Giáo trình Thiết kế hệ thống thoát nước nhỏ - Ngành Xây dựng Cầu đường

Giáo trình thiết kế hệ thống thoát nước nhỏ cho nghề xây dựng cầu đường trình độ trung cấp, cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng
• Chuyên ngành: Xây Dựng Cầu Đường
• Đề tài: Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Thoát Nước Nhỏ Nghề Xây Dựng Cầu Đường Trình Độ Trung Cấp
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình thiết kế hệ thống thoát nước nhỏ

Giáo trình thiết kế hệ thống thoát nước nhỏ là tài liệu cốt lõi cho sinh viên ngành xây dựng cầu đường trình độ trung cấp. Nó cung cấp nền tảng kiến thức vững chắc về các nguyên tắc, tiêu chuẩn và quy trình thiết kế công trình thoát nước. Mục tiêu chính là đào tạo ra đội ngũ kỹ thuật viên có khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, giải quyết các bài toán thoát nước hiệu quả cho hạ tầng giao thông. Công trình thoát nước, chủ yếu là cống, chiếm tới 80-90% tổng số công trình trên một tuyến đường, với chi phí xây dựng chiếm 10-20% tổng giá thành. Do đó, việc thiết kế hợp lý không chỉ đảm bảo an toàn khai thác mà còn tối ưu hóa chi phí đầu tư. Giáo trình này tập trung vào các loại cống phổ biến như cống tròn, cống hộp, và cống bản, được làm từ vật liệu bê tông cốt thép. Nội dung được cấu trúc một cách hệ thống, từ các khái niệm cơ bản, phân loại, đến các phương pháp tính toán thủy lực chi tiết và nguyên lý cấu tạo. Một điểm quan trọng được nhấn mạnh là sự khác biệt giữa cống và cầu nhỏ: cống có thể hoạt động ở chế độ chảy có áp hoặc bán áp, trong khi cầu nhỏ chỉ hoạt động ở chế độ chảy không áp. Tài liệu cũng đề cập đến các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành như tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN, là kim chỉ nam cho mọi hoạt động thiết kế và thi công, đảm bảo tính đồng bộ và chất lượng cho hạ tầng kỹ thuật giao thông quốc gia. Việc nắm vững kiến thức từ giáo trình giúp người học có thể lập bản vẽ thiết kế cống chính xác, lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện địa hình và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của từng dự án.

1.1. Vai trò của hệ thống thoát nước trong xây dựng cầu đường

Hệ thống thoát nước đóng vai trò sống còn trong việc đảm bảo sự ổn định và tuổi thọ của công trình cầu đường. Chức năng chính của nó là thu và dẫn nước mưa, nước mặt từ bề mặt đường và các khu vực lân cận ra khỏi phạm vi nền đường một cách nhanh chóng và an toàn. Nếu không có hệ thống thoát nước hiệu quả, nước sẽ ứ đọng, thấm sâu vào kết cấu nền và móng đường, làm giảm sức chịu tải của đất nền, gây lún sụt, ổ gà và phá hoại kết cấu áo đường. Đặc biệt ở Việt Nam với khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa lớn và tập trung, vai trò này càng trở nên quan trọng. Một hệ thống thoát nước được thiết kế tốt sẽ giúp bảo vệ mái dốc taluy nền đường khỏi xói lở, ngăn ngừa ngập lụt cục bộ gây gián đoạn giao thông và đảm bảo an toàn cho người và phương tiện. Các cấu kiện như rãnh thoát nước dọc và cống ngang đường phối hợp nhịp nhàng để tạo thành một mạng lưới hoàn chỉnh. Do đó, việc đầu tư đúng mức cho thiết kế và thi công hệ thống thoát nước là một quyết định kinh tế và kỹ thuật khôn ngoan.

1.2. Phân loại các công trình thoát nước nhỏ thường gặp

Các công trình thoát nước nhỏ được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau để phù hợp với từng mục đích sử dụng và điều kiện xây dựng. Theo vật liệu, có cống gạch, cống đá, cống bê tông và phổ biến nhất hiện nay là cống bê tông cốt thép (BTCT). Theo hình dạng mặt cắt, các loại chính bao gồm: thiết kế cống tròn (chịu lực tốt, phù hợp nền đắp cao), thiết kế cống hộp (khả năng thoát nước lớn, dùng cho cả mục đích dân sinh), cống bản (thích hợp nơi nền đắp thấp) và cống vòm. Dựa vào chế độ thủy lực, cống được chia thành cống chảy không áp, bán áp và có áp, tùy thuộc vào mực nước dâng ở cửa vào so với chiều cao cống. Ngoài ra, cách phân loại theo số lỗ (cống đơn, cống đôi, cống ba) cũng rất phổ biến để đáp ứng yêu cầu về lưu lượng tính toán. Việc lựa chọn loại cống nào phụ thuộc vào sự tổng hòa của nhiều yếu tố như điều kiện địa chất, chiều cao nền đắp, lưu lượng nước và chi phí xây dựng, đòi hỏi người thiết kế phải có sự phân tích và so sánh kỹ lưỡng.

II. Các thách thức chính trong thiết kế hệ thống thoát nước

Thiết kế hệ thống thoát nước nhỏ trong xây dựng cầu đường đối mặt với nhiều thách thức đòi hỏi sự chính xác và kinh nghiệm. Thách thức lớn nhất bắt nguồn từ việc thu thập và phân tích dữ liệu đầu vào. Các tài liệu cơ bản như bình đồ khu vực, số liệu thủy văn, và đặc điểm địa chất công trình là nền tảng quyết định sự thành bại của một đồ án thiết kế. Việc khảo sát địa hình không đầy đủ hoặc thiếu chính xác có thể dẫn đến sai lầm trong việc định vị cống, xác định sai độ dốc tối thiểu, gây ra tình trạng ứ đọng hoặc xói lở. Bên cạnh đó, việc xác định lưu lượng tính toán với tần suất phù hợp (1% cho đường cấp I, 2% cho đường cấp II, III) là một bài toán phức tạp, phụ thuộc vào diện tích lưu vực, cường độ mưa, và đặc điểm bề mặt. Một sai số nhỏ trong tính toán có thể khiến cống bị quá tải khi có lũ lớn, hoặc gây lãng phí nếu thiết kế quá lớn. Thách thức tiếp theo là việc lựa chọn loại cống và vật liệu xây dựng phù hợp với điều kiện địa phương, vừa phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa phải tối ưu chi phí. Ví dụ, ở những vùng có nền đất yếu, việc lựa chọn móng cống không phù hợp có thể gây lún không đều, làm nứt vỡ thân cống. Cuối cùng, việc hài hòa giữa yếu tố kỹ thuật và các yếu tố môi trường, xã hội như giải phóng mặt bằng, ảnh hưởng đến tưới tiêu nông nghiệp cũng là một thách thức không nhỏ mà người kỹ sư cần phải cân nhắc trong quá trình thiết kế.

2.1. Yêu cầu về khảo sát địa hình và địa chất công trình

Công tác khảo sát địa hình và địa chất là bước khởi đầu không thể thiếu và có tính quyết định. Bình đồ khu vực phải thể hiện chi tiết hướng dòng chảy, vị trí sông suối, và cao độ mặt đất tự nhiên. Dựa trên bình đồ, người thiết kế mới có thể xác định vị trí đặt cống tối ưu, đảm bảo thoát nước nhanh nhất và tránh các khúc cua bất lợi của dòng chảy. Công tác khảo sát địa chất, thông qua các hố thăm dò, cung cấp thông tin về các lớp đất đá, mực nước ngầm và cường độ chịu tải của nền. Dữ liệu này là cơ sở để lựa chọn loại móng cống phù hợp (móng trên nền thiên nhiên, móng đệm đá dăm, hay móng BTCT), tránh các rủi ro về lún, trượt. Bỏ qua hoặc thực hiện sơ sài công tác này có thể dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng cho công trình về sau.

2.2. Tầm quan trọng của việc xác định lưu lượng tính toán

Xác định chính xác lưu lượng tính toán (Q) là yếu tố cốt lõi để quyết định khẩu độ cống. Đây là tài liệu cơ bản nhất trong hồ sơ thiết kế. Lưu lượng này được tính toán dựa trên các công thức thủy văn, có xét đến tần suất lũ thiết kế theo cấp đường. Nếu lưu lượng tính toán nhỏ hơn thực tế, cống sẽ không đủ khả năng thoát nước khi có mưa lớn, gây ngập úng thượng lưu, xói lở nền đường và có thể phá hoại toàn bộ công trình. Ngược lại, nếu tính toán lưu lượng quá lớn sẽ dẫn đến việc chọn khẩu độ cống lớn không cần thiết, làm tăng chi phí xây dựng một cách lãng phí. Do đó, việc thu thập số liệu mưa, phân tích đặc điểm lưu vực và áp dụng đúng phương pháp tính toán là cực kỳ quan trọng, đảm bảo công trình vừa an toàn vừa kinh tế.

III. Hướng dẫn tính toán thủy lực và chọn khẩu độ cống tối ưu

Sau khi có đầy đủ dữ liệu đầu vào, bước tiếp theo là tiến hành tính toán thủy lực để xác định khẩu độ cống. Đây là nội dung trọng tâm của công tác thiết kế hệ thống thoát nước. Quá trình này dựa trên các phương trình cơ học chất lỏng, chủ yếu là phương trình Becnuli, để phân tích mối quan hệ giữa lưu lượng, vận tốc và cột nước. Tùy thuộc vào chiều sâu mực nước dâng ở cửa vào (H) so với chiều cao lòng cống (h), cống có thể làm việc ở ba chế độ: chảy không áp (H < h), chảy bán áp (H > 1.2h) và chảy có áp. Mỗi chế độ có một công thức tính khả năng thoát nước riêng. Chế độ chảy có áp cho khả năng thoát nước lớn nhất nhưng đòi hỏi nền đường phải đủ cao để chống ngập. Việc lựa chọn khẩu độ cống không chỉ đơn thuần là tìm ra một kích thước đủ để thoát hết lưu lượng tính toán. Nó là một bài toán tối ưu hóa đa biến số, cần cân nhắc đồng thời các điều kiện khống chế. Các điều kiện này bao gồm: chiều cao đất đắp tối thiểu trên đỉnh cống (thường là 0.5m), cao độ nền đường phải cao hơn mực nước dâng tối thiểu 0.5m-1.0m, và vận tốc dòng chảy trong cống không được vượt quá 6m/s để tránh xói lở hạ lưu. Người thiết kế phải đưa ra nhiều phương án (ví dụ: cống đơn khẩu độ lớn, cống đôi khẩu độ nhỏ) rồi so sánh kinh tế-kỹ thuật để chọn ra giải pháp cuối cùng.

3.1. Nguyên lý tính toán thủy lực cho cống không áp và có áp

Nguyên lý tính toán thủy lực cho các chế độ chảy là khác nhau. Đối với cống chảy không áp, khả năng thoát nước được xác định theo công thức chảy qua lỗ hoặc đập tràn, phụ thuộc chủ yếu vào chiều sâu phân giới (hc) và diện tích mặt cắt ướt. Dòng chảy trong cống có bề mặt tự do. Ngược lại, đối với cống chảy có áp, dòng chảy lấp đầy toàn bộ mặt cắt cống, và khả năng thoát nước được tính toán dựa trên chênh lệch cột nước giữa thượng lưu và hạ lưu, có kể đến các tổn thất năng lượng do ma sát và tổn thất cục bộ ở cửa vào, cửa ra. Công thức chung có dạng Q = μ.ω.√(2g.ΔH), trong đó μ là hệ số lưu lượng tổng hợp. Việc hiểu rõ bản chất của từng chế độ chảy giúp kỹ sư lựa chọn công thức tính toán phù hợp, từ đó xác định khẩu độ cống một cách chính xác nhất.

