BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -------------------------------------------- ĐẶNG XUÂN TRỌNG VẬN DỤNG BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ THI CÔNG HỢP LÝ CHO DỰ ÁN ĐẦU TƢ NÂNG CẤP QUỐC LỘ 50 ĐOẠN TỪ CẦU NHỊ THIÊN ĐƢỜNG- TP.HCM ĐẾN GÕ CÔNG-TIỀN GIANG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2011 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH ĐẦU TƢ NÂNG CẤP QUỐC LỘ 50 VÀ CÁC THIẾT BỊ CƠ GIỚI HIỆN CÓ TRONG KHU VỰC 1.1 Đặc điểm của công trình Quốc lộ 50: 1.1 Hiện trạng đường cũ: Quốc lộ 50 được xây dựng khá lâu trước đây do Sở Giao Thông Vận Tải tỉnh Tiền Giang quản lý. Từ năm 1995 trở lại đây được bàn giao cho Bộ Giao Thông Vận Tải quản lý. Quy mô tuyến đường hiện trạng chưa đạt tiêu chuẩn đường cấp IV đồng bằng, tốc độ tính toán 40 km/h, mặt đường cán đá láng nhựa nay đã bị hư hỏng, xuất hiện nhiều ổ gà, đơn vị quản lý đã sửa chữa nhiều nơi để đảm bảo giao thông. Từ năm 1995 trở lại đây, đoạn tuyến quốc lộ 50 đã được đầu tư sửa chữa cán đá láng nhựa nhưng chỉ ở mức quy mô nhỏ: mặt đường được dặm vá ổ gà, mở rộng đạt Bmặt=5÷6m, đắp đất mở rộng nền đạt Bnền=8÷9m.
Mặt cắt ngang mặt đường rộng trung bình 5 ÷6m, nền đường rộng 7÷8m. Đặc biệt kết cấu mặt đường nhiều đoạn bị rạn nứt, bong bật rất mạnh ảnh hưởng không nhỏ tới tình hình giao thông của tuyến. Trên đoạn tuyến có cầu Sơn Quy đã thi công hoàn chỉnh và hiện nay sử dụng tốt. Các cống thoát nước đều cũ hoặc hư hỏng và ngập lụt, có vị trí trong quá trình sử dụng đã bị nhân dân địa phương lấp, không đảm bảo tái sử dụng.
Do đó các công trình cống được thiết kế hoàn toàn mới. Các công trình an toàn giao thông: hiện nay toàn tuyến còn một số cọc tiêu và biển báo nhưng số lượng rất ít, ngoài ra các biển báo đa số bị cong vênh, biến dạng không đảm bảo yêu cầu. Do đó để thống nhất trên toàn tuyến kiến nghị chủ đầu tư thay mới toàn bộ.2 Quy mô công trình: Ngày 02 tháng 03 năm 2007, Bộ Trưởng Bộ Giao Thông Vận Tải đã ban hành quyết định số 438/QĐ-GTVT phê duyệt đầu tư dự án nâng cấp Quốc lộ 50 đoạn từ cầu Nhị Thiên Đường - Tp.Hồ Chí Minh đến Thị xã Gò Công - tỉnh Tiền Giang (Km 03+004 ÷ Km 47+334). Tổng chiều dài của Dự án là 40,987 Km được xây dựng trên địa phận Tp.Hồ Chí Minh, tỉnh Long An và tỉnh Tiền Giang.
Công trình sử dụng nguồn vốn trái phiếu chính phủ và ngân sách của Tp.Hồ Chí Minh. Về quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu của công trình nhƣ sau: + Quy mô công trình thuộc loại công trình cấp III - Đồng bằng theo TCVN 4504-2005. + Tốc độ thiết kế: 80 Km/h + Cống trên tuyến xây dựng vĩnh cửu tải trọng H30-XD80. + Tần suất thiết kế với đường, cống P=4% + Bề rộng nền đường Bnền =12,0m; bề rộng mặt đường Bmặt = 7,0m; bề rộng lề đường Blề=5,0m.
+ Dốc dọc tối đa: 5% + Bán kính cong nằm tối thiểu: 250m + Bán kính cong nằm tối thiểu thông thường: 400m + Bán kính cong nằm tối thiểu không siêu cao: 2500m + Bán kính đường cong lồi tối thiểu giới hạn: 4000m + Bán kính đường cong lõm tối thiểu giới hạn: 2000m. 5 * Phân đoạn Km 36+543.00 * Điểm đầu tuyến: Km36+543.00 - Điểm cuối dự án cầu Mỹ Lợi (Phía bờ Tiền Giang). * Điểm cuối tuyến: Km47+334.00 - Đầu Thị xã Gò Công tỉnh Tiền Giang. * Chiều dài tuyến nghiên cứu: L=10,625 Km Trên đoạn tuyến có cầu Sơn Quy (Km46+466.45) đã được thi công hoàn chỉnh nên không đề cập tới.
Tổng dự toán công trình là 91. Công trình dự kiến thi công trong khoảng thời gian 02 năm từ năm 2010 đến năm 2011. Hồ sơ thiết kế kỹ thuật do Công ty Cổ phần Tư Vấn Xây Dựng Giao Thông 8 lập. Đơn vị thi công là Liên danh Công ty TNHH Đầu Tư và Xây Dựng Thành Long - Công ty TNHH Xây Dựng Công Nghiệp và Dân Dụng Hợp Lực, đơn vị Tư vấn giám sát là Công ty Cổ phần Tư Vấn Xây Dựng Công Trình 625 thực hiện.
Đơn vị quản lý dự án là: Ban Quản Lý Dự án 7. Chủ đầu tư dự án là: Bộ Giao Thông Vận Tải.3 Tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm thiết kế: Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn và quy phạm thiết kế STT Tên tiêu chuẩn Số hiệu 01 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 02 Công trình giao thông trong vùng có động 22 TCN 221 - 95 đất - Tiêu chuẩn thiết kế 03 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 21 - 86 6 04 Neo dự ứng lực 22 TCN 267 - 2000 05 Gối cầu cao su cốt bản thép AASHTO M251 - 92 06 Khảo sát kỹ thuật móng cọc 20 TCN 160 - 87 07 Quy trình khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259 - 2000 08 Tiêu chuẩn khe co giãn AASHTOM 297/183-96 09 Tính toán các đặc trưng dòng lũ 22 TCN 220 - 95 10 Quy trình khảo sát địa chất công trình 22 TCN 260 - 2000 11 Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô 22 TCN 262 - 2000 đắp trên nền đất yếu 12 Quy trình khảo sát đường ô tô 22 TCN 263 - 2000 13 Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054 - 2005 14 Quy trình thiết kế áo đường cứng 22 TCN 223 - 95 15 Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 221 - 95 16 Điều lệ báo hiệu đường bộ 22 TCN 237 - 01 17 Quy trình thiết kế cầu cống 22 TCN 18 - 79 18 Quy trình khảo sát địa chất công trình và 22 TCN 171 - 87 thiết kế, biện pháp ổn định nền đường 19 Quy trình thiết kế đường phố và đô thị 20 TCN 104 - 83 20 Tiêu chuẩn thiết kế đường (nút giao) 22 TCN 273 - 01 21 Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường TCXDVN 259 - 2001 22 Tiêu chuẩn thiết kế đường nông thôn 22 TCN 210 - 92 23 Vải địa kỹ thuật trên nền đất yếu 22 TCN 248 - 98 24 Tiêu chuẩn vật liệu nhựa đường đặc - yêu 22 TCN 279 - 01 7 cầu kỹ thuật và phương pháp thí nghiệm 8 9 10 1.4 Đặc điểm tự nhiên: Tiền Giang có địa hình tương đối bằng phẳng, đất phù sa trung tính, ít chua dọc theo sông Tiền. Khí hậu chia thành 2 mùa rõ rệt: Mùa khô bắt đầu từ tháng 12, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 28 0C, lượng mưa trung bình 1.1 Địa hình: Tuyến nằm trong vùng châu thổ đồng bằng sông Cửu Long; nhìn chung toàn tuyến có địa hình tương đối bằng phẳng với độ dốc nhỏ hơn 1% và cao trình biến thiên từ 0,0 đến 1,4 m so với mặt nước biển.
Toàn vùng không có hướng dốc rõ rệt, cao dần về phía Thị xã Gò Công, dọc hai bên tuyến nhà cửa thưa thớt, ngoại trừ các khu vực trung tâm nội thị.2 Địa chất: Khu vực tuyến nằm trên nền trầm tích Holocen thượng, bao gồm các loại trầm tích sông, trầm tích biển và đầm lầy ven biển với thành phần vật liệu chủ yếu là sét, bột, cát lẫn mùn thực vật phân hủy chưa hoàn toàn. Tổng hợp các tài liệu khảo sát địa chất tuyến, cống kết hợp với tài liệu khảo sát hiện trạng mặt đường và căn cứ nguồn gốc tạo thành tuổi, thành phần, trạng thái các lớp đất, địa tầng trong khu vực tuyến khảo sát được chia thành các lớp đất theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: a. Lớp 1- Lớp đất đắp, kết cấu mặt đường: Lớp 1 phân bố hạn chế ở trong khu vực đường cũ và khu vực dân cư. Đất có nguồn gốc nhân tạo, thành phần chủ yếu là sét, sét pha lẫn bụi màu nâu sẫm, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng.
Kết cấu mặt đường có thành phần bao 11 gồm các phân lớp đá dăm láng nhựa dày khoảng 2cm xen kẽ các phân lớp đá dăm tiêu chuẩn (đá 4x6) và cấp phối sỏi đỏ. Lớp 2a- Bùn sét hữu cơ màu xám đen: Lớp này phân bố trên bề mặt ruộng, ao, kênh, rạch. Bề dầy của lớp đất nhỏ, khoảng 0,5 đến 1,0m, cá biệt lên đến 1,5m tại các sông, kênh rạch. Đất có thành phần là bùn sét lẫn hữu cơ màu xám đen.
Đây là lớp lộ ngay trên bề mặt thiên nhiên, đất yếu không thích hợp cho việc xây dựng công trình lên trên. Lớp có bề dầy nhỏ khi thi công cần đào bỏ. Lớp 2- Sét màu xám vàng, trạng thái dẻo mềm: Lớp phân bố dưới các lớp 1 hoặc lớp 2a ở độ sâu 0,5 ÷ 1,5m, cá biệt lên đến 3 ÷ 4m (đường phía đầu cầu Sơn Quy). Lớp có bề dầy nhỏ và khá ổn định, biến đổi từ 1 đến 2,6m.
Thành phần của đất là sét màu nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, đôi chỗ dẻo cứng. Đất có cường độ trung bình, nằm ngay trên bề mặt thiên nhiên nên có tác động quan trọng đến việc xây dựng công trình. Lớp 3a- Bùn sét pha màu xám xanh, xám đen: Lớp phân bố ở cuối tuyến từ Km42+020.0 đến cuối tuyến. Lớp phân bố dưới lớp 2 ở độ sâu từ 1,5 ÷ 3m, cao độ mặt lớp biến đổi từ 0 ÷ -1,5m, cao độ đáy lớp biến đổi từ -5,0 ÷ -10,7m.
Bề dầy của lớp biến đổi khá nhiều, tăng dần từ 4,3 ÷ 10,0m. Thành phần của đất là bùn sét pha màu xám xanh, xám đen.Lớp 3- Bùn sét màu xám xanh: Lớp phân bố dọc tuyến khảo sát, ở đầu tuyến, lớp nằm dưới lớp 2 ở độ sâu từ 1,5 đến 2,0m, cao độ mặt lớp từ 0 ÷ -2,0m, cao độ đáy lớp -10,0 ÷ - 12,0m, bề dầy của lớp biến đổi từ 7,3 ÷ 11,3m. 12 Ở cuối tuyến, lớp nằm dưới lớp 3a ở độ sâu từ 7,5 ÷ 9,5m, cao độ mặt lớp từ -5,0 ÷-10,7m; cao độ đáy lớp biến đổi từ -10,5 ÷ -12,37m, bề dầy của lớp biến đổi khá lớn từ 2,8 ÷ 6,1m. Lớp 4a- Lớp sét pha màu xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo mềm: Lớp 4a phân bố rất hạn chế ở khu vực giữa tuyến từ Km45+050.
Lớp phân bố dưới lớp 3 ở độ sâu 12,3m, cao độ mặt lớp - 10,9m. Đây là lớp đất có cường độ thấp, nằm ở độ sâu khá lớn nên ít ảnh hưởng đến việc xây dựng tuyến đường. Lớp 4- Lớp sét màu xám vàng, xám trắng, nâu đỏ, nửa cứng: Trong phạm vi độ sâu khoan khảo sát, lớp này phân bố dưới lớp 3 ở độ sâu 8,9 ÷ 14,1m, cao độ mặt lớp biến đổi từ -10,0 ÷ 12,7m.