Thiết kế tuyến đường cao tốc trên bình đồ, mặt cắt dọc và thiết kế phối hợp các yếu tố hình học tuyến

7.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu của các yếu tố hình học tuyến các cấp đường cao tốc trên bình đồ và mặt cắt dọc được quy định ở Bảng 4.

- không nên thiết kế các đoạn tuyến thẳng trên đường cao tốc dài quá 4 km;

- nên thay các đoạn thẳng quá dài bằng các đường vòng có góc chuyển hướng nhỏ với bán kính lớn (5000 m đến 15000 m) để chống đơn điệu và lóa mắt do pha đèn về ban đêm.

7.3 Chọn bán kính đường cong trên tuyến đường cao tốc:

7.3.1 Thông thường không nên sử dụng các đường cong có bán kính nhỏ hơn trị số bán kính nhỏ nhất thông thường ở hàng 4 trong Bảng 4.

7.3.2 Chỉ sử dụng bán kính nhỏ nhất R_min ở hàng 3 trong Bảng 4 trong trường hợp đặc biệt khó khăn về kinh tế kỹ thuật.

7.3.3 Nên chọn bán kính đường cong thiết kế R tùy thuộc chiều dài đoạn thẳng l nối tiếp với nó theo quan hệ sau:

- nếu l ≤ 500 m thì chọn R ≥ l ;

- nếu l > 500 m thì chọn R ≥ 500 m.

7.3.4 Cần chọn bán kính đường cong thiết kế sao cho chiều dài đường cong lớn hơn một chiều dài tối thiểu K_min:

- K_min phải bảo đảm sao cho lái xe không phải đổi hướng tay lái trong 6 s, tức là:

K_min = 1,67 x V_tt

trong đó: V_tt là vận tốc tính toán, tính bằng km/h.

- K_min bằng 2 lần chiều dài tối thiểu của đường cong nối L (trị số L xem tại Điểm 7.5), tính bằng mét.

7.3.5 Khi góc chuyển hướng nhỏ hơn 7^o thì nên chọn bán kính đường cong thiết kế sao cho phân cự p và chiều dài đường cong K đủ lớn, cụ thể là: p phải lớn hơn hoặc bằng 2,0 m; 1,75 m; 1,5 m; 1,0 m và K phải lớn hơn 1.400/α; 1.200/α; 1.000/α; 700/α (α là góc chuyển hướng tính bằng độ; khi α nhỏ hơn hoặc bằng 2^o được tính bằng 2^o).

7.4 Siêu cao trên đường cong

7.4.1 Độ nghiêng mặt đường trên đường cong phải được thiết kế dốc về phía bụng đường cong đối với mọi đường cong có bán kính nhỏ hơn trị số ở hàng 5, Bảng 4. Tuỳ theo bán kính đường cong R (m) nằm trong khoảng nào ở giữa các hàng (3, 4; 4, 5 và 5, 6 của Bảng 4), trị số độ nghiêng thiết kế i_sc được xác định bằng cách nội suy bậc nhất các trị số độ nghiêng tương ứng ở các hàng đó theo nghịch đảo của trị số bán kính (tức là theo 1/R) và lấy chẵn đến 0,5 %.

7.4.2 Cấu tạo độ nghiêng (Hình 3) có thể thực hiện chung cho cả 2 hai bên mặt đường (từ dải an toàn lề bên này suốt sang dải an toàn lề bên kia có cùng độ dốc i_sc) đối với trường hợp dải phân cách có lớp phủ ở trên; còn đối với trường hợp dải phân cách không có lớp phủ ở trên thì hai phần mặt đường của hai chiều nên thiết kế nâng độ nghiêng riêng rẽ như ở Hình 3 (trường hợp này bắt buộc phải bố trí hệ thống thu nước đặt ở dải phân cách) hoặc có thể chọn các phương pháp nâng siêu cao khác để cao độ mép nền đường phù hợp với địa hình thực tế và để giảm khối lượng nền đất.

7.4.3 Cấu tạo nối chuyển siêu cao phải được thực hiện trên toàn chiều dài đường cong chuyển tiếp xác định như Điểm 7.5.2.

7.5 Đường cong chuyển tiếp

7.5.1 Giữa đoạn tuyến thẳng và đoạn đường cong tròn trên đường cao tốc có bàn kính nhỏ hơn trị số bàn kính không cần cấu tạo nghiêng một mái ở hàng 6 Bảng 4 thì bắt buộc phải bố trí đường cong chuyển tiếp dạng clôtôít với thông số A = , trong đó:

- R là bán kính đường cong tròn ở điểm cuối đường cong chuyển tiếp, tính bằng mét;

- L là chiều dài đường cong chuyển tiếp, tính bằng mét.

7.5.2 Tương ứng với các bán kính R khác nhau, chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp Lđược xác định như ở các hàng 7, 8, 9, Bảng 4. Nếu bán kính đường cong thiết kế là R nằm trong phạm vi trị số trong ngoặc giữa các hàng nào (hàng 7, 8, 9, Bảng 4) thì chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định bằng cách nội suy bậc nhất theo trị số bán kính R và chiều dài L tương ứng giữa các hàng đó, (bán kính R càng nhỏ thì L càng lớn).

Nếu bán kính thiết kế R lớn hơn trị số trong ngoặc ở hàng 9 của Bảng 4 thì chiều dài đường cong chuyển tiếp thiết kế L cũng nên càng lớn hơn để đảm bảo phối hợp hài hoà các yếu tố bình đồ theo quan điểm thiết kế quang học.

7.5.3 Nên chọn thông số đường cong chuyển tiếp dạng clôtôít A như sau:

R ≥ A ≥ R/2

Nếu bán kính cong R rất lớn thì nên chọn A như sau:

R ≥ A ≥ R/3

7.6 Nối tiếp giữa các đường vòng

7.6.1 Hai đường vòng cùng chiều hoặc ngược chiều liên tiếp sẽ được nối trực tiếp với nhau (không cần bố trí đoạn thẳng chêm) nếu mỗi đường vòng đều có bố trí đường cong chuyển tiếp dạng clôtôít thỏa mãn yêu cầu tại Điểm 7.5.2. Quy định này cho phép nối trực tiếp giữa các đường cong dạng clôtôít trên tuyến. Trường hợp này bán kính cong ở chỗ nối trực tiếp nên lớn hơn 1000 m.

7.6.2 Nếu do địa hình khống chế, giữa các đường vòng liên tiếp cần bố trí một đoạn tuyến thẳng thì chiều dài tối thiểu (tính bằng m) của đoạn tuyến thẳng này giữa hai đường vòng cùng chiều được xác định bằng 6 lần tốc độ tính toán (tính bằng km/h); còn giữa hai đường vòng ngược chiều phải bằng 2 lần tốc độ tính toán (tính bằng km/h).

7.6.3 Khi nối các đường cong ngược chiều dạng chữ S thì nên dùng hai đường cong chuyển tiếp có cùng thông số A (hoặc thông số A không chênh nhau quá 1,5 lần) và R₁ và R₂ không chênh nhau quá ba lần (R₁, R₂ là bán kính cong ở cuối đường cong chuyển tiếp của đường cong 1 và 2).

Khi nối hai đường cong cùng chiều thì thông số A nên chọn trong khoảng 0,5R₁ < A < R₂.

7.7 Bảo đảm tầm nhìn trên đường vòng

7.7.1 Các chướng ngại phía bụng đường vòng trên bình đồ phải được phá bỏ để bảo đảm tầm nhìn bằng chiều dài hãm xe quy định ở hàng 10 Bảng 4 với chiều cao tầm mắt lái xe lấy bằng 1,2 m và phần phá bỏ phải thấp hơn tầm mắt này 0,3 m.

7.7.2 Khi xác định phạm vi phải phá bỏ chướng ngại, vị trí mắt lái xe trên mặt cắt ngang được quy định đặt tại chỗ cách mép trong của dải an toàn phía bụng đường vòng về phía phần xe chạy 1,5 m.

7.8 Để tăng an toàn ở các đoạn gần các nút giao nhau, gần đoạn vào các trạm phục vụ hoặc các trạm thu phí, nên thiết kế bảo đảm tầm nhìn tối thiểu là 200 m, 270 m, 350 m và 400 m tương ứng với đường cao tốc các cấp 60, 80, 100 và 120. Lúc này, việc bảo đảm tầm nhìn trên đường vòng nằm và đường vòng đứng đều phải kiểm tra lại theo trị số tầm nhìn tối thiểu nêu trên.

7.9 Vị trí đường đỏ thiết kế trên trắc dọc

Đường đỏ trên mặt cắt dọc phải thiết kế theo mép trong của mặt đường nếu dải phân cách không có lớp phủ ở trên và theo tim của đường (tức là tim của dải phân cách) nếu dải phân cách có lớp phủ ở trên (tức là qua các điểm quay nâng độ nghiêng siêu cao trên đường vòng ở các Hình 2 và 3).

7.10 Quy định về dốc dọc

7.10.1 Độ dốc lớn nhất đối với các cấp đường cao tốc được quy định ở hàng 11 và 12 của Bảng 4. Do trên đường cao tốc xe chạy một chiều, vì vậy trong trường hợp thiết kế tách riêng nền đường chiều đi và chiều về với trắc dọc không phụ thuộc vào nhau thì độ dốc dọc lớn nhất khi xuống dốc được phép lớn hơn khi lên dốc.

7.10.2 Chỉ sử dụng trị số độ dốc lớn nhất trong trường hợp đặc biệt khó khăn và thông thường chỉ nên áp dụng độ dốc dọc từ 3 % trở xuống (để tránh phải xét đến việc bố trí làn xe phụ leo dốc). Đặc biệt ở các đoạn đường cao tốc trước và sau các nút giao nhau nên thiết kế thoải (xem Điểm 8.6 và Điểm 8.8). Dốc dọc trên cầu có khẩu độ từ 30 m trở lên và cả đường dẫn đầu cầu đều không nên quá 4%; dốc dọc qua hầm dài hơn 50 m không được quá 3 %.

7.10.3 Độ dốc dọc tối thiểu

- trên các đoạn nền đào dài phải thiết kế độ dốc dọc tối thiểu bằng 0,5 %;

- trên các đoạn chuyển tiếp có độ dốc ngang mặt đường dưới 1% thì phải thiết kế dốc dọc tối thiểu là 0,5 %.

- trong hầm độ dốc tối thiểu là 0,3 %.

7.11 Chiều dài dốc dọc

7.11.1 Chiều dài dốc tối thiểu của đường cao tốc là 300 m, 250 m, 200 m, 150 m tương ứng với các cấp 120, 100, 80, 60 và phải đủ để bố trí chiều dài đường vòng đứng.

7.11.2 Chiều dài dốc dọc tối đa đối với các độ dốc khác nhau trên đường cao tốc các cấp nên bằng trị số ở Bảng 5 dưới đây: