Khảo sát và thiết kế đường sắt part 9 potx

11
cho
tt c cc loi ming cng tr loi lm vic theo dng dng chy ủm bo
cho
ch ủ chy cú ỏp.

C
- Tit din nc chy ti ch b thu hp trong cng
h
C
- Chiu sõu nc chy trong cng ti ch thu hp thng ly h
C
= 0,9h
k
.
h
k
- sõu phõn gii
g - Gia tc trng trng ly bng 9,81 m/s
2
.
Vỡ gia H v h
C
cú quan h (phng trỡnh Bộcnuli)
2
2
2

g
V

hH
C
C
+=
(6 - 2)
Thay

= 0,85 v h
C
= 0,9h
k
= 0,73
g
V
C
2
ta cú:
h
g
V
H
C
2431
2
= ,
(6 - 3)
v Q
C
= 0,85
gH

C

(6 - 4)
i vi tit din ch nht:

C
= 0,5b.H do ủú:
Q
C
= 0,425b
3
gH
hay Q = 1,33 b H
3/2
(6 - 5)
Cụng thc ny cng dựng ủ xỏc ủnh kh nng thoỏt nc cu nh.
i vi tit din hỡnh trũn,

C
ủc xỏc ủnh trong ủ th sau:
ủ th ny cho quan h gia
2
d
C

vi
d
h
C
(d - ủng kớnh ng cng). Bit

ủc h
C
v d tra ủ th cú

C ,
ri theo cụng thc xỏc ủnh Q
C
.
Hình 6-10. Đồ thị xác định các đặc trng
0,40,2
0
w
0,6
2
d
0,5
R
d
w
h
c
c
hình học tiết diện hình tròn

6.5.2.2. Ch ủ bỏn ỏp.

12
(
)
hHgQ

C
−= 2
ωϕ
(6 - 6)
Trong ñó:
h = 0,6 h
cv
(h
cv
- chiều cao cống ở cửa vào) thông thường hệ số vận tốc
ϕ
=
0,85 và
ω
= 0,6
ω
cv
do ñó:
(
)
cvcvC
hHgQ 6,0251,0 −=
ω
(6 - 7)
Trong ñó
ω
cv
- Tiết diện cống ở cửa vào, dễ dàng xác ñịnh ñược.
6.5.2.3. Chế ñộ có áp
(

)
ddaC
hHgQ −= 2
ωϕ
(6 - 8)
Trong ñó
ω
d
và h
d
. Tiết diện nước chảy và chiều cao phần cơ bản của cống
(khẩu ñộ cống).
a - Hệ số vận tốc lấy bằng 0,95 (miệng cống hình dòng chảy, ñảm bảo chế ñộ
chảy ngập).
ðể tiện cho việc sử dụng người ta ñã lập bảng tính sẵn khả năng thoát nước
của cống (bảng phụ lục 1) tùy thuộc vào khẩu ñộ và mực nước ngập trước cống ñồng
thời bảng còn cho trị số tốc ñộ nước chảy ở cửa ra của cống.
Chú ý: Sau ñây là các ñiều kiện ñể lập bảng trên.
- Cống không bị ngập ở hạ lưu (h
k
> 1,3 h
b
) h
b
là chiều sâu nước chảy bình
thường sau cống.
- ðộ dốc của công ñặt theo ñộ dốc phân giới (i
k
) cho trường hợp cống không
áp và ñặt theo ñộ dốc ma sát i

n
cho trường hợp cống có áp.
- Vận tốc nước chảy trước cống bằng 0.
6.5.3. Trình tự tính toán cống.
Sau khi chọn loại cấu tạo cống, căn cứ vào lưu lượng ñể chọn ra một số
phương án khẩu ñộ dựa theo các công thức (6 - 1), (6 - 2) hoặc phụ lục 1. Cũng từ ñó
xác ñịnh ñược chiều sâu H, vận tốc V. Dựa vào H và V mà ñịnh ra cao ñộ nền
ñường (ngược lại là kiểm tra cao ñộ nền ñường ñã thiết kế), xác ñịnh các biện pháp
gia cố thượng hạ lưu cống rồi tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật ñể chọn phương án
thích hợp nhất.
6.5.4. Các trường hợp tính toán thủy lực cống.
Tùy theo ñiều kiện cụ thể mà tính toán cống
Có thể phân ra hai trường hợp.
- Biết mực nước dâng cho phép (cao ñộ nền ñường cho phép) tốc ñộ nước
chảy cho phép (vật liệu gia cố thượng lưu và hạ lưu cống) cần xác ñịnh khả năng

13
thoát nước của cống (xác ñịnh khẩu ñộ cống).
- Biết lưu lượng nước cần phải thoỏt qua cụng trỡnh xỏc ñịnh một số phương
án khẩu ñộ cống và các yếu tố thủy lực H, V. Dựa vào H và V ñịnh cao ñộ nền
ñường tối thiểu, biện pháp gia cố thượng, hạ lưu cống và tiến hành so sánh các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật ñể quyết ñịnh phương án có lợi nhất.
Khi tính toán cần chú ý những công thức trên và phụ lục 1 cho khả năng thoát
nước của cống vì vậy khi dựa vào trị số lưu lượng từ lưu vực ñể ñổ về ñể xác ñịnh
khẩu ñộ cống phải xét tới ảnh hưởng của hiện tượng tích nước trước công trình ñã
làm cho khả năng thoát nước của cống bé hơn lưu lượng cực ñại từ lưu vực về.
Cao ñộ tối thiểu của nền ñường cần ñược quán triệt theo mục 2.
Chọn chế ñộ làm việc của cống nói chung nên chọn loại không áp.
6.5.5. Tính toán thủy văn cho cống hở (rãnh hở).
Trong các trường hợp ñường sắt chạy trong thành phố, thị xã, cảng biển

không có ñiều kiện làm cống ngầm thì phải làm cống lộ thiên. ðương nhiên trường
hợp này khẩu ñộ cống nhỏ 0,5 - 0,7m tương ñương với lưu lượng thoát qua Q
P

≤

3,5m
3
/s và chiều sâu rãnh không quá 2m. Chiều sâu mực nước cho phép trong rãnh y
= h - 0,5 trong ñó: h là chiều cao nền ñường lấy ở trắc dọc mặt khác y = 1,6
g
V
2
do
ñó
6,1
.gy
V =
.
Khẩu ñộ cống hở tính theo công thức sau:
3
.
V
gQ
b
P
µ
=

0

,
5

m
h
H×nh 6-11. KÕt cÊu kiÕn tróc tÇng trªn vµ rnh hë

6.6. TÍNH TOÁN THỦY LỰC CẦU NHỎ
6.6.1. Khái niệm.
ðể áp dụng các công thức thủy lực của Sê Ri, Ba Danh ta phải giả thiết.

