Tài liệu Thiết kế quy hoạch thoát nước trên tuyến

THIẾT KẾ QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC TRÊN TUYẾN
Nước là kẻ thù số một của đường. Nước có thể gây xói lỡ cầu cống, nền đường, sạt lỡ taluy. Nước thấm vào mặt đường và nền đường làm cho cường độ chịu lực của nền đất và vật liệu mặt đường giảm đáng kể và do đó kết cấu mặt đường dễ bị phá hỏng khi có xe nặng chạy qua. Vì vậy, việc thiết kế quy hoạch thoát nước trên đường hợp lý nói chung là có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng khai thác đường ô tô.
I. Nguyên tắc chung khi thiết kế thoát nước:
+ Dọc tuyến tuỳ theo dạng trắc ngang mà ta có thể bố trí rãnh dọc và tuỳ theo địa hình, ta có thể bố trí rãnh đỉnh, rãnh tập trung nước, thùng đấu, bể bốc hơi . để thoát nước, kích thước có thể chọn theo cấu tạo.
+ Cầu, cống là công trình chủ yếu để thoát dòng nước, khẩu độ phụ thuộc vào lưu lượng nước cần thoát, khẩu độ này được xác định dựa vào việc tính toán thuỷ văn.
+ Ngoài những cống cần thiết để thoát nước cho công trình, ta cần đặt cống cấu tạo, khoảng cách giữa các cống cấu tạo trong nền đào cách nhau không quá 500m đối với rãnh có tiết diện hình thang và 250m đối với rãnh có tiết diện tam giác.
II. Những chú ý khi thiết kế công trình thoát nước
+ Nói chung tại những vùng trũng và cắt ngang qua suối đều phải bố trí công trình thoát nước. Giá thành của chúng chiếm từ 8 - 15% tổng giá thành công trình đường ô tô (mặt đường sử dụng cấp cao). Vì vậy việc chọn khẩu độ và bố trí công trình thoát nước thích hợp sẽ giảm được giá thành xây dựng một cách đáng kể
+ Công trình thoát nước nhỏ trên đường chủ yếu là cầu và cống.
+ Cống có nhiều loại: cống tròn, cống vuông, cống tròn khẩu độ từ 0,5 - 6m. Số lượng và khẩu độ tuỳ thuộc vào lưu lượng nước chảy, điều kiện địa hình, chiều rộng mặt đường. Cống vuông thường được dùng ở những nơi có lưu lượng nước chảy trên 15m3 và nơi hạn chế đất đắp trên cống.
+ Không nên dùng cống ở những nơi dòng chảy vùng núi có vật trôi lớn, mực nước chảy trong cống phải cách đỉnh cống một đoạn để đảm bảo các vật trôi nhỏ có thể trôi qua cống.
+ Theo quy định thiết kế đường ô tô hiện hành, chiều dài rãnh dọc tối đa là 500m đối với rãnh có tiết diện hình thang, do đó cần phải làm các công trình thoát nước từ rãnh dọc thoát qua đường và đây là các cống cấu tạo nên không cần tính toán thuỷ lực.
Tóm lại cần cân nhắc các chỉ tiêu kỹ thuật cũng như kinh tế để chọn các công trình thoát nước cho hợp lý.
III. Các hệ thống thoát nước trên tuyến : Hệ thống thoát nước trên đường gồm có các loại sau:
1. Rãnh dọc:
- Rãnh dọc được thiết kế ở những đoạn đắp thấp dưới 0,6 m, dọc nền đào, nền nữa đào nữa đắp, có thể bố trí ở 1 bên nền đường hoặc cả 2 bên nền đường.
- Kích thước của rãnh cho phép tính theo cấu tạo mà không cần tính toán thuỷ lực. Chỉ tính toán khi nó tham gia đáng kể vào việc thoát nước của sườn lưu vực. Bề rộng đáy rãnh nhỏ nhất là 40 cm (Hình vẽ)
- Tiết diện của rãnh, độ dốc dọc của rãnh được xác định phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực tuyến đi qua. Thông thường ta chọn loại rãnh hình thang có chiều rộng đáy rãnh bằng 0,4m, độ dốc dọc của rãnh trùng với độ dốc đường đỏ, độ dốc taluy từ 1:1  1:1,5
- Chiều sâu rãnh đảm bảo mực nước tính toán thấp hơn mép rãnh 20 cm và không sâu quá 50 cm(TCVN. 4054 - 98).
 Ta chọn loại rãnh có kích thước như sau:






- Độ dốc dọc của rãnh theo độ dốc tuyến thiết kế nhưng phải đảm bảo không lắng đọng phù sa ở đáy rãnh, không < 5%0. Nơi có độ dốc lớn gây xói đất trong rãnh thì phải gia cố cho phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình ở đó. Chiều cao cần gia cố mái dốc, lòng rãnh phải cao hơn mực nước tính toán chảy trong rãnh là 10cm.
ã Khi qui hoạch thoát nước mặt phải tuân thủ theo nguyên tắc không để nước từ rãnh nền đường đắp chảy về nền đường đào trừ trường hợp nền đường đào có chiều dài <100m. Không cho nước từ các rãnh khác nhất là rãnh đỉnh chảy về rãnh dọc. Ngược lại, trong mọi trường hợp phải tìm cách thoát nước từ rãnh dọc về suối hay về chỗ trũng cách xa nền đường càng nhanh càng tốt, về hai phía của nền đường nếu có thể làm được .
- Đối với rãnh hình thang cứ 500 m phải bố trí một cống cấu tạo ngang đường có đường kính  100cm để thoát nước từ rãnh dọc chảy sang phía hạ lưu của nền đường.
- Các cống cấu tạo không cần tính toán thuỷ lực nhưng phải nghiên cứu kỹ địa hình , địa chất để quyết định vị trí đặt cống cấu tạo cho phù hợp, tránh việc xây dụng rãnh quá dài từ cửa ra của cống mà không cần thiết.
2. Rãnh đỉnh :
- Rãnh đỉnh dùng để thoát nước và thu nước từ sườn lưu vực không cho nước chảy về rãnh dọc, rãnh đỉnh được bố trí ở những nơi có sườn dốc lớn và diện tích lưu vực nước cần thoát lớn, rãnh dọc không thể thoát kịp .
- Tiết diện rãnh thường dùng dạng hình thang và bề rộng của rãnh tối thiểu của rãnh là 0,5 m, bờ rãnh có dốc ta luy 1:1,5 còn chiều sâu của rãnh phải xác định từ tính toán thuỷ lực nhưng không nên sâu quá 1,5m. Phân chia rãnh từng đoạn ngắn và khoanh lưu vực tụ nước trên bình đồ, xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn.
- Độ dốc dọc của rãnh đỉnh xác định giống như rãnh dọc : idmin= 3  5%o. Oí+? những nơi địa hình sườn dốc hai bên lớn, có địa chất không tốt, có hiện tượng trượt, sụt lỡ hai bên sườn dốc thì phải thiết kế hai hay nhiều rãnh đỉnh, ngược lại sườn dốc thoải, diện tích sườn dốc không lớn thì có thể không cần làm rãnh đỉnh nhưng phải tính toán tăng rãnh dọc lên.
- Vị trí rãnh đỉnh cách mép ta luy nền đường đào ít nhất là 5 m.
Đối với tuyến thiết kế có sườn dốc không lớn nên không cần thiết kế rãnh đỉnh.
IV. Xác định vị trí cần bố trí công trình vượt qua dòng nước.
Tất cả các vùng trũng trên bình đồ mà tại đó tuyến đi qua, trắc dọc và chỗ có sông, suối đều phải bố trí các công trình thoát nước. Dựa trên bình đồ ta thấy cần bố trí cầu, cống ở các vị trí sau:
PHƯƠNG ÁN I: