Thiết kế thoát nước hay còn gọi bước Tính toán thủy văn và thiết kế bố trí cống thoát nước trên tuyến đường.

Giới thiệu về tính toán thủy văn dòng chảy và thiết kế bố trí cống trong TKCS:

-------------------------------------------------------------------------------------------

THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC, THỦY VĂN CHO CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG

1. Xác định lưu vực

- Xác định vị trí và lý trình của các công trình thoát nước trên bình đồ và trắc dọc.

- Vạch các đường phân thuỷ và tụ thuỷ để phân chia lưu vực.

- Nối các đường phân thuỷ và tụ thuỷ để xác định lưu vực.

- Xác định diện tích lưu vực.

2. Tính toán thủy văn cho công trình thoát nước trên tuyến đường

Lưu lượng mưa tính toán lớn nhất Q_max được xác định theo TCVN 9845-2013 (Tiêu chuẩn cũ là 22TCN220-95) của Bộ GTVT:

TCVN 9845-2013

Q_p% = A_p . F . d . a . H_p (m³/s)

Trong đó:

P% là tần suất tính toán lấy 4% với đường cấp IV

H_P% : lượng mưa ngày ứng với tần suất P%

a : hệ số dòng chảy lũ

d : hệ số xét đến ảnh hưởng của ao hồ đầm lầy

A_P% : mođuyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế

F : diện tích lưu vực (km²)

Với A_P% tra bảng phụ thuộc thời gian tập trung nước trên sườn dốc lưu vực t_s ,vùng mưa và đặc trưng địa mạo lòng sông f_ls

Hệ số địa mạo lòng sông f_ls tính theo công thức sau:

L : chiều dài suối chính; Ils : dộ dôc suối chính; mls : hệ số nhám lòng suối

Thời gian tập trung nước trên lưu vực xác định dựa vào vùng mưa,đặc trưng địa mạo sườn dốc lưu vực. Hệ số đặc trưng địa mạo sườn dốc được tính theo công thức sau:

Isd là độ dốc của sườn dốc lưu vực;

msd hệ số nhám sườn dốc lưu vực;

bsd chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực = F / [1.8(L + tổng l)]

L : chiều dài suối chính

ål : tổng chiều dài suối nhánh( chỉ tính với những suối có bề rộng lớn hơn 0,75 chiều rộng trung bình lưu vực)

Theo phương pháp tính Q theo TCVN 9845-2013:

Q_4% = A_4%dH_4%Fa (m³/s).

F: diện tích lưu vực;

Sl: tổng chiều dài các suối nhánh, chỉ tính các suối có chiều dài lớn hơn 0,75 chiều rộng trung bình của lưu vực (km);

L: chiều dài suối chính, tính từ chỗ hình thành rõ ràng cho đến vị trí công trình.

Đặc trưng địa mạo sườn dốc lưu vực:

I_sd: độ dốc của sườn dốc lưu vực, phần nghìn, xác định như sau: chọn trên bản đồ 5-6 hướng dốc nhất và lấy độ dốc trung bình của các dốc ấy;

m_sd: hệ số nhám sườn dốc.

I_ls: độ dốc của lòng suối chính là độ dốc trung bình của lòng suối chính tính từ chỗ suối hình thành rõ ràng cho tới công trình;

m_­ls: hệ số nhám của lòng suối;

d: hệ số triết giảm lưu lượng do đầm, hồ, ao;

3. Thiết kế và bố trí cống

Sau khi chọn khẩu độ cống, ta tiến hành bố trí cống trên trắc dọc và trắc ngang sao cho số đốt cống là số nguyên, các biện pháp gia cố chống đỡ là ít nhất…, xác định cao độ khống chế trên cống.

Toàn bộ cống trên tuyến là cống tròn nên kiến nghị sử dụng cống đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ. Nền đường dưới móng cống được xử lý như nền đường đắp hai bên.

Việc bố trí cống cấu tạo nhằm mục đích dẫn nước từ rãnh biên ra ngoài phạm vi đường. Nó phụ thuộc vào khả năng thoát nước của rãnh biên, chiều dài rãnh và thường đặt ở vị trí dễ dẫn nước ra ngoài. Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005 qui định đối với rãnh hình thang thì tối đa là 500 m dài phải bố trí cống cấu tạo để thoát nước rãnh dọc.

--------------------------------------------------------------------------------------------

VẤN ĐỀ GẶP PHẢI KHI TÍNH TOÁN ÁP DỤNG:

Tiến hành xác định lưu vực của từng cống. Chú ý rằng, tuyến đường xây dựng cũng chính là một đường phân thủy.

Dùng lệnh Area để tính diện tích của từng lưu vực. Vì

bình đồ thiết kế trong phần mềm tỷ lệ 1:1000 nên cần chú ý nhân tỷ lệ để quy đổi diện tích cho đúng.

Ví dụ:

Đang cài đặt : 1unit = 1mm

Area = 5 000 000

Diện tích lưu vực sẽ là: F = 5 000 000x1000 mm2

Cần đổi diện tích lưu vực này ra Km2 để áp dụng công thức.

Xem tiếp ví dụ của cống C2 và C3 trong phương án Tuyến thứ 1

Một số lưu ý:

- Công thức chưa rõ: B = F / 1.8x(L+tổng l)]

- Trong thuyết minh bạn giới thiệu Vị trí địa lý, đặc điểm địa mạo thực vật ở Huyện, Tỉnh nào thì bạn phải căn cứ theo đó mà chọn. Tránh trường hợp "râu ông nọ cắm cằm bà kia", ví dụ như trong thuyết minh bạn giới thiệu là: Con Cuông - Nghệ An mà trong bảng tính này lại lựa chọn và ghi là Thạch Hà-Hà Tĩnh chẳng hạn.

- Thiết kế ưu tiên dùng cống chảy có áp (để cho chắc ăn các bạn nên đề xuất thiết kế rồi hỏi lại GVHD xem nên thiết kế kiểu cống như thế nào)

- Thiết kế MCN đường tại vị trí có bố trí cống để xác định cao độ khống chế (HKC).

- Có thể tính HKC theo công thức sau:

HKC = H tự nhiên - 0.5m đào sâu xuống tại vị trí tim đường + bề dày thành dưới của cống + đường kính lòng cống + bề dày thành trên cống + 0.5m đất đắp trên cống + chiều dày kết cấu áo đường dự kiến (tầng móng và tầng mặt đường).

- Trên mặt cắt doc xác định các cao độ: đặt cống (HĐC), khống chế (HKC) trước khi vạch đường đỏ.

- Đường đỏ cố gắng bám sát HKC

------------------------------------------------------------------------------------------------

Một số bảng Kết quả tham khảo: