Đồ án thiết kế, thi công đường hầm vượt sông

Mục lục
Mở đầu..........................................................................................................4
ch-ơng 1: Cơ sở thiết kế. ............................................................................5
1.1. Chức năng nhiệm vụ của công trình. ........................................................5
1.2. Đặc điểm khu vực xây dựng...........................................................................5
1.3. Xác định l-u l-ợng thiết kế. ...........................................................................6
1.4. Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn........................................................6
1.4.1. Đặc điểm địa chất. .....................................................................................6
1.4.2. Đặc điểm thuỷ văn. ....................................................................................9
1.5. Đánh giá chung về khu vực dự kiến xây dựng công trình. .......................10
ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc. ...............................................................11
2.1. Đặt vấn đề. .....................................................................................................11
2.2. Các yêu cầu đối với công trình. ...................................................................12
2.2.1. Các yêu cầu chung. ..................................................................................12
2.2.2. Các yêu cầu cụ thể đối với công trình đ-ờng ôtô ngầm. ..........................13
2.3. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế. ...........................13
2.4. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tính toán. ...........................................14
2.4.1. Tính số làn xe. ..........................................................................................14
2.4.2. Xác định chiều rộng mặt đ-ờng và khẩu độ hầm. ...................................14
2.4.3. Xác định giới hạn tĩnh không và chiều cao toàn bộ hầm. ........................15
2.4.4. Xác định độ dốc dọc lớn nhất. .................................................................15
2.4.5. Tính toán tầm nhìn xe chạy......................................................................17
2.4.6. Chọn bán kính đ-ờng cong nằm. .............................................................20
2.4.7. Xác định chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp. ...........................................22
2.4.8. Xác định bán kính đ-ờng cong đứng. ......................................................22
2.4.9. Xác định vị trí đặt cửa hầm. .....................................................................25
2.5. Thiết kế trắc dọc. ..........................................................................................25
2.5.1. Thiết kế trắc dọc các đoạn đ-ờng dẫn. ....................................................25
2.5.2. Thiết kế trắc dọc các đoạn hầm trong đất. ...............................................29
2.5.3. Thiết kế trắc dọc đoạn hầm đi d-ới lòng sông. ........................................29
2.6. Các ph-ơng án mặt cắt kết cấu. Chọn ph-ơng án.....................................32

2.6.1. Ph-ơng án 1: Khung chữ nhật bốn nhịp: hình 2.12. ................................32
2.6.2. Ph-ơng án 2: Khung vòm t-ờng thẳng bốn nhịp: hình 2.13. ...................32
2.6.3. So sánh chọn ph-ơng án mặt cắt. .............................................................33
2.7. Các giải pháp bảo đảm. ................................................................................37
2.7.1. Giải pháp thông gió. .................................................................................37
2.7.2. Giải pháp chiếu sáng và cung cấp năng l-ợng cho đ-ờng hầm. ..............37
2.7.3. Giải pháp thoát n-ớc cho đ-ờng hầm. .....................................................38

1


2.7.4. Giải pháp chống thấm cho đ-ờng hầm. ...................................................38
ch-ơng 3: Tính toán kết cấu. ................................................................39
3.1. Tính toán kết cấu bảo vệ đoạn hầm v-ợt sông. .........................................39
3.2. Tính toán thiết kế vỏ hầm. ...........................................................................42
3.2.1. Sơ đồ tính. ................................................................................................42
3.2.2. Xác định tải trọng tính toán. ....................................................................44
3.2.3. Tính toán nội lực. .....................................................................................49
3.2.4. Tính toán, bố trí cốt thép. .........................................................................53
3.3. Tính toán lớp đệm cát, xác định độ lún của công trình. ...........................61
3.3.1. Đặc điểm địa chất d-ới đáy công trình. ...................................................61
3.3.2. Xác định chiều dày lớp đệm. ...................................................................61
3.4. Tính toán thiết kế móng công trình. ...........................................................61
3.4.1. Xác định tải trọng tác dụng lên móng......................................................61
3.4.2. Chọn kích th-ớc cọc và đài cọc. ..............................................................62
3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc. .................................................................62
3.4.4. Xác định số l-ợng cọc và bố trí cọc. ........................................................64
3.4.5. Kiểm tra móng cọc theo điều kiện sức chịu tải và biến dạng. .................64
3.5. Bố trí cốt thép tại vị trí mối nối các đoạn hầm. .........................................68
ch-ơng 4: Thiết kế thi công. ..................................................................68

4.1. Lựa chọn công nghệ thi công. ......................................................................68
4.2. Công tác đất. .................................................................................................69
4.2.1. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hố đào. .......................................................69
4.2.2. Xác định khối l-ợng đất đào. ...................................................................69
4.2.3. Lựa chọn máy thi công và tính năng kỹ thuật của máy đ-ợc chọn. .........70
4.2.4. Tính toán chi phí nhân lực máy cho công tác đất. ..............................71
4.2.5. Sơ đồ công nghệ đào đất. .........................................................................72
4.3. Chế tạo đốt hầm. ...........................................................................................72
4.3.1. Thiết kế âu tàu. .........................................................................................72
4.3.2. Chế tạo đốt hầm. ......................................................................................75
4.4. Vận chuyển đốt hầm Hạ đoạn Thi công mối nối................................78
4.4.1. Vận chuyển đốt hầm. ...............................................................................78
4.4.2. Hạ đoạn. ...................................................................................................79
4.4.3. Thi công mối nối. .....................................................................................99
4.5. Tổ chức thi công. .........................................................................................103
4.5.1. Các giai đoạn thi công công trình. .........................................................103
4.5.2. Lập tiến độ thi cồng. ..............................................................................104
4.5.3. Tổ chức đơn vị thi công. ........................................................................104
Kết luận ...........................................................................................................105
Tài liệu tham khảo chính. .....................................................................107

2


Mở đầu
Trong những năm vừa qua, d-ới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà n-ớc, đất n-ớc
ta đã đạt đ-ợc nhiều thành tựu trên tất cả mọi lĩnh vực, trong đó có việc phát triển hạ
tầng cơ sở. Giao thông vận tải là một yếu tố vô cùng quan trọng, nó góp phần thúc
đẩy sự gia tăng phát triển của nền kinh tế quốc dân, cũng nh- giao l-u văn hoá giữa
các vùng và khu vực trên đất n-ớc.

Với tốc độ tăng nhanh của các ph-ơng tiện giao thông hiện nay, nhất là thời
gian vừa qua số l-ợng xe gắn máy tăng lên một cách đáng kể làm cho vấn đề giao
thông trở nên phức tạp, đặc biệt là giao thông đô thị.
ở thành phố đang chuyển mình mạnh mẽ, có tốc độ phát triển về mọi mặt
cao nhất trong cả n-ớc thì xây dựng cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu giao thông càng
trở nên bức thiết hơn. Hiện nay, nhu cầu đi lại qua sông Sài Gòn đang đòi hỏi cần có
những công trình giao thông mới.
Trong mối quan hệ phức tạp về mặt giao thông (đ-ờng bộ, đ-ờng thuỷ), về
mặt xã hội (nhiều công trình lớn mà nếu giải toả sẽ cần chi phí khổng lồ) đồng thời
tạo nên nét hiện đại cho thành phố đòi hỏi cần có giải pháp xây dựng công trình
nối liền hai bờ sông Sài Gòn hợp lí nhất. Giải pháp công trình ngầm sẽ là một giải
pháp hết sức hợp lí và phù hợp với xu h-ớng phát triển của t-ơng lai, song để xây
dựng đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông thì sẽ đòi hỏi kỹ thuật - công nghệ xây
dựng cao.
Với những kiến thức về khoa học kỹ thuật đã đ-ợc học tập, tôi chọn đề tài tốt
nghiệp: Thiết kế và tổ chức thi công đ-ờng hầm v-ợt sông .
Với Đề tài tốt nghiệp này có các nội dung chính sau:
Ch-ơng1: Cơ sở thiết kế.
Ch-ơng 1 giới thiệu đặc điểm chung của khu vực xây dựng về mặt bằng, các
tuyến giao thông (cả về đ-ờng bộ và đ-ờng thuỷ), đặc điểm xã hội và trình bày cụ
thể đặc điểm địa chất, thuỷ văn của khu vực.

3


Ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc.
Đ-a ra các giải pháp mặt bằng, mặt cắt, giải pháp kết cấu, phân tích so sánh
chọn ph-ơng án.
Ch-ơng 3: Thiết kế kết cấu đoạn hầm v-ợt sông.
Tính toán kết cấu bảo vệ cho đoạn hầm v-ợt sông, kết cấu vỏ hầm của đoạn

hầm v-ợt sông, kết cấu móng. Tính toán kiểm tra độ lún cho đ-ờng hầm.
Ch-ơng 4: Thiết kế kỹ thuật thi công Tổ chức thi công.
Thiết kế kỹ thuật thi công cho đoạn hầm v-ợt sông, lập tiến độ và các giải
pháp bảo đảm cho thi công đoạn hầm v-ợt sông.
Kết luận
Đánh giá chung về công việc đã thực hiện đ-ợc và kết luận về đề tài.
Đồ án gồm thuyết minh và bản vẽ với các bản vẽ:
-

Cơ sở thiết kế + Kiến trúc toàn bộ công trình: 6 bản vẽ.

-

Thiết kế kết cấu vỏ hầm cho đoạn hầm v-ợt sông + Kết cấu móng: 4 bản
vẽ.

-

Thiết kế kỹ thuật thi công và tổ chức thi công: 5 bản vẽ.

4


ch-ơng 1: Cơ sở thiết kế.
1.1. Chức năng nhiệm vụ của công trình.
Xây dựng công trình đ-ờng hầm Thủ Thiêm nằm trong qui hoạch phát triển
cơ sở hạ tầng của thành phố Hồ Chí Minh. Công trình đ-ợc xây dựng lên nhằm mục
đích đáp ứng nhu cầu giao thông nối liền thành phố với các khu vực vành đai cho
việc phục vụ giao thông hiện tại và trong t-ơng lai.
Đ-ờng hầm giao thông Thủ Thiêm nối liền đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng với

Thủ Thiêm qua sông Sài Gòn.
1.2. Đặc điểm khu vực xây dựng.
Khu vực xây dựng công trình nằm trong khu vực tập trung nhiều cơ quan
quan trọng của nhà n-ớc và các tổ chức xã hội. Nằm trên đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng
có Ngân hàng Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn Việt Nam, Ngân hàng Nhà
n-ớc Việt Nam, Ngân hàng Công th-ơng Việt Nam
Trên khu vực xây dựng công trình còn có Nhà Máy dệt Thắng Lợi, Nhà hàng
Phi Thuyềnvà là nơi tập trung đông đúc dân c-.
Chạy song song với đ-ờng bến Ch-ơng D-ơng là sông Bến Nghé có mật độ
vận tải đ-ờng thuỷ hàng năm rất lớn.
Công trình có nhiệm vụ nối liền thành phố Sài Gòn với khu vực vành đai, cắt
qua sông Sài Gòn có mật độ vận tải đ-ờng thuỷ cao cho tàu có tải trọng lớn.
Về mặt giao thông đ-ờng bộ, công trình nối liền với đ-ờng Bến Ch-ơng
D-ơng thành một tuyến.
Cắt đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng có đ-ờng Phó Đức Chính, đ-ờng Pasteur,
đ-ờng Tôn Thất Đạm, đ-ờng Hồ Tùng Mậu, cầu Khánh Hội (qua sông Bến Nghé)
do đó, trong một số tr-ờng hợp sẽ tiếp nhận toàn bộ dòng xe của các tuyến đ-ờng
trên. Mặt khác, công trình cần giải quyết hợp lí nhất sự l-u thông các dòng xe của
các tuyến đ-ờng trên.
Về ph-ơng diện thi công, mặt bằng thi công công trình là t-ơng đối phức tạp:
vừa ở d-ới n-ớc vừa ở trên mặt đất. Điều kiện triển khai máy móc, trang thiết bị thi

5


công là t-ơng đối hạn chế ở phía thành phố Hồ Chí Minh và có thuận lợi hơn ở phía
Thủ Thiêm.
Nói chung, công trình nằm trong khu vực qui hoạch mạng l-ới giao thông
t-ơng đối phức tạp và có quan hệ mật thiết với giao thông đ-ờng thuỷ. Về mặt kinh
tế xã hội công trình tạo điều kiện thuận lợi cho cho các hoạt động giao thông tới

khu vực kinh tế xã hội quan trọng của thành phố.
1.3.

Xác định l-u l-ợng thiết kế.
Về ph-ơng diện giao thông, công trình là sự tiếp nối của đ-ờng Bến Ch-ơng

D-ơng nên trong điều kiện bất lợi nhất cần phải tiếp nhận đ-ợc toàn bộ dòng xe từ
đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng đổ về. Theo đó, trắc ngang của công trình cần phù hợp
với trắc ngang của đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng.
1.4.

Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn.

1.4.1. Đặc điểm địa chất.
Công tác khảo sát địa chất để xây dựng công trình đ-ợc tiến hành ở 5
lỗ khoan thăm dò dọc theo tuyến công trình:
Lỗ khoan SS -08 nằm tại km13 (xem bản vẽ KT - 01).
Lỗ khoan này cắt qua 7 lớp đất đá với các đặc tr-ng cơ bản nh- d-ới
đây:
-

Lớp CH sét vô cơ có tính dẻo cao, sét béo bắt đầu từ cao độ

+2,00m và kết thúc ở cao độ 4,00m.
-

Lớp SC cát sét, hỗn hợp cát sét bắt đầu từ cao độ 4,00m và

kết thúc ở cao độ 8,50m.
-

Lớp SM cát bụi, hỗn hợp cát bụi bắt đầu từ cao độ 8,50 và kết

thúc ở cao độ 28,00m. Kẹp giữa lớp SM ở cao độ 15,00 -17,00m có
một lớp bùn nhão.
-

Từ cao độ 28,00 -30,00m có một lớp mỏng đất thuộc nhóm SC.

-

Từ cao độ 30,00m -45,00m là lớp đất đá có tính chất cơ lý

t-ơng đối kém CH.

6


Lỗ khoan SS -02 nằm ở khu vực km13 + 890 (xem bản vẽ KT - 01).
-

Lớp OH từ cao độ +1,90m -4,00m.

-

Lớp SC từ cao độ 4,00m -8,50m.

-

Lớp SM từ cao độ 8,50m -28,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 28,00m -45,00m.

Lỗ khoan BH 01 nằm ở khu vực km13 + 940.
Xuyên qua 5 lớp đất đá:
-

Lớp OH từ cao độ -1,04m -4,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 4,00m -13,5m.

-

Lớp SC từ cao độ 13,50m -15,00m.

-

Lớp SM từ cao độ 15,00m -30,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 30,00m -45,00m.

Lỗ khoan BH 02 nằm ở khu vực km14 + 310.
Lỗ khoan này xuyên qua 5 lớp đất đá.
-

Lớp CH từ cao độ +2,00m -13,00m.

-

Lớp SM từ cao độ 13,00m -30,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 30,00m -45,00m.

-

Lớp CL từ cao độ 45,00m -50,00m.

-

Lớp SC ở độ sâu d-ới 50,00m.

Lỗ khoan BH 03 nằm ở khu vực km14 + 350.
Lỗ khoan này xuyên qua5 lớp đất đá.
-

Lớp CH từ cao độ 1,76m -10,00m.

-

Lớp SM từ cao độ 10,00m -30,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 30,00m -45,00m.

-

Lớp SC từ cao độ 45,00m -50,00m.

-

Lớp SM ở độ sâu d-ới 50,00m.

7


Lỗ khoan BH 04.
Lỗ khoan này xuyên qua 5 lớp đất đá.
-

Lớp CH từ cao độ 0,58m -13,00m.

-

Lớp SM từ cao độ 13,00m -30,00m.

-

Lớp CH từ cao độ 30,00m -45,00m.

-

Lớp SC từ cao độ 45,00m -50,00m.

-

Lớp SM ở độ sâu d-ới 50,00m.

Nhìn chung điều kiện địa chất khu vực xây dựng là t-ơng đối bất lợi
cho việc xây dựng công trình.
Các số liệu địa chất cụ thể của khu vực xây dựng công trình đ-ợc cho
trong bảng 1.1.
Các thông số cơ bản:
N: Sức kháng xuyên tiêu chuẩn;
G: Trọng l-ợng riêng (T/m3);
C: Lực dính (KG/cm2);
: Góc ma sát trong (độ);
H: cao độ lớp đất (m).
Bảng 1.1: Đặc điểm địa chất khu vực xây dựng.

8


Lớp đất

Tên gọi
sét vô cơ có tính dẻo cao.
sét béo.

vị trí

c

g
n (kg/m3) (kg/cm2)



h(m)

Thủ Thiêm

0

1450

0.08

0 2.00 -13.00

trung bình đến cao.

HCM

1

1500

0.10

0 2.00 -4.00

sc

cát sét, hỗn hợp cát - sét

HCM

9

1880

0.00

25 -4.00 -8.50

HCM

12

1960

0.00

30 -8.50 -28.00

sm

cát bụi, hỗn hợp cát - bụi

Thủ Thiêm

13

2060

0.00

30 -13.00 -30.00

Thủ Thiêm

40

2080

0.80

20 -30.00 -45.00

Thủ Thiêm

29

2090

0.60

20 -45.00 -50.00

Thủ Thiêm

25

2080

0.00

30 -45.00 -50.00

Thủ Thiêm

40

2060

0.00

30 -50.00 -80.00

ch

sét hữu cơ có tính dẻo từ

oh

ch

sét vô cơ có tính dẻo cao.
sét béo.
sét vô cơ có tính dẻo thấp đến trung

cl

bình. sét lẫn sỏi, sét cát, sét bụi, sét gày.

sc

cát sét, hỗn hợp cát sét

sm

cát bụi, hỗn hợp cát bụi

Các hố khoan khảo sát địa chất đ-ợc thể hiện trong bản vẽ kiến trúc KT-01.
1.4.2. Đặc điểm thuỷ văn.
Khu vực xây dựng cắt qua sông Sài Gòn nằm trong hệ thống sông Đồng Nai
có đặc điểm chung là sông ngắn và hẹp. Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt là mùa m-a
và mùa khô theo đó sự dao động mực n-ớc dòng sông cũng theo hai mùa này.
Đặc điểm dòng chảy của sông Sài Gòn nói riêng và hệ thống sông Đồng Nai
nói chung là t-ơng đối ổn định, tốc độ dòng chảy nằm trong khoảng 0,5m/s
2,5m/s.
Khu vực xây dựng có mực n-ớc ngầm t-ơng đối cao, từ cao độ 0,80m đã
xuất hiện mực n-ớc ngầm, đặc điểm chung của n-ớc ngầm khu vực này là không
phá huỷ kết cấu công trình theo tính chất ăn mòn.
Đặc điểm thuỷ văn của khu vực xây dựng đ-ợc cho trong bảng 1.2.
Bảng 2: Đặc điểm thuỷ văn khu vực xây dựng.

9


Tham số

đơn vị

Giá trị

Qmax

M3/s

23600

Qmin

M3/s

5700

Vmax

M/s

2,0 2,5

Vmin

M/s

0,5 0,7

Hmax

M

13,717

Hmin

m

11,000

B

m

1030

1.5. Đánh giá chung về khu vực dự kiến xây dựng công trình.
-

Về mặt điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn: nói chung điều kiện địa

chất, địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng công trình là t-ơng đối bất lợi, để công
trình xây dựng lên làm việc đúng nh- thiết kế cần có những đánh giá chi tiết, đầy
đủ. Phải có những giải pháp phù hợp để khắc phục các điều kiện bất lợi.
-

Về mặt bằng xây dựng: mặt bằng xây dựng công trình ở phía thành phố

Hồ Chí Minh là t-ơng đối hạn chế, ở phía Thủ Thiêm có thuận lợi hơn.
-

Về khả năng cung ứng vật liệu xây dựng đến chân công trình: vật liệu có

thể đ-ợc cung ứng theo đ-ờng bộ hoặc đ-ờng thuỷ tuy nhiên cần chú ý đảm bảo
điều kiện vệ sinh mối tr-ờng bởi trong khu vực xây dựng có nhiều cơ quan quan
trọng của nhà n-ớc và các trung tâm vui chơi giải trí.

10


ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc.
2.1. Đặt vấn đề.
Để xây dựng công trình giao thông v-ợt sông nói chung, v-ợt sông Sài Gòn
nói riêng, có có thể xây dựng cầu hoặc hầm song xây dựng đ-ờng ôtô ngầm có các
-u điểm v-ợt trội so với ph-ơng án xây dựng cầu:
-

Khi xây dựng cầu, phải đảm bảo không gian nhất định d-ới cầu cho hoạt

động giao thông đ-ờng thuỷ, khi gặp địa hình bờ sông thấp thì ở hai đầu cầu phải
đắp cao và do vậy giá thành xây dựng sẽ tăng. Ngoài ra, việc giải quyết đắp cao
hoặc làm mới cầu cạn trong điều kiện đô thị trong nhiều tr-ờng hợp là rất khó khăn.
Trong những tr-ờng hợp này làm đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông thì sẽ khắc
phục đ-ợc những tồn tại trên và chiều dài của đ-ờng hầm so với chiều dài cầu sẽ
ngắn hơn. với sông Sài Gòn mực n-ớc sông chỉ thấp hơn so với cao độ tự nhiên là
1,00m, trong khi đó khu vực này lại tập trung rất nhiều cơ quan và tổ chức xã hội

11

t-ơng đối lớn, các công trình xây dựng lớn nên về mặt xã hội cũng nh- kỹ thuật để
làm cầu là rất khó khăn.
-

Trong tr-ờng hợp địa chất lòng sông xấu, việc xây dựng móng trụ cầu rất

phức tạp khó khăn, ng-ợc lại việc xây dựng hầm có thể làm ở độ sâu bất kỳ nên có
thể khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm này. Khu vực, dự kiến xây dựng công trình qua
sông Sài Gòn, điều kiện địa chất lòng sông nói chung là rất không thuận lợi cho việc
xây dựng cầu ở độ sâu d-ới 50,00m đặc điểm địa chất lòng sông nói chung là vẫn
hết sức không thuận lợi.
-

Xây dựng đ-ờng ôtô đi d-ới lòng sông loại bỏ đ-ợc phần lớn ảnh h-ởng

của việc thay đổi mực n-ớc và điều kiện thời tiết, m-a lũ.
-

Trong điều kiện bị oanh tạc của chiến tranh, sự giao thông qua công

trình là ít bị ảnh h-ởng và có thể tận dụng công trình cho mục đích quốc phòng.
-

Về mặt công nghệ xây dựng đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông tạo b-ớc

đột phá đối với kỹ thuật xây dựng công trình ngầm còn non trẻ của n-ớc ta.
2.2.

Các yêu cầu đối với công trình.

2.2.1.

Các yêu cầu chung.
-

Đảm bảo khả năng thông xe và vận tốc xe chạy trong thời gian hiện tại

cũng nh- trong t-ơng lai tối -u nhất.
-

Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và tầm nhìn.

-

Công trình phải đ-ợc thiết kế hiện đại, không phá vỡ cảnh quan đô thị và

diện tích mặt bằng phải giải toả là nhỏ nhất.
-

Ph-ơng án phải phù hợp với tình hình quy hoạch chung của thành phố.

-

Đảm bảo điều kiện vệ sinh môi tr-ờng, hạn chế đến mức thấp nhất các

ảnh h-ởng xấu tới môi tr-ờng nh-: vấn đề ô nhiễm môi tr-ờng, tiếng ồn, n-ớc mặt,
các khu vực trồng hoa, cây cỏ.....
-

Ph-ơng án xây dựng cần phải đảm bảo trong thời gian thi công giao thông

đi lại của đ-ờng bộ và đ-ờng thuỷ vẫn bình th-ờng.

12


2.2.2.

Các yêu cầu cụ thể đối với công trình đ-ờng ôtô ngầm.
-

Đảm bảo thông gió bình th-ờng trong mọi điều kiện.

-

Thực hiện thoát n-ớc tự nhiên liên tục.

-

Công tác chiếu sáng phải đảm bảo th-ờng xuyên trong quá trình khai thác

sử dụng.
2.3. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế.
Các chỉ tiêu kỹ thuật đối với công trình theo tiêu chuẩn thiết kế đ-ợc cho
trong bảng 2.1:
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật của công trình theo tiêu chuẩn thiết kế.
STT

Các chỉ tiêu

Đơn vị

Trị số

1

Tốc độ xe chạy thiết kế

Km/h

80

2

Tốc độ xe chạy trong điều kiện hạn chế

Km/h

60

3

Số làn xe

Làn

6

4

Bề rộng mỗi làn

M

3,5

5

Chiều rộng phần xe chạy mỗi chiều

M

10,5

Bề rộng dải an toàn + phân cách

M

6

-

Dải giữa

1,5

-

Dải bên

0,75

7

Tầm nhìn 1 chiều

M

100

8

Tầm nhìn 2 chiều

M

200

13


9

Bề rộng đ-ờng thoát hiểm và cho ng-ời đi bộ

M

2

10

Giới hạn tĩnh không

M

4,5

2.4. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tính toán.
2.4.1. Tính số làn xe.
Số làn xe cần thiết mỗi chiều đ-ợc xác định theo công thức d-ới đây:
nlx

Nk
.
N tk

Trong đó:
Nk l-u l-ợng xe tính toán mỗi chiều xe chạy trong giờ cao điểm thứ k,
Nk = k.Ntb năm = 0,15.15000 = 2250 (xe/h);
Ntk năng lực thông hành thiết kế của một làn xe; Ntk = Z.Ntt max với:
Z = 0,5 hệ số sử dụng năng lực thông hành;
Ntt max = 2000 xe/giờ làn. Nh- vậy:
Ntk = 0,5.2000 = 1000 xe/giờ làn.
Nh- vậy: số làn xe cần thiết nlx = 2250/1000 = 2,25 làn xe.
Để đảm bảo xe chạy trong điều kiện tốt nhất ta chọn nlx = 3.
2.4.2. Xác định chiều rộng mặt đ-ờng và khẩu độ hầm.
Với mỗi làn xe rộng 3,5m, bề rộng phần xe chạy mỗi chiều 3.3,5 = 10,5m.
Bề rộng giải an toàn giữa: 0,5m.
Bề rộng giải an toàn bên: 0,5 + 0,75 = 1,25m.
Nh- vậy, bề rộng toàn bộ một chiều xe chạy:B 1 = 10,5 + 0,5

+ 1,25 = 12,25m.

14


Bề rộng đ-ờng thoát hiểm: 2m cho mỗi chiều.
Dự kiến t-ờng giữa hầm dày 0,8m, t-ờng bên dày 0,5m và t-ờng ngoài dày
1,1m thì khẩu độ hầm B =2.12,25 + 2.2 + 0,8 + 2.0,5 + 2.1,1 = 32,5m.
2.4.3. Xác định giới hạn tĩnh không và chiều cao toàn bộ hầm.
Giới hạn tĩnh không theo tiêu chuẩn thiết kế là 4,5m dự trữ cho việc sửa chữa
cải tạo mặt đ-ờng trong quá trình khai thác sử dụng 20cm, mặt đ-ờng sử dụng bê
tông nhựa dày t = 100mm, lớp đệm dày 1,4m.
Dự kiến chiều dày kết cấu nóc 1,2m, kết cấu đáy 1,25m thì chiều cao toàn bộ
hầm đ-ợc xác định theo sơ đồ d-ới đây:

700

700

500

Hình 2.1: Sơ đồ xác định khẩu độ và chiều cao toàn bộ hầm.

500

H

4700

500

500

B

500

Nh- vậy: chiều cao toàn bộ hầm là.
1,2 +1,25 + 4,5 + 0,2 + 1,4 + 0,5 = 9,05m.
2.4.4. Xác định độ dốc dọc lớn nhất.
-

Độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện thoát n-ớc: i 3/0.

-

Độ dốc dọc lớn nhất với cấp đ-ờng 80: imax = 6%.

Độ dốc dọc khi ôtô chạy trong hầm đ-ợc xác định theo ph-ơng pháp d-ới
đây:

15


Khi ô tô chạy trong hầm có thêm lực trở kháng tác dụng vào xe. Lực trở
kháng bổ sung sinh ra là do khi xe chạy làm xuất hiện sự chênh lệch về tốc độ và áp
lực của không khí của không gian giữa xe và vỏ hầm, giữa phía tr-ớc và phía sau
của xe, do đó độ dốc của đ-ờng hầm so với mặt đ-ờng cần giảm đi một l-ợng:
i m 1

Ư W0
.100 .
G

Trong đó:
m =1,05 1,25 hệ số đặc tr-ng trạng thái thay đổi điều kiện xe chạy trong
hầm so với ở ngoài mặt đất.
W0 lực trở kháng của ô tô chạy trên mặt đất:
W0 =0,00345G + 0,0000653G.V + 0,0004756C.F.V2 + G.i;
Với:
G = 30000KG tải trọng xe kể cả hàng;
V = 60Km/h

tốc độ xe chạy;

F = 0,8.B.H = 0,8.2,55.4,05 = 8,262m2 diện tích cản của xe;
C = 0,65 0,70 thông số lực cản không khí;
Hay:
W0 = 0,00345.30000 + 0,0000653.30000.60 + 0,0004756.0,65.8,262.60
+ 0,06.30000 = 2021,19KG.
Cuối cùng ta có:
i m 1

Ư W0
2021,19
.100 1,2 1
.100 1,35% .
G
30000

Độ dốc dọc tính toán của đ-ờng hầm sẽ là:
itt = imax - i = 6 1,35 = 4,65%.
Chọn độ dốc thiết kế: i = 4%.

16


2.4.5. Tính toán tầm nhìn xe chạy.
Để đảm bảo xe chạy an toàn, ng-ời lái xe luôn phải nhìn they một khoảng
cách nhất định để kịp thời xử lý hay dừng tr-ớc các ch-ớng ngại vật hoặc tránh đ-ợc
nó.
Chiều dài này đ-ợc gọi là tầm nhìn, chiều dài này phải đảm bảo trên trắc dọc
cũng nh- trong đ-ờng cong.
Trong các đ-ờng cao cấp, qua các công trình giao thông trọng điểm (đặc biệt
là hầm giao thông) tầm nhìn ảnh h-ởng lớn đến an toàn xe chạy và tạo tâm lí an tâm
cho lái xe chạy với tốc độ cao.
Theo tiêu chuẩn thiết công trình giao thông, tầm nhìn đ-ợc tính với ba sơ đồ
cơ bản d-ới đây.


Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1.
Theo sơ đồ này, ch-ớng ngại vật là một vật cố định nằm trên đ-ờng xe chạy:

đá đổ, hàng của xe tr-ớc rơi Xe chạy với tốc độ V, có thể dừng lại an toàn tr-ớc
ch-ớng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1.
Tầm nhìn theo sơ đồ 1 thể hiện ở hình vẽ 2.2.

Hình 2.2: Sơ đồ xác định tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1.
S1
Lpu

1

Sh

L0

1

Theo sơ đồ 1, tầm nhìn xe chạy đ-ợc xác định theo công thức:

17


S1 = Lp- + Sh + L0.
Trong đó:
Lp- chiều dài mà xe đi đ-ợc trong thời gian phản ứng tâm lí của ng-ời lái
xe, tp- = 1s;
Sh chiều dài hãm xe;
L0 khoảng cách an toàn, L0 = 5m.
Nh- vậy, chiều dài hãm xe sẽ đ-ợc xác định theo công thức:
S1

V
k.V 2

l 0 m
3,6 254 i

Trong đó:

V tốc độ tính toán, V = 60km/h;
- hệ số bám dọc, th-ờng lấy = 0,5;
i - độ dốc dọc, i = 4%;
K hệ số sử dụng phanh, k = 1,2.
Thay vào công thức trên ta có:
S1 = 60/3,6 + 1,2.602/254(0,5 0,04) +5 = 58,64m.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ô tô TCVN 4054 98: S1 = 75m.
Chọn S1 = 75m.


Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2.
Sơ đồ này xét đến tr-ờng hợp hai xe chạy ng-ợc chiều trên cùng một làn xe.

Tr-ờng hợp này ít khi xảy ra, song vẫn phải xét đến nh- khi lái xe vô kỷ luật, say
r-ợu
Tầm nhìn theo sơ đồ 2 đ-ợc xác định theo hình vẽ 2.3.
Theo sơ đồ ta có: S2 = 2Lp- + 2Sh + L0.

18


Hình 2.3: Sơ đồ tính tầm nhìn theo sơ đồ 2.
S2

Lpu

Sh

L0

Lpu

Sh

2

Hay: S 2

2

V
k .V 2
60
1,2.60 2


l


5 175 m.
0
1,8 127 2 i 2
1,8 127 0,5 2 0,04 2

Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình giao thông TCVN 4054 98: S2 =
150m. Chọn: S2 = 175m.


Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4.
Sơ đồ này xét đến tr-ờng hợp, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với

khoảng cách an toàn Sh1 Sh2, khi quan sát they làn xe bên trái không có xe, xe 1
lợi dụng để v-ợt lên.
Sơ đồ tính toán tầm nhìn tr-ờng hợp này thể hiện trên hình 2.4.

Hình 2.4: Sơ đồ xác định tầm nhìn 4.

19


S4

L1

3

S1 -S2

3

1
1

2

2

L2

1

L2

L3

Theo sơ đồ 4, ta có:
-

Trong tr-ờng hợp bình th-ờng: S4 = 6.V = 360m.

-

Trong tr-ờng hợp c-ỡng bức:

S4 = 4.V = 240m.

Theo tiêu chuẩn thiết kế: S = 350m. Chọn, S4 = 360m.
Vận dụng sơ đồ tầm nhìn.
-

Trong các sơ đồ trên, sơ đồ 1 là cơ bản nhất và phải đ-ợc kiểm tra trong

bất kỳ tình huống nào.
-

Sơ đồ 2 dùng để tính toán bán kính đ-ờng cong đứng.

- Sơ đồ 4 là tr-ờng hợp nguy hiểm phổ biến trên đ-ờng có hai làn xe, trên
đ-ờng cấp cao, tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nh-ng với ý nghĩa là đảm bảo một
chiều dài nhìn đ-ợc cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao.
2.4.6. Chọn bán kính đ-ờng cong nằm.
Về mặt nguyên tắc, đ-ờng ô tô ngầm th-ờng đ-ợc bố trí thẳng song trong
điều kiện hạn chế của đô thị, ở một số đoạn có thể bố trí cong. Khi bố trí cong,
đ-ờng ôtô ngầm sẽ gặp một số khuyết điểm cần khắc phục:
- ở chỗ cong, tầm nhìn bị hạn chế so với trên mặt đất do ảnh h-ởng của
t-ờng chắn.
- ở chỗ cong bề rộng đ-ờng cần tăng lên, do đó giá thành tăng, công việc
thi công xây lắp phức tạp.

20


-

ở chỗ cong điều kiện thông gió bất lợi.

-

Khi bố trí cong, chiều dài đ-ờng hầm tăng lên, công việc thi công phức

tạp.
Theo điều kiện an toàn về tầm nhìn.

Bán kính tối thiểu theo điều kiện an toàn vê tầm nhìn đ-ợc xác định theo sơ
đồ hình 2.5.

Rm
in

b1

Hình 2.5: sơ đồ xác định bán kính cong tối thiểu theo điều kiện an toàn.

Theo điều kiện an toàn về tầm nhìn:
Rmin

S2
.
8b1

Trong đó:
S khoảng cách nhìn they an toàn, S = 75m;
b1 khoảng cách đến t-ờng gần nhất, 2,5m.
Nh- vậy: Rmin = 281,25m.
Theo điều kiện an toàn của xe.

21


-

Khi không bố trí siêu cao.

Tính cho tr-ờng hợp bất lợi là xe chạy ở l-ng đ-ờng cong:
Rmin

V2
.
127 in

Trong đó:
in dốc ngang mặt đ-ờng, in = 0,02;
- hệ sô lực ngang, = 0,08;
V tốc độ xe chạy trong đ-ờng cong, V = 60Km/h.
Nh- vậy: Rmin

V2
60 2

472 m .
127 in 127 0,08 0,02

Theo tiêu chuẩn thiết kế: Rmin = 500m, lấy: Rmin = 500m.
-

Khi bố trí siêu cao: isc = 2%.

Khi bố trí siêu cao, bán kính đ-ờng cong nằm nhỏ nhất đ-ợc xác định theo
công thức d-ới đây:
Rscmin

V2
60 2

283,46m.
127 i sc 127 0,08 0,02

2.4.7. Xác định chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp.
-

Khi Rmin = 300m thì chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp l = 90m.

-

Khi Rmin = 500m, chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp l = 110m.

2.4.8. Xác định bán kính đ-ờng cong đứng.
Xác định bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lồi.
Bán kính đ-ờng cong đứng lồi đ-ợc xác định theo sơ đồ hình 2.6.
-

Tr-ờng hợp lái xe nhìn they ch-ớng ngại vật cố định:

S12
R
2d 1

Trong đó:
d1 chiều cao mắt của ng-ời lái xe so với mặt đ-ờng, d 1 = 1,2m;

22

S 1 cự li tầm nhìn một chiều, S 1 = 75m.
Nh- vậy:
R

S12
75 2

2343 m .
2d1 2.1,2

-

Tr-ờng hợp gặp ch-ớng ngại di động: đối với đ-ờng ô tô ngầm
tr-ờng hợp này ít xảy ra, song ta vẫn phải xét đến nh- khi lái xe say r-ợu, vô
kỉ luật.
Trong tr-ờng hợp này, bán kính đ-ờng cong đứng lồi đ-ợc xác định
theo công thức d-ới đây:
S 22 150 2
R

2343 m .
8d1 8.1,2

Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình giao thông, R min = 2500m.
Vậy, chọn: R min = 2500m.
Hình 2.6: sơ đồ xác định bán kính đ-ờng cong đứng lồi
S

d1

R

R

d2

i2

i1

Xác định bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lõm.
Bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lõm đ-ợc xác định theo hai điều kiện:
-

Bảo đảm hạn chế lực li tâm.

Trong đ-ờng cong đứng lõm, lực li tâm tăng thêm vào tải trọng, gây khó chịu
cho hành khách và gây siêu tải cho nhíp xe. Vì vậy, phải hạn chế lực li tâm, không
cho v-ợt quá trị số cho phép tức là gia tốc li tâm:

b 0,5 0,7m/s2.

23


Nh- vậy: R
-

V 2 60 2

554 m .
b
6,5

Bảo đảm tầm nhìn ban đêm cho đ-ờng cong đứng lõm:

Về ban đêm, pha đèn ô tô chiếu trong đ-ờng cong đứng lõm một chiều dài
ngắn hơn so với trên đ-ờng thẳng.
Sơ đồ xác định bán kính đ-ờng cong đứng lõm theo điều kiện an toàn về ban
đêm đ-ợc thể hiện trên hình 2.7.

hp



Hình 2.7: sơ đồ xác định bán kính đ-ờng cong đứng lõm

S1

Bán kính đ-ờng cong đứng lõm trong tr-ờng hợp này đ-ợc xác định theo
công thức d-ới đây:
R

S12
.
2h p S1 sin

Trong đó:
S1 cự li tầm nhìn một chiều, S1 = 75m;
hp chiều cao của đèn pha, với xe con hp = 1m;

- góc mở rộng của đèn pha ô tô.
Theo tiêu chuẩn thiết kế với cấp đ-ờng 60: Rmin = 1000m. Vậy chọn Rmin =
1000m.

24


2.4.9. Xác định vị trí đặt cửa hầm.
Để đảm bảo trong mọi điều kiện hoạt động giao thông trong đ-ờng ô tô ngầm
đi d-ới lòng sông không bị gián đoạn, cửa vào hầm cần đặt cao hơn mực n-ớc lũ lớn
nhất là 1m.
Cao độ mực n-ớc lớn nhất là: +1,2m do đó cửa hầm sẽ đ-ợc đặt ở cao độ
+2,2m.
2.5. Thiết kế trắc dọc.
Hiệu quả của trắc dọc đ-ờng ô tô ngầm đi d-ới lòng sông chịu ảnh h-ởng lớn
của cao độ thiết kế bởi khi xây dựng công trình ngầm theo ph-ơng pháp đào lộ thiên
khối l-ợng đào đắp ảnh h-ởng đáng kể đến giá thành xây dựng. ở một số n-ớc ng-ời
ta đã xây dựng đ-ờng ô tô ngầm bám theo đáy lòng sông, tuy nhiên khi lòng sông
t-ơng đối hẹp, chiều sâu không lớn thì hiệu quả của ph-ơng án đó là không cao. Lúc
đó, để giảm đến mức thấp nhất chi phí để xây dựng công trình đồng thời hiệu quả
khai thác là tốt nhất thì hợp lí hơn cả là cố gắng cấu tạo kết câu bảo vệ đoạn hầm
v-ợt sông nhỏ nhất.
Công trình đ-ợc bắt đầu tại km13 + 360 và kết thúc tại km14 + 920.
Tuyến hầm đ-ợc thiết kế với độ dốc i về hai phía, do đó, ở mỗi đầu của
đ-ờng hầm cần có đoạn đ-ờng dẫn chiều dài L. Nối với đ-ờng dẫn là các đoạn hầm
trong đất và ở giữa là đoạn hầm v-ợt sông.
2.5.1. Thiết kế trắc dọc các đoạn đ-ờng dẫn.
Để đảm bảo sự đều đặn từ đ-ờng ô tô phía trên mặt đất xuống đ-ờng ô tô
ngầm ở các đoạn đ-ờng dẫn cần bố trí một đoạn đ-ờng cong đứng lồi.
a/ Thiết kế trắc dọc đ-ờng dẫn phía thành phố Hồ Chí Minh.

-

Chọn độ dốc thiết kế: i = 4%.

-

Bán kính đ-ờng cong đứng lồi: R = 2500m.

-

Bán kính đ-ờng cong nằm: R = 500m.

-

Chiều dài toàn bộ đ-ờng dẫn là 220m, từ km13 + 360 đến km 13 + 580.

Cấu tạo mặt cắt dọc đ-ờng dẫn phía thành phố Hồ Chí Minh thể hiện ở hình 2.8.
b/ Thiết kế trắc dọc đ-ờng dẫn phía Thủ Thiêm.
-

Độ dốc thiết kế: i = 4%.

25