghiệp cho các ngành có nhu cầu về sản phẩm công nghiệp trong cả nước. Theo số liệu về dự báo và điều tra kinh tế, giao thông. Lưu lượng xe trên tuyến A - B vào năm xuất phát là 1250 xe/ngđ, với thành phần dòng xe như sau:  Xe tải nặng 3 trục 5 %  Xe tải nặng 2 trục 10 %  Xe tải vừa 15 %  Xe tải nhẹ 35 %  Xe con 35 % Tỷ lệ tăng xe mỗi năm là q = 5 % Lưu lượng xe vận chuyển như vậy là khá lớn. Với hiện trạng như hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu vận chuyển này. Vì vậy, đòi hỏi phải xây dựng tuyến đường A - B phục vụ cho nhu cầu phát triển giao thông. Ngoài những ý nghĩa nêu trên, tuyến đường A - B khi xây dựng còn giúp cho việc đi lại của nhân dân trong vùng dễ dàng, góp phần giao lưu văn hóa giữa các miền, thúc đẩy sự phát triển kinh tế, phù hợp với nguyện vọng của nhân dân cũng như các cấp chính quyền địa phương, phù hợp với chính sách đầu tư phát triển của Nhà nước trong đó ưu tiên hàng đầu là phát triển giao thông. Qua những phân tích trên của tuyến đường A - B, nhận thấy việc đầu tư xây dựng tuyến đường A - B là rất cần thiết.
CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG, QUY MÔ ĐẦU TƯ VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT I. XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG CỦA ĐƯỜNG. Theo số liệu và dự báo điều tra về lưu lượng xe ch thấy; - Lưu lượng xe năm xuất phát là: N0 = 1250 xe/ng.đ - Thành phần dòng xe gồm:  Xe tải nặng 3 trục 5%  Xe tải nặng 2 trục 10%  Xe tải trung 15 %  Xe tải nhẹ 35%  Xe con 35% - Hệ số tăng trưởng xe hàng năm là q = 5% Quy đổi xe/ngđ ra xe con quy đổi/ngđ Xe tải nặng 2 Xe tải nặng Xe con Xe tải nhẹ Xe tải trung Loại xe trục 3 trục (Volga) (AZ 51) (ZIL 150) (MAZ 200) (KRAZ) Hệ số quy đổi 1 2 2 2 2,5 Quy đổi về xe con ta được: N0 = 1250  (0,05  2,5+0,1x2+0,15x2+2x0,35+0,35x1) = 2093,75 (xcqđ/ng.đ)  Lưu lượng xe thiết kế năm thứ 15 dựa theo công thức tính toán quy luật tăng xe theo hàm số mũ: Nt = N0( 1+q )t trong đó Nt là lưu lượng xe thiết kế năm thứ t N0 là lưu lượng xe thiết kế năm xuất phát t là thời gian ( năm ) 15 15  N15 = N0( 1+0,05 ) = 2073,75 ( 1+0,05 ) = 4311 (xcqđ/ng.đ) Dựa vào chức năng nối hai trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của tỉnh Bắc Giang của tuyến đường, điều kiện địa hình đồi (độ dốc ngang phổ biến từ 15 - 20% < 30%) và dựa vào lưu lượng xe thiết kế trên tuyến năm thứ 15 là N15 = 4311 (xcqđ/ng.đ) ( 3000 < N15 < 6000 xcqđ/ng.đ), đồng thời xét đến ảnh hưởng của tuyến với tình hình An ninh Quốc phòng của vùng tuyến đi qua, theo TCVN 4054 - 05 kiến nghị chọn cấp thiết kế của đường là cấp III, Tốc độ thiết kế là 80 Km/h . II. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU. II.1. Xác định kích thước mặt cắt ngang II.1.1. Tính số làn xe cần thiết. Số làn xe cần thiết theo TC[1] được tính theo công thức sau: N cdgio nlx = Z.Nlth Trong đó: +) nlx là số làn xe yêu cầu, được lấy tròn theo qui phạm +) Ncđgiờ là lưu lượng xe thiết kế giời cao điểm được tính đơn giản theo công thức :
Ncđgiờ = 0,12. Ntbnăm (xcqđ/h). Với 0,12 là hệ số giờ cao điểm (theo số liệu điều tra). +) Z là hệ số sử dụng năng lực thông hành được lấy bằng 0,55 với Vtk  80Km/h Theo số liệu điều tra giao thông thì Ntbnăm = 1000 (xe/ngđ) trong đó có: + 35% xe con có hệ số qui đổi ra xe con là  = 1 + 35% xe tải nhẹ  = 2 + 15% xe tải vừa có  = 2 + 10% xe tải nặng 2 trục có  = 2 + 5% xe tải nặng 3 trục có  = 2,5 Vậy có Ntbnăm = 2094 (xcqđ/ngđ) Ncđgiờ = 0,12  2094 = 251 (xcqđ/h) +) Nlth được lấy theo tiêu chuẩn khi không có dải phân cách và xe ô tô chạy chung với xe thô sơ Nlth = 1000 (xcqđ/h). 251 Vậy n=  0,456 ; quy tròn n = 1làn 0,55  1000 Theo TC[1] với đường cấp III,V=80km/h kiến nghị chọn số làn xe là 2. II.1.2. Tính bề rộng phần xe chạy II.1.2.1.Theo sơ đồ cũ của LX cũ( Zama khaev) VN và TQ Khi tính bề rộng phần xe chạy tiến hành tính theo sơ đồ xếp xe như hình vẽ trong cả ba trường hợp theo công thức sau : bc B= +x+y 2 b : chiều rộng thùng xe (m) c: cự ly giữa 2 bánh xe (m) x : Cự ly từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh ngược chiều. x = 0,5 + 0,005 V y : khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy y = 0,5 + 0,005V V : Tốc độ xe chạy với điều kiện bình thường (Km/h) Tính toán được tiến hành theo 3 sơ đồ xếp xe và cho 2 loại xe. - Xe con có kích thước bé nhưng tốc độ cao - Xe tải có kích thước lớn nhưng tốc độ thấp. a. Sơ đồ 1: 2 xe tải đi ngược chiều nhau trên 2 làn và gặp nhau. Trường hợp này tính cho xe Maz 200 có bề rộng thùng là 2,7 (m) b1 = b2 = 2,7 m s¬ ®å tÝnh bÒ réng phÇn xe ch¹y ( s¬ ®å I ) c1= c2 = 2,62 m b2 Xe Maz đạt tốc độ 80 (Km/h) x = 0,5 + 0,005  80 = 0,9 (m) y = 0,5 + 0,005  80 = 0,9 (m) Vậy trong điều kiện bình thường ta có: ( 2,7  2,62) B1 = B2 = + 0,9 + 0,9= 4,46 (m). 2 x2 c2 y2 Vậy trường hợp này bề rộng phần xe chạy là:
B1 + B2 = 4,46 x 2 = 8,92(m) b. Sơ đồ 2: Theo sơ đồ 2, xe tải và xe con đi ngược chiều nhau trên 2 làn và gặp nhau. Trường hợp này tính cho xe Volga và xe Maz 200 Theo trường hợp (a) ta có B1 = 4,46 m Với xe Volga b = 1,8m ; c = 1,42m ; V = 75 Km/h Ta có: x = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,005  75 = 0,875 m s¬ ®å tÝnh bÒ réng phÇn xe ch¹y ( s¬ ®å II) y = 0,5 + 0,005V b2 = 0,5 + 0,005  75 = 0,875 m b1 1,42  1,8  B2 = + 0,875+ 0,875=3,36 (m) 2 Bề rộng phần xe chạy là B1 + B2 = 4,46 + 3,36 = 7,82 (m) c. Sơ đồ 3: y1 c1 x1 x2 c2 y2 2 xe con đi ngược chiều trên 2 làn gặp nhau Dễ thấy rằng trường hợp này bề rộng làn xe là: B1 + B2 = 3,36 + 3,36 = 6,72 (m) s¬ ®å tÝnh bÒ réng phÇn xe ch¹y ( s¬ ®å II ) * Theo quy phạm với đường cấp III, địa hình đồi núi, bề rộng phần xe chạy: B = 2 x 3,5 = 7,0 (m) Kiến nghị chọn bề rộng phần xe chạy là 7,0m độ dốc ngang là 2%. II.1.2.2.Theo sơ đồ tính của Pháp và nhiều nước châu Âu Dựa vào sơ đồ ta có công thức tính bề rộng làn xe x x B = b+   p 2 2 Trong đó: b - chiều rộng thùng xe, bảng 1.6.1 tài liệu 8 được ký hiệu là W, b=2,6 x - khoảng cách từ sườn thùng xe tới làn xe bên cạnh xem bảng3.3.1 tài liệu 8 x = 0,8
p – cự ly an toàn, bảng 3.3.1 tài liệu 8 p=0,8 0.8  0.8  B=2,6+ +0,8 = 4,2 2 II.1.2.3.Kết luận : Kiến nghị chọn bề rộng phần xe chạy là 7,0m độ dốc ngang là 2%(dự kiến mặt đường BTN). II.1.3. Lề đường: Theo TCVN - 4054 - 05 với đường cấp III địa hình đồng bằng và đồi thì bề rộng lề đường là 2 x 2,5 (m) :Trong đó bề rộng lề gia cố 2x2,0m có độ dốc ngang 2%, kết cấu phần mặt giống phần xe chạy và bề rộng phần lề đất 2x0,5m,độ dốc ngang là 6%. II.1.4. Bề rộng nền đường: Bề rộng nền đường = bề rộng phần xe chạy + bề rộng lề đường. Bnền = (2 x 3,5) + (2 x 2,5) = 12,0 m. Trắc ngang dự kiến thiết kế 6% 2% 2% 2% 2% 6% ,5 1:1 1:1 ,5 6% 2% 6% 2% 2% 2% 0.50 0.50 2.00 3.50 3.50 2.00 II.5. Độ dốc dọc lớn nhất cho phép imax . imax được tính theo 2 điều kiện: + Điều kiện sức kéo lớn hơn tổng sức cản D  f  i  imax = D - f + Điều kiện sức kéo nhỏ hơn tổng sức bám. .G k  Pw D' =  f  i  i bmax = D' - f G Sau khi tính toán 2 điều kiện trên ta so sánh và lấy trị số nhỏ hơn. II.2.1. Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo lớn hơn tổng sức cản. Trong điều kiện này tính cho xe tải có thành phần lớn nhất trong dòng xe đó là xe Zil 150 chiếm 40% tổng số xe chạy trên đường. Với tốc độ thiết kế là 60Km/h. Dự tính kết cấu mặt đường sẽ làm bêtông nhựa f : Hệ số cản lăn, với V > 50 Km/h ta có f = f0[ 1 + 0,01(V-50)] , f0 = 0,02 V: Tốc độ tính toán Km/h. Kết qủa tính toán được thể hiện trên bảng sau: Bảng 2.1 Loại xe Volga az51 Zil 150 Maz200 V(Km/h) 60 60 60 60 f 0,022 0,022 0,022 0,022 D 0,112 0,040 0,042 0,035 imax 0,09 0,018 0,020 0,013 II.2.2. Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo nhỏ hơn sức bám. Trường hợp này tính cho các xe trong thành phần dòng xe.
 1 .G k  Pw D' = f i G d imax = D' - f KF (V 2  Vg2 ) Trong đó: Pw: sức cản không khí Pw = (KG) 13 V: Tốc độ thiết kế Km/h. Vg : Vận tốc gió khi thiết kế lấy Vg = 0 (m/s). F : Diện tích cản gió của xe (m 2). K : Hệ số sức cản không khí phụ thuộc vào mật độ không khí và hình dạng xe. Với xe Volga K=0.015  0.034(kG. S 2 /m 4 ). Với xe tải K = 0.055  0.060(kG. S 2 /m 4 ). 1 : Hệ số bám dọc lấy trong điều kiện bất lợi là mặt đường ẩm ướt, bẩn:  = 0,2 Gk : Trọng lượng trục chủ động Gk = 0,7G G : Trọng lượng toàn bộ xe. Diện tích cản gió của các loại xe F = 0,8 B.H đối với xe con,F=0,9B.H đối với xe tải. Dựa vào biểu đồ nhân tố động lực (hình (3-2) và (3-3))[2] tiến hành tính toán và kết quả được thể hiện trong bảng sau: Bảng thông số chỉ tiêu kỹ thuật của các loại xe Bảng 2.2 TT Các chỉ tiêu Xe con Xe tải nhẹ Xe tải vừa Xe tải nặng (Volga) (az51) (Zil 150) (Maz 200) 1 Sức chở 4 chỗ 2,5 tấn 4 tấn 7 tấn 2 TLcó hàng (kg) 1875 5350 8520 13625 3 TLkhông hàng(kg) 1500 2710 4100 6400 4 Tải trọng (kg) Trục trước 640 1600 2100 3565 Trục sau 640 3750 6150 10060 5 Khổ xe (mm) Dài 4055 5715 6720 7620 Rộng 1540 2280 2470 2650 Cao 1560 2130 2180 2430 6 Khoảng cách từ chống va trước(bađơsoc) dến 3337 - - 5487 trục sau của xe Bảng kết quả tính toán Bảng 1.3 Loại xe Xe con Xe tải nhẹ Xe tải vừa Xe tải nặng (Volga) (az51) (Zil 150) (Maz200) V(Km/h) 60 60 60 60 F(m2) 1,92 4,37 4,85 5,79 K 0,025 0,06 0,065 0,07 Pw (Kg) 13.29 72.61 87.3 112.23
 0,3 0,3 0,3 0,3 G 1875 5350 8520 13625 Gk 640 3750 6150 10060 D’ 0,132 0,19 0,20 0,21 f 0,022 0,022 0,022 0,022 d i max 0,113 0,168 0,18 0,188 Nhận xét: Từ kết quả tính toán imax theo hai điều kiện trên, điều kiện lực bám luôn được đảm bảo nên ta chọn imax theo điều kiện lực kéo. Căn cứ theo TC [ 1 ] kiến nghị sử dụng độ dốc dọc lớn nhất cho phép theo tiêu chuẩn: đối với đường cấp III, đồng bằng và đồi thì idmax=5%. II.2.3.Kiểm tra vận tốc xe có thể khắc phục độ dốc lớn nhất idmax= 5%. Ta có : D= f + idmax=0,05+0,02=0,07 Dựa vào biểu đồ nhân tố động lực ta có: - Với xe Volga:V=80km/h - Với xe Gaz51:V=42km/h - Với xe Zil150:V=28km/h - Với xe Maz200:V=23km/h. Đây là độ dốc dọc có thể sử dụng trong trường hợp khó khăn nhất,nên chất lượng vận doanh của các loại xe là rất thấp, ứng với độ dốc dọc này(i d max =5%) chỉ có xe con là khắc phục được với tốc độ  Vtt, còn các loại xe tải đều chỉ đi được với vận tốc nhỏ hơn 50%Vtk .Khi thiết kế kiến nghị dùng độ dốc dọc không nên vượt quá 4%. II.1. Tính toán tầm nhìn xe chạy. II.1.1. Tầm nhìn 1 chiều. Tính cho ô tô cần hãm để kịp dừng xe trước chướng ngại vật. S1 = l1 + Sh + lo l1 : quãng đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý t = 1 V l1 = V.t = (m) s¬ ®å tÝnh tÇm nh×n S1 3,6 Sh : Chiều dài hãm xe 1 1 2 KV Sh = 254(  i) lpu Sh lo S1 l0 : cự ly an toàn l0 = 5  10 m V : Vận tốc xe chạy (Km/h) K : Hệ số sử dụng phanh K = 1,2 vơí xe con, K=1,4 với xe tải, ở đây ta chọn K=1,3  : Hệ số bám  = 0,5 i : Khi tính tầm nhìn lấy i = 0,00 80 1,3  80 2 S1 =  + 10 = 97,7m.Quy tròn S1 =98m 3,6 254(0,5  0,00) Theo TC[1] S1 = 100 m Vậy chọn S1 = 100 m.
II.1.2. Tầm nhìn 2 chiều Tính cho 2 xe ngược chiều trên cùng 1 làn hãm xe để không đâm vào nhau ( Sơ đồ tính xem hình vẽ ). S2 = 2l1 + l0 + ST1 + ST2 Trong đó các giá trị giải thích như ở tính S1. V KV 2 . 80 1,3.80 2.0,5 S2 =   l    10 =110 m  1,8 254  2  i 2 0   1,8 254 0,5 2  0,00 2  Theo TC[1] thì chiều dài tầm nhìn S2 là 150 (m). Vậy chọn tầm nhìn S2 theo TCVN S2 = 200 (m). II.1.3. Tính tầm nhìn vượt xe Tầm nhìn vượt xe được tính theo các giả thiết: +Xe con chạy với tốc độ V1=75Km/h,xe tải V2=60Km/h. +Xét đoạn đường nằm ngang(i=0). +Các trị số K,,l0 lấy như trên. V1 KV12 V1 S4 = { 2. l0  2. lxecon   } =525m 254 127(  i) V1  V2 Công thức trên có thế tính đơn giản hơn nếu như người ta dùng thời gian vượt xe thống kê trên đường theo hai trường hợp : +)Bình thường: S4 = 6V = 6.80 = 480 (m). +) Cưỡng bức:S4 = 4V = 4.80 = 320 (m). s¬ ®å tÝnh tÇm nh×n vît xe l1 S1-S2 So sánh với qui phạm ta có S4 = 550 (m). Vậy chọn S4 theo qui phạm là S4 = 550 (m). l2 l2' l3 Còn một sơ đồ S3 nữa nhưng đó là sơ đồ S4 không cơ bản nên không dùng trong thiết kế. Trong thiết kế ta thường dùng sơ đồ 1và 2. II.2. Tính bán kính tối thiểu đường cong nằm. II.2.1. Khi có siêu cao. min V2 Rnam  127(0,15  i scmax ) i scmax = 0,06 ; V = 80 (Km/h) min 80 2  Rnam   219,1 (m) 127(0,15  0,08) Theo quy phạm ta có R min nam = 250 ( m) Vậy chọn R min nam = 250 (m)
II.2.2. Khi không có siêu cao min V2 Rosc  127(   in )  : Hệ số áp lực ngang khi không làm siêu cao lấy  = 0,08 (hành khách không có cảm giác khi đi vào đường cong) in : Độ dốc ngang mặt đường in = 0,02(mặt đường dự kiến là BTN). min 80 2 Roxc   840 (m) 127(0,08  0,02) theo qui phạm Rminosc = 2500 (m) II.2.3. Tính các bán kính trung gian giữa R min và Rosc. Thay đổi isc từ -2% đến 8% đồng thời nội suy giá trị  sử dụng công thức V2 R 127(  isc ) Ta có bảng bán kính thông thường sau: Bảng 1.4 Isc(%) -2 2 3 4 5 7 8  0.08 0.08 0.094 0.108 0.122 0.136 0.15 R 840 504 406 340 293 245 219 Rtd(m) >840 500-840 400-500 340-400 290-340 250-290 250 II.2.4. Tính bán kính tối thiểu để đảm bảo tầm nhìn ban đêm. bdem 30S1 Rnam min   S1: Tầm nhìn 1 chiều : Góc chiếu đèn pha  = 20 bandem 30.100 R nam min   1500 ( m ) 2 Khi R
Bảng 1.5 Rtd(m)  50 500á 285á 250á 220á 200á 185á 170á 155á 145á 0 285 250 220 200 185 170 155 145 125 Etải 0.33 0.46 0.5 0.54 0.57 0.6 0.64 0.68 0.71 0.78 Econ 0.29 0.39 0.42 0.46 0.48 0.5 0.53 0.55 0.58 0.63 ETCVN - - - 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 Echọn 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 II.4. Tính chiều dài đường cong chuyển tiếp đoạn vuốt nối siêu cao. - Chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp xác định theo công thức: V3 Lct = (m) 47 RI Trong đó: V: Tốc độ xe chạy. V = 60 Km/h I : Độ tăng gia tốc ly tâm trong đường cong chuyển tiếp I = 0,5 m/s3 R: Bán kính đường cong tròn cơ bản. - Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao. Lnsc = B  E .isc in B là chiều rộng mặt đường B = 7 ( m ) E:là độ mở rộng phần xe chạy lấy như bảng1.3 in : Độ dốc nâng siêu cao (%). in = 0,5% isc : Độ dốc siêu cao thay đổi trong khoảng 0,02 0,06. Giá trị Lchọn thoả mãn Lchọn=max{Lct,Lnsc} và >15m. Kết quả tính toán ở bảng 1.6 Bảng1.6 Rtd(m)  500 500á 285á 250á 220á 200á 185á 170á 155á 145á 285 250 220 200 185 170 155 145 125 Isc(%) -2 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 m 0.08 0.08 0.089 0.098 0.106 0.115 0.124 0.133 0.141 0.150 Lct(m) 20 35 40 45 50 50 55 60 65 75 Lnsc(m) - 30 40 50 55 65 70 80 90 95 Echọn 0.35 0.5 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 Lchọn 20 35 40 50 55 65 70 80 90 95 II.2.7.Chiều dàI tối thiểu của đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong nằm: m L L 1 2 , m. 2 L1-Chiều dàI chọn bố trí đoạn nối siêu cao hoặc đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính R1. L2-Chiều dàI chọn bố trí đoạn nối siêu cao hoặc đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính R2. Giá trị L1,L2 lấy trong bảng1.6.
Vì chưa cắm tuyến cụ thể trên bình đồ,nên chưa biết cụ thể bán kính R1,R2 ,do vậy để tiện cho thiết kế về sau ta lập bảng ghép nhóm bán kính để tìm ra trị số m tương ứng . -Với 2 đường cong cùng chiều ta có giá trị tương ứng trong bảng 1.7 Bảng 1.7 R1 145á 155á 170á 185á 200á 220á 250á 285á 500á  500 R2 125 145 155 170 185 200 220 250 285 145á125 95 95 90 85 80 75 75 70 70 60 155á145 95 90 85 80 80 75 70 65 65 55 170á155 90 85 80 75 75 70 65 60 55 50 185á170 85 80 75 70 65 60 60 55 55 45 200á185 80 80 75 70 65 60 60 55 50 45 220á200 75 75 70 65 60 55 55 50 45 35 250á220 75 70 65 60 60 55 50 45 45 35 285á250 70 65 60 55 55 50 45 40 35 30 500á285 65 65 60 55 50 45 45 40 35 30  500 60 55 50 45 45 35 35 30 30 20 -Với 2 đường cong nằm bán kính ngược chiều nhau thì đoạn chêm phải thoả mãn các yêu cầu sau đây: +Theo TC[1]: - Đoạn chêm đủ dài để bố trí các đường cong chuyển tiếp - Không nhỏ hơn 2V(m) giữa 2 đường cong ngược chiều(V tốc độ tính toán). - Chiều dài đoạn chêm nên lớn hơn 200m để đảm bảo về cảnh quan và thị giác. II.6. Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng. II.6.1. Đường cong đứng lồi tối thiểu. Bán kính tối thiểu được tính với điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều. loiS 12 R  min 2d ( Ở đây theo TCVN lấy d2 =0,00m ) d : chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường d = 1,2m S1 = 75m låi 75 2  Rmin  = 2345 (m) 2.1,2 låi Theo quy phạm R min = 2500 (m) låi Chọn R min = 2500 (m) II.6.2. Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu Được tính theo 2 điều kiện: - Theo điều kiện giá trị vượt tải cho phép của lò xo nhíp xe và không gây cảm giác khó chịu cho hành khách. V 2 60 2 R=  = 553,8 (m).Quy tròn R=555m. 6,5 6,5
- Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm. S12 R=  2(h  S1 .Sin ) 2 hd : chiều cao đèn pha h d = 0,75  : góc toả của pha đèn chiều đứng =1 0 75 2 R= = 1370,0 (m) 2(0,75  75.Sin10 ) lâm lâm Theo quy phạm R min = 1500 (m). Chọn R min = 1500 (m). Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật sẽ sử dụng trong thiết kế Kiến nghị Số Theo tính Theo quy Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị chọn thiết TT toán phạm kế 1 Cấp quản lý III III III 2 Cấp kỹ thuật Km/h 60 60 60 3 Lưu lượng xe năm thứ 20 xcqđ/ngđ 1700 1000300 1700 0 4 Vận tốc thiết kế Km/h 60 60 5 Bề rộng 1 làn xe m 4,26 3,5 3,5 6 Bề rộng phần xe chạy m 8,52 7,0 7,0 7 Bề rộng nền đường m 13,52 12 12 8 Bề rộng lề gia cố m 2x2 2x2 9 Bề rộng lề đất m 0.5x0.5 0.5x0.5 10 Bề rộng dải dẫn hướng 11 Số làn xe Làn 1 2 2 12 Bán kính đường cong nằm min m 135 125 125 13 Bán kính không siêu cao m 475 500 500 14 Bán kính đường cong nằm ban m 1125 1125 1125 đêm 15 Tầm nhìn 1 chiều m 65 75 75 16 Tầm nhìn 2 chiều m 120 150 150 17 Tầm nhìn vượt xe m 360 350 350 18 Bán kính đường cong đứng lồi m 2345 2500 2500 min 19 Bán kính đường cong lõm min m 1370 1500 1500 0 20 Độ dốc dọc lớn nhất /00 70 70 0 21 Dốc ngang lề đất /00 60 60 0 22 Dốc ngang mặt đường& lề gia cố /00 20 20 23 Độ mở rộng trên đường cong nằm m Chỉ tiêu xem bảng 1-5
24 Chiều dài đường cong chuyển Chỉ tiêu xem bảng 1-6 tiếp 25 Chiều dài đoạn thẳng chêm -Giữa 2 đường cong cùng chiều Chỉ tiêu xem bảng 1-7 - Giữa 2 đường cong ngược m 120 120 chiều 26 Tần suất lũ thiết kế cống, rãnh % 4 4 Các chỉ tiêu kỹ thuật ở đây đều được chọn theo kiến nghị trong TCVN 4054-98 nhằm cải thiện nâng cao chất lượng đường (trường hợp giá trị tính toán nhỏ hơn kiến nghị trong TCVN 4054-98) hoặc có xét đến điều kiện kinh tế và kinh nghiệm khai thác đường nhiều năm cũng như dòng xe phổ biến ở Việt Nam (trường hợp giá trị tính toán lớn hơn tiêu chuẩn). Chương II GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ Thiết kế tuyến, cần chú ý thể hiện sự đều đặn, hài hòa với khung cảnh thiên nhiên, giảm tối thiểu vốn đầu tư ban đầu, giữa gìn môi sinh môi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. Mặt khác, giữa các công việc thiết kế tuyến trên bình đồ, trắc
dọc và trắc ngang có liên quan chặt chẽ với nhau. Vì vậy phải thiết kế phối hợp giữa các yếu tố trên. Song để tiện lợi trong quá trình thiết kế, thì đầu tiên ta vạch các hướng tuyến trên bình đồ thông qua các đường dẫn hướng tuyến. I. Vạch các phương án tuyến trên bình đồ và lựa chọn sơ bộ I.1. Lựa chọn cách đi tuyến. Trên bản đồ địa hình, cao độ điểm A là 195(m) Cao độ điểm B là 200 (m) Khoảng cách giữa A và B tính theo chiều dài đường chim bay là 3000m. Với địa hình đồi thoải có thể sử dụng lối đi tự do, cố gắng bám sát đường chim bay, tránh tổn thất cao độ không đáng có. Với những đoạn khó khăn về độ cao ta có thể dùng đường dẫn hướng tuyến dốc đều trên bản đồ, bằng cách đi bước compa cố định có chiều dài: H 1  . (cm) id M Trong đó: H là chênh cao giữa hai đường đồng mức liên tiếp H = 5 (m) 1 1 1 : tỷ lệ bản đồ( = ). M M 10000 id : độ dốc đều Thực tế: id = imax - i' i' : độ dốc dự phòng rút ngắn chiều dài tuyến sau khi thiết kế i'  0,02 5 1  . = 1.00 cm (trên bản đồ). (0,07  0,02) 10000 Tại những vùng địa hình thoải tranh thủ sử dụng đường cong có bán kính lớn sao cho tuyến uốn lượn mềm mại phù hợp với cảnh quan thiên nhiên. I.2. Vạch các phương án tuyến. Với cách đi tuyến như trên, kết hợp với các chỉ tiêu kỹ thuật trên bình đồ chọn tuyến ta có thể vạch được các phương án tuyến sau: * Phương án I Bắt đầu từ A, men theo sườn núi đến B. Tuyến uốn lượn mềm mại, bám sát đường đồng mức, không tổn thất cao độ. * Phương án II Xuất phát từ A, men theo sườn núi tiếp đó vượt đèo ở phía bên kia núi, men theo các sườn núi kế tiếp tới B. * Phương án III Xuất phát từ A, men theo sườn núi tiếp đó đi xuống thung lũng vượt đèo ở phía bên kia núi, men theo các sườn núi kế tiếp tới B. * Phương án IV Xuất phát từ A, men theo sườn núi tiếp đó vượt thung lũng sang phía bên kia sườn núi, men theo các sườn núi kế tiếp tới B. * Phương án V Xuất phát từ A, men theo sườn núi tiếp đó đi xuống thung lũng vượt đèo ở phía bên kia núi, men theo các sườn núi kế tiếp tới B. Phương án III, IV, V đưa ra chỉ mang tính chất tham khảo. Ta chọn 2 phương ánI, II để so sánh. I.3. So sánh sơ bộ các phương án tuyến. Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh Phương án
I II Chiều dài tuyến. 3227 3183 Hệ số triển tuyến 1,14 1,13 Số đường cong nằm 13 12 Số công trình cầu nhỏ 0 0 Số công trình cống 23 21 Bảng thiết kế chi tiết các cọc phương án I, II thể hiện tại phụ lục I chương 2 II. Tính toán các trị số trên mỗi phương án. Xác định các yếu tố của đường cong Chiều dài đường cong K=  .R. 180 Phân cự P=R. 1 (  1) cos( / 2) Chiều dài đoạn tiếp tuyến T=R.tg(/2) BẢNG CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG CONG NẰM Phương án I Thứ Góc  (độ) R T P K D Lý trình đỉnh tự Trái Phải (m) (m) (m) (m) (m) 1 KM0 + 65.37 36.1 150 48.86 7.76 94.46 3.25 2 KM0 + 274.35 29.28 130 33.94 4.36 66.40 1.48 3 KM0 + 503.84 50.43 130 61.18 13.68 114.36 7.99 4 KM0 + 728.70 32.34 130 37.67 5.35 73.34 2.01 5 KM0 + 886.00 10.97 350 33.59 1.61 66.98 0.21 6 KM1 + 115.59 22.58 300 59.86 5.91 118.17 1.55 7 KM1 + 348.84 18.49 200 32.54 2.63 64.51 0.57 8 KM1 + 560.53 26.49 150 35.29 4.09 69.32 1.26 9 KM1 + 747.91 17.55 140 21.60 1.66 42.86 0.34 10 KM1 + 945.75 37.77 135 46.16 7.67 88.95 3.36 11 KM2 + 541.49 17.4 250 38.25 2.91 75.88 0.59 12 KM2 + 777.73 51.35 180 86.48 19.70 161.24 11.72 13 KM3 + 55.85 16.04 250 35.21 2.47 69.95 0.46 Phươngán II Thứ Góc  (độ) R T P K D Lý trình tự Trái Phải (m) (m) (m) (m) (m) 1 KM0 + 65.37 36.1 150 48.84 7.76 94.46 3.25 2 KM0 + 274.35 29.28 130 33.94 4.36 66.4 1.48 3 KM0 + 503.84 50.43 130 61.18 13.68 114.36 7.99 4 KM0 + 728.70 32.34 130 37.67 5.35 73.34 2.01 5 KM0 + 886.00 10.97 350 33.59 1.61 66.98 0.21 6 KM1 + 123.61 38.54 160 55.91 9.49 107.57 4.24 7 KM1 + 635.13 15.34 400 53.84 3.61 107.04 0.64 8 KM1 + 894.95 15.84 500 69.52 4.81 138.16 0.89 9 KM2 + 283.14 30.89 130 35.90 4.87 70.05 1.75 10 KM2 + 474.59 25.25 130 29.10 3.22 57.26 0.94
11 KM2 + 733.04 51.35 180 86.48 19.70 161.24 11.72 12 KM3 + 11.41 16.04 250 35.21 2.47 69.95 0.46 Chương III GIẢI PHÁP QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC, TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC I. Tính toán thủy văn Lưu lượng mưa tính toán lớn nhất Qmax được xác định theo 22TCN 220-95 của Bộ Giao Thông Vận Tải Việt Nam “Tính các đặc trưng của dòng chảy lũ”[28]: Qp%= AP.F . ..HP(m3/s) Trong đó: F : Diện tích lưu vực (Km2) P% : Tần suất lũ tính toán. Với đường cấp III lấy P = 2%  : Hệ số dòng chảy lũ. Xác định theo bảng 9-7[5]. Phụ thuộc vào đặc trưng lớp phủ bề mặt lưu vực, diện tích lưu vực, chiều dầy lượng mưa. =0.85.  : Hệ số triết giảm do ao hồ, đầm lầy. Lấy theo bảng 9-5[4]  =0.55 HP% : Lượng mưa ngày ứng với tần suất P%=2%. Tra phụ lục 15 [5] ứng với vùng Hà Nam ta có Hp= 322 mm. AP% : Mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện  = 1. Xác định theo phụ lục 13[5], AP% = f(vùng mưa, ls,  ). Để tính toán Q ta phải xác định : F + Chiều dài sườn dốc lưu vực : bsd= 1.8( l  L) trong đó : l là tổng chiều dài suối nhánh (km) (chỉ tính với các suối có chiều dài lớn hơn 0,75 chiều rộng trung bình của lưu vực B ). L là tổng chiều dài suối chính (km). Đối với lưu vực có 2 mái dốc : F B= (km) 2L Đối với lưu vực có 1 mái dốc : F B= (km) và trị số bsd xác định theo L công thức trên nhưng thay hệ số 1,8 bằng hệ số 0,9. + Xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực : bsd0,6 sd = msd.Isd0,3(.HP)0,4 Isd là độ dốc của sườn lưu vực tính theo phần nghìn, xác định trên thực tế địa hình. msd là hệ số nhám sườn dốc xác định theo bảng 9-9[5].Lấy msd =0.15 + Xác định thời gian tập trung nước  theo phụ lục 14 [5]. với  =f(vùng mưa, sd). + Xác định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông, suối theo công thức : 1000L ls=