YÊU CẦU THIẾT KẾ CỐNG QUA ĐÊ Requirements for dike sluice design

TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA DỰ THẢO TCVN xxxx : 2022 Xuất lần YÊU CẦU THIẾT KẾ CỐNG QUA ĐÊ Requirements for dike sluice design HÀ NỘI - 2022 TCVN xxxx : 2022 Mục lục Trang Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Phân loại, phân cấp cống qua đê tiêu thiết kế ……………………………… Nguyên tắc chung thiết kế cống qua đê 12 Yêu cầu tài liệu để thiết kế cống …… 13 Thiết kế đê 17 Thiết kế cải tạo, sửa chữa, nâng cấp cống qua đê 68 cống qua Phụ lục A (Tham khảo) : Sơ đồ số mẫu cống qua đê điển hình 81 Phụ lục B (Tham khảo) : Tính tốn thủy lực cống hở 85 Phụ lục C (Tham khảo): Tính toán thủy lực cống ngầm 100 Danh mục tài liệu tham khảo 113 Lời nói đầu TCVN xxxx : 2022 TCVN xxxx : 2022 Viện Kỹ thuật cơng trình thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Quyết định số BKHCN ngày tháng năm 2022 /QĐ- TCVN xxxx : 2022 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN xxxx : 2022 Yêu cầu thiết kế cống qua đê Requirements for dike sluice design 1.1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật thiết kế cống qua đê Phạm vi áp dụng bao gồm xây dựng cải tạo sửa chữa nâng cấp cống có qua đê sông, đê cửa sông, đê biển 1.2 Với loại cống khác hệ thống cơng trình thủy lợi, giao thơng, xây dựng, hạ tầng kỹ thuật có điều kiện làm việc tương tự tham khảo áp dụng 1.3 Tiêu chuẩn không áp dụng đập ngăn sông vùng triều đập trụ đỡ, đập xà lan, 1.4 Khi thiết kế cống qua đê có liên quan đến nội dung kỹ thuật chun ngành xây dựng khác cịn phải tn thủ quy định tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có): TCVN 12571 : 2018 Cơng trình thủy lợi - Thành phần nội dung cơng tác khảo sát, tính tốn thủy văn giai đoạn lập dự án thiết kế TCVN 10404 : 2015 Cơng trình đê điều - Khảo sát địa chất cơng trình TCVN 8481 : 2010 Cơng trình đê điều – Yêu cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa hình TCVN 4253 Cơng trình thủy lợi - Nền cơng trình thủy cơng - u cầu thiết kế TCVN 9151 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Quy trình tính tốn thủy lực cống sâu TCVN 9147 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Quy trình tính tốn thủy lực đập tràn TCVN 9143 : Cơng trình thủy lợi - Tính tốn đường viền thấm đất đập đá TCVN 10304 : 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4116 : 1985 Bê tông thủy công - Kết cấu bê tông bê tông cốt thép công trình thủy cơng - u cầu thiết kế TCVN xxxx : 2022 TCVN 9139 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - Yêu cầu thiết kế TCVN 8306 : 2009 Cơng trình thủy lợi - Kích thước lỗ tháo nước có cửa van chắn nước TCVN 9159 : 2020 Cơng trình thủy lợi – Khớp nối TCVN 8421 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu TCVN 8299 : 2009 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế cửa van, khe van thép TCVN 9152 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế tường chắn cơng trình thủy lợi TCVN 9403:2012 Gia cố đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng TCVN 8644:2011 Cơng trình thủy lợi – u cầu kỹ thuật khoan vữa gia cố đê TCVN 8422 : 2010 Công trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thủy cơng TCVN 9144 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế âu tàu TCVN 11699 Cơng trình thủy lợi - Đánh giá an tồn đập, hồ chứa nước TCVN 12633 : 2020 Cơng trình thủy lợi – Cừ chống thấm – Yêu cầu thiết kế TCVN 8214 : 2009 Thí nghiệm mơ hình thủy lực cơng trình thủy lợi, thủy điện TCVN 8215 : 2009 Cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm cơng trình đầu mối TCVN 9158:2012 Cơng trình thủy lợi – Phương pháp tính tốn khí thực TCVN 9901:2014 Cơng trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê biển TCVN 9902:2016 Cơng trình thủy lợi – u cầu thiết kế đê sông TCVN 12044:2017 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Yêu cầu chung thiết kế độ bền lâu tuổi thọ môi trường xâm thực TCVN 11823:2017 Thiết kế cầu đường Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Cống (Sluice) Cơng trình xây dựng để dẫn nước qua vật ngăn chắn đê, đập, bờ kênh, đường giao thông hệ thống kênh, sông 3.2 Cống qua đê (Dike sluice) Cống cắt qua đê sông, đê cửa song, đê biển để cấp nước từ sông/biển vào đồng hay nước từ đồng sơng/biển, kết hợp giao thông thủy TCVN xxxx : 2022 3.3 Cống cấp nước (Water supplied sluice) Cống lấy nước từ sơng/biển để cấp cho hộ dùng nước phía đồng (nơng nghiệp, cơng nghiệp, dân dụng…) 3.4 Cống nước (Water discharge sluice) Cống dẫn nước nước mưa, nước thải từ phía đồng đổ sơng/biển 3.5 Cống kết hợp (Combine sluice) Cống có nhiệm vụ kết hợp hai số chức như: cấp nước, thoát nước, điều tiết nước, giao thông thủy 3.6 Cống phân lũ (Flood devide sluice) Cống tháo nước lũ từ sông vào khu chứa lũ, sơng lũ 3.7 Cống ngầm (Culvert) Thân cống nằm ngầm đất, bốn phía mặt cắt ngang thân cống tiếp giáp với đất hay cơng trình xây dựng khác Loại gọi cống kín Theo hình dạng mắt cắt ngang phân biệt: - Cống hộp: cống kín có mặt cắt ngang hình chữ nhật; - Cống vịm: cống kín có mặt cắt ngang hình vịm; - Cống trịn: cống kín có mặt cắt ngang hình trịn 3.8 Cống hở (Open sluice) Phía thân cống khơng tiếp giáp với đất (thường có cầu giao thơng), ba phía cịn lại mặt cắt ngang thân cống tiếp giáp với đất hay cơng trình xây dựng khác Loại cịn gọi cống lộ thiên 3.9 Cống chảy có áp (Pressure culvert) Nước chứa đầy mặt cắt cống làm việc (dẫn nước) 3.10 Cống chảy không áp (Free level culvert) Nước không chứa đầy mặt cắt cống làm việc (dẫn nước) 3.11 Cống chảy bán áp (Half pressure culvert) Khi cống làm việc có đoạn chảy có áp, đoạn chảy khơng áp Ví dụ: cống cấp nước mở van phần, phần cống trước van trạng thái chảy có áp, phần cống sau van chảy khơng áp 3.12 Chảy qua lỗ (Flow through the hole) Trạng thái chảy cửa van tường ngực cống có tường ngực 3.13 Thân cống (Sluice chamber) TCVN xxxx : 2022 Phần cống dùng để chuyển nước từ thượng lưu hạ lưu, bao gồm phận điều tiết dòng chảy (cửa van) 3.14 Phần nối tiếp thượng lưu (Upstream link section) Bộ phận để nối tiếp thuận dòng từ kênh thượng lưu vào thân cống kết hợp chống thấm cho cống 3.15 Phần nối tiếp hạ lưu (Dowstream link section) Bộ phận tiêu sau cống nối tiếp thuận dòng từ thân cống kênh hạ lưu 3.16 Tường đầu (Head wall) Tường nối phần cao hai tường cánh thượng lưu hạ lưu để chắn đất, không cho đất từ mái đê tràn vào lòng cống 3.17 Tường ngực (Breast wall) Tường nối trụ kề cống để chắn nước giảm bớt chiều cao cửa van, giảm cao trình cầu cơng tác hay hạn chế lưu lượng mực nước thượng lưu cống lấy nước lên cao Tường có tác dụng tăng độ cứng hướng ngang cho cống 3.18 Tai van (Valve ear) Bộ phận gắn lên trụ cống có cửa van cung, bố trí phận cối quay để tiếp nhận tải trọng truyền từ van lên trụ 3.19 Cừ tai (Diafrac) Phần tường bê tông cốt thép đúc liền khối với thân cống ngầm, mở rộng hai bên phía thân cống để kéo dài đường thấm dọc thân cống 3.20 Mang cống (Sluice gill) Phần khơng gian hai bên, pham vi hố móng cống, phía tiếp giáp với thành cống tường cánh, phía ngồi giáp với đê 3.21 Tường găm (Plunge wall) Tường bê tông cốt thép hay đá xây, đầu giáp với mặt trụ biên cống, đầu tự nằm đất đắp mang cống, tuyến tường vng góc với trụ biên, chếch thượng lưu 3.22 Mảng cống (Sluice piece) Phần thân cống giới hạn khớp nối hai phía, khớp nối biên cịn lại giáp đất, hai phía giáp đất (khi cống nhỏ, khơng có khớp nối thân cống) Từng mảng cống xem làm việc độc lập với mảng khác cống 3.23 Khớp nối (Hydraulic structures joint) TCVN xxxx : 2022 Bộ phận liên kết hai mảng cống kề nhau, mảng cống với phận khác tường cánh, sân trước, bể tiêu năng… Khớp nối khơng cho phép nước rị qua, cho phép chuyển dịch độc lập phận kề cống 3.24 Băng chắn nước (Water stop, or water bar) Băng vật liệu chế tạo sẵn đặt khớp nối để chắn nước cho phép co giãn Băng có hai mép cắm vào bê tơng hai phía khớp nối để giữ ổn định 3.25 Tầng đất yếu (Soft soil layer) Tầng đất có khả chịu lực kém, khả biến dạng lớn (bùn, lớp đất dính trạng thái chảy, dẻo chảy) 3.26 Đất thấm mạnh (Sturdy seepage soil) Đất có hệ số thấm lớn 10-4 cm/s 3.27 Đất thấm vừa (Average seepage soil) Đất có hệ số thấm từ 10-6 cm/s đến 10-4 cm/s 3.28 Đất thấm (Little seepage soil) Đất có hệ số thâm nhỏ 10-6 cm/s 3.29; Vùng ảnh hưởng triều (Tide operated area) Vùng ven biển cửa sơng biển có mực nước thay đổi theo thủy triều Giới hạn vùng tính đến mặt cắt sơng có biên độ thay đổi mực nước lớn ngày 0,2m 4.1 Phân loại, phân cấp cống qua đê tiêu thiết kế Phân loại cống qua đê Trong tiêu chuẩn sử dụng tiêu chí phân loại cống qua đê sau: 4.1.1 Theo chức nhiệm vụ a) Cống cấp nước; b) Cống thoát nước; c) Cống kết hợp; d) Cống phân lũ 4.1.2 Theo hình thức kết cấu a) Cống ngầm; b) Cống hở (cống lộ thiên) 4.1.3 Theo chế độ chảy cống TCVN xxxx : 2022 a) Cống chảy có áp; b) Cống chảy không áp; c) Cống chảy bán áp 4.2 Phân cấp cống qua đê a) Cống qua đê phân thành cấp từ cao xuống thấp gồm: cấp đặc biệt, cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV b) Cấp cống qua đê xác định theo tiêu chí: - Cấp đê mà cống cắt qua - Quy mô đối tượng phục vụ (tưới, tiêu, cấp nước ) Cấp thiết kế cống chọn theo cấp cao từ tiêu chí nêu c) Cấp cống theo cấp đê: xem bảng d) Cấp cống theo quy mô, đối tượng phục vụ: xem bảng Bảng Phân cấp cống qua đê theo cấp đê Cấp đê Đặc biệt I II III IV V Cấp cống qua đê Đặc biệt I II III IV IV Bảng Phân cấp cống qua đê theo quy mô, đối tượng phục vụ Diện tích tưới cho nơng nghiệp diện tích tự nhiên khu tiêu, 103 >50 - Cấp nguồn nước chưa xử lý cho ngành sử dụng nước khác (công nghiệp, >10-50 >10>20 20 >2-10 Đặc biệt I II >2-10 >0,5- dân dụng…) có lưu lượng, m3/s Cấp cống qua đê 4.3 Các tiêu thiết kế 4.3.1 Mức bảo đảm phục vụ cống III ≤2 ≤ 0,5 IV 4.3.1.1 Mức bảo đảm phục vụ cống qua đê không thấp trị số quy định Bảng 4.3.1.2 Cống kết hợp nhiều nhiệm vụ phải thiết kế cho mức bảo đảm nhiệm vụ không thấp quy định nêu Bảng Bảng Mức bảo đảm phục vụ cống qua đê (%) Đối tượng phục vụ Đặc biệt I II III IV Cấp nước tưới ruộng 85 85 85 85 85 Thốt nước cho nơng nghiệp 90 90 90 90 80-90 Cấp nước cho đối tượng khác 10 Cấp cơng trình TCVN xxxx : 2022 a) Khơng cho phép gián đoạn giảm yêu cầu cấp nước b) Không cho phép gián đoạn phép giảm yêu cầu cấp nước c) Cho phép gián đoạn thời gian ngắn giảm yêu cầu cấp nước 4.3.2 95 95 95 95 95 90 90 90 90 90 85 85 85 85 80 Các tiêu thiết kế dòng chảy 4.3.2.1 Tần suất mực nước lớn để tính tốn thiết kế kiểm tra ổn định, kết cấu, móng, lực cấp nước cống không lớn trị số quy định Bảng Bảng Tần suất mực nước lớn thiết kể kiểm tra cống qua đê Cấp thiết kế Đặc biệt I II III IV Tần suất thiết kế (%) 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 Tần suất kiểm tra (%) 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 CHÚ THÍCH: Đại lượng thống kê trị số mực nước lớn sông, mực nước triều lớn xuất năm Độ dài chuỗi thống kê không 30 năm; thời gian thống kê, tính đại biểu số liệu cần thỏa mãn yêu cầu quy định tiêu chuẩn khí tượng thủy văn Các số liệu cần xử lý điều kiện trước tiến hành tính tốn Nếu phía thượng nguồn có tác động làm thay đổi điều kiện hình thành dịng chảy sơng xác định yếu tố quy định điều cần phải kể đến khả điều chỉnh lại dòng chảy tác động Xác định mực nước thiết kế sơng/biển phải đề cập đến biến đổi khí hậu nước biển dâng theo kịch phê duyệt 4.3.2.2 Mực nước thấp phía sơng/biển để tính tốn ổn định, kết cấu cơng trình, móng cống quy định sau (không phụ thuộc cấp cơng trình): a) Tần suất mực nước thấp thiết kế: theo tần suất mực nước thấp quy định khai thác b) Mực nước thấp kiểm tra: theo mực nước thấp chuỗi số liệu tính tốn có CHÚ THÍCH: Đại lượng thống kê trị số mực nước nhỏ phía sông/biển xuất năm 4.3.2.3 Tần suất mực nước lớn phía sơng/biển nhận nước để tính tốn chế độ khai thác cơng trình nước không lớn trị số quy định sau đây: a) Thốt nước cho nơng nghiệp: tần suất thiết kế 10% đảm bảo thoát đủ lưu lượng thiết kế 11