Sổ tay thủy văn cầu đường - Thiết kế các công trình trong khu vực cầu vượt sông part 9 pot

10 Lát đá tảng 0.5x0.5x1.0m 4,0 5,0 5,5 6,0
11 Lát đá khan bằng đá vôi có
cờng độ > 100 kg/cm
2

3,0 3,5 4,0 4,5
12 Lát đá khan bằng đá cứng với
cờng độ > 300 kg/cm
2

6,5 8,0 10,0 12,0
13 Gia cố bằng lớp áo bê tông
Mác 200
Mác 150
Mác 100

6,5
6,0
5,0

8,0
7,0
6,0

9,0
8,0
7,0

10,0
9,0
7,5

14 Máng gỗ nhẵn, móng chắc chắn,
dòng nớc chảy theo thớ gỗ
8 10 12 14
15 Máng bê tông có trát nhẵn mặt
Bê tông mác 200
- nt - 150
- nt 100


13
12
10


16
14
12


19
16
13


20
18
15

Ghi chú
: các trị số trên không đợc nội suy, mà phải lấy trị số gần nhất

b) Vận tốc không xói cho phép khi gia cố ta-luy và lòng suối
Loại gia cố Cỡ đá (cm)
Chiều sâu dòng nớc chảy, m
0,4 1,0
2
Tốc độ trung bình, m/s
- Lát đá ba:
Cỡ nhỏ
Cỡ vừa
Cỡ lớn
- Lát đá hộc:
Cỡ nhỏ
Cỡ vừa
Cỡ lớn

7,5 - 10
10 - 15
15 - 20

20 - 30
30 - 40
40 -50
và lớn hơn

2,5
2,6
3,2

3,7
-

-


2,6
3,0
3,5

4,0
4,5


3,0
3,5
4,0

4,5
4,8
5,2
7.5.2. Thiết kế gia cố thân kè
Kết cấu và vật liệu làm thân kè phải đảm bảo các yêu cầu: chống đợc sự
kéo trôi của dòng chảy và sóng; chống đợc xói ngầm bờ sông do dòng thấm;
chống đợc sự phá hoại do các vật trôi.
Vật liệu làm thân kè thờng dùng là đá hộc xây khan, đá chít mạch, đá xây
vữa bê tông, bê tông nhựa đờng, bê tông và bê tông cốt thép
Trờng hợp bờ cao quá 5m, thờng sử dụng hai đến ba loại độ dốc, phần
dới thoải hơn phần trên, ở điểm thay đổi độ dốc có thể đặt bậc cơ rộng tuỳ theo
yêu cầu, thờng từ 0.6 đến 1m. Trờng hợp bờ xây quá 3m đối với loại kết cấu (đá
chít mạch, đá xây) phải bố trí lỗ thoát nớc. Phần thân kè, nơi có nhiều hoạt
động kinh tế, sinh hoạt của con ngời vì vậy phải bố trí các bậc thang lên xuống,
và chú ý đến yêu cầu cảnh quan, thẩm mỹ môi trờng. Nơi có tàu thuyền neo đậu

cần bố trí bích neo, trụ neo
Lớp gia cố bảo vệ mái bờ sông (thân kè) tùy theo điều kiện đất bờ, lực tác
dụng và khả năng kỹ thuật - kinh tế để lựa chọn hình thức thích hợp. Sau đây giới
thiệu một số loại kết cấu thờng dùng ở Việt Nam:
a. Ta luy trồng cỏ
Khi tốc độ dòng chảy nhỏ hơn 1.5 m/s và thời gian ngập nớc ít có thể áp
dụng biện pháp trồng cỏ, khi sử dụng biện pháp trồng cỏ thì cần xem xét trớc đất
ở khu vực bờ sông đó có thuận lợi cho cỏ mọc và phát triển không. Nếu nền là đất
cát hoặc đất nhiễm mặn thì trớc lúc trồng cỏ phải phủ lên mặt mái dốc một lớp
đất thảo mộc dày từ 15 đến 20 cm, bình thờng thì mái dốc đợc phủ lên một lớp
đất thảo mộc (làm lớp phủ ) dày 5 đến 8 cm. Hình 7-43 giới thiệu một số dạng lát
mái ta luy trồng cỏ:
Dải đất cỏ
Mái dốc
Đất thảo mộc
Hình 43a: Gia cố mái dốc bằng cách trồng cỏ

0.20m
Vầng cỏ lát đứng
Hình 7 -43 c: Vầng cỏ lát đứng
Hình 7 -43e: Vầng cỏ lát đè lên nhauHình 7 -43 d: Vầng cỏ dài ốp taluy
Trồng cỏ
o
90


0,20
Vầng cỏ lát ô vuông
Hình 7- 43b: Vầng cỏ lát ô vuông

b. Bó cây
Công dụng chính của bó cây là phòng hộ bờ sông, làm vật liệu cho một số
công trình chính trị ngoài ra còn làm vật liệu để tu sửa một số chỗ hỏng trong công
trình.
Bó cây làm bằng cành ngọn củi vụn bó thành bó tròn dài, ngoài ra còn có
loại cây có đuôi, và bó cây trong nhét đá (Xem tham khảo một số dạng trong hình
7-44).
Hình 7- 44c: Bó cây nhét đá
1,00
0,50
0,30
0,40
1,20
0,70
1,00
1,00
1,20
1,20
0,40
0,45
Hình 7 -44b: Bó cây có đuôi
Hình 7 -44d: Kiểu lát bó cây có đuôi
1,0
1,0
1,0
0,50
0,30
Hình 7- 44a: Bó cây thông thừơng

c. Đá hộc

Đá hộc làm thân kè thờng dùng là đá hộc lát khan, đá chít mạch, đá xây
vữa bê tông.
Đá hộc lát khan
Hệ số mái dốc thân kè m thờng bằng 2 đến 3 và phải dựa vào tính toán ổn
định thân kè, đá hộc phải xếp đứng và chèn chặt, dới lớp đá hộc là lớp lọc thờng
làm bằng đá dăm dày 0,1 đến 0,15 m. Hiện nay việc dùng vải địa kỹ thuật (tên gọi
chung các loại vải dệt hoặc không dệt chế tạo từ polyme tổng hợp) để thay thế lớp
lọc truyền thống làm bằng cuội sỏi hoặc bêtông xốp đang đợc khuyến khích và sử
dụng rộng rãi nhng vẫn phải bố trí lớp đệm, chú ý rằng vải địa kỹ thuật (ĐKT) dễ
bị lão hóa, đặc biệt khi đặt ở vùng nớc thay đổi, chịu ảnh hởng trực tiếp của
nhiệt độ và ánh sáng, vải ĐKT có thể bị rách khi đặt trực tiếp dới lớp đá hộc và
khi nền lún không đều.
Các chức năng của vải ĐKT tùy theo lĩnh vực áp dụng có các chức năng
sau:
- Chức năng phân cách
- Chức năng lọc
- Chức năng tiêu thoát
- Chức năng gia cờng
- Chức năng bảo vệ
Khi dùng vải ĐKT để thay thế tầng lọc ngợc truyền thống phải chọn vải
ĐKT đạt yêu cầu sau :
- Chặn đất tốt
- Thấm nớc tốt
- Chống tắc
- Độ bền thi công
- Tuổi thọ
Việc chọn vải ĐKT nào cần phải thông qua tính toán trên cơ sở của tài liệu
thủy văn, địa chất cụ thể của khu vực dự án.
Cấu tạo thân kè bằng đá hộc lát khan và đá xây vữa dùng vải lọc thay thế
tầng lọc truyền thống đợc mô tả trong hình (7-45) và (7-46).

Đá hộc lát khan
Đá dăm làm đệm
Hình 7-45
Hình 7-46
Đá dăm làm đệm
1 lớp vải địa kỹ thuật
Đá xây vữa dày 30cm
Lỗ thoát nứơc

Đờng kính viên đá lát đợc xác định theo 2 điều kiện:
- Chống đợc tác động của dòng chảy đờng kính viên đá đợc xác định
theo công thức:
.U =K.5,45.h
0.14
.d
0.36
( 7-77 )
trong đó:
: hệ số ổn định cho phép đợc lấy bằng hệ số ổn định cho phép của đê có
cấp tơng đơng. Trị số hệ số ổn định trên không đợc vợt quá hệ số ổn định cho
phép 20%;
U: lu tốc bình quân thuỷ trực lớn nhất thực đo tại vị trí xây dựng, m/s;
K: hệ số xác định theo công thức :

2
2
2
0
2
2

0
1
cos
1
sin
m
mm
m
m
K







( 7 78 )
trong đó ;
m: hệ số mái dốc của chân kè hoặc thân kè;
m
0
: hệ số mái tự nhiên của đá thả rời trong nớc;
: góc hợp bởi đờng mép nớc và hình chiếu hớng dòng hảy của dòng
nớc lên mái dốc;
h: chiều sâu của viên đá tính toán, m;
d: đờng kính viên đá, m;
Trờng hợp dòng nớc húc thẳng vào bờ K = 0.6 0.9
- Để chống đợc tác động của sóng, đờng kính viên đá xác định theo
công thức :

1
3
0


d
s
hdd



( 7 79 )
trong đó :
d: đờng kính viên đá, m;
: hệ số ổn định cho phép đợc lấy bằng hệ số ổn định cho phép của đê có
cấp tơng đơng. Trị số hệ số ổn định trên không đợc vợt quá hệ số ổn định cho
phép 20%;
d
o
: hệ số phụ thuộc vào mái dốc thân kè;
khi m = 2 , d
0
= 0,13
khi m = 3 , d
0
= 0,11
h
s
: chiều cao sóng leo lên mái dốc thân kè;

Chiều cao sóng leo lên mái dốc thân kè đợc xác định theo công thức :

3
1
4
5
0208,0 DWh
sl
( 7- 80 )
trong đó:
w: tốc độ gió, m/s;
D: đà gió, Km;

đ
, : trọng lợng riêng của của đá và của nớc, T/ m
3
;
: tỷ số giữa chiều dài và chiều cao sóng;
Từ kết quả tính toán theo 2 điều kiện trên, chọn trị số đờng kính viên đá
lớn nhất để thiết kế thân kè.
Khi tính đờng kính viên đá và chiều cao sóng leo lên mái dốc công trình
ngoài 2 công thức (7-77), (7-79) có thể sử dụng các công thức khác đã giới thiệu
trong các quy trình chuyên môn khác nh:
- Trên những chỗ nớc chảy, kích thớc lớp đá trên mặt muốn thật ổn
định phải thoả mãn yêu cầu sau :

4
.
14
2

v
d ( 7 81 )
d: đờng kính viên đá, m;
v: lu tốc bình quân ở cạnh khối đá, m/s.
- Chiều cao sóng leo lên mái dốc thân kè khi tính toán có thể sử dụng
phơng pháp đã nêu ở mục 7.1.4
Đá chít mạch
Đờng kính viên đá đợc xác định theo nh đá hộc lát khan đã nêu ở trên,
trong đó trị số d
0
đợc giảm đi 25% so với trị số ở trên và phải bố trí lỗ thoát nớc,
ngoài ra cần kiểm tra ổn định đẩy nổi theo công thức :
P
n
d
b
.
b
.cos ( 7 82 )
trong đó :
P
n
: áp lực đẩy nổi của nớc tác dụng lên đá hoặc tấm bê tông, T/ m
2
;
d
b
: chiều dày lớp gia cố, m;

b

: trọng lợng riêng của lớp gia cố, T/ m
3
;
: góc nghiêng mái bờ so với mặt phẳng ngang.
2- Đá xây
ở những nơi có sóng lớn, dòng chảy mạnh mà không có đá đủ lớn thì phải
xây đá. Xây đá thực chất là loại bêtông đổ tại chỗ, cho nên cần tuân theo những
chỉ dẫn tơng ứng cho loại gia cố này, xây đá yêu cầu đất nền phải rất ổn định,
đồng thời rất dễ bị phá hoại bởi tác dụng của nớc ngầm từ phía trong. Hình 7-46
mô tả cấu tạo thân kè bằng đá xây vữa.
d Gia cố bằng bêtông và bêtông cốt thép.
Loại gia cố này thờng dùng đến vật liệu đắt tiền và đòi hỏi các điều kiện kỹ
thuật cao về thi công, cho nên chỉ dùng cho những trờng hợp công trình đặc biệt
về yêu cầu sử dụng, hoặc có lực của dòng chảy rất mạnh.
Bêtông đổ tại chỗ:
Bêtông đổ tại chỗ không có cốt pha chỉ có thể thực hiện đợc trên mái dốc
có độ dốc lớn nhất là 1 : 2,5. Chiều dày lớp gia cố tuỳ theo trờng hợp cụ thể, có
thể từ 10 20cm. Bêtông gia cố bờ cần kín đặc, bền vững. Tỷ lệ ximăng thờng
dùng là 200 250 kg/ m
3
, có sử dụng phụ gia càng tốt và nên sử dụng đầm rung.
Khoảng cách giữa các khe kết cấu có thể từ 3 7 m, với diện tích mỗi ô
khoảng 25 40 m
2
. Khe kết cấu rộng 2 3 cm, chạy ngang, dọc theo đờng bờ và
mái dốc. Khe nhiệt cách nhau 20 30 cm tuỳ theo chênh lệch nhiệt độ và điều
kiện làm việc của công trình.
Chú ý rằng dới các lớp bêtông, cần có lớp đệm đá dăm và dọc theo các
khe, lớp đệm có kết cấu nh tầng lọc ngợc.
Bêtông cốt thép đổ tại chỗ đợc sử dụng ở những vùng có sóng gió đặc biệt

lớn, trên các kênh vận tải quan trọng. Cốt thép đặt giữa mặt cắt nếu chiều dày lớp
gia cố mỏng hơn 15 cm và đặt thành 2 lớp nếu chiều dày lớn hơn. Tỷ lệ cốt thép
đối với cả 2 phơng lấy khoảng 0,3 0,5 %. Khoảng cách giữa các khe lún là 10
15 cm, giữa các khe nhiệt là 20 25 cm. Để tham khảo trong hình 7 - 47 giới thiệu
công trình gia cố bờ bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ.
Hình 7-47
a - mặt cắt ngang ; b - mặt bằng ; c - chi tiết khe nối
1 - tấm BTCT ; 2 -lớp đá dăm ; 3 - lăng thể chân bờ
4 - thanh gỗ tẩm dầu ;
5 - thanh BTCT (30 ô 7cm) bọc mastic 1cm)

Tấm bêtông đúc sẵn:
Đợc sử dụng gia cố bờ ngày càng nhiều vì nó có khả năng công nghiệp hoá
trong các khâu chế tạo và thi công. Chất lợng của tấm lát đợc bảo đảm vì chế tạo
trong nhà máy, lợng tiêu hao ít hơn so với bêtông đổ tại chỗ.
Xét đến ứng suất phụ nảy sinh trong lúc vận chuyển, các tấm bêtông đúc
sẵn thờng phải đặt cốt thép. Hình dạng của tấm có thể là hình chữ nhật, hình lục
giác nhng thông thờng nhất là hình vuông. Kích thớc mỗi tấm phụ thuộc vào
tình hình chịu lực và điều kiện thi công.
Có thể chọn kích thớc tấm bêtông nh sau :
- Bêtông thờng : 0,5 x 0,5 x0,1 m hoặc 1 x1 x0,2 m
- Bêtông cốt thép : 2 x 2 x 0,1 m
Đối với kè cấp III ( tơng đơng với đê cấp đặc biệt ), chịu tác động mạnh
của dòng chảy và sóng, cần kiểm tra độ dày tấm bêtông theo công thức :

3
.108,0
Bm
L
hd

b
slb







( 7 83 )
trong đó :
d
b
: chiều dày tấm bêtông, m;
h
sl
: chiều cao sóng, m;

b
, : trọng lợng riêng của bêtông và của nớc, T/ m
3
;
m: hệ số mái dốc;
B: chiều rộng tấm bêtông, m;