14
1. Mặt ñáy công trình coi như ngang.
2. Lực cản dòng chảy khi vào và ra công trình là một lượng vô cùng bé.
3. Mặt nước trong công trình nằm ngang dù chỉ từng ñoạn một trong giới hạn
ñó dòng chảy ổn ñịnh và song song.
Như trên ñã nói do các giả thiết này nên ta ứng dụng hiện tượng nước chảy
qua ñập tràn ñỉnh rộng ñể tính toán thủy văn cho cầu.
Hình vẽ và khái niệm các chế ñộ chảy của nước dưới cầu.
H
H
c
H
k
H
δ
a) Ch¶y tù do (kh«ng ngËp)
H
δ
H

b) Ch¶y kh«ng tù do (ngËp)

Qua hình vẽ ta thấy:
- Chảy tự do: Mực nước nhảy sóng nhưng mực nước hạ lưu không ảnh hưởng
ñến mực nước ở thượng lưu.
- Chảy ngập: Mực nước êm nhưng mực nước hạ lưu ảnh hưởng ñến mực
nước thượng lưu.
Do vậy:
- Nếu h
δ

≤
1,3 h
k
nước chảy theo chế ñộ tự do trong ñó h
k
chiều sâu nước
chảy dưới cầu, h
δ
- chiều sâu nước chảy tự nhiên ở hạ lưu.
- Nếu h
δ
> 1,3 h
k
chảy theo chế ñộ chảy ngập, chiều sâu nước chảy dưới cầu
bằng chiều sâu nước chảy lúc tự nhiên ở hạ lưu h
δ
.
- Nếu ñộ dốc dưới cầu lớn hơn ñộ dốc phân giới i
k

tính như dốc nước.
6.6.2. Trình tự tính toán thủy lực cầu nhỏ.
- Xác ñịnh tốc ñộ và chiều sâu nước chảy trong suối lúc tự nhiên. Giả thiết
các chiều sâu nước chảy trên suối 1, 2, 3, 4 mét ứng với mỗi chiều sâu ñó tính lưu
lượng theo các công thức Sêri, Mawinh hay Pavlôpsky, có các số liệu về lưu lượng
ứng với các chiều sâu khác nhau về quan hệ h
δ
- Q. Dựa vào ñường quan hệ h
δ
- Q
ứng với lưu lượng thiết kế Q
C
xác ñịnh chiều sâu nước chảy h
δ
và tốc ñộ nước chảy
V
δ
(hình 6-13, 6-14).
- Chọn phương án xử lý lòng suối, tùy theo ñịnh hình cụ thể và khẩu ñộ cầu
chọn phương án xử lý lòng suối dưới cầu (ñào lòng suối ñể có dạng chữ nhật và gia

15
cố hay ñể lòng suối có dạng tự nhiên, dùng mố có mố ñất 1/4 nón hay không có 1/4
nón v.v ).
- Xác ñịnh chiều sâu phân giới h
k
từ ñiều kiện
g
Q
B

C
K
K
232
αωε
=
(6 - 9)
Trong ñó B
K

ω
K
chiều rộng lòng suối có tiết diện chảy ứng với chiều sâu h
k
.
ε
- Hệ số thu hẹp lấy như sau:
ε
= 0,90 mố có mặt ñất 1/4 nón.
ε
= 0,80 mố cầu không có 1/4 nón.
ðối với tiết diện lòng suối dưới cầu là hình chữ nhật:
g
V
h
K
K
2
α
=

(6 - 10)
Trong ñó
α
- Hệ số Kôriolit, lấy bằng 1 - 1,1
ðối với tiết diện lòng suối hình thang:
m
mBB
h
KkK
K
2
4
22
ω
−−
= (6 - 11)
Trong ñó B
K
và ω
K
xác ñịnh từ công thức:
2
.
V
Qg
B
C
K
αε
= ,

K
C
K
V
Q
ω
ω
= (6 - 12)
V
K
- Tốc ñộ nước chảy lấy bằng tốc ñộ cho phép của vật liệu gia cố dưới cầu
(chọn theo bảng sau).
A - Vận tốc cho phép không xói của các loại gia cố.



Chiều sâu dòng nước
TT

Loại gia cố
0,4 1,0 2,0 3,0

Tốc ñộ nước chảy trung bình m/s
1

2 3 4 5 6
1

Lát cỏ (nằm trên nền chắc)
0,9 1,2 1,3 1,4

Lát cỏ trồng thành tường
1,5 1,8 2,0 2,2
2

ðổ ñá ba và ñá hộc với kích thư
ớc ñá từ
7,5cm và lớn hơn

với 0,9

3

ðổ ñá hai lớp trong lư
ới ñá với kích
thước khác nhau

Theo phụ lục B nhân thêm với 1,1

16
4

Lát ñá một lớp trên lớp guột hay rơm r
ạ
(lớp này không bé hơn 5cm)



a. Loại ñường kính 15cm
2,0 2,5 3,0 3,5

b. Loại ñường kính 20cm
2,5 3,0 3,5 4,0

c. Loại ñường kính 25cm
3,0 3,5 4,0 4,5
5

Lát ñá trên l
ớp ñá dăm hay sỏi (lớp ñá
dăm không bé hơn 10cm)


a. Bằng ñá cỡ 15cm
2,5 3,0 3,5 4,0

b. Bằng ñá cỡ 20cm
3,0 3,5 4,0 4,5

c. Bằng ñá cỡ 25cm
3,5 4,0 4,5 5,0
6

Lát ñá cẩn thận, các kẽ có chèn ch
ặt ñá
con, trên l
ớp ñá dăm (hay sỏi) lớp ñá
dăm không bé hơn 10cm

a. Bằng ñá cỡ 20cm
3,5 4,5 5,0 5,5

b. Bằng ñá cỡ 25cm
4,0 4,5 5,5 5,5

c. Bằng ñá cỡ 30cm
4,5 5,0 6,0 6,0
7

Lát ñá hai lớp trên l
ớp ñá dăm (hay sỏi)
lớp dưới ñá cỡ 15cm


Lớp trên 20cm (l
ớp ñá dăm lót không bé
hơn 10cm)
3,5 4,5 5,0 5,5
8

Gia cố bằng bó thân cây hay c
ành cây
trên n
ền ñá ñầm chặt (ñể gia cố tạm
thời)


a. Lớp gia cố 20 - 25cm
2,0 2,5

b. Với các chiều dày khác Như mục 8a nhân với hệ số ñiều chỉnh 0,2 x
gc
h
, h
gc
chiều dày lớp gia cố

9

Gia cố mềm bằng thân cây


a. Khi chiều dày là 50cm
2,5 3,0 3,5

b. Với các chiều dày khác Như mục 9a nhân với hệ số ñiều chỉnh 0,2
h
gc


10

Lát ñá tảng 0,5 x 0,5 x 1,0m
4,0 5,0 5,5 6,0

11

Lát ñá khan bằng ñá vôi có cư
ờng ñộ >

100 kg/cm2
3,0 3,5 4,0 4,5

12

Lát ñá khan bằng ñá cứng với cư
ờng ñộ
> 300 kg/cm2
6,5 8,0 10,0 12,0


17
13

Gia cố bằng lớp áo bê tông mác 200
6,5 8,0 9,0 10,0


mác150
6,0 7,0 8,0 9,0


mác 100
5,0 6,0 7,0 7,5

14

Móng bê tông có trát nhẵn mặt mác 200

13 16 19 20

mác 150
12 14 16 18

mác 100
10 12 13 15


B. Vận tốc không sói cho phép trung bình khi gia cố ta luy và lòng suối.


Chiều sâu dòng nước chảy (m)

Loại gia cố Cỡ ñá (cm)
0,4 1,0
≥
≥≥
≥
2


Tốc ñộ trung bình m/s

Lát ñá ba

Cỡ nhỏ
7,5 - 10 2,5 2,6 3,0
Cỡ vừa
10 - 15 2,6 3,0 3,5
Cỡ lớn

15 - 20 3,2 3,5 4,0
Lát ñá hộc

Cỡ nhỏ
20 - 30 3,7 4,0 4,5
Cỡ vừa
30 - 40 - 4,5 4,8
Cỡ lớn
40 -
50
và lớn hơn

- 5,2

Chú ý chọn V
K
> V
δ

m - mái dốc của mố ñất 1/4 nón.
- Xác ñịnh khẩu ñộ cầu và chiều sâu nước dâng trước cầu.
Sau khi xác ñịnh h
δ
và h
k
, so sánh 1,3 h
k
và h
δ
có thể gặp hai trường hợp sau:

+ Nếu h
δ
≤ 1,3 h
k
, khẩu ñộ cầu L
C
xác ñịnh theo công thức:
3
.
K
C
KC
V
Qg
BL
αε
== (6 - 13)
Chiều sâu nước dâng trước cầu:
2
2
0
2
2
22
ψ
α
ψ
α
g
V

g
V
hH
K
k
−+= (6 - 14)
Trong ñó: ψ hệ số vận tốc, lấy như sau:

18
ψ = 0,9 - khi mố có 1/4 nón.
ψ = 0,8 - khi không ñắp 1/4 nón.
V
0
- Tốc ñộ nước chảy ở thượng lưu cầu ứng với chiều sâu H.
Nếu H lớn có thể xem
2
2
0
2
ψ
α
g
V
≈ 0 và
H = h
k
+
2
2
2

ψ
α
g
V
K
≈ 1,6 h
k
(6 - 15)
Khẩu ñộ cầu B và chiều cao nước trước cầu H có thể tính gần ñúng theo (6-
5).
+ Nếu h > 1,3 h
k
, khẩu ñộ cầu xác ñịnh theo công thức:
C
C
tb
Vh
Q
b
δ
ε
.
=
(6 - 16)
Trong ñó V
C
- Tốc ñộ nước chảy dưới cầu lấy bằng tốc ñộ cho phép của vật
liệu gia cố.
b
tb

- Khẩu ñộ cầu ứng với chiều sâu nước chảy h
δ
/2.
Chiều sâu nước dâng trước cầu:
H = h
δ
+
2
2
2
2
22
ψ
α
ψ
α
g
V
g
V
CC
−
(6 - 17)
Căn cứ vào khẩu ñổ cầu vừa xác ñịnh, chọn chiều dài cầu ñịnh hình gần nhất
và tính lại chiều sâu H, tốc ñộ nước chảy dưới cầu V
C
.
- Chiều cao nền ñường tối thiểu
H
nền

= H + 0,5m (6 - 18)
- Chiều cao cầu tối thiểu
H
cầu
= 0,88H + t + K
Trong ñó t là tĩnh không dưới cầu
K chiều cao dầm cầu.
0,88H - Chiều sâu nước chảy dưới cầu
Theo kinh nghiệm thực tế chỉ nên gia cố lòng suối dưới cầu khi khẩu ñộ cầu
dưới 10m. Nếu khẩu ñộ cầu lớn hơn 10m phải tiến hành so sánh nó với phương án
cho phép lòng suối dưới cầu xóa ñi một chiều sâu nhất ñịnh.
6.6.3. Ví dụ tính toán thủy văn cầu nhỏ.
Biết Q
300
= 16,9 m
3
/s, Q
100
= 12,5 m
2
/s, cao ñộ mặt ñất trụ cầu 197,47m, cao
ñộ vai ñường 200,07 chiều dày lớp ba lát từ ñáy ray ñến vai ñường 0,75m. ðộ dốc
lòng lạch = 0,017. Hệ số nhám
γ
= 2,75. Tính khẩu ñộ của công trình ñó, cho biết trắc

19
ngang ñáy cầu là:
4
5

H×nh 6-13. MÆt c¾t ngang ®¸y cÇu gi¶ thiÕt
3
8
1
9
8
,
0
3
1
9
7
,
4
7
1
9
7
,
9
7
h
δ
' = 198,6
x
b
= 2,5m
1
9
9

,
0
2
x
a
= 4,8m
1
9
9
,
0
3

1. Tính chiều sâu dòng nước phía dưới cầu, ta giả thiết những mực nước h
δ

khác nhau và ñến khi nào ñược trị số h
δ
có trị số Q tương ñương Q
P
. ðồng thời cũng
có h
δ
tạo ra Q tương ñương Q
max
.
Sau khi làm nhiều lần như vậy có h
δ
=1,13, h
δ

= 0,93.
2. Tính diện tích
ω
ở dưới cầu khi có chiều cao h
δ

4
2
47,19797,197
2
97,1976,198
8,4
2
97,1976,198
xx
dc






−
+
−
+
−
=
ω

(
)
(
)
(
)
5,2
2
03,1986,198
8
2
03,1986,19847,1976,198
xx
−
+
−
+
−
+

ω
dc
= 12,48 (m
2
)
3. Tính chu vi thấm nước ở dưới cầu:
++++++=
222222
56,000,85,000,480,463,0
Pdc

22
50,257,0 + = 19,60m
4. Tính bán kính thủy lực
60,19
48,12
==
Pc
c
R
dc
ω
= 0,64m
5. Vận tốc dòng chảy ở dưới cầu:
iRcV
δ
δ
=
mà c =
dc
R
γ
+1
87
hay
61
1
/
R
n

c
=


20
Vậy
007,064,0
64,0
75,2
1
87
xxV
+
=
δ
= 1,32 m/s
6. Tính lưu lượng
Q = ω . V = 12,48 x 1,32 = 16,5 m
3
/s
So sánh Q với Q
max
ñã cho nếu Q < Q
max
thì ñạt yêu cầu tức là
%5
max
max
≤
−

Q
QQ

Thay số giữa Q và Q
300
ta ñược:
%5100
9,16
5,169,16
<
−

Vậy có thể coi rằng cao ñộ 198,6 tương ñương với lưu lượng lớn nhất.
Bằng cách tương tự như vậy, chúng ta kiểm tra các cao ñộ mực nước tương
ñương Q
100
.
Tiết diện dòng chảy dưới cầu
ω
dc
= 10,2 m
2

Chu vi thấm nước dưới cầu
P
δ
= 17,05m
Bán kính thủy lực dưới cầu
R
δ

=
m59,0
05,17
2,10
=

Vận tốc dòng chảy dưới cầu
007,059,0
59,0
75,2
1
87
xV
δ
+
= = 1,18 m/s
Vậy Q
δ
= 10,2 x 1,18 = 12,05 m
3
/s.
Lập tỷ lệ hiệu số của Q
δ
và Q
100
với Q
100
ta có:
%5%6,2100
5,12

05,125,12
<=
−
x

Bằng cách ñó chiều sâu h
δ
là:
h
δ
= 198,4 - 197,47 = 0,93m
Bước 2:
Chọn loại củng cố lòng lạch như sau: ñá ba loại to kích thước 20cm,
ñộ sâu dòng chảy trong công trình là 1. Tra bảng phụ lục vận tốc không xói cho phép
trung bình khi gia cố lòng suối ta ñược [v] = 3,5m/s.

21
Bước 3: Tính h
k
theo công thức h
k
=
g
v
2
α

Với α = 1 thì
(
)

mh 24,1
81,9
5,3
2
lg
==
So sánh h
k
và h
δ
thì:
0,9 ≤ 1,24 x 1,3
ðây là ñiều kiện chảy tự do.
Bước 4:
Tính b theo công thức
3
v
gq
b
µ
.
=

µ = 0,9 vì mố cầu hai bên là hình nón.
( )
m
x
x
b 2,3
5,39,0

81,95,12
3
==

ðể phù hợp với chế tạo ñịnh hình ta lấy b = 4m do vậy ta phải làm lại các
bước tiếp.
Bước 5:
Tính V theo b mới ñể từ ñó tính H
3
3
49,0
81,95,12
.
.
x
x
b
gQ
V
p
==
µ
= 3,15 m/s
Bước 6:
Tính H theo công thức
H = 1,6 h
k
= 1,6
(
)

18,9
15,3
6,1
2
2
=
g
v
= 1,53 (m)
Bước 7:
Tính
'
δ
V
tương ñương Q
300

33
'
49,0
81,99,16
.
300
x
x
b
gxQ
V ==
µ
δ

= 3,56 m/s
[V] = 3,5 m/s mà V = 3,56 m/s tức là > 2%.
Bước 8:
Tính H' = 1,6
81,9
56,36,1
22
x
g
V
=
δ
= 1,95 (m)
Bước 9:
Kiểm tra cao ñộ nền ñường
H
min
= H
δ
+ H + 0,5 = 197,47 + 1,95 + 0,5 = 199,2
H
min
< H
nền ñường
= 200,07
Bước 10: Kiểm tra chiều cao cầu tối thiểu
H
cầu
= 0,88H + t + k
Chiều cao dầm = 1m, tính không 0,25m

22
H
cầu
= 0,88 (197,47 + 1,95) + 0,25 + 1 = 176,73m
Vậy ñiều kiện kiểm tra chiều cao cầu ñảm bảo
Với cách làm như vậy, sau khi xác ñịnh ñược tần suất lũ p sẽ xác ñịnh Qp

rồi
dùng trị số Qp này ñể tính thuỷ lực. Ta biết giá trị Qp là lưu lượng của dòng chảy
chưa bố trí công trình về nguyên tắc nó luôn có sự khác biệt với lưu lượng thoát qua
công trình, do mặt cắt ngang dòng chảy qua công trình khác biệt rất nhiều so với mặt
cắt ngang dòng chảy tự nhiên, thì tỷ lệ chênh lệch trên sẽ ñạt giá trị ñáng kể và sẽ còn
phải nghiên cứu ñầy ñủ hơn. Thậm chí khi bố trí công trình theo các phương án khác
nhau thì mức ñộ chênh lệch giữa Q lưu vực và Q thoát qua công trình cũng sẽ khác
nhau. ðiều ñó càng có ý nghĩa ñặc biệt ñối với các công trình nhỏ miền núi.

