Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Dự án xây dựng đường và cầu cửa khẩu Giang Thành được triển khai trên địa bàn xã Tân Khánh Hòa, huyện Giang Thành, tỉnh Kiên Giang. Huyện Giang Thành là đơn vị hành chính giáp biên giới Campuchia ở phía Tây, được thành lập theo Nghị quyết số 29/NQ-CP ngày 29/6/2009 của Chính phủ trên cơ sở chia tách 5 xã thuộc huyện Kiên Lương (gồm Phú Mỹ, Phú Lợi, Tân Khánh Hòa, Vĩnh Điều và Vĩnh Phú). Khu vực này có diện tích tự nhiên 407,443 km², dân số gần 28.910 người, địa hình đặc thù với hệ thống kênh rạch chằng chịt và đất nông nghiệp canh tác lúa hai vụ chiếm tỷ trọng lớn. Việc xây dựng tuyến đường kết nối trực tiếp từ khu vực biên giới đến trung tâm hành chính huyện nhằm đáp ứng nhu cầu giao thương qua cửa khẩu quốc gia Giang Thành và hoàn thiện mạng lưới hạ tầng kỹ thuật địa phương.

Đề tài tập trung giải quyết các nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật và bản vẽ thi công cho công trình đường bộ kết hợp công trình thoát nước trên tuyến, cụ thể bao gồm:

  1. Xác định quy mô kỹ thuật, tính toán lưu lượng giao thông dự báo cho năm tương lai thứ 15 và lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật khống chế theo cấp đường quy hoạch.
  2. Thiết kế chi tiết bình đồ tuyến, bố trí hệ thống cọc chi tiết và tính toán các yếu tố hình học của đường cong chuyển tiếp dạng Clôtôit kết hợp đường cong tròn.
  3. Thiết kế trắc dọc chi tiết, xác định cao độ đường đỏ dựa trên các điểm khống chế địa hình và tính toán bố trí đường cong đứng dạng parabol bậc hai.
  4. Thiết kế trắc ngang chi tiết trên các đoạn thẳng và đoạn cong có bố trí siêu cao, xác định cấu tạo nền đường, mái taluy và rãnh biên phục vụ tính toán khối lượng đào đắp.
  5. Thiết kế chi tiết công trình cống thoát nước khẩu độ lớn ($2\Phi 200$), tính toán thủy văn - thủy lực, kiểm toán kết cấu thân cống chịu tải trọng hoạt tải H30/HK80 và kiểm tra ổn định tổng thể tường cánh chữ bát.

Đối tượng nghiên cứu là đoạn tuyến giao thông đường bộ cấp IV đồng bằng (kết hợp tiêu chuẩn đường phố chính đô thị trong khu quy hoạch cửa khẩu) có chiều dài $L = 1.173,56\text{ m}$ (đã bao gồm cầu vượt sông Giang Thành dài $237,02\text{ m}$), cùng các phân đoạn thiết kế kỹ thuật chuyên sâu từ Km0+500 đến Km1+000 và từ Km2+900 đến Km3+900. Phạm vi thời gian nghiên cứu và chu kỳ tính toán khai thác dự án kéo dài 15 năm kể từ năm đầu tiên đưa vào khai thác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng

Đồ án căn cứ vào các văn bản quy phạm pháp luật và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam trong giai đoạn lập hồ sơ thiết kế:

  • Cơ sở pháp lý dự án: Luật Xây dựng số 16/2003/QH11; Luật sửa đổi số 38/2009/QH12; Nghị định số 12/2009/NĐ-CP và Nghị định số 83/2009/NĐ-CP về quản lý dự án đầu tư xây dựng; Nghị định số 112/2009/NĐ-CP về quản lý chi phí; Nghị định số 209/2004/NĐ-CP và Nghị định số 49/2008/NĐ-CP về quản lý chất lượng công trình; Quyết định số 1743/QĐ-UBND (12/8/2010) và Quyết định điều chỉnh số 482/QĐ-UBND (23/2/2011) của UBND tỉnh Kiên Giang phê duyệt dự án đầu tư; Quyết định số 66/QĐ-SGT và số 57/QĐ-SGT của Sở GTVT Kiên Giang.
  • Tiêu chuẩn khảo sát và thiết kế:
    • Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô: TCVN 4054-2005;
    • Tiêu chuẩn đường phố, quảng trường đô thị: TCXDVN 104-07;
    • Quy chuẩn xây dựng và hạ tầng kỹ thuật: QCXDVN 01:2008/BXD, QCVN 07:2010/BXD, QCVN 02:2009/BXD;
    • Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06;
    • Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN 272-05;
    • Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn: 22TCN 18-79;
    • Quy chuẩn lưới độ cao và quy trình khảo sát địa chất/địa hình: QCVN 11:2008/BTNMT, 22TCN 263-2000, 22TCN 259-2000, 22TCN 262-2000, TCXDVN 309-2004.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán kỹ thuật

Tác giả sử dụng kết hợp các phương pháp tính toán chuyên ngành công trình giao thông:

  • Phương pháp dự báo động lực học dòng xe: Tính toán lưu lượng xe con quy đổi ở năm thứ 15 theo quy luật tăng trưởng lũy thừa với tỷ lệ tăng trưởng giao thông hàng năm $q = 10%$.
  • Phương pháp cân bằng sức kéo và sức bám: Xác định độ dốc dọc lớn nhất ($i_{dmax}$) thông qua nhân tố động lực $D$, hệ số cản lăn $f$ và lực cản không khí $P_\omega$ cho từng chủng loại phương tiện (xe con, xe tải nhẹ, xe tải trung, xe tải nặng).
  • Phương pháp hình học giải tích và trắc địa công trình: Ứng dụng phương trình đường cong chuyển tiếp Clôtôit ($C = \rho \cdot S$) và phương trình parabol bậc hai ($y = \frac{x^2}{2R}$) trong cắm cong bình đồ và trắc dọc; phương pháp cắm cong nhiều tiếp tuyến bằng máy kinh vĩ.
  • Phương pháp tính toán thủy văn - thủy lực cống: Tính lưu lượng đỉnh $Q_{max}$ theo lưu vực, tính khẩu độ dòng chảy không áp ($H < 1,2h_{cv}$) và xác định chiều sâu xói lở hạ lưu để thiết kế tường chống xói.
  • Phương pháp cơ học kết cấu và trạng thái giới hạn: Kiểm toán nội lực thân cống bê tông cốt thép tròn theo mô hình cống cứng chôn dưới đất, xác định mô men uốn do tĩnh tải đất đắp và hoạt tải bánh xe H30/HK80 phân bố qua lớp đất; kiểm toán ổn định trượt, lật và ứng suất nền đáy móng tường cánh theo lý thuyết áp lực đất chủ động Coulomb.

Nguồn dữ liệu khảo sát hiện trường

Dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán thiết kế được thu thập từ công tác khảo sát thực địa tại huyện Giang Thành:

  • Số liệu địa hình: Đo vẽ bình đồ tuyến tỷ lệ 1/1.000 và 1/500, khảo sát trắc dọc, trắc ngang hiện trạng dọc theo lộ Ton Hon và khu vực ven sông Giang Thành.
  • Số liệu khí tượng - thủy văn: Nhiệt độ trung bình năm $27,3^\circ\text{C}$ (biên độ $18^\circ\text{C} \div 39^\circ\text{C}$); lượng mưa trung bình năm $1.700 \div 2.000\text{ mm}$ (130 - 140 ngày mưa); độ ẩm trung bình $80% \div 83%$; cao độ mực nước thủy triều trung bình $+0,0\text{ m}$; mực nước lũ lịch sử lớn nhất ghi nhận năm 2000 là $+2,4\text{ m}$ (tiếp sau là các năm 1961 và 1996).
  • Số liệu địa chất công trình: Khảo sát thông qua 10 lỗ khoan địa chất (HK-C1 đến HK-C10) với độ sâu khoan đến $40\text{ m}$, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT hiện trường và thí nghiệm mẫu cơ lý trong phòng.

Nội dung chính theo từng chương

Giới thiệu chung và cơ sở xác lập chỉ tiêu kỹ thuật

Tác giả trình bày kết quả đánh giá các phương án tuyến từ bước lập dự án khả thi, qua đó lựa chọn Phương án I để triển khai bước thiết kế kỹ thuật. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính được xác lập dựa trên điều kiện địa hình đồng bằng (độ dốc sườn $i_s = 2 \div 10%$) và dự báo lưu lượng:

  • Lưu lượng xe ban đầu: $N_0 = 500\text{ xcqđ/ng.đ}$. Lưu lượng quy đổi ở năm thứ 15 tính theo công thức: $$N_{14} = N_0 \times (1 + q)^{14} = 500 \times (1 + 0,1)^{14} \approx 1.900\text{ xcqđ/ng.đ}$$
  • Cấp thiết kế: Đường ô tô cấp IV đồng bằng (TCVN 4054-2005) kết hợp đường phố chính đô thị thứ yếu trong khu quy hoạch.
  • Tốc độ thiết kế: $V_{tt} = 70\text{ km/h}$ cho phân đoạn đô thị và $V_{tt} = 60\text{ km/h}$ cho phân đoạn đường thông thường.
  • Tải trọng trục thiết kế: Trục đơn $10\text{ T}$; Môđun đàn hồi yêu cầu mặt đường $E_{yc} \ge 130\text{ MPa}$; Mặt đường cấp cao A2 (cán đá láng nhựa).
  • Độ dốc dọc cực đại: Qua tính toán cân bằng sức kéo và sức bám, độ dốc dọc lớn nhất được khống chế ở mức $i_{dmax} = 2,2%$ (thấp hơn giới hạn tiêu chuẩn cho phép $6%$).
  • Tầm nhìn an toàn: Tầm nhìn dừng xe một chiều tính toán đối với xe tải đạt $S_{I} = 63,36\text{ m}$, quy chuẩn chọn $S_I = 75\text{ m}$; Tầm nhìn tránh xe hai chiều chọn $S_{II} = 150\text{ m}$.
Loại xe Hệ số cản không khí $K$ ($\text{kgs}^2/\text{m}^4$) Diện tích chắn gió $F$ ($\text{m}^2$) Tốc độ $V$ ($\text{km/h}$) Lực cản không khí $P_\omega$ ($\text{kg}$)
Xe tải nặng 0,07 6,0 60 116,31
Xe tải trung 0,06 4,5 60 74,77
Xe tải nhẹ 0,05 3,5 60 48,46
Xe con 0,02 2,0 60 11,08

Chương 2: Thiết kế bình đồ

Chương này trình bày nguyên tắc và phương pháp cắm cọc chi tiết phục vụ thi công và tính toán khối lượng đào đắp chính xác. Quy định khoảng cách cắm cọc chi tiết:

  • $5\text{ m}$ đối với đường cong có bán kính $R < 100\text{ m}$;
  • $10\text{ m}$ đối với đường cong có bán kính $R = 100 \div 500\text{ m}$;
  • $20\text{ m}$ đối với đường cong có bán kính $R > 500\text{ m}$ và các đoạn đường thẳng.

Trên đoạn tuyến từ Km0+500 đến Km1+000, tác giả thiết kế chi tiết đường cong nằm tại đỉnh P1 có các thông số: góc chuyển hướng $\alpha = 47^\circ 14' 39''$, bán kính $R = 70\text{ m}$, chiều dài tiếp tuyến $T = 30,61\text{ m}$, độ phân cự $P = 6,4\text{ m}$, chiều dài đường cong $K = 57,72\text{ m}$. Do địa hình và bán kính cong nhỏ, đoạn cong được bố trí đường cong chuyển tiếp Clôtôit có chiều dài $L_{ct} = 110\text{ m}$ (tính toán lý thuyết $L = 131\text{ m}$).

