Tcvn tiêu chuẩn quốc gia tcvn 9902 : 2013 Xuất bản lần 1 CÔng trình thủy lợi yêu cầu thiết kế ĐÊ SÔNG

Tải trọng thường xuyên tác động lên công trình đê sông, bao gồm:

a) Trọng lượng của bản thân công trình đê sông và các thiết bị cố định đặt trên và trong công trình;

b) Áp lực nước tác động trực tiếp lên bề mặt công trình và nền;

c) Áp lực nước thấm tương ứng với mực nước lớn nhất khi xảy ra lũ thiết kế trong điều kiện thiết bị lọc và tiêu nước ở hạ lưu làm việc bình thường;

d) Trọng lượng đất đắp và áp lực bên của nó (đối với công trình đê sông không làm bằng vật liệu đất).

Tải trọng có thể tác động lên công trình đê sông trong một thời điểm hoặc thời kỳ nào đó trong quá trình xây dựng và khai thác, bao gồm:

a) Áp lực đất phát sinh do biến dạng nền và kết cấu công trình hoặc do tải trọng bên ngoài khác;

b) Áp lực bùn cát lắng đọng ở khu vực chân công trình trong thời gian khai thác;

c) Áp lực nước thấm tương ứng với mực nước lớn nhất khi xảy ra lũ thiết kế trong điều kiện thiết bị lọc và tiêu nước ở hạ lưu không làm việc;

d) Tải trọng gây ra do áp lực dư của kẽ rỗng trong đất bão hoà nước khi chưa cố kết hoàn toàn ở mực nước thiết kế, trong điều kiện thiết bị lọc và tiêu nước làm việc bình thường;

e) Tác động nhiệt lên trên công trình và nền trong thời kỳ thi công và khai thác của năm có biên độ dao động nhiệt độ bình quân tháng của không khí là trung bình;

f) Tải trọng do tàu, thuyền và vật trôi nổi ¹;

g) Tải trọng do người và các phương tiện giao thông qua lại trên đê, các thiết bị nâng, bốc dỡ, vận chuyển và các máy móc, kết cấu khác (như cần trục, cẩu treo, palăng v.v....), chất hàng, có xét đến khả năng chất tải vượt thiết kế;

h) Áp lực do sóng ¹;

i) Tải trọng gió ²;

k) Tải trọng do dỡ tải khi đào móng xây dựng công trình đê sông.

Tải trọng có thể xuất hiện trong trường hợp làm việc đặc biệt tác động lên công trình đê sông gồm:

a) Áp lực sóng ¹ khi xảy ra tốc độ gió lớn nhất thiết kế với hướng gió bất lợi nhất cho đê;

b) Tải trọng do động đất ³ hoặc nổ;

c) Áp lực nước tương ứng với mực nước khi xảy ra lũ kiểm tra;

d) Tải trọng phát sinh trong mái đê đất do mực nước tăng cao đột ngột và hạ thấp đột ngột (hiện tượng rút nước nhanh).

a) Đối với tuyến đê xây dựng mới phải lập được ba mặt cắt dọc địa chất nền đê trong đó có một mặt cắt địa chất dọc tim tuyến đê dự kiến, một mặt cắt địa chất dọc chân đê phía sông, một mặt cắt địa chất dọc chân đê phía đồng. Căn cứ vào vị trí các hố khoan của mặt cắt dọc để lập các mặt cắt ngang địa chất nền đê. Khoảng cách trung bình giữa hai mặt cắt ngang địa chất liền nhau là 200 m đối với giai đoạn lập dự án và 100 m đối với giai đoạn lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật và bản vẽ thi công. Khu vực có điều kiện địa chất nền đê phức tạp có thể tăng số lượng mặt cắt ngang, tăng số lượng hố khoan và độ sâu của một số hố khoan trên một số mặt cắt ngang, sử dụng thêm phương pháp địa vật lý hoặc xuyên tĩnh. Số lượng tăng thêm ngoài định mức quy định do tư vấn đề xuất và được cấp có thẩm quyền quyết định;

b) Thiết kế gia cố, tôn cao, áp trúc mái, mở rộng mặt đê, đắp cơ, đắp tầng phản áp xử lý chống mạch đùn, mạch sủi cần tận dụng các tài liệu địa chất công trình đã lập trong quá trình xây dựng hoặc tu bổ đê điều trước đây, kể cả tài liệu điều tra khi đê vỡ, vật liệu hàn khẩu, tài liệu khảo sát xây dựng cống, trạm bơm hoặc các công trình xây dựng khác nằm trong phạm vi bảo vệ đê để lập hồ sơ địa chất công trình. Đối chiếu với yêu cầu thiết kế về tính toán ổn định thấm, ổn định chống trượt, tính lún, nếu thấy tài liệu đã thu thập được vẫn còn thiếu hoặc chưa đủ độ tin cậy hoặc không có thì phải khảo sát bổ sung đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo quy định;

c) Khi thiết kế đê kết hợp giao thông cần khảo sát các chỉ tiêu cần thiết để đảm bảo yêu cầu tính toán, thiết kế kết cấu đường phù hợp với quy định của giao thông.

GHI CHÚ: Khi chưa có tiêu chuẩn quy định thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất công trình đê điều, có thể vận dụng các quy định trong TCVN 8477 : 2010 để xác định thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa chất phục vụ thiết kế công trình đê sông.

7.2.2 Kết quả khảo sát đia chất công trình phải làm rõ các vấn đề sau:

a) Loại đất và độ sâu phân bố các lớp đất mềm yếu, các lớp đất cứng và rất cứng;

b) Tính chất cơ lý của từng tầng đất có liên quan đến tính toán cường độ và biến dạng;

c) Trạng thái nước ngầm;

d) Khuyến cáo cơ chế gây hư hỏng công trình và biện pháp xử lý nền;

e) Trữ lượng, chất lượng, các chỉ tiêu cơ lý chính, phạm vi khai thác và chiều dày khai thác, cự ly vận chuyển... của các mỏ đất và các loại vật liệu xây dựng khác sẽ được khai thác để xây dựng đê.

Cần thu thập các tài liệu thống kê nhiều năm về: gió, bão, mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng bốc hơi. Mức độ tài liệu thu thập phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của từng loại công trình cụ thể và yêu cầu thiết kế (thiết kế xây dựng mới hoặc thiết kế cải tạo, gia cố, tu bổ công trình đê cũ). Yêu cầu về chất lượng tài liệu và xử lý tài liệu thu thập thực hiện theo quy định hiện hành.

Các tài liệu sau đây rất cần thiết phục vụ tính toán thiết kế xây dựng mới công trình đê sông. Yêu cầu về phương pháp thu thập và chất lượng tài liệu, phương pháp tính toán và xử lý tài liệu thu thập phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể của công trình và yêu cầu thiết kế (thiết kế xây dựng mới hoặc thiết kế cải tạo, gia cố, tu bổ công trình đê cũ) thực hiện theo quy định hiện hành có liên quan:

a) Tài liệu về quá trình diễn biến lòng sông và bờ bãi sông;

b) Tài liệu thống kê nhiều năm về mực nước, lưu lượng và dòng chảy bùn cát;

c) Đường quá trình mực nước và đường quá trình lưu lượng của năm điển hình và của trận lũ thiết kế;

d) Tài liệu về mực nước sông lớn nhất trong khu vực đã từng xuất hiện và quan sát được;

e) Tài liệu về quá trình thay đổi hướng dòng chảy và vận tốc dòng chảy của dòng chủ lưu trong mùa lũ và trong mùa kiệt.

7.5 Tài liệu về kinh tế - xã hội và môi trường

7.5.1 Nếu tuyến đê chưa được phân cấp theo quy định, các tài liệu sau đây về hiện trạng kinh tế - xã hội và môi trường vùng được đê bảo vệ cần phải thu thập, đáp ứng yêu cầu luận chứng xác định cấp đê phù hợp:

a) Tổng diện tích tự nhiên và diện tích đất canh tác được đê bảo vệ;

b) Số đơn vị hành chính, tổng số hộ và số nhân khẩu sống trong vùng được bảo vệ;

c) Khát quát về hiện trạng kinh tế của vùng được đê được bảo vệ như: giá trị sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và thương mại; số lượng và quy mô các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất; hệ thống các công trình giao thông (đường bộ, đường sắt, hàng không, cảng); nguồn năng lượng, hệ thống thông tin liên lạc, các công trình công cộng, di tích lịch sử - văn hoá v.v…;

e) Tình hình thiên tai đã từng xảy ra trong khu vực.

1) Quy hoạch đê điều, quy hoạch thủy lợi hoặc quy hoạch phòng chống lũ của lưu vực sông ⁴;

2) Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của vùng cần được bảo vệ;

3) Quy hoạch phát triển giao thông trong vùng được đê bảo vệ và mạng lưới giao thông liên kết với các vùng xung quanh;

4) Các quy hoạch khác có liên quan.

8 Lựa chọn tuyến đê và hình thức kết cấu đê

8.1 Lựa chọn tuyến đê

8.1.1 Căn cứ để lựa chọn tuyến đê

Vị trí tuyến đê sông được chọn phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án bố trí và các căn cứ sau đây :

a) Các quy hoạch đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt nêu tại 7.5.2;

b) Điều kiện địa hình, địa chất tuyến đê dự kiến;

c) Xu hướng biến đổi lòng dẫn của tuyến sông;

d) Các công trình hiện có cần phải di dời và công trình dự kiến sẽ xây dựng trong tương lai;

e) Diện tích đất cần phải thu hồi để xây dựng hoặc cải tạo tuyến đê;

f) An toàn, thuận lợi trong thi công xây dựng, quản lý, khai thác đê và trong khu vực được đê bảo vệ;

g) Bảo vệ các di tích lịch sử - văn hóa;

h) Sự phân định ranh giới hành chính;

i) Phù hợp với các giải pháp đối phó, thích ứng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

8.1.2 Bố trí tuyến đê

8.1.2.1 Bố trí tuyến đê phải đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Phù hợp với hướng chảy của thế sông và bám theo tuyến chủ lưu của dòng chảy khi sông có lũ lớn. Khoảng cách giữa hai tuyến đê của hai bờ trong một đoạn sông, hoặc khoảng cách giữa bờ, bãi cao bên này đến đê của bờ bên kia xấp xỉ bằng nhau, hạn chế tạo ra các đoạn bị thu hẹp hoặc mở rộng đột ngột;

b) Phải đảm bảo sau khi lên đê theo mặt cắt thiết kế vẫn còn khoảng lưu không cần thiết đủ để bố trí hệ thống tiêu thoát nước ở hạ lưu, mở rộng chân đê và mái đê khi phải nâng chiều cao đỉnh đê trong tương lai;

c) Tuyến đê phải trơn thuận. Các đoạn đê được nối với nhau thành đường cong trơn, hạn chế tạo ra các điểm gãy khúc hoặc bị uốn cong gấp;

d) Tận dụng tối đa tuyến đê có sẵn và điều kiện địa hình thuận lợi, điều kiện địa chất tương đối tốt, vùng bãi sông tương đối ổn định. Tránh bố trí đê đi qua vùng đất mềm yếu hoặc nền đất thấm nước mạnh, vùng đất ngập nước sâu, lòng sông cổ, vùng có hố xói do vỡ đê trước đây để lại. Nếu không thể tránh được, phải có biện pháp công trình thích hợp để bảo đảm an toàn cho đê điều;

e) Diện tích đất canh tác bị mất, số gia đình và số công trình phải di dời là ít nhất. Tránh đi qua các di tích lịch sử, văn hóa;

f) Bố trí tuyến đê gần khu vực cửa sông phải đảm bảo yêu cầu thoát lũ nhanh, đồng thời hạn chế sự tác động chính diện của hướng gió bão thịnh hành và sóng. Tuyến đê gần cửa sông ở nơi sông nhánh chảy vào sông chính hoặc sông chính chảy vào sông nhánh phải cong trơn, xuôi thuận để giữ cho cửa sông được ổn định lâu dài và không để cho dòng chảy uy hiếp an toàn đoạn đê phía hạ lưu cửa sông;

g) Thuận lợi cho việc thi công, quản lý công trình và cứu hộ đê trong mùa lũ;

h) Tuyến đê có kết hợp với hệ thống giao thông vận tải hoặc có liên quan đến an ninh quốc phòng, ngoài yêu cầu đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến đê còn phải tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật và quy định của công trình giao thông hoặc của quốc phòng.

8.1.2.2 Các tuyến đê cấp đặc biệt và cấp I bố trí ở khu vực có điều kiện thủy văn - thủy lực phức tạp, nếu kết quả tính toán thủy động lực dòng chảy bằng các phương pháp khác nhau hoặc mô hình toán khác nhau có sự biến động lớn và chưa đảm bảo đủ độ tin cậy, cần phải thí nghiệm mô hình thủy lực để xác định nhưng phải được cấp có thẩm quyền chấp thuận.

8.1.3 Khoảng cách giữa hai tuyến đê sông

8.1.3.1 Phải dựa vào các yếu tố sau đây để tính toán xác định khoảng cách hợp lý giữa hai tuyến đê của một đoạn sông:

a) Căn cứ vào quy hoạch phòng lũ của lưu vực để phân đoạn sông và xác định khoảng cách giữa hai tuyến đê cho đoạn sông đó. Phải xem xét, đánh giá toàn diện ảnh hưởng của chế độ thủy lực dòng sông bị thay đổi do việc lên đê đối với các khu vực thượng, hạ lưu, bờ phải, bờ trái của đoạn sông;

b) Căn cứ vào điều kiện ổn định lâu dài của đoạn sông để xác định khoảng cách giữa hai tuyến đê thích hợp. Để đánh giá điều kiện ổn định của đoạn sông cần căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất lòng sông, bờ sông, đặc điểm về thủy triều (nếu có), đặc điểm bùn cát và quy luật vận chuyển bùn cát, quy luật bồi, xói và diễn biến lòng sông, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật ứng với các khoảng cách đê khác nhau, thông qua việc phân tích các yếu tố tự nhiên và xã hội có liên quan.

8.1.3.2 Khi xác định khoảng cách hai tuyến đê sông, tùy theo mức độ hạn chế của dãy số liệu thủy văn hiện có, ảnh hưởng của sự chậm lũ, tác dụng bồi lắng lâu dài ở vùng bãi sông hoặc xói lòng sông, quy hoạch xây dựng các cầu qua sông hoặc yêu cầu về bảo vệ môi trường sinh thái v.v…mà dự phòng thêm một khoảng dư cần thiết. Bề rộng dự phòng nói trên không lớn hơn 10 % khoảng cách hai tuyến đê theo tính toán.

8.1.3.3 Đối với đoạn sông bị thắt hẹp cục bộ do ảnh hưởng của mỏm núi nằm sát bờ sông, mỏm bãi sông có cấu tạo địa chất rắn chắc hoặc do ảnh hưởng của các công trình nhà cửa và vật kiến trúc khác làm cho năng lực thoát lũ của sông ở thượng lưu kém rõ rệt so với đoạn sông ở hạ lưu thì phải có biện pháp mở rộng khoảng cách hai đê hoặc phải dỡ bỏ chướng ngại vật, di dời công trình, nhà cửa và tổ chức tái định cư cho nhân dân ra khỏi khu vực cản lũ.

8.2 Lựa chọn kết cấu đê và vật liệu xây dựng đê

8.2.1 Căn cứ vào vị trí xây dựng và tầm quan trọng của đoạn đê, đặc điểm địa chất nền đê, loại vật liệu xây dựng đê, nguồn vật liệu xây dựng sẵn có trong khu vực, đặc điểm dòng chảy, điều kiện thi công, giá thành công trình, yêu cầu sử dụng quản lý cứu hộ đê, môi trường cảnh quan v.v… để lựa chọn loại hình kết cấu đê và vật liệu xây dựng đê phù hợp:

- Theo khả năng cung cấp vật liệu xây dựng, có thể lựa chọn các loại kết cấu là đê đất, đê (hoặc tường phòng lũ) bằng bê tông, bê tông cốt thép, đá xây hoặc đê có kết cấu vật liệu hỗn hợp, áp dụng cho toàn tuyến đê hoặc cho từng đoạn, từng bộ phận của đê;

- Theo hình thức kết cấu mặt cắt đê, có thể chọn đê kiểu mái dốc, đê kiểu tường thẳng đứng hoặc đê có kiểu phức hợp thẳng đứng và mái dốc;

- Theo hình thức phòng, chống thấm, có thể chọn đê đất đồng chất, đê đất có tường tâm hoặc tường nghiêng chống thấm.

8.2.2 Đê đắp bằng vật liệu đất, độ chặt K thiết kế của đất đắp (hệ số đầm nén) đáp ứng yêu cầu sau:

- Đê cấp đặc biệt và cấp I : Không nhỏ hơn 0,97 (K ≥ 0,97);

- Đê từ cấp II đến cấp V : Không nhỏ hơn 0,95 (K ≥ 0,95).

8.2.3 Các đoạn đê trên cùng một tuyến có điều kiện khác biệt nhau (khác biệt nhau về điều kiện địa hình, địa chất, yêu cầu phòng, chống lũ...) hoặc có cấp thiết kế khác nhau, có thể chọn dùng các loại hình kết cấu đê khác nhau. Khi thay đổi loại hình kết cấu mặt cắt đê phải làm đoạn chuyển tiếp và phải có biện pháp xử lý an toàn các vị trí nối tiếp.

8.2.4 Khi áp dụng công nghệ mới, vật liệu mới và kết cấu mới để xây dựng công trình đê sông nhưng phải đảm bảo an toàn ổn định trong mọi trường hợp thiết kế và được cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền chấp thuận.

9 Thiết kế mặt cắt đê

9.1 Yêu cầu kỹ thuật chung

9.1.1 Thiết kế mặt cắt thân đê phải đảm bảo đê làm việc an toàn, ổn định trong các trường hợp thiết kế. Kết cấu đê phải tận dụng được vật liệu tại chỗ, dễ thi công, giá thành hạ, đồng thời tạo được thuận lợi trong quản lý và cứu hộ đê.

9.1.2 Mỗi tuyến đê có thể chia thành nhiều đoạn theo điều kiện tương tự về địa chất nền đê, vật liệu xây dựng đê, chiều cao thân đê, ngoại lực tác động, điều kiện mặt bằng và yêu cầu sử dụng của từng đoạn đê. Mỗi đoạn đê có các điều kiện tương tự thì xác định một dạng mặt cắt đại diện. Kết cấu, kích thước của các bộ phận thân đê được xác định sau khi tính toán ổn định và so sánh kinh tế - kỹ thuật.

9.1.3 Thiết kế thân đê đất bao gồm việc xác định hình dạng mặt cắt thân đê; các kích thước và cao trình chủ yếu của mặt cắt, cao trình đỉnh đê; tiêu chuẩn đắp đất; kết cấu đỉnh đê, mặt đê, mái đê và cơ đê; kết cấu bảo vệ mái đê và tiêu nước mái dốc; biện pháp xử lý nền đê; biện pháp chống thấm, tiêu nước thân đê và nền đê.

9.1.4 Thiết kế tường phòng lũ bao gồm việc xác định hình dạng mặt cắt và hình thức kết cấu thân tường; các kích thước và cao trình của đường viền móng, của đỉnh tường; các giải pháp phòng thấm và tiêu nước.

9.1.5 Những đoạn đê có đặc điểm địa hình, địa chất khác nhiều so với mặt cắt đại diện, cần lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp cả về hình dạng mặt cắt, vật liệu đắp đê và phương pháp thi công để bảo đảm an toàn cho đê.

9.2 Cao trình đỉnh đê

9.2.1 Cao trình đỉnh đê được xác định theo công thức sau:

Z_đ = H_tk + H + H_sl + a + b + s (2)

trong đó:

Z_đ là cao trình đỉnh đê, m;

H_tk là mực nước thiết kế đê, m, tương ứng với tần suất thiết kế quy định trong bảng 1. Mực nước thiết kế đê do cơ quan có thẩm quyền quy định. Các tuyến sông chưa được cấp có thẩm quyền quyết định mực nước thiết kế đê, việc xác định mực nước thiết kế đê thông qua tính toán từ các tài liệu đo đạc thủy văn. Phương pháp tính theo quy định hiện hành về tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế. Mực nước thiết kế công trình đê sông thuộc hệ thống sông Hồng – Thái Bình lấy theo phụ lục B;

H là chiều cao nước dềnh do gió gây nên, m;

H_sl là chiều cao sóng leo, m;

a là độ gia cao an toàn của đê, m, lấy theo bảng 7;

b là độ dâng cao của mực nước sông do ảnh hưởng của mực nước biển dâng, m. Căn cứ vào kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, kết quả tính toán thủy lực tuyến sông trong mùa lũ tương ứng với kịch bản nước biển dâng và điều kiện cụ thể của công trình, tư vấn thiết kế đề xuất trị số b cho phù hợp (b  0) nhưng phải được chủ đầu tư hoặc cơ quan nhà nước có thẩm quyền chấp thuận;

s là tổng độ lún của đê, m, tính theo công thức (4) trong 10.4.2.