CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC

Hình 1.4.1: Cấu tạo rãnh biên

4.1.2 Rãnh đỉnh (nếu có):

- Tác dụng: 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

- Phạm vi thiết kế: khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn hoặc khi

chiều cao taluy đào ≥12m

- Yêu cầu khi thiết kế rãnh đỉnh:

+ Rãnh đỉnh thiết kế với tiết diện hình thang, chiều rộng đáy rãnh tối thiểu

là 0,50m, bờ rãnh có ta luy 1:1,5 còn chiều sâu rãnh xác định theo tính toán thủy lực

nhưng phải đảm bảo mực nước tính toán trong rãnh cách mép rãnh ít nhất 20cm và

không nên sâu quá 1,50m

+ Khi rãnh đỉnh có chiều dài đáng kể thì cần phân chia rãnh từng đoạn ngắn

và dựa vào sự phân đoạn ở trên, khoanh lưu vực tụ nước trên bình đồ, xác định lưu

lượng tính toán cho từng đoạn

+ Độ dốc của rãnh đỉnh chọn theo điều kiện địa hình để tốc độ nước chảy

không gây xói lòng rãnh. Nếu buộc phải thiết kế rãnh đỉnh có độ dốc lớn thì phải có

biện pháp gia cố lòng rãnh thích hợp như gia cố bằng đá hộc xây hay gia cố bằng

tấm bê tông hoặc thiết kế rãnh có dạng dốc nước hay bậc nước. Để tránh ứ đọng

bùn cát trong rãnh, độ dốc của rãnh đỉnh không được nhỏ hơn 3‰ ÷5‰

+ Vị trí của rãnh đỉnh cách mép taluy nền đường đào ít nhất 5m và đất thừa

do đào rãnh đỉnh được đắp thành một con trạch (đê nhỏ) về phía dốc đi xuống của

địa hình (phía thấp); bề mặt con trạch có độ dốc ngang 2% về phía rãnh và chân của

nó cách mép taluy nền đào ít nhất 1m.

4.2 Công trình vượt dòng nước

4.2.1 Cống:

1. Xác định vị trí cống

Vị trí của cống được xác định dựa vào bình đồ và trắc dọc tự nhiên của tuyến.

Các vị trí cần đặt cống phải được xem xét kỹ lưỡng trên bình đồ và trắc dọc của



32



tuyến, đó là những nơi có đường tụ thủy mà tuyến đi qua trên bình đồ và nơi có cao

độ tự nhiên thấp nhấp được xác định trên trắc dọc.

2. Xác định lưu vực cống

Là khu vực mà nước chảy về vị trí cống trên tuyến được xác định bởi các

đường phân thủy trên bình đồ.

3. Tính toán lưu lượng nước cực đại chảy về cống

- Xác định lưu lượng cực đại chảy về cống theo tiêu chuẩn 22TCN 220-95 của

Bộ giao thông vận tải Việt Nam được áp dụng cho sông suối không bị ảnh hưởng

của thủy triều.

Công thức tính : Qp = Ap . α . Hp . δ . F (m3/s)

Trong đó:

+ F: Diện tích của lưu vực (xác định dựa vào đường tụ thuỷ - phân thuỷ trên

bình đồ) (Km2)

+ Hp: Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế p%

+ α: Hệ số dòng chảy lũ tùy thuộc loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày

thiết kế (HP%) và diện tích lưu vực (F) (Tra bảng 9-7 “Thiết kế đường ô tô tập 3”)

+ Ap: Môduyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện

δ=1

+ δ: Hệ số chiết giảm lưu lượng do ao hồ, đầm lầy, khu vực thiết kế không

có ao hồ và đầm lầy nên δ = 1.

- Trình tự tính toán:

3.1 Xác định vùng thiết kế và lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế:

Tần suất lũ thiết kế p = 4%. Trạm đo mưa Đà Nẵng (Vùng XII)

Lượng mưa ngày ứng với tần suất lũ thiết kế H4%= 365mm

3.2 Tính chiều dài sườn dốc lưu vực theo công thức:

bsd =



F

1,8( ∑ l + L )



Trong đó: + ∑l: Tổng chiều dài các suối nhánh (km)

+ L: Chiều dài suối chính (km).

3.3 Xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực:

bsd0,6

Φ sd =

msd * I sd0,3 *(α * H p )0,4



Trong đó: + Isd: Độ dốc của sườn dốc lưu vực (‰) xác định trên dựa vào bình đồ

+ msd: Hệ số nhám sườn dốc

Đất ở đây chủ yếu là đất màu lê nhạt. Qua thí nghiệm ta thấy hàm lượng cát

chiếm 17-30%, cường độ thấm từ 0,7-0,9mm/phút. Tra bảng 9-8 phân cấp đất theo

cường độ thấm (TKĐ ô tô tập 3 – trang 179)ta có cấp đất ở khu vực là cấp III.

33



Tình hình sườn dốc lưu vực: Mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cây, không bị

cày xới, vùng dân cư nhà cửa không quá 20%, mặt đá xếp, cỏ thưa. Tra bảng 9-9 Hệ

số nhám sườn dốc msd (TKĐ ô tô tập 3 – trang 180) ta chọn msd = 0,3.

+ α: Hệ số dòng chảy lũ, tra bảng 9-7 (TKĐ ô tô tập 3 – trang 178)

Bảng xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực của phương án 1 thể hiện ở

Phụ lục 1.4.1, Trang 7

Bảng xác định đặc trưng địa mạo của sườn dốc lưu vực của phương án 2 thể hiện ở

Phụ lục 1.4.2, Trang 7.

3.4 Xác định thời gian tập trung nước τsd:

Xác định thời gian tập trung nước τsd ứng với vùng mưa thiết kế và Φsd.

Tra Phụ lục 14 – Bảng tính thời gian tập trung nước τsd (phút) “Thiết kế

đường ô tô tập 3 – Trang 255”

3.5 Xác định hệ số nhám lòng suối mLS:

Suối không có nước thường xuyên, chảy trong điều kiện tương đối thuận

lợi. Tra bảng 9-3 “Thiết kế đường ô tô tập 3 – trang 175” chọn mLS = 11.

3.6 Xác định hệ số đặc trưng địa mạo của lòng sông suối:

Φ Ls =



mls * I



1/3

Ls



1000 L

* F 1/ 4 *(α * H p % )1/ 4



Trong đó: + L: Chiều dài dòng suối chính (Km)

+ ILs: Độ dốc dòng suối chính tính theo ‰

+ mLs: Hệ số nhám của lòng suối.

3.7 Xác định A theo Φ , τ sd và vùng mưa

p



LS



Tra Phụ lục 13 – Mô đun dòng chảy A p% “Thiết kế đường ô tô tập 3 –

Trang 252”

3.8 Xác định trị số Qmax

@-Chọn loại cống (cống tròn hoặc cống vuông; Loại I)

@-Chọn chế độ chảy: Chảy không áp

@-Chọn khẩu độ cống

Tra Phụ lục 16 và Phụ lục 17 – Khả năng thoát nước của cống tròn và cống

vuông “Thiết kế đường ô tô tập 3 – Trang 274÷277”

Bảng xác định lưu lượng nước chảy cực đại về cống phương án 1 thể hiện ở Phụ

lục 1.4.3, Trang 7

Bảng xác định lưu lượng nước chảy cực đại về cống phương án 2 thể hiện ở Phụ

lục 1.4.4, Trang 7

Bảng các phương án lựa chọn khẩu độ cống phương án 1 thể hiện ở Phụ lục

1.4.5, Trang 8

Bảng các phương án lựa chọn khẩu độ cống phương án 2 thể hiện ở Phụ lục

1.4.6, Trang 8.

34



Bảng 1.4.1: Bảng chọn khẩu độ cống phương án 1

Qmax

STT Lý trình cống

Khẩu độ

(m3/s)

1

Km1+034.04

16.983

3 Ф 200

2

Km2+399.26

14.507

3 Ф 200

3

Km2+844.27

9.925

3 Ф 150

4

Km3+547.09

8.034

3 Ф 150

5

Km4+346.92

7.594

3 Ф 150



Hd

(m)

1.80

1.65

1.50

1.33

1.32



V

(m/s)

3.01

2.84

2.85

2.59

2.58



Bảng 1.4.2: Bảng chọn khẩu độ cống phương án 2

Qmax

STT Lý trình cống

Khẩu độ

(m3/s)

1

Km1+100.00

2.674

1 Ф 175

2

Km1+800.00

12.845

3 Ф 175

3

Km2+311.87

6.873

2 Ф 175

4

Km3+300.00

8.607

2 Ф 175

5

Km4+608.57

13.146

3 Ф 175



Hd

(m)

1.24

1.63

1.41

1.63

1.65



V

(m/s)

2.43

2.9

2.63

2.9

2.93



35



CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TRẮC DỌC

5.1 Nguyên tắc – yêu cầu thiết kế trắc dọc

- Trắc dọc đảm bảo uốn lượn đều đặn, ít thay đổi độ dốc, nên dùng độ dốc nhỏ

- Phối hợp với thiết kế bình đồ, thiết kế trắc ngang

- Đảm bảo các cao độ các điểm khống chế và các điểm mong muốn

- Không nên thiết kế các đường cong nằm bán kính nhỏ dưới chân những đoạn

dốc có độ dốc lớn

- Nên thiết kế đỉnh đường cong đứng và đỉnh đường cong nằm trùng nhau, không

được đặt lệch nhau quá 1/4 chiều dài đường cong nằm

- Phải đảm bảo thoát nước cho nền đường đào và nền đường đắp thấp ( id ≥ id .min )

- Phải đảm bảo id.max

- Khi thiết kế trắc dọc phải chú ý đến các điều kiện thi công

- Thiết kế trắc dọc sao cho khối lượng đào và khối lượng đắp ít và tương đương

nhau.

5.2 Xác định các điểm khống chế

5.2.1 Cao độ khống chế đường đỏ phải đi qua

- Điểm đầu tuyến tại A, có cao độ +140 m

- Điểm cuối tuyến tại B, có cao độ +130 m

5.2.2 Cao độ tối thiểu của đường đỏ

Bảng 1.5.1:Bảng xác định cao độ tối thiểu của đường đỏ tại vị trí cống phương án

1

Chiều

Cao độ tối

Khẩu

Cao độ

Chiều cao

Lý trình

dày

thiểu

TT

độ cống đặt cống

KCAD

cống

cống

đường đỏ

(cm)

(m)

(m)

(cm)

(m)

1

Km1+034.04 3 Ф 200 142.67

20

0.6

145.97

2

Km2+399.26 3 Ф 200 146.62

20

0.6

149.92

3

Km2+844.27 3 Ф 150 150.01

18

0.6

152.79

4

Km3+547.09 3 Ф 150 147.98

18

0.6

150.76

5

Km4+346.92 3 Ф 150 136.41

18

0.6

139.19

Bảng 1.5.2:Bảng xác định cao độ tối thiểu của đường đỏ tại vị trí cống phương án

2

Chiều

Cao độ tối

Khẩu

Cao độ

Chiều cao

Lý trình

dày

thiểu

TT

độ cống đặt cống

KCAD

cống

cống

đường đỏ

(cm)

(m)

(m)

(cm)

(m)

1

Km1+100.00 1 Ф 175 156.45

20

0.6

159.50

2

Km1+800.00 3 Ф 175 164.00

20

0.6

167.05

3

Km2+311.87 2 Ф 175 165.31

20

0.6

168.36

36



4

Km3+300.00 2 Ф 175 151.97

20

0.6

155.02

5

Km4+608.57 3 Ф 175

136.9

20

0.6

139.95

5.3 Xác định cao độ các điểm mong muốn

Điểm mong muốn là những điểm có cao độ thoả mãn những mục tiêu sau: khối

lượng đàp đắp thấp hoặc bằng, giá thành xây dựng rẻ, dễ thi công, ổn định cơ học

của mái taluy,... . Đây là việc mà khi thiết kế trắc dọc ta cần lập quan hệ giữa diện

tích đào và đắp. Với chiều cao đào đắp để suy ra cao độ mong muốn, tại những nơi

Fđào= Fđắp sẽ có trắc ngang kinh tế.

F(m2)

Fđào



Hđào



Fđắp



Hđắp



Hình 1.5.1: Đồ thị quan hệ giữa diện tích và chiều cao đào đắp

5.4 Quan điểm thiết kế

Chúng ta thường áp dụng 2 phương pháp đi đường đỏ của mặt cắt dọc: Phương

pháp đi bao và phương pháp đi cắt

- Phương pháp đi bao là đường đỏ đi song song với mặt đất tự nhiên. Theo kiểu

này thì ít khối lượng, công trình dễ ổn định. Phương pháp này thường dùng trên

vùng đồng bằng, tranh thủ dùng ở vùng đồi, vận dụng được nó thì phần lớn là ít

thay đổi cảnh quan, không phá vỡ cân bằng tự nhiên nơi đặt tuyến. Phương pháp đi

này rất khó áp dụng cho đường cấp cao vì yêu cầu vận doanh không cho phép ta đổi

dốc liên tiếp

- Phương pháp đường cắt là đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ đào

đắp xen kẽ. Phương pháp này thường áp dụng ở vùng địa hình hiểm trở, riêng với

đường cấp cao thì hầu như phải vận dụng trên cả các địa hình tương đối dễ. Mặt cắt

dọc đi theo phương pháp này thường gây nên đào sâu đắp cao, yêu cầu các công

trình chống đỡ. Khi thiết kế nên suy nghĩ đến sự cân bằng giữa khối lượng đào và

đắp đất để tận dụng vận chuyển dọc, lấy đất nền đào đổ sang nền đắp.



37