Đang tải... (xem toàn văn)
Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8419:2010. Tiêu chuẩn giới thiệu về công trình thủy lợi - thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ. Tiêu chuẩn này được áp dụng để thiết kế các công trình bảo vệ bảo vệ sông phục vụ công tác phòng, chống lũ, lụt trong tất cả các giai đoạn đầu tư xây dựng công trình.
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 8419 : 2010 CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG ĐỂ CHỐNG LŨ Hydrautic structure - Design of river bank flood protection structures Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế công trình bảo vệ bảo vệ sơng phục vụ cơng tác phòng, chống lũ, lụt tất giai đoạn đầu tư xây dựng cơng trình Một số quy định chung phân loại cơng trình bảo vệ bờ sông 2.1 Một số quy định chung Khi thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng phải đáp ứng nguyên tắc sau: - Ứng dụng thành tựu khoa học, tiến kỹ thuật kinh nghiệm thực tế; - Tận dụng vật liệu chỗ, phù hợp với kinh phí, nhân lực phương tiện thi cơng; - Đảm bảo cơng trình xây dựng trước mắt không mâu thuẫn với lâu dài, không ảnh hưởng xấu tới cơng trình khác lợi ích ngành kinh tế khác Cấp cơng trình bảo vệ bờ sơng: a) Cấp cơng trình bảo vệ bờ sông xác định tùy thuộc vào cấp đê theo quy chuẩn phân cấp để hành bảo vệ nêu Bảng đây: Bảng - Xác định cấp cơng trình bảo vệ bờ theo cấp đê Cấp đê Cấp cơng trình bảo vệ bờ Đặc biệt III I III II IV III IV IV, V IV b) Ở vùng chưa có đê, dựa vào tầm quan trọng kinh tế, trị xã hội để xác định cấp cơng trình bảo vệ bờ sông, theo quy định pháp luật, tiêu chuẩn, quy chuẩn hành xây dựng việc phân cấp cơng trình xây dựng; c) Khi cơng trình bảo vệ bờ cấu thành phận mặt cắt đê, cấp cơng trình bảo vệ bờ sơng lấy cấp đê Hệ số ổn định cho phép cơng trình bảo vệ bờ lấy hệ số ổn định cho phép đê có cấp tương đương 2.2 Phân loại cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ Cơng trình bảo vệ bờ sơng phân thành loại sau: - Kè lát mái: gia cố trực tiếp lên mái bờ sông nhằm chống xói lở tác động dòng chảy sóng; - Kè mỏ hàn: nối từ bờ sông nhằm hướng dòng chảy xa bờ gây bồi lắng cải tạo bờ sông theo tuyến chỉnh trị; - Kè mềm: loại kè khơng kín nước (còn gọi kè xun thơng) nhằm giảm tốc độ dòng chảy, gây bồi lắng chống xói đáy Bước thiết kế cơng trình bảo vệ bờ để chống lũ phải tiến hành theo quy định hành quản lý đầu tư xây dựng cơng trình Đối với trường hợp khẩn cấp cần thực theo quy định hành tương ứng trường hợp khẩn cấp pháp luật quy định Đối với cơng trình bảo vệ bờ sông quan trọng, đặc biệt kè mỏ hàn thí nghiệm mơ hình để xác định thông số kỹ thuật tối ưu làm sở cho thiết kế Chủ đầu tư định việc thí nghiệm mơ hình cơng trình cụ thể “Đê” tiêu chuẩn cơng trình ngăn nước lũ sông ngăn nước biển, quan nhà nước có thẩm quyền phân loại, phân cấp theo quy định pháp luật, theo quy định khoản Điều Luật Đê điều Tài liệu phục vụ thiết kế cơng trình bảo vệ bờ 3.1 Tài liệu địa hình - Bình đồ cao độ tỷ lệ từ 1/2000 đến 1/5000 dùng để lập tổng mặt cơng trình; - Bình đồ cao độ tỷ lệ 1/500 vị trí cơng trình; - Mặt cắt ngang tỷ lệ đứng từ 1/100 đến 1/200, tỷ lệ ngang từ 1/1000 đến 1/2000 khoảng cách mặt cắt ngang 20m; - Các mốc cao độ, tọa độ kèm theo sơ họa số liệu cần thiết; - Đối với giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công phải sử dụng tài liệu địa hình đo vẽ khơng q tháng tính đến thời điểm để thiết kế 3.2 Địa chất công trình Cần phải lập bình đồ mặt cắt địa tầng tài liệu thí nghiệm, đặc trưng lý đất bờ, bãi, lòng sơng Việc khảo sát địa chất cơng trình quy định sau: - Biện pháp thăm dò tiến hành hố đào, khoan tay, khoan máy xuyên kết hợp khoan; - Lưới hố khoan, đào, xuyên tùy theo tình hình sạt lở bờ địa tầng bờ bãi lòng sơng mà bố trí cụ thể mơ tả đầy đủ tình hình địa chất, phạm vi trực tiếp vùng ảnh hưởng cơng trình bảo vệ bờ sơng; - Độ sâu thăm dò phải sâu đáy lòng xói 0,2H (H chiều sâu xói tính từ mặt bờ sơng cần bảo vệ) 3.3 Thủy văn cơng trình thủy lực Cần thu thập tài liệu thủy văn dùng cho thiết kế (ít trạm: thượng lưu, hạ lưu gần cơng trình) sau; - Lưu lượng lớn (m3/s); - Mực nước lũ lớn (m); - Lưu lượng tạo lòng (m3/s), (xem Phụ lục A); - Mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng (m); - Mực nước kiệt ứng với tần suất 95% (m); - Hàm lượng ngậm cát lớn nhất, trung bình, nhỏ (kg/m 3); - Đường kính hạt bình qn bùn cát đáy (mm); - Độ dốc mặt nước mùa lũ, mùa nước trung mùa kiệt; - Mực nước thiết kế đê, cao trình đỉnh đê, cao trình bãi già (m); - Tốc độ dòng chảy lớn Trường hợp khu vực xây dựng cơng trình khơng có trạm đo thủy văn, cần phải tính tốn số liệu thực đo trạm đo thượng, hạ lưu gần Tính tốn thơng số thủy văn, đặc trưng thủy lực cần thiết để thiết kế tương ứng với cấp cơng trình Ngồi tài liệu trên, phải tuân thủ quy định tài liệu thiết kế cơng trình có liên quan Cấu tạo tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình bảo vệ bờ sông 4.1 Thiết kế kè lát mái 4.1.1 Cấu tạo kè lát mái Kè lát mái gồm ba phận chính: chân kè, thân kè đỉnh kè (xem Hình - Cấu tạo kè lát mái) CHÚ DẪN: MN min: mực nước thấp nhất; MN TK: Mục nước thiết kế kè; m: ký hiệu mái dốc kè lát mái, trị số sau ký hiệu m gọi hệ số mái dốc khơng có đơn vị Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Cấu tạo kè lát mái a) Chân kè: phần đáy chân mái dốc, có tác dụng chống xói chân mái dốc làm tựa cho thân kè b) Đỉnh kè: phần nằm ngang phía kè, có tác dụng bảo vệ thân kè tác động dòng chảy mặt tác động khác; đồng thời kết hợp đường quản lý, bảo vệ c) Thân kè: phần kể từ đỉnh chân kè tới đỉnh kè: thân kè chịu tác động dòng chảy, sóng, áp lực nước áp lực dòng thấm 4.1.2 Vị trí, phạm vi quy mơ kè lát mái - Vị trí, phạm vi, quy mô kè lát mái phải xác định tính tốn thủy lực ổn định theo kết thí nghiệm mơ hình thủy lực kết hợp với quan trắc, khảo sát thực địa Khi lập dự án phải xác định vị trí, phạm vi quy mô kè lát mái; - Khi lập thiết kế kỹ thuật phải cụ thể hóa kích thước phải vào điều kiện phát sinh từ lập dự án đến lập thiết kế kỹ thuật để có bổ sung, điều chỉnh cần thiết; - Trường hợp cần xử lý đột xuất, cục bộ, cần vào tình hình xói lở thực tế để xác định vị trí, phạm vi quy mơ 4.1.3 Thiết kế chân kè lát mái Khi thiết kế chân kè phải tuân thủ quy định sau đây: a) Kết cấu vật liệu xây dựng chân kè phải thỏa mãn yêu cầu: - Đảm bảo ổn định chân kè cơng trình; - Chống kéo trơi dòng chảy dòng bùn cát đáy; - Phải thích ứng với biến hình lòng sông; - Phải chống xâm thực nước; - Thuận lợi cho việc thi công nước b) Cao trình đỉnh chân kè: lấy cao mực nước kiệt ứng với tần suất 95 % với độ gia thăng 0,50 m Đồng thời đối chiếu với mực nước sông thời điểm khảo sát phục vụ lập thiết kế vẽ thi công để lựa chọn cho phù hợp c) Kích thước vật liệu: Đường kính viên đá đá hộc thả rời xác định theo công thức (1) công thức (2): U = K.5,45.h0,14.d0,36 (1) đó: hệ số ổn định cho phép cơng trình bảo vệ bờ lấy hệ số ổn định cho phép đê có cấp tương đương; U lưu tốc bình quân thủy lực lớn thực