6.7. XÁC ðỊNH KHẨU ðỘ CÔNG TRÌNH CÓ XÉT ðẾN HIỆN TƯỢNG
TÍCH NƯỚC
Thực chất hiện tượng tích nước trước công trình là do khối lượng nước chảy
từ toàn bộ lưu vực về không thoát ñược kết quả công trình làm ứ ñọng lại trước công
trình. Lượng nước này làm tăng khả năng thoát nước qua công trình. Khi nước lũ
ñang lên và một thời gian sau nước lũ bắt ñầu xuống lưu lượng nước chảy qua công
trình Q
C
nhỏ hơn lưu lượng nước từ lưu vực chảy về.
Ở bất kỳ thời ñiểm t nào lượng nước thoát qua công trình W
qc
cộng với lượng
nước tích lại trước công trình W

a
cũng bằng tổng lượng nước từ lưu vực về W
Q
.
W
Q
= W
QC
+ W
a

Giả thiết chiều sâu nước chảy H xác ñịnh W
Q
và W
QC
so sánh với W
Q
. Trị số
Q
p
có thể xác ñịnh theo phương pháp ñơn giản hơn như sau:
6.7.1. Công thức P.I.Kacherin.
Giả thiết ñồ thị Q = f(t) và Q
C
= f(t) trên hình (6-14) có dạng tam giác, ta có
thể viết.
2
.TQ
W =
,

2
.TQ
WW
C
a
=−
chia hai ñẳng thức cho nhau ta ñược:
Q
Q
W
WW
Ca
=
−
và cuối cùng ta ñược.
Q
C
- Q
max







−
W
W
a

1 (6 - 20)

23
Q
c
Q
H×nh 6-14. S¬ ®å tÝnh Qc ®Ó xÐt tÝch n−íc tr−íc c«ng tr×nh
T
t
Q = f1(t)
Qc ; Q
Qc = f2(t)
Wa

Q
C
- Lưu lượng lớn nhất thoát qua công trình
Q
max
- Lưu lượng lớn nhất từ lưu vực chảy về
W
a
- Thể tích nước tích lại trước công trình
W - Tổng thể tích dòng chảy.
Thể tích nước tính lại trước công trình trên thực tế là:
Xác ñịnh theo bản ñồ có ñường ñồng mức nhân với chiều cao nước dâng H.
Hoặc có thể xác ñịnh giản ñơn hơn theo các công thức sau:

6.7.2. Công thức I Gkutsnirôm.
αω

cos.
s
a
i
H
AW = (nghìn m
3
) (6 - 21)
Trong ñó ω là tiết diện dòng chảy tại trước công trình khi chiều cao nước
dâng H.
i
s
- ðộ dốc công trình (%o) trong phạm vi suối ngập
α - Gốc tạo thành tim ñường và trục vuông góc với suối
A - Hệ số phụ thuộc
HB.
ω
lấy theo bảng phụ lục.
B - Chiều rộng suối khi ngập.

Hệ số
A
H
B
.
ω

A
H
B

.
ω

A
H
B
.
ω

A
H
B
.
ω

A
1,00 0,50 0,70 0,42 0,45 0,33 0,20 0,20

24
0,90 0,48 0,65 0,4 0,40 0,31 0,15 0,16
0,85 0,57 0,60 0,39 0,35 0,28 0,10 0,12
0,8 0,46 0,55 0,37 0,30 0,26 0,05 0,07
0,75 0,44 0,5 0,35 0,25 0,23 0,00 0,00

Khi lòng suối có dạng hình tam giác
s
a
i
mm
W

6
21
+
= .H
3
= K . H
3
s
i
mm
K
6
21
+
=
Trong ñó m
1
, m
2
- hệ số mái dốc hai bờ suối
1

:

m
1
1

:

m2
is
Wa
B
H
H×nh 6-15. S¬ ®å tÝnh thÓ tÝch hå chøa Wa
®Ó xÐt tÝch n−íc tr−íc c«ng tr×nh

Dựa vào kết quả tính toán trên máy tính ñiện tử A.A Kugganôvich O.V
andieev hiệu chỉnh lại công thức Kachêriu như sau:
Khi
3
max
≤
C
Q
Q
công thức (6 - 20) sẽ là






−=
W
W
QQ
a
C

7,0
1
max
(6 - 23)
Khi
3
max
>
C
Q
Q
công thức (6 - 20) có dạng
Q
C
= 0,62 Q
max







−
w
W
a
1 (6 - 24)
Trình tự xác ñịnh khẩu ñộ công trình có xét ñể tích nước trước công trình như
sau:

- Xác ñịnh trị số w
a
theo các chiều sâu nước H khác nhau theo các công thức.
- Vẽ ñồ thị khả năng thoát nước của công trình, tung ñộ là chiều cao nước
dâng H (H
3
), hoành ñộ là khả năng thoát nước của cống. ðối với các cống ñịnh hình

25
ủ th H
3
- Q
C
ủc lp sn nh sau:
- Da vo cụng thc (6 - 12), (6 - 13) v quan h Q
C
= f (H)
- Phõn tớch cỏc tr s Q
C
ti giao ủim ca 2 ủng cong Q
C
= f (H) v Q
cng
=
f(H) s cú cỏc tr s H v Q
C
ng vi cỏc cụng trỡnh cú khu ủ khỏc nhau (hỡnh 6-
15). Nh vy rừ rng l ta ủc mt s li gii ch khụng phi li gii duy nht.
Cui cựng bng cỏch so sỏnh cỏc phng ỏn theo cỏc ch tiờu kinh t k thut. Chn
phng ỏn ti u.

H2
hiện tợng tích nớc trớc công trình
Q
Qc1
Qc3
Hình 6-16. Xác định khẩu độ công trình có xét
H1
d2 < d1
d1
d3 < d2
H3

Hình 6-17. Mức độ tích nớc phụ thuộc vào thể tích tơng đối của hồ chứa nớc
W
II- Theo công thức Anđiep
I- Theo công thức Kachêrin
0,7
0,47
0,33
Wa
1
0,62
II
1
Q
I
Qc
6.8. MT S GII PHP CU TO CNG C BIT
6.8.1. Gii phỏp v thõn cng.

26
Việc áp dụng các loại cống tròn có ñường kính D ≤ 1,5 m, bố trí theo các ñộ
dốc xấp xỉ bằng ñộ dốc phân giới (0,5-1 %) chỉ có thể cho giá trị lưu tốc tối ña 4m/s.
Muốn cho lưu tốc trong cống lớn hơn, phải tăng ñộ dốc cống (chế ñộ thuỷ lực chuyển
sang dạng dốc nước) và chuyển từ việc dùng nhiều khẩu ñộ sang việc dùng một
khẩu ñộ cống lớn hơn. Trong trường hợp cần thiết, phải kết hợp cả hai biện pháp
(vừa tăng khẩu ñộ, vừa tăng ñộ dốc).
Tuy nhiên ñối với cống tròn thi công lắp ghép thì việc tăng khẩu ñộ lớn hơn
giới hạn thường dùng (D = 1,5 m) sẽ gây khó khăn cho việc vận chuyển và lắp ghép;
do ñó nếu phải tăng khẩu ñộ cống thì nên dùng cống hộp, có ưu ñiểm là dễ cấu tạo
ván khuôn, nên có thể thi công theo phương pháp ñổ tại chỗ, ngoài ra nó còn có các
ưu ñiểm như trong các trường hợp cần thiết có thể cho phép bố trí những khẩu ñộ
khá lớn, do ñố có thể áp dụng các dòng chảy có các lưu lượng lớn, thậm chí có thể
thay thế cho cả một số các công trình cầu nhỏ .Với công trình thực tế hiện nay
thường dùng cống hộp kép khẩu ñộ tới 3×(4×4) m sẽ cho diện tích thoát nước lên tới
xấp xỉ 50 m
2
, tương ñường với khả năng thoát nước của các cầu có khẩu ñộ 10-15 m;
Khi tăng khẩu ñộ có thể ñồng thời làm tăng cả tiết diện thoát nước, ñồng thời lại làm
tăng cả lưu tốc (do cải thiện ñược chỉ tiêu bán kính thuỷ lực) mặc dù vẫn giữ nguyên
ñộ dốc. Do ñó cho hiệu quả thoát nước cao, vừa chống ñược bồi tích lại vừ ñảm bảo
hiệu quả kinh tế: như duy tu, thông cống, nạo vét trở nên thuận lợi hơn. Khi cống
hộp cao hơn 2,5 m có thể ñào xúc bằng nhân lực, khi chiều cao hộp hơn 3,5 m thậm
chí có thể dùng máy nạo vét lòng cống .
6.8.2. Về kết cấu cửa vào cống khi ñịa hình dốc ngang lớn.
Khi lưu lượng tương ñối lớn: 10- 40 m
3
/s dòng chảy tự nhiên phía thượng lưu
có hình dạng lòng khe rõ rệt và có ñộ dốc lớn từ 10-80 % cấu tạo cửa vào theo dạng
dốc nước. Kết cấu cửa vào ñược giới thiệu tỉ mỉ trong tập "Thiết kế ñiển hình về

cống dốc" do Viện thiết kế giao thông vận tải trước ñây nay là tổng công ty tư vấn
thiết kế Giao thông Vận tải thực hiện, trong ñó giới thiệu rất nhiều phương án bố trí
dốc nước theo các ñộ dốc và lưu lượng khác nhau, trong mỗi phương án ñó lại ñề cập
2 phương án về vật liệu.
Khi lưu lượng nhỏ hơn 5-30 m
3
/s dòng chảy phía thượng lưu không có hình
dạng lòng khe rõ rệt có thể cấu tạo cửa vào theo dạng dốc nước ñơn giản gồm 1 hố
thu 3 mặt dốc. Dộ dốc theo hướng nước chảy chính bố trí trong khoảng 30-50 %, hai
mặt bên có thể bố trí ñộ dốc từ 1/ 0,5 ñến 1/1 tuỳ thuộc vào chiều rộng lòng khe
thượng lưu. Việc chọn cao ñộ của mặt ñất ñắp hai bên mang cống phải kết hợp chặt
chẽ với việc chọn ñộ dốc của hai mặt bên ñể ñảm bảo có thể tập trung toàn bộ dòng

27
chảy từ lòng khe tự nhiên vào hố thu.
6.8.3 Về kết cấu cửa ra trong ñiều kiện ñịa hình dốc lớn.
Do lưu tốc trong các bộ phận công trình ñạt các giá trị lớn nhất ñể chống bồi
tích tạp chất nên cần thiết phải nghiên cứu giải pháp cấu tạo hạ lưu hợp lý ñể không
gây xói hạ lưu, một trong các nguyên nhân rất phổ biến dẫn ñến phá hoại công trình
ngay cả khi giá trị lưu tốc trong công trình mới chỉ ở giới hạn bình thường. Lúc này
ñịa hình có dốc ngang lớn, ñộ dốc lòng khe lớn; nền ñường thường ñược cấu tạo theo
dạng nền ñào chữ L do ñó không ñủ chiều dài ñể bố trí sân cống hạ lưu ñể tiêu năng
và mở rộng dòng chảy như các cống ñịnh hình thông thường; ñộ dốc cống thường bé
hơn ñộ dốc lòng khe ñể chống phá hoại cho chính kết cấu thân cống dẫn ñến hình
thành chênh cao giữa ñáy cống cửa ra với mặt ñất thiên nhiên. Vì vậy cửa ra ñược
cấu tạo theo kiểu một bậc nước ñồng thời là giếng tiêu năng bằng vật liệu ñá xây
hoặc bê tông. Nếu chênh cao giữa ñáy cống với ñáy bể tiêu năng lớn có thể cấu tạo
bể tiêu năng thành hai bậc, ñể giảm chiều cao của tường ñầu, tường cánh cũng như
chiều rộng của ñáy bể tiêu năng. Ngoài ra kết cấu cửa ra như trên còn có tác dụng
như một tường chắn gia cố chống trượt.

CÂU HỎI HƯỚNG DẪN ÔN TẬP
1. Nêu nguyên tắc bố trí công trình vượt sông nhỏ nên bình ñồ và trắc dọc.
2. Nhiệm vụ tính toán thủy văn là gì.
3. Nêu các chế ñộ làm việc của cống
4. Trình bày tính toán khả năng thoát nước của cống khi i
0
< i
k
.
5. Nêu trình tự tính toán thủy lực cầu nhỏ.
6. Cách tính khẩu ñộ công trình có xét ñến tích nước trước công trình.





1
CHƯƠNG 7
SO SÁNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

7.1. NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI SO SÁNH PHƯƠNG ÁN
7.1.1. Nhiệm vụ so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án.
Mục tiêu tổng quát của thiết kế ñường sắt là với lượng ñầu tư ở mức thấp nhất
có thể, thực hiện ñược nhiệm vụ vận tải yêu cầu, ñồng thời tạo ñiều kiện vận doanh
tốt, hạ giá thành vận tải. Ngoài ra, cần chú ý giảm thiểu ô nhiễm, làm ñẹp cảnh quan
môi trường, thuận tiện cho nhu cầu vận tải hàng hoá và hành khách, tăng thêm lợi ích
xã hội. Thực hiện mục tiêu thiết kế trên, bằng việc ñề ra các giải pháp kỹ thuật ñể lựa
chọn so sánh. Mỗi một giải pháp kỹ thuật ñược gọi là một phương án có thể. Thí dụ:

chọn ñộ dốc hạn chế khác nhau, chọn bờ tả hay hữu ñoạn tuyến men sông v.v ñều
có thể tạo ra các phương án khác nhau. Khi thiết kế tuyến cần căn cứ tình hình cụ thể
ñề ra các loại phương án có thể ñể sàng lọc, tiến hành tính toán, phân tích so sánh
chọn ra phương án tốt nhất.
Các giải pháp kỹ thuật sử dụng cho các loại phương án khác nhau, thì ñặc
trưng công trình, ñặc trưng vận doanh và lợi ích xã hội cũng sẽ khác nhau. Mỗi
phương án ñều có các ưu nhược ñiểm riêng, cần ñược phân tích, so sánh một cách
toàn diện, ñể tìm ra trong ñó một phương án hợp lý nhất. ðó là nhiệm vụ so sánh
kinh tế - kĩ thuật các phương án.
ðể có ñược kết luận chính xác khi so sánh kinh tế kĩ thuật phương án, cần
tuân thủ các nguyên tắc sau ñây:
- ðáp ứng nhiệm vụ vận tải yêu cầu.
- Không bỏ sót phương án so sánh có giá trị.
- Các phương án ñem so sánh ñều trên
cùng cơ sở ñộ chính xác như nhau.
ðiều ñó có ý nghĩa ñặc biệt khi thiết kế ñường sắt mới và cải tạo ñường sắt
cũ, sẽ phải phân tích một số lượng rất lớn các phương án khác nhau.
Nhìn chung khi thiết kế tuyến ñường sắt mới ñể ñảm bảo sự phát triển mạng
lưới giao thông giữa các vùng, cần phải xem xét so sánh về chiều tuyến, số ñường
chính, tiêu chuẩn phân bố ñiểm phân giới với việc sử dụng sức kéo ñiện hay diezel
có những tiêu chuẩn trọng lượng khác nhau.
Không so sánh và lập luận thì không thể tìm ra phương án tốt, nhất là những
công trình riêng biệt như nhà ga, cầu vượt, hầm, nền ñường, bình diện, trắc dọc ở
những ñoạn tuyến cục bộ.

