YÊU CẦU THIẾT KẾ CỐNG QUA ĐÊ Requirements for dike sluice design

a Không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu b Không cho phép gián đoạn nhưng được c Cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm 4.3.2 Các chỉ tiêu thiết kế chính về dòng chảy 4.3.2.1 Tần suất

TCVN xxxx : 2022

Xuất bản lần 1

YÊU CẦU THIẾT KẾ CỐNG QUA ĐÊ

Requirements for dike sluice design

HÀ NỘI - 2022 TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA DỰ THẢO

Mục lục

Trang

Lời nói đầu 4

1 Phạm vi áp dụng 5

2 Tài liệu viện dẫn 5

3 Thuật ngữ và định nghĩa 6

4 Phân loại, phân cấp cống qua đê và các chỉ tiêu thiết kế chính ……… 9

5 Nguyên tắc chung khi thiết kế cống qua đê 12

6 Yêu cầu tài liệu để thiết kế cống …… 13

7 Thiết kế mới cống qua đê .

17 8 Thiết kế cải tạo, sửa chữa, nâng cấp cống qua đê 68

Phụ lục A (Tham khảo) : Sơ đồ một số mẫu cống qua đê điển hình 81

Phụ lục B (Tham khảo) : Tính toán thủy lực cống hở 85

Phụ lục C (Tham khảo): Tính toán thủy lực cống ngầm 100

Danh mục tài liệu tham khảo 113

Lời nói đầu

TCVN xxxx : 2022 do Viện Kỹ thuật công trình thuộc trường Đại

học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, BộKhoa học và Công nghệ công bố tại Quyết định số /QĐ-BKHCN ngày tháng năm 2022

Yêu cầu thiết kế cống qua đê

Requirements for dike sluice design

1 Phạm vi áp dụng

gồm xây dựng mới hoặc cải tạo sửa chữa nâng cấp các cống đã có qua đê sông, đê cửa sông, đêbiển

thuật có các điều kiện làm việc tương tự có thể tham khảo áp dụng

khác thì còn phải tuân thủ quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật của chuyên ngành đó

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫnghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì

áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 12571 : 2018 Công trình thủy lợi - Thành phần nội dung công tác khảo sát, tính toán thủy văn

trong giai đoạn lập dự án và thiết kế.

TCVN 10404 : 2015 Công trình đê điều - Khảo sát địa chất công trình.

TCVN 8481 : 2010 Công trình đê điều – Yêu cầu thành phần, khối lượng khảo sát địa hình.

TCVN 4253 Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế.

TCVN 9151 : 2010 Công trình thủy lợi - Quy trình tính toán thủy lực cống dưới sâu.

TCVN 9147 : 2012 Công trình thủy lợi - Quy trình tính toán thủy lực đập tràn.

TCVN 9143 : Công trình thủy lợi - Tính toán đường viền thấm dưới đất của đập trên nền không phải là

đá

TCVN 10304 : 2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 4116 : 1985 Bê tông thủy công - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy công - Yêu

cầu thiết kế

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN xxxx : 2022

TCVN 9139 : 2012 Công trình thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - Yêu cầu thiết

kế.

TCVN 8306 : 2009 Công trình thủy lợi - Kích thước các lỗ tháo nước có cửa van chắn nước.

TCVN 9159 : 2020 Công trình thủy lợi – Khớp nối.

TCVN 8421 : 2010 Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu.

TCVN 8299 : 2009 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế cửa van, khe van bằng thép TCVN 9152 : 2012 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế tường chắn công trình thủy lợi.

TCVN 9403:2012 Gia cố nền đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng.

TCVN 8644:2011 Công trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt vữa gia cố đê.

TCVN 8422 : 2010 Công trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược công trình thủy công.

TCVN 9144 : 2012 Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế âu tàu.

TCVN 11699 Công trình thủy lợi - Đánh giá an toàn đập, hồ chứa nước.

TCVN 12633 : 2020 Công trình thủy lợi – Cừ chống thấm – Yêu cầu thiết kế.

TCVN 8214 : 2009 Thí nghiệm mô hình thủy lực công trình thủy lợi, thủy điện.

TCVN 8215 : 2009 Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế bố trí thiết bị quan trắc cụm

công trình đầu mối.

TCVN 9158:2012 Công trình thủy lợi – Phương pháp tính toán khí thực

TCVN 9901:2014 Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê biển.

TCVN 9902:2016 Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê sông

TCVN 12044:2017 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi

thọ trong môi trường xâm thực

TCVN 11823:2017 Thiết kế cầu đường bộ

3.2 Cống qua đê (Dike sluice)

Cống cắt qua đê sông, đê cửa song, đê biển để cấp nước từ sông/biển vào đồng hay thoát nước từđồng ra sông/biển, có thể kết hợp giao thông thủy

3.3 Cống cấp nước (Water supplied sluice)

Cống lấy nước từ sông/biển để cấp cho các hộ dùng nước phía đồng (nông nghiệp, công nghiệp, dândụng…)

3.4 Cống thoát nước (Water discharge sluice)

Cống dẫn nước nước mưa, nước thải từ phía đồng đổ ra sông/biển

3.5 Cống kết hợp (Combine sluice)

Cống có nhiệm vụ kết hợp hai hoặc một số chức năng như: cấp nước, thoát nước, điều tiết nước, giaothông thủy

3.6 Cống phân lũ (Flood devide sluice)

Cống tháo nước lũ từ sông vào khu chứa lũ, sông thoát lũ

3.9 Cống chảy có áp (Pressure culvert)

Nước chứa đầy mặt cắt cống khi làm việc (dẫn nước)

3.10 Cống chảy không áp (Free level culvert)

Nước không chứa đầy mặt cắt cống khi làm việc (dẫn nước)

3.11 Cống chảy bán áp (Half pressure culvert)

Khi cống làm việc có đoạn chảy có áp, đoạn chảy không áp Ví dụ: cống cấp nước khi mở van mộtphần, phần cống trước van ở trạng thái chảy có áp, phần cống sau van chảy không áp

3.12 Chảy qua lỗ (Flow through the hole)

Trạng thái chảy dưới cửa van hoặc dưới tường ngực của cống có tường ngực

3.13 Thân cống (Sluice chamber)

Phần chính của cống dùng để chuyển nước từ thượng lưu về hạ lưu, bao gồm bộ phận điều tiết dòngchảy (cửa van)

3.14 Phần nối tiếp thượng lưu (Upstream link section)

Bộ phận để nối tiếp thuận dòng từ kênh thượng lưu vào thân cống và kết hợp chống thấm cho nềncống

3.15 Phần nối tiếp hạ lưu (Dowstream link section)

Bộ phận tiêu năng sau cống và nối tiếp thuận dòng từ thân cống ra kênh hạ lưu

3.16 Tường đầu (Head wall)

Tường nối phần trên cao của hai tường cánh thượng lưu hoặc hạ lưu để chắn đất, không cho đất từmái đê tràn vào lòng cống

3.17 Tường ngực (Breast wall)

Tường nối giữa các trụ kề nhau của cống để chắn nước và giảm bớt chiều cao cửa van, giảm cao trìnhcầu công tác hay hạn chế lưu lượng khi mực nước thượng lưu cống lấy nước lên cao Tường cũng cótác dụng tăng độ cứng hướng ngang cho cống

3.18 Tai van (Valve ear)

Bộ phận gắn lên trụ của cống có cửa van cung, tại đây bố trí bộ phận cối quay để tiếp nhận tải trọngtruyền từ càng van lên trụ

3.19 Cừ tai (Diafrac)

Phần tường bằng bê tông cốt thép đúc liền khối với thân cống ngầm, mở rộng về hai bên và phía trênthân cống để kéo dài đường thấm dọc thân cống

3.20 Mang cống (Sluice gill)

Phần không gian hai bên, trong pham vi hố móng cống, phía trong tiếp giáp với thành cống và cáctường cánh, phía ngoài giáp với đê

3.21 Tường găm (Plunge wall)

Tường bằng bê tông cốt thép hay đá xây, một đầu giáp với mặt ngoài của trụ biên cống, một đầu tự donằm trong đất đắp mang cống, tuyến tường vuông góc với trụ biên, hoặc hơi chếch về thượng lưu

3.22 Mảng cống (Sluice piece)

Phần thân cống được giới hạn bởi 2 khớp nối ở hai phía, hoặc một khớp nối và biên còn lại giáp đất,hoặc cả hai phía giáp đất (khi cống nhỏ, không có khớp nối ở thân cống) Từng mảng cống được xem

là làm việc độc lập với các mảng khác của cống

3.23 Khớp nối (Hydraulic structures joint)

Bộ phận liên kết giữa hai mảng cống kề nhau, hoặc giữa mảng cống với các bộ phận khác như tườngcánh, sân trước, bể tiêu năng… Khớp nối không cho phép nước rò qua, nhưng cho phép chuyển dịchđộc lập của các bộ phận kề nhau của cống.

