Thiết kế đường giao thông Lào Cai

Đồ án thiết kế tuyến đường này nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu lưu thông, trao đổi hàng hóa ngày càng tăng tại huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai. Việc xây dựng tuyến đường sẽ góp phần đáng kể vào việc thay đổi bộ mặt đất nước, tạo điều kiện thuận lợi cho kinh tế quốc dân, an ninh quốc phòng và giao lưu nhân dân. Cụ thể, dự án tập trung vào thiết kế tuyến đường nối hai điểm M4 và N4 thuộc huyện Bảo Yên. Đây là một dự án quan trọng nhằm nâng cao chất lượng mạng lưới giao thông của huyện Bảo Yên nói riêng và tỉnh Lào Cai nói chung, thúc đẩy sự phát triển kinh tế của các huyện miền núi và đảm bảo lưu thông hàng hóa giữa các vùng kinh tế. Do đó, dự án cần phải xem xét kỹ lưỡng các yếu tố địa hình, khí hậu, dân cư và điều kiện kinh tế - xã hội của khu vực để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của dự án. Những yếu tố này sẽ được phân tích kỹ hơn trong các phần tiếp theo của đồ án.

Huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai, nằm ở vị trí cửa ngõ phía đông của tỉnh, cách thành phố Lào Cai 75 km và Hà Nội 263 km. Huyện có diện tích tự nhiên là 827,91 km², trải dài từ 22°5' đến 22°30' vĩ độ Bắc và từ 104°15' đến 104°37' kinh độ Đông. Độ cao trung bình từ 300 đến 400m so với mực nước biển, điểm cao nhất là 1120m (núi Con Voi, xã Long Khánh), và điểm thấp nhất là 50m. Địa hình có độ dốc bình quân từ 30-35°. Huyện có 15 dân tộc cùng sinh sống, với tổng dân số trung bình 92 người/km², trong đó có 45.928 người trong độ tuổi lao động (chiếm 60,21%). Huyện được chia thành 17 xã và 1 thị trấn, phân bố thành 3 khu vực: các xã ven sông Hồng, các xã ven sông Chảy và các xã vùng thượng huyện. Về cơ sở hạ tầng, Lào Cai là một trong số ít tỉnh miền núi có mạng lưới giao thông đa dạng (đường bộ, đường sắt, đường sông) và dự kiến sẽ có sân bay Lào Cai trong giai đoạn 2015-2020. Khí hậu nhiệt đới nóng, với nhiệt độ trung bình năm 21,5°C, lượng mưa trung bình từ 1440mm đến 2200mm và tổng số giờ nắng từ 1300 đến 1600 giờ. Tài nguyên đất đai, khí hậu và khoáng sản phong phú tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế nông - lâm - công nghiệp.

Dự án thiết kế tuyến đường M4-N4 xuất phát từ nhu cầu cấp thiết về giao thông và lưu thông hàng hóa ngày càng tăng. Việc xây dựng tuyến đường này không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân, các cơ quan, xí nghiệp và tổ chức kinh tế mà còn đóng góp quan trọng vào việc thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện Bảo Yên nói riêng và tỉnh Lào Cai nói chung. Tuyến đường mới sẽ cải thiện đáng kể việc vận chuyển hàng hóa, góp phần vào quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Thêm vào đó, dự án còn có ý nghĩa quan trọng về an ninh quốc phòng và sự giao lưu giữa các vùng kinh tế. Dự án này nằm trong bối cảnh phát triển kinh tế thị trường của Việt Nam hiện nay, nơi mà sự lưu thông hàng hóa và sự kết nối giao thông là vô cùng quan trọng cho sự phát triển bền vững.

Phần này nhấn mạnh tầm quan trọng của tầm nhìn an toàn cho người lái xe. Để đảm bảo an toàn, người lái xe phải nhìn thấy đường trên một chiều dài nhất định phía trước để kịp thời xử lý hoặc hãm dừng trước các chướng ngại vật. Đồ án đề cập đến việc tính toán độ dốc dọc tối đa, tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 4054 – 05 cho đường cấp III vùng núi (i max = 7%), nhưng đề xuất sử dụng độ dốc thiết kế lớn nhất là 5% để cân nhắc giữa độ dốc dọc và khối lượng đào đắp, nhằm tăng khả năng vận hành của xe. Việc lựa chọn độ dốc tối ưu cần sự cân bằng giữa các yêu cầu kỹ thuật và khả năng thi công thực tế. Tầm nhìn an toàn là một yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn giao thông trên tuyến đường, đặc biệt trong điều kiện địa hình đồi núi phức tạp của huyện Bảo Yên.

Phần này tập trung vào tính toán thủy văn để thiết kế hệ thống thoát nước hiệu quả cho tuyến đường. Mục tiêu là tránh tình trạng nước tràn, ngập úng trên đường, gây bào mòn mặt đường và ảnh hưởng đến sự ổn định của nền đường. Khu vực tuyến đường đi qua thuộc huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai, được phân loại thuộc vùng III. Với tốc độ thiết kế Vtt = 60km/h, tần suất lũ tính toán cho cầu cống là P = 4% (TCVN 4054 – 05). Đồ án sử dụng tiêu chuẩn 22TCN 220 – 95 để tính toán lưu lượng thiết kế lớn nhất theo tần suất xuất hiện của lũ. Việc xác định lưu vực cho từng vị trí cống, lựa chọn khẩu độ và chiều dài cống phù hợp với lưu lượng nước chảy là rất quan trọng. Các cống được đề xuất là cống tròn BTCT không áp, miệng loại thường, đảm bảo tính kinh tế và dễ dàng thi công. Hệ thống thoát nước được thiết kế nhằm bảo vệ sự ổn định của nền đường và đảm bảo an toàn giao thông.

Phần này tập trung vào việc thiết kế áo đường, bao gồm việc lựa chọn kết cấu và vật liệu phù hợp. Áo đường cần đảm bảo độ bằng phẳng để giảm sức cản lăn, giảm sóc khi xe chạy, góp phần nâng cao tốc độ, giảm tiêu hao nhiên liệu và hạ giá thành vận tải. Áo đường phải có khả năng chịu bào mòn tốt và ít sinh bụi. Kết cấu áo đường phải có đủ cường độ chung, không bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng xe và các yếu tố thời tiết. Cường độ vật liệu cần giảm dần từ trên xuống dưới để tối ưu hóa chi phí. Với đường cấp III và tải trọng trục tính toán là 10T (100KN), đồ án đề xuất sử dụng mặt đường cấp cao A1 với lớp mặt bê tông nhựa, tuổi thọ 15 năm. Việc lựa chọn kết cấu áo đường tuân thủ nguyên tắc tận dụng nguyên vật liệu địa phương (đá, cấp phối đá dăm, đá dăm nước, cấp phối sỏi cuội cát, xi măng…) có sẵn ở vùng đồi núi, nhằm tiết kiệm chi phí và đảm bảo tính bền vững của công trình.

Phần này của đồ án tập trung vào việc thiết kế các đường cong tròn tại các vị trí chuyển hướng trên tuyến đường. Việc bố trí đường cong hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và sự thoải mái cho người lái và hành khách. Đồ án đề cập đến tác động tiêu cực của lực ly tâm khi xe chạy qua các đường cong, đặc biệt là những đường cong có bán kính nhỏ. Lực ly tâm có thể gây ra hiện tượng lật đổ xe, trượt ngang, gây khó khăn trong việc điều khiển, làm khó chịu hành khách và gây hư hỏng hàng hóa. Lực ly tâm càng lớn khi tốc độ xe càng nhanh và bán kính cong càng nhỏ. Do đó, việc lựa chọn bán kính cong và tốc độ thiết kế cần được tính toán kỹ lưỡng để giảm thiểu tác động tiêu cực của lực ly tâm. Thiết kế cần đảm bảo sự an toàn và tiện nghi cho người sử dụng.

Để khắc phục sự thay đổi đột ngột của hướng di chuyển khi xe đi từ đường thẳng vào đường cong, đồ án nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thiết kế đường cong chuyển tiếp. Những thay đổi đột ngột về hướng di chuyển gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách, đôi khi làm khó khăn việc điều khiển xe. Đường cong chuyển tiếp giúp làm giảm sự thay đổi đột ngột này, đảm bảo sự chuyển biến điều hòa giữa đường thẳng và đường cong tròn. Ngoài ra, phần này cũng đề cập đến vấn đề tầm nhìn bị cản trở khi xe chạy trong đường cong, đặc biệt là đường cong nhỏ ở đoạn đường đào. Tầm nhìn ban đêm bị hạn chế hơn do đèn pha xe chỉ chiếu thẳng trên một đoạn ngắn. Vì vậy, việc thiết kế cần đảm bảo tầm nhìn đủ rộng cho người lái xe, đặc biệt tại các vị trí đường cong, để đảm bảo an toàn giao thông.

Độ dốc siêu cao được đề cập như một biện pháp giảm lực ngang tác động lên xe khi chạy qua đường cong. Tuy nhiên, độ dốc siêu cao cũng có giới hạn, không được vượt quá mức cho phép để tránh hiện tượng xe bị trượt khi mặt đường trơn. Giá trị nhỏ nhất của độ dốc siêu cao không được nhỏ hơn độ dốc ngang mặt đường (khoảng 2% đối với mặt đường bê tông nhựa cấp cao). Ngoài việc tính toán độ dốc siêu cao, đồ án cũng đề cập đến việc bố trí các cọc tiêu chỉ dẫn (NĐ, TĐ, P, TC, NC…) trên các đường cong để cảnh báo người lái xe. Việc bố trí siêu cao và các yếu tố chuyển tiếp cần tuân thủ theo các tiêu chuẩn kỹ thuật tính toán để đảm bảo an toàn giao thông. Tất cả các biện pháp này nhằm mục đích tăng cường an toàn, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng khi lưu thông trên tuyến đường.

Tất cả các công trình phải được thiết kế hợp lý, đáp ứng yêu cầu giao thông và điều kiện tự nhiên của khu vực. Thiết kế phải có luận chứng kinh tế kỹ thuật phù hợp với thiết kế cơ sở đã được duyệt. Chất lượng công trình phải được đảm bảo và phù hợp với điều kiện thi công và khai thác. Tuyến đường được bố trí, chỉnh tuyến sao cho phù hợp hơn so với thiết kế cơ sở để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chất lượng và giá thành. Tại các vị trí chuyển hướng, phải bố trí đường cong tròn và các cọc tiêu chỉ dẫn (NĐ, TĐ, P, TC, NC…) cùng với việc bố trí siêu cao và chuyển tiếp theo tiêu chuẩn kỹ thuật tính toán. Các căn cứ thiết kế bao gồm bình đồ tỷ lệ 1/1000 đường đồng mức (chênh nhau 1m), địa hình và địa vật được thể hiện chi tiết. Thiết kế cũng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình, quy phạm thiết kế đã được thực hiện trong thiết kế sơ bộ. Mục tiêu là tạo ra một tuyến đường an toàn, vận hành hiệu quả với tốc độ mong muốn, cải thiện điều kiện làm việc của người lái và điều kiện di chuyển của hành khách.

Việc lựa chọn kết cấu áo đường tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường, tận dụng nguyên vật liệu địa phương. Vùng tuyến đường đi qua là vùng đồi núi, có nhiều mỏ vật liệu như đá, cấp phối đá dăm, đá dăm nước, cấp phối sỏi cuội cát, xi măng… Kết cấu áo đường phải đủ cường độ, ổn định, chịu bào mòn tốt dưới tác dụng của tải trọng xe chạy và khí hậu. Cường độ vật liệu cần giảm dần từ trên xuống dưới để giảm giá thành. Việc lựa chọn kết cấu dựa trên việc sử dụng các lớp vật liệu đắt tiền với chiều dày nhỏ nhất có thể, các lớp vật liệu rẻ tiền hơn sẽ được điều chỉnh để đáp ứng điều kiện về môđun đàn hồi (Eyc). Độ võng đàn hồi của kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng xe chạy tính toán (tải trọng động và trùng phùng) không được vượt quá giới hạn cho phép. Ứng suất cắt tại mọi điểm trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính không được vượt quá ứng suất cắt giới hạn. Hệ số K3 (xét đến sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính) được lấy là 1,5 đối với đất nền đường là á sét. Áp lực bánh xe tính toán là P = 6daN/cm². Hệ số Kb (xét đến đặc điểm phân bố ứng suất) được chọn là 0,85 cho trường hợp tính toán với tải trọng trục tiêu chuẩn (bánh đôi).

Vì tuyến đường thuộc cấp III, theo điều 3.2.1 của tiêu chuẩn ngành 22TCN 211 – 06, tải trọng trục tính toán là 10T (100KN) khi chở đầy hàng hóa. Phương án đầu tư tập trung một lần được lựa chọn, cần lượng vốn lớn ban đầu nhưng đảm bảo đường đạt tiêu chuẩn với tuổi thọ 15 năm (bằng tuổi thọ lớp mặt sau một lần đại tu). Do yêu cầu kết nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa lớn, đường cấp III với Vtt = 60 km/h, nên sử dụng mặt đường cấp cao A1 với lớp mặt bê tông nhựa. Việc lựa chọn vật liệu và kết cấu áo đường phải đảm bảo các yêu cầu về cường độ, ổn định, và khả năng chịu bào mòn, đồng thời tận dụng tối đa nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương để giảm chi phí và đảm bảo tính bền vững của công trình. Thiết kế cần phải đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, và khả năng thi công.