Nghiên cứu nguyên tắc thiết kế hình học và tổ chức giao thông trong nút giao khác mức theo tiêu chuẩn AASHTO và việt nam

Chương 1:
Nghiên cứu nguyên tắc thiết kế hình học và tổ chức
giao thông trong nút giao khác mức theo tiêu chuẩn
AASHTO và Việt Nam


Lời nói đầu
Hiện nay nhu cầu cần xây dựng mới và cải tạo nhiều nút giao thông đang ngày
một cần thiết để có thể đáp ứng được tốc độ tăng trưởng kinh tế của đất nước.
Tuy nhiên hiện nay tại Việt Nam chưa có quy trình chính thức dành riêng cho
thiết kế nút giao thông, mà chỉ là các quy định ứng với từng trường hợp cụ thể nhỏ, như
Tiêu chuẩn TCXDVN 104-2007 của Bộ Xây Dựng mới ban hành (Đường đô thị-Yêu cầu
thiết kế), Tiêu chuẩn TCVN 4054-05 (Đường ô tô-Yêu cầu thiết kế), và Quy trình thiết
kế đường ôtô cao tốc (TCVN 5729-97).
Các tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ cũng chưa có tiêu chuẩn dành riêng cho nút giao,
nhưng có thể tham khảo một phần trong tiêu chuẩn AASHTO 2004.
Mục tiêu của chuyên đề là rà soát lại các quy tắc thiết kế nút giao thông khác mức
của Việt Nam, và xem xét đối chiếu với các quy tắc thiết kế có trong các tiêu chuẩn
AASHTO.

1.1

Phân loại nút giao thông
Phân loại nút giao thông có thể tham khảo theo tài liệu [1] như sau: nút giao thông

được phan thành nút giao thông cùng mức và khác mức

1.1.1 Phân loại nút giao cùng mức
Nút giao cùng mức là nút giao thông mà các đường được nối với nhau trên cùng
một cao độ, mọi hoạt động giao thông được diễn ra trên cùng một mặt bằng. đây là loại
nút giao chiếm chủ yếu trên mạng lưới đường. Với loại nút cùng mức theo cấu tạo có thể

chia theo loại:
-

Nút giản đơn: các xung đột còn có thể chấp nhận được (khi lưu lượng xe rẽ dưới
25km/h).
Nút có dẫn hướng bằng tạo làn cho xe rẽ phải, trái hoặc đảo dẫn hướng khi một
số luồng rẽ có yêu cầu (về lưu lượng rẽ và tốc độ rẽ), các làn xe rẽ đó được tách
riêng, có bảo hộ (có đảo hoặc các vạch kẻ).


-

Nút giao hình xuyến: loại nút này chuyển các xung đột nguy hiểm kiểu giao cắt
thành các xung đột trộn dòng.
Theo hình thức điều khiển được chia thành:

-

nút không đèn tín hiệu
nút có đèn tín hiệu

Hình 1.1. Các hình dạng nút giao cùng mức cơ bản

1.1.2 Phân loại nút giao thông khác mức
Nút giao thông khác mức là các nút giao mà các đường vắt nhau không ở cùng
một cao độ, triệt tiêu được các giao cắt và được chia thành hai loại:
-

Nút giao không liên thông: hai đường chỉ căt qua nhau, các xe không lên xuống
với nhau được

-

Nút giao liên thông: xe từ đường này có thể chuyển sang đường khác
Nút giao liên thông hoàn chỉnh: là loại nút giao thông loại bỏ được hoàn tàon sự

giao cắt của các dòng xe nhờ các công trình cầu vượt hoặc hầm chui kết hợp với các
nhánh nối


Nút giao liên thông không hoàn chỉnh là loại nút giao thông mà sự giao cắt của
các dòng xe chỉ loại bỏ được trên đường chính. Tức là vẫn còn có giao cắt giữa các dòng
giao thông trên đường phụ.


Hình 1.2. Các hình dạng nút giao khác mức cơ bản

1.2

Lựa chọn loại hình nút giao thông

1.2.1 Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn nút giao thông
Yếu tố về giao thông
- Chức năng của đường
- Lưu lượng xe: qua nút, xe các luồng rẽ, hiện tại (nút đang sử dụgn), dự báo (20
năm cho xây dựng cơ bản, 5 năm cho tổ chức giao thông ngắn hạn); lưu lượng xe trung
bình ngày đêm; lưu lượng xe giờ cao điểm;
- Thành phần dòng xe, đặc tính các xe đặc bịêt
- Lưu lượng bộ hành
- Các bến đỗ xe trong pham vi của nút gioa thông (nều có)

Các yếu tố về vật lý


- Địa hình vùng đặt nút giao thông và điều kiện tự nhiên
- Các quy hoạch trong vùng, điều kiện thoát nước
- Góc giao các tuýên và khả năng cải thiện
- Các yêu cầu về môi trường và mỹ quan
Các yếu tố về kinh tế
- Các chi phí xây dựng và bảo dưỡng
- Chi phí đền bù và giải phóng mặt bằng
- Các chỉ tiêu phân tích kinh tế kỹ thuật
Các yếu tố về cảnh quan
Các yếu tố về con người
- Thói quen, ý thức kỷ luật, kỹ năng của đội ngũ lái xe
- Ý thức kỷ luật, trình độ xã hội của người sử dụng đường và của cư dân ven
đường.

1.2.2 Các hình thức lựa chọn.
Lựa chọn loại hình nút giao thông căn cứ vào lưu lượng giao thông, điều kiện kinh
tế, địa hình và vào sự sáng tạo của người kỹ sư. Đối với nút giao thông cùng mức trong
quy phạm TCVN 4054-05 đưa ra bảng lựa chọn loại nút sau đây:


Bảng 1: Lựa chọn nút giao theo lưu lượng xe (TCVN 4054-05)

Ngoài ra người ta còn lựa chọn loại hình nút gioa thông theo đồ thị tương quan về
lưu lượng xe chạy trên đường chính và đường phụ.
Theo giáo sư E.M. Lôbanôv (Nga). Đồ thị được xây dựng dựa tren lưu lượng xe
chạy trên đường chính và trên đường phụ (N xe/ngày đêm). Đồ thị chia làm 4 vùng.
Vùng (1) ứng với các nút giao thông đơn giản,vùng (2) xây dựng các nút giao thông có

đảo dẫn hướng trên đường phụ, vùng (3) xây dựng đảo dẫn hướng trên cả đường chính và
đường phụ, vùng (4) giao khác mức.

Hình 1.3. Đồ thị lựa chọn nút giao E.M.Lôbanôv


Theo giáo sư A.A.Rưzkôv (Nga). Với các nút giao thông nằm trong thành phố,
cần lựa chọn loại hình nút giao thông dựa vào các biện pháp tổ chức giao thông,Ông đưa
ra đồ thị lựa chọn loại hình nút giao thông dựa vào lưu lượng xe giờ cao điểm theo các
hướng ưu tiên và không ưu tiên.
Dựa vào tổng lưu lượng xe theo các đường , sử dụng đồ thị để tìm vùng từ (1) đến
(4), nhằm xác định biện pháp tổ chức giao thông (loại không điều khiển, loại tự điều
khiển, loại có điều khiển cưỡng bức bằng đèn, loại giao nhau khác mức…). Từ đó quyết
định loại hình nút giao thông (giao bằng hay giao khác mức, loại vòng xuyến hay ngã tư
tự điều khiển…).

Hình 1.4. Đồ thị lựa chọn nút giao thong A.A.Ruwzkôv
(1)
(2)
(3)
(4)

Giao nhau không điều chỉnh
Giao nhau tự điều chỉnh
Giao nhau có điều khiển
Giao nhau khác mức
: Lưu lượng xe (xe/h) trên các hướng ưu tiên và không ưu tiên


Quy định của tiêu chuẩn TCXDVN 104-2007 của Bộ Xây Dựng mới ban hành

(Đường đô thị - Yêu cầu thiết kế: Urband Roads – Specifications for Design) đối với
đường cao tốc đô thị và đường phố chính đô thị đều phải xây dựng nút giao thông khác
mức để đảm bảo giao thông không gián đoạn và không bị giao cắt, trừ các nút giao thông
có bố trí đèn tín hiệu trên các đường phố chính chủ yếu hay thứ yếu (xem bảng 4 và bảng
30 của TCXDVN 104 - 2007)
Quy phạm thiết kế đường ô tô mới ban hành (TCXDVN 4054 - 2005) thì quy định
rõ không nên bố trí giao nhau cùng mức giữa đường ô tô và đường sắt trong các trường
hợp: Đường ô tô có tốc độ thiết kế >= 80 km/h và đường ô tô có V tk < 80 km/h giao nhau
với đường sắt có tốc độ cao (120 km/h), nhất là không đảm bảo tầm nhìn (Điều 11.4.2
của TCXDVN 4054 - 2005)
Quy trình thiết kế đường ô tô cao tốc (TCXDVN 5729 - 1997) quy định với đường
cao tốc loại A (Freeway) phải bố trí nút giao thông khác mức ở tất cả các chỗ giao nhau
không liên thông (không có liên hệ ra vào với đường cao tốc). Còn đường cao tốc loại B
(Expressway) có quy định một vài điều hạn chế (xem điều 3.2 và điều 7 của quy phạm).
Ở Mỹ quy định xây dựng nút giao thông khác mức khi lưu lượng xe ra vào nút
phải đạt N > 5000 xe/h
Ngoài việc tuân thủ các nguyên tắc chung cho việc thiết kế nút giao thông ngang
mức cũng như khác mức, cần lưu ý khi thiết kế nút giao thông khác mức ở các điểm sau:
-

Về vị trí nút giao thông: tại khu vực có địa hình bằng phẳng, tốt nhất nên bố
trí nút giao thông nằm ở thung lũng để có tầm nhìn bao quát chung.

-

Các đường đi vào nút nên giao nhau dưới một góc vuông để có thể dễ dàng
bố trí các nhánh rẽ và có góc nhìn đảm bảo.

-

Các nhánh rẽ vào, rẽ ra không nên bố trí các đường cong ngoặt không đảm
bảo tầm nhìn.

-

Đường xe chạy thẳng, thông suốt phải ưu tiên dành cho dòng xe chính nhằm
nâng cao khả năng thông hành của nút.


-

Trong phạm vi nút giữa các vị trí có tính chất quyết định (rẽ phải, rẽ trái,
nhập dòng, đi thẳng …) phải có đủ khoảng cách về không gian (chiều dài )
và thời gian để giúp lái xe kịp thời xử lý và định hướng một cách dễ dàng.

-

Thận trọng khi quyết định loại biển báo, vị trí, số lượng để hướng dẫn, tổ
chức giao thông trong nút. Tránh gây rối loạn, hoặc không rõ ràng cho người
lái xe khi xe chạy trong nút.

-

Các nhánh rẽ (rẽ vào hoặc rẽ ra ) bố trí luôn ở phía bên phải.

-

Các đường nhánh rẽ (nhánh nối rẽ phải và rẽ trái) phải được lựa chọn sơ đồ
thích hợp, phù hợp với cấp đường và năng lực thông hành trong tương lai.

1.3

Các nhánh rẽ trong nút giao khác mức

1.3.1 Phân loại các nhánh rẽ trong nút giao khác mức
Trong nút giao thông khác mức, dù được thiết kế ở dạng nào cũng bao gồm các
đường chính, đường phụ trên đó dành cho các dòng xe đi thẳng và các đường nhánh dành
cho các dòng xe rẽ trái và rẽ phải.
Theo Luật Giao Thông đường bộ của nước ta và của đa số nước khác trên thế giới
thì các phương tiện giao thông phải được điều khiển đi bên tay phải nên việc tổ chức giao
thông cho các dòng xe rẽ phải không có gì khó khăn mà phức tạp nhất là tổ chức giao
thông cho các dòng xe rẽ trái.
Theo quy định của quy trình thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005 thì các loại
nhánh rẽ trái được áp dụng cho nút giao thông khác mức như sau:
-

Loại nhánh rẽ trái gián tiếp (xe quay đầu 270 o) được thiết kế khi lưu lượng
xe rẽ trái nhỏ hơn 500 xcqđ/h

-

Loại nhánh rẽ trái bán trực tiếp (xe quay đầu 90 o trên 3 góc phần tư) được
thiết kế khi lưu lượng xe rẽ trái lớn hơn 500 xcqđ/h

-

Loại nhánh rẽ trái trực tiếp (xe quay đầu 90o trên 1 góc phần tư) được thiết
kế khi lưu lượng xe rẽ trái lớn hơn 1500 xcqđ/h

Hình 1.5 Các dạng nhánh rẽ trái


1.3.2 Cấu tạo nhánh nối
Một nhánh nối thông thường cũng là tổ hợp của các đoạn thẳng và đoạn cong nối
tiếp nhau, gồm có 3 phần:
-

Phần đầu mút là đường cong chuyển tiếp hoặc bắt đầu từ làn chạy thẳng
hoặc bắt đầu từ làn xe phụ (làn giảm tốc).

-

Phần thân đường nối có thể có cấu tạo các dạng khác nhau, bao gồm nhiều
đoạn đường cong tròn có bán kính khác nhau:
o Gồm các đoạn thẳng, đoạn cong.
o Gồm chỉ một đoạn đường cong tròn cơ bản bán kính R.
o Chỉ là một điểm có vectơ bán kính R (trường hợp đầu và cuối nhánh nối
tiếp giáp vào nhau)
Như vậy khi nói đến bán kính tối thiểu của nhánh nối tức là nói đến bán

kính đường cong tròn tối thiểu được áp dụng ở thân nhánh nối.
-

Phần mút cuối của nhánh nối là phần nhánh nối nhập với nhánh thẳng. Cũng
tương tự như phần đầu mút, nhánh nối có thể nhập với làn xe chạy suốt hoặc
nhập với làn xe phụ (làn tăng tốc)

1.3.3 Cách hình thức tổ chức giao thông cho nhánh nối
Tuỳ thuộc vào lưu lượng dòng xe rẽ trái; điều kiện địa hình; độ phức tạp của các

nút giao thông khác mức; khả năng về kinh tế, kỹ thuật; hướng ưu tiên cùng các lý do
khác… mà có ba phương án tổ chức giao thông cơ bản cho dòng xe rẽ trái như sau:
Rẽ trái trực tiếp (hình a):
Theo cách tổ chức giao thông này thì dòng xe muốn rẽ trái sẽ thực hiện quay đầu
trực tiếp đi về phía bên trái.
Việc cho dòng xe đang đi từ phía bên phải đường (I) được phép trực tiếp rẽ trái
sang đường (II) sẽ tạo nên điểm xung đột với dòng xe đi ngược chiều. Vì vậy, muốn thực


hiện theo phương án này thì đường dẫn rẽ trái trực tiếp từ đường (I) phải được đặt khác
mức để tránh xung đột với dòng xe ngược chiều cùng đường và với dòng xe đi từ phía
bên phải của đường chính (xem hình a)

Hình 1.6. Các hình thức tô chức giao thông cho nhánh rẽ trái
Rẽ trái gián tiếp (hình b)
Theo cách tổ chức giao thông này thì dòng xe đang đi bên phải của đường (I)
muốn rẽ sang trái để nhập vào dòng xe bên phải của đường (II) phải thực hiện rẽ phải vào
đường nhánh rồi từ đường nhánh nhập vào dòng xe đi thẳng của đường (II)
Rẽ trái bán trực tiếp (hình c)
Theo cách tổ chức giao thông này thì các dòng xe đi thẳng muốn rẽ trái sang
đường khác thì trước tiên phải thực hiện rẽ phải rồi vòng sang trái để nhập dòng với
luồng xe chính của đường khác.
Các nút giao thông khác mức áp dụng loại hình rẽ trái bán trực tiếp đó là loại vòng
xuyến, loại chữ H, ngã ba (nhập hoặc tách nhánh).
Thiết kế các đường nhánh rẽ cần phải đảm bảo sao cho kết hơp một cách đều đặn
tất cả các yếu tố của đường nhánh nối vào các đường chính cả ở trên bình đồ và trên trắc
dọc.


1.4

Lựa chọn vận tốc nhánh rẽ
Tốc độ thiết kế trên nhánh nối phụ thuộc vào tốc độ thiết kế trên nhánh nối phụ

thuộc vào tốc độ thiết kế đường giao, nhưng cũng không nên dùng trị số quá nhỏ, không
thích hợp với quy mô nút giao khác mức. Bên cạnh đó để thiết kế nhánh nối tách và nhập
vào đường giao (giao thông chạy suốt) được đều đặn có thể chọn các trị số tốc độ cho
trong các bảng sau:
Bảng2 : các trị số tốc độ thiết kế trên nhánh nối (theo TCVN 4054-05)

Bảng 3: tốc độ tính toán trên nhánh nối (TCVN 5729-97)
Đặc điểm chỗ giao nhau khác mức trên liên
thông

Cấp hạng đường cao tốc
120

100

80

60

Liên thông giữa đường cao tốc loại A và
đường cao tốc loại A.

80÷50

70÷40

60÷35

50÷35

Liên thông giữa đường cao tốc loại A và
đường cao tốc loại B.

70÷40

60÷35

50÷30

45÷30

Liên thông giữa đường cao tốc loại A và
hoặc đường cao tốc loại B với các đường khác.

60÷35

50÷35

45÷30

35÷30

Khi lựa chọn bảng 3 cần chú ý: đối với nhánh nối rẽ phải và rẽ trái trực tiếp nên sử
dụng trị số tốc độ tính toán từ khoảng giữa các trị số cho trong bảng trở lên; đối với
nhánh nối hoa thị, vòng xuyến nên sử dụng giá trị thấp trong bảng; đối với nhánh nối có

lưu lượng xe lớn phải chọn tốc độ tính toán cao; giá trị trong bảng trên không áp dụng
cho đầu mút cho ra vào đường cao tốc.
Bảng 4: hướng dẫn sử dụng trị số tốc độ thiết kế nhánh nối (AASHTO 2001)
Tốc độ thiết kế trên
đường giao

50

60

70

80

90

100

110

120

Tốc độ thiết kế trên nhánh nối (km/h)
Ở mức cao (85%)

49

50

60

70

80

90

100

110

Ở mức trung bình
(70%)

30

40

50

60

60

70

80

90

Mức thấp (50%)

20

30

40

40

50

50

60

70

Các giá trị trong bảng 4 không áp dụng cho các đoạn mút của nhánh nối và chỗ
nút giao cùng mức, mà chỉ áp dụng cho các đường cong tối thểu ở thân nhánh nối. Mức
giá trị trên thường áp dụng cho nhánh nối rẽ phải, đôi khi loại nhánh nối này dùng theo
trị số giữa. Đối với nhánh nối gián tiếp (dạng cuốn thừng) thường được áp dụng giá trị ở
mức thấp. Đối với nhánh nối rẽ bán trực tiếp áp dụng theo các giá trị ở mức trên hoặc
mức giữa; không nên dùng tốc độ thiết kế nhỏ hơn 50km/h; nếu chiều dài nhánh nối
ngắn, làn xe đơn lấy tốc độ thiết kế lớn hơn 80km/h là không thực tế.

1.5

Quy mô mặt cắt ngang đường

Nhánh nối được thiết kế hai dạng:
-

Một chiều có quy mô phần xe chạy 1 làn.

-

Hai chiều có quy mô phần xe chạy 2 làn.


Giá trị của các bộ phận cấu tạo mặt cắt ngang đường có thể tham khảo trong các
bảng dưới đây:
Bảng 5. Yếu tố mặt cắt ngang theo TCVN 5729-97
Yếu tố mặt cắt ngang
+ Bề rộng mặt đường (m)
+ Bề rộng mở thêm trong đường
cong có bán kính nhỏ hơn 100m
+ Bề rộng lề đường (m)
- Lề gia cố ở
Bên phải
Bên trái
- Lề không gia cố ở
Bên phải
Bên trái

Đường một chiều
4,0 (đường thẳng)

Đường hai chiều
7,0

50/R

50/R

2,0
-

1,0
1,0

1,0

0,75
0,75

Bảng 6. Bề rộng mặt đường theo tiêu chuẩn AASHTO 2001


1.6

Bình đồ nhánh nối
Thiết kế bình đồ nhánh nối là thiết kế bình đồ hai đầu mút và thân nhánh nối.

Thân nhánh nối có thể được thiết kế bằng nhiều dạng khác nhau , nhưng dù dạng nào thì
trị số bán kính đường cong nằm cũng phải đủ lớn.

1.6.1 Bán kính đường cong nằm tối thiểu.
Được xác định theo công thức chung

Trong đó: Vtk – tốc độ thiết kế trên nhánh nối (km/h)
µ, isc – hệ số lực ngang và độ dốc siêu cao lớn nhất, khi vận tốc thiết
kế đã được ấn định thì trị số bán kính R hoàn toàn phụ thuộc vào giá trị µ, i sc được đưa ra.
Việc chọn các trị số này liên quan đến tính êm thuận, an toàn và kinh tế. Nhìn chung khi
thiết kế nhánh nối có thể chấp nhận điều kiện hạn chế hơn so với thết kế đường ở ngoài.
Các trị số µ, isc tương ứng với tốc độ tính toán khác nhau nên lấy như sau:
Bảng 7. Bán kính đường cong nằm tối thiểu theo tiêu chuẩn VN
Tốc độ thiết kế trên nhánh nối,
km/h
Bán kính đường cong nằm tối
thiểu
Hệ số ma sát ngang
Độc dốc siêu cao, %

30

40

50

60

70

80

90

30

60

90

130

190

240

320

0,17
6

0,17
6

0,16
6

0,15
7

0,14
7

0,14
7

0,14
7

Bảng 8. Bán kính đường cong nằm tối thiểu Theo tiêu chuẩn AASHTO 2004


1.6.2 Thiết kế đoạn vào và đoạn ra theo tiêu chuẩn AASHTO 2001
Các đoạn vào và đoạn ra được thiết kế dưới hai dạng là:
-

Dạng vuốt nối trực tiếp

-

Vuốt nối song song

Chiều dài các đoạn vào và ra được tham khảo trong bảng dưới đây
Đoạn ra một làn


Hình 1.7. Đoạn đầu ra điển hình nhánh nối có một làn xe

Bảng (a) 8. Chiều dài tối thiểu của đoạn giảm tốc ở đoạn ra có độ dốc dọc dưới
2%


Bảng (b) 8. Hệ số hiệu chỉnh độ dài đoạn giảm tốc theo mọi độ dốc dọc đoạn ra

Đoạn ra hai làn

Hình 1.8 Đoạn ra điển hình hai làn


Đoạn vào một làn

Hình 1.9 Đoạn ra điển hình một làn


Bảng (a) 9. Chiều dài đoạn tăng tốc tối thiểu


Bảng (b) 9. Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đoạn tăng tốc theo độ dốc dọc đoạn đầu
vào

Đoạn vào hai làn

Hình 1.10 Đoạn ra điển hình hai làn


1.7

Độ dốc ngang và siêu cao
Phải bố trí siêu cao trong đường cong nhánh nối theo bán kính đường cong nhánh

nối và vận tốc trên nhánh nối, ngoài ra cần xét đến điều kiện thời tiết khí hậu của vùng có
đường đi qua, tỉ lệ xe chạy chậm trong thành phần dòng xe, số làn xe… ở nước ta quy
định độ siêu cao lấy tối đa là 6%, đối với các nước phương Tây và Trung Quốc ở vùng ít
băng giá sử dụng trị số siêu cao lên tới 10%.

1.8

Khoảng cách giữa các mút của nhánh nối kế tiếp
Các đoạn vào và ra liên tiếp trên các tuyến cao tốc hoặc trong các nút giao cắt

khác mức liên thông phải được bố trí với khoảng cách để người lái xe có đủ thời gian
thực hiện các thao tác một cách an toàn.
Trong trường hợp có các lối ra liên tiếp thì khoảng cách này nhất định phải đủ để
nhận biết tín hiệu. Trong trường hợp có các đường nhập vào liên tiếp, thì các thao tác
nhập dòng của đoạn vào đầu tiên phải kết thúc trước khi đến đoạn vào thứ hai.
Bảng 10. Quy định khoảng cách giữa đầu các nhánh nối (AASHTO 2001)