Giáo trình Công trình đường sắt - Tập một

 3 
MỤC LỤC 
 Lời nói ñầu Trang 
 Mục lục 5 
 Phần 1. TUYẾN ðƯỜNG SẮT 
 Chương 1. Tính sức kéo ñầu máy 
1.1. Khái niệm chung 11 
1.1.1. Mục ñích tính sức kéo ñầu máy khi thiết kế ñường sắt 11 
1.1.2. Mô hình tính của ñoàn tàu và các lực tác dụng lên nó 11 
1.2. Lực cản chuyển ñộng 13 
1.2.1. Thành phần của lực cản 13 
1.2.2. Lực cản cơ bản 13 
1.2.3. Công thức thực nghiệm tính lực cản ñơn vị cơ bản của toa xe 14 
1.2.4. Lực cản ñơn vị cơ bản của ñầu máy 17 
1.2.5. Lực cản ñơn vị cơ bản bình quân của ñoàn tàu 18 
1.2.6. Lực cản phụ 19 
1.2.7 Các biện pháp làm giảm lực cản 23 
1.3. Lực hãm ñoàn tàu 24 
1.3.1. Các phương tiện hãm tàu 24 
1.3.2. Tính lực hãm do tác dụng của má phanh 24 
1.3.3. Tính lực hãm hoàn nguyên 30 
1.4. Lực kéo và ñặc tính lực kéo của ñầu máy 31 
1.4.1. Khái niệm chung 31 
1.4.2. Sự thể hiên lực kéo của ñầu máy 31 
1.4.3. Phân biệt 3 khái niệm về lực kéo ñầu máy 32 
1.4.4. Hạn chế lực kéo theo ñiều kiện bám 33 
1.4.5. Các khái niệm về trọng lượng ñoàn tàu 34 
1.4.6. Tổng số lực kéo của nhiều ñầu máy 34 
1.5. Phương trình vi phân chuyển ñộng của ñoàn tàu 34 
1.5.1. Phân tích ñiều kiện chuyển ñộng của tàu 34 
1.5.2. Sự phụ thuộc của hợp lực vào tốc ñộ chạy tàu 34 
1.5.3. Thành lập phương trình vi phân chuyển ñộng của ñoàn tàu 35 
1.5.4. Tính trọng lương ñoàn tàu và kiểm tra trọng lượng ñoàn tàu theo 
các ñiều kiện hạn chế nó 
38 
 Chương 2. Bình ñồ và trắc dọc ñường sắt 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 4 
2.1. Yếu tố bình ñồ ñường sắt ở khu gian 44 
2.1.1. ðường thẳng và ñường cong 44 
2.1.2. Bán kính tối thiều và bán kính hạn chế 48 
2.1.3. ðường cong hoà hoãn (chuyển tiếp) 49 
2.1.4. ðoạn thẳng giữa hai ñường cong 54 
2.1.5. Góc quay nhỏ nhất 57 
2.2. Những yếu tố trắc dọc ñường sắt 58 
2.2.1. Khái niệm chung 58 
2.2.2. Phân loại dốc trắc dọc 58 
2.2.3. Dốc hạn chế ip 58 
2.2.4. Dốc cân bằng icb 61 
2.2.5. Dốc gia cường igc 62 
2.2.6. Dốc quán tính ij 63 
2.2.7. Dốc vận doanh 65 
2.2.8. Chiều dài các yếu tố trắc dọc 66 
2.2.9. Nối các yếu tố trắc dọc 68 
2.3. Phân bố ñiểm phân giới 70 
2.3.1. Mục ñích phân bố ñiểm phân giới 70 
2.3.2. Phân loại ñiểm phân giới 70 
2.3.3. Nội dung phân bố ñiểm phân giới 70 
2.3.4. Nguyên tắc phân bố ñiểm phân giới 72 
2.4. Yêu cầu bình ñồ, trắc dọc tại ñiểm phân giới 73 
2.4.1. Yêu cầu về bình ñồ tại ñiểm phân giới 73 
2.4.2. Yêu cầu về trắc dọc tại ñiểm phân giới 74 
2.4.3. Chiều dài ga 76 
2.5. Thiết kế bình ñồ, trắc dọc ñường sắt 77 
2.5.1. Bố trí ñiểm ñổi dốc theo bình ñồ và công trình nhân tạo 77 
2.5.2. Thiết kế trắc dọc theo ñiều kiện tránh ngập nước 78 
2.5.3. Thiết kế bình ñồ và trắc dọc ñường sắt khi gặp cầu, gặp các ñường 
giao thông khác và qua hầm 
78 
2.5.4. Thiết kế trắc dọc bảo ñảm an toàn chạy tàu 80 
2.5.5. Thiết kế trắc dọc bảo ñảm chạy tàu liên tục 81 
2.5.6. Những số ño về bình ñồ và trắc dọc 83 
 Chương 3. Vạch tuyến 
3.1. Nhiệm vụ vạch tuyến, các phương án về hướng tuyến 85 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 5 
3.1.1. Nhiệm vụ vạch tuyến 85 
3.1.2. Nêu các phương án về hướng tuyến 85 
3.1.3. ðường chim bay và ñiểm kinh tế, chướng ngại và ñiểm khống chế 86 
3.2. Phân loại vạch tuyến 87 
3.2.1. Vạch tuyến theo ñiều kiện ñịa hình 87 
3.2.2. Vạch tuyến theo ñiều kiện sử dụng dốc giới hạn 88 
3.3. Nhiệm vụ và phương pháp vạch tuyến tự do và vạch tuyến khó 
khăn 
88 
3.3.1. Nhiệm vụ và phương pháp vạch tuyến tự do 88 
3.3.2. Nhiệm vụ và phương pháp vạch tuyến khó khăn 90 
3.3.3. Các loại hình triển tuyến 93 
3.4. ðặc ñiểm vạch tuyến theo những ñiều kiện ñịa hình, ñịa thế và ñịa 
chất khác nhau 
96 
3.4.1. Vạch tuyến men sông 96 
3.4.2. Vạch tuyến ven theo ñường phân thuỷ 97 
3.4.3. Vạch tuyến men theo sườn núi 97 
3.4.4. Vạch tuyến cắt ñường phân thuỷ 98 
3.4.5. Vạch tuyến theo ñịa chất phức tạp 98 
3.5. Vạch tuyến qua sông 99 
3.6. ðánh giá việc vạch tuyến 100 
3.7. Quy ñịnh bản vẽ bình ñồ và trắc dọc tuyến 101 
 Chương 4. So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án 
4.1. Những nguyên tắc cơ bản khi so sánh phương án 102 
4.1.1. Khái niệm 102 
4.1.2. Các chỉ tiêu so sánh phương án 102 
4.2. So sánh phương án theo chỉ tiêu giá tiền 103 
4.2.1. Ý nghĩa của việc so sánh theo chỉ tiêu giá tiền 103 
4.2.2. So sánh phương án khi ñầu tư một giai ñoạn 103 
4.2.3. So sánh phương án khi ñầu tư nhiều giai ñoạn 106 
4.2.4. Phương pháp chọn ñộ dốc hạn chế ip theo kinh phí quy ñổi 107 
4.3. Tính khối lượng công trình và giá thành xây dựng các phương án 108 
4.3.1. Khái niệm 108 
4.3.2. Tính khối lượng công tác và giá thành nền ñường 109 
4.3.3. Tính khối lượng công tác và giá thành công trình nhân tạo 110 
4.3.4. Tính khối lượng và giá thành kết cấu tầng trên 111 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 6 
4.3.5. Tính khối lượng công tác và giá thành các ga 111 
4.3.6. Tính giá thành xây dựng các phương án 111 
4.4. Tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 
4.4.1. Các phương pháp tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 
4.4.2. Tính chi phí khai thác trực tiếp theo tiêu chuẩn từng loại 114 
4.4.3. Tính chi phí khai thác gián tiếp theo tiêu chuẩn từng loại 115 
 Chương 5. Lựa chọn các thông số kỹ thuật và phân tích khả 
năng vận chuyển thích ứng 
5.1. Năng lực tính toán và những thông số kỹ thuật cơ bản 116 
5.1.1. Năng lực tính toán 116 
5.1.2. Những thông số kỹ thuật cơ bản 117 
5.2. ðồ thị khả năng vận chuyển, khả năng thông qua có thể và yêu cầu 117 
5.2.1. ðồ thị khả năng vận chuyển, khả năng thông qua có thể và yêu cầu 117 
5.2.2. Các trường hợp tính toán, các trạng thái kỹ thuật 119 
5.3. Tính khả năng thông qua và khả năng vận chuyển có thể 119 
5.3.1. Tính khả năng thông qua có thể 119 
5.3.2. Các chỉ tiêu vận tốc 124 
5.4. Phân tích khả năng vận chuyển thích ứng và lựa chọn thông số kỹ 
thuật của tuyến ñường 
125 
5.4.1. Phân tích khả năng vận chuyển thích ứng 125 
5.4.2. Lựa chọn các thông số kỹ thuật riêng biệt của tuyến ñường 127 
Phần 2. KẾT CẤU TẦNG TRÊN ðƯỜNG SẮT, NỀN ðƯỜNG SẮT 
 Chương 1. Cấu tạo kiến trúc tầng trên 
1.1 Ray 130 
1.1.1. Công dụng và yêu cầu ñối với ray 130 
1.1.2. Hình dạng và kích thước hình học của ray 130 
1.2 Phụ tùng nối giữ ray 132 
1.2.1. Yêu cầu ñối với phụ tùng nối giữ 132 
1.2.2. Phụ kiện giữ ray 133 
1.2.3. Mối nối ray và phụ kiện mối nối 145 
1.3 Tà vẹt 149 
1.3.1. Công dụng và yêu cầu ñối với tà vẹt 149 
1.3.2. Tà vẹt sắt 149 
1.3.3. Tà vẹt gỗ 150 
1.3.4. Tà vẹt bê tông 151 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 7 
1.4. Lớp ñá ba lát 154 
1.4.1. Công dụng và yêu cầu ñối với lớp ñá ba lát 154 
1.4.2. Mặt cắt ngang của lớp ñá ba lát 155 
1.5. Phòng trôi và gia cường ñường cong 162 
 Chương 2. Thiết kế ñường ray 
2.1. ðặc ñiểm cấu tạo của ñôi bánh xe 165 
2.2. ðường ray trên ñường thẳng 172 
2.2.1. Cự ly ray trên ñường thẳng (S0) 172 
2.2.2. ðộ nghiêng của ray 173 
2.2.3. Vị trí mặt ngang ñỉnh hai ray 173 
2.3. ðường ray trên ñường cong 174 
2.3.1. Các ñặc ñiểm của ñường ray trên ñường cong 174 
2.3.2. Nội tiếp của ñầu máy toa xe trên ñường cong 175 
2.3.3. Tính ñộ nới rộng cự ly ray trên ñường cong 176 
2.3.4. ðặt ray hộ bánh trên ñường cong 190 
2.3.5. Siêu cao ray lưng trên ñường cong 191 
2.3.6. ðường cong chuyển tiếp 199 
2.3.7. ðặt ray ngắn trong ñường cong 203 
 Chương 3. Cấu tạo ghi ñơn 
3.1. Khái niệm chung 207 
3.2. Cấu tạo bộ ghi ñơn phổ thông 209 
3.2.1. Bộ phận ñầu ghi 209 
3.2.2. Bộ phận tâm ghi 213 
3.2.3. Bộ phận nối dẫn trong ghi 216 
3.3. Tà vẹt ghi 217 
3.4. Bản vẽ ghi 217 
 Chương 4. Khái niệm ñường sắt không mối nối 
4.1. Ưu nhược ñiểm của ñường sắt có mối nối và không mối nối 219 
4.1.1. Nhược ñiểm của ñường sắt có mối nối 219 
4.1.2. Ưu nhược ñiểm của ñường sắt không mối nối 219 
4.2. Phân biệt chiều dài ray trên ñường sắt 220 
4.2.1. Ray thông thường 220 
4.2.2. Ray dài có chiều dài ray lớn hơn chiều dài ray tiêu chuẩn 220 
4.2.3. Ray không mối nối 221 
4.3. Nguyên lý cơ bản ñể tính ñường sắt không mối nối 222 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 8 
4.3.1. Ứng suất nhiệt σt và lực nhiệt ñộ Pt 222 
4.3.2. Lực cản tuyến ñường 222 
4.4. Yêu cầu về thiết kế ñường sắt không mối nối 223 
4.4.1. Yêu cầu về bình ñồ và trắc dọc 223 
4.4.2. Yêu cầu về cấu tạo ñường ray 223 
4.5. ðặt ray không mối nối trên ñường ñang khai thác 225 
4.5.1. Công tác cơ bản 225 
4.5.2. Công tác chỉnh lý ñường sắt không mối nối 226 
 Chương 5. Nền ñường sắt 
5.1. Phân loại trắc ngang nền ñường 227 
5.2. Trắc ngang nền ñắp ñịnh hình 228 
5.2.1. Cấu tạo nền ñường 229 
5.2.2. Các công trình của nền ñường 233 
5.3. Trắc ngang ñịnh hình nền ñào 234 
5.4. ðất ñể ñắp nền ñường 235 
5.4.1. ðất dùng ñể ñắp nền ñường 235 
5.4.2. ðầm nén nền ñường 236 
 Chuyển ñổi ñơn vị ño lường 239 
 Tài liệu tham khảo 240 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 9 
PHẦN 1 
TUYẾN ðƯỜNG SẮT 
CHƯƠNG 1. TÍNH SỨC KÉO ðẦU MÁY 
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG. 
1.1.1. Mục ñích tính sức kéo ñầu máy khi thiết kế ñường sắt. 
Khi thiết kế ñường mới cũng như cải tạo ñường cũ việc tính sức kéo cho phép 
xác ñịnh ñược trọng lượng ñoàn tàu, ñặc tính và chế ñộ chuyển ñộng của tàu (mở 
máy, ñóng máy, ñóng và hãm), vận tốc chạy tàu và thời gian chạy tàu, tiêu hao nhiên 
liệu dầu ma dút nếu là ñầu máy ñiêzen, tiêu hao than nước nếu là ñầu máy hơi nước, 
tiêu hao năng lượng ñiện nếu là ñầu máy ñiện. Theo những số liệu này xác ñịnh ñược 
chi phí khai thác của ñường trong tương lai, do ñó cho phép ñánh giá và so sánh các 
phương án tuyến thiết kế. 
1.1.2. Mô hình tính của ñoàn tàu và các lực tác dụng lên nó. 
1. Các giả thiết. 
Khi tàu chuyển ñộng trên ñường ta xem ñoàn tàu như chất ñiểm chuyển ñộng 
dưới tác dụng của các lực ñặt tại trọng tâm. 
Khi tàu chuyển ñộng tiến dần (ở mọi thời ñiểm vận tốc bằng nhau về ñại lượng 
và chiều) ta không xét ñến nội lực vì nội lực không gây ra chuyển ñộng mà chỉ xét 
ñến ngoại lực gây ra chuyển ñộng của ñoàn tàu. 
2. Các ngoại lực. 
a. Lực kéo F (N, KN) do ñầu máy sinh ra và do người lái máy tăng giảm hoặc 
ñóng máy. 
b. Lực cản chuyển ñộng W (N, KN) phụ thuộc vào loại ñoàn tàu, tốc ñộ chuyển 
ñộng, ñộ dốc và vị trí ñường cong mà tàu chạy trên ñó. Lực cản chuyển ñộng xuất 
hiện vì những nguyên nhân khách quan vì vậy người lái máy không ñiều chỉnh ñược. 
c. Lực hãm ñoàn tàu B (N, KN) là lực tạo ra do con người thông qua bộ phận 
hãm ñể cản chuyển ñộng của ñoàn tàu nhằm giảm hoặc giữ nguyên vận tốc khi 
xuống dốc, khi vào ga hoặc cho tàu dừng lại nếu cần thiết. 
Phụ thuộc vào cách ñiều khiển chạy tàu của người lái máy mà có thể phân ra các 
chế ñộ chạy tàu sau: 
- Chế ñộ kéo: ñộng cơ của ñầu máy mở máy. 
- Chế ñộ chạy ñà: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy nhưng không sử dụng hãm và 
ñoàn tàu chuyển ñộng dưới tác dụng của thành phần trọng lực hoặc lực quán tính. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 10
- Chế ñộ hãm: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy, hệ thống hãm làm việc. 
d. Quy tắc dấu. 
Có thể dùng quy tắc dấu như sau: 
 ChiÒu chuyÓn ®éng 
B > 0 
W > 0 
W < 0 
F > 0 
Hình 1-1. Quy tắc dấu của F, W, B 
Lực kéo bao giờ cũng tác dụng theo chiều chuyển ñộng lấy dấu dương F > 0. 
Lực hãm bao giờ cũng tác dụng ngược chiều chuyển ñộng lấy dấu dương B > 0. Lực 
cản có dấu dương W > 0 khi ngược chiều chuyển ñộng, có dấu âm W < 0 khi cùng 
chiều chuyển ñộng. 
Cũng tồn tại quy tắc dấu khác ñó là những lực cùng chiều chuyển ñộng mang 
dấu dương và ngược chiều chuyển ñộng mang dấu âm. Theo quy tắc này lực kéo 
mang dấu dương, lực hãm mang dấu âm, lực cản cũng mang dấu âm trừ trường hợp 
lực cản do dốc khi tàu chuyển ñộng xuống dốc mang dấu dương tức là kích thích 
chuyển ñộng và khi lên dốc mang dấu âm. 
e. Lực toàn phần và lực ñơn vị. 
Trong tính toán sức kéo ñầu máy người ta ñưa ra khái niệm lực toàn phần và lực 
ñơn vị. 
Những lực tính toán cho cả ñoàn tàu, cho ñầu máy, cho một toa xe hoặc một 
nhóm toa xe ñược gọi là lực toàn phần. Các lực này ñược ký hiệu chữ in hoa F, W, B 
và ñơn vị ño là Niu tơn (N). 
Những lực tính cho một ñơn vị trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xe 
ñược gọi là lực ñơn vị. Trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xe tốt nhất dùng 
ñơn vị KN với ñiều kiện là khối lượng của chúng dùng ñơn vị tấn. Các lực ñơn vị 
này ñược ký hiệu chữ thường f, w, b. 
gQP
F
f
)( +
= (N/KN) (1-1) 
gQP
W
w
)( +
= (N/KN) (1-2) 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 11
gQP
B
b
)( +
= (N/KN) (1-3) 
 Ở ñây: P - khối lượng ñầu máy (tấn) 
 Q - khối lượng ñoàn toa xe (tấn) 
 g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 
Ví dụ: lực kéo toàn phần có trị số 385500 N tác dụng vào ñoàn tàu có trọng lực 
(P+Q).g = 65000 KN thì lực kéo ñơn vị là 
 f = 385500/65000 = 5,93 N/KN 
Tuỳ theo tương quan giữa trị số lực kéo, lực cản ñơn vị mà tàu có những chuyển 
ñộng khác nhau: nhanh dần, chậm dần và ñều. 
1.2. LỰC CẢN CHUYỂN ðỘNG. 
1.2.1. Thành phần của lực cản. 
Khi chuyển ñộng ñoàn tàu chịu lực cản do nhiều yếu tố khác nhau. ðể dễ dàng 
tính ñến các yếu tố này người ta chia lực cản chuyển ñộng thành hai phần: 
a. Lực cản cơ bản W0, w0: là lực cản tất nhiên khi tàu chạy trên ñường thẳng, 
bằng và rộng thoáng với vận tốc nhất ñịnh. 
b. Lực cản phụ: xuất hiện chỉ khi ñoàn tàu qua dốc Wi, wi hoặc qua ñường cong 
Wr, wr hoặc khi khởi ñộng Wkñ, wkñ. Ngoài ra cần tính ñến một số lực cản phụ khác 
như khi có gió to, khi tàu chạy trong hầm... 
Tổng số ñại số của lực cản cơ bản và lực cản phụ gọi là lực cản chung của ñoàn 
tàu: 
 W = W0 + Wi + Wr (N) (1-4) 
 w = w0 + wi + wr (N/KN) (1-5) 
Như vậy lực cản cơ bản luôn luôn xảy ra khi tàu chuyển ñộng còn lực cản phụ 
có thể có tuỳ theo ñiều kiện chuyển ñộng và ñặc tính của trắc dọc và bình ñồ trên 
ñoạn ñường ñã cho. 
Lực cản chung ñơn vị của ñầu máy 
 w' = w0' + wi' + wr' (N/KN) (1-6) 
Lực cản chung ñơn vị của toa xe 
 w'' = w0'' + wi'' + wr'' (N/KN) (1-7) 
Lực cản chung toàn phần của ñoàn tàu 
 W = w'.P.g + w''.Q.g (N) (1-8) 
Hay W = (w0' + wi' + wr').P.g + (w0'' + wi'' + wr'').Q.g (N) 
1.2.2. Lực cản cơ bản. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 12
1. ðịnh nghĩa. 
Lực cản cơ bản là lực cản khi tàu chạy trên ñường thẳng, bằng và rộng thoáng 
dưới các ñiều kiện sau: vận tốc tàu chạy Vtàu> 10 km/h; vận tốc gió Vgió < 10 m/s 
và nhiệt ñộ không khí môi trường t0 > -250C (với các nước Liên Xô cũ và một số 
nước khác); vận tốc chạy tàu Vtàu > 10 km/h; t0 > -100C; Vgió < 5 m/s (với Trung 
Quốc). 
2. Các yếu tố tạo nên lực cản cơ bản. 
Lực cản cơ bản phát sinh khi có ma sát giữa các bộ phận của tàu, giữa tàu và 
ñường, giữa tàu và môi trường không khí. Khi tàu chạy trên ñoạn thẳng và bằng lực 
cản cơ bản phát sinh do các nguyên nhân chính sau: 
a. Lực cản do ma sát giữa cổ trục và ổ bi: là thành phần lớn của lực cản cơ bản, 
lực cản này tỉ lệ thuận với hệ số ma sát trong ổ bi, với tải trọng trục, với ñường kính 
trục và tỉ lệ nghịch với ñường kính bánh xe. 
b. Lực cản do ma sát lăn giữa bánh xe và ray: lực cản này xuất hiện do vành 
bánh ép trên ray và do ray bị võng xuống nên tàu chuyển ñộng lượn sóng làm tổn 
thất năng l ...  sét, á sét, á cát, cát ñồng nhất 1:1,5 
- ðá dăm dựa theo chiều sâu nền ñào và tầng ñá 1:0,5 ÷ 1:1 
- ðá ít phong hóa và xếp lớp hướng về nền ñường 1:0,2 
- ðá phong hóa tùy theo cách xếp lớp, chiều sâu nền ñào 
và tính chất ñá 
1:0,2 ÷ 1:1,5 
Con trạch ngăn nước bố trí ở bên cao như hình (5-11) ngăn nước không cho chảy xuống nền 
ñường, chiều cao của con trạch ngăn nước không quá 0,60m. Rãnh con bơn bố trí ở chân con trạch 
ngăn nước có chiều sâu ≤ 0,3m và có ñộ dốc dọc là 0,05. Nếu mặt ñất có ñộ dốc ngang > 1:5 thì không 
bố trí con trạch ngăn nước và rãnh con bơn. 
Khoảng cách từ chân taluy ñến ñống ñất thừa phải ≥ 5m ñối với loại ñất khô cứng hoặc ≥ H+5m 
ñối với ñất xốp; trong ñó H là chiều sâu nền ñào. 
Khi khoảng cách H+ 5m ≥ 10m, nền dốc ngang > 1:5 thì không bố trí ñống ñất thừa ở trên dốc 
ñể tránh ñống ñất thừa bị trượt. 
ðống ñất thừa ở phía trên dốc phải ñổ thành dải liên tục, còn ở phía dưới dốc 
thì cứ cách 50-100m phải ñể một khoảng trống ñể thoát nước. Mặt con trạch ngăn nước và mặt của 
ñống ñất thừa phải có ñộ dốc 0,02-0,04 ra phía ngoài ñể thoát nước. Rãnh ñỉnh phải ñào ở phía ngoài 
ñống ñất thừa; kích thước của rãnh ñỉnh xác ñịnh căn cứ vào lưu lượng tính toán. Khoảng cách từ mép 
rãnh ñỉnh ñến giới hạn chiếm ñất ≥ 2m. 
5.4. ðẤT DÙNG ðỂ ðẮP NỀN ðƯỜNG 
5.4.1. ðất dùng ñể ñắp nền ñường 
chiÕm ®Êt
Gíi h¹n
chiÕm ®Êt
Gíi h¹n
2-4%
Con tr¹ch
®Êt thõa
R
n
h
 ®
Øn
h
>5
H+5m
ng¨n n−íc
Con tr¹ch
2-4%
2-4%
1:
1
1:
mb
B
H
<
1
2
m
Rnh con b¬n
Rnh biªn
®Êt thõa
Con tr¹ch
1:
1.
5 1:1
>0.6
>0.5
>0.3
0.4
0.6
2-4%
<3m
<0.6
>1m
H+5m
>5
>2m
>0.6 1-5m
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 228 
Những loại ñất ñá thường dùng ñắp nền ñường là: 
- ðá: trừ các loại ñá dễ phong hóa, còn lại ñều là vật liệu ñắp nền ñường tốt, chúng có cường ñộ 
chịu lực tốt, không bị nước thấm ướt nên rất ổn ñịnh. 
- Sa thạch ñỏ phong hóa: có thể dùng ñắp nền ñường cao hơn 12m, phải ñầm nén nát thành hạt, 
mỗi lớp dày khoảng 0,30-0,50m ñể tránh hiện tượng lún không ñều. 
- ðá granit phong hoá: có thể dùng ñắp ñường, taluy nền ñường tuỳ theo hạt ñất lớn nhỏ mà 
thiết kế. ðá phong hoá thành cát thì kiểm toán theo hạt cát từ 2-0,05mm. Nếu phong hóa thành ñất thì 
kiểm toán theo hạt ñất nhỏ hơn 0,05mm. 
- ðá bùn lẫn cát: có thể dùng ñắp ñường, nhưng không tốt, phải rải thành lớp mỏng, làm rãnh 
dọc thoát nước. Khi ñắp phải chú ý tới ñộ lún, nhất là nền ñắp cao phải ñắp thêm chiều cao phòng lún 
và mở rộng thêm mặt nền ñường. Phải dùng loại lu nặng ñể ñầm nén. 
- Sỏi cát: có cường ñộ chịu lực khá lớn, thoát nước tốt, do ñó thích hợp ñể ñắp nền ñường ở 
những vùng có ñiều kiện thuỷ văn kém ổn ñịnh, nhất là nền ñường bị ngâm nước. Khi dùng sỏi cát ñắp 
nền ñường, cần chú ý gia cố taluy vì chúng dễ bị xói lở. 
- Sa thạch: dùng ñể ñắp nền ñường ngâm nước tốt, nhưng nên chọn loại sa thạch có cường ñộ 
chịu nén lúc khô và khi ướt gần bằng nhau hoặc chỉ ñược chênh lệch trong khoảng 10%. Cần gia cố 
taluy ñể chống xói lở. 
- Cát nhỏ: cũng có thể dùng ñể ñắp nền ñường, nhưng phải có ñủ các chỉ tiêu cơ lý của cát γ, ϕ, 
ñộ ẩm ω của cát, khi ñắp các lớp cát phía dưới phải ñầm chặt, lớp bảo vệ taluy có thể dùng sét hay ñá 
(dày 0,1-0,15m), khi dùng ñất sét bảo vệ taluy thì phải ñể các lỗ hổng thoát nước. 
- ðất cát pha sét có ñặc ñiểm khi khô không bị rời rạc, khi ướt vẫn có khả năng chịu lực nên có 
thể dùng ñể ñắp nền ñường rất tốt. 
- ðất cát pha sét hạt nhỏ: Tỉ lệ hạt nhỏ hơn 0,2mm chiếm khoảng 50% do ñó 
khi bị ướt thì cường ñộ chịu lực rất kém, do ñó không nên dùng loại này ñể ñắp nền ñường. 
- ðất bột: là loại ñất có ñường kính hạt từ 0,05-0,2mm, do ñó cường ñộ chịu lực rất kém, taluy 
dễ bị sạt lở, có thể dùng ñể ñắp nền ñường nhưng phần trên phải thay bằng loại ñất tốt ñể chịu lực, khi 
nền ñào qua nền ñất bột thì phải thay ñất ở mặt nền ñào với chiều dầy thay ñất khoảng 0,7m. 
- ðất sét pha cá: dùng ñể ñắp nền ñường rất tốt, nó có ñộ dính cao, taluy ổn ñịnh. Tuy nhiên, vì 
nó có hệ số thấm nhỏ nên khi bị ngập nước thì áp lực thuỷ ñộng sẽ lớn. 
- ðất sét: chỉ nên dùng ở nơi khô ráo hoặc có nước không thường xuyên, nếu bị ngập nước lâu 
dễ bị nhão nên mất khả năng chịu lực. 
- ðất sét ñỏ kỷ thứ 3: có thể dùng ñắp ñường, nhưng phải dùng lu loại nặng 25 tấn ñể ñầm lèn. 
Các loại ñất sau ñây nếu không qua xử lý thì không ñược dùng ñể ñắp nền ñường: ðất sét mỡ, 
ñá mỡ, bùn lầy, ñất có thạch cao hoặc muối hoà tan trong nước. Nói chung, phần lớn các loại ñất ñều có 
thể dùng ñể ñắp nền ñường, nhưng cần chọn biện pháp thích hợp ñể ñảm bảo cường ñộ chịu lực, trong 
khi thi công cần chú ý tới các nguyên tắc ñảm bảo cho các lớp ñất của nền ñường thoát nước và chịu 
lực tốt. 
5.4.2. ðầm nén nền ñường 
 Sau khi ñắp xong nền ñường yêu cầu ñất trong nền ñường chỉ ñược phát sinh biến dạng ñàn hồi, 
vì vậy trong quá trình thi công người ta phải tiến hành ñầm nén. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 229
 Dưới tác dụng của áp lực nén, các hạt ñất sắp xếp xít lại gần nhau hơn, thể tích không khí và 
nước trong lỗ rỗng giảm ñi, ñất sẽ ñạt tới ñộ chặt nhất ñịnh, như vậy sau khi thi công xong nền ñường 
có thể tranh thủ ñặt ray, nền ñường không tiếp tục lún kéo dài, giảm ñộ thẩm thấu và chiều cao cột 
nước mao dẫn, bài trừ lún không ñều và tăng cường khả năng chịu lực của ñất. 
Yêu cầu ñầm nén nền ñường ñạt tới ñộ chặt yêu cầu không những chỉ ñối với nền ñắp, mà ñối 
với nền ñào trong ñất xốp cũng phải ñầm nén. 
 Trong quá trình ñầm nén ñất ñạt tới ñộ chặt yêu cầu, khi công cụ ñầm nén cố ñịnh, phải ñảm 
bảo chiều dầy mỗi lớp ñất khi ñầm nén và số lần ñầm nén theo ñúng quy ñịnh, ngoài ra, ñể hiệu quả 
ñầm nén ñược tốt, người ta phải khống chế ñộ ẩm của ñất khi ñầm nén lớn hơn ñộ ẩm tốt nhất W0 là 
1,5÷2,0%, nếu ñất quá ướt thì phải phơi khô trước, nếu ñất quá khô phải tưới nước cho ñủ ñộ ẩm mới 
ñầm. 
 Người ta thường dùng dung trọng khô γk biểu thị ñộ chặt của ñất. Trong ñó: 
Trong quá trình ñầm nén, trong lượng hạt Qh của ñất không ñổi, chỉ có thể tích V của khối ñất 
giảm ñi do thể tích rỗng giảm, vì vậy với một loại ñất, khi càng ñược ñầm chặt thì V càng giảm và dung 
trọng γk càng tăng. Khi xây dựng nền ñường, người ta thường dùng phương pháp ñầm nén tiêu chuẩn 
ñể xác ñịnh ñộ chặt lớn nhất γkmax của ñất, thực chất của vấn ñề là: lấy ñất dùng ñể ñắp nền ñường có ñộ 
ẩm khác nhau cho vào giã trong cối Proctor. Cối Proctor là một hộp bằng kim loại có dung tích 1000 
cm3 , dùng chùy nặng 2,5 kg cho giã ñất bằng cách nâng chùy lên cao 30cm và ñể rơi tự do, H (5-13). 
ứng với số lần ñầm nén quy ñịnh: ñất cát: 60 lần, cát pha sét: 90 lần, ñất sét: 120 lần ta sẽ ñược dung 
trọng γk tương ứng với ñộ ẩm ω của mẫu ñất. Khi cho ñộ ẩm của mẫu ñất thay ñổi ta sẽ vẽ ñược ñường 
quan hệ γk và ω và tìm ñược ñộ chặt tốt nhất γkmax của loại ñất ñó (hay ñộ chặt tiêu chuẩn). ðộ ẩm 
tương ứng với γkmax gọi là ñộ ẩm tốt nhất W0. (Hình 5-12) 
Hình 5-12 Hình 5-13. Cối Proctor 
Khi xây dựng nền ñường, thực tế không yêu cầu các lớp ñất ở ñộ cao khác nhau trong nền 
ñường có cùng một ñộ chặt như nhau. 
V
Qh
K =γ
Wo
max
k
w
kT/m
3
30cm
12cm
c
φ10
γ
γ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 230 
 Do sự phân bố ứng suất không ñều theo chiều cao của nền ñường nên yêu cầu về ñộ chặt của 
các lớp ñất theo chiều cao nền ñường cũng khác nhau. Người ta dùng hệ số ñầm nén K ñể ñánh giá ñộ 
chặt của nền ñường. 
