Sổ tay thủy văn cầu đường - Tính toán thủy văn, thủy lực công trình thoát nước dọc tuyến part 5 docx

301
loại nguồn nớc, phân tích nghiên cứu mức độ phá hoại của nớc đối với nền
đờng - Sau đó căn cứ vào dòng nớc chảy đều hoặc chảy xiết mà bố trí các công
trình thoát nớc khác nhau để thoát đi các dòng nớc nguy hiểm đối với nền đờng
một cách hữu hiệu. Việc bố trí mơng rãnh thoát nớc nền phải kết hợp với vị trí
cầu cống. Khi bố trí cầu cống phải xét tới yêu cầu thoát nớc nền đờng để thoát
nhanh nớc trong các mơng rãnh, khi cần thiết có thể tăng thêm cống. Khi bố trí
các rãnh thoát nớc nền đờng phải căn cứ vào tình hình bố trí cầu cống để xác
định hớng thoát nớc của mơng rãnh và vị trí của cửa thoát nớc.
Việc thoát nớc nền đờng còn phải kết hợp với việc tới tiêu trong sản xuất
nông nghiệp. Ví dụ khi tuyến đờng đi qua làm phá hoại hệ thống tới tiêu hiện
hữu thì phải có biện pháp nh bố trí cống, cống xiphông, đờng máng nớc để
đảm bảo yêu cầu tới tiêu đợc bình thờng. Rãnh biên của nền đờng không nên
dùng làm mơng rãnh thuỷ lợi - Khi phải sử dụng chúng thì phải mở rộng mặt cắt
ngang, gia cố mơng rãnh tránh ảnh hởng đến nền đờng và ảnh hởng đến việc
tới tiêu.
Ngoài ra việc thiết kế hệ thống thoát nớc nền đờng phải bảo đảm sự liên
hệ giữa các loại công trình thoát nớc và xử lý tốt các cửa vào, cửa ra thành một hệ
thống hoàn chỉnh bảo đảm tốt việc thoát nớc.
Việc bố trí hệ thống thoát nớc nền đờng thờng đợc tiến hành theo các
bớc sau đây:
- Vẽ các đờng đỉnh taluy nền đào, chân taluy nền đắp, vị trí các đống đất
thừa, các hố đấu lên trên bình đồ tuyến đờng.
- Bố trí rãnh đỉnh trên sờn núi của taluy dơng để ngăn nớc mặt. Để bảo
đảm hiệu quả ngăn nớc tốt và giảm giá thành xây dựng, rãnh đỉnh nên bố trí dọc
theo đờng đồng mức. Nếu đổ đống đất thừa trên taluy nền đào thì phải đổ liên tục
và phải bố trí rãnh đỉnh ở phía cao, không cho nớc ở sờn núi chảy vào đống đất.
Phía thấp của đống đất cứ 50 - 100m phải bố trí một chỗ hở rộng khoảng 1,0m để
thoát nớc.
- Hai bên nền đờng khi cần phải bố trí rãnh biên hoặc lợi dụng thùng đấu

để thoát nớc mặt đờng bảo đảm cho nền đờng thờng xuyên khô ráo.
- Làm mơng rãnh dẫn nớc từ rãnh đỉnh, rãnh biên đến sông ngòi hoặc
cầu cống. Rãnh dẫn nớc phải ngắn nhất, xa đờng nhất và nối tiếp thuận lợi với
các công trình thoát nớc khác.
- Xác định vị trí cầu cống để cùng với các mơng rãnh trên đây hình thành
một mạng lới thoát nớc. Đối với các khe suối chảy qua đờng trên vùng núi
thờng phải làm cầu, không nên đơn giản đổi thành cống.
Nếu có nớc ngầm gây nguy hại đến nền đờng thì phải bố trí thiết bị thoát
nớc ngầm kết hợp với hệ thống thoát nớc mặt.


302
Cống
Rãnh giữa taluy
Sông suối thiên nhiên
HƯớng nƯớc chảy
1025
1000
1041.8
1000
Rãnh thoát nƯớc
Rãnh biên
1025
Rãnh đỉnh
Hình 8 - 1: Giới thiệu việc bố trí hệ thống thoát nƯớc
nền đƯờng của một đoạn đƯờng ô tô vùng núi
Khi thiết kế thoát nớc nền đờng cần phân biệt đoạn đờng thông thờng
và đoạn đờng đặc biệt. Tại các đoạn đờng thông thờng, nguy hại của
nớc tơng đối nhỏ, việc thiết kế có thể đơn giản hơn. Khi đó chỉ cần tuân
theo một số nguyên tắc và quy định liên quan và ghi chú trên trắc dọc và trắc

ngang và trên bảng khối lợng công trình cho đơn vị thi công nắm đợc cụ
thể. Còn trên các đoạn đờng có điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp hoặc
đã xẩy ra các h hỏng nền đờng nghiêm trọng thì phải thiết kế thoát nớc
riêng. Bố trí hệ thống thoát nớc trên bình đồ, xác định vị trí mặt bằng của
các công trình thoát nớc, hớng thoát nớc, cấu tạo mặt cắt ngang, cửa vào
cửa ra, độ dốc dọc
8.3.3. Thiết kế rãnh thoát nớc mặt
Sau khi bố trí xong hệ thống thoát nớc nền đờng, phải tiến hành thiết kế cụ
thể các kết cấu thoát nớc. Nội dung của việc thiết kế rãnh thoát nớc mặt gồm có:
Xác định vị trí trên mặt bằng, độ dốc dọc, kích thớc mặt cắt và hình thức gia cố.
Các nội dung trên đây liên quan với nhau, khi thiết kế phải xem xét một cách tổng
hợp.
Vị trí cụ thể của rãnh thoát nớc mặt, ngoài việc căn cứ vào yêu cầu thiết kế
hệ thống thoát nớc để xác định, đối với rãnh đỉnh và rãnh dẫn nớc còn phải xem
xét cụ thể sự ổn định và hiệu quả của bản thân các công trình đó. Các mơng rãnh
thông thờng phải đặt ở các chỗ địa hình tơng đối bằng phẳng và địa chất ổn định
để tránh biến dạng dẫn đến h hỏng do nớc xói. Rãnh đỉnh phải cách đỉnh taluy
nền đào hoặc chân taluy nền đắp một khoảng cách nhất định (hình 8 - 2) nhằm
tránh không cho nớc làm ẩm ớt mái đất hoặc chân taluy, nhng cũng không nên
cách quá xa vì nh vậy tác dụng ngăn chắn nớc ở sờn núi sẽ không phát huy đầy
đủ và không thuận lợi cho ổn định của nền đờng.
Rãnh thoát nớc phải có độ dốc dọc nhất định để nớc trong rãnh có thể
thoát nhanh không bị ứ đọng. Độ dốc dọc nhỏ nhất của đáy rãnh thờng quy định
là 0,5%, trờng hợp quá khó khăn cho phép giảm đến 0,2%. Đồng thời độ dốc dọc
cũng không nên lớn quá nhằm tránh tăng tốc độ dòng chảy gây xói mòn. Độ dốc

303
dọc của rãnh biên thờng lấy bằng độ dốc dọc của đờng, nhng khi độ dốc dọc
của đờng không thể thoả mãn yêu cầu thoát nớc thì phải điều chỉnh độ dốc dọc
của rãnh biên.

2%
> 5 m
2%
> 2 m
Hình 8 -2: Vị trí rãnh đỉnh của nền đắp trên sƯ ờn dốc
a) Khi có rãnh biên b) Khi không có rãnh biên

Mặt cắt ngang của các loại mơng rãnh thờng dùng kiểu hình thang với
taluy từ 1:1 đến 1:1,5 tuỳ theo loại đất. Taluy của rãnh biên ở nền đào thờng lấy
bằng taluy đào. Rãnh biên đào qua đá hoặc xây bằng đá thì có thể làm theo mặt cắt
ngang chữ nhật, khi thi công bằng máy thì làm rãnh biên tam giác với taluy trong
từ 1:2 - 1:4, taluy phía ngoài thờng lấy từ 1:1 - 1:2. Chiều sâu và chiều rộng đáy
rãnh biên thờng không nhỏ hơn 0,4m, vùng khô hạn có thể lấy 0,3m.
Kích thớc mặt cắt ngang của rãnh đợc xác định theo lu lợng thiết kế.
Lu lợng thiết kế đợc xác định theo các công thức kinh nghiệm (xem giáo trình
thuỷ văn cầu cống) - Lu lợng cho phép chảy qua mặt cắt ngang của rãnh đợc
tính theo công thức chảy đều qua kênh hở (xem giáo trình thuỷ lực) - Nhng mặt
đỉnh của mơng rãnh phải cao hơn mực nớc thiết kế 0,2m (hình 83a).
Trong trờng hợp thông thờng rãnh biên có mặt cắt ngang tối thiểu đủ để
thoát lợng nớc trong rãnh, có thể không cần tính toán.
Chiều dài rãnh biên ở khu vực ma nhiều không nên quá 300m nhằm tránh
cho đờng thoát nớc không quá dài và lu lợng quá lớn, gây xói mòn và đọng
nớc. Với rãnh biên tiết diện tam giác thờng không quá 200m. Nếu rãnh quá dài
thì phải làm thêm cửa thoát nớc hoặc thêm cống để thoát nớc ngang.
Để chống xói mòn hoặc thấm nớc phải tiến hành gia cố rãnh. Các biện pháp
gia cố rãnh thờng dùng gồm có: đầm chặt bề mặt, lát cỏ, dùng đất tam hợp gồm
(vôi + xỉ than + đất) (ba kiểu gia cố trên gọi là gia cố đơn giản), lát đá khan hoặc
lát đá xây vữa (hình 8 -3) - Khi chọn loại gia cố rãnh phải căn cứ vào dốc dọc đáy
rãnh hoặc tốc độ nớc chảy, tính chất của đất, yêu cầu sử dụng tình hình vật liệu
mà lựa chọn. Các kiểu gia cố ứng với các độ dốc dọc rãnh khác nhau có thể tham

khảo trong bảng 8 9.



304
> 0,2 m
Lát cỏ
c) Gia cố bằng lát đá
Lát đá dày 15 - 30 cm
Lớp móng 10 - 15 cm
b) Gia cố bằng đất tam hợp
a) Gia cố bằng lát cỏ
Lớp đất tam hợp
dùng 10 -25 cm
Lớp láng mặt bằng vữa
xi măng 1 cm
Hình 8 -3: Các kiểu gia cố rãnh

Bảng 8 9
Quan hệ giữa kiểu gia cố và dốc dọc của rãnh
Độ dốc dọc
đáy
rãnh(%)
< 1 1 - 3 3 - 5 5 - 7 > 7
Kiểu gia cố

Khôn
g gia
cố
- Đất tốt,

không gia cố
- Đất không
tốt, gia cố đơn
giản
Gia cố đơn
giản hoặc
lát đá khan

Lát đá khan
hoặc lát đá
miết mạch
Lát đá kẽ
mạch hoặc
biến thành
dốc nớc

8.3.4. Thiết kế rãnh, ống thoát nớc ngầm
Khi thiết kế thoát nớc ngầm phải làm tốt việc điều tra địa chất thuỷ văn,
tình hình nớc ngầm (chiều sâu, hớng chảy và lu lợng), căn cứ vào đó để xác
định loại, vị trí, chiều sâu, cấu tạo và kích thớc của kết cấu thoát nớc ngầm.
Việc xử lý nớc ngầm có thể chia thành: Cắt, làm khô, hạ thấp và dẫn thoát.
a. Cắt nớc ngầm: Khi trong phạm vi nền đờng lộ ra lớp đất chứa nớc
ngầm thì có thể bố trí rãnh nổi hoặc rãnh thấm (hình 8 - 4) để cắt và dẫn thoát khắc
phục tình trạng dòng nớc ngầm cuốn theo các hạt nhỏ trong đất xói rỗng mái taluy
khiến cho lớp đất phía trên bị lún xuống. Rãnh nổi hoặc rãnh thấm phải sâu đến lớp
đất không thấm nớc phía dới lớp ngậm nớc.
b. Làm khô: khi mái đất của taluy nền đào tơi xốp dễ bị các lớp ngậm nớc
phía trên hoặc nớc ma làm ẩm ớt có khả năng bị sụt trợt thì có thể bố trí các
rãnh thấm kiểu chữ y hoặc kiểu vòm (hình 8 - 5) để làm khô và thoát nớc ngầm
trong mái taluy.

Đây của rãnh thấm ở taluy phải thấp hơn mặt đáy của lớp đất ẩm ớt, mặt
trợt 0,5m và cố gắng bố trí trong lớp đất cứng không thấm nớc. Nếu rãnh thấm
của taluy đợc chôn sâu (trên 2m), đáy tơng đối bằng phẳng thì ngoài tác dụng
làm khô, rãnh thấm còn có tac dụng chống đỡ mái đất và gọi là rãnh thấm kiểu
sờn chống.


305

L ớp đất không
thấm nƯ ớc
Lớp chứa n
Ư
ớc
Đ ắp đất đ ầm
chặt
Lỗ thoát nƯ ớc
N ền đào
L ớp cách ly
N ền đắp
Đ á xây vữa
L ớp khô ng
thấm nƯ ớc
L ớp lọc ngƯ ợc
N ắp bản
H ìn h 8. 4: R ãn h nổi hoặc rãn h thấm để cắt nƯ ớc n gầm
a) R ãnh nổi hƯ ớng nƯ ớc dọc
b) R ãn h thấm hƯ ớng ngang

C hân ta lu y I
I - I
Đ Ư ờng ph ân g iới lớ p
đ ất k hô ẩm
L ớ p lọc ngƯ ợc
Đ á x ếp
k h a n
L át đ á xâ y vữa
Ta luy đào
II -II
T im rãn h b iên
H ình 8 -5: R ã n h th ấm ở m ái taluy


c. Hạ mức nớc ngầm: Khi
mức nớc ngầm ở cao phần trên của
nền đờng bị mềm ẩm do ảnh hởng
của nớc mao dẫn thì có thể bố trí
rãnh thấm dọc theo hai bên nền
đờng để hạ nớc ngầm (hình 8 -6).
Chiều sâu chôn rãnh đợc xác định
theo mức độ hạ mực nớc ngầm yêu
cầu.
d. Dẫn thoát: Khi trong phạm vi nền đờng có những chỗ lộ mạch nớc
ngầm thì có thể dùng các ống rãnh thoát nớc để thoát đi. Rãnh thấm dẫn nớc và
rãnh ngầm phải tận lợng đặt trên lớp đất không thấm nớc để bảo đảm thoát nớc
thuận lợi, nớc không chảy ngợc đáy của cửa ra phải cao hơn mực nớc ở ngoài
rãnh ít nhất là 20 cm.
Rãnh nổi thích hợp ở chỗ mực nớc ngầm tơng đối nông (trong khoảng 1 -
2m). Mặt cắt ngang của nó có hai kiểu, hình thang và hình chữ nhật - Taluy của

mặt cắt hình thang thờng từ 1 : 1 - 1 : 1,5, thờng gia cố bằng đá xếp khan, rãnh
nổi mặt cắt ngang chữ nhật có thể làm bằng bêtông hoặc đá xây còn gọi là rãnh
máng. Phía mặt đón nớc của rãnh nổi phải có lỗ thấm nớc làm theo kiểu lọc
ngợc để chống ứ tắc. Tầng lọc ngợc đắp bằng các lớp đá cỡ hạt đồng đều, tỷ lệ
đờng kính hạt ở hai lớp gần nhau không đợc nhỏ hơn 1 : 4, chiều dày mỗi lớp
không nhỏ hơn 0,15m. Độ dốc dọc của rãnh nổi không đợc nhỏ hơn 3%.
Hình 8 -6: Rãnh thấm hạ mực nƯớc ngầm
Mực nƯớc ngầm sau khi hạ
Mực nƯớc ngầm nguyên thuỷ