01 TÍNH TOÁN hệ THỐNG THOÁT nước mặt và

3/9/2012

TÍNH TỐN HỆ THỐNG THỐT
NƯỚC MẶT VÀ NGẦM
NGUYỄN VIỆT HƯNG

Đường bị ngập nước

1


3/9/2012

Tác hại của nước

Khái niệm chung
 Hệ thống thoát nước mặt
 Mặt cắt ngang đường (Độ dốc ngang)
 Các loại rãnh thoát nước: Rãnh dọc, rãnh đỉnh, rãnh tập trung
nước, thùng đấu, bể bốc hơi
 Cơng trình thốt nước qua đường: cầu, cống, đường thấm,
đường tràn, máng vượt
 Các công trình thay đổi hướng dịng nước
 Các cơng trình phụ trợ: dốc nước, bậc nước, các biện pháp gia
cố
 Hệ thống thoát nước ngầm

2


3/9/2012

Mặt cắt ngang đường

Dốc ngang 2 mái dạng parabol

Trắc ngang 2 mái dốc

3


3/9/2012

Trắc ngang 1 mái dốc

Chọn độ dốc ngang mặt đường
 Loại vật liệu: độ dốc ngang của mặt đường tỷ lệ thuận

với hệ số thấm của vật liệu làm lớp mặt
 Độ bằng phẳng của mặt đường: độ dốc ngang tỷ lệ
nghịch với độ bằng phẳng
 Điều kiện vận hành của xe trên đường



Sự gia tăng tải trọng do trọng tâm xe bị lệch
Sự trơn trượt của xe khi vận hành trong thời tiết ẩm ướt

4

3/9/2012

5


3/9/2012

Độ dốc ngang mặt đường được quy định như sau
 Theo loại vật liệu:
Loại VL

Độ dốc

Mặt đường BT nhựa
Mặt đường xử lý nhựa
Mặt đường bằng VL hạt

1.5 – 2.o%
2.0 – 3.0%
3.0 – 4.0%

 Mặt đường BTXM bố trí dạng hai mái dốc thẳng đối xứng

qua tim đường. Các loại mặt đường khác bố trí theo dạng
đường cong parabol hoặc hai mái thẳng, ở giữa có đường
cong trịn
 Độ dốc ngang lề đường thường cao hơn độ dốc ngang mặt
đường tư 1.0 – 2.0%

Rãnh dọc (Rãnh biên)

•Rãnh dọc dùng để tập trung và
thốt nước từ ½ bề rộng nền
đường và một phần đất dành cho
đường
•Rãnh dọc được bố trí ở nền
đường đào và nền đường đắp
thấp dưới 0.6 m
•Khơng nên thiết kế để nước chảy
từ nền đường đắp về nền đường
đào, trừ trường hợp nền đường
đào ngắn hơn 100 m

6


3/9/2012

• Kích thước rãnh trong

điều kiện bình thường
được thiết kế theo cấu
tạo mà khơng cần tính
tốn thủy lực. Chỉ tính
tốn thủy lực trong
trường hợp trong trường
hợp rãnh dọc dùng đề
thoát nước lưu vực lớn
hơn
• Khơng cho nước chảy từ
các rãnh khác như rãnh

đỉnh, rãnh tập trung
nước về rãnh dọc

Kích thước cấu tạo của rãnh phải
được chọn sao cho mực nước
trong rãnh thấp hơn mép rãnh ít
nhất là 25 cm va chiều sâu của
rãnh không được vượt quá 60 cm
Đối với rãnh hình thang cứ 500
m, đối với rãnh hình tam giác cứ
250 m phải bố trí cống cấu tạo để
thốt nước ngang
Lịng rãnh phải gia cố thích họp

Chiều sâu rãnh lớn quá ko an toàn cho xe chạy

7


3/9/2012

Rãnh đỉnh
 Khi tuyến đường đi qua sườn dốc lớn thì cần phải thiết kế

rãnh đỉnh để giảm bớt lưu lượng nước chảy về nền đường
 Kích thước của rãnh đỉnh được lựa chọn dựa trên việc tính
tốn lưu lượng.
 Rãnh đỉnh thơng thường có tiết diện hình thang với chiều
rộng đáy tối thiểu 0.5 m. Độ dốc mái taluy 1:1.5. Chiều
sâu rãnh đỉnh ko nên vượt quá 1.5 m

 Nếu 1 rãnh đỉnh ko thỏa mãn lưu lượng (hoặc để thỏa
mãn lưu lượng thì kích thước rãnh q lớn) thì làm nhiều
rãnh đỉnh khác nhau hoặc chia thành nhiều đoạn và bố trí
thốt nước ngang

8


3/9/2012

Bố trí rãnh đỉnh

Rãnh đỉnh trong nền đường đào

9


3/9/2012

Rãnh đỉnh trong nền đường đắp

Rãnh tập trung nước

 Là rãnh dùng để dẫn nước từ suối nhỏ hoặc một nơi

trũng cục bộ về một cơng trình thốt nước gần đấy hoặc
từ rãnh dọc, rãnh đỉnh về chỗ trũng hay về cầu cống

10

3/9/2012

 Rãnh tập trung nước ko chỉ dẫn nước từ nguồn nước tập trung







cục bộ về cơng trình thốt nước mà cịn dùng để thốt nước
trên sườn dốc
Tiết diện của rãnh phải được tính tốn và kiểm tra thủy lực.
Chiều dài của rãnh tập trung nước ko nên quá 500 m để tránh
hiện tượng nước trong rãnh quá nhiều
Đất đào từ rãnh phải được đắp thành đập phía dưới và có độ
dốc 2% về phía rãnh
Nếu rãnh song song với nền đường thi phải cách chân taluy tối
thiểu từ 3 – 4 m. Giữa rãnh và nền đường phải có đê bảo vệ
khoảng 0.5 – 0.6 m
Hướng của rãnh nên chọn càng thẳng càng tốt. Ở nhửng đoạn
vịng bán kính phụ thuộc vào kích thước của rãnh nhưng ko
được nhỏ hơn 10 – 12 m

Nối rãnh với dòng chảy ở hạ lưu

11

3/9/2012

Nối rãnh với dịng chảy ở thượng lưu

Thùng đấu

•Thùng đấu là chỗ đất đào theo hình dáng thích hợp để lấy đất đắp nền đường
•Bể bốc hơi được thiết kế ỏ gần đường trong trường hợp ko có địa hình trũng
và ko thể bố trí thùng đấu

12


3/9/2012

 Chiều sâu và chiều rộng thùng đấu được xác định theo khối lượng đất







đắp nền đường
Tùy theo đk địa hình thùng đấu có thể bố trí 1 hoặc 2 bên đường
Taluy của bờ thùng đấu có thể thiết kế nối dài theo taluy của nền đường
trong trường hợp cao độ nền đường so với đáy thùng đấu nhỏ hơn 1.5 m.
Nếu lớn hơn 1.5 m thì giữa chân nền đường và mép thùng đấu phải có
một giải đất có độ dốc 2% về phía thùng đấu
Nếu đáy thùng đấu bé hơn 6 m thì làm dốc 1 chiều theo hướng ra ngoài

nền đường với độ dốc 2%. Nếu đáy lớn hơn 6 m và độ dốc dọc nhỏ hơn
0.6% thì làm dốc 2 bên vào giữa và ở giữa có một rãnh nhỏ
Thùng đấu phải có độ dốc liên tục ko nhỏ hơn 0.2% hướng về cơng trình
thốt nước

Nắn thẳng lịng sơng
 Đảm bảo cơng trình

vng góc với dịng
nước
 Cải thiện điều kiện thi
cơng cơng trình thốt
nước vì tránh được việc
thi cơng trong điều kiện
có nước
 Cải thiện điều kiện làm
việc của dòng chảy, khắc
phục khả năng phá hoại,
xâm thực của đoạn sông
cong uy hiếp nền đường

13


3/9/2012

Khi thiết kế nắn thẳng lịng sơng cần chú ý
 Đáy sông ở hai đầu đoạn sông đào phải được nối tiếp

dần dần với lịng sơng thiên nhiên

 Do chiều rộng lịng sơng đào thường nhỏ hơn, chiều
rộng lịng sơng phải thay đổi từ từ trong đoạn chuyển
tiếp. Đoạn chuyển tiếp lấy bằng 2 lần khẩu độ cầu
hoặc cống
 Khả năng thốt nước của đoạn sơng đào cho phép
nhỏ hơn khả năng thốt nước của sơng tự nhiên
nhưng ko được nhỏ hơn 80%

Bậc nước

14


3/9/2012

Dốc nước

Máng vượt

15


3/9/2012

Phương pháp tính tốn kênh rãnh thốt nước

 Những u cầu chung
 Cơng thức tính tốn thủy lực rãnh
 Trình tự thiết kế rãnh
 Gia cố rãnh

16


3/9/2012

Những yêu cầu chung
 Tiết diện và độ dốc của rãnh phải đảm bảo thốt được lưu lượng tính

tốn với kích thước hợp lý

 Tiết diện và độ dốc của rãnh phải chọn để vận tốc nước chảy trong







rãnh ko nhỏ hơn tốc độ bắt đầu làm các hạt phù sa bị lắng đọng (quy
trình quy định độ dốc của rãnh ko được nhỏ hơn 0.5%, cá biệt là
0.3%)
Tiết diện và độ dốc của rãnh phải chọn để vận tốc nước chảy trong
rãnh nhỏ hơn vận tốc gây xói của VL làm rãnh
Hạn chế chỗ ngoặt để tránh hiện tượng bồi lấp. Góc ngoặt ko được
q 45o và bán kính đường cong ko được nhỏ hơn 2 lần chiều rộng
của rãnh
Cao độ mép rãnh phải lớn hơn mực nước chảy trong rãnh tối thiểu là
25 cm
Lưu lượng tính tốn rãnh phải xác định tương ứng với tần suất lũ quy

định

Lòng rãnh bị xói lở

17


3/9/2012

Tần suất lũ tính tốn rãnh

Các cơng thức tính tốn cơ bản

18


3/9/2012

Trình tự tính tốn thủy lực rãnh
 Xác định lưu lượng thiết kế
 Giả thiết tiết diện của rãnh, chiều sâu nước chảy trong

rãnh và xác định các đặc trưng thủy lực: diện tích và
chu vi ướt, bán kính thủy lực
 Xác định khả năng thoát nước của rãnh
 Xác định tốc độ nước chảy trong rãnh, kiểm tra điều
kiện xói lở và chọn biện pháp gia cố
 Tính chiều sâu của rãnh theo cơng thức
h=ho+25 cm

Các hình thức gia cố rãnh

19


3/9/2012

Gia cố bằng vải polymer

20


3/9/2012

Gia cố bằng biện pháp trồng cỏ

Gia cố bằng VL bê tông

21


3/9/2012

Cơng trình vượt qua dịng nước nhỏ

Khái niệm chung:
 Dịng nước nhỏ là dịng nước mà diện tích lưu vực
tính đến vị trí cơng trình ko lớn hơn 100 km2
 Cầu hoặc cống có khẩu độ nhỏ hơn 30 m được gọi là
cơng trình thốt nước nhỏ, từ 30 – 100 m gọi là trung

và lớn hơn 100 m gọi là lớn

Phân biệt giữa cầu nhỏ và cống
 Những công trình có khẩu độ nhỏ hơn 2 m (dù bên

trên có đất đắp hay khơng) đều gọi là cống
 Khẩu độ từ 2 – 6 m nếu cao độ đất đắp bên trên lớn
hơn 0.5 m gọi là cống. Nếu cao độ đất đắp bên trên
nhỏ hơn 0.5 m gọi là cầu
 Nếu khẩu độ lớn hơn 6 m thì đều gọi là cầu
 Theo lưu lượng: cống được dùng khi lưu lượng nhỏ
hơn 25m3/s.

22


3/9/2012

Cống

Ưu điểm của cống

 Bảo dưỡng sửa chữa ít
 Chi phí làm cống rẻ hơn làm cầu
 Xe cộ đi lại trên cống êm thuận như xe chạy trên

đường
 Quy trình cơng nghệ thi cơng đơn giản hơn
 Có thể thuận theo phương dòng nước nên giảm khẩu
độ so với cơng trình cầu

 Thời gian thi cơng cũng nhanh hơn

23


3/9/2012

24


3/9/2012

Lún tại vị trí bản quá độ

25