2
Khi cải tạo ñường cũ cần phải so sánh các phương án giữ nguyên hay thay
ñổi bình diện, trắc dọc ñường cũ hoặc xây dựng từng ñoạn ñường ñôi, về nguyên tắc
cũng có thể có các dạng sức kéo khác nhau v.v
“Vậy phương án chính là một trong những cách ñể giải quyết nhiệm vụ thiết

kế, nó phải thoả mãn yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế, có thể ñem so sánh với các cách
giải quyết khác cùng một nhiệm vụ ñó”.
7.1.2. Các chỉ tiêu ñánh giá kinh tế kỹ thuật các phương án.
Trong thiết kế chọn tuyến, thông thường tiến hành ñánh giá so sánh phương
án về các mặt: ñặc trưng kĩ thuật, quy mô công trình, ñiều kiện vận doanh, hiệu quả
kinh tế v.v Căn cứ ñể so sánh chọn lựa là các chỉ tiêu kĩ thuật và chỉ tiêu kinh tế
phản ảnh ñặc trưng các mặt nói trên.
7.1.2.1. Các chỉ tiêu kĩ thuật.
Chỉ tiêu kĩ thuật phản ảnh ñặc trưng kỹ thuật của phương án tuyến, có ảnh
hưởng quan trọng ñến quy mô công trình và ñiều kiện vận doanh của tuyến.
Các chỉ tiêu kĩ thuật phản ảnh quy mô công trình có: chiều dài xây dựng
tuyến, hệ số triển tuyến, ñộ dốc tối ña, bán kính ñường cong tối thiểu, số lượng và
chiều dài ñoạn ñịa chất không tốt, số lượng ga, số lượng công trình ñất ñá và cầu
hầm, ñầu tư nhân lực, diện tích ñất chiếm dụng, thời hạn xây dựng v.v
Các chỉ tiêu kĩ thuật phản ánh ñiều kiện vận doanh có: chiều dài vận doanh,
thời gian chạy ñi - về của khu gian khó khăn nhất và toàn tuyến, chiều cao khắc
phục, năng lực chuyên chở, năng lực thông qua, tấn-km
chuyên chở, tốc ñộ lữ hành,
số lượng ñầu máy và toa xe hàng vận dụng, giờ - ñầu máy và giờ - toa xe, giờ - tổ lái
máy và tổ phục vụ trên tầu, tiêu hao năng lượng, nhiên liệu v.v
7.1.2.2. Các chỉ tiêu kinh tế.
Các chỉ tiêu kinh tế ñặc trưng của phương án tuyến gồm: chi phí xây dựng
công trình, chi phí vận doanh, chi phí tính ñổi
năm, thời gian thu hồi vốn ñầu tư, tỷ
suất lợi ích nội bộ, giá trị hiện tại tĩnh v.v
Chi phí công trình (công trình phí) là tổng chi phí xây dựng các hạng mục
công trình và chi phí mua sắm ñầu máy - toa xe, nó phản ánh lượng vốn ñầu tư trong
thời kì xây dựng của phương án tính bằng triệu ñồng.
Chi phí vận doanh là tổng chi phí trong thời kì vận doanh của phương án, trên
một mức ñộ nhất ñịnh nó phản ánh ưu nhược ñiểm của phương án và biểu thị bằng

chi phí vận doanh mỗi năm tính bằng triệu ñồng.
ðể thể hiện một cách tổng hợp tính kinh tế trên cả hai mặt công trình và vận
doanh của phương án, có thể thông qua phương pháp tính ñổi, ñem chi phí công trình

3
và chi phí vận doanh tính ñổi ra chi phí bình quân năm ở một thời ñiểm nhất ñịnh, ñó
là chi phí tính ñổi năm. Chỉ tiêu này phản ánh một cách tổng hợp chi phí bỏ ra của
phương án trong thời gian xây dựng và thời kì vận doanh. Phương án nào có trị số
này nhỏ hơn là ưu việt hơn.
Khi các phương án khác nhau dẫn tới lượng vận chuyển và doanh thu vận tải
khác nhau, thì chỉ tiêu kinh tế của phương án còn phải xét thêm tới các nhân tố của
doanh thu vận tải.
Thời gian thu hồi vốn ñầu tư là số năm khai thác cần thiết mà doanh thu vận
tải ñường sắt bù ñủ ñược các loại chi phí bao gồm ñầu tư công trình và chi phí vận
doanh.
Giá trị hiện tại tĩnh là khoản chênh lệch tiền mặt thu vào và chi ra (tức lưu
lượng tiền mặt tĩnh) của các năm trong thời kì tuổi thọ kinh tế công trình xây dựng
ñường sắt, là tổng ñại số các giá trị thời gian của tiền vốn sau khi quy về hiện tại. Giá
trị hiện tại tĩnh của phương án càng cao thì về kinh tế càng có lợi.
ðứng về góc ñộ ñánh giá tài chính ñể so sánh, dùng chỉ tiêu giá trị hiện tại
tĩnh (viết tắt là FNPV), khi ñứng về góc ñộ ñánh giá kinh tế quốc dân ñể so sánh,
dùng chỉ tiêu giá trị hiện tại tĩnh kinh tế (viết tắt là ENPV).
Tỷ suất lợi ích nội bộ là tỉ suất quy ñổi hiện tại khi giá trị hiện tại tĩnh bằng
không. Nó ñại diện cho tỉ suất doanh lợi mà công trình xây dựng thực tế ñạt ñược,
dùng ñể ñánh giá cao hay thấp, trị số này càng cao càng có lợi về kinh tế. ðứng về
góc ñộ ñánh giá tài chính mà so sánh, dùng chỉ tiêu tỉ suất lợi ích nội bộ (viết tắt
FIRR), ñứng về góc ñộ kinh tế quốc dân ñể ñánh giá dùng chỉ tiêu tỉ suất lợi ích kinh
tế (viết tắt EIRR).
Các chỉ tiêu dùng ñể ñánh giá nhiệm vụ thiết kế ñược xem xét làm tiêu chuẩn
ñể so sánh các phương án. Tiêu chuẩn ñó là thước ño, là cốt lõi ñược ñưa ra trong

hàm mục tiêu, phản ánh những chỉ số xác ñịnh. Trên cơ sở ñó tiến hành ñánh giá so
sánh các phương án. Nội dung của những chỉ số tiêu chuẩn khác nhau là mốc duy
nhất ñảm bảo mục tiêu so sánh khi giải bài toán thiết kế nhất ñịnh.
Khi lập kế hoạch tương lai (cả khi thiết kế) sự phát triển toàn bộ lực lượng
sản xuất và mạng lưới giao thông trong vùng tuyến thiết kế, ñầu tiên phải giải quyết
các vấn ñề phù hợp với các ñiểm sản xuất riêng biệt và các ñiểm tiêu thụ sản phẩm
với nhu cầu chung của sự phát triển lực lượng sản xuất của vùng này từ i = 1 ñến i =
m và ñiểm có nhu cầu tiêu thụ từ j = 1, ñến j = n thoả mãn nhu cầu nền kinh tế quốc
dân theo sự phát triển của lực lượng sản xuất trong vùng này.

4
ðể có lời giải tối ưu, tiêu chuẩn có thể lấy là tổng chi phí qui ñổi cho sự phát
triển sản xuất và mạng lưới giao thông.
Hàm mục tiêu bài toán này ñược ñưa ra dưới dạng:
F =
∑
=
m
i 1

∑
=
−
n
j
ji
jii
X
cc
1

)( (7.1)
Trong ñó C
1
chi phí ñể phát triển các xí nghiệp công nghiệp và sản xuất các
các sản phẩm liên quan ñến một ñơn vị sản phẩm trong vùng sản xuất i.
C
ij
chi phí xây dựng mạng lưới giao thông và chuyên chở hàng liên quan ñến
một ñơn vị sản phẩm từ ñiểm i ñến ñiểm j.
X
ij
ñại lượng giao chuyển từ ñiểm sản xuất i ñến ñiểm nhận j.
Khi giải bài toán này ở giai ñoạn thiết kế, chi phí ñể xây dựng mạng lưới
giao thông và vận chuyển hàng xác ñịnh theo các chỉ tiêu mở rộng, có quan hệ ñến 1
km tuyến thiết kế giữa ñiểm i và j.
Khi chuyển từ bước dự án nghiên cứu khả thi ñến bước thiết kế kĩ thuật và
sau ñó là bước bản vẽ thi công, số chỉ tiêu phản ánh trong tiêu chuẩn ñược giảm
xuống, có thể giảm ñến 1 (khối lượng, vốn ñầu tư v.v ), nhưng xác ñịnh giá trị của
chúng cần phải thực hiện với ñộ chính xác cao.
7.1.3. Phân loại phương án ñể ñánh giá so sánh.
Trong khảo sát thiết kế ñường sắt ở các giai ñoạn trước thiết kế kĩ thuật, ñều
có các phương án mang tính chất khác nhau, quy mô khác nhau, ñể so sánh. Việc
phân loại tất cả các phương án so sánh, theo ý nghĩa và mục ñích của chúng trong
thực tế thiết kế là tìm trong chúng một phương án hợp lí nhất.
Quy nạp lại có thể phân thành 3 loại sau:
7.1.3.1. Phương án có tính chất mạng lưới.
Là phương án có ảnh hưởng quan trọng ñến sự phát triển kinh tế ñất nước và
mạng lưới giao thông. Thí dụ: Chọn hướng tuyến khác nhau giữa hai ñiểm ñầu, cuối
của tuyến, chọn tăng thêm tuyến thứ hai và xây dựng tuyến nhánh v.v Loại phương
án này có thể có sự khác biệt rõ rệt về các mặt: phục vụ nền kinh tế quốc dân, về ñầu

tư và về lợi ích kinh tế. Việc lựa chọn các phương án liên quan ñến vấn ñề chính sách
ñầu tư, cần ñược giải quyết thông qua nghiên cứu tính khả thi.
ðể giải quyết các nhiệm vụ phát triển lực lượng sản xuất trong vùng thiết kế
liên quan chặt chẽ với việc xây dựng và hoàn thiện mạng lưới giao thông, trong
trường hợp các phương án so sánh có thể khác nhau cơ bản về các chỉ tiêu có ý nghĩa
quốc gia và vận tải chung. Các phương án ñó khác hẳn nhau theo ñiều kiện vùng thu
hút ñịa phương, loại phương án này gọi là phường án nguyên tắc.

5
7.1.3.2. Phương án nguyên tắc.
Loại phương án này giống nhau về mức ñộ thoả mãn nhu cầu kinh tế quốc
dân trong khu vực, ñiểm khác nhau chủ yếu là ở chỗ các tiêu chuẩn kĩ thuật chính
ñược chọn khác nhau (ñộ dốc hạn chế, loại sức kéo, vòng quay ñầu máy v.v ). Kết
quả tuyển chọn chúng có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến tiêu chuẩn kĩ thuật chủ yếu, quy
mô công trình, ñiều kiện vận doanh và lợi ích kinh tế của tuyến ñường. Nói chung,
trong bước làm dự án nghiên cứu khả thi, cần tiến hành so sánh lựa chọn các phương
án nguyên tắc.
7.1.3.3. Phương án cục bộ.
Là phương án có các biện pháp kĩ thuật khác nhau trong khu vực cục bộ, bao
gồm việc chọn tuyến tránh ñoạn cục bộ có ñịa chất không tốt, có trở ngại về bình ñồ
hoặc cao ñộ, cải thiện thiết kế bình ñồ, trắc dọc, chọn loại hình cầu, cống nhỏ v.v
Việc so sánh lựa chọn các phương án có ảnh hưởng nhất ñịnh ñến chi phí công trình,
chi phí vận doanh, ñiều kiện thi công và ñiều kiện vận doanh v.v Việc so sánh lựa
chọn phương án cục bộ chủ yếu ñược tiến hành ở giai ñoạn thiết kế kĩ thuật và thiết
kế cải thiện bình ñồ, trắc dọc trước khi lập bản vẽ thi công.
Phân loại như trên chỉ ñể thuận tiện cho việc xây dựng lý luận thiết kế công
trình, thực tế thường thường khó tách biệt rõ rệt. Chẳng hạn, nghiên cứu phương án
có tính chất mạng lưới tất nhiên phải kết hợp nghiên cứu các tiêu chuẩn kĩ thuật chủ
yếu – phương án nguyên tắc, hay chọn hướng ñi cục bộ trong so sánh phương án
nguyên tắc có ảnh hưởng nhất ñịnh ñối với việc phát triển công nông nghiệp và xây

dựng mạng lưới giao thông của khu vực - phương án mạng lưới, trong quá trình xác
ñịnh tuyến cũng cần xem xét các vấn ñề phương án cục bộ v.v
7.1.4 Các quá trình chính của so sánh kinh tế kỹ thuật phương án.
Nói một cách khái quát, toàn bộ quá trình công tác chọn tuyển cũng là quá
trình so sánh lựa chọn phương án. Kết hợp với ñặc ñiểm của công tác bình xét
phương án, có thể quy nạp việc so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án thành các quá
trình sau ñây:
- Hiểu rõ nhiệm vụ.
- Xây dựng phương án, tiến hành thiết kế.
- Tính toán và chỉnh lý các chỉ tiêu so sánh.
- ðánh giá và chọn phương án.
Trong so sánh kinh tế các phương án, ñối với một số vấn ñề thiết kế công
trình cụ thể, với tiền ñề thoả mãn các ñiều kiện ràng buộc, có thể xây dựng hàm mục

6
tiêu theo một số chỉ tiêu ñánh giá xác ñịnh, giải bài toán trên máy tính ñiện tử tìm
phương án tối ưu trong nhiều phương án.
Nói chung, trong thiết kế chọn tuyến, các phương án có tính quyết sách lớn
ñụng chạm tới rất nhiều nhân tố rất phức tạp, ngoài các ñiều kiện tự nhiên muôn mầu
muôn vẻ, còn có các nhân tố chính sách và nhân tố xã hội, ảnh hưởng rất lớn ñến
việc ñánh giá phương án, làm cho vấn ñề tìm phương án tối ưu càng thêm phức tạp
.Trong thực tế thiết kế chỉ có thể lấy một số hữu hạn phương án, ñược xây dựng ra ñể
tiến hành ñánh giá theo các khả năng có thể, ñể chọn phương án hợp lý nhất trong số
phương án ñó.
Trong chương này xin trình bày tóm tắt nội dung tính toán các chỉ tiêu so
sánh về kinh tế và ñánh giá phương án trong quá trình nêu trên.

