Tải bản đầy đủ

THIẾT kế các CÔNG TRÌNH THOÁT nước NHỎ TRÊN ĐƯƠNG ô tô

1

CHƯƠNG 1. TæNG QUAN VÒ THIÕT KÕ C¸C CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC
NHỎ
TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ
1.1.

Phân loại các công trình thoát nước
Trên tuyến đường giao thông có nhiều các công trình thoát nước khác nhau. Có thể phân

loại các công trình thoát nước như sau:
1.1.1. Rãnh, mương thoát nước mặt thường
Gồm có: Rãnh biên, rãnh đỉnh, rãnh thoát nước, bậc nước và dốc nước.
1.1.1.1.

Rãnh biên

Được bố trí ở các đoạn đào hoặc đắp thấp song song với tim đường để thu nước mưa rơi
xuống mặt đường, vai đường, mái ta luy và thoát đi.
1.1.1.2.


Rãnh đỉnh

Còn gọi là rãnh ngăn nước được bố trí ở sườn núi phía trên ta luy nền đào để ngăn và
thoát nước mặt không cho chảy vào nền đường gây xói mòn và ẩm ướt ta luy nền đào, và chân ta
luy nền đắp, làm giảm lưu lượng nước chảy vào rãnh biên, từ đó giảm độ ẩm ướt của nền mặt
đường.
1.1.1.3.

Rãnh thoát nước

Còn gọi là rãnh dẫn nước có tác dụng dẫn nước từ rãnh biên, rãnh đỉnh, thùng đấu hoặc
các chỗ trũng hai bên đường cho chảy vào cầu cống, sông suối thiên nhiên hoặc một vị trí quy
định nào đó ở xa nền đường.
1.1.2. Ống, rãnh thoát nước ngầm
Gồm các công trình thoát nước ngầm: Rãnh nổi, rãnh ngầm, rãnh thấm.
a. Rãnh nổi: bố trí ở phía trên hoặc hai bên nền đường để ngăn nước, dẫn thoát nước hoặc
hạ thấp nước ngầm ở nông và có thể kiêm tác dụng ngăn và thoát nước mặt.
b. Rãnh ngầm: chôn ngầm dưới mặt đất dùng để dẫn thoát nước ngầm hoặc các dòng chảy
ngầm tập trung, thường xây đá hoặc đổ bêtông.
c. Rãnh thấm: trong rãnh đắp bằng các vật liệu có độ thấm lớn dùng để cắt các dòng chảy
của tầng chứa nước ngầm, hạ mực nước ngầm, làm khô và dẫn thoát nước ngầm trong mái đất,
khi lượng nước tương đối lớn thì đáy rãnh thấm có thể đặt thêm ống thoát nước hoặc rãnh ngầm.
1.1.3. Các công trình thoát nước qua đường
Bao gồm : Cầu, cống, cống xiphông, máng dẫn nước, đường tràn.


2

1.1.3.1.

Cầu

Cầu nhỏ thường dùng khi lưu lượng lớn hơn 25 – 30 m3/s. Nói chung thiết kế phải so
sánh cụ thể về các mặt kinh tế - kỹ thuật mới có thể quyết định một cách hợp lý phương án làm
cầu hay cống. Khi so sánh giữa phương án cầu và cống phải ưu tiên phương án cống vì thi công
cống đơn giản hơn, có thể công xưởng hoá và cơ giới hoá toàn bộ, chịu được tải trọng rất lớn, ít
phụ thuộc vào sự thay đổi của tải trọng tính toán trên đường, v.v...
1.1.3.2.

Cống


Cống là công trình thoát nước chính trên đường ô tô, nằm rải rác dọc tuyến và chiếm trên
80% các công trình thoát nước trên đường. Thông thường những công trình thoát nước qua
đường khẩu độ dưới 2m đều gọi là cống, khẩu độ trên 5m gọi là cầu. Theo kinh nghiệm nếu lưu
lượng trên 15m3/s thì làm cống vuông kinh tế hơn cống tròn.
1.1.3.3.

Cống xi phông

Thường dùng khi nền đường đắp thấp, mực nước hai bên đường đều cao hơn cửa cống và
nhất là khi tuyến đường cắt qua các mương tưới thuỷ lợi. Cửa vào của cống xi phông phải bố trí
theo kiểu giếng thẳng đứng bao gồm cả bộ phận chống lắng đọng. Cống xi phông cần phải bảo
đảm không bị thẩm lậu nước ra ngoài.
1.1.3.4.

Đường tràn
Đường tràn theo khái niệm thủy lực là một dạng đập tràn đỉnh rộng với chiều cao thấp.

Thông thường chiều cao đường tràn chỉ từ 1,0m tới 3,0m. Như vậy chiều rộng đường tràn lớn
hơn chiều cao đập tràn từ 3 đến 5 lần. Đường tràn thường được xây dựng kết hợp cống thoát
nước.
1.1.4. Công trình tích nước
Gồm: Đê ngăn nước, hồ chứa nước, chủ yếu để chứa nước từ sườn núi hoặc từ rãnh biên,
rãnh đỉnh chảy về tại một địa điểm nhất định để cho bốc hơi hoặc thấm xuống đất.
Ngoài ra khi mương rãnh có sẵn cong queo hay giao nhau nhiều chỗ với đường, để cải
thiện tình hình dòng chảy đề phòng xói lở nền đường, giảm số lượng cống có thể dùng các biện
pháp chỉnh trị dòng chảy như đập dẫn nước, kênh đào.
1.2. Hệ thống thoát nước nhỏ trên đường Ô tô


3

1.2.1. Hệ thống thoát nước mặt
+ Mặt cắt ngang đường ôtô có dốc ngang từ tim phần xe chạy về lề đường. Độ dốc ngang
phụ thuộc vào loại mặt đường.
+ Độ dốc ngang của lề đường thường làm dốc hơn phần xe chạy khoảng 142%.
+ Mặt cắt ngang phần xe chạy thường làm theo dạng đường cong parabôn hay theo hai
mái thẳng có đoạn giữa trong phạm vi 2m làm theo dạng đường tròn.
Rãnh dọc ( rãnh biên ), rãnh đỉnh, rãnh tập trung nước, thùng đâu, bể bốc hơi, để con
trạch, thềm đất.
Dốc nước và bậc nước.
Công trình thoát nước qua đường: cầu, cống, đường thấm, đường tràn.
Các công trình hướng nước và cải suối.
1.2.2. Hệ thống thoát nước ngầm.
Tác dụng của hệ thống này là chặn tập hợp, tháo và hạ mực nước ngầm, đảm bảo nền
đường không bị ẩm ướt do đó cải thiện chế độ thủy nhiệt của nền và mặt đường.


4

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG C¸C CÔNG TRÌNH
THOÁT NƯỚC NHỎ TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ CñA TỈNH THÁI NGUYÊN
2.1. Đặc điểm cơ bản của tỉnh Thái Nguyên.
Là một tỉnh chiếm đến 85% diện tích là đồi núi là loại núi dốc, núi cao hiểm trở. Các
dãy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, là vùng có địa hình cao chia cắt phức tạp do
quá trình castơ phát triển mạnh, có độ cao từ 500 -1000m, độ dốc thường từ 25-35 độ.
Độ dốc địa hình lớn, độ chia cắt sâu và chia cắt ngang lớn, cộng với các tác nhân khí hậu
ẩm ướt, lượng mưa lớn tập trung trong thời gian rất ngắn (từ tháng 9 đến tháng 12), lớp vỏ
phong hoá dày với thành phần có nhiều sét... là những điều kiện địa hình - địa mạo thuận lợi
cho sự phát triển của hoạt động trượt lở. Đặc biệt, việc thi công bạt mái taluy quá dốc khi xây
dựng đường, phá hủy lớp phủ thực vật... có thể gây ra sự mất ổn định sườn và kích thích quá
trình trượt lở xảy ra.
Hiện tượng pháp rừng phòng hộ trên địa bàn miền núi tỉnh thái nguyên diễn ra thường
xuyên không những làm thất thoát tài nguyên rừng mà còn gây ra ảnh hưởng đến xói lở các
công trình phòng hộ, xói lở taluy đường…
Nhiều tuyến đường trên một đoạn tuyến ngắn phải bố trí nhiều công trình thoát nước
ngang đường và các công trình phòng hộ, điển hình như hình 2.1.
Bên cạnh đó do điều kiện địa hình phức tạp, độ dốc địa hình lớn dẫn đến nhiều tuyến
đường đi cắt ngang qua khe tụ thủy, tại những vị trí này thường bố trí các công trình cống thoát
nước ngang đường có độ dốc lớn và phải bố trí cống đổi dốc hai lần, như hình 2.2.
Hiện tượng sụt trượt taluy âm và taluy dương diễn ra vào những ngày mưa kéo dài
thường xuất hiện trên địa bàn tỉnh hàng năm.


5

Cống thoát nước xuyên
qua tường chắn taluy âm

Rãnh cơ

Rãnh đỉnh

Bậc nước

Hình 2.1 mặt bằng đoạn tuyến có bố nhiều cống thoát nước và công trình phòng hộ


6

Tường chắn
trọng lực
Hố thu nước
Gia cố hạ lưu

Hình 2.2. Bố trí cống thoát nước ngang có độ dốc tối đa 40%, thượng lưu bố trí hố thu và hạ lưu
là tường chắn


7

Một lợi thế không nhỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên kể đến nữa đó là tỉnh có nguồn tài
nguyên khoáng sản vật liệu xây Dùng tương đối phong phú trong đó vật liệu đá có các loại
chủ yếu là granit, riolit và đá vôi chúng có các tính chất cơ lý, thành phần khoáng vật, cường
độ phóng xạ hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu để sản xuất đá làm vật liệu xây dựng cũng như
vật liệu sản xuất xi măng hiện nay. Trên địa bàn tỉnh đã hình thành nhiều nhà máy sản xuất xi
măng Poolang phục vụ cho nhu cầu xây dựng ngày càng tăng trên địa bàn tỉnh, nguồn vật liệu
cát, đá sỏi khá dồi dào cũng là một lợi thế không nhỏ cho ngành xây dựng trên toàn tỉnh.
Những nhà máy xi măng điển hình trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên gåm:
1. Nhà máy xi măng Quang Sơn
Nhà máy Xi măng Quang Sơn được xây dựng trên địa bàn xã Quang Sơn, huyện Đồng
Hỷ, tỉnh Thái Nguyên, cách thành phố Thái Nguyên 15 km theo hướng Tây - Bắc, nằm sát
đường Quốc lộ 1B đi Lạng Sơn. Ông Hoàng Chí Cường, Tổng giám đốc Vinaincon cho biết:
Dây chuyền sản xuất của Nhà máy Xi măng Quang Sơn là dây chuyền công nghệ lò quay,
phương pháp khô, có hệ thống tháp trao đổi nhiệt 5 tầng, 1 nhánh và buồng đốt Precalciner.
Dự án Nhà máy Xi măng Quang Sơn do Tổng công ty Xây dựng Công nghiệp Việt
Nam- Vinaincon có trữ lượng sản xuất 1,51 triệu tấn/năm, tương đương 4.000 tấn clinker/ngày
đêm. Hiện nay nhà máy xi măng Quang Sơn đang có một mạng lưới tiêu thụ sản phẩm miền
núi phía Bắc.
2. Nhà máy xi măng Quán Triều, Tân Quang
Công ty Xi măng Quán Triều hàng năm sản xuất và tiêu thụ 700.000 tấn xi măng, trong
đó xi măng PCB 30 là 90.000 tấn, xi măng PCB 45 là 560.
Sản phẩm Xi măng Tân Quang hiện đã được tiêu thụ rộng rãi trên thị trường các tỉnh
thành miền núi phía Bắc, được sử dụng tại các công trình quan trọng như: Thủy điện Sông
Miện 5, Thủy điện Sông Bạc, Nhà máy gang thép Việt Trung... Công ty có hệ thống các nhà
phân phối xi măng uy tín hàng đầu như: Tổng Công ty Hòa Bình Minh (phân phối tại Phú Thọ,
Vĩnh Phúc), Công ty TNHH Thái Bình Minh (phân phối tại Lào Cai), Công ty TNHH Hà Phát
(phân phối tại Hà Nội)…
3. Nhà máy xi măng La Hiên
Công suất của Nhà máy có trữ lượng sản xuất lên đến trên 1 triệu tấn/năm, trong tương
lương đang tiếp tục dự kiến nâng trữ lượng sản xuất lê 1,6 triệu tấn/ năm vào năm 2016.


8

Các địa bàn tiêu thụ xi măng chủ yếu của Nhà máy là Thái Nguyên (chiếm 60% tổng
sản lượng tiêu thụ của nhà máy), Bắc Kạn, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Cao Bằng…
2.2. Hiện trạng c¸c công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô cña tỉnh Thái Nguyên
2.2.1. Hiện tượng nước ngầm gây hư hỏng công trình
Các công trình đi qua khu vực chịu ảnh hưởng của nước ngầm đặc biệt là nước ngầm trên
các vùng taluy dương nền đường làm cho đất đá bão hòa gây ra suy giảm cường độ kháng cắt
của đất đá. Đây là một nguyên nhân lớn gây nên hiện tượng sụt trượt nền đường vào những
ngày mưa kéo dài trên địa bàn các tỉnh miền núi.

Hình 2.3. Hiện tượng trượt taluy dương do nước ngầm trong đất
2.2.2. Hư hỏng rãnh thoát nước dọc
2.2.2.1. Tuyến đường không có rãnh và rãnh chưa đạt yêu cầu về kích thước hình học.
Một số tuyến đường không có rãnh thoát nước hoặc rãnh thoát nước bị đất đá vùi lấp mất
khả năng thoát nước. Vào mùa mưa gây xói lở và phá hoại kết cấu nền mặt đường gây cản trở
giao thông.

Hình 2.4. Làm đường không bố trí rãnh dọc thoát nước và phải bố trí thêm rãnh dọc


9

2.2.2.2. Xói lở rãnh thoát nước dọc.
Trên các tuyến đường miền núi có độ dốc dọc lớn, lưu lượng lớn, thời gian tập trung nước
ngắn, rãnh quá dài và tiết diện rãnh không đủ để thoát nước ngang khi có mưa gây ra hiện
tượng xói lở mặt đường và xói lở rãnh thoát nước phá hỏng kết cấu nền, mặt đường.

Hình 2.5. xói lở rãnh thoát nước dọc
2.2.2.3. Lắng đọng bùn đất trong rãnh thoát nước.
Nguyên nhân của hiện tượng lắng đọng bùn đất trong rãnh là do độ dốc dọc của rãnh nhỏ,
rãnh không thường xuyên được nạo vét, làm vệ sinh để đất đá lắng đọng trong lòng rãnh mất
khả năng thoát nước và do điều kiện thời tiết mưa bão làm đất đá bị bão hòa gây ra hiện tượng
sụt trượt taluy, hiện tượng đá lăn, đá đổ làm vùi lấp rãnh thoát nước dọc đường.

Hình 2.6. Sụt taluy dương, gây lấp tràn lấp rãnh dọc
2.2.3. Hư hỏng rãnh đỉnh, rãnh cơ và bậc nước
Là một tỉnh miền núi, cho nên các tuyến đường huyện lộ, tỉnh lộ và đặc biệt là các tuyến
đường Quốc lộ luôn đi qua nhiều đoạn tuyến đặc biệt khó khăn, đào sâu, đắp cao. Nhiều đoạn
tuyến cả đoạn dài do đi qua khu vực đồi núi cao đào nền lớn. Tuy nhiên do taluy đào rất lớn
nên việc bố trí rãnh đỉnh ở những đoạn tuyến này còn hạn chế và tình hình thi công không được


10

đảm bảo dẫn đến hư hỏng. Bên cạnh đó việc bố trí rãnh cơ thoát nước và bậc nước chưa được
hợp lý nên lưu lượng nước đổ về các rãnh cơ và bậc nước lớn gây sói mòn dần dần bị phá hủy
kết cấu rãnh…

Hình 2.7. Hư kết cấu rãnh cơ và sạt lở taluy dương nền đường
2.2.4. Hư hỏng cống thoát nước
Cống là công trình thoát nước chính trên đường. Cống có nhiều loại: Cống tròn, cống bản,
cống hộp, cống vuông, cống vòm... Khẩu độ cống thay đổi có thể từ (0,5 -:- 6,0)m. Số lượng
ống cống phụ thuộc vào chiều dài cống tùy thuộc vào quy mô, cấp hạng của công trình và địa
hình cụ thể nơi bố trí cống. Cống trên đường ô tô trên địa bàn tỉnh thường gặp các dạng hư
hỏng chủ yếu sau:
2.2.5. Lắng đọng đất cát trong cống thoát nước.
Nguyên nhân của hiện tượng lắng đọng bùn đất trong cống là do cống có độ dốc dọc lòng
cống nhỏ, chiều dài cống lớn, khẩu độ cống nhỏ, không thuận tiện cho công tác duy tu, làm vệ
sinh cống.
Một nguyên nhân nữa là do quá trình phát triển thì việc lấn chiếm lòng lề đường, lấn
chiếm đất để xây dựng làm cho khi vực xung quanh bị lấp dòng chảy khiến nước bị ứ đọng cho
cống, làm hư hỏng cống.

Hình 2.8. lắng đọng bùn cát thượng hạ lưu cống


11

2.2.6. Bị phá hoại ở thượng lưu và hạ lưu của cống thoát nước.
Thượng và hạ lưu cống là bộ phận thường bị phá hoại nhiều. Nguyên nhân do độ dốc tự
nhiên của các khe suối lớn, tốc độ dòng chảy cao, thời gian tập trung nước rất nhanh, nước
không kịp thoát theo cống gây xói lở thượng hạ lưu cống và phá hoại nền đường.

Hình 2.9. Cống bị xói lở phía hạ lưu
2.2.7. Bị phá hoại tại mối nối cống.
Do móng cống bị lún, làm đứt gãy tại vị trí các mối nối cống.

Hình 2.10. Sạt trượt taluy âm gây hư hỏng cống ngang
2.1.8. Ta luy đường bị sạt lở.
Qua khảo sát thực tế trên các tuyến đường trên địa bàn tỉnh và một số các vùng lân cận
hiện tượng sạt lở mái ta luy âm và mái ta luy dương diễn ra rất phổ biến, đặc biệt vào mùa mưa
lũ hàng năm có rất nhiều các vị trí sụt trượt gây ác tắc giao thông.


12

Hình 2.11. Cống bị hư do sụt trượt taluy âm
2.1.9. Hư hỏng cầu nhỏ
Một số hư hỏng thường gặp ở cầu trên các tuyến đường là hiện tượng xói lở mố, trụ cầu,
chiều cao đặt cầu thấp, cầu không đủ khẩu độ thoát nước. Khi có mưa lũ, nước chảy trên mặt
cầu mang theo cây trôi và đất đá phá hỏng kết cấu phần trên của cầu.

Hình 2.12. Hư hại đầu cầu do xói lở
2.2. Các vấn đề tồn tại trong công tác thiết kÕ, xây dựng công trình thoát nước trên
đường
Thông qua điều tra, phân tích các trường hợp công trình bị hư hỏng phải sửa chữa trong
thời gian qua, có thể tổng kết và xác định các vấn đề tồn tại như sau:
2.2.1. Công tác khảo sát tuyến đường
Để một công trình đạt được chất lượng thì công tác thiết kế phải luôn gắn liền với công
tác khảo sát địa hình, địa chất.
Nhiều công trình công việc khảo sát không được chú trọng đúng mức dẫn đến khảo sát
không chuẩn do vậy những bước tiếp theo khi xây dựng công trình còng bị ảnh hưởng, như:
Xác định lưu lượng không chuẩn, xác định về địa chất không chuẩn, xác định về địa
hình không chuẩn, xác định vị trí điểm đặt công trình không phù hợp.
Nhiều công trình khảo sát xác định địa hình và đi tuyến đặt tuyến không hợp lý, nhiều
đoạn tuyến đi phải bố trí nhiều công trình, đi qua vùng sạt lở…đặc biệt nhiều đoạn tuyến đi
tuyến miền núi nhưng đi thấp nên lượng nước tập trung về từ lưu vực đổ về làm phó hoại tuyến
đường.


