Giáo trình Thiết kế đường ô tô (Phần 2)

84 
CHƯƠNG 5 
THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM 
5.1.KHÁI NIỆM CHUNG: 
1.1.1.Khái niệm: 
Kết cấu áo đường mềm (hay gọi là áo đường mềm) gồm có tầng mặt làm bằng 
các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có trộn nhựa hay tưới nhựa đường và tầng móng 
làm bằng các loại vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng của nền đường 
hoặc trên lớp đáy móng. 
TÇ
n
g
 m
Æ
t
TÇ
n
g
 m
ã
n
g Líp mãng trªn (Base)
Líp mãng d-íi (Sub-base)
Líp ®¸y mãng (Capping layer)
K
h
u
 v
ù
c
 t
¸
c
 d
ô
n
g
 8
0
-1
0
0
 c
m
(S
u
b
g
ra
d
e
)
(K
Õ
t 
c
Ê
u
 t
æ
n
g
 t
h
Ó
 n
Ò
n
 m
Æ
t 
®
-
ê
n
g
)
¸
o
 ®
-
ê
n
g
(h
a
y
 k
Õ
t 
c
Ê
u
 ¸
o
 ®
-
ê
n
g
)
(P
a
v
e
m
e
n
t 
st
ru
c
tu
re
)
K
Õ
t 
c
Ê
u
 n
Ò
n
 ¸
o
 ®
-
ê
n
g
Líp mÆt (Surfacing)
Líp t¹o nh¸m (nÕu cã)
Hình 1-1: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu 
nền - áo đường 
Tầng mặt áo đường mềm cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạo 
phẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bề dày 
chịu lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại bề mặt 
và trực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) rồi đến lớp 
mặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành 
cường độ của kết cấu áo đường mềm. 
Tầng móng cũng thường gồm lớp móng trên và lớp móng dưới (các lớp này 
cũng có thể kiêm chức năng lớp thoát nước). 
Tùy loại tầng mặt, tuỳ cấp hạng đường và lượng xe thiết kế, kết cấu áo đường 
có thể đủ các tầng lớp nêu trên nhưng cũng có thể chỉ gồm một, hai lớp đảm nhiệm 
nhiều chức năng. 
85 
1.1.2.Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm và lề gia cố: 
 Áo đường là công trình được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng lớp vật 
liệu khác nhau, trực tiếp chịu tác dụng của tải trọng xe chạy và sự phá hoại thường 
xuyên của các nhân tố thiên nhiên như mưa, gió, sự thay đổi nhiệt độ, Do đó khi 
thiết kế và xây dựng áo đường phải đạt được các yêu cầu sau đây: 
 - Trong suốt thời hạn thiết kế, áo đường phải có đủ cường độ và duy trì được 
cường độ để hạn chế được tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ và của các yếu tố 
môi trường tự nhiên (sự thay đổi thời tiết, khí hậu; sự xâm nhập của các nguồn ẩm). 
 - Mặt đường phải đảm bảo đạt được độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản 
lăn, giảm sóc khi xe chạy. 
 - Bề mặt của áo đường phải có đủ độ nhám nhất định để nâng cao hệ số bám 
giữa bánh xe với mặt đường, tạo điều kiện tốt cho xe chạy an toàn với tốc độ cao và 
trong trường hợp cần thiết có thể dừng xe nhanh chóng. 
 - Áo đường càng sản sinh ít bụi càng tốt. Vì bụi sẽ làm giảm tầm nhìn, gây tác 
dụng xấu cho hành khách, hàng hóa và gây ô nhiễm môi trường. 
5.2.PHÂN LOẠI KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 
1.2.1.Phân loại tầng mặt: 
Tuỳ theo mức độ đảm bảo được các yêu cầu nêu trên là cao hay thấp, tầng mặt 
kết cấu áo đường mềm được phân thành 4 loại như sau: 
- Tầng mặt cấp cao A1: Là loại tầng mặt có lớp mặt trên bằng bê tông nhựa 
chặt loại I trộn nóng (theo “Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê 
tông nhựa”, 22 TCN 249). 
- Tầng mặt cấp cao thứ yếu A2: Là loại tầng mặt có lớp mặt bằng bê tông 
nhựa chặt loại II trộn nóng (theo “Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt 
đường bê tông nhựa”, 22 TCN 249) hoặc bê tông nhựa nguội trên có láng nhựa, đá 
dăm đen trên có láng nhựa hoặc bằng lớp thấm nhập nhựa (theo "Tiêu chuẩn kỹ thuật 
thi công và nghiệm thu mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa", 22 TCN 270) hay lớp 
láng nhựa (theo "Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường láng nhựa", 
22 TCN 271). 
 - Tầng mặt cấp thấp B1: Là loại tầng mặt có lớp mặt bằng cấp phối đá dăm, 
đá dăm nước, cấp phối tự nhiên với điều kiện là phía trên chúng phải có lớp bảo vệ rời 
rạc được thường xuyên duy tu bảo dưỡng (thường xuyên rải cát bù và quét đều phủ kín 
bề mặt lớp). 
 - Tầng mặt cấp thấp B2: Là loại tầng mặt có lớp mặt bằng đất cải thiện hay 
bằng đất, đá tại chỗ gia cố hoặc phế thải công nghiệp gia cố chất liên kết vô cơ với 
điều kiện là phía trên chúng phải có lớp hao mòn và lớp bảo vệ được duy tu bảo dưỡng 
thường xuyên. 
1.2.2.Phân loại theo vật liệu và cấu trúc vật liệu: 
86 
- Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo 
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối. 
- Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo 
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối nhưng có trộn thêm chất kết dính vô cơ 
(xi măng, vôi,): nhờ có chất kết dính nên cường độ và tính ổn định nước của các loại 
mặt đường này được tăng lên rõ rệt. 
- Các tầng lớp áo đường làm bằng vật liệu đất đá thiên nhiên có cấu trúc theo 
nguyên lý đá chèn đá hoặc nguyên lý cấp phối nhưng có trộn thêm chất kết dính hữu 
cơ (bi tum, guđrông. 
1.2.3.Phân loại theo đặc điểm tính toán cường độ áo đường 
 Có hai loại: áo đường cứng và áo đường mềm. 
- Áo đường cứng (mặt đường bê tông xi măng): là kết cấu có khả năng chịu kéo 
khi uốn rất lớn, làm việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi, tức là phân bố được áp 
lực của tải trọng bánh xe xuống nền đất trên một diện tích rộng làm cho nền đất phía 
dưới ít phải tham gia chịu tải. (Hình 5.2b) 
- Áo đường mềm: là kết cấu với các tầng lớp không có khả năng chịu uốn hoặc 
có khả năng chịu uốn nhỏ, dưới tác dụng của tải trọng bánh xe chúng chịu nén và chịu 
cắt trượt là chủ yếu. Do đó nền đất cũng tham gia chịu tải cùng với mặt đường ở mức 
độ đáng kể. (Hình 5.2a) 
Thuộc về áo đường mềm là tất cả các loại áo đường làm bằng các vật kiệu khác 
nhau, trừ mặt đường bê tông xi măng. 
a. Phân bố ứng suất áo đường mềm b. Phân bố ứng suất áo đường cứng 
Hình 5.2 
5.3.CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 
1.3.1.Cấu tạo tầng mặt: 
Bảng 1-1: Chọn loại tầng mặt 
87 
Cấp thiết kế 
đường (theo 
TCVN 4054) 
Loại tầng 
mặt 
Vật liệu và cấu tạo tầng mặt 
Thời 
hạn thiết 
kế 
(năm) 
Số trục xe tiêu 
chuẩn tích lũy 
trong thời hạn 
thiết kế (trục xe 
tiêu chuẩn/làn) 
Cấp I, II, III 
và cấp IV 
Cấp cao 
A1 
Bê tông nhựa chặt loại I hạt nhỏ, 
hạt trung làm lớp mặt trên; hạt 
trung, hạt thô (chặt hoặc hở loại I 
hoặc loại II) làm lớp mặt dưới 
 10 > 4.106 
Cấp III, IV 
và cấp V 
Cấp cao 
A2 
- Bê tông nhựa chặt loại II, đá 
dăm đen và hỗn hợp nhựa nguội 
trên có láng nhựa 
- Thấm nhập nhựa 
- Láng nhựa (cấp phối đá dăm, 
đá dăm tiêu chuẩn, đất đá gia cố 
trên có láng nhựa) 
8-10 
5-8 
4-7 
> 2.106 
> 1.106 
> 0.1.106 
Cấp IV, V và 
VI 
Cấp thấp 
B1 
Cấp phối đá dăm, đá dăm nước, 
hoặc cấp phối thiên nhiên trên có 
lớp bảo vệ rời rạc (cát) hoặc có 
lớp hao mòn cấp phối hạt nhỏ 
3-4 0,1.106 
Cấp V và cấp 
VI 
Cấp thấp 
B2 
- Đất cải thiện hạt 
- Đất, đá tại chỗ, phế liệu công 
nghiệp gia cố (trên có lớp hao 
mòn, bảo vệ) 
2-3 < 0,1.106 
 Tầng mặt cấp cao A1: 
Bố trí các lớp trong tầng mặt cấp cao A1: 
Đây là các lớp chủ yếu cùng với tầng móng và khu vực tác dụng của nền đất tạo 
ra cường độ chung của kết cấu nền áo đường. Trong trường hợp tầng mặt cấp cao A1, 
các lớp này đều phải bằng các hỗn hợp vật liệu hạt có sử dụng nhựa đường và lớp trên 
cùng phải bằng bê tông nhựa chặt loại I trộn nóng. Các lớp phía dưới có thể làm bằng 
bê tông nhựa loại II, bê tông nhựa rỗng, đá dăm đen, bê tông nhựa nguội (trộn nhựa 
lỏng hoặc nhũ tương nhựa) và cả thấm nhập nhựa. 
Trường hợp đường cao tốc, đường cấp I, cấp II hoặc đường cấp III có quy mô 
giao thông lớn thì tầng mặt cấp cao A1 có thể bố trí thành 3 lớp hoặc 2 lớp. 
Trường hợp bố trí thành 3 lớp thì có thể bố trí lớp bê tông nhựa chặt loại I hạt 
nhỏ ở trên cùng với bề dày từ 3,0 - 4,0cm rồi đến 4,0 – 6,0cm bê tông nhựa hạt trung 
và 5,0 – 6,0cm bê tông nhựa hạt lớn. Hoặc cũng có thể bố trí trên cùng là lớp bê tông 
88 
nhựa chặt loại I hạt trung dày 4,0 – 5,0cm rồi đến 2 lớp bê tông nhựa hạt lớn dày 5,0 – 
6,0cm và 6,0 – 8,0cm ở dưới. 
Trường hợp bố trí thành 2 lớp thì có thể bố trí trên cùng là lớp bê tông nhựa 
chặt loại I hạt nhỏ dày 3,0 – 4,0cm rồi đến 4,0 -5,0cm bê tông nhựa hạt trung hoặc trên 
cùng là 4,0 – 5,0cm bê tông nhựa chặt loại I hạt trung rồi đến 6,0-8,0 cm bê tông nhựa 
hạt lớn. 
Bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1: xem tiêu chuẩn 22 TCN 211-06. 
 Tầng mặt cấp cao A2: 
- Lớp mặt bằng bê tông nhựa rỗng, đá dăm đen, bê tông nhựa nguội thường bố 
trí bề dày 4,0 -8,0cm; 
- Lớp mặt thấm nhập nhựa bề dày phải tuân theo 22 TCN 270; 
- Lớp mặt bằng các loại vật liệu hạt không gia cố hoặc có gia cố chất liên kết vô 
cơ thường có bề dày từ 15,0-18,0cm; 
 Tầng mặt mặt đường cấp thấp: 
Bố trí lớp hao mòn hoặc lớp bảo vệ trên mặt đường cấp thấp: Trên các loại tầng 
mặt cấp thấp B1 ở bảng 5-1 phải bố trí lớp hao mòn bằng cấp phối hạt nhỏ hoặc lớp 
bảo vệ rời rạc; đối với các đường quan trọng hơn có thể bố trí cả lớp hao mòn và lớp 
bảo vệ. Trên mặt đường cấp phối thiên nhiên thường rải lớp hao mòn; trên mặt đường 
đá dăm nước và cấp phối đá dăm thường rải lớp bảo vệ rời rạc. Các lớp này phải được 
duy tu bằng cách bổ sung vật liệu thường xuyên, san gạt phủ kín bề mặt tầng mặt để 
hạn chế tác dụng phá hoại của xe cộ đối với tầng mặt và để tạo phẳng cho mặt đường; 
Lớp hao mòn thường dày từ 2 – 4cm được làm bằng cấp phối hạt nhỏ có thành phần 
hạt như loại C, D, E trong 22 TCN 304 nhưng nên có chỉ số dẻo từ 15-21. Có thể trộn 
đều cát và sỏi để tạo ra cấp phối hạt loại này; Lớp bảo vệ thường dày 0,5-1,0cm bằng 
cát thô, cát lẫn đá mi, đá mạt với cỡ hạt lớn nhất là 4,75mm; 
Dù làm tầng mặt loại này bằng vật liệu gì đều nên loại bỏ các hạt có kích cỡ lớn 
hơn 50mm và trong mọi trường hợp cỡ hạt lớn hơn 4,75mm đều nên chiếm tỷ lệ trên 
65%. 
1.3.2.Cấu tạo tầng móng: 
Chức năng của tầng móng là truyền áp lực của bánh xe tác dụng trên mặt đường 
xuống đến nền đất sao cho trị số áp lực truyền đến nền đất đủ nhỏ để nền đất chịu 
đựng được cả về ứng suất và biến dạng, đồng thời tầng móng phải đủ cứng để giảm 
ứng suất kéo uốn tại đáy tầng mặt cấp cao bằng bê tông nhựa ở phía trên nó. Do vậy 
việc bố trí cấu tạo tầng móng nên tuân theo các nguyên tắc sau: 
- Nên gồm nhiều lớp, lớp trên bằng các vật liệu có cường độ và khả năng chống 
biến dạng cao hơn các lớp dưới để phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất và hạ giá 
thành xây dựng. Tỷ số mô đun đàn hồi của lớp trên so với lớp dưới liền nó nên dưới 3 
lần (trừ trường hợp lớp móng dưới là loại móng nửa cứng) và tỷ số mô đuyn đàn hồi 
của lớp móng dưới với mô đuyn đàn hồi của nền đất nên trong phạm vi 2,5 – 10 lần. 
Số lớp cũng không nên quá nhiều để tránh phức tạp cho thi công và kéo dài thời gian 
khai triển dây chuyền công nghệ thi công. 
89 
- Cỡ hạt lớn nhất của vật liệu làm các lớp móng phía trên nên chọn loại nhỏ hơn 
so với cỡ hạt lớn nhất của lớp dưới. Vật liệu hạt dùng làm lớp móng trên cần có trị số 
CBR 80 và dùng làm lớp móng dưới cần có CBR 30. 
- Kết cấu tầng móng (về vật liệu và về bề dày) nên thay đổi trên từng đoạn tuỳ 
thuộc điều kiện nền đất và tình hình vật liệu tại chỗ sẵn có. Trong mọi trường hợp đều 
nên tận dụng vật liệu tại chỗ (gồm cả các phế thải công nghiệp) để làm lớp móng dưới. 
Chọn loại tầng móng theo chỉ dẫn ở bảng 5-3: 
Bảng 1-3: Chọn loại tầng móng 
Lớp vật liệu làm 
móng 
Phạm vi sử dụng thích hợp Điều kiện sử dụng 
Vị trí móng Loại tầng mặt 
1. Cấp phối đá dăm 
nghiền loại I (22 TCN 
334 -06) 
- Móng trên 
- Móng dưới 
Cấp cao A1, A2 
Cấp cao A1 
Nếu dùng làm lớp móng trên thì 
cỡ hạt lớn nhất Dmax 25mm và 
bề dày tối thiểu là 15cm (khi số 
trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong 
15 năm nhỏ hơn 0,1.106 thì tối 
thiểu dày 10cm) 
2. Cấp phối đá dăm 
nghiền loại II (22 
TCN 334 -06) 
- Móng dưới 
- Móng trên 
Cấp cao A1 
Cấp cao A2 và 
cấp thấp B1 
Nếu dùng làm lớp móng trên thì 
Dmax=25mm; 
Nếu dùng làm lớp bù vênh thì 
Dmax=19mm 
3. Cấp phối thiên 
nhiên (22 TCN 304 - 
03) 
- Móng dưới 
- Móng trên 
- Móng trên 
(mặt) và móng 
dưới 
Cấp cao A1, A2 
Cấp cao A2 
Cấp thấp B1, B2 
Như quy định ở 22 TCN 304 - 
03 
4. Đá dăm nước (22 
TCN 06 -77) 
- Móng dưới 
- Móng trên (mặt 
) 
Cấp cao A2 
Cấp thấp B1, B2 
Phải có hệ thống rãnh xương cá 
thoát nước trong quá trình thi 
công và cả sau khi đưa vào khai 
thác nếu có khả năng thấm nước 
vào lớp đá dăm; 
Nên có lớp ngăn cách (vải địa kỹ 
thuật) giữa lớp móng đá dăm 
nước với nền đất khi làm móng 
có tầng mặt cấp cao A2; 
Không được dùng loại kích cỡ 
mở rộng trong mọi trường hợp. 
5. Bê tông nhựa rỗng 
theo 22 TCN 249; hỗn 
hợp nhựa trộn nguội, 
lớp thấm nhập nhựa 
(22 TCN 270) 
- Móng trên 
- Móng trên (mặt 
) 
Cấp cao A1 
Cấp cao A2 
Với các loại hỗn hợp cuội sỏi, 
cát, trộn nhựa nguội hiện chưa có 
tiêu chuẩn ngành 
90 
Lớp vật liệu làm 
móng 
Phạm vi sử dụng thích hợp Điều kiện sử dụng 
Vị trí móng Loại tầng mặt 
6. Cấp phối đá (sỏi 
cuội) gia cố xi măng 
theo 22 TCN 245; cát 
gia cố xi măng theo 22 
TCN 246 
- Móng trên 
- Móng trên (mặt 
) 
Cấp cao A1 
Cấp cao A2 
Cỡ hạt lớn nhất được sử dụng là 
25mm 
Cường độ yêu cầu của cát gia cố 
phải tương ứng với yêu cầu đối 
với móng trên 
7. Đất, cát, phế liệu 
công nghiệp (xỉ lò 
cao, xỉ than, tro 
bay) gia cố chất liên 
kết vô cơ, hữu cơ hoặc 
gia cố tổng hợp 
- Móng trên 
(mặt) 
- Móng dưới 
Cấp cao A2 
Cấp cao A1 và 
A2 
Trường hợp gia cố chất kết dính 
vô cơ có thể tuân thủ 22 TCN 81-
84; 
Các trường hợp gia cố khác hiện 
chưa có tiêu chuẩn ngành 
5.3.3.Bề dày cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường: 
Bề dày tầng mặt và các lớp móng của kết cấu áo đường phải được xác định 
thông qua các yếu sau: 
- Đạt được các trạng thái giới hạn về cường độ. 
- Bảo đảm điều kiện làm việc tốt và đảm bảo thi công thuận lợi. 
Bề dày tối thiểu được xác định bằng 1,5 lần cỡ hạt lớn nhất có trong lớp kết cấu 
và không được vượt quá trị số ở Bảng 5-4. 
Loại lớp kết cấu áo đường 
Bề dày tối 
thiểu (cm) 
Bề dày thường 
sử dụng (cm) 
Bê tông nhựa, đá dăm trộn 
nhựa 
Hạt lớn 
Hạt trung 
Hạt nhỏ 
5 
4 
3 
5 – 8 
4 – 6 
3 - 4 
Cát trộn nhựa 1,0 1 – 1,5 
Thấm nhập nhựa 4,5 4,5 – 6,0 
Láng nhựa 1,0 1,0 – 3,5 
Cấp phối đá dăm 
Dmax=37,5mm 
Dmax 25mm 
12 (15) 
8 (15) 
15 – 24 
Cấp phối thiên nhiên 8 (15) 15 – 30 
Đá dăm nước 10 (15) 15 – 18 
5.3.ĐẶC ĐIỂM CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY TÁC DỤNG LÊN MẶT 
ĐƯỜNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN CƠ CHẾ LÀM VIỆC CỦA 
KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM: 
91 
 Độ lớn của tải trọng trục tính toán P (T, KN): 
Tải trọng tính toán P được lấy bằng ½ trọng lượng của trục sau. Các xe tải 
thường có trọng lượng trục sau chiếm ¾ trọng lượng toàn bộ xe. 
 Diện tích vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường (cm2): 
Diện tích vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào độ cứng và 
kích thước của lốp xe. Vệt tiếp xúc này thực tế đo được là hình elip, để đơn giản cho 
tính toán người ta xem gần đúng như một hình tròn có diện tích (S) bằng diện tích thực 
tế. (Hình 5.3) 
 Đường kính vệt bánh xe tương đương (D): 
92 
 Đặc điểm tải trọ ... 
KHKT) dựa trên quan hệ Lgc/b và Hxói/H. 
Trong đó: 
H: chiều sâu nước dâng trước công trình, ở đây lấy H =2 hc = 2.356 m 
b : khẩu độ công trình, b = 2.0 m 
 Hxói = 
5.45.20.2
0.2
356.22
 = 1.83 m 
- Chiều sâu chân tường chống xói : Ht Hxói + 0.5 m 
 Ht 1.83 + 0.5 = 2.23 m, chọn Ht =2.3 m 
2.20.2.5. Gia cố chống xói rãnh: 
 Nói chung việc gia cố chống xói rãnh được chọn trên cơ sở của kết quả tính 
toán thủy lực. Tuy nhiên cũng có thể dựa vào độ dốc lòng rãnh để chọn vật liệu gia cố. 
Bao gồm một số biện pháp sau đây: 
148 
 1) Lát cỏ: dùng khi đáy rãnh rộng trên 1m. Khi đáy rãnh nhỏ hơn 1m thì lòng 
rãnh gia cố bằng đá dăm sỏi, gạch vụn với chiều dày lớp gia cố 8 – 10cm; còn cỏ chỉ 
lát 2 bên bờ ta luy. 
 2) Lát đá: 
 Tùy theo cỡ đá, chiều dày lớp đá gia cố có thể lấy như sau: 
 12 – 14cm với đá loại nhỏ; 
 14 – 16cm với đá loại vừa; 
 16 – 18cm với đá loại lớn; 
 Khi lát đá phải đảm bảo chúng thật khít nhau, các khe hở phải chèn kín bằng đá 
con và phải được đầm lèn chặt. 
 3) Bê tông đất sét: làm bằng đất sét dẻo trộn với đá dăm, đá sỏi hay gạch vụn. 
Chiều dày lớp gia cố khoảng 25cm. 
 4) Đất gia cố nhựa: nên dùng với đất cát hoặc cát pha sét. Chiều dày lớp gai cố 
từ 5 – 10m. 
 5) Gia cố bằng bê tông: khi tốc độ nước chảy trong rãnh lớn, có thể dùng tấm 
bê tông kích thước 50 x 50 x 8cm để gia cố. 
Việc chọn biện pháp gia cố chống xói rãnh còn dựa vào tốc độ nước chảy, ý 
nghĩa của kênh rãnh và điều kiện vật liệu tại chỗ. 
2.20.3. Rãnh đỉnh: 
Khi diện tích lưu vực sườn núi đổ về đường lớn hoặc khi chiều cao taluy đào 
12 m thì phải bố trí rãnh đỉnh để đón nước chảy về phía đường và dẫn nước về công 
trình thoát nước, về sông suối hay chỗ trũng cạnh đường, không cho phép nước đổ trực 
tiếp xuống rãnh biên. 
Rãnh đỉnh phải có quy hoạch hợp lý về hướng tuyến, độ dốc dọc và mặt cắt 
thoát nước. Rãnh đỉnh thiết kế với tiết diện hình thang, chiều rộng đáy rãnh tối thiểu là 
0,50 m, bờ rãnh có taluy 1 : 1.5, chiều sâu rãnh xác định theo tính toán thuỷ lực và 
đảm bảo mực nước tính toán trong rãnh cách mép rãnh ít nhất 20 cm nhưng không 
nên sâu quá 1,50 m. 
Khi rãnh đỉnh có chiều dài đáng kể thì cần chia rãnh thành các đoạn ngắn. Lưu 
lượng nước chảy tính toán của mỗi đoạn lấy bằng lưu lượng nước chảy qua mặt cắt 
cuối cùng của mỗi đoạn, tức lưu lượng từ phần lưu vực chảy trực tiếp về đoạn rãnh 
tính toán cộng với tất cả các lưu lượng nước chảy từ lưu vực ở các đoạn rãnh từ phía 
trên chảy về. 
Độ dốc của rãnh đỉnh thường chọn theo điều kiện địa hình để tốc độ nước chảy 
không gây xói lòng rãnh. Trường hợp do điều kiện địa hình bắt buộc phải thiết kế rãnh 
đỉnh cố độ dốc lớn thì phải có biện pháp gia cố lòng rãnh thích hợp, tốt nhất là gia cố 
bằng đá hộc xây hay bằng tấm bê tông hoặc thiết kế rãnh có dạng dốc nước hay bậc 
nước. Để tránh ứ đọng bùn cát trong rãnh, độ dốc của rãnh không được nhỏ hơn 3 0/00 
 5 0/00. 
149 
Ở những nơi địa hình sườn núi dốc, diện tích lưu vực lớn, địa chất dễ sụt lở thì 
có thể làm hai hoặc nhiều rãnh đỉnh. Ngược lại, nếu độ dốc ngang sườn đồi nhỏ và 
diện tích lưu vực nước chảy về rãnh dọc không lớn thì có thể không làm rãnh đỉnh, 
nhưng phải kiểm tra khả năng thoát nước rãnh biên. 
Vị trí của rãnh đỉnh phải cách mép taluy nền đường đào ít nhất là 5 m và đất 
thừa do đào rãnh đỉnh được đắp thành một con trạch (đê nhỏ) về phía dốc đi xuống của 
địa hình (phía thấp); bề mặt con trạch có độ dốc ngang 2 % về phía rãnh và chân của 
nó cách mép taluy nền đường đào ít nhất là 1 m. (Hình 8.6) 
Trường hợp cần bố trí rãnh đỉnh để ngăn nước chảy về nền đường đắp thì vị trí 
rãnh đỉnh phải cách mép rãnh biên ít nhất là 5 m nếu có làm rãnh biên, và cách chân 
taluy nên đắp ít nhất là 2 m nếu không có rãnh biên và đất đào rãnh đỉnh được đắp 
thành một con trạch về phía nền đường, bề mặt con trạch có độ dốc ngang 2 % về phía 
rãnh. 
Rãnh đỉnh không nên bố trí cách xa nền đường quá vì như vậy sẽ hạn chế tác 
dụng của rãnh đỉnh. 
>5m
2%Con traïch
Raõnh doïc
Raõnh ñænh
Hình 8.7 Cấu tạo rãnh đỉnh 
2.20.4. Rãnh dẫn nước: 
Rãnh dẫn nước được thiết kế để dẫn nước từ các nơi trũng cục bộ về một công 
trình thoát nước gần nhất hoặc từ rãnh dọc, rãnh đỉnh về chỗ trũng hay về cầu cống, 
hoặc để nối tiếp giữa sông suối với thượng và hạ lưu cống. (Hình 8.8) 
Rãnh dẫn nước không nên thiết kế dài quá 500 m. Đất đào từ rãnh được đắp 
thành con đê nhỏ dọc theo rãnh. Nếu rãnh dẫn nước bố trí dọc theo nền đường thì mép 
rãnh phải cách chân taluy nền đường ít nhất là 3 m – 4 m và giữa rãnh và nền đường 
có đê bảo vệ cao 0,50 m – 0,60 m. 
Hướng của rãnh nên chọn càng thẳng càng tốt. ở những nơi chuyển hướng, bán 
kính đường cong nên lấy bằng từ 10 lần đến 20 lần chiều rộng đáy trên của rãnh và 
không được nhỏ hơn 10 m. 
Tiết diện của rãnh xác định theo tính toán thuỷ lực nhưng chiều sâu của rãnh 
không nên nhỏ hơn 0,50 m và đáy rãnh không nhỏ hơn 0.40m, mép bờ rãnh phải cao 
hơn mực nước chảy trong rãnh ít nhất là 0,20 m. 
Tần suất tính lưu lượng của rãnh dẫn nước lấy bằng tần suất của công trình 
thoát nước liên quan. 
150 
2.20.5. Dốc nước và bậc nước: 
2.20.5.1. Khái niệm: 
Ở những nơi rãnh thoát nước có độ dốc lớn, để đảm bảo công trình không bị xói 
lở do dòng nước phải làm dốc nước (hình 8.11) hoặc bậc nước. Chọn công trình thoát 
nước loại nào phải được giải quyết trên cơ sở so sánh các phương án phụ thuộc vào 
151 
điều kiện cụ thể. Dốc nước và bậc nước thường được sử dụng ở các đoạn rãnh có dốc 
lớn nối tiếp giữa thượng lưu và hạ lưu cống với lòng suối tự nhiên, ở những đoạn rãnh 
thoát nước từ các công trình thoát nước đổ dọc theo taluy đường đào hay đường đắp, 
đoạn nối tiếp từ rãnh đỉnh về sông suối hoặc cầu cống. 
Hình 8.11a Mặt cắt dọc theo tim dốc nước 
Hình 8.11b Mặt bằng dốc nước 
Hình 8.11c Mặt cắt ngang dốc nước 
Mặt cắt ngang của dốc nước thường được thiết kế có dạng hình chữ nhật, với 
chiều rộng và chiều sâu được tính toán theo thuỷ lực phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế, 
độ dốc của dốc nước, tốc độ cho phép không xói của vật liệu làm dốc nước và tùy 
thuộc vào kích thước công trình nối tiếp với dốc nước. 
152 
Cấu tạo của dốc nước có thể làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, đá xây. Để 
giảm tốc độ nước chảy ở dốc nước, đáy dốc nước có tạo các gờ nhám và ở cuối dốc 
nước thường làm bể (giếng) tiêu năng hay tường tiêu năng. 
Bậc nước có bể tiêu năng thường dùng khi rãnh, kênh thoát nước có độ dốc rất 
lớn. Bậc nước thường có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, 
đá xây. Chiều rộng, chiều cao của bậc nước, chiều sâu, chiều dài của bể tiêu năng, 
chiều cao và chiều dày của tường tiêu năng được tính toán theo các công thức thuỷ lực 
và tùy thuộc vào kích thước công trình nối tiếp với dốc nước. (Hình 8.12) 
Hình 8.12a Mặt cắt dọc theo tim bậc nước 
Hình 8.12b Mặt bằng bậc nước 
Hình 8.12c Mặt cắt ngang bậc nước 
Cấu tạo của dốc nước và bậc nước được thiết kế theo các thiết kế điển hình. 
Trường hợp không có các thiết kế điển hình phù hợp thì có thể tham khảo theo các quy 
định sau đây: 
153 
- Chiều cao dốc nước và bậc nước cao hơn mực nước tính toán tối thiểu là 0,20 
m; 
- Để chống trượt, mặt dưới của đáy dốc nước cứ cách 2,5 m – 4,0 m phải thiết 
kế chân khay cắm sâu vào đất 0,30 m – 0,50 m; 
- Độ dốc của dốc nước không nên dốc quá 1 : 1,5. Nếu lớn hơn độ dốc trên thì 
phải thiết kế bậc nước; 
- Bậc nước thường thiết kế có chiều cao mỗi bậc 0,30 m – 0,60 m và độ dốc mặt 
bậc 2 % – 3%. 
Tần suất tính toán lưu lượng thiết kế dốc nước, bậc nước lấy theo tần suất tính 
toán lưu lượng tính toán của công trình liên quan tới dốc nước, bậc nước. 
2.20.5.2. Tính toán dốc nước: 
Dốc nước là rãnh, kênh có độ dốc lớn hơn độ dốc phân giới (i > ik). Mặt cắt 
ngang dốc nước thường dùng có dạng hình chữ nhật. Đáy và tường dốc nước thường 
làm bằng bê tông, đá, gạch xây, Để giảm tốc độ nước chảy ở cuối dốc nước thường 
làm tường tiêu năng hay giếng tiêu năng (Hình 8.13). 
H hk
d
h2=h0''
h
i < i k
i > i k
i < i k
ho
lg 
Hình 8.13 Sơ đồ tính dốc nước có giếng tiêu năng 
 Trình tự tính toán dốc nước như sau: 
 1) Xác định chiều rộng của dốc nước: 
2/5
0
2/3
a
4/3
v.n
Qi
b 
trong đó: na – hệ số nhám của dốc nước có xét đến hiện tượng lẫn khí: 
na = n.a 
 n – hệ số nhám, lấy theo vật liệu làm dốc nước (tra bảng); 
 a – hệ số lẫn khí (tra bảng); 
 i – độ dốc của dốc nước; 
 v0 – tốc độ cho phép không xói của vật liệu làm dốc nước; 
154 
 2) Xác định chiều sâu nước chảy ở cuối dốc nước: 
0
0
b.v
Q
h 
 3) Xác định chiều sâu nước chảy ở đầu dốc nước: được lấy bằng chiều sâu 
nước chảy phân giới hk: 
2/3
k
b
Q
0,47h 
 4) Xác định điều kiện ngập ở hạ lưu dốc nước: 
 Cần tính chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thủy lực: 
1/2
00
0
0
''
02
.h0,45.v
g
2h
vhh 
 h0 – chiều sâu nước chảy trong dốc nước 
 Xác định chiều sâu nước chảy của suối sau dốc nước h
của Sêdi-Maning. 
 Nếu 
''
0δ
1,1hh thì có hiện tượng chảy ngập và tốc độ sau dốc nước xác định 
theo h 
 Nếu 
''
0δ
1,1hh thì sau dốc nước phải làm giếng tiêu năng để giảm tốc độ nước 
chảy. Chiều sâu của giếng tiêu năng xác định theo công thức: 
δ
''
0
h1,1hd 
 Chiều dài của giếng tiêu năng tính từ cuối dốc nước tới thành biên cuối tính 
theo công thức: 
0
''
0g
hh3l 
 Dựa vào tốc độ nước chảy tính toán để chọn vật liệu làm dốc nước. 
2.20.5.3. Tính toán bậc nước: 
Bậc nước có giếng tiêu năng thường dùng khi rãnh, kênh rất dốc. Bậc nước 
thường có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng bê tông, đá xây, 
 Trình tự tính toán bậc nước như sau (Hình 8.14): 
155 
hk
lg
P
hk
H
d
lT
Hình 8.14 Sơ đồ tính toán bậc nước có giếng tiêu năng 
 1) Chọn chiều rộng bậc nước b: thường lấy bằng khẩu độ công trình thoát 
nước, hoặc lấy theo tiêu chuẩn lưu lượng 0,5 – 1m3/s cho 1 mét chiều rộng bậc nước. 
 2) Định số bậc nước và xác định chiều sâu nước đổ xuống bằng cách chia chiều 
cao nước đổ toàn bộ trong đoạn thiết kế bậc nước cho số bậc nước đã giả thiết. 
 3) Xác định chiều sâu nước chảy tại cửa vào bậc nước: lấy bằng chiều sâu nước 
chảy phân giới hk: 
2/3
k
b
Q
0,47h 
 4) Xác định chiều sâu sau bước nhảy thủy lực: 
k
''
c
''
c
hεh 
''
c
ε - xác định theo đồ thị. 
 5) Xác định chiều sâu nước trước tường tiêu năng: 
h = H + d = 1,7hk + d 
 6) Kiểm tra điều kiện nước chảy ngập: 
''
c
h1,1h 
 Nếu điều kiện này không được thỏa mãn thì phải giả định lại d và lập lại tính 
toán cho đến khi thỏa mãn. 
 7) Xác định chiều dài tối thiểu cho phép của giếng: 
lg = l1 + l2 
 l1 – độ xa của dòng nước đổ xuống đáy: 
g
y2
.vl
k1
156 
vk – tốc độ nước chảy tại cửa vào: 
k
k
h.b
Q
v 
 g – gia tốc rơi tự do; 
 y – chiều cao nước đổ xuống của dòng chảy: 
2
h
dPy k 
 l2 – chiều dài bước nhảy thủy lực: 
c
''
c2
hh3l 
 hc – chiều sâu tại tiết diện thắt hẹp trong giếng được xác định theo đồ thị tương 
tự như khi xác định 
''
c
h : hc = ec.hk 
 8) Xác định chiều dày tường tiêu năng theo công thức: 
lT = 3hk 
 9) Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước tại nơi thiết kế: bằng cách xác định độ 
dốc đặt bậc nước. 
gT
b
ll
P
i
 Độ dốc ib không được nhỏ hơn độ dốc địa hình nơi làm bậc nước, nếu không 
thỏa mãn thì phải giả thiết lại số bậc, xác định lại kích thước của bậc nước. Còn nếu ib 
lớn hơn độ dốc địa hình thì tăng chiều dài bậc nước, như vậy cải thiện điều kiện ngập 
của dòng chảy và xem như các bước tính toán trên là thỏa mãn. Chiều dài của giếng 
xác định lại theo độ dốc i của địa hình: 
T
'
g
l
i
P
l 
2.21. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC NGẦM: 
2.21.1. Tác dụng và phân loại rãnh ngầm: 
 - Nước ngầm là phần nước nằm dưới đất và dưới tác dụng của trọng lực chảy 
theo dốc của các lớp đất không thấm nước. 
 - Tác dụng của rãnh ngầm là hạ thấp mức nước ngầm. 
 - Tùy theo vị trí và tác dụng của rãnh ngầm có thể phân loại chúng như sau: 
 1) Rãnh ngầm làm dưới đáy rãnh dọc hay dưới nền đường để hạ thấp mức nước 
ngầm dưới phần xe chạy 
157 
 2) Rãnh ngầm đặt sau ta luy nền đường đào để làm cho ta luy khô ráo và ngăn 
chặn không cho nước ngầm từ mái dốc đường đào đổ ra mặt đường. 
 3) Rãnh ngầm đặt sau tường chắn đất, mố cầu. 
 4) Rãnh ngầm thoát nước dưới các lớp áo đường (rãnh xương cá). 
2.21.2. Cấu tạo của rãnh thoát nước ngầm: 
Rãnh thoát nước ngầm có thể cấu tạo theo kiểu rãnh hở hoặc kín. Rãnh loại hở 
chỉ dùng khi mực nước ngầm cao, rãnh loại kín thường sử dụng khi mực nước ngầm 
nằm sâu. Chiều rộng đáy của rãnh ngầm từ 0,30 m đến 1 m tuỳ theo chiều sâu của rãnh 
và điều kiện thi công. 
Cấu tạo của rãnh thoát nước ngầm loại kín được thiết kế theo sơ đồ tổng quát 
như sau: Phía trên cùng của rãnh đắp bằng vật liệu (đất) không thấm nước và được lèn 
chặt để giữ không cho nước mưa ngấm xuống rãnh; sau đó là hai lớp cỏ lật ngược để 
giữ không cho đất rơi xuống các lớp vật liệu lọc nước bên dưới, dưới lớp cỏ này là lớp 
cát và sau đó là lớp đá dăm hay sỏi cuội, dưới cùng để tăng khả năng thoát nước của 
rãnh thường có một ống thoát nước hoặc hầm 
thoát nước. (Hình 8.9) 
Trường hợp sử dụng rãnh thoát nước ngầm ở các taluy dương đường đào để 
ngăn chặn nước ngầm không cho chảy ra phía ngoài thì cần sử dụng loại rãnh thoát 
nước ngầm một bên có tường chắn không thấm nước chạy dọc theo rãnh ngầm, một 
bên theo nguyên tắc tầng lọc ngược. 
Đá dùng để lấp rãnh phải là loại không bị phong hóa và tan rã trong môi trường 
nước, ống thoát nước ở rãnh ngầm thường dùng là ống bê tông đường kính thoát nước 
nhỏ nhất là 15 cm – 20 cm hoặc có thể bằng sành, bằng gạch hay đá xây có đường 
kính 30 cm – 50 cm chiều dài mỗi đốt ống thoát nước 0,3 m – 0,6 m; ống thoát nước 
đặt giáp nhau, khe hở 1 cm – 0,5 cm để cho nước có thể chảy vào ống thoát nước. 
Ñaát ñaàm chaët
Lôùp coû laät ngöôïc
Ñöôøng cong nöôùc thaám
Lôùp caùt
Lôùp ñaù 
OÁng thoaùt nöôùc
MN ngaàm
T
h
o
a
ùt
 n
ö
ô
ùc
 n
g
a
àm
Lôùp ñaát khoâng thaám nöôùc 
Hình 8.9 Cấu tạo rãnh thoát nước ngầm kiểu kín 
158 
 Đá dùng để lấp rãnh phải là loại không bị phong hóa và tan rã trong nước. 
2.21.3. Các trường hợp tính toán rãnh ngầm: 
MN ngaàm
Raõnh ngaàm
lr
H
h
r
Hình 8.10 Sơ đồ tính toán rãnh ngầm 
 1) Xác định khoảng cách cần thiết giữa hai rãnh ngầm lr nếu biết yêu cầu hạ 
mức nước ngầm S và chiều sâu rãnh tính từ mực nước ngầm H. 
 2) Xác định chiều sâu hạ mức nước ngầm S nếu biết khoảng cách giữa hai rãnh 
ngầm lr và chiều sâu rãnh tính từ mực nước ngầm H. 
 3) Xác định chiều sâu rãnh ngầm cần thiết nếu biết yêu cầu hạ mức nước ngầm 
S và cự ly giữa hai rãnh ngầm lr. 
159 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô 4054-05. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 211-06. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường cứng 22TCN 223-95. 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị TCXDVN 104 2007. 
 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô 273-01. 
 Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 274-01. 
 Sổ tay thiết kế đường ôtô – Nguyễn Xân Trục. 
 Thiết kế đường, tập 1,2,3 – nhà xuất bản giao thông vận tải. 
 Khảo sát thiết kế đường ôtô 263-2000. 
 Khảo sát thiết kế đường ôtô qua vùng đất yếu 262-2000.