đo (m/s); K hệ số xác định theo công thức (2); h chiều sâu viên đá tính tốn (m); d đường kính viên đá (m) K mo sin m2 m2 mo2 cos m2 o (2) đó: m hệ số mài dốc (không đơn vị) chân kè; mo hệ số mái tự nhiên đá thả rời nước; góc hợp đường mép nước hình chiếu hướng chảy dòng nước lên mái dốc, độ; Trường hợp dòng nước húc thẳng vào tuyến bờ, lấy K = 0,6 đến 0,9; Hệ số mái dốc chân kè không nên chọn nhỏ 1,5 d) Đáy chân kè: - Khi tốc độ dòng chảy nhỏ m/s, đường lạch sâu cách xa bờ, khơng có vực sâu nằm phạm vi xây dựng kè, nên kéo dài chân kè tới chỗ mái bờ có hệ số mái dốc từ đến (xem Hình 2); CHÚ DẪN MN min: Mực nước thấp m, m1: ký hiệu mái dốc trị số sau ký hiệu m gọi hệ số mái dốc đơn vị Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Minh họa hình thức chân kè lát mái đường lạch sâu cách xa bờ - Khi dòng chảy thúc thẳng vào tuyến bờ, đường lạch sâu gần bờ, có vực sâu nằm vùng xây dựng kè, nên kéo chân kè tới lạch sâu (xem Hình 3) CHÚ DẪN: MN min: Mực nước thấp m1: ký hiệu mái dốc Hình - Ví dụ hình thức chân kè lát mái đường lạch sâu nằm vùng xây dựng kè e) Vị trí thả đá: thả đá nước, vị trí viên đá (Hình 4) xác định theo cơng thức (3) L h u (3) đó: tốc độ chìm viên đá theo chiều thẳng đứng (m/s); với trọng lượng riêng đá 2,65 T/m3 thì: = 4,2.d (m/s); u lưu tốc thực đo dòng nước (m/s) L khoảng cách nằm ngang kể từ vị trí trước sau thả viên đá (m); h độ sâu nước (m); d đường kính viên đá (m) Hình - Mơ vị trí thả đá f) Kết cấu chân kè: - Thường sử dụng đá hộc, rọ đá, rồng đá bè chìm làm chân kè; số trường hợp sử dụng ống buy, thả đá hộc; bao tải đất bao tải cát tạo mái, phía ngồi bảo vệ đá hộc, rọ đá, rồng đá tấm, khối bê tơng có liên kết, …; - Cấu tạo chân kè đá thả rời mô tả Hình 5; CHÚ DẪN: MN min: Mực nước thấp m: ký hiệu mái dốc trị số sau ký hiệu m gọi hệ số mái dốc đơn vị Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Chân kè đá đổ - Trường hợp đường kính viên đá thực tế khơng đáp ứng u cầu thiết kế, dùng rồng đá, rồng đất sét rồng cát, … làm chân kè (Hình 6); CHÚ DẪN: MN min: Mực nước thấp nhất, m1, m2: ký hiệu mái dốc Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Chân kè rồng - Kết cấu rồng trình bày Hình Hình - Kết cấu rồng - Trường hợp đáy chân kè nằm lòng sơng có trị số hệ số mái dốc nhỏ từ đến (m1 < đến 4) cần phải thả lớp rồng bè chìm để chống xói (Hình 8) Rồng bè chìm phải thả đạt tới nơi đáy sơng có hệ số mái dốc tự nhiên từ đến Theo kinh nghiệm, chọn mái dốc chân kè m1 = 1,5 đến 2,0 CHÚ DẪN: MN min: Mực nước thấp m, m1; ký hiệu mái dốc, trị số sau ký hiệu m gọi hệ số mái dốc khơng có đơn vị Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Chống xói chân kè rồng bè chìm 4.1.4 Thiết kế thân kè lát mái Khi thiết kế thân kè phải tuân theo quy định sau: a) Kết cấu vật liệu làm thân kè phải bảo đảm yêu cầu: - Đảm bảo ổn định thân kè cơng trình; - Chống kéo trơi dòng chảy sóng; - Chống xói ngầm bờ sơng dòng thấm; - Chống phá hoại vật trôi b) Vật liệu làm thân kè: - Thường dùng đá hộc lát, đá lát chít mạch, đá xây, bê tơng; đá lát khung đá xây khung bê tông, bê tông cốt thép, … - Không nên đắp đất tạo mái kè; vị trí mái kè bị sạt lở cục bộ, tạo mái bao tải đất, đá đổ, … - Khi tốc độ dòng chảy lớn m/s có yêu cầu đặc biệt mỹ quan mà sử dụng vật liệu khác để làm thân kè, phải có kinh tế kỹ thuật - Khi tốc độ dòng chảy nhỏ 1,5 m/s thời gian ngập nước ít, áp dụng biện pháp trồng cỏ; c) Kết cấu thân kè đá hộc lát khan quy định sau: - Hệ số mái dốc thân kè thường đến phải dựa vào tính tốn ổn định thân kè; - Đá hộc phải xếp đứng chèn chặt; - Dưới lớp đá hộc lớp lọc, thường làm đá dăm dày từ 0,10 m đến 0,15 m vải lọc địa kỹ thuật; - Kết cấu thân kè đá lát khan mơ tả Hình 9; CHÚ DẪN: m2: ký hiệu mái dốc, trị số sau ký hiệu m gọi hệ số mái dốc khơng có đơn vị Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình - Kết cấu thân kè - Đường kính đá lát thân kè xác định theo hai điều kiện: Chống tác động dòng chảy: đường kính viên đá xác định theo khoản c) Điều 4.1.3 (kích thước vật liệu); Chống tác động sóng: đường kính viên đá xác định theo công thức (4) d o hs d (4) đ đó: d đường kính viên đá (m); hệ số ổn định cho phép cơng trình bảo vệ bờ lấy hệ số ổn định cho phép đê có cấp tương đương; hệ số phụ thuộc vào mái dốc thân kè Khi m2 = = 0,13 Khi m2 = = 0,11 , đ trọng lượng riêng đá nước (T/m3); tỷ số chiều dài chiều cao sóng; hs chiều cao sóng xác định theo công thức (5) hs = 0,0208 W5/4 D1/3 đó: W tốc độ gió (m/s); D đà gió (km) (5) Từ kết tính tốn theo hai điều kiện trên, chọn trị số đường kính viên đá lớn để thiết kế thân kè d) Kết cấu thân kè đá chít mạch quy định sau: - Đường kính viên đá xác định theo khoản c) điều này, trị số d o lấy giảm 25% so với trị số ghi khoản c) điều phải bố trí lỗ thoát nước thấm; - Việc thiết kế kết cấu thân kè tuân theo quy định khoản c) điều này; - Cần phải kiểm tra ổn định đẩy theo công thức (6) e) Kết cấu thân kè bê tơng quy định sau: - Có thể dùng bê tông thường bê tông cốt thép đúc sẵn đổ chỗ mái bờ sau làm xong tầng lọc ngược; - Phải bố trí khe co giãn bê tông, khe co giãn nhét chặt hỗn hợp cát - nhựa đường dây đay tẩm nhựa đường - Có thể chọn kích thước bê tông sau: Bê tông thường: 0,5 m x 0,5 m x 0,2 m 1,0 m x 1,0 m x 0,2 m; Bê tông cốt thép: 2,0 m x 2,0 m x 0,1 m - Đối với kè cấp III, chịu tác động mạnh dòng chảy sóng, cần kiểm tra độ dày bê tông theo công thức (6) db 0,108.hs b L m.B (6) đó: db chiều dày bê tơng (m); hs chiều cao sóng tính theo cơng thức (5) (m); b trọng lượng riêng bê tông (T/m3); trọng lượng riêng nước (T/m3); m hệ số mái dốc; B chiều rộng bê tông (m); L chiều dài bê tông theo chiều vng góc với đường bờ (m); hệ số ổn định cho phép xác định theo quy định Điều 2.1 - Với mái bờ đất thịt nên chọn chiều dày lớp lọc đá dăm dày 0,10 m Với mái bờ cát pha cát, nên chọn chiều dày lớp lọc 0,15 m Có thể dùng hỗn hợp cát - sỏi để làm lớp lọc, trường hợp bề dày lớp cát lọc lấy hai lần chiều dày lớp dăm f) Phải kiểm tra ổn định chống đẩy thân kè đá hộc chít mạch bê tơng theo công thức (6) Pn ≤ db .cos b đó: Pn áp lực đẩy nước tác dụng lên đá bê tông (T/m 3); db chiều dày lớp gia cố (m); b trọng lượng riêng lớp gia cố (T/m3); góc nghiêng mái bờ so với mặt phẳng nằm ngang (7) Uml lưu tốc tiến gần đầu mỏ hàn, lấy lưu tốc trung bình mặt cắt mỏ hàn ứng với mức nước thiết kế đê (m/s); K hệ số điều chỉnh lưu tốc khởi động lấy 0,6 đến 0,9; h độ sâu kể từ mực nước lũ thiết kế đê tới đá tính tốn (m); Thường kiểm tra ổn định viên đá lại đỉnh mỏ hàn nằm phía mũi; - hệ số ổn định cho phép lấy theo quy định mục khoản a) Điều 2.1; Trường hợp đường kính viên đá thực tế nhỏ đường kính viên đá yêu cầu theo công thức (17), phải dùng rọ thép bọc mặt Cần bọc rọ kể từ mũi kè vào bờ sơng m 4.2.7 Đối với kè mỏ hàn đất bọc đá Phải thiết kế tầng lọc ngược mái đất đá Có thể làm tầng lọc ngược hai lớp phên nứa tươi đan kín, vải địa kỹ thuật, … (xem Hình 10, b) 4.2.8 Thiết kế lát mái gốc kè mỏ hàn - Phải thiết kế lát mái gốc kè mỏ hàn, tổng chiều dài lát mái gốc kè lấy chiều dài kè mỏ hàn với 3/4 chiều dài phần lát mái nằm thượng lưu phần tư chiều dài lát mái nằm hạ lưu (Hình 11); - Yêu cầu thiết kế lát mái gốc kè phải tuân theo quy định tương ứng kè lát mái tiêu chuẩn này; - Có thể mở rộng gốc mỏ hàn để nối tiếp thuận dòng với bờ, chiều rộng gốc không vượt lần chiều rộng đỉnh kè mỏ hàn CHÚ DẪN: Các kích thước ghi vẽ có đơn vị m Hình 11 - Bố trí đệm chống xói bè chìm 4.2.9 Trình tự thi cơng kè mỏ hàn a) Trường hợp loại kè mỏ hàn đá: - Thả rồng đệm chống xói; - Đổ đá thân mỏ hàn; vị trí đổ đá theo khoản e) Điều 4.1.3; - Bọc rọ đá (nếu có); - Lát mái gốc mỏ hàn a) Trường hợp loại kè mỏ hàn đất bọc đá: - Thả rồng đệm chống xói; - Thi công hai bờ vây đá; - Thi công tầng lọc (dưới mức nước kiệt); - Đắp lõi đất tới cao trình thiết kế; - Thi cơng tầng lọc phần nằm mực nước kiệt; - Lát đá thân mỏ hàn phần nằm mực nước kiệt; - Bọc rọ đá (nếu có); - Lát mái gốc mỏ hàn 4.3 Thiết kế kè mềm Kè mềm (còn gọi kè xun thơng cản dòng gây bồi) phân thành hai loại: bãi chim mỏ hàn cọc; 4.3.1 Thiết kế bãi chìm a) Bãi chìm thường sử dụng để cản dòng, hạn chế xói cục bộ, bồi lấp lạch phụ phối hợp với mỏ hàn cứng để bảo vệ bờ sơng Thiết kế bãi chìm thường sử dụng cổ thụ, cụm tre nguyên cành … Chỉ nên sử dụng bãi chìm trường hợp sau: - Độ sâu mức nước sông ứng với lũ tiểu mãn: Nhỏ 15 m dùng cổ thụ; Nhỏ m: dùng cụm tre; - Tốc độ dòng chảy bình qn nhỏ 2,5 m/s; - Hàm lượng bùn cát lớn 0,5 kg/m3 b) Khi sử dụng bãi chìm để lấp hố xói hạn chế xói cục khu bờ sơng bị xói lở mạnh, uy hiếp an tồn đê, cần thả bãi chìm hết phạm vi hố xói phạm vi bờ sơng bị xói lở c) Nên sử dụng bãi chìm phối hợp với mỏ hàn cứng nhằm bảo vệ số mỏ hàn xây dựng hệ thống mỏ hàn dự kiến nhằm nâng cao lòng sơng để giảm khối lượng mỏ hàn cứng Chỉ kết hợp sử dụng bãi chìm với mỏ hàn cứng có mỏ hàn cứng thượng lưu hệ thống mỏ hàn Chiều dài bãi chìm cần lớn 20 m so với chiều dài kè mỏ hàn cứng dự kiến; theo chiều rộng cần bố trí tối thiểu từ đến 10 hàng cụm loại vừa nhỏ d) Khi sử dụng bãi chìm gây bồi để kéo dài đuôi bãi, để lấp lạch phụ bảo vệ chân kè lát mái, phạm vi cần thả bãi chìm phụ thuộc vào phạm vi cần bảo vệ tối thiểu phải bao gồm từ đến 10 hàng cụm theo phương dòng chảy e) Quy cách cụm quy định sau: - Cây cổ thụ gồm loại nhãn, vải xà cừ, … có đường kính tán rộng tới m, cao từ đến m, buộc gốc rọ thép kích thước m x m x m chứa 1,6 m đá hộc; - Cụm vừa gồm tre tươi nguyên cành, có đường kính tán rộng từ m đến m, cao từ m đến m, gắn gốc rọ thép chứa 0,5 m3 đá hộc; - Cụm nhỏ gồm tre tươi, nguyên cành cành xà cừ ghép lại có tán rộng từ m đến m, cao từ m đến m, gắn rọ thép gốc, chứa 0,3 m đá hộc f) Phải kiểm tra ổn định cụm theo công thức (18): G Gm 25 đó: u g H (18) G trọng lượng rọ đá (kg); Gm trọng lượng cụm (kg); u lưu tốc bình quân mặt cắt lúc thả cụm (m/s); H độ sâu nước vị trí thả (m); g gia tốc trọng trường (m/s2) g) Các cụm phải thả theo hình hoa mai (Hình 12) CHÚ DẪN: a chiều rộng tán cụm Hình 12 - Quy cách thả bãi chìm h) Cần xác định hiệu gây bồi sau: - Xác định lưu tốc sau thả cụm theo công thức (19): u Q(1 P) F uo (1 P ) (19) đó: Q lưu lượng ứng với mực nước thiết kế đê (m 3/s); uo lưu tốc bình quân mặt cắt ngang chưa có bãi chìm ứng với mực nước thiết kế đê (m/s); P hệ số kín nước, tỷ số diện tích bãi mặt cắt ngang diện tích mặt cắt ngang khu vực đường viền thả bãi cây; F diện tích mặt cắt ngang sơng vị trí thả bãi chìm (m 2) - Sau xác định lưu tốc có bãi chìm theo cơng thức (19), đối chiếu với lưu tốc khởi động vùng cát vị trí cơng trình để đánh giá khả gây bồi Lưu tốc khởi động bùn cát đáy xác định theo công thức (20): Ukđ = 5,45.h0,14.d0,36 đó: Ukd lưu tốc bình qn thủy lực lớn thực đo lúc thả bãi chìm (m/s); h chiều sâu viên đá tính tốn (m); d đường kính bình qn hạt đáy sông (m) - Xác định độ dâng mực nước theo công thức (21) (20) Z 5.kc P u2 2g (21) đó: Z độ dâng mực nước (m); P, u: tương tự công thức (19); kc hệ số thu hẹp lòng dẫn, tỷ số hình chiếu bãi chìm chiều rộng mặt nước sông ứng với mực nước thiết kế đê i) Quy trình thả bãi chìm điều kiện áp dụng - Thả cụm từ lòng sơng vào bờ; - Thả cụm từ phía hạ lưu trước, thượng lưu sau; - Nên ưu tiên áp dụng điều kiện khẩn cấp, đê bị đe dọa nước lũ khơng thể trì hỗn 4.3.2 Thiết kế mỏ hàn cọc a) Thường sử dụng mỏ hàn cọc trường hợp sau: - Chiều dài mỏ hàn lớn 50m; - Khả chống xói đất bờ thấp; - Có thiết bị đóng cọc b) Nội dung thông số mỏ hàn cọc: phải xác định tương ứng với quy định nêu Điều 4.2.3 tiêu chuẩn c) Thường áp dụng số loại mỏ hàn cọc sau đây: - Mỏ hàn cọc bê tơng cốt thép có gắn phên chắn bó cành Thường sử dụng kè hàng cọc có dầm ngang liên kết đầu cọc (Hình 13); - Mỏ hàn cọc gỗ đường ray gỗ thường gồm hai hàng cọc liên kết với nhau, mặt thượng lưu gắn phên bó cành CHÚ DẪN: 1) cọc; 2) dầm ngang; 3) phên nứa bó cành cây; 4) đá đổ giữ chân; 5) đệm chống xói Hình 13 - Kết cấu mỏ hàn cọc bê tông cốt thép d) Độ sâu đóng cọc xác định theo quy định nêu Phụ lục C tiêu chuẩn e) Chiều sâu hố xói chân mỏ hàn cọc xác định theo công thức (22) h K a P u2 2g (22) đó: Ka hệ số xác định thực nghiệm, chọn Ka = 50; P hệ số kín nước, tương tự cơng thức (19); u lưu tốc bình qn mặt cắt ngang (m/s); g gia tốc trọng trường (m/s2) f) Theo kết tính cơng thức (22), lựa chọn biện pháp bảo vệ chân kè thích hợp: bè chìm, đá hộc rồng g) Phải kiểm tra hố xói sau cơng trình theo cơng thức (23) u ≤ Ukđ đó: (23) u tốc độ dòng chảy hạ lưu mỏ hàn cọc, xác định theo công thức (17); Ukđ lưu tốc khởi động bùn cát đáy lòng sơng hạ lưu mỏ hàn cọc xác định theo công thức (20) tiêu chuẩn h) Khoảng cách hai kè mỏ hàn cọc để bảo vệ bờ xác định theo công thức sau: L = P.l.cotg (24) đó: L khoảng cách hai kè mỏ hàn cọc (m); P hệ số kín nước hai mỏ hàn cọc, xác định tương tự công thức (19); l chiều dài mỏ hàn cọc (m); - góc hợp trụ mỏ hàn tuyến bờ (độ) Chỉ áp dụng công thức (24) P ≤ 0,67; trường hợp P > 0,67, khoảng cách ảnh hưởng hai mỏ hàn cọc xác định theo khoản c) Điều 4.2.6 i) Trình tự thi cơng mỏ hàn cọc - Xác định tuyến cơng trình; - Định vị đóng cọc; - Tiến hành đóng cọc; - Thi cơng đệm chống xói gia cố chân cọc; - gắn phên bó cành Việc lựa chọn giải pháp đóng cọc bê tông loại cọc tận dụng kiểu ray… đơn vị thi công tự định k) Đối với mỏ hàn cọc cọc bê tông cốt thép, lớp phên chắn bị hư hỏng trình sử dụng phải thay lớp phên PHỤ LỤC A (Quy định) Phương pháp trình tự xác định lưu lượng tạo lòng A.1 Xác định lưu lượng tạo lòng theo phương pháp Mac-ca-vê-ép A.2 Trình tự tính tốn - Chọn đường q trình lưu lượng điển hình nhiều năm năm có lượng ngậm cát bình quân năm lượng ngậm cát bình quân nhiều năm; - Chia đường trình lưu lượng nhiều cấp; - Xác định tần suất ứng với cấp lưu lượng; - Xác định độ dốc thủy lực trung bình ứng với cấp lưu lượng; - Tính tích số P I Qm ứng với cấp lưu lượng, đó: P tần suất ứng với cấp lưu lượng; I độ dốc thủy lực trung bình ứng với cấp lưu lượng; Q lưu lượng nước ứng với cấp lưu lượng; m hệ số; sông vùng đồng chọn m = 2; lòng sơng miền núi đáy có nhiều cuội sỏi chọn m = 2,5; - So sánh mực nước tạo lòng tính tốn với mực nước ngang bãi già Trường hợp khơng có đủ số liệu có số liệu khơng đủ tin cậy, phép lấy mực nước ngang bãi già vị trí xây dựng cơng trình để thiết kế A.3 Ví dụ tính tốn Xác định lưu lượng tạo lòng sơng Đà đoạn Hòa Bình đến Trung Hà (khi chưa xét tới khả điều tiết hồ Hòa Bình) a) Chọn đường trình lưu lượng điển hình: Từ tài liệu thủy văn thu trạm đo thủy văn Hòa Bình từ năm 1902 đến 1975, chọn đường q trình lưu lượng năm 1961 năm điển hình Đặc trưng thủy văn năm 1961 so với bình quân nhiều năm nêu Bảng A.1 Bảng A.1 Các đặc trưng thủy văn Năm 1961 Bình quân nhiều năm Lưu lượng (m3/s) 830 800 Sức tải cát (kg/s) 130 260 b) Chia đường trình lưu lượng lũ năm 1961 nhiều cấp (Bảng A.2) c) Xác định tần suất ứng với cấp lưu lượng (cột 5, Bảng A.2) d) Tính tốn độ dốc thủy lực ứng với cấp lưu lượng (cột 6, Bảng A.2) e) Tính tốn lưu lượng bình qn ứng với cấp lưu lượng (cột 7, Bảng A.2) f) Tính tích số P I Qm; đoạn sơng nằm đồng nên chọn hệ số m = 2; kết tính ứng với cấp lưu lượng ghi cột 8, Bảng A.2 g) Dựa vào trị số ghi cột cột Bảng A.2 vẽ đường quan hệ P I Q (Hình A.1); từ hình vẽ thấy, ứng với P I Q2 lớn có lưu lượng tạo lòng là: Q = 7250 m 3/s h) Ấn định lưu lượng tạo lòng: với lưu lượng Q = 7250 m3/s, từ đường quan hệ lưu lượng mực nước trạm Hòa Bình ta có H = 21,2 m; kết cho thấy mực nước ứng với lưu lượng tương ứng với cao độ bãi già đoạn sơng từ Hòa Bình đến Trung Hà, vậy, ấn định lưu lượng: Q = 7250 m3/s lưu lượng tạo lòng Bảng A.2 Thứ tự Phân cấp lưu lượng (m3/s) N M P% I (10-4) Q (m3/s) P.I.Q2 10999-10501 1 0,27 10500-10000 0,54 4,0 10250 22693,5 9999-9501 0,82 3,0 9750 33585,9 9500-9000 1,09 3,4 9250 31709,4 8999-8501 1,64 3,15 8750 39522,1 8500-8000 1,92 2,93 8250 38289,2 7999-7501 13 3,56 2,70 7750 37732,1 7500-7000 17 4,65 2,5 7250 61103,8 6999-6501 0 4,65 2,25 6750 47649,7 10 6500-6000 21 5,75 2,05 6250 46044,8 11 5999-5501 26 7,12 1,84 5750 43549,9 12 5500-5000 29 7,94 1,65 5250 36109,6 13 4999-4501 35 9,58 1,40 4750 30268,8 14 4500-4000 11 46 12,60 1,25 4250 28448,4 15 3999-3501 51 13,97 1,10 3750 21609,8 16 3500-3000 16 67 18,35 0,90 3250 17443,9 17 2999-2501 17 84 23,01 0,75 2750 13050,9 18 2500-2000 28 112 30,08 0,60 2250 9319,0 19 1999-1501 38 150 41,09 0,40 1750 4750,0 20 1500-1000 34 184 50,41 0,30 250 2362,0 21 999-501 74 258 70,68 0,20 750 795,1 22 500-0 107 365 100 0,10 250 62,5 Hình A.1 - Đường quan hệ Q P.I.Q PHỤ LỤC B (Tham khảo) Các thông số tham khảo để sơ xác định kích thước mỏ hàn cứng Vật liệu kè Tác giả Độ dốc mái Thượng lưu Hạ lưu Đỉnh kè Mũi kè Chiều rộng (m) Độ dốc dọc (%) Đá hộc Đá bọc đá - An-tu-nhin 1,5 1,5 2,5 - Học viện thủy lợi Điện lực Vũ Hán 1,5 1,5 đến đến 0,3 đến - Cục đê điều phòng chống lụt bão 1,5 1,5 2,5 đến đến 1,5 0,5 đến - An-tu-nhin 2,5 2,5 3 đến 5,0 đến - Học viện thủy lợi Điện lực Vũ Hán 2,5 2,5 3 đến 5,0 đến 1,5 đến 1,5 đến 2,5 đến đến 2,0 đến - Cục đê điều phòng chống lụt bão PHỤ LỤC C (Quy định) Hướng dẫn xác định chiều sâu đóng cọc (T) thiết kế mỏ hàn cọc Hình C.1 a) biểu diễn sơ đồ lực tác dụng thực tế lên cọc Do khó xác định vị trí điểm xoay D (không biến dạng) cọc đất, nên để đơn giản tính tốn, phép sử dụng sơ đồ lực tác động tương đương Hình C.1 b) để thiết kế cọc Nguyên tắc thiết kế là: độ sâu chôn cọc (t) phải sâu độ sâu kể từ điểm N tới mặt đáy sơng (to) cọc ổn định Độ vượt sâu lớn cọc ổn định, lớn mức lãng phí Mục đích việc tính tốn cọc là: - Xác định nội lực để tính tiết diện cọc; - Xác định độ sâu chơn cọc (t) tìm lực E’ đặt chân cọc Thực chất toán phẳng cho tải trọng tĩnh Hiện thường sử dụng hai phương pháp: giải tích đồ giải để tính cọc; xin trình bày hai phương pháp: C.1 Phương pháp giải tích Từ Hình C.1 b) lấy tổng hợp lực theo phương nằm ngang tổng mơ men điểm N ta có: x to ( E' P P ( ho My b c ) to ( to ) (25) b c ) (26) Giải phương trình (25) ta tìm được: to E' b P c (27) Giá trị to xác định từ phương trình (28): 6P to b 3Ph to ( c b c ) (28) Viết phương trình mô men cho điểm y, với y < t o, ta có: My P h y3 ( y b c ) (29) Mô men max xảy độ sâu ym, với: dMy dy tức là: P y ( Vậy ym ( b c ) xp ( b c) )1 / (30) (31) M max P( h ym ym3 ( b c ) Hình C.1 - Sơ đồ lực tác dụng lên cọc: (32) a) Sơ đồ thực; b) Sơ đồ tính tốn Độ sâu chơn cọc (t) xác định theo công thức (33) t to t to E' to ( b c ) (33) Trong công thức trên: P áp lực thủy động (tấn) xác định theo công thức sau: P n.b.h u2 2g Trong công thức (34) hệ số động lực, lấy theo Bảng 3; n trọng lượng riêng nước; g gia tốc trọng trường (m/s2); (34) b, h chiều rộng chiều cao cọc theo hướng vng góc với dòng chảy (m) cọc đơn Riêng cọc có giằng phên chắn, b khoảng cách hai tim cọc liền nhau; u lưu tốc bình quân mặt cắt chưa xây dựng cơng trình ứng với mức nước ngang đỉnh cọc, coi lưu tốc phân bố đường thủy trực (m/s); dung trọng đất nền, có xét tới lực đẩy nước (T/m 3); to độ sâu cọc kể từ mặt đáy sông tới điểm N (m); b c hệ số áp lực bị động chủ động đất xác định sau: b tg (45o c tg (45o 2 ) ) Ở đây: góc ma sát đất đáy sông (độ); h độ cao cọc (m); E’ lực tác dụng điểm N; t độ vượt sâu cọc kể từ điểm N (m) Mô men kháng uốn cần thiết mặt cắt ngang cọc xác định theo cơng thức (35) W M max Ru (35) đó: Ru: cường độ chống uốn tính tốn vật liệu làm cọc theo tiêu chuẩn vật liệu sử dụng Dựa vào mơ men kháng uốn, hình dạng tiết diện cọc, ta xác định kích thước mặt cắt ngang cọc cần thiết C.2 Phương pháp đồ giải Phương pháp giải tích thích hợp đất đồng nhất, đất gồm nhiều lớp nên dùng phương pháp đồ giải Blum - lohmger sau (Hình C.2): - Thay biểu đồ áp lực đất lực tập trung: F1, F2, F3, F4, F5 … Fn; - Xây dựng đa giác lực (Hình C.2 b); - Xây dựng đa giác dây với điều kiện đường khép kín đường thẳng đứng Tia cuối n cắt đường khép kín điểm N, ta xác định to Trường hợp tia N khơng cắt đường khép kín độ sâu giả định, tăng thêm chiều sâu để tính thêm lực Fn+1 Vẽ tiếp tia (n+1) đa giác lực đa giác dây Nếu tia (n+1) không đạt yêu cầu tiếp tục tăng thêm chiều sâu tia cắt đường khép kín N, vị trí độ sâu giả định - Từ đa giác dây (Hình C.2 c) ta xác định Xmax - Tính mơ men lớn nhất: Mmax = Xmax (36) khoảng cách từ tâm O tới trục nằm ngang (chọn tùy ý) Tính E’: E' n t Ft P - Tính độ sâu chơn cọc tối thiểu t = (1,1 đến 1,2).to (37) CHÚ DẪN: a) Sơ đồ lực tính tốn; b) Đa giác lực; c) Đa giác dây Hình C.2 - Tính cọc đồ giải ... A tiêu chuẩn này; - Ở đoạn sông xác định tuyến chỉnh trị; - Kè mỏ hàn phải thiết kế thành hệ thống, hệ thống kè mỏ hàn phải có từ hai mỏ hàn trở lên; - Khơng gây ảnh hưởng xấu tới lợi ích giao... Ngồi tài liệu trên, phải tuân thủ quy định tài liệu thiết kế cơng trình có liên quan Cấu tạo tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình bảo vệ bờ sông 4.1 Thiết kế kè lát mái 4.1.1 Cấu tạo kè lát mái Kè... .cos b đó: Pn áp lực đẩy nước tác dụng lên đá bê tông (T/m 3); db chiều dày lớp gia cố (m); b trọng lượng riêng lớp gia cố (T/m3); góc nghiêng mái bờ so với mặt phẳng nằm ngang (7) 4.1.5 Thiết kế