Giáo trình Thiết kế đường ô tô (Phần 2)

có độ dốc lớn, để đảm bảo công trình không bị xói 
lở do dòng nước phải làm dốc nước (hình 8.11) hoặc bậc nước. Chọn công trình thoát 
nước loại nào phải được giải quyết trên cơ sở so sánh các phương án phụ thuộc vào 
151 
điều kiện cụ thể. Dốc nước và bậc nước thường được sử dụng ở các đoạn rãnh có dốc 
lớn nối tiếp giữa thượng lưu và hạ lưu cống với lòng suối tự nhiên, ở những đoạn rãnh 
thoát nước từ các công trình thoát nước đổ dọc theo taluy đường đào hay đường đắp, 
đoạn nối tiếp từ rãnh đỉnh về sông suối hoặc cầu cống. 
Hình 8.11a Mặt cắt dọc theo tim dốc nước 
Hình 8.11b Mặt bằng dốc nước 
Hình 8.11c Mặt cắt ngang dốc nước 
Mặt cắt ngang của dốc nước thường được thiết kế có dạng hình chữ nhật, với 
chiều rộng và chiều sâu được tính toán theo thuỷ lực phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế, 
độ dốc của dốc nước, tốc độ cho phép không xói của vật liệu làm dốc nước và tùy 
thuộc vào kích thước công trình nối tiếp với dốc nước. 
152 
Cấu tạo của dốc nước có thể làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, đá xây. Để 
giảm tốc độ nước chảy ở dốc nước, đáy dốc nước có tạo các gờ nhám và ở cuối dốc 
nước thường làm bể (giếng) tiêu năng hay tường tiêu năng. 
Bậc nước có bể tiêu năng thường dùng khi rãnh, kênh thoát nước có độ dốc rất 
lớn. Bậc nước thường có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, 
đá xây. Chiều rộng, chiều cao của bậc nước, chiều sâu, chiều dài của bể tiêu năng, 
chiều cao và chiều dày của tường tiêu năng được tính toán theo các công thức thuỷ lực 
và tùy thuộc vào kích thước công trình nối tiếp với dốc nước. (Hình 8.12) 
Hình 8.12a Mặt cắt dọc theo tim bậc nước 
Hình 8.12b Mặt bằng bậc nước 
Hình 8.12c Mặt cắt ngang bậc nước 
Cấu tạo của dốc nước và bậc nước được thiết kế theo các thiết kế điển hình. 
Trường hợp không có các thiết kế điển hình phù hợp thì có thể tham khảo theo các quy 
định sau đây: 
153 
- Chiều cao dốc nước và bậc nước cao hơn mực nước tính toán tối thiểu là 0,20 
m; 
- Để chống trượt, mặt dưới của đáy dốc nước cứ cách 2,5 m – 4,0 m phải thiết 
kế chân khay cắm sâu vào đất 0,30 m – 0,50 m; 
- Độ dốc của dốc nước không nên dốc quá 1 : 1,5. Nếu lớn hơn độ dốc trên thì 
phải thiết kế bậc nước; 
- Bậc nước thường thiết kế có chiều cao mỗi bậc 0,30 m – 0,60 m và độ dốc mặt 
bậc 2 % – 3%. 
Tần suất tính toán lưu lượng thiết kế dốc nước, bậc nước lấy theo tần suất tính 
toán lưu lượng tính toán của công trình liên quan tới dốc nước, bậc nước. 
2.20.5.2. Tính toán dốc nước: 
Dốc nước là rãnh, kênh có độ dốc lớn hơn độ dốc phân giới (i > ik). Mặt cắt 
ngang dốc nước thường dùng có dạng hình chữ nhật. Đáy và tường dốc nước thường 
làm bằng bê tông, đá, gạch xây, Để giảm tốc độ nước chảy ở cuối dốc nước thường 
làm tường tiêu năng hay giếng tiêu năng (Hình 8.13). 
H hk
d
h2=h0''
h
i < i k
i > i k
i < i k
ho
lg 
Hình 8.13 Sơ đồ tính dốc nước có giếng tiêu năng 
 Trình tự tính toán dốc nước như sau: 
 1) Xác định chiều rộng của dốc nước: 
2/5
0
2/3
a
4/3
v.n
Qi
b  
trong đó: na – hệ số nhám của dốc nước có xét đến hiện tượng lẫn khí: 
na = n.a 
 n – hệ số nhám, lấy theo vật liệu làm dốc nước (tra bảng); 
 a – hệ số lẫn khí (tra bảng); 
 i – độ dốc của dốc nước; 
 v0 – tốc độ cho phép không xói của vật liệu làm dốc nước; 
154 
 2) Xác định chiều sâu nước chảy ở cuối dốc nước: 
0
0
b.v
Q
h  
 3) Xác định chiều sâu nước chảy ở đầu dốc nước: được lấy bằng chiều sâu 
nước chảy phân giới hk: 
2/3
k
b
Q
0,47h 





