301 loại nguồn nớc, phân tích nghiên cứu mức độ phá hoại của nớc đối với nền đờng - Sau đó căn cứ vào dòng nớc chảy đều hoặc chảy xiết mà bố trí các công trình thoát nớc khác nhau để thoát đi các dòng nớc nguy hiểm đối với nền đờng một cách hữu hiệu. Việc bố trí mơng rãnh thoát nớc nền phải kết hợp với vị trí cầu cống. Khi bố trí cầu cống phải xét tới yêu cầu thoát nớc nền đờng để thoát nhanh nớc trong các mơng rãnh, khi cần thiết có thể tăng thêm cống. Khi bố trí các rãnh thoát nớc nền đờng phải căn cứ vào tình hình bố trí cầu cống để xác định hớng thoát nớc của mơng rãnh và vị trí của cửa thoát nớc. Việc thoát nớc nền đờng còn phải kết hợp với việc tới tiêu trong sản xuất nông nghiệp. Ví dụ khi tuyến đờng đi qua làm phá hoại hệ thống tới tiêu hiện hữu thì phải có biện pháp nh bố trí cống, cống xiphông, đờng máng nớc để đảm bảo yêu cầu tới tiêu đợc bình thờng. Rãnh biên của nền đờng không nên dùng làm mơng rãnh thuỷ lợi - Khi phải sử dụng chúng thì phải mở rộng mặt cắt ngang, gia cố mơng rãnh tránh ảnh hởng đến nền đờng và ảnh hởng đến việc tới tiêu. Ngoài ra việc thiết kế hệ thống thoát nớc nền đờng phải bảo đảm sự liên hệ giữa các loại công trình thoát nớc và xử lý tốt các cửa vào, cửa ra thành một hệ thống hoàn chỉnh bảo đảm tốt việc thoát nớc. Việc bố trí hệ thống thoát nớc nền đờng thờng đợc tiến hành theo các bớc sau đây: - Vẽ các đờng đỉnh taluy nền đào, chân taluy nền đắp, vị trí các đống đất thừa, các hố đấu lên trên bình đồ tuyến đờng. - Bố trí rãnh đỉnh trên sờn núi của taluy dơng để ngăn nớc mặt. Để bảo đảm hiệu quả ngăn nớc tốt và giảm giá thành xây dựng, rãnh đỉnh nên bố trí dọc theo đờng đồng mức. Nếu đổ đống đất thừa trên taluy nền đào thì phải đổ liên tục và phải bố trí rãnh đỉnh ở phía cao, không cho nớc ở sờn núi chảy vào đống đất. Phía thấp của đống đất cứ 50 - 100m phải bố trí một chỗ hở rộng khoảng 1,0m để thoát nớc. - Hai bên nền đờng khi cần phải bố trí rãnh biên hoặc lợi dụng thùng đấu để thoát nớc mặt đờng bảo đảm cho nền đờng thờng xuyên khô ráo. - Làm mơng rãnh dẫn nớc từ rãnh đỉnh, rãnh biên đến sông ngòi hoặc cầu cống. Rãnh dẫn nớc phải ngắn nhất, xa đờng nhất và nối tiếp thuận lợi với các công trình thoát nớc khác. - Xác định vị trí cầu cống để cùng với các mơng rãnh trên đây hình thành một mạng lới thoát nớc. Đối với các khe suối chảy qua đờng trên vùng núi thờng phải làm cầu, không nên đơn giản đổi thành cống. Nếu có nớc ngầm gây nguy hại đến nền đờng thì phải bố trí thiết bị thoát nớc ngầm kết hợp với hệ thống thoát nớc mặt. 302 Cống Rãnh giữa taluy Sông suối thiên nhiên HƯớng nƯớc chảy 1025 1000 1041.8 1000 Rãnh thoát nƯớc Rãnh biên 1025 Rãnh đỉnh Hình 8 - 1: Giới thiệu việc bố trí hệ thống thoát nƯớc nền đƯờng của một đoạn đƯờng ô tô vùng núi Khi thiết kế thoát nớc nền đờng cần phân biệt đoạn đờng thông thờng và đoạn đờng đặc biệt. Tại các đoạn đờng thông thờng, nguy hại của nớc tơng đối nhỏ, việc thiết kế có thể đơn giản hơn. Khi đó chỉ cần tuân theo một số nguyên tắc và quy định liên quan và ghi chú trên trắc dọc và trắc ngang và trên bảng khối lợng công trình cho đơn vị thi công nắm đợc cụ thể. Còn trên các đoạn đờng có điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp hoặc đã xẩy ra các h hỏng nền đờng nghiêm trọng thì phải thiết kế thoát nớc riêng. Bố trí hệ thống thoát nớc trên bình đồ, xác định vị trí mặt bằng của các công trình thoát nớc, hớng thoát nớc, cấu tạo mặt cắt ngang, cửa vào cửa ra, độ dốc dọc 8.3.3. Thiết kế rãnh thoát nớc mặt Sau khi bố trí xong hệ thống thoát nớc nền đờng, phải tiến hành thiết kế cụ thể các kết cấu thoát nớc. Nội dung của việc thiết kế rãnh thoát nớc mặt gồm có: Xác định vị trí trên mặt bằng, độ dốc dọc, kích thớc mặt cắt và hình thức gia cố. Các nội dung trên đây liên quan với nhau, khi thiết kế phải xem xét một cách tổng hợp. Vị trí cụ thể của rãnh thoát nớc mặt, ngoài việc căn cứ vào yêu cầu thiết kế hệ thống thoát nớc để xác định, đối với rãnh đỉnh và rãnh dẫn nớc còn phải xem xét cụ thể sự ổn định và hiệu quả của bản thân các công trình đó. Các mơng rãnh thông thờng phải đặt ở các chỗ địa hình tơng đối bằng phẳng và địa chất ổn định để tránh biến dạng dẫn đến h hỏng do nớc xói. Rãnh đỉnh phải cách đỉnh taluy nền đào hoặc chân taluy nền đắp một khoảng cách nhất định (hình 8 - 2) nhằm tránh không cho nớc làm ẩm ớt mái đất hoặc chân taluy, nhng cũng không nên cách quá xa vì nh vậy tác dụng ngăn chắn nớc ở sờn núi sẽ không phát huy đầy đủ và không thuận lợi cho ổn định của nền đờng. Rãnh thoát nớc phải có độ dốc dọc nhất định để nớc trong rãnh có thể thoát nhanh không bị ứ đọng. Độ dốc dọc nhỏ nhất của đáy rãnh thờng quy định là 0,5%, trờng hợp quá khó khăn cho phép giảm đến 0,2%. Đồng thời độ dốc dọc cũng không nên lớn quá nhằm tránh tăng tốc độ dòng chảy gây xói mòn. Độ dốc 303 dọc của rãnh biên thờng lấy bằng độ dốc dọc của đờng, nhng khi độ dốc dọc của đờng không thể thoả mãn yêu cầu thoát nớc thì phải điều chỉnh độ dốc dọc của rãnh biên. 2% > 5 m 2% > 2 m Hình 8 -2: Vị trí rãnh đỉnh của nền đắp trên sƯ ờn dốc a) Khi có rãnh biên b) Khi không có rãnh biên Mặt cắt ngang của các loại mơng rãnh thờng dùng kiểu hình thang với taluy từ 1:1 đến 1:1,5 tuỳ theo loại đất. Taluy của rãnh biên ở nền đào thờng lấy bằng taluy đào. Rãnh biên đào qua đá hoặc xây bằng đá thì có thể làm theo mặt cắt ngang chữ nhật, khi thi công bằng máy thì làm rãnh biên tam giác với taluy trong từ 1:2 - 1:4, taluy phía ngoài thờng lấy từ 1:1 - 1:2. Chiều sâu và chiều rộng đáy rãnh biên thờng không nhỏ hơn 0,4m, vùng khô hạn có thể lấy 0,3m. Kích thớc mặt cắt ngang của rãnh đợc xác định theo lu lợng thiết kế. Lu lợng thiết kế đợc xác định theo các công thức kinh nghiệm (xem giáo trình thuỷ văn cầu cống) - Lu lợng cho phép chảy qua mặt cắt ngang của rãnh đợc tính theo công thức chảy đều qua kênh hở (xem giáo trình thuỷ lực) - Nhng mặt đỉnh của mơng rãnh phải cao hơn mực nớc thiết kế 0,2m (hình 83a). Trong trờng hợp thông thờng rãnh biên có mặt cắt ngang tối thiểu đủ để thoát lợng nớc trong rãnh, có thể không cần tính toán. Chiều dài rãnh biên ở khu vực ma nhiều không nên quá 300m nhằm tránh cho đờng thoát nớc không quá dài và lu lợng quá lớn, gây xói mòn và đọng nớc. Với rãnh biên tiết diện tam giác thờng không quá 200m. Nếu rãnh quá dài thì phải làm thêm cửa thoát nớc hoặc thêm cống để thoát nớc ngang. Để chống xói mòn hoặc thấm nớc phải tiến hành gia cố rãnh. Các biện pháp gia cố rãnh thờng dùng gồm có: đầm chặt bề mặt, lát cỏ, dùng đất tam hợp gồm (vôi + xỉ than + đất) (ba kiểu gia cố trên gọi là gia cố đơn giản), lát đá khan hoặc lát đá xây vữa (hình 8 -3) - Khi chọn loại gia cố rãnh phải căn cứ vào dốc dọc đáy rãnh hoặc tốc độ nớc chảy, tính chất của đất, yêu cầu sử dụng tình hình vật liệu mà lựa chọn. Các kiểu gia cố ứng với các độ dốc dọc rãnh khác nhau có thể tham khảo trong bảng 8 9. 304 > 0,2 m Lát cỏ c) Gia cố bằng lát đá Lát đá dày 15 - 30 cm Lớp móng 10 - 15 cm b) Gia cố bằng đất tam hợp a) Gia cố bằng lát cỏ Lớp đất tam hợp dùng 10 -25 cm Lớp láng mặt bằng vữa xi măng 1 cm Hình 8 -3: Các kiểu gia cố rãnh Bảng 8 9 Quan hệ giữa kiểu gia cố và dốc dọc của rãnh Độ dốc dọc đáy rãnh(%) < 1 1 - 3 3 - 5 5 - 7 > 7 Kiểu gia cố Khôn g gia cố - Đất tốt, không gia cố - Đất không tốt, gia cố đơn giản Gia cố đơn giản hoặc lát đá khan Lát đá khan hoặc lát đá miết mạch Lát đá kẽ mạch hoặc biến thành dốc nớc 8.3.4. Thiết kế rãnh, ống thoát nớc ngầm Khi thiết kế thoát nớc ngầm phải làm tốt việc điều tra địa chất thuỷ văn, tình hình nớc ngầm (chiều sâu, hớng chảy và lu lợng), căn cứ vào đó để xác định loại, vị trí, chiều sâu, cấu tạo và kích thớc của kết cấu thoát nớc ngầm. Việc xử lý nớc ngầm có thể chia thành: Cắt, làm khô, hạ thấp và dẫn thoát. a. Cắt nớc ngầm: Khi trong phạm vi nền đờng lộ ra lớp đất chứa nớc ngầm thì có thể bố trí rãnh nổi hoặc rãnh thấm (hình 8 - 4) để cắt và dẫn thoát khắc phục tình trạng dòng nớc ngầm cuốn theo các hạt nhỏ trong đất xói rỗng mái taluy khiến cho lớp đất phía trên bị lún xuống. Rãnh nổi hoặc rãnh thấm phải sâu đến lớp đất không thấm nớc phía dới lớp ngậm nớc. b. Làm khô: khi mái đất của taluy nền đào tơi xốp dễ bị các lớp ngậm nớc phía trên hoặc nớc ma làm ẩm ớt có khả năng bị sụt trợt thì có thể bố trí các rãnh thấm kiểu chữ y hoặc kiểu vòm (hình 8 - 5) để làm khô và thoát nớc ngầm trong mái taluy. Đây của rãnh thấm ở taluy phải thấp hơn mặt đáy của lớp đất ẩm ớt, mặt trợt 0,5m và cố gắng bố trí trong lớp đất cứng không thấm nớc. Nếu rãnh thấm của taluy đợc chôn sâu (trên 2m), đáy tơng đối bằng phẳng thì ngoài tác dụng làm khô, rãnh thấm còn có tac dụng chống đỡ mái đất và gọi là rãnh thấm kiểu sờn chống. 