  • Tham số đường cong: $A = \sqrt{R \cdot L_{ct}} = \sqrt{70 \times 110} \approx 87,74$.
  • Góc ngoặt tiếp tuyến tại cuối đường cong chuyển tiếp: $\varphi_0 = \frac{L_{ct}}{2R} = 0,78\text{ rad} = 0^\circ 26' 24''$ (thỏa mãn điều kiện góc kẹp $\alpha \ge 2\varphi_0$).
  • Tọa độ cuối đường cong chuyển tiếp: $X_0 = 0,5824 \cdot A$, $Y_0 = 0,0125 \cdot A$.
  • Vị trí cọc mốc chính: Điểm tiếp đầu chuyển tiếp $\text{TĐT}_1 = \text{Km0}+579,065$; Điểm tiếp cuối chuyển tiếp $\text{TCT}_1 = \text{Km0}+641,315$.
  • Phương pháp cắm cong: Cắm phần đường cong chuyển tiếp bằng phương pháp tọa độ vuông góc (gốc tọa độ đặt tại TĐT); phần đường cong tròn áp dụng phương pháp nhiều tiếp tuyến với khoảng cách cọc chi tiết $10\text{ m}$, sử dụng máy kinh vĩ đo góc ngoặt và dây đo khoảng cách.

Chương 3: Thiết kế trắc dọc chi tiết

Trắc dọc tuyến được thiết kế dựa trên bình đồ tỷ lệ 1/1.000, tốc độ thiết kế $60\text{ km/h}$ theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005. Đường đỏ được vạch dựa trên việc cân đối giữa khối lượng đào đắp và các cao độ khống chế bắt buộc:

  • Cao độ khống chế điểm đầu đoạn (Km2+900): $+164,60\text{ m}$.
  • Cao độ khống chế điểm cuối đoạn (Km3+900): $+175,91\text{ m}$.
  • Cao độ thiết kế tối thiểu trên đỉnh cống tại Km3+300: $+167,22\text{ m}$.

Tại các vị trí đổi dốc có hiệu đại số độ dốc lớn ($14%_0$ và $27%_0$), đồ án bố trí các đường cong đứng dạng parabol bậc hai ($y = \frac{x^2}{2R}$):

  • Đường cong đứng lồi thiết kế với bán kính lớn $R = 8.000\text{ m}$ nhằm đảm bảo tầm nhìn xe chạy và độ êm thuận khi lưu thông.
  • Trình tự cắm chi tiết đường cong đứng được thực hiện từ điểm tiếp cuối chuyển tiếp TCT qua các cọc cắm mốc (như cọc H7 ở khoảng cách $S_1 = 29,49\text{ m}$), đo góc chuyển hướng $\varphi$ và đoạn tiếp tuyến $l_i$ bằng máy kinh vĩ.

Chương 4: Thiết kế trắc ngang chi tiết

Mặt cắt ngang tuyến được thiết kế điển hình cho hai trường hợp: đoạn đường thẳng và đoạn đường cong có bố trí siêu cao.

  1. Quy mô mặt cắt ngang trên đường thẳng:

    • Bề rộng nền đường: $B_n = 9,0\text{ m}$.
    • Bề rộng phần xe chạy: $B_m = 7,0\text{ m}$ (gồm 2 làn xe).
    • Bề rộng lề đường: $B_l = 2 \times 1,0\text{ m} = 2,0\text{ m}$ (gồm lề gia cố $2 \times 0,5\text{ m}$ dốc $2,0%$ và lề đất $2 \times 0,5\text{ m}$ dốc $6,0%$).
    • Độ dốc ngang mặt đường xe chạy: $2,0%$.
    • Rãnh biên: Tiết diện hình thang, bề rộng đáy rãnh $0,4\text{ m}$, mái taluy rãnh $1:1$.
    • Mái taluy nền đường: Nền đào dốc $1:1$; nền đắp dốc $1:1,5$.

  2. Quy mô mặt cắt ngang trên đường cong ($R = 350\text{ m}$):

    • Bố trí độ dốc siêu cao toàn phần $i_{sc} = 4,0%$.
    • Phần mặt đường và lề gia cố dốc nghiêng đồng mức $4,0%$ về phía bụng đường cong; lề đất giữ độ dốc $6,0%$.
    • Kích thước hình học nền, mặt, lề và rãnh biên duy trì tương tự đoạn đường thẳng.

Mặt cắt ngang chi tiết được áp thiết kế kết cấu áo đường, hệ rãnh và taluy cho toàn bộ các cọc trên trắc dọc để tính toán diện tích từng mặt cắt, làm cơ sở lập bảng tổng hợp khối lượng đào đắp chi tiết.

Chương 5: Thiết kế chi tiết cống thoát nước

Đoạn tuyến Km2+900 đến Km3+900 bố trí một công trình cống tròn bê tông cốt thép đặt tại Km3+300 với các thông số thiết kế cụ thể:

  • Thủy văn và thủy lực: Lưu lượng nước đỉnh lũ tính toán $Q_{max} = 11,161\text{ m}^3/\text{s}$. Cống làm việc theo chế độ chảy không áp miệng thường ($H < 1,2 h_{cv}$), chọn khẩu độ 2 cửa tròn đường kính $\Phi 200\text{ cm}$ ($2\Phi 200$). Chiều cao mực nước dâng trước cống $H = 1,78\text{ m}$; vận tốc dòng chảy trong cống $V = 2,99\text{ m/s}$.
  • Cấu tạo thân và móng cống: Chiều cao đắp đất trên cống là $3,50\text{ m}$ (cao độ thiết kế $+167,22\text{ m}$, cao độ tự nhiên $+163,72\text{ m}$). Thân cống dài $L = 13,0\text{ m}$, ghép từ các đốt cống đúc sẵn dài $0,99\text{ m}$, khe nối $1\text{ cm}$ chèn đay tẩm nhựa đường, quét matit bitum và phủ bao tải tẩm nhựa. Móng cống sử dụng móng mềm bằng cấp phối đá dăm đầm chặt dày $30\text{ cm}$, đặt khối bê tông cố định M150 góc ôm $120^\circ$.
  • Tính toán kết cấu cống: Ống cống sử dụng bê tông mác M200 ($R_u = 11\text{ MPa}$), cốt thép chịu lực chính CII ($R_a = 200\text{ MPa}$). Kiểm toán theo hoạt tải xe ô tô H30 (trục sau $12\text{ T}$, áp lực $p = 2,11\text{ T/m}^2$) và xe xích nặng HK80 ($p = 2,432\text{ T/m}^2$). Do chiều cao đắp đất đỉnh cống $1,34\text{ m} > 0,5\text{ m}$, không xét hệ số xung kích xe chạy.
    • Mô men uốn tính toán lớn nhất: Do H30 gây ra $M_{max} = 0,601\text{ T}\cdot\text{m}$; Do HK80 gây ra sau khi giảm trừ $25%$ ứng suất cho phép là $M = 0,505\text{ T}\cdot\text{m}$. Giá trị mô men tính toán chọn $M = 0,601\text{ T}\cdot\text{m}$.
    • Tính toán cốt thép: Cốt thép chịu lực chính $\Phi 8$ bố trí 2 lớp hình xoắn ruột gà với diện tích cốt thép yêu cầu $F_a = 2,243\text{ cm}^2$.
  • Kiểm toán tường cánh và gia cố hạ lưu: Tường cánh bố trí kiểu chữ bát góc lệch $30^\circ$, bê tông M15, chiều cao $H = 2,16\text{ m}$, đỉnh rộng $0,3\text{ m}$, dốc lưng $1:4$. Kết quả kiểm toán:
    • Hệ số ổn định chống trượt: $K_{tr} = 1,34 > [K_{tr}] = 1,30$.
    • Hệ số ổn định chống lật: $K_L = 3,09 > [K_L] = 1,50$.
    • Gia cố sân cống thượng hạ lưu bằng bê tông M15 đá 20x40/40x60 với chiều dài gia cố $L_{gc} = 8,5\text{ m} > 3D$; chiều sâu chôn tường chống xói $H_t = 1,75\text{ m}$ (với chiều sâu xói tính toán $H_x = 1,22\text{ m}$).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Đồ án triển khai chi tiết các giải pháp kỹ thuật dựa trên điều kiện địa chất công trình được khảo sát từ 10 lỗ khoan:

Địa tầng khu vực xây dựng công trình:
+ Lớp 1: Đất đắp, cát hạt vừa màu xám trắng (dày ~1,0m, phân bố tại HK-C1)
+ Lớp 2: Bùn sét màu xám đen (dày 1,70 - 5,00m, SPT = 1 - 3 búa)
+ Lớp 4a: Sét màu xám xanh, dẻo mềm (dày 2,80 - 10,00m, SPT = 3 - 18 búa)
+ Lớp 4b: Sét màu xám hồng, dẻo cứng (dày 3,00 - 9,00m, SPT = 8 - 15 búa)
+ Lớp 5: Sét màu xám hồng, nửa cứng (dày 4,00 - 14,00m, SPT = 10 - 30 búa)
+ Lớp 6: Sét màu xám hồng/xám trắng, cứng (dày 2,30 - 9,00m, SPT = 26 - 41 búa)
+ Lớp 7 -> Lớp 14: Các lớp sét, cát pha, cát vừa trạng thái nửa cứng đến chặt vừa
+ Lớp 15: Sét lẫn dăm sạn màu nâu vàng, trạng thái cứng (dày > 6,0m, SPT = 22 đến >50 búa)
+ Lớp 16: Đá sét bột kết màu xám trắng, phong hóa nhẹ (gặp tại HK-C5 ở độ sâu -42,46m)

Các giải pháp kỹ thuật xử lý nền và thi công công trình gồm:

  • Xử lý nền đất yếu: Lớp số 2 (bùn sét yếu) phân bố rộng từ HK-C4 đến HK-C10 đòi hỏi giải pháp gia cố nền đắp đầu cầu phía Campuchia bằng các biện pháp xử lý đất yếu chuyên ngành (kết hợp tiêu chuẩn 22TCN 244-98 về bấc thấm và 22TCN 248-98 về vải địa kỹ thuật) để chống trượt lở và lún không đều.
  • Giải pháp móng cầu: Kiến nghị sử dụng kết cấu cọc đóng chịu lực với cao độ mũi cọc ngàm sâu vào Lớp 15 (sét lẫn dăm sạn trạng thái cứng có SPT $> 50$ búa).
  • Kết cấu mối nối cống: Mối nối đốt cống ghép phẳng, khe hở $1\text{ cm}$ chèn đay tẩm nhựa đường nóng, trát vữa xi măng M100 dày $2\text{ cm}$, quét lớp mactit bitum và dán hai lớp bao tải tẩm nhựa nhằm ngăn ngừa rò rỉ nước gây xói lở thân nền đường.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán thiết kế chính

Hạng mục kỹ thuật Thông số / Quy cách thiết kế Kết quả kiểm toán / Tiêu chuẩn đạt
Cấp hạng kỹ thuật Đường ô tô Cấp IV đồng bằng Vận tốc thiết kế $V_{tt} = 60 \div 70\text{ km/h}$
Quy mô mặt cắt ngang $B_n = 9,0\text{ m}$; $B_m = 7,0\text{ m}$; $B_l = 2 \times 1,0\text{ m}$ Siêu cao $i_{sc} = 4%$ trên đường cong $R=350\text{ m}$
Đường cong nằm (P1) $R = 70\text{ m}$; $\alpha = 47^\circ 14' 39''$; $L_{ct} = 110\text{ m}$ Bố trí Clôtôit $A = 87,74$, cắm cọc chi tiết $10\text{ m}$
Đường cong đứng lồi $R = 8.000\text{ m}$; Dạng parabol bậc hai Khống chế cao độ đỉnh cống $+167,22\text{ m}$
Công trình cống (Km3+300) Cống tròn $2\Phi 200$, dài $L = 13\text{ m}$, BTCT M200 $Q_{max} = 11,161\text{ m}^3/\text{s}$; $H = 1,78\text{ m}$; $V = 2,99\text{ m/s}$
Kiểm toán kết cấu cống $M_{tt} = 0,601\text{ T}\cdot\text{m}$; Thép $\Phi 8$ (2 lớp) Diện tích thép bố trí $F_a = 2,243\text{ cm}^2$
Ổn định mố tường cánh Tường chữ bát góc $30^\circ$, bê tông M15 Chống trượt $K_{tr} = 1,34 > 1,30$; Chống lật $K_L = 3,09 > 1,50$
Chống xói hạ lưu cống Sân cống dài $L_{gc} = 8,5\text{ m}$; Bê tông M15 Tường chống xói chôn sâu $H_t = 1,75\text{ m}$ ($H_x = 1,22\text{ m}$)

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  1. Thiết lập hồ sơ tính toán hoàn chỉnh cho một đoạn tuyến thực tế kết nối khu kinh tế cửa khẩu biên giới, kết hợp chặt chẽ giữa tiêu chuẩn đường ô tô ngoài đô thị (TCVN 4054-2005) và tiêu chuẩn đường đô thị (TCXDVN 104-07).
  2. Xây dựng quy trình cắm cong chi tiết ngoài hiện trường kết hợp giữa đường cong chuyển tiếp Clôtôit và đường cong tròn bằng máy kinh vĩ theo phương pháp nhiều tiếp tuyến.
  3. Giải quyết bài toán thoát nước khẩu độ lớn trên nền đất đắp cao ($3,5\text{ m}$) bằng kết cấu cống tròn lắp ghép đúc sẵn kết hợp móng mềm cấp phối đá dăm, rút ngắn thời gian thi công và đảm bảo điều kiện kinh tế - kỹ thuật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thuyết minh thiết kế kỹ thuật tập trung chuyên sâu vào phân đoạn cắm cong nằm đỉnh P1 (Km0+500 đến Km1+000) và đoạn trắc dọc/cống Km2+900 đến Km3+900; chưa thể hiện chi tiết toàn bộ các giải pháp gia cố mái dốc taluy trên toàn bộ chiều dài tuyến và các vị trí giao cắt phụ. Khảo sát địa chất tại một số lỗ khoan mới dừng ở độ sâu $40\text{ m}$ chưa xuyên qua hết bề dày tầng sét dăm sạn (Lớp 15) và tầng đá phong hóa (Lớp 16).
  • Hướng triển khai tiếp theo: Mở rộng tính toán mô phỏng ổn định trượt sâu của nền đường đắp trên lớp bùn sét yếu số 2 bằng các phần mềm chuyên ngành địa kỹ thuật; lập biện pháp tổ chức thi công chi tiết và tiến độ thi công công trình cầu vượt sông Giang Thành dài $237,02\text{ m}$.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên, kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông, Kỹ thuật Cầu đường và Hạ tầng đô thị khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc thiết kế bản vẽ thi công các dự án đường ô tô cấp IV/đường đô thị:

  • Phần hình học tuyến (Bình đồ - Trắc dọc - Trắc ngang): Tham khảo mẫu biểu tính toán tọa độ cắm cong Clôtôit, công thức kiểm toán tầm nhìn dừng xe và bố trí siêu cao.
  • Phần công trình nhân tạo (Cống thoát nước): Tham khảo các bước kiểm toán thủy lực cống không áp, quy trình tính toán nội lực thân cống chịu tải trọng H30/HK80 và bảng tính kiểm tra ổn định trượt lật của tường cánh trọng lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tuyến đường được thiết kế theo cấp hạng kỹ thuật nào và vận tốc thiết kế là bao nhiêu?

Tuyến đường được thiết kế theo tiêu chuẩn Đường ô tô Cấp IV đồng bằng (TCVN 4054-2005) kết hợp tiêu chuẩn Đường phố chính đô thị thứ yếu trong khu quy hoạch cửa khẩu. Tốc độ thiết kế áp dụng là $V_{tt} = 70\text{ km/h}$ cho đoạn quy hoạch đô thị và $V_{tt} = 60\text{ km/h}$ cho đoạn tính toán trắc dọc và bố trí tầm nhìn.

2. Quy định khoảng cách cắm cọc chi tiết trên bình đồ tuyến được phân chia như thế nào?

Khoảng cách cắm cọc chi tiết được quy định theo bán kính đường cong: cắm dày $5\text{ m}$ đối với đường cong có $R < 100\text{ m}$; cắm khoảng cách $10\text{ m}$ đối với đường cong có $R = 100 \div 500\text{ m}$; và cắm khoảng cách $20\text{ m}$ đối với đường cong có $R > 500\text{ m}$ cũng như trên các đoạn đường thẳng.

3. Vì sao công trình cống tại Km3+300 lại lựa chọn loại cống tròn bê tông cốt thép thay vì cống hộp?

Tại Km3+300, chiều cao đắp đất trên đỉnh cống đạt $3,50\text{ m}$ (lớn hơn yêu cầu tối thiểu $0,5\text{ m}$ để phân bố đều áp lực bánh xe). Việc sử dụng cống tròn đúc sẵn tận dụng được khả năng chịu lực tốt, chất lượng cấu kiện sản xuất công nghiệp đồng đều, thi công lắp ghép cơ giới hóa nhanh và giá thành thấp hơn so với cống hộp đổ bê tông tại chỗ.

4. Kết quả kiểm toán mô men uốn và cốt thép cho thân cống 2Ø200 tại Km3+300 là bao nhiêu?

Thân cống chịu mô men uốn lớn nhất do hoạt tải xe ô tô H30 kết hợp tĩnh tải đất đắp là $M_{max} = 0,601\text{ T}\cdot\text{m}$ (đối với xe HK80 là $0,505\text{ T}\cdot\text{m}$ sau khi tăng ứng suất cho phép thêm $25%$). Diện tích cốt thép chịu lực yêu cầu tính toán được là $F_a = 2,243\text{ cm}^2$, bố trí bằng cốt thép $\Phi 8$ uốn thành 2 lớp vòng xoắn ruột gà.

5. Lớp địa chất nào được kiến nghị làm tầng đặt mũi cọc cho công trình cầu trong dự án?

Báo cáo địa chất kiến nghị sử dụng cọc đóng với mũi cọc cắm vào Lớp số 15 (lớp sét lẫn dăm sạn màu nâu vàng ở trạng thái cứng). Lớp đất này có chiều dày lớn hơn $6\text{ m}$, chỉ số xuyên tiêu chuẩn hiện trường SPT đạt từ 22 đến trên 50 búa, đảm bảo sức chịu tải cao cho kết cấu phần dưới công trình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chi tiết đường ô tô cửa khẩu Giang Thành (Cấp IV)" đã hoàn thành toàn diện các nội dung thiết kế kỹ thuật và lập bản vẽ thi công cho tuyến giao thông kết nối khu vực cửa khẩu biên giới tỉnh Kiên Giang. Các kết quả tính toán bình đồ cong Clôtôit, trắc dọc đường cong đứng parabol, trắc ngang siêu cao $4%$ và công trình cống hộp/cống tròn $2\Phi 200$ đều tuân thủ chặt chẽ hệ thống tiêu chuẩn TCVN 4054-2005, 22TCN 18-79 và các quy chuẩn xây dựng hiện hành. Hồ sơ cung cấp đầy đủ các số liệu khảo sát địa chất, thủy văn và quy trình kiểm toán kết cấu, đóng vai trò là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho công tác xây dựng công trình giao thông vùng đồng bằng ngập lũ.