Thoát nước mặt cầu là đưa nước mưa ra khỏi mặt cầu thật nhanh và dẫn nó đi xa khỏi kết cấu: mặt cầu có độ dốc ngang và dốc dọc để nước chảy về rãnh biên sát gờ chắn bánh, rồi vào các miệng thu, xuống ống thoát và ra sông hoặc vào hệ thống thoát nước bên dưới. Ống thoát thường làm bằng gang, thép mạ hoặc nhựa chịu lực, có lưới chắn rác ở miệng.
Hệ thống nghe đơn giản, nhưng nước đọng và nước chảy sai chỗ là nguồn gốc của rất nhiều hư hỏng cầu: rỉ cốt thép bản, hỏng gối, xói taluy đầu cầu, mặt đường trơn trượt. Bài này đi từ mặt cầu xuống đất, chỉ ra những lỗi thiết kế, thi công và bảo trì hay gặp, kể cả ở các cây cầu nhỏ trong khu công nghiệp, khu dân cư.
Nước trên mặt cầu đi đường nào
Mặt cầu không bao giờ phẳng tuyệt đối. Theo phương ngang, mặt cầu được làm dốc từ tim ra hai bên (mặt cắt hai mái) hoặc dốc về một bên, với độ dốc ngang thường gặp khoảng vài phần trăm theo tiêu chuẩn thiết kế đường. Theo phương dọc, cầu thường có dốc dọc nhẹ hoặc đường cong đứng lồi để nước chảy về hai đầu. Nước rơi xuống mặt đường chảy ngang ra mép, gặp gờ chắn bánh thì dừng lại, rồi chảy dọc theo rãnh biên sát chân gờ.
Dọc theo rãnh biên, cách nhau một khoảng do tính toán thuỷ lực, có các miệng thu nước. Khoảng cách phụ thuộc lượng mưa thiết kế, bề rộng mặt cầu đổ về một bên và độ dốc dọc: cầu gần như bằng phẳng, mặt rộng thì miệng thu phải dày hơn. Nước vào miệng thu, qua lưới chắn rác, xuống ống thoát.
Ở hai đầu cầu, mặt đường chuyển tiếp sang nền đắp thường là điểm thấp hoặc điểm đổi dốc. Nếu thiết kế để nước từ mặt cầu chảy hết về một đầu, lượng nước dồn về đó khá lớn trong mưa rào, và cần một miệng thu hoặc cửa xả đủ lớn ngay trước khe co giãn đầu cầu. Thiếu chỗ này, nước tràn qua khe xuống tường đỉnh mố hoặc chảy ra mép đường, đổ xuống taluy.
Có một dòng nước thứ hai ít người nghĩ tới: nước thấm qua lớp bê tông nhựa, chảy trên mặt lớp phòng nước. Dòng này cũng theo độ dốc về phía rãnh biên, và nếu miệng thu không có lỗ thu ở cao độ lớp phòng nước, nó bị kẹt lại dưới lớp nhựa, làm bong lớp phủ và tìm đường xuống bê tông qua bất kỳ chỗ hở nào của màng.
Các bộ phận của hệ thoát nước trên cầu
Từ trên xuống, một hệ thoát nước hoàn chỉnh gồm:
- Độ dốc mặt cầu và lớp phủ: tạo bằng độ dốc của bản hoặc độ dày thay đổi của lớp phủ; lớp phủ lún vệt bánh xe làm nước đọng thành rãnh dọc giữa làn.
- Rãnh biên: dải sát chân gờ chắn bánh, nơi nước tập trung chảy dọc cầu. Rãnh biên phải liên tục, không bị lớp nhựa thảm lại dày lên chặn mất.
- Miệng thu và lưới chắn rác: phễu đặt thấp hơn mặt rãnh biên một chút để nước rơi vào; lưới gang hoặc thép có khe đủ thoát nước nhưng giữ rác, và đủ khoẻ cho bánh xe đè lên.
- Lỗ thu ngầm ở cao độ lớp phòng nước: các lỗ trên thân phễu hoặc ống thoát nhỏ đặt riêng, thu nước đi dưới lớp phủ.
- Ống thoát đứng: ống xuyên qua bản mặt cầu, xả nước xuống dưới. Ở cầu qua sông, ống có thể xả tự do; ở cầu vượt đường, cầu cạn đô thị, ống dẫn vào hệ ống dọc rồi ống đứng chạy theo trụ xuống hố ga.
- Đường dẫn nước ở hai đầu cầu: rãnh, bậc nước hoặc máng dốc dẫn nước chảy theo taluy nền đắp xuống chân, không để nước tràn tự do qua taluy.
Ống gang được chuộng cho miệng thu và đoạn xuyên bản vì nặng, chắc, chịu va đập và không lão hoá dưới nắng. Đoạn ống dọc và ống đứng dài có thể dùng thép mạ kẽm hoặc nhựa chịu lực có giá đỡ chắc, chống tia cực tím.
Những lỗi bố trí làm nước quay lại hại cầu
Phần lớn hư hỏng do nước không đến từ việc thiếu ống, mà từ ống đặt sai chỗ hoặc thiếu một chi tiết nhỏ:
| Lỗi | Hậu quả | Cách làm đúng theo nguyên lý |
|---|---|---|
| Ống thoát quá ngắn, cắt bằng đáy bản | Nước bám theo mặt dưới bản, chảy dọc vào dầm, lan sang gối | Ống nhô xuống dưới đáy dầm đủ dài, hoặc có gờ cắt nước |
| Ống xả ngay trên xà mũ, trên gối | Nước bẩn tưới thẳng xuống gối và đá kê | Bố trí miệng thu tránh vùng đầu nhịp, hoặc dẫn ống ra xa |
| Ống xả xuống đường, vỉa hè bên dưới | Người đi đường bị tạt nước, mặt đường dưới hỏng | Gom vào ống dọc, ống đứng theo trụ xuống hố ga |
| Không có miệng thu trước khe co giãn | Nước dồn về khe, chảy qua khe xuống gối | Đặt miệng thu ở phía cao trước mỗi khe co giãn |
| Không có lỗ thu ngầm | Nước kẹt dưới lớp phủ, bong lớp nhựa, thấm vào bản | Phễu có lỗ thu ở cao độ lớp phòng nước |
| Nước đầu cầu chảy tràn qua taluy | Xói rãnh trên taluy, sụt nền đắp sau mố | Rãnh và bậc nước dẫn xuống chân taluy |
Đứng dưới gầm một cây cầu cũ sau cơn mưa là cách nhanh nhất để thấy các lỗi này: vệt nước, vệt rỉ, rêu xanh luôn nằm đúng dưới ống ngắn, quanh gối và dọc mép bản.
Vì sao nước đọng trên mặt cầu nguy hiểm cho người đi đường
Trượt nước. Lớp nước đọng đủ dày giữa lốp và mặt đường làm xe ô tô ở tốc độ cao mất bám, trôi tay lái. Trên cầu, nơi gió ngang mạnh và không có lề rộng để xử lý, rủi ro này càng nghiêm trọng.
Té ngã xe máy. Vũng nước che khuất ổ gà, mép khe co giãn, nắp miệng thu bị lệch. Xe máy rơi vào là ngã, và trên cầu thì ngã ngay cạnh làn ô tô.
Tạt nước sang làn bên cạnh và lề bộ hành. Xe lớn đi qua vũng hắt nước sang người đi bộ, xe máy, làm giảm tầm nhìn đột ngột.
Nước đọng làm lớp phủ hỏng nhanh. Bê tông nhựa ngâm nước lâu bị bong bật cốt liệu, sinh ổ gà nhanh hơn, và vòng hư hỏng lại tạo thêm chỗ đọng nước.
Ban đêm khó nhìn. Mặt đường ướt phản chiếu đèn pha xe ngược chiều, vạch sơn bị chìm dưới lớp nước, người lái khó định vị làn. Trên cầu thường thiếu chiếu sáng ở các tuyến ngoài đô thị, nên vũng nước càng khó thấy trước.
Bảo trì hệ thoát nước: việc rẻ nhất mà hiệu quả nhất
Với phần lớn cầu nhỏ và vừa, bảo trì thoát nước không cần thiết bị đặc biệt, chỉ cần làm đều đặn. Một lịch hợp lý theo nguyên lý:
- Trước mùa mưa: nhấc lưới miệng thu, moi rác, đất, lá; thông ống bằng dụng cụ thông hoặc nước áp lực; kiểm tra lưới có gãy, lệch, mất không.
- Sau trận mưa lớn đầu mùa: đi dọc cầu xem chỗ nào còn đọng nước lâu, đánh dấu để tìm nguyên nhân (miệng thu tắc, lún vệt bánh xe, rãnh biên bị chặn).
- Kiểm tra dưới gầm: ống có nứt, gãy, rơi đoạn không; nước có chảy vào gối, đầu dầm không; giá đỡ ống đứng có lỏng không.
- Hai đầu cầu: xem bậc nước, rãnh dẫn có bị xói, tắc; taluy có rãnh xói mới không.
- Khi thảm lại mặt cầu: yêu cầu nhà thầu giữ cao độ miệng thu thấp hơn mặt rãnh biên, không thảm đè lên lưới, nâng cao độ phễu nếu lớp phủ mới dày hơn.
- Ghi chép: chụp ảnh từng miệng thu và đánh số, để lần sau biết miệng nào hay tắc, có cần thêm miệng thu hay đổi kiểu lưới.
Làm việc trên mặt cầu đang có xe chạy luôn cần rào chắn, biển báo, áo phản quang và người cảnh giới; thông ống từ dưới gầm thì cần thang, giàn hoặc xe nâng an toàn, không leo trèo trên dầm, trụ khi không có dây an toàn.
Cầu nhỏ trong khu công nghiệp, khu dân cư: những điều chủ đầu tư nên đòi
Ở các cây cầu do doanh nghiệp hay khu dân cư tự đầu tư, hệ thoát nước thường bị cắt giảm vì không ai nhìn thấy giá trị của nó lúc nghiệm thu. Kết quả hay gặp là cầu bản bê tông phẳng lì không có độ dốc, vài lỗ ống nhựa ngắn đặt tuỳ tiện, nước đọng thành vũng mỗi lần mưa và vài năm sau đáy bản đã có vệt rỉ.
Khi xem hồ sơ thiết kế hoặc báo giá, chủ đầu tư nên hỏi: mặt cầu dốc ngang bao nhiêu và về phía nào; miệng thu đặt ở đâu, cách nhau bao xa, có đặt trước khe co giãn không; ống thoát làm bằng vật liệu gì, nhô xuống bao nhiêu dưới đáy dầm, xả đi đâu; nước ở hai đầu cầu dẫn xuống chân taluy bằng gì. Một bản vẽ thoát nước rõ ràng chỉ chiếm một trang trong hồ sơ nhưng giữ cho cầu khỏi hư hỏng sớm.
Lúc nghiệm thu, cách kiểm đơn giản nhất là thử bằng nước thật: dùng xe bồn hoặc vòi nước xả một lượng lớn lên mặt cầu ở phía cao, quan sát nước có chảy ngang về rãnh biên, dọc rãnh vào miệng thu và ra khỏi ống ở đúng chỗ thiết kế hay không. Mười lăm phút thử nước cho biết nhiều hơn mọi lời cam kết, và chỗ nào đọng thì sửa ngay khi nhà thầu còn trên công trường.
Với cầu vượt mương trong khuôn viên nhà xưởng có xe container, cũng cần nghĩ tới dầu mỡ, nước rửa xe chảy theo mặt cầu xuống mương: nếu khu vực có yêu cầu môi trường, nước từ mặt cầu có thể phải dẫn về hố thu, hố tách dầu chứ không xả thẳng xuống nguồn nước.
Câu hỏi thường gặp
Độ dốc ngang mặt cầu thường là bao nhiêu?
Độ dốc ngang mặt cầu thường bằng hoặc gần với độ dốc ngang của mặt đường hai đầu, ở mức vài phần trăm, lấy theo tiêu chuẩn thiết kế đường và cầu hiện hành cho từng loại mặt đường. Đoạn cầu nằm trong đường cong thì dốc theo siêu cao. Giá trị cụ thể do thiết kế quy định.
Ống thoát nước mặt cầu nên dùng gang hay nhựa?
Gang chắc, nặng, chịu va đập và bánh xe, không lão hoá dưới nắng nên hay dùng cho miệng thu, lưới và đoạn xuyên bản. Ống dọc, ống đứng dài có thể dùng thép mạ kẽm hoặc nhựa chịu lực có giá đỡ chắc và chống tia cực tím. Lựa chọn theo hồ sơ thiết kế và điều kiện bảo trì.
Vì sao ống thoát phải nhô xuống dưới đáy dầm?
Nước có xu hướng bám theo bề mặt bê tông và chảy ngang theo mặt dưới bản. Nếu ống cắt bằng đáy bản, một phần nước sẽ không rơi thẳng xuống mà chảy dọc mặt dưới vào dầm, gối. Ống đủ dài hoặc có gờ cắt nước buộc nước rơi tự do, xa kết cấu.
Mặt cầu bị đọng nước dù ống không tắc là do đâu?
Có thể do lớp phủ bị lún vệt bánh xe tạo rãnh dọc giữ nước, do cao độ miệng thu cao hơn mặt rãnh biên sau nhiều lần thảm lại, do độ dốc ngang không đủ hoặc do khoảng cách miệng thu quá xa so với lượng nước. Quan sát ngay sau mưa sẽ thấy nước dừng ở đâu.
Có cần thoát nước cho cầu nhỏ chỉ dài vài chục mét không?
Có. Cầu ngắn vẫn hứng nước mưa trên toàn bộ mặt cầu, và nước không thoát được vẫn thấm vào bản, chảy vào gối, xói taluy hai đầu như cầu lớn. Hệ thoát nước của cầu ngắn có thể đơn giản: độ dốc đúng, vài miệng thu, ống đủ dài và rãnh dẫn ở hai đầu.
Ống thoát nước cầu bị tắc có tự thông được không?
Thường là không. Rác, lá, đất cát và túi ni lông dồn lại ở lưới và trong ống, khô cứng sau mùa nắng. Cần thông định kỳ, nhất là trước mùa mưa. Một số cầu bố trí cửa kiểm tra trên ống dọc để thông dễ hơn; nếu không có, nên đề nghị bổ sung khi sửa chữa.