Trong ñó: K : hệ số ñầm nén 
γk
y/c : dung trọng khô yêu cầu của ñất ñắp. 
 γk max : Dung trọng khô lớn nhất của ñất ñắp xác ñịnh bằng thí nghiệm ñầm nén tiêu 
chuẩn. 
Hệ số ñầm nén ñược quy ñịnh như sau: 
Từ mặt nền ñường xuống ≤ 1,20m K = 0,90 
Từ 1,2m ñến ñộ sâu 10m phải ñảm bảo K = 0,85 
Khi >10m và phần bị ngâm nước (trên mực nước 1,2m) yêu cầu K=0,90. 
Hàm lượng nước tốt nhất Wo, ñộ chặt tốt nhất γk max (T/m
3) và ñộ chặt yêu cầu của ñất có thể tham 
khảo trong bảng 5-4. 
Bảng 5-4 
Loại ñất 
ðộ chặt yêu cầu 
γk
y/c (T/m3) 
Hàm lượng nước 
tốt nhất Wo (%) 
ðộ chặt tốt nhất 
γkmax( T/m
3) 
Cát nhỏ 1,60 1,60÷1,9 5 
ðất cát 1,70÷1,75 8÷12 
Cát pha sét 1,65÷1,75 9÷15 1,65÷1,95 
Sét pha cát nhiều 1,60÷1,65 13÷19 1,60÷1,75 
Sét pha cát ít 1,55÷1,65 16÷20 1,60÷1,75 
ðất sét 1,45÷1,55 20÷25 1,33÷1,75 
max
/
k
cy
kK
γ
γ
=
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 231
BẢNG CHUYỂN ðỔI ðƠN VỊ ðO LƯỜNG 
ðơn vị 
Tên gọi các ñại 
lượng Tên gọi Ký hiệu 
Tương quan 
ñơn vị với hệ 
SI (hệ M) 
Centimét cm 10-2m 
Chiều dài 
Micrômét µm 10-6m 
Kilogam lực KG 9,80665N 
Lực 
Tấn lực T 9,80665KN 
Kilogam lực trên mét KG/m 9,80665N/m Tải trọng phân bố 
tuyến tính Tấn lực trên mét T/m 9,80665KN/m 
Kilogam lực trên mét vuông KG/m2 9,80665Pa 
Kilogam lực trên centimet 
vuông 
KG/cm2 0,098Mpa 
Tải trong phân bố bề 
mặt và các ứng suất 
(sức chống) 
Tấn lực trên mét vuông T/m2 9806,65Pa 
Môdun ñàn hồi 
Kilogam lực trên centimet 
vuông 
KG/cm2 0,098Mpa 
Trọng lượng riêng Gam lực trên centimet khối G/cm3 9,80665KN/m
3 
 Tấn lực trên mét khối T/m3 9,80665KN/m
3 
Hệ số biến ñổi thể 
tích 
Centimet vuông trên 
kilôgam lực 
cm2/KG 0,1cm2/N 
 Ghi chú: Trong tính toán kỹ thuật có trường hợp cho phép quy tròn 9,80665 thành 9,81. Khi 
tính toán không yêu cầu chính xác quá cao thì quy tròn là 10. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 232 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Lê ðức Trân - Giáo trình khảo sát và thiết kế ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1977. 
2. Lê Xuân Quang, Lê ðức Trân, Phạm Văn Vang, Phạm Văn Ký - Giáo trình khảo sát và thiết kế 
ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1990. 
3. Lê Văn Cử, Lê Xuân Quang, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trọng Luật - Giáo trình công trình 
ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1975. 
4. Nguyễn Thanh Tùng, Bùi Thị Trí, Lê Văn Cử - Giáo trình kết cấu tầng trên ðường sắt - Trường ðại 
học GTVT - 1996. 
5. Quy phạm thiết kế kỹ thuật ðường sắt khổ 1000mm - Bộ giao thông vận tải - 1976. 
6. Quy phạm thiết kế kỹ thuật ðường sắt khổ 1435mm - Bộ giao thông vận tải - 1985. 
7. Quy trình tính sức kéo ñầu máy các ñoàn tàu ðường sắt - Bộ giao thông vận tải - 1984. 
8. Quy phạm kỹ thuật khai thác ðường sắt Việt Nam - Bộ giao thông vận tải - 1999. 
9. Sổ tay thiết kế ðường sắt, tập1, 2 - Viện thiết kế giao thông vận tải - 1972. 
10. I.V. Turbui và các tác giả - Khảo sát và thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1989 (Bản tiếng Nga). 
11. I.I. Kautor và các tác giả - Cơ sở khảo sát và thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1999 (Bản tiếng Nga). 
12. B.A. Kapưlenko và các tác giả - Khảo sát và thiết kế vị trí ñặt cầu, hầm trên ðường sắt - Matxcơva 
1999 (Bản tiếng Nga). 
13. B.A. Voukov và các tác giả - ðiều tra kinh tế và cơ sở thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1990 (Bản 
tiếng Nga). 
14. T.G. Iakobleva và các tác giả - ðường ñường sắt - Matxcơva 1999 (Bản tiếng Nga). 
15. ðịch Tư Dung và các tác giả - Thiết kế tuyến ðường sắt - Nhà xuất bản Trường ðại học giao thông 
Tây Nam - 2001 ( Bản tiếng Trung). 
Câu hỏi ôn tập: 
Chương 4 . Khái niệm ðS không mối nối 
1. Ưu nhược ñiểm của ðS có mối nối và ðS không mối nối. Yêu cầu về bình ñồ và trắc 
dọc của ðS không mối nối. Vẽ sơ ñồ nội lực phân biệt ñường ray thường, ray dài và 
ray không mối nối. 