3.24 Băng chắn nước (Water stop, or water bar)

Băng bằng vật liệu chế tạo sẵn được đặt trong khớp nối để chắn nước và cho phép co giãn Băng cóhai mép được cắm vào bê tông ở hai phía khớp nối để giữ ổn định

3.25 Tầng đất yếu (Soft soil layer)

Tầng đất có khả năng chịu lực kém, khả năng biến dạng lớn (bùn, các lớp đất dính ở trạng thái chảy,dẻo chảy)

3.26 Đất thấm mạnh (Sturdy seepage soil)

3.29; Vùng ảnh hưởng triều (Tide operated area)

Vùng ven biển và cửa sông ra biển có mực nước thay đổi theo thủy triều Giới hạn của vùng tính đếnmặt cắt sông có biên độ thay đổi mực nước lớn nhất trong ngày bằng 0,2m

4 Phân loại, phân cấp cống qua đê và các chỉ tiêu thiết kế chính

4.1 Phân loại cống qua đê

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các tiêu chí phân loại cống qua đê như sau:

4.1.1 Theo chức năng nhiệm vụ

a) Cống chảy có áp;

4.2 Phân cấp cống qua đê

cấp IV

Cấp thiết kế của cống được chọn theo cấp cao nhất từ 2 tiêu chí nêu trên

Bảng 1 Phân cấp cống qua đê theo cấp của đê

Bảng 2 Phân cấp cống qua đê theo quy mô, đối tượng phục vụ

Diện tích được tưới cho nông nghiệp

->50

>10-50 >2-10 ≤ 2Cấp nguồn nước chưa xử lý cho các

ngành sử dụng nước khác (công nghiệp,

dân dụng…) có lưu lượng, m3/s

4.3.1.1 Mức bảo đảm phục vụ của cống qua đê không thấp hơn các trị số quy định tại Bảng 3.

4.3.1.2 Cống kết hợp nhiều nhiệm vụ phải thiết kế sao cho mức bảo đảm của từng nhiệm vụ không

được thấp hơn các quy định nêu trong Bảng 3

Bảng 3 Mức bảo đảm phục vụ của cống qua đê (%)

a) Không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu

b) Không cho phép gián đoạn nhưng được

c) Cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm

4.3.2 Các chỉ tiêu thiết kế chính về dòng chảy

4.3.2.1 Tần suất mực nước lớn nhất để tính toán thiết kế và kiểm tra ổn định, kết cấu, nền móng, năng

lực cấp thoát nước của cống không lớn hơn các trị số quy định trong Bảng 4

Bảng 4 Tần suất mực nước lớn nhất thiết kể và kiểm tra đối với cống qua đê

2 Nếu ở phía thượng nguồn có những tác động làm thay đổi điều kiện hình thành dòng chảytrong sông thì khi xác định các yếu tố quy định trong điều này cần phải kể đến khả năng điềuchỉnh lại dòng chảy do các tác động đó

3 Xác định các mực nước thiết kế trong sông/biển phải đề cập đến biến đổi khí hậu và nướcbiển dâng theo kịch bản đã được phê duyệt

4.3.2.2 Mực nước thấp nhất phía sông/biển để tính toán ổn định, kết cấu công trình, nền móng cống

được quy định như sau (không phụ thuộc cấp công trình):

khai thác

CHÚ THÍCH: Đại lượng thống kê ở đây là trị số mực nước nhỏ nhất phía sông/biển xuất hiện trongtừng năm

4.3.2.3 Tần suất mực nước lớn nhất phía sông/biển nhận nước thoát để tính toán chế độ khai thác các

công trình thoát nước không lớn hơn các trị số quy định sau đây:

b) Thoát nước cho các đối tượng khác nằm trong hệ thống thoát nước (khu dân cư, đô thị, côngnghiệp, ): theo quy định của Chủ đầu tư và cơ quan quản lý, nhưng không lớn hơn tần suất quy địnhthoát nước cho nông nghiệp.

4.3.2.4 Tần suất mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ dẫn dòng thi công (đê

quai, kênh dẫn) không lớn hơn trị số quy định ở Bảng 5

Bảng 5 Tần suất mực nước lớn nhất để thiết kể các công trình tạm thời phục vụ dẫn dòng

thi công (%)

CHÚ THÍCH:

Đại lượng thống kê ở đây là trị số mực nước lớn nhất xuất hiện trong thời đoạn dẫn dòng thicông hay ngăn dòng nước vào vị trí cống để phục vụ thi công Thời đoạn (mùa) dẫn dòng là thờigian trong năm yêu cầu công trình phục vụ dẫn dòng/ngăn dòng phải tồn tại chắc chắn khi xuấthiện mực nước lớn nhất thiết kế dẫn dòng/ngăn dòng

4.3.2.5 Tuổi thọ thiết kế của công trình cống qua đê

công năng, nhiệm vụ được quy định trong thiết kế

toàn của công trình để quyết định thời gian tiếp tục khai thác hoặc dừng khai thác

kiện xâm thực của môi trường, được quy định như sau (không phụ thuộc vào cấp công trình):

biển: Tt = 35 năm

9139:2012 và TCVN 12041:2017 để đảm bảo độ bền lâu và tuổi thọ của công trình

hoạch đê điều, quy hoạch thủy lợi và các quy hoạch khác có liên quan

tượng thủy văn, bùn cát, địa hình, địa chất, kinh tế xã hội và môi trường, yêu cầu lợi dụng tổng hợp,điều kiện thi công và vận hành cống, tài liệu về quy hoạch đê điều, quy hoạch thủy lợi trong vùng có

5.3 Việc xác định các tổ hợp tính toán và hệ số an toàn tương ứng khi tính toán thấm, ổn định, kếtcấu cống phải tuân thủ các quy định tại tiêu chuẩn này, cũng như các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật

có liên quan

hợp, đảm bảo ổn định, độ bền và an toàn, thi công và vận hành thuận tiện, hợp lý về kinh tế; thiết kếkiến trúc đẹp và hài hòa với cảnh quan

đặc điểm của cống Phải tiến hành phân tích, so sánh các phương án về bố trí và kết cấu cống để lựachọn phương án hợp lý nhất

cống khác theo quy định của TCVN 8214:2009 thì phải tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực để kiểmchứng kết quả tính toán và hiệu chỉnh các thông số thiết kế kỹ thuật (đối với thiết kế 3 bước) hoặc thiết

kế bản vẽ thi công (đối với thiết kế 2 bước) để đảm bảo an toàn và đạt hiệu quả cao về mặt thủy lực

6.1 Tài liệu địa hình

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế cống (từ giai đoạnthiết kế cơ sở) thực hiện theo TCVN 8481:2010

6.2 Tài liệu địa chất

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật trong khảo sát địa chất phục vụ thiết kế cống (từ giai đoạnthiết kế cơ sở) phải thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 10404:2015 và các yêu cầu bổ sung như sau:

6.2.1 Bố trí hố khoan

6.2.1.1 Theo phương vuông góc với tim cống

a) Khi chiều cao đê ≤ 5m: Bố trí 3 mặt cắt ngang cống gồm 1 mặt cắt ở tim đê, 1 mặt cắt ở đầu sântrước dự kiến và 1 mặt cắt ở cuối sân sau dự kiến

thượng lưu tim đê chia đều khoảng cách từ tim đê đến đầu sân trước dự kiến, 2 mặt cắt ở phía hạ lưutim đê chia đều khoảng cách từ tim đê đến cuối sân sau dự kiến

phân bố đều ở hai bên tim cống; hố ngoài cùng ở mỗi bên nằm gần biên hố móng công trình dự kiến.Tổng số hố khoan trên một mặt cắt ngang không được nhỏ hơn 3 Cự ly giữa các hố khoan phụ thuộcvào cấp phức tạp của đất chất nền (xác định theo TCVN 10404:2015) và được quy định như sau:

- Địa chất cấp C: cự ly hố khoan ≤ 20m.

