Bài giảng đồ án thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ

Nội dung bản vẽ cần thể hiện Mặt bằng tổng thể  Mặt cắt ngang đờ-kố: 3 mặt cắt cho 3 đoạn đờ điển hỡnh Cấu tạo chi tiết: đỉnh đờ, tường phũng lũ nếu cú, chõnkhay, bảo vệ mỏi đờ, thoỏt

Trang 1

BỘ MÔN THỦY CÔNG

1

Giới thiệu môn học

 Tên môn học: Đồ án thiết kế đê và bảo vệ bờ

Trang 2

• Mức A (hoàn thành >90%, có ít sai sót): -0đ/lần

• Mức B (hoàn thành 70-90%, có sai sót vừa): -0.5đ/lần

• Mức C (hoàn thành 50-70%, có nhiều sai sót): -1đ/lần

• Mức D (hoàn thành 0-50%): -2đ/lần

• Dưới 5đ : cấm thi

2 Thi vấn đáp cuối kỳ: 60%

• Nộp đồ án

• Trả lời 3 câu hỏi vấn đáp (10 phút)

 Giáo trình, tài liệu tham khảo:

Trang 3

 Quy chuẩn, tiêu chuẩn ngành:

• QCVN 04-05:2202 : Công trình thủy lợi – các quy định chủ

• TCVN 4253:2012: Công trình thủy lợi – Nền các công trình

thủy công – Yêu cầu thiết kế

• TCVN 8421:2010: Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác

Trang 4

PHẦN III HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

Phần I – Tài liệu thiết kế

I Đặt vấn đề:

 Thị xã S, và các xã của huyện S thuộc tỉnh H có số dân

853.000 người, 135.000 ha diện tích đất canh tác nông

nghiệp

 Có nhiều công trình quan trọng: nhà máy, xí nghiệp, công

trình di tích, trường học, bệnh viện

 Đoạn sông đi qua có vách bờ bị xói lở mạnh

 Đê hiện tại thấp chưa đủ đáp ứng yêu cầu chống lũ

Trang 5

II Tài liệu cơ bản:

1 Địa hình:

 Bình đồ tuyến đê: 1/20 000

Đoạn 1

Trang 6

Đoạn 2

1 Địa hình:

 Bình đồ tuyến đê: 1/20 000

Đoạn 2

Trang 7

Đoạn 3

1 Địa hình:

 Mặt cắt ngang địa hình:

Trang 8

:

Trang 9

3 Khí tượng:

 Mưa: 2 mùa rõ rệt

- Mùa mưa: tháng VI - X, mùa khô: tháng XI - V năm sau

- Lượng mưa bình quân năm : 1917 mm

- Lượng mưa năm lớn nhất : 3330 mm (1973)

- Lượng mưa năm nhỏ nhất : 979 mm (1957)

 Gió:

- Tốc độ gió lớn nhất thiết kế: 𝑉 %= 38 𝑚/𝑠; 𝑉 %=

35 m/s (để 𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛 𝑘ế𝑡 𝑐ấ𝑢 𝑣à ổ𝑛 đị𝑛ℎ 𝑘è)

Trang 10

 Nguồn vật liệu: đá hộc, cát, cuội sỏi dồi dào, chất lượng tốt

 Nguồn xi măng PC30, PC40, và sắt có sẵn tại thị xã S

Nội dung môn học

PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ

PHẦN II YÊU CẦU THIẾT KẾ

Trang 11

 Chương 2 Lựa chọn biện pháp công trình

 Chương 3 Tính toán thiết kế mặt cắt đê

 Chương 4 Tính toán thiết kế kè bảo vệ vách bờ sông

 Chương 5 Thiết kế biện pháp, nâng cao ổn định đê

 Tài liệu tham khảo

Phần II – Yêu cầu thiết kế

Trang 12

2 Nội dung bản vẽ cần thể hiện

 Mặt bằng tổng thể

 Mặt cắt ngang đê-kè: 3 mặt cắt cho 3 đoạn đê điển hình

 Cấu tạo chi tiết: đỉnh đê, tường phòng lũ (nếu có), chân

khay, bảo vệ mái đê, thoát nước thấm, thoát nước mưa

Nội dung môn học

PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ

PHẦN II YÊU CẦU THIẾT KẾ

Trang 14

 Mưa: 2 mùa rõ rệt

- Mùa mưa: tháng VI - X, mùa khô: tháng XI - V năm sau

- Lượng mưa bình quân năm : 1917 mm

- Lượng mưa năm lớn nhất : 3330 mm (1973)

- Lượng mưa năm nhỏ nhất : 979 mm (1957)

 Gió:

- Tốc độ gió lớn nhất thiết kế: 𝑉 %= 38 𝑚/𝑠; 𝑉 %=

35 m/s (để 𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛 𝑘ế𝑡 𝑐ấ𝑢 𝑣à ổ𝑛 đị𝑛ℎ 𝑘è)

- Tốc độ gió bình quân lớn nhất nhiều năm: 𝑉 ( %)=

20 𝑚/𝑠 (để tính toán xác định cao trình đỉnh đê)

Phần III – Hướng dẫn thiết kế

Chương 1 Tổng quan

1.2 Tài liệu cơ bản

1.2.4 Thủy văn:

 Mực nước thiết kế đỉnh đê = Mực nước lũ lịch sử sông H tại

trạm thủy văn ST năm 1971 ~ MNLTK (p=0,8%) = 16,16m

Trang 15

cho:

 853.000 người dân

 135.000 ha diện tích đất canh tác

 Một số nhà máy, xí nghiệp, công trình di tích văn hóa,

công trình thông tin, trường học, bệnh viện, công trình

quốc phòng và công trình cơ sở hạ tầng khác

Chương 1 Tổng quan

1.4 Hiện trạng công trình

 Tuyến đê hiện trạng thấp chưa đủ đáp ứng yêu cầu phòng

chống lũ bảo vệ thị xã S, và các xã của huyện P thuộc tỉnh H

 Đoạn sông cong vách bờ bị xói lở mạnh

Trang 16

 Theo tuyến đê cũ vẫn đảm bảo :

 Quy hoạch tổng thể (phòng lũ, phát triển kinh tế - xã hội)

 Điều kiện địa hình, địa chất

 Xu hướng biến đổi lòng dẫn của tuyến sông

 Diện tích đất cần phải thu hồi để cải tạo tuyến đê

 Thuận lợi trong thi công xây dựng, quản lý, khai thác đê

 Phân đoạn tuyến đê:

 Đoạn đê qua thành phố ST (đoạn 1)

 Đoạn đê không có bãi, dòng chảy lũ sát đê (đoạn 2)

 Đoạn đê qua khu vực nông thôn, bãi rộng (đoạn 3)

Chương 2 Lựa chọn biện pháp công trình

2.1 Biện pháp công trình

2.1.2 Hình thức kết cấu đê, kè

 Đoạn đê qua thành phố (đoạn 1):

 Đảm bảo yêu cầu mỹ quan và kiến trúc đô thị

 Tiết kiệm đất đắp

Làm tường phòng lũ trên nền đê cũ

Trang 17

Đoạn 1

Trang 18

 Tường phòng lũ: dạng chữ T (BTCT)

 Tường phòng lũ: dạng chữ I (BTCT, cừ thép)

Trang 19

 Đoạn đê không có bãi sông, dòng chảy lũ sát đê (đoạn 2):

 Để đảm bảo yêu cầu phòng lũ  tôn cao đê

 Đoạn đê không có bãi sông, dòng chảy lũ sát đê (đoạn 2):

 Đê áp sát sông: chịu tác động dòng chảy có vận tốc lớn

Kè bảo vệ mái đê phía sông

 Vách bờ sông bị xói lở mạnh

Kè bảo vệ vách bờ sông

Trang 20

Đoạn 2

Trang 21

Đoạn 2

 Đoạn đê có bãi sông rộng (đoạn 3):

 Để đảm bảo yêu cầu phòng lũ  tôn cao đê

Trang 22

Đoạn 3

Trang 23

2.2 Xác định cấp CT đê-kè, các tiêu chuẩn, chỉ tiêu thiết kế

2.2.2 Cấp CT kè : theo TCVN 8419:2022

Trang 24

 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê đất: TCVN

9902:2016

2.2.3 Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu thiết kế

 Hệ số an toàn ổn định chống trượt của đê bằng bê tông

hoặc đá xây: TCVN 9902:2016

Trang 25

 Hệ số an toàn ổn định chống lật của đê bằng bê tông hoặc

đá xây: TCVN 9902:2016

 Gradient thấm cho phép [𝐽đ ] của đất nền đê: TCVN

9902:2016

Trang 26

 Gradient thấm cho phép [𝐽 ] củađất thân đê: TCVN

9902:2016

 Độ gia cao an toàn của đê: TCVN 9902:2016

Trang 27

 Chiều rộng tối thiểu của mặt đê: TCVN 9902:2016

Chương 3 Tính toán thiết kế mặt cắt đê

3.1 Tính toán các thông số của sóng

3.1.1 Xác định đà sóng

 Với đê sông, mặt nước là vùng nước hẹp  đà sóng D xác

định theo phương pháp đồ giải “đà sóng tương đương” De:

e

i: góc lập giữa tia tính toán thứ i với hướng gió chính

ri: chiều dài đà sóng theo hướng tia thứ i

Trang 28

3.1.1 Xác định đà sóng

 Cách xác định:

7,5 15 22.5 30 o o 37.5 o o 45 o o

Trang 29

 Vận tốc gió tính toán: vận tốc gió bình quân lớn nhất nhiều

năm không kể hướng 𝑉 = 20 (m/s)

Trang 30

3.1.4 Xác định chiều cao sóng leo với mức đảm bảo p%

 Mức đảm bảo (tần suất lũy tích): p = 2% (1/50 con sóng)

 Mái đê cũ có hệ số mái m = (1,55)  Công thức xác định

chiều cao sóng leo:

 m: hệ số mái dốc của đê

Trang 31

 K: hệ số nhám và tính thấm của mái, dựa vào tính chất của

vật liệu gia cố mặt để tra bảng D-1 14TCN 130-2002

 Kw: hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vào vận tốc gió V và

chiều sâu trước đê h, tra bảng D-2 14TCN 130-2002

- 𝑉 = 20 (m/s)

- h = MNLTK - Zb

Trang 32

 Kpl: hệ số tính đổi tần suất lũy tích của chiều cao sóng leo

(2%), tra bảng D-3 14TCN 130-2002

 K: hệ số xét đến góc nghiêng giữa phương truyền sóng và

hướng vuông góc với tuyến đê, tra bảng 9 TCVN 8421-2010

Trang 33

đ

Zđ

Zc

3.2 Tính toán xác định kích thước mặt cắt đê

3.2.1 Cao trình đỉnh đê Zđ

 Công thức tính toán:

 Htk : mực nước thiết kế đê, = MNLTK(p=0,8%) = 16,16m

 h: chiều cao nước dềnh do gió gây nên

 a : độ giao cao an toàn của đê

 b: độ dâng cao của mực nước sông do ảnh hưởng của

mực nước biển dâng

 s : tổng độ lún của đê, lấy bằng (23)% chiều cao thân

Trang 34

 H: chiều sâu nước trước đê = MNLTK - Zb

 s : góc giữa hướng gió và hướng vuông góc với tuyến đê

 kw : hệ số, tra bảng A2 TCVN 8421-2010

3.2.1 Cao trình đỉnh đê Zđ

 Đê có tường phòng lũ: Cao trình đỉnh tường = cao trình đỉnh

đê đất khi không có tường

Đê cũ Tường phòng lũ

Trang 35

 Xác định theo cấp đê và cần phải thỏa mãn yêu cầu ổn định

mái dốc, yêu cầu thi công, quản lý, cứu hộ đê, kết hợp giao

thông trên mặt đê

 Khi bố trí con trạch hoặc tường chắn sóng trên đỉnh đê, thì bề

rộng đỉnh đê sông xác định theo cấp đê cần tính thêm bề rộng

của con trạch hoặc tường chắn sóng

3.2.3 Kết cấu bề mặt đỉnh đê

 Mặt đê kết hợp sử dụng làm đường giao thông:

 kết cấu của mặt đê phải theoTCVN 4054 : 2005,

 phải có biển quy định rõ tải trọng giới hạn của xe cơ giới

được phép đi trên đê để không gây mất ổn định cho đê,

Trang 36

Trang 37

 Hđ > 5m: bố trí cơ phía đồng để tăng cường ổn định mái đê

phía đồng khi đê ngăn lũ, khống chế đường bão hòa nằm trong

thân đê

 Bề rộng cơ  3m

Hđ> 5m

Bc  3m

3.2.6 Bảo vệ mái đê

 Mái phía đồng: bảo vệ bằng trồng cỏ

 Mái phía sông:

- Đoạn đê có thềm sông, bãi bồi (đoạn 3) :

• bảo vệ bằng trồng cỏ

• trồng hàng tre trên bãi sông

Trang 38

3.2.6 Bảo vệ mái đê

 Mái phía đồng: bảo vệ bằng trồng cỏ

 Mái phía sông:

- Đoạn đê sát sông cong (đoạn 1,2): kè bảo vệ mái đê

Trang 39

3.2.7 Thoát nước chân đê

 Hđ > 5m: bố trí rãnh tiêu nước dọc theo mép trong của cơ đê

và chân đê để hứng nước mặt từ đỉnh và mái

 Rãnh dọc: cứ (50  100)m bố trí 1 rãnh ngang

 Rãnh làm bằng: BT đúc sẵn, đá xây, gạch xây …

Trang 40

Rãnh ngang

Rãnh dọc cơ

Rãnh dọc mái

3.2.8 Vật liệu đắp đê

 Phải là đất đồng chất có các chỉ tiêu vật cơ lý tương đối giống

nhau

 Dùng đất á sét nặng, đất sét có hệ số thấm < 1.10-5cm/s để

đắp khối đất giáp mái đê phía sông

 Dùng đất thô có tính thoát nước thấm tốt để đắp phần giáp

mái đê phía đồng

 Đất được đắp với độ chặt K = 0,95  0,97

Trang 41

 Làm thiết bị thoát nước thấm kiểu áp mái và rãnh thoát nước

dọc theo chân đê ở phía đồng

Cao trình đỉnh áp mái  điểm ra ĐBH + ao

ao = 1,5 m đv đê cấp II trở xuống

ao = 2,0 m đv đê cấp I trở lên

3.3 Tính toán thấm qua đê và nền

3.3.1 Mục đích, nhiệm vụ tính toán thấm

 Xác định vị trí đường bão hòa thấm để kiểm tra mức độ giấu

sâu và hạ thấp của ĐBH, dùng để tính toán ổn định mái, bố trí

vật liệu đất đắp chống thấm

 Xác định lưu lượng thấm qua thân và nền để thiết kế các biện

pháp chống thấm, tiêu thoát nước trong nền đê

 Xác định phân bố gradient thấm trong thân và nền đê để bố

trí vật liệu đất đắp, kiểm tra khả năng xảy ra biến dạng thấm,

Trang 42

 Xác định trường vecto lưu tốc thấm để xác định xu hướng

chuyển động của nước thấm, đánh giá động thái của dòng

thấm, kiểm tra tính hợp lý của kết cấu chống thấm và thoát

nước thấm

 Xác định áp lực nước lỗ rỗng trong miền thấm để tính toán

ứng suất biến dạng, cố kết thấm, để kiểm tra độ bền vật liệu,

kiểm tra sự chuyển hóa của áp lực nước lỗ rỗng

3.3.1 Mục đích, nhiệm vụ tính toán thấm

 Xác định đường đo áp của dòng thấm có áp trong nền cát

thông nước với sông để tính toán ổn định mái đê phía đồng

và ổn định chống đẩy trồi đẩy bục đột ngột tầng phủ nền đê

 Xác định áp lực nước đẩy ngược lên bản đáy cống(nếu có)

Trang 43

1 Số liệu tính toán

- Tài liệu mực nước:

• Mực nước sông thiết kế = MNLTK(p=0,8%) = 16,16m

- Tài liệu địa chất:

• Căn cứ bảng chỉ tiêu cơ lý của đất đắp và đất nền

2 Mặt cắt tính toán:

• Tính toán cho mặt cắt đê điển hình (đoạn 2 hoặc đoạn 3)

3 Trường hợp tính toán

- Phía sông: Mực nước sông thiết kế = 16,16m

- Phía đồng: không có nước

3.3.3 Tính toán thấm qua thân đê bằng PP thủy lực

Trang 44

2 Lưu lượng thấm:

- Áp dụng CT Duypuy cho miền thấm từ m/c 1-1 đến 2-2:

- Lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu:

(3-1)

(3-2)

Trang 45

3 Đường bão hòa

- Phương trình ĐBH lấy với hệ trục Oxy:

- Lập bảng tọa độ ĐBH

(3-3)

4 Kiểm tra độ bền thấm

- Điều kiện kiểm tra độ bền thấm:

+) JK : trị số gradient trung bình của thân đê

+) [JK] : gradient thấm trung bình cho phép không xảy ra xói ngầm

(3-4)

(3-5)

Trang 46

1 Sơ đồ tớnh toỏn

- hx: độ cao cột nước đo ỏp tại 1 điểm

- H*: cột nước chờnh lệch giữa cao trỡnh mực nước sụng với cao trỡnh mặt đất nền tại biờn giới trờn núc thấm vào của tầng cỏt thụng với sụng

H

tT

h

X

*

Tầng phủ Tầng thấm nước mạnh sông

Chương 3 Tớnh toỏn thiết kế mặt cắt đờ

3.3 Tớnh toỏn thấm qua đờ và nền

3.3.4 Tớnh toỏn thấm qua nền đờ bằng PP thủy lực

Trang 47

3 Kiểm tra độ bền thấm:

- Điều kiện kiểm tra độ bền thấm:

+) JK : trị số gradient trung bình của nền đê

+) [JK] : gradient thấm trung bình cho phép không xảy ra xói ngầm

đặc biệt , phụ thuộc loại đất và cấp CT, tra bảng

(3-4)

(3-8)

3.3.4 Tính toán thấm qua nền đê bằng PP thủy lực

3 Kiểm tra chống đẩy bục đột ngột tầng phủ nền đê:

 Vị trí 1: tại điểm chân đê phía đồng – vị trí có cột nước đo áp

cao nhất trong các điểm phía hạ lưu đê

 Vị trí 2: cách chân đê phía đồng 50 m – vị trí có cột nước đo

áp nhỏ hơn nhưng bề dầy tầng phủ là bé nhất

Zđ

Vị trí 1 Vị trí 2

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Đê Và Công Trình Bảo Vệ Bờ
Trường học	Bộ Môn Thủy Công
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2023

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	5,17 MB