Đồ án Công trình cầu Hùng Vương

CHƯƠNG:I.GIỚI THIỆU CHUNG 1. - SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ & PHẠM VI NGHIÊN CỨU: I.1 Giới thiệu chung: Thành phố Phan Thiết là trung tâm kinh tế chính trị – văn hóa xã hội của tỉnh Bình Thuận .Thành phố Phan Thiết với diện tích 206 Km2 dân số 202,036 người, cách thành phố Hồ Chí Minh 200km ,Vũng tàu 150km và thành phố Nha Trang 250km. Là một thành phố có diện tích không lớn, dân số không đông khoảng 202 032 người (thống kê tỉnh năm 2003) nhưng lại có vị thế rất thuận lợi và giàu tiềm năng kinh tế trong đó tiềm năng thuỷ hải sản và du lịch là rất lớn. Với điều kiện thuận lợi nằm kề vùng trọng điểm kinh tế phía nam và thành Hồ Chí Minh,tỉnh Bình Thuận có nhiều cơ hội phát triển kinh tế nói chung và du lịch nói riêng. I.2 Sự cần thiết đầu tư: Tình hình phát triển kinh tế nhất là dịch vụ du lịch như hiện nay thì việc đầu tư và mở rộng mạng lưới giao thông trở thành điều tất yếu. Một trong những yếu tố thuận lợi thúc đẩy sự phát triển kinh tế và thay đổi bộ mặt của Tỉnh Bình Thuận, việc vạch định lại mạng lưới giao thông với những trục chính thể hiện diện mạo của thành phố nhất thiết phải có trục chính nối thành phố Phan Thiết vớiø khu du lịch Mũi Né. Cầu Hùng Vương bắt qua sông Bình Lợi song song với cầu Ké giáp với đường ĐT706 (nối liền đường Thủ Khoa Huân) từ Phan Thiết – Mũi Né có chiều dài phần nhịp dự kiến từ 93.4-98.35m, khổ cầu 28.5-33m, kết cấu bằng BTCT đổ tại chỗ,kết cấu nhịp có khẩu độ 18.6m(PA.2;3) đúc sẵn hoặc 24.5m (PA.1, PA.4) đổ tại chỗ. Hiện nay tuyến đường Phan Thiết – Mũi Né đã được nâng cấp theo tiêu chuẩn đường cấp III (Km0 – Km9) và cấp IV (Km9 – Km23), lưu lượng xe cộ qua lại rất lớn nên việc xây dựng mới cầu Hùng Vương với qui mô lớn là rất cần thiết. I.3 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của dự án công trình cầu Hùng Vương là toàn bộ dự án đường Hùng Vương và quy hoạch giao thông toàn thành phố Phan Thiết. Dự án đầu tư cầu Hùng Vương gồm những nội dung chính sau: Phân tích quy hoạch phát triển kinh tế, giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình. Chọn phương án tối ưu, tính kinh tế của công trình và sự đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo các quy định hiện hành. Xác định tổng mức đầu tư công trình. Kiến nghị phương thúc đầu tư. 2. TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI & GIAO THÔNG KHU VỰC: 2.1 Tình hình kinh tế xã hội: Thành Phố Phan thiết là Thành phố trẻ, dân cư chủ yếu là dân cư đô thị , một bộ phận sống bằng nghề biển, thu nhập tương đối ổn định. Tình hình chính trị xã hội ổn định, mức tăng trưởng kinh tế hàng năm vượt 2 con số. Trong những năm gần đây, việc phát hiện tiềm năng du lịch dọc bờ biển Phan Thiết – Mũi Né đã thu hút một lượng lớn du khách nên việc giao lưu ra bên ngoài trong khu vực ngày một phát triển. 2.1.1 Về nông nghiệp: Chỉ có một bộ phận nhỏ sống bằng nông nghiệp (<15%) dân cư 2.1.2 Về công nghiệp: Các ngành như : chế biến hạt điều, thuỷ sản rất phát triển và ổn định 2.1.3 Về du lịch, dịch vụ Trong những năm gần đây, việc phát hiện tiềm năng du lịch dọc bờ biển Phan Thiết – Mũi Né đã thu hút một lượng lớn du khách nên việc giao lưu ra bên ngoài trong khu vực ngày một phát triển. 2.2 Hiện trạng giao thông trong khu vực: Thành phố Phan Thiết, trong những năm gần đây được đầu tư xây cơ sở hạ tầng rất lớn, mạng lưới giao thông ngày càng được hoàn chỉnh về qui mô và chất lượng. Giao thông đối nội và đối ngoại được mở nang, là T.p có Quốc lộ chạy ngang (hiện nay đã xây dựng ,mới đường tránh chạy bên ngoài đô thị. Tuyến đường Phan Thiết – Mũi Né dài 23Km là tuyến giao thông chính của T.p Phan Thiết đi khu du lịch Mũi Né, lưu lượng xe ngày càng tăng và nhất là các dịp nghỉ, Tết thì rất đông đúc. Tuyến đường Phan Thiết – Mũi Né được đầu tư xây dựng theo tiêu chuẩn cấp III – ĐB (từ Km3 – Km9) và cấp IV-ĐB (từ Km9 – Km23) hiện nay khai thác tốt. Tuy nhiên cầu Phú Hài tại Km4+500 trên tuyến với tình hình hiện nay không thể đáp ứng nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hoá trong tương lai khi ngành Du lịch phát triển mạnh và dự án Cảng Mũi Né đi vào hoạt động 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU: 3.1 ĐỊA HÌNH ĐỊA MẠO KHU VỰC: Khu vực xây dựng cầu gần cửa sông vị trí là thượng lưu của cầu Ké cùng cửa sông với cầu Phú Hài, địa hình đơn giản chủ yếu là bãi bồi, dòng sông uốn khúc và giới hạn bởi 2 khu dân cư dọc . 3.2 ĐỊA CHẤT – THUỶ VĂN: 3.2.1 Địa chất: Dựa trên kết quả khoan khảo sát tại hiện trường và các số liệu trong phòng thí nghiệm cho thấy địa tầng trong phạm vi xây dựng công trình tương ứng với chiều sâu khảo sát có thể phân thành 6 lớp, đặc điểm của mỗi lớp như sau: + Lớp (1): Là lớp đất đắp bờ đê làm hồ tôm. + Lớp (2): Sét xen kẹp bùn sét màu xám đen, lẫn võ sò, hợp chất hữu cơ, rất xốp. Độ sâu bắt gặp thay đổi từ 0.0 – 1.5m, với bề dày lớp thay đổi từ 4.1 – 5.2m. Thành phần trong lớp không đồng nhất (do cát và bùn sét xen kẹp lẫn nhau), đất có cấp phối kém, phân bố chủ yếu từ hạt cát mịn đến hạt sét. Đây là lớp đất có khả năng chịu lực rất thấp và không ổn định. + Lớp (3): Sét màu nâu vàng, đốm trắng, xám xanh, đốm nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Bắt gặp ngay bên dưới lớp (2), độ sâu bắt gặp thay đổi từ 4.4 – 5.6m, với bề dày lớp thay đổi từ 3.9 – 6.6m. thành phần trong lớp tương đối đồng nhất, đất có cấp phối kém, phân bố tập trung hạt bột và hạt sét chiếm gần 80%. Giá trị xuyên tiêu chuẩn trung bình 8 chùy, đây là lớp đất có khả năng chịu lực thấp. + Lớp (4): Sét pha màu nâu vàng, đốm trắng, xám xanh, đốm nâu đỏ, trạng thái cứng. Bắt gặp bên dưới lớp (3) và chỉ bắt gặp tại HK6 và HK3, độ sâu bắt gặp thay đổi từ 9.5 – 11.0m, với bề dày thay đổi từ 1.4 - 4.3m, thành phần trong lớp tương đối đồng nhất, đất có cấp phối kém, phân bố tập trung hạt bột và hạt sét chiếm trên 50%. Giá trịo xuyên tiêu chuẩn trung bình 30 chùy. Đây là lớp đất tốt. + Lớp (5): Đá cuội dăm nứt nẻ mạnh, trong các khe nứt lấp nhét đầy sét màu xám xanh đen. Độ sâu bắt gặp thay đổi từ 10.2 – 13.2m, bề dày lớp thay đổi từ 1.8 – 3.3m. Đây là lớp đất có khả năng chịu lực tốt. + Lớp (6): Đá daxit phong hóa nhẹ, cấu tạo khối. Đá còn rất cứng chắc. Đến cuối độ sâu khảo sát nên chưa xác định bề dày lớp. 3.2.2 Thuỷ văn Kết quả tính toán thuỷ văn: (xem phụ lục tính toán) - MN lũ thiết kế: MNCN: + 1.84 - MN thiết kế: MNTK: + 2.66 - Lưu lượng thiết kế: Q1% = 642 m³/s - Vận tốc thiết kế: V = 2.77 m/s - Khẩu độ thoát nước: Lo = 93-98 m 3.3 KHÍ HẬU: Khí hậu ven biển, chia làm 2 mùa: mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11 và mùa nắng trong thời gian còn lại Nhiêt độ trung bình trong năm là : 26.5oC-27oC, lượng mưa trung bình từ 800mmđến 1000mm/năm. 4. TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ: 4.1 PHẦN CẦU CHÍNH: 4.1.1 VỊ TRÍ CẦU MỚI VÀ KHẨU ĐỘ: Cầu Hùng Vương giáp tuyến đường Phan Thiết – Mũi Né, vị trí tuyến tốt, dòng chảy tương đối thẳng góc với trục cầu, tuy nhiên đường dẫn bên đầu mố B quá ngắn cách ĐT706 khoảng 50m nên việc khống chế cao độ khu vực cầu phải hợp lý. -Việc đền bù giải toả ít, ảnh hưởng môi trường không đáng kể. - Vị trí cầu và hướng cầu tuy không hợp lý về mặt kỹ thuật, nhưng xét về quy hoạch tổng quan mạng lưới đường giai đoạn 2010-2020 thì những khuyết điểm trên hoàn toàn có thể bỏ được Khẩu độ cầu mới tính toán với tần suất lũ 1% và đảm bảo kết cấu sử dụng vĩnh cữu (xem phụ lục tính toán) Nội dung thiết kế cầu Hùng Vương ngoài việc các hạng mục kết cấu phải đảm bảo khả năng chịu lực, cầu còn phải được thiết kế cảnh quan của khu vực. Để đảm bảo an toàn cho kết cấu làm việc trong vùng nước mặn, kết cấu chịu lực được thiết kế làm việc trong điều kiện hạn chế vết nứt cho phép a £ 0.1mm. Trong dự án này đưa ra 4 phương án để so sánh lựa chọn: 4.1.2.PHƯƠNG ÁN I: Cầu BTCT DƯL nhịp 24.5m đúc tại chỗ * phương án mặt cắt ngang cầu: (2.75+ 10.5 + 2 + 10.5 +2.75) = 28.5m 1-Phần kết cấu thượng tầng: a-Kết cấu nhịp : Kết cấu nhịp dùng dầm BTDƯL căng sau đúc tại chổ, cáp chủ dạng bó cường độ cao, bê tông M400, cầu gồm 5 nhịp dầm I-24.56m chiều dài toàn cầu L = 108.35m (tính đến phía sau tường cánh). Mặt cắt ngang mỗi nhịp có 16 dầm đặt cách nhau 1.75m, các dầm được liên kết ngang bằng dầm ngang BTCT thường đổ tại chổ. Dầm được thiết kế sử dụng gối cầu bằng gối cao su cố định và đi động. b-Kết cấu mặt cầu : Bản mặt cầu BTCT M300 dày 18cm được thiết kế đổ tại chổ, toàn cầu bố trí 2 khe biến dạng tự do có kết cấu bằng cao su. Mặt cầu được phủ lớp bê tông át phan dày 5cm, phần xe chạy và bộ hành được thiết kế khác mức, độ dốc ngang mặt cầu được tạo bằng cách thay đổi chiều cao đá kê gối tại các vị trí dầm, cao độ mặt cầu tại tim phần xe chạy tại đầu mố là + 4.3m, và tại giữa cầu là : + 4.3m. Để đảm bảo mỹ quan trên mặt cầu, kết cấu lan can phần lề người đi và lan can dãy phân cách mặt cầu được thiết kế bằng kết cấu BTCT tay vịn bằng kim loại F100 (bản vẽ). Mặt cầu có bố trí hệ thống chiếu sáng dùng bóng có ánh sáng màu vàng. chiều cao cột đèn là 10m, chân cột đèn được liên kết với gối đở bằng BTCT có bố trí bu lông chờ sẳn, các gối đở cột đèn được đổ bê tông toàn khối cùng với phần mặt cầu và được thiết kế bố trí bên trên lan can tại các vị trí mố trụï. Các dây dẫn điện các cột đèn được đặt trong ống nhựa F60mm chôn ngầm trong gờ chắn, tại các gối đở có bố trí hốc nối dây dẫn điện cấp điện cho các cột đèn. Bố trí trên dải phân cách giữa cầu 6 bộ cột đèn thấp ( đèn mỹ thuật) loại chùm 4bóng/trụ khoảng cách 20m để tăng thêm mỹ quan cầu. 2-Phần kết cấu hạ tầng a-Kết cấu mố M1 và M2 : Mố cầu BTCT M300 đặt trên14 cọc khoan nhồi D=1.2m dài 14m, mũi cọc được thiết kế xuyên vào tầng sét và đến tầng đá gốc. Đáy mố được đặt ở cao độ -2.28, chiều cao đắp đất sau mố là 3.8m. Sau mố có thiết kế bản quá độ bằng BTCT M300 dày 25cm dài 3.0m. Chân khay 1/4 nón mố có kết cấu bằng các khối xây đá hộc, đá hộc này được liên kết với nhau bằng mạch vữa M150. Phần móng chân khay 1/4 nón của hai mố được gia cố nền bằng cọc tràm F8cm - F10cm L = 3m, mật độ 25 cây/m2. Mặt 1/4 nón hai mố có kết cấu bằng bê tông đá chẻ M150. b-Kết cấu: Trụ gồm 3 trụ T1, T2, T3,T4: Trụ BTCT M300 dạng trụ đặt thân hẹp trên 14 cọc nhồi bê tông cốt thép D= 1.2m; chiều dài cọc được chọn L = 14m, mũi cọc của các trụ xuyên qua tầng sét và đến tầng đá gốc,.Đáy bệ trụ được đặt ở cao độ –2.28m. 4.1.3.PHƯƠNG ÁN II: (Cầu Thép nhịp dài 24. 5m ) * phương án mặt cắt ngang cầu: (2.75+ 10.5 + 2 + 10.5 +2.75) = 28.5m 1-Phần kết cấu thượng tầng: a-Kết cấu nhịp : Kết cấu nhịp dùng dầm thép I= 24.56 m. Chiều dài toàn cầu L = 122.8m (tính đến phía sau tường cánh). Mặt cắt ngang mỗi nhịp có16 dầm đặt cách nhau 1.75m, các dầm được liên kết ngang bằng dầm ngang . Dầm được thiết kế sử dụng gối cầu bằng gối cao su cố định và đi động. b-Kết cấu mặt cầu : Bản mặt cầu BTCT M300 dày 15cm được thiết kế đổ tại chổ, toàn cầu bố trí 2 khe biến dạng tự do có kết cấu bằng cao su. Mặt cầu được phủ lớp bê tông át phan dày 5cm, phần xe chạy và bộ hành được thiết kế khác mức, độ dốc ngang mặt cầu được tạo bằng cách thay đổi chiều cao đá kê gối tại các vị trí dầm, cao độ mặt cầu tại tim phần xe chạy tại đầu mố là + 4.28m, và tại giữa cầu là : + 4.28m. Để đảm bảo mỹ quan trên mặt cầu, kết cấu lan can phần lề người đi và lan can dãy phân cách mặt cầu được thiết kế bằng kết cấu BTCT tay vịn bằng kim loại F100 . Mặt cầu có bố trí hệ thống chiếu sáng dùng bóng có ánh sáng màu vàng . chiều cao cột đèn là 10m khoảng cách giữa hai cột là 30m gổm 8 bộ, chân cột đèn được liên kết với gối đở bằng BTCT có bố trí bu lông chờ sẳn, các gối đở cột đèn được đổ bê tông toàn khối cùng với phần mặt cầu và được thiết kế bố trí bên trên lan can tại các vị trí mố trụï. Các dây dẫn điện các cột đèn được đặt trong ống nhựa F60mm chôn ngầm trong gờ chắn, tại các gối đở có bố trí hốc nối dây dẫn điện cấp điện cho các cột đèn. 2-Phần kết cấu hạ tầng a-Kết cấu mố M1 và M2 : Mố cầu BTCT M300 đặt trên 14 cọc khoan nhồi D=1.2m dài 14m, mũi cọc được thiết kế xuyên vào tầng sét và đến tầng đá gốc. Đáy mố được đặt ở cao độ -2.28, chiều cao đắp đất sau mố là 3.8m. Sau mố có thiết kế bản quá độ bằng BTCT M300 dày 25cm dài 3.0m. Chân khay 1/4 nón mố có kết cấu bằng các khối xây đá hộc, đá hộc này được liên kết với nhau bằng mạch vữa M150. Phần móng chân khay 1/4 nón của hai mố được gia cố nền bằng cọc tràm F8cm - F10cm L = 3m, mật độ 25 cây/m2. Mặt 1/4 nón hai mố có kết cấu bằng bê tông đá chẻ M150. b-Kết cấu: Trụ gồm 3 trụ T1, T2, T3,T4: Trụ BTCT M300 dạng trụ đặt thân hẹp trên14 cọc nhồi bê tông cốt thép D= 1.2m; chiều dài cọc được chọn L = 14m, mũi cọc của các trụ xuyên qua tầng sét và đến tầng đá gốc,.Đáy bệ trụ được đặt ở cao độ –2.28m.