Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ thích hợp để bảo vệ hố móng trong quá trình thi công các công trình ven biển vùng trung trung bộ

Lời cảm ơn Để hồn thành luận văn tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS VũThanh Te, người thầy tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn: - Bangiám hiệu Trường Đại học thuỷ lợi; Phòng đào tạo Đại học sau Đạihọc, Khoa cơng trình, Khoa kỹ thuật biển Trường Đại học thuỷlợi - Lãnh đạo Công ty tư vấn xây dựng thủy lợi tỉnh Quảng Trị Xí nghiệp khaithác thủy nơng Nam ThạchHãn Đã cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho q trình học tập,nghiên cứu hồn thành đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Thi công Trường Đại họcthuỷ lợi tận tình bảo, tạo điều kiện giúp đỡ tơi trình nghiên cứu, thực đề tài Cám ơn bạn đồng nghiệp, bạn bè, người thân gia đình động viêngiúp đỡ tơi nhiều nghiên cứu, họctập Tác giả Phan Ngọc Chiến DANH MỤC VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN HNNN Hạ mực nước ngầm T Độ dày tầng nước có áp MNN Mực nước ngầm D Đường kính ống lọc ĐCTV Địa chất thủy văn J Gradien thấm lớp đất Q Lưu lượng nước ∆s Độ sâu phải hạ thêm mực nước giếng qg Lưu lượng giếng h0 Độ ngập ống lọc  Trọng lượng riêng chất lỏng a Khoảng cách giếng liền P Áp suất l Chiều dài ống lọc g Gia tốc trọng trường s Độ hạ thấp mực nước ngầm Fg Diện tích thu nước giếng S Độ sâu hạ mực nước ngầm Z Cao độ mực nước ngầm S0 Độ sâu MNN tâm hố móng R Bán kính WW Thể tích lỗ rỗng ro Bán kính giếng ρ Khối lượng riêng chất lỏng R Bán kính ảnh hưởng μ Độ nhớt động lực nước h Cột nước giếng γ1 Trọng lượng riêng đất H Độ sâu hạ giếng ∆h Cột nước tiêu hao nước chảy qua ống H0 Cột nước ngầm điểm A K Hệ số thấm đất M Chiều dày lớp trầm tich F Diện tích hố móng xo Bán kính biểu kiến ω Diện tích lỗ xói tạo giếng v Tốc độ nước thấm lớn vào ống lọc Wp Độ ẩm phân tử Kn Hệ số thấm đất theo phương ngang T Hệ số dẫn nước γRc Trọng lượng riêng vật liệu cát sỏi làm lớp Ta Cột nước vùng ảnh hưởng s Kđ Hệ số thấm đất theo R R RR R phương thẳng đứng R R R lọc lọc quanh giếng Vận tốc dịng chảy lỗ khoan trào Vx ngồi MỤC LỤC MỞĐẦU 36T 6T 3 Tínhcấpthiếtcủađềtài 36T 6T Mụcđíchnghiêncứucủađềtài 36T 6T 3 Cáchtiếpcận,đốitượng,phạmvinghiêncứu Dựkiếnkếtquảđạtđược 36T 6T 36T 6T Bốcụcluậnvăn 36T 6T CHƯƠNG1 T Ổ N G Q U A N V Ề C Á C G I Ả I P H Á P B Ả O V Ệ M Á I H Ố 6T MĨNG CƠNG TRÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRÊNTHẾGIỚI 3 h 6T 6T Tình hình xây dựng cơng trình hố móng giải pháp bảo vệ mái ốmóng 3 1 S 6T 6T 6T lược công tác bảo vệ hố móng nước trênThếgiới 6T 1.1 36T cầu chung cơng tác bảo vệ máihốmóng Y ặc điểm cơng trìnhhốmóng 1.2 6T ột số hình ảnh giải pháp bảo vệ mái hố móngcơngtrình 10 6T 1.3 Đ 6T 1.4 M 6T 6T N guyên nhân dẫn đến cố cách khắc phục xử lý cố thi 6T cơng hố móngcơngtrình 22 6T 2.1 Nguyên hân dẫn đến cố thi công hố móngcơngtrình .22 n 6T 6T 2.2 Cách hắc phục xử lý cố thi cơnghốmóng 28 k 6T 3.Kếtluậnchương1 33 C HƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG VIỆCTÍNH 6T 36T 6T TOÁNHỆTHỐNGGIẾNGHẠTHẤPMỰCNƯỚCNGẦM 1.Đặcđiểmvàyêucầucủacáchốmóng 6T 6T 6T 3T6 1.1 Đặcđiểmhốmóng 3 36T 6T 1.2 Yêucầutiêunướchốmóng 36T 35 35 35 35 3 1.3.SơlượcvềtìnhhìnhhạthấpMNNtrênthếgiớivàtrongnước 6T 2.Cácphươngpháptiêunướchốmóngcơngtrìnhthủy 6T 3 6T 6T 2 6T 36 6T3 2.1.Phươngpháptiêunướcxungquanhhốmóng 2.2 T63 T63 40 40 thấp mực nước ngầm phương phápđiệnthấm 44 H hương pháp đóng băngnhântạo 45 6T 6T 2.3 P thấp mực nước ngầm hệthốnggiếng 46 6T 2.4 H 6T 3.Giếngkhoan 6T 3 3.1.Cấutạogiếngkhoan 6T 3 C 6T 6T 3.3 T63 50 ác dạng giếngkhoan .51 6T 3.2 50 T6 uy trình thicơnggiếng .52 Q 6T 4.Cơsởvậnđộngcủanướcdướiđất 6T 3 2 3 v 6T 6T 6T 6T 4.1 Đặctrưngvềđộrỗngvàhệsốnhãnước 4.2 ĐịnhluậtĐarcy 36T 36T àđiềukiệnbiên 6T 6T 5.1 53 55 4.3 Phương trình vi phân liên tục dịng ngầm, điều kiện banđầu 36T 5.Cácphươngpháptínhtốnthiếtkếhạthấpmựcnướcngầm 53 3T6 59 T63 60 ính tốn hạ mực nước ngầm theo phương pháptruyềnthống 60 T dụng phần mềm Modflow tính tốn hạ thấp mựcnướcngầm 66 6T 6T 5.2 S 6T 3 B 6T 6T C 6T N 6T 3 6.Kếtluậnchương2 72 6T 36T HƯƠNG3.VẬNDỤNGKẾTQUẢNGHIÊNCỨUĐỂTÍNHTỐN ẢO 36T VỆ THÀNH VÁCH HỐ MĨNG VÀ HẠ THẤP MỰC NƯỚC GẦMCHOCỐNG+ĐẬPVIỆTYÊNTỈNHQUẢNGTRỊ 36T 1.ÁpdụngtínhtốnthiếtkếHMNNchocống+đậpViệtn–Q.Trị 3 6T 1.1 3 6T 73 36T 73 iới thiệu chung vềcơngtrình 73 G o sánh lựa chọn phương pháp hạ mựcnướcngầm 80 6T 3 6T 1.2 S ính toán bố trí hệ thống giếng HMNN cho cống + ĐậpViệtYên 80 6T 1.3 T 6T 3 6T 3 h 6T 1.4.ĐánhgiáhiệuquảcủaviệctínhtốnphầnmềmModflowtrong 6T t ínhtốnthiếtkếHMNN 6T 36T .2 Đề xuất hình thức, giải pháp thi cơng bảo vệ thành vách hố móng ạthấpmựcnướcngầmchocống+đậpViệtYêntỉnhQuảngTrị 3 3 h 36T 6T 2.1 Các hình thức cải tiến kỹ thuật nhằm tăng hiệu hoạt độngcủa 6T ệthốnggiếngphụcvụHMNNchohốmóng 6T 36T 2.2 Giảmgiáthànhcôngtáchạthấpmựcnướcngầm 36T 3 93 3.Kếtluậnchương3 C HƯƠNG4.KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 1.Kếtluận 2.Kiếnnghị 3.Nhữngvấnđềcòntồntạicủaluậnvăn T ÀILIỆUTHAMKHẢO 6T 36T 93 93 100 104 6T 36T 6T 36T 6T 36T 6T 36T 106 106 107 108 6T 36T 109 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH MƠ PHỎNG PHẦN MỀM MODFLOW CHẠYBÀITỐN HẠ THẤPMNN MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CƠNG HẠ THẤP MNN CỦA HỐMÓNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương 1: Bảng 1-1: Lựa chọn kết cấu chắn giữ, bảo vệ máihốmóng .6 Bảng 1-2: Các phương pháp hạ thấp MNN làm khô nhân tạo đất yếu bão hòa nước điều kiệnsửdụng 19 Bảng 1-3: Phạm vi áp dụng biện pháp hạ mựcnướcngầm .19 Bảng 1-4: So sánh phươngpháp HMNN 20 Chương 2: Bảng 2-1: Độ rỗng loại đất đá khác nhau(Todd vàMays,2005) 54 Bảng2-2:TrịsốT a phụthuộcvàoSvàH .66 R R Chương 3: Bảng 3-1: Khối lượng công tác xây dựng cống- đậpViệtYên 77 Bảng 3-2: Các tiêu lý củanềnmóng .78 DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Hình 1-1: Cơng trình pacific thi cơng đến tầng hầm thứ làm sập Viện Khoa học xã hội TP.Hồ Chí Minh(Nguồninternet) Hình 1-2: Trình tự công việc đào chắn giữ bảo vệ mái hốmóngsâu Hình 1-3: Các loại chắn giữ bằngcọchàng .12 Hình 1-4: Phạm vi áp dụng HMNN ởhiệntrường 21 Hình 1-5: Xử lý cọc tre hố móng Trạm bơm Văn Quỷ - Hải lăng –QuảngTrị .21 Hình 1-6: Hiện tượng cát chảy theo nước ngầm từ mái vào hố móng cống Vân Cốc 22 Hình 1-7: Xử lý HMNN cống Hiệp Thuận Cừ thép kết hợphệthống .22 Hình 1-8: Xử lý cọc Lasel hố móng cốngVânCốc 22 Hình 1-9: Xử lý bơm tiêu nước ngồi hố móng bờ phải đập chínhCửaĐạt 22 Chương 2: Hình 2-1: Hệ thống tiêu nước xung quanhhốmóng 40 Hình 2-2: Hệ thống tiêu nướcnằmngang 42 Hình 2-3: Hệ thống tiêu nướcthẳngđứng .42 Hình 2-4: Thiết bị tiêu nướcchặntrên 43 Hình 2-5: Hệ thống tiêu nướcvenbờ 43 Hình 2-6: Sơ đồ hạ nước ngầm theo phương phápđiệnthấm 44 Hình 1: Sơ đồ hoạt động theo phương pháp đóng băngnhântạo 45 Hình 2-8: Sơ đồ bố trí hệ thống giếng kim xung quanhhốmóng 47 Hình 2-9: Sơ họa ống lọc giếng kim khilàmviệc .48 Hình 2-10: Cấu tạo giếng kim vớikhớpnối 49 Hình 2-11: Cấu tạo ống lọcgiếng 49 Hình 2-12: Sơ đồ bố trí cấp làm việc giếng kim hốmóngsâu .50 Hình 2-13: Sơ đồ cấu tạogiếngkhoan .50 Hình 2-14: Sơ đồ dạng giếng khoan khơnghồnchỉnh 51 Hình 2-15: Dịng chảy khơng giới hạn vào giếng khoan nước ngầmhồnchỉnh .52 Hình 2-16: Mối quan hệ bất đồng phân tầng bấtđẳnghướng 58 Hình 2-17: Mặt cắt ngang giếnghoànchỉnh 61 Hình 2-18: Mực nước ngầm hạ xuống thấp hơnđáymóngổnđịnh 63 Hình 2-19: Sơ đồ tính tốn giếng khơnghồnchỉnh 65 Hình 2-20: Sơ đồ tính tốn hệ thống giếng khơnghồnchỉnh 65 Hình 2-21: Sơ đồ hóa hệ thống địa chất thủy văn khu vựcnghiêncứu 69 Hình 2-22: Sơ đồ giải hệ phương trìnhviphân .70 Hình 2-23: Sơ đồ khối giải toán phầnmềmModflow .71 Chương 3: Hình 3-1: Mặt cắt ngang hố móng cống + đậpViệtYên 86 Hình 3-2: Mặt bố trí hệ thống giếng HMNN cống + đậpViệtYên 86 Hình 3-3: MNN hạ thấp xung quanh hố móng sau bơm nước-TH1 87 Hình 3-4: Cống + đập Việt Yên trường hợp 1- mặt cắt ngang qua tim hố móng.8 Hình 3-5: Cống + đập Việt Yên trường hợp 1- mặt cắt dọc qua tim hố móng.8 Hình 3-6: Đường quan hệ MNN hố móng theo thờigianTH1 89 Hình 3-7: MNN hạ thấp xung quanh hố móng sau bơm nước-TH2 89 Hình 3-8: Cống + đập Việt Yên trường hợp - mặt cắt dọc qua tim hố móng.9 Hình 3-9: Cống + đập Việt n trường hợp 2- mặt cắt ngang qua tim hố móng.9 Hình 3-10 : Đường quan hệ MNN hố móng theo thời gian-TH2 .91 Hình 3-11: MNN hạ thấp xung quanh hố móng sau bơm nước-TH3 91 Hình 3-12: Cống + đập Việt Yên trường hợp - mặt cắt dọc qua tim hố móng.9 Hình 3-13: Cống + đập Việt Yên trường hợp - mặt cắt ngang qua tim hố móng.92 Hình 3-14 : Đường quan hệ MNN hố móng theo thời gian-TH3 .93 Phụ lục 1: Hình ảnh mơ phần mềm Modflow chạy toán hạ thấp MNN1 Phụ lục 2: Hình PL1: Hố móng đáy Cống Vân Cốc chuẩn bị đặt thép, dựng ván khuôn để đổ bê tông nước ngầm lên tronghốmóng Hình PL2: Hệ thống giếng kim trạm bơm Hữu Bị hoạt động khơng có hiệu nước ngầm chảy máigâyra cát chảy làm sạt lở mái, phải đóng cọc tre xử lý thêm Hình PL3: Bố trí lắp đặt giếng cốngHiệpThuận Hình PL4: Đào hố móng cống Hiệp Thuận điều kiệnkhơráo Hình PL5: Đổ bê tơng sânthượnglưu .8 Hình PL6: Hạ mực nước ngầm thi cơng bểtiêunăng