Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Cơ sở Hạ tầng thuộc Khoa Kỹ thuật Xây dựng – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, thực hiện đề tài: "Quy hoạch, thiết kế và thi công hạ tầng kỹ thuật khu dân cư Đông Bắc Quảng trường Văn hóa trung tâm (Khu C)" do sinh viên Nguyễn Xuân Khang thực hiện vào tháng 01/2024.
Bối cảnh thực tiễn của đề tài xuất phát từ tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhu cầu xây dựng phát triển mạng lưới cơ sở hạ tầng kỹ thuật tại các đô thị. Khu dân cư Đông Bắc Quảng trường Văn hóa trung tâm (Khu C) tọa lạc tại Phường 1 và Phường 9, thành phố Cà Mau, tỉnh Cà Mau (thuộc địa bàn Khóm 4 và Khóm 5, Phường 9) là khu vực đô thị chỉnh trang và quy hoạch mới cần được hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật đồng bộ nhằm đáp ứng sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế - xã hội.
Khu đất xây dựng có ranh giới tiếp giáp cụ thể:
- Phía Đông giáp khu dân cư hiện hữu (dự án cấp đất cho cán bộ công nhân viên tự cất nhà ở năm 1987).
- Phía Tây giáp dự án Khu dân cư Đông Bắc Quảng trường Văn hóa trung tâm (Khu C) hiện hữu.
- Phía Nam giáp khu dân cư hiện hữu (dự án cấp đất cán bộ công nhân viên năm 1987).
- Phía Bắc giáp khu nhà ở hiện hữu thuộc dự án Tái định cư đường Vành đai 1.
Về điều kiện tự nhiên, khu vực có địa hình tương đối trũng thấp, nhiều ao hồ phân bố không đồng đều (nhất là khu vực gần kênh Đường Cũi), bao gồm đất vườn tạp và diện tích đầm nuôi tôm được cải tạo. Địa chất công trình phức tạp với tầng đất yếu dày:
- Lớp 1A: Sét lẫn rễ thực vật, laterit ở trạng thái dẻo mềm, bề dày từ 1,2 m đến 1,5 m.
- Lớp 1: Bùn sét màu xám xanh, xám đen ở trạng thái chảy, kết cấu kém chặt, sức chịu tải kém, bề dày khoảng 17,5 m.
- Lớp 2A: Sét màu nâu vàng, xám đen ở trạng thái dẻo mềm, bề dày khoảng 12,0 m.
- Lớp 2: Sét màu nâu vàng, xám xanh ở trạng thái dẻo cứng, bề dày 11,3 m (chưa kết thúc ở đáy hố khoan).
Hệ thống thủy văn khu vực chịu ảnh hưởng bởi hợp lưu của 4 trục dòng chảy chính (sông Gành Hào, sông Cà Mau – Tắc Thủ, sông Phụng Hiệp, kênh xáng Cà Mau – Bạc Liêu) cùng hệ thống kênh rạch chằng chịt, chịu tác động giao thoa của chế độ thủy triều phức tạp giữa Biển Đông và Vịnh Thái Lan. Hệ thống thoát nước hiện trạng hầu như chưa hoàn chỉnh, nước mưa chủ yếu tự chảy tràn ra ao hồ và kênh rạch tự nhiên, thường xuyên gây ngập úng cục bộ và ô nhiễm môi trường vào mùa mưa lũ.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được phân chia thành 3 phần trọng tâm:
- Phần I: San nền và quy hoạch thoát nước (chiếm tỷ trọng 15% khối lượng đồ án) – Giảng viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Võ Duyên Anh.
- Phần II: Thiết kế giao thông và thoát nước (chiếm tỷ trọng 40% khối lượng đồ án) – Giảng viên hướng dẫn: ThS. Ngô Thị Mỵ.
- Phần III: Thiết kế tổ chức thi công hạ tầng kỹ thuật (chiếm tỷ trọng 45% khối lượng đồ án) – Giảng viên hướng dẫn: TS. Hồ Văn Quân và ThS. Huỳnh Võ Duyên Anh.
