Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Dự án đầu tư xây dựng tuyến đường từ K3 đến J6 được nghiên cứu và thiết kế trong bối cảnh tỉnh Bắc Giang – một tỉnh miền núi thuộc vùng Đông Bắc Việt Nam, cách thủ đô Hà Nội 50 km, chiếm 3,2% diện tích tự nhiên cả nước – đang đối mặt với sự quá tải và xuống cấp của hạ tầng giao thông. Mặc dù Bắc Giang sở hữu vị trí giao thương thuận lợi tiếp giáp Lạng Sơn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Hải Dương, Quảng Ninh và nằm gần tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh, mạng lưới đường bộ của tỉnh vẫn còn nhiều hạn chế. Toàn tỉnh có 7.111 km đường giao thông (đường trung ương quản lý chiếm 3,6%, đường tỉnh quản lý chiếm 3,12%, đường huyện chiếm 2%), trong đó kết cấu mặt đường cấp phối đá dăm chiếm tới 92%, đường nhựa chỉ chiếm 8%, và vẫn còn 8 xã chưa có đường ô tô đến trung tâm.

Lưu lượng vận tải gia tăng nhanh chóng (dự báo năm thứ 15 đạt 1.506 xe/ngày đêm, tương đương 3.787,24 xe con quy đổi/ngày đêm với tốc độ tăng trưởng xe 4%/năm) khiến mạng lưới hiện hữu không đáp ứng được nhu cầu lưu thông hàng hóa và giao lưu kinh tế - văn hóa. Do đó, việc đầu tư xây dựng tuyến mới K3 – J6 do Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Giang làm chủ đầu tư, sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước kết hợp vốn hỗ trợ phát triển chính thức (ODA), là nhiệm vụ cấp bách nhằm kết nối hai vùng kinh tế trọng điểm của tỉnh, thúc đẩy phát triển công nghiệp chế biến, dịch vụ và củng cố thế trận an ninh - quốc phòng.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Xây dựng (chuyên ngành Thiết kế Đường ô tô và đường đô thị) của tác giả Nguyễn Thị Thảo thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật sau:

  1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, địa hình, địa chất, thủy văn, khí hậu và hiện trạng giao thông khu vực dự án tại tỉnh Bắc Giang.
  2. Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, tính toán quy đổi lưu lượng giao thông và thiết lập hệ thống các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
  3. Thiết kế bình đồ tuyến, vạch các phương án tuyến (Phương án I và Phương án II), so sánh lựa chọn phương án tuyến tối ưu trên cơ sở kỹ thuật và địa hình.
  4. Tính toán thủy văn lưu vực, xác định lưu lượng đỉnh lũ và khẩu độ hệ thống cống thoát nước ngang đường.
  5. Thiết kế trắc dọc, đường đỏ, trắc ngang điển hình và tính toán khối lượng đào đắp nền đường.
  6. Thiết kế kết cấu áo đường mềm cấp cao A1 theo tải trọng trục tiêu chuẩn 100 kN cho thời hạn khai thác 15 năm.
  7. Lập luận chứng kinh tế - kỹ thuật, phân tích hiệu quả tài chính và kinh tế của dự án (NPV, IRR, BCR, thời gian hoàn vốn).
  8. Đánh giá tác động môi trường trong giai đoạn thi công và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm.
  9. Lập đồ án tổ chức thi công chi tiết: công tác chuẩn bị, thi công cống, nền đường, mặt đường và biểu đồ tiến độ thi công tổng thể.

Đối tượng nghiên cứu là công trình tuyến đường ô tô nối điểm K3 đến điểm J6 tại tỉnh Bắc Giang. Phạm vi không gian là khu vực địa hình đồi núi (chiếm dải liên tục phía Bắc tỉnh theo hướng Tây Bắc – Đông Nam), nền đất á cát ổn định, hệ thống sông ngòi thuộc lưu vực sông Lục Nam, sông Thương, sông Cầu. Phạm vi thời gian thiết kế tính toán cho chu kỳ khai thác 15 năm, dựa trên hồ sơ số liệu khảo sát thực địa do Công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Công chính tỉnh Bắc Giang thực hiện vào tháng 8/2009.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình quy phạm chuyên ngành xây dựng công trình giao thông của Việt Nam cùng các mô hình cơ học - thủy văn chuyên ngành:

  • TCVN 4054-05: Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô (phân cấp kỹ thuật, vận tốc, chỉ tiêu hình học bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, tầm nhìn).
  • 22 TCN 211-06: Quy trình thiết kế áo đường mềm (tính toán cường độ kết cấu nhiều lớp đàn hồi, kiểm tra độ võng đàn hồi, ứng suất cắt trượt và ứng suất kéo uốn).
  • 22 TCN 220-95: Quy trình khảo sát thủy văn của Bộ Giao thông Vận tải (tính toán dòng chảy lũ từ các lưu vực nhỏ).
  • 22 TCN 27-84: Quy trình khảo sát đường ô tô.
  • Tài liệu chuyên khảo: "Thiết kế đường ô tô - Công trình vượt sông (Tập 3)" của GS.TSKH. Nguyễn Xuân Trục (NXB Giáo dục, 1998) và Sổ tay Thiết kế đường ô tô (Tập 1, Tập 2).

Phương pháp nghiên cứu và giải pháp kỹ thuật thực tế được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp phân tích và số hóa địa hình: Sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 với đường đồng mức $\Delta H = 5\text{ m}$, ứng dụng phần mềm thiết kế giao thông Nova để số hóa địa hình, vạch tuyến theo phương pháp bước compa kết hợp khống chế cao độ tự nhiên.
  • Phương pháp động lực học đoàn xe: Tính toán tầm nhìn xe chạy gồm tầm nhìn hãm một chiều ($S_1$), tầm nhìn hai chiều đối đầu ($S_2$), tầm nhìn vượt xe ($S_4$); xác định độ dốc dọc lớn nhất ($i_{max}$) theo hai điều kiện đồng thời: điều kiện sức kéo ($i_{max} = D - f$) và điều kiện sức bám của bánh xe với mặt đường.
  • Phương pháp tính toán thủy văn cực hạn: Xác định lưu lượng đỉnh lũ thiết kế $Q_{P%}$ theo công thức dòng chảy mưa rào $Q_{P%} = A_P \cdot \phi \cdot H_P \cdot F$ với tần suất lũ thiết kế $P = 4%$ ($H_{4%} = 238\text{ mm}$ đối với vùng mưa VIII theo phân vùng thủy văn), từ đó lựa chọn khẩu độ cống tròn bê tông cốt thép chế độ chảy không áp.
  • Phương pháp cơ học nhiều lớp nửa không gian đàn hồi vô hạn: Quy đổi các loại trục xe về trục tiêu chuẩn 100 kN theo công thức số mũ bậc 4,4; tính toán số trục tích lũy $N_e$ qua 15 năm; xác định mô đun đàn hồi yêu cầu $E_{yc}$ và kiểm tra kết cấu áo đường theo 3 trạng thái giới hạn (độ võng đàn hồi tổng thể, chịu cắt trượt trong nền đất và chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu bê tông nhựa, móng gia cố).
  • Phương pháp phân đoạn và điều phối đất: Tính khối lượng đào đắp theo phương pháp diện tích trung bình mặt cắt ngang và lập biểu đồ điều phối đất dọc - ngang bằng máy ủi, máy đào và ô tô tự đổ.

Nguồn dữ liệu tính toán được trích xuất trực tiếp từ đề cương khảo sát thiết kế và hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn của Công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Công chính tỉnh Bắc Giang (tháng 8/2009), kết hợp dữ liệu đếm xe phân loại phương tiện.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Lập dự án khả thi xây dựng tuyến đường K3 – J6

Chương 1: Giới thiệu chung

Trình bày cơ sở pháp lý, tính cần thiết đầu tư, điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng giao thông tỉnh Bắc Giang. Đánh giá nguồn vật liệu địa phương với các mỏ cấp phối sỏi cuội có trữ lượng lớn và các đồi đất đắp nền nằm trong cự ly vận chuyển từ 500 m đến 1.000 m so với công trình. Nêu bật yêu cầu bảo vệ môi trường, hạn chế chiếm dụng đất canh tác và định hướng xử lý chất thải khi các khu công nghiệp hình thành dọc tuyến.

Chương 2: Xác định cấp hạng đường và các chỉ tiêu kỹ thuật của đường

Dựa trên lưu lượng thiết kế năm thứ 15 ($N_{15} = 1.506\text{ xe/ngày đêm}$; thành phần gồm xe con 9%, xe bus $>25$ chỗ 4%, xe tải nhẹ 6,5T chiếm 29-32%, xe tải trung 8,5T chiếm 32%, xe tải nặng 10T chiếm 26%), tác giả tính đổi ra lưu lượng xe con đạt 3.787,24 xcqđ/ngày đêm. Tuyến đường được xác định thiết kế theo cấp kỹ thuật cấp III/IV địa hình miền núi, vận tốc thiết kế $V_{tt} = 60\text{ km/h}$. Chương này tính toán cụ thể các chỉ tiêu: tầm nhìn hãm xe $S_1 = 60{,}68\text{ m}$ (chọn quy phạm 75 m), tầm nhìn hai chiều $S_2 = 111{,}36\text{ m}$ (chọn 150 m), tầm nhìn vượt xe $S_4 = 360\text{ m}$, bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn có siêu cao $R_{min} = 123{,}25\text{ m}$ (chọn 125 m), bán kính không làm siêu cao $R = 472{,}44\text{ m}$ (chọn 1.500 m), bề rộng mặt đường $B = 6{,}0\text{ m}$ (2 làn xe $\times 3{,}0\text{ m}$), bề rộng lề đường $2 \times 1{,}5\text{ m}$ (lề gia cố $1{,}0\text{ m}$, lề đất $0{,}5\text{ m}$), bề rộng nền đường $B_{nền} = 9{,}0\text{ m}$.

Chương 3: Thiết kế bình đồ tuyến

Phân tích nguyên tắc vạch tuyến trên bản đồ địa hình 1:10.000 ($\Delta H = 5\text{ m}$) và đề xuất 2 phương án tuyến:

  • Phương án I: Đi bám sát khu dân cư, nằm bên trái sườn núi, chiều dài tuyến 4.100 m, bố trí 6 đường cong nằm ($R_{min} = 250\text{ m}$), 10 công trình cống.
  • Phương án II: Đi qua sườn núi bên phải, chiều dài tuyến 4.419 m, bố trí 10 đường cong nằm ($R_{min} = 250\text{ m}$), 7 công trình cống. Tác giả tính toán chi tiết các yếu tố đường cong nằm (góc ngoặt $\alpha$, tiếp tuyến $T$, phân cự $P$, chiều dài đường cong $K$, đoạn chêm và đoạn nối siêu cao $L_{sc}$) và rải hệ thống cọc chi tiết trên tuyến.

Chương 4: Tính toán thủy văn và xác định khẩu độ cống

Xác định vị trí và diện tích lưu vực hứng nước dọc tuyến thuộc vùng khí hậu VIII, tần suất lũ thiết kế cầu cống $P = 4%$ ứng với lượng mưa ngày lớn nhất $H_{4%} = 238\text{ mm}$. Toàn bộ cống trên tuyến được lựa chọn là cống tròn bê tông cốt thép chảy không áp, đường kính $D = 0{,}75\text{ m} \div 1{,}5\text{ m}$, gia cố móng bằng cọc tre đường kính gốc 6–8 cm, chiều dài 2–3 m với mật độ 25 cọc/$\text{m}^2$. Trên Phương án I bố trí 8 cống địa hình chính kèm 2 cống cấu tạo ($D = 0{,}75\text{ m}$) tại các vị trí trũng để thoát nước rãnh dọc.

Chương 5: Thiết kế trắc dọc, trắc ngang và tính khối lượng đào đắp

Thiết kế đường đỏ bám sát địa hình tự nhiên, khống chế cao độ đầu tuyến, cuối tuyến và cao độ khống chế cống. Độ dốc dọc lớn nhất thiết kế đảm bảo quy phạm ($i_{max} \le 7%$). Bố trí các đoạn cong đứng lồi ($R_{lồi} = 4.000\text{ m}$) và cong đứng lõm ($R_{lõm} = 2.500\text{ m}$). Mặt cắt ngang gồm nền đường rộng 9,0 m, mặt đường dốc ngang 2%, lề đất dốc 6%, mái dốc ta luy nền đắp 1:1,5, ta luy nền đào 1:1, rãnh biên hình thang sâu 0,4 m, đáy rộng 0,4 m. Tổng khối lượng đào Phương án I được tính toán sơ bộ đạt $15.629\text{ m}^3$.

Chương 6: Thiết kế kết cấu áo đường

Nền đất khu vực tuyến là đất á cát loại 1 (luôn khô ráo) có mô đun đàn hồi $E_0 = 45\text{ MPa}$, lực dính $C = 0$. Thiết kế kết cấu áo đường mềm cấp cao A1 theo phương án đầu tư tập trung 1 lần cho chu kỳ 15 năm với tải trọng trục chuẩn 100 kN. Tính toán số trục xe tích lũy $N_e = 0{,}65 \times 10^6$ trục quy đổi. Xác định mô đun đàn hồi yêu cầu $E_{yc}$ và lựa chọn các lớp vật liệu:

  • Lớp mặt trên: Bê tông nhựa chặt hạt trung ($E = 420\text{ MPa}$ khi tính võng, $1.800\text{ MPa}$ khi tính uốn, cường độ chịu kéo uốn $R_n = 2{,}8\text{ MPa}$).
  • Lớp mặt dưới: Bê tông nhựa chặt hạt thô ($E = 350\text{ MPa}$ khi tính võng, $1.600\text{ MPa}$ khi tính uốn, $R_n = 2{,}0\text{ MPa}$).
  • Tầng móng: Cấp phối đá dăm loại I ($E = 300\text{ MPa}$), cấp phối đá dăm loại II ($E = 250\text{ MPa}$), cấp phối đá dăm gia cố 6% xi măng ($E = 600\text{ MPa}$) và cấp phối sỏi cuội ($E = 200\text{ MPa}$, $C = 0{,}022\text{ MPa}$, $\varphi = 28^\circ$).

Chương 7: Luận chứng kinh tế kỹ thuật so sánh lựa chọn phương án tuyến

Xác định tổng mức đầu tư gồm chi phí giải phóng mặt bằng, chi phí xây dựng nền đường, áo đường, công trình thoát nước và chi phí khác. Đánh giá kinh tế xây dựng thông qua quy đổi tổng chi phí tập trung từng đợt và chi phí thường xuyên khai thác về năm gốc để làm căn cứ lựa chọn chính thức Phương án I.

Chương 8: Phân tích và đánh giá hiệu quả tài chính, kinh tế của dự án

Sử dụng các phương pháp phân tích kinh tế dự án giao thông: đánh giá hiệu số thu chi qua giá trị hiện giá thuần (NPV), suất thu lợi nội tại (IRR), tỷ số lợi ích - chi phí (BCR) và xác định thời gian hoàn vốn đầu tư của công trình.

Chương 9: Đánh giá tác động giảm thiểu về môi trường

Phân tích các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình thi công: bụi và khí thải ảnh hưởng đến chất lượng không khí, xói mòn bùn đất tác động đến môi trường nước mặt sông suối, tiếng ồn do nổ mìn khai thác mỏ vật liệu và hư hỏng hạ tầng giao thông tạm thời trong quá trình vận chuyển đất đá.

Phần II: Tổ chức thi công

Chương 1: Công tác chuẩn bị

Lập kế hoạch xây dựng lán trại tạm thời, khôi phục tim cọc và di dời cọc mốc ra khỏi phạm vi thi công, lên khuôn đường, phát quang cây cối và dọn dẹp mặt bằng thi công.

Chương 2: Thiết kế thi công cống

Lập trình tự thi công cống tròn bê tông cốt thép: đào hố móng, đóng cọc tre gia cố nền đất, đổ bê tông đệm móng, lắp đặt ống cống đúc sẵn bằng cần cẩu, xây dựng tường đầu, tường cánh và đắp đất mối nối bảo vệ cống.

Chương 3: Thiết kế thi công nền đường

Phân đoạn thi công nền đường và lập bảng điều phối đất chi tiết. Bố trí dây chuyền máy móc chủ đạo gồm: thi công vận chuyển ngang đào bù đắp bằng máy ủi, vận chuyển dọc bằng máy đào kết hợp đoàn ô tô tự đổ Hyundai, xác định thời gian thi công nền đường đảm bảo độ chặt đầm nén $K \ge 0{,}95 \div 0{,}98$.