2. Thành lập công thức tính ứng suất nhiệt δT , lực nhiệt ñộ PT trong ray không mối nối. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Phần I . Thiết kế tuyến ðS 
Chương 1 . Tính sức kéo ñầu máy 
1. Mục ñích và mô hình tính sức kéo ñầu máy. Các ngoại lực tác dụng lên ñoàn tàu, quy 
tắc dấu. Phân biệt lực toàn phần và lực ñơn vị. 
2. Công thức tổng quát tính lực cản ñơn vị cơ bản của ñầu máy, toa xe, ñoàn toa xe, của 
ñoàn tàu. Các loại lực cản phụ, công thức tính. Các biện pháp làm giảm lực cản. 
3. Sự hình thành lực hãm,lực kéo.Phân tích hạn chế lực hãm,lực kéo theo ñiều kiện 
bám.Tính lực hãm. 
4. Phương trình chuyển ñộng ñoàn tàu.Tính khối lượng ñoàn tàu Q.Kiểm tra Q theo ñiều 
kiện hạn chế. 
Chương 2 . Bình ñồ, trắc dọc ðS 
5. Các yếu tố ñường cong, ưu nhược ñiểm của ñường cong bán kính nhỏ. 
Yêu cầu về ñoạn thẳng giữa các ñoạn cong. Xác ñịnh góc quay nhỏ nhất. 
6. Các dốc giới hạn (dốc hạn chế, cân bằng, gia cường, quán tính): ñiều kiện sử dụng, 
ñịnh nghĩa và công thức tính. Dốc quán tính khác các dốc giới hạn khác ở ñiểm nào. 
7. Các dốc thiết kế (dốc vận doanh). Các cách nối 2 yếu tố trắc dọc. 
8. Mục ñích, phân loại, nội dung và nguyên tắc phân bố ñiểm phân giới. 
Yêu cầu về bình ñồ và trắc dọc tại ñiểm phân giới. Xác ñịnh chiều dài ga. 
9. Cách bố trí ñiểm ñổi dốc theo bình ñồ và công trình nhân tạo. 
 Cách thiết kế bình ñồ và trắc dọc khi gặp ðS cũ, ñường ô tô, cầu, hầm. 
10. Cách thiết kế trắc dọc ñảm bảo tàu chạy an toàn (không bị ñứt móc tại ñiểm ñổi dốc). 
 Cách thiết kế trắc dọc ñảm bảo tàu chạy liên tục khi qua ñường cong, qua hầm,trước 
khi vào ga, 
Chương 3. Vạch tuyến 
11. Nêu nhiệm vụ vạch tuyến và các phương án về hướng tuyến. 
12. Phân loại cách vạch tuyến, vạch tuyến tự do, vạch tuyến khó khăn. 
13. ðặc ñiểm vạch tuyến theo những ñiều kiện ñịa thế và ñịa chất khác nhau, vạch tuyến 
qua sông. 
Phần II. Kết cấu tầng trên ðS 
Chương 1. Cấu tạo kiến trúc tầng trên 
14. Ray: Vẽ hình, công dụng, yêu cầu, hình dáng, kích thước. 
15. Phụ tùng nối ray với ray, giữ ray với tà vẹt: Vẽ hình, cấu tạo, ưu nhược ñiểm mỗi 
loại. 
16. Tà vẹt: Vẽ hình, công dụng, yêu cầu, ưu nhược ñiểm mỗi loại. 
17. Lớp ñá ba lát : Vẽ hình, công dụng, yêu cầu, vật liệu, mặt cắt ngang. 
Chương 2. Thiết kế ñường ray 
18. Bánh xe, ñôi bánh xe: Vẽ hình, cấu tạo, kích thước. 
19. ðường ray trên ñường thẳng: Cự ly,ñộ nghiêng ñế ray, mặt ngang ñỉnh 2 ray.Vẽ hình. 
20. ðường ray trên ñường cong: ðặc ñiểm, các dạng nội tiếp của ñầu máy, toa xe có 2 
trục, 3 trục, 4 trục trong cự li cố ñịnh. Tính cự ly tối ưu, cự ly nhỏ nhất (vẽ hình). 
21. Mục ñích, tính siêu cao: ðảm bảo 2 ray mòn ñều nhau, hành khách ñỡ mệt mỏi, ổn 
ñịnh ngang. Cách thực hiện siêu cao theo mặt cắt ngang ñường. 
22. ðường cong chuyển tiếp: Mục ñích, phân tích 5 tính chất, phương trình, chiều dài. 
23. ðặt ray ngắn trên ñường cong: Mục ñích, tính ñộ rút ngắn của ray bụng so với ray 
lưng. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 3 . Cấu tạo ghi ñơn 
24. Vẽ bộ ghi ñơn phổ thông rẽ phải cho tàu vào ñường thẳng ( ghi chú chi tiết). 
25. Vẽ bộ ghi ñơn phổ thông rẽ phải cho tàu vào ñường rẽ. Cấu tạo bộ phận ñầu, nối giữa, 
tâm ghi. 
Chương 4 . Khái niệm ðS không mối nối 
26. Ưu nhược ñiểm của ðS có mối nối và ðS không mối nối. Yêu cầu về bình ñồ và trắc 
dọc của ðS không mối nối. Vẽ sơ ñồ nội lực phân biệt ñường ray thường, ray dài và 
ray không mối nối. 
27. Thành lập công thức tính ứng suất nhiệt δT , lực nhiệt ñộ PT trong ray không mối nối. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Phạm vi sử dụng 
Giáo trình "Công trình ñường sắt" tập 1 "Tuyến ñường sắt, kết cấu tầng trên ñường 
sắt và nền ñường sắt" nhằm phục vụ sinh viên các ngành ñường ôtô, cầu hầm, kinh tế xây 
dựng, khai thác vận tải sắt và các ngành khác liên quan ñến giao thông vận tải. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -