THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC THI CÔNGTUYẾN ĐƯỜNG SẮTSÀI GÒN – LỘC NINH(Từ Km 110 - Km 118+125)

THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG
TUYẾN ĐƯỜNG SẮT
SÀI GÒN – LỘC NINH
(Từ Km 110 - Km 118+125)


PHẦN 1: THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG SẮT SÀI GÒN - LỘC NINH
CHƯƠNG 3: CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN
3.1.Chọn khổ đường, chọn cấp đường:
3.1.1.Chọn khổ đường:
Những quy định của nhà nước về khổ đường sắt :
+ Ưu nhược điểm 1435mm theo định hướng của nhà nước việt nam về chiến lược phát triển
ngành đường sắt.
+ Căn cứ thông báo số 46- Tb ngày 26/03/1994 của TTCP đã định hướng cho đường sắt Việt
Nam chỉ có một khổ Đường 1435mm.
+ Căn cứ quyết định số 1553/KHĐT ngày 11/06/1977 của bộ GTVT quyết định khổ đường
sắt của việt nam là 1435mm, thời gian đầu là đường đơn, thời sau là đường đôi.
3.1.2.Chọn cấp đường:
Theo điều 2.1(1): Tuyến Sài Gòn - Lộc Ninh là tuyến đường sắt cấp I do:
a) Đường trục chính có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong hệ thống đường sắt về chính trị,
kinh tế, quốc phòng hoặc nối thông với nước ngoài.
b) Cường độ vận tải hàng hướng nặng ở năm khai thác thứ 5 mỗi năm ít nhất 5 triệu tấn
km/km(G5>5 triệu tấn km/km) => ta chọn 7 triệu tấn km/km
c) Cường độ vận tải hàng hướng nặng ở năm khai thác thứ 5 tương đối nhỏ nhưng ở năm
khai thác thứ 10, mỗi năm ít nhất là 7 triệu tấn km/km.
d) Số đôi tàu khách mỗi ngày đêm ở năm khai thác thứ 5 từ 7 đôi trở lên (kể cả tàu đường
dài và tàu khu đoạn) => ta chọn 7 đôi tàu trên ngày đêm
3.2.Chọn số đường chính:
Bảng 3.1: Loại toa xe
Chiều dài
(m)

Loại toa xe
Toa xe 4 trục (loại 1)

20

Toa xe 2 trục (loại 2)

14

Tỉ lệ toa xe
Tải trọng
Tự trọng
(%)
(T)
(T)
50
21,5
70
30

30

14

Theo điều 4.1.2.1(2): Để xác định số đường chính, ta phải xác định khả năng thông qua (N).
- Nếu N > 60 (đôi tàu/ngày đêm) thì làm đường đôi ngay từ đầu.
- Nếu 20 ≤ N ≤ 60 thì làm đường đơn, từng đoạn đường đôi.
- Nếu N < 20 (đôi tàu/ngày đêm) thì làm đường đơn.
Khả năng thông qua của tàu hàng được tính theo công thức:

N = (1 + p).(nh + ek.nk + el.nl)(đôi tàu/ngày đêm)
Trong đó:
p
- Hệ số dự trữ về khả năng thông qua.
ek, el
- Hệ số tính đổi của các loại tàu khách và tàu lẻ ra tàu hàng.
nk, nl
- Số đôi tàu khách và tàu lẻ trong một ngày đêm.
nh
- Số đôi tàu hàng thông qua theo một chiều.
γ.G ct
n = 365.Q H
h

QH
γ

- Khối lượng hàng của đoàn tàu (T)
- Hệ số xét đến sự vận chuyển không đều trong năm.


Ta tính khả năng thông qua của tàu hàng ở năm thứ 10:
p = 0,2 ( đường đơn 20%) ; ek = 1,2; el = 1,5
nk = 7
(đôi tàu/ngày đêm)
nl = 7
(đôi tàu/ngày đêm)
Số đôi tàu hàng thông qua theo 1 chiều ở năm thứ 5 là:
γ: Hệ số dao động xét tới sự vận chuyển không đều trong năm γ = 1.1
QH = 1152(T)

Gct = G5 = 7 (triệu tấn/năm)
(đôi tàu/ngày đêm)
N = (1 + 0,2)∗( 18,312 + 1,2∗7 + 1,5∗7) = 44.65(đôi tàu/ngày đêm)
Ta thấy: 20 < N < 60 (đôi tàu/ngày đêm)
Kết luận: Vậy ta thiết kế đường đơn, từng đoạn đường đôi cho khổ tiêu chuẩn 1435mm
trên đoạn tuyến Sài Gòn - Lộc Ninh.
3.3.Chọn loại đầu máy sức kéo chính:
Hiện nay dùng 3 loại đầu máy là đầu máy hơi nước, đầu máy Diezen, đầu máy điện. Việc
lựa chọn sức kéo đầu máy phụ thuộc vào điều kiện thực tế ở việt nam như:
-

Trang thiết bị của nhà nước.

-

Khả năng cung cấp đầu máy và nhiên liệu.

-

Yêu cầu vận chuyển.

-

Điều kiện địa hình địa chất thủy văn.

-

Ý nghĩa chính trị quốc phòng.

Đầu máy hơi nước có hiệu suất nhỏ (4-10%), nâng cấp nhiên liệu phức tạp, khả năng

thông qua thấp, vận doanh phí cao, ô nhiễm môi trường, lạc hậu. Do những nhược điểm trên loại
này đang loại bỏ dần.
Đầu máy Diezen có hiệu suất tương đối lớn (18-24%), tính cơ động cao, có vận tốc cao
hơn. Ngày nay ngành đường sắt nước ta dùng loại này là chủ yếu vì phù hợp với điều kiện kinh
tế nước ta.
Đầu máy điện có hiệu suất rất cao, tốc độ vận hành lớn nhưng chỉ dùng trong đường sắt
điện khí hoá, ta chưa có đủ điều kiện để sử dụng.
Trong tuyến đường này ta chọn đầu máy Diezen DE14 có các thông số kỹ thuật sau:
-

Khối lượng đầu máy: P=105 (T);
Tải trọng trục: 17.5 (T/trục) ;
Tốc độ cấu tạo: Vcấu tạo= 100 (km/h) ;
Tốc độ tính toán: VP=14.5 (km/h) ;
Sức kéo tính toán: Fkp=188000(N) ;
Sức kéo khởi động: Fkkđ =280000(N) ;
Chiều dài đầu máy: 17.3 (m).


3.4.Chọn loại toa tàu:
• Theo nhiệm vụ thiết kế, ta sử dụng 2 loại toa xe với tỉ lệ số lượng mỗi loại như sau:
• Chiều dài toa xe trưởng: 8 (m).
• Loại toa xe 4 trục: chiều dài 20m; tải trọng 50 tấn; tự trọng 21.5 tấn; 50%.
• Loại toa xe 2 trục: chiều dài 14m; tải trọng 30 tấn; tự trọng 14 tấn; 50%.
• Hệ số chất hàng: α = 0,8.
3.5.Chọn Ip:
Dốc hạn chế là dốc lớn nhất có chiều dài không hạn chế mà trên đó tàu hàng với khối
lượng tính toán Q do một đầu máy kéo lên dốc với vận tốc đều và bằng vận tố tính toán của đầu
máy Vp.
Việc chọn dốc hạn chế Ip phụ thuộc vào các chỉ tiêu sau:

+ Ý nghĩa của tuyến đường;
+ Khối lượng và mức độ phát triển hàng hóa chuyên chở;
+ Điều kiện địa hình;
+ Độ dốc Ip của mạng lưới đường sắt.
Trị số lớn nhất của Ip ở nước ta chọn như sau: IP= 12‰.
Tuyến Đường sắt Sài Gòn - Lộc Ninh là tuyến đường sắt quan trọng, được nối mạng với
Đường sắt Quốc gia, có khối lượng vận chuyển tương đối lớn, bên cạnh đố vấn đề về nguồn
kinh phí xây dựng cũng rất quan trọng nên ta chọn trị số lớn nhất có thể là ip = 12‰.
3.6.Xác định trọng lượng đoàn tàu Q và chiều dài đoàn tàu Ltàu:
3.6.1. Xác định trọng lượng đoàn tàu Q:
Khối lượng đoàn tàu (cả bì) được tính theo độ dốc hạn chế ip qua công thức:

F kp  P. g.w0'  i p
Q
w0"  i p. g
Trong đó:
Q
- Khối lượng đoàn tàu (T)
Fkp
- Lực kéo tính toán của đầu máy: Fkp = 188000 (N)
P
- Khối lượng của đầu máy: P = 105 (T)
ip
- Độ dốc hạn chế: ip = 12 (0/00)
w0’ và w0” - Lực cản đơn vị cơ bản của đầu máy và lực cản đơn vị cơ bản toa xe (N/kN)
g
- Gia tốc trọng trường (m/s2)
( công thức trang 26 sách thiết kế đường 1)
*Lực cản đơn vị cơ bản của đầu máy được tính theo công thức (đầu máy tàu hàng, chạy
mở máy):

w0’ = 2,2 + 0,01V + 0,0003V2
Với đầu máy D14E, ta có:
VP = 14,5(km/h)
w0’ = 2,2 + 0,01*14,5 + 0,0003*(14,5)2 = 2,408 (N/kN)
*Lực cản đơn vị cơ bản của từng toa xe hàng được xác định theo công thức (lấy theo toa xe
2 trục và 4 trục của Trung Quốc):
29 + V
9 + 0,5* Qcabi ( i )
w0” =


Trong đó:
V :Tốc độ của toa xe ở thời điểm tính lực cản (km/h), lấy bằng vận tốc tính toán của đầu máy: V =
Vp = 14,5(km/h).
Tải trọng trục của toa xe lại được tính theo công thức:
Qcabi(i)= qbì(i) + α.qtt(i)
Trong đó:
Qcabi(i)- Trọng lượng toa xe cả hàng và bì (T)
qbì(i)
- Trọng lượng bì của toa xe i (Tự trọng của toa xe) (T)
qtt
- Trọng lượng hàng của toa xe (Tải trọng của toa xe) (T)
α
- Hệ số chất hàng (Phụ thuộc loại hàng và loại toa xe)
Thay số, ta có:
Với toa xe loại 4 trục :
qbì 4truc = 21,5 T (tự trọng)
qtt 4truc = 50 T (tải trọng)
α = 0,8
Qcabi(4truc) = αqtt4truc+qbì4truc= 0,8x50+21,5 = 61,5 (T)

Với toa xe loại 2 trục :
qbì 2truc = 14 T ( tự trọng)
qtt 2truc = 30 T (tải trọng)
α = 0,8
Qcabi(2truc) = αqtt2truc+qbì2truc= 0,8x30+14 = 38 (T)
Vậy, lực cản đơn vị cơ bản của từng toa xe mỗi loại là:
) ; ;
Tỉ lệ tính theo khối lượng của từng loại toa xe so với khối lượng đoàn tàu được tính theo
công thức:
β2truc = 1- β1 = 1 - 0,618 = 0,382
Trong đó:
- Tỉ lệ tính theo số lượng của toa xe loại 4 trục: = 0,5
- Tỉ lệ tính theo số lượng của toa xe loại 2 trục: = 0,5
Qcabi(4truc) = 61,5 (T)
Qcabi(2truc) = 38 (T)
Vậy, lực cản đơn vị cơ bản bình quân của đoàn toa xe là:
w0” = . + β2truc. =0,618*1,094+0,382*1,554=1,27(N/kN)
Thay số vào công thức, ta tính được khối lượng của đoàn tàu:
Kiểm tra khối lượng của đoàn tàu theo điều kiện khởi động:
Phương trình cân bằng lực kéo khởi động của đoàn tàu có dạng:
Fkkđ = P.g.(wkđ + ikkđ) + Q.g.(wkđ + ikkđ)
Fkkd
Fkkd
−P
− w kd
(w
+
i
).g
(Q

+
P).g
kd
kkd
Qkđ =
; ikkđ =

Trong đó:
Fkkđ
P
wkđ
bộ người ta lấy:

- Lực kéo khởi động của đầu máy: Fkkđ = 280000N
- Khối lượng của đầu máy: P = 105 (T)
- Lực cản khi khởi động của đoàn tàu (N/kN). Ở Việt nam khi tính sơ
28

wkđ =
Với :

q0(i )

q0(4truc ) + 7

β 4truc +

28
q0(2truc ) + 7

: là tải trọng trục (T/trục)

β 2truc
(2)


Qcabi (4truc )
n

q0 4truc=

= (T/trục)

Qcabi (2truc )
n

q0 2truc=

= (T/trục)
28
28
0,618 +
0,382 = 1,185( N / kN )
15,375
+
7
19
+
7
 wkđ =

ikkđ - Đại lượng dốc quy đổi mà trên đó đoàn tàu khởi động (0/00)
Kết luận: ikkđ > ip
Với khối lượng đoàn tàu như trên thì đoàn tàu có thể khởi động được trên dốc có độ dốc
ikkđ =14,2 (0/00), Do yêu cầu thiết kế tuyến với dốc hạn chế ip = 12(‰)
• Tính khối lượng hàng của đoàn tàu:
• Khối lượng hàng của đoàn tàu được xác định theo công thức:
k

•
•
•
•

∑n *q

QH = α i =1
Trong đó :

ni
α

i

tt ( i )

- Số toa nhóm i ( 2 trục, 4 trục)
- Hệ số chất hàng của toa xe.

qtt ( i )

•
•
•
•
•
•
•
•

- trọng lượng của toa xe cả hàng và bì i.
Trong đó:
- Tỉ lệ tính theo số lượng của toa xe loại 4 trục: = 0,5
- Tỉ lệ tính theo số lượng của toa xe loại 2 trục: = 0,5
Qcabi(4truc) = 61,5 (T)
Qcabi(2truc) = 38 (T)
qtt4truc - Tải trọng toa xe loại 4 trục = 50 (T)
qtt2truc - Tải trọng toa xe loại 2 trục = 30 (T)

•
•

α= 0,8 :Hệ số chất hàng

•
•

•
•

Thay số, ta có:

Toa xe loại 4 trục: n4 =

Q

1749, 44
0, 618 = 18(toa )
61, 5

Q

1749, 44
0,382 = 18(toa)
38

β 4truc =
Qcabi ( 4truc )   
β 2truc =
Qcabi (2truc )   

Toa xe loại 2 trục: n2 =
• Vậy, khối lượng hàng của đoàn tàu là:
• QH = 0,8(18*50+18*30)= 1152 (T)
3.6.2.Chiều dài đoàn tàu:

Tính chiều dài đoàn tàu:
Công thức tính chiều dài đoàn tàu:
ltàu = n1.l1 + n2.l2 + lđầu máy + ltoa xe trưởng
Trong đó:
n1 - Số lượng toa xe loại 4 trục (Tải trọng 50 T, tự trọng 21,5 T)
n2 - Số lượng toa xe loại 2 (Tải trọng 30 T, tự trọng 14 T)

l1 - Chiều dài toa xe loại 4 trục : l4truc = 20(m)
l2 - Chiều dài toa xe loại 2 trục : l2truc = 14(m)
lđầu máy - Chiều dài đầu máy: lđầu máy = 17,3 (m)


ltoa xe trưởng - Chiều dài toa xe trưởng: ltoa xe trưởng = 8 (m)
Vậy, chiều dài đoàn tàu là:
ltàu = 18∗20+ 18∗14 + 17,3 + 8 = 637,3 (m)
3.7.Chọn chiều dài dùng được của đoàn tàu:
3.7.1.Tính chiều dài sử dụng của đường đón tiễn:
Công thức xác định chiều dài sử dụng của đường đón tiễn trong ga:
lsử dụng = ltàu + 10 = 637,3 + 10 = 647,3 (m)
Căn cứ vào điều 8.3.5(1) quy định: chiều dài đường đón tiễn của ga trên Đường sắt chủ yếu
nên sử dụng con số tiêu chuẩn: 650m, 750m, 850m
Với chiều dài sử dụng của đường đón tiễn tính toán được như trên, ta chọn:
lsử dụng = 650 (m).
3.7.2.Một số loại ga:
Ga nhường tránh:

-

Chức năng:
+ Nhường các tàu khác đi cùng chiều và tránh tàu đi ngược chiều.
+ Thực hiện nhiệm vụ như đầu máy toa xe.
Thiết bị: Có 1 hoặc 2 đường phụ, đồng thời cũng có các thiết bị thông tin tín hiệu

-

phục vụ hành khách, hàng hóa và thiết bị phục vụ khác.
Phân bố ga: Căn cứ vào điều kiện địa hình, nhu cầu đặt ray (khả năng thông qua)

-

và các nghiệp vụ khác → Tiến hành phân bố ga nhường tránh.
- Loại hình ga:
+ Lựa chọn 1 trong 3 loại hình ga: xếp dọc, xếp ngang hoặc nửa dọc nửa ngang.
+ Việc lựa chọn 1 trong 3 loại hình căn cứ vào nhu cầu khả năng thông qua, nghiệp vụ
đầu máy toa xe, quỹ đất tại vị trí xây dựng nhà ga.
3.7.3.Chiều dài nền ga:

i

O

O

Ldt

T'

Lga
LSan ga

i

T"

Hình 3.4: Chiều dài ga.
Bảng 3.2. Chiều dài đường đón tiễn trong thời kỳ sau theo bảng :
Chiều dài đường đón tiễn (m)

650
Ga nhường tránh
Kiểu xếp ngang
900
Ga trung gian
Kiểu xếp ngang
1100
Ga khu đoạn
Kiểu xếp ngang
1435
Chọn thiết kế ga nhường tránh nên chiều dài đón tiễn lấy bằng 900m.
Loại ga

3.7.4.Số đường trong ga:

Loại hình ga


Theo điều 8.3.1(1) quy định: Số lượng đường đón , tiễn của cả hai hướng trên ga tránh và ga
trung gian phải dựa theo tính chất và khối lượng vận tải đến quy định , nhưng không được ít hơn
số ghi trong bảng 3.2.
Bảng 3.3. Số lượng đường đón tiễn trên ga nhường tránh và ga trung gian thiết kế căn cứ
theo năng lực thông qua.
Năng lực thông qua của biểu đồ chạy tàu song song
(kể cả tàu khách) (đôi tàu/ngày đêm)
Ga
≤6
6 ÷ 12
13 ÷ 18
19 ÷ 24

> 24
Ga nhường tránh
1
1÷2
2
2
2
Ga trung gian
2
2
2
2
2÷3
Chọn số đường đoán tiễn là 2 đường.
3.8.Chọn bán kính đường cong:
3.8.1.Bán kính đường cong nhỏ nhất (Rmin):
Căn cứ vào khổ đường 1435 mm siêu cao ngoài cho phép lớn nhất h = 125 mm thì
V max ≤ 4.1 R

Theo nhiệm vụ được thiết kế với đầu máy D14E có Vmax =100 km/h như vậy
Rmin = 600.
Với R ≥ 600 m thì tàu chạy đạt vận tốc thiết kế.
3.8.2.Bán kính đường cong lớn nhất (Rmax):
Bán kính đường cong càng lớn thì điều kiện chuyển động của đoàn tầu càng thuận lợi, ổn
định an toàn và vận tốc càng lớn, nhưng bán kính đường cong càng lớn thì khối lượng xây dựng
công trình càng tăng vì không bám sát địa hình. Vì vậy những nơi cho phép R max chỉ đạt tới một
giới hạn nhất định theo cấp đường chủ yếu khổ 1435 mm thì Rmax < 4000 m
Theo điều 2.2.1(1) : Rmax = 4000 (m).
3.9.Tiêu chuẩn nền đường:
3.9.1.Bề rộng mặt đỉnh nền đường:

Để phù hợp với việc duy tu bằng cơ giới tăng thêm độ ổn định cho kết cấu tầng trên của
đường sắt Việt Nam .
Mặt khác nền đường phụ thuộc vào cấp đường, khổ đường nó ảnh hưởng đến công trình
phí, vận doanh phí cho nên lựa chọn tiêu chuẩn nền đường phù hợp có kinh tế rất lớn.
Bảng: Bề rộng mặt đỉnh nền đường đơn trên đường thẳng

Cấp đường

B.Đá, đá dăm, đá cuội, sỏi, cát to, cát
A.Các loại đất trừnhữngloại đá ghi
nhỏ thuần khiết (trừ loại cát nhỏ vGà cát
trong nhóm B
bột)

Nền đào
Nền đắp
Nền đào
Nền đắp
Đường đôi cấp I
10,30
10,50
9,40
9,60
Đường cấp I, II
6,20
6,40
5,30
5,50
Đường cấp III
5,70

5,70
5,00
5,20
Như vậy ta chọn: Bề rộng mặt đỉnh nền đường đơn trên đường thẳng tuyến đa số là đường
đào nên chọn: B = 6,2(m)
Đường cong: Trong khu gian nới rộng nền đường về phía lưng đường cong.
Đường cong R < 600 (m) thì nới rộng thêm ∆B=0,6(m).
Đường cong R =600 ÷ 1500(m) thì nới rộng ∆B=0,5(m).
Đường cong R =1500÷ 2000(m) thì nới rộng ∆B=0,4(m).


Đường cong R =2000 ÷ 3000(m) thì nới rộng ∆B=0,3(m).
Đường cong R =3000 ÷ 4000(m) thì nới rộng ∆B=0,2(m).
3.9.2. Mui luyện:
Mặt đỉnh nền đường phải có mui luyện để dễ thoát nước và làm khô nền đường.
Ta chọn trắc ngang mui luyện là hình thang
- Cạnh trên: 2,1 (m)
- Chiều cao: 0.15 (m)
Cạnh đưới bằng bề rộng mặt nền đường
3.9.3.Taluy nền đường:
Điều 4.3.5 – Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm quy định: Nếu điều kiện địa chất tốt,
chất đất đồng đều thì độ dốc và chiều cao lớn nhất của taluy đường đào nên tham khảo ở bảng
sau:
Bảng 3.4: Bảng tra taluy đường đào theo tùy loại đất.
STT
Loại đất

Chiều cao lớn nhất (m)

Đất sét, sét cát, cát sét, cát (trừ cát nhỏ và cát bột) có

1
tầng đất đồng nhất.
Đá
2 cuội, đá dăm kết chặt
Đá
3 phong hoá nghiêm trọng
Đá nguyên khối không phong hoá và không có thớ,
tầng
4 nghiêng về phía nền đường, lúc đào phải dùng
Các
5 loại đá khác

Ta luy
nền đào

12

1:1 ÷ 1:1.5

12
12

1:0.5 ÷ 1:1.5
1:1 ÷ 1:1.5

12

1: 0.1

12

1:0.2 ÷ 1:1

Mực nước tính toán trong thiết kế đường sắt chủ Điều 4.3.7 – Quy phạm TKKTĐS khổ
1435 mm quy định về taluy nền đắp như sau:
Bảng 3.5: Bảng tra taluy đường đắp theo tùy loại đất.
Chiều cao lớn nhất (m)
Độ dốc mái nền dốc
Chiều caoChiều
toàn bộ
caoChiều
lớp trên
cao lớp
Máidưới
dốc toàn
Máibộdốc lớp
Mái
trên
dốc lớp dưới
6
1:1,5
Đá phong hóa
12
1:1,5
Đá dăm, cuội, sỏi, cát to
12
6
6
1:1.5
1:1.75

Cát nhỏ
8
6
2
1:0.2
1:1.2
Các loại đất đá khác
12
6
6
1:1.5
1:1.75
Tùy vào chiều cao đào và đắp từng đoạn mà chọn độ dốc mái ta luy theo bảng.
3.9.5.Thiết kế rãnh thoát nước:
Căn cứ theo Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm, kích thước rãnh thoát nước của nền
đường phải đảm bảo các quy định sau:
+ Đối với nền đào, chiều rộng đáy rãnh nói chung không được nhỏ hơn 0.40 (m), chiều
sâu không được nhỏ hơn 0.60 (m).


+ Chiều rộng đường bảo hộ giữa chân mái dốc đường đắp và mép mương thoát nước hay
thùng đấu nói chung không được nhỏ hơn 2.0 (m).
Đường bảo hộ phải làm dốc ra phía ngoài chân mái dốc nền đường với độ dốc ≥ 2 %.
+ Kích thước của mặt cắt ngang rãnh biên của đoạn đường không đào không đắp, của
đoạn chiều cao nền đắp < 5.00 (m) và của rãnh đỉnh phải kiểm toán theo lưu lượng nước tần
suất 25 năm đối với đường chủ yếu, 20 năm đối với đường thứ yếu. Mép rãnh thoát nước phải

≥0.6 m

1-2m

≥ 0.4 m

≥0.6 m

cao hơn mực nước tính toán nói trên 2.0 (m).

≥ 0.4 m

Hình 3.5: Trắc ngang rãnh nền đường.
3.9.6.Trắc ngang nền đường:
Trắc ngang nền đắp:
Mặt cắt ngang tiêu chuẩn của nền đắp được thiết kế trên cơ sở căn cứ vào loại đất, dốc
hướng ngang của mặt đất và cao độ ta luy.

Hình 3.6. Mặt cắt ngang tiêu chuẩn của nền đắp
Khi mặt đất nghiêng theo hướng ngang không rõ ràng, có thể làm rãnh thoát nước ở cả 2
bên của nền đắp.
Kích thước rãnh thoát nước thông thường là 0,4m và 0,6m, nếu khi lượng nước tụ lại quá
lớn mà có khả năng bị tràn thì phải căn cứ vào lưu lượng nước của dòng chảy để thiết kế mở
rộng mặt cắt rãnh, hoặc làm thêm một số rãnh cắt nước ở bên đón nước.
Khoảng cách từ rãnh thoát nước hoặc hố đấu lấy đất đến chân nền đắp (được gọi là hộ đạo
tự nhiên) có bề rộng không nhỏ hơn 2m.
Trắc ngang nền đào:
Trắc ngang định hình nền đào có đống đất thừa (con trạch) được áp dụng cho trường hợp
đất sét thông thường, địa hình đồi núi. Bố trí đống đất thừa ở cả 2 bờn nền mặt cắt ngang nền
đường khi độ dốc ngang ≈ 0% và chỉ bố trí đống đất thừa 1 bên (bên cao) khi độ dốc ngang >
0%.

Đống đất thừa có chiều cao không được quá 3m để tiện cho thi công bằng máy. Để đảm
bảo ổn định cho bản thân đống đất thừa thì ta luy của nó không được dốc quá 1:1. Mặt đón nước
sườn núi của đống đất thừa nên đắp dài liên tục. Khi đống đất thừa ở sườn dưới của dốc núi, nên
cắt đoạn đống đất thừa, cứ 50 ~ 100m thì để một cửa rộng hơn 1m để thoát nước.
2%~4%

≥ 1m

≤ 3m

1 ~ 5m

≥ 0.6m

2%~4%

≥ 0.4m

2 ~ 5m

1
0.15 m

:m

3.1 m
1.05 m

Hình 3.7. Trắc ngang định hình nền đào có đống đất thừa
Trắc ngang định hình nền đào không có đống đất thừa được sử dụng khi nền đường đi qua

vùng đất nông nghiệp, lượng đất đào phải được vận chuyển dọc, đổ xuống nền đắp.
≥ 1m

≥ 5m

:m

0.15 m

1

≥ 0.6m

≥ 0.4m
3.1 m
1.05 m

Hình 3.8. Trắc ngang định hình nền đào không có đống đất thừa
3.9.7.Nền đường trong ga:
Theo Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm, trắc ngang nền đường trong ga có thể thiết kế
thành một mặt dốc hay hai mặt dốc tuỳ theo số lượng đường ga.
Nếu mặt ga rất rộng, khi có đặt hệ thống thoát nước thì dùng trắc ngang hình răng cưa.
Trắc ngang của ga, trạm và bãi hàng phải thiết kế một mặt dốc từ nhà ga và ke ga nghiêng
ra ngoài.
Theo Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm, chiều rộng nền đường ở ga, trạm phải quyết
định theo thiết kế của đường ga.
Khoảng cách từ tim đường ga ngoài cùng đến mép đường không được nhỏ hơn 3.5 (m),
khoảng cách giữa các tim đường trong ga bằng 5.0 m.

i ≤4%

3,5m

a=5,0m

i ≤4%
a=5,0m

3,5m


Hình 3.12: Nền đường trong ga.
3.9.8. Ranh giới chiếm đất của Đường sắt:
Theo Điều 4.8.3 Quy phạm TKKTĐS khổ 1435 mm: Chiều rộng chiếm đất của khu gian
phải tuân theo quy định. Đồng thời, khoảng cách tính từ chân nền đối với nền đường đắp, hay kể
từ mép đỉnh đối với nền đường đào tới giới hạn chiếm đất là 5 (m).
Hoặc là kể từ chân rãnh dọc hay mép ngoài của rãnh đỉnh tới giới hạn chiếm đất là 3 (m).
Đối với vùng ruộng nương chuyên dùng để sản xuất nông nghiệp thì khoảng cách trên có
thể giảm xuống tới 2 (m).
3.10. Chọn loại kiến trúc tầng trên:
3.10.1. Tà vẹt:
Trong ngành đường sắt việc chọn loai tà vẹt cho tuyến đường có một ý nghĩa kinh tế rất
quan trọng nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của tuyến đường, ảnh hưởng đến công trình
phí, vận tốc chạy tàu; do đó ảnh hưởng đến vận doanh phí.
Qua phân tích và so sánh ưu, nhược điểm của các loại tà vẹt, ta thấy, với khí hậu của nước
ta và trong điều kiện hiện nay nói chung và khu vực tuyến đi qua nói riêng, sử dụng tà vẹt bê
tông là phù hợp và kinh tế nhất.
Trên đường thẳng: 1600 (thanh/km).
Trên đường cong : 1760 (thanh/km).
3.10.2.Đá ba lát:
Công dụng của lớp đá balát:

- Đảm bảo độ ổn định cho ray và tà vẹt dưới tác dụng của lực thẳng đứng,
lực ngang và lực dọc.
- Truyền áp lực nhận từ tà vẹt xuống nền đường.
- Là lớp đệm đàn hồi để giảm lực đập của bánh xe xuống nền đường.
Vật liệu để làm lớp đá balát phải chắc, ổn định dưới tác dụng của tải trọng đoàn tàu, không
bị vỡ vụn khi chèn đá, chịu được tác động của thời tiết, không bốc bụi khi tàu chạy, nước chảy
không bị trôi và không cho cỏ mọc.
Vật liệu làm đá balát có thể dùng: đá dăm
Trên tuyến Sài Gòn - Lộc Ninh: Tôi chọn loại vật liệu sử dụng làm lớp đá balát là: đá 40 x
60mm.
Kích thước mặt cắt ngang lớp đá balát :
+ Chiều dày lớp đá balát khi tà vẹt là bê tông và cường độ vận chuyển 2550 Km/Km năm:
Lớp đá dăm: hd = 35(cm)
Lớp cát: hc = 20 (cm)
+ Chiều rộng vai đá b = 35(cm)
Độ dốc mỏi balát :chọn độ dốc mỏi balát là 1:m=1:1,5
3.10.3. Ghi:
Ghi dùng cho tàu thông qua đi theo nhánh bên có tốc độ không quá 45(km/h) không nhỏ
hơn ghi số 11
Ghi dùng để đón tiễn tàu khách ở hướng bên không được nhỏ hơn ghi số 12
Ghi dùng để đón tiễn tàu hàng ở hướng bên và ghi ở các đường ga khác không được nhỏ
hơn ghi số 9
Để tiện sử dụng cho cả tàu hàng và tàu khách cũng như điều kiện cung cấp ghi hiện tại ,ta
chọn ghi N10 cho tuyến thiết kế Tà vẹt ghi là tà vẹt gỗ nhóm 2 được phòng mục trước khi sử


dụng.
3.10.4.Chọn ray:
Chọn ray theo quan điểm khai thác:
Theo quan điểm này, ta phải tính được Qtt ở năm vận doanh thứ 5:

Qtt≥ 2.[(nh + nl).(P + Q) + nk.(P + Qk)].365
Trong đó:
nk, nl
- Số đôi tàu khách và tàu lẻ trong một ngày đêm ở năm thứ 5.
nk
= 7 (đôi tàu/ngày đêm)
nl
= 7 (đôi tàu/ngày đêm)
nh
- Số đôi tàu hàng thông qua theo một chiều.
P
- Trọng lượng đầu máy: P = 105(T)
Q
- Trọng lượng đoàn tàu: Q = 1749,44(T)
Qk
- Trọng lượng đoàn tàu khách. Lấy Qk= 60%.Q
Qk
= 1049,66 (T)
Số đôi tàu hàng thông qua theo 1 chiều ở năm thứ 5 là:
γ = 1,1
QH = 1152(T) (Tính ở phần khối lượng hàng của đoàn tàu)
Gct = G5 = 7 (triệu tấn/năm)
(đôi tàu/ ngày đêm)
Thay số vào công thức trên, ta có:
Qtt = 2*[(18,31 + 7)*(105 + 1749,33) + 7*(105 + 1049,66)]*365
= 40,16 (triệu tấn/km/năm)
Với Qtt > 18 (triệu tấn/km năm) ta chọn ray P50
Qtt= 8 ÷ 18 (triệu tấn/km năm) ta chọn ray P43
Qtt = 5 ÷ 8 (triệu tấn/km năm) ta chọn ray P38
Ta có: Qtt = 40,16 > 18 (triệu tấn/km/năm).

Như vậy, sau khi tính toán theo các cách lựa chọn loại ray khác nhau, ta chọn sử dụng loại
ray P50
3.10.5.Chọn mối nối:
Theo TCVN:4117:1985: xét tất cả điều kiện làm việc và thi công cũng như những ưu
nhược điểm của các loại mối nối ta bố trí mối nối ray như sau:
+

Chọn mối nối so le:

Hình 3.13: Mối nối so le.
+

Chi tiết mối nối:

Hình 3.14: Chi tiết mối nối ray.
3.10.6.Thiết bị thông tin tín hiệu:
Để đảm bảo an toàn tàu chạy và nâng cao năng lực vận chuyển của tuyến thiết kế, cần
phải lắp đặt hệ thống các thiết bị thông tin tín hiệu cho tuyến.


3.10.7.Khổ giới hạn:
Để phù hợp với khổ giới hạn đầu máy toa xe và khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc, đồng
thời có tính đến việc sử dụng.
Đường sắt phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hoá bằng container trong tương lai, ta chọn
khổ giới hạn xây dựng có:
+ Chiều rộng: 4.0 (m).
+ Chiều cao: 4.3 (m).


CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TRẮC DỌC

4.1.Thiết kế bình đồ:
4.1.4.Thiết kế bình đồ:
Xác định đường chim bay của tuyến qua một số điểm khống chế và 2 điểm đầu tuyến.
Trong quá trình thiết kế từng đoạn tuyến, cố gắng bám sát đường chim bay.
Xác định đường KL0
Ta có: chênh cao đường đồng mức h = 10(m)
Dốc giới hạn: Ip =0,9%
=> d = h/Ip = 10/0,9% = 1111,11 (m)
Dựa vào 2 đường trên vạch tuyến hợp lý và xuất trắc dọc của đoạn tuyến đó.
Phân tích trắc dọc để tìm ra những đoạn chưa hợp lý. Đoạn có khối lượng đào đắp quá lớn,
cần phải giảm khối lượng đào hoặc đắp bằng cách gạt cánh tuyến trên bình đồ xuống nơi có địa
hình thấp hơn hoặc cao hơn.
Sau khi điều chỉnh các cánh tuyến trên bình đồ, ta lại thiết kế trắc dọc theo phương án điều
chỉnh đó, rồi lại phân tích trắc dọc, tìm ra những điểm chưa hợp lý và điều chỉnh cánh tuyến trên
bình đồ, nếu cần thiết.
Cứ điều chỉnh như vậy nhiều lần, ta sẽ thiết kế được một đoạn bình đồ và trắc dọc tương
đối hợp lý.
Tiếp theo, chuyển sang thiết kế đoạn tuyến kế tiếp, tương tự như đoạn đầu tiên. Cứ làm
như vậy cho đến hết tuyến.
4.1.4.1. Bán kính cong:
Trên bình đồ, đỉnh các góc quay nên đặt đối diện với chướng ngại. Để định vị đường cong
trên bình đồ, cần chọn bán kính đường cong hợp lý. Sau khi đo góc ngoặt α, trên đường phân
giác của góc (180° - α), sơ bộ vẽ đường phân giác, chọn P 0 (phân cự) để khối lượng đào đắp
không quá lớn. Từ đó, xác định được R của đường cong, theo công thức:

P0


 1



− 1
 cos α




2
R= 
STT
1
3

Bảng 4.1. Tính toán chọn R:
Po(m)
α (độ)
R(m) R(m) chọn
68
24d8’8” 3009
3000
133 40d46’24” 2005
2000

Khi vào đường cong để giảm lực ly tâm và cho tàu vào đường cong êm thuận ta cần bố trí
thêm đường cong chuyển tiếp Lo (đối với đường cấp 1 bán kính nhỏ hơn 4000m)
4.1.4.2. Chiều dài đường cong chuyển tiếp
Để chọn chiều dài L0 được xác định theo các điều kiện sau:
- Điều kiện chiều dài đoạn chuyển tiếp
h
Lo = i

Với : Theo thiết kế tầng trên đường sắt chọn: i = 10/00


2
7.3 × Vmax
R
Độ cao ray lưng (siêu cao): h =

Trong đó, Vmax là vận tốc cấu tạo lớn nhất của đầu máy khi qua đường cong.
- Để tránh lật bánh :
h × Vmax
L0 ≥
3, 6 × f 0
- Đảm bảo độ tăng gia tốc ly tâm không được quá lớn:
L0 ≥ 0.46Vmax
- Đảm bảo động năng tiêu hao không quá lớn khi bánh xe chạm vào Lo:
L0 ≥

3
0.07 × Vmax
R

Sau khi kiểm tra điều kiện sau đó dựa vào kết quả tính toán và quy định trong quy trình, ta
chọn một trị số L0 gần nhất với trị số tính toán đó trong tiểu chuẩn khổ 1435.
Bảng 4.2. Chiều dài đường cong chuyển tiếp L0
Vmax
h
fo
Lo

i%
STT R(m)
Điều kiện
Điều
1 kiện
Điều
2 kiện 3
(km/h) (mm)(mm/sec)
Chọn lại theo
ĐộTC
vuốt siêu cao
1 3000
100
35
28 34.72
46
23.33
50
0.7
2 2000
100
40
28 39.68
46
35
70
0.571
Nếu 2 đường cong cùng chiều: d >100 (m).
Nếu 2 đường cong ngược chiều: d >75 (m).
4.1.4.3.

Tính toán các yếu tố cong
Các yếu tố đường cong: T0, KT0, P0 và P, KT, T, L0 để xác định các điểm NĐ, NC, TĐ, TC.

Hình 4. Yếu tố cong
Đường Tang : To- là chiều dài của đoạn thẳng khi chưa có đoạn hòa hoãn.
T – là chiều dài của đoạn thẳng khi có đoạn hòa hoãn.
α
R × tg

2
T0 =
T = T0 +L0/2

π Rα 0
Chiều dài đường cong chưa kể hòa hoãn : KT0 = 180
Chiều dài đường cong kể hòa hoãn : KT = KT0 + L0
α
1
P0 = R.(sec − 1) = R.(
− 1)
α
2
cos( )
2

Phân cự:
STT
1

T0

641.4

Bảng 9: Tính các yếu tố cong
KT0
P0
KT
T
1263.7
67.83
1313.7
666.4

L0
50


2

741.9

1423.2

133.75

1494.25

776.9

70

4.2. Thiết kế trắc dọc:
4.2.2.Thiết kế trắc dọc:
Sau khi có bình diện từ 3-5 Km trên trắc dọc đường đen, đường đen phản ánh đúng địa
hình của tuyến.
Thiết kế đường đỏ cần bám sát địa hình để khối lượng đào đắp là ít nhất.
4.2.2.1.Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy an toàn:
Kiểm tra thiết kế trắc dọc đảm bảo chạy tàu an toàn:
Hiện tượng mất an toàn là do đứt móc đầu máy toa tàu. Đứt móc nối dễ xảy ra ở những
nơi mà móc nối đổi trạng thái làm việc đột ngột từ ép chặt sang kéo căng (chân dốc lõm, dốc
bậc thang, dốc lồi ở chân dốc lõm) ở một độ chênh về cao độ và một trị số dốc nhất định (trường
hợp móc nối chuyển trạng thái làm việc từ kéo căng sang ép chặt thì ít xảy ra hơn).
Để tránh hiện tượng này, người ta thiết kế trắc dọc sao cho móc nối chuyển trạng thái làm
việc một cách từ từ.
Để đảm bảo tàu chạy an toàn, quy phạm quy định như sau: Hiệu số đại số lớn nhất của 2
độ dốc liền nhau trên trắc dọc không được vượt quá trị số độ dốc hạn chế hướng tàu nặng ( ∆i ≤
ip), ngoại trừ 3 trường hợp đoạn dốc có hại sau đây: Khi i p≥ 8 ‰ thì ∆i ≥ ip/2 và khi ip< 8 ‰ thì
∆i ≤ 4 ‰.
Dốc lõm (1 phía hoặc 2 phía):

∆ i ≤ ip /2
4‰

i>

4‰

H > 10m

H > 10m

i>

Hình 4.2: Dốc lõm.
Dốc bậc thang:

H > 10m

i>

∆i ≤ i p
4‰

∆i ≤ i p /2
< 2L

i>
tàu

4‰

i>

4‰

∆i ≤ i p /2

i>
≥ 2L tàu

∆i ≤ ip /2

4‰

H > 10m

H > 10m

Hình 4.3: Dốc bậc thang với đoạn nghỉ < 2L tàu.

Hình 4.4: Dốc bậc thang với đoạn nghỉ > 2L tàu.


Lưu ý trong trường hợp này:
Dốc bậc thang là dốc được ngăn cách bởi dốc bằng 0‰ hoặc dốc nhẹ 1 ÷ 2‰.
Khi xác định chiều cao H của dốc có hại, cần xem xét kỹ.
+ Nếu xuống dốc nối bằng nhiều đoạn dốc mà trong đoạn này có dốc ≤ 4‰ nhưng chiều
dài dốc < 2Ltàu thì vận tốc đoàn tàu chạy trên dốc này vẫn chưa được hoà hoãn. Vì vậy, tính
chiều cao H phải tính từ đỉnh chỗ nối tiếp giữa đoạn không có hại (có chiều dài ≥ 2Ltàu) và đoạn
có hại tính đi.
+ Ngược lại, nếu đoạn có dốc ≤ 4‰ (dốc vô hại) có chiều dài ≥ 2Ltàu thì vận tốc đoàn tàu
chạy trên dốc này đã được hoà hoãn. Vì vậy, tính chiều cao H cần phân đoạn ra.
4.2.2.2.Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy liên tục:
Để đảm bảo tàu chạy liên tục, khi thiết kế trắc dọc và bình diện tuyến đường cần phải
đảm bảo các điều kiện sau:
+Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán. Muốn vậy phải triết giảm các dốc giới
hạn ở những vị trí có đường cong.
+Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán ở nơi lên dốc vào ga.
4.2.2.2.1.Triết giảm dốc trên đường cong:
Khi tàu vào đường cong, nó chịu một lực cản, do một trong những nguyên nhân chính sau
đây:

+ Vành bánh phía ngoài siết chặt vào má trong ray lưng dưới tác dụng của lực ly tâm.
+ Do hiện tượng trượt ngang của đầu máy toa xe khi vào đường cong.
+ Do các bánh xe trên cùng một trục không chạy trên cùng một chiều dài, bánh xe phía
ngoài phải vượt nhanh lên vì đường phía ngoài dài hơn, nên bánh xe vừa quay vừa trượt.
+ Khi tàu vào đường cong, lực cản do đường cong được coi tương đương như lực cản do
độ dốc ir.
+ Khối lượng đoàn tàu được tính theo điều kiện chuyển động đều với vận tốc tính toán V p
trên độ dốc giới hạn ip.
+ Do đó, khi vào đường cong thì đoạn có dốc i p phải giảm đi một lượng tương đương với
wr, hay là phải giảm đi một lượng là ir. Như vậy, dốc thực tế khi đi qua vị trí có đường cong là:
i = ip - ir
Trong đó, ir được tính theo các công thức sau:
700
Nếu chiều dài đường cong lớn hơn chiều dài đoàn tàu: ir = R

12,2 × α o
Lt
Nếu chiều dài đường cong nhỏ hơn chiều dài đoàn tàu: ir =

Nếu tàu nằm trên nhiều đường cong:


12,2( ∆α 1 + ∆α 2 )
Lt
+ Khi tàu nằm một phần trên các đường cong: ir =
12,2( α 1 + α 2 )
Lt
+ Khi tàu nằm trọn vẹn trên các đường cong: ir =

Khi tàu vào đường cong có bán kính R ≤ 400 (m), hệ số bám lăn giữa bánh xe đầu máy và

ray giảm, dẫn đến lực kéo bám giảm.
Do vậy, để đảm bảo kéo hết được Q tính toán, phải triết giảm độ dốc thêm một lượng là
iϕ. Phía lên dốc cũng phải triết giảm iϕ trên một đoạn có chiều dài bằng chiều dài đoàn tàu, vì khi
đầu máy vào đường cong, hệ số ma sát giữa bánh cái và ray giảm tức khắc trong khi đoàn tàu
còn nằm ngoài đường cong (Điều 2.1.1 - QPTKKTĐS khổ 1435 mm).
4.2.2.2.2.Triết giảm dốc khi vào ga:

ip- 4

i ga
L sân ga

≥ L tàu

≥ L tàu

ip- 4

Hình 4.6: Triết giảm dốc khi vào ga.
Do một nguyên nhân nào đó, tàu đến nhưng chưa được phép vào ga mà phải dừng ngoài
ga thì đoạn dốc nơi tàu dừng phải đảm bảo điều kiện khởi động. Muốn vậy:
i ≤ ip – 4
li≥ Ltàu
4.2.2.2.3.Chọn chiều dài dốc:
Nên lấy chiều dài dốc dài nhưng để bám sát địa hình không nên lấy dốc dài quá.
Thường chọn Ldốc ≥ Ltàu
Vì vậy, dưới một đoàn tàu, không nên có quá một điểm đổi dốc, tức là: L dốc > Ltàu. Trường
hợp khó khăn: Ldốc ≥ Ltàu/2, tức là lúc này, đoàn tàu nằm trên 2 điểm đổi dốc. Dù khó khăn thế
nào thì Ldốc ≥ 200 (m) vì có giảm chiều dài dốc nửa thì khối lượng công trình cũng không giảm
được là bao nhiêu.

4.2.2.3. Kiểm tra vị trí điểm đổi dốc theo vị trí bình đồ và công trình nhân tạo:
Theo điều 2.1.6 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm đối với Đường sắt cấp I, II khi hiệu số hai
độ dốc liền kề nhau ∆i > 3‰ thì 2 độ dốc đó phải nối bằng đường cong đứng hình trên có bán
kính 10000 (m).


Trong trường hợp đường cong nối dốc đứng của trắc dọc trùng với đường cong hoà hoãn
của bình diện, ray lưng vừa phải thực hiện đường cong đứng, vừa phải thực hiện đường cong
bằng và phải vuốt siêu cao.
Để thuận lợi cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa đường ray, ở những vị trí này, phải đảm
bảo đường cong đứng không trùng với đường cong hoà hoãn. Muốn thế, điểm đổi dốc phải cách
điểm đầu hoặc điểm cuối của đường cong hoà hoãn một khoảng tối thiểu là T đ.
Tđ = 5∆i
Rđ = 10000 (m)
CHƯƠNG 5: CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC
5.2. Các công trình thoát nước:
5.3.5. Nguyên tắc bố trí, lựa chọn cống:
Trong một phạm vi cục bộ giữa hai đoạn không đào không đắp trên trắc dọc bố trí công
trình thoát nước ở vị trí thấp nhất của đường đen. Còn hai đỉnh cao nhất của đường cao độ thiên
nhiên nằm về hai phía của điểm không đào không đắp là các đỉnh của đường phân thủy từ các
điểm này trên lý trình của bình đồ ta khoan được vùng tụ nước chảy về công trình.

Hình 5.4: Xác định diện tích tụ nước trước công trình.
Tuy nhiên nếu theo nguyên tắc trên mà khoảng cách giữa các cống quá gần nhau và sườn
núi thoát ta nên đào kênh dẫn nước từ hai hay ba hố tụ nước chảy về một công trình thoát nước
để giảm kinh phí xây dựng công trình.
Cũng chú ý thêm rằng, nếu theo nguyên tắc trên có khi gặp trường hợp trên đoạn dài của
trắc dọc không có công trình thoát nước. Lúc đó ta phải bố trí công trình thoát nước cấu tạo vì
mặt cắt rãnh bên nền đường đào định hình chỉ đủ thoát nước cho chiều dài 500m đường. Vậy
trường hợp này ta phải bố trí thêm 2 hay 3 cống trên chiều dài 1 km. Nhưng cống này có khẩu

độ nhỏ nhất là 1m để thuận lợi cho công tác duy tu cống khi khai thác cao độ nền đường tại vị
trí cống phải thỏa mãn hai điều kiện sau đây:
Để tránh cống bị vỡ do hoạt tải thì lớp đắp trên cống, từ đỉnh cống đến đáy ray phải dày
tối thiểu là 1m. Nếu điều kiện này không được thỏa mãn với địa hình phải xử lý bằng một trong
hai cách là cống bản bê tông cốt thép hoặc đào sâu lòng suối (hạ lưu cống trũng hơn nhiều


thượng lưu, cống không bị bồi) việc chọn cách nào tùy theo kết quả so sánh phương án về kinh
tế kỹ thuật.
Cao độ vai đường phải cao hơn mực nước dâng trước cống một đoạn dự trữ. Nếu cầu nhỏ,
cống bán áp, cống không áp khẩu độ nhỏ dưới 2m thì đoạn dự trữ là 0,5m. Còn nếu là cống bán
áp đường kính 2m trở lên đoạn dự trữ là 1m.
Không nhất thiết mọi điểm thấp nhất cục bộ của trắc dọc phải bố trí công trình thoát
nước, mà cho phép đưa dịch vị trí cống lên lừng chừng bờ suối để giảm chiều dài và dễ thi công
nhưng với điều kiện phải đào sâu lòng suối và đào rãnh thoát nước ở hạ lưu. Nếu phải làm cầu
tại vị trí nền đắp cao cũng cần so sánh thêm với phương án mở rộng khẩu độ để giảm chiều cao
công trình và chiều cao nền đắp trước công trình.
•

Trên bình đồ

Nói chung công trình thoát nước phải vuông góc với dòng chảy. Như vậy sẽ có lợi là
chiều dài công trình ngắn và thi công thuận lợi. Nhưng lại làm cho đường dài vì phải quanh co,
chất lượng khai thác đường kém đến khi không thiết kế tuyến qua sông được, cho nên đối với
công trình thoát nước nhỏ thì vị trí của nó do vị trí của tuyến đường quyết định. Như vậy sẽ xảy
ra một điều là công trình phải chéo với dòng chảy. Khi đó phải làm miệng cống xiên hoặc làm
công trình điều chỉnh và bảo vệ. Có nghĩa là khi làm công trình chéo với dòng chảy ta vẫn áp
dụng thiết kế kết cấu công trình định hình nhưng phải sửa đổi lại theo địa hình.
Ở những đoạn suối cong trên vùng núi lại có nước chảy thường xuyên thì vị trí công trình
tốt nhất là di chuyển về vị trí khô ráo ở gần đấy và sau khi làm xong công trình sẽ cho nắn thẳng

suối bằng cách đào một đoạn sông nhân tạo, giải quyết như vậy vừa cải thiện được chế độ chảy
vừa tạo điều kiện tất thuận lợi cho thi công
•

Cống được sử dụng trong các trường hợp:

- Thoát nước cho dòng chảy có lưu lượng Q< 25 m3/s. (Lưu lượng dòng chảy: là đại
lượng đo bằng thể tích chất lỏng chuyển động qua mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian
(m3/s)).
- Bố trí thoát nước cấu tạo cho trường hợp trên đoạn dài của trắc dọc không có công trình
thoát nước.
- Khi xây dựng công trình ở địa hình có độ cao vai đường thấp mà nếu sử dụng cống
chìm thì không đảm bảo chiều dày tối thiểu 1m dành cho phần đất đắp bên trên cống.
- Khi dòng chảy có nhiều vật trôi nếu làm cống dễ dẫn đến khả năng tắc cống, không
đảm bảo an toàn cho nền đường.
- Khi có yêu cầu thoát nước nhanh không cho phép mực nước ở thượng lưu cống dâng
cao làm ảnh hưởng đến khu dân cư hay ruộng vườn. Trong trường hợp này phương án sử dụng
cầu thay cho phương án cống tỏ ra hợp lý hơn.


5.3.6. Yêu cầu về cống:
- Cống đặt phải ổn định, đảm bảo đủ độ cứng, độ bền vững trong quá trình chế tạo, vận
chuyển cũng như sử dụng sau này, giá thành rẻ, thi công thuận tiện, đảm bảo thoát hết lưu lượng
tính toán.
- Lớp đất đắp trên cống phải dày tối thiểu 0.5m để tránh cống bị vỡ khi hoạt tải chạy ở
phía trên. Trường hợp không đảm bảo điều kiện trên, phải dùng cống bản bê tông cốt thép hay
đào sâu lòng suối xuống nếu địa hình cho phép (hạ lưu cống trũng nhiều và tại vị trí cống không
bị bồi).
- Về nguyên tắc trong một phạm vi cục bộ giữa hai đoạn không đào không đắp trên trắc
dọc bố trí công trình thoát nước ở vị trí thấp của đường đen còn hai đỉnh của cao độ thiên nhiên

nằm về hai phía của điểm bố trí công trình là đỉnh của đường phân thuỷ.
- Từ những điểm này trên lý trình của bình đồ ta sẽ khoanh được vùng tụ nước chảy về
công trình.
- Theo nguyên tắc trên mà khoảng cách giữa cầu cống quá gần nhau và sườn núi thoải ta
có thể đào kênh dẫn từ hai hoặc ba tụ nước chảy về công trình (phải so sánh kinh tế kỹ thuật để
chọn).
- Nếu gặp trường hợp trên đoạn dài của trắc dọc không có công trình thoát nước lúc đó bố
trí công trình thoát nước theo cấu tạo tuỳ mặt cắt rãnh biên nếu đường đi qua chỉ đủ thoát nước
cho chiều dài khoảng 500 m trường hợp này ta phải bố trí 2-3 cống/1km và khẩu độ của cống
cấu tạo D ≥ 1m để tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng.
- Nếu gặp phải trường hợp đáy tụ nước nằm trên đường đỏ thì căn cứ vào tình hình cụ thể
của bình đồ,trắc dọc mà chọn các loại cống sau:
+ Cống ngầm: Nếu phía hạ lưu thấp.
+ Cống xi phông: Nếu phía hạ lưu cao.
+ Máng thoát nước: Nếu đủ điều kiện khổ tĩnh không của đường sắt ≥ 4.3m.
- Yêu cầu cơ bản về cống:
Cống phải đạt cường độ ổn định đảm bảo đủ cứng và bền vững trong quá trình chế tạo
cũng như sử dụng sau này, giá thành xây dựng rẻ thi công thuận tiện đảm bảo thoát hết lưu
lượng tính toán. Tránh hiện tượng cống bị vỡ do hoạt tải nên khoảng cách từ đỉnh cống đến mặt
đỉnh nền đường tối thiểu phải là 0.5 m nếu không đảm bảo thì có thể dùng cống bản bê tông
hoặc đào sâu lòng suối.
5.3.7. Tính toán thủy văn cống:
•

Tính lưu lượng cống:

- Sau khi đã xác định được vị trí bố trí cống trên bình đồ và trắc dọc, ta tiến hành tìm vị
trí đường phân thuỷ trên bình đồ và khoanh vùng lưu vực trên đó, nước chảy vào công trình.

- Diện tích giới hạn bởi tim tuyến đường và đường phân thuỷ chính là diện tích lưu vực
cần xác định để tính toán lưu lượng thoát nước của cống.
- Vì lý do bình đồ không đầy đủ, sau khi tính được diện tích lưu vực, tuỳ theo tình hình, ta
phải tăng thêm từ 0.2 ÷ 1.5 km2.
- Tính lưu lượng theo Quy trình của Liên Xô (cũ) CH435-72 và Quy trình tính dòng chảy
của Bộ Giao Thông Vận tải Việt Nam 1995.
- Công thức tính lưu lượng nước chảy cực đại do mưa rào (Qmax) theo 22 TCN 220-95 của
Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam “Tính đặc trưng dòng chảy lũ” (Tiêu chuẩn này được áp dụng
từ năm 1995, để tính Qmax khi không có tài liệu đo lưu lượng trên sông phục vụ cho việc thiết kế
các công trình thoát nước trên đường ôtô và đường sắt ở những sông suối không bị ảnh hưởng
của thuỷ triều):
Q = Ap . α . Hp . δ . F (m3/s)
Trong đó:
Hp - là lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất 1%. Tra trong phụ lục 15 CTVS theo số liệu
của trạm thuỷ văn Lộc Ninh: H1% = 168 mm
α: là hệ số dòng chảy lũ được xác định theo bảng 9-7 CTVS phụ thuộc vào các đặc trưng
lớp phủ mặt của lưu vực, lượng mưa ngày Hp và diện tích lưu vực.
Đặc trưng lớp phủ bề mặt theo cấp đất III (bảng tra 9-2, CTVS), chọn α= 0.85.
δ: hệ số xét đến ảnh hưởng của ao hồ đầm lầy xác định theo 9-5 CTVS.
F - Diện tích lưu vực (km2).
Ap – Mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế, xác định theo phụ lục 13, phụ
thuộc vào thời gian tập trung nước trên sườn dốc lưu vực (τsd) phụ lục 14, vùng mưa và đặc
trưng thuỷ văn địa mạo của lòng sông (φLS).
Bảng tra theo vùng mưa XVIII: vùng từ Lộc Ninh đến Sài Gòn.
Hệ số đặc trưng thuỷ văn địa mạo của lòng sông được tính theo công thức (9-12), Thiết
kế Đường ôtô - Công trình vượt sông (tập 3)_GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, NXB Giáo Dục.
φs =

1000 L
m I F 1/4 ( α H1% )

1/3
LS LS

1/ 4

Trong đó:
L - Chiều dài suối chính (km)
iLS - Độ dốc suối chính (‰)
mLS - Hệ số nhám của lòng suối, xác định theo bảng 9-3, phụ thuộc đặc trưng trung bình
của lòng sông và bãi trên chiều dài sông từ đầu nguồn tới mặt cắt tính toán.
Trên tuyến Đường sắt Sài Gòn – Lộc Ninh, ta có các thông số để tính toán lưu lượng thoát
nước của cống như sau:


+ H1% = 168mm.
+ Cấp đất theo cường độ thấm: Cấp III – Tra bảng 9-2, đặc trưng lớp mặt là á sét, á sét
xám, đất lầy.
+ mLS = 7 (Tra bảng 9-3: Lòng sông có dòng chảy chu kỳ, có nhiều cỏ rác, quanh co, uốn
khúc).
+ msd = 0.15 (Tra bảng 9-4: Mặt đất không được thu dọn, có nhiều gò đống lồi lõm; lớp
phủ thực vật trung bình).
+ α = 0.81 (Tra bảng 9-7: Đất cấp III, H1% = 168mm, F = 0.1 ÷ 1 km2).
+ δ = 0.95 (Tra bảng 9-5: Tỉ lệ ao hồ 2%, F ≤ 10 km2).
Bảng : Tính lưu lượng 3 cống đại diện
Lý trình (Km)
F (km2)
H1%
α
L(km)
mls

Ils(‰)

φs

τsd(phút)
A1%
δ
Q(m3/s)

2+600
0.2145
168
0.81
0.325
7
25
6.82
38
0.2
0.95
5.5

0+200
0.07
168
0.81
0.1
7
18
3.1

13
0.379
0.95
3.43

3+800
0.06
168
0.81
0.15
7
20
4.6
21.5
0.24
0.95
1.86

→ Biểu đồ quan hệ Q = f(F):

Hình 5.5: Biểu đồ quan hệ lưu lượng và diện tích lưu vực
•

Tính toán chọn khẩu độ cống

- Sau khi tính được lưu lượng chảy về cống trên, tra trong phụ lục 16 – CTVS ta sẽ xác
định được khẩu độ cống tương ứng với lưu lượng nước chảy qua công trình.
- Để công tác thi công đặt cống cũng như việc duy tu, sửa chữa trong quá trình khai thác
tuyến đường được thuận lợi, nên chọn sử dụng loại cống tròn, có khẩu độ từ 1m ÷ 2m.
- Và để đảm bảo sự làm việc an toàn, thoát hết lưu lượng nước tính toán của các cống,

chọn các khẩu độ cống sao cho các cống trên tuyến đều làm việc ở chế độ chảy không áp.
Bảng 5.2: Thống kê cống điển hình
Lý trình
0+200
1+200
2+00
2+600

F (km2)Q(m3/s)
0.07 3.43
0.2
5.4
0.26 6.24
0.214 5.5

H(m)
1.82
2.5
2.72
2.5

v(m/s)
3.24
4.4
4.5
4.4

D(m)
Ghi chú
2

Cống tròn
2 Cống tròn
2 Cống tròn
2 Cống tròn


3+300
3+800
5+400
6+700
9+600
12+400
12+900
Trong đó:

0.178
0.06
0.06
0.15
0.13
0.06
0.06

5.1
1.86
1.86
4.8
4.5
1.86
1.86

2.3
1.2
1.2
2.15
2.11
1.2
1.2

3.76
2.79
2.79
3.5
3.4
2.79
2.79

2 Cống tròn
1 Cống tròn
1 Cống tròn
2 Cống tròn
2 Cống tròn
1
Cống tròn
1
Cống tròn

H: Chiều sâu mực nước dâng trước cống.
V: Vận tốc dòng nước.
D: Đường kính của cống.

•

Tính chiều dài cống Lc

Chiều dài cống tính theo công thức: Lc = 2m(h - φ) + B (h < 6m)
Trong đó:
h: cao độ đất đắp ở tim đường
φ: là đường kính cống
B: chiều rộng mặt đỉnh nền đường (B = 7m)
m: mái dốc ta luy

1:m

1:m

Hình 5.6 : Mặt cắt ngang đường
Chiều dài cống trong ga tính theo công thức sau:
Lcga = 2m (h - φ) + 2×3.5 + (n - 1)a