Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công tuyến đường G – H thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ

1
LỜI NĨI ĐẦU
Để đáp ứng nhu cầu lưu thơng, trao đổi hàng hố ngày càng tăng mạnh thì
việc xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là hệ thống giao thông là vấn đề rất quan
trọng. Việc xây dựng các tuyến đường góp phần đáng kể làm thay đổi bộ mặt đất
nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế quốc dân, an ninh quốc
phòng và sự đi lại giao lưu giữa các vùng xung quanh.
Là một học viên Viện kỹ thuật cơng trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Quân
sự, sau 5 năm học tập và rèn luyện dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong bộ
mơn Cầu đường Sân bay - Khoa cơng trình quân sự, em đã học hỏi được rất
nhiều điều bổ ích. Theo nhiệm vụ ĐATN em được phân công nhiệm vụ “Thiết
kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công tuyến đường G – H thuộc địa
phận tỉnh Phú Thọ”.
Nội dung đồ án được trình bày theo 5 phần :
Phần 1: Thiết kế cơ sở tuyến đường G-H.
Phần 2: Thiết kế kỹ thuật thi công chi tiết 01Km.
Phần 3: Thiết kế tổ chức thi công chủ đạo.
Phần 4: Lập khái toán thiết kế kĩ thuật 01 Km.
Phần 5: Thuyết minh phần chuyên đề.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do hạn chế về thời gian và kinh
nghiệm thực tế nên trong đồ án không tránh khỏi sai sót. Kính mong các thầy
giúp đỡ em hồn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm
ơn các thầy trong bộ mơn đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong quá trình học tập
và làm đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt là sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy
giáo TS . Hồng Đình Đạm đã giúp em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội , Ngày 15 tháng 06 năm 2012
Học viên

Đặng Thanh Phúc

2
PHẦN 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ TUYẾN ĐƯỜNG G – H
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan
Tuyến đường qua 2 điểm G – H là tuyến đường thuộc dự án đường tỉnh lộ
Đắc Nông, đi qua vùng đồi núi thấp, cao độ tự nhiên dao động trong khoảng
620m đến 750mm. Tuyến đường được xây dựng nhằm phục vụ an ninh quốc
phịng, giao thơng trong vùng và phát triển giao lưu kinh tế – xã hội của tỉnh với
các tỉnh xung quanh.
1.2. Điều kiện tự nhiên
1.2.1. Địa hình
Địa hình nơi tuyến đi qua là đồi, núi thấp; độ dốc ngang phổ biến nằm
trong khoảng 10% - 25%. Độ chênh cao giữa các đỉnh và chân đồi núi khá cao.
Các sườn đồi núi bị chia cắt bởi các khe hẻm và nhánh suối nhỏ.
1.2.2. Địa chất, thuỷ văn
- Địa chất: Khu vực đi tuyến mang đặc điểm địa chất điển hình của khu vực
nam Tây Nguyên, với các thành tạo bazan Pleistocen phân bố rộng khắp. Lớp
trên cùng lớp đất hữu cơ, chiều dày từ 20 – 30cm. Lớp 2 là lớp đất á sét, dày từ
1.2 – 1.5m. Lớp thứ 3 là lớp đá phong hóa dày từ 4 – 5m. Phía dưới cùng là lớp
đá gốc. Cấu tạo của địa chất khu vực tuyến đi qua tương đối ổn định, khơng có
vị trí nào đi qua khu vực có hang động Kastơ và khu vực nền đất yếu, khơng có
hiện tượng trồi sụt do cấu tạo và thế nằm của lớp đá gốc phía dưới.
- Thuỷ văn: Mạng lưới thuỷ văn trong vùng phát triển khá mạnh với mật độ
sông suối cao 0,8-0,9 km/km2, với 2 lưu vực sơng chính là lưu vực sông Bé và
lưu vực sông Đồng Nai. Mùa lũ bắt đầu từ tháng cuối tháng 5, kết thúc vào
tháng 10 và thường xảy ra lũ cục bộ. Lũ cao nhất vào các tháng 8 và 9. Mùa cạn
kiệt từ tháng 11đến tháng 4 năm sau, mực nước các sông xuống rất thấp gây ra
hiện tượng thiếu nước sản xuất và sinh hoạt. Các tháng khô hạn nhất vào tháng
1, 2. Nhìn chung khu vực tuyến đi qua khơng có hiện tượng ngập úng.

3
1.2.3. Khí hậu
Các đặc trưng khí hậu lấy theo tài liệu quan trắc của Trạm khí tượng Đắc
Nơng:
+ Nhiệt độ: Vùng mang đặc trưng của khí hậu vùng Tây Nguyên. Nhiệt độ
trung bình năm vào khoảng 23.60C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 26 0C;
nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 20.9 0C. Biên độ dao động trong ngày lớn,
trung bình vào khoảng 15 - 160C.
+ Độ ẩm: Độ ẩm trung bình trong năm cao, đạt tới 71  88%. Mùa ẩm ướt
kéo dài từ tháng cuối tháng 5 tới tháng 12, độ ẩm trung bình trên dưới 80%.
Lượng mưa trung bình năm đạt 1796 mm. Lượng mưa cao nhất vào các tháng 8
và tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, với các tháng khô hạn
nhất vào tháng 1 và tháng 2.
+ Gió: Hướng gió thịnh hành là Tây và Tây Bắc với tần suất tới 40  50%.
Tốc độ gió khá lớn, nhất là ở khu vựa ven các con sông. Tốc độ gió trung bình
năm đạt tới 2,3 – 2.5m/s.
1.3. Đặc điểm kinh tế – chính trị – xã hội
1.3.1. Kinh tế
Kinh tế trong vùng chủ yếu là nông lâm nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi).
Cơ cấu kinh tế trong vùng: Nông nghiệp 20% – Lâm nghiệp 55% – Công nghiệp
10% – Dịch vụ và thủ công nghiệp chiếm gần 15%. Trong những năm gần đây,
ngành cơng nghiệp khai khống đặc biệt là khai thác quặng bauxit phát triển
mạnh.
Do đó việc phát triển cơ sở hạ tần giao thông trong vùng nói chung cũng
như xây dựng tuyến đường N –M nói riêng là một trong những chiến lược quan
trọng để kích thích nền kinh tế Đắc Nơng phát triển.
1.3.2. Dân cư
Dân cư sinh sống trong khu vực này rải rác trong các bn, tốc độ tăng dân
số bình qn hàng năm 6%. Mật độ dân số trung bình 220 người /1km 2. Đời

4
sống dân cư ở đây nhìn chung cịn thấp do nguồn thu nhập chủ yếu là từ các sản
phẩm của nơng lâm nghiệp. Trình độ dân trí ở mức thấp.
1.4. Sự cần thiết phải đầu tư
Đắc Nông là tỉnh nằm ở phía nam Tây Nguyên, trong vùng tam giác phát
triển Việt Nam, Lào, Campuchia. Phía đơng giáp các tỉnh dun hải Nam Trung
bộ, phía bắc giáp Đắc Lắc, phía tây giáp Campuchia, đơng nam giáp Lâm
Đồng ,phía Nam giáp Bình Phước. Do đó, việc đầu tư xây dựng tuyến đường N
– M sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, giao lưu văn hóa, chính trị và xã
hội, góp phần đẩy nhanh sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hoá trong tỉnh
cũng như đảm bảo an ninh – quốc phòng trong khu vực.


5
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU
KĨ THUẬT CỦA TUYẾN
2.1. Xác định cấp hạng kĩ thuật của tuyến đường
Căn cứ vào chức năng ý nghĩa phục vụ của tuyến và lưu lượng xe điều tra
năm xuất phát để xác định cấp hạng kĩ thuật cho tuyến đường.
Bảng 2.1: Lưu lượng xe điều tra năm xuất phát

Trọng lượng
trục (KN)
Loại xe

Trục
trước

Trục
sau

26.4
56.0
18.0
25.8
48.2
45.2

45.2
95.8
56.0
69.6
100
94.2

Xe con
Xe buýt nhỏ
Xe buýt lớn
Xe tải nhẹ
Xe tải vừa
Xe tải nặng
Xe tải nặng

Số
trục
sau

Số bánh của

mỗi cụm bánh
ở trục sau

1
1
1
1
1
2

Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi

Khoảng
cách
giữa các
trục sau
(m)
1.4

Lượng
xe 2
chiều ni
(xe/ngày
đêm)
350

120
50
180
80
30
10

Theo TCVN 4054 – 2005 thì lưu lượng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ
các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm
tương lai được xác định theo bảng sau:
Bảng 2.2: Hệ số quy đổi từ các loại xe ra xe con.

Loại xe
Xe con các loại
Xe buýt nhỏ
Xe buýt lớn
Xe tải nhẹ
Xe tải vừa
Xe tải nặng
Xe tải nặng

Lưu lượng xe
năm xuất phát
(xe/ngày đêm)
350
120
50
180
80
30

10

Hệ số quy đổi
ra xe con
1
2.5
3.0
2.5
2.5
2.5
3.0

Lưu lượng quy
đổi ra xe con
(xcqđ/ng.đêm)
350
300
150
450
200
75
30

Lưu lượng xe bình quân trong năm xuất phát sau khi được quy đổi ra xe
con là:

Ntbnam = 1555 (xcqđ/ng.đêm).

Lưu lượng xe bình quân trong năm tương lai:

6
NtbnamTL = Ntbnam. (1+q)t-1
Trong đó:

(2.1)

+ t là năm tương lai, lấy bằng 15 năm;

+ q là hệ số công bội, lấy bằng 6%.
Thay số:

NtbnamTL = 1555x(1+0.06)15-1 = 3515 (xcqđ/ng.đêm).

Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai:
Ngcđ = (0.1 0.12) Ntbnđ
Lấy hệ số 0.12 ta có:

(2.2)

Ngcđ = 0.12x1555 = 186 (xcqđ/giờ).

Theo TCVN 4054 – 2005 ta có thể chọn cấp hạng kĩ thuật của tuyến đường
là đường cấp III – miền núi, tốc độ thiết kế Vtk = 60km/h.
2.2. Xác định các yếu tố kĩ thuật theo mặt bằng.
2.2.1. Xác định tầm nhìn xe chạy.
Để đảm bảo xe chạy được an tồn lái xe ln phải đảm bảo nhìn thấy
đường trên một chiều dài nhất định về phía trước, để người lái xe kịp thời xử lý
khi có tình huống bất thường xảy ra, chiều dài này được gọi là tầm nhìn. Khi
thiết kế tuyến đường phải đảm bảo chiều dài tầm nhìn trên những đường cong

bằng, trên những đường cong đứng bởi vì tại những vị trí này tầm nhìn thường
bị hạn chế.
2.2.1.1. Tầm nhìn 1 chiều S1
Đây là sơ đồ cơ bản nhất cần phải kiểm tra trong mọi tình huống của
đuờng, trong đó xe cần hãm trước một chướng ngại vật cố định trên đường.
Sơ đồ 1

Lpư

Sh

1

L0
1

S1

Hình 2.1: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn 1 chiều


7
Xe đang chạy trên đường với vận tốc V có thể dừng lại an toàn trước
chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 gồm một đoạn phản ứng tâm lý Lpư
một đoạn hãm xe Sh, một đoạn an toàn Lo.
Cơng thức tính:
S1 = Lpư + Sh + Lo

(2.3)

Trong đó:
Lpư – Chiều dài quãng đường xe đi được trong khoảng thời gian phản ứng
tâm lý, thường lấy tpư = 1s

Lpư = V/3.6 (V tính theo km/h).

Lo – Cự ly an toàn, thường lấy từ 5
Sh – Chiều dài hãm xe, Sh 

10m, lấy Lo= 10m;

kv 2
(v tính theo m/s).
2 g   �imax 

Tính chiều dài tầm nhìn theo V (km/h) ta có:
V
KV 2
S1 

 Lo
3.6 254   �imax 

(2.4)

Trong đó:
- V: Là vận tốc xe chạy tính tốn, V = 60 km/h;
- idmax: Độ dốc dọc trên đường, theo TCVN 4054 – 05 quy định đường
cấp III miền núi có idmax = 7%. Do vậy ta lấy trong điều kiện bất lợi nhất khi xe
xuống dốc idmax = 7%;

- K: Hệ số sử dụng phanh, với xe con K = 1.2;
- φ: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường, trong điều kiện bất lợi đường
xấu trơn, trượt lấy φ = 0.3:
60
1.2 * 60 2

 10  100.6  m  .
� S1 
3.6 254 *  0.3  0.07 
Theo TCVN 4054 – 2005 quy định với đường cấp III, tốc độ thiết kế là
60 (km/h) thì tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định S1 = 75m. So sánh tiêu
chuẩn và quy trình ta chọn S1 = 100.6m.
2.2.1.2. Tầm nhìn 2 chiều S2.


8
Tính cho hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe
để không đâm vào nhau. Điều này rất khó có thể xảy ra nhưng cũng có trường
hợp lái xe vơ kỉ luật, say rượu...tuy rất hãn hữu nhưng vẫn phải xét.
Sơ đồ 2
Lpư1

Sh1

1

Sh2

L0
1

Lpư2

2

2

S2
Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn 2 chiều
Chiều dài tầm nhìn trong giai đoạn này gồm 2 giai đoạn phản ứng tâm lý
Lpư , hai giai đoạn hãm phanh Sh và một giai đoạn an toàn Lo:
S2 = Lpư1 + L0 + Sh1 + Sh2 + Lpư1

(2.5)

Trường hợp 2 xe cùng loại và chạy cùng vận tốc thì K1= K2, V1=V2= V.
Khi đó chiều dài tầm nhìn tính theo vận tốc V (Km/h):
V
kV 
60
1.2 �602 �0.3
S2 

 Lo 

 10 �163.2  m  .
1.8 127   2  i 2 
1.8 127  0.32  0.07 2 

Theo TCVN 4054 – 2005 quy định chiều dài tầm nhìn thấy xe chạy ngược

chiều với đường cấp III, tốc độ thiết kế là 60 (km/h) là 150m. So sánh quy trình
và tính tốn ta chọn S2 = 163.2m.
2.2.1.3. Tầm nhìn tránh xe ngược chiều, cùng làn và không giảm tốc độ S3
Tình huống hai xe chạy ngược chiều trên cùng một làn xe nhưng không
đúng làn xe phải quay về với làn xe của mình nhưng khơng giảm tốc độ.
Sơ đồ tính tốn:


9
Sơ đồ 3
1

r

1

1

r
L11

Lpư

2

2

L0

L2

Lpư

S3

21111
111

22

Hình 2.3: Sơ đồ tính tốn tầm nhìn tránh xe
Tầm nhìn tránh xe chạy ngược chiều được tính theo công thức:
S3 = 2Lpư + L1 + L2 + Lo

(2.6)

Theo sơ đồ L1 = L2 = 2 ar
Giả thiết nếu 2 xe cùng tốc độ thì: V1 = V2 = V. Do đó, ta có:

S3 

V
 4 ar  Lo
1.8

(2.7)

Trong đó:
- V (Km/h): Là vận tốc xe chạy, V = 60 (km/h);
- a: Khoảng cách giữa 2 tim đường của 2 làn xe, a = 3.5m;

- r: Bán kính tối thiểu để xe có thể rẽ về làn của mình mà khơng giảm tốc
độ, phụ thuộc vào loại xe và tốc độ xe chạy, có thể tính theo cơng thức:
r

V2
602

 101.2  m 
127    in  127  0.3  0.02 

(2.8)

Thay vào (2.7) ta được:

S3 

60
 4 3.5 �101.2  10  118.6  m  .
1.8

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định, tầm nhìn trước xe chạy ngược chiều
với đường cấp III, tốc độ thiết kế là 60 (km/h) là 150m. So sánh quy trình và
tính tốn ta chọn S3 = 150m.
2.2.1.4. Tầm nhìn vượt xe S4


10
Tầm nhìn vượt xe S4 được tính trong trường hợp xe 1 chạy nhanh bám
theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách an toàn S h1 – Sh2 khi quan sát thấy trái
chiều khơng có xe, xe 1 lợi dụng làn trái chiều để vượt. Ta cần xác định tầm nhìn

S4 sao cho xe 1 có thể vượt qua xe 2 một cách an tồn mà khơng va chạm với xe
3. Trong trường hợp này ta có sơ đồ tính tốn:
Sơ đồ 4
L1 S1-S2
1

1
2

3

2

3

1
L2’

L2

L3

S4
Hình 2.4: Sơ đồ tính tầm nhìn vượt xe
Trong trường hợp không xét tới vận tốc của xe thứ 3 thì S 4 tính theo
V(km/h) được xác định bởi:
S4 

V1  V1  V2 
 Lo

63.5   �i 

(2.9)

Với: + Lo: Là đoạn dự trứ lấy từ 5-10m. Chọn Lo = 10m;
+ φ : Là hệ số bám, lấy bằng 0.3;
+ i: Là độ dốc dọc, lấy trong điều kiện đường bằng phẳng i = 0;
+ V1, V2: Là vận tốc tính tốn của xe 1 và 2, lấy V 1 = Vtk = 60(km/h) và xe
2 được lấy với V2= 20(km/h).
Thay vào (2.9) ta được:
S4 

60  60  20 
 10 �262  m 
63.5  0.3  0 

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định tầm nhìn vượt xe tối thiểu ứng với
đường cấp III, tốc độ thiết kế là 60 (km/h) là 350m. So sánh quy trình và tính
tốn ta chọn S4 = 350 (m).


11
2.2.2. Xác định bán kính đường cong nằm.
Tại những vị trí tuyến đổi hướng, để đảm bảo cho xe chạy an tồn, tiện lợi
và kinh tế với vận tốc tính tốn cần phải bố trí đường cong bằng có bán kính hợp
lý. Việc sử dụng bán kính đường cong có bán kính lớn khơng những cải thiện
được điều kiện xe chạy mà còn cho phép rút ngắn chiều dài tuyến, giảm bớt các
chi phí về vận tải. Tuy nhiên trong điều kiện khó khăn về địa hình, để giảm bớt
khối lượng đào đắp trong xây dựng và tránh phải phá bỏ những cơng trình đắt
tiền thì phải sử dụng các bán kính nhỏ. Khi đó u cầu của đường cong nằm là

phải đảm bảo điều kiện chống lật, điều kiện ổn định chống trượt ngang khi xe
chạy với tốc độ tính tốn, điều kiện êm thuận cho hành khách và kinh tế khi sử
dụng ô tô.
Theo các điều kiện trên thì hệ số lực ngang tính tốn ln ln phải nhỏ
hơn hệ số bám theo phương ngang là  �n . Bán kính đường cong nằm nhỏ
nhất được xác định theo các trường hợp sau:
2.2.2.1. Bán kính cong nằm tối thiểu khi bố trí siêu cao lớn nhất.
Một tuyến đường ôtô thông thường gồm có nhiều đoạn gãy khúc. Để triệt
tiêu các đoạn gãy khúc người ta thường bố trí nối nó bằng một đường cong trịn.
Khi xe chạy trên đường cong tròn sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm, lực này sẽ
đẩy xe ra ngoài làm xe chạy mất ổn định. Trong khi chọn tuyến nếu có điều
kiện người kỹ sư ln vận dụng các bán kính đường cong lớn để xe chạy dễ
dàng. Nhưng khi chọn tuyến phải bám sát địa hình để có khối lượng đào đắp ít
nhất. Khi khó khăn phải dùng bán kính tối thiểu R min được xác định theo công
thức:
Rmin

V2

127    imax 

Trong đó:
- V: Vận tốc tính tốn, V = 40 km/h;
-  : Hệ số lực đẩy ngang, lấy  =0.15;
- imax: Độ dốc siêu cao lớn nhất, lấy bằng 8%.
Thay vào ta được:

(2.10)

12
Rmin

40 2

 54.8  m 
127  0.15  0.08

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định khi V tk = 40km/h và độ dốc siêu cao
lớn nhât 8% thì bán kính đường cong nhỏ nhất là 60m. So sánh quy trình với
tính tốn ta kiến nghị chọn bán kính cong nằm tối thiểu Rmin = 60m.
2.2.2.2. Khi bố trí siêu cao thông thường
V2
Rtt 
127    isc max  in 

(2.11)

Trong đó:
- V: Vận tốc xe chạy, V = Vtk + 20 = 40 + 20 = 60 (Km/h);
- in: Độ dốc ngang của mặt đường.
Thay số:
602
Rtt 
�135  m  .
127  0.15  0.08  0.02 
Theo TCVN 4054 - 2005 quy định bán kính cong nằm tối thiểu thông
thường với khi Vtk = 40km/h là 125m. So sánh quy trình và tính tốn ta chọn
Rtt = 135m.
2.2.2.3. Trường hợp khơng bố trí siêu cao

Khi có điều kiện làm bán kính lớn và khơng cần phải bố trí siêu cao, lúc đó
trắc ngang làm hai mái và isc = - in độ dốc ngang tối thiểu thoát nước tuỳ theo
vật liệu cấu tạo mắt đường. Hệ số lực ngang do muốn cải thiện điều kiện xe chạy
nên phải dùng 0,08. Khi đó:
RKSC 

V2
402

�210  m 
127  0.08  in  127  0.08  0.02 

(2.12)

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định bán kính cong nằm khi khơng bố trí siêu
cao với Vtk =40km/h là RKSC = 600m. So sánh quy trình với tính tốn ta chọn
RKSC = 600m.
Theo TCVN 4054 - 2005 thì chỉ trong trường hợp khó khăn mới vận dụng
bán kính đường cong nằm tối thiểu. Khuyến khích dùng bán kính tối thiểu thông


13
thường trở lên và ln ln tận dụng địa hình để đảm bảo chất lượng chạy xe là
tốt nhất.
Như vậy, khi đi qua những đoạn cong nằm mà do những điều kiện khách
quan khơng thể bố trí được bán kính theo tính tốn cũng như theo tiêu chuẩn
thiết kế thì để đảm bảo an toàn ta cần cắm hệ thống biển báo như cấm vượt xe,
biển báo hạn chế tốc độ, gương cầu…cho người lái xe biết và lái xe an toàn.
2.3. Xác định các yếu tố kỹ thuật của mặt cắt dọc.
2.3.1. Xác định độ dốc dọc lớn nhất imax

Độ dốc dọc lớn nhất được xác định theo 2 điều kiện thỏa mãn về lực kéo
phải đủ thắng lực cản và lực kéo phải nhỏ hơn lực bám.
2.3.1.1. Xác định đặc độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động học của xe
Ngun lý tính tốn: Sức kéo của xe phải lớn hơn tổng lực cản trên đường.
Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đường được tính tốn căn cứ vào khả năng vượt
dốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và được tính
theo công thức sau:

 dv
Dk  f �i �
gdt

(2.13)

Trong đó:
- Dk: Đặc tính động lực biểu thị cho sức kéo của ô tô;
- f: Hệ số cản lăn lấy bằng 0.02 (lấy với mặt đường bê tông nhựa);
- i: Độ dốc đường biểu thị bằng %;
- j: Gia tốc chuyển động của xe. j =

dv
;
dt

- : Hệ số quán tính quay của bánh xe và trục xe (=1.03-1.07);
- g: Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s2;
( Lấy dấu “+” khi xe lên dốc , lấy dấu “-” khi xe xuống dốc).
Giả thiết xe chuyển động đều, ta có j = 0. Tính tốn cho trường hợp bất lợi
nhất khi xe lên dốc:

14
Dk  f + i  imax= Dk – f =Dk – 0.02.

(2.14)

Đối với xe con do khả năng khắc phục độ dốc lớn nên không cần kiểm tra
điều kiện này. Với xe tải khi tốc độ thiết kế V tk = 40km/h, tra bảng nhân tố động
của từng loại xe tương ứng trong giáo trình và thay vào cơng thức tính tốn trên
ta được kết quả trong bảng sau:
Bảng 2.3: Độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động học

Loại xe

Xe con

Xe tương
đương
Dk
imax

Raz – 21
Volga
0.11
0.09

Xe tải trục
6-8T

Xe tải trục

10T

Xe tải trục
>10T

Zil 130

Kraz 51

Maz 200

0.04
0.02

0.06
0.04

0.05
0.03

Căn cứ vào bảng trên ta chọn imax = 9%.
2.3.1.2. Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám.
Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường. Để cho xe chuyển
động được an tồn thì sức kéo có ích của ơ tơ phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám
của lốp xe với mặt đường. Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất (i max)
phải nhỏ hơn độ dốc dọc tính theo lực bám (i b) với ib được tính trong trường hợp
lực kéo của ô tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường.
Công thức:
 .Gb  Pw
>D

G

(2.15)

 dv
Db  f �ib �
gdt

(2.16)

Db 

Trong đó:

- D: Đặc tính động lực của ơ tơ đã tính ở trên;
- ib: độ dốc dọc tính theo lực bám;
- j: Gia tốc khi xe chuyển động;
- : Hệ số quán tính quay của bánh và trục xe (=1.03-1.07);
- g: Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s2;


15
- G: Trọng lượng toàn xe;
- Gb: Trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động được lấy như sau:
+ Với xe tải:

Gb = ( 0,65  0,7 ).G

+ Với xe con:

Gb = ( 0,50  0,55 ).G

- : Hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường phụ thuộc trạng thái bánh xe
với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy  = 0.3.
- Pw: lực cản khơng khí của xe:

K .F.V 2
(kG)
PW 
13

(2.17)

Trong đó:
K: là hệ số sức cản khơng khí phụ thuộc mật độ khơng khí và hình dạng
xe;

+ Xe tải: K = 0.06 � 0.07
+ Xe buýt: K = 0.04 � 0.06
+ Xe con: K = 0.025 � 0.035.
F: là diện tích chắn gió của xe: F = 0.8B.H
Với B, H lần lượt là chiều rộng và chiều cao của xe:
+ Xe con: F = 0.8x1.8x2.0 = 2.88 m2
+ Xe tải: F = 0.8x2.5x4 = 8 m2.
V: là vận tốc thiết kế: Vtk = 40km/h.
Ta tính tốn trong trường hợp xe chuyển động đều (j = 0)và ở điều kiện bất

lợi khi xe đang lên dốc (ib mang dấu “+”). Do đó ta có:
Db = f + ib và ib = Db – f

(2.18)

Tra các số liệu cho từng loại xe cụ thể và tính tốn ta được kết quả sau:
Bảng 2.4: Độ dốc dọc theo điều kiện lực bám
Loại xe
Xe con
Xe tải trục 7T

K
0.03
0.05

F
2.88
8

Pw
10.6
49.2

G (kG)
7600
10700

Gb (kG)
4200
7000

Db
0.16

0.19


16
Xe tải trục 10T
Xe tải trục 12T

0.06
0.07

8
8

59.1
68.9

15385
18460

10000
120000

0.19
0.19

Với mặt đường nhựa có hệ số cản lăn f = 0.02, ta tính ib theo công thức:
ib = D – f

(2.19)

Kết quả ghi trong bảng sau:
Bảng 2.5: Kiểm tra độ dốc dọc
Loại xe

Db

f

ib

imax

Kiểm tra

Xe con

0.16

0.02

0.14

0.09

Đạt

Xe tải trục 7T

0.19

0.02

0.17

0.02

Đạt

Xe tải trục 10T

0.19

0.02

0.17

0.04

Đạt

Xe tải trục 12T

0.19

0.02

0.17

0.03

Đạt

Điều kiện để xe chạy không bị trượt và mất ổn định là: i b ≥ imax . Các điều
kiện được kiểm tra trên bảng đều cho kết quả đạt yêu cầu.
Theo TCVN 4054 – 2005 quy định với đường cấp IV – miền núi thì độ
dốc dọc lớn nhất cho phép là 8%. Kết hợp giữa tính tốn và quy trình kiến nghị
lấy độ dốc dọc lớn nhất là 8% để thiết kế cho tuyến đường N – M.
2.3.2. Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng.
Các chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc (lớn hơn 1% khi V tk > 60km/h và lớn hơn
2% khi Vtk < 60km/h) phải nối tiếp với nhau bằng các đường cong đứng nhằm
mục đích để xe chạy điều hịa, thuận lợi, đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban
đêm, hạn chế lực xung kích và lực ly tâm theo chiều đứng. Đường cong đứng
này có thể là đường cong trịn hoặc parabol bậc 2. Một yêu cầu nữa là đường
cong đứng phải bám sát địa hình nhằm giảm khối lượng và ổn định lâu dài cho
cơng trình. Phân tích theo quan điểm trên ta sẽ có cơ sở chọn bán kính đường
cong đứng lồi và đường cong đứng lõm.
2.3.2.1. Bán kính đường cong đứng lồi Rlồi
Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện


17
đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng lồi. Sơ đồ tính tốn:

Hình 2.5: Sơ đồ xác định bán kính đường cong đứng lồi
Trong sơ đồ:
- d1: Chiều cao của mắt người lái xe trên mặt đường;
- d2: Chiều cao chướng ngại vật phải nhìn thấy;
- L: Chiều dài phải nhìn thấy;
- R: Bán kính đường cong đứng cần bố trí.
Từ sơ đồ ta có cơng thức xác định bán kính R là:

R

2



L2
d1  d 2



2

(2.20)

Trong trường hợp người lái phải nhìn thấy chướng ngại vật cố định, thì
lấy L = S1 =55.5m – tầm nhìn một chiều và theo tiêu chuẩn Việt Nam lấy d 1 =
1.2m và d2 = 0.1m. Thì có thể tính lại R theo công thức sau:
R

2



S12
d1  d 2



2

Thay số:
R



55.52

2 � 1.2  0.1



2

 772.8  m 

Để đảm bảo tầm nhìn 2 chiều: L = S2 =80m và d1 = d2 = 1.2m thì:

(2.21)


18
S22
R
8d1

Thay số:

(2.22)

802
R
 666.7  m 
8 �1.2

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định bán kính tối thiểu giới hạn trên đường
cong đứng lồi với tốc độ thiết kế 40km/h là R = 700m. So sánh tính tốn với tiêu
chuẩn ta chọn Rlồi = 772.8m.
2.3.2.2. Bán kính đường cong đứng lõm Rlõm
Trong trường hợp tính Rlõm theo điều kiện hạn chế lực ly tâm thì khi vào
đường cong đứng lõm, lực ly tâm cộng thêm vào tải trọng xe gây khó chịu cho
lái xe và hành khách và gây siêu tải cho lị xo của xe. Do đó phải hạn chế lực ly
tâm gây ra không vượt quá trị số cho phép. Khi đó cơng thức xác định bán kính
đường cong đứng lõm là:
v2
R
b

(2.23)

Trong đó:
v: Là vận tốc xe chạy (m/s);
b: Là gia tốc ly tâm, b = 0.5 0.7 (m/s2).
Tính R theo V (km/h), ta có:
V 2 402
R

 246.2  m 
6.5 6.5

Trong trường hợp tính Rlõm theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm. Ta
có sơ đồ tính tốn như hình vẽ:



hp
Sh

Hình 2.6: Sơ đồ xác định bán kính đường cong đứng lõm


19
Trong sơ đồ:
- hp: Là chiều cao đèn pha, thường lấy bằng 0.75m;
-  : Góc mở rộng của pha đèn, lấy  = 1o;
- S1: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 55.5m.
Theo sơ đồ trên ta có cơng thức gần đúng tính S1:

S12  2 R  hp  S1.sin  

(2.24)

Từ đó, suy ra:
S12
55.52
R

 896  m 
2  hp  S1 sin   2  0.75  55.5 �sin1o 

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định bán kính tối thiểu trên đường cong đứng
lõm ứng với tốc độ thiết kế 40km/h là 450m. So sánh tính tốn và tiêu chuẩn
chọn Rlõm = 896(m).
2.4. Xác định các yếu tố kĩ thuật của mặt cắt ngang.
2.4.1. Khả năng thông xe lý thuyết
Năng lực thông hành lý thuyết là khả năng thông xe trong điều kiện lý
tưởng về dòng xe (dòng xe thuần nhất xe con) và về đường (làn xe đủ rộng, mặt
đường tốt, tuyến đường thẳng, khơng dốc, khơng có trướng ngại vật,..), các xe
nối đuôi nhau chạy cùng một vận tốc và cách nhau một khoảng cách tối thiểu
khơng đổi đảm bảo an tồn.
Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào số làn xe và năng lực thông
xe của mỗi làn. Năng lực thơng xe lý thuyết tính theo cơng thưc sau:

N LT 

1000V
(xe/giờ)
d

(2.25)

Sơ đồ tính tốn:
v

v
i=0

d
Hình 2.7: Sơ đồ xác định khả năng thông xe

20
Trong đó:
- N: Năng lực thơng xe lý thuyết;
- V: Vận tốc thiết kế (km/h);
- d: Khổ động học của xe (m):
d = Lpư + Sh + Lo + Lx
Với:
- Lpư: Chiều dài phản ứng tâm lý của lái xe, tính từ lúc lái xe nhận ra
chướng ngại vật cần phải sử dụng phanh, thời gian phản ứng tâm lý
thường lấy bằng 1 giây, do đó:
Lpư =

V  km / h 
 m
3.6

(2.26)

- Lxe: Chiều dài xe, lấy bằng 3m;
- Lo: Khoảng cách an toàn, lấy bằng 5m;
- Sh: Chiều dài hãm xe hay chiều dài phanh tác dụng, được tính bằng
hiệu chiều dài hãm giữa 2 xe: Sh = S1 – S2. Để an toàn ta xét trường
hợp một xe dừng đột ngột, ta có:

Sh  S2 

1000V
KV 2
254   �i 

(2.27)

Trong đó:
- K: Hệ số sử dụng phanh, lấy bằng 1.2;
- V: Vận tốc xe chạy tính toán V = 40km/h;
- i: Là độ dốc dọc của đường, lấy trong điều kiện lý tưởng i = 0;
-  : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, trong điều kiện thời tiết
không thuận lợi lấy  = 0.3.
Thay vào ta được:

N LT 

1000 �40
�903
40 1.2 �402
(xe/giờ)

35
3.6 254 �0.3

2.4.2. Năng lực thơng hành thực tế
Theo giáo trình Thiết kế đường ô tô tập 1, năng lực thông hành thực tế
được xác định theo công thức:


21
NTT = NLT. i ki

(2.28)

Trong đó:
- NTT: Năng lực thơng hành thực tế;
- NLT: Năng lực thông hành lý thuyết;
- ki: Các hệ số chiết giảm, tra theo giáo trình Thiết kế đường tập 1 và
-

được lấy như sau:
k1: Hệ số kể đến chiều rộng phần xe chạy, lấy k1 = 0.9;
k2: Hệ số kể tới chiều rộng lề đường, lấy k2 = 0.92;
k3: Hệ số kể tới độ thoáng ngang, lấy k3 = 1.0;
k4: Hệ số kể tới ảnh hưởng của xe tải và xe kéo mooc, lấy k4 = 1.0;
k5: Hệ số có kể tới sự ảnh hưởng của dốc dọc, lấy k5 = 0.98;
k6: Hệ số kể tới ảnh hưởng của tầm nhìn, lấy k6 = 0.84;
k7: Hệ số kể tới bán kính cong nằm, lấy k7 = 0.85;
k8: Hệ số kể tới sự hạn chế tốc độ, lấy k8 = 0.96;
k9: Hệ số kể tới ảnh hưởng của nút giao thông, lấy k9 = 0.97;
k10: Hệ số kể tới tình trạng của lề đường, lấy k10 = 1.0;
k11: Hệ số kể tới loại mặt đường, lấy k11 = 1.0;
k12: Hệ số kể tới vị trí các cơng trình trên mặt đường, lấy k12 = 0.98;
k13: Hệ số kể tới sự phân làn xe trên phần xe chạy, lấy k13 = 1.05;
k14: Hệ số kể tới sự hiện diện của đường cong chuyển tiếp rẽ xe, lấy k 14

= 0.9;
- k15: Hệ số kể tới thành phần dòng xe chạy, lấy k15 = 0.71.
�  ki  0.355
i 1�
15

Do đó: NTT = 903x0.355 = 320 (xcqđ/giờ).

2.4.3. Xác định số làn xe
Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo cơng thức:

n

N gcd
Z .N th

(2.29)

Trong đó:
+ n: Số làn xe yêu cầu;
+ Ngcd: Là lưu lượng xe thiết kế ở giờ cao điểm, đã tính tốn ở (2.2):
Ngcd = 147 (xcqđ/giờ).
+ Z: Hệ sử dụng năng lực thông hành, với Vtk = 40km/h lấy Z = 0.77;


22
+ Nlt: Năng lực thông hành tối đa, khi không có dải phân cách trái chiều
lấy Nlt = 1000 (xcqd/giờ). Theo tính tốn thì năng lực thơng hành thực tế là 320
(xcqđ/h), so sánh tính tốn và tiêu chuẩn ta chọn Nlth = 320 (xcqđ/h).
Thay vào ta có:

n

147
 0.6 (làn)
0.77 �320

Nhận thấy khả năng thông xe của đường chỉ cần 1 làn xe là đủ. Tuy nhiên

thực tế xe chạy trên đường rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác
nhau. Mặt khác theo TCVN 4054 - 2005 quy định với đường cấp IV, tốc độ thiết
kế 40km/h phải bố trí 2 làn xe. Do đó,chọn đường 2 làn xe để thiết kế.
2.4.4. Chiều rộng 1 làn xe, chiều rộng mặt đường, nền đường
Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận
tốc xe chạy. Chiều rộng mặt đường phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của 1 làn
xe và khoảng cách giữa hai xe chạy ngược chiều. Sơ đồ tính tốn:
a
x

x

l2

l2

c

y

Hình 2.8: Sơ đồ xác định chiều rộng mặt cắt ngang
Trong đó:
- x: Là khoảng cách giữa sườn thùng xe tới làn bên cạnh:
x = 0.5 + 0.005V(m)
- y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép phần xe chạy:
y = 0.5 + 0.005V (m).
- V: Là vận tốc thiết kế, V = 40 (km/h);
- c: Là khoảng cách giữa 2 bánh xe trong 1 trục;
- a: Bề rộng thùng xe.
Theo sơ đồ trên thì chiều rộng 1 làn xe được xác định theo công thức:

l2 

ac
 x y
2

(2.30)


23
Thay vào ta có:
l2 

ac
 1  0.1V
2

(2.31)

Bảng 2.6: Các kích thước của xe thiết kế
Loại xe

Chiều dài
(m)

Chiều rộng
(m)

Chiều cao
(m)

K/cách giữa 2
bánh xe(m)

Xe con

6.0

1.8

2.0

1.4

Xe tải

12.0

2.5

4.0

1.8

Xe bus

8.0

2.5

3.5

1.8

Khi tính tốn ta tính theo 3 trường hợp: Xe tải – xe con đi ngược chiều; 2
xe tải đi ngược chiều và 2 xe con đi ngược chiều. Tuy nhiên ta dễ dàng nhận
thấy chỉ cần tính cho trường hợp xe có kích thước lớn nhất và phổ biến trong
tương lại là trường hợp 2 xe tải đi ngược chiều. Ta có:
l2 

2.5  1.8
 1  0.1 �40  3.55  m 
2

Theo TCVN 4054 - 2005 quy định với đường cấp IV miền núi thì chiều
rộng mỗi làn xe là 2.75m. Kết hợp giữa tính tốn và tiêu chuẩn ta chọn chiều
rộng mỗi làn xe là 3.5m. Chọn các chỉ tiêu để thiết kế mặt cắt ngang tuyến
đường N – M như sau:
+ Chiều rộng một làn xe: 3.5m.
+ Chiều rộng phần xe chạy: 2 x 3.5 (m).
+ Chiều rộng phần lề đường: 2 x 1.0 (m).
+ Chiều rộng phần lề gia cố: 2 x 0.5 (m).


24
+ Bề rộng nền đường: 9 (m).
Sau khi tính tốn, ta có bảng tổng hợp các chỉ tiêu kĩ thuật của tuyến được
thể hiện trong bảng dưới đây:
BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT CỦA TUYẾN

Đơn
vị

Tính
tốn

Stt

Tiêu chuẩn kỹ thuật

1

Cấp hạng kĩ thuật của tuyến

2

Lưu lượng thiết kế

Xcqđ/
ngđ

1225

3

Vận tốc thiết kế

Km/h

40

4

Độ dốc siêu cao lớn nhất

%

5

Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất
(ứng với siêu cao 8%)

m

6

Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất
thơng thường (với SC thơng thường)

7

TCVN
4054 05

IV

Kiến
nghị
IV

40

40

6

6

54.8

60

60

m

135

125

135

Bán kính đường cong nằm tối thiểu
không cần làm siêu cao

m

210

600

600

8

Chiều dài tầm nhìn 1 chiều

m

55.5

40

55.5

9

Chiều dài tầm nhìn 2 chiều

m

86.5

80

86.5

10

Độ dốc dọc lớn nhất

%

9

8

8

11

Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất

m

772.8

700

772.8

12

Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất

m

896

450

896

13

Số làn xe

Làn

0.6

2

2

14

Chiều rộng phần xe chạy

m

23,5

22.75

23,5

15

Chiều rộng phần lề gia cố

m

20.5

20.5

16

Chiều rộng phần lề đất

m

20,5

20,5

17

Chiều rộng tối thiểu của nền đường

m

7.5

9.0

18

Độ dốc ngang mặt đường xe chạy

%

2

2

19

Độ dốc ngang mặt đường lề gia cố

%

2

2


25
20

Độ dốc ngang phần lề đất

%

21
Chiều dài tối thiểu đổi dốc
m
2.5. Xác định độ mở rộng và đoạn nối mở rộng

4

4

120

120

2.5.1. Độ mở rộng
Khi xe chạy trên đường cong trục sau cố định ln ln hướng tâm, cịn
bánh trước hợp với trục xe một góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên
đường thẳng.
Sơ đồ tính tốn:

Hình 2.9: Sơ đồ xác định độ mở rộng trong đường cong nằm
Độ mở rộng của 1 làn xe:
L2 0.05V
e1 

2R
R

(2.31)

Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2 là:
L2 0.1V
e  e1  e2  
R
R

(2.32)

Trong đó:
- R: Bán kính đường cong;
- L: Chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm sóc đằng trước.
- V: Vận tốc tính tốn xe chạy.
Tính cho trường hợp xe tải thì L = 8m và đối với đoạn đường cong có bố
trí siêu cao Rmin = 60m:
82 0.1 �40
e

 1.58  m 
60
60