Chương 9: Đầu âu
Chương 9
ĐẦU ÂU
1. Kết cấu đầu âu
9.1. Trong đầu âu bố trí thiết bị của hệ thống cấp nước của âu, các thiết bị cơ điện, nhà
quản lý, cầu qua lại, thiết bị bơm, thiết bị phao..v.v..
Kết cấu, hình dạng và các kích thước chủ yếu của mỗi đầu âu phải phù hợp với tính
chất đất đá nền, với hệ thống cấp nước đã chọn và nhà đặt thiết bị
đó.
9.2. Để đảm bảo cho cửa âu làm việc bình thường khi lún không đều, đầu âu trên nền
không phải là đá nên làm theo kết cấu ụ tàu trên nền đáy liền không cắt.
Để giảm nhẹ điều kiện làm việc của tấm đáy và mố biên nên làm đầu âu hạ lưu và các
đầu âu trung gian theo kết cấu kiểu khung có tấm giằng bên trên, trên các mố, ở phạm
vi các phần ở phía hạ lưu cửa âu chính với
điều kiện đảm bảo độ tĩnh không dưới cầu
theo các điều 3.10; 3.11.
Trong trường hợp có đường ô tô và đường sắt vắt qua âu cần nghiên cứu việc sử dụng
các tấm giằng làm cầu đi lại.
9.3. Đầu âu xây dựng trên nền đá chắc nên thiết kế theo kiểu mố có neo vào đá ,
trường hợp đá yếu hoặc đá ở sâu thì nên thiết kế theo kiểu mố
đứng độc lập. Nếu đáy
âu nằm trên đá tốt thì nên thiết kế tấm đáy theo kiểu bản mỏng có neo vào đá, còn nếu
là đá xấu thì theo kiểu bản tì lên các mố.
9.4. Trong từng trường hợp nên quyết định việc thiết kế đầu và buồng âu theo kiểu bê
tông cốt thép liền khối hoặc bê tông cốt thép lắp ghép trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật theo các phương án kết cấu âu t
ương ứng với các kích thước và mực
nước đã cho. Các kết cấu còn lại của đầu âu, mà thường có các kích thước giống
nhau, lặp lại nhiều lần (tấm lắp cửa hành lang dẫn nước, tấm vỏ, lan can, dầm và bản
của các máng đặt dây cáp điện…) nếu có lợi về mặt kinh tế thì nên làm bằng bê tông
cốt thép lắp ghép.

9.8. Trong các trường hợp, khi cần tiến hành vận tải thủy tạm thời qua âu trong giai
đoạn thi công, thì chiều cao ngưỡng cửa đầu âu thượng lưu trong giai đoạn đó được
xác định trên cơ sở đảm bảo chiều sâu vận tải cần thiết trên ngưỡng tạm thời.
Khi thiết kế đầu âu thượng lưu mà sau này sẽ phải nâng ngưỡng lên phải xét đến tất
cả các biệ
n pháp cần thiết để dảm bảo độ bền vững và độ ổn định của đáy, của các
phần tử sẽ thi công nốt và của toàn bộ đầu âu nói chung trong điều kiện mực nước
thượng lưu dâng từ mực nước thấp nhất lên mực nước cao nhất.
9.9. Khi âu làm việc như một công trình xả nước theo điều 1.7 thì các kích thước chủ
yếu và hình dạng của ng
ưỡng đầu âu và của các thiết bị tiêu năng cần được cho có xét
đến mức độ tiêu năng dòng chảy cần thiết. Ngoài ra, khi chọn kiểu và kết cấu cửa của
đầu âu thượng phải xét đến sự cần thiết phải đóng mở nó trong dòng nước chảy. Đồng
thời âu phải thỏa mãn các yêu cầu khai thác khi nó làm việc theo các chức năng cơ bản
của nó.
9.10. Khi âu làm việc như một công trình xả thì các thiết b
ị nằm trong dòng nước cần
phải đựoc gia cố và bảo vệ chắc chắn chống lại sự va đập của các vật nổi.
3. Giếng phao
9.11. Để xác định thời điểm cân bằng mức nước giữa thượng lưu và buồng âu khi làm
đầy nó; giữa buồng âu và hạ lưu khi tháo cạn nó cũng như giữa hai buồng kế tiếp nhau
(trong các âu nhiều buồng) cần bố trí thiết bị phao.
9.12. Giếng phao cần đặt ở mố biên đầu âu, về phía bản điều khiển trung tâm của âu.
Đường kính giếng lấy bằng 80cm.
Thành giếng cần phả
i tuyệt đối thẳng đứng và nhẵn để tránh cho phao khỏi bị mắc.
9.13. Chiều dài và đường kính ống nối liền giếng với buồng âu hoặc với miền tương
ứng (thượng hoặc hạ lưu) phải được chọn trên cơ sở sao cho chênh lệc mực nước
trong buồng (hoặc trong miền) và trong giếng không vượt quá 5cm. Trục các ống nối
cần phải ngập dưới mực nước thấ

