Trong xây dựng đường ơ tơ, việc thốt nước đĩng một vai trị hết sức quan trọng, bao gồm thốt nước mặt đường, nền đường, thốt nước ngầm. Để việc thốt nước được tốt, cần phải xây dựng hệ thống thốt nước bao gồm hàng loạt các cơng trình và biện pháp kĩ thuật đảm bảo cho nền, mặt đường khơng bị ẩm ướt. Các cơng trình này cĩ tác dụng tập trung và thốt nước nền đường, ngăn chặn khơng cho các nguồn nước chảy thấm đến khu vực tác dụng của nền đường, đảm bảo nền đất luơn ổn định, kết cấu mặt đường đảm bảo ổn định về cường độ.
Tuyến đường trên chạy chủ yếu qua vùng địa hình vùng đồi núi, điều kiện địa chất thuỷ văn ổn định, mực nước ngầm nằm sâu so với nền đường nên khơng ảnh hưởng tới kết cấu nền - mặt đường. Trên tuyến này, hệ thống thốt nước chủ yếu được bố trí để thốt nước mặt, bao gồm nước mưa, nước do suối, mương, khe tập trung.
Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố : - Diện tích lưu vực.
- Đặc trưng dịng chảy.
- Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu - thuỷ văn.
Cơng trình thốt nước nhằm đảm bảo tuyến được liên tục, tránh những bất lợi cho nền đường. Các cơng trình thốt nước trên tuyến:
+ Rãnh dọc.
+ Cống : cĩ nhiều loại cống trịn, cống vuơng, cống vịm. Cống cĩ khẩu độ từ 0.5m -6m tùy theo địa hình và lưu lượng.
Người ta thường dùng các loại cơng trình với các lưu lượng sau: Q ≤
16.2m3/s thì dùng cống trịn bê tơng cốt thép
16.2< Q< 35m3/s nên chọn cống chữ nhật cống vịm hoặc cầu nhỏ. 35<Q<152 m3/s thì chọn cống vịm hoặc cầu.
Q>152 m3/s chỉ cĩ cầu mới đảm bảo thốt nước được
Để đảm bảo cho việc thốt nước cho rãnh thì phải bố trí cống cấu tạo. Theo qui trình thiết kế đường khi chiều dài tối đa là 500 m phải bố trí một cống cấu tạo thốt nước qua đường .
Khi thiết kế cơng trình thốt nước cần tuân thủ các qui phạm của bộ giao thơng vận tải, trong đĩ
+ Bề dày lớp đắp đất trên cống khơng được nhỏ hơn 0.5m so với mực nuớc dâng trước cơng trình , đối với cống cĩ áp hay bán áp thì khơng được nhỏ hơn 1m .
+ Nên đặt cống vuơng gốc với tim đường để đảm bảo kinh tế và kỹ thuật nên sử dụng các cấu kiện bê tơng đúc sẵn.
+ Khẩu độ cống khơng nên nhỏ hơn 0.75 m để tiện cho việc duy tu bảo dưỡng sau này. + Thiết kế sao cho đơn giản dể thi cơng và cố gắng áp dụng các phương pháp thi cơng cơ giới.
Vị trí để đặt cống được xác định trên bình đồ và dựa vào trắc dọc của tuyến đường, tại những vị trí của suối nhỏ cắt qua tuyến đường hay tại nơi giao nhau với đường tụ thủy cĩ lượng nước tập trung về lớn, trên nguyên tắc cĩ thể trình bày ở hình dưới
Tính tốn diện tích lưu vực.