6.2.1.2 Theo phương dọc tim cống

sau sân sau dự kiến Cự ly hố khoan bổ sung lấy theo mục c của 6.2.1.1

6.2.2 Chiều sâu hố khoan

Chiều sâu hố khoan/cao trình đáy hố khoan phụ thuộc vào cấp phức tạp của địa chất nền và được quyđịnh như sau:

lần chiều cao đê tại vị trí đặt cống

35m

đê một khoảng bằng 3,5 lần chiều cao đê tại vị trí đặt cống

chiều sâu hố khoan không quá 45m

6.3 Tài liệu khí tượng

Phải thu thập các tài liệu thống kê nhiều năm về gió, bão, mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng bốc hơi tại địađiểm xây dựng cống và vùng lân cận Thời gian thống kê tối thểu không dưới 30 năm, số liệu thống kêphải đảm bảo tính đại diện và độ chính xác theo yêu cầu

6.4 Tài liệu thủy văn thủy lực

6.4.1 Đối với cống cấp nước

6.4.1.1 Các cao trình và mực nước đặc trưng phía sông/biển tại vị trí cống.

hình triều thiết kế với vùng có ảnh hưởng của thủy triều ứng với một chu kỳ lấy nước (mực nước ứngvới mức bảo đảm phục vụ, xác định theo đối tượng phục vụ và cấp công trình), Zktk-t;

b) Đường quá trình mực nước lũ thiết kế phía sông/mức đỉnh triều cao thiết kế phía biển (Zltk - t);mực nước lũ kiểm tra phía sông/ mức đỉnh triều kiểm tra phía biển (Zlkt) Tần suất thiết kế và kiểm tracủa mực nước lũ phía sông/mức đỉnh triều phía biển được xác định theo bảng 4

a) Đường quá trình lưu lượng thiết kế (Qtk - t)

6.4.1.3 Các thông số của kênh thượng và hạ lưu cống:

ảnh hưởng đến khă năng thoát lũ của sông);

6.4.2 Đối với cống thoát nước qua đê.

6.4.2.1 Các cao trình và mực nước đặc trưng phía sông/biển tại vị trí đặt cống:

a) Đường quá trình mực nước kiết thiết kế phía sông không ảnh hưởng triều; mô hình triều thiết kếthoát nước trong vùng ảnh hưởng triều (mực nước ứng với mức bảo đảm tiêu thoát nước, xác địnhtheo đối tượng và cấp công trình)

b) Cao trình mực nước lũ thiết kế phía sông/mức đỉnh triều thiết kế phía biển ứng với tần suất lũ thiết

kế và lũ kiểm tra của công trình

6.4.2.2 Các trị số lưu lượng nước thoát qua cống:

a) Lưu lượng thiết kế (Qtk);

6.4.2.3 Các thông số của kênh thượng lưu, hạ lưu cống:

g) Phạm vi đo vẽ, thu thập tài liệu kênh: trên chiều dài 100h tính từ mặt cắt đầu cống, trong đó h là

độ sâu thiết kế ở kênh thượng lưu cống

6.4.3 Đối với cống phân lũ

6.4.3.1 Các cao trình và mực nước đặc trưng trong sông:

6.4.3.2 Các thông số của khu chứa hạ lưu;

c) Phạm vi đo vẽ, thu thập tài liệu: toàn bộ khu chứa

6.4.3.3 Các thông số của kênh hạ lưu cống (nếu có):

g) Phạm vi đo vẽ, thu thập tài liệu kênh: trên chiều dài 100h tính từ mặt cắt cuối cống, trong đó h là

độ sâu thiết kế ở kênh hạ lưu cống

6.4.4 Xét đến yếu tố biến đổi khí hậu và nước biển dâng

Số liệu các cao trình và mực nước đặc trưng phía sông/biển nêu tại 6.4.1.1, 6.4.2.1, 6.4.3.1 phải tínhđến yếu tố biển đổi khí hậu và nước biển dâng theo kịch bản đã được phê duyệt và ứng với tuổi thọthiết kế của cống

6.5 Tài liệu về kinh tế, xã hội và môi trường

Để lựa chọn vị trí và hình thức kết cấu cống phải thu thập và sử dụng các tài liệu sau (nếu có):

a) Quy hoạch vùng hoặc quy hoạch tỉnh có liên quan đến khu vực xây dựng cống;

e) Quy hoạch hệ thống cảng cá;

f) Tài liệu về thiên tai và hiện trạng khu vực sẽ xây dựng công trình;

g) Hiện trạng về du lịch và tiềm năng phát triển du lịch ở khu vực dự kiến xây dựng cống

7.1 Lựa chọn vị trí đặt cống

7.1.1 Nguyên tắc chung khi chọn vị trí đặt cống.

7.1.1.1 Phải xem xét một cách tổng hợp các yếu tố địa hình, địa chất, dòng chảy, bùn cát, thi công,

quản lý vận hành, lợi dụng tổng hợp, bố trí tổng thể công trình Phương án chọn được xác định thôngqua so sánh kinh tế-kỹ thuật

7.1.1.2 Nên chọn đặt cống trên nền đất thiên nhiên có phân bố địa tầng đồng đều, các lớp đất sát đáy

cống có độ chặt cao, các chỉ tiêu chịu lực và chống thấm tốt Trường hợp nền có tầng thấm mạnh,hoặc tầng đất yếu dày thì phải xem xét các giải pháp xử lý phù hợp

7.1.1.3 Phải xét tới các điều kiện: dẫn dòng thi công, bố trí mặt bằng, nguồn vật liệu xây dựng, giao

thông vận tải, thoát nước hố móng, cấp nước, cấp điện cho thi công và vận hành

7.1.1.4 Vị trí cống phải đảm bảo thuận lợi cho công tác quản lý vận hành, duy tu bảo dưỡng cống, điều

kiện cứu hộ, cứu nạn khi có thiên tai bão lũ, thuận lợi cho việc bố trí các thiết bị giám sát, quan trắc,vận hành tự động theo công nghệ hiện đại

7.1.1.5 Phải xem xét để thỏa mãn các yêu cầu sau:

7.1.2 Các yêu cầu bổ sung khi chọn vị trí cống qua đê sông

Khi chọn vị trí cống qua đê sông phải đạt được các yêu cầu sau:

a) Đặt cống ở đoạn sông có trạng thái dòng chảy êm thuận, lòng sông và hai bờ ổn định;

với bờ lõm ứng với vết lũ có tần suất p = (1 – 5)%, tức điểm 3 trên hình 1 Trường hợp điểm 3 ở vi tríquá xa so với khu vực dự kiến đặt cống (khi sông có bề rộng lớn và góc chuyển hướng của sông bé)thì chọn đặt cửa lấy nước tại vị trí phù hợp trên bờ lõm của đoạn sông cong

CHÚ THÍCH: a) Cửa lấy nước bên cạnh; b) Cửa lấy nước chính diện

Hình 1- Chọn vị trí đặt cửa lấy nước ở bờ sông 7.1.3 Yêu cầu bổ sung khi chọn vị trí cống qua đê biển

Cống qua đê biển nên chọn tại vùng có bờ biên ổn định, ít có khả năng bi xói, bồi

7.2 Lựa chọn hình thức, loại kết cấu cống

7.2.1 Yêu cầu chung.

Hình thức, loại kết cấu cống phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quy mô cống (theo phân cấp ở bảng 2), điềukiện địa chất, thi công, quản lý vận hành, quan hệ với các công trình khác Thiết kế phải phân tích đầy

đủ các yếu tố, tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án để chọn được hình thức và loại kếtcấu cống hợp lý nhất

7.2.2 Đối với cống cấp III, cấp IV theo phân cấp ở Bảng 2

7.2.2.1 Hình thức hợp lý cho loại này là cống ngầm chảy có áp hoặc không áp.

7.2.2.2 Kết cấu cống phải phân tích, so sánh để lựa chọn một trong các loại sau:

a) Cống hộp bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ;

b) Cống tròn bằng ống thép (chỉ phù hợp với vùng nước ngọt)

7.2.2.3 Có thể chọn hình thức cống ngầm không áp khi thỏa mãn các điều kiện sau:

a) Trần cống cao hơn mực nước thượng lưu lớn nhất khi cống làm việc một khoảng ∆ = 0,5÷1,0 m;

b Đỉnh đê cao hơn trần cống

7.2.2.4 Có thể chọn hình thức cống ngầm có áp khi thỏa mãn điều kiện: cao trình trần cống thấp hơn

cao trình mực nước thượng lưu nhỏ nhất khi vận hành ở cống không áp tương ứng một khoảng ≥ 2 m

7.2.2.5 Khi không thỏa mãn các điều kiện bố trí cống ngầm thì phải chọn hình thức cống hở.

7.2.3 Đối với cống từ cấp II trở lên theo phân cấp ở Bảng 2

7.2.3.1 Kết cấu hợp lý cho cống loại này là bê tông cốt thép đổ tại chỗ Hình thức cống phải so sánh

giữa hai loại: cống ngầm và cống hở để lựa chọn

7.2.3.2 Điều kiện để chọn chế độ chảy trong cống ngầm

7.2.3.3 Khi không thỏa mãn các điều kiện bố trí cống ngầm thì phải chọn hình thức cống hở.

7.3 Bố trí tổng thể cống.

7.3.1 Nguyên tắc chung và các sơ đồ bố trí điển hình

7.3.1.1 Nguyên tắc chung

Bố trí tổng thể cống phải căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình, địa vật cụ thể và nhiệm vụ của côngtrình để đề xuất một số phương án, thông qua phân tích, so sánh để chọn phương án hợp lý nhất.Phương án được chọn phải thỏa mãn cao nhất nhiệm vụ công trình và yêu cầu lợi dụng tổng hợp, đápứng được các yêu cầu thi công, vận chuyển vật liệu, thiết bị cho công trình; thuận lợi cho công tácquản lý vận hành, cứu hộ cứu nạn, bảo vệ môi trường; tổng thể công trình đẹp, phù hợp với cảnh quanchung.

7.3.2.1.2 Xác định cao trình ngưỡng cống còn phải xét đến các yếu tố sau:

kênh thượng lưu cống phải đặt thấp hơn mực nước nhỏ nhất thiết kế trong sông/biển, trị số cụ thểđược chọn thông qua tính loán và so sánh phương án

tăng khả năng thoát nước

động phân lũ

cống để phòng xói kênh hạ lưu: phải đặt ngưỡng cống cao hơn mặt bản đáy cống

7.3.2.2 Chiều rộng thân cống

tháo được một cách an toàn lưu lượng thiết kế lớn nhất và thông qua tính toán thủy lực để xác định

để lựa chọn Kích thước lỗ cống phải thỏa mãn yêu cầu của TCVN 8306 : 2009

(nếu có) Nếu số khoang cống ít thì nên chọn số khoang là số lẻ

7.3.2.3 Chiều dài thân cống

Mặt cắt đầu của thân cống nên chọn đặt tại vị trí mà mái đê có cao trình phù hợp với cao trình tườngđầu cống Bộ phận cửa ra của cống (bể tiêu năng) phải đặt ở ngoài mặt cắt đê

7.3.2.4 Hình thức kết cấu thân cống

Kết cấu thân cống thông thường có các hình thức: kiểu hở, kiểu hở có tường ngực và kiểu kín Cống lộthiên có mặt cắt kiểu hở; cống ngầm có mặt cắt kiểu kín Cống hở có mực nước ngăn giữ (khi đóngcửa van) cao hơn mực nước lớn nhất trong cống khi vận hành, hoặc với mục địch hạn chế lưu lượngqua cống thì nên dùng cống có tường ngực

7.3.2.5 Hình thức bố trí bản đáy

Có các loại: bản đáy bằng (tấm phẳng nằm ngang), bản đáy gãy khúc (vồng lên) và bản đáy cóngưỡng cao Khi chọn hình thức bản đáy phải lưu ý các điểm sau:

với trụ Khi nền là đất yếu mà bề rộng khoang cống lớn thì nên dùng bản đáy bằng hoặc bản đáy kiểuhộp tách rời với trụ;

có ngưỡng cao Bề rộng ngưỡng cống phải đủ lớn để bố trí cửa van;

rộng đỉnh ngưỡng để bố trí cửa van thì có thể chọn bản đáy gãy khúc Mái nghiêng hai bên đỉnhngưỡng chọn m ≥ 3;

d) Hai đầu mút thượng hạ lưu của bản đáy cống phải làm chân khay để tăng khả năng chống thấm,chống trượt

e) Chiều dài bản đáy (từ thượng về hạ lưu) phải được tính toán để đủ không gian bố trí các bộ phận

ở bên trên (cửa van, cầu công tác, khe phai, cầu thả phai, cầu giao thông )

7.3.2.6 Bố trí kết cấu cống trên nền đất yếu

Phải chú ý các điểm sau đây:

lực đáy móng là nhỏ (kiểm tra theo công thức 14);

bảng 11);

đều của các mảng;

a) Khi bề rộng cống lớn, phải chia cống thành một số mảng làm việc độc lập; kết nối giữa cácmảng kề nhau là các khớp nối vĩnh cửu có băng chắn nước bố trí ở bản đáy (khớp nối ngang) và cáctrụ kép (khớp nối đứng) Mỗi mảng có thể gồm một số khoang cống Chiều rộng mỗi mảng của cốngphụ thuộc số lượng và bề rộng của từng khoang, nhưng không vượt quá 30m.

trụ biên cống với tường bên đoạn cửa vào ở thượng lưu và tường bên bể tiêu năng ở hạ lưu đều phảilàm khớp nối vĩnh cửu có băng chắn nước

7.3.2.8 Lựa chọn hình thức cửa van điều tiết nước của cống

Phải căn cứ vào chế độ điều tiết, điều kiện làm việc cửa van, bố trí chung kết cấu thân cống, khả năngchịu lực của cửa van và các trụ, khả năng làm việc của thiết bị đóng mở van và các nhân tố khác Khiphân tích để chọn hình thức cửa van phải lưu ý các điểm sau:

van tự động trục đứng

- Khi khoang cống có chiều rộng lớn (Bc > 6m): bố trí van tự động hai cửa (kiểu chữ nhân)

khoang cống có chiều rộng lớn và chiều cao chắn nước không lớn

e) Sử dụng cửa van Clape liên hoàn đối với các cống có dao động mực nước thượng hạ lưu lớn

và chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn để giảm lực đóng mở và kết hợp lấy nước phù sa

f) Sử dụng cửa van trục ngang nhiều tầng cho cống ở vùng ảnh hưởng triều để chủ động hớtnước ngọt hoặc lấy nước phù sa

g) Sử dụng cửa van bản quay trục đứng (trục giữa) cho cống ở vùng ảnh hưởng triều để lấy nướcphù sa

h) Với van đóng mở kiểu cưỡng bức, nên bố trí mỗi van một bộ thiết bị đóng mở Trường hợpcống có nhiều van mà dùng thiết bị đóng mở kiểu di động thì cần có luận chứng xác đáng.

i) Cao trình đỉnh van công tác của cống kiểu hở không có tường ngực phải cao hơn mực nướcngăn giữ cao nhất kiểm tra một khoảng tối thiểu bằng 0,3m

7.3.2.9 Trụ cống

7.3.2.9.1 Bố trí chung

trường hợp nền cống là đất yếu, làm trụ tách rời bản đáy) Chiều dài phần dưới của trụ lấy theo chiềudài bản đáy; chiều dài phần trên của trụ pin có thể thu lại cho phù hợp với yêu cầu bố trí các bộ phậnphía trên của cống

thể là trụ đơn hay trụ kép (có khớp nối ở giữa chia trụ thành hai nửa bằng nhau)

cấu bên trên như tường ngực, cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai và truyền tải trọng xuốngbản đáy

tách khỏi mặt bên của trụ để tránh rung động và thu hẹp dòng chảy Độ dày nhỏ nhất tại khe cửa củatrụ pin phải đảm bảo độ bền kết cấu

7.3.2.9.2 Khe van, khe phai

đảm bảo vận hành an toàn khi thả phai cũng như đóng mở van

nước, đảm bảo lòng cống khô ráo khi cần kiểm tra, sửa chữa

khe phai kề nhau, cách nhau nhau khoảng 0,5m để sau khi thả phai (các dầm bê tông cốt thép) thì lènđất vào khoảng giữa hai phai để chống thấm

đó cần bố trí một khe phai hoặc khe van sửa chữa

chữai hạ lưu phải bố trí cách biên thượng, hạ lưu tương ứng của trụ cống một khoảng không nhỏ hơn0,5m

- Kích thước của khe phai/khe van sửa chữa (chiều rộng b và chiều sâu h) phụ thuộc vào kíchthước của dầm phai/van sửa chữa, được xác định theo yêu cầu thực tế

c) Bố trí khe van:

cách từ mép hạ lưu phai/van sửa chữa đến mép thượng lưu của van công tác phải đủ rộng để kiểmtra, sửa chữa khi đóng phai/van sửa chữa (nếu cần), nhưng không nhỏ hơn 0,5m Trong khe van phải

bố trí dầm thép đỡ dọc theo tuyến chuyển động trượt của van, hoặc của bánh xe đỡ, bánh xe cữ củavan có bánh xe

Khoảng cách gần nhất từ mép hạ lưu phai/van sửa chữa đến mép thượng lưu của van công tác khôngđược nhỏ hơn 0,5m

d) Phải chọn vật liệu tốt, có tính bền vững lâu dài, không han rỉ để chế tạo khe van, khe phai và các bộphận đặt sẵn trong bê tông cống

7.3.2.9.3 Cao trình đỉnh trụ biên của cống hở (cao trình đỉnh cống) phải được tính toán theo mực nước

lũ thiết kế, mực nước lũ kiểm tra trong sông/mực nước triều thiết kế, mực nước triều kiểm tra phía biểnkhi đóng cống, cộng thêm chiều cao sóng đứng lên trụ, cửa van tương ứng (tính theo TCVN 8421 :2010) và độ cao an toàn Trị số độ cao an toàn lấy theo Bảng 6

Bảng 6 – Trị số độ cao an toàn của cao trình đỉnh cống (đơn vị: m)

Trường hợp cống xây dựng trên nền đất yếu thì cao trình đỉnh cống còn phải tính đến độ lún cố kết củanền sau khi xây dựng công trình

Trị số lựa chọn của cao trình đỉnh cống phải thỏa mãn điều kiện (1):

trong đó: Zđc - cao trình đỉnh cống;

Zđ - cao trình đỉnh đê hiện tại ở vị trí đặt cống

Trường hợp có Zđc > Zđ thì phải thiết kế đoạn chuyển tiếp từ tường bên đến đỉnh đê ở hai bên cống

7.3.2.10 Tường ngực

cấp I trở lên)

tường có chiều cao lớn thì có thể bố trí thêm các dầm trung gian)

d) Tường ngực phải được đổ bê tông liền khối với các trụ.

7.3.2.11 Cầu thả phai/van sửa chữa, kho phai

bố trí ở hai bên mỗi vị trí thả phai Cấu tạo cầu gồm tấm bê tông cốt thép có chiều rộng tối thiểu 0,5m;biên ngoài của tấm (so với vị trí khe) có bố trí lan can phòng hộ

khi đó bố trí một khe phai/van sửa chữa Cầu thả phai/van sửa chữa cũng bố trí hai bên khe Kết cấucầu là tấm bê tông cốt thép rộng ≥ 0,5m đổ liền khối với tường hai bên đoạn cửa vào cống Biên ngoàicủa cầu có bố trí lan can phòng hộ Trên mặt cầu có gắn đường ray của xe thả phai/van sửa chữa;khoảng cách giữa 2 ray phải phù hợp với khoảng cách các chân của máy thả phai/van sửa chữa

thả pha/van sửa chữai cũng bố trí như ở mục b của điều này Đường ray phải bố trí từ kho phai/vansửa chữa đến hết các khoang cống

thể công trình) Tim kho phai phải đảm bảo điều kiện thuận tiện cho vận hành lấy và cất phai/van sửachữa Chiều rộng và chiều sâu kho phải tính toán để chứa hết số phai/van sửa chữa dự kiến của cống

7.3.2.12 Cầu công tác

thiết bị đóng mở, mặt bằng để vận hành đóng mở van, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị Trường hợp vanđóng mở bằng xi lanh thủy lực (van cung, van clape) thì thiết bị đóng mở được đặt ngay trên đầu trụ,không phải bố trí cầu công tác

đỉnh hoặc thân đê

nhà bao che ở phía trên (nhà van)

xác định theo công thức (2):

trong đó:

Zct – cao trình sàn cầu công tác, m;

Zđv – cao trình đáy cửa van khi mở hết, m;

d – tổng chiều cao của tai van phẳng (bộ phận nối với trục vít), dầm và bản mặt cầu công tác, m;

a – độ cao an toàn, có thể lấy a = 0,3÷0,5m

toàn, phải có kết cấu bền vững, có bộ phận bao che kiên cố Kiến trúc nhà phải đẹp, phù hợp cảnhquan để tạo điểm nhấn kiến trúc cho công trình

kép ở thân cống cũng phải bố trí cột kép ở cầu công tác

mực nước lũ kiểm tra trong sông/biển một khoảng ≥ 0,5m

sửa chữa thiết bị Bốn phía sàn có bố trí lan can phòng hộ

van và thiết bị khi thay thế, sửa chữa

d) Yêu cầu về tính toán kết cấu cầu công tác

Cần tính toán kết cấu hệ thống cột, dầm, bản mặt cầu công tác đảm bảo độ bền, ổn định trong vậnhành, tránh hiện tượng lệch tâm khi đóng mở cửa van

7.3.2.13 Cầu giao thông

7.3.2.14 Yêu cầu đối với cống có kết hợp giao thông thủy:

thông thuyền trong số các khoang của cống Chiều dài, chiều rộng tĩnh của cửa thông thuyền, độ sâunước và khoảng lưu không phải xác định theo các yêu cầu kỹ thuật của giao thông thủy

trí, kích thước và kết cấu âu thuyền được thiết kế theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành

7.3.3 Thiết kế phòng thấm và thoát nước thấm ở nền cống, mang cống

7.3.3.1 Bố trí phòng thấm ở nền cống

với bố trí tổng thể cống và điều kiện cụ thể ở hai bờ để bố trí các bộ phận tạo thành hệ thống phòngthấm, thoát nước hoàn chỉnh

cốt thép hoặc đất loại sét Hệ số thấm của lớp phủ yêu cầu nhỏ hơn hệ số thấm của đất nền cống trên

50 lần

c) Khi nền là tầng thấm mạnh (đất cát cuội sỏi, cát bột, cát mịn, đất pha cát bột nhẹ):

- Nếu tầng thấm mạnh có chiều dày đến 10m thì phải đóng cừ phía đầu và hai bên bản đáy cống,chiều sâu cừ cắt qua tầng thấm mạnh và cắm sâu vào tầng phía dưới một khoảng không nhỏ hơn 1m

- Nếu tầng thấm mạnh có chiều dày lớn hơn 10m thì phải bố trí sân phủ kết hợp với cừ treo ở đầu

và hai bên bản đáy cống

phải tính toán ổn định chống đẩy trồi tầng phủ ở cửa ra của dòng thấm Khi cần thiết có thể bố trí tầnggia trọng ở phần hạ lưu cống, hay đặt giếng giảm áp thoát nước sâu vào phía dưới tầng phủ

phía trên bản đáy bể tiêu năng

Trường hợp có đóng cừ thì thực hiện theo mục c của điều này Khi phải đóng cừ treo thì chiều sâu cừphía cột nước thấm nhỏ hơn phải chọn ngắn hơn so với phía đối diện

7.3.3.2 Thiết kế cừ:

Thực hiện theo TCVN 12633:2020

7.3.3.3 Bố trí sân phủ

chia sân thành các mảnh độc lập Khoảng cách giữa hai khe kề nhau khoảng 10÷12m, trong đó trị sốnhỏ dùng cho tấm bê tông ở sát chân tường cánh thượng lưu

định; chiều dày sân chọn tăng dần từ đầu đến cuối sân, với chiều dày đầu sân tối thiểu không dưới0,6m

7.3.3.4 Bố trí phòng thấm ở mang cống

Thiết bị phòng thấm ở mang cống gồm tường găm, hàng cừ, vật thoát nước Phải căn cứ vào điều kiệnđịa chất và đất đắp sau lưng tường bên cống, mực nước thượng hạ lưu cống để xem xét; giải phápđược chọn phải tương thích với bố trí phòng thấm, thoát nước của nền cống

Tường găm được bố trí trong khoảng nửa phía thượng lưu của tường bên cống, có tuyến vuông gócvới tường bên hoặc hơi chếch về thượng lưu để tăng khả năng chống thấm Chiều dài mỗi phía của

không nhỏ hơn 2-3m (trị số lớn áp dụng cho cống từ cấp I trở lên) Cao trình đỉnh tường chọn bằng caotrình mực nước lớn nhất thiết kế ở thượng lưu cống.

