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: MAI THỊ HẢI VÂN

Hà Nội, ngày … tháng …. năm

1


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.


- Quy trình khoan thăm dò địa chất:

22 TCN 259-2000

- Quy trình thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT):

TCVN 9351: 2012

- Quy trình thí nghiệm đất xây dựng:

TCVN8868: 2011

- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu: 22TCN 262-2000
- Quy trình thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo
độ võng Benkelman: TCVN 8867:2011.
1.3.2. Các quy trình quy phạm thiết kế:
- Đường ôtô tiêu chuẩn thiết kế :

TCVN 4054 -2005

- Quy trình thiết kế áo đường mềm:

22TCN 211-06

- Quy trình thiết kế áo đường cứng:

QĐ3230 /QĐ-BGTVT

- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ:


lượng mưa năm. Riêng vùng phía đông do chịu ảnh hưởng của
đông Trường Sơn nên mùa mưa kéo dài hơn tới tháng 11. Mùa
khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, trong mùa này độ ẩm giảm,
gió đông bắc thổi mạnh, bốc hơi lớn, gây khô hạn nghiêm trọng [9].
Lượng mưa trung bình nhiều năm toàn tỉnh đạt từ 1600–1800 mm.
1.5. Điều kiện địa hình.
- Đặc điểm địa hình
Đắk Lắk có địa hình có hướng thấp dần từ đông nam sang tây
bắc: nằm ở phía Tay và cuối dãy Trương Sơn, là một cao nguyên rộng
lớn, địa hình dốc thoải, khá bằng phẳng xen kẽ với các đồng bằng
3


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

thấp ven các dòng sông chính. Khí hậu toàn tỉnh được chia thành hai
tiểu vùng. Vùng phía tây bắc có khí hậu nắng nóng, khô hanh
về mùa khô, vùng phía đông và phía nam có khí hậu mát mẻ, ôn
hoà. thời tiết chia làm 2 mùa khá rõ rệt là mùa mưa và mùa
khô. Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 kèm theo gió
tây nam thịnh hành, các tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 7,8,9,
lượng mưa chiếm 80-90% lượng mưa năm. Riêng vùng phía đông do
chịu ảnh hưởng của đông Trường Sơn nên mùa mưa kéo dài hơn
tới tháng 11. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, trong mùa
này độ ẩm giảm, gió đông bắc thổi mạnh, bốc hơi lớn, gây khô hạn
nghiêm trọng[9]. Lượng mưa trung bình nhiều năm toàn tỉnh đạt từ
1600–1800 mm.
- Hệ thống sông ngòi và nguồn nước


rác

ở

thị

trấn

Liên

Sơn.

- Đất đỏ vàng trên đá phiến sét (Fs): tổng diện tích 44.425ha chiếm
35,37%. Đất thịt nặng đến cát pha, khả năng thấm, giữ nước kém; về
4


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

mùa khô bị chai rắn, chia cắt mạnh, độ dốc 3 - 200 nghèo chất dinh
dưỡng

và

tầng

mỏng.

hồ Lắk là hồ tự nhiên lớn nhất Đông Nam Á, rất thuận lợi cho việc
phát triển kinh tế nông nghiệp đặc biệt là phát triển du lịch.
1.7. Vật liệu xây dựng.
Trong khu vực tuyến thi công có núi đá và đồi đất có thể khai thác làm vật liệu xây
dựng nền mặt đường. Đồng thời khu vực dự định đặt tuyến gần các cánh rừng gỗ có
thể khai thác gỗ làm vật liệu xây dựng lán trại, nhà xưởng, phục vụ thi công.
1.8. Giá trị nông lâm nghiệp, nông của khu vực tuyến đi qua
5


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Rừng Đắk Lắk có diện tích và trữ lượng lớn nhất nước[7] với nhiều
chủng loại gỗ quý hiếm, nhiều loại cây đặc sản vừa có giá trị kinh
tế vừa có giá trị khoa học, phân bố trong điều kiện thuận lợi nên tái
sinh rừng có mật độ khá lớn. Khoáng sản với trữ lượng khác nhau,
trong đó một số loại khoáng sản đã được xác định là sét cao lanh, sét
gạch ngói, ngoài ra, trên địa bàn tỉnh còn có nhiều loại khoáng
sản khác như vàng, phốt pho, than bùn, đá quý… có trữ lượng không
lớn phân bố ở nhiều nơi trong tỉnh
1.9. Những gò bó khi thiết kế công trình.
- Do tuyến đi qua địa phận dân cư, và đồng ruộng do vậy khó khăn trong quá trình
giải phóng mặt bằng.
- Khu vực tuyến đi qua có phong canh rất đẹp, việc xây dựng tuyến đường sẽ ảnh
hưởng tới điều kiện tự nhiên của khu vực. Để hạn chế điều này cần phải có sự chỉ đạo
sát sao của các cấp các ngành tránh những ảnh hưởng không đáng có như: phế liệu rác
rưởi vứt bừa bãi, chặt cây không có quy hoạch…Sau khi xây dựng xong cần phải dọn
dẹp sạch sẽ, trồng cây trồng cỏ phù hợp vào các mái taluy.

22TCN
2000
TCVN

259-


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT
5

Đồ án môn học thiết kế đường

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

Công trình giao thông vùng động đấtTiêu chuẩn thiết kế
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo
hiệu đường bộ
Tiêu chuẩn thiết kế cầu

6
7

8
9
10
11
12

9
10
11
12

7

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

22TCN
3552006
22TCN 317-04


2

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

14
C
1

6

Các tiêu chẩn, quy trình, quy phạm có
liên quan

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

22TCN 236-97

= 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:
2.3.1. Các chỉ tiêu của tuyến
2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến.
Theo yêu cầu của Chủ đầu tư cấp hạng kỹ thuật đường là cấp III MN, V tk = 60
Km/h.
2.3.1.2 Năng lực thông xe và số làn xe

9


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

a) Xác định khả năng thông xe.
Ngoài yếu tố độ dốc dọc của tuyến đường mà xe có thể leo được dốc còn

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( �i )

l0 - cự ly an toàn lấy trong khoảng từ 5 - 10 (m ) ta chọn l0 = 5 ( m )
lx -chiều dài xe ( m ) , theo TCVN 4054-05 chiều dài xe con chọn
lx = 6 (m )

 ; là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường , trong điều kiện bình thường lấy 
= 0.5
K là hệ số sử dụng phanh .Theo thực nghiệm đối với xe con ta lấy :
K = 1.2
Chon i = 2 % và lấy dấu -

10


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

1000V
1000*60
N 
( xe ) 

h

N

Lề
dđđường
đường

N cdgio
Z .N th

lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

cdgio  (0.1  0.12) N tbnd

N

 0.12.N tbnd

ta chọn cdgio
Dự báo theo quy luật hàm số tăng tuyến tính
N tbnd  N1 1  q (t  1)

Dự báo theo quy luật hàm số mũ
N tbnd  N1 1  q 

t 1

Mô hình hàm số mũ thích hợp với nhiều nước, đặc biệt là các nước đang phát
triển nên ta chọn dự báo theo quy luật hàm số mũ để tính.
N tbnd  N1 1  q 


Xe tải

Tỷ lệ
(%)

Trọng lượng trục Pi
(KN)
Trục
trước

25
22
13

Số bánh của
mỗi
trục bánh
sau

Trục sau

18

28

Số
trục
sau

18

Lưu
lượng xe
ni
xe/ng.đ

182
162.5
143
84.5


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT
trung
Xe tải
nặng 1
Xe tải
nặng 2
Xe tải
Nặng 3

5
6
7

Đồ án môn học thiết kế đường

8,00

6,00
4

Cụm bánh
2
đôi
Cụm bánh
2
đôi

Tổng

39
26
13
650

Quy đổi hệ số xe ra xe con
Bảng 9.2 Bảng tính quy đổi hệ số ra xe con năm đầu

TT
1
2
2
4
5
6
7

Loại xe

Hệ số quy
đổi (HS)

65
Xe tải loại 3
Tổng
1478.75
Xe con

1
3
2,5

Lưu lượng xe năm tương lai dự báo theo quy luật hàm số mũ :
N tbnd =N i  1+q 

t-1

Ntbnd- Lưu lượng xe chạy ngày đêm trung bình năm (xe/ngày đêm) ở năm tương
lai
N1 - Lưu lượng xe chạy ngày đêm trung bình năm (xe/nđ) ở năm đầu
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 q=6%
lưu lượng xe thiết kế được quy đổi ra xe con:
12


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

14



13


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Hình 9.2 Biểu đồ nhân tố học của xe con rA3-21Von Ga
f : là hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường.
Do ta chỉ tính toán cho năm tương lai là 15 năm và điều kiện địa hình là
miền núi nên ta chọn loại mặt đường bê tông nhựa.
Tra bảng (1-2 bài giảng TKĐ) đối với mặt đường bê tông nhựa ta có f =
0.01 - 0.02 , ta chọn f = 0.01.
Để xác định D ta căn cứ vào biểu đồ động lực học với cách chọn như sau:
Chọn vận tốc xe là V = 40 (km/h ) và ứng với chuyển số xe là số cao nhất
mà xe có khả năng chạy .
Tra biểu đồ nhân tố động lực với xe con rA3-21Von Ga:
Với V= 60 (km/h) ta có D = 0.09

�imax 0,080,010,07 7%.
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:


Xe tương
Camry 2.4
đương
Dk
0,09
0,05
Imax
0,07
0,035
Căn cứ vào bảng trên ta chọn imax=7%

Xe tải trục
10 T
MAZ-500
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

Db=f+ib  ib= Db -f
Với mặt đường nhựa hệ số f= 0,02 ta tính ib=Db-f .
Tra các số liệu từng loại xe cụ thể và tính toán ta được kết quả sau:
Bảng Độ dốc dọc theo sức bám
Bảng I.9.4 Bảng độ dốc dọc theo sức bám
Loại xe

K

F

V

Pw

Xe con

0.03

2.42

60

20.1

Xe tải trục 5.6T

0.05 4.6

60


0.3 8250

6150

0.216

0.196

0.3 1355 7400 0.157 0.137
0
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
Loại xe
Xe con
Xe tải trục
5.6T
Xe tải trục 9.5
T
Điều kiện để xe chạy không bị trượt và mất

imax
0.07
0.03
0.02
ổn định là i b  imax .Các điều


Sh

Lpu

L0

Chướng ngại

vật
1

1
S1

Hình 9.3. Sơ đồ tính toán tầm nhìn
S1 = Lpư + Sh + L0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( km/h ) ta có :

kV 2

V
254(φ-i max )
S1 = 3,6 +
+ Lo

Trong đó :
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
V
� Lpư = 3,6 (m).

 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.
Sơ đồ tính toán

Lpư
1

Sh1

Sh2

L0
1

Lpư

2

2

S2
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 2
1,2 * 60 2 * 0,5

Tình huống đặt ra là 2 xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn đường, Để
an
toàn thì xe chạy trái làn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia một cách
an toàn mà không giảm tốc độ và được tính theo công thức sau :
S3= Lpư +Lo +L1 + L2
L1 : Chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian lái tránh xe 2 ( m)
L2 : Chiều xe thứ 2 chạy ( m)
L2  L'2  Lpu
L2: Chiều dài xe thứ 2 chạy được L2= L1
Khi xe 1 chạy chạy tránh xe 2 để an toàn thì xe 1 phải rẽ sang làn của mình với
bán kính rẽ tối thiểu được tính theo điều kiện ổn định chống trượt ngang
18


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

R

Đồ án môn học thiết kế đường

V2
; :
127(n  in ) n là hệ số bám ngang và được lấy n = (0.6 -0.7) 

Chọn  =0.5
 n =0.6*  = 0.6*0.5 = 0.3

in :độ dốc ngang mặt đường phụ thuộc loại mặt đường i = 2%
n



Sơ đồ tính toán
3

3

Hình 9.5. Sơ đồ tính toán tầm nhìn vượt xe
Xét theo sơ đồ 4, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng
cách
an toàn Sh1-Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làn
trái để vượt xe và quay về làn xe của mình
Tầm nhìn vượt xe được tính theo công thức sau :
Điều kiện bình thường thì : S4 = 6V
19


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

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

 218( m )
127.(0,08

0,05)
=

Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp III có V = 60km/h thì bán kính
đường cong thông thường là 250m.
Vậy ta chọn bán kính đường cong thông thường Rttmin = 250m.

20


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

c. Bán kính đường cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao (m) :
V2
Rksc = 127.(   in )
Trong đó :
V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
 - 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
.

Hình 9.6. Sơ đồ bố trí đoạn nối siêu cao
Chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức quay quanh tim
b.(isc in )

LSC =

2i p

21


Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Trong đó
b : Bề rộng mặt đường phần xe chạy: b = 6 m
i n : 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
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%
6* (0.06  0.02)
 48
2 * 0.005
Lnsc=
m



Trường Đại Học Công Nghệ GTVT

Đồ án môn học thiết kế đường

Hình 9.7. Sơ đồ bố trí độ mở rộng
Khi xe chạy trên đường cong vệt bánh trước và vệt bánh sau xe không
trùng nhau .Do đó để xe có thể chạy được bình thường cần phải mở rộng phần
xe chạy lớn hơn so với trên đường thẳng.
Khi R
Rmin=
Trong đó: S1 = 100m
d1 = 1m
d2 = 0.1m
� Rmin 

1002
 2886
2*( 1  0.1) 2
m

-Trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn 2 chiều, ta có

S2 2
Rmin=

2*( d12  d 22 )

Trong đó: S2= 200 m
d1=1m
d=1,2m
 Rmin 

1502
2 * ( 1  1 .2 ) 2

2562,12m

Theo tiêu chuẩn việt nam 4054-05, đối với đường cấp III miền núi có
V=60(km/h), bán kính lồi nhỏ nhất là 4000 m . Vì vậy chọn theo quy trình


100 2
1695(m)
2 * (1.2  100 * Sin1) 2

Theo quy trình, đối với đường cong cấp III MN có V=60 (km/h), bán kính
đứng lõm nhỏ nhất là 1500m. Chọn Rmin=1500(m) để thiết kế.
.
2.3.9. Lựa chọn kết cấu áo đường, tải trọng xe tính toán
Ntk được tính theo công thức sau :
 Pi 


c1

100


i

1
Ntk=
c2ni
k

4, 4

Trong đó:
c1


Trục
xe tải nhẹ trước

4

Trục sau
Trục

xe tải

18
18
56.
00
95.
80
25.
80
69.
60
18.

25

C1 C2

ni

C1.C2.ni.
(Pi/100)4.4


6.4

323.3

5.33

1
1

1
6.4

323.3
191

65.63
0.65