3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại và khẩu độ cống

Việc lựa chọn loại và khẩu độ cống chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Chiều cao nền đắp là yếu tố khống chế hàng đầu: nền đắp thấp buộc phải dùng cống bản hoặc thiết kế cống hộp, trong khi nền đắp cao cho phép sử dụng thiết kế cống tròn với chi phí rẻ hơn. Điều kiện địa chất quyết định loại móng, ảnh hưởng gián tiếp đến chi phí tổng thể. Lưu lượng tính toán là yếu tố trực tiếp quyết định tổng diện tích thoát nước cần thiết. Ngoài ra, các yêu cầu về vận hành như khả năng vận chuyển vật liệu trôi nổi, yêu cầu làm đường chui dân sinh, hay các quy định về thủy lợi cũng là những yếu tố quan trọng cần được xem xét. Cuối cùng, yếu tố kinh tế, so sánh chi phí giữa các phương án cống và cầu nhỏ, luôn là bước quyết định cuối cùng.

IV. Phương pháp thiết kế cấu tạo cống và bố trí trên tuyến

Thiết kế cấu tạo cống là việc xác định chi tiết hình dạng, kích thước và vật liệu cho từng bộ phận của cống, bao gồm thân cống, đầu cống và móng cống. Một cống điển hình được cấu tạo từ nhiều đốt để phòng lún không đều, giữa các đốt có khe nối được xử lý chống thấm. Thân cống là bộ phận chịu lực chính, tiếp nhận tải trọng từ nền đắp và hoạt tải xe chạy. Thiết kế thân cống, đặc biệt là thiết kế cống tròn và thiết kế cống hộp bằng bê tông cốt thép, phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN về tính toán kết cấu. Đầu cống có nhiệm vụ điều tiết dòng chảy và giữ ổn định mái dốc nền đường, thường có dạng tường cánh xiên hoặc dạng 1/4 nón. Móng cống truyền tải trọng từ công trình xuống nền đất. Song song với thiết kế cấu tạo là việc bố trí cống trên tuyến. Vị trí cống phải được xác định trên cả bình đồ và trắc dọc. Nguyên tắc chung là đặt cống ở nơi thoát nước tốt nhất, thường là trùng với dòng chảy tự nhiên. Tuy nhiên, để giảm chiều dài và đơn giản hóa thi công, người ta có thể nắn dòng để cống giao vuông góc với tim đường. Độ dốc lòng cống phải đảm bảo vận tốc dòng chảy không gây xói lở nhưng cũng không quá nhỏ để gây lắng đọng. Việc lập bản vẽ thiết kế cống chi tiết, thể hiện đầy đủ các mặt cắt, kích thước và ghi chú, là kết quả cuối cùng của quá trình này.

4.1. Chi tiết cấu tạo cống tròn cống hộp và hố ga

Cống tròn BTCT thường được đúc sẵn thành các đốt dài 1m, liên kết với nhau bằng các mối nối. Thép trong cống được bố trí theo dạng vòng tròn đồng tâm hoặc elip để phù hợp với biểu đồ mômen. Thiết kế cống hộp phức tạp hơn, thường được đổ tại chỗ hoặc lắp ghép từ các cấu kiện, có khả năng chịu lực lớn và khẩu độ rộng, phù hợp làm cống chui dân sinh. Bên cạnh cống, cấu tạo hố ga cũng là một phần quan trọng của hệ thống thoát nước đô thị và khu dân cư. Hố ga có chức năng thu nước mặt, lắng đọng cặn bẩn và là điểm nối, chuyển hướng của các tuyến cống, thuận tiện cho công tác bảo trì, nạo vét. Cấu tạo hố ga thường bằng gạch xây hoặc bê tông, bao gồm các bộ phận chính như lưới chắn rác, ngăn lắng cặn và cửa cống.

4.2. Nguyên tắc bố trí cống tối ưu trên bình đồ và trắc dọc

Trên bình đồ, vị trí cống lý tưởng là nơi dòng chảy tự nhiên cắt qua tuyến đường. Việc bố trí cống vuông góc với tim đường giúp giảm chiều dài cống và chi phí, nhưng có thể đòi hỏi phải đào mương dẫn và nắn dòng. Khi giao xiên, chiều dài cống tăng lên. Lựa chọn giữa hai phương án này dựa trên việc so sánh tổng chi phí xây dựng. Trên trắc dọc, cao độ đáy cống thường được đặt trùng với đáy khe suối tự nhiên để đảm bảo dòng chảy thuận lợi. Độ dốc tối thiểu của lòng cống phải được duy trì để tự làm sạch, tránh lắng cặn. Trong địa hình dốc, cống có thể được thiết kế theo kiểu bậc thang hoặc có thêm các công trình tiêu năng như bậc nước, giếng tiêu năng để giảm vận tốc dòng chảy, chống xói lở hạ lưu.

V. Bí quyết ứng dụng thực tiễn và nghiệm thu công trình

Từ bản vẽ thiết kế đến một công trình hoàn thiện là một quá trình đòi hỏi sự giám sát chặt chẽ và tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thi công. Chất lượng của công trình thoát nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng thi công. Quá trình này bao gồm nhiều công đoạn: chuẩn bị mặt bằng, định vị tim cống, đào hố móng, xây dựng móng, lắp đặt thân cống và đầu cống, xử lý mối nối và lớp chống thấm, cuối cùng là đắp đất hoàn thiện. Mỗi công đoạn đều có những yêu cầu kỹ thuật riêng. Ví dụ, khi đắp đất hai bên thành cống, phải đắp đối xứng và đầm nén từng lớp 15-20cm để tránh làm xê dịch đốt cống và đảm bảo độ chặt yêu cầu. Đối với các công trình ở vùng núi dốc, việc thi công gặp nhiều khó khăn hơn, đòi hỏi các biện pháp an toàn và kỹ thuật đặc biệt. Sau khi thi công hoàn tất, công tác nghiệm thu công trình thoát nước là bước cuối cùng để đảm bảo công trình đạt yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn chất lượng. Việc nghiệm thu dựa trên hồ sơ hoàn công và kiểm tra thực tế tại hiện trường, bao gồm kiểm tra về vị trí, cao độ, kích thước hình học, độ dốc, chất lượng vật liệu và chất lượng thi công các mối nối. Chỉ khi công trình đáp ứng đầy đủ các tiêu chí theo tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN và các quy định liên quan, nó mới được chính thức đưa vào sử dụng, góp phần tạo nên một hạ tầng kỹ thuật giao thông bền vững.

5.1. Các bước chính trong quy trình thi công cống thực tế

Quy trình thi công cống bắt đầu bằng công tác chuẩn bị, bao gồm việc chế tạo hoặc tập kết các cấu kiện đúc sẵn như đốt cống, tấm bản. Tiếp theo là định vị chính xác vị trí và cao độ cống trên thực địa. Giai đoạn đào hố móng phải đảm bảo đúng kích thước, độ dốc và có biện pháp xử lý nước ngầm nếu có. Sau đó, tiến hành thi công lớp móng, có thể là lớp đệm đá dăm hoặc móng bê tông. Công đoạn lắp đặt thân cống và đầu cống đòi hỏi sự chính xác cao để đảm bảo các đốt cống thẳng hàng và đúng độ dốc. Cuối cùng là hoàn thiện các mối nối, quét lớp chống thấm và đắp đất xung quanh cống. Mỗi bước đều cần được giám sát và kiểm tra kỹ lưỡng.

5.2. Tiêu chí nghiệm thu công trình thoát nước theo TCVN

Công tác nghiệm thu công trình thoát nước được thực hiện dựa trên hệ thống tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN và các quy định hiện hành. Các tiêu chí nghiệm thu chính bao gồm: sự phù hợp về vị trí, tim tuyến, cao độ và kích thước hình học so với hồ sơ thiết kế. Kiểm tra chất lượng vật liệu bê tông cốt thép và các vật liệu khác thông qua chứng chỉ xuất xưởng và kết quả thí nghiệm. Đánh giá chất lượng thi công thực tế như độ kín khít của các mối nối, độ phẳng của bề mặt, độ chặt của lớp đất đắp. Sai số cho phép đối với các kích thước phải nằm trong giới hạn quy định. Chỉ khi tất cả các tiêu chí này đều đạt yêu cầu, biên bản nghiệm thu hoàn thành công trình mới được ký kết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1. Đầu cống được dùng phổ biến nhất là kiểu tường cánh chéo hoặc kiểu 1⁄4 nón. +) Đầu cống có thể xây tại chỗ hoặc lắp ghép bằng các tắm BTCT đúc sẵn. +) Nếu đầu cống xây bằng khối đá xây thì mác vừa xây không thấp hơn M30, cường độ đá R > 2000 kG/em’.

+) Nếu đầu cống làm bằng bê tông đổ tại chỗ thì mác bê tông không thấp hơn MISO. 13 +)_ Nếu đầu cống được đúc sẵn thì mác bê tông không thấp hơn M200. (b) Thân cống: Được phân thành các đốt với chiều dài Im, trường hợp đặc biệt có thể là 0,75m hoặc 2m. +) Giữa các đốt cống là các khe nối có tác dụng phòng lún và phòng sy co dan của bê tông khi nhiệt độ thay đổi.

Thường thì có hai loại khe nối: phẳng vả không phẳng. Khe nối phẳng được áp dụng cho trường hợp khẩu độ dưới 2m và áp lực nước không lớn. Khe nối không phẳng được áp dụng trong trường hợp khẩu độ cổng lớn hơn 2m, và cổng chảy có áp. +) Khe nối được lắp đầy bằng vật liệu cách nước đản hồi từ hai phía ngoài vào trong.

Phía ngoài khe nối được phủ đẩy bằng hai lớp giấy dầu rộng 25cm dán xen kẽ giữa 3 lớp bitum nóng. Phía trong ở chiều sâu 3cm trát vữa xi măng để giữ không cho vật liệu cách nước đàn hỏi bị chảy rót khi nhiệu độ cao. +) Bề mặt ngoài của các đốt cống được quét 2 lớp bitum nóng. Chỉ trường hợp.

đặc biệt mới làm lớp cách nước này sau khi đã hạ chỉnh các đốt cống. +) Khi cần thoát lưu lượng nước lớn có thể sử dụng cống hai, ba hoặc thậm chí bốn lỗ cống. Trường hợp này khoảng giữa các cống được lắp đầy bởi vật liệu cùng loại với móng đệm. Cự ly tối thiểu giữa các ống cống là 20-;-26cm để đảm bảo chèn chặt được lớp vật liệu đã nêu.

Mặt trên phải tạo được độ dốc về hai phía 3-:-4% và phủ bằng lớp đất sét dẻo dày 15-:-20cm. +) Để tăng khả năng thoát nước của cống có thể tôn cao đoạn đốt cống giáp với đầu cống thượng lưu kiểu hình nón cụt. +) Các đốt cống thường được chế tạo sẵn ở xưởng. Bê tông chế tạo đốt cống.

thường dùng mác M200, cốt thép thường dùng loại CT3, CT5,. Chiều dày đốt cống phụ thuộc vào cấp tải trọng (loại xe), chiều cao đất đắp, khẩu độ cống và thường có giá trị 8-:-15cm hoặc 20cm. * Bồ trí cbt thép cong: +) Cốt thép chịu lực của cống được bố trí theo hai kiểu: Kiểu một vòng elíp hoặc. kiểu hai vòng tròn đồng tâm: «Kiểu một vòng elip có ưu điểm là phù hợp với sơ đồ nội lực của kết cấu, cốt thép được đặt ở vùng chịu kéo vì vậy tiết kiệm được cốt thép.

điểm là khó chế tạo, khi chế tạo phải đánh dấu vị trí cốt thép để khi xây dựng đặt đốt cống cho phù hợp. ©_ Kiểu vòng tròn tốn cốt thép hơn. su elíp song việc chế tạo dễ dàng hơn. +) Theo chiều dọc đốt cống các cốt thép chịu lực này có thể bố trí thành từng.

vòng riêng biệt hay bố trí theo kiểu hình lò xo dây xoắn: 14 «Việc bế trí cốt thép thành từng vòng riêng biệt có nhược điểm lớn là số mối nối cốt thép nhiều (ở mỗi vòng 1 mối nối) nên tồn thất ứng suất trong. cốt thép nhiều, mặt khác không tận dụng được chiều đài của các thanh thép, đễ gây lãng phí cốt thép. ©_ Kiểu bố trí cốt thép theo kiểu hình lò xo dây xoắn khắc phục được những. nhược điểm trên của kiểu bố trí thành từng vòng riêng biệt.

Vì vậy kiểu bố. trí này được áp dụng phỏ biết +) Cốt thép chịu lực được liên kết với nhau và giữ đúng vị trí bởi các cốt thép. dọc và cốt thép đai. Cốt thép dọc còn có tác dụng chống lại lực cắt và uốn trong thi cong.

+) Các đốt cống trong các thiết kế định hình thường có hai loại: loại thông thường và loại gia cường, loại gia cường chỉ khác loại thông thường ở chỗ lượng cốt thép nhiều hơn. Ống cống gia cường thường được áp dụng khi cống. đặt trên nền cứng (ứng suất cho phép [ơ] > 6kG/em’). —¬ xoreirse m «ff {eae `.

Be 4 = asa | « gan te i 8 32ñ % 5 Ị cốt nếp rene “` Vane g sat =lộ i as = L * pon tapes ia cowrera * se. _ camera Vets antes Hình 2.1- Ví dụ bố trí cốt thép trong đốt cống tron @1,0m (cốt thép kiểu xoắn ốc) (c) Móng cống: Móng cống tròn BTCT có thể bằng các khối đá xây, bê tông, bê tông cốt thép lắp ghép hoặc trong trường hợp đất nền tương đối chặt có thể dùng lớp đệm bằng đá đăm, sỏi, cắt,. 15 Mone cOne vt ÔNG CONG fun — estan } ed ie inh 22a: Nén isl cu chit, ct th hoge va “. MÔNG CỔNG KẾU inh 22-4: Mén là đã phong hoá g6Atrngamen MONG cone Kua a es oem ann = ] apart Minh22 -s:Nến là đồ không phong hoá MÔNG CỔNG dum up | Ki toe em) ‘Sido cic ming #86 —— —— m™ i tlelsit|a|w |WA Nẻ SH [H8 THẾ MÔ M[ HỘ to mm ae we ww or 1 i 151 | 150 180 # 8 3 8 8 tm) 8 | a HE 2M DU TÔN0 188 Songer came atne inh22 ;Nến à đi sát sát pha cát, cá mịn ðndi ẩn et hose "hoặc pha sở nữ òô áo oặcSen ot $2.

CONG VOM GACH, ĐÁ, BÊ TONG. Đặc điểm và phạm vi sử dụng ~_ Đặc điểm chung của vật liệu khối xây gạch, đá hay bê tông là khả năng chịu lực nén tốt còn khả năng chịu kéo nén là rất kém. ~ _ Cổng vòm có những ưu điểm nỗi bật sau đây: +) Khẩu độ lớn (tới 6m), khả năng thoát nước lớn; +) Tận dụng được khả năng khai thác vật liệu địa phương (như gạch, đá,.) do đó tiết kiệm bê tông, cốt thép; +) Thời gian sử dụng lâu dài có thể tới 50-:-60 năm; +) Bồ trí ở những nơi có độ dốc tự nhiên lớn; +) Sử dụng rộng rầi nhân công trong công tác xây dựng. 16 ~ Nhược điểm chính của cống vòm: +) Tốn nhiều công xây dựng, thi công chủ yếu là thủ công và diễn ra ngay tại công trường.

+) Cổng vòm bê tông thỉ thời gian thì công dai, ~_ Điều kiện áp dụng: +) Lưu lượng nước lớn. +) Nơi có sẵn vật liệu gạch đá. +) Nơi có điều kiện địa chất tốt. +) Nền đắp cao, khe suối sâu.

+) Chế độ nước chảy không áp, chiều cao nước dâng trong cống không được. vượt qua vách vòm. +) Số lỗ tối đa của cống không vượt quá 2. +) Cống vòm gạch thường chỉ áp dụng với đường dành cho xe thô sơ, và có xe có tải trọng trục lớn nhất là 2,5T.

Cấu tạo Hình 2.3- Mặt cắt ngang cống vòm gach (a) Đầu cống: phổ biến dùng kiểu tường cánh chéo với góc mở 30° đối với đầu cống, thượng lưu và 14-:-15° đối với đầu cống hạ lưu. Đoạn vào giáp đầu cống thượng. lưu thường tôn cao với chiều cao không đổi để tăng khả năng thoát nước và tận dụng diện tích thoát nước của các đoạn cống còn lại. 17 (b)_ Thân cống được chia ra làm các đoạn dài từ 3-:-6m, giữa các đoạn bố trí các khe phỏng lún với chiều rộng khoảng 3cm.

Cấu tạo các khe phòng lún bằng vật liệu đay tắm bitum hoặc matit bitum. Thân cống được cấu tạo gồm các bộ phận: vành vòm, tường bên, lòng cống. be bch a Gpchxepvid “Gach xép duh Hình 2.4- Phối cảnh cấu tạo vành vòm.5- Cầu tạo móng cống vòm gạch +) Vành vòm: có hình bán nguyệt, hoặc 1/3 hình tròn hay parabol. Loại hình bán nguyệt đễ thi công và thường dùng cho loại công có khu độ dưới 3m.

Khi khẩu độ cống lớn hơn 3m thì cấu tạo vành vòm thoải có thiểu cao f=1/3 khẩu độ. +) Chiều dày vành vòm thường từ 0,3-:-0,8m. Chiều dày nhỏ nhất của vành vòm. bằng 0,3m đối với vòm đá xây và nhỏ nhất bằng 0,2m đối với bê tông.

Đối với khẩu độ dưới 3m nên dùng loại vòm có chiều dày không đổi để đơn giản cho. công tác xây dựng, khẩu độ trên 3m dùng loại vòm có chiều dày thay đổi nhằm tiết kiệm vật liệu. 18 +) Tường cổng có tác dụng như mố của cầu vòm. Chiểu dày của tường có thể thay đổi hoặc không thay đổi theo chiều cao.

Khẩu độ dưới 3m thì dùng loại tường có chiều cao không thay đổi, khi khẩu độ trên 3m thì dùng loại vòm có. tưởng bên thay đổi để tiết kiệm vật liệu. +) Lòng cống có cấu tạo bằng đá xây hay đá lát có trắt xi măng và có dạng cung. tròn có tác dụng cải thiện điều kiện chảy của dòng nước qua cống bằng mặt cắt có ï về mặt thuỷ lực.

() Đối với cống vòm 2 lỗ, phần trên đỉnh giữa hai lỗ được đỗ đầy bằng hỗn hợp đá dăm cát, cuội sỏi cát hoặc cấp phối đất, sỏi. Bề mặt trên phải tạo mái dốc 3-:-4% sang hai bên và bên trên phủ bằng lớp đất sét đẻo dày 15-:-20cm. Trường hợp. khẩu độ lớn phải có biện pháp thoát nước dọc trên đỉnh cống phần tiếp giáp gita hai vòm.

@ 'Bề mặt tiếp xúc với đắt của vành vòm và tường bên phải được phủ lớp cách nước. Đối với cống vòm gạch đá thì sau khi trát một lớp vữa xi măng dày 2cm thì phải quết bitum nóng. Mặt trong của lòng cống phải trát vữa xi măng. () Các tường bên của cống phái được đặt trên các khối móng riêng biệt đưới mỗi tường hoặc liền một khối chung cho cả hai tường.

Khi khẩu độ cống lớn thỉ dùng. các khối móng riêng cho mỗi tường. Khi khẩu độ cống không lớn và đất móng cống mềm có cường độ không lớn lắm thì dùng khối móng chung cho cả hai tường. 4® Vật liệu xây dựng: thường là gạch, đá, bê tông.

+) Cường độ kháng ép của đá không thấp hơn 200kG/cmỶ, đối với gạch không. thấp hơn 75kG/cm”; vữa xây vành vòm mác không thấp hơn M75 và không. thấp hơn M50 đùng cho xây tường và móng. +) Bê tông dùng làm cống vòm mác không thấp hơn M200 với vành vòm và không thấp hơn M150 đối với các bộ phận khác.

+) Cống vòm ngoài hình thức xây gạch đá còn có hình thức xếp đá. Loại này tiết kiệm được vật liệu nhưng tốn công xây dựng. CONG BAN CHIM |. Dac diém và phạm vi sử dụng.

Sử dụng được ở những nơi có nền đắp thấp. ‘Tam ban day bing BTCT. Néu thi công đỏ tại chỗ tắm bản thì cấu tạo ván khuôn đơn giản, nếu thí công lắp ghép thì thời gian xây dựng ngắn, có thé thi công cơ giới toàn bộ.