Đồ Án Đường ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế

Đường ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế
Freeway/expressway - Specification for design

1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này được áp dụng cho việc thiết kế mới đường ô tô cao tốc ngoài đô thị (gọi tắt là đường cao tốc).
Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho việc thiết kế cải tạo, nâng cấp các loại đường ô tô thành đường cao tốc.

2. Tiêu chuẩn và tài liệu trích dẫn
Điều lệ quản lí đường bộ, Nghị định 203/HĐBT ngày 21 tháng 12 năm 1982.
TCVN 4054* Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 4447* Công tác đất - Quy phạm thi công và nghiệm thu.
TCVN 2737 : 1990 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 4527 : 1988 Hầm đường sắt và hầm đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 5576 : 1991 Hệ thống cấp thoát nước - Quy phạm quản lí kĩ thuật
22 TCN 26 Điều lệ báo hiệu đường bộ
22 TCN 221 : 1993 Quy trình thiết kế áo đường mềm
22 TCN 65 : 1984 Quy trình thí nghiệm xác định độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát.

3. Quy định chung
3.1. Định nghĩa
Thuật ngữ đường ô tô cao tốc sử dụng trong tiêu chuẩn này được hiểu như sau :
Đường cao tốc là loại đường chuyên dùng cho ô tô chạy với các đặc điểm sau : tách riêng hai chiều (mỗi chiều tối thiểu phải có 2 làn xe) ; mỗi chiều đều có bố trí làn dừng xe khẩn cấp ; trên đường có bố trí đầy đủ các loại trang thiết bị, các cơ sở phục vụ cho việc bảo đảm giao thông liên tục, tiện nghi và chỉ cho xe ra, vào, ở các điểm nhất định.

3.2. Phân loại và phân cấp
Đường cao tốc được chia thành các loại và cấp sau :

3.2.1. Loại đường
Theo thiết kế nút giao, đường cao tốc được phân thành 2 loại :
- Đường cao tốc loại A (Freeway) : phải bố trí nút giao khác mức ở tất cả các chỗ ra, vào đường cao tốc, ở mọi chỗ đường cao tốc nút giao với đường sắt, đường ống và các loại đường khác (kể cả đường dân sinh) ;
- Đường cao tốc loại B (Expressway) : cho phép bố trí nút giao bằng ở một số chỗ nói trên (trừ chỗ giao với đường sắt, đường ống) nếu lượng giao thông cắt qua đường cao tốc nhỏ và vốn đầu tư bị hạn chế ; tuy nhiên, tại các chỗ bố trí giao bằng này phải thiết kế các biện pháp đảm bảo ưu tiên cho giao thông trên đường cao tốc và đảm bảo an toàn giao thông tại chỗ giao nhau.

3.2.2. Cấp đường
Theo tốc độ tính toán, đường cao tốc được phân làm 4 cấp :
- Cấp 60 có tốc độ tính toán là 60km/h ;
- Cấp 80 có tốc độ tính toán là 80km/h ;
- Cấp 100 có tốc độ tính toán là 100km/h ;
- Cấp 120 có tốc độ tính toán là 120km/h.
Đường cao tốc loại A chỉ được áp dụng các cấp 80, 100 và 120 ; trong đó cấp 80 chỉ áp dụng ở địa hình khó khăn núi, đồi cao và ở những vùng có hạn chế khác, cấp 100 áp dụng cho vùng đồi và cấp 120 cho vùng đồng bằng.
Đường cao tốc loại B chỉ được áp dụng cho các cấp 60, 80 và 100 ; trong đó cấp 60 chỉ áp dụng đối với địa hình khó khăn (núi hoặc đồi cao .), cấp 80 cho vùng đồi và cấp 100 cho vùng đồng bằng.

3.3. Mọi yêu cầu thiết kế đối với đường cao tốc loại A và loại B đều như nhau và đều phải tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn này, kể cả đối với chỗ ra, vào đường cao tốc ; loại trừ yêu cầu khác nhau về bố trí nút giao nhau ở điều 3.2.2.
Khi thiết kế nút giao khác mức hoặc nút giao bằng (ở một số chỗ trên đường cao tốc loại B) còn phải căn cứ vào các quy định về thiết kế nút giao nhau hiện hành.

3.4. Khi thiết kế đường cao tốc loại B, ở các vị trí bố trí chỗ giao bằng thì đồng thời phải thiết kế dự kiến trước nút giao khác mức tại đó trong tương lai nhằm sao cho :
- Không phải cải tạo lại tuyến đường cao tốc đã xây dựng khi bố trí nút giao khác mức thay thế chỗ giao bằng, đồng thời lợi dụng được tối đa các tuyến đường giao đã xây dựng ;
- Xác định được phạm vi đất dự trữ dành cho việc bố trí nút giao khác mức thay thế.

3.5. Trường hợp thiết kế cải tạo một tuyến đường cũ thành đường cao tốc, tuy vẫn phải cố gắng tận dụng các công trình hiện có nhưng phải bắt buộc tuân thủ đầy đủ các quy định trong tiêu chuẩn này.

Chú thích : Trong trường hợp chất lượng về tuyến và công trình của đường cũ quá thấp thì nên thiết kế đường cao tốc hoàn toàn mới và biến đường cũ thành một đường phục vụ giao thông địa phương, hoặc đường gom phục vụ dân sinh đi cạnh đường cao tốc.

3.6. Tuyến đường cao tốc phải đi ngoài phạm vi quy hoạch và phù hợp với quy hoạch các đô thị trong tương lai (trừ trường hợp phải dùng giải pháp vượt qua đô thị bằng cầu lao) và khi thiết kế nhất định phải đưa ra các giải pháp đảm bảo mối liên hệ giao thông giữa đô thị với đường cao tốc (kể cả giải pháp gom lượng giao thông này về các chỗ ra, vào đã được bố trí trên đường cao tốc). Ngoài ra cũng phải đề cập đầy đủ đến các giải pháp bảo đảm môi trường tự nhiên và môi trường xã hội, không để ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt của dân cư hai bên đường cao tốc, trong đó phải đặc biệt chú ý đến các giải pháp đảm bảo sự đi lại bình thường và thuận tiện đối với những khu vực vốn trước đó thuộc một vùng dân cư, nay bị đường cao tốc chia cắt thành hai phía.

3.7. Trong giai đoạn chuẩn bị đầu tư một dự án xây dựng đường cao tốc, nhất là khi lập hồ sơ nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khả thi, cần lập các luận chứng đối với các nội dung thiết kế dưới đây :

3.7.1. Luận chứng xác định các điểm khống chế để hình thành các phương án tuyến đường cao tốc ; so sánh chọn phương án và đánh giá hiệu quả kinh tế, tài chính của phương án chọn.

3.7.2. Luận chứng xác định số làn xe (khi cần nhiều hơn hai làn cho một chiều) trên cơ sở tính toán năng lực thông hành với mức phục vụ tương ứng ; luận chứng sự cần thiết và hiệu quả của việc làm thêm làn xe leo dốc cho các xe chậm.

3.7.3. Luận chứng sự cần thiết phải bố trí các phần xe chạy cho mỗi chiều ở cao độ khác nhau để giảm bớt khối lượng công trình nền đường (trường hợp đường cao tốc đi trên sườn núi, đồi hoặc trường hợp lợi dụng việc cải tạo một đường cũ hai làn xe làm một bên phần xe chạy của đường cao tốc mới).

3.7.4. Luận chứng xác định các chỗ ra, vào đường cao tốc, luận chứng chọn loại và so sánh các phương án bố trí chỗ giao nhau trên đường cao tốc.

3.7.5. So sánh phương án và luận chứng xác định vị trí đặt các trạm thu phí.

3.8. Đường cao tốc phải được thiết kế với thời gian tính toán dự báo giao thông là 20 năm kể từ năm đầu tiên đưa đường vào sử dụng và phải dựa trên cơ sở quy hoạch mạng lưới giao thông đường sắt, thuỷ, bộ, hàng không, đường ống, cả trước mắt và trong tương lai sao cho tuyến đường cao tốc thiết kế có thể phát huy tác dụng tối đa trong mạng lưới chung. Ngoài ra, vẫn phải chú ý đến việc dự trữ đất dành cho việc mở rộng phần xe chạy, mở rộng phạm vi các nút giao nhau trong tương lai xa hơn.

3.9. Tuy phải xét đến tương lai xa, nhưng do quy mô đầu tư làm đường cao tốc lớn, nên trong quá trình nghiên cứu chuẩn bị dự án đường cao tốc vẫn luân phải xét đến các phương án phân kì đầu tư và phân tích, so sánh các phương án này trên cơ sở đánh giá hiệu quả, lợi ích quy về cùng một điều kiện.
Trong trường hợp xét đến các phương án phân kì đầu tư thì nhất thiết vẫn phải làm thiết kế tổng thể hoàn chỉnh cho tương lai để bảo đảm lợi dụng được đầy đủ các phần công trình đã được phân kì làm trước, đồng thời bảo đảm thiết kế phân kì tạo được mọi điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng ở giai đoạn sau.

3.10. Đối với đường cao tốc cần phải đặc biệt chú trọng việc thiết kế phối hợp không gian các yếu tố tuyến để đảm bảo tạo cảm giác an toàn, thuận lợi, đều đặn, liên tục và dẫn dắt hướng tuyến một cách rõ ràng về mặt thị giác và tâm sinh lí cho người sử dụng, đồng thời phải chú trọng đảm bảo đường phối hợp tốt với cảnh quan và môi trường dọc tuyến bằng cách lợi dụng việc bố trí cây xanh hoặc các trang thiết bị, các công trình hai bên đường, vừa tô điểm thêm và vừa loại trừ các nguyên nhân phá hoại cảnh quan tự nhiên do việc xây dựng đường cao tốc tạo ra.
Để kiểm tra và đánh giá các giải pháp phối hợp, khi thiết kế phải dựng hình ảnh phối cảnh hoặc mô hình ba chiều của các đoạn đường có các yêu cầu nói trên.

4. Các căn cứ thiết kế đường cao tốc
4.1. Loại xe cho chạy trên đường cao tốc là tất cả các loại ô tô cho phép chạy trên mạng lưới đường công cộng ; kích thước loại xe thiết kế áp dụng cho đường cao tốc cũng là kích thước được quy định trong TCVN 4054 Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế làm cơ sở để xác định tiêu chuẩn kĩ thuật đối với các yếu tố hình học cũng như giới hạn tĩnh không trên đường cao tốc.
Ngoài ô tô, trên đường cao tốc chỉ cho phép các loại xe môtô có dung tích xi lanh từ 70cm3 trở lên và không cho phép tất cả các phương tiện đi lại khác.

4.2. Quy tắc tổ chức giao thông trên đường cao tốc
4.2.1. Xe chạy đúng làn ; việc vượt xe chỉ thực hiện ở làn trái ; làn xe phụ leo dốc (nếu có) chỉ dành cho xe chạy chậm và xe nặng ; xe ra khỏi đường cao tốc phải chạy trên làn tách dòng và giảm tốc ; xe vào phải chạy trên làn tăng tốc chờ nhập dòng.

4.2.2. Xe chạy trên đường cao tốc không được dừng xe (trừ trường hợp dừng khẩn cấp phải dừng ở lề).

4.2.3. Xe muốn chuyển hướng chạy ngược lại thì phải đến các nút giao phía trước hoặc các chỗ quy định ở điều 7.4.3. để quy đầu (các đoạn trống trên dải phân cách chỉ để dự phòng).
Khi thiết kế các yếu tố hình học, thiết kế dẫn đường, thiết kế báo hiệu phải tuân theo và bảo đảm thực hiện được các quy tắc nói trên.

4.3. Trừ các trường hợp có yêu cầu đặc biệt, chỉ nên xét đến xây dựng đường cao tốc loại A khi lưu lượng xe tính toán trong khoảng từ 10.000 xe/ngày đêm đến 15.000 xe/ngày đêm cho mỗi chiều và xét đến việc xây dựng đường cao tốc loại B khi lưu lượng xe trong khoảng từ 5.000 xe/ngày đêm đến 10.000 xe/ngày đêm cho mỗi chiều. ở đây không được hiểu rằng cứ vượt qua lưu lượng xe tính toán nói trên là đủ cơ sở để quyết định duyệt làm đường cao tốc ; trị số này chỉ mang tính hướng dẫn và bất kì trường hợp chuẩn bị đầu tư xây dựng đường cao tốc nào (dù lưu lượng xe tính toán lớn bao nhiêu) cũng vẫn phải có luận chứng đánh giá hiệu quả kinh tế, tài chính có xét đến các yêu cầu chính trị, quốc phòng, văn hoá, xã hội và liên hệ, giao lưu quốc tế để quyết định việc xây dựng đường cao tốc.
Lưu lượng xe tính toán ở đây được hiểu là lưu lượng ngày đêm trung bình năm của các loại xe được phép chạy trên đường cao tốc quy đổi về xe con ở năm tính toán tương ứng với thời gian tính toán nói ở điều 3.8. Các hệ số quy đổi về xe con được áp dụng theo TCVN 4054 Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế.

4.4. Trên một tuyến đường cao tốc có thể có những đoạn áp dụng cấp khác nhau, nhưng các đoạn này phải dài từ 10km trở lên và tốc độ tính toán của hai đoạn liên tiếp không được chênh nhau quá 20km/h. Nếu quá một cấp (20km/h) thì phải có đoạn quá độ dài ít nhất 2km theo tiêu chuẩn của cấp trung gian.

4.5. Xác định số làn xe cần thiết của đường cao tốc
4.5.1. Số làn xe cần thiết nlx của mỗi chiều đường cao tốc được xác định tuỳ thuộc lưu lượng xe tính toán mỗi chiều xe chạy Nk ở giờ cao điểm thứ k của năm tính toán (xe/giờ) và năng lực thông hành thiết kế Ntk của một làn xe (xe/giờ-làn), theo công thức sau :
nlx = Nk/Ntk
Cả Nk, Ntk đều được tính bằng số xe con quy đổi. Số làn xe cần thiết cho mỗi chiều xe chạy của đường cao tốc không được nhỏ hơn 2.

4.5.2. Xác định trị số Nk
ý nghĩa của Nk là : trong năm tính toán (điều 3.8) chỉ có k giờ có lưu lượng xe bằng và lớn hơn Nk ; k được quy định từ 30 giờ đến 50 giờ (là giờ cao điểm thứ 30 đến thứ 50 trong năm đó).
Trường hợp chưa có cơ sở dự báo được Nk thì cho phép người thiết kế áp dụng các mối liên quan sau để xác định Nk:
Nk = K.Ntb năm
Trong đó :
K = 0,13  0,15 ;
Ntb năm là lưu lượng xe ngày đêm trung bình năm đối với mỗi chiều xe chạy ở năm tính toán (xe/ngày đêm).
Đối với mỗi chiều xe chạy của một tuyến đường cao tốc có thể có trị số Ntb năm khác nhau.

4.5.3. Xác định trị số Ntk
Năng lực thông hành thiết kế của một làn xe Ntk được xác định theo công thức sau :
Ntk = Z.Ntt max
Trong đó :
Ntt max là năng lực thông hành thực tế lớn nhất của một làn xe trong điều kiện chuẩn (xe/giờ-làn) đối với đường cao tốc, áp dụng Ntt max = 2.000 xe/giờ-làn ;
Z là hệ số sử dụng năng lực thông hành được xác định như dưới đây :
Đường cao tốc vùng đồng bằng và vùng đồi áp dụng Z = 0,55 ; vùng núi áp dụng Z = 0,77.

4.6. Giới hạn tĩnh không phía trên đường cao tốc được quy định ở hình 1.


Trong đó :
m - bề rộng dải phân cách, tính bằng mét ;
M - bề rộng dải giữa, tính bằng mét ;
S - bề rộng dải an toàn, tính bằng mét ;
B - bề rộng phần xe chạy (mặt đường), tính bằng mét ;
L - bề rộng lề cứng (không kể phần lề trồng cỏ), tính bằng mét ;
Các trị số m, M, S, B, L được xác định theo quy định ở điều 4.1 tuỳ theo cấp đường cao tốc và kiểu cấu tạo dải phân cách ;
Trị số c được quy định bằng 0,3m với cấp 120 ; bằng 0,25m với cấp 100, 80, 60;
H = 4,75m là chiều cao giới hạn tĩnh không kể từ điểm cao nhất trên bề mặt phần xe chạy B, tính bằng mét ;
h = 4,0m là chiều cao kể từ điểm mép ngoài của lề.

4.7. Giới hạn tĩnh không của hầm đường cao tốc cũng được quy định như một bên của hình 1 (vì thường xây dựng hầm riêng cho mỗi chiều xe chạy) với các chú ý sau :

4.7.1. Phạm vi L - S được lấy bằng bề rộng đường bộ hành qua hầm là 1,0m với đường cao tốc cấp 60 và 1,25m với cấp 80 trở lên ; trong phạm vi này trị số h được xác định như sau :
h = h + 2,5
Trong đó:
h là chênh lệch cao độ giữa mặt đường bộ hành và bề mặt dải an toàn S (thường h = 0,40m) ;
2,50 là tĩnh không cho người đi bộ, tính bằng mét.
Chú thích : Trị số H nên tăng thêm từ 0,1m đến 0,2m để dự trữ việc tôn cao mặt đường trong hầm trong quá trình sửa chữa hoặc tăng cường (tức là H = 4,85m  4,95m).

4.8. Giới hạn tĩnh không dưới đường cao tốc
Khi đường cao tốc vượt trên đường sắt, trên các loại đường bộ, trên các dòng chảy có thông thuyền . thì phải bảo đảm giới hạn tĩnh không phía dưới đường cao tốc tương ứng với các quy định trong tiêu chuẩn, quy phạm đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, để đảm bảo cho các phương tiện trên các đường đó đi lại bình thường. Riêng với các chỗ có đường dân sinh chui dưới đường cao tốc chỉ có người đi bộ, xe đạp và xe thô sơ đi qua thì chiều cao tĩnh không này được quy định là 2,50 trên bề rộng tối thiểu là 4,0m.