Chương 4: Thiết kế thi công chi tiết mặt đường

Thiết kế dây chuyền công nghệ thi công liên tục các lớp kết cấu áo đường: đào khuôn đường, rải và lu lèn móng cấp phối đá dăm, tưới nhựa thấm bám/dính bám, rải và đầm lèn lớp bê tông nhựa chặt bằng máy rải chuyên dùng kết hợp lu bánh sắt và lu bánh lốp. Tính toán tốc độ dây chuyền và lập biểu đồ tiến độ mặt đường.

Chương 5: Tiến độ thi công chung

Tổ chức mặt bằng thi công theo phương pháp dây chuyền chuyên môn hóa phân chia thành các tổ đội chuyên trách: Đội 1 (chuẩn bị), Đội 2 (thi công cống), Đội 3 & Đội 4 (thi công nền đường), Đội 5 (thi công móng đường), Đội 6 (thi công mặt đường bê tông nhựa), Đội 7 (hoàn thiện công trình) cùng kế hoạch cung ứng nhiên liệu, vật tư đồng bộ.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành toàn diện việc lập hồ sơ dự án khả thi, hồ sơ thiết kế kỹ thuật và biện pháp tổ chức thi công cho tuyến đường K3 – J6 tỉnh Bắc Giang với các kết quả định lượng cụ thể:

Hạng mục chỉ tiêu Giá trị tính toán Giá trị quy phạm (TCVN 4054-05) Giá trị thiết kế lựa chọn
Cấp kỹ thuật Cấp III / IV miền núi Cấp III / IV miền núi Cấp III / IV miền núi
Vận tốc thiết kế ($V_{tt}$) $60\text{ km/h}$ $60\text{ km/h}$ $60\text{ km/h}$
Số làn xe 1 làn / chiều (tính ra $n = 0{,}59$) 2 làn 2 làn xe
Bề rộng mặt đường ($B$) $7{,}65\text{ m}$ (sơ đồ xe Maz) $6{,}0\text{ m}$ $6{,}0\text{ m}$ ($2 \times 3{,}0\text{ m}$)
Bề rộng lề gia cố / lề đất $1{,}475\text{ m}$ / $0{,}5\text{ m}$ $1{,}0\text{ m}$ / $0{,}5\text{ m}$ $1{,}0\text{ m}$ / $0{,}5\text{ m}$
Bề rộng nền đường ($B_{nền}$) $10{,}6\text{ m}$ $9{,}0\text{ m}$ $9{,}0\text{ m}$
Độ dốc ngang mặt / lề đất $2% / 6%$ $2% / 6%$ $2% / 6%$
Bán kính cong nằm tối thiểu có siêu cao $123{,}25\text{ m}$ $125\text{ m}$ $125\text{ m}$
Bán kính cong nằm không siêu cao $472{,}44\text{ m}$ $1.500\text{ m}$ $1.500\text{ m}$
Bán kính cong đứng lồi tối thiểu $2.344\text{ m}$ $4.000\text{ m}$ $4.000\text{ m}$
Bán kính cong đứng lõm tối thiểu $553{,}8\text{ m} \div 874{,}14\text{ m}$ $1.500\text{ m} \div 2.500\text{ m}$ $2.500\text{ m}$
Tầm nhìn hãm xe con ($S_1$) $60{,}68\text{ m}$ $75\text{ m}$ $75\text{ m}$
Tầm nhìn hai chiều xe con ($S_2$) $111{,}36\text{ m}$ $150\text{ m}$ $150\text{ m}$
Tầm nhìn vượt xe ($S_4$) $360\text{ m}$ $350\text{ m}$ $350\text{ m}$

Bảng so sánh lựa chọn phương án tuyến trên bình đồ:

Tiêu chí so sánh Phương án I (Được chọn) Phương án II
Chiều dài tuyến ($L$) $4.100\text{ m}$ $4.419\text{ m}$
Số lượng đường cong nằm 6 đường cong 10 đường cong
Bán kính cong nhỏ nhất ($R_{min}$) $250\text{ m}$ $250\text{ m}$
Số lượng công trình cống 10 cống 7 cống
Khối lượng đào đất $15.629\text{ m}^3$ Lớn hơn do tuyến dài
Điều kiện tuyến Bám sát sườn trái, tuyến êm thuận Qua sườn phải, tuyến kéo dài

Các giải pháp kỹ thuật chính được tác giả đề xuất:

  • Giải pháp tuyến và nền đường: Lựa chọn Phương án I ngắn hơn 319 m so với Phương án II, hạn chế góc ngoặt gấp; nền đường đắp bằng đất đồi cục bộ có cự ly vận chuyển ngắn ($0{,}5 \div 1{,}0\text{ km}$), đầm nén đạt độ chặt tiêu chuẩn.
  • Giải pháp thoát nước: Bố trí cống tròn bê tông cốt thép lắp ghép đường kính $D = 0{,}75 \div 1{,}5\text{ m}$ có gia cố móng cọc tre chịu lực trong vùng đất yếu/vùng trũng.
  • Giải pháp áo đường: Sử dụng kết cấu mặt đường mềm bê tông nhựa cấp cao A1 gồm 2 lớp bê tông nhựa trên móng cấp phối đá dăm, tận dụng mỏ sỏi cuội tự nhiên tại địa phương để giảm giá thành xây dựng.
  • Giải pháp thi công: Áp dụng phương pháp dây chuyền cơ giới đồng bộ chia làm 7 đội chuyên nghiệp, phối hợp nhịp nhàng giữa công tác đắp nền và thi công cống đúc sẵn nhằm rút ngắn tổng thời gian xây dựng.

Đóng góp của đồ án là đã giải quyết trọn vẹn một bài toán kỹ thuật thực tế: từ khâu phân tích lưu lượng, điều tra tự nhiên, vạch tuyến hình học, tính toán cơ học kết cấu áo đường, thủy văn thoát nước đến phương án tổ chức thi công chi tiết cho một tuyến đường miền núi tại Bắc Giang, tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật giao thông của Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Số liệu địa chất và thủy văn chủ yếu dựa trên tài liệu khảo sát sơ bộ tháng 8/2009 của đơn vị tư vấn địa phương; giả định nền đất đồng nhất là đất á cát loại 1 mà chưa xét đến các túi bùn hoặc biến động địa chất phức tạp cục bộ dọc tuyến.
  • Đồ án mới tập trung tính toán kết cấu áo đường theo phương án đầu tư tập trung một lần cho chu kỳ 15 năm, chưa đi sâu so sánh chi tiết phương án phân kỳ đầu tư (giai đoạn 1 láng nhựa/thấm nhập nhựa, giai đoạn 2 thảm bê tông nhựa).

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Khảo sát chi tiết địa chất công trình bằng các mũi khoan sâu tại các vị trí cống và đoạn đắp cao, đào sâu để kiểm toán chính xác độ ổn định mái dốc và lún cố kết.
  • Lập mô hình tối ưu hóa chi phí vòng đời công trình (LCCA) nhằm hoạch định chính xác thời điểm trung tu, đại tu và bảo trì mặt đường bê tông nhựa trong điều kiện khí hậu mưa lũ vùng Đông Bắc.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên chuyên ngành Xây dựng Cầu đường, Kỹ thuật Giao thông, Công trình Thủy lợi - Giao thông khi thực hiện đồ án môn học Thiết kế đường ô tô hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng công trình giao thông.

Nội dung đặc biệt có giá trị tham khảo bao gồm:

  • Toàn bộ quy trình tính toán quy đổi lưu lượng xe và xác định các chỉ tiêu hình học tuyến (bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, siêu cao, mở rộng trong đường cong) theo TCVN 4054-05.
  • Trình tự tính toán thủy văn lưu vực nhỏ và xác định khẩu độ cống thoát nước theo quy phạm 22 TCN 220-95 và tài liệu của GS.TSKH. Nguyễn Xuân Trục.
  • Các bước kiểm toán ứng suất - biến dạng kết cấu áo đường mềm theo 3 tiêu chuẩn phá hoại của 22 TCN 211-06.
  • Mẫu lập kế hoạch tổ chức thi công dây chuyền cơ giới hóa nền, móng, mặt đường và phân bổ nhân lực 7 đội thi công.

Câu hỏi thường gặp

1. Tuyến đường K3 – J6 được thiết kế theo cấp hạng kỹ thuật nào và các kích thước mặt cắt ngang chính là bao nhiêu?
Tuyến đường được thiết kế theo cấp kỹ thuật cấp III/IV địa hình miền núi với vận tốc thiết kế $V_{tt} = 60\text{ km/h}$. Mặt cắt ngang gồm: nền đường rộng $B_{nền} = 9{,}0\text{ m}$, mặt đường rộng $B = 6{,}0\text{ m}$ (2 làn xe $\times 3{,}0\text{ m}$), lề đường rộng $2 \times 1{,}5\text{ m}$ (trong đó lề gia cố rộng $1{,}0\text{ m}$, lề đất rộng $0{,}5\text{ m}$). Độ dốc ngang phần xe chạy và lề gia cố là 2%, độ dốc ngang lề đất là 6%.