 
 4) Xác định điều kiện ngập ở hạ lưu dốc nước: 
 Cần tính chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thủy lực: 
1/2
00
0
0
''
02
.h0,45.v
g
2h
vhh  
 h0 – chiều sâu nước chảy trong dốc nước 
 Xác định chiều sâu nước chảy của suối sau dốc nước h
của Sêdi-Maning. 
 Nếu 
''
0δ
1,1hh  thì có hiện tượng chảy ngập và tốc độ sau dốc nước xác định 
theo h 
 Nếu 
''
0δ
1,1hh  thì sau dốc nước phải làm giếng tiêu năng để giảm tốc độ nước 
chảy. Chiều sâu của giếng tiêu năng xác định theo công thức: 
δ
''
0
h1,1hd  
 Chiều dài của giếng tiêu năng tính từ cuối dốc nước tới thành biên cuối tính 
theo công thức:  
0
''
0g
hh3l  
 Dựa vào tốc độ nước chảy tính toán để chọn vật liệu làm dốc nước. 
2.20.5.3. Tính toán bậc nước: 
Bậc nước có giếng tiêu năng thường dùng khi rãnh, kênh rất dốc. Bậc nước 
thường có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng bê tông, đá xây, 
 Trình tự tính toán bậc nước như sau (Hình 8.14): 
155 
hk
lg
P
hk
H
d
lT
Hình 8.14 Sơ đồ tính toán bậc nước có giếng tiêu năng 
 1) Chọn chiều rộng bậc nước b: thường lấy bằng khẩu độ công trình thoát 
nước, hoặc lấy theo tiêu chuẩn lưu lượng 0,5 – 1m3/s cho 1 mét chiều rộng bậc nước. 
 2) Định số bậc nước và xác định chiều sâu nước đổ xuống bằng cách chia chiều 
cao nước đổ toàn bộ trong đoạn thiết kế bậc nước cho số bậc nước đã giả thiết. 
 3) Xác định chiều sâu nước chảy tại cửa vào bậc nước: lấy bằng chiều sâu nước 
chảy phân giới hk: 
2/3
k
b
Q
0,47h 





 
 4) Xác định chiều sâu sau bước nhảy thủy lực: 
k
''
c
''
c
hεh  
''
c
ε - xác định theo đồ thị. 
 5) Xác định chiều sâu nước trước tường tiêu năng: 
h = H + d = 1,7hk + d 
 6) Kiểm tra điều kiện nước chảy ngập: 
''
c
h1,1h  
 Nếu điều kiện này không được thỏa mãn thì phải giả định lại d và lập lại tính 
toán cho đến khi thỏa mãn. 
 7) Xác định chiều dài tối thiểu cho phép của giếng: 
lg = l1 + l2 
 l1 – độ xa của dòng nước đổ xuống đáy: 
g
y2
.vl
k1
 
156 
vk – tốc độ nước chảy tại cửa vào: 
k
k
h.b
Q
v  
 g – gia tốc rơi tự do; 
 y – chiều cao nước đổ xuống của dòng chảy: 
2
h
dPy k 
 l2 – chiều dài bước nhảy thủy lực: 
 
c
''
c2
hh3l  
 hc – chiều sâu tại tiết diện thắt hẹp trong giếng được xác định theo đồ thị tương 
tự như khi xác định 
''
c
h : hc = ec.hk 
 8) Xác định chiều dày tường tiêu năng theo công thức: 
lT = 3hk 
 9) Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước tại nơi thiết kế: bằng cách xác định độ 
dốc đặt bậc nước. 
gT
b
ll
P
i

