Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu nguyên tắc, thiết kế hình học, và tổ chức giao thông, trong nút giao khác mức, theo tiêu chuẩn AASHTO ,và việt nam
Chương 1: Nghiên cứu nguyên tắc thiết kế hình học tổ chức giao thông nút giao khác mức theo tiêu chuẩn AASHTO Việt Nam Lời nói đầu Hiện nhu cầu cần xây dựng cải tạo nhiều nút giao thông ngày cần thiết để đáp ứng tốc độ tăng trưởng kinh tế đất nước Tuy nhiên Việt Nam chưa có quy trình thức dành riêng cho thiết kế nút giao thông, mà quy định ứng với trường hợp cụ thể nhỏ, Tiêu chuẩn TCXDVN 104-2007 Bộ Xây Dựng ban hành (Đường đô thị-Yêu cầu thiết kế), Tiêu chuẩn TCVN 4054-05 (Đường ô tô-Yêu cầu thiết kế), Quy trình thiết kế đường ơtơ cao tốc (TCVN 5729-97) Các tiêu chuẩn thiết kế Mỹ chưa có tiêu chuẩn dành riêng cho nút giao, tham khảo phần tiêu chuẩn AASHTO 2004 Mục tiêu chuyên đề rà soát lại quy tắc thiết kế nút giao thông khác mức Việt Nam, xem xét đối chiếu với quy tắc thiết kế có tiêu chuẩn AASHTO 1.1 Phân loại nút giao thơng Phân loại nút giao thơng tham khảo theo tài liệu [1] sau: nút giao thông phan thành nút giao thông mức khác mức 1.1.1 Phân loại nút giao mức Nút giao mức nút giao thông mà đường nối với cao độ, hoạt động giao thông diễn mặt loại nút giao chiếm chủ yếu mạng lưới đường Với loại nút mức theo cấu tạo chia theo loại: - Nút giản đơn: xung đột cịn chấp nhận (khi lưu lượng xe rẽ 25km/h) Nút có dẫn hướng tạo cho xe rẽ phải, trái đảo dẫn hướng số luồng rẽ có yêu cầu (về lưu lượng rẽ tốc độ rẽ), xe rẽ tách riêng, có bảo hộ (có đảo vạch kẻ) - Nút giao hình xuyến: loại nút chuyển xung đột nguy hiểm kiểu giao cắt thành xung đột trộn dòng Theo hình thức điều khiển chia thành: - nút khơng đèn tín hiệu nút có đèn tín hiệu Hình 1.1 Các hình dạng nút giao mức 1.1.2 Phân loại nút giao thông khác mức Nút giao thông khác mức nút giao mà đường vắt không cao độ, triệt tiêu giao cắt chia thành hai loại: - Nút giao không liên thông: hai đường căt qua nhau, xe không lên xuống với - Nút giao liên thơng: xe từ đường chuyển sang đường khác Nút giao liên thơng hồn chỉnh: loại nút giao thơng loại bỏ hồn tàon giao cắt dòng xe nhờ cơng trình cầu vượt hầm chui kết hợp với nhánh nối Nút giao liên thơng khơng hồn chỉnh loại nút giao thông mà giao cắt dịng xe loại bỏ đường Tức cịn có giao cắt dịng giao thơng đường phụ Hình 1.2 Các hình dạng nút giao khác mức 1.2 Lựa chọn loại hình nút giao thơng 1.2.1 Các yếu tố cần xem xét lựa chọn nút giao thông Yếu tố giao thông - Chức đường - Lưu lượng xe: qua nút, xe luồng rẽ, (nút sử dụgn), dự báo (20 năm cho xây dựng bản, năm cho tổ chức giao thông ngắn hạn); lưu lượng xe trung bình ngày đêm; lưu lượng xe cao điểm; - Thành phần dòng xe, đặc tính xe đặc bịêt - Lưu lượng hành - Các bến đỗ xe pham vi nút gioa thơng (nều có) Các yếu tố vật lý - Địa hình vùng đặt nút giao thơng điều kiện tự nhiên - Các quy hoạch vùng, điều kiện nước - Góc giao tên khả cải thiện - Các yêu cầu môi trường mỹ quan Các yếu tố kinh tế - Các chi phí xây dựng bảo dưỡng - Chi phí đền bù giải phóng mặt - Các tiêu phân tích kinh tế kỹ thuật Các yếu tố cảnh quan Các yếu tố người - Thói quen, ý thức kỷ luật, kỹ đội ngũ lái xe - Ý thức kỷ luật, trình độ xã hội người sử dụng đường cư dân ven đường 1.2.2 Các hình thức lựa chọn Lựa chọn loại hình nút giao thơng vào lưu lượng giao thông, điều kiện kinh tế, địa hình vào sáng tạo người kỹ sư Đối với nút giao thông mức quy phạm TCVN 4054-05 đưa bảng lựa chọn loại nút sau đây: Bảng 1: Lựa chọn nút giao theo lưu lượng xe (TCVN 4054-05) Ngồi người ta cịn lựa chọn loại hình nút gioa thơng theo đồ thị tương quan lưu lượng xe chạy đường đường phụ Theo giáo sư E.M Lôbanôv (Nga) Đồ thị xây dựng dựa tren lưu lượng xe chạy đường đường phụ (N xe/ngày đêm) Đồ thị chia làm vùng Vùng (1) ứng với nút giao thông đơn giản,vùng (2) xây dựng nút giao thơng có đảo dẫn hướng đường phụ, vùng (3) xây dựng đảo dẫn hướng đường đường phụ, vùng (4) giao khác mức Hình 1.3 Đồ thị lựa chọn nút giao E.M.Lôbanôv Theo giáo sư A.A.Rưzkôv (Nga) Với nút giao thông nằm thành phố, cần lựa chọn loại hình nút giao thơng dựa vào biện pháp tổ chức giao thơng,Ơng đưa đồ thị lựa chọn loại hình nút giao thơng dựa vào lưu lượng xe cao điểm theo hướng ưu tiên không ưu tiên Dựa vào tổng lưu lượng xe theo đường , sử dụng đồ thị để tìm vùng từ (1) đến (4), nhằm xác định biện pháp tổ chức giao thông (loại không điều khiển, loại tự điều khiển, loại có điều khiển cưỡng đèn, loại giao khác mức…) Từ định loại hình nút giao thơng (giao hay giao khác mức, loại vòng xuyến hay ngã tư tự điều khiển…) Hình 1.4 Đồ thị lựa chọn nút giao thong A.A.Ruwzkơv (1) (2) (3) (4) Giao không điều chỉnh Giao tự điều chỉnh Giao có điều khiển Giao khác mức : Lưu lượng xe (xe/h) hướng ưu tiên không ưu tiên Quy định tiêu chuẩn TCXDVN 104-2007 Bộ Xây Dựng ban hành (Đường đô thị - Yêu cầu thiết kế: Urband Roads – Specifications for Design) đường cao tốc thị đường phố thị phải xây dựng nút giao thông khác mức để đảm bảo giao thông không gián đoạn không bị giao cắt, trừ nút giao thơng có bố trí đèn tín hiệu đường phố chủ yếu hay thứ yếu (xem bảng bảng 30 TCXDVN 104 - 2007) Quy phạm thiết kế đường ô tô ban hành (TCXDVN 4054 - 2005) quy định rõ khơng nên bố trí giao mức đường ô tô đường sắt trường hợp: Đường ô tô có tốc độ thiết kế >= 80 km/h đường tơ có V tk < 80 km/h giao với đường sắt có tốc độ cao (120 km/h), khơng đảm bảo tầm nhìn (Điều 11.4.2 TCXDVN 4054 - 2005) Quy trình thiết kế đường ô tô cao tốc (TCXDVN 5729 - 1997) quy định với đường cao tốc loại A (Freeway) phải bố trí nút giao thông khác mức tất chỗ giao khơng liên thơng (khơng có liên hệ vào với đường cao tốc) Còn đường cao tốc loại B (Expressway) có quy định vài điều hạn chế (xem điều 3.2 điều quy phạm) Ở Mỹ quy định xây dựng nút giao thông khác mức lưu lượng xe vào nút phải đạt N > 5000 xe/h Ngoài việc tuân thủ nguyên tắc chung cho việc thiết kế nút giao thông ngang mức khác mức, cần lưu ý thiết kế nút giao thông khác mức điểm sau: - Về vị trí nút giao thơng: khu vực có địa hình phẳng, tốt nên bố trí nút giao thơng nằm thung lũng để có tầm nhìn bao quát chung - Các đường vào nút nên giao góc vng để dễ dàng bố trí nhánh rẽ có góc nhìn đảm bảo - Các nhánh rẽ vào, rẽ không nên bố trí đường cong ngoặt khơng đảm bảo tầm nhìn - Đường xe chạy thẳng, thơng suốt phải ưu tiên dành cho dịng xe nhằm nâng cao khả thông hành nút - Trong phạm vi nút vị trí có tính chất định (rẽ phải, rẽ trái, nhập dòng, thẳng …) phải có đủ khoảng cách khơng gian (chiều dài ) thời gian để giúp lái xe kịp thời xử lý định hướng cách dễ dàng - Thận trọng định loại biển báo, vị trí, số lượng để hướng dẫn, tổ chức giao thông nút Tránh gây rối loạn, không rõ ràng cho người lái xe xe chạy nút - Các nhánh rẽ (rẽ vào rẽ ) bố trí ln phía bên phải - Các đường nhánh rẽ (nhánh nối rẽ phải rẽ trái) phải lựa chọn sơ đồ thích hợp, phù hợp với cấp đường lực thông hành tương lai 1.3 Các nhánh rẽ nút giao khác mức 1.3.1 Phân loại nhánh rẽ nút giao khác mức Trong nút giao thông khác mức, dù thiết kế dạng bao gồm đường chính, đường phụ dành cho dịng xe thẳng đường nhánh dành cho dòng xe rẽ trái rẽ phải Theo Luật Giao Thông đường nước ta đa số nước khác giới phương tiện giao thơng phải điều khiển bên tay phải nên việc tổ chức giao thông cho dịng xe rẽ phải khơng có khó khăn mà phức tạp tổ chức giao thông cho dòng xe rẽ trái Theo quy định quy trình thiết kế đường tơ TCVN 4054 – 2005 loại nhánh rẽ trái áp dụng cho nút giao thông khác mức sau: - Loại nhánh rẽ trái gián tiếp (xe quay đầu 270 o) thiết kế lưu lượng xe rẽ trái nhỏ 500 xcqđ/h - Loại nhánh rẽ trái bán trực tiếp (xe quay đầu 90 o góc phần tư) thiết kế lưu lượng xe rẽ trái lớn 500 xcqđ/h - Loại nhánh rẽ trái trực tiếp (xe quay đầu 90o góc phần tư) thiết kế lưu lượng xe rẽ trái lớn 1500 xcqđ/h 1.4 Lựa chọn vận tốc nhánh rẽ Tốc độ thiết kế nhánh nối phụ thuộc vào tốc độ thiết kế nhánh nối phụ thuộc vào tốc độ thiết kế đường giao, không nên dùng trị số q nhỏ, khơng thích hợp với quy mơ nút giao khác mức Bên cạnh để thiết kế nhánh nối tách nhập vào đường giao (giao thơng chạy suốt) đặn chọn trị số tốc độ cho bảng sau: Bảng2 : trị số tốc độ thiết kế nhánh nối (theo TCVN 4054-05) Bảng 3: tốc độ tính tốn nhánh nối (TCVN 5729-97) Đặc điểm chỗ giao khác mức liên thông Cấp hạng đường cao tốc 120 100 80 60 Liên thông đường cao tốc loại A đường cao tốc loại A 80÷50 70÷40 60÷35 50÷35 Liên thơng đường cao tốc loại A đường cao tốc loại B 70÷40 60÷35 50÷30 45÷30 Liên thông đường cao tốc loại A đường cao tốc loại B với đường khác 60÷35 50÷35 45÷30 35÷30 Khi lựa chọn bảng cần ý: nhánh nối rẽ phải rẽ trái trực tiếp nên sử dụng trị số tốc độ tính toán từ khoảng trị số cho bảng trở lên; nhánh nối hoa thị, vòng xuyến nên sử dụng giá trị thấp bảng; nhánh nối có lưu lượng xe lớn phải chọn tốc độ tính tốn cao; giá trị bảng khơng áp dụng cho đầu mút cho vào đường cao tốc Bảng 4: hướng dẫn sử dụng trị số tốc độ thiết kế nhánh nối (AASHTO 2001) Tốc độ thiết kế đường giao 50 60 70 80 90 100 110 120 Tốc độ thiết kế nhánh nối (km/h) Ở mức cao (85%) 49 50 60 70 80 90 100 110 Ở mức trung bình (70%) 30 40 50 60 60 70 80 90 Mức thấp (50%) 20 30 40 40 50 50 60 70 Các giá trị bảng không áp dụng cho đoạn mút nhánh nối chỗ nút giao mức, mà áp dụng cho đường cong tối thểu thân nhánh nối Mức giá trị thường áp dụng cho nhánh nối rẽ phải, loại nhánh nối dùng theo trị số Đối với nhánh nối gián tiếp (dạng thừng) thường áp dụng giá trị mức thấp Đối với nhánh nối rẽ bán trực tiếp áp dụng theo giá trị mức mức giữa; không nên dùng tốc độ thiết kế nhỏ 50km/h; chiều dài nhánh nối ngắn, xe đơn lấy tốc độ thiết kế lớn 80km/h không thực tế 1.5 Quy mô mặt cắt ngang đường Nhánh nối thiết kế hai dạng: - Một chiều có quy mơ phần xe chạy - Hai chiều có quy mơ phần xe chạy Giá trị phận cấu tạo mặt cắt ngang đường tham khảo bảng đây: Bảng Yếu tố mặt cắt ngang theo TCVN 5729-97 Yếu tố mặt cắt ngang + Bề rộng mặt đường (m) + Bề rộng mở thêm đường cong có bán kính nhỏ 100m + Bề rộng lề đường (m) - Lề gia cố Bên phải Bên trái - Lề không gia cố Bên phải Bên trái Đường chiều 4,0 (đường thẳng) Đường hai chiều 7,0 50/R 50/R 2,0 - 1,0 1,0 1,0 0,75 0,75 Bảng Bề rộng mặt đường theo tiêu chuẩn AASHTO 2001 1.6 Bình đồ nhánh nối Thiết kế bình đồ nhánh nối thiết kế bình đồ hai đầu mút thân nhánh nối Thân nhánh nối thiết kế nhiều dạng khác , dù dạng trị số bán kính đường cong nằm phải đủ lớn 1.6.1 Bán kính đường cong nằm tối thiểu Được xác định theo công thức chung Trong đó: Vtk – tốc độ thiết kế nhánh nối (km/h) µ, isc – hệ số lực ngang độ dốc siêu cao lớn nhất, vận tốc thiết kế ấn định trị số bán kính R hồn tồn phụ thuộc vào giá trị µ, i sc đưa Việc chọn trị số liên quan đến tính êm thuận, an tồn kinh tế Nhìn chung thiết kế nhánh nối chấp nhận điều kiện hạn chế so với thết kế đường ngồi Các trị số µ, isc tương ứng với tốc độ tính tốn khác nên lấy sau: Bảng Bán kính đường cong nằm tối thiểu theo tiêu chuẩn VN Tốc độ thiết kế nhánh nối, km/h Bán kính đường cong nằm tối thiểu Hệ số ma sát ngang Độc dốc siêu cao, % 30 40 50 60 70 80 90 30 60 90 130 190 240 320 0,17 0,17 0,16 0,15 0,14 0,14 0,14 Bảng Bán kính đường cong nằm tối thiểu Theo tiêu chuẩn AASHTO 2004 1.6.2 Thiết kế đoạn vào đoạn theo tiêu chuẩn AASHTO 2001 Các đoạn vào đoạn thiết kế hai dạng là: - Dạng vuốt nối trực tiếp - Vuốt nối song song Chiều dài đoạn vào tham khảo bảng Đoạn Hình 1.7 Đoạn đầu điển hình nhánh nối có xe Bảng (a) Chiều dài tối thiểu đoạn giảm tốc đoạn có độ dốc dọc 2% Bảng (b) Hệ số hiệu chỉnh độ dài đoạn giảm tốc theo độ dốc dọc đoạn Đoạn hai Hình 1.8 Đoạn điển hình hai Đoạn vào Hình 1.9 Đoạn điển hình Bảng (a) Chiều dài đoạn tăng tốc tối thiểu Bảng (b) Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đoạn tăng tốc theo độ dốc dọc đoạn đầu vào Đoạn vào hai Hình 1.10 Đoạn điển hình hai 1.7 Độ dốc ngang siêu cao Phải bố trí siêu cao đường cong nhánh nối theo bán kính đường cong nhánh nối vận tốc nhánh nối, cần xét đến điều kiện thời tiết khí hậu vùng có đường qua, tỉ lệ xe chạy chậm thành phần dòng xe, số xe… nước ta quy định độ siêu cao lấy tối đa 6%, nước phương Tây Trung Quốc vùng băng giá sử dụng trị số siêu cao lên tới 10% 1.8 Khoảng cách mút nhánh nối Các đoạn vào liên tiếp tuyến cao tốc nút giao cắt khác mức liên thơng phải bố trí với khoảng cách để người lái xe có đủ thời gian thực thao tác cách an toàn Trong trường hợp có lối liên tiếp khoảng cách định phải đủ để nhận biết tín hiệu Trong trường hợp có đường nhập vào liên tiếp, thao tác nhập dòng đoạn vào phải kết thúc trước đến đoạn vào thứ hai Bảng 10 Quy định khoảng cách đầu nhánh nối (AASHTO 2001) Chú thích: F – đường cao tốc đầy đủ; CDR – đường gom phân phối; FDR – đường cao tốc phân phối; EN – đầu mút vào; EX – đầu mút 1.9 Cân số xe Trên đường xe chạy suốt đoạn nằm chỗ tách, nhập dịng bố trí xe tối thiểu đảm bảo cho đường làm việc theo lưu lượng mức phục vụ thiết kế Các xe gọi xe Cần đảm bảo có cân số lượng xe tuyến cao tốc đoạn dốc rẽ: - Số xe sau nhập hai dòng giao thơng phải so với tổng xe tuyến đường nhập - Số xe tuyến cao tốc dốc rẽ phải nhiều so với số xe đường dẫn vào tuyến - Nếu hai xe tách từ tuyến cao tốc dốc rẽ, số xe tuyến phải giảm sau khỏi dốc rẽ - Trên hướng đi, tuyến đường cao tốc không giảm xe Có thể có ngoại lệ nút nhiều ngã rẽ mà giảm hai xe tuyến cao tốc phía hạ lưu tuyến đoạn Hình 1.11 Cân xe Kết luận Như vậy, dù nước ta chưa có tiêu chuẩn cụ thể thiết kế nút giao, nhiên trường hợp tính tốn lựa chọn dạng nút giao phù hợp dựa nguyên tắc bẳn Trong q trình thiết kế, tham khảo nguyên tắc thiết kế đề tiêu chuẩn AASHTO tiêu chuẩn nước khác Trung Quốc, Hàn Quốc … cần xem xét cách tổng thể để phù hợp với điều kiện tự nhiên đặc điểm giao thông Việt Nam ... Các tiêu chuẩn thiết kế Mỹ chưa có tiêu chuẩn dành riêng cho nút giao, tham khảo phần tiêu chuẩn AASHTO 2004 Mục tiêu chuyên đề rà soát lại quy tắc thiết kế nút giao thông khác mức Việt Nam, ... chiếu với quy tắc thiết kế có tiêu chuẩn AASHTO 1.1 Phân loại nút giao thông Phân loại nút giao thơng tham khảo theo tài liệu [1] sau: nút giao thông phan thành nút giao thông mức khác mức 1.1.1... loại nút giao mức Nút giao mức nút giao thông mà đường nối với cao độ, hoạt động giao thông diễn mặt loại nút giao chiếm chủ yếu mạng lưới đường Với loại nút mức theo cấu tạo chia theo loại: - Nút