Thoát nước nền đường là hệ thống rãnh, cống và độ dốc giữ cho nước mưa, nước mặt và nước ngầm không đọng lại trên mặt đường, không ngấm vào nền và không làm xói mái taluy. Đất nền khi bão hoà nước có thể mất phần lớn sức chịu tải so với khi khô ráo, nên một con đường thoát nước kém sẽ hỏng nhanh hơn nhiều so với cùng con đường đó chở xe nặng hơn nhưng nền luôn khô.
Người làm đường có câu nói vui rằng con đường có ba kẻ thù: nước, nước và nước. Bài này giải thích vì sao nước nguy hiểm cho nền, các bộ phận thoát nước của một tuyến đường làm nhiệm vụ gì, những lỗi thoát nước hay gặp ở đường nông thôn và đường nội bộ, và cách bảo trì để hệ thống làm việc suốt mùa mưa.
Vì sao nước phá nền đường
Đất nền chịu được tải trọng nhờ ma sát và lực dính giữa các hạt. Khi nước lấp đầy lỗ rỗng, nó đẩy các hạt xa nhau, ma sát giảm; với đất dính, lực dính cũng giảm khi độ ẩm tăng. Kết quả là cùng một lớp đất có thể chịu xe tải tốt vào mùa khô, nhưng lún vệt bánh, nhão ra vào mùa mưa. Nhiều thí nghiệm sức chịu tải của đất nền được làm trên mẫu ngâm nước chính vì người thiết kế phải tính cho trạng thái xấu nhất này.
Nước còn gây hại theo kiểu cơ học. Mỗi lần bánh xe đi qua mặt đường nứt có nước bên dưới, nó ép nước phun lên qua khe nứt, kéo theo hạt mịn của lớp móng. Lặp lại hàng nghìn lần, lớp móng rỗng dần, mặt đường sụt thành ổ gà. Hiện tượng bơm bùn này đặc biệt rõ ở mặt đường bê tông xi măng có khe nối hở: nhìn thấy vệt bùn trắng quanh khe sau mưa là dấu hiệu nền đang bị rút ruột.
Cuối cùng, nước chảy tạo xói. Dòng nước tràn qua lề đường không gia cố cắt lề thành rãnh, khoét chân mái taluy, cuốn cát của nền đắp. Ở đường vùng lũ, dòng chảy tràn qua nền đường có thể cuốn mất cả một đoạn nền chỉ trong một đêm. Nước không cần nhiều để gây hại, nó chỉ cần được để yên ở sai chỗ đủ lâu.
Các bộ phận thoát nước của một tuyến đường và nhiệm vụ của từng bộ phận
Một tuyến đường đầy đủ có thể có nhiều bộ phận thoát nước, mỗi bộ phận xử lý một nguồn nước khác nhau. Không phải tuyến nào cũng cần đủ, nhưng hiểu nhiệm vụ của từng thứ giúp nhận ra cái gì đang thiếu:
| Bộ phận | Nhiệm vụ | Đặt ở đâu |
|---|---|---|
| Dốc ngang mặt đường và lề | Đưa nước mưa trên mặt đường ra hai bên nhanh nhất | Toàn bộ mặt đường; đoạn cong có siêu cao thì dốc về một phía |
| Rãnh dọc | Thu nước từ mặt đường và mái taluy, dẫn dọc tuyến tới chỗ xả | Hai bên đường, nhất là nền đào và nền đắp thấp |
| Rãnh đỉnh | Chặn nước từ sườn đồi phía trên không chảy xuống mái taluy và mặt đường | Trên đỉnh taluy dương, cách mép mái một khoảng |
| Cống ngang đường | Đưa nước từ rãnh dọc hoặc dòng chảy tự nhiên qua bên kia đường | Chỗ trũng, chỗ giao với kênh mương, dọc tuyến theo khoảng cách tính toán |
| Rãnh ngầm, ống thoát nước ngầm | Hạ mực nước ngầm, thu nước thấm dưới mặt đường | Nền đào có mạch nước, nền ẩm thường xuyên |
| Dốc nước, bậc nước | Dẫn nước từ trên cao xuống mà không gây xói | Trên mái taluy cao, chỗ rãnh dọc có dốc lớn |
| Lớp móng thoát nước, lớp lọc | Cho nước lọt vào kết cấu mặt đường thoát ra ngoài | Trong kết cấu áo đường, sau mố, sau tường chắn |
Kích thước rãnh, khẩu độ cống và khoảng cách cống được tính từ lưu lượng mưa, diện tích lưu vực đổ về và độ dốc địa hình. Đây là phần việc của thiết kế thuỷ văn, thuỷ lực; người ngoài nghề cần biết là kích thước không chọn theo cảm tính hay "lấy giống đường bên cạnh".
Rãnh dọc: những chi tiết quyết định nó có làm việc hay không
Độ dốc dọc của đáy rãnh. Rãnh phải có độ dốc để nước chảy tới chỗ xả. Rãnh nằm bằng hay có đoạn võng sẽ đọng nước, đất cát lắng lại và rãnh tắc dần. Ở vùng đồng bằng rất phẳng, tạo đủ độ dốc cho rãnh dài là một bài toán thật sự, đôi khi phải chia rãnh thành nhiều đoạn ngắn với nhiều điểm xả.
Chỗ xả nước cuối rãnh. Rãnh dẫn nước đi đâu là câu hỏi hay bị bỏ quên. Rãnh đổ vào ruộng nhà dân sẽ bị lấp; rãnh đổ ra chỗ trũng không thoát được thì nước dâng ngược. Mọi rãnh phải kết thúc ở kênh, suối, cống hoặc hố thu có khả năng nhận nước.
Gia cố đáy và thành rãnh. Rãnh đất ở đoạn dốc bị nước xói sâu, khoét vào chân nền đường. Ở đoạn dốc lớn hoặc đất dễ xói, rãnh được lát đá, xây gạch, đổ bê tông hoặc dùng cấu kiện đúc sẵn. Rãnh đất ở đoạn bằng và đất dính thì có thể trồng cỏ.
Đáy rãnh thấp hơn đáy kết cấu mặt đường. Để nước trong lớp móng có thể thoát ra rãnh, đáy rãnh thường phải thấp hơn đáy lớp móng. Rãnh nông mà mặt đường dày thì lớp móng nằm ngâm trong nước như trong một cái chậu, đúng chỗ cần khô nhất lại ướt nhất.
Rãnh có nắp ở khu dân cư. Đường qua khu dân cư, nhà xưởng thường dùng rãnh có nắp đan để an toàn và giữ lối đi. Nắp đan phải có khe hoặc hố thu để nước vào được; rãnh có nắp kín hoàn toàn mà không có cửa thu thì nước chỉ chảy tràn trên mặt.
Đường ở vùng ngập lũ: nền phải tính cho cả nước dâng
Ở đồng bằng sông Cửu Long và các vùng trũng, nền đường không chỉ phải thoát nước mưa mà còn phải chịu nước lũ dâng theo mùa và triều cường. Cao độ mặt đường được chọn sao cho trên mức nước tính toán một khoảng, nếu không đường sẽ ngập hằng năm. Nền đường đắp ngang qua cánh đồng cũng làm thay đổi dòng chảy tràn: nếu không đủ cống thoát, nước bị chặn một bên, dâng cao, gây ngập ruộng vườn phía thượng lưu và tạo dòng chảy mạnh qua những chỗ thấp của nền, xói đứt đường.
Mái taluy nền đắp trong vùng lũ phải chịu sóng vỗ và dòng chảy dọc, nên thường được gia cố bằng tấm bê tông, đá lát hoặc vải địa và rọ đá ở phần thường xuyên ngập. Sau khi lũ rút, nước trong nền đắp rút ra ngoài, kéo theo hạt mịn nếu không có lớp lọc; mái nền có thể sụt cục bộ ở giai đoạn này chứ không phải lúc nước lên.
Với đường nông thôn và đường nội bộ trang trại ở vùng ngập, chủ đầu tư nên hỏi đơn vị thiết kế ba câu: cao độ mặt đường được tính theo mức nước nào, số lượng và khẩu độ cống ngang có đủ cho nước tràn qua cánh đồng không, và phần mái nào được gia cố chống sóng, chống xói. Ba câu này quyết định con đường sống được qua bao nhiêu mùa lũ.
Lỗi thoát nước hay gặp ở đường nông thôn và đường nội bộ
Đường nhỏ thường được làm với ngân sách hạn chế, và phần thoát nước là phần hay bị cắt đầu tiên vì nó không nhìn thấy được như mặt đường. Những lỗi phổ biến:
- Mặt đường bê tông làm phẳng, không có dốc ngang, nước đọng giữa đường sau mỗi trận mưa.
- Mặt đường làm cao hơn nhưng lề đất thấp không gia cố, nước chảy tràn qua lề cắt thành rãnh, lề hụt dần làm vỡ mép bê tông.
- Không có rãnh dọc, hoặc rãnh có nhưng không có chỗ xả, thành mương nước đọng nuôi muỗi.
- Cống ngang đường quá nhỏ, đặt quá cao hoặc quá nông, bị xe nặng đè vỡ; mùa lũ nước tràn qua mặt đường.
- Nhà dân hai bên đổ đất, xây bậc tam cấp lấn ra rãnh, chặn dòng chảy dọc.
- Ống cống bị rác, bèo, đất lấp không ai nạo vét, nước tìm đường khác qua nền đường.
- Nâng mặt đường nhiều lần bằng các lớp bê tông chồng lên nhau, làm đường cao hơn nền nhà hai bên, nước mưa từ đường chảy vào nhà dân.
Nhiều lỗi trong số này không cần nhiều tiền để sửa, chỉ cần được tính đến khi làm và có người chịu trách nhiệm nạo vét. Khi góp tiền làm đường xóm, nên dành một phần cho rãnh, cống và lề, cùng một thoả thuận rõ ràng về việc ai nạo vét hằng năm.
Bảo trì hệ thống thoát nước theo mùa
Hệ thống thoát nước tốt đến đâu cũng mất tác dụng nếu bị tắc. Một lịch bảo trì đơn giản cho đơn vị quản lý đường, doanh nghiệp hoặc tổ dân cư:
- Trước mùa mưa: nạo vét toàn bộ rãnh dọc, rãnh đỉnh, cửa vào và cửa ra của cống; dọn rác, cây cỏ mọc trong rãnh.
- Kiểm tra lỗ thoát nước của tường chắn, mố cầu, rãnh có nắp; thông các ống bị tắc.
- Sau mỗi trận mưa lớn đầu mùa: đi một vòng tuyến xem chỗ nào nước đọng, chỗ nào tràn qua mặt đường, chỗ nào xói lề, ghi lại để sửa.
- Trong mùa mưa: vá kịp thời vết nứt và ổ gà trên mặt đường để nước không thấm xuống nền; với ổ gà lớn, cắm cảnh báo trước khi sửa.
- Sau mùa mưa hoặc sau lũ: kiểm tra mái taluy, chân cống, lề đường bị xói; đắp bù và gia cố lại; ghi nhận cống nào thường xuyên quá tải để đề xuất mở rộng.
- Khi nạo vét cống sâu hoặc làm việc gần dòng nước chảy mạnh: có người cảnh giới, áo phao khi cần, không chui vào cống kín vì nguy cơ thiếu khí và nước dâng đột ngột.
Một ngày công nạo vét trước mùa mưa thường rẻ hơn nhiều so với sửa một đoạn nền đường bị ngấm nước. Đó là lý do người làm đường lâu năm nhìn vào rãnh trước khi nhìn vào mặt đường khi đánh giá một tuyến.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao mặt đường cần dốc ngang?
Để nước mưa chảy ra hai bên nhanh, không đọng lại trên mặt và không thấm xuống nền qua các khe nứt. Mặt đường phẳng tuyệt đối sẽ có nhiều vũng nước sau mưa, làm hỏng lớp mặt nhanh hơn. Độ dốc ngang cụ thể tuỳ loại mặt đường và theo thiết kế.
Rãnh dọc có nắp và rãnh hở, loại nào tốt hơn?
Rãnh hở dễ nạo vét, thoát nước nhanh, rẻ hơn, hợp với đường ngoài khu dân cư. Rãnh có nắp an toàn hơn cho người đi bộ, giữ được lối đi trước nhà, nhưng khó nạo vét và dễ tắc nếu cửa thu nhỏ. Chọn theo vị trí và có kế hoạch bảo trì phù hợp.
Rãnh ngầm khác rãnh dọc thế nào?
Rãnh dọc nằm trên mặt đất, thu nước mưa và nước mặt. Rãnh ngầm nằm dưới đất, thường là hào chứa đá, sỏi bọc vải lọc, có hoặc không có ống đục lỗ, dùng để thu nước ngầm, hạ mực nước dưới nền. Rãnh ngầm cần thiết ở nền đào có mạch nước hay vùng đất luôn ẩm.
Cống ngang đường bị tắc thì có nguy hiểm gì?
Nước không qua được cống sẽ dâng lên phía thượng lưu, có thể tràn qua mặt đường và xói đứt nền, hoặc ngấm vào nền đường làm sụt lún. Nước dâng còn gây ngập ruộng vườn, nhà dân. Cống tắc nên được nạo vét ngay và cắm cảnh báo nếu nước đã tràn qua đường.
Có nên nâng mặt đường xóm cao lên để chống ngập không?
Nâng đường có thể giúp đường đỡ ngập nhưng làm nhà hai bên trở nên thấp hơn, nước từ đường chảy vào nhà. Trước khi nâng, cần tính cả hệ thống thoát nước cho khu vực, rãnh dọc, cống và thống nhất với các hộ dân. Nâng đường mà không làm thoát nước thường chỉ dời chỗ ngập.
Thấy vệt bùn quanh khe nối đường bê tông sau mưa nghĩa là gì?
Đó thường là dấu hiệu bơm bùn: nước dưới tấm bê tông bị bánh xe ép phun lên qua khe, kéo theo hạt mịn của lớp móng. Lâu dần dưới tấm sẽ rỗng, tấm bị gãy. Nên trám lại khe nối, cải thiện thoát nước lề và theo dõi; nếu tấm đã bập bênh cần đơn vị chuyên môn xử lý.