Q P= AP α H P δ 1 F
3.3.6. Chọn biện phỏp gia cố thượng lưu và hạlưu cụng trỡnh
3.3.6.1. Biện phỏp gia cố thượng lưu cụng trỡnh
Khi độ dốc dọc của khe suối ở chỗ làm cống nhỏ hơn 10%, khe suối thẳng thỡ thường bố trớ cống theo độ dốc dọc của suối và đào một ở cửa vào của cống, độ dốc dọc của bộ phận đào thường lớn hơn 10%. Phải dựa theo tỡnh hỡnh địa chất sau khi đào và tốc độ nước chảy để đỉnh xem cú cần gia cố lũng suối mới đào hay khụng. Việc xõy lỏt phần giữa hai tường cỏnh của cổng thỡ dựa vào cỏch xử lý thụng thường như hỡnh vẽ. Khi lưu tốc nhỏ, để giảm bớt khối lượng xõy cú thể gia cố cửa vào cống như dưới. Kiểu gia cố này thớch hợp với cống khẩu độ lớn, tiết kiệm được vật liệu mà hiệu quả phũng bộ cũng tốt.
Đối với tỉnh Thỏi Nguyờn chỳ ý cần xử lý được độ dốc lớn, cho nờn cần được gia cố bền vững do đú cần thay những vật liệu bằng đỏ hộc xõy cũ hay xúi lở bằng vật liệu BTXM gia cố thượng lưu. Chi tiết xem hỡnh 3.16 dưới đõy.
Gia cố thượng lưu bằng vật liệu BTXM
Khi độ dốc của rónh biờn phớa thượng lưu khỏ dốc và nước cú chứa nhiều bựn cỏt thỡ cú thể làm hố tụ nước ở cửa vào sõu hơn đỏy cống. Hố tụ nước này cú tỏc dụng tiờu năng và để lắng đọng bựn cỏt. Cụ thể như hỡnh 3.17.
Phạm Đức Thành Page 110
Hỡnh 3.17. Cắt dọc cống cú bố trớ hố thu thượng lưu
Bố trớ hố thu thượng lưu
- Khi độ dốc dọc tự nhiờn của đỏy suối ở trước cống vào khoảng 10−40% thỡ độ
dốc dọc của đỏy đoạn suối đào lấy là 4−10%.
Trừ khi nền suối là đỏ, cũn thỡ phải gia cố đỏy và bờ suối bằng cỏch xõy lỏt đỏ. Hỡnh thức gia cố được xỏc định tuỳ theo lưu tốc.
Ứng dụng với cống cú độ dốc dọc nhỏ và độ dốc dọc của đỏy suối trước cống tương đối lớn, do đú phỏt sinh nước chảy ở cửa cống, vỡ vậy trước cửa cống phải làm một đoạn cú độ dốc thoải với chiều dài từ (1−2)lo ( lo là khẩu độ cống).
Ứng dụng với cống dốc và dũng chảy trong cống ở trạng thỏi chảy xiết, độ dốc dọc của cống cú thể nối tiếp với độ dốc dọc đỏy suối trước cống, vỡ vậy khụng cần ỏp dụng cỏc biện phỏp khỏc.
- Khi độ dốc dọc của khe suối trước cống lớn hơn 50%, tốc độ của dũng chảy rất lớn, cần phải làm bậc nước để giảm lưu tốc và tiờu hao năng lượng. Độ dốc dọc của đoạn suối đào ở thượng lưu lấy bằng 1:1 ữ 1:2, căn cứ vào tỡnh hỡnh địa chất để quyết định cẩn thận, trỏnh hiện tượng sụt trượt.
Là kiểu mỏng dẫn nước thượng lưu cú mặt cắt hỡnh thang thớch hợp với điều kiện địa chất là đất và phải xõy lỏt để gia cố.
Là kiểu mỏng dẫn thượng lưu kiểu dốc nước cú mặt cắt ngang hỡnh chữ U, chiều dài của hai tường bờn cạnh thường lấy bằng 4m, chiều rộng mỏng bằng khẩu độ cống. Để bảo đảm dốc nước được ổn định, cứ cỏch từ 150−200cm cần làm một tường chống trượt ở đỏy mỏng. Khi cần thiết phải dựng biện phỏp tăng độ nhỏm của đỏy dốc nước.
Kớch thước của bậc nước và dốc nước phải thụng qua việc tớnh toỏn thủy lực để xỏc định.
Khi thiết kế cỏc biện phỏp dẫn nước vào cống dốc cần chỳ ý:
1) Phải làm cho dũng nước chảy vào cống thuận. Nếu khi suối thượng lưu quỏ cong queo thỡ phải xử lý khụng để dũng chảy ngoặt gấp, khụng được rỳt ngắn cỏc cụng trỡnh dẫn nước vào.
2) Chiều dài đoạn khe suối cần đào để dẫn nước vào cống càng ngắn càng tốt. Nếu địa chất của khe suối ở thượng lưu là loại đất dễ thấm nước thỡ khụng nờn dựng biện phỏp cải suối để trỏnh khụng cho dũng nước chảy vào khe suối cũ làm hỏng nền đường.
3) Nếu cống nằm trờn nền đỏ thỡ căn cứ vào điều kiện địa hỡnh mà xử lý cửa vào. Độ dốc phần đào xử lý ở thượng lưu thường lấy từ 1:1 ữ 1:0.2. Nến dũng chảy nhỏ, khẩu độ cống lo =0.75m thỡ cú thế khụng cần đào mà cho
chảy thẳng vào cống.
4) Khi lũng khe suối thượng lưu là sỏi sạn thỡ phải làm một tường chắn nhỏ để chấn sỏi sạn ở đầu đoạn xõy lỏt cửa cống.
3.3.6.2. Biện phỏp gia cố hạ lưu cụng trỡnh.
Kinh nghiệm cho thấy đại bộ phận cỏc cống bị nước xúi hỏng là do việc xử lý ở cửa ra phớa hạ lưu làm khụng tốt. Phải căn cứ vào điều kiện địa hỡnh, địa chất và đặc tớnh thủy lực, qua tớnh toỏn thủy lực để chọn cỏc hỡnh thức xử lý ở hạ lưu như mở rộng dũng chảy, tiờu năng, giảm vận tốc v.v...
- Khi cống cú độ dốc nhỏ i<5%, lưu tốc ở cửa ra khụng lớn, việc gia cố lũng suối ở hạ lưu thường làm như hỡnh vẽ dưới. Dự dũng chảy ở cửa ra được mở rộng theo tường cỏnh, nhưng lũng suối ở hạ lưu vẫn bị xúi, vỡ vậy cần phải gia cố ở đầu cửa ra. Chiều sõu chụn tường chống xúi phải bằng hoặc lớn hơn chiều sõu đỏy múng tường cỏnh và vật liệu gia cố hạ lưu nờn chuyển từ vật liệu đỏ hộc như trước đõy vẫn hay làm thành vật liệu gia cố là BTXM để đảm bảo chắc chắn cho hạ lưu cụng trỡnh. Bờn ngoài tường chống xúi cũn phải gia cố bằng cỏch lỏt đỏ khan để bảo vệ tường chống xúi.
Phương phỏp trờn đõy cú thể tham khảo để sử dụng khi độ dốc lũng suối thiờn nhiờn i≤15%. Chi tiết xem hỡnh 3.18.
Đặc thự của tỉnh Thỏi Nguyờn là địa hỡnh dốc do đú chủ yếu cống thoỏt nước ngang đường là những cống cú độ dốc lớn do vậy lưu tốc lớn dễ gõy xúi lở cho hạ lưu, do vậy đối với hạ lưu cần tớnh toỏn chiều sõu sau súi và gia cố phần hạ lưu cống cẩn thận.
Khoảng cỏch D giữa bậc chắn trờn và bậc chắn dưới của bậc chắn ba bậc hoặc hai bậc (khụng cú bậc bằn ) cú thể lớn hoặc nhỏ, thay đổi trong phạm vi D=2ữ4m, và đều cú tỏc dụng phũng xúi tốt.
Bậc chắn được bố trớ dựa theo chiều dài gia cố. Khi chiều dài gia cố:
m 4 ≥ thỡ dựng bậc chắn ba bậc.. m 4 2ữ dựng bậc chắn hai bậc hoặc ba bậc. m 2 < dựng bậc chắn một bậc (bậc trờn) hoặc hai bậc.
- Khi chiều sõu mực nước ở lũng suối cửa ra của cầu nhỏ và cống từ 1.5ữ2.5m
thỡ chiều cao của bậc trờn thường là 20cm, chiều cao của bậc dưới là 10cm. Chiều cao của bậc ở giữa tốt nhất là khụng được cao hơn đường thẳng nối liền bậc trờn và bậc dưới (xem hỡnh vẽ). Khi chiều sõu mực nước tự nhiờn ở lũng khe suối ở cửa ra nhỏ hơn 1.5m cú thể giảm thấp chiều cao bậc chắn thượng hạ lưu theo tỷ lệ. Khi chiều sõu mực nước tự nhiờn lớn hơn 2.5m thỡ phải tiến hành thiết kế riờng.
Vị trớ hợp lý của cỏc bậc chắn như vẽ ở trờn trong đú trị số D lớn hay nhỏ cú quan hệ với chiều dài đoạn xõy lỏt, đoạn xõy lỏt dài thỡ D lớn và ngược lại.
Về hỡnh dạng thỡ cỏc bậc chắn trờn và bậc chắn dưới thường làm theo mặt cắt ngang hỡnh thang với chiều rộng đỏy trờn là 5cm. Để tăng cường độ, mặt đoỏn nước của bậc chắn nờn làm thoải với độ dốc 1/2.
Khi dựng bậc chắn hai bậc, đề nghị vẫn giữ nguyờn chiều sõu của tường chống xúi là 0.5ữ0.7m. Nếu dựng một bậc chắn thỡ chiều sõu tường chống xúi là 0.7ữ1.0m.
Thực tế cho thấy nếu hạ thấp cao độ bề mặt gia cố lũng sụng hạ lưu, làm cho mặt lũng sụng ngang bằng với bậc trờn hoặc bậc dưới thỡ vừa cú thể bảo đảm hiệu quả
chống xúi tốt lại vừa giảm nhỏ ảnh hưởng của bậc chắn đến sự tăng mực nước dõng ở thượng lưu.
Làm như vậy thỡ dự trạng thỏi dũng chảy của lũng sụng ở cửa ra là như thế nào đều cú thể làm cho mực nước tự nhiờn ở hạ lưu bằng hoặc lớn hơn cao độ đỉnh bậc chắn (là điều kiện cần thiết để hỡnh thành sự chảy ngược sau khi dũng chảy tràn qua đỉnh của bậc chắn dưới).
Khi cầu nhỏ hoặc cống giao chộo với dũng chảy nhưng gúc giao khụng lớn thỡ cú thể bố trớ cỏc bậc chắn như đó nờu ở trờn. Khi gúc giao tương đối lớn thỡ cú thể làm cỏc bậc chắn thẳng gúc với dũng chảy. Cú hai phương phỏp xử lý: 1) Phõn đoạn cỏc bậc chắn thành hỡnh răng cưa: 2) Đoạn bậc chắn trờn dũng chủ thỡ bố trớ thẳng gúc với dũng chảy, cỏc đoạn cũn lại thỡ bố trớ chộo gúc.
- Bố trớ cửa ra cống dốc, khi độ dốc dọc của lũng suối thiờn nhiờn lớn hơn 15%
thỡ thiết kế cống dốc. Tuỳ theo điều kiện địa hỡnh, địa chất và điều kiện thủy lực mà bố trớ cửa ra của cống dốc theo kiểu tường cỏnh chữ bỏt, dốc nước, bậc nước, hố tiờu năng hoặc dựng biện phỏp tăng độ nhỏm nhõn tạo v.v... Phải tuỳ theo độ dốc thiờn nhiờn của khe suối, căn cứ vào việc tớnh toỏn thủy lực để xỏc định xem dựng loại cửa cống nào thỡ hợp lý, chọn hỡnh thức và tớnh toỏn kớch thước chỗ nối tiếp. Tất cả vật liệu gia cố hạ lưu hiện nay điều chuyển từ đỏ hộc xõy vữa xi măng sang vật liệu là BTXM. Cụ thể trong hỡnh 3.19.
Một số vị trớ cú mực nước ngầm và phớa phần hạ lưu cú độ dốc tự nhiờn lớn khụng bố trớ được đầu cống hạ lưu mà bố trớ bằng tường chắn thỡ nờn lựa chọn gia thay thế là loại tường chắn rọ đỏ vừa cho phộp thoỏt nước ngầm, vừa cho phộp thoỏt nước mặt thấm bọt. Mặt khỏc tường chắn rọ đỏ là loại tường chắn mềm khụng như tường chắn BTCT nờn với những xúi sụt nhỏ thỡ tường chắn rọ đỏ vẫn đảm bảo khả năng chắn giữ taluy và đảm bảo kết cấu cống an toàn, cũn đối với tường chắn BTXM do là loại tường chắn cứng do vậy chỉ cần xảy ra lỳn sụt nhỏ thỡ kết cấu cống cũng bị phỏ hoại.
Phạm Đức Thành Page 116