CÔNG TRÌNH THỦY LỢI YÊU CÂU KỸ THUẬT THIẾT KẾ ĐÊ SÔNG

TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA DỰ THẢO 01 - 2013 TCVN : 2013 Xuất lần CƠNG TRÌNH THỦY LỢI YÊU CÂU KỸ THUẬT THIẾT KẾ ĐÊ SÔNG Hydraulic structures Technical requirements for rivedyke design HÀ NỘI - 2013 Mục lục Trang Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Phân cấp cơng trình đê sơng Tiêu chuẩn an tồn cơng trình đê sơng 11 Tải trọng tổ hợp tải trọng tác động 13 Yêu cầu tài liệu để thiết kế cơng trình đê sơng 15 Lựa chọn tuyến đê hình thức kết cấu đê 17 Tính tốn ổn định cơng trình đê sơng 20 10 Thiết kế xử lý cơng trình đê sông 23 11 Thiết kế mặt cắt đê 27 12 Bảo vệ mái đê chân đê 31 13 Thiết kế cơng trình giao cắt với đê sông 32 14 Thiết kế cơng trình bảo vệ bãi trước đê 33 15 Thiết kế cải tạo nâng cấp đê sông 34 16 Thiết kế xử lý cố đê điều mùa mưa lũ 38 Phụ lục A (Tham khảo) :Tính tốn thấm qua đê đất đồng chất 44 Phụ lục B (Tham khảo) : Tính tốn chiều dầy khối phản áp thiết kế giếng giảm áp 56 Phụ lục C (Tham khảo) : Tính toán ổn định chống trượt đê 59 Lời nói đầu TCVN : 2013 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đê sông, xây dựng sở tổng kết kinh nghiệm thiết kế thi cơng cơng trình đê điều, theo quy định khoản điều 13 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a, khoản điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng năm 2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN : 2013 Trung tâm Khoa học Triển khai kỹ thuật thủy lợi 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 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN : 2013 Cơng trình thủy lợi Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đê sông Hydraulic structures Technical requirements for river dyke design 1.1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu thiết kế đê sông, đê cửa sông cơng trình nằm đê sơng, đê cửa sơng (gọi tắt cơng trình đê sơng) Phạm vi áp dụng bao gồm xây dựng cải tạo nâng cấp cơng trình đê sơng có 1.2 Ngồi u cầu phải tuân thủ quy định tiêu chuẩn này, thiết kế cơng trình đê cửa sơng ven biển) cịn phải tn thủ quy định có liên quan khác quy định thiết kế đê biển Khi thiết kế hạng mục cơng trình đê sơng có liên quan đến nội dung kỹ thuật chuyên ngành xây dựng khác phải tuân thủ quy định tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành 1.3 Có thể vận dụng quy định tiêu chuẩn để thiết kế thi công cơng trình thủy lợi khác có điều kiện làm việc đặc tính kỹ thuật tương tự Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này: TCVN 2737 : 1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 4054 - 2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế; TCVN 8216 : 2009 Công trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén; TCVN 8419 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ; TCVN 8421 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu; TCVN 8422 : 2010 Cơng trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thủy cơng; TCVN 8477 : 2010 Cơng trình thủy lợi - u cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế; TCVN 8479 : 2010 Cơng trình thủy lợi - u cầu kỹ thuật khảo sát mối, số ẩn hoạ xử lý mối gây hại; TCVN 8481 : 2010 Cơng trình đê điều - u cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa hình; TCVN 8644 : 2011 Cơng trình thủy lợi - u cầu kỹ thuật khoan vữa gia cố đê; TCVN 9150 : 2011 Nền cơng trình thủy cơng - Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 9152 : 2011 Cơng trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn đất; TCVN 9157 : 2012 Cơng trình thủy lợi - Giếng giảm áp - u cầu kỹ thuật thi công kiểm tra nghiệm thu; TCVN xxxx : 2013 : Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển; TCVN xxxx : 2013 : Cơng trình thủy lợi - u cầu phịng chống lũ đồng sông Hồng Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Đê (Dike) Cơng trình ngăn nước lũ sông ngăn nước biển, quan nhà nước có thẩm quyền phân loại, phân cấp theo quy định pháp luật 3.2 Đê sông (River dike) Cơng trình xây dựng dọc theo sơng để ngăn nước lũ sông 3.3 Đê điều (Flood control system) Hệ thống cơng trình phịng, chống lũ bao gồm đê, kè bảo vệ đê, cống qua đê công trình phụ trợ 3.4 Đê cửa sơng (Estuary dike) Đê chuyển tiếp đê sông với đê biển bờ biển, chịu ảnh hưởng tổng hợp chế độ nước sơng nước biển CHÚ THÍCH: 1) Ranh giới đê sơng đê cửa sơng vị trí mà độ chênh cao nước dâng truyền vào xấp xỉ 0,5 m, ứng với trường hợp mực nước sơng mực nước thiết kế đê, phía biển mực nước triều tần suất % bão cấp 9; 2) Ranh giới đê cửa sông đê biển vị trí mà độ cao sóng xấp xỉ 0,5 m, ứng với trường hợp mực nước sơng mực nước thiết kế đê, phía biển sóng bất lợi tương ứng triều tần suất % bão cấp 3.5 Đê (Main dike) Đê chống lũ theo tiêu chuẩn phòng, chống lũ tuyến sông Mỗi bên bờ sông có tuyến đê 3.6 Đê phụ (Retired embankment) Cịn gọi đê dự phịng, nằm phía đồng đê chính, cách đê khoảng cách định nhằm hạn chế thiệt hại trường hợp đê bị vỡ bị nước tràn qua 3.7 Đê bao (Ring dike) Đê bảo vệ cho khu vực riêng biệt 3.8 Đê bối (River side bund) Đê bảo vệ cho khu vực nằm phía sơng đê sông 3.9 Đê chuyên dùng (Specialize dike) Đê bảo vệ cho loại đối tượng riêng biệt 3.10 Kè bảo vệ đê (Dike protection revetment) Cơng trình xây dựng nhằm chống sạt lở để bảo vệ đê 3.11 Cống qua đê (Dike sluice) Cơng trình xây dựng qua đê dùng để cấp nước, tiêu thoát nước kết hợp giao thơng thủy 3.12 Cơng trình phụ trợ (Auxiliary work) Cơng trình phục vụ việc quản lý bảo vệ đê điều 3.13 Cửa qua đê (Dike-crossing works) Công trình cắt ngang đê để phục vụ giao thơng đường bộ, đường sắt 3.14 Chân đê (Dike bottom) Vị trí giao mái đê đắp đất mái đê với mặt đất tự nhiên, xác định thời điểm quan nhà nước có thẩm quyền xác định mốc giới hành lang bảo vệ đê Đối với đê có kết cấu bê tông, đá xây loại vật liệu cứng khác, chân đê vị trí xây đúc ngồi móng cơng trình 3.15 Hệ số mái dốc đê (Slope coefficient of dike) Đại lượng dùng để đánh giá độ dốc mái đê, thường ký hiệu m Hệ số mái dốc tỷ số chiều dài hình chiếu với chiều dài hình chiếu đứng mái đê 3.16 Mực nước thiết kế đê (Design water level of dike) Còn gọi mực nước lũ thiết kế, mực nước lũ làm chuẩn dùng để thiết kế đê cơng trình liên quan, quan nhà nước có thẩm quyền phê duyệt 3.17 Lưu lượng lũ thiết kế (Design flood discharge) Lưu lượng lũ sông tương ứng với mực nước lũ thiết kế 3.18 Dòng chủ lưu (Mainstream) Phần dòng chảy sơng có vận tốc lớn Dịng chủ lưu thường chảy qua khu vực sâu mặt cắt ngang sông 3.19 Bãi sông (River terrace) Vùng đất nằm phạm vi từ biên hành lang bảo vệ đê điều trở đến bờ sơng 3.20 Lịng sông (River channel) Phạm vi hai bờ sông 3.21 Hộ đê (Dike protection) Hoạt động nhằm bảo đảm an toàn cho đê điều, bao gồm việc cứu hộ cơng trình liên quan đến an tồn đê điều 3.22 Hệ số an toàn (Safety coefficient) Hệ số dùng để đánh giá mức độ ổn định chống trượt, chống lật cơng trình đê điều Hệ số an toàn tỷ số sức chống chịu tính tốn tổng qt, biến dạng thơng số khác đối tượng xem xét với tải trọng tính tốn tổng qt tác động lên (lực, mơ men, ứng suất), biến dạng thông số khác 3.23 Mức đảm bảo thiết kế đê (Guarantee level of dike design) Số năm cơng trình đê điều đảm bảo làm việc an toàn chuỗi 100 năm khai thác liên tục, tính tỷ lệ phần trăm Phân cấp cơng trình đê sơng 4.1 Quy định chung 4.1.1 Cấp cơng trình đê sơng để xác định yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ theo mức khác phù hợp với quy mô tầm quan trọng cơng trình đê sơng Cấp thiết kế cơng trình đê sơng cấp cơng trình đê sơng 4.1.2 Trừ đoạn đê hữu sơng Hồng từ K47+980 đến K85+689 xếp vào cấp đặc biệt, tuyến đê lại phân thành cấp gồm : cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV cấp V tuỳ thuộc vào quy mơ tính chất khu vực tuyến đê bảo vệ Công trình đê cấp đặc biệt có u cầu kỹ thuật cao nhất, tiếp đến đê cấp I giảm dần cấp thấp Cơng trình đê cấp V có yêu cầu kỹ thuật thấp 4.1.3 Căn vào cấp đê cấp có thẩm quyền phê duyệt để xác định cấp thiết kế cơng trình đê sơng Các tuyến sơng chưa có đê, chưa cấp có thẩm quyền phê duyệt cấp đê, việc phân cấp công trình đê sơng thực theo 4.2 tiêu chuẩn 4.2 Ngun tắc xác định cấp cơng trình đê sơng 4.2.2 Phải xác định cấp theo tiêu chí gồm: quy mơ diện tích, quy mơ số dân tầm quan trọng quốc phòng, an ninh, kinh tế - xã hội khu vực đê bảo vệ không bị ngập lụt; lưu lượng lũ thiết kế sơng có đê; độ ngập sâu trung bình khu dân cư so với mực nước lũ thiết kế Cấp cơng trình cấp cao số cấp xác định theo tiêu chí nói Cấp cơng trình đê sơng xác định theo bảng Cấp cơng trình đê cửa sơng xác định theo bảng 4.2.2 Cấp cơng trình xác định theo bảng bảng xem xét nâng lên cấp cơng trình có đặc điểm sau: - Giữ vai trò quan trọng mặt an ninh, quốc phòng; - Bảo vệ thành phố, khu vực kinh tế, văn hóa, cơng nghiệp quan trọng; - Bảo vệ khu vực có đầu mối giao thơng chính, trục đường giao thơng yếu quốc gia, tuyến đường có vai trị giao thông quốc tế quan trọng Bảng - Phân cấp cơng trình đê sơng Cấp cơng trình đê sơng Quy mô vùng đê bảo vệ I Số dân đê bảo vệ, 000 người > 000 Diện tích bảo vệ khơng bị ngập, 000 > 150 II III IV Từ 500 Từ 100 Từ 10 đến 000 đến 500 đến 100 < 10 Từ 60 Từ 15 đến 150 đến 60 Từ đến 15 000 V < 500 Độ ngập sâu trung bình khu dân cư so với mực nước lũ thiết kế, m - > 3,0 < 1,0 CHÚ THÍCH: Diện tích bảo vệ đê sơng tổng diện tích bị ngập lụt kể diện tích đê bao, đê chuyên dùng vỡ đê, ứng với mực nước lũ thiết kế Bảng - Phân cấp cơng trình đê cửa sơng Cấp cơng trình Quy mơ vùng đê cửa sơng bảo vệ I Số dân đê bảo vệ, 000 người > 200 Diện tích bảo vệ khơng bị ngập, 000 > 100 II III IV V Từ 100 Từ 50 Từ 10 đến 200 đến 100 đến 50 < 10 Từ 50 Từ 10 đến 100 đến 50 Từ đến 10 3,0 < 1,0 CHÚ THÍCH: Diện tích bảo vệ đê cửa sơng tổng diện tích bị ngập nước triều tương ứng với tần suất thiết kế tràn vào đê bị vỡ 4.2.3 Cấp cơng trình đê sơng xác định theo bảng bảng xem xét giảm xuống cấp (trừ cơng trình đê cấp V) cấp cơng trình xác định theo tiêu chí thấp cấp xác định theo tiêu chí cịn lại 4.2.4 Nếu vùng cơng trình đê bảo vệ khơng hội tụ đủ tiêu chí quy định bảng bảng cấp cơng trình đê điều xác định sau: a) Xem xét giảm xuống cấp (trừ cơng trình cấp V); b) Lấy cấp cao số tiêu chí đạt cơng trình đê sơng có đặc điểm nêu 4.2.2 4.2.5 Tuyến đê giao cắt với cơng trình xây dựng khác đường giao thông ; dự án xây dựng cơng trình đê sơng có cơng trình thủy công (cống, đập, âu thuyền ) công trình xây dựng thuộc chun ngành khác (đường giao thơng, bến cảng, cơng trình dân dụng, cơng trình quốc phịng ), cấp cơng trình xác định sau: - Cấp cơng trình thủy cơng cơng trình xây dựng thuộc chuyên ngành khác giao cắt với đê sơng có mặt thành phần dự án xây dựng cơng trình đê sơng khơng thấp cấp cơng trình đê sơng; - Phải đối chiếu với cấp cơng trình giao cắt thuộc chun ngành khác có liên quan để lựa chọn cấp cơng trình đê sơng cho phù hợp 4.2.6 Cấp cơng trình đê phụ, đê bao, đê chuyên dùng đê bối xác định theo ngun tắc sau: a) Cấp cơng trình đê phụ thấp cấp cơng trình đê khơng q cấp không thấp cấp V; b) Cấp cơng trình đê bao, đê chun dùng: - Khu vực đê bảo vệ khỏi bị ngập lụt thành phố, khu công nghiệp tập trung, khu vực quốc phòng - an ninh, khu vực kinh tế - xã hội quan trọng : Từ cấp IV đến cấp III; - Các trường hợp lại : Từ cấp V đến cấp IV; c) Cấp cơng trình đê bối : Cấp V áp dụng cho tất trường hợp 4.2.7 Hai đoạn đê sông khác cấp nối liền chênh không cấp 4.2.8 Việc xác định cấp cơng trình đê sơng quy định từ 4.2.1 đến 4.2.7 tư vấn thiết kế đề xuất, cấp có thẩm quyền chấp thuận Tiêu chuẩn an tồn cơng trình đê sơng 5.1 Tiêu chuẩn an tồn cơng trình đê sơng xác định mức bảo đảm thiết kế (ký hiệu M), hệ số an toàn (ký hiệu K) chu kỳ số năm lặp lại (ký hiệu n) trường hợp tính tốn thiết kế Quan hệ M n xác định theo công thức (1) : M = (100 – 5.2 100 )% n (1) Chu kỳ lặp lại trường hợp tính tốn thiết kế mức đảm bảo thiết kế cơng trình đê sơng phụ thuộc vào cấp cơng trình khơng nhỏ trị số quy định bảng Tần suất tính tốn kiểm tra áp dụng cho cơng trình đê sông từ cấp đặc biệt đến cấp III Bảng – Tần suất thiết kế, tần suất kiểm tra (tương ứng với chu kỳ lặp lại thiết kế, chu kỳ lặp lại kiểm tra) mức đảm bảo thiết kế cơng trình đê sơng Cấp cơng trình Tần suất thiết kế, % Đặc biệt I II III IV V 0,20 0,40 0,60 1,00 2,00 5,00 h0 = 0,44qm3 0,44k  m3 k (A.18) A.2.3.4 Tính tốn vẽ đường bão hồ theo cơng thức sau : x k T y  h0 y  h02  k q' 2q ' (A.19) đó: q ' k H 12  h02   m1 2 L  H  m h0  2m1     k 0T H  h0 L  m1 H  m h0 (A.20) CHÚ THÍCH: Cơng thức (A.19) (A.20) áp dụng cho hình thức tiêu nước Đối với đê đất sử dụng tiêu nước theo kiểu đệm tiêu nước khối lăng trụ, lấy m2 = A.3 Tính toán thấm đê đất đồng chất thấm nước sâu vô hạn A.3.1 Đê đặt thấm nước có chiều sâu thực tế T lớn, cần phải xác định chiều sâu thấm nước hữu hiệu, ký hiệu T e để tính tốn xác định vị trí đường bão hồ theo A.2 Chiều sâu hữu hiệu Te xác định theo công thức sau: Te = a (L + m1H1) (A.21) đó: a hệ số lấy từ 0,5 đến 1,0 tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể cơng trình đê điều (đặc tính lý tầng thấm nước, cấu tạo mặt cắt ngang đê, điều kiện làm việc đê ); Các số khác công thức: xem sơ đồ hình A.4 GHI CHÚ: a) Khi chiều sâu thực tế T Te, tính tốn theo chiều sâu thực tế có T T > T e, tính tốn theo chiều sâu hữu hiệu Te; b) Te sử dụng để tính tốn vị trí đường bão hịa, cịn lưu lượng tính tốn theo chiều sâu thực tế T A.4 Tính tốn thấm khơng ổn định A.4.1 Đê điều trình chặn nước chưa thể hình thành dịng thấm ổn định tính tốn thấm khơng ổn định, xem sơ đồ hình A.5 Điều kiện biên dùng để tính tốn sau: a) Nền đê không thấm nước; b) Mặt đỉnh đường bão hịa gần có dạng đường thẳng; c) Bỏ qua sức căng đất khơng bão hịa A.4.2 Thời gian cần thiết để dòng thấm xuất chân dốc mái đê phía đồng, ký hiệu t, xác định theo công thức sau: n H t 4k  b'   m1  m   H  (A.22) đó: n0 = n.(1 - SW%) (A.23) k hệ số thấm thân đê, m/s; n0 độ rỗng hữu hiệu đất đắp đê, %; n độ rỗng đất đắp đê, %; Sw% độ bão hòa đất, % A.4.3 Khi thời gian trì lũ tl < t, cần tính tốn khoảng cách từ mặt đỉnh đường bão hòa đến chân mái giáp nước, ký hiệu L, m : L = A.5 k H t l n0 (A.24) Tính tốn gradient vị trí dịng thấm mái phía đồng A.5.1 Đê đất đồng chất đắp không thấm nước A.5.1.1 Trường hợp hạ lưu khơng có nước (H2 = 0), xem sơ đồ hình A.5: Hình A.5 – Sơ đồ tính toán gradient thấm mái dốc đê đất hạ lưu khơng có nước a) Dịng thấm điểm A: J0 = sin = (A.25)  m 23 b) Tại điểm giao điểm mái dốc đê với mặt không thấm nước (điểm B): J0 = tg = đó: m2 (A.26) J0 gradient dịng thấm mái đồng, hạ lưu khơng có nước;  góc nghiêng mái đê phía đồng với mặt phẳng nằm ngang, rad; Đoạn dòng thấm điểm A, B biến đổi theo đường thẳng A.5.1.2 Trường hợp hạ lưu có nước (H2 > 0), xem sơ đồ hình A.6: Hình A.6 – Sơ đồ tính tốn gradient thấm mái dốc đê đất hạ lưu có nước a) Đoạn thấm AB, với y  H2; H2 > 0:  h  H2 J = J0   y  H2    n (A.27) b) Đoạn ngập nước BC: J= a0  b0 H2 h0  H  r  2a   l 1 (A.28) hoặc: J= a0  b0 H2 h0  H  y   H2  2a   1 (A.29) đó: J0 gradient dịng thấm mái đồng trường hợp hạ lưu khơng có nước, xác định theo cơng thức (A.25);  góc nghiêng mái đê phía đồng với mặt phẳng nằm ngang, rad; n, a0, b0 hệ số xác định theo công thức sau: n = 0,25 a0  b0  Các tỷ số H2 h0 (A.30) 2 (m2  0,5)  m22 m2 2 m2  0,5 (A.31) (A.32) y r nhỏ 0,95; H2 l Các đại lượng khác xem sơ đồ hình A.6 A.5.2 Đê đất đồng chất đắp thấm nước A.5.2.1 Trường hợp hạ lưu khơng có nước (H2 = 0), xem sơ đồ hình A.7: Hình A.7 - Sơ đồ tính tốn gradient thấm mái dốc đê đất đồng chất trường hợp hạ lưu khơng có nước, thấm nước a) Thấm theo đoạn mái dốc AB:  h0  J=  m22  y    , 25 (A.33) b) Thấm theo đoạn BC: J= m h0 y (A.34) Các đại lượng công thức (A.33), (A.34) giải thích phần xem sơ đồ hình A.7 A.5.2.2 Trường hợp hạ lưu có nước, xem sơ đồ hình A.8 Hình A.8 - Sơ đồ tính tốn gradient thấm mái dốc đê đất đồng chất trường hợp hạ lưu có nước, thấm nước a) Thấm theo đoạn AB: Áp dụng công thức (A.33); b) Thấm theo đoạn ngập BC, áp dụng công thức sau: J=   h0  H  2r 1 (l11  l 21 )(l 21  r 1 ) (A.35) c) Thấm theo mặt ngập CD, áp dụng công thức sau: J=   h0  H  x 1 l 1   l 21 l 2a1  x 1  (A.36) đó: 1  1 (A.37) Các đại lượng khác công thức (A.35), (A.36), (A.37) giải thích phần xem sơ đồ hình A.8 A.6 Đường bão hồ đê đất đồng chất mực nước hạ xuống A.6.1 Sơ đồ tính tốn xem hình A.9 A.6.2 Vị trí đường bão hoà đê đất đồng chất mực nước hạ xuống tính theo cơng thức sau: a) Tính toán xác định trị số h0(t): h0  t   t  k 1  0,31. . H  T    V 4   đó: H khoảng cách hạ xuống, m (xem hình A.9); (A.38) T thời gian cần thiết để mực nước từ vị trí ban đầu hạ xuống tới chân đê hạ xuống khoảng lớn nhất, s; t thời gian cần tính tốn đường bão hịa thượng lưu, s : t  T; V tốc độ hạ xuống mực nước, m/s; k hệ số thấm vật liệu đất thân đê, m/s;  hệ số nhả nước khối đất đắp đê (bằng tỉ số thể tích nước chảy tự từ đất thể tích đất) Nếu khơng có số liệu thí nghiệm trường, lấy hệ số  sau: - Cát hạt thô sạn sỏi lẫn cát : từ 0,25 đến 0,35; - Cát hạt vừa : từ 0,20 đến 0,25; - Cát hạt nhỏ cát : từ 0,15 đến 0,20; - Cát hạt mịn : từ 0,10 đến 0,15; - Á sét, cát : từ 0,05 đến 0,10; - Cát sét : < 0,01; L Hình A.9 – Sơ đồ tính tốn đường bão hịa mực nước hạ xuống b) Sau tìm h0(t), tính tốn đường bão hịa theo cơng thức sau:  q t   h x, t    H  h0  t    x   k  (A.39) Tìm trị số q(t) cách giải hệ hai phương trình (A.40) (A.41): q  t   H  h0  t    he  t   k 2 L  m1 he  t   2 he  t   q  t  he  t   H   1  ln  k m1 he  t   H   đó: (A.40) (A.41) q(t) lưu lượng thấm từ mái thượng lưu thời điểm t; he(t) độ cao điểm thấm mái thượng lưu thời điểm t; Các kí hiệu khác xem hình A.9 CHÚ THÍCH: Giải hệ hai phương trình (A.40) (A.41) theo phương pháp sau: giả thiết nhóm giá trị h e(t) với điều kiện H0 < he(t) < (H0 + h0)(t) thay vào (A.40) (A.41) xác định q(t)/k Kết tính tốn vẽ thành hai đường quan hệ he(t) ~ q(t)/k, giao điểm hai đường nghiệm he(t) q(t)/k hệ hai phương trình nói A.7 Tính tốn thấm hai lớp Nền đê có lớp đất phía thấm nước yếu cịn lớp đất bên thấm nước mạnh hệ số thấm nước lớp nhỏ hệ số thấm lớp 100 lần gọi hai lớp Nếu chiều dầy hai lớp đồng đều, phương pháp tính tốn cột nước chịu áp mặt đáy lớp thấm nước yếu sau: a) Nếu tầng thấm nước yếu có độ dài vơ hạn phía đồng, xem hình A.10:  L Hình A.10 – Sơ đồ tính tốn hai lớp, có độ dày đồng dài vô hạn Đoạn CD: h= H e  A x  A.b  thA.L (A.42) h= H 1  A.x'  A.b  thA.L (A.43) Đoạn BC: : h cột nước chịu áp mặt đáy lớp thấm nước yếu, m; A hệ số thấm vượt qua, xác định theo công thức sau: A= k1 k T1 T0 (A.44) th hàm tang hypebolic: thA.L  e A.L  e  A L e A.L  e  A L (A.45) Các ký hiệu khác xem hình A.10 b) Nếu tầng thấm nước yếu có độ dài hữu hạn, xem hình A.11, áp dụng công thức sau: h= S  x H S thuong  b  S (A.46) đó: Sthuong chiều dài tương đương tầng thấm nước yếu phía thượng lưu, m; Sha chiều dài tương đương tầng thấm nước yếu phía hạ lưu, m; Các ký hiệu khác xem hình A.11 S thư ợ ng S hạ Hỡnh A.11 - S tính tốn lớp thấm nước yếu có độ dầy đồng chiều dài hữu hạn Phụ lục B (Tham khảo) Tính tốn chiều dầy khối phản áp thiết kế giếng giảm áp B.1 Chiều dầy khối phản áp Hình B.1 giới thiệu sơ đồ bố trí khối phản áp chân đê hạ lưu Chiều dầy vị trí thứ i khối phản áp xác định theo công thức sau: Ti = K hi w  (G s  1).(1  n).t i  w  (B.1) đó: Ti chiều dầy khối phản áp điểm i sau chân đê, m; hi cột nước áp lực đáy tầng phủ thấm nước tương ứng với điểm i theo phương thẳng đứng, xác định theo A.7 phụ lục A, m; Gs tỷ trọng đất tầng phủ; n độ rỗng đất tầng phủ; ti chiều dầy tầng đất phủ (đất nền) thấm nước tương ứng điểm i, m;  khối lượng riêng vật liệu làm tầng phản áp, kg/m3; w khối lượng riêng nước, kg/m3; K hệ số an toàn, lấy sau : - Đối với đê mạch sủi : K = 1,5 ; - Đối với cát chảy : K = 2,0 Thânưđê Khốiưphảnưáp Tầngưphủ Tầngưcátưthấmưnư cưmạ nh Hình B.1 - Sơ đồ tính tốn bề dầy khối phản áp sau chân đê B.2 Giếng giảm áp B.2.1 Giếng đào B.2.1.1 Cấu tạo giếng tương tự cấu tạo giếng nước sinh hoạt nhân dân, hoạt động theo nguyên tắc tự phun (còn gọi giếng đào tự phun), phải có kết cấu lọc ngược để tránh xói ngầm kết cấu chèn bịt kỹ thành giếng để tránh đùn sủi mặt tiếp xúc thành giếng (xem sơ đồ cấu tạo giếng đào hình B.2) Thiết kế thi cơng kết cấu lọc ngược theo TCVN 8422 : 2010 Giếng bố trí thành cụm thành hệ thống nhiều ging liờn hon kiu hoa th Đ ờngưđoưápưcủaưtầngưcát S Mựcưnư cưtrànưthànhưgiếng Tầngưphủ đá Tầngưcát sỏi cát a 2ro Hình B.2 - Sơ đồ cấu tạo giếng đào giảm áp B.2.1.2 Đối với giếng đào tự phun, ổn định khơng hồn chỉnh, lưu lượng nước ngầm khỏi thành giếng xác định theo công thức sau: K a.S Q = 2,73 R lg r0  r0   a   cos  1  a  2t    đó: Q lưu lượng nước ngầm ngồi thành giếng, m3/s; r0 bán kính giếng, m; K hệ số thấm tầng cát, m/s; R bán kính ảnh hưởng giếng, m; S độ hạ thấp cột áp giếng, m; t chiều dầy tầng cát thấm nước mạnh, m; a chiều sâu ngập giếng vào tầng cát B.2.2 Giếng bơm giảm áp (B.2) B.2.2.1 Giếng bơm giảm áp cấu tạo ống chống (có thể làm thép, nhựa PVC loại vật liệu khác có tính tương đương) để ngăn không cho cát chảy vào giếng, giữ ổn định thành giếng miệng giếng, có ống lọc đầu lọc để chống xói ngầm (xem sơ đồ hình B.3) Tuỳ thuộc vào lưu lượng thấm, cột nước áp lực thấm yêu cầu giảm cột nước áp lực thấm đê, giếng giảm áp bố trí giếng thành hệ thống gồm hàng, hai hàng nhiều hàng dọc theo chân đê phía đồng Mỗi giếng nối với ống thu nước nối vào máy bơm Thi công giếng giảm áp theo TCVN 9157 : 2012 Bơmưlên Đ ờngưđoưápưcủaưtầngưcát S Tầngưphủ Mựcưnư cưtrongưgiếng Tầngưcát 2ro Hỡnh B.3 S cấu tạo giếng bơm giảm áp B.2.2.2 Đối với giếng bơm ổn định, đơn lẻ, khơng hồn chỉnh, có chiều sâu tầng cát thấm nước mạnh lớn chiều sâu vùng hoạt động giếng, nước ngầm thấm vào giếng qua thành giếng xác định theo công thức sau: 2.K  S l 2.l Q= ln r0 (B.3) đó: l chiều sâu ngập giếng vào tầng cát thấm nước mạnh, m; S độ hạ thấp mực nước giếng so với mực nước đo áp dịng thấm có áp tầng thấm nước mạnh, m; K hệ số thấm tầng cát thấm nước mạnh, m/s; r0 bán kính giếng, m Phụ lục C (Tham khảo) Tính tốn ổn định chống trượt đê C.1 Tính tốn ổn định chống trượt đê đất C.1.1 Tính tốn theo phương pháp trượt cung trịn C.1.1.1 Sơ đồ tính tốn Hình C.1 – Sơ đồ tính tốn ổn định chống trượt theo phương pháp trượt cung trịn C.1.1.2 Phương pháp tính tốn Hệ số an tồn ổn định chống trượt đê sông ký hiệu K, xác định theo phương pháp sau: a) Phương pháp tổng ứng lực áp dụng cho hai trường hợp làm việc sau đây: 1) Trong thời kỳ thi công : K =   C b sin   G cos  th   G.sin  u u (C.1) 2) Trong thời kỳ mực nước hạ xuống thấp đột ngột: K =  C cu b sin    S cos   u i b sin  .tg cu   G sin  (C.2) b) Phương pháp ứng lực hữu hiệu áp dụng cho thời kỳ ngấm ổn định: K =   C '.b sin     G  G2  cos    u  Z n .b sin  .tg '  G đó:  G2  sin  (C.3) b chiều rộng dải, m; G trọng lực dải, kN; G = G1 + G2 + n.Z.b (C.4) G1 trọng lực dải phần mực nước mái đê, kN; G2 trọng lực dải phần bên mực nước mái đê, kN; Z khoảng cách cao từ mực nước mái đê đến mặt đáy dải, m; u áp lực kẽ rỗng thân đê đê thời kỳ thấm ổn định, kPa; u1 áp lực kẽ rỗng thân đê trước mực nước hạ xuống, kPa;  góc kẹp véc tơ trọng lực dải với bán kính qua trung điểm mặt đáy dải đó, độ (o); n trọng lượng riêng nước, kN/m3; C lực dính hay cường độ chống đất, kN/m 2: thời kỳ thi công ký hiệu Cu, thời kỳ mực nước hạ xuống ký hiệu Ccu, thời kỳ thấm ổn định ký hiệu C’;  góc ma sát đất, độ ( o) : thời kỳ thi công ký hiệu u, thời kỳ mực nước hạ xuống ký hiệu cu, thời kỳ thấm ổn định ký hiệu ’ C.1.2 Tính tốn theo phương pháp mặt trượt phức hợp C.1.2.1 Sơ đồ tính tốn § Êt­mỊm­u L Hình C.2 – Sơ đồ tính tốn ổn định chống trượt theo phương pháp mặt trượt phức hợp C.1.2.2 Công thức tính tốn Hệ số an tồn ổn định chống trượt mái đê sông theo phương pháp mặt trượt phức hợp ký hiệu K, xác định theo công thức sau: S Pa  Pb (C.5) S = G.tg + C.L (C.6) K= : G trọng lượng hữu hiệu khối đất B’BCC’, kN ; C lực dính tầng đất mềm yếu, kN/m2 ;  góc ma sát tầng đất mềm yếu, độ (o) ; Pa áp lực chủ động từ phía BB’ ; Pb áp lực bị động từ phía CC’ C.2 Tính tốn ổn định cơng trình đê bê tơng đá xây C.2.1 Tính tốn kiểm tra ổn định chống trượt phẳng cơng trình đê bê tơng đá xây (tường phịng lũ) theo công thức sau : Kc = f  G P  Kcp (C.7) : Kc hệ số an toàn ổn định chống trượt ; G tổng toàn lực thẳng đứng tác dụng lên thân tường, kN ; P tổng toàn lực nằm ngang tác dụng lên thân tường, kN ; f hệ số ma sát đáy tường đê ; Kcp hệ số an toàn ổn định chống trượt cho phép, xác định theo bảng C.2.2 Tính tốn ổn định chống lật tường phịng lũ theo công thức sau: Kl = M M cl  Kcp (C.8) l : Kl hệ số an toàn ổn định chống lật ; Mcl tổng toàn mô men chống lật tác dụng lên thân tường, kN.m ; Ml tổng tồn mơ men gây lật tác dụng lên thân tường, kN.m ; Kcp hệ số an toàn ổn định chống lật cho phép, xác định theo bảng C.2.3 Ứng suất nén đáy tường phịng lũ xác định theo cơng thức sau : max, = G A  M W (C.9) : max, ứng suất nén lớn ứng suất nén nhỏ đáy tường, kPa ; G tổng tải trọng thẳng đứng, kN; A diện tích đáy tường, m2; M tổng mô men tải trọng trọng tâm đáy, kN.m; W mô đun chống uốn mặt đáy, m3 ... 13 Thiết kế cơng trình giao cắt với đê sông 13.1 Yêu cầu chung 13.1.1 Công trình giao cắt với đê sơng gồm cơng trình xun qua đê cơng trình vượt qua đê u cầu kỹ thuật thiết kế xây dựng cơng trình. .. 2012 Công trình thủy lợi - Giếng giảm áp - Yêu cầu kỹ thuật thi công kiểm tra nghiệm thu; TCVN xxxx : 2013 : Cơng trình thủy lợi - u cầu thiết kế đê biển; TCVN xxxx : 2013 : Cơng trình thủy lợi. .. trượt đê 59 Lời nói đầu TCVN : 2013 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đê sông, xây dựng sở tổng kết kinh nghiệm thiết kế thi cơng cơng trình đê điều,