Kỹ thuật hạ tầng giao thông - Chương 6: Thoát nước trên đường ô tô

11 CHƯƠNG 6. THOÁT NƯỚC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ Hệ thống thoát nước trên đường ô tô bao gồm tất cả các công trình và các biện pháp kỹ thuật phục vụ cho việc thoát nước mặt và nước ngầm trên đường nhằm đảm bảo duy trì tình trạng hoạt động tốt nhất của đường. Hệ thống thoát nước thường gặp nhất là: + Cầu, + Cống, + Rãnh thoát nước. + Thùng đấu, bể bốc hơi, đê con trạch, thềm đất . . a) Khái niệm 6.1 Khái niệm và mục đích của hệ thống thoát nước trên đường ô tô 2 6.1 Khái niệm và mục đích của hệ thống thoát nước trên đường ô tô b) Mục đích Thông qua việc thoát nước sẽ đảm bảo cho mặt đường luôn ở trong trạng thái khô ráo, tránh trơn trượt, nền đường không bị ẩm ướt, đảm bảo cường độ và độ ổn định 6.2 Phân loại rãnh thoát nước trên đường Rãnh thoát nước trên đường Rãnh biên Rãnh đỉnh Rãnh dẫn nước Dốc nước và bậc nước 3 6.1 Khái niệm và mục đích của hệ thống thoát nước trên đường ô tô 24 6.2 Phân loại rãnh thoát nước trên đường 6.2.1 Rãnh biên (rãnh dọc) Rãnh biên được xây dựng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường, taluy nền đường đào và diện tích khu vực hai bên dành cho đường ở các đoạn nền đường đào, nửa đào nửa đặp, nền đường đắp thấp hơn 0,6 m 5 Trong điều kiện thông thường lấy theo địa hình không cần tính toán thuỷ lực. Có ba dạng hình học của rãnh hay sử dụng: rãnh hình thang, rãnh hình chữ nhật, rãnh hình tam giác, hiện nay đường ô tô chủ yếu dùng loại rãnh hình thang có kích thước định hình: 40x40x40 300 300 1:0.5 1: 0. 5 cao ®é tù nhiªn 1000 600 H Tb ® µo H R ·n h (g a ) 1600 RANH giíi D? ÁN cao ®é san nÒn 680 15 0 chi tiÕt r·nh x©y (tl:1/20) Kích thước rãnh biên: 6 Đối với nền đào địa hình núi, thường dùng rãnh hình tam giác. Trong những vùng có cấu tạo địa chất đặc biệt như cát, sỏi, đá dăm thì không cần làm rãnh. Để đảm bảo an toàn cho xe chạy thì chiều sâu của rãnh qui định không được qua sâu đối với đất sét là 1,25 m; á sét là 1m; cát là 0,8 m theo qui định chung là 0,6 m. Luôn tìm cách để thoát nước từ rãnh dọc về chỗ trũng hay về sông suối bằng các rãnh tập chung nước hoặc cống cấu tạo (thường 1 km có 3 cống cấu tạo), cống cấu tạo thì không phải tính toán thuỷ lực. Đối với vùng canh tác nông nghiệp thì rãnh nên liên kết với các cống tưới tiêu, độ dốc cống cấu tạo không nên lớn hơn 5%. Kích thước rãnh biên: 37 6.2.2 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. 8. 04 6 8 Nguyên tắc thiết kế: - Thiết kế với tiết diện hình thang: + Chiều sâu đáy rãnh đỉnh tối thiểu là 0,5 m; + Ta luy rãnh là 1:1 đến 1:1,5; + Chiều sâu rãnh được xác định theo tính toán thuỷ lực và trị số max là 1,5 m. Độ dốc dọc của rãnh đỉnh phụ thuộc vào địa chất của rãnh và hình thức gia cố. Trong trường hợp địa hình núi có độ dốc lớn, địa chất xấu nên làm nhiều rãnh đỉnh nhỏ. Trong trường hợp cần thiết kế có thể bỏ rãnh đỉnh và tăng kích thước rãnh dọc. 6.2.2 Rãnh đỉnh 9 Rãnh đỉnh 6.2.2 Rãnh đỉnh 410 Rãnh dẫn nước được thiết kế để dẫn nước từ các nơi trũng cục bộ về một công trình thoát nước gần nhất. hoặc dẫn nước từ rãnh dọc, rãnh đỉnh về chỗ trũng hay về cầu cống, hoặc để nối tiếp giữa sông suối với thượng và hạ lưu cống. cống Rãnh dẫn nước Suối 6.2.3 Rãnh dẫn nước 11 Ở những nơi rãnh thoát nước có độ dốc lớn, để đảm bảo công trình không bị xói lở do dòng nước phải làm dốc nước hoặc bậc nước. Dốc nước và bậc nước thường được sử dụng ở các đoạn rãnh có dốc lớn nối tiếp giữa thượng lưu và hạ lưu cống với lòng suối tự nhiên, ở những đoạn rãnh thoát nước từ các công trình thoát nước đổ dọc theo taluy đường đào hay đường đắp, đoạn nối tiếp từ rãnh đỉnh về sông suối hoặc cầu cống. 6.2.4 Dốc nước và bậc nước 12 Dốc nước 6.2.4 Dốc nước và bậc nước 513 Thùng đấu là chỗ đất đào theo hình dáng kích thước thích hợp để lấy đất đắp cho nền đường, có thể được bố trí một hay hai bên đường. Khi chiều cao nền đường so với đáy thùng đấu nhỏ hơn 1,5m thì có thể cấu tạo taluy thùng đấu nối dài với ta luy nền đường, còn nếu cao hơn thì giữa nền đường và thùng đấu phải để một dải đất có độ dốc khoảng 2% hướng từ nền đường ra thùng đấu. Đáy thùng đấu nếu bé hơn 6m thì làm dốc một hướng ra phía ngoài nền đường, còn nếu lớn hơn và dốc dọc nhỏ hơn 6‰ thì làm dốc vào giữa và có thêm một rãnh nhỏ ở giữa. h<1.5m Km:0+820 Cäc:C17 Thùng đấu 6.3 Thùng đấu và bể bốc hơi 14 Trường hợp địa hình rất bằng phẳng, khó khăn cho thoát nước dọc và ngang, thì có thể dùng giải pháp sử dụng bể bốc hơi. Bể bốc hơi thường bố trí cách nền 3-10m và thông với rãnh dọc nhờ các rãnh ngang. Thể tích bể bốc hơi thường khoảng 200-300 m3, không sâu quá 2m. Đất đào bể bốc hơi được sử dụng làm đê chắn không cho nước chảy vào bể, mực nước trong bể phải thấp hơn nền đường tối thiểu 0,6m và thấp hơn cao độ đáy rãnh dọc. Tốt nhất là nên mở rộng diện tích bể thay cho việc tăng độ sâu bể. 6.3 Thùng đấu và bể bốc hơi 15 3-:-10 bể bốc hơi 6.3 Thùng đấu và bể bốc hơi 616 Khi xây dựng đường ô tô cắt qua các dòng nước nhỏ, lớn, các công trình thuỷ lợi, các vị trí khe tụ thủy thì phải xây dựng cầu hoặc cống, đường tràn. Cống là một trong các công trình thoát nước trên đường phổ biến nhất. 6.4.1 Khái niệm a) Phân loại cống theo cấu tạo: Cống tròn: chỉ có thể dùng với các khẩu độ φ75: φ1m; φ1,25m; φ1,5mcó thể dùng tới φ3m. Loại này có khả năng thoát nước tốt, chịu lực tốt, tuy nhiên hay bị cao độ thiết kế khống chế. 6.4.2 Phân loại cống : 6.4 Khái niệm, khẩu độ, phân loại cống thoát nước 17 1:1.5 r·nh tho¸ t n−íc 5: 1 2:3 theo ®é dèc tù nhiªn ®¸ héc x©y MÆt c¾t däc tim cèng +21.43 +21.33 +22.55 1% 1% 1:1. 5 MÆt b»ng cèng +21.43 +21.33 18 Cống hộp: có kích thước mặt cắt ngang hình chữ nhật hoặc hình vuông có thể có một ngăn hoặc nhiều ngăn. loại này cho phép xe chạy trực tiếp trên bề mặt cống. Hiện nay được sử dụng nhiều. Vật liệu sử dụng bằng bê tông cốt thép. 6.4 Khái niệm, khẩu độ, phân loại cống thoát nước 719 Cống bản: + Cống bản nổi: là loại cống bản mà xe có thể chạy trực tiếp lên bề mặt cống. Tường thân cống, móng cống thường làm bằng đá hộc xây xi măng; còn bản thân cống và mũ mố thường làm bằng bê tông cốt thép. + Cống bản chìm: khi chiều cao đắp tại vị trí đặt cống lớn thì người ta cho phép đắp trên bề mặt cống gọi là cống bản chìm. 6.4 Khái niệm, khẩu độ, phân loại cống thoát nước MÆt b»ng cèng +9.33+9.15 20 b) Phân loại theo ý nghĩa sử dụng: Cống địa hình: là loại cống được đắp ở vị trí dòng nước do địa hình tạo nên, và bắt buộc phải đặt cống ở vị trí này. Cống cấu tạo: là loại cống dùng để thoát nước ngang từ rãnh dọc dồn về khi chiều dài rãnh dọc >300m. Với loại cống này thì không tính toán thuỷ lực, chỉ lấy theo cấu tạo. 6.4 Khái niệm, khẩu độ, phân loại cống thoát nước Cống thuỷ lợi: là loại cống đặt ở những vị trí phục vụ cho mục đích tưới tiêu, loại này thường có độ dốc đáy cống = 0%. 21 6.5 Chế độ làm việc của cống Giải thích các ký hiệu: + H: Mực nước dâng cho phép; + hcv: Chiều cao cống ở cửa vào; + Tốc độ nước chảy cho phép (v); Tùy theo chiều sâu ngập nước trước cống và tùy theo loại miệng cống, cống có thể làm việc theo các chế độ sau: a) Không áp: Nếu H ≤ 1,2 hcv (miệng cống loại thường) Nếu H ≤ 1,4 hcv (miệng cống theo dạng dòng chảy) Chế độ làm việc của cống: Không áp 822 6.5 Chế độ làm việc của cống b) Bán áp: Nếu H > 1,2 hcv (miệng cống loại thông thường; TH này ở cửa cống nước ngập toàn bộ nhưng tiếp theo đó thì nước chảy có mặt thaóng tự do) c) Có áp: Nếu H > 1,4 hcv (miệng cống làm theo dạng dòng chảy và độ dốc cống nhỏ hơn dốc ma sát) TH này trên phần lớn chiều dài cống nước ngập hoàn toàn; chỉ có cửa ra có thể có mặt thoáng tự do Chế độ làm việc của cống: Hình c: Bán áp Hình d: Không áp 23 6.6 Xác định khẩu độ cống - Biết lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát (Qtk) - Giả định một số phương án: + Khẩu độ cống (d: đối với cống tròn; b: đối với cống vuông); + Mực nước dâng cho phép (H); + Tốc độ nước chảy cho phép (v); - Ứng với mỗi phương án: + Dựa vào H định cao độ nền đường tối thiểu, + Dựa vào v định biện pháp gia cố thượng, hạ lưu cống; - Tiến hành so sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật để quyết định phương án có lợi nhất. 24 Bảng tra chọn khẩu độ cống tròn 925 Bảng tra chọn khẩu độ cống vuông