305 L ớp đất không thấm nƯ ớc Lớp chứa n Ư ớc Đ ắp đất đ ầm chặt Lỗ thoát nƯ ớc N ền đào L ớp cách ly N ền đắp Đ á xây vữa L ớp khô ng thấm nƯ ớc L ớp lọc ngƯ ợc N ắp bản H ìn h 8. 4: R ãn h nổi hoặc rãn h thấm để cắt nƯ ớc n gầm a) R ãnh nổi hƯ ớng nƯ ớc dọc b) R ãn h thấm hƯ ớng ngang C hân ta lu y I I - I Đ Ư ờng ph ân g iới lớ p đ ất k hô ẩm L ớ p lọc ngƯ ợc Đ á x ếp k h a n L át đ á xâ y vữa Ta luy đào II -II T im rãn h b iên H ình 8 -5: R ã n h th ấm ở m ái taluy c. Hạ mức nớc ngầm: Khi mức nớc ngầm ở cao phần trên của nền đờng bị mềm ẩm do ảnh hởng của nớc mao dẫn thì có thể bố trí rãnh thấm dọc theo hai bên nền đờng để hạ nớc ngầm (hình 8 -6). Chiều sâu chôn rãnh đợc xác định theo mức độ hạ mực nớc ngầm yêu cầu. d. Dẫn thoát: Khi trong phạm vi nền đờng có những chỗ lộ mạch nớc ngầm thì có thể dùng các ống rãnh thoát nớc để thoát đi. Rãnh thấm dẫn nớc và rãnh ngầm phải tận lợng đặt trên lớp đất không thấm nớc để bảo đảm thoát nớc thuận lợi, nớc không chảy ngợc đáy của cửa ra phải cao hơn mực nớc ở ngoài rãnh ít nhất là 20 cm. Rãnh nổi thích hợp ở chỗ mực nớc ngầm tơng đối nông (trong khoảng 1 - 2m). Mặt cắt ngang của nó có hai kiểu, hình thang và hình chữ nhật - Taluy của mặt cắt hình thang thờng từ 1 : 1 - 1 : 1,5, thờng gia cố bằng đá xếp khan, rãnh nổi mặt cắt ngang chữ nhật có thể làm bằng bêtông hoặc đá xây còn gọi là rãnh máng. Phía mặt đón nớc của rãnh nổi phải có lỗ thấm nớc làm theo kiểu lọc ngợc để chống ứ tắc. Tầng lọc ngợc đắp bằng các lớp đá cỡ hạt đồng đều, tỷ lệ đờng kính hạt ở hai lớp gần nhau không đợc nhỏ hơn 1 : 4, chiều dày mỗi lớp không nhỏ hơn 0,15m. Độ dốc dọc của rãnh nổi không đợc nhỏ hơn 3%. Hình 8 -6: Rãnh thấm hạ mực nƯớc ngầm Mực nƯớc ngầm sau khi hạ Mực nƯớc ngầm nguyên thuỷ . theo các công thức kinh nghiệm (xem giáo trình thuỷ văn cầu cống) - Lu lợng cho phép chảy qua mặt cắt ngang của rãnh đợc tính theo công thức chảy đều qua kênh hở (xem giáo trình thuỷ lực) - Nhng. dùng 10 -2 5 cm Lớp láng mặt bằng vữa xi măng 1 cm Hình 8 -3 : Các kiểu gia cố rãnh Bảng 8 9 Quan hệ giữa kiểu gia cố và dốc dọc của rãnh Độ dốc dọc đáy rãnh(%) < 1 1 - 3 3 - 5 5 - 7 >. thoát nớc ngầm kết hợp với hệ thống thoát nớc mặt. 302 Cống Rãnh giữa taluy Sông suối thiên nhiên HƯớng nƯớc chảy 10 25 1000 1041.8 1000 Rãnh thoát nƯớc Rãnh biên 10 25 Rãnh đỉnh Hình 8 -