BÀI GIẢNG THIẾT KẾ XÂY DỰNG CỐNG

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CỐNG

PHỤ LỤC
Trang
Chương I Mở đầu
3
Đ 1.1. Giới thiệu chung về cống
3
Đ 1.2. Phân loại và cấu tạo chung cống
4
1.2.1 Phân loại cống
4
1.2.2 Các bộ phận cơ bản của cống
5
Đ 1.3. Đặc điểm cống vùng sườn núi
8
Chương II Đặc điểm và cấu tạo các loại cống
10
Đ 2.1. Cống tròn bê tông cốt thép
10
2.1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
10
2.1.2 Cấu tạo
10
Đ 2.2. Cống vòm gạch, đá, bê tông
13
2.2.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
13
2.2.2 Cấu tạo
14
Đ 2.3. Cống bản chìm

16
2.3.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
16
2.3.2 Cấu tạo cống bản chìm
16
Đ 2.4. Cống gỗ và cống kim loại
17
2.4.1 Cống gỗ
17
2.4.2 Cống kim loại
18
Chương III Thiết kế cống
19
Đ 3.1. Khái niệm
19
Đ 3.2. Các tài liệu cần thiết cho thiết
19
Đ 3.3. Chọn loại cống
20
3.3.1 Nguyên tắc
20
3.3.2 So sánh giữa cống và cầu nhỏ
20
Đ 3.4. Tính toán khẩu độ cống
21
3.4.1 Các chế độ chảy của nước trong cống
21
3.4.2 Tính toán khẩu độ cống
22
3.4.3 Lưu ý

23
3.4.4 Ví dụ tính toán
25
Đ 3.5. Xác định vị trí cống
25
3.5.1 Sự tương quan giữa tuyến đường và các dòng nước
25
3.5.2 Nguyên tắc bố trí cống
26
3.5.3 Bố trí cống trên bình đồ
26
3.5.4 Bố trí cống trên cắt hình cắt dọc
28
3.5.5 Xác định chiều dài cống
29
Đ 3.6. Tính toán xói lở hạ lưu và gia cố lòng dẫn sau công trình
31
3.6.1 Nguyên nhân xói lở lòng dẫn sau công trình
31
3.6.2 Tính toán xói lở và gia cố hạ lưu công trình
32
Đ 3.7. Nguyên lý tính toán kết cấu
34
3.7.1 Tải trọng tính toán
34
3.7.2 Sơ đồ tính toán
37
Đ 3.8. Trình tự thiết kế và đồ án thiết kế
37
3.8.1 Trình tự thiết kế

37
3.8.2 Đồ án thiết kế
38
Chương IV Xây dựng và sửa chữa cống
39
Đ 4.1. Khái niệm
39
Đ 4.2. Công tác chuẩn bị
39
4.2.1 Chế tạo các cấu kiện lắp ghép
39
4.2.2 Tổ chức và bố trí kho bãi chứa vật liệu, cấu kiện và nơi chế tạo các
cấu kiện đúc sẵn
41
4.2.3 Xếp dỡ và vận chuyển cấu kiện
41
4.2.4 Đo đạc và định vị cống trên thực địa
42
Đ 4.3. Đào hố móng
43
Đ 4.4. Xây dựng móng cống
43
4.4.1 Móng lắp ghép
43
4.4.2 Móng đúc liền khối
44
Đ 4.5. Xây dựng đầu cống và thân cống
45
4.5.1 Lắp ghép bằng cơ giới
45

4.5.2 Lắp đặt bằng thủ công
46
Đ 4.6. Đắp đất xung quanh cống và gia cố thượng hạ lưu
47
Đ 4.7. Xây dựng cống vòm, cống bản
48
Đ 4.8. Xây dựng cống dốc vùng núi dốc
50
Đ 4.9. Tổ chức xây dựng cống
50
Đ 4.10. Xây dựng lại và sửa chữa cống
51
4.10.1 Xây dựng lại cống
51
4.10.2 Sửa chữa cống
52
Phụ lục
53
Tài liệu tham khảo
54
Ch¬ng I
MỞ ĐẦU
Nội dung:
 Giới thiệu chung về cống
 Phân loại và cấu tạo chung cống
 Đặc điểm cống vùng sườn núi
§ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỐNG
- Cống là một công trình nhân tạo khá phổ biến trên một tuyến đường. Tác dụng chủ yếu
của cống là dùng để thoát nước của các dòng chảy thường xuyên hay định kỳ chảy qua phía
dưới nền đắp, ngoài ra cống còn làm đường chui dân sinh.

- Khẩu độ cống là chiều rộng lớn nhất của tiết diện thoát nước. Trường hợp cống có nhiều
lỗ thì khẩu độ được tính bẳng tổng số khẩu độ của mỗi lỗ.
- Số lượng các công trình thoát nước trên tuyến phụ thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu
trong đó cống chiếm 80%-:-90% số lượng các công trình thoát nước. Ở Việt Nam đối với
đường cấp IV miền núi trung bình 1km đường có 4-:-9 cái cống. Giá thành xây dựng
cống thường chiếm 10%-:-20% giá thành toàn bộ tuyến.
- Cống khác cầu nhỏ ở chỗ là nước chảy trong cống không những chỉ có chế độ chảy
không áp mà còn có loại chảy có áp hoặc bán áp và chiều cao đất đắp trên đỉnh cống (kể cả
chiều dày kết cấu áo đường) tối thiều là 0,5m (đối với đường ôtô) còn đối với đường sắt tối
thiểu là 1,0m.
- Khi giá thành xây dựng cống và cầu như nhau thì việc lựa chọn dùng cống có những ưu
điểm sau:
+) Cống không làm thay đổi các điều kiện chuyển động của xe ôtô chạy trên đường
khi qua vị trí cống; không hạn chế mặt đường và lề đường; không yêu cầu thay đổi loại kết
cấu mặt đường trên cống.
+) Việc bố trí cầu trên đường cong (cong bằng hoặc cong đứng) hay trên đường dốc
thường gây nên sự phức tạp về kết cấu; song đối với cống có thể bố trí một cách dễ dàng với
bất kỳ một tổ hợp nào của biểu đồ và trắc dọc mà vẫn không gây nên sự phức tạp của kết
cấu.
+) Do nằm sâu dưới nền đường nên sự tăng tải trọng của đoàn xe ít ảnh hưởng đến
cống. Vì vậy khi nâng cấp đường (tăng cấp tải trọng) ít khi phải tăng cường cống (nhất là
khi chiều cao đất đắp trên đỉnh cống ≥ 2m).
+) Người ta chỉ dùng cầu khi mà cống không thể đảm bảo thoát hết nước chảy qua
đường.
§ 1.2. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CHUNG CỐNG
1.2.1 Phân loại cống
(a). Theo vật liệu xây dựng:
+) Cống gạch: chủ yếu là cống vòm gạch;
+) Cống đá: có thể làm thành cống bản hoặc cống vòm đá. Cống đá thường rẻ, chi
phí bảo dưỡng thấp;

+) Cống bê tông: thường là cống tròn 4 khớp, cống vòm. Ưu điểm là tiết kiệm được
cốt thép, dễ đúc; nhược điểm dễ bị hư hỏng nếu thi công không tốt, khó sửa chữa;
+) Cống bê tông cốt thép (BTCT): thường là cống tròn, cống bản, cống hình hộp
hoặc cống vòm. Ưu điểm là bền chắc dễ vận chuyển và lắp ghép. Nhược điểm là
tốn cốt thép. Cống hộp thường có giá thành cao;
+) Cống gỗ;
+) Cống kim loại,
(b). Theo hình thức cấu tạo chia thành:
+) Cống tròn: đường kính cống thường là 0,75-:-2,0m. Đặc điểm chịu lực tốt, thích
hợp với các loại nền móng, giá thành tương đối thấp. Tuy nhiên không sử dụng
được ở những nơi nền đắp thấp;
+) Cống bản nắp: do đặc điểm chịu lực của tấm bản nên có thể bố trí ở những nơi đắp
thấp và cũng có thể làm thành cống bản nổi;
+) Cống vòm;
+) Cống hộp: thích hợp với những chỗ nền móng tương đối yếu, lưu lượng thoát
nước tương đối lớn hoặc dùng làm cống chui dân sinh. Giá thành cao, thi công
phức tạp;
(c). Dựa theo tình hình đất đắp trên cống chia thành:
+) Cống chìm: chiều cao đất đắp trên cống ≥ 50cm, thích hợp với những đoạn nền
đường đắp cao hay suối sâu;
+) Cống nổi: đỉnh cống nằm ngay dưới lớp kết cấu áo đường hoặc nằm tực tiếp trên
bề mặt xe chạy. Loại cống này thích hợp với những đoạn nền đường đắp thấp hay
các đoạn mương rãnh nông.
(d). Dựa theo tính chất thuỷ lực:
+) Cống chảy không áp: khi chiều sâu mực nước ở cửa vào nhỏ hơn chiều cao miệng
cống, mực nước trên toàn bộ chiều dài cống thường không tiếp xúc với đỉnh cống.
Loại này thường dùng cho phần lớn các loại cống;
+) Cống chảy bán áp: khi chiều sâu mực nước ở cửa vào tuy lớn hơn chiều cao cửa
cống, nhưng nước chỉ ngập miệng mà không ngập trên toàn bộ chiều dài cống;
+) Cống chảy có áp: chiều sâu mực nước ở cửa vào lớn hơn chiều cao cửa cống,

dòng chảy trong phạm vi toàn chiều dài cống đều chảy đầy, không có mặt tự do.
Loại này thường sử dụng ở những vị trí có suối sâu, nền đường đắp cao và không
gây ngập lụt cho ruộng đồng;
+) Cống xi-phông: thường dùng khi nền đường đắp thấp, mực nước hai bên đường
thường cao hơn của cống và nhất là với các tuyến đường cắt qua mương tưới tiêu
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 đảm bảo không bị thấm
nước ra ngoài.
(e). Theo số lỗ của cống:
+) Cống đơn
+) Cống đôi
+) Cống ba, thậm chí bốn.
Cống đơn Cống đôi
Cống ba
H×nh 1- 1. Phân loại cống theo số lỗ
1.2.2 Các bộ phận cơ bản của cống
Cấu tạo một cống bao gồm 3 bộ phận cơ bản như sau:
 Đầu cống
 Thân cống
 Móng cống
H×nh 1- 2. Các thành phần cấu tạo cơ bản của cống
1- đốt cống ; 2- tường đầu cống ; 3- tường cánh cống ; 4- gia cố sân cống
5- móng thân cống ; 6- móng đầu cống ; 7- khe nối đốt cống ; 8- đất đắp trên cống
(a). Đầu cống
- Tác dụng:
+) Điều tiết dòng nước chảy vào và chảy ra khỏi cống;
+) Giữ ổn định cho mái dốc nền đắp hai đầu cống;
+) Giữ ổn định cho cống không bị dịch chuyển dọc.
- Các bộ phận cơ bản của đầu cống gồm có:
+) Tường đầu, tường cánh được xây bằng đá hộc, gạch nung hoặc bê tông M150.

Mặt ngoài cống và phần tiếp giáp giữa tường đầu với nền đất trát lớp vữa xi măng
M100 dày 1cm.
+) Sân cống và gia cố thượng, hạ lưu cống.
- Các dạng đầu cống: Có nhiều kiểu khác nhau nhưng phổ biến gồm có các kiểu sau
đây:
+) Kiểu hành lang:
• Đặc điểm: có hai tường kéo dài song song với tim cống, được uốn cong ở hai
đầu ngoài và có chiều cao không đổi.
• Ưu điểm: cải thiện tốt điều kiện dòng chảy, tổn thất thuỷ lực nhỏ mặt khác do
có hai tường kéo dài song song nên bậc nước dầu tiên trước cống bị đẩy lùi và
nằm hoàn toàn ngoài đầu cống mà không rơi vào trong thân cống.
• Nhược điểm: tốn vật liệu và thi công tương đối phức tạp.
+) Kiểu tường cánh chéo:
• Đặc điểm: Là dạng cải tiến của kiểu hành lang, có hai tường cánh được đặt mở
rộng đầu ra phía ngoài và chiều cao thay đổi dần, phù hợp với độ dốc của mái
dốc nền đường. Góc mở tốt nhất của tường cánh so với tim cống khoảng 30
0
đối với tường cánh thượng lưu và từ 12
0
-:-15
0
đối với tường cánh hạ lưu.
Trường hợp lưu tốc hạ lưu không lớn lắm thì dùng chung góc mở 30
0
cho cả 2
phía.
• Ưu điểm: cải thiện tốt diều kiện dòng chảy, tổn thất thuỷ lục nhỏ và cấu tạo
đơn giản dễ thi công. Vì vậy đây là loại được sử dụng rất phổ biến.
• Nhược điểm: bậc nước đầu tiên trước cống không nằm hoàn toàn ở ngoài đầu
cống mà rơi một phần vào trong thân cống. Để khắc phục và tăng khả năng

thoát nước cho cống có thể tôn cao đoạn thân cống kề với đầu cống thượng
lưu.
+) Kiểu 1/4 nón:
• Đặc điểm: gồm tường đầu và hai phần 1/4 hình nón. Kiểu này có đặc điểm
tương tự kiểu tường cánh chéo.
• Ưu điểm: so với kiểu tường cánh chéo thì tiết kiệm được bê tông hai tường
cánh mà thay bằng hai khối đất 1/4 nón có mặt ngoài lát đá.
• Nhược điểm: việc xây dựng hai khối 1/4 nón tương đối phức tạp.
+) Kiểu tường đầu và kiểu cổ áo:
• Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ thi công và tốn ít vật liệu.
• Nhược điểm: không cải thiện điều kiện dòng chảy của dòng nước qua cống
dẫn đến tổn thất thuỷ lực lớn.
+) Kiểu hình loa:
• Ưu điểm: có hình dạng phù hợp với dòng chảy, đảm bảo điều kiện của dòng
nước qua cống là tốt nhất, giảm sức cản thuỷ lực.
• Nhược điểm: thi công tương đối phức tạp.
(b). Thân cống
- Là bộ phận chủ yếu của cống cho nước thoát qua dưới nền đường và chịu toàn bộ tải
trọng của đất xung quanh và của đoàn xe tác dụng lên nó.
- Tải trọng tác dụng không phân bố đều theo chiều dọc cống: phần giữa cống có trị số
lớn nhất sau đó giảm dần về hai phía đầu cống, do đó nền đất dưới cống thường bị lún
không đều dẫn đến cống dễ bị uốn dọc hoặc bị nứt vỡ. Do đó người ta thường chia thân
cống thành các đoạn, ở giữa các đoạn bố trí một khe phòng lún bằng các vật liệu đàn hồi
như đay tẩm bitum, matit bitum, được nhét đầy và kín các khe tránh cho nước không bị
thấm xuống nền đất.
- Đối với các loại cống tròn thi công lắp ghép người ta thường đúc cống thành các đoạn
nhỏ có chiều dài 1 đốt là 1m, còn đối với các loại cống thi công đổ liền tại công trường
(cống hộp) người ta thường chia ra làm nhiều đoạn, mỗi đoạn có chiều dài thường 3-:-5m.
1
2

H×nh 1- 3. Sơ đồ tải tọng tác dụng dọc theo thân cống
1- áp lực tác dụng do hoạt tải ; 2- áp lực tác dụng do tĩnh tải
(c). Móng cống
- Có tác dụng truyền và phân chia áp lực của tải trọng xuống nền đất và giữ ổn định
cho cống theo phương thẳng đứng. Trong một số trường hợp móng hai đầu cống còn
có tác dụng giữ ổn định dọc cống, không cho cống bị trôi và chống thấm nước vào
nền đất dưới móng cống.
- Móng cống có cấu tạo tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công
trình. Thông thường nền móng của cống được chia làm 3 loại bao gồm:
+) Loại I: móng cống đặt trên nền đất thiên nhiên. Loại móng này áp dụng đối với
loại đất nền là sỏi cuội, cát chặt, sét cứng có cường độ > 2,5kg/m
2
. Cao độ đặt
cống trên mực nước ngầm tối thiểu là 0,3m.
+) Loại II: móng cống là một lớp đệm đá dăm trộn cát. Loại móng này áp dụng đối
với nền là đá phong hoá hoặc lớp đất sét, cát hạt nhỏ, nền đất không thoát nước.
+) Loại III: móng được xây bằng đá có cường độ 40kg/m
2
trở lên hoặc gạch mác
M100 xây bằng vữa xi măng mác M100, làm bằng bê tông hoặc BTCT lắp ghép.
Loại móng này được áp dụng đối với tất cả các loại đất sét, đất cát có cường độ
tính toán lớn hơn ứng suất tính toán dưới đất móng.
- Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của các loại móng cống mà người ta lại chia ra làm loại
là móng mềm và móng cứng. Móng cứng là loại móng cống được đặt trên nền đá tự
nhiên hay móng đá xây, bê tông, bê tông độn đá hộc, hoặc BTCT.
- Khi xây dựng các cống có mặt cắt ngang lớn trong nền đất yếu hoặc nền đất đắp cao
hoặc cống có độ dốc lớn nên dùng kiểu móng cống dạng khối để tránh cho cống
không bị biến dạng cục bộ do móng bị lún không đều.
(d). Đất đắp trên cống
- Để bảo vệ thân cống và lớp sơn phòng nước thì sau khi xây xong cống phải đắp ngay

đất trên các đoạn cống, đất đắp trên cống dùng như loại đất đắp nền. Khi đắp phải
chia thành từng lớp dày 15-:-20cm.
§ 1.3. ĐẶC ĐIỂM CỐNG VÙNG SƯỜN NÚI
Khi tuyến đường đi qua vùi đồi núi hiểm trở, sườn dốc lớn thì độ dốc mặt đất tự
nhiên thường rất lớn vì vậy khi đặt cống thì độ dốc đáy cống cũng thường rất lớn. Để
đảm bảo an toàn cho cống và thoát nước thì cần phải xây dựng các công trình phụ trợ
ở thượng lưu và hạ lưu cống.
Các công trình phụ trợ cho cống trên dốc lớn gồm có: dốc nước (loại có tiết diện
không đổi và loại có tiết diện thay đổi); bậc nước (loại đơn, nhiều bậc, và loại bậc
nước có giếng tiêu năng hoặc không có giếng tiêu năng); giếng tiêu năng,
(a) Dốc nước
Là hình thức đem độ chênh cao của đáy suối phân bố trên một đoạn dài nào đó, được
xác định bởi thế năng của dốc nước.
(b) Bậc nước
Là hình thức giảm đột ngột lưu lượng tập trung ở một (bậc đơn) hoặc nhiều mặt cắt
(đa bậc) nhằm khắc phục độ chênh cao của đáy suối.
(c) Giếng tiêu năng
Là hình thức giảm thế năng và lưu tốc trong một cự ly ngắn.
Khi lưu lượng dòng nước nhỏ, nền đường nửa đào nửa đắp hoặc nền đắp thấp hoặc
dòng nước phân tán thì thường phải xây hố thu ở đầu cống thượng lưu.
Ngoài ra khi dòng chảy quanh co thì cần có biện pháp nắn dòng bên cạnh đó còn có
các công trình phụ trợ khác như tường hay kè hướng dòng, mương dẫn, và mương
thoát nước,















2
1
3
4

H×nh 1- 4. Ví dụ về công trình thoát nước vùng núi
1- rãnh đỉnh ; 2- hố tụ nước ; 3- bậc nước ; 4 - giếng tiêu năng

Ch¬ng II
ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO CÁC LOẠI CỐNG
Nội dung:
 Cống tròn bê tông cốt thép
 Cống vòm gạch, đá, bê tông
 Cống bản
 Cống gỗ và cống kim loại
§ 2.1. CỐNG TRÒN BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
- Ngoài những đặc điểm chung đã nêu ở chương I, cống tròn BTCT còn có những ưu
điểm nổi bật hơn so với các loại cống khác như sau:
+) Cấu tạo đơn giản, dễ thi công đúc sẵn trong công xưởng;
+) Dễ cơ giới hoá trong thi công;
+) Rút ngắn thời gian xây dựng, có hiệu qủa kinh tế cao.
- Cống tròn BTCT thường được sử dụng với khẩu độ từ 0,75-:-2m với lưu lượng lên

tới 23m
3
/s.
- Những trường hợp sau đây thì không nên dùng:
+) Chiều cao đất đắp không đủ hoặc chiều cao nước dâng trước cống lớn hơn quy
định;
+) Ở nơi đất đắp quá cao dẫn đến cống sẽ rất dài gây khó khăn cho việc bảo dưỡng;
+) Lưu lượng nước quá lớn;
+) Không dùng ở những nơi dòng chảy chứa bùn, cát, cây cối, nếu dùng phải có
biện pháp đặc biệt tránh làm tắc cống như làm bể lắng phù sa;
+) Cống có chức năng cho người, xe qua lại (cống chui dân sinh);
+) Nơi có địa chất yếu như than, bùn, đầm lầy,
2.1.2 Cấu tạo
(a) Đầu cống:
Có thể dùng tất cả các kiểu đầu cống như đã nêu ở chương 1. Đầu cống được dùng
phổ biến nhất là kiểu tường cánh chéo hoặc kiểu 1/4 nón.
+) Đầu cống có thể xây tại chỗ hoặc lắp ghép bằng các tấm BTCT đúc sẵn.
+) Nếu đầu cống xây bằng khối đá xây thì mác vữa xây không thấp hơn M30, cường
độ đá R > 2000 kG/cm
2
.
+) Nếu đầu cống làm bằng bê tông đổ tại chỗ thì mác bê tông không thấp hơn M150.
+) Nếu đầu cống được đúc sẵn thì mác bê tông không thấp hơn M200.
(b) Thân cống:
Được phân thành các đốt với chiều dài 1m, trường hợp đặc biệt có thể là 0,75m hoặc
2m.
+) Giữa các đốt cống là các khe nối có tác dụng phòng lún và phòng sự co dãn của bê
tông khi nhiệt độ thay đổi. Thường thì có hai loại khe nối: phẳng và không phẳng.
Khe nối phẳng được áp dụng cho trường hợp khẩu độ dưới 2m và áp lực nước
không lớn. Khe nối không phẳng được áp dụng trong trường hợp khẩu độ cống

lớn hơn 2m, và cống chảy có áp.
+) Khe nối được lấp đầy bằng vật liệu cách nước đàn hồi từ hai phía ngoài vào trong.
Phía ngoài khe nối được phủ đầy bằng hai lớp giấy dầu rộng 25cm dán xen kẽ
giữa 3 lớp bitum nóng. Phía trong ở chiều sâu 3cm trát vữa xi măng để giữ không
cho vật liệu cách nước đàn hồi bị chảy rớt khi nhiệu độ cao.
+) Bề mặt ngoài của các đốt cống được quét 2 lớp bitum nóng. Chỉ trường hợp đặc
biệt mới làm lớp cách nước này sau khi đã hạ chỉnh các đốt cống.
+) Khi cần thoát lưu lượng nước lớn có thể sử dụng cống hai, ba hoặc thậm chí bốn
lỗ cống. Trường hợp này khoảng giữa các cống được lấp đầy bởi vật liệu cùng loại
với móng đệm. Cự ly tối thiểu giữa các ống cống là 20-:-26cm để đảm bảo chèn
chặt được lớp vật liệu đã nêu. Mặt trên phải tạo được độ dốc về hai phía 3-:-4% và
phủ bằng lớp đất sét dẻo dày 15-:-20cm.
+) Để tăng khả năng thoát nước của cống có thể tôn cao đoạn đốt cống giáp với đầu
cống thượng lưu kiểu hình nón cụt.
+) Các đốt cống thường được chế tạo sẵn ở xưởng. Bê tông chế tạo đốt cống thường
dùng mác M200, cốt thép thường dùng loại CT3, CT5, Chiều dày đốt cống phụ
thuộc vào cấp tải trọng (loại xe), chiều cao đất đắp, khẩu độ cống và thường có giá
trị 8-:-15cm hoặc 20cm.
* Bố trí cốt thép cống:
+) Cốt thép chịu lực của cống được bố trí theo hai kiểu: Kiểu một vòng elíp hoặc
kiểu hai vòng tròn đồng tâm:
• Kiểu một vòng elíp có ưu điểm là phù hợp với sơ đồ nội lực của kết cấu, cốt
thép được đặt ở vùng chịu kéo vì vậy tiết kiệm được cốt thép. Nhược điểm là
khó chế tạo, khi chế tạo phải đánh dấu vị trí cốt thép để khi xây dựng đặt đốt
cống cho phù hợp.
• Kiểu vòng tròn tốn cốt thép hơn kiểu elíp song việc chế tạo dễ dàng hơn.
+) Theo chiều dọc đốt cống các cốt thép chịu lực này có thể bố trí thành từng vòng
riêng biệt hay bố trí theo kiểu hình lò xo dây xoắn:
• Việc bố trí cốt thép thành từng vòng riêng biệt có nhược điểm lớn là số mối nối
cốt thép nhiều (ở mỗi vòng 1 mối nối) nên tổn thất ứng suất trong cốt thép

nhiều, mặt khác không tận dụng được chiều dài của các thanh thép, dễ gây lãng
phí cốt thép.
• Kiểu bố trí cốt thép theo kiểu hình lò xo dây xoắn khắc phục được những
nhược điểm trên của kiểu bố trí thành từng vòng riêng biệt. Vì vậy kiểu bố trí
này được áp dụng phổ biến.
+) Cốt thép chịu lực được liên kết với nhau và giữ đúng vị trí bởi các cốt thép dọc và
cốt thép đai. Cốt thép dọc còn có tác dụng chống lại lực cắt và uốn trong thi công.
+) Các đốt cống trong các thiết kế định hình thường có hai loại: loại thông thường và
loại gia cường, loại gia cường chỉ khác loại thông thường ở chỗ lượng cốt thép
nhiều hơn. Ống cống gia cường thường được áp dụng khi cống đặt trên nền cứng
(ứng suất cho phép [σ] ≥ 6kG/cm
2
).
Ø
1
2
0
0

1-D10-02-SPRING
 !"#!
45
100
40
50
15
$%%!%%
Ø
1
0

0
0
1
0
0
&%
1-D10-02-SPRING
1
0
0
%%'(
1000
OUTER DIA = 1148
INNER DIA = 1054
Lmin = 1000
4x200=800
4x200=800
900
300
32-D6-03
&
100
28
2844
100
75
32-D6-04
100
25
CHI TIÕT A

4x200=800
1000
100
2844
75
28
$%!%
1-D10-01-SPRING
1-D10-02-SPRING
100
25
1-D10-01-SPRING
1-D10-02-SPRING
4x200=800
900
100
300
VËt liÖu tr¸t mèi nèi
H×nh 2.1- Ví dụ bố trí cốt thép trong đốt cống tròn ∅1,0m
(cốt thép kiểu xoắn ốc)
(c) Móng cống:
Móng cống tròn BTCT có thể bằng các khối đá xây, bê tông, bê tông cốt thép lắp
ghép hoặc trong trường hợp đất nền tương đối chặt có thể dùng lớp đệm bằng đá dăm,
sỏi, cát,
.
80.75
24 31 149 89 124 109 1079/121.00
30 38 190 130 151 150 13010/131.25
35 45 230 170 180 190 15612/151.50
Kích thứơc (cm) S: cho các kiểu móng

c
Khẩu độ
cống d
m l c I II III IV-A IV-B

17 23 114 54 91 74 78
móng cống kiểu IV-B
120
S
d


2d

2d
Đắp đất xung quanh cống
Lớp chèn bằng bê tông thừơng
Hình 2.2 - e: Nền là đá không phong hoá
móng cống kiểu II
120
S
30+
30
30+

d


2d

2d
móng cống kiểu I
120

d


2d

2d

S

Đắp đất xung quanh cống
Đắp đất xung quanh cống
Chèn bằng đất tại chỗ
Đệm bằng cấp phối đá dăm hoặc cát thô
Hình 2.2 - a: Nền là sỏi cuội chặt, cát thô hoặc vữa
Hình 2.2 - b: Nền là đât sét, sét pha cát, cát mịn ở nơi khô ráo
móng cống kiểu III
120
d


2d

2d
Đắp đất xung quanh cống
Đá hộc xây vữa xi măng M150
Hình 2.2 - c : Nền là đât sét, sét pha cát, cát mịn ở nơi ẩm ứơt hoặc

.3030
l
Đệm bằng cấp phối đá dăm hoặc cát thô
hoặc cát pha sét ở nơi khô ráo hoặc âm ứơt
móng cống kiểu IV-A
120
S
20+
20
20+

d


2d

2d
Đắp đất xung quanh cống
Đệm bằng cấp phối đá dăm hoặc cát thô
Hình 2.2 - d: Nền là đá phong hoá
Đ 2.2. CNG VềM GCH, , Bấ TễNG
2.2.1. c im v phm vi s dng
- c im chung ca vt liu khi xõy gch, ỏ hay bờ tụng l kh nng chu lc nộn
tt cũn kh nng chu kộo nộn l rt kộm.
- Cng vũm cú nhng u im ni bt sau õy:
+) Khu ln (ti 6m), kh nng thoỏt nc ln;
+) Tn dng c kh nng khai thỏc vt liu a phng (nh gch, ỏ, ) do ú tit
kim bờ tụng, ct thộp;
+) Thi gian s dng lõu di cú th ti 50-:-60 nm;
+) B trớ nhng ni cú dc t nhiờn ln;

+) S dng rng rói nhõn cụng trong cụng tỏc xõy dng.
- Nhc im chớnh ca cng vũm:
+) Tốn nhiều công xây dựng, thi công chủ yếu là thủ công và diễn ra ngay tại công
trường.
+) Cống vòm bê tông thì thời gian thi công dài.
- Điều kiện áp dụng:
+) Lưu lượng nước lớn.
+) Nơi có sẵn vật liệu gạch đá.
+) Nơi có điều kiện địa chất tốt.
+) Nền đắp cao, khe suối sâu.
+) Chế độ nước chảy không áp, chiều cao nước dâng trong cống không được vượt
qua vách vòm.
+) Số lỗ tối đa của cống không vượt quá 2.
+) Cống vòm gạch thường chỉ áp dụng với đường dành cho xe thô sơ, và có xe có tải
trọng trục lớn nhất là 2,5T.
2.2.2. Cấu tạo
Hình 2.3- Mặt cắt ngang cống vòm gạch
(a) Đầu cống: phổ biến dùng kiểu tường cánh chéo với góc mở 30
0
đối với đầu cống
thượng lưu và 14-:-15
0
đối với đầu cống hạ lưu. Đoạn vào giáp đầu cống thượng lưu
thường tôn cao với chiều cao không đổi để tăng khả năng thoát nước và tận dụng diện
tích thoát nước của các đoạn cống còn lại.
(b) Thân cống được chia ra làm các đoạn dài từ 3-:-6m, giữa các đoạn bố trí các khe
phòng lún với chiều rộng khoảng 3cm. Cấu tạo các khe phòng lún bằng vật liệu đay
tẩm bitum hoặc matit bitum.
Thân cống được cấu tạo gồm các bộ phận: vành vòm, tường bên, lòng cống.
Hình 2.4- Phối cảnh cấu tạo vành vòm

Hình 2.5- Cấu tạo móng cống vòm gạch
+) Vành vòm: có hình bán nguyệt, hoặc 1/3 hình tròn hay parabol. Loại hình bán
nguyệt dễ thi công và thường dùng cho loại cống có khẩu độ dưới 3m. Khi khẩu
độ cống lớn hơn 3m thì cấu tạo vành vòm thoải có thiều cao f=1/3 khẩu độ.
+) Chiều dày vành vòm thường từ 0,3-:-0,8m. Chiều dày nhỏ nhất của vành vòm
bằng 0,3m đối với vòm đá xây và nhỏ nhất bằng 0,2m đối với bê tông. Đối với
khẩu độ dưới 3m nên dùng loại vòm có chiều dày không đổi để đơn giản cho công
tác xây dựng, khẩu độ trên 3m dùng loại vòm có chiều dày thay đổi nhằm tiết
kiệm vật liệu.
+) Tường cống có tác dụng như mố của cầu vòm. Chiều dày của tường có thể thay
đổi hoặc không thay đổi theo chiều cao. Khẩu độ dưới 3m thì dùng loại tường có
chiều cao không thay đổi, khi khẩu độ trên 3m thì dùng loại vòm có tường bên
thay đổi để tiết kiệm vật liệu.
+) Lòng cống có cấu tạo bằng đá xây hay đá lát có trát xi măng và có dạng cung tròn
có tác dụng cải thiện điều kiện chảy của dòng nước qua cống bằng mặt cắt có lợi
về mặt thuỷ lực.
(c) Đối với cống vòm 2 lỗ, phần trên đỉnh giữa hai lỗ được đổ đầy bằng hỗn hợp đá dăm
cát, cuội sỏi cát hoặc cấp phối đất, sỏi Bề mặt trên phải tạo mái dốc 3-:-4% sang hai
bên và bên trên phủ bằng lớp đất sét dẻo dày 15-:-20cm. Trường hợp khẩu độ lớn
phải có biện pháp thoát nước dọc trên đỉnh cống phần tiếp giáp gữa hai vòm.
(d) Bề mặt tiếp xúc với đất của vành vòm và tường bên phải được phủ lớp cách nước.
Đối với cống vòm gạch đá thì sau khi trát một lớp vữa xi măng dày 2cm thì phải quét
bitum nóng. Mặt trong của lòng cống phải trát vữa xi măng.
(e) Các tường bên của cống phải được đặt trên các khối móng riêng biệt dưới mỗi tường
hoặc liền một khối chung cho cả hai tường. Khi khẩu độ cống lớn thì dùng các khối
móng riêng cho mỗi tường. Khi khẩu độ cống không lớn và đất móng cống mềm có
cường độ không lớn lắm thì dùng khối móng chung cho cả hai tường.
(f) Vật liệu xây dựng: thường là gạch, đá, bê tông.
+) Cường độ kháng ép của đá không thấp hơn 200kG/cm
2

, đối với gạch không thấp
hơn 75kG/cm
2
; vữa xây vành vòm mác không thấp hơn M75 và không thấp hơn
M50 dùng cho xây tường và móng.
+) Bê tông dùng làm cống vòm mác không thấp hơn M200 với vành vòm và không
thấp hơn M150 đối với các bộ phận khác.
+) Cống vòm ngoài hình thức xây gạch đá còn có hình thức xếp đá. Loại này tiết
kiệm được vật liệu nhưng tốn công xây dựng.
§ 2.3. CỐNG BẢN CHÌM
2.3.1. Đặc điểm và phạm vi sử dụng
- Sử dụng được ở những nơi có nền đắp thấp.
- Tấm bản đậy bằng BTCT. Nếu thi công đổ tại chỗ tấm bản thì cấu tạo ván khuôn đơn
giản, nếu thi công lắp ghép thì thời gian xây dựng ngắn, có thể thi công cơ giới toàn
bộ.
2.3.2. Cấu tạo cống bản chìm
- Đầu cống thường dùng loại tường cánh chéo hoặc thẳng.
- Thân cống được chia ra làm nhiều đoạn ở giữa mỗi đoạn là các khe phòng lún. Chiều
dài mỗi đoạn từ 2-:-5m, khe phòng lún được nhét đầy matít nhựa từ phía ngoài vào
trong.
- Tấm bản đậy bằng BTCT có dạng hình chữ nhật hoặc chữ T; chiều dài mỗi tấm
thường dùng 1m. Chiều dày tấm đậy thay đổi tuỳ theo khả năng chịu lực, thường là
14cm hoặc 16cm cho tới 22cm. Bê tông chế tạo có mác không thấp hơn M200.
- Tng cỏnh cú cỏc loi nh i vi cng trũn, vt liu ch to cú th l bờ tụng hoc
xõy ỏ. Tng cỏnh cú chiu cao thay i hoc khụng i.
BT M200
3
0

3

0

3
0

3
0

)*$+,-./01/
1:1.0
Đất đắp K98
1:1.0
BT M250
Đá dăm đệm dày 10cm
Bản BTCT M350
(233
3233
4,54
$(!(
)*$+1 ./01/ã
Chốt
thé
p D
14, L
=350
Chốt
thé
p D
14, L
=500

Đá hộc xây M100
$6!6
6
6
(
(
Hỡnh 2.6- Cu to cng bn
Đ 2.4. CNG G V CNG KIM LOI
2.4.1. Cng g
(a). c im v phm vi s dng
- G l vt liu dựng khỏ ph bin v cú sn nc ta vỡ vy m trong mt s trng
hp nht nh g c dựng lm cỏc cụng trỡnh thoỏt nc.
- c im ca cng g:
+) Do cu to cú nhiu khung nờn sc cn thu lc ln.
+) D mc nỏt, thi gian s dng ngn khong 3-:-4 nm, thng xuyờn sa cha
do vy lm giỏn on giao thụng trờn ng. kộo di thi gian s dng cn
phi cú bin phỏp phũng mc g.
+) Giỏ thnh xõy dng r do tn dng vt liu a phng.
+) D xõy dng v thi gian thi cụng nhanh.
+) Thi cụng hon ton bng th cụng.
- iu kin s dng:
+) ng cp thp, ng tm v ng trỏnh.
+) Ni cú sn g.
+) Lu lng nc nh.
(b). Cu to
- Gm cỏc khung ngang vỏn lỏt xung quanh. Cỏc khung thng c to thnh hỡnh
tam giỏc, hỡnh thang hay hỡnh ch nht. Khi cựng khu thỡ mt ct hỡnh ch nht
cho kh nng thoỏt nc ln hn c. Nu do iu kin g hn ch m cn thoỏt lu
lng nc ln thỡ tt nht nờn dựng kiu cng hỡnh thang. Kiu khung n gin
nht, d xõy dng v xõy dng nhanh nht. Khu cng ti a lờn ti 2m.

- Tuỳ theo khả năng trình độ kỹ thuật và thời gian xây dựng cho phép mà quyết định
sử dụng kiểu khung kê, khung chôn hay khung đóng.
- Các khung ngang được đặt cách nhau 1,5-:-2m theo tính toán có tác dụng tạo thành
các sườn giữ ổn định cho các tấm lát của thành bên và mái. Các tấm lát có thể dùng
gỗ ván, gỗ tròn hay nửa tròn.
- Cống gỗ kiểu khung kê thường đặt trên lớp đệm cát sỏi hay đá dăm.
- Lòng cống được lát một lớp ván hay đá để tránh xói mòn, phía đầu cống phải đóng
bằng cọc ván.
- Tầng cách nước quanh cống được làm bằng đất sét dẻo dày 15-:-20cm.
2.4.2. Cống kim loại
- Có khẩu độ từ 0,3-:-3m, khi cần khẩu độ thoát nước lớn thì dùng cống bằng gang.
Cống kim loại là cống có kết cấu tiên tiến, thời gian thi công lắp đặt nhanh. Loại
cống thoát nước bằng thép gợn sóng đảm bảo độ tin cậy về khai thác của công trình
với chi phí ít nhất cho xây dựng và bảo dưỡng chúng.
- Một trong những ưu điểm của cống bằng kim loại là việc thi công được tiến hành
theo phương pháp lắp ghép và áp dụng rộng rãi cơ giới hoá. Lượng thép dùng trong
chế tạo cống kim loại so với dùng để chế tạo cống BTCT không nhiều hơn bao
nhiêu, thậm chí còn gần như nhau. Việc vận chuyển cống kim loại dễ dàng hơn rất
nhiều so với cống BTCT.
- Nhược điểm của loại cống này là dễ bị ăn mòn nhất là ở vùng đất và nước có hoạt
tính ăn mòn cao. Do đó phải dùng loại cống có ít thành phần cacbon hoặc dùng các
biện pháp chống ăn mòn như sơn, mạ, tráng kẽm ở những vùng có tính ăn mòn
cao còn phải phủ thêm 1 lớp matit ở bên ngoài.
- Cống kim loại gợn sóng được dùng với các khẩu độ từ 0,5-:-3m và được tạo nên từ
những tấm định hình với kích thước nhất định. Các tấm định hình có kích thước
nếp uốn 130 x 32,5mm, chiều dày 1,5-:-2,5mm. Các cống lớn dạng cung tròn hay
elip có nếp uốn lớn hơn (chiều cao nếp uốn tới 50mm và chiều dày tấm 4-:-5mm).
Các tấm định hình có chiều dài 1760mm, khoảng rộng 1000mm.
- ống cống được chia làm nhiều đốt, mỗi đốt có chiều dài khoảng 1m; 1,5m và 2m.
Giữa các đốt cống được liên kết bằng bu lông và vòng đệm. Các mối nối dọc không

được trùng nhau mà phải so le nhau. Khi cống dài phải phân đoạn, giữa các đoạn là
khe phòng lún. Cống có thể đặt trực tiếp lên lớp đệm cát, đá dăm với chiều dày
≥40cm.
Ch¬ng III
THIẾT KẾ CỐNG
Nội dung:
 Khái niệm
 Các tài liệu cần thiết cho thiết
 Chọn loại cống
 Tính toán khẩu độ cống
 Xác định vị trí cống
 Tính toán xói lở hạ lưu và gia cố lòng dẫn sau công trình
 Nguyên lý tính toán kết cấu
 Trình tự thiết kế và đồ án thiết kế
§ 3.1. KHÁI NIỆM
- Số lượng cống trên một tuyến đường thường rất nhiều và giá thành xây dựng chúng cũng
rất lớn, nên việc xác định đúng loại cống và vị trí cống một cách hợp lý trong công tác
thiết kế có ý nghĩa to lớn về việc hạ giá thành chung toàn bộ tuyến đường.
- Về cấu tạo nhìn chung các loại cống đã được tiêu chuẩn hoá bằng các thiết kế mẫu hay
các thiết kế định hình. Vì vậy, nội dung chủ yếu của công tác thiết kế cống là sự lựa chọn
các loại cống thích hợp và xác định vị trí đặt cống một cách hợp lý.
§ 3.2. CÁC TÀI LIỆU CẦN THIẾT CHO THIẾT
- Để có cơ sở vững chắc cho thiết kế, trước hết phải tiến hành điều tra đo đạc và thu thập
các tài liệu cần thiết sau đây:
1. Bản tính lưu lượng. Đây là tài liệu cơ bản để tính toán xác định khẩu độ cầu cống. Tần
suất lặp của lưu lượng tính toán thiết kế cống là 1% đối với đường ô tô cấp I và đường
sắt cấp I, II; là 2% đối với đường ô tô cấp II, III và đường sắt cấp III; 3% đối với
đường ô tô cấp IV, V. Riêng đối với đường sắt, khi tính toán cầu cống còn phải kiểm
tra lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất 0,3%.
2. Bình đồ khu vực đặt cống. Yêu cầu bình đồ phải thể hiện được đầy đủ và đúng địa

hình, sông suối, vị trí và hướng tuyến đường thiết kế. Tài liệu để lập bình đồ có thể
tiến hành bằng toán đạc, đơn giản có thể tiến hành bằng phương pháp đo trắc ngang,
trắc dọc lòng sông suối.
3. Cấp hạng kỹ thuật của đường, hình cắt dọc và các mặt cắt ngang nền đường tại khu
vực đặt cống, bán kính đường cong, Các tài liệu này lấy trong hồ sơ thiết kế tuyến
đường.
4. Tình trạng hoạt động và mức độ ổn định của sông suối, khả năng và hướng di chuyển
dòng chảy. Tiến hành bằng cách điều tra trong nhân dân địa phương những người sống
lâu năm trong vùng núi và căn cứ vào các dấu vết còn lại trên thực địa như bãi bồi, hồ,
sông, ao đầm, do sông suối đổi dòng để lại. Ngoài ra còn phải điều tra tình trạng ứ
đọng như lượng bùn sét, cát, cỏ, rác, có trong dòng chảy.
5. Địa chất nơi xây dựng cống. Tiến hành bằng phương pháp đào hố thăm dò khu vực hai
đầu cống và giữa cống đối với cống lớn và dài hoặc chỉ cần đào hố thăm dò nếu cống
nhỏ, ngắn địa chất không thay đổi.
6. Vật liệu xây dựng. Tài liệu điều tra gồm: vị trí mỏ vật liệu, cự ly vận chuyển, khả năng
khai thác, trữ lượng, giá thành khai thác, loại vật liệu, cường độ. Ngoài ra còn phải
điều tra về tình hình cung cấp các vật liệu khác như xi măng, thép gỗ.
7. Phương pháp xây dựng thủ công, cơ giới toàn bộ hoặc kết hợp thủ công và cơ giới.
8. Những chỉ thị về so sánh.
- Ngoài những tài liệu cơ bản nói trên, nếu thiết kế cống thoát nước phục vụ tưới tiêu, nông
nghiệp phải biết được diện tích cần phải tưới, tiêu.
§ 3.3. CHỌN LOẠI CỐNG
3.3.1. Nguyên tắc
- Sử dụng vật liệu địa phương; trước hết tranh thủ dùng đá, tiết kiệm xi măng sắt thép;
- Áp dụng rộng rãi thiết kế mẫu và thiết kế lắp ghép để đạt mục đích xây dựng nhanh.
Trong phạm vi một tuyến đường nên cố gắng dùng ít kiểu loại cống và cùng khẩu độ
để tập trung chế tạo hàng loạt, đơn giản bớt điều kiện xây lắp.
3.3.2. So sánh giữa cống và cầu nhỏ
- Trong những điều kiện sau đây nên dùng cống:
+) Khi cống có khả năng thoát hết lưu lượng nước tính toán.

+) Chiều cao đất đắp trên cống không bị hạn chế.
Ngoài những điều kiện trên mới dùng cầu nhỏ.
- Độ tin cậy về khai thác của cống lớn hơn cầu nhỏ, vì cống có thể cho thoát qua lưu
lượng lớn hơn lưu lượng tính toán của bản thân cống. Do vậy khi lũ lớn, cống có khả
năng bền vững hơn cầu nhỏ.
- Khi lưu lượng tính toán lớn mà thượng lưu không có điều kiện tích nước thì phải xét
khả năng chuyển sang làm cầu nhỏ.
- Khi tuyến qua sông suối ở nơi khúc ngoặt có bồi hoặc vùng đá chảy, bùn chảy hay ứ
tích nghiêm trọng thì nên dùng cầu nhỏ, vì nếu dùng cống dễ ứ tắc, khó nạo vét.
- Nơi khe sâu nền đắp rất cao, việc dùng cống hay cầu cần phải so sánh các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật mà quyết định. Nền đắp cao có điều kiện nền móng tốt thì kinh phí
thi công nền đắp thường đắt hơn cầu. Thường nền đắp cao 25-:-30m thì 1m cầu gần
bằng 1m nền đắp.
- Vùng đầm lầy để giảm ứng suất đáy móng, tốt nhất là dùng cầu, không nên dùng
cống.
- Khi thiết kế thoát nước trên sườn núi, nếu dùng cầu nhỏ và cống mà giá thành không
chênh lệch nhau bao nhiêu thì nên dùng cầu. Đặc biệt là vùng nền đào sườn núi, lưu
lượng nước lớn thi khi đó nên dùng cầu nhỏ và phía thượng lưu làm dốc nước hay các
công trình phụ trợ khác.
- Khi tuyến đường qua vùng hồ chứa nước hay qua các dòng nhánh thì tốt nhất là dùng
cầu, trường hợp lưu lượng nhỏ thì mới xét đến dùng cống.
- Ở những đoạn quy hoạch thuỷ lợi, hệ thống thoát nước của thành phố hay các nhà
máy, công trường, hầm mỏ, phải tăng tường liên hệ với các đơn vị hữu quan, khi bố
trí cầu cống cần phải xét tổng hợp, phải kiểm tra ảnh hưởng nước dâng không nên thu
hẹp khẩu độ, nên phân tán, không nên sát nhập.
- Vùng đất yếu, nếu đặt cống dễ bị lún mạnh làm chìm cống, dễ bị đọng nước, đọng
bùn bảo dưỡng không tiện, vì vậy nên làm cầu nhỏ.
- Nói chung khi lưu lượng dòng nước tính toán dưới 15m
3
/s thì nên dùng cống tròn

BTCT sẽ có giá thành rẻ hơn cầu với bất kỳ chiều cao nền đắp nào. Khi chiều cao nền
đắp tối thiểu không đảm bảo thì nên dùng cầu nhỏ hay cống bản nổi. Khi lưu lượng
nước trên 20m
3
/s, nếu chiều cao nền đắp thoả mãn yêu cầu tối thiểu thì trong nhiều
trường hợp dùng cống rẻ hơn cầu. Khi chiều cao nền đắp lớn hơn 5-:-6m khối lượng
mố cầu tăng nhanh thì trường hợp này dùng cống vòm đá xây dựng hay bê tông rẻ
hơn cầu.
§ 3.4. TÍNH TOÁN KHẨU ĐỘ CỐNG
3.4.1. Các chế độ chảy của nước trong cống
- Tuỳ chiều sâu ngập và kiểu đầu cống ở thượng lưu mà người ta quy định ra các chế
độ chảy tự do, bán áp hoặc có áp lực.
- Cống làm việc ở chế độ chảy tự do (không áp) khi chiều cao nước dâng trước cống
(H) thấp hơn chiều cao cống (h
T
) hoặc không cao hơn 20% chiều cao cống (H ≤
1,2h
T
). Trên toàn bộ chiều dài cống dòng chảy có bề mặt tự do. (hình 3.1-a)
- Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp khi chiều cao nước dâng trước cống (H) lớn
hơn chiều cao cống 20% đối với đầu cống kiểu thông thường và 40% đối với đầu
cống kiểu hình loa (H ≥ 1,2-:-1,4h
T
). Phần vào cống làm việc với mặt cắt đầy còn trên
toàn bộ chiều dài còn lại dòng chảy có bề mặt tự do. (hình 3.1-b)
- Cống làm việc ở chế độ chảy có áp khi chiều cao nước dâng trước cống cao hơn
chiều cao cống 20% đối với đầu cống kiểu thông thường và 40% đối với đầu cống
kiểu hình loa. Trên phần lớn chiều dài cống mặt cắt đầy nước và chỉ có thể ở mặt ra
của cống có thể có mặt tự do. (hình 3.1-c)
h

h
i
c
k
h
cv
i
h
δ
i
h
cv
i
h
δ
H
H
h
h
H
i
c
k
h
cv
i
h
δ
H×nh 3.1-a: ChÕ ®é ch¶y tù do
H×nh 3.1-b: ChÕ ®é ch¶y b¸n ¸p

H×nh 3.1-c: ChÕ ®é ch¶y cã ¸p
H×nh 3.1- Các chế độ nước chảy trong cống
- Đối với đầu cống, thường khi nước dâng trước cống đáng kể (H > 1,2h
T
) thì có thể có
chế độ chảy có áp định kỳ. Nhưng vì sự chọc thủng của không khí qua phễu nước tạo
nên ở cửa ra vào, nên dòng chảy của nước trong trường hợp này thường chuyển sang
chế độ chảy bán áp.
- Chế độ chảy có áp cho khả năng thoát nước lớn nhất nhưng khi đó phải có biện pháp
bảo vệ nền đắp khỏi bị phá hoại do nước tích lâu và lớn.
Để đảm bảo duy trì chế độ có áp ổn định không cho chuyển sang chế độ bán áp thì
nên dùng đầu cống hình loa.
3.4.2. Tính toán khẩu độ cống
(a). Cống làm việc ở chế độ chảy tự do (không áp):
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:
)h2g.(H.ω.V.ωQ
CCδCC
−==
ϕ
(1)
Trong đó:
• h
C
: chiều sâu nước tại mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống (m).
g
V
0,730,9hh
2
C
KC

≈≈
• h
K
: chiều sâu phân giới là chiều sâu dòng chảy ứng với chế độ nước chảy phân
giới.
• ω
C
: diện tích mặt cắt ướt thu hẹp của dòng chảy trong cống được tính với
chiều sâu thu hẹp h
C
; (m
2
)
• V
C
: lưu tốc ở mặt cắt có chiều sâu h
C
(m/s)
• ϕ
δ
: hệ số lưu tốc ; ϕ
δ

= 0,85 đối với các loại đầu cống thông thường ngoại trừ
hình loa.
• H: chiều sâu nước dâng trước cống được tính theo công thức:
2
δ
2
C

C
2g.
V
hH
ϕ
+=
(Phương trình Becnuli) (2)
• Thay ϕ
δ

= 0,85 ;
g
V
0,730,9hh
2
C
KC
≈≈
vào (2) ta có:
C
2
C
h2
g
V
43,1H ≈=
(3)
- Thay (3) vào (1) ta có:
2gH.ω.85,0Q
C

=
(4)
- Đối với cống mặt cắt hình chữ nhật thì ω
C
= b.h
C
= 0,5.b.H do đó:
3/23
1,33.b.H2gH.0,425.bQ ==
(b). Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp:
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:
)h2g.(H.ω.ε.V.ωQ
CCC
−==
ϕ
(5)
Trong đó:
• H: chiều sâu nước dâng trước cống
• h
C
= 0,6 . h
T
• h
T
: chiều cao lòng cống
• ω: diện tích mặt cắt ngang cống
• Hệ số lưu tốc ϕ

= 0,85 đối với các loại đầu cống thông thường; ϕ
δ

= 0,95 đối
với đầu cống hình loa.
• Hệ số co hẹp: ε = 0,6 đối với cống hình chữ nhật ; ε = 0,65 đối với cống tròn.
- Thay vào (1) ta có:
)h6,02g.(H.ω.51,0Q
T
−=
(6)
(c). Cống làm việc ở chế độ chảy có áp
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:
)h2g.(H.ω.Q
T
−=
ϕ
(7)
Trong đó:
• h
T
: chiều cao lòng cống
• ω: diện tích mặt cắt ngang cống
3.4.3. Lưu ý
- Đối với các chế độ chảy khác nhau của nước trong cống, người ta đã lập sẵn các bảng
tra về khả năng thoát nước của cống cho từng loại cống với các khẩu độ khác nhau.
Tham khảo thêm tại phần phụ lục sách "Thiết kế đường ôtô - Công trình vượt sông"
của NXB Giáo dục).
- Ngược lại, từ một giá trị lưu lượng tính có thể có nhiều phương án lựa chọn khẩu độ
cống. Khi lựa chọn khẩu độ cống phải lưu ý các điều kiện sau:
+) Chiều cao nền đắp trên cống (a) tối thiểu là 0,5m đối với đường ôtô tính từ đỉnh
cống tới bề mặt đường (kể cả phần kết cấu áo đường).

+) Nền đường đắp phải cao hơn mức nước dâng trước cống tối thiểu là 0,5m đối với
chế độ chảy tự do và 1,0m đối với chế độ chảy có áp và bán áp.
+) Lưu tốc chảy trong cống không lớn hơn 6m/s, vì khi dòng nước ra khỏi cống sẽ có
lưu tốc lớn gấp 1,4-:-1,5 lần lưu tốc trong cống nên dễ dẫn đến xói lở hạ lưu sau
cống.
- Khi cống không thoả mãn các điều kiện trên chủ yếu do chiều cao của nền đường đắp
khống chế thì có thể giải quyết bằng một trong các phương án sau:
+) Hạ cao độ lòng cống và đào mương thoát nước phía hạ lưu. Chú ý kiểm tra khả
năng thoát nước phía hạ lưu có dễ dàng không.
+) Chọn phương án khẩu độ nhỏ và tăng số lượng lỗ cống.
+) Làm cống bản nổi chịu lực hoặc cống hộp BTCT chịu tác tác dụng xe chạy trực
tiếp trên bề mặt cống.
+) Làm cống luồn (xiphông ngược) hay máng phun qua trên nền đường.
40,789

:;
H×nh 3.2- Cống xi phông ngược (cống luồn)
3.4.4. Ví dụ tính toán
Hãy chọn phương án khẩu độ cống tròn kiểu tường cánh chéo để thoát lưu lượng
nước Q = 9 m
3
/s, chiều cao nền đắp là H
đ
; chế độ chảy là không áp hoặc có áp.
- Chiều cao nền đắp tối thiểu trên cống được tính theo công thức:
aδH
min
n
1
++Φ=

và
a'HH
min
n
2
+=
Trong đó: Φ: khẩu độ thoát nước của cống tròn.
δ: chiều dày đỉnh cống.
a: chiều cao đất đắp tối thiểu trên đỉnh cống; a = 0,5m.
a': chiều cao tối thiểu của nền đắp so với mực nước dâng trước cống;
a' = 0,5m khi chảy tự do và a' = 1,0m khi chảy bán áp và có áp.
H: chiều cao nước dâng trước cống.
Phương
án
Khẩu độ
cống
Φ (m)
Chiều
dày
δ (m)
Số lỗ
cống,
n
Lưu
lượng
qua
mỗi lỗ
(m
3
/s)

Chế độ
chảy
Nước
dâng
trước
cống
H (m)
Lưu
tốc
trong
cống
V (m/s)
min
n
1
H
min
n
2
H
1 1,50 0,15 2 4,50 Bán áp 2,01 3,0 2,15 3,01
2 1,50 0,15 3 3,00 Không áp 1,47 3,1 2,15 1,97
3 1,25 0,13 2 4,50 Bán áp 3,24 5,8 1,88 4,24
4 1,25 0,13 3 3,00 Bán áp 1,89 3,8 1,88 2,89
5 1,25 0,13 4 2,25 Không áp 1,33 3,0 1,88 1,83
6 1,00 0,12 3 3,00 Bán áp 3,16 6,0 1,62 4,16
7 1,00 0,12 4 2,25 Bán áp 2,07 4,5 1,62 3,07
- Từ kết quả trên ta thấy nếu chiều cao đất đắp H
đ
không hạn chế tức là:

H
đ
≥ max (
min
n
1
H
;
min
n
2
H
)
thì ta có thể chọn phương các phương án (1) ; (3) và (6) là những phương án có số lỗ
cống ít; trong phương án (1) và (3) thì nên chọn phương án (3) vì có khẩu độ bé hơn.
Việc còn lại là so sánh giữa phương án (3) với (6) về giá thành xây dựng để lựa chọn
phương án xây dựng có giá thành rẻ hơn.
§ 3.5. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỐNG
3.5.1. Sự tương quan giữa tuyến đường và các dòng nước
- Trong thực tế xây dựng thì giữa tuyến đường và công trình thoát nước có thể giao
nhau theo hình thức vuông góc (trực hướng) hoặc chéo nhau. Việc lựa chọn hình thức
giao nhau như thế nào thì cần phải xem xét đầy đủ các yếu tố kỹ thuật, xây dựng, khai
thác và giá thành.
- Việc giao nhau theo hướng vuông góc và cống đặt trùng với hướng dòng nước là tốt
nhất, không gây ra sự phức tạp thêm về mặt kết cấu. Tuy nhiên khi đó dễ dẫn đến
phải làm cong tuyến ở bình đồ và kéo dài thêm chiều dài tuyến, tăng chi phí xây dựng
ban đầu và tăng chi phí vận tải.