Nghiên cứu giải pháp thiết kế các cấu kiện hố trồng cây bằng bê tông cốt thép có khả năng thu thoát nước mưa cho đường phố đô thị

Chia sẻ: Boi Tinh Yeu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này giới thiệu giải pháp thiết kế hố trồng cây bằng kết cấu bê tông cốt thép có khả năng thu thoát nước mưa cho đường phố đô thị.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu giải pháp thiết kế các cấu kiện hố trồng cây bằng bê tông cốt thép có khả năng thu thoát nước mưa cho đường phố đô thị

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN HỐ TRỒNG CÂY BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ KHẢ NĂNG THU THOÁT NƯỚC MƯA CHO ĐƯỜNG PHỐ ĐÔ THỊ Nguyễn Ngọc Tâna,∗, Nguyễn Việt Phươngb , Ngô Việt Đứcb , Phan Quang Minha F a Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam O b Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam O Nhận ngày 26/04/2020, Sửa xong 16/05/2020, Chấp nhận đăng 27/05/2020 PR Tóm tắt Nghiên cứu này giới thiệu giải pháp thiết kế hố trồng cây bằng kết cấu bê tông cốt thép có khả năng thu thoát nước mưa cho đường phố đô thị. Ba loại cấu kiện hố trồng cây đã được đề xuất, đó là: (i) hố trồng cây dạng đơn không đáy, (ii) hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt trên vỉa hè, (iii) hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt D dưới đường. Hố trồng cây được thiết kế với các kích thước điển hình (chiều dài × chiều rộng × chiều cao) lần lượt là 1200 × 1200 × 900 mm, 1400 × 1400 × 1100 mm và 1600 × 1600 × 1200 mm. Một cấu kiện hố trồng cây dạng đơn không đáy đã được chế tạo bằng bê tông có cấp độ bền B30 và lưới thép φ6a80 để ứng dụng thử TE nghiệm vào thực tế. Trên đường phố đô thị, các kết cấu hố trồng cây được kết nối với hệ thống thoát nước, cho phép cải thiện khả năng thoát nước mưa và hoạt động như một bể thấm lọc sinh học. Từ khoá: hố trồng cây; bê tông cốt thép; hệ thống thoát nước bền vững; đường phố đô thị. EC DESIGN SOLUTION OF PLANTER COMPONENTS IN REINFORCED CONCRETE AS SUSTAINABLE DRAINAGE SYSTEMS IN URBAN STREETS Abstract R This study presents a design solution of tree plantation structures in reinforced concrete that can collect and drain rainwater for urban streets. Three types of planter components have been proposed, such as: (i) filtration R planter without bottom, (ii) filtration planter with a pretreatment manhole in the sidewalk, (iii) filtration planter with a pretreatment manhole toward the street. Each type of planters was designed with typical dimensions O (length × width × height) of 1200 × 1200 × 900 mm, 1400 × 1400 × 1100 mm and 1600 × 1600 × 1200 mm, respectively. A planter was made of ordinary concrete having B30 compressive strength class and φ6a8 rein- C forcement meshes in order to realize a testing pilot. In urban streets, planter components are connected with the drainage systems for improving rainwater runoff and working as bioretention tanks. N Keywords: planter; reinforced concrete; sustainable drainage systems; urban streets. c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) U 1. Giới thiệu Ngập lụt xảy ra khi có mưa lớn đang có xu hướng tăng cả về tần suất và quy mô ảnh hưởng ở các thành phố và đô thị lớn. Ngập lụt gây ra tình trạng ách tắc giao thông, gây thiệt hại về kinh tế xã hội do tổn thất thời gian tham gia giao thông, hư hỏng phương tiện, ảnh hưởng xấu đến sản xuất và ∗ Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: tannn@nuce.edu.vn (Tân, N. N.) 1
điều điềukiệnkiệnkhíkhí hậuhậunhiệt nhiệtđớiđớimưa mưanhiều, nhiều,nhiều nhiềuđôđôthịthịchịu chịuảnhảnhhưởng hưởngtriều triềucường cườnglàlàcác các nguyên nhân khách quan ảnh hưởng lớn đến sự nguyên nhân khách quan ảnh hưởng lớn đến sự thoát nước tự nhiên của các đô thị.thoát nước tự nhiên của các đô thị. HơnHơn nữa,nữa,tốctốc độđộ đôđô thịthị hóahóaở ởcác cácthành thànhphố, phố,đôđôthịthịlớn lớnvàvàhệhệthống thốngthoát thoátnướcnướcbịbịquá quá tảitải cũng là một nguyên nhân Tân, N. ảnh N., và hưởng cs. / Tạp đến chí Khoa sựhọcthoát Công cũng là một nguyên nhân ảnh hưởng đến sự thoát nước. Quá trình đô thị hóa làm nước. nghệ Xây Quá dựng trình đô thị hóa làm chocho lưumặtmặt thôngđấthàng đấttự tựnhiên nhiên hóa. Điềubị kiện bịcheche phủ địa phủ hình,bởibởi điều các các kiệnvật khíliệu vật liệukhông hậu đớithấm không nhiệt thấm mưa nước. nước. nhiều, Nhiềuđô thịdiện Nhiều nhiều chịu tích diện tích ảnh hưởng trồng triều câycây xanhcường là các nguyên nhân vàvàaoaohồhồđãđãbịbịbêbêtông khách quan ảnh hưởng lớn đến sự thoát nước tự nhiên của các trồng xanh tônghóa hóađểđểxây xâydựng dựngnhà nhàở,ở,sân đô thị. Hơn nữa, tốc độ đô thị hóa ở các thành phố, đô thị lớn và hệ thống thoát nước bị quá tải cũng sânbãi, bãi,đường đườnggiao giao thông thông làm là một làm cho nguyên chonước nước nhân mưa ảnh mưa không hưởng không đến sựthểthểthoát thoát thoát nước nước. Quátựtrình nước tựnhiên nhiên xuống đô thịxuống hóa làm đấtđất hoặc cho mặt chảy hoặc chảy đất tự vào vàocác nhiên các bị ao ao hồ.hồ. che Phần phủ Phần lớn lượng nước mưa chảy trực tiếp vào hệ thống thoát nước đô thị đãbịbị bởi lớn các lượng vật liệu nước không mưa thấm chảy nước. trực Nhiều tiếp diện vào tích hệ trồng thống cây xanh thoát và ao nước hồ đã đô bị bêthị tôngđã hóa để quáquá xây dựng tải,tải, gây nhà ở,ngập úng sân bãi, đường giao thông làm cho nước mưa không độngthể thoát nước tự nhiên xuống gây úng ngậpkéo kéodài, dài,táctácđộngđộngxấu xấuđến đếnnhiều nhiềuhoạthoạt độngcủa củaxã xãhội. hội.HìnhHình11 đất hoặc chảy vào các ao hồ. Phần lớn lượng nước mưa chảy trực tiếp vào hệ thống thoát nước đô thị giớiđãthiệu giới quá một bị thiệu tải,mộtsốsố gây hình úng hìnhảnh ngập kéongập ảnh ngập dài, úng tác úng động xảy xấurađến xảy ratrên trên nhiềuđường đường phố phốcủa hoạt động ởởthành hội.phố thành xã phốHà Hình 1Hà Nội giới Nội thiệuvà và thành một phố thành số phố HồảnhHồChíChí MinhMinh trong trong những đườngnăm những năm ởgầngầnđây. Ngoài đây.Hà Ngoài ra,ra,tạitạicác khu cácHồ Chívực khu vực đô đô thị, thị, F hình ngập úng xảy ra trên phố thành phố Nội và thành phố Minh trong nướcnhững mưa năm gần không đây. Ngoài thấm ra, tại các khu vực đô thị, nước mưa không thấm được xuống đất làm suy nước mưa không thấmđược đượcxuốngxuốngđất đấtlàmlàmsuy suygiảmgiảmlượng lượngnước nướcngầm, ngầm,gây gâysụt sụtlún, lún, O giảm lượng nước ngầm, gây sụt lún, lớp đất bề mặt trở nên khô hạn. lớplớpđấtđất bềbề mặtmặt trởtrở nên nênkhôkhô hạn.hạn. O PR D TE (a) Ngập lụt do mưa lớn trên phố Thái Hà – TP. Hà Nội (a)(a) NgậpNgậplụtlụtdodo mưa mưa lớn lớn2017 trên trên phố TháiHàHà (b) phốThái (b)Ngập (b) Ngập Ngập lụt lụt do lụt dodobão mưa mưa mưa trên phố bão trên bãoĐinh trên phố Tiên phố Đinh Hoàng Đinh– EC năm TP. Hồ Chí Minh năm 2018 – TP. TiênHoàng Hoàng– –TP. TP.Hồ HồChí ChíMinh Minhnăm năm2018 2018 – TP. HàHàNộiNội nămnăm 2017 2017 Tiên Hình 1. Hiện tượng ngập úng xảy ra khi mưa lớn tại một số thành phố lớn Hình Hình 1. 1. Hiện Hiện tượng tượng ngập ngập úngxảy úng xảyrarakhi khimưa mưalớn lớntạitạimột mộtsốsốthành thànhphố phốlớn lớn R Bên cạnh đó là sự bất cập trong quy hoạch, quản lý quy hoạch và xây dựng đô thị. Vấn đề sai số Bên trong Bên báocạnh dự cạnh đólà làsự đótoán tính lưusự bấtbấtcập lượng cậptrong dòng trong chảy quy choquy hoạch, hoạch, tuyến quảnkế cốngquản thiết lýlý[1]quy quy hoạch hoạch cũng vàvàxây như việc xâydựng không dựng đô đô tuân thủ R thị.thị. quy VấnVấn đềđề hoạch cốtsai sai sốsố nền đôtrong trong dựdự thị xảy ra báotính khá báo phổtínhbiến toán toán trong lưulưucáclượng lượng dòngxây hoạtdòng động chảy chảy dựng.cho cho Mộttuyến cống số sựcống tuyến cố thiếtgặp thường thiết kế kế như đường ống thoát nước của công trình mới không đấu nối được với hệ thống thoát nước chung của [1][1]cũngcũng nhưnhưviệcviệc không không tuânthủ tuân thủquy quyhoạch hoạch cốtnền cấp sửa cốt nền đôthị chữa cao đô thịxảyxảyrarakhá kháphổphổbiếnbiếntrong trong O thành phố, cao độ mặt đường sau khi nâng hơn so với cốt nền nhà dân [2]. Những cáccác thực hoạt hoạt nàyđộng tế động xây càng xây làm dựng. dựng. gia Một tăng Một sốsố hiện sựsựcốcố tượng ngậpthường thường gặp úng tại gặp như cácnhư đô đường đường thị ống ống lớn, thậm thoát thoát chí nước ngậpnước úng củacả của ngay công công khi trình mới không đấu nối được với hệ thống thoát nước chung của thành phố, cao độ C cường độ mưa ở mức trung bình. trình mới không đấu nối được với hệ thống thoát nước chung của thành phố, cao độ mặtmặt đường Để đường sau khi giải quyết hiệnnângtượngcấpngậpsửaúngchữa cao đô thị, cáchhơn socận tiếp vớicốtcốtnền truyền nền thốngnhà là dân [2].Những cho nước Những thực bề mặt thoát nhanhsau bằngkhi cáchnâng cấphệsửa chữa bơmcaocônghơn suấtsolớn,với nhà dâncó[2]. lớn đểthực N thật sử dụng thống hoặc các tuyến cống quy mô dẫn tế tế này này nước càng càng về phíalàm làm lưu gia gia vực tăng tăng hiện hiện Cách thoát nước. tượng tượngtiếpngập ngập cận này úng tại úngcoitạinước các cácmưa đô đô là thị thịnướclớn, thậm lớn,thải, thậm chí đòi chí ngập ngập hỏi chi úng phí úng đầu U ngay tư xây cả khitốn dựng cường kém độcácmưa ở mức trung bình. ngay cả khi cường độvàmưa trang ở mức thiết bị đồng trung bình.bộ. Từ những năm 1970, trên thế giới đã hình thành và dần dần hoàn thiện khái niệm về “Hệ thống thoát nước bề mặt bền vững – Sustainable Drainage Systems (SuDS)”. SuDS hoạt động dựa trên nguyên lý thoát nước của dòng chảy tự nhiên. Từ đó, cách tiếp cận là cho nước bề mặt thoát chậm, lưu giữ nước 2 bằng các giải pháp kỹ thuật để giảm lưu lượng tập trung dòng chảy lên tuyến cống thoát nước [3, 2 4]. Cách tiếp cận này coi nước mưa như một nguồn tài nguyên, đưa trở lại lòng đất để tái sử dụng. Các giải pháp kỹ thuật thoát nước bền vững đã được thử nghiệm thành công ở nhiều thành phố trên thế giới, ví dụ như Denver – Hoa Kỳ từ những năm 1980 [5]. 2
- Giải pháp bề mặt thấm áp dụng đối với bề mặt đường phố và vỉa hè như minh họa trên Hình 2. Bề mặt đường được chế tạo bằng vật liệu có tính thấm nước cao như bê tông rỗng. Vật liệu này có độ rỗng lớn, dao động từ 15% đến 35%, hệ thống lỗ rỗng kết nối với nhau và kích thước trong khoảng 2 – 8 mm. Tùy thuộc vào thành phần cấp Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 2 phối vật liệu Ở Việt Nam,mà bê tông hệ thống SuDSrỗngbắtcóđầutốcđượcđộđềthoát nước cập đến khoảngnhững từ khoảng 81 - năm 730 2007 lít/phút/m [6] nhằm[12]. ứng dụng Đối kỹ vớithuật sinh vỉa kết cấu thái hè, gópbềphầnmặtphòng đượcchống ngậpcác lát bằng úng,loại lún gạch sụt vàtựô chèn nhiễmcó ở thành phố Hồ tính thấm Chí nước Minh. Một số các nghiên cứu tiếp theo cũng đã được thực hiện với mục đích đề xuất các giải pháp cao, hoặc ở dạng hở để thấm nước vào nền đất. Hơn nữa, lớp móng vỉa hè được thiết kỹ thuật để giảm thiệt hại do ngập úng đô thị gây ra đối với các địa phương khác như Đà Nẵng, Hà kế để Nội, Hà có độ[7–9]. Tĩnh rỗngCác caonghiên để tăngcứu khả năngchủthoát nêu trên yếu đềnước xuấttựgiảinhiên. pháp, ỞtínhViệt toán,Nam, cáchiệu đánh giá đề quả tài nghiên cứu đã và đang được thực hiện nhằm áp dụng vào thực tế giải pháp bề mặt giả định, mà chưa đưa được chế tạo, ứng dụng thực tế. Nhóm tác giả trường Đại học Xây dựng đã có những thấm nghiên sử dụngcứubêthítông điểmrỗng ứng thoát dụng bê nướctôngnhanh, rỗng trong đồngcôngthờitrình đườngcốt sử dụng phốliệu và sân bãi [10, nghiền 11]. tái chế Trong xu hướng triển khai ứng dụng thực tiễn đó, bài báo này trình bày nghiên cứu thiết kế chế tạo từ quá cấutrình pháý nghĩa dỡ các côngvụ trình xâySuDS. dựngGiải [10]. F dạng kiện có phục hệ thống pháp cấu tạo (hình dáng, kích thước, vật liệu) của một- Giải số loạipháp cấu kiện hố trồng hố trồng câycây bằnglọc thấm bê trên tông vỉa cốt thép có khảphố hè đường năng(Hình thu thoát 2). nước cho đường Hố trồng cây O phố đô thị. Ba loại hố trồng cây đã được đề xuất và thiết kế với các kích thước điển hình. Một cấu truyền kiện thống hố trồng câyđược dạngcải đơntạo bằng không đáycách sử dụng đã được chế tạokết để cấu triểnbê tông khai ứng đúc dụngsẵn, kết hợp thí điểm với hiện và nhằm lớp mónghoábằng cát,pháp cuội sỏi để tăng khả năng thấm lọc và lưu giữ nước. Dạng cấu kiện O thực các giải SuDS. trồng cây này hoạt động như một bể thấm lọc sinh học. PR 2. Hệ thống thoát nước bề mặt bền vững cho đường phố đô thị - Giải pháp kênh thực vật cho đường phố dựa trên nguyên lý sử dụng thảm cây xanhCác 2.1. đểgiải lưupháp giữ,kỹthấm thuậtlọc vànước thoát thoátbềnước. Các mặt bền vị cho vững trí đất dựphố đường trữ tại trên đường Việt Nam phố như dải phânĐốicách được phố với đường trồng cây, trong cáckết đôhợp bóthống thị, hệ vỉa dọc theo SuDS hai bên không đượcsoát chỉ kiểm nâng cao dòng để nước chảy có thể bề lưu mặt giữ nước thông khinăng qua khả xảy lưu ra mưa. D giữ nước tạm thời, làm giảm tải lên các tuyến cống thoát nước, từ đó giảm hiện tượng ngập úng cục bộ trên đường phố do mưa lớn hoặc do hậu quả của biến đổi khí hậu. Đồng thời, hệ- thống Giải pháp SuDS hầm mangchứa nướclợimưa xây dựng ngầmbao phía gồm: dưới (i) bổđường phố. Giảinhờ pháp TE đến nhiều ích về môi trường, sung nước ngầm khả này đòi hỏi chi phí đầu tư lớn và phải có quy hoạch đồng bộ, lâu dài dựa trên các kịch năng lưu giữ nước; (ii) cải thiện chất lượng nước ngầm do các chất gây ô nhiễm bị lọc qua các lớp vật liệu; (iii) tạo ra cảnh quan thiên nhiên, các không gian tiện tích cho con người. bản tính toán lưu lượng thoát nước cho đô thị. EC R Vỉa hè thấm nước Hố trồng cây thấm lọc R Mặt đường thấm nước O C N Lớp móng có độ rỗng kết hợp đường ống thoát nước U Hình Hình 2. Minh họahọa 2. Minh mômôhình SuDStrên hình SuDS trên đường đường phố phố đô thịđô thị Một số giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao trong điều kiện Việt Nam có thể được nêu ra, đó là: 4 - Giải pháp bề mặt thấm áp dụng đối với bề mặt đường phố và vỉa hè như minh họa trên Hình 2. Bề mặt đường được chế tạo bằng vật liệu có tính thấm nước cao như bê tông rỗng. Vật liệu này có độ 3
Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng rỗng lớn, dao động từ 15% đến 35%, hệ thống lỗ rỗng kết nối với nhau và kích thước trong khoảng 2 – 8 mm. Tùy thuộc vào thành phần cấp phối vật liệu mà bê tông rỗng có tốc độ thoát nước khoảng 81 - 730 lít/phút/m2 [12]. Đối với kết cấu vỉa hè, bề mặt được lát bằng các loại gạch tự chèn có tính thấm nước cao, hoặc ở dạng hở để thấm nước vào nền đất. Hơn nữa, lớp móng vỉa hè được thiết kế để có độ rỗng cao để tăng khả năng thoát nước tự nhiên. Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu đã và đang được thực hiện nhằm áp dụng vào thực tế giải pháp bề mặt thấm sử dụng bê tông rỗng thoát nước nhanh, đồng thời sử dụng cốt liệu nghiền tái chế từ quá trình phá dỡ các công trình xây dựng [10]. - Giải pháp hố trồng cây thấm lọc trên vỉa hè đường phố (Hình 2). Hố trồng cây truyền thống F được cải tạo bằng cách sử dụng kết cấu bê tông đúc sẵn, kết hợp với lớp móng bằng cát, cuội sỏi để tăng khả năng thấm lọc và lưu giữ nước. Dạng cấu kiện trồng cây này hoạt động như một bể thấm lọc O sinh học. - Giải pháp kênh thực vật cho đường phố dựa trên nguyên lý sử dụng thảm cây xanh để lưu giữ, O thấm lọc và thoát nước. Các vị trí đất dự trữ trên đường phố như dải phân cách được trồng cây, kết hợp bó vỉa dọc theo hai bên được nâng cao để có thể lưu giữ nước khi xảy ra mưa. PR - Giải pháp hầm chứa nước mưa xây dựng ngầm phía dưới đường phố. Giải pháp này đòi hỏi chi phí đầu tư lớn và phải có quy hoạch đồng bộ, lâu dài dựa trên các kịch bản tính toán lưu lượng thoát nước cho đô thị. Khi một lượng lớn các hố trồng cây có khả năng thu thoát nước mưa kết nối với các tuyến cống, đồng thời kết cấu đường và vỉa hè được thiết kế với giải pháp bề mặt thấm, sẽ tạo thành một hệ thống D thoát nước bề mặt bền vững cho đường phố đô thị. Nước mưa được lưu giữ tại chỗ, một phần thấm lọc tự nhiên vào đất để bổ sung lượng nước ngầm, mặt khác cho phép thoát nước chậm bằng cách TE điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tránh được hiện tượng ngập úng tại một số điểm cục bộ trên hệ thống tuyến cống thoát nước. EC 2.2. Giải pháp hố trồng cây kết hợp thu thoát nước cho đường phố Phương pháp trồng cây truyền thống được áp dụng phổ biến hiện nay là trồng trực tiếp vào hố đào đất trên vỉa hè hoặc trên dải phân cách. Hình 3 minh họa phương pháp trồng cây bằng hố đào đất trên vỉa hè đường phố đô thị, trong đó: (1) lớp đất thực vật có khả năng thoát nước nhanh, (2) lớp đất trồng R cây để nuôi dưỡng bộ rễ, (3) hướng phát triển bộ rễ cây, (4) ống thoát nước nếu có, (5) lớp đất đầm R chặt và (6) lớp đất tự nhiên phía dưới vỉa hè. Thực tế là lớp đất thực vật phía trên thường ngang bằng với mép trên của bó vỉa. Quá trình thi công trồng cây, các lớp đất trong hố đào có thể bị đầm chặt quá O mức yêu cầu, hoặc bị lèn chặt theo thời gian. Do đó, dạng hố trồng cây này chỉ có tác dụng bảo vệ và nuôi dưỡng cây xanh, tạo ra các mảng xanh cho đường phố đô thị, trong khi hiệu quả lưu giữ nước C mưa gần như không đáng kể do đất trồng cây thường cao ngang với bó vỉa gốc cây. Để khắc phục những nhược điểm về thoát nước của hố trồng cây truyền thống, cấu kiện hố trồng N cây kết hợp thu thoát nước mưa được đề xuất sử dụng như một phần của hệ thống SuDS cho đường phố đô thị. Hình 4 minh họa dạng hố trồng cây không đáy đối với cây thân gỗ. Cấu kiện được chế tạo U bằng kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (BTCT), với các kích thước thiết kế phụ thuộc vào loại cây trồng. Mặt trên của hố trồng cây được che đậy bằng tấm ghi thép hoặc composite có tác dụng bảo vệ gốc cây và chắn rác. Lớp đất thực vật trên cùng được hạ thấp so với mặt trên một khoảng tối thiểu từ 20 – 30 cm. Khoảng hở tạo ra phía trong hố trồng cây tạo thành không gian chứa nước khi xảy ra mưa lớn và xuất hiện hiện tượng ngập úng. Trên tấm vách của hố trồng cây phía tiếp giáp với đường phố, một cửa thu nước có thể được bố trí ngang với mặt đường. Các vách còn lại của hố trồng cây thường là tấm kín hoặc được bố trí lỗ mở để bộ rễ cây phát triển theo phương ngang. Cấu kiện không có đáy để không cản trở sự phát triển của rễ cọc đối với các loại cây thân gỗ lớn, đồng thời sự thấm lọc nước 4
với mép trên của bó vỉa. Quá trình thi công trồng cây, các lớp đất trong hố đào có thể bị đầmbịchặt đầmquáchặtmứcquáyêumứccầu,yêuhoặc cầu,bịhoặc bị lèn lèn chặt chặt theo theo thời thời gian. Dogian. Do đó, đó, dạng hố dạng trồng hố trồng câychỉ cây này nàycóchỉ tác có tác bảo dụng dụng vệbảo vệ vàdưỡng và nuôi nuôi cây dưỡng câytạo xanh, xanh, tạomảng ra các ra cácxanh mảngchoxanh cho đườngđường phố đôphố thị,đô thị, khi trong trong hiệukhiquả hiệulưuquả giữlưu nướcgiữmưa nướcgầnmưa nhưgần nhưđáng không không đáng kể do đấtkể do đất trồng trồng cây thường cây thường cao ngang cao ngang Tân, N.với N.,bó với bó chí vỉa/ Tạp và cs. gốc vỉa cây.gốc cây. Khoa học Công nghệ Xây dựng thép thép(BTCT), thép (BTCT), (BTCT), vớivới các với cáckích các kíchthước kích thước thiết thước kế thiết phụ thiết kế kế phụthuộc phụ thuộc vàovào thuộc loại vàoloạicây loại câytrồng. câytrồng. Mặt trồng. Mặt trên Mặt trên của trên hố của của hố hố Ghi bảo vệ Ghi bảo vệ Lớp đất thực vật Lớp đất thực vật trồng trồng câycây trồng được cây được cheche được đậy cheđậybằng đậy bằng tấmtấm bằng ghi tấm thép ghi ghi théphoặc théphoặc composite hoặc Khung bê tôngcomposite composite có Khung bê tông tác có có tácdụngtác dụng bảo dụng bảo vệ bảo Cửa gốc vệ thu vệ gốc cây gốccây cây Cửa thu nước tràn nước tràn và và chắnvà chắn rác. chắn Lớp rác. rác. Lớp đất Lớp thực đất đất thựcvật thựcvậttrên vật trêncùng trên cùng được cùngđược hạ được hạ Cửa thu thấp hạ thấp so thấp vớiso so mặt với vớimặt trên mặttrênmột trênmột khoảng một khoảng Ô hở để rễ tốitối tối khoảng Cửa thu Ô hở để rễ thiểu thiểutừ từ thiểu20 20 – 30 từ 20 – 30 cm. – 30 cm. Khoảng cm. Khoảng Khoảng hởhở tạohở ratạo tạo phía ra ra trong phía phía nước trong hốhố trong trồnghố trồng nước câycây trồng tạo cây tạothành tạo thành không thành phát triển không gian không gian gian phát triển F Vỉa hè Lòng đường Vỉa hè Lòng đường Lớp đất Lớp cốt chứa chứa nước chứanước khikhi nước xảy khi raxảy xảy mưa ra mưara lớn mưa vàlớn lớn xuất và và xuấthiện xuất hiện hiệnhiệnhiện tượng hiện trồng tượng cây ngập tượng úng. cây ngập Lớp đất trồngngập úng. Trên úng. Trên tấm Trên tấm vách tấm vách liệu củacủa vách nhỏ hốcủa Lớp cốt hố hố liệu nhỏ O trồng cây trồng phía cây tiếp phía giáp tiếp với giáp đường trồng cây phía tiếp giáp với đường phố, một cửa với phố, đường một phố, cửa một Lớpthu cửa cốt nướcthu thu nước có nước Lớp cốt thể có đượcthể bố được có thể được bố tríchảyngang trí ngang bố Ống trítràn với ngang với Ống với liệu lớn chảy tràn mặtmặt đường. mặtđường. CácCác đường. vách Các vách còncòn vách lại còn của lại lại củahố củatrồng hố hố trồng câycây trồng thường cây thường thườnglà là tấmtấm liệu lớn làkíntấm kín hoặc kín hoặc được hoặc được bốbố được tríbốlỗ trí trí lỗ lỗ O mởmở đểmở bộ để để rễ bộ bộ cây rễ cây phát rễ cây phát triển pháttriểntheo triểntheophương theo ngang. phương phương ngang.ngang.Cấu kiện CấuCấu kiện không kiệnkhông có không đáy có có để đáyđáy không để để không cản không cảncản Hình Hình 3.trở sự3. Trồng trở trở sựTrồng phát câysự bằng phát cây triển phát hố triển bằng củađào triển của rễ hố đất của cọc rễ Hình 3. Trồng cây bằng hố đào đất kết đào kết rễ cọc đối hợp cọcđất với đối bó kết đối các vỉa với với loại trên các các Hình loạicây loại cây 4. thân Hình cây Hố thân gỗ 4. trồng thân Hố gỗlớn, gỗ lớn,cây trồngđồng lớn,đồng Hình 4. Hố trồng cây kết hợp thu kết cây thời đồng hợp kết thời sự hợp thu thờisựthấm thu thoát sự thấm lọc thoát thấm lọc nước lọc thoát mưa PR hợp bódiễn vỉa vỉatrên đôvỉa hèphương đôphương vỉathị nước mưa nước mưa nước mưa hè theo ra diễn rathịphương theo đứng để để đứng bổđể sung bổ nước sung ngầm. nước ĐểĐể ngầm. tăng Để hiệu tăng quả hiệu thấm quả thấm nước mưa hợp diễn bó ra vỉa theo trên hè đứng đô thị bổ sung nước ngầm. tăng nước hiệu mưa quả thấm lọcĐểtựlọc lọc nhiên, tự tự nhiên, phía nhiên, phíadưới phíadưới lớp dưới đất lớp lớp trồng đất đất trồng cây trồngcâycócâythể có có thểbố thể bốtrí bốlớp trí trí lớpcốt lớp liệu cốt cốt liệucó liệuđộ có có độrỗng độ rỗng lớn, rỗng lớn, được lớn, được được mưa diễn ra khắc theo Để phục những phương khắc đứngnhững phục nhược để bổ nhượcđiểm nước sung về thoát điểm ngầm.vềlớp nước Để của thoát tăngnước hốhiệu trồng của quả hố cây thấm trồng truyền lọccây tựthống, nhiên, truyền phía dưới thống, cấucấutạo cấu gồm tạo tạo gồm một gồm mộtlớp một vải lớp lớp địa vải vải kỹ địa thuật, địa kỹ kỹ thuật, một thuật,mộtlớp một hạt lớp hạt cốt hạt cốtliệu cốtliệunhỏliệu nhỏ(cát, nhỏ (cát, đá (cát,dăm đá đá dăm hạt dămhạt nhỏ) hạt nhỏ)và nhỏ) và và lớpcấu đất kiện trồng cấu hốcây kiện trồngcó hốhạt câybố thể trồng kếttríhợp cây lớpkết thu cốt thoát hợpliệu thucónước độ thoát mưa lớn, rỗngnước đượcđược mưa đề xuất được cấu sử tạo đềvà dụng gồm xuất như sửmột một dụnglớp phần vải như địa một kỹ thuật, mộtmột lớp một hạtlớp cốt liệu cốt lớn liệu (cuội sỏi). Cửa thu nước chảy tràn và ống hốthoát nước kết nối nốiphần mộtcủa lớphệ hạtthốnglớp cốt hạt SuDS liệu cốt nhỏ liệu cho (cát, đálớn lớn đường (cuội dăm (cuội phố sỏi). hạt đôsỏi). nhỏ)Cửa thị. Cửa và thu Hình một thu nước4lớpnước minh chảy hạt chảy họa cốt tràn tràn dạng liệu và lớnống ốngthoát trồng (cuội thoát câynước nước sỏi). Cửa kết không kết thunối nước chảy của hệ thống SuDS cho đường phố đô Dthị. Hình 4 minh họa dạng hố trồng cây không vàvới trànđáy đối ốngcác với với với tuyến các thoátcáctuyến cây nướccống tuyến thâncống thoát cống gỗ. kết thoát nối Cấu nước thoát vớinước kiện cácđược nước được được tuyến đề đề được xuất chế cốngđề xuất áp xuất tạothoátápdụng bằng áp dụng nước để để kếttăng dụng đượcđể tăng cấu hiệu tăng bê đề hiệu quả tônghiệu xuất quả thoát và ápquảthoát bê dụng nước thoát tông nước khi đểnước cốtkhikhi tăng hiệu quả thoát nước đáy xảyxảy rađối rakhi mưa xảy mưa xảy với ra với mưa ravớicây cường với mưacườngthân độ độ cường với gỗ. lớn,độ cườnglớn, Cấu vượt lớn, vượt độ kiện quá vượt lớn,quákhả được quá vượt năng khả khảnăng quá chếthấm năng khả tạo thấm lọcbằng thấm năng lọctựthấm lọc tự kết nhiên.tựlọc nhiên. cấu Trong nhiên. bê tựTrong tông quá Trong nhiên. quá trình quá Trongvà trình bêquá thi trình thitôngthi cốtthi trình TE công công trồng công trồng công cây,trồng độ cây, trồngcây, chặtđộ cây,chặt độ của độ chặt cáccủa chặtcủa lớpcác của lớp các vật các lớp liệuvật lớp liệu vật phía vật liệuphía liệu trong phía trong phía vàtrong phía và và trong phía dưới và phía dưới phía hố dưới hốhố dưới trồng trồng câyhố trồngcầncâycây trồng cần cây được cần soát. cầnkiểm Sự đầm được được chặt kiểm đượckiểm quá soát. kiểm mức soát.Sự soát. yêu đầm Sự Sự cầu đầm chặt đầm đối chặtquá chặt với quá cácmức quálớpyêu mức mức cầu yêu vật yêucầu liệu đốicầu nàyđối vớiđối cóvớicác với thể cáclớp các làm lớpvậtlớp vật giảm liệu vật liệunày hiệu liệunày có này quả cóthể có thấm làm thể thể lọclàm làm tự nhiên. 5 giảm hiệu giảm quả hiệu thấm quả lọc thấm giảm hiệu quả thấm lọc tự nhiên. tự nhiên. lọc tự nhiên. 5 EC R R Vỉa hèVỉa hè Vỉa hè Mặt đường Mặt đường Mặt đường O Mặt đường Mặt đường Mặt đường C N (i) (a)(i)Hố Hố (i) Hố Hố câytrồng trồng trồng trồng cây cây dạng cây dạng đơn dạng dạng (b)(ii) (ii)(ii) Hố Hố Hố trồng Hố trồng trồngcây trồng cây cây kết cây kết hợp kết kết hợp hợp hợp hố hố ga hố hố (iii) (iii) (iii) Hố Hố (c) Hố trồng Hố trồng trồng câycây trồng cây kết cây kết kết hợp kết hợpga hợphố hợp không đáy trên vỉa hè dưới phần đường xe chạy đơn đơnđơn không đáyđáyđáy không không ga ga trênga trên trên vỉa hèvỉa vỉa hè hè gahố hốhố ga ga dưới dưới dưới phần phần phần đường xexe xe đường đường U chạy chạy Hình 5. Minh họa hố trồng cây kết hợp thu thoát nước mưa chạy Hình Hình Hình 5. Minh5. Minh 5. Minh hốhọa họahọa hố hố trồng trồng trồng câycâycây kếtkết kết hợphợp hợp thuthu thu thoát thoát thoát nước nước nước mưa mưamưa Dựa trên nguyên lý lưu giữ nước mưa và thấm lọc tự nhiên nêu ra ở trên, nghiên cứu này đề xuất Dựa ba loạiDựa cấu Dựa trêntrên kiện trên nguyên nguyên hốnguyên trồng lý lý cây lýgiữ lưulưu lưu bằnggiữgiữ nước bê nước nướcmưa tông mưa mưa và cốt và và thấm thép thấm thấmlọclọc như tự lọc tự tự nhiên minh họanhiên nhiênnêunêu trên ranêu ra ởratrên, ở trên, Hình ở nghiên 5, trên, thểnghiên cụnghiên cứu nhưcứu cứu sau: này (a)này Hố đềnày đề xuất trồng đề xuất câyxuất ba ba ba loại loại dạng loại cấu đơncấu cấu kiện không kiện kiện hố hố hố trồng đáy: sửtrồng trồngcâycây dụng cây bằng bằng để bằng bê bê trồng bê tông tông một tông cốtcốtcốt thép cây thép xanh thép nhưnhư thuộcnhưminh minh minh họahọa nhóm họa trên trên cây trêngỗ cho thân đườngHìnhHình phố Hình 5, đôcụ 5,Mặt 5,thị. cụ thể cụ thể nhưthể nhưnhư sau: sau: trên sau:che đậy bằng tấm ghi bảo vệ gốc cây. Mặt dưới không đáy, dạng hở, được tiếp xúc trực tiếp với nền đất. Ba mặt tiếp giáp với vỉa hè bằng các tấm vách dạng kín (không đục lỗ mở). Mặt tiếp xúc với đường là tấm vách có một cửa thu nước. 5 6 6 6
Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (b) Hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt trên vỉa hè: là tổ hợp của một cấu kiện hố trồng cây dạng đơn không đáy và một hố ga có đáy đặt dọc theo cạnh dài của vỉa hè. Cao độ mặt trên của hố trồng cây và hố ga là bằng nhau. Hố ga này có nhiệm vụ thu nước chảy vào từ mặt vỉa hè và nước chảy tràn từ hố trồng cây. Nước chứa trong hố ga được dẫn chảy vào cống thoát nước đặt trên vỉa hè hoặc dưới đường. (c) Hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt dưới đường: là tổ hợp một cấu kiện hố trồng cây dạng đơn không đáy và một hố ga có đáy đặt vuông góc với cạnh dài của vỉa hè. Cao độ mặt trên của hố ga ngang bằng với mặt đường và thấp hơn so với hố trồng cây. Hố ga có nhiệm vụ thu nước chảy vào từ F mặt đường và nước chảy tràn từ hố trồng cây. Nước trong hố ga được dẫn chảy vào cống thoát nước đặt dưới lòng đường. O 3. Thiết kế cấu kiện hố trồng cây bằng BTCT có khả năng thu thoát nước mưa O 3.1. Cơ sở thiết kế PR Việc thiết kế cấu kiện trồng cây trong hệ thống SuDS cho đường phố đô thị có thể được tham khảo theo những hướng dẫn của sổ tay SuDS C753 [3] do Hiệp hội CIRIA (Construction Industry Research and Information Association) ban hành năm 2015, cũng như tuân theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị [13], tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị [14], tiêu D chuẩn thiết kế về thoát nước [15] và tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép [16]. Ngoài ra, ở một số địa phương như thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh có các quy định cụ thể về việc thiết kế TE hè đường đô thị [17, 18]. Đối với đường phố đô thị, các loại cây xanh thường được trồng chia thành hai nhóm chính, đó là nhóm cây thân gỗ và nhóm cây bụi. Tùy thuộc vào loại cây mà kích thước hố đào đất được quy định khác nhau. Đối với các cây bụi, hố trồng cây thường có đường kính và chiều sâu khoảng 50 cm, do EC đường kính bộ rễ nằm trong khoảng 30 – 50 cm và chiều sâu rễ từ 25 – 45 cm. Đối với các cây thân gỗ với hệ thống rễ trần và không có vầng đất, thì kích thước hố đào có chiều sâu 70 cm và đường kính khoảng 60 – 70 cm. Đối với các cây thân gỗ có vầng đất, thì kích thước hố đào phụ thuộc vào kích thước của vầng đất, thông thường có đường kính 1,0 - 2,6 m và chiều sâu 65 – 90 cm. Do đó, hố R trồng cây bằng BTCT phải có chiều cao tối thiểu là 90 cm, bao gồm khoảng hở thu nước có chiều cao R 20 - 30 cm tính từ mặt trên đến lớp đất thực vật và chiều cao của các lớp đất nuôi cây như minh họa trên các Hình 4 và 5. Tiết diện ngang (chiều dài × chiều rộng) của hố trồng cây BTCT được xác định O dựa trên đường kính vầng đất của cây, cũng như phù hợp với một số kích thước điển hình [17, 18] thường được sử dụng trong thực tế khi trồng cây bằng hố đào đất kết hợp với bó vỉa (Hình 3), đó là C 1,2 × 1,2 m, 1,4 × 1,4 m và 1,6 × 1,6 m. 3.2. Phương pháp thiết kế N a. Thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép U Cấu kiện hố trồng cây bằng bê tông cốt thép phải được thiết kế để đảm bảo khả năng chịu lực trong quá trình cẩu lắp, vận chuyển từ nơi sản xuất đến vị trí trồng cây, thi công lắp đặt và trong giai đoạn làm việc của nó. Để đơn giản hóa việc thiết kế, cấu kiện này có thể được tính toán giống như sơ đồ làm việc kết cấu bể nước ngầm trong đất. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng các loại hố trồng cây không đáy và mặt trên hở, nên việc thiết kế chỉ được tính toán cho các tấm vách ở trạng thái giới hạn về độ bền. Các loại tải trọng tác dụng lên tấm vách của cấu kiện hố trồng cây bao gồm: tải trọng bản thân, áp lực ngang của nước, áp lực ngang của đất và hoạt tải do con người, vật tư, thiết bị, xe cộ, . . . đặt tạm thời hoặc dài hạn. 6
đất. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng các loại hố trồng cây không đáy và mặt trên hở, nên việc thiết kế chỉ được tính toán cho các tấm vách ở trạng thái giới hạn về độ bền. Các loại tải trọng tác dụng lên tấm vách của cấu kiện hố trồng cây bao gồm: tải trọng bản thân, áp lực ngang của nước, áp lực ngang của đất và hoạt tải do con người, vật tư, Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng thiết bị, xe cộ… đặt tạm thời hoặc dài hạn. Tải trọng Tảitiêu chuẩntiêu trọng do áp lực ngang chuẩn do áp củalựcnước,ngang của ký hiệu qw , được tính toán theo công thức (1), với nước, ký hiệu q , được tính toán theo công thức (1), Hw là chiều cao cộtw nước lấy bằng chiều cao hố trồng Hwtrong vớicây là chiều cao trường hợpcộtngập nước lấyγbằng nước, chiều cao hố w là trọng trồng lượng câycủa riêng trong nướctrường bằng 10 hợpkN/mngập. Tải 3 nước,trọngγw là trọng Hw tínhlượng 3 nhân riêng của nước bằng 10 kN/m . Tải trọng tính toán xác định bằng tải trọng tiêu chuẩn với toán hệ số xác độ tin cậy bằng định nw lấytải bằng 1,1.tiêu trọng Sơ đồchuẩn tính toán nhân với hệ tấmsốvách của cấu kiện khi chịu tải trọng độ tin cậy nw lấy bằng 1,1. Sơ đồ tính ngang của toán tấm F nước được mình họa như trên Hình 6. vách của cấu kiện khi chịu tải trọng ngang của jnước qw 2æ ö 6.a = tg ç 45 (1) - ÷ o được mình họa qnhư w = trên Hw γHình K (4) O w è 2 ø Hình 6. Hình 6. tải Sơ đồ Sơtrọng đồ tải trọng ngang do ngang áp lực nước qw = H wg w (1) do áp lực nước O qe1 Hình 7 minh họa sơ đồ phân bố các tải trọng tiêu chuẩn do áp lực ngang của đất PR và hoạt tải trên mặt đất tác dụng lên mặt ngoài của tấm vách. Các tải trọng tại đỉnh và chân vách, ký hiệu qe1 và qe2, được xác định lần lượt theo các công thức (2) và (3), trong đó: γ là trọng lượng riêng của đất, qs là hoạt tải, ho là chiều cao lớp đất trên mặt H H H hố (nếu có), H là chiều cao cấu kiện. Ka là hệ số áp lực chủ động tính bằng công thức D (4) với φ là góc nội ma sát trong của đất. Hệ số độ tin cậy ne của các tải trọng tiêu chuẩn này lấy bằng 1,15. TE qe2 qe2 -qe1 qe1 qe1 = K a (g ho + qs ) (2) Hình 7. Sơ đồ phân bố tải trọng do áp lực ngang của Hình 7. Sơ đồ phân bố tải trọng do áp lực ngang của đất và hoạt tải đất và hoạt tải qe 2 = K ag ( ho + H ) + K a qs EC (3) Nội lực trong tấm vách được tính toán như cấu kiện chịu uốn, bao gồm mô Hình 7 minh họa sơ đồ phân bố các tải trọng tiêu chuẩn do áp lực ngang của đất và hoạt men tải trên mặt đất tác dụng lên mặt ngoài của tấm vách. Các tải trọng tại đỉnh và chân vách, ký hiệu qe1 và qe2 , uốn tại chân vách, mô men uốn lớn nhất, lực cắt tại đỉnh và chân vách. Dựa trên nội được xác định lần lượt theo các công thức (2) và (3), trong đó γ là trọng lượng riêng của đất, q s là lực hoạttính tải, htoán để lựa chọn cốt thép dọc và xác 8 định khả năng chịu lực. Thực tế, hố trồng R 0 là chiều cao lớp đất trên mặt hố (nếu có), H là chiều cao cấu kiện. Ka là hệ số áp lực chủ cây độnglàmtínhviệc bằngởcông nhiều trạng thức tháiϕ khác (4) với là gócnhaunội matừsát giai đoạn trong củathi đất.công Hệ sốđếnđộ sử dụng tin cậy ne và củacáccác tấm tải R trọng tiêu chuẩn này lấy bằng 1,15. vách chịu đồng thời mô men uốn dương và mô men uốn âm nên kiến nghị đặt hai lớp lưới thép. O qe1 = Ka (γh0 + q s ) (2) qe2 = Ka γ (h0 + H) + Ka q s (3) 3.2.2. Thiết kế thấm ba chiều C ϕ Ka = tan2 45◦ − (4) Khi trời mưa, hố trồng cây thực hiện chức 2 năng lưu giữ nước và làm việc như N một Nội bể thấm lực trong lọctấm sinh học. vách đượcDo đó, tính cácnhư toán lớp cấuđất bên kiện trong chịu hố trồng uốn, bao gồm mô cây menphải uốnđược tại chânthiết kế vách, U để môlàmmenviệc nhưnhất, uốn lớn mộtlựchệcắtthống thấm tại đỉnh ba chiều. và chân Nếutrên vách. Dựa hốnội trồng câytoán lực tính có chiều cao hạn để lựa chọn chế, cốt thép dọc và xác định khả năng chịu lực. Thực tế, hố trồng cây làm việc ở nhiều trạng thái khác nhau từ giai các lớp đất này thường bao gồm một lớp đất thực vật ở bề mặt và một lớp đất nuôi cây đoạn thi công đến sử dụng và các tấm vách chịu đồng thời mô men uốn dương và mô men uốn âm nên khá kiếntơi nghịxốp đặt ởhaiphía dưới lớp lưới đến chiều sâu đáy hố. Nếu hố trồng cây có chiều cao lớn hơn, thép. có b. thể bốkếtríthấm Thiết thêm một lớp cuội sỏi có độ rỗng cao ở phía dưới lớp đất nuôi cây để tăng ba chiều hiệuKhiquảtrời thấmmưa,lọc. Đối với hố trồng cây một thực sự hiệnkiện chứcmưa năngnhất định lưu giữ chảy nước vàoviệc và làm hệ thống như mộtthấm có kích bể thấm lọc thước cụ thể, các phương trình thủy lực có thể được giải để xác định mực nước lớn sinh học. Do đó, các lớp đất bên trong hố trồng cây phải được thiết kế để làm việc như một hệ thống thấm ba chiều. Nếu hố trồng cây có chiều cao hạn chế, các lớp đất này thường bao gồm một lớp đất nhất. Hố trồng cây là hệ thống thấm thẳng đứng, nên mực nước lớn nhất hmax được xác định theo công thức (5), với D (giờ) là thời7gian mưa với chu kỳ lặp lại yêu cầu tại khu vực thiết kế. Ab AD Pq (-bD) b=
Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng thực vật ở bề mặt và một lớp đất nuôi cây khá tơi xốp ở phía dưới đến chiều sâu đáy hố. Nếu hố trồng cây có chiều cao lớn hơn, có thể bố trí thêm một lớp cuội sỏi có độ rỗng cao ở phía dưới lớp đất nuôi cây để tăng hiệu quả thấm lọc. Đối với một sự kiện mưa nhất định chảy vào hệ thống thấm có kích thước cụ thể, các phương trình thủy lực có thể được giải để xác định mực nước lớn nhất. Hố trồng cây là hệ thống thấm thẳng đứng, nên mực nước lớn nhất hmax được xác định theo công thức (5), với D (giờ) là thời gian mưa với chu kỳ lặp lại yêu cầu tại khu vực thiết kế. h i hmax = a e(−bD) − 1 (5) F Ab AD a= −i (6) O P Pq Pq b= (7) O nAb Hệ số a được tính toán theo công thức (6), trong đó Ab (m2 ) là diện tích đáy của hệ thống thấm, PR AD (m2 ) là diện tích bề mặt thoát nước, P (m) là chu vi của đáy hệ thống thấm, i (m/giờ) là cường độ mưa thiết kế với chu kỳ lặp lại yêu cầu, q là hệ số thấm tính toán lấy bằng tốc độ thấm đo bằng thí nghiệm thấm tại hiện trường chia cho hệ số an toàn. Đối với hệ thống thấm ba chiều, hệ số an toàn lấy bằng 1,5. Hệ số b được tính toán theo công thức (7), trong đó n là độ rỗng lấp đầy của vật liệu thấm D Bảng 1. Độ rỗng lấp đầy của vật liệu TE được xác định từ thí nghiệm hoặc có thể sử dụng Vật liệu Độ rỗng (n) các giá trị hướng dẫn chỉ ra trong Bảng 1. Nếu giá Vải địa kỹ thuật 0,9 – 0,95 trị độ rỗng lấp đầy lớn hơn 0,3 thì vật liệu phải Đá dăm, cuội sỏi tiêu chuẩn 0,3 – 0,4 Cát hoặc cấp phối đá dăm, cuội sỏi 0,2 – 0,3 được kiểm tra để đạt được yêu cầu thiết kế. Lưu ý EC rằng, các giá trị này được sử dụng đối với hố trồng cây không bố trí lỗ mở trên các tấm vách. Trong trường hợp, hố trồng cây được thiết kế lỗ mở trên các tấm vách sẽ làm tăng hiệu quả thoát nước theo phương ngang, thì phải sử dụng giá trị độ rỗng hiệu R dụng [3]. c. Kiểm tra thời gian tháo cạn R Các phương trình thủy lực tính đến sự lưu giữ và sự thấm lọc nước bề mặt. Nếu tốc độ thấm lọc thấp thì hệ thống thấm không được tháo cạn trước khi sự kiện mưa tiếp theo xảy ra. Để giảm thiểu O nguy cơ ngập úng do sự kiện mưa tiếp theo, hệ thống thấm phải có khả năng tháo cạn một nửa mực nước trong một thời gian hợp lý. Thông thường, thời gian để tháo cạn một nửa mực nước được quy C định nhỏ hơn 24 giờ. Nếu thời gian này được thiết kế quá dài (lớn hơn hoặc bằng 24 giờ), thì hệ thống thoát nước phải có khả năng chứa nước rất lớn. Khi thiết kế, thời gian tháo cạn của hệ thống thấm N được quyết định dựa trên khả năng của hệ thống thoát nước và những hậu quả của các sự kiện mưa liên tiếp có thể xảy ra, với sự phê duyệt của cơ quan quản lý thoát nước của địa phương. U Thời gian tháo cạn một nửa mực nước trong hệ thống thấm ba chiều, ký hiệu T 1/2 (giờ), được xác định theo công thức (8). Nếu thời gian T 1/2 được quy định nhỏ hơn 24 giờ, thì hệ số thấm q (m/giờ) được chấp nhận nếu thỏa mãn bất đẳng thức (9).  Ab  nAb  h +  max P  T 1/2 = loge   (8) qP  hmax Ab  + 2 P 8
Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng  Ab  nAb  h +  max P  q> loge   (9) 24P  hmax Ab  + 2 P 3.3. Đề xuất một số mẫu thiết kế điển hình cho hố trồng cây Nghiên cứu này đề xuất một số mẫu thiết kế điển hình cho các loại hố cây trình bày trong mục 2.2, sử dụng vật liệu bê tông thông thường có cấp độ bền B30 (tương đương mác M400) và cốt thép với các tính chất cơ học như trong Bảng 2. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của các vật liệu và hoạt tải F sử dụng để tính toán thiết kế được tổng hợp trong Bảng 3. O Bảng 2. Các tính chất cơ học của vật liệu thép sử dụng O Cường độ giới Cường độ chịu kéo Cường độ chịu nén Cường độ chịu cắt Đường kính Mác thép hạn chảy fy (MPa) tính toán R s (MPa) tính toán R sc (MPa) tính toán R sw (MPa) PR φ < 10 mm CB240-T 240 225 225 175 φ > 10 mm CB300-V 300 280 280 225 Thép hình, thép tấm CCT34 220 210 210 120 D Bảng 3. Tải trọng và hệ số vượt tải sử dụng tính toán TE Loại tải trọng Vật liệu/vật tư Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Bê tông cốt thép 25 kN/m3 1,10 Tĩnh tải Nước 10 kN/m3 1,10 EC Đất đắp (cát) 20 kN/m3 1,15 Hoạt tải Tải xe cộ 6 kN/m2 1,15 R a. Hố trồng cây dạng đơn không đáy R Cấu kiện hố trồng cây dạng đơn không đáy đã được thiết kế cho ba mẫu điển hình với các kích thước (chiều dài × chiều rộng × chiều cao) như sau: 1200 × 1200 × 900 mm, 1400 × 1400 × 1100 mm O và 1600 × 1600 × 1200 mm. Các kích thước chi tiết và cấu tạo cốt thép của từng loại cấu kiện được giới thiệu trên Hình 8. C b. Hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt trên vỉa hè N Loại cấu kiện này là tổ hợp của một hố trồng cây dạng đơn không đáy và một hố ga thu nước có đáy, có chung một tấm vách ở giữa. Trong nghiên cứu này, hố ga được chọn tiết diện ngang là 1400 U × 1400 mm, chiều cao chọn bằng với hố trồng cây vì được đặt cùng một cao độ trên vỉa hè. Ba mẫu điển hình của loại cấu kiện này đã được thiết kế với các kích thước tổng thể (chiều dài × chiều rộng × chiều cao) lần lượt là: 2500 × 1400 × 900 mm, 2700 × 1400 × 1100 mm và 2900 × 1600 × 1200 mm. Hình 9 giới thiệu cấu tạo chi tiết của một cấu kiện điển hình có kích thước trung bình. 9
3.3.1.3.3.1. Hố trồng Hố trồng cây dạng cây dạng đơn không đơn không đáy đáy Cấu Cấu kiện kiện hố trồng hố trồng cây dạng cây dạng đơn đơn không không đáy đáy đã được đã được thiếtthiết kế cho kế cho ba mẫu ba mẫu điển điển hìnhhình với các với kích các kích thướcthước (chiều(chiều dài xdàichiều x chiều rộngrộng x chiều x chiều cao) cao) như như sau: sau: 1200x1200x900 1200x1200x900 mm,mm,1400x1400x1100 1400x1400x1100 mm mmvà 1600x1600x1200 và 1600x1600x1200 mm.mm.Các Các kích kích thướcthước chi tiết chi và tiếtcấu và cấu Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng tạo cốt tạothép cốt thép của từng loại cấu của từng loại kiện cấu kiện đượcđượcgiới giới thiệuthiệu trên trên HìnhHình 8. 8. 2 2 Ø6 Ø6 Ø6 Ø6 Ø6 Ø6 Ø6 Ø6 1 1 1 1 2 2 F O (a) (c)Mặt (a) (a)bằng Mặt Mặt Mặt bằng cắtcấu bằngkiện 1 - 1cấu kiện kiện (b) (b)Mặt (b) đứng Mặt Mặt đứngđứng (d) có Mặt có có cửa thu cửa 2 nước thu cắt -thu 2 nước nước (c)Mặt (c) (c) Mặt Mặt 1cắt cắtcắt- 111- -11 (d)Mặt (d) (d) MặtMặt 2cắt - 22--22 cắt cắt O HìnhHình8. Cấu tạo chi tiết các hố trồng cây cây dạngdạng đơnđơn không đáyđáy HìnhHình8. Cấu8.8.Cấu Cấu tạotạotạochi chi chitiết tiết tiết các cáccáchố hốhốtrồng trồng trồng câycâydạngdạngđơnđơn không không không đáyđáy 3.3.2.3.3.2. Hố trồng Hốtrồngcây kết trồng cây hợp kếthợp hố ga hợp hốthu gathunước thu đặt trên nước đặttrênvỉa hè trên vỉa hèØ6 PR 3.3.2. 3.3.2. HốHố trồng Ø6cây cây Ø6 kết kết hợp hố hốga ga thu nướcnướcđặtđặttrên vỉavỉa hèØ6 hè LoạiLoạicấu kiện cấu này này kiện là tổlàhợp của của một mộthố trồng cây cây dạngdạng đơnđơnkhông đáyđáyvà một hố hố LoạiLoạicấucấukiệnkiện nàynày là tổ tổtổhợp là hợp hợp củacủa mộtmộthố hố hốtrồng trồng trồng câycây dạng dạng đơnđơnkhông không khôngđáyđáy vàmột và và một một hố hố ga thu nước gathu thu có đáy, nước cóđáy,có chung đáy, cóchung chungmột một tấm tấm vách ở11giữa. vách Trong nghiên cứucứu này,này, hố ga được ga ga thu nướcnước có có đáy, có có chung mộtmột tấmtấm 11vách vách ởởgiữa. ở giữa. giữa. TrongTrong Trong nghiên nghiên nghiên cứucứu này,này, hốga hố hố ga gađược được được chọnchọn tiết diện tiết ngang diện là ngang 1400x1400 mm, chiều cao chọn bằng với hố trồng cây vì được chọn chọn tiếttiết diệndiện ngang ngang làlà1400x1400 1400x1400 là 1400x1400 mm, mm, mm, D chiều chiều chiều caocaocao chọn chọn chọn bằng bằng bằng với vớivớihố hố hốtrồng trồngtrồng cây câycây vìvìđược vì được được đặt cùng đặt một cùng cao một độ cao trên độtrênvỉa trên hè. vỉa Ba hè.Ba mẫu Bamẫu điển mẫu hình điển của hình loại của cấu loại kiện cấu này kiện đã này được đãđược đượcthiếtthiết đặtđặt cùng cùng mộtmột caocao độ độ trên vỉavỉahè.hè. Ba mẫu điểnđiểnhình hình củacủa loạiloại cấucấukiệnkiện nàynàyđã đã được thiếtthiết kế vớikếvớicác với kích các thước kích thướctổng thể tổng (chiều thể dài (chiều x dài chiều rộng x chiều cao) lần lượt là: kế kếvới cáccáckíchkíchthướcthước tổngtổng thểthể (chiều (chiều dàidài xx chiều x chiều chiều rộng rộng rộng xx chiều x chiều chiều cao) cao) cao) lần lầnlần lượt lượtlượt là: là: là: TE 2500x1400x900 2500x1400x900 mm, (c) Mặt (c) mm, 2700x1400x1100 cắt Mặt cắt1 - 1 1 2700x1400x1100 mm mmvà 2900x1600x1200 (d) Mặt cắt mm. 2 (d) Mặt cắt 2 - mm. và 2900x1600x1200 2900x1600x1200 2 Hình 9 Hình giới 99 giới giới (c) Mặt cắt 1 - 1 (d) Mặt 2 - 2 2500x1400x900 2500x1400x900 mm, mm, 2700x1400x1100 2700x1400x1100 mmmm và và 2900x1600x1200 mm. mm. Hình Hình 9 giới thiệuthiệu cấu tạocấu chi tạo Hìnhtiết chi của tiết 8.tiết Hình Cấu 8.8.một của tạo Cấu cấu một chi tạo kiện cấu tiết tạochi các tiếtđiển kiện hình điển hốđiển các trồng hố có hình cây trồng kích dạng cây thước códạng kích đơnđơn dạng trung thước không đơn đáy không bình. trung bình. đáy thiệu thiệu cấucấu tạotạo chichi Hình tiết của của Cấu một mộtcấu cấu chi kiện kiện tiếtđiển hình trồng hình có cócây kích kích thướcthước trung không trung đáy bình. bình. EC 3.3.2. Hố Hố 3.3.2. trồng D400 D400 câycây trồng kết kết D400 D400 hợphợp hố ga hốthu nước ga thu đặt trên nước vỉa hè đặt trên vỉa hè LoạiLoạicấucấukiệnkiện nàynày là tổlàhợp của của tổ hợp mộtmộthố trồng cây cây hố trồng dạngdạng đơn đơn không đáy đáy không và một hố hố và một ga thu nước có đáy, có chung một tấm vách ở giữa. Trong nghiên cứu ga thu nước có đáy, có chung một tấm vách ở giữa. Trong nghiên cứu này, hố ga được này, hố ga được chọn 1 chọn tiết diệndiện tiết ngang nganglà 1400x1400 là 1400x1400 mm,mm,chiều cao cao chiều chọnchọn bằngbằng với với hố trồng cây cây hố trồng vì được vì được R 1 1 1 1 1 1 1 đặt đặt cùng mộtmột cùng caocao độ trên vỉa vỉa độ trên hè. hè. Ba mẫu Ba mẫuđiểnđiểnhìnhhình của của loại loại cấu cấu kiệnkiện này này đã được thiếtthiết đã được R kế kếvới vớicác các kíchkích thước tổng thể (chiều dài x chiều rộng x chiều thước tổng thể (chiều dài x chiều rộng x chiều cao) lần lượtcao) lần lượt là: là: 2500x1400x900 2500x1400x900 mm,mm, 2700x1400x1100 2700x1400x1100 mmmm và 2900x1600x1200 và 2900x1600x1200 mm.mm. HìnhHình 9 giới 9 giới O thiệu cấu tạo chi tiết của một cấu kiện điển hình có kích thước thiệu cấu tạo chi tiết của một cấu kiện điển hình có kích thước trung bình. trung bình. (a) (a) Mặt (a) Mặt (a) (a) bằng Mặt Mặt Mặt bằng cấu bằng bằng bằng kiện cấu cấucấu cấu kiện kiện kiện kiện (b) Mặt (b) (b) (b) Mặt (b) đứng Mặt đứng Mặt có cửa đứng có Mặtđứng đứng cửa có có thuthu cócửa cửa thu cửa nước thu nước thu nước nước nước D400 C D400 N 2 2 a80 2 a80 2 1 1 1 1 a80 a80 U 1 1 a80 1 a80 1 a80 a80 6 6 a80 6 a80 6 (a) Mặt bằngbằng (a) Mặt cấu cấu kiệnkiện (b) Mặt đứngđứng (b) Mặt có cửa có thu a80 cửa nước thu nước a80 (c) (c) Mặt đáy cấu kiện (d) (d)Mặt Mặt1cắt (c) (c)Mặt 1 -- 111--11 Mặtđáy đáy cấu cấu kiện kiện (d) Mặt cắt cắt 1 - 1 MặtMặt (c) đáyđáy cấucấu kiệnkiện (d) (d) Mặt cắt Mặt cắt Hình 9. Cấu tạo chi tiết hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước trên vỉa hè 2 a80 2 a80 1210 12 12 12 a80 1 a80 1 6 a80 6 a80
3.3.3. Hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước đặt dưới đường Hình 9. Cấu tạo chi tiết hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước trên vỉa hè Loại cấu Hìnhkiện 9. Cấunàytạolàchitổtiết hợphố củatrồngmột cây hốkết trồng hợp hốcây ga thudạng nướcđơn trênkhông vỉa hè đáy đặt trên 3.3.3. vỉa hè Hố và một trồng hố ga cây kết hợp hố ga thu nước đặt dưới đường 3.3.3. Hố trồng câythu kết nước hợp hốđặt ga dưới thu nước đường.đặt dướiHaiđường phần cấu kiện chung một tấm vách Loại Hình 9. Cấu cấu lệnh tạo kiện này chi Tân,tiết là hố N. N., tổmặt trồng và hợptrên cây cs. / Tạp củađúng kết chí một hố hợp Khoa hố học trồng ga Công thu nghệnước cây trên đơnvỉa Xây dựng dạng hè đáy đặt trên không ở giữa, và chênh cao độ bằng chênh Loại cấu kiện này là tổ hợp của một hố trồng cây dạng đơn không đáy đặt trên lệch giữa vỉa hè và mặt đường. Hố vỉa3.3.3. c. ga hè Hố Hố và trồngtrồngcó một cây hốcâygakếtthu kết hợp hợpnước hố gahốthugađặt thudưới nước nướcđường. đặt đặt dưới dưới đường đường làHai phần cấu kiện chung mộtcao tấmthay vách vỉathu hè và nướcmột hố tiếtga thu diện nướcngangđặt dướiđược chọn đường. Hai 1400x1400 phần cấu kiện mm chungvà chiều một tấm vách đổi phụởga giữa, và chênh lệnh caocao độhố mặttrồng trên LoạiLoại cấu kiện này là tổlàhợp của một hốđúng trồng bằng cây dạngchênhđơn lệch không giữa đáy vỉa đặtđáyhè trên và vỉamặt đường. hè và một hố thuộc ở giữa, thu nước và cấu vào chênhkiện chiều đặt dướilệnh này đường.cao tổ củađộhợp Hai mặt của phầntrên một cấu đúng hốbằng cây. kiện chung trồng Ba một cây mẫu chênh dạng điển tấmlệch đơn hình váchgiữa không vỉa ở giữa, và đặt đãvàhèđược chênh trên thiết mặt lệnh kế đường. có các cao độ mặt kíchHốvỉa Hố trên ga hè thước ga đúng thu và thu nước một tổng nước bằng hố thể có có chênh tiết ga(chiều tiết diện thu diện nước lệch giữa dài ngang đặtxdưới vỉa hèchiều ngang được được và đường. mặtrộng chọn chọn Hai đường. xlàHố là 1400x1400 phần chiều cấu 1400x1400 ga thucao)kiện nước mm chung lần mm cóvà và lượt chiều tiết chiều một diện tấm là:ngang cao vách thay đổi 2500x1400x900 cao thay đượcđổi chọn là ở phụ giữa, phụ thuộc và thuộc chênh vào × 1400vào lệnh chiều mmchiều cao cao cao độ của củamặt hố hố trên trồngđúng trồng phụcây. bằng cây. Bachênh Bavàomẫumẫu lệch điển điển giữa caohình vỉa hìnhđã10hè đã và được được mặt thiết đường. thiết Bakếmẫukế có có các cáctạo mm,14002700x1400x1100 và chiều mm cao vàthay2900x1600x1200 đổi thuộc mm. chiều Hình của hố trồnggiớicây. thiệu cấu điển chi hình Hốđược kích đã ga thu thước nước tổng thiết kế có cóthểtiết(chiều các diệnthước kích ngang dài x được tổng chiều thể chọn rộng (chiều là dài 1400x1400 x chiều × chiềucao)mmlần rộng và × chiềucao) lượt chiều cao2500x1400x900 là: thaylượt lần đổilà: 2500 × kích tiết của thước tổng thể (chiều dài x chiều rộng x chiều cao) lần lượt là: 2500x1400x900 phụ một 1400 mm, thuộc × 900 cấu vào mm, kiện chiều 2700 điển cao × 1400 hình của hố có × 1100 kích trồng mmcây.thước vàBa 2900 lớn mẫu nhấthình điển × 1600 × trong 1200 số các đã mm. được thiết Hình mẫukếgiới 10 thiết có các kế.cấu tạo thiệu mm,2700x1400x1100 2700x1400x1100 mm mm và và 2900x1600x1200 2900x1600x1200mm. mm.Hình Hình1010 giới giới thiệu thiệu cấucấu tạo tạo chi chi kíchtiếtthước chi tổngcấu của một thểkiện (chiều điểndài x có hình chiều kíchrộng thướcx lớn chiều cao) nhất lầnsốlượt trong các là: mẫu2500x1400x900 thiết kế. tiết tiếtcủa củamột D400 mộtcấu cấu kiện kiện điển hình hình có cókích kíchthước thướclớnlớnnhất nhấttrong trongsốsố cáccác mẫumẫu thiết thiết kế. kế. F mm, 2700x1400x1100 mm và 2900x1600x1200 mm. Hình 10 giới thiệu cấu tạo chi tiết của một cấu kiện điển hình có kích thước lớn nhất trong số các mẫu thiết kế. O D400 D400 2 a80 2 2 D400 O 2 2 a80 2 21 2 2 a80 a80 1 1 2 a80 2a80 1 1 2 1 1 PR a80 1 1 1 6 a80 a80 1 1 6 a80 6 a80 (b) Mặt cắt 1 - 1 6 a80 (a) Mặt bằng cấu cấu kiện (b) Mặt cắt cắt 1 -11- 1 (a) Mặt bằng cấu kiện (a) Mặt bằng kiện D (b) Mặt (b) Mặt cắt 1 - 1 (a) Mặt bằng cấu kiện (b) Mặt cắt 1 - 1 3 (a) Mặt bằng cấu kiện a80 1 a80 3 a80 TE 1 a80 3 a80 1 a80 3 a80 1 a80 1 1 a80 a80 1 a80 1 EC a80 2 a80 2 a80 2 2 a80 a80 3 a80 3 a80 1 3 3 a80 a80 a80 1 a80 R 1 1 a80 a80 (c) Mặt đáy cấu kiện (b) Mặt cắt 2 - 2 R (c)(c) (c)Mặt Mặt (c) Mặtđáy đáy Mặt đáy cấu đáy cấukiện cấu kiện cấu kiện kiện (b) Mặt cắt (d)2Mặt (b) (b) Mặt - cắt Mặt2 cắt cắt 2 - 2 2 -22- 2 Hình 10. Cấu tạo chi tiết hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước dưới đường Hình 10. Cấu Hình tạo chi tiết 10. Cấu hố tiết tạo chi trồnghố cây trồngkết câyhợp hố ga kết hợp hố thu nước ga thu nướcdưới dướiđường đường O Hình 10. Cấu tạo chi tiết hố trồng cây kết 4. Chế tạo và ứng dụng cấu kiện hố trồng cây có khả năng thu thoátdưới Hình 10. Cấu tạo chi tiết hố trồng cây hợp hợp hố hố ga ga thu thu nước nước dưới nước đường đường mưa 4. Chế tạo và ứng dụng cấu kiện hố trồng cây có khả năng thu thoát nước mưa 4.4.Chế Chế tạo tạo và và sửứng ứngdụng dụng dụng cấu cấu kiệnkiện hốhốtrồng trồng hốtrồng cây có câykhảcó khả cónăngkhảthunăng thoátthu thoát nước mưanước mưa C 4. Chế4.1.tạo Vật và liệuứng dụng cấu kiện năng thu thoát nước mưa 4.1. Vật liệu sử dụng 4.1. Vật Vật liệu liệu sử dụng 4.1.4.1. Vật liệu sử sửnghiên dụngdụngcứu này, một kết cấu thử nghiệm được chế tạo bằng vật liệu bê N Trong nghiên Trong cứu này, một kết cấu thử nghiệm được chế tạo bằng vật liệu bê tôngTrong cấp nghiên độ bền cứu này,kế thiết mộtB30 kết cấu thử nghiệm vàlưới lưới thép đượctrơn tròn chế tạo bằng vật kính liệu bêdanh tông nghĩa cấp độ ϕ6.bền thiết tông Trong Trongcấp độ nghiên bền vànghiên thépthiết cứucứukế này, B30 này, một và cómột kết kết cấu thép cấu thử tròn thử trơn có có nghiệm nghiệm φ6. đường được đường được chế kính chế tạo danhtạobằng nghĩa bằng vật liệuliệu ϕ6.vật bê giớibê U kế B30 lưới tròn trơn đường kính danh nghĩa Thành phần cấp phối bê tông được Thành tông Thànhcấp phần độ phần cấp bền4, cấp phối thiết phối bê bê kế tông B30 tông được đượcvàlớn giới lưới giới thiệu théptrong thiệu trong tròn Bảng trơn Bảng 4, cóbao 4, bao đườnggồm gồm kính cốt cốt liệu danh liệu lớn lớn nghĩa có có ϕ6. thiệu tông đường trong cấp độ Bảng bền thiếtbao gồm kế cốt B30 liệu và lưới có đường thép kính lớn trònlà trơn nhất d có maxđường= 20 mm, kính cốt liệu danhPooc-nhỏ nghĩacátϕ6. là đường Thành sông kính kính tựphần lớn nhiên,lớn cấp nhất măng d phốidPooc-lăng xi nhất max max = bê =tông 20 20 mm,mm, PCB40 cốt đượccốtgiớiliệu và liệu thiệu nước. nhỏ nhỏTronglàtrong cát cátquásôngsông Bảng tự đổ trình tự nhiên, nhiên, 4, bê xigồm baotông, xi măng măng cáccốtPooc- mẫu liệu thử lớn hìnhcólập Thành phần lăng PCB40 lăng PCB40 cấp vàphối nước. và nước. bê tông Trong được quá giới trình đổ thiệu bê trong tông, các Bảng mẫu 4, thử bao hình gồm lập cốt phương liệu có lớn có đường kính lớn nhất dTrong quá trình đổ bê tông, các mẫu thử hình lập phương có max = 20 mm, cốt liệu nhỏ là cát sông tự nhiên, xi măng Pooc- đường kíchkính kích thước thước nhất dmax =mm lớn150x150x150 150x150x150 20được mm Bảng mm, được 4. chế Thành cốt chế liệu tạo, phần tạo,cấp nhỏ để để thực phối làhiện thực vật cát hiện liệu bêsông thí thí tự nhiên, nghiệm nghiệm tông xácxi nén nén xác địnhmăng định Pooc- lăng PCB40 và nước. Trong quá trình đổ bê tông, các mẫu thử hình lập phương có lăngkích PCB40 và150x150x150 nước. Trongmm quáđược trình đổ bê tông, các mẫu thử hình lập phương có Xithước măng (kg/m3 ) Cát vàng (kg/m 3 chế tạo, để thực3 hiện thí nghiệm ) Đá dăm (kg/m ) Nước (lít/m3 ) nénTỷxác định lệ N/X kích thước 150x150x150 mm được chế tạo, để thực hiện thí nghiệm nén xác định 477 596 1313 1250 185 0,39 11 13 13
477 477 477 596 596 596 1250 1250 1250 185 185 185 0,39 0,39 0,39 Các Các Cáckếtkết quả kếtquả thí quảthí nghiệm thínghiệm nghiệmnén nén nénđốiđối đốivới với của vớicủa một củamột mộttổ tổ mẫu tổmẫu mẫubê bê tông bêtông đượcgiới tôngđược được giớithiệu giới thiệutrong thiệu trong trong 5, Bảng 5, Bảng đặc 5, đặc trưng đặc trưng bởi trưng bởi các bởiTân, các các tham tham N. N., số và cs.số như như / Tạp sau:học sau: chí Khoa PPphCông (kN) ph (kN) ph là lực nghệlà Xâylực phá hoại mẫu dựngphá hoại mẫu thử; thử; RRnnn tb (MPa) (MPa) là (MPa) là cường là cường độ cường độ chịu độ chịu nén của chịu nén của từng mẫu; RRntbnntb (MPa) từng mẫu; (MPa) làlà giá giá trị trị cường cường độ độ chịu chịu nén nén phương có kích thước 150 × 150 × 150 mm được chế tạo, để thực hiện thí nghiệm nén xác định cường trung trung độ bình chịubình bình nén củađặc đặc trưng đặcbêtrưng trưng ởcho tông cho cho từngtuổi 28 từng ngày tổ mẫu tổ mẫu (bê tông); theo (bê tiêu tông);Việt chuẩn ss (MPa) (MPa) làlà độ Nam TCVN độlệch lệchchuẩn chuẩn[19]. 3118:1993 và vàcvcv(%) (%)hệ hệ số biến Các số biến động kết biến độngquả động củacủa thí cường nghiệm của cường nén cường độ độ chịu chịu nén. của một tổ mẫuTrong phòng nén. Trong bê phòng thí tông được thí nghiệm, giới nghiệm, cường thiệu trong Bảng 5, cường độ đặc trưng độ chịu bởi chịu nén nén các tham số như sau: P ph (kN) là lực phá hoại mẫu thử; Rn (MPa) là cường độ chịu nén của từng mẫu; trung bình của bê tông là 41,5 MPa, MPa, vớivới hệ hệ sốsố biến biến động động nhỏ nhỏcv cv==2,9%, 2,9%,đạtđạtyêu yêucầu cầuvề về Rtrung tb bình bìnhcủa củabê bêtông tônglà là41,5 n (MPa) là giá trị cường độ chịu nén trung bình đặc trưng cho tổ mẫu; s (MPa) là độ lệch chuẩn cường cường cường và cv (%)độ độ chịu độhệchịu chịu nén nén so nénđộng số biến so với sovới với thiết củathiết cườngkế. kế. độ chịu nén. Trong phòng thí nghiệm, cường độ chịu nén trung bình của bê tông là 41,5 MPa, với hệ số biến động nhỏ cv = 2,9%, đạt yêu cầu về cường độ chịu nén Bảng Bảng Bảng5. 5. Cường 5.Cường Cườngđộ độ chịu chịu nén nén của của bê bê tông tôngởở28 28ngày ngàytuổi tuổi so với thiết kế. Mẫu Mẫu thử Mẫuthử thử PP Pph (kN) ph(kN) ph (kN) RRnnn(MPa) (MPa) tb RRtbtb (MPa) (MPa) ss(MPa) (MPa) cv cv(%) (%) F Bảng 5. Cường độ chịu nén củannnbê tông ở 28 ngày tuổi M1 M1 M1 920,5 920,5 920,5 40,9 40,9 O Mẫu thử P ph (kN) Rn (MPa) Rtb n (MPa) s (MPa) cv (%) M2 M2 M2 965,7 965,7 965,7 42,9 42,9 41,5 41,5 1,2 1,2 2,9 2,9 O M1 920,5 40,9 41,5 1,2 2,9 M3 M2 M3 M3 917,2 917,2 917,2 965,7 40,8 40,8 42,9 PR M3 917,2 40,8 4.2. Chế 4.2.Chế tạo Chếtạo kết tạokết cấu kếtcấu thử cấuthử nghiệm thửnghiệm nghiệm Trong Trong phòng Trongphòng phòngthí thí nghiệm, thínghiệm, nghiệm,một một cấu cấu kiện kiện hố hố trồng trồng cây cây dạng dạngđơnđơnkhông khôngđáy đáyđã đãđược được 4.2. Chế tạo kết cấu thử nghiệm chế tạo chế tạo thử tạo thử nghiệm thử nghiệm nghiệm bằng bằng bằng bê bê tông tông cốt cốt thép. D thép. KếtKết cấucấu thử thử nghiệm nghiệm có có các các kích kích thước thước tổng tổng Trong LxBxHphòng thí nghiệm, LxBxH===1200x1200x900 thểlàlàLxBxH thể 1200x1200x900 1200x1200x900mm một cấu kiện mm (Hìnhhố trồng (Hình 8). cây 8). Chiều dạng Chiều dày đơn dày của không củamỗi đáy mỗitấm đã được tấmvách váchtươngchế tạo tươngứng thử ứng nghiệm bằng bê tông cốt thép. Kết cấu thử nghiệm có các kích thước tổng thể là L × B × H = với bốn với bốn bốn cạnh cạnh cạnh là là hhmm là h === 10 10 cm 10 cm cm đồng 8).đồng đều Chiềuđều tại dàytại tất củatất cảtấm mỗicả mặt mặt cắttương cắt ngang. ngang. Đốibốn ứng Đối với vớicạnh tấm tấmlàvách vách tiếp tiếp TE 1200 × 1200 × 900 (Hình vách với h = 10 cm giáp giáp với với với đường đường đường phố, phố, phố, bố bố bố trí trí một một cửa cửa thu thu nước nước có có kích kích thước thước 150x900 150x900 đồng đều tại tất cả mặt cắt ngang. Đối với tấm vách tiếp giáp với đường phố, bố trí một cửa thu nước mm. mm. Mỗi Mỗi tấm tấm vách có được kíchđược vách được cấu thướccấu cấu tạo 150tạo tạo × 900bởi bởi bởimm.hai hai haiMỗilớptấm lớp lưới lưới thép thép vách ϕ6a80 ϕ6a80 được cấu tạo đặtbởi đặt cách cách nhau nhau hai lớp 70 lưới70 mm.φ6a80 mm. thép Chiều Chiều dày dày của đặt cách của nhau 70 mm. Chiều dày của lớp bê tông bảo vệ là 15 mm. Hình 11 giới thiệu một số hình ảnh thực tế trong EC lớp bê lớp bê tông bê tông bảo tông bảo bảo vệ vệ vệ làlà 15 là 15 mm. Hình 15 mm. Hình 11 giới thiệu 11 giới thiệu mộtmột số số hình hình ảnhảnh thực thực tếtế trong trong quá quá quá trình chế tạo kết cấu thử nghiệm. trình chế trìnhchếchếtạotạo kết tạokết cấu kếtcấucấuthửthử nghiệm. thửnghiệm. nghiệm. R R O C (a) (a)(a)Chế (a) Chế tạo tạocốt cốtpha pha Chế tạo cốt pha Chế tạo cốt pha (b) Gia (b)(b) Gia công công cốtcốt thép Gia công cốt thép thép (c) (c)(c)Đổ Đổ bê bêtông tông Đổ bê tông N Hình 11. Chế tạo kết cấu thử nghiệm hố trồng cây dạng đơn không đáy U 14 14 4.3. Ứng dụng kết cấu thử nghiệm vào thực tế Kết cấu thử nghiệm được vận chuyển từ Phòng thí nghiệm và kiểm định công trình - Đại học Xây dựng đến Cơ sở thực nghiệm của Trường ở tỉnh Hà Nam, để tiến hành lắp đặt và trồng một cây thân gỗ vào phía trong hố trồng cây. Việc lắp đặt kết cấu trồng cây cần tuân theo những yêu cầu sau đây để đảm bảo hiệu quả thu thoát nước: - Cao độ của kết cấu trồng cây bằng với cao độ của vỉa hè; 12
- Cao độđộ - Cao của kếtkết của cấu trồng cấu cây trồng bằng cây bằngvới vớicao caođộđộcủa củavỉa vỉahè; hè; - Cửa thuthu - Cửa nước của nước kếtkết của cấu trồng cấu trồngcây câyđặt đặtvềvềvới vớimặt mặtđường, đường,bằng bằnghoặc hoặcthấp thấphơn hơncao caođộ độ mặt đường mặt đườngđểđể đón nước đón nướcmưamưatừtừ mặt mặtđường đườngchảychảyvào; vào; Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - Cao - Caođộđộlớplớp đấtđất trồng cây trồng phía cây phíatrong trongcách cáchmặt mặttrên trêntừtừ2020đến đến3030cm, cm,vàvàthấp thấphơn hơnmặt mặt - Cửa thu nước của kết cấu trồng cây đặt về với mặt đường, bằng hoặc thấp hơn cao độ mặt đường đường đường đểđểđảmđảmbảo bảokhả năng khả năngthu thuvàvàchứa chứanước nướcmưa. mưa. để đón nước mưa từ mặt đường chảy vào; Lớp - Cao đấtlớp độ Lớp phía đất đất trong trồng phía trongđóng cây phíavai đóng vaitròtrò trong làlàmôi cách môitrường mặt trên sống từ 20 trường đến cho sống 30 cho cây cm, vàtrồng, cây thấp đồng hơn trồng, mặtthời đồng thờilàm đường để làm đảm bảo khả năng thu và chứa nước mưa. việc việcnhư một như một hệhệthống thống thấm thấm lọclọctựtựnhiên nhiênđểđểnướcnướcmưamưathấm thấmtừtừtừtừvào vàolòng lòngđất. đất.DoDođó,đó, Lớp đất phía trong đóng vai trò là môi trường sống cho cây trồng, đồng thời làm việc như một hệ khi thực khi thấm thống hiện thực lọc hiệnviệc tự việc trồng nhiêntrồng cây, cây, để nước nên mưa nên tránh thấmtránh việc từ từviệc đầm vào đầm chặt đất vượt chặtDođấtđó,vượt lòng đất. quá yêu quá hiện khi thực cầu, yêu việc dẫn cầu,trồng đến dẫn cây, đến giảm giảm nên khả tránh năng khả việcnăng đầmthấm chặtnước. thấm nước. đất vượtTrong Trong quá yêu trường trường cầu, dẫnhợp hợp đếncường giảm độ cường độmưa khả mưalớn, năng lớn,vượt thấm vượtquá nước. quáhệhệ Trong sốsốthấm trường thấm hợp cường củacủa độ lớplớpmưa đấtđất lớn, này, này, vượt thìthì quá nước hệ nướcmưasố thấm mưasẽsẽđượccủa lớp đượcdẫn đất này, dẫnvào thì vàoống nước ốngthu mưa thunước sẽ nướcchảyđược dẫn chảytràn. vào ống Hình12 tràn.Hình thu nước 12giới giới F chảy tràn. Hình 12 giới thiệu các hình ảnh thực tế việc lắp đặt và trồng cây vào cấu kiện thử nghiệm. thiệu cáccác thiệu hình ảnh hình thực ảnh tế tế thực việc lắplắpđặtđặtvàvàtrồng việc trồngcây câyvào vàocấu cấukiện kiệnthử thửnghiệm. nghiệm. O O PR D TE (a)(a) LắpLắp (a) Lắpđặt đặt hốhố đặt hố trồng trồng trồng cây câycây tại tạitại hiện hiện hiện trường trường (b)(b)Cấu trường Cấu thửnghiệm kiệnthử nghiệmsau saukhikhitrồng trồngcây (b) Cấu kiện thử nghiệm sau khi trồng cây kiện cây Hình Hình 12.12. Ứng HìnhỨng dụng 12.dụng Ứng thực thực dụng tế tếkết thực tếkết cấutrồng cấu kết cấu trồng trồng cây cây cây cócócókhả khả khảnăng năng năng thu thunước thu thoát thoátnước thoát nước EC KhoangKhoang Khoang hở cóhởhở cócó chiều chiều chiều cao 30caocao30 cm 30cm phía cmphía trên phía của hố trên trên của trồng củahốhố cây trồng trồng cho phépcây câycho lưu cho giữ phép phép một thể lưulưugiữ tích giữmột nước một mưa tốithể thiểu 300 tích lít, nước kết hợp với mưatốitốithiểukhả năng thiểu300 thấm 300lít,lít,kếtlọc của kếthợp lớp hợpvới đất vớikhả phía khảnăng dưới năngthấm có thể thấmlọc làm lọccủa tăng củalớp hiệu lớpđất quả thu đấtphía phía thể tích nước mưa thoát nước. Trên đường phố đô thị, khoảng cách giữa các cây xanh là 5 – 10 m. Với giả thiết khoảng dướidưới cócóthểthểlàm làmtăng tănghiệuhiệuquảquảthuthuthoátthoát nước.Trên Trên đườngphố phốđôđôthị, thị,khoảng khoảngcách cách một km nước.đường phố cóđường R cách cây thường là 7 - 8 m/cây, thì trên thể lắp đặt 250 cấu kiện hố trồng cây giữagiữa trên cáccác vỉa cây hècây hai xanh bênxanh là là đường.5 –5Khi – 10 10 m.m. sử Với dụng Với hốgiảgiả thiết thiết trồng khoảng khoảng cây cách kết hợpcách hố gacâycâythường thu thường nước, là7 7-lưu thểlàtích -88m/cây, m/cây, giữ thì nướcthì có trên một km đường phố có thể lắp đặt 250 cấu kiện hố trồng cây trên vỉa hè hai bên R thể tăng lên đáng kể. Những hố ga không chỉ được kết nối với tuyến trên một km đường phố có thể lắp đặt 250 cấu kiện hố trồng cây trên vỉa hè hai bên cống thoát nước mà còn góp phần lắng đọng các đường. Khichất sử gây dụng ô nhiễm, hố trồng bùncây thải kết trong hợpdòng hốchảy nướcnước, ga thu bề mặt.thể tích lưu giữ nước có thể đường. Khi sử dụng hố trồng cây kết hợp hố ga thu nước, thể tích lưu giữ nước có thể O tăng tăng lên lênluậnđáng đáng kể.kể. Nhữnghốhốgagakhông Những khôngchỉchỉđược đượckết kếtnối nốivới vớituyến tuyếncống cốngthoát thoátnước nướcmà mà 5. Kết còncòn gópgóp phần phần lắng lắng đọng đọng cáccác chất chất gâyô ônhiễm, gây nhiễm,bùn bùnthải thảitrong trongdòng dòngchảy chảynước nướcbềbềmặt. mặt. C Hiện tượng ngập úng đường phố xảy ra thường xuyên tại các đô thị nước ta, đòi hỏi phải ứng dụng những giải pháp thoát nước bền vững, chú trọng việc thu, thấm nước tại chỗ, thay vì chỉ dồn N nước nhanh vào hệ thống cống. Dựa trên nguyên lý của hệ thống thoát nước bề mặt bền vững (SuDS), nghiên cứu này đã đề xuất áp dụng cấu kiện hố 15 15 cây thấm lọc thay thế cho phương pháp trồng trồng U cây truyền thống. Ba loại cấu kiện bằng bê tông cốt thép đã được thiết kế, đó là: hố trồng cây dạng đơn không đáy, hố trồng cây kết hợp hố ga trên vỉa hè, và hố trồng cây kết hợp hố ga dưới đường. Mỗi loại cấu kiện đã được tính toán khả năng chịu lực, khả năng lưu giữ nước mưa và thời gian tháo cạn với ba mẫu kích thước điển hình để trồng cây thân gỗ trên đường phố. Trong nghiên cứu này, một cấu kiện hố trồng cây dạng đơn không đáy bằng bê tông cốt thép có các kích thước hình hộp 1200 × 1200 × 900 mm đã được chế tạo để ứng dụng thử nghiệm vào thực tế. Thực tế cho thấy cấu kiện hố trồng cây này vừa là môi trường sống của cây xanh và hoạt động như một bể thấm lọc sinh học cho phép lưu giữ và thấm lọc nước mưa. 13
Tân, N. N., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tài chính của Bộ Xây dựng cho nghiên cứu này trong khuôn khổ đề tài mã số RD 15-17. Tài liệu tham khảo [1] Điệp, V. H., Uyên, N. T. N., Hoài, Đ. T. T., Phú, N. H., Hương, Đ. T. (2019). Xác định lưu lượng tính toán trong quy hoạch mạng lưới thoát nước mưa đô thị có ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Tạp chí Khoa học F Kiến trúc và Xây dựng, (35):106–116. [2] Hoàng, C. V. (2019). Quy hoạch và quản lý xây dựng cao độ nền và thoát nước mưa hướng tới phát triển O đô thị bền vững. Tạp chí Khoa học Kiến trúc và Xây dựng, (35):36–40. [3] Woods Ballard, B., Wilson, S., Udale-Clarke, H., Illman, S., Scott, T., Ashley, R., Kellagher, R. (2015). O The SuDS Manual. C753, CIRIA, London. [4] Illman, S., Wilson, S. (2017). Guidance on the construction of SuDS. C768, CIRIA, London. [5] Marritz, L. (2014). Denver’s 16th street mall: custom suspended pavement system turns 32. PR [6] Cảnh, Đ. (2007). Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sinh thái xây dựng hệ thống tiêu thoát nước đô thị bền vững (SuDS), góp phần phòng chống ngập úng, lún sụt và ô nhiễm ở TP. Hồ Chí Minh. Đề tài NCKH cấp Thành phố. [7] Vy, N. H. (2012). Đề xuất các giải pháp thoát nước bền vững cho thành phố Đà Nẵng – Nghiên cứu áp dụng cho lưu vực Thạc Gián, Vĩnh Trung, Đà Nẵng. Luận văn thạc sỹ, Đại học Đà Nẵng. D [8] Thắng, P. T. (2014). Đánh giá hiệu quả giảm ngập úng của việc áp dụng các giải pháp thu trữ nước mưa cho Trường Đại học Thủy lợi. Tạp chí Khoa học Thủy lợi và Môi trường, (45):63–68. TE [9] Phương, N. V., Nam, T. H., Hải, P. T., Cẩn, K. V., Ngọc, N. T. (2019). Nghiên cứu giải pháp thiết kế thoát nước mưa trên đường phố theo hướng bền vững. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)- ĐHXD, 13(2V):73–85. [10] Minh, P. Q., và cs. (2016-2020). Nghiên cứu chế tạo, ứng dụng bê tông rỗng thoát nước nhanh và kết cấu EC rỗng thu chứa nước trong công trình hạ tầng kỹ thuật nhằm giảm thiểu úng ngập khi mưa, điều tiết nước trong đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu. Đề tài KHCN cấp quốc gia, mã số: BĐKH 07/16-20. [11] Dong, N. V., Hanh, P. H., Tuan, N. V., Minh, P. Q., Phuong, N. V. (2020). The effect of mineral admix- ture on the properties of the binder towards using in making pervious concrete. Lecture Notes in Civil R Engineering, Springer, 367–372. [12] ACI 552R-10 (2010). Report on pervious concrete. ACI Committee 522. R [13] QCVN 07:2010/BXD. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị. [14] Đạo, N. Q., Phương, N. V. (2007). Một số nội dung quan trọng đề cập trong tiêu chuẩn mới “Tiêu chuẩn kỹ O thuật thiết kế đường đô thị - TCXDVN 104-2007”. Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 1(1):144–149. [15] TCVN 7957:2008. Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế. C [16] TCVN 5574:2018. Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. [17] Uỷ ban Nhân dân TP. Hà Nội (2014). Quyết định về việc Ban hành thiết kế mẫu hè đường đô thị trên địa N bàn TP. Hà Nội. Quyết định số 4340/QĐ-UBND ngày 20/08/2014. [18] Sở Giao thông vận tải TP. Hồ Chí Minh (2009). Quyết định việc ban hành Quy định về thực hiện công tác U đầu tư, cải tạo, nâng cấp, chỉnh trang, quản lý vỉa hè và tăng mảng xanh, cây xanh đường phố trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh. Quyết định số 1762/QĐ-SGTVT ngày 18/06/2009. [19] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén. 14