ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CỐNG
PHỤ LỤC
Trang
Chương I Mở đầu
3
Đ 1.1. Giới thiệu chung về cống
3
Đ 1.2. Phân loại và cấu tạo chung cống
4
1.2.1 Phân loại cống
4
1.2.2 Các bộ phận cơ bản của cống
5
Đ 1.3. Đặc điểm cống vùng sườn núi
8
Chương II Đặc điểm và cấu tạo các loại cống
10
Đ 2.1. Cống tròn bê tông cốt thép
10
2.1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
10
2.1.2 Cấu tạo
10
Đ 2.2. Cống vòm gạch, đá, bê tông
13
2.2.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng
13
2.2.2 Cấu tạo
14
3.4.3 Lưu ý
23
3.4.4 Ví dụ tính toán
25
Đ 3.5. Xác định vị trí cống
25
3.5.1 Sự tương quan giữa tuyến đường và các dòng nước
25
3.5.2 Nguyên tắc bố trí cống
26
3.5.3 Bố trí cống trên bình đồ
26
3.5.4 Bố trí cống trên cắt hình cắt dọc
28
3.5.5 Xác định chiều dài cống
29
Đ 3.6. Tính toán xói lở hạ lưu và gia cố lòng dẫn sau công trình
31
3.6.1 Nguyên nhân xói lở lòng dẫn sau công trình
31
3.6.2 Tính toán xói lở và gia cố hạ lưu công trình
32
Đ 3.7. Nguyên lý tính toán kết cấu
34
3.7.1 Tải trọng tính toán
34
3.7.2 Sơ đồ tính toán
37
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 1
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
45
4.5.1 Lắp ghép bằng cơ giới
45
4.5.2 Lắp đặt bằng thủ công
46
Đ 4.6. Đắp đất xung quanh cống và gia cố thượng hạ lưu
47
Đ 4.7. Xây dựng cống vòm, cống bản
48
Đ 4.8. Xây dựng cống dốc vùng núi dốc
50
Đ 4.9. Tổ chức xây dựng cống
50
Đ 4.10. Xây dựng lại và sửa chữa cống
51
4.10.1 Xây dựng lại cống
51
4.10.2 Sửa chữa cống
52
Phụ lục
53
Tài liệu tham khảo
54
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 2
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
Ch¬ng I
MỞ ĐẦU
Nội dung:
Giới thiệu chung về cống
Phân loại và cấu tạo chung cống
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
§ 1.2. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CHUNG CỐNG
1.2.1 Phân loại cống
(a). Theo vật liệu xây dựng:
+) Cống gạch: chủ yếu là cống vòm gạch;
+) Cống đá: có thể làm thành cống bản hoặc cống vòm đá. Cống đá thường rẻ, chi
phí bảo dưỡng thấp;
+) Cống bê tông: thường là cống tròn 4 khớp, cống vòm. Ưu điểm là tiết kiệm được
cốt thép, dễ đúc; nhược điểm dễ bị hư hỏng nếu thi công không tốt, khó sửa chữa;
+) Cống bê tông cốt thép (BTCT): thường là cống tròn, cống bản, cống hình hộp
hoặc cống vòm. Ưu điểm là bền chắc dễ vận chuyển và lắp ghép. Nhược điểm là
tốn cốt thép. Cống hộp thường có giá thành cao;
+) Cống gỗ;
+) Cống kim loại,
(b). Theo hình thức cấu tạo chia thành:
+) Cống tròn: đường kính cống thường là 0,75-:-2,0m. Đặc điểm chịu lực tốt, thích
hợp với các loại nền móng, giá thành tương đối thấp. Tuy nhiên không sử dụng
được ở những nơi nền đắp thấp;
+) Cống bản nắp: do đặc điểm chịu lực của tấm bản nên có thể bố trí ở những nơi đắp
thấp và cũng có thể làm thành cống bản nổi;
+) Cống vòm;
+) Cống hộp: thích hợp với những chỗ nền móng tương đối yếu, lưu lượng thoát
nước tương đối lớn hoặc dùng làm cống chui dân sinh. Giá thành cao, thi công
phức tạp;
(c). Dựa theo tình hình đất đắp trên cống chia thành:
+) Cống chìm: chiều cao đất đắp trên cống ≥ 50cm, thích hợp với những đoạn nền
đường đắp cao hay suối sâu;
+) Cống nổi: đỉnh cống nằm ngay dưới lớp kết cấu áo đường hoặc nằm tực tiếp trên
bề mặt xe chạy. Loại cống này thích hợp với những đoạn nền đường đắp thấp hay
các đoạn mương rãnh nông.
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
H×nh 1- 2. Các thành phần cấu tạo cơ bản của cống
1- đốt cống ; 2- tường đầu cống ; 3- tường cánh cống ; 4- gia cố sân cống
5- móng thân cống ; 6- móng đầu cống ; 7- khe nối đốt cống ; 8- đất đắp trên cống
(a). Đầu cống
- Tác dụng:
+) Điều tiết dòng nước chảy vào và chảy ra khỏi cống;
+) Giữ ổn định cho mái dốc nền đắp hai đầu cống;
+) Giữ ổn định cho cống không bị dịch chuyển dọc.
- Các bộ phận cơ bản của đầu cống gồm có:
+) Tường đầu, tường cánh được xây bằng đá hộc, gạch nung hoặc bê tông M150.
Mặt ngoài cống và phần tiếp giáp giữa tường đầu với nền đất trát lớp vữa xi măng
M100 dày 1cm.
+) Sân cống và gia cố thượng, hạ lưu cống.
- Các dạng đầu cống: Có nhiều kiểu khác nhau nhưng phổ biến gồm có các kiểu sau
đây:
+) Kiểu hành lang:
• Đặc điểm: có hai tường kéo dài song song với tim cống, được uốn cong ở hai
đầu ngoài và có chiều cao không đổi.
• Ưu điểm: cải thiện tốt điều kiện dòng chảy, tổn thất thuỷ lực nhỏ mặt khác do
có hai tường kéo dài song song nên bậc nước dầu tiên trước cống bị đẩy lùi và
nằm hoàn toàn ngoài đầu cống mà không rơi vào trong thân cống.
• Nhược điểm: tốn vật liệu và thi công tương đối phức tạp.
+) Kiểu tường cánh chéo:
• Đặc điểm: Là dạng cải tiến của kiểu hành lang, có hai tường cánh được đặt mở
rộng đầu ra phía ngoài và chiều cao thay đổi dần, phù hợp với độ dốc của mái
dốc nền đường. Góc mở tốt nhất của tường cánh so với tim cống khoảng 30
0
đối với tường cánh thượng lưu và từ 12
0
- Là bộ phận chủ yếu của cống cho nước thoát qua dưới nền đường và chịu toàn bộ tải
trọng của đất xung quanh và của đoàn xe tác dụng lên nó.
- Tải trọng tác dụng không phân bố đều theo chiều dọc cống: phần giữa cống có trị số
lớn nhất sau đó giảm dần về hai phía đầu cống, do đó nền đất dưới cống thường bị
lún không đều dẫn đến cống dễ bị uốn dọc hoặc bị nứt vỡ. Do đó người ta thường
chia thân cống thành các đoạn, ở giữa các đoạn bố trí một khe phòng lún bằng các
vật liệu đàn hồi như đay tẩm bitum, matit bitum, được nhét đầy và kín các khe
tránh cho nước không bị thấm xuống nền đất.
- Đối với các loại cống tròn thi công lắp ghép người ta thường đúc cống thành các
đoạn nhỏ có chiều dài 1 đốt là 1m, còn đối với các loại cống thi công đổ liền tại công
trường (cống hộp) người ta thường chia ra làm nhiều đoạn, mỗi đoạn có chiều dài
thường 3-:-5m.
1
2
H×nh 1- 3. Sơ đồ tải tọng tác dụng dọc theo thân cống
1- áp lực tác dụng do hoạt tải ; 2- áp lực tác dụng do tĩnh tải
(c). Móng cống
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 7
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
- Có tác dụng truyền và phân chia áp lực của tải trọng xuống nền đất và giữ ổn định
cho cống theo phương thẳng đứng. Trong một số trường hợp móng hai đầu cống còn
có tác dụng giữ ổn định dọc cống, không cho cống bị trôi và chống thấm nước vào
nền đất dưới móng cống.
- Móng cống có cấu tạo tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công
trình. Thông thường nền móng của cống được chia làm 3 loại bao gồm:
+) Loại I: móng cống đặt trên nền đất thiên nhiên. Loại móng này áp dụng đối với
loại đất nền là sỏi cuội, cát chặt, sét cứng có cường độ > 2,5kg/m
2
. Cao độ đặt
cống trên mực nước ngầm tối thiểu là 0,3m.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 8
Thiết kế và xây dựng cống Print 4/16/2014
L hỡnh thc gim t ngt lu lng tp trung mt (bc n) hoc nhiu mt ct
(a bc) nhm khc phc chờnh cao ca ỏy sui.
(c) Ging tiờu nng
L hỡnh thc gim th nng v lu tc trong mt c ly ngn.
Khi lu lng dũng nc nh, nn ng na o na p hoc nn p thp hoc
dũng nc phõn tỏn thỡ thng phi xõy h thu u cng thng lu.
Ngoi ra khi dũng chy quanh co thỡ cn cú bin phỏp nn dũng bờn cnh ú cũn cú
cỏc cụng trỡnh ph tr khỏc nh tng hay kố hng dũng, mng dn, v mng
thoỏt nc,
1
:
0
.
7
5
1
:
1
.
0
mặt cắt ngang tim cống bản
2
1
3
4
mặt cắt dọc cống bản
+) Cống có chức năng cho người, xe qua lại (cống chui dân sinh);
+) Nơi có địa chất yếu như than, bùn, đầm lầy,
2.1.2 Cấu tạo
(a) Đầu cống:
Có thể dùng tất cả các kiểu đầu cống như đã nêu ở chương 1. Đầu cống được dùng
phổ biến nhất là kiểu tường cánh chéo hoặc kiểu 1/4 nón.
+) Đầu cống có thể xây tại chỗ hoặc lắp ghép bằng các tấm BTCT đúc sẵn.
+) Nếu đầu cống xây bằng khối đá xây thì mác vữa xây không thấp hơn M30, cường
độ đá R > 2000 kG/cm
2
.
+) Nếu đầu cống làm bằng bê tông đổ tại chỗ thì mác bê tông không thấp hơn M150.
+) Nếu đầu cống được đúc sẵn thì mác bê tông không thấp hơn M200.
(b) Thân cống:
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 10
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
Được phân thành các đốt với chiều dài 1m, trường hợp đặc biệt có thể là 0,75m hoặc
2m.
+) Giữa các đốt cống là các khe nối có tác dụng phòng lún và phòng sự co dãn của bê
tông khi nhiệt độ thay đổi. Thường thì có hai loại khe nối: phẳng và không phẳng.
Khe nối phẳng được áp dụng cho trường hợp khẩu độ dưới 2m và áp lực nước
không lớn. Khe nối không phẳng được áp dụng trong trường hợp khẩu độ cống
lớn hơn 2m, và cống chảy có áp.
+) Khe nối được lấp đầy bằng vật liệu cách nước đàn hồi từ hai phía ngoài vào trong.
Phía ngoài khe nối được phủ đầy bằng hai lớp giấy dầu rộng 25cm dán xen kẽ
giữa 3 lớp bitum nóng. Phía trong ở chiều sâu 3cm trát vữa xi măng để giữ không
cho vật liệu cách nước đàn hồi bị chảy rớt khi nhiệu độ cao.
+) Bề mặt ngoài của các đốt cống được quét 2 lớp bitum nóng. Chỉ trường hợp đặc
biệt mới làm lớp cách nước này sau khi đã hạ chỉnh các đốt cống.
+) Khi cần thoát lưu lượng nước lớn có thể sử dụng cống hai, ba hoặc thậm chí bốn
cốt thép đai. Cốt thép dọc còn có tác dụng chống lại lực cắt và uốn trong thi công.
+) Các đốt cống trong các thiết kế định hình thường có hai loại: loại thông thường và
loại gia cường, loại gia cường chỉ khác loại thông thường ở chỗ lượng cốt thép
nhiều hơn. Ống cống gia cường thường được áp dụng khi cống đặt trên nền cứng
(ứng suất cho phép [σ] ≥ 6kG/cm
2
).
Ø
1
2
0
0
CèT THÐP TRONG
1-D10-02-SPRING
48-D6-04
45
100
40
50
15
MÆT C¾T II-II
Ø
1
0
0
0
1
0
0
CèT THÐP NGOµI
28
MÆT C¾T I-I
1-D10-01-SPRING
1-D10-02-SPRING
100
25
1-D10-01-SPRING
1-D10-02-SPRING
4x200=800
900
100
300
VËt liÖu tr¸t mèi nèi
H×nh 2.1- Ví dụ bố trí cốt thép trong đốt cống tròn ∅1,0m
(cốt thép kiểu xoắn ốc)
(c) Móng cống:
Móng cống tròn BTCT có thể bằng các khối đá xây, bê tông, bê tông cốt thép lắp
ghép hoặc trong trường hợp đất nền tương đối chặt có thể dùng lớp đệm bằng đá dăm,
sỏi, cát,
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 12
Thiết kế và xây dựng cống Print 4/16/2014
.
80.75
24 31 149 89 124 109 1079/121.00
30 38 190 130 151 150 13010/131.25
35 45 230 170 180 190 15612/151.50
Kích thứơc (cm) S: cho các kiểu móng
c
Khẩu độ
cống d
d2d
2d
S
Đắp đất xung quanh cống
Đắp đất xung quanh cống
Chèn bằng đất tại chỗ
Đệm bằng cấp phối đá dăm hoặc cát thô
Hình 2.2 - a: Nền là sỏi cuội chặt, cát thô hoặc vữa
Hình 2.2 - b: Nền là đât sét, sét pha cát, cát mịn ở nơi khô ráo
móng cống kiểu III
120
d2d
2d
Đắp đất xung quanh cống
Đá hộc xây vữa xi măng M150
Hình 2.2 - c : Nền là đât sét, sét pha cát, cát mịn ở nơi ẩm ứơt hoặc
.3030
l
Đệm bằng cấp phối đá dăm hoặc cát thô
- Nhược điểm chính của cống vòm:
+) Tốn nhiều công xây dựng, thi công chủ yếu là thủ công và diễn ra ngay tại công
trường.
+) Cống vòm bê tông thì thời gian thi công dài.
- Điều kiện áp dụng:
+) Lưu lượng nước lớn.
+) Nơi có sẵn vật liệu gạch đá.
+) Nơi có điều kiện địa chất tốt.
+) Nền đắp cao, khe suối sâu.
+) Chế độ nước chảy không áp, chiều cao nước dâng trong cống không được vượt
qua vách vòm.
+) Số lỗ tối đa của cống không vượt quá 2.
+) Cống vòm gạch thường chỉ áp dụng với đường dành cho xe thô sơ, và có xe có tải
trọng trục lớn nhất là 2,5T.
2.2.2. Cấu tạo
Hình 2.3- Mặt cắt ngang cống vòm gạch
(a) Đầu cống: phổ biến dùng kiểu tường cánh chéo với góc mở 30
0
đối với đầu cống
thượng lưu và 14-:-15
0
đối với đầu cống hạ lưu. Đoạn vào giáp đầu cống thượng lưu
thường tôn cao với chiều cao không đổi để tăng khả năng thoát nước và tận dụng diện
tích thoát nước của các đoạn cống còn lại.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 14
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
(b) Thân cống được chia ra làm các đoạn dài từ 3-:-6m, giữa các đoạn bố trí các khe
phòng lún với chiều rộng khoảng 3cm. Cấu tạo các khe phòng lún bằng vật liệu đay
tẩm bitum hoặc matit bitum.
Thân cống được cấu tạo gồm các bộ phận: vành vòm, tường bên, lòng cống.
(f) Vật liệu xây dựng: thường là gạch, đá, bê tông.
+) Cường độ kháng ép của đá không thấp hơn 200kG/cm
2
, đối với gạch không thấp
hơn 75kG/cm
2
; vữa xây vành vòm mác không thấp hơn M75 và không thấp hơn
M50 dùng cho xây tường và móng.
+) Bê tông dùng làm cống vòm mác không thấp hơn M200 với vành vòm và không
thấp hơn M150 đối với các bộ phận khác.
+) Cống vòm ngoài hình thức xây gạch đá còn có hình thức xếp đá. Loại này tiết
kiệm được vật liệu nhưng tốn công xây dựng.
§ 2.3. CỐNG BẢN CHÌM
2.3.1. Đặc điểm và phạm vi sử dụng
- Sử dụng được ở những nơi có nền đắp thấp.
- Tấm bản đậy bằng BTCT. Nếu thi công đổ tại chỗ tấm bản thì cấu tạo ván khuôn đơn
giản, nếu thi công lắp ghép thì thời gian xây dựng ngắn, có thể thi công cơ giới toàn
bộ.
2.3.2. Cấu tạo cống bản chìm
- Đầu cống thường dùng loại tường cánh chéo hoặc thẳng.
- Thân cống được chia ra làm nhiều đoạn ở giữa mỗi đoạn là các khe phòng lún. Chiều
dài mỗi đoạn từ 2-:-5m, khe phòng lún được nhét đầy matít nhựa từ phía ngoài vào
trong.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 16
Thiết kế và xây dựng cống Print 4/16/2014
- Tm bn y bng BTCT cú dng hỡnh ch nht hoc ch T; chiu di mi tm
thng dựng 1m. Chiu dy tm y thay i tu theo kh nng chu lc, thng l
14cm hoc 16cm cho ti 22cm. Bờ tụng ch to cú mỏc khụng thp hn M200.
- Tng cỏnh cú cỏc loi nh i vi cng trũn, vt liu ch to cú th l bờ tụng hoc
xõy ỏ. Tng cỏnh cú chiu cao thay i hoc khụng i.
Chốt
thé
p D
14, L
=500
Đá hộc xây M100
Mặt cắt ngang B-B
B
B
A
A
Hỡnh 2.6- Cu to cng bn
Đ 2.4. CNG G V CNG KIM LOI
2.4.1. Cng g
(a). c im v phm vi s dng
- G l vt liu dựng khỏ ph bin v cú sn nc ta vỡ vy m trong mt s trng
hp nht nh g c dựng lm cỏc cụng trỡnh thoỏt nc.
- c im ca cng g:
+) Do cu to cú nhiu khung nờn sc cn thu lc ln.
+) D mc nỏt, thi gian s dng ngn khong 3-:-4 nm, thng xuyờn sa cha
do vy lm giỏn on giao thụng trờn ng. kộo di thi gian s dng cn
phi cú bin phỏp phũng mc g.
+) Giỏ thnh xõy dng r do tn dng vt liu a phng.
+) D xõy dng v thi gian thi cụng nhanh.
+) Thi cụng hon ton bng th cụng.
- iu kin s dng:
+) ng cp thp, ng tm v ng trỏnh.
+) Ni cú sn g.
+) Lu lng nc nh.
(b). Cu to
- Cống kim loại gợn sóng được dùng với các khẩu độ từ 0,5-:-3m và được tạo nên từ
những tấm định hình với kích thước nhất định. Các tấm định hình có kích thước
nếp uốn 130 x 32,5mm, chiều dày 1,5-:-2,5mm. Các cống lớn dạng cung tròn hay
elip có nếp uốn lớn hơn (chiều cao nếp uốn tới 50mm và chiều dày tấm 4-:-5mm).
Các tấm định hình có chiều dài 1760mm, khoảng rộng 1000mm.
- ống cống được chia làm nhiều đốt, mỗi đốt có chiều dài khoảng 1m; 1,5m và 2m.
Giữa các đốt cống được liên kết bằng bu lông và vòng đệm. Các mối nối dọc không
được trùng nhau mà phải so le nhau. Khi cống dài phải phân đoạn, giữa các đoạn là
khe phòng lún. Cống có thể đặt trực tiếp lên lớp đệm cát, đá dăm với chiều dày
≥40cm.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 18
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
Ch¬ng III
THIẾT KẾ CỐNG
Nội dung:
Khái niệm
Các tài liệu cần thiết cho thiết
Chọn loại cống
Tính toán khẩu độ cống
Xác định vị trí cống
Tính toán xói lở hạ lưu và gia cố lòng dẫn sau công trình
Nguyên lý tính toán kết cấu
Trình tự thiết kế và đồ án thiết kế
§ 3.1. KHÁI NIỆM
- Số lượng cống trên một tuyến đường thường rất nhiều và giá thành xây dựng chúng cũng
rất lớn, nên việc xác định đúng loại cống và vị trí cống một cách hợp lý trong công tác
thiết kế có ý nghĩa to lớn về việc hạ giá thành chung toàn bộ tuyến đường.
- Về cấu tạo nhìn chung các loại cống đã được tiêu chuẩn hoá bằng các thiết kế mẫu hay
các thiết kế định hình. Vì vậy, nội dung chủ yếu của công tác thiết kế cống là sự lựa chọn
các loại cống thích hợp và xác định vị trí đặt cống một cách hợp lý.
- Ngoài những tài liệu cơ bản nói trên, nếu thiết kế cống thoát nước phục vụ tưới tiêu, nông
nghiệp phải biết được diện tích cần phải tưới, tiêu.
§ 3.3. CHỌN LOẠI CỐNG
3.3.1. Nguyên tắc
- Sử dụng vật liệu địa phương; trước hết tranh thủ dùng đá, tiết kiệm xi măng sắt thép;
- Áp dụng rộng rãi thiết kế mẫu và thiết kế lắp ghép để đạt mục đích xây dựng nhanh.
Trong phạm vi một tuyến đường nên cố gắng dùng ít kiểu loại cống và cùng khẩu độ
để tập trung chế tạo hàng loạt, đơn giản bớt điều kiện xây lắp.
3.3.2. So sánh giữa cống và cầu nhỏ
- Trong những điều kiện sau đây nên dùng cống:
+) Khi cống có khả năng thoát hết lưu lượng nước tính toán.
+) Chiều cao đất đắp trên cống không bị hạn chế.
Ngoài những điều kiện trên mới dùng cầu nhỏ.
- Độ tin cậy về khai thác của cống lớn hơn cầu nhỏ, vì cống có thể cho thoát qua lưu
lượng lớn hơn lưu lượng tính toán của bản thân cống. Do vậy khi lũ lớn, cống có khả
năng bền vững hơn cầu nhỏ.
- Khi lưu lượng tính toán lớn mà thượng lưu không có điều kiện tích nước thì phải xét
khả năng chuyển sang làm cầu nhỏ.
- Khi tuyến qua sông suối ở nơi khúc ngoặt có bồi hoặc vùng đá chảy, bùn chảy hay ứ
tích nghiêm trọng thì nên dùng cầu nhỏ, vì nếu dùng cống dễ ứ tắc, khó nạo vét.
- Nơi khe sâu nền đắp rất cao, việc dùng cống hay cầu cần phải so sánh các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật mà quyết định. Nền đắp cao có điều kiện nền móng tốt thì kinh phí
thi công nền đắp thường đắt hơn cầu. Thường nền đắp cao 25-:-30m thì 1m cầu gần
bằng 1m nền đắp.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 20
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
- Vùng đầm lầy để giảm ứng suất đáy móng, tốt nhất là dùng cầu, không nên dùng
cống.
- Khi thiết kế thoát nước trên sườn núi, nếu dùng cầu nhỏ và cống mà giá thành không
chênh lệch nhau bao nhiêu thì nên dùng cầu. Đặc biệt là vùng nền đào sườn núi, lưu
T
). Trên toàn bộ chiều dài cống dòng chảy có bề mặt tự do. (hình 3.1-a)
- Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp khi chiều cao nước dâng trước cống (H) lớn
hơn chiều cao cống 20% đối với đầu cống kiểu thông thường và 40% đối với đầu
cống kiểu hình loa (H ≥ 1,2-:-1,4h
T
). Phần vào cống làm việc với mặt cắt đầy còn trên
toàn bộ chiều dài còn lại dòng chảy có bề mặt tự do. (hình 3.1-b)
- Cống làm việc ở chế độ chảy có áp khi chiều cao nước dâng trước cống cao hơn
chiều cao cống 20% đối với đầu cống kiểu thông thường và 40% đối với đầu cống
kiểu hình loa. Trên phần lớn chiều dài cống mặt cắt đầy nước và chỉ có thể ở mặt ra
của cống có thể có mặt tự do. (hình 3.1-c)
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 21
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
h
h
i
c
k
h
cv
i
h
δ
i
h
cv
i
h
δ
)h2g.(H.ω.V.ωQ
CCδCC
−==
ϕ
(1)
Trong đó:
• h
C
: chiều sâu nước tại mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống (m).
g
V
0,730,9hh
2
C
KC
≈≈
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 22
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
• h
K
: chiều sâu phân giới là chiều sâu dòng chảy ứng với chế độ nước chảy phân
giới.
• ω
C
: diện tích mặt cắt ướt thu hẹp của dòng chảy trong cống được tính với
chiều sâu thu hẹp h
C
; (m
2
)
0,730,9hh
2
C
KC
≈≈
vào (2) ta có:
C
2
C
h2
g
V
43,1H ≈=
(3)
- Thay (3) vào (1) ta có:
2gH.ω.85,0Q
C
=
(4)
- Đối với cống mặt cắt hình chữ nhật thì ω
C
= b.h
C
= 0,5.b.H do đó:
3/23
1,33.b.H2gH.0,425.bQ
==
(b). Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp:
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:
)h2g.(H.ω.ε.V.ωQ
ThiÕt kÕ vµ x©y dùng cèng Print 4/16/2014
)h2g.(H.ω.Q
T
−=
ϕ
(7)
Trong đó:
• h
T
: chiều cao lòng cống
• ω: diện tích mặt cắt ngang cống
3.4.3. Lưu ý
- Đối với các chế độ chảy khác nhau của nước trong cống, người ta đã lập sẵn các bảng
tra về khả năng thoát nước của cống cho từng loại cống với các khẩu độ khác nhau.
Tham khảo thêm tại phần phụ lục sách "Thiết kế đường ôtô - Công trình vượt sông"
của NXB Giáo dục).
- Ngược lại, từ một giá trị lưu lượng tính có thể có nhiều phương án lựa chọn khẩu độ
cống. Khi lựa chọn khẩu độ cống phải lưu ý các điều kiện sau:
+) Chiều cao nền đắp trên cống (a) tối thiểu là 0,5m đối với đường ôtô tính từ đỉnh
cống tới bề mặt đường (kể cả phần kết cấu áo đường).
+) Nền đường đắp phải cao hơn mức nước dâng trước cống tối thiểu là 0,5m đối với
chế độ chảy tự do và 1,0m đối với chế độ chảy có áp và bán áp.
+) Lưu tốc chảy trong cống không lớn hơn 6m/s, vì khi dòng nước ra khỏi cống sẽ có
lưu tốc lớn gấp 1,4-:-1,5 lần lưu tốc trong cống nên dễ dẫn đến xói lở hạ lưu sau
cống.
- Khi cống không thoả mãn các điều kiện trên chủ yếu do chiều cao của nền đường đắp
khống chế thì có thể giải quyết bằng một trong các phương án sau:
+) Hạ cao độ lòng cống và đào mương thoát nước phía hạ lưu. Chú ý kiểm tra khả
năng thoát nước phía hạ lưu có dễ dàng không.
+) Chọn phương án khẩu độ nhỏ và tăng số lượng lỗ cống.
a: chiều cao đất đắp tối thiểu trên đỉnh cống; a = 0,5m.
a': chiều cao tối thiểu của nền đắp so với mực nước dâng trước cống;
a' = 0,5m khi chảy tự do và a' = 1,0m khi chảy bán áp và có áp.
H: chiều cao nước dâng trước cống.
Phương
án
Khẩu độ
cống
Φ (m)
Chiều
dày
δ (m)
Số lỗ
cống,
n
Lưu
lượng
qua
mỗi lỗ
(m
3
/s)
Chế độ
chảy
Nước
dâng
trước
cống
H (m)
Lưu
min
n
2
H
)
thì ta có thể chọn phương các phương án (1) ; (3) và (6) là những phương án có số lỗ
cống ít; trong phương án (1) và (3) thì nên chọn phương án (3) vì có khẩu độ bé hơn.
Việc còn lại là so sánh giữa phương án (3) với (6) về giá thành xây dựng để lựa chọn
phương án xây dựng có giá thành rẻ hơn.
§ 3.5. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỐNG
3.5.1. Sự tương quan giữa tuyến đường và các dòng nước
- Trong thực tế xây dựng thì giữa tuyến đường và công trình thoát nước có thể giao
nhau theo hình thức vuông góc (trực hướng) hoặc chéo nhau. Việc lựa chọn hình thức
giao nhau như thế nào thì cần phải xem xét đầy đủ các yếu tố kỹ thuật, xây dựng, khai
thác và giá thành.
Tæ §êng _ Khoa C«ng tr×nh Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©