Thoát nước cho dòng thấm mang cống có thể bố trí ở các vị trí sau:

ống thoát nước (phía giáp đất) được bố trí các búi lọc (theo 7.9.5.3)

mái từ đỉnh tường trở lên

7.3.4 Bố trí phần nối tiếp thượng lưu cống.

7.3.4.1 Phần nối tiếp thượng lưu cống bao gồm: tường cánh, sân trước và đoạn chuyển tiếp Khi bố trí

các bộ phận, phải xem xét điều kiện địa hình, địa chất, quy mô công trình và kích thước kênh thượnglưu để lựa chọn hợp lý

7.3.4.2 Tường cánh thượng lưu nối tiếp từ hai trụ biên của thân cống, mở rộng về hai bên để nối tiếp

với mái kênh thượng lưu sao cho dòng chảy vào cống được thuận, tránh hình thành các khu nước vậthai bên màng cống, giảm tổn thất cột nước ở cửa vào

không quá 120 Có thể chọn góc mở lớn hơn trị số này khi có luận cứ xác đáng

c) Tiếp giáp tường với trụ biên cống cần bố trí khớp nối vĩnh cửu có băng chắn nước

bản chống; khi Ht < 6m có thể chọn tường loại bản góc

e) Phải xem xét kỹ điều kiện địa chất của tường, nên chọn giải pháp xử lý nền tường thống nhấtvới nền cống, trụ biên để tránh lún không đều gây nứt, phá hỏng khớp nối

7.3.4.3 Sân trước là phần đáy kênh giới hạn giữa hai tường cánh thượng lưu.

tấm bê tông cốt thép, hay kết cấu mềm như thảm đá, rọ đá,

c) Tiếp giáp giữa sân phủ bê tông với đáy tường cánh hai bên và bản đáy cống phải bố trí khớpnối vĩnh cửu có băng chắn nước

7.3.4.4 Đoạn chuyển tiếp là đoạn kênh kề với sân trước Đoạn này phải được bảo vệ chống xói do

dòng chảy quẩn trước tường cánh thượng lưu và sự phân bố không đều trên mặt cắt ngang của dòngchảy từ kênh vào cống Chiều dài đoạn bảo vệ phải căn cứ vào quy mô công trình và điều kiện dòngchảy ở cửa vào cống để quyết định

7.3.5 Bố trí nối tiếp hạ lưu cống.

7.3.5.1 Thành phần công trình:

Phần nối tiếp hạ lưu cống bao gồm bể tiêu năng, sân sau và hố phòng xói cùng các tường bên và máikênh hai bên Trên mặt đáy bể tiêu năng và sân sau có thể bố trí các thiết bị tiêu năng phụ dạngngưỡng hay mố để tăng cường khuếch tán dòng chảy, tăng khả năng phòng xói kênh hạ lưu

c) Tiếp giáp tường bên bể tiêu năng với trụ biên cống, mặt tiếp giáp đáy bể tiêu năng với bản đáy cống

và đáy sân sau phải bố trí khớp nối vĩnh cửu có băng chắn nước

7.3.5.3 Sân sau bể tiêu năng:

a) Phải bố trí sân sau đủ dài để dòng chảy tắt dần mạch động, phân bố lại vận tốc trước khi đổ vàokênh hạ lưu

b) Khi chiều dài sân sau lớn có thể chia thành một số đoạn:

- Đoạn sân sau thứ nhất có đáy và thành bên được bảo vệ kiên cố bằng bê tông cốt thép Cuốiđoạn có thể bố trí ngưỡng tiêu năng nếu cần thiết Cuối sân sau bê tông phải bố trí chân khay sâu đểngăn xói ngược dưới đáy sân Với nền cát có thể dùng biện pháp đóng cừ để ngăn xói ngược Caotrình mũi cừ phải thấp hơn không dưới 1m so với cao trình đáy hố phòng xói ở hạ lưu (xem công thứcB.25, Phụ lục B)

- Các đoạn sân sau tiếp theo có đáy và mái hai bên được bảo vệ bằng kết cấu mảng mềm (thảm

đá, rọ đá, )

7.3.5.4 Tường bên bể tiêu năng, tường cánh hạ lưu:

a) Tùy theo mức độ chênh lệch chiều rộng cuối cống với chiều rộng kênh hạ lưu và chiều dài bể tiêunăng, có thể kết hợp tường bên bể tiêu năng với tường cánh hạ lưu, hoặc làm tách rời

- Trường hợp mở rộng từ cuối cống ra kênh hạ lưu trong phạm vi chiều dài bể tiêu năng mà góc

mở mỗi bên không quá 120 thì nên kết hợp tường bên bể tiêu năng với tường cánh hạ lưu

- Khi không đạt được điều kiện như nêu ở ý trên thì phải bố trí tường cánh hạ lưu tiếp sau tườngbên bể tiêu năng.

b) Đỉnh tường bên bể tiêu năng nên bố trí hạ thấp dần từ đỉnh cống đến cao trình vượt quá mực nướcvận hành bất lợi nhất khoảng 0,5÷1,0m; phần đất cao hơn đỉnh tường được trải mái vào trong kênh hạlưu

c) Biên mặt bằng mở rộng từ cống ra kênh hạ lưu có thể chọn là biên thẳng hoặc biên cong Trườnghợp chọn biên thẳng thì phải khống chế góc mở rộng mỗi bên không quá 120

d) Xử lý nền tường: theo mục e của 7.3.4.2

e) Thiết kế tường theo mục d, f của 7.3.4.2

7.3.5.5 Bảo vệ mái hai bên:

Phần trải mái hai bên tường cánh và mái đoạn chuyển tiếp ở sân sau và sau sân sau phải được bảo vệchống xói, chống trượt Kết cấu bảo vệ mái phải được lựa chọn theo quy mô công trình, loại đất nềnmái, điều kiện dòng chảy và các yếu tố khác

7.3.5.6 Hố phòng xói:

Tùy theo quy mô công trình, đặc điểm thủy lực của cống và địa chất nền kênh hạ lưu để xem xét bố trí

hố phòng xói ở sau sân sau Chiều sâu hố phòng xói xác định theo công thức B.25, Phụ lục B

7.3.6 Khu quản lý vận hành cống

7.3.6.1 Phải bố trí khu quản lý vận hành cống bao gồm nhà quản lý, nhà kho chứa vật tư thiết bị phòng

hộ cống, sân, vườn, tường bao và cổng ra vào Quy mô khu quản lý phải lựa chọn phù hợp với quy môcống

7.3.6.2 Khu quản lý phải đặt ở phía đồng, nằm không xa vị trí cống, cách chân đê phía đồng một

khoảng theo quy định của Luật đê điều Từ khu quản lý phải có đường nối với hệ thống giao thông củakhu vực

7.3.6.3 Nhà quản lý phải được xây dựng kiên cố, có diện tích mặt bằng đủ rộng để bố trí phòng làm

việc, phòng khách, phòng nghỉ của nhân viên trực, phòng bếp, phòng vệ sinh, hệ thống cấp thoátnước, cấp điện an toàn

7.4 Tính toán thủy lực cống.

7.4.1 Nội dung tính toán thủy lực cống.

a) Xác định các mực nước thiết kế ở thượng lưu, hạ lưu cống;

mô cống;

- Xây dựng quan hệ lưu lượng – độ mở cống (ở cống cấp nước);

- Xây dựng quan hệ mực nước hạ lưu với lưu lượng qua cống;

- Tính toán lưu lượng qua cống khi biết mực nước thượng lưu, hạ lưu và kích thước cống

7.4.2 Xác định mực nước thiết kế thượng, hạ lưu cống

7.4.2.1 Nguyên tắc chung

Mực nước thiết kế thượng, hạ lưu cống được xác định theo tần suất thiết kế phụ thuộc vào cấp côngtrình Thông qua tính toán thủy văn, thủy lực phải xác định đường quá trình mực nước thiết kế ởthượng lưu, hạ lưu cống hay mô hình triều thiết kế cho cống vùng triều Từ đó chọn được các cặp mựcnước bất lợi, bất lợi nhất ứng với từng nội dung tính toán thủy lực cống

7.4.2.2 Mô hình triều thiết kế

2 Cho cống thoát nước

a) Khái niệm: Mô hình triều thiết kế cho cống thoát nước là quá trình triều thu phóng từ con triềuthực tế điển hình để phù hợp với giá trị trung bình chân triều cao thiết kế

b) Giá trị trung bình chân triều cao thiết kế được lấy trung bình trong một mô hình tiêu mưa 3 ngàytiêu 5 ngày hoặc mưa 5 ngày tiêu 7 ngày

c) Với cống thoát nước vùng triều thì thời gian thoát nước chỉ ở phần chân triều hoặc đỉnh triềuthấp Trường hợp bất lợi là đỉnh triều hoặc chân triều cao thì cống không thoát được nước

7.4.2.3 Xác định mực nước hạ lưu (Zhl)

Phải căn cứ vào cao độ mực nước ở nơi dùng nước, tiến hành tính đường mực nước trong kênh dẫn

để xác định mực nước đầu kênh, tức mực nước hạ lưu cống

a) Đối với cống từ cấp I trở lên ở vùng sông không chịu ảnh hưởng triều và cống từ cấp II trở lên ởvùng ảnh hưởng triều: phải căn cứ vào phân bố cụ thể của khu vực cần tiêu và hệ thống cống thoáttương ứng để thiết lập bài toán tính thủy lực hệ thống nhằm xác định quá trình mực nước thượng, hạlưu tại mặt cắt có cống, lưu lượng qua cống trong các trường hợp làm việc khác nhau của cống trong

hệ thống để phục vụ tính toán thủy lực cống

b) Đối với các cống khác chưa nêu ở mục a khoản này: theo 6.4.2.1

c) Tiến hành tính toán vẽ đường mặt nước trong kênh tháo, từ vị trí kênh nhập vào sông/biển đến

vị trí đầu kênh tháo, tức cuối cống thoát để xác định mực nước hạ lưu cống

lượng tháo qua ngưỡng cống để xác định mực nước trong khu chứa (Z) theo thời gian.,

thủy lực mạng để xác định quá trình mực nước tại các tuyến tính toán

7.4.2.4 Xác định mực nước thượng lưu (Ztl)

Mực nước trước cống (Ztl) phải lấy theo mực nước thiết kế trong sông (Z1) trừ đi tổn thất thủy lực khidòng chảy vào đến đầu cống:

Σ∆Zi = ∆Z1 + ∆Z2 + ∆Z3 , (4)trong đó: Z1 - cao trình mực nước sông tại mặt cắt trước cống, ứng với lưu lượng dẫn Q1

∆Z1 - độ hạ thấp mực nước sông khi lưu lượng giảm từ Q1 xuống Q2, xác định theo công thức: ∆Z1 = Z(Q1) – Z(Q2), (5)

Q2 – lưu lượng trong sông tại mặt cắt sau vị trí cửa lấy nước: Q2 = Q1 – Q;

Q – lưu lượng lấy nước vào cửa;

Z(Q1), Z(Q2): mực nước, được tra theo quan hệ Z(Q) trong sông ứng với lưu lượng trong sônglần lượt là Q1, Q2

hướng vào cống, xác định theo công thức (6):

( )

2 2

= ;

2 2

/

Q

Ω

Ω2 – diện tích mặt cắt ướt của sông tại mặt cắt sau vị trí lấy nước, m2

bằng phương pháp tính toán vẽ đường mặt nước trong kênh thượng lưu, từ đầu kênh đến đầu cống

a) Khi tính khẩu diện cống: chọn thời điểm có Q lớn và ∆Z= Ztl- Zhl nhỏ;

cặp để tính, gồm: Qmax, ∆Zmax, Zhlmin

CHÚ THÍCH: A, B, C – các thời điểm bất lợi khi tính khẩu diện cống; D, E, F – các thời điểm bất lợi khi tính tiêu năng.

Hình 3- Sơ đồ đường quá trình mực nước thượng, hạ lưu cống lấy nước

7.4.3 Tính toán thủy lực cống hở

7.4.3.1 Xác định lưu lượng đơn vị chảy qua cống

địa chất, thủy văn thủy lực, quy mô công trình và tham khảo kinh nghiệm thực tế để phân tích lựa chọntrị số lưu lượng đơn vị thiết kế hợp lý

chảy qua cống lớn;

7.4.3.2 Tính toán chiều rộng thông thủy của cống.

Cần căn cứ vào điều kiện cụ thể để lựa chọn sơ đồ tính toán phù hợp nhất, trong đó:

ngưỡng thực dụng Ngưỡng thực dụng thường chọn loại hình cong không chân không (hình 5), nhưngtrong một số trường hợp có thể chọn ngưỡng hình chữ nhật hay hình thang; hệ số lưu lượng của cácloại ngưỡng này xác định theo TCVN 9147:2012

b) Về dạng dòng chảy qua ngưỡng cống, cần phân biệt 2 dạng: dòng chảy hở (chảy qua đập tràn)

và dòng chảy bị chặn khi cửa van mở một phần, hoặc khi cao trình đáy tường ngực thấp hơn mặtnước thượng lưu cống (chảy qua lỗ)

thái chảy tự do và trạng thái chảy ngập

Hình 5- Sơ đồ ngưỡng cống kiểu tràn thực dụng hình cong không chân không

Thực hiện theo B-1, phụ lục B

khoang cống (n) phải căn cứ vào các trị số cụ thể của tổng chiều rộng yêu cầu (Byc), khả năng chế tạocửa van và năng lực thiết bị đóng mở có thể chọn để quyết định cho phù hợp Với cống lớn nên thiên

về chọn kích thước khoang lớn (Bc ≥ 8m)

cần xem xét thêm các điều kiện giao thông thủy

ΣBc ≥ Byc ,trong đó: Byc tổng bề rộng thông thủy yêu cầu của cống

Ngoài ra, bề rộng khoang cống phải thỏa mãn yêu cầu của TCVN 8306 : 2009

7.4.3.3 Tính toán tiêu năng phòng xói sau cống

1 Chế độ thủy lực nối tiếp hạ lưu cống

a) Chế độ nối tiếp hạ lưu công trình tháo nước thường có các dạng: chảy đáy, chảy mặt và chảyphóng xa Các cống dưới đê có cột nước công tác thấp, mực nước phía sông/biển biến đổi nhiều(trong sông) và thường xuyên (trong biển) nên không thích hợp với các chế độ nối tiếp bằng dòng chảymặt và dòng chảy phóng xa Vì vậy phải áp dụng chế độ nối tiếp chảy đáy cho các cống qua đê.

z

a)

b)

CHÚ THÍCH: a) Mặt bằng; b) Cắt dọc.

Hình 6- Dòng chảy sau cống khi có nước nhảy sóng

ngập lớn hoặc không qua nước nhảy, khả năng tiêu hao năng lượng thấp Trong nhiều trường hợpdòng chảy ra khỏi cống sẽ phát sinh nước nhảy sóng dập dềnh trên măt bể tiêu năng (hình 6), dòngchính không đi vào phần dưới sâu của bể tiêu năng Do đó phần lớn năng lượng thừa của dòng chảyđược tiêu hao ở sau bể tiêu năng, đòi hỏi phải bố trí đầy đủ các bộ phận tiêu năng tiếp theo ở sau bể

đổi (theo chế độ thủy triều) làm cho chế độ tiêu năng không ổn định, có thể xảy ra trường hợp nướcnhảy vượt ra khỏi bể, do đó phải bố trí kiên cố phần sân sau giáp với bể, và có thể bố trí thêm thiết bịtiêu năng phụ trợ ở đoạn này

đều các cửa van làm cho dòng chảy không được khuếch tán đều, phát sinh dòng chảy ngoằn ngoèo ởsau cống (xem hình 7), dòng chảy tập trung vào luồng chính, xô va vào hai bờ, gây xói bờ và xói đáylòng dẫn

sau cống phải triệt để hơn so với trường hợp địa chất bình thường

CHÚ THÍCH: 1- cửa vào cống; 2- thân cống; 3- tường cánh hạ lưu; 4- luồng chảy chính ở hạ lưu; 5, 6, 7- các khu nước vật

Hình 7- Dòng chảy ngoằn ngoèo sau cống (nhìn trên mặt bằng)

Phải căn cứ vào điều kiện bố trí của hệ thống tiêu năng phòng xói sau cống để lựa chọn sơ đồ tínhtoán phù hợp nhất Phải lưu ý các điểm sau đây:

tiêu năng phòng xói được bố trí trên đoạn mở rộng này Tuy nhiên trong tính toán tiêu năng cho phéptính toán theo bài toán phẳng và kiểm chứng bằng thí nghiệm mô hình vật lý đối với các cống nêu ởđiều 5.6

hưởng của các thiết bị này đến việc giảm nhỏ kích thước bể

xác định khoảng cách hợp lý giữa các hàng và kích thước hợp lý của các mố, ngưỡng

năng và tránh xuất hiện nước nhảy sóng trong bể

Thực hiện theo B.2, Phụ lục B

đóng mở đồng thời các cửa thì phải mở theo nguyên tắc đối xứng: bắt đầu từ cửa giữa và mở rộng đốixứng ra hai bên Khi đóng thì ngược lại

6 Đối với trường hợp cống làm việc hai chiều

Phải tiến hành tính toán riêng cho từng chiều làm việc theo trình tự được quy định tại điều này Kíchthước các bộ phận tiêu năng ở từng chiều phải được chọn theo kết quả tính toán riêng nêu trên.

