Kỹ thuật hạ tầng giao thông - Chương 3: Thiết kế trắc dọc tuyến đường

11 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN ĐƯỜNG 3.1 Khái niệm mặt cắt dọc (1/2) 1 2 3 4 5 6 7 8 T û l Ö C a o ® é t h iÕ t k Õ D è c d ä c t h i Õ t k Õ C a o ® é t ù n h i ª n C ù l y l Î C ù l y c é n g d å n T ª n c ä c L ý t r ×n h § − ê n g t h ¼ n g , ® − ê n g c o n g Đường Đỏ Đường đen 2 3.1 Khái niệm mặt cắt dọc (2/2) Cao độ mặt đất tự nhiên trên trắc dọc gọi là đường đen. Tuyến đường được xác định vị trí của nó trên trắc dọc thông qua đường đỏ thiết kế. Các chỗ đổi dốc, đường đỏ phải được thiết kế nối dốc bằng các đường cong đứng lồi hoặc lõm. Đường đỏ xác định nhờ các yếu tố: + Cao độ đường đỏ tại điểm đầu tuyến. + Độ dốc dọc (id) và chiều dài các đoạn dốc. + Đường cong đứng chỗ đổi dốc với các yếu tố của nó 3 3.2. Các yêu cầu và nguyên tắc khi thiết kế trắc dọc tuyến đường (1/3) 3.2.1 Các yêu cầu và nguyên tắc cơ bản khi thiết kế trắc dọc Khi thiết kế đường đỏ cần tuân theo các yêu cầu và nguyên tắc sau đây: - Trắc dọc có ảnh hưởng nhiều đến các chỉ tiêu khai thác của đường như tốc độ xe chạy, khả năng thông xe, tiêu hao nhiên liệu và an toàn giao thông, có ảnh hưởng lớn đến khối lượng công tác và giá thành xây dựng, do đó khi thiết kế đường đỏ phải đảm bảo tuyến lượn đều, ít thay đổi dốc, nên dùng độ dốc bé. Chỉ ở những nơi địa hình khó khăn mới sử dụng các tiêu chuẩn giới hạn như imax, imin, Lmax, Lmin, Rmin, Kmin,...Khi thiết kế trắc dọc cần phối hợp chặt trẽ thiết kế bình đồ, trắc ngang, phối hợp giữa đường cong nằm và đường cong đứng, phối hợp tuyến với cảnh quan đảm bảo đường không bị gẫy khúc, rõ ràng và hài hoà về mặt thị giác, chất lượng khai thác của đường như tốc độ xe chạy, năng lực thông xe, an toàn xe chạy cao, chi phí nhiên liệu giảm. 24 1 2 3 4 5 6 7 8 Tû lÖ Cao ®é thiÕt kÕ Dèc däc thiÕt kÕ Cao ®é tù nhiªn Cù ly lÎ Cù ly céng dån Tªn cäc Lý tr×nh §−êng th¼ng, ®−êng cong 3.2. Các yêu cầu và nguyên tắc khi thiết kế trắc dọc tuyến đường (2/3) Trắc dọc Bình đồ Km:0+245.90 Cäc:TC3 Cao ®é thiÕt kÕ Kho¶ng c¸ch lÎ thiÕt kÕ Cao ®é thiªn nhiªn Kho¶ng c¸ch mia Trắc ngang 5 3.2. Các yêu cầu và nguyên tắc khi thiết kế trắc dọc tuyến đường (3/3) - Đảm bảo cao độ các điểm khống chế theo suốt dọc tuyến đường - Đảm bảo thoát nước tốt từ nền đường và khu vực hai bên đường. Cần tìm cách nâng cao tim đường so với mặt đất tự nhiên vì nền đường đắp có chế độ thủy nhiệt tốt hơn so với nền đường đào. Chỉ sử dụng nền đường đào ở những đoạn tuyến khó khăn như qua vùng đồi núi, sườn dốc lớn, - Độ dốc dọc tại các đoạn nền đường đào hoặc đắp thấp (cần phải làm rãnh dọc) không được thiết kế nhỏ hơn 0,5% (cá biệt là 0,3%) để đảm bảo thoát nước tốt từ rãnh dọc và lòng rãnh không bị ứ đọng bùn cát. - Khi thiết kế đường đỏ cần chú ý đến điều kiện thi công. Hiện nay chủ yếu thi công bằng cơ giới nên trắc dọc đổi dốc lắt nhắt sẽ không thuận lợi cho thi công, cho duy tu bảo dưỡng và khai thác đường. - Trắc dọc trên những công trình vượt qua dòng nước cần thiết kế sao cho đảm bảo cao độ, độ dốc, chiều dài đoạn dốc, các đường cong nối dốc hợp lý đảm bảo thoát nước tốt và ổn định chung của toàn công trình 6 3.3. Độ dốc dọc tối đa và độ dốc dọc tối thiểu 3.3.1 Độ dốc dọc tối đa - Tùy theo cấp thiết kế của đường, độ dốc dọc tối đa được quy định trong Bảng 15 TCVN 4054 – 2005. Khi khó khăn có thể tăng thêm 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11%. Đường nằm trên cao độ 2000 m so với mực nước biển không được làm dốc quá 8 % Đường đi qua khu dân cư không nên làm dốc quá 4 % Dốc dọc trong đường hầm không lớn hơn 4 % 37 3.3. Độ dốc dọc tối đa và độ dốc dọc tối thiểu 3.3.2 Độ dốc dọc tối thiểu Trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0,5 % (khi khó khăn là 0,3 % và đoạn dốc này khó kéo dài quá 50 m) Dốc dọc trong đường hầm không nhỏ hơn hơn 4 % 8 3.4. Chiều dài tối đa và chiều dài tối thiểu của dốc dọc 3.4.1 Chiều dài tối đa Chiều dài đoạn có dốc dọc không được quá dài, khi vượt quá quy định trong bảng 16 TCVN 4054 – 2005 phải có các đoạn chêm dốc 2,5 % và có chiều dài đủ bố trí đường cong đứng. 9 3.4. Chiều dài tối đa và chiều dài tối thiểu của dốc dọc 3.4.2 Chiều dài tối thiểu Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn các quy định trong bảng 17 TCVN 4054 – 2005 410 3.5. Chiết giảm dốc dọc trong đường cong nằm có BK nhỏ Trong đường cong nằm có bán kính nhỏ, dốc dọc ghi trong bảng 16 TCVN 4054 – 2005 phải chiết giảm: 11 Đường cong đứng (lồi và lõm) Đường cong đứng lồi Đường cong đứng lõmCác chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc (lớn hơn 1% khi Vtk ≥ 60 km/h; lớn hơn 2% khi Vtk < 60 km/h) phải nối tiếp bằng các đường cong đứng (lồi và lõm) Các đường cong này có thể là đường cong tròn hoặc parabol bậc 2 3.6. Đường cong đứng 12 3.7. Đường cong con rắn Rất hạn chế việc sử dụng đường cong con răn, trừ phi phải triển tuyến trên địa hình vùng núi phức tạp Chỉ tiêu kỹ thuật tại các chỗ quay đầu xe trong đường cong con rắn quy định tại bảng 20 TCVN 4054 - 2005 513 14 3.8. Sự phối hợp các yếu tố của tuyến 3.8.1 Sự phối hợp các yếu tố của tuyến nhằm Tạo một tầm nhìn tốt, cung cấp đầy đủ thông tin cho người lái xe để kịp thời xử trí các tình huống; Tạo tâm lý tin cậy, thoải mái để người lái có một môi trường làm việc tốt, ít mệt nhọc và có hiệu quả cao; Tránh các chỗ khuất, các nơi