Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9144:2012 về Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế âu tàu

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9144 : 2012

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - YÊU CẦU THIẾT KẾ ÂU TÀU

Hydraulic structure - Requirement for Navigation Locks Design

Lời nói đầu

TCVN 9144 : 2012 được chuyển đổi từ tài liệu “Chỉ dẫn thiết kế âu tàu được biên soạn trên cơ sở phát triển chương trình . 1-62 Công trình thủy lợi trên sông các quy tắc thiết kế cơ bản” theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9144 : 2012 do Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - YÊU CẦU THIẾT KẾ ÂU TÀU

Hydraulic structure - Requirement for Navigation Locks Design

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế âu tàu mới, sửa chữa thuộc các công trình thủy lợi, thủy điện trên sông như đập dâng, đập hồ chứa và các đoạn kênh dẫn gần âu tàu thuyền nằm trên các đường thủy nội địa.

Khi thiết kế các âu tàu xây dựng ở vùng có động đất, có cac-tơ (Karst) phải xét đến các yêu cầu bổ sung đối với việc xây dựng các đội công trình thủy lợi trong những điều kiện đó.

2. Tài liệu viện dẫn

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

TCVN 4116 : 1985 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình Thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế.

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

TCVN 8215 : 2009 Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế thiết bị quan trắc - Cụm công trình đầu mối.

TCVN 9143 : 2012 Công trình thủy lợi - Tính toán đường viền thấm dưới đất của đập trên nền không phải là đá.

TCVN 4253 : 2012 Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế

TCVN 4054 : 2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế.

TCVN 5664 : 1992 Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa

TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCXDVN 375-2006 Thiết kế công trình chịu động đất

TCN 272-05 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 2005¹.

3. Các thuật ngữ

3.1. Cảng trước (front port)

Khu nước trước bến được bảo vệ kể liền với âu về phía thượng lưu (phía hồ chứa) ở phía trong các công trình chắn sóng, phục vụ cho việc sắp xếp lại các đoàn tàu, cho tàu đỗ khi bão và trước lúc qua âu, đồng thời để cho các đoàn tàu vào và ra được an toàn và thuận lợi.

3.2. Vũng tàu trước (arrange areas)

Phần khu nước trước bến của vũng tàu dùng để sắp xếp lại các tàu, bè.

3.3. Lượng nước bị choán chỗ của tàu (Volume displaced)

Khối lượng nước tính bằng tấn (T) bị thân tàu choán chỗ khi nổi (ở trạng thái không tải hoặc có tải).

3.4. Cửa âu (lock gate)

Là cửa van chắn và mở (khẩu độ) để tàu qua lại của đầu âu, gồm:

Cửa chính (service gate): cửa làm việc thường xuyên khi khai thác âu;

Cửa sửa chữa (lock guard gate): cửa dùng để bít lỗ cửa tạm thời khi sửa chữa cửa chính hoặc sửa chữa các bộ phận của âu;

Cửa sự cố (emergency gate): cửa dùng để đóng nhanh lỗ cửa âu khi có sự cố xảy ra với cửa chính hoặc với các bộ phận khác của âu.

3.5. Đoạn kênh dẫn thượng (hạ) lưu (diversion channel)

Là đoạn kênh nối liền với âu về phía thượng lưu (hạ lưu) và cùng với các công trình bến và công trình hướng dòng đảm bảo cho tàu tiến gần đến âu được an toàn, và cho tàu đỗ trước khi qua âu.

3.6. Trọng tải của tàu (tonnage boat)

Khối lượng hàng hữu ích mà tàu có thể chở được với mớn nước tính toán toàn phần.

3.7. Lượng vận chuyển hàng hóa (luồng hàng hóa) của tuyến đường thủy (mass transportation)

Chỉ tiêu đặc trưng cho cường độ sử dụng tuyến đường thủy, bằng số lượng hàng hóa (thường tính bằng tấn) chuyển qua một đoạn đã cho của tuyến đường thủy hoặc qua tuyến cụm công trình đầu mối thủy lợi theo hướng xuôi và ngược trong thời kỳ vận tải (lượng vận tải hàng hóa trong tháng, lượng vận tải hàng hóa trong ngày.

3.8. Cửa van kín của hành lang dẫn nước (waterlight gate)

Cửa van không cho khí trời vào vùng dòng chảy co hẹp trong thời gian mở cửa van.

3.9. Đầu âu (lock structure)

Công trình dòng nước phân cách buồng âu với thượng hạ lưu hoặc phân cách giữa các buồng âu nếu âu có nhiều buồng. Đầu âu dùng để bố trí cửa âu, các hệ thống cấp nước, các thiết bị và nhà quản lý.

3.10. Chiều sâu trên ngưỡng (depth on lock)

Chiều sâu trên phần nhô cao nhất của đầu âu khi mực nước vận tải thấp nhất.

3.11. Dao động mực nước (quán tính) (water variation)

Trong buồng âu (water variation in navigation lock chamber)

Dao động mực nước vào cuối quá trình làm đầy và tháo cạn buồng âu. Sau khi cân bằng mực nước thì các quá trình đó vẫn tiếp diễn do quán tính do đó gây nên hiện tượng quá dầy hoặc quá cạn nào đó.

Trong các kênh dần (water variation in diversion channel)

Dao động mực nước quan sát thấy trong quá trình lấy nước (từ kênh thượng lưu) và xả nước (vào kênh hạ lưu) các sóng dương hoặc sóng âm trong khi phản xạ truyền ngược lại từ âu, giao thoa với nhau tạo ra các dao động và độ dốc cục bộ của mặt nước theo chiều dòng chảy hoặc ngược lại.

3.12. Buồng âu (Navigation lock chamber)

Phần âu được giới hạn bởi hai đầu âu, trong đó tàu bè nằm lại chờ qua âu

3.13. Các công trình hướng tàu (structure guide)

Là các công trình tường hướng tàu bến liền liền với mỏ biên của đầu âu và dùng để hướng các đoàn tàu đi vào âu hoặc đi ra khỏi âu.

3.14. Thời kỳ vận tải (period transportation)

Là phần của một năm, tính bằng số ngày đêm, trong thời gian đó việc vận tải thủy được tiến hành trong phạm vi tuyến hoặc đoạn đường thủy đã cho.

3.15. Chiều dài hữu ích của buồng âu (useful length)

Là kích thước lớn nhất theo chiều dài buồng âu, trên chiều dài đó tàu bè có thể đậu được khi qua âu trong điều kiện bình thường

3.16. Chiều rộng hữu ích của buồng âu (useful width)

Là khoảng cách giữa các phần dô ra nhất của mặt tường âu hoặc đầu âu theo hướng ngang trong phạm vi từ cao trình mớn nước lớn nhất của chiếc tàu tính toán khi mực nước thông tàu thấp nhất đến đỉnh tường.

3.17. Các công trình bến (works station)

Là các công trình kề với tường hướng tàu dùng cho tàu đậu trong đoạn kênh dẫn khi đợi qua âu.

3.18. Khả năng thông tàu của âu (mass transportation capacity)

Là lượng hàng hóa lớn nhất mà âu có thể cho qua trong một thời kỳ vận tải trong trường hợp sơ đồ tổ chức vận chuyển hợp lý nhất đối với cấu trúc luồng hàng đã chọn trong các thời hạn tính toán.

3.19. Kênh nối (connector channel)

Là đoạn kênh giữa hai âu kế tiếp có liên quan với nhau trong các thao tác thông âu và trong sự cân bằng nước của hệ thống cấp nước.

3.20. Khu vực cửa vào kênh dẫn (channel entrance area)

Là đoạn luồng tàu đi giới hạn bởi tuyến vào kênh dẫn và tuyến ở vị trí nối tiếp với trục luồng đi trong sông, nhưng không lớn hơn năm lần chiều rộng của đường tàu đi trong kênh.

3.21. Hệ thống cấp nước (Water system operation)

Là toàn bộ các thiết bị dùng để làm đầy hay tháo cạn buồng âu.

3.22. Thông tàu qua âu theo từng loạt (transportation in group)

Là cho một số tàu tuần tự qua âu theo hướng này hoặc hướng khác (theo từng loạt) được áp dụng ở các âu nhiều buồng nhằm mục đích giảm bớt lượng nước xả thừa vô ích và giảm bớt thời gian tiêu phí vào những lúc thay đổi hướng chuyển động.

3.23. Lăng trụ nước tháo của âu (volume discharge)

Là thể tích nước phải tháo trong mỗi lần làm cạn buồng âu.

3.24. Tường nước đổ (water fence)

Là tường ngang, tạo thành bậc giữa các cao trình ngưỡng của đầu âu thượng và đáy buồng âu (trong âu một buồng) hoặc giữa các cao trình đáy của 2 buồng âu kề nhau (trong âu nhiều buồng).

3.25. Lượng tàu qua âu (number of boat crossing)

Là chỉ số đặc trưng cho cường độ vận tải và bằng số tàu đi qua âu theo hướng xuôi và ngược sau một thời kỳ vận tải này hay thời kỳ vận tải khác.

3.26. Điều khiển chu trình của âu (control operation cycle)

Là sự điều khiển mà trong đó tất cả các động tác đóng, mở và thay đổi tốc độ hoặc hướng chuyển động của các thiết bị cơ khí của âu, cũng như việc thay đổi tín hiệu của các đèn hiệu vào, ra được tiến hành một cách tự động theo một trình tự đã cho trước, phù hợp với quá trình tàu qua âu tiêu chuẩn.

3.27. Đoạn làm êm dòng chảy (make serence area)

Là đoạn được bố trí ở đầu âu hoặc buồng âu, sau thiết bị tiêu năng của đầu âu, không nằm trong chiều dài hữu ích của buồng âu vì những điều kiện không thể cho phép tàu đậu trên đoạn đó khi bố trí hệ thống cấp nước ở đầu âu.

3.28. Hõm cửa (gate slot)

Là phần lõm (khe phai) thẳng đứng ở mố biên đầu âu trong đó cánh cửa âu sẽ ẩn vào khi cửa mở hoàn toàn.

3.29. Âu một buồng (single navigation lock chamber)

Là âu trong đó việc tàu bè vượt qua độ chênh mực nước tập trung được tiến hành bằng việc thông tàu ở một buồng.

3.30. Âu nhiều buồng (multi navigation lock chamber)

Là âu trong đó việc tàu bè vượt qua độ chênh mực nước tập trung được tiến hành bằng việc thông tàu trong một số buồng bố trí liên tiếp nhau.

3.31. Âu nhiều tuyến (multi route navigation lock)

Là âu bao gồm hai âu hoặc nhiều hơn nữa, đặt bên cạnh nhau, mỗi âu có thể làm việc độc lập.

3.32. Độ gia tăng của mớn nước (rate of increase water line)

Là độ gia tăng khi tàu chuyển động trong âu, có kể đến độ chênh dọc của nó so với mớn nước của tàu lúc đứng yên tương ứng với mực nước ban đầu trong âu.

4. Một số quy định chung

4.1. Phân loại âu tàu

Âu tàu được phân loại như sau:

- Theo số lượng buồng âu đặt nối tiếp nhau: loại một buồng, loại một buồng có đầu âu trung gian: loại 2 buồng, v.v...

- Theo số tuyến, với các buồng âu bố trí song song với nhau: loại 1 tuyến, loại 2 tuyến, v.v...

Các loại đường thủy nội địa và các công trình của âu được xác định theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn phân cấp công trình hiện hành.

Các kết cấu và công trình chủ yếu của âu là: cầu âu, buồng âu, các cửa chính và cửa sự cố, các thiết bị tiêu nước, các công trình của hệ thống lấy nước, các đoạn kênh dẫn vào âu, các tường chắn nằm trong tuyến áp lực.

Các kết cấu và công trình thứ yếu là: tường chắn không nằm trong tuyến áp lực, các công trình hướng tàu, các thiết bị bến và bảo vệ chống va đập, cầu công tác chịu tải trọng của các máy đóng mở, các cửa van sửa chữa, v.v...

4.2. Các yêu cầu chung

4.2.1. Khi thiết kế âu tàu cần xét đến khả năng sử dụng âu để tháo một phần lưu lượng nước lũ vào các thời kì khi việc vận tải thủy tại các công trình thực tế đã bị ngừng lại và âu được sử dụng theo chức năng chính của mình. Tần suất lưu lượng lũ xả qua tuyến của cụm công trình thủy lợi khi mà cả âu cùng làm nhiệm vụ tháo lũ, cần lấy không nhỏ hơn:

Trên đường thủy loại I: 1%;

Trên đường thủy loại II: 2%;

Trên đường thủy loại III: 3%;

Trên đường thủy loại IV: 5%;

hoặc theo các quy đinh tại QCVN 04 - 05 : 2012 Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế.

Phần lưu lượng lũ được xả qua âu được xác định trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật tương ứng có xét đến các yêu cầu và biện pháp bổ sung có liên quan đến đặc tính làm việc của âu khi tháo lũ.

4.2.2. Được phép dùng âu để tháo lũ ở những tần suất nhỏ hơn khi có cơ sở phân tích kinh tế - kỹ thuật xác đáng và được sự đồng ý của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền.

4.2.3. Chế độ xả nước qua âu phải dựa trên cơ sở tính toán và nghiên cứu thí nghiệm mô hình theo tiêu chuẩn TCVN 8214 : 2009 . Khi tính toán cần chọn trị số lưu lượng xả qua âu có xét đến khả năng dòng chảy tản ra ở hạ lưu âu và có xét đến việc áp dụng những biện pháp cần thiết làm cho công trình thích ứng với việc xả nước đó. Khi thiết kế cần phải xét đến những biện pháp bảo vệ các bộ phận của âu và đặc biệt là các thiết bị cơ khí thủy lợi

4.2.4. Cho phép dùng âu tàu đề xả một phần lưu lượng nước do mưa, nhưng phải tuân thủ tất cả các yêu cầu trong Điều 4.2.1 và Điều 4.2.3 và phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền.

4.3. Vật liệu xây dựng âu tàu

4.3.1. Bê tông thủy công

Để xây dựng các công trình của âu tàu bằng bê tông và bê tông cốt thép thường dùng bê tông thủy công, và chất lượng của bê tông cần phải thỏa mãn các yêu cầu bền vững trong nước về tính không thấm nước, về cường độ và tính ít tỏa nhiệt khi đông cứng. Ngoài ra về độ bền trong nước, bê tông cần phải thỏa mãn các yêu cầu về chống ăn mòn trong môi trường nước.

Bê tông cũng cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn TCVN 4116 : 1985 .

Cường độ bê tông thiết kế cần phải được xác định trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.

Khi xây dựng âu trong cùng một hệ thống với các công trình đầu mối khác để nhằm mục đích giảm bớt số lượng thiết kế bê tông, cần cố gắng phối hợp mác thiết kế của bê tông âu tàu với mác bê tông dùng cho các công trình đầu mối khác.

Các yêu cầu đối với những phần tử bê tông cốt thép lắp ghép trong các kết cấu âu tàu phải phù hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về các sản phẩm bê tông và bê tông cốt thép.

4.3.2. Các vật liệu khác

Đối với các kết cấu bê tông cốt thép của âu cần phải sử dụng cốt thép phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 4116: 1985 .

Vật liệu xây dựng để chống thấm bằng át-phan được lựa chọn theo tiêu chuẩn liên quan về thiết kế chống thấm.

Vật liệu gỗ dùng cho các phần tử kết cấu riêng biệt của âu tàu phải phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương ứng.

4.3.3. Thành phần khối lượng

Các tài liệu khảo sát thiết kế bao gồm:

- Thành phần khối lượng các tài liệu thiết kế âu tàu, đối với mỗi một giai đoạn thiết kế, được xác định theo quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành.

- Thành phần và khối lượng các công tác khảo sát và nghiên cứu về địa hình, địa chất công trình, về địa chất thủy văn, thủy văn về sản xuất xây dựng, v.v... được xác định theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn tương đương.

- Các tài liệu thiết kế âu tàu phải bao gồm các số liệu về lượng hàng hóa vận chuyển, lượng tàu bè qua lại các tuyến công trình, về triển vọng phát triển vận tải thủy trong lưu vực sông, cũng như các số liệu về tàu bè hiện có và dạng thiết kế trên tuyến đường thủy đó.

- Để soạn thảo và luận chứng các vật để thiết kế riêng biệt trong những trường hợp cần thiết cần phải tiến hành các công tác khảo sát nghiên cứu trong phòng và nghiên cứu thực nghiệm đặc biệt.

5. Xác định khả năng vận chuyển của âu tàu

5.1. Các số liệu yêu cầu

5.1.1. Các số liệu về lượng hàng hóa và tàu bè qua lại trên tuyến công trình cần thiết để xác định khả năng vận chuyển của âu phải được tính cho các thời hạn tính toán. Các thời hạn tính toán để thiết kế một âu tàu cụ thể được xác định trong nhiệm vụ thiết kế.

5.1.2. Luồng hàng hóa vận chuyển qua tuyến công trình phải được xác định theo các tài liệu quy hoạch của cơ quan quản lý nhà nước về vận tải đường thủy trong tương lai của lưu vực mà âu tàu sẽ được thiết kế xây dựng, có xét đến sự thay đổi trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân trong thời gian từ khi bắt đầu đề xuất sơ đồ phát triển đến những thời hạn khai thác cụ thể.

Trong trường hợp không có sơ đồ quy hoạch phát triển vận tải thủy thì phải tiến hành điều tra về kinh tế, và tính toán xác định lượng hàng hóa vận chuyển qua tuyến công trình trong những thời đoạn thực tế và thời đoạn khai thác theo nhiệm vụ thiết kế.

5.1.3. Khi xác định khả năng thông tàu bè của âu tàu cần phải tính toán lượng tàu bè qua lại trong thời kỳ vận tải trong năm (trừ những thời kỳ nước quá kiệt hoặc là bão lũ quá tần suất thiết kế) và lượng tàu bè trong những ngày căng thẳng nhất.

5.1.4. Lưu lượng tàu bè qua lại trong thời kì vận tải xuôi dòng đối với các tàu chở hàng và tàu không tải, loại khác nhau và tàu vận tải tự hành và tàu phải lai dắt, tàu chở khách và tàu vừa chở hàng vừa chở khách, các bè mảng, đội tàu kỹ thuật, tàu của các tổ chức khác và các đoạn bè mảng sẽ qua âu.

5.1.5. Lượng tàu bè trong một ngày căng thẳng nhất theo mỗi kiểu loại vận chuyển tính bằng tỉ số các lượng tàu bè qua lại trong năm chia cho số ngày vận tải trong năm, có xét đến sự phân bố vận chuyển không đều. Hệ số không đều về vận chuyển lấy theo phụ lục A.

5.2. Tàu và đoạn tàu tính toán

5.2.1. Khi xác định kích thước của âu tàu và của các đoạn kênh dẫn vào âu phải phân biệt:

a) Tàu tính toán theo mức nước;

b) Tàu tính toán, đoàn tàu tính toán hoặc với tàu kéo tính toán theo chiều dài;

c) Tàu tính toán, đoàn tàu hoặc bè tính toán theo chiều rộng;

d) Tàu tính toán theo độ vượt cao trên mặt nước của đầm đu đỡ mạn tàu;

e) Tàu tính toán theo lượng nước bị choán chỗ.

5.2.2. Các kiểu tàu tính toán được lấy theo tài liệu quy hoạch phát triển vận tải thủy của lưu vực, có kể đến những sự thay đổi về luồng hàng hóa và điều kiện luồng lạch có thể xảy ra trong thời gian 10 năm đầu khai thác thường xuyên đối với các âu trên tuyến đường thủy loại I và loại II, và 5 năm trên tuyến đường thủy loại III và loại IV.

5.3. Khả năng vận chuyển của âu

5.3.1. Số lần thông tàu bè qua âu trong một ngày đêm tính bằng tổng số lần qua âu của đội tàu vận tải xác định trên cơ sở tính toán, cộng với hai cặp lần qua âu đối với đường thủy loại I và loại II; và một cặp lần qua âu đối với đường thủy loại III và loại IV của đội tàu kỹ thuật.

5.3.2. Thời gian thông tàu qua âu là thời gian mà âu mắc vào việc cho một đoàn tàu vượt qua âu. Ở âu tàu một buồng khi vận hành một chiều và hai chiều, và ở âu tàu nhiều buồng khi vận chuyển hai chiều, thời gian đó bằng toàn bộ thời gian để đoàn tàu vượt qua cả âu tàu. Khi chuyển vận một chiều (theo từng loạt) qua âu nhiều buồng, thời gian thông tàu qua âu bằng thời gian cần thiết cho một đoàn tàu đi từ ngoài vào và qua 2 buồng, cộng thêm thời gian làm đầy (tháo cạn) một buồng âu và thời gian mở cửa.

5.3.3. Khi tính toán thời gian thông tàu qua âu phải tính đến các động tác sau đây:

a) Làm đầy và tháo cạn buồng âu;

b) Mở và đóng cửa âu;

c) Đưa đoàn tàu vào âu và đưa ra ngoài âu;

d) Chuyển đoàn tàu từ buồng này sang buồng khác.

Có xét tới thời gian mở và đóng cửa van của hệ thống cấp nước, cũng như thời gian buộc các đoàn tàu trong buồng âu trong các trường hợp khi thời hạn thực hiện các động tác đó làm tăng thời gian thông tàu qua âu.

5.3.4. Thời gian làm đầy và tháo cạn buồng âu phải được xác định theo tính toán thủy lực.

Khi tính toán sơ bộ, thời gian (tính bằng phút) làm đầy và tháo cạn buồng âu cho phép xác định theo công thức:

                               (1)

Trong đó:

H_k: cột nước tính toán vào buồng âu, tính bằng m;

L_k1: chiều dài hữu ích của buồng âu, tính bằng m;

B_k1: chiều rộng hữu ích của buồng âu, tính bằng m;

K: hệ số, lấy bằng 0,27 đối với loại âu có hệ thống cấp nước tập trung ở đầu âu, và lấy bằng 0,19 đối với loại âu có hệ thống cấp nước kiểu phân bố.

Thời gian mở và đóng cửa âu lấy theo Điều 15.3.3.

5.3.5. Thời gian đi vào âu của các đoàn tàu, của các tàu riêng rẽ hoặc bè mảng, thời gian đi ra khỏi âu và thời gian chuyển từ buồng này sang buồng khác được xác định theo tốc độ và chiều dài đường đi của tàu, bè.

Vận tốc di chuyển phải được xác định bằng tính toán, phụ thuộc vào các biện pháp lai dắt được sử dụng trong âu.

Khi tính toán sơ bộ, vận tốc chuyển động trung bình có thể lấy theo bảng 1

Bảng 1 - Vận tốc di chuyển trung bình

5.3.6. Chiều dài đường đi của một đoàn tàu hay của một chiếc tàu riêng biệt khi vào âu và ra khỏi âu được xác định bằng vị trí trên đoạn kênh dẫn vào âu và vị trí trong âu. Vị trí tính toán ban đầu trên đoạn kênh dẫn vào âu khi chuyển động một chiều được xác định bởi vị trí của đèn tín hiệu “dừng lại” ở gần cửa âu, còn khi chuyển động 2 chiều thì được xác định trên cơ sở khả năng tránh nhau với tàu hoặc đoàn tàu đi ngược chiều. Vị trí tính toán cuối cùng của tàu hoặc đoàn tàu đi ra, di chuyển một chiều được xác định trên cơ sở khả năng đóng cửa âu phía sau và khi chuyển động hai chiều trên cơ sở khả năng tránh nhau với tàu hoặc đoàn tàu đi ngược chiều đang đợi vào âu.

Khi di chuyển từ buồng âu này sang buồng âu khác, chiều dài đoạn đường di chuyển lấy bằng chiều dài của buồng âu và của đầu âu giữa hai buồng.

Khi tính toán sơ bộ chiều dài đoạn đường vào (ra) L_v của chiếc tàu hoặc đoàn tàu tính toán, đang đứng đợi ở bên để qua âu, cho phép lấy bằng:

a) Khi qua âu một chiều: L_v= L_k1 (1+a₁)                                                                (2)

b) Khi qua âu 2 chiều: L_v = L_o (1 + a₂) + L_c/2 +L₂                                                  (3)

Trong đó:

a₁: là số, bằng 0,4 khi vào và bằng 0,1 khi ra;

a₂: hệ số lấy bằng 0,4;

L₂: được xác định theo công thức (15);

L_c: Chiều dài của chiếc tàu hoặc đoàn tàu tính toán.

5.3.7. Lượng thông tàu của âu vào những ngày giao thông căng thẳng được xác định theo thời gian thông tàu qua âu và số lần mở âu. Đồng thời, khi xác định khả năng chuyển vận của âu một tuyến đối với tất cả các loại tàu, phải lấy một nửa số lần cho qua âu một chiều và một nửa số lần cho qua âu 2 chiều, còn đối với bè chỉ cho qua âu một chiều.

Khi xác định khả năng chuyển vận tàu bè và hàng hóa của âu phải xuất phát từ lượng thông tàu toàn phần của âu vào những ngày (23 giờ) vận tải thủy căng thẳng nhất với các loại tàu và đoàn tàu tính toán đã chọn và với cơ cấu vận tải trong thời hạn tính toán.

5.3.8. Lượng nước để thông qua âu phải xác định theo khối lượng lăng trụ nước tháo phải tiêu hao trong thời gian vận tải, trừ lượng nước trong thời gian để lũ qua âu. Trong tính toán cho phép lấy thể tích trung bình của lăng trụ nước tháo. Số lượng khối lăng trụ nước tháo được xác định bằng đại lượng:

                                                          (4)

Trong đó:

n_x và n_ng: số lần mở thông tàu qua âu xuôi và ngược dòng;

k: số buồng âu;

m: số lần thay đổi hướng chuyển động của các đoàn tàu thông tàu qua âu, khi chuyển động hai chiều nó bằng số đoàn tàu còn khi thông tàu qua âu theo từng đợt nó bằng số đợt.

Các trị số n_x và n_ng và m phải phù hợp với biểu đồ thông tàu bè qua âu và phải tính toán cho cả thời kỳ vận tải trong năm, hoặc trong từng thời kì đặc biệt của năm.

Khi tính toán số lượng khối lăng trụ nước tháo phải chú ý đến những đặc điểm của một lần thông tàu qua âu theo mỗi tuyến.

Đối với những âu có hệ thống chuyển nước hoặc các thiết bị đặc biệt để tiết kiệm nước, phải xét tới sự tiết kiệm nước khi thông tàu qua âu. Không cần xét ảnh hưởng độ choán nước khác nhau của các tàu đến lượng nước tiêu hao.

6. Xác định các kích thước của âu

6.1. Mức nước thông tàu tính toán

6.1.1. Mức nước thông tàu thấp nhất ở thượng, hạ lưu và trong buồng âu được xác định với tần suất đảm bảo là 99% với đường thủy loại I, 97% với đường thủy loại II, 95% với đường thủy loại III và IV, có xét đến sự giảm mực nước diễn ra:

a) Do biến hình của lòng sông, do đà sóng gây ra bởi gió và do các hiện tượng chuyển động không ổn định của nước gây nên với chế độ điều tiết ngày đêm của nhà máy thủy điện, cũng như do sự tháo cạn và làm đầy của các buồng âu;

b) Trong thời kì tháo nước hồ trước mùa lũ, nếu xét thấy cần kéo dài thời gian vận tải trên đoạn đường thủy đang xam xét trong thời hạn tính toán tương lai;

c) Trong thời gian lắp ráp các đập trong cụm công trình đầu mối với loại đập tháo lắp cho tàu bè qua lại.

6.1.2. Mực nước thông tàu cao nhất ở thượng, hạ lưu và trong buồng âu, trừ loại âu trong cụm công trình đầu mối có đập tháo lắp cho tàu bè qua lại, được xác định theo lưu lượng nước với tần suất tính toán 1% cho đường thủy loại I; 3% cho đường thủy loại II; 5% cho đường thủy loại III và IV có kể đến sự tăng mực nước do đà sóng xô tới gây ra bởi gió, do các hiện tượng chuyển động không ổn định gây nên bởi chế độ làm việc của nhà máy thủy điện hoặc bởi sự xả nước thừa, cũng như do sự làm đầy và tháo cạn buồng âu.

Các âu thuộc cụm công trình đầu mối với loại đập tháo lắp cho tàu bè qua lại, mực nước thông tàu cao nhất là mực nước dự kiến thông tàu qua âu (còn khi mực nước cao hơn nữa thì có thể cho tàu bè vượt qua đập dâng).

6.1.3. Đối với âu một tuyến nằm trên kênh, các mực nước tính toán nên xác định theo điều kiện lấy từ kênh (khi không có nước chảy vào kênh) hoặc xả vào kênh 3 lăng trụ nước tháo đối với đường thủy loại I và II, và 2 lăng trụ nước tháo với loại đường thủy III và IV.

Đối với âu 2 tuyến số lượng các lăng trụ nước tháo tương ứng lấy tăng lên 1.

6.2. Kích thước âu

6.2.1. Các kích thước cơ bản của âu: chiều dài và chiều rộng hữu ích của buồng và chiều sâu trên ngưỡng (phần nhô lên cao nhất của đáy đầu âu) cần phải thỏa mãn kích thước của đoàn tàu thiết kế và các tàu thiết kế riêng biệt, lấy tương ứng với lượng hàng hóa vận chuyển tính toán, cho qua buồng âu cùng một lúc. Kích thước của âu cùng nằm trên một tuyến đường thủy phải lấy giống nhau. Nếu không tuân theo yêu cầu đó thì cần phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền.

6.2.2. Chiều dài hữu ích của buồng âu L_k1 lấy bằng:

L_k1 = L_đt + 2 DL                                       (5)

Trong đó:

L_đt: chiều dài của đoàn tàu tính toán hoặc của một nhóm tàu thiết kế qua âu cùng một đợt;

2DL: chiều dài an toàn của buồng âu ở hai đầu.

Khi đó chiều dài của đoàn tàu tính toán hoặc của một nhóm tàu lấy bằng tổng số chiều dài của các tàu trong nhóm.

6.2.3. Chiều dài an toàn (tính bằng m) ở mỗi đầu buồng âu lấy bằng:

D_L = 4 + 0,015 L_c                                                (6)

Trong đó: L_c: chiều dài chiếc tàu hoặc đoàn tàu tính toán (tính bằng m).

Khoảng cách an toàn (theo chiều dọc âu) giữa các tàu riêng biệt hoặc giữa các đoàn tàu trong buồng âu cũng được xác định theo công thức (6).

6.2.4. Chiều rộng hữu ích của buồng âu B_k1 lấy bằng:

B_k1 = b_đt + 2 Db                                      (7)

Trong đó:

b_ct: chiều rộng của các tàu hoặc đoàn tàu tính toán qua âu cùng một đợt (đứng cạnh nhau);

2Db: chiều rộng an toàn của buồng âu của hai bên đoàn tàu hoặc nhóm tàu.

Khoảng rộng an toàn ở mỗi phía:

- Khi buồng âu tới 10 m khoảng rộng an toàn không được nhỏ hơn 0,2 m;

- Khi buồng âu tới 18 m khoảng rộng an toàn không được nhỏ hơn 0,4 m;

- Khi buồng trên 18 m khoảng rộng an toàn không được nhỏ hơn 0,5m.

6.2.5. Chiều sâu trên ngưỡng S_K lấy bằng: S_k = S_c + DS                                      (8)

Trong đó:

S_c: mớn nước của chiếc tàu tính toán (khi chở đủ trọng tải);

D_S: độ sâu an toàn trên ngưỡng, không nhỏ hơn tổng số độ gia tăng mớn nước của chiếc tàu tính toán do độ chênh dọc (tính theo phụ lục B) và độ an toàn nhỏ nhất dưới bụng tàu khi chạy theo Bảng 2.

Bảng 2 - Trị số độ sâu an toàn nhỏ nhất dưới bụng tàu phụ thuộc vào chiều sâu đặt ngưỡng:

Độ an toàn về chiều rộng và chiều sâu dưới bụng tàu phải lấy theo yêu cầu vào hoặc ra âu của tàu hoặc đoàn tàu với tốc độ ở bảng 1, và yêu cầu của lượng tàu bè đã cho.

Chiều rộng và chiều dài hữu ích của buồng âu, chiều sâu trên ngưỡng có xét đến độ an toàn cần lấy theo số tròn theo phía tăng lên cho tới kích thước cần thiết theo bảng 3.

6.2.6. Khi hệ thống lấy nước vào âu làm theo kiểu phân bố, cần coi mép hạ lưu của tường nước đổ hoặc của hõm cửa trong đầu âu, hoặc mép hạ lưu của các bộ phận kết cấu khác nhô về phía hạ lưu nhiều nhất là ranh giới chiều dài hữu ích của buồng âu về phía thượng lưu.

Khi có tường nước đổ cong (ở trên mặt bằng) theo dạng vòm thì phải coi đỉnh vòm là ranh giới chiều dài hữu ích của buồng âu, nếu đoàn tàu tính toán theo chiều dài chỉ bao gồm một chiếc tàu theo chiều rộng (theo chiều rộng không ghép nhiều tàu với nhau).

Trong trường hợp lấy nước vào âu theo kiểu tập trung ở đầu âu, nếu do yêu cầu tiêu năng dòng chảy, cần phải dành một đoạn để làm tĩnh dòng chảy thì chiều dài hữu ích của buồng âu và phía thượng lưu phải tính từ cuối phần làm tĩnh dòng chảy đó.

Giới hạn chiều dài hữu ích của buồng âu về phía hạ lưu là mép thượng lưu của hõm cửa trong đầu âu, nếu các phần tử kết thúc khác của đầu âu không nhô ra quá mép đó về phía thượng lưu.

Bảng 3: Các kích thước của âu

CHÚ THÍCH: Được phép sử dụng các trị số kích thước khác khi có luận chứng kinh tế - kỹ thuật thích đáng và có sự thỏa thuận của cơ quan quản lý nhà nước chuyên ngành.

6.2.7. Giới hạn chiều rộng hữu ích B_k1 của buồng và của đầu âu là các mặt phẳng thẳng đứng đi qua các phần nhô ra nhiều nhất của tường buồng âu và mố biên đầu âu. Chiều rộng hữu ích của buồng âu cần phải được đảm bảo trên toàn bộ chiều cao trong phạm vi từ đỉnh tường (kể cả lan can) đến mặt phẳng qua mức mớn nước của các tàu tính toán cho phép mở rộng tường ở phía dưới (để tường) trong phạm vi chiều rộng an toàn và độ sâu an toàn dưới đáy tàu khi nước thông tàu ở mức thấp nhất có xét đến độ lượn cong nhỏ nhất của thân tàu tính toán.

6.2.8. Cao trình ngưỡng âu bằng hiệu số giữa mực nước thông tàu nhỏ nhất, xác định theo Điều 6.1.1, và chiều sâu trên ngưỡng tính theo công thức (8).

Đối với các đầu âu trung gian trong các âu nhiều buồng thì mực nước thông tàu thấp nhất được xác định trên cơ sở các mực nước thông tàu thấp nhất ở thượng và hạ lưu (có xét tới Điều 9.4.3).

6.2.9. Cao trình đáy buồng âu bằng hiệu số giữa mực nước thông tàu thấp nhất trong buồng âu, xác định theo Điều 6.1.1 và chiều sâu trên ngưỡng tính theo công thức (8) có xét đến sự giảm mực nước quán tính có thể xảy ra trong buồng âu.

6.2.10. Kích thước tĩnh không dưới cầu trong âu (hình 1) và kích thước phía trên mặt nước của cửa nâng, cầu quay và cầu nâng cần được xác định theo tiêu chuẩn TCN272-05 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.

6.2.11. Chiều cao tĩnh không H_m dưới cầu (hình 1) phải được đảm bảo trên cả chiều rộng B_m = 2/3 B

Trong đó:

B: chiều rộng hữu ích của buồng âu (xem hình 1, a) khi tường buồng âu thẳng đứng, trên cả chiều rộng và B_m = 2/3 B, trong đó B - chiều rộng âu tại mực mớn nước của chiếc tàu tính toán không tàu khi tường buồng âu nghiêng (xem hình 1, b).

Ở phần còn lại của bề rộng, bằng 1/3 B (ở mỗi bên của B_m bằng 1/6B), cho phép giảm chiều cao tới trị số không lớn hơn 1/12B.

Chiều cao H_m và chiều rộng B_m phải xác định ứng với mực nước thông tàu tính toán lớn nhất xác định theo Điều 8.2.

CHÚ DẪN:

a) khi tường buồng âu thẳng đứng;        b) khi tường buồng âu nghiêng

1) mức nước tính toán lớn nhất;             2) mớn nước của chiếc tàu tính toán không tải

Hình 1 - Kích thước tĩnh không dưới cầu

6.2.12. Trong phạm vi các mặt bằng dọc theo tường hướng tàu và dọc theo đường dành cho các thiết bị cơ giới, phương tiện kéo tàu trên đường thủy loại I và loại lI cần bảo đảm chiều cao cho xe vận tải và cần trục qua lại; đối với đường thủy loại III và loại IV cần đảm bảo chiều cao cho người qua lại.

Kích cỡ theo chiều cao được tính từ bề mặt các mặt bằng dọc theo tường hướng tàu hoặc dọc theo đường kéo tàu và dây không nhỏ hơn 4,5m (hoặc các quy chuẩn hiện hành tương đương) cho ô tô vận tải cần trục qua lại, và không nhỏ hơn 2,5m cho người qua lại.

6.2.13. Trong trường hợp các mặt bằng nói trên nằm dưới cầu giao thông thì chiều rộng của chúng lấy theo Điều 6.2.16.

6.2.14. Khi dắt tàu qua âu bằng thiết bị kéo đặt ở trên bờ thì chiều rộng của mặt bằng dưới cầu và kích cỡ theo chiều cao phải thỏa mãn kích thước của cơ cấu kéo và các thiết bị có liên quan đến sự làm việc của chúng.

6.2.15. Cao trình đỉnh tường của buồng âu, của đầu âu và các mặt bằng xung quanh cần được quy định xuất phát từ mức nước thông tàu cao nhất.

6.2.16. Chiều rộng các mặt bằng xung quanh âu, nằm ở mức đỉnh tường buồng âu đủ để thực hiện được các công việc phục vụ âu tàu. Chiều rộng tối thiểu của các mặt bằng, không kể chiều rộng lan can và của các thiết bị buộc tàu thò ra ngoài phạm vi lan can cần lấy theo các yêu cầu trong các tiêu chuẩn TCVN 4054 : 2005 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương về thiết kế đường ô tô đối với các âu trong đường thủy loại I và loại II và lấy không nhỏ hơn 2 m với các âu trong đường thủy loại III và loại IV, nếu không xét đến sự quay đầu của ô tô vận tải, cũng lấy như vậy với các tuyến bến.

Khi có các đường vòng thì cho phép giảm chiều rộng của các mặt bằng ở đầu âu (trừ chiều rộng của lan can) đến 1 m.

Nếu không đắp đất phía sau tường âu, hoặc nếu âu nằm trong hố đào sâu trong khi có luận chứng kinh tế - kỹ thuật đầy đủ thì cho phép giảm chiều rộng các mặt bằng xung quanh âu đến 2 m nếu có đường cho ô tô vận tải vào tới đầu âu.

6.2.17. Khi nước thông tàu ở thượng hạ lưu và trong buồng âu ở mức cao nhất, các mặt bằng trên đỉnh tường âu có xét đến mớn nước không được thấp hơn dầm đỡ mạn của tàu hàng (chở đủ tải trọng) tính toán lớn nhất và của tàu chở khách tính toán. Độ vượt cáo của các mặt bằng trên mực nước lớn nhất không được nhỏ hơn 1 m đối với âu trên đường thủy loại I và II và 0,5 đối với âu trên đường thủy loại III và IV.

Độ vượt cao của đỉnh lan can trên mức nước lớn nhất tổng buồng âu không được thấp hơn dầm đỡ mạn thứ hai (dầm dưới) của tàu tính toán không có hàng. Ngoài ra, yêu cầu độ vượt cao của đầu âu thượng lưu, của tường chắn đất và các phần khác của âu tàu nằm trong tuyến dâng nước phải phù hợp với các yêu cầu đặt ra đối với các công trình thuộc tuyến dâng nước.

6.2.18. Ở các âu nhiều buồng có trần ngang để xả các thể tích thừa của lăng trụ nước tháo, độ vượt cao của mặt bằng trên đỉnh tường âu phải tính từ mực nước cao nhất trong buồng âu khi đập tràn làm việc (xem Điều 9.4.3).

6.2.19. Cao trình của các mặt bằng xung quanh âu phải ngang với mặt bằng trên đỉnh của tường âu. Cho phép giảm chiều cao đắp đất hoặc hoàn toàn không dính đất nếu có luận chứng kinh tế - kỹ thuật thích đáng. Trong những trường hợp có chiều rộng mặt bằng trên đỉnh tường âu phải đủ cho quản lý khai thác (xem Điều 6.2.16).

Độ vượt cao của các công trình bến và công trình hướng tàu trên mực nước tính toán lớn nhất phải không nhỏ hơn những trị số đã xác định theo Điều 6.2.17.

6.2.20. Trên các tường đầu âu và buồng âu, về phía mặt tường cần làm hệ thống lan can có chiều cao không nhỏ hơn 1 m, tính toán chịu sự va đập của tàu theo các Điều 11.2.9, 11.2.10 hoặc rào chắn bảo vệ cách mặt tường một khoảng bảo đảm tàu không nghiêng tới lan can phải phù hợp với các yêu cầu về kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động.

Khi không đắp đất, ở phía lưng tường âu cũng phải làm lan can bảo vệ.

7. Bố trí các công trình thông tàu

7.1. Bố trí âu trong cụm công trình đầu mối thủy lực

7.1.1. Khi bố trí các công trình thông tàu cần chú ý đến các điều kiện thiên nhiên tại chỗ (địa hình, địa chất, thủy văn, v.v...) các điều kiện thi công và vị trí các vùng dân cư, các cụm xí nghiệp công nghiệp, đường xá và các công trình khác.

7.1.2. Các công trình thông tàu trên nền đá theo nguyên tắc phải bố trí bên cạnh đập tràn hoặc nhà máy thủy điện. Khi nền không phải là đá thì các công trình thông tàu được phép bố trí riêng rẽ, nếu có luận chứng kinh tế kỹ thuật thích đáng.

7.1.3. Âu và các đoạn kênh dẫn tới âu cần bố trí trong cụm công trình đầu nối thủy lực như thế nào để việc xả nước qua công trình xả và nhà máy thủy điện không gây ảnh hưởng đến sự đi lại của tàu bè.

7.1.4. Khi bố trí các công trình thông tàu của cụm công trình đầu nối thủy lực nên xét phương án bố trí âu kế liền với các công trình bê tông chủ yếu của cụm công trình đầu nối, để có thể thi công trong cùng một hố móng sau đê quai, giảm bớt đường giao thông và để tiết kiệm kinh phí xây dựng các công trình tiếp giáp. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án đó cần được xác định có xét đến sự tăng kinh phí trong việc gia cố hạ lưu để bảo vệ âu khỏi bị xói lở và chi phí về việc làm tăng ngăn cách để bảo đảm an toàn cho tàu bè đi lại (xem Điều 7.4.9).

7.1.5. Trong các trường hợp, khi mà sự phát triển vận tải trong tương lai tính toán trên tuyến đường thủy đã cho đòi hỏi sẽ phải tăng khả năng chuyển vận của âu đang thiết kế, thì khi bố trí cụm các công trình đầu mối cần phải dự kiến khả năng xây thêm tuyến âu bổ sung hay bố trí các thiết bị thông tàu khác, các việc này không được làm gián đoạn sự làm việc của âu đang khai thác.

Khi đó trong thiết kế cần xét đến tính hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật của việc xây dựng các phần tử của tuyến âu bổ sung nằm trong tuyến dâng nước đồng thời với việc xây dựng tuyến âu chủ yếu.

7.1.6. Theo nguyên tắc âu tàu phải bố trí về phía hạ lưu. Trong các trường hợp đặc biệt do các điều kiện địa chất hoặc do sự cần thiết phải bố trí cầu đường sắt qua âu, cho phép bố trí âu một buồng ở thượng lưu, nhưng phải có luận chứng kinh tế - kỹ thuật.

7.1.7. Đối với mỗi âu, tuyến thông tàu phải có một đoạn thủng (hình 2) không ngắn hơn:

L = L_a + L_th + L_hl + 2L_đt                                        (9)

Trong đó:

L_a: chiều dài âu, kể cả các đầu âu;

L_th, L_hl: chiều dài kênh dẫn thượng lưu và hạ lưu xác định theo Điều 7.3.9.

L_đt: chiều dài của đoạn tàu tính toán.

Trong các trường hợp đặc biệt, do điều kiện bố trí hoặc trên cơ sở tính toán kinh tế nếu được sự đồng ý của cơ quan quản lý chuyên ngành vận tải có thể rút ngắn đoạn thẳng của tuyến thông tàu, trong trường hợp này sẽ lấy điểm đầu của đoạn cong nối tiếp với trục của luồng tàu đi trong phạm vi đoạn có chiều dài L_đt.

7.1.8. Trục đoạn trên của kênh dẫn cần được nối tiếp tục với trục của luồng tàu đi trong kênh cũng như với trục của luồng tàu đi trong sông theo đường cong có bán kính R (Hình 2) không nhỏ hơn 5 lần chiều dài của chiếc tàu tính toán; còn trong trường hợp khi đoàn tàu đẩy nối cứng với tàu, không nhỏ hơn 3 lần chiều dài của đoàn tàu đẩy tính toán.

Hình 2 - Sơ đồ âu tàu cùng với kênh dẫn

7.1.9. Khi bố trí cần xét đến khả năng đặt các thiết bị cơ khí ở bãi lộ thiên (không có nhà che) có xét đến việc sử dụng cần trục chân dê để phục vụ âu.

7.1.10. Để giảm chi phí làm cầu qua âu, cho phép làm các cầu quay ở vị trí giao nhau của âu với các tuyến đường sắt cụt phục vụ cho nhà máy thủy điện, còn trong các trường hợp riêng biệt và trên các đoạn đường sắt ít khi sử dụng, cầu quay cần phải có sự thỏa thuận với các cơ quản lý chuyên môn và các cơ quan quản lý nhà nước chuyên ngành giao thông.

Cầu qua các công trình thông tàu bố trí ở phía hạ lưu, qua đầu âu hạ lưu hoặc kênh hạ lưu, còn ở các âu nhiều buồng âu cũng làm qua một trong các buồng âu hạ lưu hoặc qua một trong các đầu âu giữa.

Khi bờ sông cao thì cũng phải xét đến các phương án bố trí cầu qua âu đặt trong các trụ cao.

7.1.11. Chọn tuyến kênh dẫn nối tiếp với sông, cần tính tới việc chống nguy cơ đổi dòng và khả năng bồi lấp cửa vào kênh dẫn.

7.2. Bố trí âu trên kênh vận tải thủy

7.2.1. Các âu nằm kế tiếp nhau trên một kênh vận tải thủy (hình 3, a) phải được bố trí để khoảng cách giữa các âu lân cận thỏa mãn được những yêu cầu tránh nhau của các đoàn tàu, và buồng nhỏ hơn:

L₁ = 2.(L₁ + L₂) + L₃                                            (10)

Trong đó: L₁, L₂, L₃: chiều dài các đoạn lấy theo Điều 7.3.9.

Trong trường hợp nói trên đoạn kênh giữa các âu nối tiếp phải là một đoạn thẳng.

Khi khoảng cách giữa các âu lớn hơn trị số đã quy định ở trên (xem hình 3, b) cho phép bố trí một đoạn cong nối tiếp với các âu bằng một đoạn thẳng có chiều dài không nhỏ hơn chiều dài của đoàn tàu tính toán. Trong trường hợp này khoảng cách giữa các âu không nhỏ hơn.

L₂ = 2(L₁ + L₂ + L₃ + L_đt) + L_cg                              (11)

Trong đó: L_cg: chiều dài đoạn cong.

Chiều dài đoạn kênh giữa các âu kế tiếp nhau cần được xác định có xét đến ảnh hưởng của khoảng cách đó tới thời gian ngừng làm việc của âu là thời gian tàu chết máy, và do đó giảm khả năng chuyển vận của tuyến đường thủy trong các đoạn có âu, đồng thời cũng phải xét đến hiện tượng sóng trong đoạn kênh giữa 2 âu.

CHÚ DẪN:

a) khi bố trí trên đoạn kênh thủy;                        b) khi bố trí trên đoạn kênh có nhiều chuyển tiếp cong

Hình 3 - Sơ đồ bố trí các âu đặt kế tiếp trên kênh vận tải thủy

7.2.2. Trong trường hợp, nấu các kênh dẫn của âu có bố trí công trình dẫn nước từ kênh dẫn đến cửa nhà máy thủy điện và trạm bơm cũng như từ các tràn bên vào các công trình tương tự khác, phải tính đến việc mở rộng kênh dẫn vào âu, việc mở rộng đó được ấn định tùy thuộc vào độ trôi dạt của tàu dưới ảnh hưởng của dòng chảy ngang. Cũng phải mở rộng mặt cắt ngang của kênh trong phạm vi giới hạn của các công trình cống lấy nước.

Chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa mặt cắt mở rộng và mặt cắt bình thường của kênh không nhỏ hơn 20 lần độ mở rộng về mỗi phía kể từ giới hạn của công trình lấy nước hay công trình khác. Diện tích mặt cắt vào và ra của kênh dẫn nhà máy thủy điện cũng như trạm bơm phải đảm bảo thành phần vận tốc ngang (đối với đường tàu chạy) của dòng chảy trong kênh không vượt quá 0,25 m/s khi mực nước trong tàu thấp nhất. Vận tốc đó cũng phải đảm bảo cả vị trí thác nước từ kênh dẫn của nhà máy thủy điện hoặc trạm bơm.

7.2.3. Cửa vào kênh dẫn của trạm bơm hoặc nhà máy thủy điện, bố trí trong phạm vi kênh dẫn vào âu, nơi mà tàu bè đi lại với tốc độ nhỏ hoặc nơi tàu đậu, cần được ngăn chặn bằng một tường ngực chiều sâu bằng mức nước của tàu. Chiều sâu ngập nước của tường ngực được kể từ mực nước thông tàu thấp nhất.

7.3. Các đoạn kênh dẫn tới âu tàu

7.3.1. Các đoạn kênh dẫn tới âu tàu cần phải có chiều sâu tiêu chuẩn (Điều 7.3.7) trong suốt mùa vận tải thủy ở tất cả các mực nước thông tàu của hồ chứa và của hạ lưu.

Khi thiết kế đoạn kênh dẫn thượng lưu cần dự kiến các biện pháp ngăn ngừa tàu bè có thể bị trôi về phía đoạn tràn trong trường hợp xảy ra cấp gió tính toán.

7.3.2. Kính thước và hình dạng các đoạn kênh dẫn trên mặt bằng cần đảm bảo cho các đoàn tàu vào, ra âu có thể tránh nhau khi chuyển động 2 chiều.

Trong thời kỳ tạm thời khai thác âu tàu khi xây dựng các cụm công trình đầu mối, có thể bố trí các đoạn kênh dẫn để thông tàu theo 1 chiều, có hoặc không có chỗ tránh nhau nhưng phải đảm bảo khả năng vận tải cần thiết.

7.3.3. Theo nguyên tắc các đoàn tàu phải đi về phía bên phải theo hướng chuyển động của mình. Trong phạm vi kênh dẫn cho phép đi về phía bên trái nếu như điều đó tạo điều kiện tốt cho tàu bè vào âu hoặc cho phép đạt được hiệu ích kinh tế cao.

7.3.4. Đối với âu một tuyến nên làm các đoạn kênh dẫn không đối xứng để các đoàn tàu vào âu đi theo đường thẳng.

7.3.5. Chiều rộng tính toán của luồng tàu đi trên các đoạn kênh dẫn vào âu một tuyến đảm bảo các đoàn tàu vào âu và ra âu tránh nhau có xét đến các tổ hợp tàu gặp nhau có thể xảy ra.

Khi mực nước thông tàu trong kênh thấp nhất, trên các đoạn chuyển động thẳng, chiều rộng an toàn ở mức mớn nước có tải của tàu tính toán của cả 2 phía không được nhỏ hơn 0,3 chiều rộng thủy công của các tàu tránh nhau. Trong trường hợp đó, chiều rộng luồng đi của tàu ở mức nước lớn có tải không được lấy nhỏ hơn:

B_o = 1,3 (b_c1 + b_c2)                                             (12)

Trong đó: b_c1 và b_c2 là chiều rộng tính toán các đoàn tàu tránh nhau.

Khi lòng kênh không phải là đá thì độ sâu an toàn tính toán không được nhỏ hơn 0,1 (b_c1 + b_c2) và chiều rộng luồng tàu đi ở mức đó không được nhỏ hơn 1,1 (b_c1 + b_c2). Khi lòng kênh là đá thì độ sâu an toàn và chiều rộng luồng sẽ lấy lần lượt bằng 0,25(b_c1 + b_c2) và 1,25(b_c1 + b_c2).

7.3.6. Các kênh dẫn tới âu 2 tuyến cần được thiết kế thống nhất. Chiều rộng chung của kênh dẫn cần đảm bảo đủ để 3 đoàn tàu đi song song có thể đến độ mở rộng an toàn (xem Điều 7.3.10) và không được nhỏ hơn:

B_o = 1,3 (b_c1 + b_c2 + b_c3)                         (13)

Trong tất cả các điều kiện, chiều rộng kênh dẫn không được nhỏ hơn khoảng cách giữa mặt các tường ngoài cùng của các tuyến âu kề nhau. Nếu khoảng cách đó không đủ thì độ mở rộng cần thiết của kênh phải bố trí về phía bờ tiếp xúc với tuyến âu đã được thiết kế để tàu bè chuyển động hai chiều.

7.3.7. Chiều sâu tính toán kênh dẫn, tính từ mực nước thông tàu thấp nhất (xem Điều 6.1.1) trên toàn bộ chiều rộng đường tàu đi không được nhỏ hơn

S_k = S_c + S_sc + DS_k + Z                          (14)

Trong đó:

S_c: mớn nước có tải của tàu tính toán; DS_k: độ an toàn về sự tăng mực nước của tàu khi chuyển động được xác định theo công thức: DS_c = k.v với v là vận tốc chuyển động của tàu (KM/h); k: hệ số xác định như sau:

- đối với chiều dài đường đi lớn hơn 185m lấy k = 0,033;

- từ 126 m đến 185 m lấy k = 0,027;

- từ 86 m đến 125bm lấy k = 0,022;

- từ 85 m và nhỏ hơn lấy k = 0,017.

DS_k: độ an toàn và chiều sâu vận tải thủy dưới đáy tàu, lấy theo tiêu chuẩn TCVN 285 : 2002 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành thiết kế các công trình thủy công.

Z: độ an toàn về bồi lắng (đối với kênh có bồi lắng) được xác định trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật có xét đến việc nạo vét định kỳ.

Trên đoạn kênh dẫn, khi có khả năng xuất hiện sóng do gió gây nên, thì cần tính thêm độ an toàn về sóng theo Điều 7.5.13.

7.3.8. Tùy số diện tích mặt cắt ướt của kênh khi mực nước thông tàu ít nhất trên diện tích phần ngập nước của mặt cắt ngang giữa thân đoàn tàu hoặc chiếc tàu tính toán lấy theo TCVN 285 : 2002 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương về thiết kế các công trình thủy trên sông.

7.3.9. Chiều dài đoạn kênh dẫn kề với âu L_kd (hình 4) nơi mà các đoàn tàu tránh nhau, phải cố gắng lấy ngắn trong phạm vi có thể được.

Khi dùng tàu kéo chiều dài đó được xác định như sau:

a) Chiều dài phần đầu L₁, liền kế với âu, lấy bằng nửa chiều dài chiếc tàu tính toán lớn nhất 0,5 L_c.

b) Chiều dài phần thứ hai L₂ trên phần này đoàn tàu khi chuyển động ngược chiều sẽ rẽ từ trục âu sang trục đường thủy trong kênh, lấy không nhỏ hơn:

                                   (15)

Trong đó:

L_c: chiều dài chiếc tàu tính toán lớn nhất;

R: bán kính quỹ đạo trọng tâm của tàu (bán kính quặt) lấy không nhỏ hơn 3l_c;

C: độ lệch của trục tuyến đường thủy trong kênh so với trục của âu (hình 9): khi các đoạn kênh dẫn đối xứng: C ≥ 0,4 b_đt + 0,5 DB_o                                                 (16)

khi các đoạn kênh dẫn không đối xứng: C ≥ b_đt + 0,5 DB_o                        (17)

với b_đt: chiều rộng đoàn tàu tính toán; DB_o: độ mở rộng của kênh, xác định theo công thức (19);

c) chiều dài phần thứ ba L₃ lấy không nhỏ hơn chiều dài khi đoàn tàu tính toán L_dt. Chiều dài toàn bộ của đoạn kênh dẫn tới âu nói trên không được nhỏ hơn:

L_kđ = L₁ + L₂ + L₃                                                (18)

Khi các đoàn tàu trong đoàn tàu được ghép cứng với nhau thí dụ khi có đoàn tàu đẩy, các chiều dài tương tự của các phần thuộc đoạn dùng để cho các đoàn tàu tránh nhau cũng được xác định bằng các công thức trên, nhưng phải thay chiều dài chiếc tàu tính toán lớn nhất bằng chiều dài đoàn tàu đẩy tính toán lớn nhất.

Sau khi đã tính toán theo hai trường hợp kể trên, chọn trị số chiều dài lớn để thiết kế đoạn dẫn vào âu.

Hình 4 - Sơ đồ phần mở rộng của kênh dẫn tới âu

7.3.10. Chiều dài luồng tàu đi ở các phần L₂ và L₃ của đoạn dẫn tới âu (hình 4) cần được tăng lên nếu tàu chạy theo đường cong và lấy bằng: B_o + DB_o khi các tàu chỉ chuyển động cong theo một chiều vận tải nào đó; và bằng B + 2DB_o khi các tàu chuyển động cong theo cả hai chiều.

Độ mở rộng DB0 theo công thức: DB0 = 0,35 +                    (19)

Trong đó: R và L_c: các đại lượng lấy theo Điều 7.3.9.

7.3.11. Sự chuyển tiếp từ mặt cắt mở rộng của kênh dẫn đến mặt cắt bình thường, chiều dài đoạn chuyển tiếp được xác định: L₄ ≥ 20 DB_o

Trong các trường hợp khi mà trong giới hạn của phần kênh dẫn L₄ hoặc ngay sau phần đó, kênh dẫn nối tiếp ngay với miền thượng hoặc hạ lưu hoặc với kênh dẫn của âu kế tiếp thì mặt cắt của kênh dẫn cần được thiết kế mở rộng trên suốt chiều dài đó.

Khi khó tăng được chiều dài đoạn kênh dẫn L₄ cần so sánh kinh tế các phương án kênh dẫn với một số bán kính quặt R, đồng thời có xét đến các sự thay đổi tương ứng về chiều dài của đường bến tàu xác định theo các Điều 14.1.5; 14.1.7 và 14.1.9.

7.4. Nối tiếp kênh dẫn của âu tàu với sông và hồ chứa

7.4.1. Sự nối tiếp trục kênh dẫn của âu với trục đường thủy trên sông hoặc hồ chứa được tiến hành theo Điều 7.1.8.

Đối với các kênh cho tàu bè đi lại tạm thời trong giai đoạn thi công cụm công trình thủy lợi, cho phép giảm bán kính cong, nhưng bán kính đó không được nhỏ hơn ba lần chiều dài tàu lớn nhất sẽ chạy trên đoạn đường thủy đó trong giai đoạn thi công.

7.4.2. Không cho phép làm các đường cong ngược nhau khi nối tiếp trục đường thủy trên sông hoặc hồ chứa với trục kênh dẫn.

Đối với các kênh giao thông tạm thời trong giai đoạn xây dựng cụm công trình đầu mối, trong trường hợp đặc biệt, cho phép làm các đường cong ngược nhau nhưng phải đảm bảo giữa hai đoạn cong có một đoạn thẳng nối tiếp. Đoạn nối tiếp đó phải có chiều dài không nhỏ hơn chiều dài tàu tính toán hoặc chiều dài đoàn tàu đẩy tính toán sẽ qua lại trên đường thủy này trong thời gian đã định.

7.4.3. Cửa từ sông vào kênh dẫn nên bố trí ở bờ lõm, vì tuyến đường thủy trên sông thường đi sát về phía bờ này, đồng thời có thể tránh được bùn cát bồi lắng.

7.4.4. Trong phạm vi tuyến đường thủy, tốc độ dọc lớn nhất của dòng chảy trong sông không được vượt quá: 2 m/s đối với đường thủy loại I và II; và 1,5 m/s đối với đường thủy loại III và IV.

Đối với tất cả các loại đường thủy, ngay ở tuyến cửa vào kênh dẫn thành phần tốc độ vuông góc với trục luồng tàu đi không được lớn hơn 0,25 m/s, còn ở trong vùng cửa vào kênh dẫn trong phạm vi luồng tàu đi, tốc độ đó không được vượt quá 0,4 m/s. Khi đó phải xét đến độ trôi dạt của tàu bè có thể xảy ra và mở rộng luồng tàu đi một cách tương ứng.

Mômen xoắn mà tàu tự hành và đoàn tàu này phải chịu đựng khi vào kênh dẫn do tác động của dòng chảy và tác động của gió không được vượt quá momen xoắn mà hệ thống dẫn tiếp lái của tàu và các đoàn tàu tương ứng có thể tạo ra, (đối với các tàu không tự hành và các đoàn tàu kéo thì momen xoắn không cần quy định).

Các điều kiện nói trên cần phải tuân theo khi nhà máy thủy điện làm việc ở bất kỳ chế độ nào cũng như khi công trình xả lưu lượng lũ ứng với tần suất: ≥ 2% đối với các âu trên đường thủy loại I và II; và ≥ 5% đối với các âu trên đường thủy loại III và IV.

7.4.5. Khi thiếu các tài liệu về tốc độ dòng chảy thì hướng luồng tàu đi ở cửa ra khỏi kênh dẫn vào sông cần phải làm với hướng chủ yếu của dòng chảy trên sông ở đoạn có một góc: a≤ 25° đối với âu trên đường thủy loại I và II; và a≤ 30° độ đối với âu trên đường thủy loại III và IV.

Đối với các đường thủy tạm thời thì góc a có thể tăng lên, do các điều kiện cụ thể tại chỗ nhưng phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý vận tải thủy khu vực.

7.4.6. Cửa từ sông hoặc từ hố chứa vào kênh dẫn cần được mở rộng để tránh cho tàu không bị gió, sóng hoặc dòng chảy xô nghiêng vào mái kênh. Trị số độ mở rộng DB_o so với chiều rộng lấy theo Điều 5.19, cần được xác định có xét đến góc trôi dạt do gió và dòng chảy trong điều kiện bất lợi nhất về hướng cũng như về độ trôi dạt DB_o không được lấy nhỏ hơn một nửa chiều rộng kênh.

Cần đảm bảo chiều rộng cửa vào kênh dẫn B_v (hình 5) trên một đoạn không nhỏ hơn chiều dài tàu (đoàn tàu) tính toán, kể từ mũi đê chắn sóng chuyển tiếp từ chiều rộng B_v đến chiều rộng B_o của kênh cần được mở rộng dần trên chiều dài không nhỏ hơn 20DB_o. Góc tạo nên ở cửa vào giữa bờ kênh và bờ sông hoặc hồ chứa cần được lượn tròn với bán kính không nhỏ hơn R = 0,2 L_c (khi mực nước thông tàu lớn nhất).

Cần xác định chiều rộng luồng lạch có mép bờ ngập trong nước B₁ (hình 5) xuất phát từ khả năng tránh nhau giữa các đoàn tàu có tính đến khả năng trôi dạt. Chuyển tiếp dần từ B_L đến B_v trên một đoạn chiều dài không nhỏ hơn 20(B_L - B_v). Điểm đầu của đoạn lượn cong của trục luồng lạch vào phải lấy ở khoảng cách không nhỏ hơn chiều dài đoàn tàu tính toán tính từ cuối mũi đê ngăn sau phần chuyển tiếp. Trên phần lượn cong dự kiến có độ mở rộng DB_o (Điều 7.3.10), (xem hình 5).

CHÚ DẪN:

1) trục kênh;                  2) trục đường tàu đi trên kênh;

3) ranh giới đoạn ra vùng lượn cong trong trường hợp bố trí trục đường tàu đi và trục kênh không nằm trên cùng một đường thẳng

Hình 5 - Hình dạng kênh dẫn ở khu vực cửa ra sông

7.4.7. Chiều sâu luồng tàu đi trên toàn bộ đoạn luồng lạch ngập dước nước theo nguyên tắc phải lấy không nhỏ hơn chiều sâu kênh S_k, công thức (14). Trong trường hợp cần thiết phải lấy chiều sâu luồng lạch lớn hơn thì việc chuyển tiếp dần từ chiều sâu S_L đến chiều sâu bình thường trong kênh trên chiều dài 20DB_o.

7.4.8. Đối với các âu nằm trong cụm công trình đầu mối có công trình xả thì các điều kiện vào, đậu, chuyển động của tàu bè trong kênh dẫn trên đường thủy loại I và II cần được xác định theo các tài liệu nghiên cứu mô hình thủy lực.

Trên đoạn cửa vào kênh, các tài liệu sau đây cần được xác định bằng nghiên cứu thí nghiệm mô hình gồm: trường tốc độ; quỹ đạo chuyển động của mô hình chiếc tàu hoặc đoàn tàu tính toán với góc trôi dạt tương ứng; các trị số mômen xoắn mà tàu hoặc đoàn tàu phải chịu đựng.

7.4.9. Để bảo vệ tàu bè khỏi tác dụng của sóng và dòng chảy, các đoạn kênh dẫn liền kề với âu cần được ngăn chắn trong mọi trường hợp: khi chiều cao sóng ngang và sóng xiên (với góc lớn hơn 45°) do gió gây ra ở bên âu có thể vượt qua 0,6 m ứng với tần suất tính toán ≥ 2% trong thời gian vận tải đối với các âu trên đường thủy loại I và II; ≥ 5% đối với các âu trên đường thủy loại III và IV; cũng như trong trường hợp khi mà thành phần vuông góc với trục đường tàu đi của tốc độ dòng chảy trung bình và trị số mômen xoắn vượt quá các trị số theo Điều 7.4.4.

Trong trường hợp nói trên, chiều dài đoạn kênh dẫn được bảo vệ không nhỏ hơn giá trị xác định theo công thức (18).

7.5. Cảng trước

7.5.1. Nên làm cảng trước trong trường hợp khi tại khu nước trước bến ở, các đoạn kênh dẫn vào âu có thể phát sinh sóng với chiều cao không cho phép bố trí, sắp xếp lại các đoàn tàu và bè mảng hoặc không cho phép tiến hành các thao tác khác.

7.5.2. Khi chọn vị trí khu nước trước bến của cảng trước nên lợi dụng địa hình tự nhiên của bờ kết hợp với việc bố trí các công trình chắn sóng bảo vệ.

Chiều cao tổng cộng của sóng phát sinh từ hồ chứa truyền tới khu nước trước bến của cảng trước và của sóng tại chỗ cho phép tới 1 m (tại các vũng tàu đậu) và 0,6 m (tại các vũng dùng để kết bè). Chiều cao tổng cộng của sóng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 8421 : 2010 . Chiều cao của sóng phải tính với tần suất trong thời kỳ khai thác: ≤ 2% đối với âu đường thủy loại I và II và ≤ 5% đối với các loại III và IV hoặc theo tiêu chuẩn tần suất tính toán sóng tác động lên công trình thủy lợi TCVN 8421:2010 và tiêu chuẩn TCVN 285:2002.

Ngoài ra khi có gió với tốc độ 25 m/s, chiều cao sóng trên khu nước trước bến của cảng trước không lớn hơn trị số mà cơ quan đăng kiểm đường sông đã quy định cho tàu bè đi lại trên tuyến đường thủy.

7.5.3. Đối với các âu trên đường thủy loại I và II, việc bố trí công trình chắn sóng của cảng ngoài lấy theo tiêu chuẩn TCVN 8421:2010 hoặc tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương về thiết kế các công trình chịu tác dụng của sóng thông qua thí nghiệm mô hình thủy lực; đối với các âu trên đường thủy loại II và IV có thể kiểm tra như vậy.

7.5.4. Kích thước khu nước trước bến của cảng trước cần được quy định trên cơ sở lượng tàu bè qua lại, tương ứng với khả năng chuyển vận của âu. Kích thước các vũng tàu trong khu nước trước bến của cảng trước được quy định trên cơ sở các tính toán thiết kế khai thác vận tải đường sông và khai thác công trình vận tải.

7.5.5. Việc bố trí công trình chắn sóng của cảng trước, chiều rộng cửa vào khu nước trước bến và chiều rộng luồng tàu đi cần lấy theo tiêu chuẩn TCVN 8421:2010 hoặc tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương về thiết kế các công trình chịu tác dụng của sóng, có xét đến chỉ dẫn sau đây:

a) Cửa từ hồ chứa vào cảng trước không được bố trí trên đường kéo dài vào trục âu. Chỉ cho phép vi phạm nguyên tắc này khi việc bố trí cửa vào cảng trước trên đường kéo dài của trục âu vẫn đảm bảo sự yên tĩnh ở bến trước âu cho tàu bè đậu, điều đó cần được xác định bằng các kết quả nghiên cứu mô hình thủy lực.

b) Chiều rộng cửa vào cảng trước ở mức chiều sâu tính toán khi mực nước thông tàu thấp nhất cần phải đủ để tàu bè đi thẳng vào cảng;

c) Cần bố trí công trình chắn sóng và cửa vào cảng trước đảm bảo ở gần cửa vào không phát sinh sóng có chiều cao lớn hơn chiều cao sóng tính toán thiết kế và điều kiện đi lại của tàu tính toán.

7.5.6. Khi định các kích thước của cảng trước phải xét đến khả năng bố trí trên khu nước trước bến các luồng tàu đi sau đây:

- Luồng tàu đi thẳng vào âu để các đoàn tàu đi từ hồ chứa vào âu hoặc ngược lại có thể tránh nhau;

- Luồng tàu vào cảng, để các đoàn tàu đi lại từ hồ chứa và âu tới bến bốc hàng hoặc bến đậu, và để tới nhà máy hoặc xưởng sửa chữa tàu, nếu nhà máy hoặc xưởng trong phạm vi cảng;

- Luồng nội bộ dùng cho các đoàn tàu, bè từ các vũng tàu đi lại vào âu, vào cảng và ra hồ chứa.

7.5.7. Bán kính cong của luồng tàu đi thẳng vào âu và luồng vào cảng, vào bến đỗ, nhà máy không được nhỏ hơn 5 lần chiều dài tàu tính toán đối với các đoàn tàu kéo, còn đối với đoàn tàu đẩy ghép cứng không nhỏ hơn 3 lần chiều dài đoàn tàu.

Trên luồng tàu, đi thẳng vào âu không được có các đường cong ngược nhau. Trường hợp không thể thỏa mãn các điều kiện đó thì giữa các đường cong đó cần bố trí các đoạn thẳng trung gian có chiều dài không nhỏ hơn chiều dài tàu hoặc đoàn tàu đẩy tính toán.

Bán kính cong của các luồng khác nhau trong phạm vi khu nước trước bến của cảng trước không được nhỏ hơn ba lần tàu hoặc đoàn tàu đẩy tính toán.

7.5.8. Trục của luồng tàu đi thẳng vào âu ở chỗ từ hồ chứa vào cảng trước cần có hướng thẳng trên một khoảng cách không nhỏ hơn chiều dài đoàn tàu tính toán về cả 2 phía của tuyến vào.

7.5.9. Chiều rộng của luồng tàu đi thẳng vào âu trong phạm vi khu nước trước bến của cảng trước ở mức mớn nước có tải trong trường hợp âu một tuyến được xác định có xét đến khả năng 2 đoàn tàu chuyển động trên tuyến đó, một trong hai đoàn tàu là đoàn tàu tính toán đối với âu, còn đoàn tàu thứ 2 là đoàn tàu lớn nhất về chiều dài và chiều rộng trong số các đoàn tàu điển hình sử dụng trong hồ chứa, trong trường hợp 2 tuyến cần phải tính đến khả năng có các tàu chở hàng và tàu khách vượt lên trước.

Khi tính toán để xác định chiều rộng luồng tàu đi cần chú ý đến độ trôi dạt và hệ số an toàn về chiều rộng không nhỏ hơn 1,3 để các tàu và đoàn tàu tránh nhau không bị cản trở.

Phải tính toán với tất cả các tổ hợp các đoàn tàu có thể xảy ra đối với âu và tổ hợp các tàu điển hình đối với hồ chứa. Sau khi tính toán phải chọn chiều rộng lớn nhất để thiết kế.

7.5.10. Chiều rộng luồng nội bộ ở mức nước lớn có tải cần được xác định xuất phát từ sự chuyển động của 1 đoàn tàu tính toán lớn nhất có thể đi trên đường đó.

Chiều rộng luồng tàu tính toán theo Điều 7.5.9, ngoài ra hệ số an toàn chiều rộng lấy bằng 1,5.

7.5.11. Chiều rộng luồng tàu đi quy định đối với đoạn thẳng theo các Điều 7.5.9 và 7.5.10 cần được tăng thêm tại các đoạn cong theo các chỉ dẫn tại Điều 7.3.10.

7.5.12. Ranh giới các luồng tàu đi thẳng vào âu và luồng nội bộ cần được bố trí ở ngoài vùng mà ở đó sẽ xuất hiện tốc độ có thành phần ngang (so với tuyến tàu chạy) lớn hơn 0,25 m/s trong thời gian khi hồ chứa tháo lưu lượng tính toán lớn nhất (qua công trình lấy nước vào kênh tưới hoặc bất kỳ công trình lấy nước nào khác đặt trong phạm vi cảng trước).

7.5.13. Chiều sâu khu nước trước bến cảng trước cần được xác định theo Điều 7.3.7 có xét đến độ an toàn thêm đối với sóng, xác định theo công thức:

Z = 0,3h - DS_c                                                                (20)

Trong đó h là chiều cao sóng có xét đến mức độ được bảo vệ của các bộ phận trong cảng (trị số âm trong Z sẽ không lấy khi xác định chiều sâu).

Chiều sâu thông tàu phải tính từ mực nước thông tàu lớn nhất.

7.6. Vũng tàu bên âu tàu

7.6.1. Vũng tàu bên âu tàu dùng cho tàu đậu khi thay đổi tàu kéo hoặc khi cần xếp lại đoàn tàu trước và sau khi qua âu. Vũng tàu bên âu tàu còn dùng để cho tàu đậu khi có bão và khi có dự báo bão. Vũng tàu được bố trí ở thượng và hạ lưu gần tuyến công trình đầu mối. Vũng tàu cần được bố trí trong các khu bến nước, nơi chiều cao sóng không vượt quá trị số cho phép theo Điều 7.5.2.

Thành phần vũng tàu được xác định bằng tính toán thiết kế.

7.6.2. Khu nước trước vũng tàu, ngoài khu nước của bản thân vũng dùng cho tàu đậu khi đổi tàu kéo và khi bão, còn cả bao gồm cả khu nước của vũng tàu trước, nơi tiến hành sắp xếp lại các đoàn tàu. Chỉ làm vũng tàu trước trong các trường hợp, khi các đoàn tàu chạy trên hồ hoặc sông và các đoạn tàu đi qua âu có kích cỡ khác nhau. Số vị trí để sắp xếp lại các đoàn tàu cần được quy định có xét đến thời gian (nhanh chậm), có tiến hành các động tác sắp xếp lại các đoàn tàu vì mật độ các đoàn tàu từ âu, từ sông hoặc hồ chứa đi vào trong điều kiện âu làm việc bình thường.

7.6.3. Kích thước của khu nước trước vũng tàu cần được quy định xuất phát từ số lượng tính toán các đoàn tàu có kích thước lớn nhất cần đậu hoặc cần sắp xếp lại vũng này, có xét đến khoảng cách cần thiết giữa các tàu và đoàn tàu cho vùng làm việc được an toàn, đồng thời xét đến khả năng dịch chuyển của các đoàn tàu dưới tác dụng của gió do chiều dài dây neo và do sự hạ thấp mực nước trong hồ chứa.

Số lượng tính toán các đoàn tàu trên mỗi vùng cần lấy theo điều kiện làm việc bình thường của cảng trước trong thời kỳ vận tải lớn nhất với lượng hàng hóa tính toán.

Khi quy định các kích thước từng vũng tàu và việc bố trí kích thước vũng tàu cũng như bố trí thiết kế cần phải xem xét đến những tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành liên quan.

7.6.4. Cần bố trí các vũng tàu đảm bảo khi đi vào một vũng tàu bất kỳ hoặc đi từ vũng vào âu, vào hồ chứa ra sông về hạ lưu, hoặc vào bến cảng (nếu việc đó cần thiết), các đoàn tàu không phải đi cắt ngang qua nước trước các vũng tàu khác. Đồng thời, việc điều khiển cho các đoàn tàu đi trên các đoạn cong ra khỏi vũng cần được thực hiện theo đường cong có bán kính lớn hơn 3 lần chiều dài đoàn tàu đối với đoàn tàu kéo và tàu đơn, và 3 lần chiều dài đoàn tàu đối với tàu đẩy.

7.6.5. Khi bố trí các vũng tàu riêng biệt trong phạm vi cảng trước cho hướng đi và hướng về của các đoàn tàu giống nhau nên bố trí cạch nhau.

Các vùng dành cho bè nên bố trí dọc theo đê ngăn và gần luồng tàu đi thẳng vào âu sao cho bè có thể vào vũng và rời vũng âu một cách dễ dàng.

Nên bố trí vũng sửa chữa bè ở ngoài khu nước của cảng trước, trong các vũng kín thiên nhiên hoặc nhân tạo. Trong trường hợp bố trí vũng này trong khu nước của cảng trước thì nên bố trí nó xa khu tàu đi và xa khu nước trước các vũng tàu để củi gỗ không làm ảnh hưởng. Chiều cao sóng ở bến sửa chữa bể không được lớn hơn 0,5 m.

7.6.6. Chiều cao nước ở các vũng tàu phải vượt quá chiều sâu khu nước của cảng trước xác định theo Điều 7.5.13 ít nhất là 30 cm.

8. Chọn số lượng tuyến và số lượng buồng âu tàu

8.1. Khi chọn số tuyến của âu tàu phải xét đến các yếu tố sau đây

a) Kích thước của tàu, của tàu và bè tính toán; lượng tàu bè qua lại và luồng hàng hóa tại tuyến công trình đầu mối trong giai đoạn tính toán;

b) Số buồng âu đặt kế tiếp nhau (âu một buồng, hai buồng...);

c) Hệ thống cấp nước và hình thức kéo bè và tàu không tự hành qua âu;

d) Khả năng thông tàu hàng hóa của âu;

e) Các chỉ số kinh tế về giá thành vận chuyển.

8.2. Số tuyến âu cần được xác định theo lượng tàu bè qua lại và luồng hàng hóa chuyển qua thời kỳ khai thác.

8.3. Trong trường hợp, xét thấy chỉ cần thiết kế một tuyến âu cũng đủ đảm bảo chuyển vận luồng hàng trong các thời đoạn khai thác theo quy hoạch vận tải thủy thì cũng cần xem xét khả năng có thể xây dựng tuyến âu bổ sung trong tương lai, nếu điều đó là cần thiết để đảm bảo tăng lượng hàng vận chuyển trong các thời đoạn khai thác vận tải khác nhau.

Trong trường hợp, khi khả năng chuyển vận hàng hóa của âu một tuyến được sử dụng sớm hơn các thời hạn tính toán, thì cần xét đến việc xây dựng đồng thời hai tuyến âu. Việc xây dựng tuyến âu thứ 3 trong tương lai cần được xem xét tùy thuộc vào quy hoạch lượng hàng hóa dự kiến.

8.4. Khi có cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật một trong những tuyến của âu hai tuyến có thể làm với kích thước buồng nhỏ hơn để cho tàu đơn và trong trường hợp có lợi, cho tàu cỡ nhỏ đi qua.

8.5. Việc chọn số buồng âu đặt kế tiếp nhau phụ thuộc vào cột nước theo điều kiện tại chỗ về địa hình, địa chất và thủy văn, đồng thời phụ thuộc vào cả lưu lượng tàu bè và hàng hóa vận tải trên cơ sở các chỉ số kinh tế - kỹ thuật và các điều kiện khai thác của các phương án so sánh.

Chỉ cho phép làm các âu kế tiếp nhau với kênh nối ở giữa khi có luận chứng kinh tế - kỹ thuật thích đáng về lợi ích của giải pháp đó.

8.6. Với mục đích giảm giá thành xây dựng và cải thiện điều kiện khai thác âu nên chọn cột nước tính toán của âu sao có thể định hình hóa tới mức cao theo chiều cao các tường buồng âu và các cửa công tác của các âu trên bậc thang âu tàu tại tuyến đường thủy đã cho.

8.7. Trên các sông có âu tàu và khi các âu tàu là một bộ phận của cụm các công trình đầu mối tổng hợp thì mực nước dâng do bậc thang dưới tạo ra phải đảm bảo đủ chiều sâu thông tàu cần thiết ở bậc thang trên (Điều 6.1.1) khi mực nước vận tải của hồ chứa giảm xuống nhiều nhất và trong tất cả các chế độ làm việc thiết kế của nhà máy thủy điện (có kể đến sự điều tiết ngày) hoặc của hệ thống thủy nông. Số buồng âu cần phải chọn thích hợp cho từng cụm công trình đầu mối riêng biệt.

8.6. Khi có cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật thì trong thiết kế cần xét các phương án cho phép giảm lượng nước tiêu hao để thông tàu bè qua âu, nói riêng phải xét đến việc bố trí đầu âu trung gian hoặc bệ tiết kiệm nước, còn trong trường hợp âu có 2 tuyến cần xét đến việc bố trí công trình tháo nước qua lại giữa các buồng âu nằm song song nhau.

9. Hệ thống cấp nước của âu tàu

9.1. Yêu cầu đối với thiết kế hệ thống cấp nước

9.1.1. Hệ thống cấp nước dùng để làm đầy hoặc tháo cạn buồng âu, được chia như sau:

- Theo phương pháp cấp nước vào buồng âu và tháo nước khỏi buồng âu:

a) Hệ thống cấp nước tập trung, trong đó việc cấp nước vào buồng âu hoặc tháo nước khỏi buồng âu được tiến hành ở vị trí nào đó trên chiều dài âu, nói riêng là ở trong phạm vi đầu âu; trong trường hợp này hệ thống cấp nước gọi là hệ thống cấp nước đầu âu;

b) Hệ thống cấp nước phân bố:

+ Kiểu “đơn giản”, trong đó việc cấp nước vào buồng âu được tiến hành qua các lỗ tháo từ hành lang dẫn nước dọc chính đặt dưới đáy âu hoặc buồng âu;

+ Kiểu “phức tạp” trong đó nước được đưa vào các hành lang qua buồng tiêu năng trung gian hoặc từ các hành lang dọc chính vào hệ thống hành lang ngang và từ đó qua các lỗ xả vào buồng âu (tháo nước từ buồng âu ra được thực hiện theo thứ tự ngược lại);

- Theo phương pháp lấy nước từ thượng lưu để làm đầy buồng âu và tháo nước xuống hạ lưu để làm cạn buồng âu:

c) Hệ thống cấp nước bằng cách lấy nước trực tiếp từ kênh dẫn và xả nước trực tiếp vào kênh dẫn;

d) Hệ thống cấp nước bằng cách lấy nước từ thượng lưu và xả nước xuống hạ lưu nhờ hệ thống ống dẫn với các cửa lấy nước và cửa xả nước nằm ngoài kênh dẫn (hệ thống bên sườn).

Ngoài ra các kiểu hệ thống cấp nước cơ bản nói trên còn có thể sử dụng các kiểu hỗn hợp.

9.1.2. Hệ thống cấp nước của âu cần thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) Thời gian làm đầy và tháo cạn của âu cần phải đáp ứng yêu cầu đã đề ra đối với khả năng thông tàu thiết kế;

b) Việc làm đầy và tháo cạn buồng âu cần được tiến hành trong điều kiện tàu, bè và các đoàn tàu đậu và đi lại bình thường trên các kênh dẫn;

c) Khi làm đầy và tháo cạn buồng âu nhiều lần trong những điều kiện khai thác lâu dài, tác dụng của dòng chảy không được làm cho các phân tử của âu bị hư hỏng.

d) Kết cấu các phần của hệ thống cấp nước phải đảm bảo sao cho có thể kiểm tra và sửa chữa được.

9.1.3. Hoạt động vận tải thủy của các tàu trong buồng âu được đặc trưng bằng

a) Các lực thủy công mà tàu phài chịu đựng dưới tác dụng của dòng nước không ổn định khi làm đầy và tháo cạn buồng âu, cũng như sự thay đổi của các lực theo thời gian;

b) Tốc độ cục bộ lớn nhất ở bên cạch thành tàu;

c) Tốc độ chuyển dịch thẳng đứng của tàu trong buồng âu.

Điều kiện đậu và lùi lại của tàu chờ qua âu trong kênh dẫn khi làm đầy và tháo cạn buồng âu được đặc trưng bằng:

a) Các lực thủy động, mà tàu phải chịu đựng dưới tác dụng của dòng không ổn định chảy xuống kênh dẫn hạ lưu khi tháo cạn buồng âu và chảy từ kênh dẫn thượng lưu vào buồng âu khi làm đầy nước, cũng như sự thay đổi của các lực do theo thời gian;

b) Các độ dốc cục bộ lớn nhất của mặt nước, các tốc độ dòng chảy trong vùng tàu đợi qua âu và các dao động mực nước trong kênh, phát sinh khi làm đầy và tháo cạn buồng âu, cũng như do kết quả của đợt thông tàu trước.

9.1.4. Các lực thủy động cho phép, tác dụng lên thành tàu đậu trong buồng âu khi qua âu và trong thời gian đậu trong kênh dẫn, cần phải được hạn chế bởi các trị số của thành phần lực dọc được tiêu chuẩn hóa trên cơ sở ứng lực cho phép của dây buộc tàu. Các trị số lực kể trên cần được xác định bằng tính toán và kiểm tra trên mô hình thí nghiệm thủy lực.

9.1.5. Trị số các thành phần lực thủy động dọc và ngang tác dụng lên tàu tính toán theo lượng nước bị choán chỗ trong quá trình qua âu và trong lúc chờ đợi qua âu ở bến trên kênh dẫn, được xác định bằng tính toán hoặc tìm được trên cơ sở nghiên cứu thí nghiệm thủy lực và không được vượt quá trị số cho phép ghi trong bảng 4.

Đối với âu có hệ thống cấp nước kiểu đầu âu và được trang bị bằng các vòng (móc) di động, thì trị số lực thủy động cho phép lấy theo bảng 4.

Đối với âu cấp nước kiểu phân bố thì trị số đó phải giảm đi 20% so với trị số ghi trong bảng 4.

Trong buồng âu và ở các bến không có thiết bị bằng các vòng (móc) di động, thì trị số ghi trong bảng 4 cần được nhân với hệ số K = 1/cosb trong đó: b - góc độ nghiêng trong mặt phẳng đứng của dây cáp buộc tàu vào các trụ buộc tàu ở bến khi mực nước thông tàu lớn nhất.

Bảng 4 - Các trị số cho phép của lực thủy động (T) dọc và ngang

9.1.6. Các trị số cho phép của lực thủy động không được vượt quá ở bất kỳ vị trí nào của tàu, trong phạm vi các kích thước hữu ích của buồng âu cũng như khi đợi qua âu ở bến.

9.1.7. Các lực thủy động tác dụng lên tàu hoặc lên đoàn tàu liên kết cứng khi buộc tàu trong âu bằng thủ công xem như hoàn toàn truyền vào một dây cáp buộc vào bến, mặc dầu có thể có nhiều dây buộc tàu hoặc đoàn tàu trong âu.

Khi buộc tàu hoặc đoàn tàu liên kết cứng ở trong âu có dùng thiết bị (tời,..) để căng trước các dây cáp, cho phép chia các lực thủy động cho hai dây cáp buộc có cùng một hướng, nhưng trị số lực tính toán phải lấy không nhỏ hơn 1,5 lần trị số lực truyền lên mỗi dây.

9.1.8. Đối với đoàn tàu mà trong đó mỗi tàu có thể chuyển dịch một cách độc lập khi tàu ở trong âu, vào lúc làm đầy hoặc tháo cạn buồng âu, thì trị số cho phép của thành phần lực thủy động theo hướng dọc được xác định một cách độc lập cho mỗi một tàu. Khi đó, giả thiết rằng trong giai đoạn qua âu, mỗi tàu trong đoàn tàu được buộc một cách độc lập.

9.1.9. Đối với đoàn tàu, mà trong đó các tàu liên kết cứng với nhau và không có khả năng chuyển vị độc lập đáng kể trong thời gian làm đầy hoặc tháo cạn buồng âu, thì trị số cho phép của các thành phần lực thủy động khi buộc tàu bằng thủ công lấy theo Điều 9.1.5 đối với tàu có lượng nước bị choán chỗ lớn nhất nằm trong đoàn tàu tính toán (bởi vì việc trang bị dây cáp được quy định đối với các tàu chứ không phải đối với đoàn tàu).

9.1.10. Lực trong dây cáp buộc tàu xác định bằng thương số của lực thủy động dọc cho phép chia cho cos của góc tạo thành giữa hướng của dây cáp với trục âu vào lúc xuất hiện lực cho phép trong dây cáp. Khi có vòng (móc) di động thì trị số có thể có của góc phải lấy trong giới hạn tới 45°, còn khi không có vòng móc di động (thí dụ: ở bến trên kênh dẫn) thì cần xét góc b trong mặt phẳng đứng (Điều 9.1.5).

Ngoài ra phải tiến hành kiểm tra lực, tương ứng với cường độ giới hạn của dây cáp sử dụng.

9.1.11. Tốc độ cục bộ lớn nhất của dòng nước trong buồng âu và trên kênh dẫn, ngay bên thân tàu bằng thép hoặc gỗ đồng thời bởi độ chắc của các nối kín nước ở lớp vỏ bọc thân nếu bằng gỗ và không được lớn hơn 2 m/s.

9.1.12. Ở các âu được trang bị bằng các vòng (móc) di động theo hướng thẳng đứng cùng với mực nước trong buồng âu và cùng với tàu, thì tốc độ chuyển dịch thẳng đứng của tàu không cần hạn chế.

9.1.13. Tại các âu chỉ có thiết bị buộc tàu cố định, thì tốc độ dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất của tàu qua âu khi tháo cạn và làm đầy buồng âu được giới hạn bởi điều kiện buộc lại các dây cáp vào cọc cấp trên tàu và không được vượt quá 5 cm/s.

9.1.14. Do điều kiện phải đảm bảo sự đi lại bình thường của tàu và điều kiện kéo các tàu không tự hành trên kênh dẫn, tốc độ trung bình trên mặt cắt ngang của dòng chảy trong kênh dẫn phải nhỏ hơn tốc độ chuyển động của tàu không tự hành được kéo trên kênh dẫn và không được vượt quá 0,8 m/s đối với đường thủy loại I và II; và 1 m/s đối với đường thủy loại III, loại IV.

9.1.15. Ở các âu 2 tuyến (hoặc nhiều tuyến hơn nữa) việc làm đầy hoặc tháo cạn buồng âu của 1 tuyến theo sơ đồ vận hành thiết kế của các cửa van đường dẫn nước không được làm cản trở đến việc khai thác bình thường của các tuyến khác.

9.1.16. Khi chọn hệ thống cấp nước của âu phải tính tới tất cả các yêu cầu đã nêu ở Điều 9.1.3 và các điều kiện sau đây:

- Khi trị số L_k1 . H_k < 2000 và H_k / S_k≤ 3 thì cần chọn hệ thống cấp nước kiểu đầu âu, không cần có các luận chứng đặc biệt;

- Khi các chỉ số nói trên lớn hơn thì việc quyết định chọn hệ thống cấp nước kiểu đầu âu hay kiểu phân bố cần được tiến hành trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật.

Nếu có thể được thi nên tránh dùng kiểu cấp nước đầu âu không có hành lang (nếu trong tương lai số lượng bè qua âu lớn hơn 20% khả năng vận chuyển thiết kế) vì các khe van và khe cửa đã bị tắc bẩn làm kẹt khi tháo nước tập trung.

9.1.17. Dùng hệ thống cấp nước kiểu phân bố, cũng như hệ thống kiểu bên sườn (Điều 9.1.1) nói riêng hoặc kiểu tổ hợp này hay tổ hợp khác, trong mỗi trường hợp đều phải đảm bảo khả năng chuyển vận thiết kế của âu do giảm được thời gian thông âu mà chi phí bổ sung lại ít nhất.

9.1.18. Khi đặt âu trực tiếp bên cạch đập tràn của cụm công trình đầu mối thì nên bố trí phối hợp công trình lấy nước và xả nước kiểu bên sườn vào thành một công trình.

9.1.19. Khi có kênh nối giữa các âu thì cho phép quy định trình tự làm việc của các âu, có xét đến chế độ sóng trong kênh và sự giao thoa của các sóng tháo nước vào kênh trong trường hợp nếu khi đó vẫn bảo đảm được khả năng chuyển vận cần thiết của đoạn đường thủy này. Chiều cao sóng lớn nhất cho phép vào lúc mở cửa âu không được vượt quá 20 cm.

9.1.20. Để tiết kiệm trước khi thông âu, khi có luận chứng thích đáng, cho phép sử dụng công trình đặc biệt để tiết kiệm nước, nếu việc đó không cản trở việc thực hiện các yêu cầu nêu ở Điều 9.1.2.

9.2. Thời gian làm đầy và tháo cạn buồng âu

9.2.1. Trong tất cả các trường hợp, theo điều kiện đậu của tàu qua âu, nên mở van liên tục (đều hay không đều). Chỉ cho phép mở van từng nấc (không liên tục) đối với các cụm van chêm ở cửa âu trên tuyến đường thủy loại III và IV.

9.2.2. Thời gian tính toán để làm đầy và tháo cạn buồng âu cùng với thời gian dùng để tiến hành thao tác thông âu phải đảm bảo khả năng thông tàu thiết kế qua âu, đồng thời thỏa mãn Điều 9.1.3.

Nếu làm đầy buồng âu trong thời gian đã định bằng cách mở các van đều đặn vẫn không thể đảm bảo được điều kiện đậu bình thường của các tàu qua âu, nên xét tới việc mở nhanh hoặc mở không đều cửa van của hệ thống cấp nước, sử dụng các lỗ tháo nước có mặt cắt ngang dạng đặc biệt hoặc xét đến các biện pháp khác để đảm bảo tăng lưu lượng hợp lý nhất của hệ thống cấp nước theo thời gian.

Nên xét tới việc tháo cạn buồng âu bằng cách mở đều các van dẫn nước.

9.2.3. Thời gian mở cửa van tương đối a lấy bằng: a = t₃ / T; trong đó: t₃ là thời gian mở van khi làm đầy buồng âu, T là thời gian làm đầy buồng âu.

Đối với hệ thống cấp nước tập trung, nên lấy a không lớn hơn 0,8, còn đối với hệ thống phân bố a không lớn hơn 0,5. Khi tháo cạn buồng âu nên lấy a = 0,6.

9.2.4. Cho phép lấy thời gian tháo cạn buồng âu nhỏ hơn thời gian làm đầy, nếu điều đó cần thiết để tăng khả năng vận chuyển của âu nhưng giải pháp đáp ứng yêu cầu theo Điều 9.1.3. Trong trường hợp cần thiết nên xét đến khả năng thay đổi chế độ mở van để tăng nhanh quá trình tháo cạn và làm đầy buồng âu, thí dụ khi không có tàu trong buồng âu.

9.2.5. Khi có hệ thống cấp nước với hai hành lang (hoặc 3, 4... hành lang) được đóng mở bằng cửa van phải kiểm tra điều kiện đậu của tàu trong buồng âu và trong kênh dẫn khi một cửa van nào đó trong số các cửa van không làm việc. Trong trường hợp như vậy cho phép thay đổi vị trí các tàu qua âu và đợi qua âu.

9.2.6. Sau các cửa van không kín (Điều 3.8) không cho phép xuất hiện nước nhảy xa trong hành lang lúc mở cửa van. Cần đảm bảo yêu cầu đó bằng tính toán và trong trường hợp cần thiết bằng các tài liệu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

9.2.7. Khi mở cửa van hoàn toàn phải loại trừ khả năng tăng tốc độ cục bộ, làm áp lực giảm do đó xuất hiện hiện tượng khí thực.

9.2.8. Trong các hành lang dẫn nước, sau các cửa van kín (Điều 3.8) khi mở một phần cửa van, không cho phép gây ra tình trạng giảm áp lực lớn hơn 0,5 atmotphe để ngăn ngừa hiện tượng khí thực.

9.2.9. Trong thiết kế cần phải xét đến các biện pháp đảm bảo chế độ làm việc không có khí thực của các của van hoặc bảo đảm ngăn ngừa sự phát sinh hiện tượng nước nhảy xa trong hành lang.

9.2.10. Đối với hệ thống cấp nước kiểu đầu âu cho phép xác định sơ đồ và thời gian mở cửa van đường dẫn nước, thời gian làm đầy và tháo cạn bằng tính toán ở tất cả các giai đoạn thiết kế, còn đối với hệ thống cấp nước kiểu phân bố chỉ tính giai đoạn thiết kế sơ bộ. Khi đó cho phép xác định bằng tính toán cả sự giảm áp lực lớn nhất sau cửa van trong giai đoạn thiết kế sơ bộ đối với công trình trên đường thủy loại I và II, trong giai đoạn bản vẽ thi công đối với công trình trên đường thủy lợi III và IV. Cũng cho phép xác định bằng tính toán chiều dài đoạn làm êm dòng chảy của hệ thống cấp nước kiểu đầu âu.

9.2.11. Chế độ mở cửa van, các phần tử của hệ thống cấp nước kiểu phân bố và các điều kiện đậu của tàu đối với âu đường thủy loại I và II, trong giai đoạn bản vẽ thi công cần phải được kiểm tra bằng nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lực.

9.2.12. Đối với âu có hệ thống cấp nước kiểu đầu âu trong giai đoạn bản vẽ thi công cần nghiên cứu trên mô hình thủy lực các cơ sở tiêu năng và kích thước các phần tử của hệ thống cấp nước, kích thước các lỗ tháo nước, các trị số áp lực lên các phần tử riêng biệt của hệ thống cấp nước, độ hòa khí của dòng chảy, v.v... Khi cột nước trên đầu âu cao hơn 20 m phải tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực kiểm tra giảm áp lực lên đoạn hành lang trong vùng cửa van, ở phạm vi đã nêu trong Điều 9.2.8.

Cũng phải kiểm tra bằng thí nghiệm mô hình thủy lực các trị số lực thủy động, phát sinh trong buồng âu vào cuối thời gian tháo cạn khi mà chiều sâu nước trong buồng âu nhỏ cũng như sau khi đã tháo cạn hoặc làm đầy buồng âu, khi có sự truyền sóng từ kênh dẫn vào buồng âu và ngược lại

9.2.13. Khi buộc tàu trong âu bằng thủ công nên xác định bằng thí nghiệm mô hình thủy lực sự tăng áp lực có thể xảy ra trong các liên kết buộc tàu (dây cáp, cọc buộc cáp ...) phụ thuộc vào độ dịch chuyển tự do của tàu, phát sinh do những chỗ yếu của dây cáp. Khi đó phải xét đến độ cứng của các liên kết.

9.1.14. Đối với âu trên đường thủy loại III và IV mà hệ thống cấp nước tương tự như các hệ thống đã được nghiên cứu trước đó trên mô hình các âu khác, cho phép dùng sơ đồ tiêu năng và các phần tử riêng biệt của hệ thống cấp nước trên cơ sở tính toán và tài liệu của các âu tương tự.

9.2.15. Lực thủy động phát sinh khi mở cửa âu, tác dụng lên tàu, không được vượt quá chỉ số cho phép theo bảng 4. Đối với âu nhiều buồng thì yêu cầu đó phải được đặt ra đối với các buồng nối trực tiếp với thượng lưu hoặc hạ lưu.

9.2.16. Lấy nước từ thượng lưu hoặc từ các buồng âu phải tiến hành đảm bảo không khí không bị hút vào các hành lang dẫn nước qua các phễu xoáy.

9.2.17. Đối với đầu âu trên kênh, khi lấy nước từ thượng lưu và xả nước xuống hạ lưu, hệ thống dẫn nước phải đáp ứng các yêu cầu về hạn chế tốc độ không những chỉ vì các điều kiện vận tải thủy mà còn vì các điều kiện không cho phép xói lở đáy và mái kênh ngoài phạm vi gia cố đã thiết kế.

9.2.18. Trong trường hợp cấp nước vào âu qua hành lang phân bổ ở đáy âu lấy nước theo một chiều, hợp với trục buồng âu một góc khá lớn làm phát sinh sự phân bố vận tốc không đều theo mặt cắt của hành lang và lực thủy động ngang tác dụng thường xuyên trong âu, làm xô tàu về một phía tường âu, thì nên xét đến biện pháp đặc biệt để đảm bảo phân bố đều dòng nước và tốc độ theo mặt cắt hành lang và loại trừ khả năng xô đẩy tàu bè vào thành âu.

9.2.19. Vận tốc cho phép của dòng chảy trong các hành lang đặt trong khối bê tông, cần phải giới hạn bởi các điều kiện không xói của mặt bê tông.

Trên các đoạn hành lang thẳng, tùy thuộc vào lượng bùn cát có trong nước và độ lớn các hạt bùn cát mà cho phép lấy tốc độ dòng chảy trong phạm vi 10 m/s đến 15 m/s.

Trong các vị trí mà ở đó tốc độ cục bộ vượt quá trị số nói trên, đồng thời có khả năng xuất hiện khí thực, phải xét đến các biện pháp ngăn ngừa sự phá hoại của bê tông.

9.2.20. Khuỷu cong của hành lang ở các vị trí chuyển tiếp từ buồng âu vào đầu âu và chuyển tiếp trong các đầu âu thượng lưu và các đầu âu trung gian từ một mặt phẳng nằm ngang sang mặt phẳng khác, nên làm theo đường cong có bán kính R ≥ 2B, trong đó B là chiều rộng lớn nhất của hành lang.

9.2.21. Ở gần các cửa van có thể giảm diện tích hành lang dẫn nước đến 0,75 diện tích bình thường. Góc thu hẹp ở phần chuyển tiếp tới của van có thể lấy đến 30°, còn ở phần sau cửa van lấy đến 10°.

9.2.22. Diện tích cửa van của hành lang dẫn nước cần phải tăng lên ít nhất là 1,5 lần so với mặt cắt bình thường, còn cửa ra tăng lên ít nhất 2 lần.

9.2.23. Khoảng cách lớn nhất giữa các lỗ tháo nước của hành lang dẫn dắt ở đáy âu trong trường hợp không có tường ngăn phải được xác định xuất phát từ điều kiện sao cho tải trọng thủy động tăng thêm V²_hmakc/g (trong đó: V_hmakc/g tốc độ lớn nhất ở đáy tàu trong suốt thời gian làm đầy buồng âu, xác định theo phụ lục D) không vượt quá 1,2.

9.2.24. Trong các hệ thống cấp nước của âu với các hành lang đặt trong tường thì mép trên của lỗ tháo nước từ hành lang ra phải bố trí không cao hơn mặt phẳng ngang của đáy tàu có mức nước lớn nhất. Trần hành lang trong buồng âu cần đặt thấp hơn mực nước thấp nhất trong buồng âu ít nhất 0,3 m.

9.2.25. Hành lang của hệ thống cấp nước vào âu cần có kích thước đảm bảo cho người vào kiểm tra và sửa chữa. Hình dạng và kích thước của các lỗ tháo nước cần phải đảm bảo khả năng kiểm tra, làm sạch và sửa chữa. Chiều rộng và chiều cao lỗ tháo nước không được nhỏ hơn khoảng cách giữa các thanh của lưới chắn rác ở cửa lấy nước. Trường hợp cần thiết phải bố trí các lỗ để chui vào sửa chữa.

9.2.26. Chiều dài mặt bằng từ hạ lưu của âu đến mặt hạ lưu của tường nước đổ cần lấy nhỏ nhất, sao cho thỏa mãn các yêu cầu về kết cấu. Mặt bằng này phải có độ dốc về phía buồng âu để thoát nước.

Để giảm chiều rộng tường nước đổ nên làm dạng vòm hay đa giác ở mặt bằng trong trường hợp cửa âu có hai cánh.

9.2.27. Ở các âu có hệ thống cấp nước kiểu đầu âu và có bố trí buồng tiêu năng trong tường nước đổ nên làm các lỗ ở trần buồng tiêu năng và trần đó có độ dốc về phía buồng âu.

9.3. Tiêu năng và giảm dao động quán tính trong âu

9.3.1. Khi thiết kế âu tàu có hệ thống cấp nước kiểu đầu âu, cần phải giảm tối thiểu chiều dài đoạn làm êm dòng chảy bằng cách dùng các thiết bị khác nhau để tiêu năng dòng chảy đổ vào buồng âu và bảo đảm điều kiện tốc độ phân bố đều trên toàn bộ mặt cắt ướt của dòng chảy.

Thể tích buồng tiêu năng và chiều dài đoạn làm êm dòng chảy được xác định bằng tính toán thủy lực.

Đối với âu trên đường thủy loại I và II, hình dạng các phần tử buồng tiêu năng và thể tích tiêu năng phải được kiểm nghiệm bằng thí nghiệm mô hình thủy lực. Đối với âu đường thủy loại III và IV các kích thước buồng tiêu năng, hình dạng các phần tử tiêu năng và chiều dài đoạn làm êm dòng chảy có thể sử dụng các công trình tương tự.

9.3.2. Cho phép dùng hệ thống cấp nước với sự phân nhỏ cột nước khi có luận chứng riêng vì thiếu các phương pháp tính toán thủy lực và mô hình hóa có thể tin cậy được đối với các hệ thống đó.

Trong trường hợp này, khi thiết kế cần xét đến khả năng trong tương lai sẽ hiệu chỉnh các phần tử riêng biệt của hệ thống cấp nước (kích thước, lỗ tháo nước, các phần tử của lưới chắn rác...) phù hợp với kết quả vận hành thử.

9.3.3. Khi tháo cạn buồng âu, để tránh cho thân tàu khỏi va vào đáy buồng âu và lúc độ giảm quán tính của mực nước lớn nhất, trị số giảm đó không được vượt quá 0,25 m. Khi chiều cao tăng hoặc giảm, quán tính lớn nhất nên xét đến các biện pháp nhằm giảm các giao động quán tính, thí dụ như sơ bộ đóng cửa van của hệ thống dẫn nước với tốc độ lớn nhất có thể được

Độ tăng hoặc giảm quán tính của mực nước trong buồng âu được xác định theo tính toán thủy lực.

9.3.4. Ở các âu trên tuyến đường thủy loại I và II với hệ thống cấp nước kiểu phân bố cần đảm bảo cấp nước cho từng phần buồng âu theo chiều dài bằng các hành lang độc lập với sự phân bố lưu lượng, cố gắng sao cho đều đặn theo chiều dài và chiều ngang buồng âu.

Để giảm sự phân bố không đều của dòng chảy từ từng hành lang dẫn nước vào buồng âu, nên dự kiến để có thể mở lần lượt và đều đặn các van của các hành lang dẫn nước.

Vì thời gian chênh lệch từ lúc mở cửa van này đến lúc mở cửa van khác không thể xác định một cách chính xác bằng nghiên cứu thí nghiệm trong phòng nên hệ thống tự động phải được dự kiến để có thể thực hiện việc điều chỉnh tương ứng và có thể xác định thời gian chênh lệch nói trên trong quá trình nghiên cứu tại ngay âu tàu trước khi đưa công trình vào khai thác bình thường.

9.4. Công trình điều chỉnh mực nước

9.4.1. Để điều chỉnh mực nước vùng thượng, hạ lưu có dung tích nhỏ, trường hợp lưu lượng nước thông tàu trên bậc thang các âu không được đều đặn nên bố trí các công trình điều chỉnh mực nước.

9.4.2. Công trình điều chỉnh mực nước cần được tính toán để tháo được lưu lượng nước đối với tổ hợp các mực nước thượng, hạ lưu kề nhau bất lợi nhất, và tháo được ít nhất là một lăng trụ nước tháo của một chu kỳ thông tàu (trên một tuyến âu).

9.4.3. Khi công trình điều chỉnh mực nước thượng, hạ lưu thì các điều kiện thủy lực ở vị trí lấy nước và tháo nước cần phải thỏa mãn các yêu cầu trong Điều 9.1.5 và 9.1.14. Tháo nước qua công trình điều chỉnh không được làm ảnh hưởng xấu đến hệ thống cấp nước của âu. Công trình điều chỉnh phải tự động không cho giảm mực nước thấp hơn mực nước thông tàu thấp nhất.

Ở các âu nhiều khoang, khi dao động mực nước ở thượng hoặc hạ lưu hoặc cả thượng hạ lưu lớn, nếu có luận chứng kinh tế - kỹ thuật thì nên dự kiến cho tháo được các lượng nước thừa của lăng trụ nước tháo. Để đạt mục đích đó, nên dùng đập tràn đặt ở buồng âu thứ 2 và buồng âu cuối cùng. Mép trên các lỗ lấy nước của các đập tràn phải đặt ở độ sâu kể từ ngưỡng tràn không nhỏ hơn mức nước lớn nhất của tàu. Đập tràn được phép đặt ở một bên cũng như ở cả 2 bên tường của buồng âu, đối xứng với điểm giữa của chiều dài buồng âu. Cột nước trên ngưỡng tràn khi tháo lưu lượng lớn nhất nên lấy không lớn hơn 1 m.

Kết cấu tràn của tưởng buồng âu phải có hình dạng và cao trình đảm bảo không tạo ra chân không và tràn không làm việc theo sơ đồ xi-phông.

9.4.4. Nhằm mục đích giảm thời gian thông âu, trong tính toán cho phép xét đến thời gian mở cửa buồng âu không chờ đến lúc ngừng hẳn việc xả nước qua đập tràn. Khi đó cửa âu và hệ thống máy đóng mở phải được thiết kế có kể đến chênh lệch mực nước giữa các buồng âu, còn lực thủy động phát sinh khi mở cửa không được vượt quá trị số cho phép nêu trong bảng 4. Trong trường hợp này nên dùng loại cửa cho phép mở khi có chênh lệch mực nước.

9.4.5. Độ vượt cao của đỉnh hầm cửa van chính và van sửa chữa ở hành lang dẫn nước cần được xác định có xét đến hiện tượng quán tính khi phải dừng hoặc đóng cửa van trong quá trình thông âu.

10. Thiết bị chống thấm và tiêu nước của âu

10.1. Nhiệm vụ và yêu cầu chống thấm buồng âu

10.1.1. Thiết bị tiêu nước và chống thấm có nhiệm vụ:

a) Giảm trị số áp lực ngược của dòng thấm lên đáy và tường âu;

b) Đảm bảo cho đất nền âu và mái của các kênh đất, các bộ phận nối tiếp, đê,... được ổn định và không bị xói lở khi chịu tác dụng của dòng thấm;

c) Giảm lượng nước hao tổn do thấm dưới âu và vòng quanh âu;

d) Bảo vệ công trình âu khỏi tác dụng của nước ngầm xâm thực (trong trường hợp cần thiết);

e) Tháo và dẫn nước thấm một cách an toàn cho công trình.

10.1.2. Thiết bị chống thấm của âu được làm dưới dạng sân phủ, tường nghiêng và màng chống thấm, hàng cừ, chân khay, chân đinh. Thiết bị tiêu nước được làm dưới dạng: lọc ngược, đường tiêu nước, giếng giảm áp (nước tự trào ra hoặc bơm nước ra)...

10.1.3. Đường viền dưới đất và vòng quanh âu được xác định bởi kích thước các phần tử không thấm nước của đầu và tường buồng âu đã được quy định theo các điều kiện bố trí thiết bị và làm việc tĩnh của công trình. Dạng kết cấu của các thiết bị chống thấm riêng biệt phải thích hợp với các điều kiện tự nhiên tại chỗ, đồng thời đáp ứng các yêu cầu kinh tế.

10.1.4. Khi thiết kế các thiết bị chống thấm và tiêu nước cần xét đến sự thay đổi thường xuyên và nhanh chóng hướng chuyển động của dòng thấm khi làm đầy và tháo cạn buồng âu, đặc biệt là khi âu có đáy thấm nước.

10.1.5. Trong trường hợp đáy không thấm nước của âu kéo dài suốt từ đầu âu thượng đến đầu âu hạ về phương diện thấm phải xem xét âu trên nền không phải là đá làm việc như một công trình thống nhất có dạng hộp kín dài, bị bao bọc bởi dòng thấm.

Trong trường hợp đáy âu thấm nước, mỗi đầu âu và tường buồng âu phải được xem như một công trình dâng nước riêng biệt với sự kéo dài tương ứng đường viền dưới đất của các đầu âu và tường buồng âu.

10.1.6. Âu có đáy không thấm nước bảo đảm điều kiện làm việc tốt hơn cả, vì vậy việc xây dựng âu có đáy thấm nước chỉ cho phép khi có luận chứng kinh tế kỹ thuật cụ thể.

Trong trường hợp đó nếu cột nước trên âu 1 buồng hoặc trên một buồng của âu nhiều buồng nhỏ hơn 5 m, đồng thời nếu cột nước nhỏ hơn 0,4 chiều rộng hữu ích của buồng, cho phép dùng kiểu đáy thấm nước không cần có luận chứng đặc biệt. Còn khi cột nước lớn hơn 12 m và lớn hơn 0,5 chiều rộng hữu ích của buồng âu thì cần áp dụng loại đáy không thấm nước. Trong giới hạn giữa các trị số kể trên thì việc lựa chọn kiểu đáy cần phải tiến hành trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật, cho phép dùng kiểu đáy thấm nước một chiều theo hướng từ dưới lên (được gọi là đáy bán thấm nước với các van mở ra khi có áp lực ngược dư).

10.1.7. Khi đặt buồng âu ở hạ lưu thì mực nước sau thành buồng trong trường hợp các buồng âu bị tháo cạn hoặc bơm cạn phải được điều chỉnh bằng các thiết bị thoát nước ngầm đặt sau tường. Muốn vậy, trong khối đất đắp trả lại dọc sau tường buồng âu phải bố trí hoặc là đường tiêu nước hở (các rãnh tiêu nước) hoặc là đường tiêu nước kín.

10.1.8. Khi bố trí buồng âu ở thượng lưu thì thiết bị tiêu nước ngầm nói chung không phải xét đến, nếu đất đắp trả lại sau tường âu theo thiết kế không đắp trên toàn bộ chiều cao hoặc có chiều rộng nhỏ trên đỉnh (hình 6, a), khi đó phải xét đến sự làm việc của buồng âu đã được tháo nước hoặc bơm cạn dưới cột nước toàn phần của thượng lưu.

Nếu đất đắp trả lại sau tường buồng âu có chiều rộng ở đỉnh lớn, thì ngay trong trường hợp đã nêu trên có thể vẫn bố trí thiết bị tiêu nước ngầm (hình 6, b).

CHÚ THÍCH: a) không có thiết bị tiêu nước;        b) có thiết bị tiêu nước;

1) mực nước thấp nhất;             2) đường tiêu nước hở;                         3) đường tiêu nước kín.

Hình 6 - Sơ đồ đất đắp trả lại và thiết bị tiêu nước sau tường buồng âu bố trí âu ở thượng lưu

Việc bố trí hệ thống tiêu nước và kích thước khối đất đắp trả lại phải đảm bảo khả năng đào lộ thiết bị tiêu nước để sửa chữa khi bị tắc.

Hành lang tiêu nước chính nên làm đủ lớn có thể đi lại được.

10.1.9. Khi bố trí âu trên nền đá chắc thì hệ thống chống thấm và tiêu nước cần được thiết kế để giảm áp lực ngược lên các phần tử kết cấu và ngăn ngừa sự xói ngầm đất nằm trên đá do thấm vòng quanh công trình.

Khi nền đá hoặc nửa đá chống thấm kém cũng như trong đá có các lớp đất kẹp, cần phải xét đến những vấn đề đã đề cập tới trong trường hợp thiết kế thiết bị chống thấm và tiêu nước của âu trên nên không phải là đá.

10.2. Yêu cầu tính toán hệ thống thấm của âu

10.2.1. Tính thấm cho âu phải được tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 9143:2011, các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về tính thấm công trình thủy công và theo tài liệu kỹ thuật có xét đến các yêu cầu theo các điều từ 10.2.2 đến 10.2.7 dưới đây.

10.2.2. Tính toán và nghiên cứu thấm cho các âu trên đường thủy loại I và II ở giai đoạn bản vẽ thi công cần được tiến hành với bài toán chuyển động không gian của dòng thấm trong khu vực âu, bao trùm khá đầy đủ dòng thấm đó trên mặt bằng và mặt đứng.

Tính thấm dưới tường buồng âu trong trường hợp đáy âu thấm nước được phép tiến hành theo bài toán phẳng.

Trong tất cả các trường hợp xét đến các nhân tố có thể làm giảm hiệu ích công tác của thiết bị chống thấm, phải xét đến sự có mặt của các lớp kẹp không thấm nước, tính dị hướng của đất, khả năng làm tắc thiết bị tiêu nước...

GHI CHÚ: khi nghiên cứu thấm, cho phép xét tình trạng tắc thiết bị tiêu nước ở các đoạn nằm tại vị trí bất lợi nhất, có chiều dài tổng cộng đến 50% chiều dài mỗi tuyến đường tiêu nước.

10.2.3. Khi tính và nghiên cứu thấm bằng phương pháp tương tự thủy điện động cho tất cả các âu ở giai đoạn thiết kế sơ bộ và đối với âu trên đường thủy loại lIl và IV cả ở giai đoạn bản vẽ thi công, cho phép dùng các phương pháp gần đúng, đưa các bài toán không gian về bài toán phẳng bằng cách xét riêng thấm có áp ở nền các đầu âu và buồng âu, và thấm không áp ở vòng quanh công trình.

10.2.4. Khi tính thấm, cột nước tính toán cần phải lấy theo mực nước thượng hạ lưu trong trường hợp âu làm việc bất lợi nhất với cao trình đã chọn của đường tiêu nước dọc. Cao trình đáy đường tiêu nước của các âu một buồng và của các buồng hạ lưu của âu nhiều buồng, khi biên độ dao động của mực nước hạ lưu nhỏ phải lấy cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất là 1 m. Trong trường hợp mực nước hạ lưu vào thời gian lũ với tần suất hiếm xảy ra dâng lên nhiều, thì đường thoát nước ngầm nên đặt thấp hơn mực nước cao nhất ở hạ lưu để không làm cho kết cấu âu bị nặng nề, do phải tính toán các kết cấu đó trong trường hợp tháo cạn buồng âu để sửa chữa. Đồng thời để không giảm quá mức giai đoạn sửa chữa buồng âu, việc hạ thấp đường tiêu nước nên giới hạn ở cao trình tương ứng với lưu lượng lớn nhất của sông với tần suất 10% đối với âu trên đường thủy loại I và II, và 20% trên đường thủy loại III và IV.

Đường tiêu nước buồng âu của các âu nhiều buồng, trừ đường tiêu nước ở buồng âu hạ lưu, nên đặt ở cao trình cao hơn mực nước thấp nhất trong buồng âu tương ứng là 1 m, nhưng không thấp hơn cao trình đường tiêu nước của buồng âu dưới đó.

10.2.5. Khi tiến hành tính toán và nghiên cứu thấm cho các âu có đáy không thấm nước thì chỉ nên xét các điều kiện chuyển động ổn định của dòng nước dưới công trình và bậc sườn. Khi đó, độ tăng mực nước ngầm ở ngay sau lưng tường đầu âu và buồng âu so với mực nước cao nhất trong đường tiêu nước, có thể xảy ra do thấm qua các khe nhiệt - lún giữa các đoạn công trình khi buồng âu đầy nước, cho phép chênh lệch cao trình giữa mực nước cao nhất trong buồng âu và đỉnh đường tiêu nước H_t:

a) Đối với khối đất đắp trả lại là cát - tăng lên 0,1 H_t≥ 1 m;

b) Đối với khối đất đắp trả lại là cát - tăng lên 0,3 H_t≥ 1,5m;

10.2.6. Khi tiến hành tính toán và nghiên cứu thấm cho các âu có đáy thấm nước phải chú ý: khi làm đầy và tháo cạn buồng âu, chuyển động của dòng nước dưới và bên sườn công trình là không ổn định. Hơn nữa sau một thời gian dài khi nước trong buồng âu dừng lại ở một cao trình các mực nước đo áp thay đổi rất chậm so với sự thay đổi mực nước trong buồng âu. Vì vậy đối với tất cả các phần của âu có kết cấu đáy buồng như vậy cần xét đến 2 sơ đồ tính toán bất lợi nhất và mặt thấm làm việc tĩnh của đầu và buồng âu như sau:

a) Buồng âu bị tháo cạn đột ngột, còn mực nước trọng nền và sau lưng tương ứng với khi buồng âu đầy nước;

b) Buồng âu được làm đầy đột ngột, còn mực nước trong nền và sau lưng tường lại tương ứng với khi buồng âu cạn nước.

10.2.7. Khi thiết bị chống thấm có dạng hàng cừ thẳng đứng và các vật cản khác, màng chắn, chân khay, làm cho cát trở thành không thấm nước hoặc ít thấm nước, mà việc tính toán không cho kết quả tin tưởng được, thì cho phép lấy áp lực thấm còn lại sau hàng cừ trong giới hạn (0,1 đến 0,3)H_t tùy thuộc vào đặc tính vật chắn và mức độ thấm nước của nền. Trong những trường hợp đó, cần phải đặc biệt chú ý đến sự đảm bảo cho thiết bị tiêu nước làm việc an toàn cả về mặt dẫn thấm cũng như mặt bảo vệ đất nền và đất đắp trả lại

10.3. Kết cấu của thiết bị chống thấm và tiêu nước của âu

10.3.1. Các phần tử đường viền dưới đất và vòng quanh công trình (sân phủ, hàng cừ, màng chắn, tường lõi, đường tiêu nước) cần thỏa mãn các yêu cầu chung đặt ra cho việc thiết kế các kết cấu tương tự của công trình thủy công.

10.3.2. Để có thể quan sát, kiểm tra và sửa chữa thường xuyên trong thời kỳ vận tải thủy cũng như để sửa chữa lớn, các phần tử của hệ thống thấm trong thời gian giữa các thời kì vận tải thủy, cần dự kiến khả năng tháo cạn từng bộ phận của âu, khả năng quan sát và sửa chữa các thiết bị tiêu nước.

10.3.3. Để ngăn mưa thấm tập trung xung quanh đầu âu cần phải tính đến những vấn đề sau đây:

a) Mặt sau các mố hiện không có độ nghiêng về phía khối đất đắp trả lại và không được có các phần lồi nằm ngang thắp hơn mực nước lớn nhất trong âu;

b) Đất đắp trả lại xung quanh đầu âu theo tuyến áp lực phải là loại đất ít thấm nước hơn, phải bố trí thêm các màng chống thấm (tường cừ, màng chắn) theo tuyến chịu áp lực.

Âu cần đắp bằng loại đất có khả năng thấm nước lớn hơn, và ở các vị trí nước thấm có thể đi ra (đáy và mái các rãnh tiêu nước) nên phủ bằng lọc ngược.

10.3.4. Đất đắp trả lại xung quanh buồng âu và đầu âu (trừ âu ở tuyến áp lực) nên đắp bằng đất cát thấm nước.

Nếu trên khu vực xây dựng có ít loại đất như thế thì dùng nó để đắp từ cao trình đáy đường tiêu nước trở lên, hoặc cùng lắm thì đắp trực tiếp ở bên tường một lớp không mỏng hơn 2 m nối tiếp với đường tiêu nước trên toàn bộ chiều dài của buồng âu hoặc ở các đoạn đối diện với các khe nhiệt - lún.

10.3.5. Trong các điều kiện khai thác bình thường cần dự kiến dẫn nước ngầm từ thiết bị tiêu nước ra bằng cách tự chảy, chỉ dùng bơm đối với các điều kiện sửa chữa và điều kiện đặc biệt.

10.3.6. Vị trí của tuyến tiêu nước trên bình đồ đối với thành buồng âu và cầu âu cần được xác định trên cơ sở so sánh các phương án về mặt kinh tế - kỹ thuật. Khoảng cách từ đường tiêu nước đến khe nhiệt - lún trong tường buồng âu và đầu âu không được nhỏ hơn cột nước tác dụng (trên đáy đường tiêu nước) khi buồng âu đầy nước.

10.3.7. Các tuyến đường tiêu nước kín trong khối đất đắp trả lại sau tường đầu và buồng âu trên đường thủy loại I và II nên đảm bảo có thể đi vào được và cứ 50 m đến 60 m lại có lối thông lên trên qua các giếng quan sát. Đối với âu trên đường thủy loại III và IV, đường kính các ống cần phải đủ để có thể thau rửa chúng qua giếng quan sát.

10.3.8. Độ dốc của đường tiêu nước kiểu kín và hở cần lấy không nhỏ hơn 1:500 về phía hạ lưu.

10.3.9. Không cho phép bố trí kết hợp các tuyến xả của hệ thống tiêu nước của âu với các tuyến xả nước mặt.

10.3.10. Kết cấu các tuyến tiêu nước đường xả tập trung tự chảy và có áp của hệ thống thấm cần phải loại trừ được khả năng bồi lắng bùn cát, khả năng tắc nghẽn do các vật nổi.

10.3.11. Để theo dõi sự làm việc của hệ thống thấm cần phải xét đến việc đặt hệ thống ống đo áp, giếng, đường dẫn nước và cả các lỗ để chui vào và lỗ có cửa đặc biệt.

10.3.12. Theo chiều dài của tuyến tiêu nước trong khối đất đắp trả lại sau tường buồng âu, tương ứng với tư thế của đường cong bão hòa trong trường hợp đường cong này có độ dốc lớn và có chiều dài đáng kể, nên phân biệt ba vùng:

a) Hút nước mạnh - thấp hơn mặt bão hòa;

b) Hút nước vừa - cùng mực với mặt bão hòa;

c) Vùng chuyển nước - cao hơn mặt bão hòa.

11. Các chỉ dẫn chung về thiết kế cấu tạo và tính toán âu

11.1. Phân đoạn công trình

11.1.1. Để ngăn ngừa sự hình thành các vết nứt hoặc để giảm độ mở rộng của các vết nứt trong kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của âu phải bố trí các khe (khới nối) nhiệt khe lún vĩnh cửu và khe thi công tạm thời phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 4116 :1985 .

Phải bố trí khe lún trong trường hợp đất nền đã biến dạng để giảm ứng suất nhiệt cũng như để giảm lực gây biến dạng của nền. Kết cấu của khe lún cần phải đảm bảo khả năng chuyển vị trí thẳng đứng và quay của các đoạn riêng biệt của công trình.

Khe thi công tạm thời được bố trí khi phần công trình, giữa các khe vĩnh cửu có kích thước lớn, dùng để chia khối đổ bê tông hoặc để đảm bảo khả năng chuyển vị tương hỗ tạm thời của các phần công trình do biến dạng nhiệt hay lún gây ra.

11.1.2. Khe nhiệt vĩnh cửu có thể làm xuyên qua toàn bộ công trình, cắt thành từng đoạn riêng biệt, và có thể không xuyên qua toàn bộ mà chỉ cắt ngang phần trên của công trình trong vùng chịu sự thay đổi lớn của nhiệt độ.

11.1.3. Khe vĩnh cửu trong công trình trên nền không phải là đá nên quy định như sau:

- Khe xuyên toàn bộ - không thưa quá 45 m;

- Khe xuyên một phần - không thưa quá 15 m;

- Khớp nối trong công trình trên nền đá và trong lớp bọc ngoài khối đá nên làm kiểu xuyên toàn bộ, cách nhau nhiều nhất là 25 m.

11.1.4. Khi cắt công trình bằng các khớp nối nên cố gắng phân thành các đoạn cùng một kiểu, loại.

11.1.5. Không cho phép cắt dọc đáy đầu âu trên nền không phải là đá để tránh những biến dạng khác nhau của các mố trụ, phá hoại sự làm việc bình thường của các cửa van và máy đóng mở.

11.1.6. Cho phép cắt dọc đáy buồng trong các âu đặt ở hạ lưu khi có luận chứng kinh tế - kỹ thuật thích đáng.

11.1.7. Trên nền đất dễ lún, chiều rộng của khe nhiệt - lún cần ấn định có kể đến độ lún nghiêng có thể xảy ra của các phần công trình kề nhau. Khi đó, chiều rộng khớp nối ở phía dưới lấy nhỏ nhất, không lớn hơn 1 cm đến 2 cm. Chiều rộng nhỏ nhất của khớp nối ở phía trên có thể xác định gần đúng theo công thức:                    DL_min = DL + DL_o                                     (21)

Trong đó:

DL = aDt.L - ảnh hưởng độ nở rộng của bê tông do nhiệt độ gây ra;

 - ảnh hưởng lún không đều;

a: hệ số nở dài của bê tông;

Dt: chênh lệch nhiệt độ trung bình của kết cấu đang xem xét sau khoảng thời gian tính toán;

y₁ và y₂: độ lún ở các đầu khối công trình, xác định theo tiêu chuẩn TCVN 9150:2011.

L: khoảng cách giữa các khớp nối.

11.1.8. Phân đoạn bằng các khe thi công và kích thước các khối đổ bê tông được quy định phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 4116 :1985 .

11.1.9. Các khớp nối nhiệt - lún và khớp nối nhiệt độ cần được ngăn kín bằng các nêm chống thấm. Vật liệu và kết cấu của nêm chống thấm phải thỏa mãn các điều kiện làm việc khi có áp lực nước về phía buồng âu cũng như khi có áp lực nước về phía khối đất đắp trả lại để chặn nước ngầm.

11.1.10. Kết cấu của các nêm chống thấm cần phải thỏa mãn các yêu cầu về không thấm nước lâu bền trong trường hợp xảy ra lún và dịch chuyển không đều của các công trình kề nhau và của các đoạn riêng biệt và trong nhiều trường hợp cần phải thỏa mãn các yêu cầu làm việc cả trong những điều kiện độ ẩm thay đổi; khi không thể tiến hành sửa chữa nêm chống thấm nếu không tháo cạn hồ chứa thì trong khớp nối nhất thiết phải bố trí các nêm chống thấm dự trữ.

11.1.11. Khe nối thi công ở mặt chịu áp lực của công trình cần được phủ kín bằng các vật kín nước đơn giản nhất (bằng các giải cao su, chất dẻo, v.v…) ở các khe thi công thẳng đứng ở mặt đất công trình nền đặt các tấm gỗ không sơn lên lớp bê tông lót.

11.1.12. Khi ấn định các biện pháp tiêu nước và chống thấm (Điều 10), cũng như khi chọn vật liệu và kết cấu công trình âu cần phải xét đến các điều kiện làm việc của công trình thủy công của âu, được đặc trưng bởi sự thay đổi tải trọng và trị số cũng như về hướng và bởi sự lặp đi lặp lại nhiều lần các thao tác làm đầy và tháo cạn buồng âu.

Đối với các kết cấu chịu áp lực, làm việc trong các điều kiện tải trong thay đổi nhiều thì tốt nhất là nên dùng bê tông cốt thép.

11.1.13. Để nâng cao độ vững chắc của mặt ngoài công trình âu, chống lại sự mài mòn và va đập trong phạm vi dao động mực nước thông tàu, cần dự kiến các biện pháp bảo vệ đặc biệt.

11.1.14. Ở các phần mỏng (các, mũi) của các trụ pin phân dòng của hành lang dẫn nước, chịu va đập của các vật lửng lơ có tốc độ lớn, của bề mặt tường buồng âu, nơi mà có thể va chạm với các dây cáp buộc tàu (vỏ ngoài của cáp buộc tàu, phần cong của tường ở hai bên rãnh đặt móc, vòng (buốc tàu) di động), v.v... cho phép phủ mặt bằng kim loại.

11.1.15. Mặt ngoài đầu và buồng âu cần làm nhẵn, không cho phép có các góc nhọn nhô ra. Các góc của hốc tường lõm lộ ra phía mặt ngoài cần làm lượn tròn.

11.1.16. Mặt ngoài buồng âu cần làm thẳng đứng hoặc có góc nghiêng nhỏ so với mặt thẳng đứng về phía đất đắp; độ nghiêng cần phải nhỏ hơn 50:1.

Mặt nghiêng của tường buồng âu so với mặt thẳng đứng của trụ biên đầu âu cần được nối tiếp với nhau theo một mặt phẳng nghiêng có độ dốc dọc không qua 1:5. Mặt nghiêng đó nên bố trí trong phạm vi của mố biên đầu âu.

11.1.17. Khi đặt các kết cấu bê tông của âu trong môi trường nước xâm thực, thì phải có những biện pháp thích ứng để đảm bảo độ bền vững của bê tông.

Độ xâm thực của nước ngầm được xác định theo các tiêu chuẩn TCVN 4116:1985 .

11.1.18. Chân của rãnh chứa các móc, vòng (buộc tàu) di động phải ngập sâu dưới nước vận tải thấp nhất, sao cho các vòng vẫn nổi và không chịu tải trọng.

11.2. Tải trọng và lực tác dụng tính toán

11.2.1. Cần tiến hành tính toán tĩnh lực công trình vận tải thủy đối với hai tổ hợp tải trọng và lực tác dụng - tổ hợp chủ yếu và tổ hợp đặc biệt.

Trong tổ hợp chủ yếu của tải trọng và lực tác dụng bao gồm:

a) Trọng lượng bản thân công trình, các thiết bị cố định đặt trên công trình (cửa van, máy đóng mở và các kết cấu kim loại, cầu, nhà, các thiết bị điện v.v...);

b) Áp lực thủy tĩnh ứng với các mực nước trong điều kiện khai thác bình thường (trong đó có mực nước dâng bình thường ở thượng lưu);

c) Áp lực tác dụng của sóng;

d) Áp lực đất đắp có kể đến tải trọng đặt trên bề mặt khối đắp;

e) Áp lực nước thấm ở chế độ thấm ổn định (khi mực nước dâng bình thường ở thượng lưu) hoặc không ổn định tuần hoàn trong điều kiện làm việc bình thường của các thiết bị chống thấm và tiêu nước;

g) Tải trọng do tàu gây ra;

h) Lực do nhiệt độ thay đổi, tương ứng với độ chênh lệch nhiệt trung bình tháng của không khí đối với năm có biên độ dao động nhiệt trung bình;

i) Lực kéo do các bộ phận cơ khí đóng mở cửa van, cửa âu trong điều kiện khai thác bình thường.

Khi tính toán độ bền của kết cấu cần tính đến tải trọng tạm thời có thể tác dụng lên kết cấu hoặc lên các thành phần riêng biệt của công trình.

Tổ hợp tải trọng và lực tác dụng đặc biệt bao gồm tải trọng và lực tác dụng nêu trong các khoản a), c), d), g) nêu trên và cả các lực sau:

a) áp lực thấm, phát sinh do thiết bị tiêu nước không còn làm việc được bình thường;

b) áp lực thủy tĩnh khi mức nước thượng lưu lớn nhất;

c) tác dụng của nhiệt độ, tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ trung bình tháng của không khí đối với năm có biên độ dao động nhiệt lớn nhất;

d) lực động đất;

e) lực kéo của các bộ phận truyền động, phát sinh khi cửa van bị kẹt ở khe van.

11.2.2. Trọng lượng thể tích của bê tông khi tính trọng lượng bản thân của các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 4116:1985 .

Trọng Iượng nhà để thiết bị điện cơ khí và các thiết bị khác, trọng lượng cầu, máy móc đóng mở, v.v... được tính theo thiết kế của các công trình và thiết bị để trong đó, tải trọng tạm thời do vận tải gây ra được xác định tương ứng với cấp đường, theo các tiêu chuẩn TCN272-05 : Tiêu chuẩn thiết kế cầu 2005 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương.

11.2.3. Áp lực thủy tĩnh lên công trình được xác định theo các quy luật thủy tĩnh học.

11.2.4. Lực tác dụng của sóng lên công trình được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 8421:2010 .

11.2.5. Áp lực đất đắp lên công trình được xác định theo các phương pháp như khi tính tường chắn đất của công trình thủy lợi, tùy thuộc vào loại đất đắp và độ cứng của kết cấu chắn đất, có xét đến các yếu tố chuyển vị.

11.2.6. Áp lực nước thấm được xác định trên cơ sở các tài liệu tính toán và nghiên cứu tiến hành bằng phương pháp tương tự điện thủy động.

Áp lực ngược của nước ở các mặt cắt của các phần tử công trình bê tông và bê tông cốt thép được xác định phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 4116:1985 .

11.2.7. Tác dụng của nhiệt độ được xét đến khi tính toán các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép siêu tĩnh, cũng như khi xác định áp lực bị động của đất.

Sự thay đổi nhiệt độ tính toán trung bình và sự thay đổi chênh lệch nhiệt độ tính toán trung bình trong các mặt cắt của các phần tử nghiên cứu lấy theo tiêu chuẩn TCVN 4116:1985 .

Khi xác định tất cả các dạng ứng lực nhiệt cần xét đến độ từ biến của bê tông.

11.2.8. Lực động đất được xác định phù hợp với tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006 hoặc các tiêu chuẩn hiện hành tương đương về thiết kế công trình trong các vùng có động đất.

11.2.9. Tải trọng do tàu va đập khi tiến vào công trình cho phép thay thế bằng lực tĩnh nằm ngang, xác định theo công thức:

                                              (22)

Trong đó:

g: hệ số tính đến phần động năng của tàu, gây ra biến dạng của kết cấu, lấy bằng:

0,5: đối với các trụ đứng riêng biệt và các công trình xuyên thông (không đặc, ví dụ các dàn);

0,4: đối với các công trình có tường thẳng đứng và đối với công trình có mái nghiêng như mái bến;

V_n, a: tương ứng là tốc độ chuyển động của tàu khi tiến gần tới công trình và góc giữa hướng tốc độ chuyển động của tàu với tiếp tuyến của bề mặt công trình; khi thiếu các luận chứng cụ thể lấy theo phụ lục C;

M: khối lượng của tàu xác định theo: ;

W: lượng nước bị choán chỗ của tàu có tải (T);

g: gia tốc trọng trường bằng 9,81m/s;

C₁: hệ số biến dạng đàn hồi của công trình, bao gồm cả độ biến dạng của nền, của các thiết bị giảm va đập và các thiết bị đặc biệt khác được xác định theo quy luật của cơ học xây dựng (m/T). Khi xác định hệ số c₁ cần phải xét đến tính làm việc không gian của công trình, nếu tải trọng không đối xứng;

C₂: hệ số biến dạng đàn hồi của thân tàu (m/T); Giá trị của hệ số C₂ có thể xác định theo biểu thức:

                                        (23)

với L: chiều dài tàu, tính bằng m;

Trị số lực va đập N_vd lấy trong tính toán không được vượt quá áp lực cho phép N_c.ph (tính bằng T) lên thành tàu. Muốn thế phải tuân theo điều kiện:

N_c.ph = L - 20                                                      (24)

Khi kiểm tra và trượt hoặc về lật đối với các kết cấu lộ thiên (không đắp đất) đứng riêng biệt thì cần nhân trị số lực va đập với hệ số k_­o = 1,8

11.2.10. Tải trọng do va đập của tàu vào lan can, mà mặt ngoài của nó trùng với mặt ngoài của công trình, xác định theo Điều 11.2.9.

Trong trường hợp đó lượng nước bị choán chỗ của tàu tính toán lấy tương ứng với mức nước khi dầm đu đỡ nạn của tàu tính toán ở phía trên nằm ở mức ngang với đỉnh lan can.

11.2.11. Chiều dài tính toán A của tường buồng âu, mà trên đó lực và đập của tàu có thể truyền tới, đối với trường hợp va đập bất lợi nhất lên mép của đoạn buồng âu có thể lấy theo biểu thức:

                                       (25)

Trong đó: d: chiều dày tường trong mặt cắt đang xét; h_p: khoảng cách từ điểm đặt của lực va đập đến mặt đất đang xét

11.2.12. Để tính toán tĩnh lực các thiết bị của âu khi tàu đỗ trong buồng âu hoặc trong kênh dẫn thì lực kéo của dây cáp hoặc tàu cần lấy theo bảng 5.

Bảng 5 - Trị số lực buộc tàu

11.3. Những chỉ dẫn chung về tính toán kết cấu âu tàu

11.3.1. Khi thiết kế âu tàu cần phải xác định được các tính chất cơ bản sau đây của đất:

a) khối lượng thể tích của đất ở trạng thái tự nhiên và khi bão hòa nước hoàn toàn (đối với nền);

b) khối lượng thể tích của cốt đất (dung trọng khô) với các độ chặt khác nhau ở độ ẩm thiên nhiên và khi bão hòa nước hoàn toàn đối với đất đắp;

c) hệ số trượt; góc ma sát trong và lực dính trong phạm vi các tải trọng đã cho trước;

d) hệ số thấm;

e) Mô đun biến dạng và hệ số nền.

Khi thiết kế công trình cần xét đến 3 trường hợp tính toán: khai thác, thi công và sửa chữa theo các điều 11.3.2; 11.3.3; 11.3.4 dưới đây.

11.3.2. Trường hợp khai thác: được xem xét đối với những điều kiện mà âu sẽ làm việc trong thời gian khai thác dưới cột nước ứng với tổ hợp các mực nước có thể xảy ra, điều kiện làm việc nặng nề nhất đối với công trình đang tính toán và những bộ phận của nó (buồng âu, đầu âu thượng lưu, đầu âu hạ lưu, v.v...).

Phải xét đến hai khả năng chủ yếu:

a) mực nước vận tải thủy cao nhất trong buồng âu, khi mực nước ngầm ở sau tường lại thấp nhất;

b) mực nước vận tải thủy thấp nhất trong buồng âu, khi mực nước ngầm sau tường lại cao nhất.

Đối với cả hai khả năng, mực nước ngầm lấy tương ứng với các mực nước thượng hạ lưu có xét đến sự làm việc bình thường của các thiết bị tiêu nước.

Trong trường hợp cần thiết phải xét đến cả các tổ hợp mực nước bất lợi khác.

11.3.3. Trường hợp thi công: được xét đối với các điều kiện khi công trình đã được xây dựng đến độ cao toàn phần, đất đắp được thi công đến mức thiết kế, mực nước ngầm ở cao trình đáy của bản móng, còn lại khi có chân khay thì ở cao trình đáy của chân khay, đồng thời cũng xét đối với các điều kiện công trình và đất đắp mới được thi công một phần, có xét tới trình tự thi công thực tế, trong những điều kiện bất lợi nhất có thể xảy ra về mặt ổn định và độ bền vững của công trình.

Kích thước khối đất đắp cho phép nhỏ nhất kể tới lúc đã xây dựng công trình tới đủ độ cao theo thiết kế, xuất phát từ điều kiện đảm bảo trường hợp đó không phải là trường hợp tính toán.

Đối với buồng âu có đáy bị cắt tạm thời trong thời gian thi công, cần thiết phải tiến hành tính toán trong trường hợp thi công ở hai giai đoạn làm việc của buồng âu: trước khi gắn khe nối tạm thời theo trục buồng âu và sau khi gắn liền khe nối.

11.3.4. Trường hợp sửa chữa: khi buồng âu bị tháo cạn, đất đắp sau tường ở mức thiết kế, mực nước thượng hạ lưu ở cao trình lớn nhất có thể xảy ra theo điều kiện sửa chữa do đóng các cửa van sửa chữa. Mực nước ngầm lấy tăng lên trong trường hợp tổ hợp tải trọng đặc biệt, do đường ống tiêu nước có thể bị tắc một phần, theo Điều 10.2.2.

Không cho phép xét trường hợp sửa chữa khi mà buồng âu đầy đến mực nước thượng lưu, mà đất ở các mang công trình lại bị moi đi bởi vì khi có điều kiện làm việc của công trình nặng nề lên rất nhiều.

11.3.5. Các tính toán chủ yếu đối với các công trình vận tải thủy và nền của công trình phải bao gồm:

a) tính theo khả năng chịu lực của nền, tính theo khả năng chịu lực của kết cấu (độ bền của kết cấu và của các phần tử riêng biệt của bộ phận, độ ổn định về trượt, lật và đẩy nổi);

b) tính theo biến dạng (lún và xác định mức độ phân bố không đều của từng ứng suất pháp trong nền);

c) tính theo độ mở rộng khe nứt cho kết cấu của âu tàu thuộc tất cả các loại, có tính đến quá trình xâm thực, v.v...)

11.3.6. Tính toán theo các khoản a), b) Điều 11.3.5 thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 9150:2011; khi tính toán theo khoản c) Điều 11.3.5 phải theo tiêu chuẩn TCVN 4116:1985 .

11.3.7. Khi tính độ bền của công trình, có thể xác định phản lực nền theo các phương pháp sau đây, tùy thuộc vào đặc tính của đất nền, vào sự có mặt của các lớp nằm ở dưới là đá hoặc đất có độ chặt cao hơn và tùy thuộc và tính không đồng nhất của đất theo chiều dài của phần tử đang tính toán:

a) theo phương pháp lý thuyết đàn hồi;

b) theo phương pháp dựa trên cơ sở hệ số nền;

c) theo phương pháp nén lệch tâm.

Nên xác định phản lực nền ở các giai đoạn:

a) ở giai đoạn nhiệm vụ thiết kế theo các công thức nén, không phụ thuộc vào loại nền;

b) ở giai đoạn bản vẽ thi công, đối với các loại đất dính (đất sét, á sét) bằng phương pháp lý thuyết đàn hồi; trên đất rời bằng phương pháp hệ số nền. Đối với móng cứng của công trình đang tính toán thì theo các chỉ dẫn tương ứng để xác định các ứng suất tiếp xúc trong nền tường chắn đất đặt trên nền cát đồng chất; trên nền đá khi kết cấu cứng có độ cứng không đổi theo các công thức nén lệch tâm, khi kết cấu không cứng hoặc có độ cứng thay đổi thì theo lý thuyết đàn hồi.

11.3.8. Khi xác định phản lực nền theo phương pháp lý thuyết đàn hồi thì đất đá được coi như một thể đàn hồi liên tục. Khi đó theo nguyên tắc, cho phép dùng cách giải của lý thuyết đàn hồi đối với đất đá đồng nhất. Tính chất đàn hồi của đất đá được đặc trưng bằng giá trị tính toán trung bình của mô-đun biến dạng. Giá trị đó được xác định trên cơ sở các tài liệu thí nghiệm ở trong phòng và ở hiện trường.

Trong trường hợp các loại đất đá không đồng nhất phân lớp rõ ràng thì đối với các công trình quan trọng nên dùng cách giải của lý thuyết đàn hồi đối với môi trường nền phân lớp. Trong trường hợp đó đặc tính đàn hồi của đất được xác định cho từng lớp đất riêng biệt.

11.3.9. Trị số mô đun đàn hồi tính toán và hệ số Poa-sông cần lựa chọn phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 9150:2011.

11.3.10. Phải xác định ứng suất đất đá ở nền theo phương pháp lý thuyết đàn hồi có xét đến các tải trọng bên. Tác dụng của các tải trọng này được xác định tùy thuộc vào đặc tính của đất đá nền, hình thức được bố trí các khối đất đắp trả lại trong tiết diện ngang của âu, đồng thời còn tùy thuộc vào trình tự thi công các kết cấu và các khối đất đắp trả lại.

Chiều dài của tải trọng bên tính toán nên giới hạn bằng nửa bề rộng đáy công trình đang xét.

11.3.11. Khi xác định phản lực nền theo phương pháp hệ số nền hoặc theo các công thức nén lệch tâm thì người ta không tính đến tải trọng do khối đất đắp trả lại và do các công trình kề bên gây ra.

11.3.12. Khi lựa chọn trị số tính toán của hệ số nền cần xét đến kích thước hình học của tiết diện và độ cứng của phần tử đang nghiên cứu.

11.3.13. Khi tính độ ổn định chống trượt của công trình âu cần lấy hệ số an toàn theo tiêu chuẩn TCVN 9150:2011.

Khi tính ổn định chống lật của công trình vận tải thủy thì hệ số an toàn nhỏ nhất không được nhỏ hơn trị số nêu trong bảng 6 hoặc theo các quy chuẩn hiện hành của ngành giao thông.

Bảng 6: Hệ số an toàn chống lật

Hệ số an toàn chống đẩy nổi trong bất kỳ tổ hợp tải trọng nào không được nhỏ hơn 1,1 đối với công trình cấp I và lI và 1,05 đối với công trình cấp III và IV.

12. Thiết kế đầu âu

12.1. Kết cấu đầu âu

12.1.1. Trong đầu âu bố trí thiết bị hệ thống cấp nước, cửa âu, các thiết bị cơ điện, nhà quản lý, cầu qua lại, thiết bị bơm, thiết bị chao, v.v...

Kết cấu, hình dạng và kích thước chủ yếu của mỗi đầu âu phải phù hợp với tính chất đất đá nền, với hệ thống cấp nước đã chọn, với nhiệm vụ và kiểu đầu âu đã chọn, với sơ đồ bố trí thiết bị cơ khí đã chọn và nhà đặt thiết bị cơ khí.

12.1.2. Để đảm bảo cho cửa âu làm việc bình thường khi lún đều, đầu âu trên nền không phải là đá nên làm theo kết cấu ụ tàu trên đáy biển, không cát.

Để giảm nhẹ điều kiện làm việc của tấm đáy và mố biên nên làm đầu âu hạ lưu và các đầu âu trung gian theo kết cấu kiểu khung có tấm giăng bên trên, trên các mố, ở phạm vi các phần phía hạ lưu cửa âu chính với điều kiện đảm bảo được độ tĩnh không dưới cầu theo các điều 6.2.10, 6.2.11.

Trong trường hợp có đường ô tô và đường sắt vắt qua âu cần nghiền cứu việc sử dụng các tấm giằng làm cầu đi lại.

12.1.3. Đầu âu xây dựng trên nền đá chắc nên thiết kế theo kiểu mố có néo vào đá, trường hợp đá yếu hoặc đá ở sâu thì nên thiết kế theo kiểu mố đứng độc lập. Nếu đáy âu nằm trên đá tốt thì nên thiết kế tấm đáy theo kiểu bản mỏng có néo vào đá, còn nếu đá xấu thì theo kiểu bản tì lên các mố.

12.1.4. Trong từng trường hợp nên quyết định việc thiết kế đầu và buồng âu theo kiểu bê tông cốt thép liền khối hoặc bê tông cốt thép ghép trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật theo các phương án kết cấu ấu tương ứng với các kích thước và cột nước đã cho.

Các kết cấu còn lại của đầu âu, mà thường có các kích thước giống nhau, lặp lại nhiều lần (như: tấm nắp của hành lang dẫn nước, tấm vỏ, lan can, dầm và bản của nhà đặt thiết bị, công son của mặt bằng trên đỉnh tường, các máng đặt dây cáp điện v.v..., nếu có lợi về mặt kinh tế thì có thể làm bằng bê tông cốt thép lắp ghép.

12.2. Bố trí đầu âu

12.2.1. Khi bố trí sơ bộ các đầu âu, trước hết cần phải xác định hình dạng và kích thước chủ yếu của đầu âu đảm bảo khối lượng thi công ít nhất, thỏa mãn được những điều kiện bố trí các kiểu hành lang dẫn nước các kết cấu kim loại, các thiết bị, nhà để thiết bị và nhà quản lý đã chọn. Ngoài ra, còn phải xem xét đến các yếu tố kiến trúc, phong cảnh công trình trên sông.

Khi ấn định kích thước đầu âu, để giảm khối lượng thi công cần theo tính toán kinh tế - kỹ thuật, giảm chiều dài của các phần đầu âu, mà ở đó sẽ bố trí các cửa âu chính, cửa dùng khi sửa chữa và sự cố, đồng thời phải lựa chọn kiểu cửa thích hợp.

Khi cần thiết phải tăng chiều dài đầu âu để giảm sự phân bố áp lực không đều lên nền đất và giảm độ nghiêng lệch, cần tăng chiều dài của các phần tham gia vào chiều dài hữu ích của buồng âu.

12.2.2. Sự ổn định chống trượt của đầu âu thượng lưu và vác đầu âu trung gian, khi đầu âu có kết cấu khối lớn, cần được kiểm tra trong trường hợp cần thiết có kể đến sức kháng trượt của các đoạn buồng âu liền kề sau về phía hạ lưu. Khi đó hệ số ổn định chống trượt của bản thân đầu âu (không kể đến sự tì vào buồng âu) không nhỏ hơn 1.

Cần phải có các kết cấu khớp nối đặc biệt giữa đầu âu và buồng âu đề đảm bảo truyền một phần lực nằm ngang tác dụng lên đầu âu sang đoạn buồng âu kề liền.

12.2.3. Để tăng tính ổn định chống trượt của đầu âu hạ lưu, trong trường hợp cần thiết, nên nghiên cứu néo đầu âu với đoạn buồn âu kề bên ở phía thượng lưu. Cần kiểm tra độ ổn định chống trượt cùng với đoạn buồng âu néo với nó khi đó hệ số ổn định của bản thân đầu âu hạ lưu (không kể đến néo) không nhỏ hơn 1.

12.2.4. Trong các trường hợp, khi cần tiến hành vận tải thủy tạm thời qua âu trong giai đoạn thi công, thì chiều cao ngưỡng cửa đầu âu thượng lưu trong giai đoạn đó được xác định trên cơ sở đảm bảo chiều sâu vận tải cần thiết trên ngưỡng tạm thời.

Khi thiết kế đầu âu thượng mà dự kiến sau này sẽ phải nâng ngưỡng lên phải xét đến tất cả các biện pháp cần thiết để đảm bảo độ bền vững và độ ổn định của đáy, của các phần tử sẽ thi công sau theo dự kiến và của toàn bộ đầu âu nói chung trong điều kiện mực nước thượng lưu dâng từ mức thấp nhất lên mức cao nhất.

12.2.5. Khi âu làm việc như một công trình xả nước theo Điều 4.2.1 thì các kích thước chủ yếu và hình dạng của ngưỡng đầu âu và của các thiết bị tiêu năng cần được chọn có xét đến mức độ tiêu năng dòng chảy cần thiết. Ngoài ra, khi chọn kiểu và kết cấu cửa của đầu âu phải xét đến sự cần thiết phải đóng mở trong điều kiện dòng nước chảy. Đồng thời âu phải thỏa mãn các yêu cầu khai thác khi làm việc theo các chức năng thiết kế.

12.2.6. Khi âu làm việc như một công trình xả thì các thiết bị nằm trong dòng nước cần phải được gia cố và bảo vệ chắc chắn chống lại sự va đập của các vật nổi.

12.3. Giếng phao

12.3.1. Để xác định thời điểm cân bằng mực nước giữa thượng lưu và buồng âu khi làm đầy nước; giữa buồng và hạ lưu khi tháo cạn nước, cũng như giữa hai buồng kế tiếp nhau (trong các âu nhiều buồng) cần bố trí thiết bị phao.

12.3.2. Giếng phao cần đặt ở mố biên đầu âu, về phía bàn điều khiển trung tâm của âu. Đường kính giếng lấy bằng 80cm.

Thành giếng cần phải tuyệt đối thẳng đứng và nhẵn để tránh cho phao khỏi bị mắc.

12.3.3. Chiều dài và đường kính ống nối liền giếng với buồng âu hoặc với miền tương ứng (thượng hoặc hạ lưu) phải được chọn trên cơ sở sao cho chênh lệch mực nước trong buồng (hoặc trong miền) và trong giếng không vượt quá 5 cm. Trục các ống nối cần phải ngập dưới mức nước thấp nhất trong buồng hoặc trong miền ít nhất là 1 m.

Đầu vào của ống nối cần được che bằng lưới chắn kim loại.

12.3.4. Giếng phao trong âu phải được bố trí:

- Ở đầu âu thượng một giếng, thông với thượng lưu; ở đầu âu hạ 2 giếng (một thông với buồng âu và một thông với hạ lưu) nếu là âu 1 buồng.

- Ở đầu âu thượng một giếng, thông với thượng lưu; ở đầu âu trung gian 2 giếng (một thông với buồng âu phía thượng lưu và một thông với buồng âu phía dưới hạ lưu); ở đầu âu hạ một giếng thông với hạ lưu nếu là âu thuyền hai buồng.

12.4. Tính toán đầu âu

12.4.1. Việc xác định sự ổn định chung chống trượt phẳng của đầu âu được tiến hành ứng với TCVN 9150 : 2011 có xét đến lực ma sát của đất đắp với mố biên, bằng cách xác định hệ số an toàn theo công thức:

                         (26)

Trong đó:

P: tổng tất cả các lực thẳng đứng có kể đến các thành phần áp lực thẳng đứng của khối đất đắp trừ tổng áp lực ngược của nước;

tgy: hệ số trượt của đất đá nền, tương ứng với áp lực trung bình dưới đầu âu: tgy = tgy + ; với y là góc ma sát trong; C là lực dính đơn vị; s_cp là áp lực trung bình (ứng suất pháp trung bình của đất nền ở đáy công trình);

E_p2: lực kháng của đất từ phía hạ lưu, được xác định theo các công thức áp lực đất lên tường chắn; khi đó áp lực hông phải lấy bằng 1.

E₁ và E₂: áp lực thủy tĩnh của nước tương ứng từ phía thượng lưu và hạ lưu.

E_a1, E_a2: thành phần áp lực nằm ngang của đất tương ứng từ phía thượng lưu và hạ lưu, được xác định theo các công thức áp lực đất lên tường chắn;

T: các lực nằm ngang khác, tác dụng theo hướng trượt, thí dụ nhờ lực động đất;

E_T: lực ma sát của đất đắp trả lại với lưng các mố biên

                                         (27)

với E_i là thành phần áp lực đất vuông góc với lưng mố biên, tác dụng lên các phần riêng biệt của lưng mố biên; j_i là góc ma sát của đất đắp với lưng mố biên trong điều kiện của một đoạn đã cho, lấy như đối với các tường chắn; DW_i là diện tích của phần lưng mố; k_T - Hệ số xét đến lực ma sát, trị số k_T đối với đầu âu thượng và đầu âu trung gian nên lấy bằng 0,5 còn đối với âu hạ lấy bằng 0,3. Đối với phần đất đắp bằng đất sét và á sét thì E_T lấy bằng 0.

12.4.2. Không cần tiến hành kiểm tra sự ổn định chung chống lật của các đầu âu trên nền không phải là đá. Trên nền đá phải kiểm tra ổn định chống lật của các mố biên đầu âu trong các trường hợp, nếu đáy cắt rời khỏi mố. Hệ số an toàn chống lật của các mố biên được xác định theo công thức:

K_lật =                            (28)

Trong đó:

M_ch.l tổng mô men của các lực chống lật của mố;

M_l - tổng mô men của các lực lật mố.

Các lực chống lật bao gồm:

a) trọng lượng bản thân mố, các thiết bị cố định và nhả trên mố;

b) trọng lượng nước trong hành lang dẫn nước;

c) áp lực thủy tĩnh của nước lên mặt mố biên;

d) áp lực đất đắp và nước ngầm lên các phần nghiêng và bậc thang ở mặt lưng mố, nếu hợp lực cắt qua đáy mố.

Các lực lật bao gồm:

a) áp lực đất đắp và nước ngầm lên lưng mố biên (trừ trường hợp theo khoản “d”);

b) áp lực thấm lên đáy mố;

c) lực truyền lên mố do áp lực thấm tác dụng lên tấm đáy, cắm xuống dưới mố; trong trường hợp này phải tính lật đối với điểm cửa mặt mố, nằm ở cao trình mặt trên của đáy;

d) các lực gây lật khác, thí dụ như lực động đất.

12.4.3. Đáy của đầu âu trên nền đá, không cắm xuống dưới mố, cần được kiểm tra về ổn định chống đẩy nối để quyết định sự cần thiết phải gia cố đáy với nền.

12.4.4. Trong trường hợp sử dụng các kết cấu nhẹ (đầu âu kiểu tụ tàu nhẹ có đáy cắt rời khỏi mố, cắm xuống dưới mố, v.v...) cần kiểm tra ổn định chống đẩy nổi của đầu âu.

Kiểm tra ổn định chống đẩy nổi được tiến hành theo công thức:

                                              (29)

Trong đó:

P_t - tổng tất cả các lực thẳng đứng có kể đến thành phần phần áp lực đất thẳng đứng (không kể áp lực ngược của nước);

W - áp lực ngược tổng cộng của nước, hướng thẳng đứng từ dưới lên trên.

12.4.5. Xác định phản lực nếu được tiến hành theo công thức nén lệch tâm (xem Điều 11.3.7).

                                               (30)

Trong đó:

P - tổng tất cả các lực thẳng đứng;

F - diện tích nền;

M_x và M_y - Mô men tổng các lực tác dụng lên đầu âu ứng với trục x và y đi qua trọng tâm của đáy đầu âu;

W_x và W_y - Mô men kháng của bản đáy đầu âu ứng với các trục x và y.

12.4.6. Cần tiến hành tính toán lún để xác định độ nghiêng lệch cho phép của kết cấu theo các điều kiện làm việc của thiết bị cơ khí đặt trên đó. Ngoài ra, khi trị số lún tuyệt đối lớn đáng kể thì phải hiệu chỉnh cao trình đỉnh cửa và đỉnh mố đầu âu.

12.4.7. Trị số độ nghiêng tính toán trong thời kỳ giữa lúc lắp ráp các bộ phận đặt sẵn của cửa và lúc ngừng lún hoàn toàn xác định theo công thức:

                                                           (31)

Trong đó:

i_c.ph: độ nghiêng cho phép lấy bằng 1/200 đối với trụ đỡ của cửa âu hai cánh (cửa chữ nhân) còn đối với các bộ phận đặt sẵn của các cửa loại khác lấy bằng 1/100;

K: Hệ số tùy thuộc vào mức độ không đồng nhất trong giới hạn từ 1,3 đến 1,5.

12.4.8. Khi thiếu các tài liệu khảo sát cần thiết để xác định hệ số lún của đầu âu, để tính toán sơ bộ phải lấy hệ số phân bố áp lực không đều lớn nhất lên nền (Điều 13.4.4): đối với nền đất cát lấy bằng 5, đối với nền bằng đất sét lấy bằng 3 với điều kiện thỏa mãn các yêu cầu về độ nghiêng cho phép.

12.4.9. Khi tính toán về độ bền vững cần xem xét kết cấu đầu âu tùy thuộc vào tính chất của nền, mà trên đó sẽ được xây dựng:

a) các đầu âu trên nền không lún, cho phép xây dựng mố trực tiếp lên nền,

b) các đầu âu trên nền lún, phải bố trí đáy cứng.

Cần tính toán kết cấu đầu âu về độ bền vững chung, đồng thời tính cả độ bền vững cục bộ của các phần tử riêng biệt. Việc tính độ bền cục bộ của các phần tử nói trên được tiến hành đối với các tải trọng trực tiếp đặt lên trên.

12.4.10. Khi tính toán đầu âu cần xét đến sự thay đổi kích thước của các tiết diện ngang theo chiều dài, do đó cần tiến hành tính toán đầu âu có xét đến điều kiện làm việc không gian. Cho phép chia đầu âu ra làm nhiều đoạn (nhiều vùng) có kích thước tiết diện, gần như nhau, với sự phân bố lại phản lực nên các đoạn đó và sau đó có xét đến các lực tác dụng qua lại giữa các đoạn đó.

12.4.11. Khi tính toán về độ bền vững của các đầu âu kết cấu cứng, cần:

a) coi áp lực đất đắp như áp lực tĩnh, khi đó không xét đến áp lực bị động của đất;

b) chỉ xét đến tác dụng của nhiệt độ khi tính các kết cấu siêu tĩnh của đầu âu.

Cho phép không tính đến phản lực gia tăng của đất đắp do chuyển vị nhiệt gây ra.

Khi tính đầu âu có độ cứng bất kỳ, áp lực nước lên mố từ phía các mặt ngoài của mố ở các đầu âu có cửa hai cánh cần được coi như tác dụng trực tiếp lên mố cũng như ở dạng đẩy ngang từ cửa không cần xét áp lực sóng, cũng như áp lực gió.

12.4.12. Khi tính đầu âu kiểu kết cấu ụ tàu, đảm bảo không có biến dạng ngang do uốn, cho phép không tính đến độ nghiêng của các trụ quán tính chính.

12.4.13. Khi tính các phần riêng biệt của đáy có độ cứng khác nhau, cần phải tính đến tác dụng tương hỗ giữa các phần đáy kề nhau trong điều kiện làm việc đồng thời.

12.4.14. Để giảm nhẹ điều kiện làm việc của đáy trên nền không phải là đá nên dự kiến thi công mố và đáy tách rời nhau và sẽ đổ bê tông chèn vào các khe nối tạm thời sau khi các mố đã cơ bản lún xong.

12.4.15. Khi thi công đáy và các mố tách rời nhau, việc tính độ bền của đầu âu nên tiến hành như trong trường hợp thi công đồng thời mố và đáy, nhưng các ngoại lực cần lấy có xét đến độ lún của đầu âu đã xảy ra lúc đổ bê tông chèn vào khe nối tạm thời.

12.4.16. Khi dùng phương pháp đổ bê tông phân ly ở đáy đầu, nên xét đến tính hợp lý của việc nén bản đáy bằng phương pháp trọng lực.

13. Thiết kế buồng âu

13.1. Các thành phần của buồng âu và kích thước của các thành phần buồng âu

13.1.1. Kích thước và hình dạng của đáy và tường buồng âu cần được quy định theo kích cỡ của âu, theo hệ thống cấp nước, đặc tính của nền và theo sơ đồ làm việc tĩnh của các kết cấu buồng âu hoặc các bộ phận của nó.

13.1.2. Kích thước các tiết diện đáy theo kiểu đã chọn được xác định bằng cách tính toán về độ bền vững. Khi trong đáy âu có các hành lang dẫn nước dọc, cần dự kiến bố trí các lỗ trong tường hành lang dẫn nước dọc theo khớp nối giữa các đoạn buồng âu để có thể vào quan sát và sửa chữa nêm chống thấm phía ngoài.

13.1.3. Kích thước các tiết diện tường buồng âu được xác định trên cơ sở tính toán về độ bền vững.

Khi xác định kích thước các tiết diện tường buồng âu cần chú ý là trong các tường đó có thể sẽ phải bố trí cáp tràn ngang, các rãnh để đặt các vòng (móc) buộc tàu, đặt các thang lên xuống, đồng thời phải tính đến việc bố trí các thiết bị khác nhau trên đỉnh tường (các trụ để buộc tàu, các rãnh v.v…).

Khi chiều cao tường buồng âu lớn hơn 10 m nên bố trí theo mặt gẫy ở lưng tường.

13.1.4. Nhất thiết phải dự kiến khả năng có thể bơm cạn hoàn toàn nước trong buồng âu và trong các hành lang dẫn nước trong thời kỳ sửa chữa.

13.2. Các kiều buồng âu trên nền không phải là đá

13.2.1. Buồng âu được phân chia các kiểu sau đây:

a) Theo hệ thống cấp nước:

- buồng không có hành lang dẫn nước;

- buồng có hành lang dẫn nước ở đáy;

- buồng có hành lang dẫn nước ở trong tường;

b) Theo giải pháp kết cấu:

- buồng có thành đứng riêng biệt và đáy cắt rời;

- buồng có thành đứng riêng biệt và có đáy ở dạng bản chống giữa hai tường;

- buồng có đáy liền không cắt rời (kiểu ụ tàu, xem hình 6);

- buồng có đáy liền, nhưng bị cắt bởi các khớp nối dọc.

Có thể có loại kết cấu buồng với đáy liền nhưng bị cắt trong giai đoạn thi công và với bê tông nén.

13.2.2. Trong trường hợp hệ thống cấp nước làm theo kiểu đầu âu cũng như kiểu phân bố với các hành lang dọc trong tường, nên dùng kiểu buồng âu có đường cắt dọc theo trục của đáy.

Khi cột nước nhỏ cho phép dùng kiểu buồng có thành đứng riêng biệt. Trong trường hợp này cần phải gia cố đáy buồng bằng lọc ngược.

13.2.3. Trong trường hợp hệ thống cấp nước làm theo kiểu phân bố, nên xem xét đến tính hợp lý của kết cấu buồng có các hành lang dẫn nước trong đáy liền, nhưng bị cắt trong giai đoạn thi công và với sự ép bê tông tấm đáy. Chỉ cho phép bố trí các hành lang dẫn nước trong thành buồng âu khi có luận chứng kinh tế kỹ thuật thích đáng.

13.2.4. Trên nền không phải là đá, nên áp dụng các biện pháp chống thấm đặc biệt (bố trí các sân phủ, các hàng cừ, khoan phụt phun xi măng, v.v...) kết hợp với hệ thống tiêu nước, có các hành lang có thể đi lại được. Cần tiến hành so sánh kinh tế về giá thành các biện pháp chống thấm để lựa chọn giải pháp chống thấm.

13.3. Các kiểu buồng âu trên nền đá

Buồng âu trên nền đá được chia ra các kiểu như sau:

a) Theo hệ thống cấp nước:

- buồng không có hành lang dẫn nước;

- buồng có hành lang dẫn nước nằm trong nền đá;

b) Theo giải pháp kết cấu:

- buồng có tường đứng riêng biệt, không liên kết với đáy. Khi đá tốt cho phép không dùng lớp áo bảo vệ đáy, nhưng các mấu gồ ghề của nền đá không được lớn và nhọn.

- buồng với tường có dạng lớp áo vải vệ bằng bê tông cốt thép gia cố vào đá chắc;

- buồng với tường bằng lớp áo bê tông cốt thép phủ trên mặt đá nhưng không gia cố vào đá (vì đá không đủ độ chắc). Để giảm nhẹ điều kiện làm việc tĩnh của lớp áo bằng bê tông cốt thép, mặt tường âu nên bố trí hệ thống tiêu nước bên hông, sau lớp áo với đường thoát nước ra hạ lưu;

- buồng có thành kiểu hỗn hợp khi đá nằm ở cao trình thấp hơn cao trình đỉnh tường, với việc bố trí lớp áo bảo vệ.

13.4. Các sơ đồ tính toán và các phương pháp tính toán tĩnh học

13.4.1. Trong buồng âu, tất cả các tải trọng đặt lên đó theo nguyên tắc đều tác dụng trong mặt phẳng tiết diện ngang của buồng, vuông góc với trục âu. Vì vậy, tính độ bền vững của buồng âu theo sơ đồ bài toán phẳng.

13.4.2. Đối với những buồng mà trong đó tiết diện ngang của đáy và tường không thay đổi theo chiều dài, việc tính toán độ bền vững có thể tiến hành cho 1 m chiều dài buồng âu.

Khi tiết diện đáy và thành thay đổi theo chiều dài (tiết diện hình chữ T, có sườn cứng các đoạn nghiêng của đáy cũng được tiến hành cho từng phần riêng biệt của đoạn buồng âu đặc trưng bằng các kích thước hình học trung bình của tiết diện.

13.4.3. Khi tính buồng có đáy cắt rời trên nền không phải là đá, cần giới hạn góc quay và chuyển dịch của tường và đáy bằng trị số đảm bảo cho các vật làm kín thước làm việc bình thường, đặc biệt là trong các đoạn buồng kề liền với các đầu âu.

13.4.4. Trong các buồng có đáy cắt rời cần giới hạn độ phân bố không đều của biểu đồ phản lực nền. Hệ số không đều của phản lực nền xác định theo công thức nén lệch tâm được đặc trưng bằng tỷ số của các tung độ biên của biểu đồ k_H = smax/smin, hệ số này không được vượt quá các trị số sau đây đối với các trường hợp khai thác tính toán:

- khi nền là đất cát k_H≤ 5;

- khi nền là đất dính (sét hoặc á sét) k_H≤ 3;

- trong trường hợp sửa chữa hệ số không đều k_H không bị giới hạn với điều kiện ứng suất nén trên toàn bộ nền được đảm bảo (s≥ 0).

13.4.5. Ngoài việc tính toán về độ bền vững cần tiến hành tính chuyển vị của đỉnh tường.

13.4.6. Khi tính buồng có đáy cắt rời phải xét đến ứng suất tiếp ở đáy móng, ứng với trạng thái cân bằng giới hạn, đóng thời phải xét đến lực đẩy ngang của một nửa đoạn này của buồng đối với nửa đoạn kia.

Trị số lực đẩy của hai nửa đoạn được xác định bằng hiệu số giữa tổng tất cả các lực nằm ngang và tổng ứng suất tiếp: E_y= E_a -                         (32)

Trong đó:

E_y: lực đẩy ngang;

E_a: tổng tất cả các lực ngang;

: diện tích biểu đồ ứng suất tiếp.

Lực đẩy đặt vào đầu mút của bản đáy, ở vị trí bất lợi nhất trong các vị trí có thể là điểm đặt của lực đẩy (ví dụ khi có lực kéo ở bản đáy thì cần đặt lực đẩy ngang vào điểm cao nhất của đầu mút khe nối, nơi đó có thể là điểm đặt của lực đó xuất phát từ kết cấu của khe nối và của vật làm kín trong khe nối).

13.4.7. Không cần kiểm tra lại sự ổn định chung về chống lật của các đoạn buồng âu trên nên không phải là đá.

Trên nền đá việc kiểm tra sự ổn định chống lật của tường buồng âu tiến hành trong các trường hợp, nếu đáy cắt rời khỏi tường.

Hệ số an toàn chống lật của tường được xác định theo công thức (28).

Lực chống lật gồm có:

a) trọng lượng thân tường;

b) áp lực thủy tĩnh lên mặt ngoài của tường;

c) áp lực đất đắp và nước ngầm bên các phần nghiêng hoặc bậc thang của lưng tường trong các trường hợp, nếu hợp lực của đất đắp và nước ngầm đi qua móng tường.

Lực gây lật bao gồm:

a) áp lực đất đắp và nước ngầm lên lưng tường (trừ trường hợp “c”);

b) áp lực thấm của nước lên móng tường;

c) lực truyền lên tường do áp lực nước thấm tác dụng vào bản đáy, cắm vào dưới chân tường. Trong trường hợp này phải kiểm tra lật đối với điểm của mặt ngoài, nằm ở cao trình mặt trên của bản đáy;

d) các lực gây lật khác, ví dụ như lực động đất, lực do dây buộc tàu gây ra, v.v...

Trên nền đá chắc nên đảm bảo ổn định cho tường bằng cách gia cố vào đá. Trong trường hợp đó lực gia cố thuộc loại lực chống lật.

13.4.8. Các đoạn buồng âu có đáy không cắt rời cũng như có đáy cắt rời cắm vào chân tường, cần được kiểm tra chống đẩy nổi.

13.4.9. Đáy buồng âu trên nền đá, không cắm xuống dưới chân tường, còn được kiểm tra chống đẩy nổi để xác định lực gia cố vào nền.

Tường buồng âu trong trường hợp này không cần kiểm tra chống đẩy nổi.

13.4.10. Kiểm tra đẩy nổi được tiến hành tương tự như Điều 12.4.4.

13.4.11. Phản lực nền được xác định theo công thức nén lệch tâm (Điều 11.3.7).

                                            (33)

Trong đó:

P: tổng tất cả các lực thẳng đứng tác dụng lên đoạn buồng âu;

F_o: diện tích nền của đoạn buồng âu;

M: mômen tổng của tất cả các ngoại lực, tác dụng lên đoạn buồng âu, đối với trục song song với trục của âu đi qua tâm bản đáy của đoạn;

W: mômen kháng của diện tích bản đáy của đoạn buồng âu đối với trục nói trên

13.4.12. Việc xác định phản lực nền theo phương pháp lý thuyết đàn hồi được tiến hành có xét đến các chỉ dẫn của các điều 11.3.8 và 11.3.10.

13.4.13. Khi xác định phản lực nền theo phương pháp bất kỳ và khi tính buồng âu về độ bền vững, nhất thiết phải xét đến sự không đối xứng có thể xảy ra của các tải trọng tác dụng lên buồng âu.

13.4.14. Cần tính toán kết cấu của các đoạn buồng âu về độ bền vững chung, cũng như về độ bền vững cục bộ của các thành phần riêng biệt.

Khi tính độ bền vững cục bộ của các thành phần chỉ xét các tải trọng trực tiếp đặt lên đó.

13.4.15. Khi tính buồng âu, áp lực đất đắp được lấy:

- khi buồng âu đầy nước, bằng tổng áp lực đất chủ động và bị động, phát sinh dưới tác dụng của áp lực nước tĩnh lên tường buồng âu;

- khi buồng âu đã tháo nước hoặc đã khô trong thời gian sửa chữa, bằng tổng số áp lực chủ động và bị động của đất dưới tác dụng của nhiệt độ;

- khi âu có số tuyến từ 2 trở lên, cần xét đến khả năng ảnh hưởng lẫn nhau giữa các buồng âu do một phần áp lực nước của buồng âu đầy nước truyền sang buồng âu tháo qua lớp đất đắp ở khoảng giữa các buồng âu đó, sự truyền tải trọng như thế làm tăng gấp đôi số chu kỳ dao động của tường mỗi buồng âu và làm tăng biên độ dao động, do đó kết cấu buồng âu phải làm việc nặng nề hơn;

- khi chiều rộng của khu vực giữa các buồng âu đủ lớn (lớn hơn 1,5 chiều cao tường buồng âu) và khi khoảng giữa các buồng âu không bị lấp cứng, thì ảnh hưởng qua lại giữa các buồng âu có thể không cần xét tới.

13.4.16. Buồng âu kiểu kết cấu ụ tàu (trên nền không phải là đá) nên xây dựng với bản đáy có khe nối tạm thời tại trục âu và gắn khe nối tạm thời đó lại sau khi tường âu cơ bản đã lún ổn định.

13.4.17. Tính toán độ bền vững của buồng âu có khe nối tạm thời ở bản đáy nên tiến hành cả trong trường hợp thi công tường đáy đồng thời, nhưng khi lấy các ngoại lực cần xét đến độ lún của buồng âu đã xảy ra khi khe lún tạm thời được gắn lại.

13.4.18. Khi dùng phương pháp đổ bê tông bản đáy buồng âu với khe nối tạm thời, nên xét đến tính hợp lý của việc dùng phương pháp trọng lực để nén bản đáy.

13.4.19. Các rãnh cáp điện đặt dọc theo tường buồng âu cần được liên kết cứng vào tường. Tấm nắp của các rãnh cáp hoặc các loại rãnh khác đặt trên mặt bằng ở đỉnh tường âu, tại những nơi mà các xe ô tô vận tải có thể qua lại, cần phải được tính toán với tải trọng ô tô theo tiêu chuẩn TCN272-05: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 2005 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương đương.

14. Công trình bến và công trình hướng tàu

14.1. Chỉ dẫn chung

14.1.1. Các công trình bến dùng cho các đoàn tàu đậu để chờ qua âu, cần phải được bố trí trong giới hạn của đoạn kênh dẫn kề với âu có chiều dài bằng L_kd (Điều 7.3.9).

14.1.2. Tuyến bến cầu phải bố trí về phía phải, nếu tàu bè chuyển động theo quy tắc bên phải; còn nếu chuyển động theo quy tắc bên trái thì phải bố trí tuyến bến về bên trái của đường vận tải đối với các đoàn tàu vào âu.

14.1.3. Khi kênh dẫn không đối xứng, để cải thiện điều kiện chuyển động của các tàu đi ra khỏi âu hoặc chở các tàu chờ qua âu, nên dịch tuyến bến về phía bờ một khoảng không lớn hơn 0,15b_c so với mặt ngoài của các mố biên đầu âu (hình 7, b).

Trong trường hợp này có thể nối tiếp tuyến bến với âu bằng một tường hướng tàu vào âu cong hoặc thẳng.

Theo những điều kiện bố trí công trình (ví dụ khi trục của đường vận tải trong kênh và trục âu không song song với nhau hoặc khi có độ rộng dư trên đường vào ở đầu mối thủy lợi trên sông) cho phép bố trí tuyến bến tạo thành một góc tới 3° so với mặt âu (hình 7, c), khi đó đầu phía xa âu của tuyến bến phải nối tiếp với ranh giới của luồng tàu đi.

14.1.4. Đầu công trình bến phải có những đoạn cong chuyển tiếp với bờ, dạng của những đoạn đó cần phải lấy tương tự với các công trình hướng tàu ở cửa vào (Điều 14.1.14). Để liên lạc công trình bến với bờ cần làm các cầu qua lại với khoảng cách không lớn hơn 200m.

CHÚ DẪN:

a) Bố trí tuyến bến không dịch chuyển; b) bố trí tuyến bến dịch chuyển về một phía bờ; c) bố trí tuyến bến lệch đi một góc so với mặt âu.

Hình 7 - Bố trí công trình bến và hướng tàu trong kênh dẫn của các âu tàu một tuyến khi tàu bè chuyển động về bên phải

14.1.5. Đối với âu tàu trên đường thủy loại I và II, chiều dài tuyến bến tính từ mép thượng lưu của đầu âu thượng hoặc từ mép hạ lưu của đầu âu hạ (kể cả chiều dài của tường hướng ở phía tàu vào âu) cần lấy bằng:

a) khi chuyển động một chiều (hình 8): L_b = L₀+ L_đt - L_tmin                                      (34)

b) khi chuyển động 2 chiều (8, 9): L_b = L_đt + L₂ - aL_tmin                                                      (35)

Trong đó:

L_đt - chiều dài đoàn tàu;

L₂ - được xác định theo Điều 7.3.9;

L_tmin - chiều dài chiếc tàu nhỏ nhất hoặc của 1 đoạn trong đoàn bè tính toán lớn nhất.

a - hệ số, bằng 0,4 khi bố trí công trình bến trong kênh hoặc sau đê bảo vệ chống sóng: đối với công trình bến không được bảo vệ chống tác dụng của sóng do gió thì a = 0;

L_o - khoảng cách nhỏ nhất từ mép đầu âu tới đoàn tàu đợi qua âu, lấy theo điều kiện đậu của tàu.

CHÚ DẪN: a) bố trí tuyến bến theo đường kéo dài của các tường biên của âu; b) bố trí tuyến bến thượng lưu theo đường kéo dài của các tường giữa của âu; 1) bến của tuyến âu chuyển động 2 chiều; 2) bến của tuyến âu chuyển động 1 chiều.

Hình 8 - Bố trí công trình bến và hướng tàu của âu hai tuyến trong kênh dẫn

14.1.6. Đối với các âu trên đường thủy loại III và IV chủ yếu vận tải theo một chiều, cho phép giảm chiều dài bến đến mức bằng chiều dài hữu ích của buồng âu; ngoài phạm vi chiều dài đó theo đường kéo dài của tuyến bến cần bố trí các trụ buộc tàu ở hai bên bờ.

Trong trường hợp vận tải theo cả hai chiều trên đường thủy lợi III và IV, chiều dài tuyến bến của âu cũng được phép giảm đến mức bằng chiều dài hữu ích của buồng âu nhưng phải đặt bến ở trong vùng đậu của tàu theo sơ đồ chuyển động 2 chiều, cho phép làm gián đoạn giữa công trình bến và tường hướng tàu, trong phạm vi đó cần đặt các trụ buộc tàu ở trên bờ.

GHI CHÚ: 1) Quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu; 2) đường mớn nước tính toán của tàu.

Hình 9 - Sơ đồ chuyển động trên kênh dẫn tới âu (để xác định chiều dài tuyến bến)

14.1.7. Đối với các âu có bộ phận lấy nước và tháo nước ở ngoài khi dẫn, khi chuyển động một chiều, cần lấy chiều dài tuyến bến bằng: L_b = L_đt - aL_t.min                                      (36)

Khi đó phải bố trí toàn tàu đợi qua âu ở bên cạnh mặt ngoài của đầu âu; còn khi bố trí cửa sửa chữa hoàn toàn hay một phần ở ngoài đầu âu thì bố trí đoàn tàu trước hõm của các cửa đó.

14.1.8. Ở các đầu âu hai tuyến nên thiết kế một tuyến để chuyển động 2 chiều, còn tuyến kia cho chuyển động một chiều. Nên chọn tuyến có lợi về mặt thông luồng hàng hóa chiếm ưu thế hoặc thông một số bè mảng làm tuyến chuyển động 1 chiều.

Chiều dài tuyến bến xác định theo Điều 14.1.5 tương ứng với tuyến chuyển động một hoặc hai chiều.

Đối với tuyến âu có tàu chuyển động một chiều thì tuyến bến chỉ được bố trí ở phía gần cửa vào âu.

14.1.9. Trong các trường hợp, khi tuyến bến theo điều kiện bố trí đặt ở giữa hai tuyến âu, đường kéo dài của khoảng không gian giữa các buồng âu là có lợi, thì cần xác định chiều dài tuyến bến và bố trí tuyến theo các điều 14.1.5 đến 14.1.7. Khi tàu và bè qua âu bằng biện pháp kéo từ trên bờ thì các tuyến bến cần bố trí ở cả hai miền thượng, hạ lưu, trên đoạn kéo dài của khoảng không gian giữa các buồng âu.

14.1.10. Cần bố trí tường hướng tàu theo cả hai bên của kênh dẫn và tiếp giáp với mặt ngoài của đầu âu bằng cách chuyển tiếp dần dần từ chiều rộng của kênh đến chiều rộng của buồng âu, đảm bảo thuận lợi và an toàn cho chuyển động của các đoàn tàu khi ra vào âu.

Ở các âu hai tuyến, trên phần từ phía thượng lưu và hạ lưu tiến đến khoảng không gian giữa các buồng âu cần bố trí các bến nhỏ tiếp xúc với tường mặt ngoài của tường đầu âu và tạo ra một đường viền chung.

14.1.11. Mặt ngoài của các tường hướng tàu và của các bến nhỏ phải nối tiếp nhau với mặt ngoài của tường đầu âu theo đường lượn đều.

Hình dạng trên mặt bằng của các bến nhỏ phải là đường lượn cong. Các tường hướng tàu trên mặt bằng có thể cong hoặc thẳng, hơn nữa nên làm dạng cong cho những tường đối diện với tường hướng tàu vào âu; các tường hướng tàu vào âu có thể làm cong với bán kính không nhỏ hơn 0,2 L_đt trong đó các trường hợp khi tuyến bến dịch chuyển khá nhiều so với tường âu.

Đường viền của tường hướng cong và bến nhỏ có thể thiết kế theo một phần của vòng tròn có cùng một bán kính hay vài bán kính khác nhau, hoặc theo một kiểu đường cong.

14.1.12. Dạng trên mặt bằng của các tường hướng tàu vào âu hình cong, trong phạm vi chiều rộng của luồng tàu đi ở mức mớn nước có tải tính toán và ở mực nước tính toán cao nhất, cần phải thỏa mãn điều kiện sao cho góc b (hình 7) giữa hướng tiếp tuyến với mặt tường hướng và trục âu không vượt quá: 25°cho tường hướng tàu vào âu đối với các âu trên đường thủy loại I và II; và 30° đối với âu trên đường thủy loại III và IV. Đối với các tường đối diện với tường hướng tàu vào âu thì góc đó có thể lớn gấp đôi.

14.1.13. Cần phải xác định chiều dài tường hướng tàu tùy thuộc vào chiều dài tàu tính toán L_đt. Hình chiếu trên trục âu của phần công tác của tường hướng tàu nằm trong phạm vi chiều rộng của luồng tàu đi, khi mực nước vận tải cao nhất cần phải lấy lớn hơn 1/2 L_đt cho tường hướng vào âu và 1/3 L_đt cho tường ở phía đối diện.

Trong trường hợp, khi mà tường hướng tàu và tuyến bến là phần kéo dài của tường âu và nằm trên cùng một đường thẳng thì không cần quy định chiều dài tường hướng tàu.

14.1.14. Hình dạng trên mặt bằng các đoạn tường hướng tàu vào âu và tường ở phía đối diện, nối liền phần công tác của bến với bờ, nên làm lượn tròn với bán kính không nhỏ hơn 0,21 L_đt, nếu theo điều kiện thủy lực không đòi hỏi phải mở rộng dần dần dòng chảy.

14.1.15. Chiều rộng và độ vượt cao của các mặt bằng trên các công trình bến và hướng tàu trên mực nước vận tải cao nhất lấy theo các điều 6.2.16 và 6.2.17.

Độ chìm sâu của phần chân các kết cấu mặt ngoài của các công trình bến và hướng tàu so với mực nước vận tải thấp nhất cần phải không nhỏ hơn 1 m và không nhỏ hơn 1,2 lần mớn nước của bè, nếu theo điều kiện thủy lực không đòi hỏi thì phải đặt sâu hơn nữa.

14.2. Các kiểu kết cấu công trình bến và hướng tàu

14.2.1. Các công trình bến và công trình hướng tàu có thể làm theo kiểu cố định hay kiểu phao.

14.2.2. Các kiểu kết cấu cố định bao gồm: các tường liền khối hoặc tường cừ; các tường phân cách (không đắp đập) liền khối trên đài cọc; các mố đứng riêng biệt ở giữa có kết cấu nhịp, các mố đứng riêng biệt có liên hệ với nhau hoặc liên hệ với bờ bằng các cầu công tác.

Chỉ cho phép làm các công trình bến ở dạng mố riêng biệt vì dạng trụ buộc tàu ở bên bờ đối với các âu trên đường thủy loại III và IV và khi có ít bè đi lại trên tuyến đường thủy đó.

14.2.3. Kết cấu cố định của các công trình bến và hướng tàu nên bằng bê tông cốt thép liền khối và ứng suất trước. Trong nền đá thì nên thiết kế công trình bến và hướng tàu với dạng lớp áo bảo vệ.

14.2.4. Công trình theo kiểu phao bao gồm: các thùng phao bằng gỗ, kim loại và bê tông cốt thép, các giàn phao bằng gỗ.

14.2.5. Kết cấu các công trình bến và hướng tàu nên làm cố định khi chiều cao kết cấu không quá 20 m và khi dao động mực nước không quá 6 m. Khi chiều cao hoặc dao động mực nước lớn hơn giới hạn trên, nên xem xét tất cả các công trình bến và hướng tàu có thể di động khi mực nước thay đổi. Trong các trường hợp đó việc chọn kiểu kết cấu cần phải tiến hành trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án công trình bến và hướng tàu theo kiểu cố định và theo kiểu phao.

14.2.6. Khi đất cho phép đóng cọc và khi dao động mực nước không lớn, đối với những đoạn đắp đất nên sử dụng tường bê tông cốt thép và bê tông ít cốt thép trên đài cọc cao, còn đối với những đoạn không đắp đất thì dùng kết cấu bên trên kiểu hộp hoặc giàn không gian bằng bê tông ít cốt thép và bê tông cốt thép, đặt trên đài cọc cao.

14.2.7. Chỉ nên xây dựng tường bến theo kiểu liên lục (đặc) khi cấu tạo ra một mặt bằng ở bờ kênh, hoặc khi tường đó đồng thời là tường phân cách hoặc tường bảo vệ. Khi đó, cần chú ý rằng công trình hướng tàu theo kiểu tường chắn đất đặc có đắp đất ở phía sau tường, đôi khi đồng thời được sử dụng làm công trình hướng tàu cùng với các tường cánh gà của đầu âu.

14.2.8. Trên toàn bộ chiều cao từ đỉnh đến độ sâu tính toán ở mực nước vận tải thấp nhất. Các công trình bến và công trình hướng tàu cần phải có mặt ngoài thẳng đứng nhẵn.

14.2.9. Nên xây dựng các kết cấu tường bến bằng bê tông cốt thép lắp ghép thông thường cũng như bằng bê tông cốt thép ứng suất trước.

14.3. Các điều kiện làm việc tính toán của các công trình bến và công trình hướng tàu

14.3.1. Các công trình bến phải được tính toán chịu tác dụng của trọng lượng bản thân công trình với các tải trọng thường xuyên và tạm thời, và chịu tác dụng lực do va chạm của tàu khi tới gần, cũng như tác dụng của lực buộc tàu. Trong trường hợp cần thiết tính đến cả áp lực sóng.

14.3.2. Công trình hướng tàu phải được tính toán chịu tác dụng của trọng lượng bản thân công trình với các tải trọng tạm thời và thường xuyên, và lực va đập của tàu.

14.3.3. Để giảm trị số tính toán của lực do tàu va đập và công trình bến và hướng tàu, theo điều 8.28, nên xét tới khả năng sử dụng các thiết bị giảm va đập nếu khi có luận chứng kinh tế - kỹ thuật cụ thể.

15. Thiết kế cơ khí của âu tàu

15.1. Chỉ dẫn chung

15.1.1. Phần này trình bày các yêu cầu đối với những thiết bị có liên quan đến sự làm việc của các công trình thông tàu ứng với những điều kiện khai thác thường xuyên. Thiết bị cơ khí của âu tàu cần thiết kế phù hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thiết kế các thiết bị cơ khí của các công trình thủy lợi, phù hợp với các yêu cầu đối với các thiết bị theo tiêu chuẩn TCVN 285:2002 hoặc các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về thiết kế các công trình thủy lợi trên sông.

15.1.2. Thiết bị cơ khí của âu tàu cần phải thỏa mãn các điều kiện về độ bền, về độ tin cậy, phải thuận lợi cho khai thác, giá thành phải rẻ và phải thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật an toàn.

15.1.3. Thiết bị của các âu tàu nằm trên cùng một tuyến đường thủy hoặc làm việc trong những điều kiện như nhau nên thiết kế giống nhau.

15.1.4. Thiết bị của âu tàu không được làm hẹp các kích cỡ đường vận tải ở trên và dưới nước.

15.1.5. Lượng nước rò rỉ qua khe hở của các cửa âu không được lớn hơn trị số cho phép trong tính toán thiết kế hoặc theo tiêu chuẩn hiện hành thiết kế cửa van hoặc tiêu chuẩn hiện hành tương đương.

15.1.6. Khi tháo nước qua các đầu âu thì cửa âu phải được bảo vệ cẩn thận không để các vật lạ làm hư hỏng, không để cho cửa âu chịu các lực rung động, gây nguy hiểm cho độ bền của âu.

15.1.7. Kết cấu của âu, các bộ phận tì - di động, các vật làm kín nước phải bảo đảm đến được để sửa chữa, điều chỉnh, bảo dưỡng, sơn và thay thế.

Thời hạn phục vụ của các cụm và các chi tiết - trừ các vật làm kín nước chỉ có thể thay thế khi tháo cạn buồng âu không ít hơn 4 năm hoặc theo yêu cầu của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.

15.1.8. Để phục vụ các thiết bị trên đầu âu hoặc dọc buồng âu cần phải làm các lối đi thông suốt, khi cho tàu âu qua bằng hệ thống báo trên bờ, thì đường đi phải có đủ kích thước cần thiết cho sự chuyển động của cơ cấu kéo tàu.

15.1.9. Phải bố trí cơ cấu kéo tàu sao cho chiều rộng của các lối đi và khoảng cách từ các cơ cấu kéo tới các tường các cột mái, đảm bảo được những điều kiện cần thiết để lắp ráp, sửa chữa và phục vụ các cơ cấu đó.

15.1.10. Hệ thống cơ khi cần phải có các bộ phận, các vật chắn và các bộ đồ phụ trợ theo yêu cầu của quy tắc tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động.

15.1.11. Trên các âu phải có chỗ bảo quản các cửa van sửa chữa, các thanh kéo và các thiết bị khác.

15.1.12. Các lỗ cửa, các khe ván, các phần lõm ở các tường đầu âu và buồng âu nhất thiết phải có vật chắn bảo vệ đảm bảo an toàn cho giao thông thủy.

15.1.13. Để qua lại từ đường âu bên này sang bên kia thì cửa âu phải làm cầu công tác có lan can và đường đi thuận tiện trên các mố biên.

Chiều rộng cầu công tác không nhỏ hơn 1 m, hai bên mép cầu công tác làm gờ bảo vệ, trên các cửa cung, cửa thẳng, cửa đóng mở thẳng đứng và cửa kéo ngang, để giảm kích thước của cầu công tác, lan can cầu cho phép làm ở một phía và gấp lại tự động.

15.1.14. Cửa âu cần phải có thang bằng đinh chữ U lên xuống cố định, lối qua lại để quan sát tình trạng của các kết cấu.

15.1.15. Để xuống các hầm, giếng, hành lang dẫn nước, hốc cửa van và ngưỡng cửa đầu âu cần phải làm cầu thang và thang bằng đinh chữ U có chỗ nghỉ chân.

Lỗ đường hầm để xuống hành lang dẫn nước cần phải có nắp đậy bằng kim loại hoặc bằng bê tông cốt thép và phải được ngăn bảo vệ.

Khối lượng của tấm lắp không vượt quá 50kg nếu đóng mở bằng thủ công.

Tùy điều kiện cụ thể đường hầm cần được chiếu sáng thường xuyên hoặc tạm thời.

15.1.16. Cần phải thiết kế các thiết bị để nâng cửa sự cố và cửa sửa chữa cao hơn mức nước sửa chữa hoặc để sửa chữa thiết bị trong trạng thái khô ráo sau các hàng phao chắn nước tạm thời.

15.1.17. Tất cả các cửa và van bằng kim loại cần thiết kế theo kết cấu hàn, chỉ được phép sử dụng kết cấu đinh tán trong trường hợp ngoại lệ và cần phải có luận chứng riêng.

15.1.18. Cần phải thiết kế thiết bị vớt rác để làm sạch buồng âu, các cửa lấy nước, hõm cửa,... khỏi các vật nổi và vật gây tắc dưới đáy (thân cây gỗ, rác...) cản trở đến sự làm việc bình thường của âu.

15.1.19. Trong các thiết bị của âu cần dự kiến có cần trục di động hoặc các thiết bị khác để nâng vòng (móc) phao lên vị trí sửa chữa và để phục vụ các nguồn chiếu sáng.

15.1.20. Khi chọn phương án bố trí thiết bị cơ khí của âu cần chú ý phương án bố trí với các nhà thấp để đặt thiết bị cơ khí hoặc không nhưng phải đảm bảo điều kiện khai thác bình thường.

Khi so sánh kinh tế - kỹ thuật các loại cơ cấu cửa âu và cửa van trong mọi trường hợp nên xét đến các phương án truyền động lực thủy.

15.1.21. Cần phải thiết kế:

a) bộ dụng cụ và đồ gá lắp ráp cần thiết để kiểm tra, sửa chữa, quan sát và nghiên cứu thiết bị;

b) các bộ phận dự trữ của các thiết bị mau hỏng;

c) thiết bị phòng cháy có dung lượng trữ nước tương ứng phù hợp với các yêu cầu chống cháy.

15.2. Tải trọng và lực tính toán tác dụng lên cửa van, cửa âu

15.2.1. Cần tính toán cửa van (cửa âu) đối với 2 tổ hợp tải trọng và lực tác dụng: tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt.

Tổ hợp cơ bản bao gồm các tải trọng và lực tác dụng thường xuyên lên cửa van (cửa âu) hoặc phát sinh khi đóng mở:

a) tải trọng do trọng lượng bản thân cửa van (cửa âu) và các thiết bị đặt thường xuyên lên đó;

b) áp lực thủy tĩnh và thủy động của nước;

c) lực kéo của bộ phận truyền động;

d) tải trọng đám đông người đứng trên cầu và trên các mặt bằng;

e) lực tác dụng của sóng;

g) tải trọng gió;

h) lực do nhiệt gây ra;

Trong tổ hợp đặc biệt cần đưa vào các tải trọng và lực nêu lên ở các khoản “e” và “h” và cả các lực:

i) lực va đập của vật nổi (gỗ, ….)

k) lực do tàu nghiêng đè lên;

I) lực kéo của bộ phận truyền động, phát sinh khi cửa van bị kẹt trong các hàm van thay cho khoản c phần này);

m) lực động đất;

n) Tải trọng phát sinh khi lắp ráp và tải trọng thí nghiệm.

15.2.2. Đối với tất cả các tổ hợp cần lấy cả tải trọng và lực tĩnh, cũng như tải trọng và lực động trong các trường hợp tương ứng cần phải xác định tổ hợp tải trọng và lực phù hợp với khả năng thực tế âu, có thể đồng thời tác dụng lên toàn bộ kết cấu, cũng như lên từng bộ phận riêng biệt của kết cấu.

15.2.3. Tải trọng thủy tĩnh và thủy động tính toán tác dụng lên cửa chính của đầu âu thường được xác định khi mực nước vận tải lớn nhất có kể đến sóng và nước dềnh do gió trong lúc buồng âu cạn nước.

15.2.4. Tải trọng thủy tĩnh lên cửa ở các đầu âu trung gian được xác định trong trường hợp chênh lệch mực nước vận tải lớn nhất ở trước và sau cửa âu, có thể xét đến dềnh do gió và dao động quán tính của nước trong buồng âu. Sự dềnh nước do gió chỉ được tính đến cho đầu âu trung gian đầu tiên.

Độ bền của cửa âu cần phải được kiểm tra trong trường hợp tác dụng một chiều của áp lực thủy tĩnh lên cửa từ phía thượng lưu, khi buồng âu dưới cạn nước.

15.2.5. Tải trọng thủy tĩnh tác dụng lên cửa chính của đầu âu hạ lưu được xác định khi chênh lệch mực nước lớn nhất giữa buồng âu và hạ lưu, có xét đến hiện tượng nước dềnh do gió gây ra (trường hợp âu một buồng) và dao động quán tính trong buồng âu và trong kênh dẫn hạ lưu.

15.2.6. Các cửa âu chính (ngoài cửa của đầu âu thượng) cần phải được bảo vệ bằng những thiết bị chắn không cho tàu đè vào khi nó bị nghiêng. Khi có cơ sở để không làm thiết bị chắn thì cửa âu chính cần được kiểm tra chịu lực ngẫu nhiên của các cửa tàu bè vào cửa từ phía thượng lưu. Còn cửa của đầu âu thượng trong trường hợp không có tường nước đổ cần phải kiểm tra về lực của tàu đè vào cửa từ phía buồng âu, cho phép lấy trị số lực đè vào cửa đó theo quy ước bằng 100T đối với các âu trần đường thủy loại I và II, bằng 50T đối với loại III và 25T đối với loại IV. Lực đó có đặt lên một trong những dầm ngang phía trên của cửa tại một điểm bất kỳ trên chiều dài của cánh cửa.

Khi bố trí xích, dây cáp hoặc dầm chắn ở trước cửa âu thi không cần phải kiểm tra độ bền của chúng về lực đè của tàu.

15.2.7. Tải trọng thủy tĩnh tác dụng lên cửa van chính của các hành lang dẫn nước cần xác định theo chênh lệch mực nước lớn nhất trước cửa van khi hành lang cạn nước.

Tải trọng thủy động tác dụng lên cửa van khi không có tài liệu thi nghiệm cần tính bằng cách nhân tải trọng thủy tĩnh với một hệ số động bằng: 1 khi đỉnh hành lang trực tiếp sau cửa van không bị ngập hoặc khi chảy tự do; 1,25 khi đỉnh hành lang bị ngập, giá trị hệ số động cần phải được kiểm tra bằng nghiên cứu thực nghiệm hoặc bằng tính toán.

15.2.8. Cửa âu sự cố - sửa chữa được tính toán với cột nước tĩnh từ phía thượng lưu khi mực nước lớn nhất có xét đến dềnh nước do gió gây ra và tác dụng của sóng (khi không có áp lực nước từ phía buồng âu).

Cũng phải kiểm tra cửa này với tải trọng phát sinh do lực thủy động của dòng nước chảy tác dụng lên trong thời gian lỗ cửa bị chắn lại bởi có sự cố, khi mực nước thượng lưu lớn nhất và khi cửa ở những vị trí khác nhau.

Cửa sự cố - sửa chữa kiểu lật phải được kiểm tra về lật theo 2 hướng: theo hướng dòng chảy dưới tác dụng của áp lực thủy động và thủy tĩnh, và theo hướng chuyển động của cửa dưới tác dụng của lực kéo lớn nhất mà máy có thể tạo ra khi bánh xe của cửa bị mắc kẹt.

15.2.9. Cửa sửa chữa (phai) của đầu âu thượng và hạ được tính toán với cột nước tĩnh sửa chữa lớn nhất hoặc mực nước sửa chữa tính toán và khi buồng âu cạn nước.

15.2.10. Cửa van sửa chữa của hành lang dẫn nước phải tính toán với cột nước tĩnh từ phía hạ hoặc thượng lưu khi sau cửa van không có nước.

Cột nước tính toán tác dụng lên cửa van này lấy như sau:

a) đối với cửa van về phía thượng lưu, ở đầu âu thượng là chênh lệch giữa cao trình mực nước lớn nhất ở thượng lưu có kể cả nước dềnh do gió và cao trình ngưỡng của cửa van.

b) đối với cửa về phía hạ lưu, ở đầu âu hạ là chênh lệch giữa các cao trình mực nước lớn nhất ở hạ lưu và cao trình ngưỡng cửa của van;

c) đối với các cửa van còn lại ở đầu âu thượng và hạ ở tất cả các đầu âu trung gian là chênh lệch giữa các cao trình mực nước lớn nhất trong buồng và cao trình ngưỡng cửa vào.

15.3. Cửa âu chính

15.3.1. Khi thiết kế cửa âu chính phải xét đến Điều 9.4.4 và phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:

a) cho phép thợ lặn có thể sửa chữa và thay thế các đoạn của vật làm kín nước mà không cần tháo cạn buồng âu;

b) khi sử dụng để làm đầy và tháo cạn buồng âu dước tác dụng của cột nước tính toán cửa âu cần phải đóng mở được ở bất kỳ vị trí nào, đồng thời phải thoả mãn các yêu cầu bổ sung có liên quan đến điều kiện tàu đậu trong buồng âu hay trên đoạn kênh dẫn gần âu;

c) đảm bảo bịt kín lỗ cửa trong dòng chảy trong trường hợp mực nước thông tàu cao nhất nếu cửa âu kết hợp làm cả hai chức năng của cửa chính và cửa sự cố.

15.3.2. Mép trên mặt bưng của cửa các âu một buồng cần phải cao hơn mực nước thông tàu lớn nhất, kể cả nước dềnh do gió, ít nhất là 0,3 m.

15.3.3. Phải thiết kế cửa chính với thời gian đóng và mở không lớn hơn 2 phút ở các âu có chiều rộng dưới 18 m và 2,5 phút ở các âu có chiều rộng lớn hơn 18 m. Tăng thời gian đóng và mở âu chỉ được phép khi có các luận chứng kinh tế - kỹ thuật.

15.3.4. Khi thiết kế các máy đóng mở cửa cần phải đảm bảo được khả năng mở cửa âu trong thời gian làm đầy hoặc tháo cạn buồng với chênh lệch mực nước đến 0,15m đối với các âu trên đường thủy loại I và II và 0,1 m đối với các âu trên đường thủy loại III và IV.

Trường hợp cần phải mở cửa âu khi chênh lệch mực nước lớn hơn nữa, nói riêng điều kiện này có thể xảy ra trong các buồng âu có các tràn bên thì trị số chênh lệch dư cần được xác định bằng tính toán.

Ngoài ra cần phải kể đến chênh lệch đầu nước phát sinh trong buồng âu và ở miền (thượng, hạ lưu) tương ứng khi hệ thống cấp nước của âu một buồng có cửa lấy nước và tháo nước ở phía hông vào cuối giai đoạn làm đầy và tháo cạn âu.

15.3.5. Đối với các âu nên dùng các loại cửa sau đây làm cửa âu chính: cửa có 2 cánh và cửa phẳng nâng lên hoặc hạ xuống.

Dùng các cửa chính kiểu khác ví dụ như: cửa van, cửa cung, cửa kéo ngang, vv phải có các luận chứng thích đáng.

Đối với các âu có cột nước tới 4 m và buồng âu rộng tới 18 m nên dùng loại cửa cung quay hoàn toàn.

15.3.6. Đối với cửa có hai cánh phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) ngõng cối (bản lề) và tay giằng không được tham gia vào việc truyền tải trọng thủy tĩnh tác động lên cửa vào bê tông;

b) các phần tì theo trụ của các cánh cửa phải làm bằng kim loại;

c) cửa cần phải có hệ thống bôi trơn tự động cho ngõng cối, tay giằng và trục giữa các thanh kéo của máy đóng mở;

d) cửa âu phải có thiết bị bảo đảm và kiểm tra sự chính xác của sự đóng mở cửa. Máy móc kiểm tra sự đóng mở phải được đưa vào sơ đồ công nghệ khóa liên động;

e) cánh cửa ở hõm cửa, ở mặt không chịu áp lực phải được bảo vệ để các tàu bè qua lại không làm hư hỏng bằng các dầm chặn và khung chống va đập. Khung chống va đập phải được đặt tới độ sâu mớn nước chiếc tàu tính toán kể từ mặt nước vận tải thông tàu thấp nhất. Đỉnh của khung chống va - đập của cửa ở các đầu âu hạ lưu phải cao hơn 0,5 m so với dầm đỡ mạn trên của tàu tính toán không tải khi mực nước thông tàu ở hạ lưu cao nhất. Ở cửa của đầu âu thượng cần làm khung chống va đập cao đến đỉnh cửa, ở các đầu âu trung gian đỉnh cửa khung chống va đập phải cao hơn 0,5 m so với đầu đỡ mạn trên của tàu tính toán không tải, khi mực nước thăng bằng trong buồng âu lớn nhất.

Chiều sâu hõm cửa phải lấy sao cho khung chắn không nhô ra khỏi mặt tường của buồng âu và còn có dự trữ an toàn không nhỏ hơn 15 cm;

g) vật làm kín nước theo ngưỡng phải được thiết kế có xét khả năng cánh cửa khi đóng có thể chuyển vị phần nào dưới tác dụng của tải trọng, trên mặt bằng và theo mặt đứng;

h) phải dự kiến các thiết bị để điều chỉnh tay giằng, điều chỉnh bộ phận hõm của khớp căng ren để tháo dỡ trục của tay giằng và nâng cánh cửa lên để kiểm tra và sửa ngõng cối.

15.3.7. Cửa phẳng kiểu hạ xuống cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) tấm bưng chắn nước và vật làm kín nước phải đặt ở phía chịu áp;

b) kích thước các hèm cửa cũng như kết cấu của các bộ phận tì - di động và của các vật làm kín nước phải đảm bảo có thể sửa chữa và thay thế;

c) cửa ở vị trí đã hạ thấp cần được bảo vệ về phía buồng âu bằng dầm hoặc tường bê tông thấp;

d) hốc để hạ cửa xuống phải đảm bảo có thể tháo cạn và làm sạch;

e) ở các cửa dùng làm đầy buồng âu thông thường cần bố trí các bộ phận tì - di động kiểu bánh xe, được phép sử dụng các bộ phận tì - di động kiểu trượt và các kiểu khác khi có các luận chứng cụ thể;

g) để giảm rung động của cửa khi tháo nước phía dưới cần có biện pháp chống khí thực bằng việc đưa không khí tới ngưỡng cửa;

h) vật làm kín nước ở đáy cửa cần phải có đủ độ cơ động để đảm bảo áp kín vào mép ngưỡng khi độ võng của kết thanh thép dẹt thay đổi dưới tác dụng của cột nước biến đổi.

15.3.8. Cửa cung kiểu hạ xuống phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) phải dự kiến hệ thống bôi trơn tự động cho cối đỡ bản lề;

b) phải đảm bảo có thể nâng cửa lên vị trí sửa chữa ở phía trên.

15.3.9. Cửa phẳng kiểu nâng lên đòi hỏi các yêu cầu sau đây:

a) kích thước các hèm cửa và hầm cửa kết cấu, các bộ phận tì và của các vật làm kín nước phải đảm bảo được việc sửa chữa, thay thế các bộ phận tì và các vật làm kín nước khi cửa nằm trong hèm;

b) khi các bộ phận tì bằng thép làm theo kiểu trượt thì một trong hai bộ phận tì của mỗi một dầm ngang phải chuyển vị được dễ dàng, nếu cả hai bộ phận tì kiểu trượt đều làm bằng chất dẻo - gỗ ép thì được phép bắt chặt cố định;

c) nước rỉ từ cửa và tường phải được dẫn vào các rãnh bằng những máng riêng;

d) để giữ cửa ở phía trên nên làm một cái kẹp.

15.3.10. Cửa kiểu van (clapan) cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) tấm bưng chắn nước và vật làm kín nước cần phần bố trí ở phía không áp;

b) gối tựa kiểu bản lề không được truyền vào bê tông áp lực thủy tĩnh tác động lên cửa;

c) phải đảm bảo sự quay cưỡng bức đối với cửa khi nâng cũng như khi hạ.

15.3.11. Đối với các cửa phẳng kéo ngang đòi hỏi các yêu cầu sau đây:

a) vật làm kín nước phải bố trí về phía không áp;

b) các xe con để đóng mở cửa không được tham gia vào việc truyền tải trọng thủy tĩnh vào bêtông;

c) kích thước hèm cửa bên sườn phải đủ để quan sát và sửa chữa cửa và để thay thế các xe con đỡ cửa khi kéo ngang và các vật làm kín nước;

d) lỗ vào của hầm cửa bên sườn phải có khe van sửa chữa để đảm bảo cho việc tháo cạn hầm;

e) Hèm cửa phải được che chắn bởi tấm bảo vệ di động, còn lỗ vào cửa của hầm bên sườn phải được che bởi mặt đầu của cửa âu.

15.3.12. Các yêu cầu của các điều 15.3.6 đến 15.3.11 phải được bổ sung và cụ thể hóa thêm khi thiết kế cửa âu cho phù hợp với những điều kiện đã cho, chỉ được phép không tuân theo các yêu cầu của các điều nói trên khi có luận chứng đặc biệt. Yêu cầu đối với các kết cấu cửa trong Điều 15.3.5 phải được đề ra trong nhiệm vụ thiết kế.

15.4. Cửa van của các hành lang dẫn nước

15.4.1. Lỗ vào của các hành lang dẫn nước cần được che bằng lưới chắn rác, lưới phải được tính khi bị tắc hoàn toàn (khi hệ số điều kiện làm việc bằng 1);

15.4.2. Cửa van của hành lang dẫn nước trong đầu âu nên bố trí sao cho cơ cấu cửa van đó và cơ cấu cửa âu có thể do một cần trục đảm nhiệm.

15.4.3. Bố trí và kết cấu của các cơ cấu cửa van phẳng dưới sâu hành lang dẫn nước phải đảm bảo có thể nâng cửa van ra khỏi hèm van để kiểm tra và sửa chữa mà không phải tháo rời các cơ cấu đó.

15.4.4. Trước và sau các cửa van phẳng chính, nằm dưới sâu của hành lang dẫn nước phải làm các hèm để đặt van sửa chữa, hèm van sửa chữa nên bố trí ngay gần cửa van chính để một cần trục phụ có thể phục vụ được tất cả các cửa van, khoảng giữa van chính và các van sửa chữa phải đủ để tiến hành công việc sửa chữa.

15.4.5. Cửa van chính của hành lang dẫn nước phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) phải đảm bảo chế độ thủy lực làm đầy (tháo cạn) buồng âu đã cho;

b) phải đảm bảo tới gần được cửa van để kiểm tra và sửa chữa;

c) phải xét đến khả năng đóng và mở cửa dưới tác động của cột nước tính toán toàn phần và khi cửa van làm việc với các bộ phận mở khác nhau;

d) không được làm chấn động nguy hiểm khi cửa van mở cả và mở một phần;

e) không được để không khí từ giếng lọt vào hành lang.

15.4.6. Khi cột nước tới 30 m nên dùng cửa van phẳng làm cửa van chính, cón khi cột nước lớn hơn dùng cửa van kiểu đặc biệt như van cung...

15.4.7. Khi thiết kế cửa van phẳng của hành lang dẫn nước phải xét đến các yêu cầu sau đây:

a) kích thước lỗ mà cửa van sẽ chắn phải lấy phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành về lỗ thoát nước có cửa van trong các công trình thủy công hoặc các tiêu chuẩn hiện hành tương đương và phải có tỷ số giữa chiều rộng và chiều cao trong phạm vi từ 1 :1 đến 1: 2;

b) tấm bưng chắn nước bằng kim loại của cửa van cần phải đặt về phía chịu áp lực, phần dưới của cửa van về phía thượng lưu phải có mép dưới mỏng hoặc hình lưu tuyến;

c) vị trí các vật làm kín nước của cửa van về phía thượng lưu hay hạ lưu cũng như kết cấu vật kín nước cần lựa chọn xuất phát từ điều kiện lượng thấm ít nhất, giảm lực đóng mở và bảo đảm mức độ tin cậy của việc hạ cửa lên ngưỡng;

d) khi cửa van mở rộng một phần phải loại trừ khả năng hình thành dòng chảy giữa vật làm kín nước nằm ngang ở phía trên của cửa van và mặt phẳng của tường ngực, muốn đạt được mục đích đó có thể làm bề mặt của tường ngực thật nhẵn (ví dụ, bằng cách ốp mặt bằng tấm kim loại) về phía có vệt làm kín nước ở chiều cao nâng lên của cửa van;

e) cửa van cần phải tựa đàn hồi vào hai bên hèm van;

g) để quan sát và sửa chữa cửa van cần phải dự kiến khả năng có thể nâng lên vị trí sửa chữa ở phía trên cao hơn mặt nước;

h) kích thước giếng đứng của cửa van phải đủ để quan sát cửa van và để bố trí thang lên xuống bằng kim loại.

15.4.8. Cửa van cung dưới sâu phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) cửa van phải có các vật làm kín nước điều khiển được;

b) phải có hệ thống tự động bôi trơn các gối tựa kiểu bản lề;

c) đoạn của hành lang trước và sau cửa van với chiều dài không nhỏ hơn 1 m phải được ốp mặt bằng các tấm kim loại;

d) kích thước giếng phải đủ để quan sát cửa van và bố trí thang kim loại để xuống hành lang.

15.4.9. Khi dùng cửa van với các cơ cấu đặt ở các buồng nằm trong khối bê tông ở độ sâu lớn, phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) phải đảm bảo bơm hoặc dẫn nước tự động ra khỏi các buồng đặt các cơ cấu cửa van;

b) buồng phải được thông gió;

c) phải có lỗ với nắp đậy kín thông từ buồng đặt các cơ cấu cửa tới hành lang;

d) phải xét khả năng có thể tháo rời các cửa van và các cơ cấu cửa van và khả năng vận chuyển cơ cấu rời tới vị trí sửa chữa;

e) để lên xuống các buồng nằm ở độ sâu từ 20 m trở lên, nên làm thang máy còn khi ở độ sâu 6 m đến 20m thì làm cầu thang thường.

15.5. Thiết bị vận hành cửa âu và cửa van

15.5.1. Để vận hành cửa chính của buồng âu và các cửa van chính của hành lang dẫn nước sử dụng các thiết bị cố định. Nên sử dụng các động cơ điện của cần trục cấu tạo theo kiểu riêng làm thiết bị dẫn động bằng điện trong các trường hợp:

a) khi tải trọng nâng lớn hơn 10 T nên dùng máy nâng thủy lực;

b) đối với các cửa âu (cửa van) sự cố và sửa chữa được phép dùng thiết bị vận hành kiểu dây xích và dây cáp;

c) đối với các cửa van của hành lang dẫn nước và cửa âu hai cánh cần xét đến khả năng có thể sử dụng thiết bị dẫn động bằng điện nhiều tốc độ.

15.5.2. Bên cạnh thiết bị dẫn động bằng điện trong hệ thống vận hành (ngoài máy nâng thủy lực) phải dự kiến cả trường hợp dẫn động bằng thủ công, cần thiết cho việc điều chỉnh thiết bị vận hành khi sửa chữa và lắp ráp và để điều chỉnh độ lệch của cửa âu.

Khi sức nâng của thiết bị vận hành cửa lớn hơn 75T cần dự kiến làm thêm bộ phận dẫn động nhỏ (vi động) bằng điện kèm theo.

15.5.3. Thiết bị với dẫn động bằng điện cần phải được trang bị:

a) bộ phận hãm để dừng máy và giữ cửa âu hoặc cửa van ở một vị trí bất kỳ;

b) bộ phận chỉ vị trí của cửa van hay cửa âu;

c) thiết bị để bảo vệ máy khỏi quá tải; bộ phận kéo (xích, cáp);

d) thiết bị kiểm tra sự chùng của các bộ phận kéo (xích, cáp);

e) thiết bị hãm để kiểm tra động cơ điện và các bộ phận riêng biệt của thiết bị vận hành;

g) nẫy cắt điện cuối cùng để dừng máy tự động khi cửa âu hoặc cửa van ở vào vị trí cuối cùng, cũng như ở vị trí trung gian khi thao tác đóng mở cửa tự động và theo chương trình;

h) thiết bị kiểm tra độ lệch của cửa trong các trường hợp cần thiết;

k) thiết bị tự khóa liên động công tác và bảo vệ.

Các thiết bị nêu ở các điểm b), g), h) phải được bố trí ở những vị trí thuận lợi cho việc thu nhận các xung động trực tiếp truyền đến cửa van hoặc cửa âu.

15.5.4. Đối với các máy điện - thủy lực phải thỏa mãn thêm các yêu cầu sau:

a) khi cửa van (cửa âu) có hai thiết bị dẫn động thủy lực phục vụ, phải bảo đảm sự làm việc đồng bộ của hai thiết bị này;

b) cần phải dự kiến khả năng dự trữ làm việc của cả hai bộ phận dẫn động;

c) hệ thống phải được bảo vệ khỏi quá tải;

d) để giữ cửa ở vị trí giới hạn trên phải làm các kẹp tự động;

e) cần đảm bảo có thể đi lại dễ dàng đến các vật làm kín nước của các xi lanh để điều chỉnh, sửa chữa và thay thế;

g) trên âu tàu cần có thiết bị để lọc và sấy dầu mỡ và có các thùng để chứa;

h) các thiết bị dầu áp lực và thiết bị điện để điều khiển phải được bố trí ở trong các phòng được thông gió tốt, có độ ẩm tương đối không lớn hơn 75%;

k) trong các phòng chứa thiết bị dầu áp lực cần bố trí các phương tiện nâng và vận chuyển;

I) các kết cấu của máy nâng thủy lực và của thiết bị dầu áp lực cần loại trừ được khả năng có thể rơi dầu mỡ lên móng tường và sàn của các phòng. Thiết bị dầu áp lực của các máy nâng thủy lực phải được đặt ở trong các phòng làm bằng vật liệu có khả năng chịu được dầu mỡ và phải được trang bị bởi các thiết bị riêng, làm cho việc thay thế và lọc dầu được dễ dàng;

m) nên bố trí tất cả các thiết bị dầu áp lực của một mố trong cùng một phòng, các thùng dầu nên đặt sao cho để đỉnh của thùng ngang với mức sàn của phòng. Phòng để các thùng dầu mà đồng thời dùng làm nơi tập trung dầu sự cố phải được trang bị các phương tiện chữa cháy; việc trang bị cho các thiết bị cẩu áp lực và việc bố trí cẩu phải thỏa mãn các yêu cầu của cơ quan kiểm tra chuyên ngành;

n) phải đặt 2 áp kế: một để đo áp lực vận hành cực đại và một để đo áp lực lớn nhất khi xả. Áp kế không nên bố trí trực tiếp ở các thiết bị và các ống dẫn, ngoài các áp kế cần có ống nối để nối các dụng cụ kiểm tra khi thử hệ thống;

o) lối vào các phòng chứa thiết bị cầu áp lực cần phải có cầu thang lên xuống.

15.5.5. Việc điều khiển các thiết bị vận hành cửa phải được tiến hành từ xa. Ngoài sự điều khiển từ xa bao giờ cũng phải có hệ điều khiển ôtônôm (tự điều khiển) tại chỗ.

15.5.6. Để giảm bớt công suất dẫn động trong các máy kiểu dây cáp hay dây xích có sức nâng lớn hơn 75 T, nên dùng đối trọng để cân bằng với trọng lượng của cửa âu hoặc cửa van. Đối trọng phải đặt ngoài phạm vi của cửa âu.

15.5.7. Ở các thiết bị vận hành các cửa nâng lên và cửa hạ xuống nhất thiết phải bố trí hai bộ phận hãm độc lập.

15.5.8. Các thiết bị vận hành cửa âu và cửa van nên đặt ở trong các phòng, còn trong trường hợp không có phòng thì dùng vỏ bọc để bảo vệ khỏi bụi, cát và mưa nắng.

15.5.9. Cột điều khiển các thiết bị vận hành cửa âu hay cửa van (khi các bộ phận kéo không cứng) cần phải được liên kết trực tiếp với kết cấu của cửa âu hoặc cửa van và phải bố trí ngay gần vị trí điều khiển tại chỗ sự làm việc của các thiết bị vận hành cửa.

15.5.10. Âu phải có các thiết bị cần trục và thiết bị nâng vận chuyển khác để làm các công việc sau:

a) phục vụ cho các thiết bị ở bến tàu, các thiết bị vận hành cửa âu và cửa van trong thời gian lắp ráp và sửa chữa;

b) di chuyển và lắp đặt các cửa van sửa chữa của hành lang dẫn nước và các phai sửa chữa hầm cửa kéo ngang;

c) nâng các cửa van chính của các hành lang dẫn nước và các lưới chắn rác lên vị trí sửa chữa;

d) các công việc khác có liên quan đến việc phục vụ cho các thiết bị chính.

15.5.11. Khi phải nâng lên những độ cao lớn và khi phải vận chuyển các vật nặng, cần sử dụng các cần trục điện.

Đối với các vật khó quan sát khi nâng lên phải dùng các cần trục đặc biệt có thiết bị hạn chế sự làm việc quá tải của máy và hạn chế sự làm việc suy yếu sức căng của dây cáp.

Chỉ được phép dùng các cần trục thủ công, cần trục đầm và pa lăng khi chiều cao nâng không lớn và tải trọng nâng không quá 5 T.

15.6. Cửa van sửa chữa và cửa van sự cố

15.6.1. Ở mỗi âu cần phải có các cửa van sửa chữa, cho phép ngăn âu với thượng lưu và hạ lưu để sửa chữa hay kiểm tra kỹ thuật âu sau khi đã tháo cạn nước; và phải có cửa van sửa chữa cho phép cách ly mỗi cửa van chính của hành lang dẫn nước.

Trong trường hợp cửa chính ở đầu âu hạ lưu là cửa hình cung quay được 180° thì không cần phải có hệ thống cửa, van sửa chữa riêng về phía hạ lưu.

15.6.2. Cần phải tính đến khả năng có thể lắp hoặc tháo các cửa van sửa chữa vào thời kỳ vận tải trong thời gian không lâu quá 4 giờ ở các âu trên tuyến đường thủy loại I và II và không quá 14 giờ trên các tuyến đường thủy loại III và IV.

15.6.3. Nên dùng cửa phẳng làm cửa sửa chữa ở đầu âu thượng và hạ lưu, ngoài ra ở đầu âu thượng lưu trong cửa sửa chữa phải có thêm các van chậm. Được phép dùng các kiểu cửa khác khi có luận chứng thích đáng.

15.6.4. Cửa sửa chữa hay cánh phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

a) các cánh cửa ở trong hõm cửa phải được kẹp giữ chắc chắn;

b) mặt phẳng của cửa quay về phía buồng âu phải được bảo vệ khỏi sự va đập của các tàu bè qua lại bằng hệ thống khung chống va đập.

15.6.5. Các yêu cầu đối với cửa phẳng ngang theo Điều 15.3.11

15.6.6. Nên sử dụng cửa sửa chữa phẳng gồm nhiều đoạn rời nhau ở các âu trên các đường thủy loại III và IV, nếu có thể dùng I hoặc hai bộ cửa như vậy để phục vụ cho một vài âu. Ở các âu trên đường thủy loại I và II việc sử dụng các cửa như thế chỉ được phép khi có luận chứng thích đáng và được sự đồng ý của các cơ quan quản lý các âu.

15.6.7. Cửa sự cố - sửa chữa cần có trong trường hợp nếu cần thiết phải chặn dòng chảy một cách nhanh chóng, nếu không nó sẽ làm cạn hồ chứa và gây ra thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân do giao thông thủy bị ngừng trệ trong một thời gian dài, hoặc do các công trình ở hạ lưu bị phá hoại, v.v... các cửa sự cố như thế cần được đặt ở đầu âu thượng của tất cả các âu kề liền với hồ chứa điều tiết nhiều năm hay điều tiết mùa và ở các đầu âu thượng lưu của những âu nhiều buồng.

15.6.8. Thời gian cửa sự cố chặn được dòng chảy phải được xác định trong từng trường hợp cụ thể.

15.6.9. Được phép dùng cửa sự cố làm cửa sửa chữa.

Trong các trường hợp riêng biệt cửa âu chính có thể làm nhiệm vụ của cửa sự cố. Khi đó nhất thiết phải làm cửa van sửa chữa ở phía trước cửa âu chính.

15.6.10. Cửa sự cố - sửa chữa nên dùng các kiểu sau đây: cửa phẳng thả xuống, cửa một cánh và hai cánh kéo ngang, cửa quạt có trục quay thẳng đứng và các kiểu khác khi có luận chứng thích đáng.

15.6.11. Bản mặt (bưng) và các vật làm kín nước cửa sự cố - sửa chữa được đặt về phía chịu áp lực.

15.6.12. Mép trên của bản mặt của cửa van sự cố và sửa chữa ở đầu âu thượng phải cao hơn mực nước thượng lưu lớn nhất tối thiểu là 0,3 m. Bản mặt của cửa sửa chữa ở đầu âu hạ phải cao hơn mực nước tính toán lớn nhất ở hạ lưu tối thiểu là 0,3 m.

15.6.13. Cửa van sửa chữa của các hành lang dẫn nước nên thiết kế theo loại cửa van phẳng dưới sâu, kiểu trượt được đóng và mở sau khi mực nước trước và đầu cửa van đã cân bằng.

15.6.14. Ở các hành lang mà cửa van chính có thể được nâng lên tới vị trí sửa chữa cao hơn mực nước, được phép sử dụng một bộ cửa van sửa chữa cho một số cửa van chính đặt về một phía buồng âu nhưng không ít hơn 2 bộ ở một âu.

Trong các trường hợp, nếu khi đóng các cửa van sửa chữa mà các lỗ vào và ra của hành lang dẫn nước không bị ngăn cách với thượng lưu hoặc hạ lưu thì số lượng cửa van sửa chữa phải bằng số lượng cửa van chính.

15.7. Thiết bị tiêu nước

15.7.1. Để làm cạn buồng âu và các hành lang dẫn nước tại mỗi âu phải đặt các máy bơm cố định.

Được phép sử dụng các máy bơm di động, kể cả máy bơm nổi trong các trường hợp riêng biệt khi có luận chứng cụ thể và có sự đồng ý của cơ quan quản lý vận tải thủy.

15.7.2. Hiệu suất tính toán của máy bơm cần được xác định theo thể tích nước trong buồng âu có xét đến lượng nước chảy tới do thấm và thời gian làm cạn buồng âu. Thời gian làm cạn mỗi buồng âu khi mực nước sửa chữa tro buồng âu lớn nhất không được lớn hơn 24 giờ đối với các âu một tuyến trên đường thủy loại I và loại II; 48 giờ đối với âu hai tuyến trên đường thủy loại I và II cũng như đối với tất cả các âu trên đường thủy loại III và IV.

15.7.3. Để tháo cạn hoàn toàn đáy âu, nên bố trí các giếng tập trung nước ở bên cạnh các cửa van chính của hành lang dẫn nước đồng thời cũng phải có các biện pháp bảo đảm cho nước trên bề mặt của đáy âu có thể chảy được vào các giếng tập trung.

Trong trường hợp các hành lang được đặt sâu trong bản đáy thì các hành lang đó cần được dùng để tập trung nước. Để làm cạn các hành lang phải có các giếng tập trung nước nằm ở đáy hành lang.

Các giếng tập trung nước phải được bố trí tại nơi có thể đến được để kiểm tra và nạo vét.

Hệ thống tiêu nước của âu phải đảm bảo tiêu nước buồng âu và các hành lang dẫn nước đồng thời hoặc riêng rẽ. Trong trường hợp âu hai hoặc ba bốn tuyến, sự cần thiết phải tiêu nước đồng thời cho các buồng của các tuyến cạnh nhau phải được xác định khi thiết kế tùy thuộc vào hệ thống cấp nước và cấu tạo của âu.

16. Thiết kế điện của âu

16.1. Hệ thống cung cấp điện cho âu và các trạm biến thế

16.1.1. Các phòng để bố trí thiết bị điện phải được thiết kế theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương ứng và của ngành điện lực.

Các thiết bị thu điện của các âu, theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn đảm bảo cung cấp điện hiện hành của nhà nước và của ngành điện.

Thiết kế cung cấp điện ngoài quy định theo tiêu chuẩn này cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn, quy chuẩn khác của ngành điện.

Ở những khu vực cấp điện 6 KV hoặc 10 KV nên sử dụng hệ thống đồng mạch dự trữ tự động: ở các âu trên đường thủy loại I và II theo sơ đồ cung cấp điện 2 nhánh có các máy ngắt điện phụ tải, ở các đường thủy loại III và IV theo sơ đồ một tuyến có các máy ngắt phụ tải.

16.1.2. Phải cấp điện xoay chiều 3 pha cho tất cả các máy phụ trợ vv cũng như hệ thống thắp sáng bên trong và bên ngoài theo các chỉ dẫn của ngành điện. Việc thiết kế này cũng phải tuân thủ các chỉ dẫn hiện hành của ngành điện.

16.1.3. Số lượng và công suất của các máy biến thế ở mỗi một trạm cũng như có trạm biến thế được xác định theo đặc tính của các phụ tải và sự phân bố của chúng đối với từng âu riêng biệt, đồng thời cũng phải theo tiêu chuẩn hiện hành thiết kế cung cấp điện tương đương.

Nguồn điện dự trữ để cấp cho lưới được xác định theo tiêu chuẩn, quy chuẩn đảm bảo cung cấp điện hiện hành.

16.1.4. Việc lựa chọn hình thức cấu tạo các trạm biến thế của âu, lựa chọn thiết bị ở điện áp sơ cấp và thử cấp cũng như sự tính toán việc bảo vệ bằng rơle và tính toán các mạng lưới phải được tiến hành các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành tương ứng của ngành điện.

16.1.5. Âu có các cửa sự cố - sửa chữa mà sự làm việc của cửa phải đảm bảo không trục trặc, phải có các thiết bị đóng mạch dự trữ tự động cung cấp điện dự trữ từ các nguồn điện năng độc lập.

Nếu có thể, nên dùng điện từ hệ thống năng lượng chung làm nguồn cấp điện chủ yếu và dự trữ.

16.1.6. Thông thường các thiết bị thu điện phụ của âu phải được nối với các bảng lắp điện theo nhóm hoặc nối với các bảng lắp điện động lực.

Khi thiết kế các đường dây chính cần phải tuân theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn về thiết kế đường dây hiện hành của ngành điện và nhà nước.

16.2. Dẫn động bằng điện của các thiết bị chủ yếu của âu

16.2.1. Khi chọn các thiết bị dẫn động bằng điện của các thiết bị vận hành cửa chính và cửa sự cố, cần xét đến những điều kiện riêng của việc khai thác âu: độ ẩm cao và trong một số trường hợp nước có thể giỏ giọt và sự dao động nhiệt độ lớn trong các thời kỳ khai thác khác nhau, sự ngừng làm việc kéo dài của các máy móc khi thông âu và nhất là trong thời gian giữa các giai đoạn vận tải, sự quá tải của các máy móc riêng biệt khi làm việc trong điều kiện sự cố, nhất là các thiết bị vận hành các cửa âu khai thác - sự cố.

16.2.2. Khi thiết kế dẫn động bằng điện của các cửa âu kiểu nâng hạ dùng để làm đầy buồng âu, cần xét đến yêu cầu cần đảm bảo nâng hạ với tốc độ giảm chậm (đến 25 lần) của các cửa đó.

16.2.3. Dẫn động bằng điện của thiết bị vận hành cửa van của những hành lang dẫn nước phải được thiết kế sao để đảm bảo được việc nâng và hạ các cửa van phù hợp với các chế độ làm đầy và tháo cạn tính toán của buồng âu, cũng như trong các trường hợp sự cố khi chọn động cơ điện phải xét đến khả năng quá tải có thể xảy ra cũng như các yêu cầu riêng đối với việc dẫn động bằng điện của các thiết bị vận hành. Ví dụ chuyển động của cửa van có những lúc dừng lại, sự thay đổi tốc độ chuyển động theo một chương trình đã định sẵn, v.v...

Khi một số hành lang làm việc song song, thì cần phải xét đến trình tự chuyển động của các cửa van ở những hành lang khác nhau.

16.2.4. Các bộ khống chế điều khiển bằng từ đối với các dẫn động bằng điện của các thiết bị vận hành cửa chính sự cố của âu phải cố gắng bố trí gần các thiết bị vận hành cửa cho tiện và để giảm bớt chiều dài dây cáp điện.

Ngoài các chỉ dẫn trong các Điều 17.2 việc thiết kế thiết bị cần phải tuân thủ hướng dẫn thiết kế và sử dụng của các nhà chế tạo thiết bị đó.

16.3. Thiết bị điện động lực phụ trợ và hệ thống tiếp địa

16.3.1. Thiết bị điện của các máy thu điện phụ của âu phải được thiết kế phù hợp với quy định kỹ thuật tương ứng, đồng thời phải xét đến các điều kiện khai thác riêng của các thiết bị điện đó trên âu, tương tự như Điều 16.2.1 và cũng phải xét đến điều kiện làm việc tiết kiệm của thiết bị điện (các thiết bị đóng và ngắt tự động để chiếu sáng).

16.3.2. Để dẫn động cho các máy bơm cố định hoặc di động làm nhiệm vụ hút cạn nước ở các buồng âu và hành lang dẫn nước phải sử dụng các động cơ điện chống được ẩm, có thể dùng các trạm nam châm tổng hợp làm các thiết bị khởi động điều chỉnh của các động cơ điện của các máy bơm.

16.3.3. Để nối mạch cho các thiết bị thu điện động lực di động khác nhau dùng để phục vụ cho các công việc di chuyển của các máy hàn điện và các công cụ chạy bằng điện khác trong các mố biên của âu và trong trường hợp cần thiết cả dọc trên tường buồng âu và trên bến cần phải bố trí các bảng lắp điện động lực chế tạo ở các nhà máy (kiểu đặt trong nhà hoặc ngoài trời).

16.3.4. Để nối mạch các động cơ điện phụ trong nhà của mố biên của âu cần dự kiến sử dụng các bảng lắp điện phân phối theo nhóm với các átômát hoặc cầu trì.

Phải cung cấp điện cho các bảng đó từ các bảng phân phối của trạm biến thế của âu, hoặc tại vị trí tiếp nhận điện năng từ lưới điện cho hoạt động của âu độc lập với các mạng lưới dẫn động bằng điện của các thiết bị vận hành của các âu.

16.3.5. Ở các âu cần có tiếp địa hoặc các biện pháp bảo vệ bảo đảm an toàn theo các quy định hiện hành về an toàn điện.

Để tăng độ tin cậy của hệ thống tiếp địa cần xét đến việc sử dụng các bộ truyền nhiệt đặt sẵn trong tường của âu và cửa van (trong các trường hợp khi mà các bộ phận đó vì các nguyên nhân kỹ thuật, không cần phải cách ly đặc biệt với cốt thép và với hệ thống tiếp địa).

16.3.6. Thiết bị điện và các mạng điện ở các âu phải được bảo vệ chống sét và chống sự quá điện áp phù hợp với các quy định tương ứng.

16.3.7. Cáp điện lực và lớp ngăn cáp phải tuân thủ tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về cách điện, an toàn điện trong những điều kiện đặc biệt như độ ẩm ướt cao, dưới nước, nhiệt độ...

16.3.8. Để vận hành các thiết bị điện, khi thiết kế phải dự kiến đặt các bộ phận thiết bị thử, các phương tiện đo đạc và bảo vệ di động, cũng như các dụng cụ khác.

16.3.9. Trong thiết kế phải dự kiến một bộ dự trữ những bộ phận mau hỏng của các thiết bị máy móc điện và một số lượng thiết bị điện dự trữ cần thiết.

17. Thiết bị bến của âu và kênh dẫn

17.1. Ở trên các âu và kênh dẫn, để buộc tàu bè cần phải trang bị thiết bị bến: trụ buộc tàu, các vòng (móc) buộc tàu di động và cố định.

17.2. Các trụ và vòng (móc) phải được tính với tải trọng bằng lực kéo dứt dây cáp buộc tàu, có đường kính không lớn hơn 15,5 mm (lực kéo đứt là 13,7 tấn) để neo buộc buộc tàu bằng 5 tấn; đường kính không lớn hơn 22 m (lực kéo đứt 25 tấn) để neo buộc tàu 8 tấn.

Khi tính trụ buộc tàu thì lực kéo đứt dây cáp thuộc về những tải trọng chủ yếu, còn đối với các móc di động - thuộc về những tải trọng đặc biệt.

17.3. Các vòng (móc) di động nên làm theo kiểu phao.

17.4. Khi bố trí các vòng (móc) kiểu phai phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

a) vòng (móc) cần làm trong điều kiện dao động mực nước thông tàu trong buồng âu lớn hơn 6 m;

b) vòng (móc) không được nhô ra khỏi mặt tường âu, phải chuyển động tự do theo các thiết bị dẫn hướng khi mực nước thay đổi và phải có thiết bị để treo.

c) độ vượt cao trên mặt nước của đầu buộc cáp vào vòng hoặc của móc (ở trạng thái không chịu tải) phải tương ứng với độ vượt cao của chân cột buộc cáp của các tàu tính toán trong trạng thái đầy hàng; có thể lấy độ vượt cao đó bằng 1,6 m đến 2 m (đối với các âu loại I và II).

d) góc ngoài của khe lõm đặt vòng (móc) trên toàn bộ chiều cao phải bảo vệ bằng lớp áo kim loại. Hình dạng của khe lõm trên mặt bằng phải được lựa chọn đảm bảo không để dây cáp sát vào tường khi góc giữa hướng dây cáp và trục dọc của âu lớn hơn 15°.

e) khe lõm của vòng (móc) phải có nắp đậy, vị trí trên cùng của vòng (móc) được giới thiệu bởi dầm tì đặt ở trên nắp. Dầm tì phải tháo nắp được để có thể lấy vòng (móc) ra khỏi khe lõm khi sửa chữa. Vị trí dưới cùng của vòng (móc) cũng được giới hạn bởi dầm đỡ.

g) khi dao động mực nước trong buồng âu lớn hơn 10 m vòng móc phải được chiếu sáng.

h) để có thể buộc được tàu vó thành cao khi không chở hàng đề nghị dùng loại vòng có móc thẳng đứng (bổ sung thêm vào móc nằm ngang).

17.5. Khi cần thiết phải nâng cao khả năng thông tàu của âu, nên dùng các thiết bị để tăng nhanh việc dắt và hãm các bè và tàu không tự hành (đầu máy chạy bằng điện, tời điện, w..).

17.6. Các trụ buộc tàu phải bố trí trên các tường hướng tàu ở cả hai bên âu và theo các tuyến bến. Vị trí đặt các trụ ở buồng âu được chọn có xét đến việc phân chia tường ra từng đoạn, còn trên các kênh dẫn có xét đến vị trí các cọc đỡ của tuyến bến sao cho khoảng cách giữa các trụ buộc tạm kề nhau không lớn hơn nửa chiều dài của tàu tính toán và không vượt quá 35 m.

17.7. Vòng (móc) kiểu di động phải được thiết kế ở các buồng âu có tường bằng bê tông và bê tông cốt thép và phải được bố trí gần các trụ buộc tàu. Vòng (móc) kiểu cố định chỉ được làm ở các công trình bến, các vòng (móc) được bố trí cách nhau 1,5 m theo chiều cao.

17.8. Trên các tường bê tông, bê tông cốt thép và tường bằng cừ thép, các trụ buộc tàu phải bố trí càng gần mặt tường càng tốt nhưng phải đảm bảo sao cho thân trụ không nhô ra khỏi mặt phẳng của lan can. Ở các vị trí đặt trụ buộc tàu cần làm lan can không liên tục, những khoảng lan can không liên tục cần thiết kế vật chắn tháo lắp được.

Đối diện với mỗi trụ buộc tàu, mặt ngoài phía trên của tường âu và lan can, chỗ gấp khúc của dây cáp và ở hai bên của các khoảng không liên tục lan can cần bảo vệ bằng lớp áo kim loại dạng lượn cong.

18. Các thiết bị điều khiển, tự động hóa, khóa liên động, tín hiệu, liên lạc, chiếu sáng

18.1. Các thiết bị điều khiển, tự động, khóa liên động

18.1.1. Trong những điều kiện khai thác bình thường việc điều khiển quá trình thông tàu của tất cả các âu nhiều buồng và âu hai tuyến cần phải tiến hành từ bàn điều khiển trung tâm của âu. Đối với các âu một buồng việc điều khiển quá trình thông tàu được phép tiến hành ngay từ mặt bằng bên buồng âu bằng các bàn điều khiển ngay đó hoặc nhờ các phương tiện điều khiển từ xa.

Để điều khiển mỗi thiết bị đóng mở trong giai đoạn sửa chữa hay hiệu chỉnh có thể sử dụng các bàn điều khiển tại chỗ, đặt trực tiếp ở bên cạnh thiết bị đó.

18.1.2. Bàn điều khiển âu cần bố trí đảm bảo khi điều khiển quá trình thông tàu, người điều khiển có thể trông thấy rõ buồng âu, các bến ở thượng và hạ lưu và các đoạn kênh dẫn gần các bến đó.

Trong mỗi đồ án thiết kế cụ thể cần phải tiến hành kiểm tra vị trí của bàn điều khiển đã chọn bằng cách xây dựng biểu đồ tầm nhìn từ phòng đặt bàn điều khiển tới các kênh dẫn thượng, hạ lưu và tới buồng âu. Khi đó phải đảm bảo từ phòng đặt bàn điều khiển có thể nhìn thấy rõ ít nhất là một nữa chiếc tàu tính toán.

18.1.3. Ở các âu có một tuyến và một buồng thì bàn điều khiển (nếu có) nên đặt ngay trong nhà đầu âu hạ lưu, nhà này phải bố trí trên mố biên về phía tường hướng tàu vào âu ở hạ lưu.

18.1.4. Ở các âu hai tuyến bàn điều khiển nên bố trí ở khoảng giữa các buồng âu. Được phép đặt bàn điều khiển chung cho cả hai tuyến.

18.1.5. Trong các trường hợp khi từ phòng đặt bàn điều khiển không thể quan sát hết các phần riêng biệt của buồng âu hoặc của bến (ở các âu cột nước cao có nhiều buồng ...) cần phải xét đến việc bố trí thêm các camera tại những vị trí cần thiết để có thể quan sát tốt những vị trí cần quan sát nhưng bị khuất.

18.1.6. Phương pháp điều khiển chủ yếu các quá trình thông âu là điều khiển theo chu trình, theo cách điều khiển này, tất cả các công việc khởi động, dừng và thay đổi tốc độ hoặc hướng chuyển động của các thiết bị đóng mở cũng như việc thay đổi các tín hiệu đầu vào và ra được tiến hành một cách tự động theo một trình tự nhất định tương ứng với quá trình thông âu bình thường.

Ngoài việc điều chỉnh công trình cần xét đến việc điều khiển riêng từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị đóng mở có cùng chức năng. Việc điều khiển được tiến hành từ bàn hoặc tự vị trí điều khiển cục bộ.

18.1.7. Việc điều khiển các thiết bị đóng mở khi tàu chuyển động qua âu nhiều buồng cần phải bao gồm theo trình tự các chu trình, ứng với việc chuyển tàu từ buồng âu này sang buồng âu khác.

Để tiến hành các thao tác riêng biệt về việc đóng cửa buồng âu trong thời gian giữa các chu trình, cần sử dụng các vị trí trung gian của khóa điều khiển theo chu trình.

18.1.8. Để các thiết bị đóng mở riêng biệt làm việc được ăn khớp với nhau khi điều khiển theo chu trình hoặc điều khiển cục bộ cũng như để ngăn ngừa việc hư hỏng thiết bị và để phòng các trường hợp nguy hiểm trong các sơ đồ điều khiển phải dự kiến các khóa liên động tương ứng.

Để tạm thời ngắt dời từng khóa liên động, ví dụ như khi cần phải sửa chữa hoặc hiệu chỉnh các thiết bị đóng mở cần có các thiết bị khác khóa liên động.

18.1.9. Khi dùng ngay cửa chính đầu âu thượng làm cửa sự cố thì cần xét tới trường hợp các khóa liên động tương ứng bị hư hỏng, sau khi chuyển mạch động cơ điện của cửa đó sang chế độ đóng nhanh, muốn vậy phải dự kiến đặt khóa riêng cặp chì theo tiêu chuẩn.

Nếu ngoài cửa chính ở đầu âu thượng lưu theo thiết kế còn có cả cửa sửa chữa - sự cố thì để điều khiển cửa đó cần đặt khóa riêng. Khi đóng nhanh cửa đó thì không cần sử dụng khóa liên động nào.

Tuy nhiên, nếu cửa đó trong giai đoạn sửa chữa cửa chính được sử dụng làm cửa khai thác thì cần dựa vào sơ đồ những khóa liên động cần thiết.

18.1.10. Để dừng công tắc và đồng thời tất cả các thiết bị đóng mở đang làm việc (trong trường hợp trên âu xảy ra sự cố hoặc tai nạn) trong thiết kế phải có các máy cắt điện sự cố riêng. Các máy cắt điện sự cố đó phải được đặt ở những vị trí dễ nhìn thấy trong các phòng đặt thiết bị đóng mở cũng như ở phía ngoài các phòng trên mỗi mố biên của âu.

Ở các âu trên đường thủy loại I, II và III, đối với các mạch điện điều khiển và bảo vệ phải sử dụng các cáp kiểm tra có lõi đồng.

Đối với các phòng khô ráo của âu trên đường thủy loại IV, cáp của mạch điều khiển và mạch liên động có thể dùng loại có lõi bằng nhôm.

Việc lựa chọn cách điện của lõi cáp các vỏ bảo vệ và lớp phân cách của dây cáp ở trong phòng của âu được tiến hành theo đúng Điều 16.3.7.

18.2. Hệ thống tín hiệu giao thông thủy

18.2.1. Hệ thống tín hiệu có mục đích đảm bảo việc khai thác bình thường và kiểm tra trình tự các thao tác đã định và để thông báo về việc hoàn thành kịp thời các thao tác đó cũng như để ngăn ngừa các hoạt động sai lầm trong quá trình thông âu, trên các âu cần đặt các hệ thống tín hiệu giao thông thủy và tín hiệu vận hành âu.

18.2.2. Tín hiệu giao thông thủy dùng để điều khiển chuyển động của tàu qua âu cần phải được thể hiện bằng đèn có thấu kính 2 mầu (xanh và đỏ) và đèn dừng.

Hệ thống tín hiệu với đèn hiệu 3 mầu (xanh, đỏ và da cam) có thể được sử dụng nếu được sự đồng ý của cơ quan quản lý chuyên môn.

Các nguồn sáng trong đèn hiệu chiếu xa phải có công suất không nhỏ hơn 50W hoặc theo quy chuẩn hiện hành. Đèn hiệu và đèn dừng được bố trí ở trên các đoạn kênh dẫn gần âu và ở các buồng âu.

Thông thường các đèn hiệu vào và ra phải bố trí về bên phải theo chiều chuyển động của tàu. Đèn hiệu chiếu xa phải bố trí ở phía bến tàu.

Mặt chiếu sáng của đèn hiệu phải hướng về phía chuyển động của tàu đi đến gần và đứng trên tàu phải thấy rõ dù tàu ở bất kỳ vị trí nào trên luồng tàu đi ở các khoảng cách xác định bởi các đặc trưng kỹ thuật của đèn hiệu tiêu chuẩn kiểu có lắp thấu kính. Điểm chiếu của đèn hiệu tiến gần phải ở khoảng cách 800m, còn của đèn hiệu vào (ra) đạt ngay cuối tuyến bến (ở cuối buồng âu).

18.2.3. Các đèn hiệu vào và ra của buồng âu phải đặt trước tất cả các cửa âu ở phía trong và phía ngoài mỗi buồng âu và phải bố trí trên các nhà đặt của thiết bị cơ khí của âu hoặc trên các cột đèn hiệu ở độ cao 3 m đến 4 m so với mực nước vận tải lớn nhất, ở các buồng âu sâu vị trí đặt đèn hiệu phải được xác định theo điều kiện sao cho khi mực nước vận tải thấp nhất vẫn nhìn thấy.

Đèn hiệu chiếu xa của các đoạn kênh dẫn gần âu cần bố trí ở cuối bến (đầu phía xa so với âu) hoặc khi không có bến thì ở bờ kênh, bờ sông hoặc bờ hồ chứa trên cột hoặc tháp cao 4 m đến 5 m so với mực nước vận tải lớn nhất. Trong các trường hợp cá biệt có thể đặt đèn hiệu trên cột đèn chiếu sáng.

18.2.4. Điều khiển tín hiệu đèn phải được tiến hành từ bàn điều khiển trung tâm hoặc bàn đặt ngay bên buồng âu.

Trong trường hợp điều khiển theo chu trình, các đèn hiệu của buồng âu phải được điều khiển tự động tùy thuộc vào vị trí cửa đã được quy định trong chu trình, còn khi điều khiển từng phần thì phải được điều khiển bằng các khóa riêng biệt.

Khi đèn tín hiệu cho phép (ra vào) bị ngắt điện hoặc bị cháy hỏng thì phải tự động cắt tín hiệu cấm.

18.2.5. Đèn hiệu của các đoạn kênh dẫn, đèn âu phải được điều khiển bằng các khóa riêng biệt, không phụ thuộc vào việc điều khiển các thiết bị đóng mở và đèn hiệu của buồng âu.

18.2.6. Các đèn dùng để báo hiệu ranh giới hữu ích của buồng âu phải được đặt ở trên các ranh rới đó về cả hai bên buồng âu. Được phép đặt các đèn dừng vào phía trong của chiều dài hữu ích của buồng âu, nhưng không quá 0,5 m kể từ các ranh giới nói trên.

Các đèn dừng trên các đoạn kênh dẫn gần âu làm nhiệm vụ chỉ dẫn ranh giới cho phép tiến gần tới âu, phải được đặt về phía bến ở vị trí thỏa mãn được các sơ đồ chuyển động một chiều và hai chiều.

Ban ngày, khi trời sáng rõ phải sử dụng các vệt thẳng đứng màu đỏ có ghi chữ “dừng lại” (stop) vẽ trên tường của buồng âu làm tín hiệu dừng. Trên các kênh dẫn các tín hiệu dừng và các tín hiệu khác phải được bố trí theo các quy tắc giao thông thủy.

Khi trời tối phải dùng các tín hiệu dừng bằng ánh sáng điện, bảng điện tử hoặc từ các loại đèn chuyên dụng. Các tín hiệu dùng bằng ánh sáng điện được bố trí ngay ở những vị trí của tín hiệu ban ngày, và được mắc vào lưới điện chiếu sáng thường trực trong khu vực an toàn âu. Để thấy được các tín hiệu dừng trong buồng âu có độ lớn nên bố trí ở phạm vi vùng dao động mực nước.

18.3. Hệ thống tín hiệu vận hành âu

18.3.1. Hệ thống tín hiệu vận hành âu được chia ra làm 3 loại: tín hiệu tác nghiệp, tín hiệu sự cố và tin hiệu thăm dò.

Đối với mỗi âu riêng biệt, việc sử dụng loại tín hiệu vận hành này hoặc loại tín hiệu vận hành khác được quyết định bởi mức độ cơ giới hóa và tự động hóa, cũng như bởi mật độ tàu bè qua âu.

18.3.2. Cần bố trí các thiết bị tín hiệu tác nghiệp ở bàn điều khiển trung tâm của âu và đặt tín hiệu lên bảng điều khiển theo trình tự và thứ tự như đã bố trí các cửa van, cửa âu và các đèn tín hiệu trong phạm vi âu. Trong trường hợp điều khiển quá trình thông âu từ các bàn điều khiển đưa ra ngoài bên buồng âu, hệ thống tín hiệu có thể giảm đến mức tối thiểu.

18.3.3. Tín hiệu tác nghiệp và sự cố bằng ánh sáng ở các bàn và các vị trí điều khiển cần phải được phát đi từ những đèn điện với các thấu kính màu sắc khác nhau và hình dạng khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của tín hiệu được truyền đi.

18.3.4. Để truyền về bàn điều khiển trung tâm quá trình chuyển động của cửa âu, cửa van, quá trình thay đổi mực nước trong buồng âu và trong các miền (thượng, hạ lưu), quá trình thay đổi cột nước tại cửa cũng như độ lệch của các cửa kiều nâng - hạ (nếu có) đối với những âu trên đường thủy loại I và II phải bố trí hệ thống tín hiệu tác nghiệp (hệ thống cabin hoặc hệ thống theo dõi khác). Khi đó, phải có biện pháp chống việc truyền các tín hiệu hoặc chỉ số giả khi hệ thống làm việc không đồng bộ.

Việc chọn hệ thống cần phải dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật, cần ưu tiên chọn loại hệ thống có khả năng tự điều chỉnh đồng bộ, hệ thống này sau khi nguồn cung cấp điện được khôi phục lại sẽ tự động truyền đi thực trạng của đối tượng được kiểm tra.

18.3.5. Để phát hiện các đoạn mạch điện bị hư hỏng trên âu nên có hệ thống tín hiệu thăm dò.

18.3.6. Tín hiệu sự cố bằng âm thanh cần phải dự kiến trong các trường hợp sau đây:

- khi các hư hỏng trong các mạch điện, dẫn đến việc làm ngừng quá trình thông âu, hoặc khi máy ngắt sự cố “dừng lại” (stop) hoạt động ngắn mạch;

- khi xuất hiện áp lực ngược lên cửa âu;

- khi độ lệch của cửa kiểu nâng - hạ vượt quá trị số cho phép.

Trong hai trường hợp cuối cùng phải đồng thời phát tín hiệu bằng đèn.

18.4. Hệ thống liên lạc

18.4.1. Ở các âu trên đường thủy loại I và II cần phải có các hình thức liên lạc và tín hiệu sau:

- liên lạc điều phối bằng điện thoại với nhân viên điều độ giao thông thủy và với nhân viên điều độ của đơn vị quản lý kênh hoặc quản lý khu vực của tuyến đường thủy;

- liên lạc điện thoại với các âu và bến lân cận, liên lạc hành chính - quản trị với cơ quan địa phương;

- liên lạc bằng loa phóng thanh của người chỉ huy trực nhật trên âu, hệ thống tín hiệu bảo vệ và hỏa hoạn, hệ thống đồng hồ chạy bằng điện.

Ở các âu trên đường thủy loại III và IV có thể loại bỏ một số các hình thức liên lạc riêng biệt nếu có sự đồng ý của cơ quan quản lý vận tải chuyên ngành.

18.4.2. Danh mục các bộ phận được trang bị máy điện thoại trong hệ thống liên lạc điều độ và hành chính trong mỗi trường hợp cụ thể phải xác định theo đặc điểm về mô hình tổ chức quản lý âu.

18.4.3. Hệ thống liên lạc bằng loa phóng thanh của người chỉ huy trực nhật trên âu được thiết kế một chiều và phục vụ cho việc truyền đạt những chỉ thị cần thiết đến những người lái tàu, nhân viên phục vụ thông âu và đến các nhân viên quản lý khác của âu. Sự bố trí và chọn công suất của các loa phóng thanh phải được xác định trong thiết kế trên cơ sở đảm bảo các lệnh phát ra được nghe rõ trên toàn khu vực âu bao gồm cả các đoạn kênh dẫn gần âu. Ở các âu trên đường thủy loại I và II nên bố trí thêm các micro ở ban công và ở các bãi mặt bằng lộ thiên, từ đó người chỉ huy trực nhật trên âu có thể quan sát trực tiếp các tàu qua âu và các tàu trên các đoạn kênh dẫn gần âu.

Ngoài hệ thống loa phóng thanh còn cần có các loại loa tăng âm xách tay.

18.4.4. Đối với hệ thống tín hiệu bảo vệ và hỏa hoạn cần phải bố trí trong khu vực âu một số chuông điện báo nối liền với các trạm tiếp nhận tương ứng của cụm công trình đầu mối thủy lợi, của cảng hoặc của địa phương.

18.4.5. Hệ thống máy móc liên lạc điều độ, liên lạc hành chính - quản trị và phóng thanh theo nguyên tắc phải bố trí ở bàn liên lạc chung, bàn này nên đặt tại phòng làm việc của người chỉ huy trên âu.

18.4.6. Mạng lưới của đa số các hình thức thông tin liên lạc trong khu vực âu cần phải được thiết kế thành một hệ phức tạp và phải nối với hệ thống liên lạc hành chính - quản trị, với hệ thống liên lạc điều độ trong nội bộ âu, với hệ thống tín hiệu bảo vệ và hỏa hoạn, v.v...

18.5. Hệ thống chiếu sáng

18.5.1. Hệ thống đèn điện bên trong tất cả các phòng của âu, cũng như hệ thống chiếu sáng bên ngoài của các buồng âu, của các công trình bến và hướng tàu và của khu vực lân cận với âu cần được thực hiện phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành về chiếu sáng nhân tạo.

18.5.2. Trong các phòng đặt bàn điều khiển phải đảm bảo độ sáng không kém hơn 75 lux khi dùng đèn sợi đốt và không nhỏ hơn 150 lux khi dùng đèn huỳnh quang, ở ngay bàn điều khiển cần có đèn chiếu sáng tại chỗ. Việc lựa chọn thiết bị chiếu sáng tất cả các phòng của âu phải được tiến hành phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn, quy chuẩn chuyên ngành hiện hành, chiều cao chao đèn phải đảm bảo không làm chói mắt. Đối với các phòng đặt thiết bị đóng mở để máy bơm và dầu áp lực, khi lựa chọn các thiết bị chiếu sáng cần phải xác định ở đó như các loại phòng đặc biệt ẩm.

18.5.3. Ở các âu trên đường thủy loại I và II phải dự kiến:

a) hệ thống chiếu sáng sự cố để tiếp tục làm việc trong các phòng đặt các bàn điều khiển, liên lạc điều khiển thiết bị phân phối của trạm biến thế, các thiết bị đóng mở, các máy bơm nước và bơm dầu áp lực;

b) hệ thống chiếu sáng các lối thoát khi sự cố ở hành lang và khu vực cầu thang của tất cả các phòng.

Hệ thống chiếu sáng sự cố cần phải được cung cấp điện từ các bảng phân phối động lực.

Ở các âu trên đường thủy loại III và IV, hệ thống chiếu sáng sự cố để tiếp tục làm việc cần phải được bố trí trong phòng đặt bàn điều khiển và liên lạc. Khi đó hệ thống chiếu sáng sự cố phải được cung cấp điện từ ác quy. Cần trang bị các đèn chiếu sáng xách tay (theo kiểu đèn trang bị cho thợ mỏ) hoặc tương đương để chiếu sáng các lối thoát khi có sự cố trên các âu cấp III và IV.

18.5.4. Ở các phòng đặt bàn điều khiển, các thiết bị đóng mở, các máy bơm áp lực, bơm nước và ở bên cạnh lối vào các hành lang dẫn nước cần có chiếu sáng sửa chữa với điện áp 12V. Hệ thống chiếu sáng sửa chữa được cung cấp điện từ máy hạ thế nối liền với các bảng phân phối động lực.

18.5.5. Trên các âu phải có các điểm phân phối các mạng lưới chiếu sáng bên trong. Các điểm đó phải được cấp điện từ bảng phân phối của trạm biến thế của âu, hoặc qua các biến thế trung gian từ mạng lưới điện lực (chủ yếu bằng điện áp bằng 660V, Điều 16.1.2).

18.5.6. Độ sáng tối thiểu của toàn bộ mặt nước trong buồng âu ở mực thấp nhất (trong trường hợp không dùng vô Camêra trong việc điều độ) phải không nhỏ hơn 0,5 lux.

Độ sáng trong khu vực hõm cửa âu, trụ xoay của cửa âu và cánh cửa âu không được nhỏ hơn 5 lux. Ở các âu trên đường thủy loại III và IV để chiếu sáng bên ngoài cần sử dụng hệ thống điều khiển từ xa.

18.5.7. Việc cấp điện cho mạng lưới chiếu sáng bên ngoài cần được thực hiện theo từng nhóm riêng biệt. Khi đó nhất thiết phải xét đến khả năng có thể tắt đồng thời tất cả các nhóm chiếu sáng bên ngoài bằng một máy ngắt chung từ bảng phân phối, cũng như từ phòng điều khiển trung tâm của âu hoặc từ phòng làm việc khác của người chỉ huy trực nhật trên âu.

18.5.8. Một phần của số đèn chiếu sáng bên ngoài từ 1/4 đến 1/3 tổng số đèn cần đưa vào nhóm chiếu sáng thường trực độc lập, nhóm này cần được tự động bật lên khi trời tối và tắt đi khi trời sáng. Các bóng đèn còn lại có thể được bật lên từng nhóm tùy theo sự cần thiết.

19. Thiết bị kiểm tra, quan trắc trên âu tàu

19.1. Chỉ dẫn chung

19.1.1. Trong đồ án thiết kế phải dự kiến bố trí trên âu tàu các thiết bị kiểm tra, đo đạc để quan trắc một cách có hệ thống trạng thái và các điều kiện làm việc của các công trình.

19.1.2. Việc quan trắc trạng thái và sự làm việc của âu phải được phân ra làm 2 loại: quan trắc kiểm tra và quan trắc đặc biệt.

Quan trắc kiểm tra là quan trắc một cách có hệ thống để đánh giá trạng thái và sự làm việc của âu, phát hiện kịp thời những chỗ hư hỏng, ấn định việc tu sửa, ngăn ngừa sự cố và cải tiến điều kiện khai thác.

Quan trắc đặc biệt nhằm kiểm tra độ chính xác của các giả thuyết thiết kế, nghiên cứu từng vấn đề riêng đặc biệt có ý nghĩa quan trọng đối với âu đang xem xét và nhằm giải quyết những vấn đề khoa học riêng biệt.

19.1.3. Việc bố trí các thiết bị kiểm tra, đo đạc phải được tiến hành theo các tiêu chuẩn TCVN 8215:2009 và quy chuẩn hiện hành về kiểm tra, quan trắc công trình.

19.2. Quan trắc kiểm tra

19.2.1. Quan trắc kiểm tra phải được tiến hành ở tất cả các âu, phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn, quy trình hiện hành về quản lý kỹ thuật các công trình giao thông thủy và với các chỉ dẫn riêng.

19.2.2. Quan trắc kiểm tra bao gồm các vấn đề sau đây:

a) áp lực ngược dưới nền công trình;

b) biến động của các khe nhiệt - lún;

c) độ lún của công trình;

d) chuyển dịch ngang của tường buồng âu

e) mực nước trong khối đất đắp sau tường buồng âu;

g) mực nước trong buồng âu và ở thượng, hạ lưu

h) các đặc trưng thủy lực khi âu làm việc ở các chế độ bình thường;

k) lưu lượng nước thấm trong các hệ thống tiêu nước;

l) quan sát có hệ thống các công trình và hệ thống tiêu nước;

m) sự xói lở và bồi lắng bùn cát trong các đoạn kênh dẫn gần âu, v.v...

19.2.3. Để xác định trị số và đặc tính phân bố của áp lực ngược ở đáy âu cần sử dụng các ống đo áp lực đặt sẵn trong công trình.

19.2.4. Để xác định trị số áp lực nước ngầm nên bố trí các ống hạ xuống sau khi đắp đất xong vào sau lưng tường âu.

19.2.5. Các ống đo áp nên lựa chọn đặt thẳng đứng. Trường hợp các ống đo áp đặt ngiêng thì góc nghiêng so với đường thẳng đứng không được lớn hơn 35°. Khi cần phải bố trí ống đo áp hình gẫy khúc thì cần tránh làm các đoạn nằm ngang. Độ nghiêng của các đoạn đó không được nhỏ hơn 5%.

19.2.6. Để xác định cao trình mực đo áp trong các ống có áp lực nên dùng áp kế.

19.2.7. Ở các ống đo không có áp thì nên đo cao trình mực nước bằng các khí cụ tiếp xúc (ống tõm, còi đo sâu, khí cụ tiếp xúc bằng điện, vv...).

19.2.8. Để đo độ mở cửa của các khe nhiệt - lúc cần sử dụng dụng cụ đo khe hở, đặt ngang khe nhiệt - lún ở đỉnh tường và ở đỉnh bản đáy.

Ở các công trình trên nền đất cũng như trên nền đá các dụng cụ đo khe hở cần đặt ở tất cả các khe nhiệt - lún ở cả hai phía của buồng âu.

19.2.9. Độ lún của đầu âu và của các đoạn buồng âu cần được xác định bằng cách định kỳ đo cao trình các mốc kiểm tra, đặt trên đỉnh tường về mặt đáy.

Khi thiết kế phải nghiên cứu đặt các mốc kiểm tra chuyển tiếp (tạm thời) để xác định tất cả các độ lún từ khi bắt đầu xây dựng công trình đến khi hoàn thành.

19.2.10. Trong khu vực âu cần phải bố trí một mạng lưới mốc mặt bằng và mốc cao độ tin cậy.

19.2.11. Việc xác định chuyển vị ngang của các kết cấu âu phải được thực hiện bằng các phương pháp trắc đạc. Để quan trắc độ chuyển vị ngang, khi thiết kế phải dự kiến bố trí các thiết bị cố định tương ứng.

19.2.12. Để quan trắc mực nước ở thượng, hạ lưu và ở buồng âu cần sử dụng các thủy chí. Thước đo nước cần đặt ở thượng lưu, ở mỗi buồng âu và ở hạ lưu.

Vị trí gắn thước đo nước phải thỏa mãn các điều kiện sao cho việc sử dụng được thuận tiện (dễ thấy rõ ràng mực nước tĩnh) và phải được bảo vệ khỏi sự va đập của tàu bè qua lại.

19.2.13. Để đo lưu lượng nước thấm trong đường tiêu nước phải bố trí các dụng cụ tương ứng.

19.3. Quan trắc đặc biệt

19.3.1. Quan trắc đặc biệt cần được quy định nhưng phải tính tới các vấn đề sau:

a) tùy theo mức độ phức tạp và quan trọng của công trình, trên cơ sở cấp công trình để xác định thiết kế các quan trắc đặc biệt;

b) khi sử dụng trong thiết kế các giải pháp kết cấu mới, cần phải kiểm tra;

c) khi sử dụng âu để tháo một phần lưu lượng lũ;

d) khi phải giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học;

Việc nghiên cứu các vấn đề sau đây có thể cần đến sự quan trắc đặc biệt:

a) chế độ nhiệt;

b) trạng thái ứng suất của bê tông và cốt thép;

c) biến dạng (và ứng suất) của nền;

d) áp lực nước ở trong các kẽ hông và các khe nối của bê tông;

e) mạch dộng của áp lực thủy động lên trần của hành lang dẫn nước;

g) lực kéo của máy nâng, thiết bị đẩy thủy lực, v.v...

h) điều kiện đậu của tàu trong buồng âu và trong các đoạn kênh dẫn (độ chênh dọc của tàu, lực trong dây cáp, v.v..).

19.3.2. Các thiết bị để quan trắc đặc biệt phải được bố trí theo thiết kế, trong thiết kế phải dự kiến các loại thành phần quan trắc, các kiểu và kết cấu của thiết bị và máy móc đo đạc, thời hạn và độ kéo dài của việc quan trắc. Nên đưa các cơ quan nghiên cứu khoa học tham gia vào việc thiết kế bố trí các thiết bị kiểm tra - đo đạc để quan trắc đặc biệt các âu tàu.

PHỤ LỤC A

(Quy định)

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ VẬN TẢI KHÔNG ĐỒNG ĐỀU

Hệ số vận tải không đồng đều k_đ được xét đến khi xác định lượng tàu bè đi lại trong những ngày cao điểm nhất, tính theo công thức:

k_đ = k_đ1 + k_đ2                                          (37)

Trong đó:

k_đ1: hệ số không đều của tình hình thông tàu qua âu, tùy thuộc vào mùa vận tải hàng hóa;

d_đ2: hệ số không đồng đều trong sự di động của các tàu và đoàn tàu do ảnh hưởng của bão trên các hồ chứa.

Trong tính toán nên lấy các hệ số như sau:

k_đ2 = 1,35 - trên các hồ mà ở đó bão làm cho vận tải thủy phải ngừng trệ;

k_đ2 = 1,1 - trên các hồ mà ở đó bão không làm cho vận tải thủy phải ngừng trệ;

k_đ1 - được xác định trên cơ sở phân tích các tài liệu về lượng tàu đi lại.

Đối với đường thủy I và II nên lấy k_đ1 = 1,1.

PHỤ LỤC B

(Quy định)

XÁC ĐỊNH ĐỘ GIA TĂNG MỚN NƯỚC CỦA TÀU DO ĐỘ CHÊNH LỆCH KHI TÀU ĐI VÀO ĐƯỜNG ÂU

Độ gia tăng mớn nước của tàu Dh có xét đến độ chênh dọc được xác định theo công thức:

                                             (37)

Trong đó:

v: tốc độ chuyển động tính bằng m/s;

g: gia tốc trọng trường, tính bằng m/s²;

c: diện tích phần ngập nước của tiết diện tàu ở mặt cắt ngang chính giữa, tính bằng m²;

W: diện tích tiết diện ướt của buồng âu, tính bằng m²;

b_k: chiều rộng buồng âu, tính bằng m;

a: hệ số phụ thuộc vào kích thước tàu (chiều dài L_c và chiều rộng h_c) và lấy bằng:

- khi  = từ 9 đến 7, hệ số a = 1,2;

khi  = từ dưới 7 đến 5, hệ số a = 1,25;

khi  = từ dưới 5 đến 3,5, hệ số a = 1,4.

Nên giải bằng cách thử dần bằng cách tự cho trị số Dh trong vế phải của công thức 37.

Khi sai số giữa trị số giả thiết và trị số tính được của Dh lớn hơn 5% độ an toàn đã chọn ở dưới đáy tàu thì việc tính thử dần còn phải tiếp tục.

Nếu không có sự hội tụ khi tính thử thì chứng tỏ rằng: đối với âu này tốc độ đã chọn của tàu và diện tích tiết diện ướt của buồng và trước hết là độ an toàn dưới đáy tàu là không thích hợp.

Khi tính thử dần thì trị số ban đầu Dh nên tính theo công thức (37) với giả thiết Dh ở vế phải công thức đó bằng 0.

PHỤ LỤC C

(Quy định)

XÁC ĐỊNH ĐỘ GIA TĂNG MỚN NƯỚC CỦA TÀU DO ĐỘ CHÊNH LỆCH KHI TÀU ĐI VÀO ĐƯỜNG ÂU

CHÚ THÍCH:

1) các kích thước chính của tàu và mức nước của chúng lấy theo mạng lưới hiện hành của các kiểu tàu chở hàng tự hành, còn lượng nước choán và các kích thước khổ biên lấy theo cẩm nang hiện hành “Cẩm nang về các tàu vận tải sản xuất hàng loạt”; do liên xô chế tạo hoặc các tàu có trọng tải và kiểu cách tương đương

2) tất cả các tài liệu về tàu kiểu “Volga lớn” và kế hoạch năm năm lần thứ 6 lấy theo cẩm nang về các tàu vận tải sản xuất hàng loạt do liên xô chế tạo hoặc các tàu có cùng trọng tải và kiểu cách tương đương

^(*) được áp dụng cho các loại tàu không phải do liên xô chế tạo nhưng có công dụng, trọng tải và kiểu cách và thông số kỹ thuật tương đương.

PHỤ LỤC D

(Quy định)

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

Kích thước các phần tử riêng biệt của hệ thống cấp nước - chiều dài đoạn làm êm dòng chảy và thể tích buồng tiêu năng khi lấy nước vào từ đầu âu, diện tích các lỗ tháo của hành lang dọc, chiều dài các tràn bên - có thể được xác định theo cái công thức nêu trong sách kỹ thuật tương ứng nhưng cần kiểm tra trên mô hình thí nghiệm đối với các âu trên đường thủy loại I và II và theo tương tự đối với các âu trên đường thủy loại II và IV.

Trị số tốc độ cực đại ở gần đáy tàu trong bất kỳ lúc nào bằng trị số này sẽ xác định khoảng cách giữa các lỗ tháo (Điều 9.2.23) có thể được xác định nhờ biểu đồ (hình D1). Khi biết tỷ số khoảng cách giữa các lỗ tháo với chiều rộng của lỗ B / B₀ và tỷ số giữa chiều sâu nước dưới đáy tàu với chiều rộng lỗ tháo h / B_o, tìm b = v_hmax/v_o - tỷ số tốc độ lớn nhất ở gần đáy tàu với tốc độ trong lỗ tháo. Từ đặc trưng thủy lực của âu ở bất kỳ thời điểm nào, có thể tính ra tốc độ trong lỗ tháo và từ đó tính ra tốc độ ở gần đáy tàu.

Hình D1 - Biểu đồ xác định tốc độ cực đại ở gần đáy tàu

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Các thuật ngữ

4. Một số quy định chung

4.1. Phân loại âu tàu

4.2. Các yêu cầu chung

4.3. Vật liệu xây dựng âu tàu

5. Xác định khả năng vận chuyển của âu tàu

5.3. Khả năng vận chuyển của âu

6. Xác định các kích thước của âu

6.1. Mức nước thông tàu tính toán

6.2. Kích thước âu

7. Bố trí các công trình thông tàu

7.1. Bố trí âu trong cụm công trình đầu mối thủy lực

7.2. Bố trí âu trên kênh vận tải thủy

7.3. Các đoạn kênh dẫn tới âu tàu

7.4. Nối tiếp kênh dẫn của âu tàu với sông và hồ chứa

7.5. Cảng trước

7.6. Vũng tàu bên âu tàu

8. Chọn số lượng tuyến và số lượng buồng âu tàu

9. Hệ thống cấp nước của âu tàu

9.1. Yêu cầu đối với thiết kế hệ thống cấp nước

9.2. Thời gian làm đầy và tháo cạn buồng âu

9.3. Tiêu năng và giảm dao động quán tính trong âu

9.4. Công trình điều chỉnh mực nước

10. Thiết bị chống thấm và tiêu nước của âu

10.1. Nhiệm vụ và yêu cầu chống thấm buồng âu

10.2. Yêu cầu tính toán hệ thống thấm của âu

10.3. Kết cấu của thiết bị chống thấm và tiêu nước của âu

11. Các chỉ dẫn chung về thiết kế cấu tạo và tính toán âu

11.1. Phân đoạn công trình

11.2. Tải trọng và lực tác dụng tính toán

11.3. Những chỉ dẫn chung về tính toán kết cấu âu tàu

12. Thiết kế đầu âu

12.1. Kết cấu đầu âu

12.2. Bố trí đầu âu

12.3. Giếng phao

12.4. Tính toán đầu âu

13. Thiết kế buồng âu

13.1. Các thành phần của buồng âu và kích thước của các thành phần buồng âu

13.2. Các kiểu buồng âu trên nền không phải là đá

13.3. Các kiểu buồng âu trên nền đá

13.4. Các sơ đồ tính toán và các phương pháp tính toán tĩnh học

14. Công trình bến và công trình hướng tàu

14.1. Chỉ dẫn chung

14.2. Các kiểu kết cấu công trình bến và hướng tàu

14.3. Các điều kiện làm việc tính toán của các công trình bến và công trình hướng tàu

15. Thiết kế cơ khí của âu tàu

15.1. Chỉ dẫn chung

15.2. Tải trọng và lực tính toán tác dụng lên cửa van, cửa âu

15.3. Cửa âu chính

15.4. Cửa van của các hành lang dẫn nước

15.5. Thiết bị vận hành cửa âu và cửa van

15.6. Cửa van sửa chữa và cửa van sự cố

15.7. Thiết bị tiêu nước

16. Thiết kế điện của âu

16.1. Hệ thống cung cấp điện cho âu và các trạm biến thế

16.2. Dẫn động bằng điện của các thiết bị chủ yếu của âu

16.3. Thiết bị điện động lực phụ trợ và hệ thống tiếp địa

17. Thiết bị bến của âu và kênh dẫn

18. Các thiết bị điều khiển, tự động hóa, khóa liên động, tín hiệu, liên lạc, chiếu sáng

18.1. Các thiết bị điều khiển, tự động, khóa liên động

18.2. Hệ thống tín hiệu giao thông thủy

18.3. Hệ thống tín hiệu vận hành âu

18.4. Hệ thống liên lạc

18.5. Hệ thống chiếu sáng

19. Thiết bị kiểm tra, quan trắc trên âu tàu

19.1. Chỉ dẫn chung

19.2. Quan trắc kiểm tra

19.3. Quan trắc đặc biệt