7.4.3.4 Tính toán thủy lực phục vụ công tác vận hành cống

1 Xây dựng quan hệ lưu lượng và độ mở cống cấp nước

cống (a) với lưu lượng nước cần lấy (Q) và cao trình mực nước thượng lưu (Ztl), xem hình 8

chỉnh biểu đồ vận hành cho phù hợp với thực tế, nếu cần thiết

CHÚ THÍCH: Z 1 , Z 2 , Z 3 là các mực nước thượng lưu cống

Hình 8- Quan hệ lưu lượng – độ mở cho cống cấp nước, trường hợp mở 1 cửa

2 Xác định quan hệ mực nước hạ lưu và lưu lượng nước qua cống

Cho phép lấy độ sâu nước trong kênh hạ lưu bằng độ sâu dòng đều ứng với từng cấp lưu lượng

Mực nước ở hạ lưu cống phụ thuộc vào mực nước phía sông/biển và lưu lượng tháo qua cống Vớimỗi trị số mực nước phía sông/biển và một trị số lưu lượng Q phải tiến hành tính và vẽ đường mặtnước trong kênh thoát, tính chuyền từ sông/biển lên mặt cắt cống thoát nước Quan hệ xây dựng được

là Zhl – Q – Zsông/biển, trong đó Zsông/biển là tham số của mỗi đường cong Zhl – Q

3 Tính toán lưu lượng của cống thoát nước khi biết các mực nước thượng, hạ lưu

Cống thoát nước khi làm việc phải mở cửa van hoàn toàn Lưu lượng thoát qua cống được tính toántheo sơ đồ chảy qua đập tràn

4 Nội dung tính toán thủy lực phục vụ vận hành cống được trình bày ở B3, Phụ lục B

7.4.4 Tính toán thủy lực cống ngầm

7.4.4.1 Yêu cầu tính toán:

hoặc bán áp

- Trong mọi trường hợp làm việc (tháo nước) đều phải đảm bảo điều kiện chảy có áp ổn địnhtrong cống.

Trong mọi điều kiện làm việc (tháo nước) đều phải đảm bảo điều kiện chảy không áp ổn định ở phầncống sau cửa van, tức mực nước trong cống nằm thấp hơn trần cống một khoảng không nhỏ hơn trị sốlưu không cho phép ∆ = 0,5÷1,0m (trị số nhỏ áp dụng cho cống cấp III, cấp IV)

Hình 10- Sơ đồ tính toán thủy lực cống ngầm không áp (tính khẩu diện cống)

7.4.4.2 Nội dung tính toán

a) Các nội dung tính toán thủy lực cống gồm: tính toán khẩu diện, tính toán độ mở van khi vậnhành và kiểm tra trạng thái chảy đối với cống ngầm cấp nước không áp; tính toán tiêu năng sau cống,tính toán thủy lực phục vụ vận hành cống

b) Tính toán khẩu diện cống được tiến hành trong trường hợp chênh lệch mực nước thượng, hạlưu có trị số thấp nhất, lưu lượng tháo là trị số thiết kế Qtk, cống ở trạng thái mở hoàn toàn

c) Tính toán độ mở van và kiểm tra trạng thái chảy khi vận hành chỉ thực hiện ở cống cấp nướcloại không áp hay bán áp, với các mực nước thượng lưu khác nhau Trong mọi trường hợp phải khốngchế trạng thái chảy trong phần cống sau cửa van là chảy không áp

d) Tính toán tiêu năng được thực hiện với các mực nước cao ở thượng lưu và lưu lượng tháotương ứng; chế độ nối tiếp sau cống là nối tiếp chảy đáy (bể tiêu năng).

e) Xây dựng quan hệ độ mở cống với lưu lượng và mực nước thượng lưu trong vận hành chỉ thựchiện cho cống ngầm cấp nước không áp

f) Nội dung tính toán thủy lực cống ngầm qua đê thực hiện theo phụ lục C

7.5 Tính toán thấm

7.5.1 Nhiệm vụ tính toán thấm cho cống.

thấm dưới đáy và bên vai cống

d) Bố trí và thiết kế tầng lọc ngược tại các vị trí cần thiết

7.5.2 Sơ đồ tính toán thấm

Tùy theo đặc điểm và quy mô công trình, giai đoạn thiết kế để lựa chọn sơ đồ tính toán phù hợp Phảichú ý các điểm sau:

trình cấp III, cấp IV ở các giai đoạn thiết kế; công trình cấp II trở lên ở giai đoạn thiết kế cơ sở

trình, khi cấu tạo miền thấm ở nền tương đối đơn giản: có thể áp dụng cho công trình ở các quy môkhác nhau, trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật

trình) khi cấu tạo miền thấm ở nền phức tạp: có thể áp dụng cho công trình ở các quy mô khác nhau,trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật

7.5.3 Trường hợp tính toán thấm

lớn (thường là khi cống đóng)

cống và ngược lại); với mỗi chiều phải tính thấm với các trường hợp có chênh lệch cột nước lớn tươngứng

7.5.4 Phương pháp tính thấm.

7.5.4.1 Các phương pháp tính thấm thông dụng

Phải phân tích các điều kiện cụ thể về đặc điểm, quy mô công trình, giai đoạn thiết kế và mục đích tínhtoán để lựa chọn phương pháp tính thấm phù hợp Các phương pháp tính thấm thường dùng như sau:

a) Phương pháp tỷ lệ đường thẳng;

7.5.4.2 Điều kiện ứng dụng phương pháp tỷ lệ đường thẳng

đoạn thiết kế, công trình các cấp khác ở giai đoạn thiết kế cơ sở

7.5.4.3 Điều kiện ứng dụng phương pháp hệ số sức kháng

tạo phức tạp

7.5.4.4 Điều kiện ứng dụng phương pháp lưới thấm:

7.5.4.5 Điều kiện ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn:

b) Trong thiết kế kỹ thuật các công trình từ cấp II trở lên

7.5.5 Nội dung tính toán thấm

Phải thực hiện tính toán cho từng trường hợp, theo sơ đồ và phương pháp tính đã chọn Nội dung tínhtoán thực hiện theo TCVN 9143

7.5.6 Kiểm tra an toàn về thấm của cống trên nền đất.

7.5.6.1 Kiểm tra an toàn về độ bền thấm chung.

Độ bền thấm chung của cống trên nền đất phải thỏa mãn công thức (5)

Jtbmax ≤ Jkcp (5)trong đó:

Jtbmax - gradient thấm trung bình lớn nhất tính toán cho toàn miền thấm dưới đáy hoặc bên mangcống

Jkcp - gradient thấm trung bình cho phép, xác định theo công thức (6):

= ktb kcp

cp

J J

K , (6)

Jktb – trị số gradient thẩm trung bình giới hạn, phụ thuộc vào loại đất nền, xác định theo Bảng 7

Kcp – hệ số an toàn cho phép, xác định theo Bảng 8

Bảng 7 Trị số gradient thấm trung bình giới hạn của nền đất

Bảng 8 Hệ số an toàn cho phép về thấm, ổn định của cống trên nền đất

cách kéo dài cừ, sân trước hoặc bố trí thêm hàng cừ ở đầu sân trước

7.5.6.2 Kiểm tra an toàn về thấm cục bộ ở cửa ra

a) Điều kiện kiểm tra: đất nền là đất rời hoặc đất ít dính

trong đó:

Jrmax – trị số lớn nhất tính toán của gradient thấm ở cửa ra

Jrcp – trị số gradient thấm cho phép không xói ngầm tại cửa ra, xác định theo công thức (8):

= gh rcp

cp

J J

Kcp – hệ số an toàn cho phép, xác định theo Bảng 8

Bảng 9 Trị số gradient giới hạn xói ngầm cơ học của đất (J gh )