13

2.2.2. Xác định và khoanh vùng diện tích lưu vực cống.
Thông thường việc khoanh vùng diện tích lưu vực là rất quan trọng trong việc lựa chọn
loại cống và khẩu độ cống, đây là một khâu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình thoát
nước nhỏ trên đường ô tô. Tuy nhiên hiện nay nhiều đơn vị tư vấn còn chưa quan tâm đúng
mức công đoạn này, nhiều đơn vị tư vấn không có kỹ sư khảo sát địa hình, thủy văn đi theo đội
địa hình để khảo sát các vị trí tụ thủy, vị trí đặt cống trên đường để từ đó định hình và khoanh
vùng được diện tích lưu vực dẫn đến quá trình tính toán lựa chọn loại cống và khẩu độ cống
chưa chính xác gây ảnh hưởng đến chất lượng công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô.
2.2.3. Chọn tần suất lũ thiết kế.
Việc chọn tần suất lũ thiết kế để thiết kế công trình chưa hợp lý, còn thiên về các quy
định mang tính áp đặt (dựa trên cơ sở cấp đường và khẩu độ công trình), chưa được luận chứng
một cách khoa học. Chỉ quan tâm nhiều đến thời hạn thông xe, chưa quan tâm đẩy đủ đến trạng
thái nguy hiểm khi xuất hiện các trận lũ lớn hơn lũ thiết kế, tuy xác suất xảy ra có thể thấp,
nhưng hậu quả lại rất nghiêm trọng. Còn đồng nhất hoá tần suất lũ thiết kế để đảm bảo thông xe
với tần suất lũ để kiểm toán ổn định của các hạng mục công trình.
Trong thực tế có rất nhiều trường hợp, chỉ cần bỏ thêm một khoản chi phí rất nhỏ khi
xây dựng để nâng tần suất lũ cho phép thông xe, hoặc để xây dựng các hạng mục công trình
đảm bảo mức độ ổn định cao hơn với những tần suất lũ đặc biệt hơn thì có thể tránh được việc
phải chi phí rất lớn để xây dựng lại từ đầu các công trình đã bị phá hoại do xuất hiện lũ lớn hơn
thiết kế.
Không những chỉ tốn kém về kinh phí, khi công trình đã bị phá huỷ và phải xây dựng lại
thì sẽ phải mất rất nhiều thời gian đề lập dự án đầu tư, thiết kế, triển khai xây dựng và do đó,
chính yêu cầu đảm bảo thông xe cũng không đạt được.
Thực tế này xuất phát từ chỗ chưa quan tâm đúng mức đến giai đoạn làm việc ở trạng
thái nguy hiểm (về thủy lực) của công trình, và mặt khác, do không có đủ các công cụ nghiên
cứu cần thiết để có thể kiểm toán hết các trạng thái nguy hiểm của công trình.
Về điểm này, có thể nêu một thí dụ rõ nhất về sự bất hợp lý do đồng nhất hoá tần suất lũ
thiết kế để đảm bảo thông xe với tần suất lũ để kiểm toán ổn định của các hạng mục công trình
là trường hợp thiết kế các cống trên sườn dốc với tần suất lũ p = 4%. Đây là một tần suất khá
lớn nên xác suất xảy ra các trận lũ lớn hơn lũ thiết kế khá cao. Trong khi đó, khả năng thoát


14

nước của cống rất có giới hạn. Sau khi nước chảy đầy cống (của vào bán áp) thì mặc dù mực
nước thượng lưu tăng rất nhanh nhưng khả năng thoát nước của cống hầu như không tăng và
rất dễ xảy ra tình trạng nước tràn nền, là một trạng thái thuỷ lực rất nguy hiểm. Đó là chưa kể
đến việc còn có rất nhiều nguyên nhân khác rất dễ gây bất lợi cho cống như: Mức độ chính xác
của phương pháp tính lưu lượng, khả năng bồi lấp tắc thân cống do bùn sét cát cuội tảng.
Lưu ý:
Trong tính toán lũ, có hai phương pháp chính là phương pháp thống kê xác suất và
phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành dòng chảy. Phương pháp thống kê xác suất
dùng trong trường hợp lưu vực tính toán có tài liệu quan trắc trong nhiều năm, còn phương
pháp phân tích nguyên nhân hình thành dòng chảy được dùng trong trường hợp thiếu tài liệu
thực đo.
Vấn đề chọn dạng đường tần suất trong tính toán dòng chảy lũ là việc lựa chọn đường
phân phối xác suất thích hợp, vì trong tính toán lũ các trị số thiết kế thường ở các tần suất nhỏ
trên phần ngoại suy của đường cong tần suất, việc ứng dụng các dạng đường tần suất khác nhau
sẽ cho kết quả khác nhau.
2.2.4. Các tồn tại trong việc tính toán chế độ thủy lực và thủy văn.
2.2.4.1.

Tách rời việc tính toán thuỷ văn với tính toán thuỷ lực.

Theo các quy trình hiện nay, sau khi xác định được tần xuất lũ p sẽ tiến hành xác định Q (p)
rồi dùng trị số Q(p) này để tính toán thuỷ lực. Đây là cách chưa hợp lý vì giá trị Q (p) nói trên là
lưu lượng của dòng chảy chưa bố trí công trình. Khi bố trí công trình vào dòng chảy, bản thân
giá trị Q(p) cũng biến đổi khác nhau. Lý do dẫn đến sự biến đổi là sau khi bố trí công trình vào
dòng chảy sẽ làm cho hình dạng đường mặt nước của dòng chảy bị thay đổi, rõ rệt nhất là phát
sinh mực nước dềnh ở thượng lưu công trình. Đặc biệt, với các công trình thoát nước nhỏ trên
đường ô tô, do mặt cắt ngang dòng chảy sau khi đã bố trí công trình khác biệt rất nhiều so với
mặt cắt ngang dòng chảy chưa bố trí công trình, nên sự thay đổi đường mặt nước cũng sẽ rất rõ
rệt, sẽ kéo theo sự thay đổi về thể tích nước nằm trong lòng suối W S, sự thay đổi về chế độ thuỷ
lực kéo theo sự thay đổi trị số lưu lượng tức thời Q và trị số lượng nước thoát qua công trình
WQ là các 4 thông số quan trọng trong phương trình cân bằng lượng nước, có ảnh hưởng rất lớn
đến trị số lưu lượng.


15

W - W d = WS - WQ
Trong đó:
W : Tổng thể tích dòng chảy trên lưu vực (m3).
Wd , WS , WQ: Thể tích dòng chảy ở sườn dốc lưu vực, ở lòng suối và qua công
trình thoát nước (m3) (Tài liệu tham khảo: thiết kế đường ô tô công trình vượt sông Tập 3, công
thức 9-26, trang 183)
2.2.4.2.

Không xét được quá trình diễn biến thuỷ văn và thuỷ lực theo thời gian.

Các phương pháp tính toán hiện nay chỉ cho phép xác định được giá trị của các thông số
thuỷ văn và thuỷ lực (Q, V, H) mà không xác định được thời điểm xuất hiện các giá trị đó.
Nªn:
Không xác định được ảnh hưởng của các cơn mưa nối tiếp nhau đến chế độ thuỷ văn của
một công trình cụ thể.
Không xác định được các ảnh hưởng tác động qua lại của các dòng chảy trong cùng một
hệ thống sông suối, chịu ảnh hưởng của các cơn mưa riêng rẽ lệch pha nhau về thời gian.
Không xác định được một cách chính xác thời gian dềnh ứ do lũ, đặc biệt là sau khi dòng
chảy đã bố trí công trình.
Không khảo sát được một cách có hệ thống toàn bộ quá trình diễn biến thuỷ văn và thuỷ
lực theo thời gian, do đó không phát hiện được tất cả các trạng thái nguy hiểm có thể xảy ra để
có giải pháp thiết kế thích hợp.
Do chỉ xác định được duy nhất một giá trị Q max nên chỉ kiểm toán được duy nhất một
trạng thái nguy hiểm tương ứng với Qmax. Trong khi đó, có nhiều trạng thái khác, tuy lưu lượng
chưa đạt đến giới hạn Qmax nhưng vẫn có thể gây nguy hiểm cho công trình và cần phải được
kiểm toán.
2.2.4.3. Chưa quan tâm đầy đủ đến ảnh hưởng của thời gian mưa và cường độ mưa.
Chưa quan tâm đẩy đủ đến ảnh hưởng của thời gian mưa và cường độ mưa, do đó không
có khả năng nghiên cứu ảnh hưởng các cơn mưa bất kỳ có cường độ diễn biến khác biệt.
Việc tính toán thuỷ văn chưa quan tâm đẩy đủ đến ảnh hưởng của thời gian mưa (cơn mưa
dài hay ngắn) và mức độ biến thiên cường độ mưa.


16

Mặc dù đã có xác định ảnh hưởng của cường độ mưa một cách gián tiếp thông qua việc
tính toán thông số thời gian tập trung nước trên sườn dốc τ s , rồi từ đó tra ra Mô đun lũ tương
đối Ap với nguyên tắc sườn dốc càng nhỏ, thì Mô đun tương đối Ap càng lớn. Tuy vậy nó vẫn
không triệt để ở chỗ: trị số Ap được rút ra bằng phương pháp thống kê, do đó nó chỉ phù hợp
quy luật thống kê xác xuất mà không đảm bảo mức độ chính xác trong những trường hợp cá
biệt. Mặt khác, trị số Ap là hàm phụ thuộc cả vào 2 biến ( τ s và Φ L ). Với cách thiết lập hàm
thống kê theo nhiều biến và phạm vi cơ sở dữ liệu để xây dựng quy luật xác xuất thống kê quá
rộng (F = 0.1 Km2 đến 100 Km2 và bao gồm rất nhiều điều kiện địa hình khác nhau) thì mức độ
chính xác bị giảm đi. Do đó, trong thực tế, có những dấu hiệu cho thấy phương pháp tính toán
này chưa thật sự phù hợp.
Công thức cường độ giới hạn:

Q P = AP .α .H P .δ 1 .F

Trong đó:
H P : Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế P %.
F

: Diện tích khu tụ nước ( km 2 ).

α:

Hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực, lượng mưa ngày
(ứng với tần suất thiết kế) H P và diện tích lưu vực

F

.

δ 1 : Hệ số điều tiết lưu lượng lớn nhất do ao hồ,
AP : Mô đun tương đối của dòng chảy lớn nhất (khi Q = 1 ) lấy theo tỷ số của mô

đun dòng chảy q P trên tích α . H P :
AP =

qP
α .H P

(Tài liệu tham khảo: Thiết kế cống và cầu nhỏ trên đường ô tô, công thức 2-3, trang 18)
Do công trình thoát nước trên đường ô tô trên đường núi thường có đặc điểm lưu vực nhỏ,
độ dốc lưu vực lớn, thời gian tập trung dòng chảy nhỏ, nên có thể xuất hiện trường hợp thực tế
là: Cơn mưa có tổng lượng mưa nhỏ nhưng thời gian mưa ngắn, cường độ mưa lớn, thời gian
tập trung dòng chảy nằm trọn trong khoảng thời gian có cường độ mưa lớn sẽ cho lưu lượng
Qmax lớn hơn nhiều so với cơn mưa có tổng lượng mưa lớn nhưng thời gian mưa dài và cường


17

ma nh. Trong khi ú, nu tớnh theo tiờu chun ny thỡ 2 cn ma cú cng ma khỏc
nhau nhng lng ma ngy ging nhau thỡ vn cho ra kt qu lu lng ging nhau.
Bn thõn thi tit vn mang tớnh tht thng. a hỡnh li an xen nhiu dng khỏc nhau,
nờn s khỏc bit d thng ca thi tit li cng tr thnh vn cn phi quan tõm. Do ú rt
cn phi nghiờn cu phng phỏp tớnh lu lng ca nhng cn ma bt k v cú nhng iu
chnh nu thy cn thit.
2.2.4.4.

Cha quan tõm y n kh nng bi tớch bựn sột cỏt cui tng trong cỏc cụng

trỡnh thoỏt nc.
Trong dũng chy trờn ng ụ tụ, do iu kin dc ln nờn lu tc dũng chy cng rt
ln v cú kh nng cun theo rt nhiu bựn, sột, cỏt, cui, dm sn, thm chớ c đá tng ln.
Trong khi ú, do tỏc ng t phớa con ngi (nh canh tỏc, lm gim mc che ph ca rng,
o thi t ỏ khi xõy dng cỏc cụng trỡnh dõn sinh kinh t...) v cỏc tỏc ng t nhiờn nh
chu k l nỳi, l quột xy ra mau hn lm cho tr lng cỏc loi t ỏ b ri tớch t li trờn
cỏc sn nỳi lu vc ca cụng trỡnh ngay cng nhiu. Do ú dũng chy cun trụi theo bựn, sột,
cỏt, cui, dm sn, cui tng din ra ngy cng trầm trng hn, dn n 2 hu qu:
- Hm lng sột, cỏt, cui, dm sn, cui tng...đã lm tng lu lng nc thc t, mt
khỏc lm gim lu tc dũng chy nờn cụng trỡnh trờn thc t khụng kh nng thoỏt nc.
- Khi khụng cú gii phỏp thit k hp lý, d dn n kh nng bi tớch bựn, cỏt, t, ỏ
trong cỏc b phn cụng trỡnh, lm cho khả nảng thoát nớc cụng trỡnh b gim, thm chớ mt
hn kh nng thoỏt nc.

Hỡnh 2.13. Hin tng bi tớch cui tng lm gim kh nng thoỏt nc ca cng hp


18

2.2.5. Các tồn tại về việc chọn phương án bố trí chung và giải pháp cấu tạo công trình
chưa hợp lý
Hiện tượng này xuất phát từ chỗ chưa quan tâm đúng mức đến tầm quan trọng của công
tác thiết kế công trình thoát nước nói chung cũng như việc chọn giải pháp cấu tạo công trình
nói riêng. Mặt khác, do chưa giải quyết tốt các vấn đề về lý thuyết tính toán thuỷ văn và thuỷ
lực (như đã nêu trên) nên cũng không có cơ sở để phân tích và lựa chọn giải pháp cấu tạo công
trình cho phù hợp.
Đặc biệt, với các công trình thoát nước nhỏ, do kinh phí xây dựng công trình không lớn,
nên càng được quan tâm đúng mức trong việc nghiên cứu, lựa chọn giải pháp cấu tạo hợp lý.
Trong khi đó, việc giải quyết vấn đề này chứa đựng nhiều nội dung kỹ thuật phức tạp. Và mặc
dù kinh phí của từng công trình không lớn, nhưng do số lượng công trình nhiều (bình quân 4-5
công trình/km), nên tổng khối lượng và kinh phí xây dựng vẫn là những con số rất lớn, có ảnh
hưởng quyết định đến hiệu quả đầu tư.
Trong các tồn tại về vấn đề lựa chọn cấu tạo, thì tồn tại trong việc phân tích và lựa chọn
phương án bố trí chung là khuyết điểm lớn nhất và thực sự đã gây tổn thất lớn và làm giảm hiệu
quả đầu tư. Khuyết điểm này chủ yếu thể hiện ở 2 nội dung sau:
Do chưa quan tâm đẩy đủ đến trạng thái nguy hiểm khi xuất hiện các trận lũ lớn hơn lũ
thiết kế, tuy xác xuất xảy ra có thể thấp, nhưng hậu quả lại rất nghiêm trọng nên các phương án
bố trí chung công trình thường chỉ được đầu tư nghiên cứu và lựa chọn tương đối phù hợp với
đặc điểm làm việc của công trình trong trường hợp xuất hiện các trận lũ bằng và nhỏ hơn lũ
thiết kế. Khi xuất hiện lũ lớn hơn lũ thiết kế (nước tràn nền), công trình bộc lộ nhiều nhược
điểm mà đáng lẽ ra hoàn toàn có thể dự đoán và chủ động khắc phục ngay từ khi chọn phương
án xây dựng với yêu cầu kinh phí hoàn toàn nằm trong thời hạn có thể chấp nhận được.
Do không khảo sát và phát hiện được tất cả các trạng thái nguy hiểm, thường chỉ chú
trọng đến trạng thái nguy hiểm về thuỷ văn mà bỏ sót những trạng thái nguy hiểm về mặt thuỷ
lực, nên quyết định những biện pháp gia cố chưa thật sự phù hợp, và thường để xảy ra tình
trạng xuất hiện đồng thời trạng thái nguy hiểm về thuỷ văn, trùng hợp với trạng thái nguy hiểm
về mặt thuỷ lực, tổng hợp dẫn đến nguy cơ phá huỷ công trình.


19

2.2.6. Việc lựa chọn khẩu độ và độ dốc dọc cống
Khi thiết kế nhiều công trình cống có chiều dài cống lớn và độ dốc lớn chỉ thiết kế với
một độ và không có một đoạn chuyển tiếp cống có độ dốc cống ≤5% dẫn đến nhiều công trình
bị phá hủy kết cấu.
2.2.7. Lựa chọn gia cố móng cống, gia cố thượng và hạ lưu
Nhiều công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô trên địa bản tỉnh Thái Nguyên bị xói
mòn hai bên đầu thượng hạ lưu nguyên nhân chủ yếu là do trong quá trình thiết kế và thi công
chưa chú trọng đến công tác gia cố một cách tốt nhất, trong quá trình thiết kế chưa quan tâm
đến quá trình tính toán chiều dài đoạn gia cố sau xói hạ lưu, do đặc thù là một tỉnh miền núi
nên nhiều công trình cống thoát nước ngang đường có độ dốc dọc cống lớn, nhiều công trình
độ dốc dọc lên đến 40%, tuy vậy chúng được gia cố thượng hạ lưu còn sơ sài dẫn đến nhiều
cống bị hư hại phần thượng và hạ lưu do xói gây ra.
2.2.8. Lựa chọn loại cống và chiều dày ống cống
Nhiều công trình trên đường miền núi lựa chọn kiểu cống bản tuy nhiên do độ dốc dọc
cống lớn dẫn đến hiện tượng trượt cống làm phá hoại kết cấu, một số công trình cống bản khi
thiết kế chưa chú trọng đến kiểm toán chiều dày ống cống mà lựa chọn theo kinh nghiệm và
tham khảo các đồ án cũ nên một số cống có chiều dày đất đắp trên cống cao và tải trọng xe cộ
trên đường đông cũng phá hủy kết cấu cống…


20

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU §Ò XUÊT GI¶I PH¸P THIẾT KẾ NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC NHỎ TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ CñA TỈNH
THÁI NGUYÊN
3.1.

Những giải pháp chung
Từ vấn đề bảo vệ môi trường, bảo vệ thảm thực vật, các công trình thượng hạ lưu, sườn

dốc, vấn đề kết hợp thi công và quản lý khai thác cần đưa ra được lựa chọn giải pháp khảo sát
thiết kế phù hợp.
Trước hết để tiến hành đi vào thiết kế các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô cần
tiến hành quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước hoàn chỉnh bao gồm các loại công trình thoát
nước như rãnh đỉnh, rãnh biên, rãnh tập trung nước, cầu, cống, rãnh thoát nước ngầm, thùng
đấu, bể bốc hơi, v.v... các công trình này phải phối hợp chặt chẽ vưới nhau. Vị trí, kích thước,
kết cấu của các công trình thoát nước hợp lý và phù hợp quy hoạch thoát nước chung.
Việc bố trí các mương rãnh thoát nước nền đường phải đảm bảo tập trung thu đón nước
không để nước tự do chảy về nền đường, phải kết hợp với việc bố trí cầu cống thoát nước qua
đường, xác định hướng thoát nước của các mương rãnh về cầu cống hoặc sông suối. Ngược lại
khi bố trí cầu cống phải xét tới yêu cầu thoát nước nhanh từ các mương rãnh.
Việc bố trí các công trình thoát nước trên đường phải xét tới yêu cầu tưới tiêu. Đồng thời
tính đến việc thoát nước lũ sau khi xây dựng đường.
Đối vưới đường cấp I và cấp II có bố trí dải phân cách giữa thì tại các đoạn cong có siêu
cao phải thiết kế thu nước mưa ở cạnh dải phân cách. Nếu dải phân cách là loại không có lướp
phủ, dạng lõm thì bố trí rãnh thoát nước (loại hở hoặc có nắp) ở chỗ lõm nhất của dải phân cách
(rãnh chỉ cần rộng 20 cm - 30 cm, sâu 20 cm - 30 cm). Nếu dải phân cách là loại có lớp phủ và
có bó vỉa cao hơn mặt đường thì sát bờ vỉa phải bố trí giếng thu và ống dẫn nước đường kính
20 cm đến 40 cm để dẫn nước đến các công trình thoát nước ra khỏi phạm vi nền đường, độ
dốc của đường ống thoát nước tối thiểu là 0,3 %. Tại chỗ ống dọc nối tiếp vưới cống thoát nước
ngang, bố trí giếng nối tiếp (giếng thăm).
Trường hợp dải phân cách không có lướp phủ, dạng lồi có bó vỉa thì trên đoạn thẳng
hoặc đoạn cong đều phải bố trí thu nước thấm qua đất ở dải phân cách và dẫn nước thoát ra
ngoài phạm vi nền đường. Có thể bố trí lớp vật liệu thấm nước dưới cao độ đáy áo đường đặt ở
giữa dải phân cách và đặt ống thoát nước có đường kính 6cm đến 8cm xung quanh bọc vải lọc.


21

Trên các đường cấp I và cấp II có nhiều làn xe, lượng nước mưa trên phần xe chạy lớn
thì ở những đoạn đường đắp cao, mái taluy đường phải được gia cố chống xói hoặc có thể thiết
kế bờ chắn bằng bê tông hoặc đá xây có chiều cao 8 cm đến 12 cm dọc theo mép ngoài của
phần lề gia cố để ngăn chặn không cho nước chảy trực tiếp xuống taluy đường; nước mưa từ
mặt đường sẽ chảy dọc theo bờ chắn và tập trung về dốc nước đặt trên taluy đường để thoát ra
khỏi phạm vi nền đường.
Trong các điều kiện lý thuyết trên cần chú trọng đến giải pháp về khảo sát địa hình, địa
chất tuyến đường, lựa chọn vị trí phân thủy và tụ thủy để nhằm lựa chọn vị trí đặt cống thoát
nước hợp lý, cần chú trọng đến khâu tính toán thủy lựa thủy văn công trình…
3.2.

Giải pháp nâng cao chất lượng công tác khảo sát

3.2.1. Công tác khảo sát địa hình
Do đặc thù là đường miền núi là chính nên công tác khảo sát địa hình cực kỳ phức tạp.
Khi khảo sát địa hình cần phải khoanh vùng những vị trí tuyến đi qua có những đặc điểm gì
phức tạp, những điểm bất thường để từ đó đưa ra phương án lựa chọn tuyến có thể đi qua hay
đi tránh vị trí phức tạp đó…
Ở những nơi cần thiết kế công trình đặc biệt phải lập bình đồ cao độ tỷ lệ 1/500-1/1000,
cá biệt 1/200, đường đồng mức 0.50-1.00m.Tỷ lệ bình đồ lớn, nhỏ tuỳ thuộc mức độ phức tạp
của địa hình và yêu cầu của công trình thiết kế. Những vị trí đặc biệt của tuyến đường ®ã lµ:
1. Đoạn sụt trượt.
2. Đoạn bị sói lở.
3. Đoạn dốc nặng có bán kính tối thiểu.
4. Đoạn cần thiết kế rãnh đỉnh.
5. Khu vực tuyến thiết kế giao cắt (hoặc giao nhập) với các đường khác.
6. Khu vực khe sói đang hoạt động.
7. Khu vực có nón phóng vật (tức khu vực tạo bùn đá trôi).
8. Đoạn phải thiết kế đường cong con rắn.
9. Đoạn qua vùng các-tơ (hang động).
10. Đoạn qua vùng đầm lầy cần thiết kế đặc biệt.
Ngoài việc lập bình đồ cao độ, khi khảo sát địa hình cần chú ý đến các vấn đề:
o Các điều kiện làm sườn núi mất ổn định (địa chất, địa chất - thuỷ văn ..).
o Xác định phương án vòng tránh hợp lý.


22

o Thu thập các số liệu xác định loại công trình và khối lượng cần thiết đảm bảo xe chạy
an toàn và liên tục trên sườn núi không ổn định.
3.2.2. Công tác khảo sát địa chất
Công tác khảo sát địa chất khu vực tuyến đi qua cung cấp cho người thiết kế biÕt ®îc:
a. Điều kiện địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu;
b. Cấu tạo địa chất;
c. Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất đá;
d. Các hiện tượng địa chất động lực khu vực;
e. Đặc điểm Địa chất thủy văn (ĐCTV);
f. Vật liệu xây dựng và khoáng tự nhiên.
3.2.3. Công tác khảo sát thủy văn
Công tác khảo sát thủy văn giúp xác định được vị trí, loại hình công trình thoát nước
nhỏ trên đường ô tô hợp lý vì:
- Qua công tác khảo sát thủy văn sẽ xác định được các vị trí đường tụ thủy, xác định được
những đường phân thủy để từ đó xác định được từng vùng diện tích lưu vực cho từng vị trí
công trình thoát nước nhỏ đi qua. Khi xác định được diện tích lưu vực giúp lựa chọn loại công
trình thoát nước cũng như khẩu độ của công trình. Việc khảo sát thủy văn giúp thiết kế biết
được chế độ thủy lực, thủy văn nơi tuyến đi qua.
Việc phân tích công tác khảo sát nhằm nâng cao chất lượng thiết kế các công trình thoát
nước nhỏ trên đường ô tô sẽ được phân tích xen kẽ ở các nhóm giải pháp tiếp theo.
3.3.

Giải pháp về thoát nước mặt và nước ngầm

3.3.1. Đối với việc bố trí rãnh dọc thoát nước
Hiện nay việc thiết kế một tuyến đường thì thiết kế rãnh dọc thoát nước ở các đơn vị tư
vấn thiết kế về cơ bản là vẫn bám theo một định hình có sẵn với hai loại là rãnh hình thang và
hình tam giác có kích thước không đổi.
Đối với những công trình đào ít rãnh dọc chủ yếu có chức năng thu nước từ mặt đường
đổ xuống thì chọn kích thước rãnh dọc là nhỏ, tuy nhiên đối với những đoạn tuyến đào sâu thì
ngoài việc rãnh thu nước từ mặt đường đổ xuống còn một phần nữa rãnh thu nước từ lưu vực
đổ về đo đó kích thước rãnh cần được tính toán sao cho có thể đáp ứng được việc thu nước.


23

Việc lựa chọn kích thước rãnh biên điển hình như trên mà không đi vào tính toán cụ thể
đã dẫn đến nhiều đoạn tuyến rãnh biên không đủ đáp ứng việc thoát nước mặt đường và nước
từ lưu vực rãnh đổ về.
Để đảm bảo được rãnh biên hoạt động hiệu quả, đáp ứng được việc thoát nước mặt
đường cũng như nước từ lưu vực rãnh đổ vÒ th× người kỹ sư trực tiếp thiết kế ra hình dạng
cũng như kích thước rãnh cần phải tính toán được lưu lượng nước đổ về rãnh.
Cần chú ý đến công tác khoanh vùng diện tích lưu vực rãnh nhằm tính toán được lưu
lượng nước từ taluy đào đổ về rãnh là bao nhiêu để từ đó tính được tổng lưu lượng nước đổ về
rãnh, khi biết được tổng lưu lượng này người kỹ sư mới quyết định được hình dạng và kích
thước của rãnh cho phù hợp.
Hiện nay nhiều tuyến đường QL và tỉnh lộ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã và đang
xem xét những đoạn tuyến chưa tạo rãnh thoát nước chuyển thành có rãnh, hay những đoạn
rãnh trước đó làm bằng rãnh đất có độ dốc dọc >3% thì đang chuyển dần thành rãnh được gia
cố bằng vật liệu bê tông xi măng kiên cố, điển hình như hình dưới 3.1 và hình 3.2 đây:

Hình 3.1. Thay rãnh đất bằng rãnh gia cố BTXM đang được hoàn thiện

Hình 3.2. Một số đoạn tuyến rãnh dọc được gia cố bằng BTXM đã được hoàn thiện


24

Kích thước rãnh cần được tính toán theo công thức thuỷ lực, nhưng chiều sâu rãnh
không được quá 0,80 m. Để tránh lòng rãnh không bị ứ đọng bùn cát, độ dốc lòng rãnh không
được nhỏ hơn 0,5 %, trong trường hợp đặc biệt, cho phép lấy bằng 0,3 %.
Khi bố trí đoạn rãnh biên thoát nước dọc quá dài. Điều kiện này được quy trình
TCVN4054-2005 quy định thì nên bố trí cống cấu tạo thoát nước dọc, điển hình như đoạn
tuyến đường như hình 3.3.

Hình 3.3. Bố trí cống cấu tạo có hố thu khi rãnh biên dài
Khi quy hoạch hệ thống thoát nước mặt chú ý không để thoát nước từ rãnh nền đường
đắp chảy về nền đường đào, trừ tường hợp chiều dài nền đường đào ngắn hơn 100 m, không
cho nước chảy từ các rãnh đỉnh, rãnh dẫn nước... chảy về rãnh dọc và phải luôn luôn tìm cách
tháo nước rãnh dọc về chỗ trũng, ra sông suối gần đường hoặc cho thoát qua đường nhờ các
công trình thoát nước ngang đường. Đối với rãnh tiết diện hình thang cứ cách tối đa 500 m và
tiết diện tam giác cách 250 m phải bố trí cống cấu tạo có đường kính cống 0,75 m để thoát
nước từ rãnh biên về sườn núi bên đường. Đối vưới các cống cấu tạo không yêu cầu tính toán
thuỷ lực.
Nơi nước thoát từ rãnh biên nền đường đắp phải cách xa nền đường đắp. Nếu bên cạnh
nền đường đắp có thùng đấu thì rãnh dọc của nền đường đào được thiết kế hướng dần tới thùng
đấu. Nếu không bố trí thùng đấu thì rãnh dọc nền đường đào bố trí song song vưới tim đường
cho tới vị trí nền đường đắp có chiều cao nền đắp lớn hơn 0,50 m thì bắt đầu thiết kế rãnh tách
xa dần khỏi nền đường cho tới khi chiều sâu rãnh bằng không.
Đối với vùng canh tác nông nghiệp, nếu kết hợp sử dụng rãnh làm kênh tưới tiêu thì
tăng kích thước của rãnh dọc và có biện pháp đảm bảo nền đường không bị sụt lở và xói lở.
Qua các khu dân cư, rãnh biên nên thiết kế loại rãnh xây đá hoặc bê tông và có lát các
tấm đan che kín, có bố trí hệ thống giếng thu nước mưa.


25

Rãnh biên trong hầm nên thiết kế có kích thước lớn hơn thông thường để tăng khả năng
thoát nước và sử dụng loại rãnh xây đá hoặc bằng bê tông.
3.3.2. Việc lựa chọn bố trí rãnh đỉnh
Khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn hoặc khi chiều cao taluy đào ≥12 m thì
phải bố trí rãnh đỉnh để đón nước chảy về phía đường và dẫn nước về công trình thoát nước, về
sông suối hay chỗ trũng cạnh đường, không cho phép nước đổ trực tiếp xuống rãnh biên. Rãnh
đỉnh phải có quy hoạch hợp lý về hướng tuyến, độ dốc dọc và mặt cắt thoát nước. Rãnh đỉnh
thiết kế với tiết diện hình thang, chiều rộng đáy rãnh tối thiểu là 0,50 m, bờ rãnh có taluy 1 :
1.5, chiều sâu rãnh xác định theo tính toán thuỷ lực và đảm bảo mực nước tính toán trong rãnh
cách mép rãnh ít nhất 20 cm nhưng không nên sâu quá 1,50 m. Khi rãnh đỉnh có chiều dài
đáng kể thì cần chia rãnh thành các đoạn ngắn. Lưu lượng nước chảy tính toán của mỗi đoạn
lấy bằng lưu lượng nước chảy qua mặt cắt cuối cùng của mỗi đoạn, tức lưu lượng từ phần lưu
vực chảy trực tiếp về đoạn rãnh tính toán cộng vưới tất cả các lưu lượng nước chảy từ lưu vực
ở các đoạn rãnh từ phía trên chảy về.
Độ dốc của rãnh đỉnh thường chọn theo điều kiện địa hình để tốc độ nước chảy không
gây xói lòng rãnh. Trường hợp do điều kiện địa hình bắt buộc phải thiết kế rãnh đỉnh có độ dốc
lớn thì phải có biện pháp gia cố lòng rãnh thích hợp, tốt nhất là gia cố bằng đá hộc xây hay
bằng tấm bê tông hoặc thiết kế rãnh có dạng dốc nước hay bậc nước. Ở những nơi địa hình
sườn núi dốc, diện tích lưu vực lớn, địa chất dễ sụt lở thì có thể làm hai hoặc nhiều rãnh đỉnh.
Ngược lại, nếu độ dốc ngang sườn đồi nhỏ và diện tích lưu vực nước chảy về rãnh dọc không
lớn thì có thể không làm rãnh đỉnh, nhưng phải kiểm tra khả năng thoát nước rãnh biên.
Vị trí của rãnh đỉnh cách mép taluy nền đường đào ít nhất là 5 m và đất thừa do đào rãnh
đỉnh được đắp thành một con trạch (đê nhỏ) về phía dốc đi xuống của địa hình (phía thấp); bề
mặt con trạch có độ dốc ngang 2 % về phía rãnh và chân của nó cách mép taluy nền đường đào
ít nhất là 1 m.
Trường hợp cần bố trí rãnh đỉnh để ngăn nước chảy về nền đường đắp thì vị trí rãnh đỉnh
phải cách mép rãnh biên ít nhất là 5 m nếu có làm rãnh biên, và cách chân taluy nên đắp ít nhất
là 2 m nếu không có rãnh biên và đất đào rãnh đỉnh được đắp thành một con trạch về phía nền
đường, bề mặt con trạch có độ dốc ngang 2 % về phía rãnh. Rãnh đỉnh không nên bố trí cách xa
nền đường quá vì như vậy sẽ hạn chế tác dụng của rãnh đỉnh.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×