Phạm vi nghiên cứu không gian tập trung toàn bộ trong ranh giới Khu C (Phường 1 và Phường 9, thành phố Cà Mau); phạm vi thời gian tính toán quy hoạch mạng lưới giao thông và hạ tầng kỹ thuật xác định theo chu kỳ khai thác tương lai là 20 năm, với mốc kiểm tra lưu lượng xe năm đầu tiên $N_1 = 2.000$ xe/ngày đêm và hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm $q = 10%$.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung pháp lý và tiêu chuẩn thiết kế áp dụng
Đồ án vận dụng hệ thống văn bản pháp luật, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam cùng các văn bản chỉ đạo của chính quyền địa phương:
- Văn bản pháp luật và quy chuẩn: Luật Quy hoạch đô thị số 30/2009/QH12; Nghị quyết số 1210/NQ-UBTVQH13 về Phân loại đô thị; Nghị định số 37/2010/NĐ-CP, Nghị định số 38/2010/NĐ-CP, Nghị định số 72/2012/NĐ-CP; Thông tư số 01/2011/TT-BXD, Thông tư số 06/2013/TT-BXD, Thông tư số 16/2013/TT-BXD, Thông tư số 12/2016/TT-BXD; Quy chuẩn xây dựng QCXDVN 01:2008/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 07:2010/BXD và QCVN 07-4:2016/BXD.
- Tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành: Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị TCXDVN 13592:2022; Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị TCXDVN 104:2007; Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm TCCS 38:2022.
- Căn cứ pháp lý địa phương tại Cà Mau: Quyết định số 700/QĐ-UBND (22/11/2012), Quyết định số 573/QĐ-CTUB (27/8/2004), Quyết định số 390/QĐ-UBND (08/5/2014), Công văn số 4551/UBND-NĐ (26/08/2015), Quyết định số 6082/QĐ-UBND (26/12/2016), Công văn số 1089/UBND-XD (11/5/2018), Biên bản số 82/BB-HĐTĐ (04/5/2016), Biên bản số 11/BB-HĐTĐ (20/4/2018), và Biên bản lấy ý kiến cộng đồng dân cư ngày 19/5/2017.
Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật
- Phương pháp tính toán quy hoạch san nền: Sử dụng phương pháp lưới ô vuông kích thước cạnh $a = 20\text{ m}$. Độ cao tự nhiên và độ cao thiết kế tại các đỉnh ô vuông được xác định thông qua phương pháp nội suy từ các đường đồng mức tự nhiên và đường đồng mức thiết kế:
$$H_c = H_A + \frac{\Delta H}{L} \cdot x$$
Cao độ thi công tại mỗi đỉnh: $h_i = H_{\text{thiết kế}} - H_{\text{tự nhiên}}$. Thể tích đào đắp được phân loại tính toán cho ô vuông thuần đào/thuần đắp, ô đất chuyển tiếp (chia cắt bởi đường không "0-0") và các ô mái dốc (Loại I, II, III). Khối lượng đất đắp tính toán được hiệu chỉnh qua hệ số tơi $1{,}13$, độ chặt đầm nén yêu cầu $K_c = 0{,}9$, và hệ số nở rời $1{,}15$ của đất cát lẫn đá dăm sỏi.
- Phương pháp tính toán hình học tuyến giao thông: Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật tuyến theo cấp đường phố gom, vận tốc thiết kế $V_{tk} = 50\text{ km/h}$. Tính toán tầm nhìn xe chạy (tầm nhìn một chiều $S_I$, tầm nhìn hai chiều $S_{II}$, tầm nhìn vượt xe $S_{IV}$, tầm nhìn nút giao $S_{LA}, S_{LB}$); tính bán kính đường cong nằm tối thiểu có siêu cao $R_{sc\min}$ và không có siêu cao $R_{osc\min}$; tính toán trị số siêu cao $i_{sc}$, chiều dài vuốt nối siêu cao $L_{sc}$ theo phương pháp quay quanh tim đường; tính toán độ mở rộng mặt đường trong đường cong $e$ và kiểm toán bán kính đường cong đứng lồi/lõm.
- Phương pháp tính toán cường độ kết cấu áo đường: Áp dụng phương pháp tính toán kết cấu áo đường mềm theo 3 trạng thái giới hạn quy định tại TCCS 38:2022: (1) Kiểm tra theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép ($E_{\text{ychiết tính}} \ge E_{yc\min}$); (2) Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết; (3) Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối. Tính toán so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa 2 phương án áo đường thông qua chỉ tiêu tổng chi phí tập trung quy đổi về năm gốc ($K_{td}$).
- Phương pháp lập kế hoạch và tổ chức thi công: Sử dụng phương pháp tổ chức thi công theo dây chuyền chuyên môn hóa, phân đoạn và phân kỳ thi công; xác định năng suất cơ giới của máy chính, máy phụ (máy đào, máy ủi, máy lu, máy rải, ô tô tự đổ); tính toán hao phí lao động, số ca máy và biên chế tổ đội theo định mức dự toán xây dựng.
Nguồn dữ liệu và công cụ hỗ trợ
- Dữ liệu khảo sát địa hình tỷ lệ 1/500, hồ sơ khoan khảo sát địa chất công trình tại khu vực dự án, số liệu thủy văn và khí tượng tỉnh Cà Mau.
- Phần mềm ứng dụng: Phần mềm LandLev (xuất lưới và đường đồng mức tự nhiên), Nova 2004 và Civil 3D (nội suy cao độ, thiết kế bình đồ, trắc dọc, trắc ngang), Nxsoft (tính toán khối lượng san nền theo mạng ô vuông).
Thiết kế và triển khai
Hệ thống hạ tầng kỹ thuật của Khu dân cư Khu C được thiết kế đồng bộ với các giải pháp kỹ thuật cụ thể:
1. Giải pháp quy hoạch chiều cao và thoát nước
- San nền: Quy hoạch chiều cao bám sát địa hình tự nhiên, khống chế cao độ xây dựng tại các nút giao thông (N1 và N4 có cao độ khống chế $+1{,}41\text{ m}$) nhằm giảm thiểu khối lượng đào đắp. Phân chia tiểu khu san lấp rõ ràng, hướng dốc san nền dồn về các trục phân thủy.
- Hệ thống thoát nước mưa: Quy hoạch mạng lưới thoát nước riêng hoàn toàn, tự chảy theo đường phân thủy dốc về hai phía (từ N2 đổ về N1 và từ N2 đổ về N5). Sử dụng cống tròn bê tông cốt thép đường kính $\Phi 600\text{ mm}$ cho các tuyến đường gom và nội bộ, bố trí hai bên tuyến đường đối với các trục có lộ giới 22 m.
- Hệ thống thoát nước thải: Thiết kế mạng lưới thoát nước riêng biệt, sơ đồ mạng lưới dạng giao nhau. Nước thải từ các tiểu khu được gom vuông góc với hướng dốc địa hình và dẫn về tuyến cống chính chạy dọc theo trục Bắc – Nam (tuyến T1 – T5), đưa toàn bộ nước thải đô thị (tính toán cho quy mô 50.000 dân) về trạm xử lý nước thải tập trung.
2. Tổng hợp chỉ tiêu kỹ thuật hình học tuyến giao thông
Tuyến đường nghiên cứu thuộc loại đường phố gom, đô thị loại III, vận tốc thiết kế $V_{tk} = 50\text{ km/h}$, phục vụ thời hạn khai thác 20 năm.
| STT |
Chỉ tiêu kỹ thuật |
Đơn vị |
Trị số tính toán |
Quy phạm (TCXDVN 13592:2022) |
Trị số lựa chọn |
| 1 |
Cấp kỹ thuật đường |
- |
- |
50 |
50 |
| 2 |
Tốc độ thiết kế |
km/h |
- |
50 |
50 |
| 3 |
Tầm nhìn một chiều ($S_I$) |
m |
47,50 |
55 |
55 |
| 4 |
Tầm nhìn hai chiều ($S_{II}$) |
m |
85,02 |
115 |
115 |
| 5 |
Tầm nhìn trong nút giao ($S_{LA}, S_{LB}$) |
m |
49,00 |
- |
49 |
| 6 |
Tầm nhìn vượt xe ($S_{IV}$) |
m |
300,00 |
200 (cưỡng bức) |
300 |
| 7 |
Bán kính cong nằm min không siêu cao ($R_{osc\min}$) |
m |
328,08 |
1.000 |
1.000 |
| 8 |
Bán kính cong nằm min có siêu cao ($R_{sc\min}$) |
m |
98,42 |
80 – 100 |
100 |
| 9 |
Độ dốc siêu cao tối đa ($i_{sc\max}$) |
% |
- |
4 – 5 |
2 |
| 10 |
Bán kính cong đứng lồi tối thiểu ($R_{\min\text{lồi}}$) |
m |
1.260,41 |
1.200 |
1.260 |
| 11 |
Bán kính cong đứng lõm tối thiểu ($R_{\min\text{lõm}}$) |
m |
384,61 – 884,9 |
1.000 |
1.000 |
| 12 |
Số làn xe |
làn |
1,25 |
4 |
4 |
| 13 |
Bề rộng một làn xe ($B_{lx}$) |
m |
- |
3,50 |
3,50 |
| 14 |
Bề rộng phần xe chạy ($B_{pxc}$) |
m |
14,00 |
- |
14,00 |
| 15 |
Bề rộng hè đường mỗi bên ($B_{hè}$) |
m |
- |
3,00 |
3,00 |
| 16 |
Bề rộng lề đường mỗi bên ($B_{lđ}$) |
m |
- |
1,00 |
1,00 |
| 17 |
Bề rộng dải mép |
m |
- |
0,25 |
0,25 |
| 18 |
Chỉ giới đường đỏ (Bề rộng nền đường) |
m |
22,00 |
- |
22,00 |
| 19 |
Độ dốc ngang mặt đường ($i_{\text{ngang}}$) |
% |
- |
1,5 – 2,5 |
2,0 |
| 20 |
Độ dốc dọc lớn nhất ($i_{d\max}$) |
% |
- |
6 |
4 |
| 21 |
Độ dốc dọc nhỏ nhất ($i_{d\min}$) |
% |
- |
0,3 – 0,5 |
0,3 |
3. Kết cấu mặt đường và hạ tầng phụ trợ
- Tải trọng tính toán: Tải trọng trục đơn tiêu chuẩn $P = 100\text{ kN}$, áp lực bánh xe $p = 0{,}6\text{ MPa}$, đường kính vệt bánh xe tương đương $D = 33\text{ cm}$.
- Cấp mặt đường: Mặt đường cấp cao chủ yếu A1, yêu cầu mô đun đàn hồi tối thiểu $E_{yc\min} = 130\text{ MPa}$ đối với phần xe chạy và $E_{yc\min} = 100\text{ MPa}$ đối với phần lề gia cố.
- Yếu tố đường cong nằm thiết kế: Góc chuyển hướng $\alpha = 28^\circ 48'24''$, bán kính cong $R = 200\text{ m}$, chiều dài tiếp tuyến $T = 84{,}75\text{ m}$, phân cực $P = 10{,}71\text{ m}$, chiều dài đường cong $K = 165{,}91\text{ m}$, độ dốc siêu cao $i_{sc} = 4%$, chiều dài đoạn nối siêu cao $L_n = 50\text{ m}$.
- Bó vỉa và phụ trợ: Bó vỉa bằng bê tông xi măng đúc sẵn lắp ghép đặt trên lớp đệm đá dăm $4\times 6\text{ cm}$ dày 10 cm, cao hơn mặt đường từ 8 đến 20 cm. Bán kính bó vỉa tại nút giao với đường gom là $R_{bv} = 12\text{ m}$, tại nút giao với đường nội bộ là $R_{bv} = 5\text{ m}$.
Nội dung chính theo từng chương
Phần I: San nền (15%)
Chương 1: Quy hoạch chiều cao
Trình bày hiện trạng địa hình trũng thấp của khu C và đưa ra phương án san nền bám sát cao độ hiện trạng nhằm tiết kiệm chi phí đào đắp. Đồ án thiết lập lưới ô vuông $20\text{ m} \times 20\text{ m}$, ứng dụng phần mềm LandLev để xuất đường đồng mức tự nhiên và Nova 2004 / Civil 3D để nội suy cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế và cao độ thi công tại từng đỉnh ô vuông. Kết quả tính toán tổng khối lượng đất đắp thực tế là $104.867{,}3\text{ m}^3$; xét hệ số lèn ép $K_c = 0{,}9$ và độ tơi xốp $1{,}13$, khối lượng đất đắp yêu cầu là $118.500{,}05\text{ m}^3$. Tổng khối lượng đất cát lẫn đá dăm sỏi cần mua về phục vụ san nền (hệ số nở rời $1{,}15$) đạt $120.597{,}4\text{ m}^3$.
Chương 2: Quy hoạch thoát nước
Xác định định hướng phân chia lưu vực thoát nước theo sống phân thủy tự nhiên và đường đỏ quy hoạch. Mạng lưới thoát nước mưa sử dụng cống tròn $\Phi 600\text{ mm}$ bố trí dọc hai bên các tuyến đường lộ giới 22 m. Đối với nước thải, tác giả phân tích ưu - nhược điểm của các loại hệ thống và quyết định lựa chọn hệ thống thoát nước riêng biệt hoàn toàn với sơ đồ giao nhau, thu gom nước thải qua tuyến cống chính Bắc – Nam (T1 – T5) để dẫn về trạm xử lý.
Phần II: Thiết kế giao thông, thoát nước (40%)
Chương 1: Giới thiệu chung
Cung cấp căn cứ pháp lý, quy chuẩn xây dựng, vị trí ranh giới, điều kiện địa chất (4 lớp đất với tầng bùn sét yếu dày 17,5 m), khí hậu nhiệt đới 2 mùa gió, và chế độ thủy văn triều phức tạp tại thành phố Cà Mau. Đồng thời, chương này khảo sát khả năng cung ứng vật liệu thi công tại địa phương: mỏ đá Hồng Đức (cự ly 5 – 30 km), mỏ đất Khe (cự ly 5 km), nguồn xi măng, sắt thép, bê tông nhựa từ trạm trộn cách công trình 7 km.
Chương 2: Các chỉ tiêu kỹ thuật của đoạn tuyến
Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến đường phố gom đô thị cấp 50 ($V_{tk} = 50\text{ km/h}$). Số liệu lưu lượng xe năm đầu $N_1 = 2.000$ xe/ngày đêm được dự báo tăng trưởng đến năm thứ 20 đạt $N_{20} = 10.633$ xe/ngày đêm. Từ đó xác định quy mô mặt cắt ngang gồm 4 làn xe ($4 \times 3{,}5\text{ m} = 14\text{ m}$), vỉa hè $2 \times 3\text{ m} = 6\text{ m}$, lề đường $2 \times 1\text{ m} = 2\text{ m}$ (dải mép $0{,}25\text{ m}$), tổng chỉ giới đường đỏ là 22 m. Xác định các chỉ tiêu tầm nhìn, độ dốc dọc tối đa $i_{d\max} = 4%$, độ dốc dọc tối thiểu $i_{d\min} = 0{,}3%$, và độ dốc ngang $2%$.
Chương 3: Thiết kế bình đồ
Xác định các nguyên tắc thiết kế bình đồ kết hợp hài hòa cảnh quan và tuân thủ quy hoạch đô thị. Khống chế cao độ tại các nút N1 ($+1{,}41\text{ m}$) và N4 ($+1{,}41\text{ m}$). Tính toán chi tiết các yếu tố đường cong tròn nằm bán kính $R = 200\text{ m}$, góc chuyển hướng $\alpha = 28^\circ 48'24''$, $T = 84{,}75\text{ m}$, $K = 165{,}91\text{ m}$, phân cực $P = 10{,}71\text{ m}$, độ dốc siêu cao $i_{sc} = 4%$, vuốt nối siêu cao trên đoạn $L_n = 50\text{ m}$. Lựa chọn kết cấu bó vỉa bê tông xi măng lắp ghép trên lớp đá dăm $4\times 6$ dày 10 cm với bán kính cong nút giao $R_{bv} = 12\text{ m}$ và $5\text{ m}$.
Chương 4: Thiết kế trắc dọc
Thiết lập đường đỏ bám sát cao độ khống chế $+1{,}41\text{ m}$, đảm bảo mép đường cao hơn mực nước ngập thiết kế và cao độ đáy áo đường cách đỉnh cống $\ge 0{,}5\text{ m}$. Độ dốc dọc thiết kế đáp ứng $0{,}3% \le i_d \le 2%$. Do hiệu đại số độ dốc giữa các đoạn dốc nhỏ hơn 1%, tuyến không cần bố trí đường cong đứng.
Chương 5: Thiết kế trắc ngang – Khối lượng đào đắp
Xác định mặt cắt ngang điển hình cho nền đường lộ giới 22 m. Tính toán khối lượng đào đắp chi tiết tại các mặt cắt cọc $H_i$ (khoảng cách 100 m) và cọc chi tiết $C_i$ (khoảng cách 20 m).
Chương 6: Thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường
Tính toán kết cấu áo đường mềm cấp cao A1 chịu tải trọng trục 100 kN phục vụ lưu lượng xe tương lai. Thiết kế và kiểm toán cường độ 2 phương án áo đường theo 3 tiêu chuẩn: độ võng đàn hồi cho phép ($E_{yc} \ge 130\text{ MPa}$), cắt trượt nền đất và kéo uốn lớp vật liệu liền khối. Phân tích kinh tế - kỹ thuật bằng phương pháp quy đổi chi phí xây dựng và duy tu về năm gốc ($K_{td}$) để lựa chọn phương án tối ưu.
Chương 7: Thiết kế hệ thống thoát nước
Tính toán cường độ mưa và lưu lượng nước mưa theo chu kỳ tràn cống quy định. Thiết kế mạng lưới cống thoát nước mưa tự chảy $\Phi 600\text{ mm}$ cùng hệ thống giếng thu nước mặt và hố ga lắng cặn. Tính toán lưu lượng nước thải sinh hoạt cho đô thị 50.000 dân và xác định khẩu độ cống dẫn về trạm xử lý.
Chương 8: Thiết kế tổ chức giao thông, cây xanh, chiếu sáng
Thiết kế hệ thống báo hiệu đường bộ (biển báo, vạch sơn phân làn xe cơ giới và lối đi bộ qua đường). Bố trí cây xanh bóng mát trên dải vỉa hè rộng 3 m tạo cảnh quan và thiết kế mạng lưới cột đèn chiếu sáng đô thị đảm bảo an toàn giao thông ban đêm.
Phần III: Thiết kế tổ chức thi công san nền – nền đường – hệ thống thoát nước – mặt đường (45%)
Chương 1: Giới thiệu chung về khu đất xây dựng
Phân tích chi tiết hiện trạng mặt bằng xây dựng, điều kiện dân cư, khả năng huy động máy móc, thiết bị (máy đào, ủi, lu, máy rải, búa đóng cọc) và nguồn điện, nước, vật liệu phục vụ thi công tại thành phố Cà Mau.
Chương 2: Thiết kế tổ chức thi công san nền
Lập biện pháp công tác chuẩn bị dọn dẹp mặt bằng, phân vùng thi công san lấp. Lập bài toán điều phối đất, lựa chọn tổ hợp máy đào - máy ủi - ô tô vận chuyển và máy đầm; tính toán năng suất máy, xác định số ca máy và biên chế tổ đội thi công san nền đảm bảo tiến độ.
Chương 3: Thiết kế tổ chức thi công nền đường
Xác định trình tự thi công nền đường: phân đoạn thi công, công tác cắm cọc lên khuôn đường, đào đắp đất từng lớp và lu lèn đạt độ chặt $K_c = 0{,}9$. Tính toán định mức nhân công, số ca máy lu (lu bánh cứng, lu rung, lu lốp) và lập biểu tiến độ thi công chi tiết nền đường.
Chương 4: Thiết kế tổ chức thi công tuyến cống thoát nước
Thiết kế quy trình công nghệ thi công tuyến cống tròn bê tông cốt thép bán lắp ghép:
- Định vị tim cống và san dọn mặt bằng móng cống.
- Đào đất hố móng cống bằng máy đào kết hợp thủ công.
- Vận chuyển đá dăm và thi công lớp móng cấp phối đá dăm.
- Vận chuyển ống cống bằng ô tô tải thùng và lắp đặt vào vị trí bằng cần trục.
- Thi công mối nối cống và lớp chống thấm.
- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông cố định thân cống, hố ga.
- Tháo dỡ ván khuôn sau khi bê tông đạt cường độ.
- Đắp đất hoàn trả từng lớp trên lưng cống và đầm chặt bằng máy đầm cóc/đầm bàn.
- Tính toán định mức nhân lực, năng suất máy đào đất rời và biên chế tổ đội thi công cống.
Chương 5: Thiết kế tổ chức thi công mặt đường
Lập biện pháp kỹ thuật thi công khuôn đường và các lớp kết cấu áo đường: thi công các lớp móng cấp phối đá dăm loại 2, loại 1; rải và lu lèn các lớp bê tông nhựa chặt. Tính toán vận tốc dây chuyền thi công theo ca, xác định khối lượng vật liệu cho 1 ca, lựa chọn sơ đồ hoạt động của máy rải và đoàn xe lu, biên chế tổ đội chuyên nghiệp và lập tổng tiến độ thi công mặt đường.
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật đạt được
- Khối lượng san nền: Xác định chính xác khối lượng đất đắp tự nhiên là $104.867{,}3\text{ m}^3$ và tổng lượng đất cát lẫn đá dăm cần mua để san lấp đầm nén ($K_c = 0{,}9$) là $120.597{,}4\text{ m}^3$.
- Quy mô hình học tuyến giao thông: Thiết kế hoàn chỉnh tuyến đường phố gom đô thị cấp 50 ($V_{tk} = 50\text{ km/h}$), quy mô mặt cắt ngang lộ giới 22 m (phần xe chạy 14 m với 4 làn xe, vỉa hè $2 \times 3\text{ m}$, lề đường $2 \times 1\text{ m}$).
- Thông số trắc dọc – bình đồ: Xác định góc chuyển hướng $\alpha = 28^\circ 48'24''$, bán kính cong nằm $R = 200\text{ m}$, chiều dài cong $K = 165{,}91\text{ m}$, bố trí siêu cao $i_{sc} = 4%$ trên đoạn vuốt nối $L_n = 50\text{ m}$, khống chế cao độ nút N1 và N4 tại mức $+1{,}41\text{ m}$.
- Hệ thống thoát nước: Lựa chọn giải pháp thoát nước riêng hoàn toàn với mạng lưới cống tròn bê tông cốt thép $\Phi 600\text{ mm}$ tự chảy dẫn nước mưa ra kênh rạch và cống chính thu gom nước thải sinh hoạt cho 50.000 dân về trạm xử lý.
- Biện pháp tổ chức thi công: Thiết lập đầy đủ quy trình thi công cơ giới hóa đồng bộ cho 4 hạng mục chính: san nền, nền đường, tuyến cống thoát nước và mặt đường bê tông nhựa, có tính toán năng suất máy móc và định mức lao động cụ thể.
Giải pháp kỹ thuật và đóng góp của đồ án
- Giải pháp san nền bám sát địa hình tự nhiên giúp hạn chế tối đa khối lượng đào đất trên nền địa chất bùn sét yếu, tiết kiệm chi phí đầu tư.
- Lựa chọn hệ thống thoát nước riêng biệt giải quyết căn bản tình trạng ngập úng mùa mưa và ô nhiễm môi trường do triều cường tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
- Đồ án cung cấp bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công hoàn chỉnh, kết hợp đồng bộ giữa quy hoạch không gian chiều cao, thiết kế hình học giao thông và biện pháp công nghệ thi công trên nền đất yếu đặc trưng của thành phố Cà Mau.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phạm vi tính toán thiết kế chi tiết bình đồ và trắc dọc tập trung chủ yếu vào đoạn tuyến đại diện khống chế giữa các nút giao N1 đến N4.
- Số liệu khảo sát địa chất sử dụng các hố khoan điển hình, chưa phản ánh đầy đủ sự biến thiên phức tạp của các túi bùn sâu cục bộ trên toàn bộ diện tích mở rộng của dự án.
- Đồ án chưa đi sâu vào việc mô hình hóa ngập lụt đô thị khi có sự kết hợp đồng thời giữa triều cường cực đoan và mưa lớn kéo dài do biến đổi khí hậu.
- Hướng phát triển tiếp:
- Mở rộng tính toán mô phỏng thủy lực toàn diện mạng lưới thoát nước mưa cho toàn khu đô thị bằng phần mềm chuyên dụng (như SWMM, EPAnet).
- Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp xử lý nền đất yếu chuyên sâu (vải địa kỹ thuật gia cường, bấc thấm hút chân không, cọc xi măng đất) cho các công trình hạ tầng chịu tải trọng lớn trong khu quy hoạch.
Giá trị tham khảo
Tài liệu đồ án tốt nghiệp này là nguồn tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ sở Hạ tầng, Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông, Quy hoạch Đô thị và Quản lý Xây dựng khi thực hiện đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp về quy hoạch hạ tầng khu dân cư mới.
- Kỹ sư thiết kế và thi công: Tham khảo phương pháp tính toán san nền bằng mạng ô vuông kết hợp phần mềm Civil 3D/LandLev, quy trình tính toán các yếu tố hình học đường đô thị theo TCXDVN 13592:2022, và biện pháp công nghệ tổ chức thi công tuyến cống bê tông cốt thép đúc sẵn trên nền đất yếu.
Câu hỏi thường gặp
1. Giải pháp quy hoạch chiều cao và thoát nước tại Khu C có đặc điểm gì nổi bật?
Quy hoạch chiều cao được thiết kế bám sát địa hình tự nhiên hiện trạng nhằm hạn chế tối đa khối lượng đào đất trên nền địa chất bùn sét yếu. Mạng lưới thoát nước mưa hoạt động theo nguyên tắc tự chảy, phân chia lưu vực dồn về hai phía từ nút N2 về N1 và từ N2 về N5, sử dụng cống tròn bê tông cốt thép $\Phi 600\text{ mm}$ bố trí hai bên đường có lộ giới 22 m.
2. Tổng khối lượng đất san lấp cần mua thêm để phục vụ dự án là bao nhiêu và được tính toán như thế nào?
Khối lượng đất đắp thực tế tính toán từ mạng ô vuông ($a = 20\text{ m}$) là $104.867{,}3\text{ m}^3$. Sau khi nhân với hệ số tơi $1{,}13$ để đảm bảo độ chặt đầm nén $K_c = 0{,}9$, thể tích đất đắp cần là $118.500{,}05\text{ m}^3$. Xét đến loại đất mua là đất cát lẫn đá dăm sỏi có hệ số nở rời $1{,}15$, tổng khối lượng đất cần mua thực tế là $120.597{,}4\text{ m}^3$.
3. Tuyến đường chính trong đồ án được thiết kế theo cấp kỹ thuật và quy mô mặt cắt ngang như thế nào?
Tuyến đường được thiết kế theo cấp đường phố gom (đô thị loại III), vận tốc thiết kế $V_{tk} = 50\text{ km/h}$. Mặt cắt ngang có chỉ giới đường đỏ là 22 m, bao gồm: phần xe chạy rộng 14 m (4 làn xe $\times 3{,}5\text{ m}$), hè đường hai bên rộng $6\text{ m}$ ($2 \times 3\text{ m}$), và lề đường hai bên rộng $2\text{ m}$ ($2 \times 1\text{ m}$, trong đó dải mép rộng $0{,}25\text{ m}$).
4. Vì sao đồ án lựa chọn hệ thống thoát nước riêng biệt thay vì hệ thống thoát nước chung?
Hệ thống thoát nước riêng được lựa chọn vì tách biệt hoàn toàn nước mưa và nước thải sinh hoạt, giúp quản lý vận hành thuận tiện, đảm bảo chế độ thủy lực ổn định quanh năm (tránh tình trạng quá tải và tràn cống gây ngập úng vào mùa mưa), phù hợp với định hướng cải tạo và phát triển các khu đô thị mới của thành phố Cà Mau.
5. Trình tự thi công tuyến cống tròn bê tông cốt thép bán lắp ghép gồm các bước nào?
Trình tự thi công gồm 9 bước: (1) Lên khuôn đường, định vị tim cống; (2) Đào đất móng cống; (3) Vận chuyển đá dăm và thi công lớp móng cấp phối đá dăm; (4) Vận chuyển và lắp đặt ống cống bằng ô tô tải thùng và cần trục; (5) Làm mối nối cống và quét lớp chống thấm; (6) Vận chuyển bê tông và đổ bê tông cố định cống; (7) Gia công lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông hố ga; (8) Tháo dỡ ván khuôn; (9) Đắp đất hoàn trả trên lưng cống bằng máy đào kết hợp thủ công và đầm chặt bằng máy đầm bàn.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Quy hoạch, thiết kế và thi công hạ tầng kỹ thuật khu dân cư Đông Bắc Quảng trường Văn hóa trung tâm (Khu C)" giải quyết toàn diện bài toán xây dựng hạ tầng đô thị trên nền đất yếu và điều kiện thủy văn phức tạp tại thành phố Cà Mau. Tác giả đã hoàn thiện tính toán san nền với khối lượng đất mua $120.597{,}4\text{ m}^3$, thiết kế tuyến đường phố gom lộ giới 22 m vận tốc $50\text{ km/h}$ tuân thủ TCXDVN 13592:2022, cùng hệ thống thoát nước riêng biệt đồng bộ. Hồ sơ tổ chức thi công chi tiết cho 4 hạng mục công trình khẳng định tính khả thi và giá trị ứng dụng thực tế cao của đề tài.