Diện tích lưu vực đổ nước về cống là phần gạch sọc trên hình, diện tích này được giới hạn bằng các đường phân thủy và cĩ thể tính tốn theo cách kẻ các lưới ơ vuơng nhỏ và áp vào bình đồ, tính tổng diện tích của các ơ sau đĩ nhân với tỉ lệ bình đồ. Ở đây, để tiện cho việc tính tốn nhanh và đảm bảo chính xác hơn ta cĩ thể sử dụng cách đo là dùng phần mềm Auto Cad. Trước tiên là ta xác định lại tỉ lệ của bản đồ sao cho bằng ngồi thực địa, sau đĩ cĩ thể đo phần diện tích lưu vực này.
3.1 Xác định các đặc trưng thuỷ văn :
3.1.1 Diện tích lưu vực F (Km2) :
Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm được đường phân thủy giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường. Chia lưu vực thành những hình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (Fbđ), từ đĩ tìm được diện tích lưu vực thực tế theo cơng thức sau :
2 2 2 10 ( ) 10 bd M F =F × Km Trong đĩ :
+ Fbđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ ( cm2) + M = 10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ
+ 1010 : Hệ số đổi từ cm2 ra Km2
3.1.1.1 Chiều dài lịng sơng chính L (Km) :
Chiều dài lịng sơng chính được xác định như sau :
bd 5
M
L = L × (Km)
10
Trong đĩ : + Lbđ : chiều dài của lịng sơng chính trên bình đồ + 105 : hệ số đổi từ cm ra Km
3.1.1.2 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực :
( ) sd 1000F b = (m) 1.8 L+∑l Trong đĩ : + F : diện tích lưu vực
+ L : chiều dài lịng suối chính
+ ∑l : tổng chiều dài của các lịng suối nhánh (chỉ tính những suối nhánh thể hiện trên bình đồ cĩ chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng bình quân B của lưu vực)
Chiều rộng B được tính như sau :
Đối với lưu vực cĩ 2 sườn : B = F/2L (Km)
Đối với lưu vực cĩ 1 sườn : B = F/L (Km) và thay hệ số 1.8 bằng 0.9 trong cơng thức xác định bsd
3.1.1.3 Độ dốc trung bình của dịng suối chính Isd (‰) :Độ dốc sườn và dịng chính tính theo cơng thức sau : Độ dốc sườn và dịng chính tính theo cơng thức sau :
1 1 1 2) 2 1 d 2 ( ... ( n n)n s h l h h l h h l I L − + + + + + = Trong đĩ :
h1,h2,…,hn Độ cao của các điểm gãy khúc trên trắc dọc lịng sơng chính. l1,l2,...,ln Cự ly giữa các điểm gãy.
3.1.1.4 Độ dốc trung bình của sườn dốc Isd (‰) :
`Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện cho sườn dốc lưu vực.
3.1.2 Xác định lưu lượng tính tốn :
Theo quy trình tính tốn dịng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220-95) đối với lưu vực nhỏ cĩ diện tích < 100 Km2. Thì lưu lượng tính tốn được xác định theo cơng thức : Qp% = Ap
×α ×Hp Hp × F× δ ( 3/ m s ) Trong đĩ :
+ Ap : Mođun dịng chảy cực đại tương đối ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc vào địa mạo thuỷ văn, thời gian tập trung dịng chảy trên sườn dốc ơsd ,vùng mưa (Tra phụ lục 13).
+ α
: hệ số dịng chảy lũ lấy trong bảng 2-1 ( trang 823) 22TCN 220-95, tùy thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực, lượng mưa ngày thiết kế Hp% và diện tích lưu vực F
+ Hp% :Lượng mưa ngày max (mm) ứng với tần suất thiết kế p%. Vì đường cĩ vận tốc thiết kế V = 60 Km/h ,nên lấy p% =4%,theo quy trình 22TCN 220-95(phụ lục 1) tuyến đường thiết kế đi qua thuộc vùng Hà Tĩnh nên : H4% = 492mm ,Lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p % tại Hà Tĩnh, đây là khu vực thuộc vùng mưa X (phụ lục 15 TKĐƠTƠ3) ;
Hp=1% = 670 mm Hp=4% = 492 mm