CHƯƠNG VI CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG VÀ CHỐNG XÓI TRỤ CẦU
6.3. Thiết kế gia cố chân kè
Công trình gia cố chân kè làm việc trong điều kiện thường xuyên ngập nước, chịu tác động xói phương ngang của dòng xoắn trục dọc; chịu tác động ma sát của dòng chảy bùn cát. Công trình gia cố chân bờ ngập nước có hai chức năng: chống đỡ với tác động trên, đồng thời phải gánh một phần trọng lượng của công trình phía trên truyền xuống, rõ ràng ổn định của công trình gia cố chân bờ có ý nghĩa quyết định đối với toàn bộ công trình.
Kết cấu và vật liệu xây dựng chân kè phải thoả mãn được các yêu cầu sau:
- Chống được sự kéo trôi của dòng chảy và dòng bùn đá;
- Phải thích ứng với sự biến hình của lòng sông;
- Phải chống được xâm thực của nước;
- Thuận lợi cho việc thi công trong nước.
Thường sử dụng kết cấu và vật liệu bằng đá hộc, rọ đá, rồng tre hoặc bè chìm…
làm chân kè.
6.3.1. Đá hộc thả rời
Khi sử dụng đá hộc thả rời đường kính viên đá được tính toán theo công thức (6-2) và (6-4). Hệ số mái dốc chân kè nên chọn m >1,5.
Khi tốc độ dòng chảy nhỏ hơn 2 m/s, đường lạch sâu cách xa bờ không có vực sâu nằm trong phạm vi xây dựng kè, nên kéo dài chân kè tới chỗ mái bờ có hệ số mái dốc từ 3 đến 4 (hình 6.3.1-1). Khi dòng chảy thúc thẳng vào bờ, đường lạch sâu gần bờ, có vực sâu nằm trong vùng xây dựng kè, nên kéo dài chân kè tới lạch sâu (hình 6.3.1-2).
H×nh 7-49Hình 6.3.1-1 Hình 6.3.1-2 H×nh 7-50
6-13
Trường hợp đáy chân kè nằm ở lòng sông có trị số hệ số mái dốc nhỏ hơn từ 34 cần phải thả một lớp rồng hoặc bè chìm để chống xói. Rồng và bè chìm phải đạt tới nơi có hệ số mái dốc bằng 3 4 (xem hình 6.3.1-3).
Khi xói xảy ra ở đáy sông trước mái dốc, trong quá trình xói đá xếp dưới dạng lăng thể sẽ bị biến dạng, kích thước toàn bộ lăng thể quyết định theo tính toán sao cho một phần đống đá rơi xuống (lăng thể phá) đủ để bảo vệ mái dốc bị xói và phần còn (lăng thể tựa) đủ đảm bảo ổn định chống trượt do phần trọng lượng của thân kè phía trên tác động xuống.
Kích thước toàn bộ lăng thể đá chân kè phải kiểm tra từ 2 điều kiện:
- Lăng thể đá tựa đủ đảm bảo điều kiện chống trượt theo công thức :
Khi độ dốc mái 1/ 1 : G LTT 1,14 G N + 0,72 GK (6-8 a) Khi độ dốc mái 1/ 1,5 : G LTT 1,13 G N + 0.09 GK (6-8 b) Khi độ dốc mái 1/ 2 : G LTT 0,72 G N (6-8 c) Khi độ dốc mái 1/ 2,5 : G LTT 0,37 G N (6-8 d) Khi độ dốc mái 1/ 3 : G LTT 0,14 G N (6-8 e) trong đó:
G LTT: trọng lượng tác động lên 1m phần tựa của lăng thể , T;
G N: trọng lượng tác động lên 1m gia cố ta luy phần dưới nước, T;
G K: trọng lượng tác động lên 1m gia cố ta luy phần trên nước, T.
- Đủ thể tích đá trong phần phá hoại của lăng thể để bảo vệ mái dốc khi bị xói : h 1.07dsin
(6-9)
trong đó :
h: chiều cao mái dốc bảo vệ khi bị xói, m ; d: đường kính viên đá, m;
: góc nghỉ của đất bị xói .
: diện tích mặt cắt ngang của khối đá bị phá (P), m2.
6-14 m=3-4
Hmin
m1
Rồng đá
m=2
Đá thả rời
Hình 7.51: Chống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm
6.3.2. Lăng thể bằng rọ đá hoặc rồng
Trong trường hợp đường kính viên đá thực tế không đáp ứng được yêu cầu thiết kế, có thể dùng rọ đá, rồng đá hoặc rồng đất sét … làm chân kè, thực chất rồng cũng là một loại rọ đá.
Bảng 6.3.2-1 – Đặc điểm của các rọ đá thường dùng
Kích thước rọ đá hình hộp chữ nhật
axbxc ( m )
Diện tích bề mặt
(m2)
Thể tích (m3)
Trọng lượng dây thép (kg) với các loại đường kính (mm) 2,50 3,00 4,00 5,00 3,0 x 1,0 x 1,0
3,0 x1,0 x 0,5 4,0 x 1,0 x 0,5 2,0 x 1,0 x 0,25
14,00 10,00 22,00 5,50
3,0 1,5 4,0 0,5
18,1 13,7 27,4 8,1
24,1 17,6 36,1 10,3
36,6 24,5 55,0 15,5
60,7 52,0 97,0 25,0
trong đó:
a - chiều dài của hình hộp b - chiều rộng của hình hộp c - chiều cao của hình hộp
Rọ đá làm bởi những khung cốt thép đường kính 8mm và các lưới thép mạ kẽm đường kính 2 5mm, để tăng cường độ rọ đá được chia thành những ô nhỏ bằng cách lắp vào các vách ngăn. Kích thước những viên đá xếp trong rọ phải lớn hơn các mắt lưới, phía ngoài thường dùng với kích thước (0.05 x 0.07)m (0.14 x 0.18)m, phần giữa của rọ có thể xếp bằng những đá nhỏ hơn.
Hình 6.3.1-3 – Chống xói chân kè bằng rồng đá hoặc bè chìm
6-15
Dùng rọ đá gia cố chân kè có thể xếp theo hình bậc thang, độ dốc trung bình của độ dốc xếp theo kiểu này thường là 1:1 1:0,5. Để tăng cường độ chịu lực dùng những dây thép bó các rọ lại với nhau, cự ly giữa các nút buộc là 15 20 cm.
Rọ đá tráng kẽm và bọc nhựa PVC:
Tính chất của loại sản phẩm này tương tự như rọ đá tráng kẽm. Tuy nhiên dây tráng kẽm được bọc thêm một lớp vỏ bọc liên tục bằng loại PVC đặc biệt dày từ (0,40,6) mm, do đó tạo ra một sự bảo vệ hoàn toàn chống lại sự xói mòn có thể xảy ra, làm cho rọ đá thích hợp cho việc sử dụng trong môi trường nước mặn và môi trường bị ô nhiễm. Sau khi lấp đầy đá, rọ đá trở thành một khối lớn, dẻo và nước thấm qua được, cho phép xây dựng những kết cấu có phạm vi rộng lớn. Hình 6.3.2-1 và Hình 6.3.2-2 giới thiệu rọ đá tráng kẽm và bọc nhựa PVC.
Hình 7-53 Rọ đá tráng kẽm và bọc nhựa PVC
Gia cố chân bờ bằng rồng đá
Gia cố chân bờ bằng rọ đá
MN kiệt
Rồng 1:2
Cọc
Rồng
MN kiệt MN kiệt
H×nh 7-54
Hình 6.3.2-1 – Rọ đá tráng kẽm và bọc nhựa PVC
Hình 6.3.2-2 – Một số dạng chân kè dùng kết cấu rọ đá và rồng đá
6-16
6.3.3. Gia cố chân bờ dốc bằng hình thức kết cấu hỗn hợp
Hình 6.3.3-1 và hình 6.3.3-2 là một số dạng kết cấu gia cố chân bờ bằng hình thức kết cấu hỗn hợp.
1 lớp lứới thép B40 1:2 èng nhùa PVC
MNTTK 1:1
1:1.5
Đá hộc xếp D>30kg
Mặt đất tự nhiên
DÇm mò BTCT 1:2.75
Đá hộc xây vữa XM M100 dày 30 cm
Đá dăm hỗn hợp dày 30 cm Vải địa kỹ thuật TS-700
1:3
Cát đen đầm chặt K=0.95
èng nhùa PVC
Cọc BTCT 35x35x1500cm,
Khoảng cách theo chiều dọc sông 75cm 1 cọc
a)
Mặt đất tự nhiên
Đắp cát đen lèn chặt
MNTC
Đá hộc xếp trong rọ thÐp (2x1x0.5)m
Mái đất đào
Đá hộc đổ tự do
Đá hộc xây vữa XM d>0.3m (cm)
Đá dăm 2-6cm làm đệm (cm
Cát thô lẫn cuội sỏi (cm)
1:1 1:2 1:1
1:3
Đá hộc d>0.3m chặn bè chống xói chỉ tiêu 0.3 m3/m2 Bè chống xói cành cây (2.0x1.4x0.2)m
H×nh 7-55 b)
Hình 6.3.3-2 Hình 6.3.3-1
6-17