gây ảo giác làm người lái phân tâm, xử lý không đúng; Tạo một công trình phù hợp cảnh quan góp phần nâng cao vẻ đẹp của khu vực đặt tuyến. Các quy định trên bắt buộc thực hiện đối với các đường có tốc độ thiết kế trên 80 km/h khuyến khích thực hiện với đường có tốc độ thiết kế trên 60 km/h và là định hướng cho đường các cấp khác. 15 3.8.2 Phối hợp bình đồ và mặt cắt dọc Tránh bố trí nhiều đường cong đứng trên một đoạn thẳng dài (hoặc đường cong nằm có bán kính lớn) để tránh tuyến có nhiều chỗ khuất. Để tuyến không quanh co, tránh bố trí nhiều đường cong nằm trên một đoạn tuyến phẳng. Nên thiết kế số đường cong nằm bằng số đường cong đứng và nên bố trí trùng đỉnh. Khi phải bố trí lệch, độ lệch giữa hai đỉnh đường cong (nằm và đứng) không lớn hơn ¼ chiều dài đường cong nằm Nên thiết kế đường cong nằm dài và trùm ra phía ngoài đường cong đứng Không bố trí đường cong đứng có bán kính nhỏ nằm trong đường cong nằm để tránh tạo ra các u lồi hay các hỗ lõm. Nên đảm bảo bán kính đường cong đứng lõm (Rlõm) lớn hơn bán kính đuờng cong nằm (Rnằm) 616 3.8.2 Phối hợp bình đồ và mặt cắt dọc Rmin minR B×nh ®å cong hµi hoµ B×nh ®å cong kh«ng hµi hoµ H×nh 31. Sù phèi hîp c¸c ®−êng cong trªn b×nh ®å ®−êng Tr¾c doc §−êng cong®øng låi B×nh ®å P=0 q ®øng lâm §−êng cong ®øng låi §−êng cong P=0P P u uq q =0 q =0 WP WP q H×nh 33. Sù phèi hîp lý t−ëng gi÷a b×nh ®å vµ tr¾c däc 1 2 3 4 5 6 7 8 T û l Ö C a o ® é t h i Õ t k Õ D è c d ä c t h i Õ t k Õ C a o ® é t ù n h i ª n C ù l y l Î C ù l y c é n g d å n T ª n c ä c L ý t r × n h § − ê n g t h ¼ n g , ® − ê n g c o n g 17 3.8.2 Phối hợp bình đồ và mặt cắt dọc §−êng th¼ng §−êng th¼ng §−êng th¼ng §−êng cong §−êng cong §−êng cong B×nh ®å Cong låi §−êng th¼ng dèc ®ÒuDèc ®Òu §−êng cong ®øng lâm §−êng cong ®øng låi Cong lâm vµ tr¾c däc §−êng cong trªn b×nh ®å §−êng cong lâm §−êng cong dèc ®Òu H×nh ¶nh ®−êng §−êng cong ®øng låi §−êng cong ®øng lâm Dèc ®Òu Tr¾c däc H×nh 32.C¸c d¹ng ®−êng 18 3.8.3 Sự kết hợp với cảnh quan Phải nghiên cứu kỹ các yếu tố địa hình và thiên nhiên của khu vực để kết hợp một cách hợp lý không phá vỡ quy luật tự nhiên, tránh các công trình đào sâu đắp cao, tránh dùng các công trình đặc biệt. Quy định về mái dốc taluy (Bảng 24 và Bảng 25 TCVN 4054 – 2005 (học ở chương 5)) xuất phát trên các nguyên lý cơ học của đất đá. Taluy có thể: + Thay đổi phù hợp với dốc ngang thường gặp trên địa hình + Có gọt tròn ở đỉnh taluy và mở rộng ở hai đầu taluy + Các taluy thấp dưới 1 m do không tốn nhiều khối lượng nên làm dốc 1:4 tới 1: 6 và có gọt tròn đỉnh và chân taluy Taluy nên làm bậc thềm. Bậc thềm tạo ổn định cho taluy, làm chỗ chắn nước xói taluy và nên trồng cây bụi.