7.2. CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ ðỂ SO SÁNH KINH TẾ
Các số liệu cơ sở của so sánh phương án bao gồm các số liệu về ñầu tư và chi
phí vận tải. Các số liệu này là căn cứ phân tích, so sánh phương án, có ảnh hưởng

quyết ñịnh ñến kết quả so sánh phương án. Cần phải làm tốt công tác này trên cơ sở
các tài liệu ñiều tra, nghiên cứu tin cậy.
7.2.1. ðầu tư.
Những chỉ tiêu về khối lượng công trình và giá thành xây dựng có ảnh hưởng
rất quan trọng tới việc ñánh giá và so sánh các phương án. Khối lượng công việc và
giá thành xây dựng ñược tính một cách chính xác khi làm ñồ án bản vẽ thi công và
làm dự toán.
Với mục tiêu so sánh các phương án, ta không cần phải tính toán tỉ mỉ và công
phu khối lượng công việc và giá thành vì không cần thiết. Khi so sánh phương án ta
chỉ cần tính những khối lượng và giá thành của các ñối tượng và loại công việc nào
mà các phương án khác nhau rõ rệt. Mức ñộ tỉ mỉ và phương pháp tính toán thế nào
là do tính chất của các phương án cần ñược so sánh và do giai ñoạn thiết kế quyết
ñịnh.
Những phương pháp tính toán khối lượng thi công nền ñất, cách làm dự toán
ñược nêu trong các giáo trình khác, ở ñây chỉ nêu những phương pháp tính toán gần
ñúng khối lượng công tác và giá thành mà ta gặp phải khi so sánh các phương án
tuyến. Khi so sánh phương án nội dung cần phải xét ñến những loại công tác sau ñây:
- Công tác làm nền.
- Công tác về cầu cống.

7
- Công tác về ñặt kiến trúc tầng trên và các kiến trúc khác tỉ lệ với chiều dài
của tuyến (nhà cửa công vụ, thông tin, liên lạc v.v ).
- Công tác về các ñiểm phân giới.
- Công tác về ñặt hệ thống trạm ñiện và dây ñiện (nếu là ñầu máy ñiện).
Ngoài những công tác cơ bản ñôi khi so sánh có thể phải xét ñến những loại
công tác khác nhau, ở các phương án khác nhau rõ rệt thí dụ vấn ñề củng cố ñịa chất
ở những nơi ñất xấu, nơi nối tiếp và tuyến cũ, công tác gia cố ñường nơi có ñường
cong nhỏ, chiều dài ñặt ray thứ 3, thêm tà vẹt, ba lát, mở rộng nền v.v Nếu trong
các phương án so sánh ñều có các công trình các kết cấu hay những ñoạn tuyến có

giá trị ngang nhau, giá thành như nhau (thí dụ các phương án ñều có cầu lớn về khẩu
ñộ ñiều kiện xây dựng giống nhau v.v ) không cần nêu ra ñể so sánh.
Khi so sánh các phương án có vốn ñầu tư theo nhiều giai ñoạn thì cần nêu
những khối lượng công tác và chi phí xây dựng của nhiều năm khai thác khác nhau.
Muốn vậy phải phân biệt khi tính khối lượng công tác và giá thành, những thứ nào
thuộc về giai ñoạn ñầu, còn những thứ nào thuộc về giai ñoạn sau. Ngoài ra cũng cần
chú ý ñến những chi phí ñể thay ñổi sửa sang một số công trình, kết cấu như thay ñổi
ñầu máy v.v
Nếu ở các phương án có khác nhau về chi phí sức lao ñộng, vật liệu và những
nhu cầu về thiết bị ñặc biệt khi xây dựng, ngoài việc tính các chỉ tiêu khối lượng và
giá thành ta cần nêu ra những chỉ tiêu như nhu cầu về nhân công của từng phương án
ñể tính giá tiền thuê tuyển nhân công bảo ñảm nhà cửa, phương tiện ñi lại ở xa nơi
xây dựng, nhu câu vật liệu chở từ xa ñến (kim loại màu, xi măng, ray v.v ) và nhu
cầu về thiết bị ñặc biệt (cần trục lớn, máy móc ñiện lực, vận tải ñặc biệt v.v ) và có
những nhu cầu này có thể phải làm những ñường chuyên chở tạm thời, ñường công
vụ v.v
7.2.1.1. Phân loại ñầu tư.
ðầu tư hạng mục xây dựng ñường sắt có thể chia ra ñầu tư trực tiếp và ñầu tư
liên quan. Trong so sánh kinh tế kĩ thuật của phương án thông thường chỉ xét ñầu tư
trực tiếp tức là chi phí xây dựng công trình và chi phia mua sắm ñầu máy toa xe (trực
tiếp phí).
- ðầu tư xây dựng công trình: bao gồm chi phí công trình xây dựng trên mặt
ñất, bố trí vận tải, chuẩn bị thi công và quản lý, chiếm phần chủ yếu của hạng mục
ñầu tư.
- Chi phí mua sắm ñầu máy toa xe.
7.2.1.2. ðầu tư công trình xây dựng nền ñất.

8
Tính toán ñầu tư công trình trong so sánh kinhtế kĩ thuật các phương án có
yêu cầu khác nhau về ñộ chính xác và ñộ sâu ở các giai ñoạn thiết kế khác nhau.

Phương pháp thường dùng là trước hết tính toán số lượng công trình của các hạng
mục xây dựng và thiết bị, lấy ñơn giá tổng hợp hoặc ñơn giá phân tích tương ứng ñể
tính ñầu tư công trình theo công thức sau:
ðầu tư công trình = ∑ (ñơn giá hạng mục * khối lượng công trình của hạng
mục tương ứng) (triệu ñồng).
Chi phí công trình ñường sắt gồm những chi phí sau:
- Di dời công trình: bao gồm các vật kiến trúc phải di dời, di dời ñường ô tô,
ñường dây thông tin, cáp quang, ñường dây ñiện lực, ñền bù giải phóng mặt bằng
v.v có thể thống kê số lượng công trình từng hạng mục.
- Công trình nền ñường :
+ ðất ñá nền ñường: Nói chung dùng phương pháp mặt cắt ngang trung bình
ñể tính khối lượng ñất ñá nền ñường, sau ñó căn cứ ñơn giá tổng hợp mỗi m
3
ñất ñá
ñể dự tính chi phí. Trường hợp tính toán tỷ mỷ, cần cắn cứ tài liệu ñịa chất, xác ñịnh
thành phần ñất ñá, căn cứ mặt cắt ngang nền ñường thống kê riêng khối lượng ñất ñá
riêng cho các cấp, sau ñó dựa vào ñơn giá phân tích hoặc ñơn giá tổng hợp ñể tính
chi phí.
* Tính khối lượng công tác và giá thành nền ñường.
Tuỳ theo yêu cầu mỗi giai ñoạn phải tính toán chi tiết và sự cần thiết phải tính
toán những nơi tuyến ñi theo sườn ñồi, những nơi có trắc ngang ñặc biệt theo ñiều
kiện ñịa chất mà có thể tính khối lượng công tác ñất của ñường chính tuyến theo
những phương pháp sau ñây:
- Theo trắc ngang.
- Theo bảng khối lượng từng cọc.
- Theo cao ñộ ñào ñắp trung bình
- Theo phương pháp chọn mẫu.
Phương pháp thứ nhất: Dựa trên các mặt cắt ngang thiết kế liên tiếp trong
vùng ñào hoặc ñắp riêng, tính ra diện tích mặt cắt ngang trung bình, rồi nhân với
khoảng cách giữa hai mặt cắt, sẽ xác ñịnh ñược khối lượng ñào hoặc ñắp. ðây là

phương pháp chính xác nhất, nó ñược áp dụng ñể tính khi ñộ dốc ngang thiên nhiên
lớn hơn 1/5, những nơi nền ñường thiết kế ñặc biệt, nơi nửa ñào, nửa ñắp, khi ñào
ñắp các loại và cấp ñất ñá khác nhau. Chi tiết giới thiệu trong các phần mềm thiết kế
.