Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Dự án đầu tư xây dựng tuyến đường nối hai điểm A1 - B1 (khu vực A6 - B6) thuộc địa phận thôn Phú Thọ, xã Diên Xuân, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa được xây dựng trong bối cảnh hạ tầng giao thông khu vực nông thôn và miền núi còn nhiều hạn chế, hệ thống đường trục chính xuống cấp nghiêm trọng, gây cản trở lưu thông và giao thương hàng hóa giữa các thôn, xã với trung tâm huyện và các vùng kinh tế lân cận.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Hoàn chỉnh mạng lưới giao thông khu vực, bảo đảm tính kết nối giữa hệ thống giao thông địa phương với hệ thống quốc lộ huyết mạch (Quốc lộ 1A, Quốc lộ 26 kết nối vùng Tây Nguyên - Buôn Ma Thuột).
  2. Phục vụ các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp nông thôn gắn với chương trình xây dựng nông thôn mới.
  3. Rút ngắn thời gian và khoảng cách vận chuyển, nâng cao điều kiện giao lưu văn hóa, chính trị, cải thiện đời sống nhân dân và phục vụ công tác quốc phòng - an ninh.
  4. Lập Báo cáo nghiên cứu khả thi đầu tư xây dựng công trình, triển khai thiết kế bản vẽ thi công và lập phương án tổ chức thi công chi tiết cho toàn tuyến.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công trình đường giao thông cấp III đồng bằng, bao gồm công trình nền đường, mặt đường, hệ thống thoát nước và an toàn giao thông.
  • Phạm vi không gian: Điểm đầu A1 và điểm cuối B1 thuộc thôn Phú Thọ, xã Diên Xuân, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. Huyện nằm trên tọa độ địa lý từ 12°20’ đến 12°45’ độ Vĩ Bắc và từ 105°52’ đến 109°20’ độ Kinh Đông.
  • Chủ thể thực hiện: Cơ quan đầu tư là UBND tỉnh Khánh Hòa; Đại diện chủ đầu tư là Ban Quản lý dự án Huyện Diên Khánh; Đơn vị tư vấn thiết kế là Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải Hà Nội; Giảng viên hướng dẫn là ThS. Mai Thị Hải Vân; Sinh viên thực hiện là Nguyễn Mạnh Huy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước, các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia trong lĩnh vực khảo sát, thiết kế và thi công công trình đường bộ:

  • Hệ thống văn bản pháp lý: Luật Xây dựng số 16/2003/QH11; Luật sửa đổi, bổ sung số 38/2009/QH12; Nghị định số 15/2013/NĐ-CP về quản lý chất lượng xây dựng công trình; Nghị định số 12/2009/NĐ-CP và Thông tư số 03/2009/TT-BXD về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình; Nghị định số 112/2009/NĐ-CP về quản lý chi phí đầu tư; Nghị định số 85/2009/NĐ-CP về thi hành Luật Đấu thầu; Nghị định số 52/1999/NĐ-CP, 12/2000/NĐ-CP, 07/2003/NĐ-CP; Quyết định số 162/2002/QĐ-TTg, 127/QĐ-TTg, 380/QĐ-TTg và Quyết định số 51/2005/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.
  • Quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và khảo sát:
    • Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô: TCVN 4054:2005; Đường đô thị: TCXDVN 104:2007; Tiêu chuẩn thiết kế nút giao: 22 TCN 273-01.
    • Thiết kế áo đường mềm: 22 TCN 211-06; Áo đường cứng: Quyết định 3230/QĐ-BGTVT.
    • Tiêu chuẩn tính toán thủy văn, dòng chảy lũ: TCVN 9845:2013 và 22 TCN 220-95; Tiêu chuẩn thiết kế cống: 22 TCN 18-79; Thiết kế cầu: 22 TCN 272-05.
    • Quy chuẩn báo hiệu đường bộ: QCVN 41:2012/BGTVT.
    • Tiêu chuẩn khảo sát địa chất, thủy văn, nền đất yếu: 22 TCN 263-2000, 22 TCN 262-2000, 22 TCN 259-2000, TCVN 9351:2012, TCVN 8868:2011, TCVN 8867:2011.
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp kịch bản phát triển kinh tế - xã hội vùng hấp dẫn để dự báo nhu cầu vận tải và lưu lượng xe.
    • Phương pháp giải tích và giải tích động lực học xe chạy để xác định năng lực thông hành, bề rộng phần xe chạy, độ dốc dọc lớn nhất, tầm nhìn và bán kính đường cong.
    • Phương pháp phần tử đàn hồi nhiều lớp (22 TCN 211-06) để tính toán cường độ kết cấu áo đường mềm theo ba trạng thái giới hạn: độ võng đàn hồi, chịu cắt trượt nền đất và chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Lập Báo cáo nghiên cứu khả thi đầu tư xây dựng

Chương 1: Giới thiệu chung

Trình bày tổng quan về vị trí địa lý của huyện Diên Khánh tại ngã ba giao nhau giữa Quốc lộ 1A và Quốc lộ 26; xác định phạm vi nghiên cứu đoạn tuyến từ A1 đến B1; cơ cấu tổ chức thực hiện dự án; hệ thống căn cứ pháp lý và danh mục các quy chuẩn, tiêu chuẩn khảo sát, thiết kế áp dụng.

Chương 2: Tình hình kinh tế - xã hội khu vực tuyến

Phân tích hiện trạng phát triển huyện Diên Khánh với diện tích tự nhiên 1.195,7 km² (theo số liệu 2007), dân số 230.049 người, mật độ 192 người/km². Tổng diện tích gieo trồng cây hàng năm đạt 25.452 ha (79,1% kế hoạch); sản lượng khai thác thủy sản 14.638 tấn, nuôi trồng 4.939 tấn. Giá trị sản xuất công nghiệp đạt khoảng 11.260 tỷ đồng (khu vực FDI chiếm 9.832 tỷ đồng). Cơ cấu lao động dịch chuyển tích cực, tỷ lệ lao động qua đào tạo đạt 58% vào cuối năm 2013.

Chương 3: Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội khu vực

Đánh giá định hướng phát triển theo Nghị quyết Đại hội Đảng bộ tỉnh Khánh Hòa và Chương trình hành động số 07-CTr/TU, tập trung vào mô hình "2 tập trung, 3 đột phá". Định hướng phát triển huyện Diên Khánh thành đô thị loại III vào năm 2020, khai thác lợi thế kết nối vùng vịnh Vân Phong và khu công nghiệp Ninh Thủy quy mô 206,4 ha.

Chương 4: Các quy hoạch liên quan đến dự án

Tổng hợp quy hoạch giao thông nông thôn kết nối mạng lưới quốc lộ, đường tỉnh và đường huyện; rà soát căn cứ pháp lý về môi trường (Hiến pháp 1992, Luật Đất đai 1998, Luật Bảo vệ môi trường); xác định chính sách phân cấp đầu tư (đường trục xã do ngân sách đầu tư; đường thôn xóm theo phương thức nhân dân làm, Nhà nước hỗ trợ) và cơ cấu nguồn vốn (30% vốn địa phương, 70% ngân sách Nhà nước).

Chương 5: Hiện trạng mạng lưới giao thông tuyến nghiên cứu

Thống kê toàn tỉnh Khánh Hòa có 2.086 km đường bộ (đường trung ương chiếm 10,75%; đường tỉnh chiếm 12,21%; đường huyện chiếm 15,69%; đường nhựa đạt 362,77 km chiếm 17,38%). Hệ thống đường sắt có Ga Nha Trang (xây dựng hoàn thành năm 1936) và 12 ga phụ trợ. Hệ thống đường thủy gồm 5 cảng biển (nổi bật là Vân Phong, Cam Ranh) và đường hàng không có Sân bay quốc tế Cam Ranh phục vụ 683.000 lượt khách (năm 2008).

Chương 6: Đánh giá về vận tải và nhu cầu vận tải

Xác định tỷ trọng vận tải đường bộ khu vực chiếm ưu thế, trong đó vận tải nội tỉnh chiếm 68%, vận tải liên tỉnh chiếm 32%. Áp dụng phương pháp kịch bản để dự báo nhu cầu vận chuyển các mặt hàng chính: gỗ, ca cao, cao su, điều, cà phê, xăng dầu.

Chương 7: Sự cần thiết phải đầu tư dự án

Chứng minh tính cấp bách của việc đầu tư xây dựng tuyến A1 - B1 nhằm xóa bỏ tình trạng ách tắc, hư hỏng mặt đường, tạo điều kiện xóa đói giảm nghèo vùng đồng bào dân tộc thiểu số và củng cố thế trận an ninh quốc phòng địa phương.

Chương 8: Điều kiện tự nhiên tuyến đi qua

Phân tích khí hậu nhiệt đới gió mùa ven biển với nhiệt độ trung bình năm 26,6°C, lượng mưa trung bình 1.350 mm (tập trung vào tháng 10 - 11), số giờ nắng 2.482 giờ/năm. Địa hình đồi núi chiếm trên 70% diện tích, đất đỏ vàng chiếm 72,28% (74.651 ha), đất phù sa chiếm 7,05% (7.281 ha). Mạng lưới thủy văn chính là sông Cái dài 49 km.

Chương 9: Xác định quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

Dự báo lưu lượng xe năm đầu $N_1 = 750$ xe/ngày đêm, tốc độ tăng trưởng 8%/năm, tính đổi ra lưu lượng xe con quy đổi $N_0 = 1.368,75$ xcqđ/ngày đêm. Lựa chọn tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng ($V_{tk} = 80$ km/h), quy mô mặt cắt ngang nền đường rộng 12,0 m, mặt đường rộng 7,0 m (2 làn xe).

Chương 10: Các giải pháp và kết quả thiết kế

Trình bày các nguyên tắc và kết quả thiết kế bình đồ tuyến (bán kính cong nằm chọn $R = 450$ m, $R_{min} = 260$ m), thiết kế trắc dọc ($i_{dmax} = 5%$, bán kính cong đứng lồi $R_{lồi} = 5.200$ m / $3.000$ m, lõm $R_{lõm} = 3.000$ m), trắc ngang nền đường, kết cấu áo đường mềm thiết kế cho thời hạn 15 năm và hệ thống cống tròn thoát nước đường kính 1,0 m.

Chương 11 - 18: Các phương án hỗ trợ và quản lý dự án

  • Chương 11 - 12: Lập phương án giải phóng mặt bằng, tái định cư và đánh giá tác động môi trường trong các giai đoạn trước thi công, thi công và khai thác.
  • Chương 13 - 16: Lập tổng mức đầu tư, so sánh lựa chọn phương án kinh tế - kỹ thuật tuyến, đề xuất mô hình quản lý khai thác, duy tu và sử dụng lao động.
  • Chương 17 - 18: Tổ chức mặt bằng thi công công trường, tiến độ thi công các hạng mục nền, mặt đường, công trình thoát nước và kết luận, kiến nghị.

Phần 2: Thiết kế bản vẽ thi công

Bao gồm 13 chương đi sâu vào tính toán chi tiết:

  • Cụ thể hóa các chỉ tiêu hình học bình đồ, trắc dọc, trắc ngang chi tiết từng cọc (Chương 1 - 4).
  • Tính toán kết cấu áo đường mềm nhiều lớp và hệ thống rãnh thoát nước dọc (Chương 5 - 6).
  • Thiết kế chi tiết cống tròn khẩu độ 1 m, nút giao thông cùng mức và công trình an toàn giao thông theo QCVN 41:2012/BGTVT (Chương 7 - 9).
  • Hoàn thiện hồ sơ cắm mốc lộ giới, giải phóng mặt bằng, giải pháp bảo vệ môi trường và tổng dự toán công trình (Chương 10 - 13).

Phần 3: Thiết kế tổ chức thi công chi tiết

Tập trung vào công tác lập biện pháp kỹ thuật và kế hoạch thi công:

  • Chương 1: Chuẩn bị vật liệu, kiểm tra hồ sơ, thí nghiệm hiện trường và bóc tách khối lượng.
  • Chương 2: Thiết kế tổ chức thi công nền đường, phân chia đoạn thi công, lập biểu đồ điều phối đất đắp - đất đào, tính toán nhu cầu công nhân và ca máy cho từng dây chuyền.
  • Chương 3: Trình tự và kỹ thuật thi công chi tiết công trình cống tròn thoát nước ngang đường, thống kê khối lượng và xác định định mức ca máy.

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật chính của tuyến

STT Yếu tố kỹ thuật chủ yếu Đơn vị Giá trị tính toán Quy định tiêu chuẩn (TCVN 4054:2005) Giá trị kiến nghị chọn
1 Cấp hạng kỹ thuật - Cấp III Cấp III Cấp III Đồng bằng
2 Tốc độ thiết kế ($V_{tk}$) km/h 80 80 80
3 Độ dốc dọc lớn nhất ($i_{dmax}$) % - 5 5
4 Tầm nhìn 1 chiều ($S_1$) m 110,61 100 111
5 Tầm nhìn 2 chiều ($S_2$) m 174,74 200 200
6 Tầm nhìn vượt xe ($S_{vx}$) m 480,00 550 550
7 Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn m 251,96 250 260
8 Bán kính đường cong nằm thông thường m 437,44 400 450
9 Bán kính đường cong nằm không siêu cao m 839,89 2.500 2.500
10 Độ dốc siêu cao ($i_{sc}$) % 3,2 4 - 8 4
11 Chiều dài đoạn nối siêu cao ($L$) m 46,00 70 70
12 Chiều dài đường cong chuyển tiếp m 48,41 70 70
13 Bán kính cong đứng lồi m 5.133,08 3.000 / 4.000 3.000 (chọn thiết kế 5.200)
14 Bán kính cong đứng lõm m 2.992,00 2.000 / 3.000 3.000
15 Số làn xe chạy làn 0,487 2 2
16 Bề rộng mặt đường (phần xe chạy) m 7,0 7,0 7,0 (2 x 3,5 m)
17 Bề rộng lề gia cố m 2,0 2,0 2,0 (2 x 1,0 m hoặc 2 x 2,5 m)
18 Bề rộng lề đất m 1,0 1,0 1,0 (2 x 0,5 m)
19 Bề rộng nền đường ($B_{nền}$) m 12,0 12,0 12,0
20 Tần suất lũ thiết kế ($P$) % 4 4 4
21 Tải trọng thiết kế cầu cống - HL-93 HL-93 HL-93

Giải pháp kỹ thuật và đóng góp thực tiễn

  • Giải pháp hình học: Tuyến được vạch hài hòa với địa hình đồi lượn, bảo đảm bán kính cong nằm lớn hơn bán kính tối thiểu không cần mở rộng phần xe chạy ($R > 250$ m).
  • Giải pháp kết cấu: Thiết kế kết cấu áo đường mềm bê tông nhựa bảo đảm khả năng chịu tải trục tiêu chuẩn 100 kN trong thời hạn khai thác 15 năm, kiểm tra đồng thời độ võng đàn hồi, khả năng trượt nền đất và ứng suất kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa.
  • Giải pháp thi công: Thiết lập sơ đồ tổ chức thi công nền đường theo phương pháp dây chuyền, tối ưu hóa công tác điều phối khối lượng đào - đắp, tính toán cụ thể định mức nhân công và ca máy phục vụ quản lý chất lượng và tiến độ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Tuyến đường đi qua khu vực dân cư nông thôn và đất canh tác nông nghiệp, do đó quá trình giải phóng mặt bằng, di dời công trình và đền bù đất đai gặp những trở ngại thực tế về kinh phí và tiến độ.
  • Địa hình tuyến chạy qua khu vực có cảnh quan thiên nhiên đẹp và hệ thống sông suối có độ dốc lớn, tiềm ẩn nguy cơ xói lở taluy vào mùa mưa lũ tập trung (tháng 10 và tháng 11).
  • Hướng mở rộng tiếp theo cần bổ sung công tác quan trắc thực địa sau khi đưa công trình vào khai thác, kiểm tra sự thích nghi của kết cấu áo đường dưới tác động gia tăng của tải trọng xe tải nặng phục vụ các cụm công nghiệp phụ cận.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho:

  • Sinh viên, kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông, Cầu đường trong việc thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc thiết kế các tuyến đường ô tô cấp III, cấp IV đồng bằng và miền núi.
  • Cán bộ kỹ thuật và quản lý dự án tại các Ban Quản lý dự án giao thông cấp huyện/tỉnh tham khảo quy trình lập Báo cáo nghiên cứu khả thi, hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công và tổ chức biện pháp thi công nền, mặt đường, cống thoát nước theo tiêu chuẩn TCVN 4054:2005 và 22 TCN 211-06.

Câu hỏi thường gặp

1. Tuyến đường được thiết kế theo tiêu chuẩn kỹ thuật cấp nào và tốc độ thiết kế là bao nhiêu?
Tuyến đường được thiết kế đạt tiêu chuẩn đường cấp III Đồng bằng theo tiêu chuẩn TCVN 4054:2005 với tốc độ thiết kế $V_{tk} = 80$ km/h.

2. Quy mô mặt cắt ngang nền đường và phần mặt đường xe chạy được xác định như thế nào?
Mặt cắt ngang nền đường có tổng bề rộng $B_{nền} = 12,0$ m; trong đó phần mặt đường xe chạy rộng $B_{mặt} = 7,0$ m bố trí 2 làn xe ($2 \times 3,5$ m), lề gia cố hai bên và lề đất rộng $2 \times 0,5$ m, độ dốc ngang mặt đường là 2%, lề đất là 6%.

3. Lưu lượng xe tính toán quy đổi của tuyến đường là bao nhiêu?
Lưu lượng xe thiết kế năm thứ nhất là $N_1 = 750$ xe/ngày đêm, sau khi quy đổi về xe con tiêu chuẩn theo thành phần xe đạt $N_0 = 1.368,75$ xcqđ/ngày đêm với tỷ lệ tăng trưởng dự báo 8%/năm.

4. Cơ cấu nguồn vốn và hình thức đầu tư của dự án được phân bổ như thế nào?
Tổng nguồn vốn đầu tư gồm 30% vốn ngân sách địa phương và 70% vốn ngân sách Nhà nước; hình thức đầu tư tập trung một lần cho cả hạng mục nền đường, công trình thoát nước và kết cấu áo đường.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Mạnh Huy đã hoàn thành đầy đủ nội dung lập Báo cáo nghiên cứu khả thi, thiết kế bản vẽ thi công và lập kế hoạch tổ chức thi công chi tiết cho tuyến đường giao thông A1 - B1 tại huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. Công trình được tính toán chuẩn xác theo tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng ($V_{tk} = 80$ km/h), đáp ứng các yêu cầu về an toàn khai thác và khả năng thông hành. Kết quả nghiên cứu góp phần trực tiếp vào việc hoàn thiện mạng lưới hạ tầng giao thông và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững tại địa phương.