Chương 9: Đầu âu
Trong đó:
P: Tổng tất cả các lực thẳng dứng có kể đến các thành phần áp lực thẳng đứng của
khối đất đắp trừ tổng áp lực ngược của nước.
Ψtg
hệ số trượt của đất đá nền, tương ứng với áp lực trung bình dưới đầu âu:
cp
C
tgtg
σ
ϕ
+=Ψ
(9-2)
ϕ
: góc ma sát trong;
C: lực dính đơn vị;
cp
σ
: áp lực trung bình (ứng suất pháp trung bình của đất nền ở dưới đáy công
trình);
E
p2
: lực kháng đất của đất từ phía hạ lưu, được xác định theo các công thức áp lực
đất lên tường chắn; khi đó áp lực không phải lấy bằng 1;
E
1
và E
2
- áp lực thủy tĩnh của nước tương ứng từ phía thượng và hạ lưu;
E

K
T
: hệ số xét đến lực ma sát, trị số k
T
lấy đối với đầu âu thượng lưu và đầu âu
trung gian nên lấy bằng 0,5 còn với đâu âu hạ lấy bằng 0,3;
Đối với phần đất đắp bằng đất sét và á sét thì E
T
lấy bằng 0;
9.16. Không cần tiến hành kiển tra sự ổn định chung chống lật của các đầu âu trên nền
không phải là đá. Trên nền đá phải kiểm tra ổn định chống lật của các mố biên đầu âu
trong các trường hợp, nếu đáy căt dời khỏi mố, hệ số an toàn chống lật của các mố
biên được xác định theo công thức:
∑
∑
=
l
chl
lat
M
M
K
(9-4)
Trong đó:
∑
: tổng mô men các lực chống lật của mố;
chl
M

: tổng mô men các lực lật mố.

1
=
(9-5)

Trong đó: P
1
:tổng tất cả các lực thẳng đứng có kể đến thành phần áp lực đất thẳng
đứng( không kể áp lực ngược của nước);
W: áp lực ngược tổng cộng của nước hướng thẳng đứng từ dưới lên trên.
9.19. Xác định phản lực nền đựoc tiến hành theo công thức nén lệch tâm (xem điều
8.36).
Y
Y
X
X
W
M
W
M
F
P
±±=
min
max
σ
(9-6)
Trong đó:
P : tổng tất cả các lực thẳng đứng;
F: Diện tích nền;
M

- độ nghiêng cho phép lấy bằng1/200 đối với trụ đỡ của cửa âu 2 cánh (cửa chữ
nhân) còn đối với các bộ phận đặt sẵn của các loại của âu khác lấy bằng1/100.
k- hệ số lấy tùy thuộc vào mức độ không đồng nhất của đất và của các tính chất cơ
lý của chúng trong giới hạn từ 1,3 đến 1,5.
9.22. Khi thiếu các tài liệu khảo sát cần thiết để xác định độ lún của đầu âu, để tính
toán sơ bộ phải lấy hệ số phân bố áp lực không đều lớn nhất lên nền (xem điều10.14):
đối với nền đất cát lấy bằng 5, đối với nền đất sét lấy bằng 3 với điều kiện thỏa mãn
các yêu cầu về độ nghiêng cho phép.
9.23. Khi tính toán về độ bền vữ
ng cần xem xét kết cấu đầu âu tùy thuộc vào tính chất
của nền mà trên đó nó sẽ được xây dựng:
a) Các đầu âu trên nền không lún, cho phép xây dựng mố trực tiếp lên nền.
b) Các đầu âu trên nền lún, phải bố trí đáy cứng.
Cần tính toán kết cấu đầu âu về độ bền vững chung, đồng thời tính cả độ bền vững
cục bộ của các phần tử riêng biệt của chúng.
Việc tính độ bền cục bộ của các phần tử nói trên được tiến hành đối với các tải
trọ
ng trực tiếp đặt lên chúng.
9.24. Khi tính toán đầu âu cần xét đến sự thay đổi kích thước của các tiết diện ngang
của nó theo chiều dài, do đó cần tiến hành tính toán đầu âu có xét đến điều kiện làm
việc không gian của nó. Cho phép chia đầu âu ra làm nhiều đoạn (nhiều vùng) có kích
thước tiết diện gần như nhau với sự phân bố lại phản lực nền giữa các đọa đó có xét
đến các lực tác dụng qua lại giữa các đoạn đ
ó.
9.25. Khi tính toán về độ bền vững của các đầu âu kết cấu cứng, cần:
a) Coi áp lực đất đắp như áp lực tĩnh. Khi đó không xét đến áp lực bị động của đất.
b) Chỉ xét đến tác dụng của nhiệt độ khi tính các kêt cấu siêu tĩnh của đầu âu.
Cho phép không tính đến phản lực gia tăng của đất đắp do chuyển vị nhiệt gây ra.
Khi tính đầu âu có độ cứng bất kỳ, áp lực nước lên mố từ phía các mặt ngoài của
mố ở các đầu âu có cửa hai cánh c