2. Lưu lượng giao thông tính toán và phương pháp quy đổi dòng xe được xác định như thế nào?
Lưu lượng xe điều tra dự báo ở năm thứ 15 đạt 1.506 xe/ngày đêm với tỷ lệ tăng trưởng $q = 4%/\text{năm}$. Thành phần dòng xe gồm: xe con (9%), xe bus $>25$ chỗ (4%), xe tải nhẹ 6,5T (29-32%), xe tải trung 8,5T (32%), xe tải nặng 10T (26%). Sau khi nhân với hệ số quy đổi tương đương theo mục 3.2 TCVN 4054-05, lưu lượng quy đổi ra xe con đạt 3.787,24 xe con quy đổi/ngày đêm (vượt ngưỡng 3.000 xcqđ/ngày đêm của đường cấp III).

3. Tiêu chuẩn và phương pháp nào được sử dụng để tính toán thủy văn và thiết kế cống?
Thủy văn được tính toán theo tiêu chuẩn 22 TCN 220-95 với tần suất lũ thiết kế $P = 4%$ ($H_{4%} = 238\text{ mm}$, thuộc vùng mưa VIII). Lưu lượng đỉnh lũ được tính theo công thức $Q_{P%} = A_P \cdot \phi \cdot H_P \cdot F$. Toàn bộ cống được thiết kế là cống tròn bê tông cốt thép đường kính $D = 0{,}75 \div 1{,}5\text{ m}$ làm việc ở chế độ không áp, móng cống gia cố bằng cọc tre đường kính 6–8 cm, dài 2–3 m với mật độ 25 cọc/$\text{m}^2$.

4. Kết cấu áo đường mềm được kiểm tra theo những điều kiện cơ học nào theo quy trình 22 TCN 211-06?
Áo đường mềm cấp cao A1 (mặt bê tông nhựa) được tính toán cho thời hạn 15 năm dưới tác dụng của tải trọng trục tiêu chuẩn 100 kN ($N_e = 0{,}65 \times 10^6$ trục). Kết cấu được kiểm tra thỏa mãn 3 trạng thái giới hạn: (1) Độ võng đàn hồi tổng thể của kết cấu ($E_{ch} \ge E_{yc}$); (2) Ứng suất cắt trượt sinh ra trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính; (3) Ứng suất kéo uốn sinh ra ở đáy các lớp bê tông nhựa chặt và tầng móng gia cố xi măng.

5. Vì sao Phương án I lại được lựa chọn thay vì Phương án II khi vạch tuyến trên bình đồ?
Phương án I có chiều dài ngắn hơn ($4.100\text{ m}$ so với $4.419\text{ m}$ của Phương án II), số lượng đường cong nằm ít hơn (6 đường cong so với 10 đường cong), khối lượng đào đắp và chi phí xây dựng thấp hơn. Tuyến đi bám sát sườn đồi bên trái, đảm bảo bán kính cong lớn ($R \ge 250\text{ m}$) giúp phương tiện lưu thông an toàn, êm thuận và thuận tiện trong công tác đền bù giải phóng mặt bằng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thảo đã xây dựng hoàn chỉnh giải pháp thiết kế tuyến đường K3 – J6 tỉnh Bắc Giang đạt tiêu chuẩn đường ô tô miền núi với vận tốc thiết kế $60\text{ km/h}$. Nghiên cứu đã xử lý thấu đáo các bài toán kỹ thuật từ việc lập bình đồ, thiết kế trắc dọc - trắc ngang, tính toán hệ thống cống thoát nước thủy văn đến kết cấu áo đường mềm cấp cao A1 và biện pháp thi công dây chuyền cơ giới hóa đồng bộ. Công trình là một đồ án kỹ thuật giao thông mẫu mực, thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa các quy phạm thiết kế hiện hành của Bộ Giao thông Vận tải và điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể tại địa phương.