 
 Độ dốc ib không được nhỏ hơn độ dốc địa hình nơi làm bậc nước, nếu không 
thỏa mãn thì phải giả thiết lại số bậc, xác định lại kích thước của bậc nước. Còn nếu ib 
lớn hơn độ dốc địa hình thì tăng chiều dài bậc nước, như vậy cải thiện điều kiện ngập 
của dòng chảy và xem như các bước tính toán trên là thỏa mãn. Chiều dài của giếng 
xác định lại theo độ dốc i của địa hình: 
T
'
g
l
i
P
l  
2.21. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC NGẦM: 
2.21.1. Tác dụng và phân loại rãnh ngầm: 
 - Nước ngầm là phần nước nằm dưới đất và dưới tác dụng của trọng lực chảy 
theo dốc của các lớp đất không thấm nước. 
 - Tác dụng của rãnh ngầm là hạ thấp mức nước ngầm. 
 - Tùy theo vị trí và tác dụng của rãnh ngầm có thể phân loại chúng như sau: 
 1) Rãnh ngầm làm dưới đáy rãnh dọc hay dưới nền đường để hạ thấp mức nước 
ngầm dưới phần xe chạy 
157 
 2) Rãnh ngầm đặt sau ta luy nền đường đào để làm cho ta luy khô ráo và ngăn 
chặn không cho nước ngầm từ mái dốc đường đào đổ ra mặt đường. 
 3) Rãnh ngầm đặt sau tường chắn đất, mố cầu. 
 4) Rãnh ngầm thoát nước dưới các lớp áo đường (rãnh xương cá). 
2.21.2. Cấu tạo của rãnh thoát nước ngầm: 
Rãnh thoát nước ngầm có thể cấu tạo theo kiểu rãnh hở hoặc kín. Rãnh loại hở 
chỉ dùng khi mực nước ngầm cao, rãnh loại kín thường sử dụng khi mực nước ngầm 
nằm sâu. Chiều rộng đáy của rãnh ngầm từ 0,30 m đến 1 m tuỳ theo chiều sâu của rãnh 
và điều kiện thi công. 
Cấu tạo của rãnh thoát nước ngầm loại kín được thiết kế theo sơ đồ tổng quát 
như sau: Phía trên cùng của rãnh đắp bằng vật liệu (đất) không thấm nước và được lèn 
chặt để giữ không cho nước mưa ngấm xuống rãnh; sau đó là hai lớp cỏ lật ngược để 
giữ không cho đất rơi xuống các lớp vật liệu lọc nước bên dưới, dưới lớp cỏ này là lớp 
cát và sau đó là lớp đá dăm hay sỏi cuội, dưới cùng để tăng khả năng thoát nước của 
rãnh thường có một ống thoát nước hoặc hầm 
thoát nước. (Hình 8.9) 
Trường hợp sử dụng rãnh thoát nước ngầm ở các taluy dương đường đào để 
ngăn chặn nước ngầm không cho chảy ra phía ngoài thì cần sử dụng loại rãnh thoát 
nước ngầm một bên có tường chắn không thấm nước chạy dọc theo rãnh ngầm, một 
bên theo nguyên tắc tầng lọc ngược. 
Đá dùng để lấp rãnh phải là loại không bị phong hóa và tan rã trong môi trường 
nước, ống thoát nước ở rãnh ngầm thường dùng là ống bê tông đường kính thoát nước 
nhỏ nhất là 15 cm – 20 cm hoặc có thể bằng sành, bằng gạch hay đá xây có đường 
kính 30 cm – 50 cm chiều dài mỗi đốt ống thoát nước 0,3 m – 0,6 m; ống thoát nước 
đặt giáp nhau, khe hở 1 cm – 0,5 cm để cho nước có thể chảy vào ống thoát nước. 
Ñaát ñaàm chaët
Lôùp coû laät ngöôïc
Ñöôøng cong nöôùc thaám
Lôùp caùt
Lôùp ñaù 
OÁng thoaùt nöôùc
MN ngaàm
T
h
o
a
ùt
 n
ö
ô
ùc
 n
g
a
àm
Lôùp ñaát khoâng thaám nöôùc 
Hình 8.9 Cấu tạo rãnh thoát nước ngầm kiểu kín 
158 
 Đá dùng để lấp rãnh phải là loại không bị phong hóa và tan rã trong nước. 
2.21.3. Các trường hợp tính toán rãnh ngầm: 
MN ngaàm
Raõnh ngaàm

lr
H
h
r
Hình 8.10 Sơ đồ tính toán rãnh ngầm 
 1) Xác định khoảng cách cần thiết giữa hai rãnh ngầm lr nếu biết yêu cầu hạ 
mức nước ngầm S và chiều sâu rãnh tính từ mực nước ngầm H. 
 2) Xác định chiều sâu hạ mức nước ngầm S nếu biết khoảng cách giữa hai rãnh 
ngầm lr và chiều sâu rãnh tính từ mực nước ngầm H. 
 3) Xác định chiều sâu rãnh ngầm cần thiết nếu biết yêu cầu hạ mức nước ngầm 
S và cự ly giữa hai rãnh ngầm lr. 
159 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô 4054-05. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 211-06. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường cứng 22TCN 223-95. 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị TCXDVN 104 2007. 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô 273-01. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 274-01. 
 Sổ tay thiết kế đường ôtô – Nguyễn Xân Trục. 
 Thiết kế đường, tập 1,2,3 – nhà xuất bản giao thông vận tải. 
 Khảo sát thiết kế đường ôtô 263-2000. 
 Khảo sát thiết kế đường ôtô qua vùng đất yếu 262-2000.