TCVN 13807:2023 - Thiết kế, lắp đặt đường ống thép công trình thủy lợi phải đảm an toàn, chất lượng

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13807:2023 Công trình thủy lợi - Đường ống dẫn nước bằng thép - Thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố nhằm hướng dẫn các yêu cầu kỹ thuật thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu các đường ống dẫn nước bằng thép trong công trình thủy lợi. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho đường ống thép chôn trong thân đập, ống thép lót trong cống xả sâu, xả cát và đường hầm dẫn nước.

Theo đó trong thiết kế đường ống, tuyến ống nên chọn sao cho chiều dài ngắn, ít điểm chuyển hướng trên mặt bằng và mặt đứng. Đỉnh của ống nên bố trí thấp hơn đường áp lực thấp nhất của đường ống ít nhất 2 m để tránh xảy ra áp lực âm trong ống. Ở các vị trí tuyến ống chuyển hướng phải uốn cong ống, bán kính cong không nên nhỏ hơn từ 2 đến 3 lần đường kính của ống. Nếu vị trí chuyển hướng trên mặt bằng và trên mặt đứng ở gần nhau thì nên đưa vào một vị trí. Nếu ống có đoạn mặt cắt thu hẹp dần nằm gần vị trí đoạn ống được uốn cong để chuyển hướng thì nên nhập hai đoạn ống làm một.

Góc chuyển hướng giữa đoạn ống nối với đoạn ống cong kề liền không nên lớn hơn 10°. Đối với đoạn ống có mặt cắt thay đổi (ống hình côn hoặc hình chóp cụt) không nên lớn hơn 7°.

Thiết kế, lắp đặt và chôn lấp đường ống thép trong các công trình thủy lợi tuân theo tiêu chuẩn để đảm bảo chính xác, an toàn. Ảnh minh họa

Để đáp ứng yêu cầu về an toàn, quản lý vận hành, sửa chữa, trên tuyến đường ống cần xem xét bố trí các hạng mục công trình và thiết bị như tháp điều áp, van công tác, van sửa chữa, van điều tiết, van xả cặn, van xả khí, hố thăm. Cửa van công tác bố trí ở cửa vào đường ống cần có chức năng đóng nhanh trong trường hợp xảy ra sự cố bất thường trên đường ống. Van xả khí được bố trí ở vị trí cao nhất, van xả cặn được bố trí ở vị trí thấp nhất của đoạn ống. Số lượng và vị trí lắp đặt van điều tiết, van xả cặn, van xả khí được xác định thông qua tính toán thủy lực và luận chứng kinh tế kỹ thuật. Đường kính của hố thăm không nên nhỏ hơn 500 mm, khoảng cách giữa các lỗ thăm phải đáp ứng được yêu cầu kiểm tra, sửa chữa đường ống.

Thiết kế sơn phủ bảo vệ bề mặt phải căn cứ vào các yếu tố như vận tốc nước chảy trong ống, chất lượng nước, hàm lượng và loại bùn cát trong nước, môi trường xung quanh, nước ngầm, chất hữu cơ trong đất xung quanh đường ống. Vật liệu sơn phủ phải lựa chọn hợp lý căn cứ vào các yêu cầu như điều kiện áp dụng, môi chất gây gỉ, kích thước kết cấu.

Với ống có đường kính lớn, khi vận chuyển, lắp đặt và đắp đất phải đặt văng chống bên trong ống để tránh ống bị biến dạng và chú ý không làm tổn hại đến lớp sơn phủ bảo vệ bề mặt.

Đối với đường ống đặt hở thì tuyến đường ống đặt hở phải tránh các nơi có thể xảy ra sạt lở mái, lún sụt hoặc lũ bùn đá. Trường hợp không thể tránh được ảnh hưởng của lũ quét hoặc đá lăn có thể đặt ống bên trong một hành lang, chôn ngầm hoặc bọc bê tông bên ngoài đường ống. Ở những vị trí của đường ống có thể xảy ra các sự cố ngoài ý muốn ảnh hưởng đến an toàn của con người cần có công trình phòng xói và thoát nước sự cố. Đáy của đường ống đặt hở phải cách mặt đất ít nhất 0,6 m. 

Đường ống đặt hở nên bố trí theo hình thức phân đoạn. Tại vị trí đường ống uốn cong để chuyển hướng theo phương mặt bằng, theo phương đứng hoặc cả hai, nên bố trí mố néo. Trường hợp đường ống đi thẳng thì cứ cách khoảng 150 m nên bố trí một mố néo hoặc xác định thông qua tính toán về về ổn định, ứng suất, biến dạng của đường ống dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng tính toán.

Để tránh ảnh hưởng của biến đổi nhiệt độ môi trường nơi đặt ống và lún tại vị trí mố đỡ đối với việc phát sinh nội lực trong đoạn ống giữa hai mố néo cần lắp một khớp co giãn. Nếu dùng khớp trượt thì bố trí ở phía sau của mố néo phía trên, còn dùng khớp mềm thì bố trí ở giữa đoạn ống giữa hai mố néo. Khoảng cách giữa hai mố đỡ phải xác định thông qua tính toán kết cấu của đoạn ống giữa hai mố néo, có xem xét đến điều kiện lắp đặt, kiểu mố đỡ, điều kiện địa chất, địa hình.

Nền tại vị trí đặt mố néo và mố đỡ phải có địa chất bảo đảm yêu cầu chịu lực, chuyển vị của mố. Khi thiết kế cần tránh lún không đều giữa các mố. Hình dạng và kích thước của mố néo và mố đỡ phải lựa chọn để đảm bảo ứng suất dưới đáy móng phân bố tương đối, tránh lún lệch trong phạm vi mố. Ổn định và độ bền của mố néo và mố đỡ cần được thiết kế bảo đảm và kiểm tra khi thử nghiệm áp lực nước đối với đường ống thông qua quan sát cảm quan hoặc dùng thiết bị quan trắc.

Tuyến đường ống chôn lấp phải chọn nơi có điều kiện địa hình, địa chất tương đối tốt, nên tránh vị trí có địa chất không ổn định như trượt lở, lún sụt, có đứt gãy hoạt động, cát chảy, đất bùn, đất đắp, đất trương nở, mực nước ngầm cao và sũng nước. Nếu không thể tránh thì phải có các biện pháp công trình bảo đảm an toàn cho thi công và vận hành đường ống. Độ sâu chôn lấp được xác định theo tình hình địa chất, tải trọng ngoài, mực nước ngầm, thảm thực vật trên bề mặt đất, nhiệt độ môi trường, giao thông trên bề mặt và yếu tố liên quan khác.

Trong đất lấp hào đặt ống không được lẫn các mẫu bê tông, đá cục hoặc đất hòn có kích thước lớn hơn 10 cm. Nếu cần thiết trộn vật liệu lấp hào đặt ống thì phải trộn đều trước khi đưa vào máng đổ, không được trộn trong hào đặt ống.

Với đường ống đặt dưới đường giao thông sau khi lấp đất phải làm mặt đường ngay. Với đường ống đi qua vùng đất yếu, hố trũng hoặc mực nước ngầm cao, đầu tiên nên dùng cát thô và vừa, san lấp và đầm chặt phần nền đắp dạng lòng máng sau đó dùng cát thô, cát vừa lấp và đầm tiếp lên đến cách đỉnh ống 0,5 m.

Trường hợp ống chôn sâu hoặc chịu tải trọng trên mặt đất lớn dẫn đến phải làm ống có chiều dày lớn, để giảm chiều dày ống có thể dùng vành tăng cứng hoặc bọc bê tông, song phải tính toán dựa vào tình huống cụ thể.

Với đoạn ống đặt cạnh các rãnh xói do mưa hoặc bờ dốc đứng phải có biện pháp gia cố để không ảnh hưởng đến an toàn của đường ống. Nếu ống cần đi qua các rãnh xói thì nên bố trí ở đầu hoặc cuối rãnh và phải thiết kế tổng hợp các công trình phòng xói, ổn định ống ở đáy hào, bảo vệ mái dốc, chặn nước, thoát nước, đưa nước đến nơi an toàn.

Quy định riêng cho đoạn ống phân nhánh thì việc bố trí vị trí phân nhánh phải hài hòa với các điều kiện về địa hình, địa chất và bố trí đường ống chính, công trình trạm. Phương án bố trí phải so sánh về kinh tế kỹ thuật và phải phù hợp với các nguyên tắc hợp lý, an toàn, tin cậy về mặt kết cấu, không gây ra biến dạng và ứng suất cục bộ có giá trị lớn. Dòng chảy êm thuận, tổn thất cột nước nhỏ, giảm thiểu dòng chảy xoáy và rung động, vận tốc dòng chảy ra khỏi vị trí phân nhánh tăng từ từ.

Đường kính của ống dẫn, chuyển nước phải được xác định trên cơ sở tính toán thủy lực và luận chứng về kinh tế và kỹ thuật. Dọc theo tuyến ống, đường kính ống có thể thay đổi tùy thuộc vào lưu lượng chuyển nước, song không nên thay đổi quá nhiều.

Vật liệu chế tạo ống và các cấu kiện chịu lực chủ yếu của ống như vỏ ống chính và ống nhánh, ống phân nhánh, đai tựa và các cấu kiện gia cường khác phải sử dụng thép lặng, trong đó nên dùng thép tấm carbon, thép tấm hợp kim thấp cường độ cao. Các cấu kiện như con lăn của mố đỡ đường ống đặt hở có thể dùng thép xây dựng carbon, thép xây dựng cường độ cao hợp kim thấp. Với vật liệu thép có giá trị giới hạn dưới của cường độ kéo tiêu chuẩn lớn hơn 540 N/mm2 nên làm thí nghiệm hàn mang tính sản xuất.

Nếu sử dụng biện pháp phun phủ kẽm nóng chảy để bảo vệ bề mặt ống và các cấu kiện khác của đường ống thì việc chuẩn bị bề mặt trước khi phun, chọn vật liệu phun (dây hoặc bột kẽm), nguồn năng lượng và thiết bị phục vụ cho việc phun, kiểm tra bề mặt, độ dày, độ bám và độ bền của lớp phun phủ cần tuân theo các quy định trong TCVN 8646.

Sau khi kiểm tra lớp kim loại vừa phun đảm bảo yêu cầu phải dùng sơn hữu cơ bao kín, trước khi sơn phải làm sạch bụi trên mặt lớp kim loại phun, sơn nên tiến hành khi lớp phun kim loại vẫn còn độ nóng nhất định. Trước khi thi công lắp đặt đường ống ngoài hiện trường phải đánh các dấu mốc về tâm, cao trình, lý trình của ống trên đá hoặc các vật kiến trúc vĩnh cửu, bán vĩnh cửu ở lân cận một cách rõ ràng.

Ngoài ra, trong quá trình lắp đặt cần sử dụng các biện pháp tin cậy, cần tính toán thiết kế về độ bền, độ cứng và ổn định của kết cấu chống đỡ tạm, không được để xảy ra nghiêng lật hoặc thậm chí sụp đổ. Nền đặt ống phải phù hợp với yêu cầu thiết kế, nếu cường độ của nền không thỏa mãn yêu cầu thiết kế thì phải xử lý.

Trong quá trình chế tạo, lắp đặt nghiệm thu cần được thực hiện cho từng công đoạn như như lốc, hàn, sơn phủ, lắp đặt, thử nghiệm áp lực kể cả các công việc phụ trợ như làm giàn giáo phục vụ chế tạo và thi công lắp ráp, dọn dẹp và làm vệ sinh chuẩn bị cho thử nghiệm áp lực. Căn cứ để nghiệm thu là các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến từng công đoạn được quy định trong tiêu chuẩn này và hồ sơ thiết kế được duyệt. Chỉ khi công đoạn trước được nghiệm thu mới được thực hiện tiếp công đoạn sau.

Trong quá trình thi công đào hào, lấp đất, ngoài các yêu cầu quy định trong điều 6 của tiêu chuẩn này và hồ sơ thiết kế đã được duyệt, khi tiến hành nghiệm thu cho phép sai lệch về kích thước sau khi đào hào. Với công việc lấp đất, nếu thiết kế không đưa ra yêu cầu về độ chặt thì độ chặt khi kiểm tra phải phù hợp với quy định. Nền dưới đáy ống có thể tạo lòng máng với góc tâm 2θ hoặc không tạo lòng máng tùy theo yêu cầu của thiết kế.