Biện pháp thoát và hạ thấp mực nước ngầm nền đường

Thoát nước nền đường và phòng hộ

4.1.4.Biện pháp thoát và hạ thấp mực nước ngầm nền đường

1. ảnh hưởng của nước ngầm đối với ổn định nền đường

Nước ngầm và các hoạt động của nó trong phạm vi nền đường, luôn luôn ảnh hưởng đến ổn định nền đường. Vắ dụ, đối với nền đào là đất sét thông thường và đá có khe nứt, do sự tồn tại của nước ngầm, đã tăng lên lượng nước chứa trong khối lượng đất nền đường, hạ thấp cường độ chống cắt, dưới tác dụng của tải trọng đoàn tầu và các lực khác, nước ngầm ngấm ướt đất ở lớp đệm nền, dẫn đến các hư hại của nền đường như đùn bùn lên, vai đường phồng lên. Hoạt động của nước ngầm trong ta luy, có thể dẫn đến biến dạng ta luy như di động trượt lớp đất bề mặt, mạch nước ngầm thường thấm ướt phần dưới nền đắp và lớp đệm nền, dẫn đến nền đắp di động thậm chắ nghiêng trượt theo đáy nền, hoạt động của nước ngầm trong khối đất nền đường sườn núi là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây biến dạng làm khối đất trượt... Do vậy, nước ngầm trong phạm vi nền đường, cần phải được coi trọng đầy đủ, kịp thời sử dụng biện pháp thoát nước.

2. Loại hình chủ yếu công trình thoát nước ngầm nền đường

Đối với nước ngầm có nguy hại cho nền đường, nên căn cứ vào các điều kiện như loại hình nước ngầm, độ sâu tầng chứa nước, tắnh thẩm thấu của lớp đất, để chọn dùng công trình thoát nước ngầm thắch hợp.

Khi vị trắ nước ngầm tương đối cao hoặc không có tầng chứa nước cố định, có thể sử dụng rãnh hở, máng thoát nước, rãnh ngầm thoát nước, rãnh thấm ta luy, rãnh thấm tường chắn. Còn khi vị trắ nước ngầm tương đối thấp hoặc là tầng chứa nước cố định có thể sử dụng hầm thấm nước, giếng thấm hoặc ống thấm, khoan lỗ dạng nghiêng.

a) Rãnh hở và máng thoát nước: Rãnh hở là công trình thoát nước và thoát nước của mạch nước ngầm, đáy rãnh thông thường nên đào đến tầng không thấm

nước, hình4-4a. Nếu tầng thấm nước quá sâu, đáy rãnh nên đặt trong tầng thấm nước, hình 4-4b. Đáy rãnh và ta luy rãnh nước sử dụng vật liệu không thấm nước làm tầng bảo vệ để tránh nước trong rãnh thấm vào trong đất.

Máng thoát nước cũng là một loại công trình gồm thoát nước mặt đất và thoát nước của nước ngầm, hình 4-5. Vách mặt bên của máng thoát nước có lỗ thấm nước phắa ngoài, vách mặt bên tốt nhất là đắp một tầng cát thô, đá dăm nhỏ hoặc xỉ than tạo thành phần phản lọc. Lỗ thấm nước ở phần trên của vách máng, vách máng dưới mặt nước trong máng là không thấm nước, để tránh nước ngầm chảy ngược vào đất.

b) Rãnh ngầm thấm nước: Rãnh ngầm thấm nước còn gọi là rãnh chìm, là một loại công trình thoát nước ngầm, dùng để cắt chặn, thoát đi nước ngầm trong tầng chứa nước tương đối sâu, làm khô thể trượt hoặc hạ thấp mực nước ngầm, rãnh thấm thi công đào hở.

c) Rãnh ngầm thấm nước: Có thể phân thành hai loại là rãnh thấm có ống và rãnh thấm không ống. Rãnh thấm do chôn lắp các đoạn ống mà thành gọi là rãnh thấm có ống. Rãnh thấm có mặt cắt hình chữ nhật gọi là rãnh thấm không ống. Rãnh thấm chôn sâu để tiện cho việc kiểm tra tu sửa mặt cắt của nó thì mặt cắt rãnh của nó phải tương đối lớn.

Khi rãnh thấm tương đối dài, nên tại mỗi khoảng cách thắch hợp lắp đặt giếng kiểm tra. Đỉnh rãnh nên đắp lại, đầm chặt để tránh nước mặt đất thấm vào.

Theo tác dụng của rãnh thấm và vị trắ phần lắp đặt có thể phân theo rãnh thấm cắt nước, rãnh thấm ta luy và rãnh thấm tường chắn.

Kắch thước mặt cắt ngang của rãnh ngầm thấm nước, hầm thấm nước nên căn cứ vào độ sâu chôn đặt, điều kiện thi công và duy tu để xác định, kắch thước kết cấu nên do tắnh toán xác định.

Dốc dọc của rãnh ngầm thấm nước và hầm thấm nước không nên nhỏ hơn 50/00, khi điều kiện khó khăn cũng không nên nhỏ hơn 20/00.

Hình 4-4. Rãnh nước sâu. Hình 4-5. Mặt cắt máng thoát nước

Nệs.189

Rãnh thấm cắt nước và dẫn nước theo độ sâu của nó phân thành rãnh thấm chôn nông và rãnh thấm chôn sâu, độ sâu của rãnh thấm chôn nông thông thường là 2 ~ 6 m, độ sâu của rãnh thấm chôn sâu lớn hơn 6m.

Hình 4-6. Rãnh hạ thấp mực nước ngầm.

Rãnh thấm chôn nông có thể dẫn dưới đất thấp trũng ướt hoặc vùng lộ ra mạch nước ngầm hoặc nước ngầm nơi máng lõn dưới đất và làm theo đường thông ngắn nhất thoát ra, để làm khô đất ở vùng gần kề nó hoặc hạ thấp mực nước ngầm. Rãnh thấm chôn nông ở dưới rãnh biên nền đào hoặc bên cạnh rãnh biên có thể hạ thấp mạch nước ngầm trong phạm vi nền đào và làm khô đất ở vùng gần kề, cần phải bố trắ ở một hoặc hai sườn của nền đường, như hình 4-6a,b,c và 4-7.

Trong hình 4-6a: C là chiều cao hạ thấp mực nước ngầm giữa hai đường rãnh thấm, theo yêu cầu về độ cao hạ thấp mực nước ngầm để xác định.

Trong hình 4-7: e là khoảng cách từ mặt nước mao dẫn đến đồ thị tăng lên của nước mao dẫn, có thể lấy e = 0.25 ~ 0.5m, a biểu thị chiều lên cao của mực nước mao dẫn.

Phần đáy rãnh thấm lắp đặt đường dẫn thoát nước, lỗ thoát nước nên đặt độ sâu không nhỏ hơn 0.25m, thông thường sử dụng cấu tạo tấm đậy hình chữ nhật bằng BTCT, tường xây bằng đá hoặc bê tông. Hình 4-6c dùng ống tròn hoặc không có ống tròn thì dùng sợi đan làm tầng phản lọc (tầng lọc ngược).

Đối với rãnh thấm chôn nông, kắch thước rãnh hình chữ nhật thông thường 0.3m  0.4m, đường kắnh trong ống tròn thường 0.3 ~ 0.5m. Đối với rãnh chôn sâu, để tiện vào trong kiểm tra và duy tu, kắch thước rãnh hình chữ nhật có đường kắnh 0.8 ~ 1.2m, đường kắnh trong ống tròn có thể 1.0m, nước khe hở lưu lại trên tấm đậy hoặc trên ống tròn hay độ to nhỏ và khoảng cách giữa các mặt lỗ cùng với việc chọn lựa tầng phản lọc, có thể căn cứ vào lưu lượng nước tập trung của rãnh thấm và tổ hợp các hạt được dùng làm vật liệu đắp để tắnh toán xác định.

Rãnh thấm cắt nước chỉ cần rãnh đào ở một bên thượng lưu đưa nước vào, rãnh đào bên hạ lưu nên không thấm nước, có thể dùng đất sét hoặc xây đá phiến làm thành tầng cách thấm (hình 4-8).

Đáy của rãnh nền thấm nước cắt nước nên chôn vào trong tầng cách nước không nhỏ hơn 0.5m (hình 4-7).

Hình 4-7. Tắnh toán hạ thấp mực nước ngầm

của rãnh thấm một mặt bên.

Hình 4-8. Rãnh thấm cắt nước (đơn vị: m)

Phần đỉnh rãnh thấm phủ một lớp đá phiến, bề mặt dùng vữa, cát, xi măng chát lại, bên trên dùng đất có độ dày lớn hơn 0.5m, đắp chặt bằng mặt đất.

Bộ phận thấm nước của rãnh ngầm thấm nước có thể sử dụng cát, đá dăm, bê tông không cát làm tầng phản lọc. Số cấp, độ dày và yêu cầu cấp phối hạt của tầng phản lọc nên căn cứ vào chất đất, vách rãnh và vật liệu tầng phản lọc để tắnh toán xác định. Cát đá dăm nên sàng lọc rửa sạch, trong đó hàm lượng hạt nhỏ hơn 0.15 mm không được lớn hơn 15%.