Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – Áp dụng vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – Áp dụng vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi" nhằm góp phần tìm hiểu thêm và làm sáng tỏ hơn các dạng nút giao khác mức liên thông hiện nay đang được ứng dụng nhiều ở Việt Nam và trên thế giới. Đề xuất ra được các nút giao để áp dụng vào giai đoạn thiết kế kỹ thuật của Dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi. Các nút giao này có hình dạng, vị trí đặt nút, thông số kỹ thuật của nút phù hợp nhất với tình hình giao thông, điều kiện địa hình, địa chất tại các vị trí giao cắt giữa dự án với đường địa phương. Góp phần vào việc giảm giá thành dự án, đảm bảo chất lượng, môi trường và tiến độ công trình. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – Áp dụng vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi

Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Phạm Xuân Thái NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THÔNG – ÁP DỤNG VÀO DỰ ÁN ĐƯỜNG CAO TỐC ĐÀ NẴNG ÷ QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên nghành: Cầu hầm GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
2 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Phạm Xuân Thái NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THÔNG – ÁP DỤNG VÀO DỰ ÁN ĐƯỜNG CAO TỐC ĐÀ NẴNG ÷ QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng CTGT Chuyên nghành: Cầu hầm Mã Số: 60.58.02.05………. Cán bộ hướng dẫ n: PGS.TS Phạm Duy Hòa GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
3 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu tại Khoa sau đại học - Trường Đại học Xây dựng, đến nay Tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sỹ “nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi”. Tôi cũng xin thể hiện lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã giảng dạy, hướng dẫn tôi trong quá trình học tập chương trình cao học cũng như trong thời gian thực hiện luận văn thạc sỹ. Đặc biệt Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành tới PGS.TS . Phạm Duy Hòa - Người đã tận tâm hướng d ẫn và giúp đỡ Tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài để tôi có thể hoàn thành được luận văn này. Cuối cùng Tôi xin chân thành cảm ơn Tư vấn TKKT của dự án cùng các Phòng nghiệp vụ của địa phương TP Đà Nẵng, Tỉnh Quảng Nam, Tỉnh Quảng Ngãi đã cung cấp số liệu, tài liệu. Cảm ơn tới đ ồng nghiệp và gia đình đã tạo mọi điều kiện, động viên và giúp đỡ Tôi trong suốt thời gian qua. Với trình độ, kiến thức còn hạn chế, Luận văn này không thể không còn thiếu sót, tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của các tập thể, cá nhân. Cuối cùng, tôi xin kính chúc quí thầy cô giáo, các đồng nghiệp cùng tất cả bạn bè lời chúc tốt đẹp nhất! Hà Nội, ngày ..... tháng ..... năm 2013. Học Viên Phạm Xuân Thái GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
4 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi MỤC LỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................... 6 DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. 7 DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ 9 THUẬT NGỮ: ............................................................................................................. 10 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 13 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NÚT GIAO KHÁC MỨC L IÊN THÔNG................ 16 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG:.................................................................... 16 1.1 Định nghĩa:.................................................................................................16 1.2 Nguyên tắc thiết kế: ....................................................................................17 1.3 Các loại nút giao liên thông khác mức phổ biến: ......................................18 1.3.1 Nút giao dạng loa kèn (Trumpet interchange). ...................................18 1.3.2 Nút giao dạng kim cương (Diamond interchange). ............................19 1.3.3 Nút giao dạng bán hoa thị (Partial cloverleaf interchange): ...............21 1.3.4 Nút giao dạng hoa thị hoàn chỉnh (Full clover -leaf interchange): ......22 CHƯƠNG II. CÁC TIÊU CHÍ NÚT GIAO:......................................................... 24 2.1 Tiêu chí lựa chọn vị trí đặt nút giao: ..........................................................24 2.2 Số làn xe: ....................................................................................................26 2.3 Đường nhánh ..............................................................................................27 2.3.1 Mặt cắt ngang: .....................................................................................27 2.3.2 Tốc độ tính toán đường nhánh: ...........................................................28 2.3.3 Độ dốc dọc ..........................................................................................29 2.3.4 Tầm nhìn .............................................................................................29 2.4 Chỗ ra vào đường cao tốc: .........................................................................29 2.5 Chiếu sáng nút giao: ..................................................................................32 PHẦN II: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THÔNG VÀO DỰ ÁN ĐƯỜNG CAO TỐC ĐÀ NẴNG – QUẢNG NGÃI. ......................... 35 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỤ ÁN: ................................................ 35 1.1. Mục tiêu đầu tư xây dựng dự án: ..............................................................35 1.2. Nội dung và quy mô đầu tư xây dựng: ......................................................35 1.3. Các công trình, thiết bị phục vụ khai thác: ...............................................37 1.4. Tổng mức đầu tư, cơ cấu nguồn vốn và tiến độ của dự án: ......................37 CHƯƠNG II. SƠ LƯỢC VỀ CÁC NÚT GIAO Ở BƯỚC THIẾT KẾ CƠ SỞ . 38 2.1. Vị trí các nút giao ......................................................................................38 2.2. Thông tin các vị trí giao cắt: .....................................................................39 2.3 Tiêu chí thiết kế hình học ............................................................................43 2.4 Thiết kế mặt đường thiết kế trong nhánh nút giao .....................................45 2.5 Tổng hợp sơ bộ tất cả các nút giao của dự án trong bước TKCS. .............46 CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH THAY ĐỔI TẠI MỘT S Ố NÚT GIAO ĐIỂN HÌNH CỦA DỰ ÁN TẠI B ƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬ T..................................... 48 GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
5 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi 3.1 NÚT GIAO TÚY LOAN ................................................................................... 48 3.1.1 THIẾT KẾ CƠ SỞ NÚT GIAO TUÝ LOAN:.............................................. 48 3.1.1.1 Số làn xe tại các nút giao:...............................................................48 3.1.1.2. Đườ ng nối: ......................................................................................50 3.1.1.3. Đường nhánh ...................................................................................51 3.1.1.4. Điểm cuối đường nhánh (Nơi ra vào nút giao). ..............................52 3.1.1.5. Tổng hợp sơ lược thiết kế nút giao Túy Loan: ...............................55 3.1.2. CÁC THAY ĐỔI ĐƯỢC ĐỀ XUẤT TẠI NÚT GIAO TÚY LOAN: ........ 57 3.1.2.1. Thay đổi dạng nút giao: ......................................................................57 3.1.2.2 Thay đổi vận tốc chạy xe trong nút: .....................................................58 3.1.2.3 Phương án thiết kế nút giao dạng hoa thị hoàn chỉnh: ........................58 3.1.2.4 Thay đổi cách kết nối đường địa phương trong phạm vi nút giao: ......66 3.2 NÚT GIAO MỸ SƠN ........................................................................................ 69 3.2.1 THIẾT KẾ CƠ SỞ NÚT GIAO MỸ SƠN .................................................... 69 3.2.1.1. Số làn xe tại các nút giao:...............................................................69 3.2.1.2. Đường nối: ......................................................................................70 3.2.1.3. Đường nhánh...................................................................................70 3.2.1.4. Điểm cuối đường nhánh (Nơi ra vào nút giao). ..............................71 3.2.1.5. Tổng hợp sơ lược thiết kế cơ sở nút giao Mỹ Sơn: .........................72 3.2.2. CÁC THAY ĐỔI ĐƯỢC ĐỀ XUẤT TẠI NÚT GIAO MỸ SƠN: ............. 73 3.2.2.1 Thay đổi vị trí: ......................................................................................73 3.2.2.2 Chuyển nút giao loa kèn dạng B sang loa kèn dạng A: .......................75 3.2.2.3 Thay đổi vận tốc chạy xe trong nút: .....................................................75 3.2.2.4 Thay đổi phương thức vượt và kết cấu cầu vượt trong nút: .................76 3.3 NÚT GIAO CHU LAI ....................................................................................... 79 3.3.1 THIẾT KẾ CƠ SỞ NÚT GIAO CHU LAI:.................................................. 79 3.3.1.1. Số làn xe tại các nút giao:...............................................................79 3.3.1.2. Đường nối: ......................................................................................80 3.3.1.3. Đường nhánh...................................................................................80 3.3.1.4. Điểm cuối đường nhánh (Nơi ra vào nút giao)...............................82 3.3.1.5. Tổng hợp sơ lược thiết kế nút giao Chu Lai: ..................................82 3.3.2 CÁC THAY ĐỔI ĐƯỢC ĐỀ XUẤT TẠI NÚT GIAO CHU LAI… …….83 3.3.2.1. Thay đổi vị trí: .....................................................................................84 3.3.2.2. Thay đổi vận tốc chạy xe trong nút: ....................................................86 3.3.2.3 Thay đổi phương thức vượt v à kết cấu cầu vượt trong nút ..................86 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 90 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 91 GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
6 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi CỤM TỪ VIẾT TẮT AASHTO : Hiệp hội quan chức giao thông và đường bộ tiểu bang Mỹ B/D : Thiết kế cơ sở BQLDA : Ban quản lý dự án BP : Điểm đầu D/D : Thiết kế kỹ thuật DQE : Đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi ĐN-QN : Đà Nẵng – Quảng Ngãi E/P : Điểm cuối F/S : Nghiên cứu khả thi GDP : Tổng sản phẩm quốc nội IC : Nút giao JRSO : Pháp lệnh kết cấu đường Nhật Bản JICA : Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản KCN : Khu công nghiệp MOT : Bộ giao thông vận tải NH : Quốc lộ PCU : Xe con quy đổi PMU : Ban quản lý dự án PR : Tỉnh lộ ROW : Lộ giới USD : Đô la Mỹ TKCS : Thiết kế cơ sở TKKT : Thiết kế kỹ thuật V/C : Tỷ lệ công suất lưu lượng WB : Ngân hàng thế giới . GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
7 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Nút giao dạng loa kèn ......................................................................... 18 Hình 1.2. Hai dạng nút giao loa kèn ................................................................... 19 Hình 1.3. Nút giao dạng kim cương .................................................................... 20 Hình 1.4. Nút giao dạng bán hoa thị ................................................................... 21 Hình 1.5. Nút giao dạng hoa thị hoàn chỉnh ....................................................... 23 Hình 2.1. Mặt cắt ngang đường điển hình của dự án .......................................... 36 Hình 2.2. Sơ đồ vị trí các nút giao của dự án ...................................................... 39 Hình 2.3. Mặt cắt ngang đường nối - QL14B ..................................................... 49 Hình 2.4. Mặt cắt ngang đường nối - Tuyến tránh Đà Nẵng - Giai đoạn đầu .... 50 Hình 2.5. Mặt cắt ngang đường nối-Đường HCM (Đoạn La Sơn–Túy Loan)... 50 Hình 2.6. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 1 chiều 1 làn ................... 51 Hình 2.7. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 1 chiều 2 làn ................... 51 Hình 2.8. Điểm ra - phía Huế.............................................................................. 52 Hình 2.9. Điểm vào - phía Huế ........................................................................... 52 Hình 2.10. Điểm ra - phía Quảng Ngãi ............................................................... 53 Hình 2.11. Điểm vào - phía Quảng Ngãi ............................................................ 53 Hình 2.12. Điểm ra – Đường QL 14B ................................................................ 54 Hình 2.13. Điểm vào – Đường QL 14B .............................................................. 54 Hình 2.14 Các nhánh kết nối với đường địa phương - nút giao Túy Loan.......... 66 Hình 2.15. Mặt cắt ngang đường nối - ĐT610.................................................... 70 Hình 2.16. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 1 chiều 1 làn ................. 70 Hình 2.17. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 2 chiều 2 làn ................. 71 Hình 2.18. Điểm ra khỏi nút nối với TL610 ....................................................... 71 Hình 2.19. Điểm vào nút từ TL610 ..................................................................... 71 Hình 2.20. Mặt cắt ngang đường nối - ĐT609.................................................... 74 Hình 2.21. Mặt cắt ngang đường nối Chu Lai .................................................... 80 Hình 2.22. Mặt cắt ngang đường nối Chu Lai theo quy hoạch ........................... 80 Hình 2.23. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 1 chiều 1 làn ................. 81 GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
8 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi Hình 2.24. Mặt cắt ngang điển hình của đường nhánh 2 chiều 2 làn ................. 81 Hình 2.25. Mặt cắt ngang cầu trong nút giao ...................................................... 81 Hình 2.25. Điểm ra nút nối với đường KCN Chu Lai ........................................ 82 Hình 2.26. Điểm vào nút từ đường KCN Chu Lai .............................................. 82 Hình 2.27. Vị trí nút giao Chu Lai trong FS và trong DD .................................. 84 Hình 2.28. Bình đồ và trắc dọc hai vị trí nút giao Chu Lai................................. 84 GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
9 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi DANH MỤC CÁ C BẢNG Bảng 1.1: Tiêu chuẩn hình học tuyến chính tại nút giao (TCVN5729 -2007) .... 25 Bảng 1.2: Khoảng cách tối thiểu giữa nút giao và công trình tiện ích ................ 26 Bảng 1.3: Tốc độ tính toán trên đường nhánh .................................................... 28 Bảng 1.4: Chiều dài tối thiểu đoạn chuyển làn hình nêm ................................... 31 Bảng 1.5: Trị số tốc độ Va ở đầu đoạn giảm tốc hoặc cuối đoạn tăng tốc.......... 31 Bảng 1.6: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài làn chuyển tốc nằm trên dốc ................... 32 Bảng 1.7: Trị số tối thiểu áp dụng cho tổng chiểu dài đoạn chuyển làn cộng với đoạn chuyển tốc ............................................................................................ 32 Bảng 2.1: Thông tin về các vị trí giao cắt chính ................................................. 41 Bảng 2.2: Thông tin về khu vực xung quanh nút ................................................ 42 Bảng 2.3: Tiêu chí thiết kế cho đường nhánh nút giao ....................................... 44 Bảng 2.4: Giá trị siêu cao ứn g với bán kính đường cong nằm (V=40km/h) ...... 44 Bảng 2.5: Tiêu chí thiết kế hình học cho điểm cuối đường nhánh ..................... 45 Bảng 2.6: Lưu lượng giao thông theo hướng tại nút giao Túy Loan .................. 48 Bảng 2.7: Số làn xe theo các hướng trong nút Túy Loan ................................... 49 Bảng 2.8: Kết quả so sánh nút giao Túy loan ..................................................... 57 Bảng 2.9: Kết quả so sánh các phương án Giai đoạn 1 - nút giao Túy Loan ...... 62 Bảng 2.10: Các phương án thiết kế cầu vượt trên Quốc lộ 14B - Túy Loan ...... 64 Bảng 2.11: Tổng hợp chi phí các phương án lựa chọn ....................................... 65 Bảng 2.12: Tóm tắt nút giao Túy Loan tại bước TKKT ..................................... 68 Bảng 2.13: Lưu lượng giao thông theo hướng tại nút giao Mỹ Sơn................... 69 Bảng 2.14: Số làn xe theo các hướng trong nút Mỹ Sơn .................................... 70 Bảng 2.15: Tóm tắt đánh giá về cầu vượt trong nút giao Mỹ Sơn ...................... 77 Bảng 2.16: Tóm tắt nút giao Mỹ Sơn tại bước TKKT ........................................ 78 Bảng 2.17: Lưu lượng giao thông theo hướng tại nút giao Chu Lai................... 79 Bảng 2.18: Số làn xe theo các hướng trong nút Chu Lai .................................... 80 Bảng 2.19: Tóm tắt đánh giá vị trí mới nút giao Chu Lai ................................... 86 Bảng 2.20: Tóm tắt đánh giá cầu vượt trong nút giao Chu Lai .......................... 87 Bảng 2.21: Tóm tắt nút giao Chu Lai tại bước TKKT ........................................ 88 GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
10 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi THUẬT NGỮ: Đoạn trộn xe (weaving section): Chiều dài trên phần xe chạy tính từ chỗ nhập dòng đến chỗ tách dòng . Đoạn vuốt (taper): Chiều dài để chuyển hoá từ phần xe chạy bình thường tới phần xe chạy có thay đổi (thêm hoặc bớt làn xe) . Đoạn vuốt nhập dòng /tách dòng (taper merging/diverging): chiều dài chuyển tiếp (theo hình phễu/hình loa) để chuyển hoá phần xe chạy bình thường sang chỗ nhập/tách dòng. Đường nhánh nối vòng (Loop): Là đường nối một hoặc hai chiều xe chạy, đi qua một góc giao 180 đến 270 độ. Đường nhánh nối vòng được coi như kéo dài đến đến đầu mút của đoạn tuyến gần như thẳng của đường nối với lưng của mũi tách hoặc nhập dòng. Đường nối nút giao liên thông (Interchange Link): Là một đường gom, có một hai hai chiều xe chạy, chuyên chở dòng xe tự do trong phạm vi nút giao giữa tầng và/hoặc một hướng tới tầng và hướng khác . Đường cắt (cross road): Đường có chức năng hay tầm quan trọng thứ yếu cắt qua đường chính để tạo thành nút giao thông . Đường chính (main line): Đường có chức năng và tầm quan trọng, thường là các đường chạy thẳng qua nút. Đường dẫn (leg): Đoạn đường đưa xe ra vào nút. Chiều dài của đường dẫn là phạm vi của nút,gồm có : (1) đoạn phản ứng nhận biết của người lái, (2) đoạn thao tác (giảm tốc), (3) đoạn xe xếp hàng. Nút ngã ba có 3 đường dẫn,nút ngã tư có 4 đường dẫn . Đường nhánh dẫn (ramp): Đoạn đường có nhiệm vụ chuyển các dòng xe rẽ từ một đường chính này qua môt đường chính khác. Đường nhánh dẫn rẽ phải trực tiếp (diagonal ramp): nhánh dẫn cho xe rẽ phải, thường bao ngoài nút giao thông. Đường cong thoải (near straight): Đoạn đường có bán kính cong nằm lớn hơn bán kính nằm tối thiểu thông thường ứng với tốc độ thiết kế), có siêu cao nhỏ hơn 5%. Đường nhập/ tách song song (parralel merge,diverge): làn xe phụ được cấu tạo chạy song song với phần xe chạy trên đường chính để xe nhập/tách khỏi đường chính . GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
11 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi Đường nối (connector road): thuật ngữ chung chỉ các đường nối trong nút giao thông. Hạ lưu (Downstream): Phần đường khi dòng giao thông chạy cách xa mặt cắt đang xem xét. Khoảng tĩnh không đứng (Headroom): là khoảng cách tối thiểu giữa bề mặt phần xe chạy và công trình (bao gồm bất cứ thiết bị tạm hay vĩnh cửu nào gắn vào công trình) đo vuông góc từ bề mặt phần xe chạy. Làn xe phụ (Auxiliary Lane): Là làn xe thêm vào một bên của phần xe chạy chính để tăng các cơ hội nhập dòng hoặc tách dòng hoặc tạo thêm không gian để trộn dòng . Làn xe dự trữ (Reserved Lane): làn xe tách giao thông để không phải trộn dòng. Mũi (Nose): Diện tích mặt đường được kẻ sơn, thường có dạng hình tam giác, thường nằm giữa đường nối và đường chính tại chỗ nhập và tách, có vạch sơn phù hợp để hạn chế người lái xe khi đi vào đó. Nút giao thông (intersection): nơi giao nhau giữa hai hay trên hai đườ ng giao thông (đường ô tô, đườ ng sắt). Nút giao cùng mứ c (at grade intersection): nút giao thông trong đó các tuyến đườ ng giao nhau trên cùng mộ t mặt phẳng. Nút giao thông khác mức - NGKM (grade separation): nút giao thông dùng công trình (cầu / hầm) để phân cách giữa các dòng xe xung đột. Nút giao khác mức liên thông – NGKMLT (interchange): nút giao khác mức, có các đường nối (ramp) để xe có thể chuyển từ đường chính này sang đường chính khác. Nút liên thông tính năng phụ c vụ (Service Interchange): Nút giao giữa đườ ng cao tốc và đườ ng cấp cao khi đường nối nối vào đườ ng cấp cao dạng cùng mức hoặc dạng dòng tự do. Nút liên thông tính năng hệ thống (System Interchange): Nút giao giữa hai hay nhiều hơn các đường cao tốc thông qua các đường nhánh nối. Nút đơn giản (Simple Junction): Là nút chữ T hoặc nút so le mà không có đảo ảo và đảo thực nào trên đường chính, và không có đảo kênh hoá trên đường phụ. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
12 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi Nút giật cấp (Staggered Junction): Mộ t nút giao cùng mức của ba đườ ng, trong đó đường chính tiế p tục đi thẳng qua nút, và đườ ng phụ nối với đườ ng chính tạo thành hai nút ngã ba đối diện. Nút giao chữ T (T –Junction): Nút giao cùng mức của hai đường, trong đó đường phụ giao với đường chính vuông góc hoặc gần vuông góc. Phía gần (Nearside): Phía bên phải của xe khi thấy xuất hiện một xe tiến lên phía trước từng cạnh, thường là phía người ngồi ghế trước của các xe ở Việt Nam. Phía cậ n kề (Offside): Phía tay trái của xe khi nhìn thấ y xuất hiện xe chuyển động tiến lên phía trướ c từ phía sau, thường là phía người lái đối với các xe của Việt Nam. Tách nhánh (Fork): Nút giao cùng mứ c của hai đườ ng, thường trong nút giao liên thông, trong đó chúng được tách ngả từ một đường dẫn chính với các góc giống nhau. Thường thì hai đường phân ngả có hình thức tương đương nhau Tầm nhìn xử lý (Decision Sight Distance) – tầm nhìn người lái quan sát thấy vật bất thường xảy ra (khi xe từ đường phụ bất thình lình nhập vào từ cửa vào). Thượ ng lưu (Upstream): Phầ n đường phía trước mặt cắt đang xét (theo chiều xe chạy). Vùng nêm (Gore): Là phạm vi thuộc cuối dòng từ điểm giao nhau của hai lề đường của đường nhập và tách. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
13 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề : Tại nhữ ng vị trí giao cắt giữa các tuyến đường cao tốc nói riêng , mạng lưới đường nói chung thì thường xẩy ra tai nạn và ùn tắc giao thông vì tại đây có nhiều luồng xe cộ gặp nhau với số lượng lớn , tốc độ chạy xe cao, thành phần xe phức tạp, tầm nhìn bị hạn chế . Theo tính toán của hiệp hội kỹ sư đường bộ Mỹ và một số nước khác thì tai nạn giao thông trong đô thị chiếm 50% xả y ra tại nút giao thông. Đây cũng là nơi gây ra ô nhiễ m môi trường tác động xấu đến sức khỏe người dân sống xung quanh và ảnh hưởng đến kinh tế xã hội trong vùng do hàng hóa, hành khách lưu thông qua nút bị chậm trễ. Các chuyên gia, nhà thiết kế cầu đường trên thế giới đã đưa ra các biện pháp kỹ thuật, các giải pháp thiết kế để giải quyết những tình trạng, hậu quả to lớn mà tại các vị trí giao cắt giữa các tuyến đường gây ra. Một trong những giải pháp hiệu quả nhất, khắc phục được hầu hết các vấn đề nêu trên đấy chính là sử dụng nút giao khác mức liên thông tại những vị trí giao cắt. Nút giao khác mức liên thông là một hạng mục lớn, ảnh trực tiếp đến chất lượng, thẩm mỹ toàn công trình và đặc biệt góp phần tăng an toàn chạy xe trên tuyến. Trong đô thị nó là điểm nh ấn kiến trúc, một vị trí tham quan du lịch. Tuy nhiên, diện tích đất chiếm dụng của nút giao khác mức liên thông rất lớn, giá thành xây dựng cao và việc thi công khá phức tạp nhất là trong các đô thị. Trong bước thiết kế cơ sở của d ự án đường cao tốc Đà N ẵng – Quảng Ngãi, việc thiết kế tại một số nút giao của dự án chưa đáp ứng được một số yêu cầu kỹ thuật cũng như chưa phải là phương án thiết kế tối ưu nhất về mặt kinh tế, kỹ thuật, môi trường . Do đó tại bước thiết kế kỹ thuật hiện tại đang triển khai thì cần phải nghiên cứu lại. Với vai trò người quản lý dự án, Tác giả luận văn muốn đưa ra được phương án thiết kế tốt nhất, khắc phục được những tồn tại của bước thiết kế cơ sở trước đây. Từ những đặc điểm đặc biệt của nút giao khác mức liên thông trong tuyến đường cao tốc cũng như tình trạng thiết kế cơ sở các nút giao của d ự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi và với nhiệm vụ là người trực tiếp tham gia thảo luận, đưa ra những ý kiến nhận xét, đề xuất cho các vấn đề kỹ thuật liên quan trong quá trình thiết kế, thi công dự án nên Tôi quyết định GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
14 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi nghiên cứu đề t ài “nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi” 2. Đối tượng nghiên cứu đề tài: - Các dạng nút giao khác mức liên thông phổ biến trên thế giới. - Các vấn đề kỹ thuật trong nút giao khác mức liên thông gồm: + Tính toán yếu tố hình học, tiêu chí lựa chọn vị trí nút, giải pháp kết cấu + Tổ chức giao thông, biện pháp đảm bảo môt trường; + Chiếu sáng nút; - Nghiên cứu lại hồ sơ thiế t kế sở các nút giao của dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi ; - Nghiên cứu tại hiện trường các vị trí giao cắt của dự án với các đường ngang hiện hữu về điều khiện địa chất, thủy văn, địa hình, môi trường. Tình hình giao thông, quy hoạch của địa phương tại khu vực nút giao. 4. Phương pháp nghiên cứu và số liệu thu thập: * Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với sự phân tích, kế thừa có chọn lọc kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước và kinh nghiệm phát triển của các nước tro ng khu vực cũng như trên thế giới. Sử dụng các phần mềm thiết kế cầu đường, phần mềm dự đoán giao thông. * Phương pháp chuyên gia: Tranh thủ sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy giáo, các chuyên gia tư vấn Nhật trong lĩnh vực nút giao. * Thu thập số liệu đầu vào: + Điều kiện địa chất, địa hình, thủy văn, môi trường tại khu vực đặt nút giao của dự án. + Thu thập số liệu giao thông tại nút như lưu lượng, thành phần xe, hướng xe chạy trong nút. + Điều tra tình hình phát triển về kinh tế, chính trị, xã hộ i tại khu vực giao cắt. Thu thập quy hoạch giao thông, cơ sở hạ tầng của địa phương. 3. Mục đích nghiên cứu và kết quả đạt được của đề tài: - Góp phần tìm hiểu thêm và làm sáng tỏ hơn các dạng nút giao khác mức liên thông hiện nay đang được ứng dụng nhiều ở Việt Nam và trên thế giới. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
15 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi - Có kiến thức sâu hơn về các vấn đề kỹ thuật trong nút giao thông khác mức liên thông như: Giải pháp kết cấu, t ính toán và lựa chọn các thông số kỹ thuật trong nút, tổ chức giao thông trong nút, Tính toán các yếu tố hình học , bố trí chiếu sáng… - Qua nghiên cứu đề tài này đã giúp Tác giả luận văn hiểu rõ hơn các vấn đề chính trong nút giao khác mức liên thông, cũng là cơ hội để nắm chắc hơn tất cả các vấn đề chính của dự án mình đang quản lý. - Tác giả luận văn đề xuất ra đư ợc các nút giao để áp dụng vào giai đoạn thiết kế kỹ thuật của Dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi. Các nút giao này có hình dạng, vị trí đặt nút, thông số kỹ thuật của nút phù hợp nhất với tình hình giao thông, điều kiện địa hình, địa chất tại các vị trí giao cắt giữa dự án với đường địa phương. Góp phần vào việc giảm giá thành dự án, đảm bảo chất lượng, môi trường và tiến độ công trình. 6. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, luận văn gồm các phần sau đây: Phần I: Tổng quan về nút giao khác mức liên thông Giới thiệu một số khái niệm liên quan đến nút giao khác mức liên thông phổ biến trên thế giới . Nghiên cứu các tiêu chí, thông số, vấn đề kỹ thuật chính của những dạng nút giao này . Phần II: Nghiên cứu áp dụng các dạng nút giao khác mức liên thông vào dự án đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi. - Sơ lược 9 nút giao của dự án đã được thiết kế tro ng bước thiết kế cơ sở. Đưa ra nghiên cứu, phân tích, thiết kế của 3 nút giao điển hình. - Phân tích và chỉ ra những vấn đề không hợp lý, những tồn tại của một số nút giao ở bước TKCS, từ đó Tác giả luận văn đề xuất phương án thiết kế mới để cho phù hợp nhất vào 9 vị trí giao cắt trong dự án ở bước thiết kế kỹ thuật của dự án. Kết luận & Kiến nghị - Khẳng định các nút giao mới được thiết kế trong bước TKKT là phù hợp điều kiện tài chính, tình hình giao thông tại, địa hình, địa chất với dự án cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi. - Kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền để chấp thuận những thay đổi về thiết kế ở những nút giao nêu trên . GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
16 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THÔNG CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG: Cũng như nhiều nước trên thế giới, Việt Nam đang ưu tiên phát triển mạng lưới đường cao tốc. Chính vì vậy, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1734/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn sau năm 2020. Theo đó, quy hoạch đã xác lập mạng đường bộ cao tốc Việt Nam gồm 22 tuyến với tổng chiều dài 5.873 km. Cụ thể, tuyến cao tốc Bắc -Nam với tổng chiều dài khoảng 3.262km (gồm tuyến cao tốc Bắc -Nam phía đông dài khoảng 1.941km và tuyến cao tốc Bắc -Nam phía Tây dài khoảng 1.321 km); hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc gồm 7 tuyến hướng tâm kết nối với Thủ đô Hà Nội có tổng chiều dài 1.099km; hệ thống đường cao tốc khu vực miền Trung và Tây Nguyên, gồm 3 tuyến với tổng chiều dài 264km (Hồng Lĩnh-Hương Sơn dài 34km, Cam Lộ-Lao Bảo dài 70km, Quy Nhơn-Pleiku dài 160km); hệ thống đường cao tốc khu vực phía Nam gồm 7 tuyến với tổng chiều dài 984km. Ngoài ra còn có hệ thống đường vành đai cao tốc tại thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh với tổng chiều dài khoảng 264km. Nút giao khác mức liên thông là một hạng mục không thể thiếu được trong hệ thống đường cao tốc này. Để đáp ứng được tốc độ xe chạy trên đường cao tốc cũng như tốc độ phát triển hiện nay của c ác đường chính trong đô thị, các nhà thiết kế đã đưa ra rất nhiều dạng nút giao. Có bốn loại nút giao khác mức liên thông phổ biến hiện nay đó là: Nút giao dạng hoa thị hoàn chỉnh; nút giao dạng hoa thị thành phần; nút giao dạng kim cương; nút giao dạng loa kèn. Mỗi dạng được thiết kế để phù hợp nhất với điều kiện giao thông qua nút, quỹ đất tại nút, định hướng mở rộng nút, chi phí xây dựng. 1.1 Định nghĩa: Nút giao thông là nơi giao nhau giữa hai hay trên hai đườ ng giao thông, là nơi tậ p trung nhiều xe cộ, nhiều hướ ng rẽ nên tập trung nhiều xung đột, làm giảm khả năng thông hành, gây ách tắc xe cộ và làm ô nhiễm môi trường. Nút giao thông khác mức là loại nút giao thông tại đó các đường đi trên các độ cao khác nhau để tránh xung đột giữa các luồng giao thông. Để chia các đường theo các độ cao khác nhau có thể dùng cầu vượt và hầm giao thông. Nút giao khác mức không có các điểm giao cắt nên đã triệt tiêu hoàn GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
17 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi toàn các xung đột nguy hiểm của các luồng xe ra vào nút do đó đảm bảo an toàn cho chạy xe, t ăng khả năng thông xe trong nút . Nút giao khác mức liên thông là nút giao thông khác mức có bố trí các nhánh nối để xe có thể chuyển hướng tự do từ hướng c hính này sang hướng chính khác, từ đườn g này chuyển sang chạy sang đường khác. Nó được xây dựng khi lưu lượng giao cắt tại nút rất lớn và yêu cầu phải đảm báo về tốc độ xe qua nút, phải có sự liên kết giữa các đường giao nhau. Là loại nút giao phức tạp nhất về mặt thiết kế, thi công và giá thành xây dựng cũng cao nhất. 1.2 Nguyên tắc thiết kế: - Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế. - Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có liên quan. - Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối lượng xây dựng và giải phóng mặt bằng, tuy nhiên cũng phải đảm bảo an toàn và êm thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông trong nút. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
18 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi - Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan. - Kết cấu cầu phù hợp với trình độ công nghệ và năng lực thi công của nhà thầu thi công. - Hạn chế chiều cao kiến trúc cũng như đảm bảo được yêu cầu về tĩnh không cho các xe lưu thông phía dưới. - Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao. - Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công và vận hành sử dụng sau này như độ rung, tiếng ồn , bụi bẩn, ngập lụt … 1.3 Các loại nút giao liên thông khác mức phổ biến: 1.3.1 Nút giao dạng loa kèn (Trumpet interchange). Loại nút giao này là đ iển hình nút giao liên thông ba nhánh. Một nút giao liên thông với ba nhánh dẫn, có một hay nhiều công trình giao khác mức cho các đường ôtô và các đường một chiều cho tất cả các luồng xe rẽ. Khi hai trong ba nhánh giao tạo ra một đường đi thẳng và các góc giao lớn, ta gọi là nút giao liên thông chữ T. Khi tất cả các ba nhánh dẫn của nút đều là đường chạy thẳng, hoặc góc giao với nhánh thứ 3 này nhỏ, nút li ên thông được gọi là dạng chữ Y . Bất luận góc giao của nút hay đặc điểm của đường chạy thẳng như thế nào dạng nút liên thông cơ bản đều có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều điều kiện khác nhau. Chỉ nên xét dùng nút liên thông ba nhánh khi việc mở rộng trong tương lai cho góc phần tư không sử dụng là không thể hoặc rất khó có thể thực hiện. Điều này một phần là do nút liên thông ba nhánh rất khó để mở rộng hoặc biến đổi trong tương lai. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
19 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi Hình 1.1: Nút giao dạng loa kèn Thiết kế dựa trên tương quan lưu lượng của lượng xe rẽ trái, góc giao chéo, bán kính của các đường c ong, và phải tạo độ êm thuận khi chuyển tốc và thực hiện các thao tác rẽ xe. Các phương án nút khác nhau có thể được áp dụng cho các nút giao nhiều tầng, trong đô thị và ngoài đô thị, thay đổi theo chức năng của đường, và giảm bớt các thao tác trộn dòng, r ẽ xe. Có hai kiểu nút giao dạng loa kèn phổ biến: Loa kèn A Loa kèn B Hình 1.2: Hai kiểu nút giao dạng loa kèn 1.3.2 Nút giao dạng kim cương (Diamond interchange). Dạng đơn giản nhất và được sử dụng nhiều nhất là nút giao dạng kim cương. Một nút giao dạng kim cương hoàn chỉnh ở mỗi góc phần tư đều có các nhánh nối chéo góc một chiều xe chạy. Các đường nhánh nối đầu đấu nối GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái
20 Nghiên cứu các dạng nút giao khác mức liên thông – áp dụng vào dự án đường CT Đà Nẵng ÷ Quảng Ngãi với đường chính có dạng dòng tự do, còn các đầu rẽ trái tập trung giao cùng mức tại các đường cắt ngan g. Nút liên thông dạng hình kim cương có nhiều lợi thế so với nút hoa thị không hoàn chỉnh: tất cả các xe có thể rời đường chính với tốc độ tương đối cao, các xe rẽ trái chỉ cần thêm một hành trình rất nhỏ, dải đất dành cho các nhánh dẫn nhỏ, đôi khi còn không lớn hơn dải đất dành cho đường chính. Hình 1.3: Nút giao dạng kim cương Nút liên thông dạng kim cương có thể sử dụng cả trong và ngoài đô thị. Chúng đặc biệt thích hợp khi giao nhau giữa đường chính và đường phụ khi rẽ trái cùng mức trên đường phụ có thể chấp nhận được, ít ảnh hưởng đến giao thông trên các nhánh dẫn vào nút cùng mức trên cả hai phía. GVHD: PGS.TS. Phạm Duy Hòa – HV: Phạm Xuân Thái