Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

*

*

*

ĐỒ ÁN
MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ THÀNH LONG

1


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan.
- Tỉnh Khánh Hòa ở về phía khu vực duyên hải Nam Trung Bộ của Việt

của quần đảo Trường Sa. Khánh Hòa có sáu đầm và vịnh lớn, đó là Đại
Lãnh, vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Phu, vịnh Nha Trang (Cù
Huân) và vịnh Cam Ranh. Trong đó có nổi bật nhất vịnh Cam Ranh với
chiều dài 16 km, chiều rộng 32 km, thông với biển thông qua eo biển
rộng 1,6 km, có độ sâu từ 18-20 m và thường được xem là cảng biển có
điều kiện tự nhiên tốt nhất Đông Nam Á trước đây được sử dụng làm
căn cứ quân sự của Hoa Kỳ rồi Liên Xô (sau này là Nga) nhưng nay đã
được chuyển thành cảng dân sự. Vừa có lợi thế tự nhiên rất có lợi cho
quân sự, quốc phòng lại cận kề tuyến đường vận tải biển quốc tế trọng
yếu nên từ hàng trăm năm nay vịnh Cam Ranh luôn được hải quân các
cường quốc coi là “trung tâm dịch vụ hậu cần” quan trọng.

3


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

2.
3.

Đồ án môn học thiết kế đường

Hình I.1.1. Vị trí địa lý tỉnh Khánh Hòa

- Hai điểm E, F mà tuyến đi qua thuộc địa phận Thôn Đức Sơn , xã Ninh
Sơn, thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.
- Thị xã Ninh Hoà là vùng đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ, thuộc
tỉnh Khánh Hoà, nằm về phía Đông vòng cung Bắc Nam của dải Trường
Sơn trên toạ độ từ 12020’ - 12045’ độ Vĩ Bắc và từ 105o52’ - 109o20’
độ Kinh Đông. Thị xã Ninh Hòa phía Đông giáp Biển Đông; phía Tây


-

Điểm đầu: E

- Điểm cuối: F
- Chiều dài tuyến:2762.51 m
- Nội dung thiết kế tuyến: xây dựng tuyến đường mới nối hai điểm E-F
1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng:
1.3.1 Quy trình khảo sát:
- Quy trình khảo sát đường ô tô:

22 TCN 263- 2000

- Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình:

96 TCN 43 – 90

- Công tác trắc địa trong XD – yêu cầu chung:

TCVN 9398:2012

- Quy trình khảo sát thuỷ văn:

22 TCN 27 – 84

- Quy trình khảo sát địa chất:

22 TCN 27 – 84



- Quy trình thiết kế áo đường cứng:

QĐ3230 /QĐ-BGTVT

- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ:

TCVN 9845: 2013

- Quy phạm KSTK nền đường ô tô qua vùng đất yếu:

22 TCN 262 – 2000

- Điều lệ biển báo đường bộ:

QCVN41:2012/BGTVT

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu:

22 TCN 272-05.

1.4: Điều kiện khí hậu thủy văn:
- Thị xã Ninh Hòa nằm trong tiểu vùng khí hậu đồng bằng ven biển, mang đặc trưng của
khí hậu nhiệt đới gió mùa và chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương nên quanh năm khí
hậu nơi đây tương đối ôn hoà, mùa đông không rét buốt với nhiệt độ trung bình hàng năm
0

là 26,6 C, độ ẩm bình quân hàng năm là 70%-80%. Lượng mưa trung bình hàng năm là
1350 mm, thời tiết mưa rải không đều, hàng năm mưa nhiều vào tháng 10, tháng 11,
thường gây lũ lớn nhưng ít khi có bão. Mùa khô nắng nhiều, gió Tây Nam thổi mạnh,

Mườ

bình/thán

t

i

a

n

m

u

y

m

n

i

i một

27

28


26

26

26

25

24

24

22

hai

g
Cao nhất (
0

C)
Cao nhất (
0

C)

6


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

7


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Vùng thị xã Ninh Hòa có hai dạng nước ngầm chính gồm: dạng nước ngầm tồn tại
trong trầm tích sông suối, tập trung ở các xã phía Tây và Tây Bắc của thị xã và dạng nước
ngầm tồn tại trong trầm tích sông biển và biển, tập trung ở các xã phía Đông và Đông
Nam của thị xã.
1.6. Điều kiện địa chất
Toàn thị xã Ninh Hòa có 8 nhóm đất và 18 loại đất. Trong đó, nhóm đất có diện tích
lớn nhất là nhóm đất đỏ vàng với 74.651 ha, chiếm 72,28% tổng diện tích đất, phù hợp sử
dụng vào sản xuất lâm nghiệp hoặc sản xuất nông – lâm kết hợp, phát triển vườn rừng.
Nhóm đất phù sa có diện tích khá lớn là 7.281 ha, chiếm 7,05% tổng diện tích, thuận lợi
cho sản xuất nông nghiệp, có khả năng trồng nhiều loại cây khác nhau như lúa, màu, cây
công nghiệp ngắn ngày.
1.7. Vật liệu xây dựng.
Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường cự li di chuyển

3

Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô
tô trên đất yếu
Quy trình khoan thăm dò địa chất công
trình Công tác trắc địa trong xây dựngyêu cầu chung Tiêu

4

5

B
1

Kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong
trắc địa công trình
Khảo sát kỹ thuật phục vụ thi công
móng cọc
Quy trình khảo sát địa chất công trình
và thiết kế biện pháp ổn định nền
đường vùng có hoạt động trượt, sạt lở
Quy trình thí nghiệm cắt cánh hiện
trường
Quy trình thí nghiệm xuyên tính (CPR
và CPTU)
Quy trình thí nghiệm của các chỉ tiêu
cơ lý đá, đất xây dựng
Phương pháp chỉnh lý thống kê các kết
quả đặc trưng của chúng
Đất xây dựng phương pháp thí nghiệm


8
9
10
11
12

10

22
TCN 263 - 2000
22 TCN 262 2000
22TCN
2000

259-

TCVN
9398:2012
QCVN
9401:2012
20TCN 160-87
22TCVN 171-87

22TCN
3552006
22TCN 317-04
22TCN 57-84
20TCN 74-87
TCVN

Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng
thái giới hạn (để thiết kế cống)
Kết cấu bê tông và BTCT- Tiêu chuẩn
thiết kế
Thi công và nghiệm thu
Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp
ghép – Quy phạm thi công và nghiệm
thu
Công tác đất- Thi công và nghiệm thu

3
4

Nước trộn bê tông và vữa
Yêu cầu kỹ thuật thép cốt bê tông

5

Cốt liệu bê tông và vữa Phương pháp
thử
Cọc khoan nhồi thi công và nghiệm thu

10
11
12
13
14
C
1


2013
22TCN 211-95
QCVN41:2012BGTVT
22TCN 272-05
22TCN 18-1979
TCVN55742012
TCVN
2012

9115-

TCVN
44472012
TCVN 302:2004
TCVN 1651-1:
2008
TCVN 7572-20:
2006
TCXDVN 3262004
TCVN
88592011
TCVN
88192011
TCVN9505:
2012
TCVN9054:201
2
TCVN
8858:2011


- Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất R giới hạn= 1000m;
- Bán kính đường cong lõm R thông thường=1500m;
- Chiều dài tối thiểu đổi dốc 200m;
- Dốc dọc lớn nhất Idmax = 6%, Độ dốc siêu cao lớn nhất 4%;
- Chiều dài đoạn nối siêu cao L=50m;
- Chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 150m; tầm nhìn vượt xe Svx =
350m, tầm nhìn hãm xe S1 = 75m;
- Chiều rộng nền đường Bnền = 9,0m;
- Chiều rộng mặt đường Bmặt = 6,0m;
- Chiều rộng lề và lề gia cố Blề =2,0m (cho cả hai bên);
- Chiều rộng lề đất Blề đất=1,0m (cho cả 2 bên)
- Độ dốc ngang mặt đường imặt =ilề gia cố=2%;
- Độ dốc ngang lề đường ilề đất = 4% dốc về phía ngoài;
- Chọn độ dốc ta luy;
+ Độ dốc ta luy nền đường đắp: 1/1,5
+ Dốc ta luy nền đường đào: 1/1
- Tần xuất thiết kế đường, cầu và cống P = 4%;
- Tải trọng thiết kế cầu cống HL-93;
- Kết cấu mặt đường thiết là kế kết cấu áo đường mềm:
- Cống ngang đường:Thiết kế vĩnh cửu đủ khẩu độ thoát nước cống tròn KĐ 1m;
2.3: Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến:
12


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

2.3.1. Các chỉ tiêu của tuyến
2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến.

3.6

60
= 16.67
3.6

lý , được tính lpư=
=
(m )
V : vận tốc xe chạy đều trên toàn tuyến (Km/h ) lấy bằng V t
Sh - chiều dài đoạn đường mà xe đi đựơc trong quá trình hãm phanh ,
được tính theo công thức
K *V 2
S =
h 254(ϕ ± i)

l0 - cự ly an toàn lấy trong khoảng từ 5 - 10 (m ) ta chọn l0 = 5 ( m )
13


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

lx -chiều dài xe ( m ) , theo TCVN 4054-05 chiều dài xe con chọn
lx = 6 (m )

φ

; là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường , trong điều kiện bình thường lấy


b) Xác định số làn xe chạy:
Mặt cắt ngang nền đường
Bề rộng nền đường đường

Lề đường

Phần xe chạy

Lề dđđường
đường dđường

Phần gia cố
Hình 9.1 Mặt cắt ngang nền đường
nlx =
N cdgio :
N

cdgio

N cdgio
Z .N th

lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

= (0.1 − 0.12) N tbnd

N

cdgio

N1

- Lưu lượng xe chạy ngày đêm trung bình năm (xe/nđ) ở năm đầu 519xe/ngd
t: Thời gian dự báo năm tương lai kể cả năm đầu tiên: ta chọn 15 năm
q: Tỷ lệ tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm (5%-10%) ta chọn 7.5%.
Bảng 9.1 Bảng tính số lượng xe năm đầu

TT

Loại xe

Tỷ lệ
(%)

Trọng lượng
trục Pi (KN)
Trục Trục
trước sau

Số
trục
sau

Số bánh của
Lưu
mỗi trục bánh lượng xe
sau
ni xe/ng.đ

1


42

217.98

4
5

6
6.1
6.2

17

26,4

45,2

1,00 Cụm bánh đôi

88.23

13

18

56

1,00 Cụm bánh đôi



Hệ số quy đổi
(HS) tra bảng
2 (MN)
0.2

31.14

6.228

2

Xe máy

0.3

5.19

1.557

2

Xe con

1

217.98

217.98


57.09

2,5
2
3,0

51.9

176.46
168.675
114.18
155.7
840.78

-Lưu lượng xe thiết kế ở năm thứ 15 là : Nxc/nd=840.78(1+0.075)^14=2314.19 Xc/nd
Kết quả lưu lượng xe thiết kế 2314.19 (xcqđ/nđ) được tra ở Bảng 3 TCVN 4054 – 05.
Thuộc cấp đường cấp IV
Kết luận: dựa vào chức năng và địa hình ta chọn
Hạng đường thiết kế là cấp IV-ĐB
Tra Bảng 4 TCVN 4054 – 05, ta được tốc độ thiết kế là V=60(km/h).
a) Số làn xe cần thiết

Xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức: nlx =
Trong đó:
Nlx: Số làn xe yêu cầu;
Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm; Ncdgio = (0,10 ÷ 0,12)Ntbnăm (xcqđ/h)
=> Ncdgio = 0,12 x 2314.19 =277.7 (xcqđ/h);
Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành;
Với Vtk = 60km/h => Z = 0,55
Vậy ta có: Nlx = =0.36 (làn).

Với V= 60 (km/h) ta có D = 0.09

⇒i
= 0, 07 − 0, 01 = 0, 06 = 6%.
max
b) Xác định độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động lực của xe
Nguyên lý tính toán: Sức kéo của xe phải lớn hơn tổng lực cản trên đường.
Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt
dốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và được tính
theo công thức sau:

Dk=f  i  dj

Trong đó:
Dk : Đặc tính động lực biểu thị cho sức kéo của ô tô (sức kéo trên 1 đơn vị
trọng lượng của xe).
f : Hệ số cản lăn lấy bằng 0.02 (mặt đường bê tông nhựa).
i : Độ dốc đường biểu thị bằng %.
j : Gia tốc chuyển động của xe.
(Lấy dấu “+” khi xe lên dốc, lấy dấu “-” khi xe xuống dốc)
17


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

⇒
Giả thiết xe chuyển động đều, ta cú j = 0
hệ số sức cản quán tính: dj = 0

0,035

0,04
0,025

Vỡ trong lưu lượng xe ta thấy rằng lượng xe con chiếm nhiều hơn cả nên độ
dốc dọc tối đa là tính cho xe con. Do vậy, khi xe cú trục 6-8T muốn vượt dốc thì
phải chuyển sang số III và chạy với tốc độ 35-40 km/h, còn xe có trục 10 T phải
chuyễn sang số II và chạy với tốc độ 30 Km/h thid mới vượt được dốc .
Xác định độ dốc dọc tính theo lực bám
Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường. Để cho xe chuyển
động được an toàn thể sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám của
lốp xe với mặt đường. Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏ
hơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib): ib được tính trong trường hợp lực kéo của ô
tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường.
Công thức:
Db = >D
Trong đó :
D: Đặc tính động lực của ô tô đó tính ở trên
Db= f  ib  dj
ib : độ dốc dọc tính theo lực bám.
j : gia tốc khi xe chuyển động.
G: trọng lượng toàn xe
Gb: trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động được lấy như sau:
-Với xe tải
Gb= (0,6 ÷ 0,7)*G.
-Với xe con
Gb=(0,5 ÷ 0,55)*G
ϕ: hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường phụ thuộc trạng thái bánh xe
với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy ϕ=0,3

V

Pw

Xe con

0.03

2.42

60

20.1

Xe tải trục 5.6T

0.05 4.6

60

63.69

Xe tải trục 9.5T

0.06 5.6

60

93.04


Kết hợp với độ dốc imax tính được theo đặc tính động lực ta có bảng sau:

Bảng kết quả tính độ dốc dọc
Bảng 9.4 Bảng kết quả tính độ dốc dọc
Loại xe
imax
Loại xe
Xe con
0.06
Xe tải trục
0.03
5.6T
Xe tải trục 9.5
0.02
T
Điều kiện để xe chạy không bị trượt và mất ổn định là i b ≥ imax .Các điều kiện
được kiểm tra ở trờn bảng và đều đảm bảo .
c) Xác định độ dốc dọc theo quy trình
Đối chiếu với quy phạm đối với đường cấp III đồng bằng vận tốc thiết kế
V=60km/h độ dốc lớn nhất trên toàn tuyến là imax= 6 % .
Vậy ta chọn độ dốc dọc lớn nhất là 6%
2.3.1.4. Xác định tầm nhìn xe chạy :
Để đảm bảo an toàn khi xe chạy trên đường người lái xe luôn luôn cần phải
nhìn thấy một quãng đường ở phía trước để kịp thời xử lý mọi tình huống xảy ra
trên đường . Chiều dài dài đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy ở phía trước đó gọi
19


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT


Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( km/h ) ta có :

S1 =
Trong đó :

V
3,6

+

kV 2
254(φ-i max )

+ Lo

Lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý ; là đoạn đường xe chạy được trong
thời gian phản ứng tâm lý tpư tính cho 1s , khi tính V (Km/h) =VTK
⇒

Lpư =

V
3,6

(m).
kV 2
254(ϕ − imax )

Sh : Chiều dài hãm xe, Sh =
.

+ l0 =
Theo TCVN 4054- 05, tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định S1 =75m.
⇒ chọn tầm nhìn một chiều S1 =75m
b.Chiều dài tầm nhìn hai chiều (tính theo sơ đồ 2)
Tình huống : Có 2 xe chạy ngược chiều trên cùng một làn đường , Để đảm bảo an
toàn hai xe phải nhìn thấy nhau từ một cự li tối thiểu S2 nào đấy để hai xe kịp hãm
dừng cách nhau một cự li an toàn L0.
22

Sơ đồ tính toán

Hình 9.4. Sơ đồ tính toán tầm nhìn 2 chiều
- Xét trường hợp 2 xe chạy cùng vận tốc
Chiều dài tầm nhìn trong trường hợp này là:
V
kV 2ϕ
+
+L
2) o
1,8 127(ϕ 2 −i
max

60
1,2 * 60 2 * 0,5
+
+ 10 = 114 ,4(m)
1,8 127(0,5 2 − 0.07 2 )

S2 =
=

ϕn

= (0.6 -0.7)

ϕ

Chọn =0.5
ϕn
ϕ
=0.6* = 0.6*0.5 = 0.3
in
:độ dốc ngang mặt đường phụ thuộc loại mặt đường in= 2%

L1
a2
= aR − ≈ aR ⇒ L1 = 2 aR
2
4
S3 =2Lpư +L0 +2L1

S3 =

V
+ 4 aR + L0
1.8

a=3 m khoảng cách tim 2 làn xe.
R=

S3 =


Đồ án môn học thiết kế đường

Tầm nhìn vượt xe được tính theo công thức sau :
Điều kiện bình thường thì : S4 = 6V
Cưỡng bức : S4 = 4V
Xét cho điều kiện bình thường tính cho 10 s
Ta có: S4 = 6V= 6*60= 360m
theo quy trình tầm nhìn tối thiểu là 350 m . chọn S4 = 360m.
2.3.1.5 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ
Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái , ta phải bố trí
đường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểm
cho lái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe.Tuy nhiên do điều kiện
địa hình bị hạn chế nên ta bố trí đương cong có bán kính lớn thì việc thi công sẽ rất
khó khăn và khối lượng thi công tăng lên nhiều làm tăng giá thành công trình. Từ
những vấn đề trên, ta cần phải xác định bán kính tối thiểu của đường cong một
cách hợp lí nhất.
a. Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất (m) :
V2
127.( µ max + isc max )
Rmin =
Trong đó :
V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
µ max
- hệ số lực ngang lớn nhất = 0.15
Isc max - độ dốc siêu cao lớn nhất = 0.07
602
=129(m)
127.(0,15+0,07)
Rmin =

Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp IV-ĐB có V = 60km/h thì bán
kính đường cong thông thường là 250m.
Vậy ta chọn bán kính đường cong thông thường Rttmin = 250m.
c. Bán kính đường cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao (m) :
V2
127.( µ − in )

Rksc =
Trong đó :
µ

V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
µ
µ
- hệ số lực ngang, = 0.003 - 0.05, chọn = 0.05
in - độ dốc ngang mặt đường , in = 2%

60 2
= 945(m)
127.( 0.05 − 0.02)

Rksc =
Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp IV-ĐB có V = 60km/h thì bán
kính đường cong tối thiểu không cần bố trí siêu cao là 1500m.
Vậy ta chọn bán kính đường cong tối thiểu không cần bố trí siêu cao là
Rksc = 1500m

e2 LSC =

2i p
L

Trong đó
b : Bề rộng mặt đường phần xe chạy: b = 7 m
i n K2
: Độ dốc ngang mặt đường, i n = 2%.
ip : Độ dốc dọc phụ thêm, Theo quy trình với vận tốc thiết kế
V=60 (km/h) thì ip=0,5%.
isc : Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác
⇒
0 nhau thì độ dốc siêu cao sẽ khác nhau
chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao sẽ khác
nhau.
Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao tối thiểu ứng với siêu cao 6%
7 *(0.07 + 0.02)
= 42
2*0.005

K1

Lnsc=
m
Chiều dài đường cong chuyển tiếp
L

Lct =
Vtt: Vận tốc thiết kkế của xe chạy Vtt=60 km/h