Tiểu luận môn học công trình ngầm - Chủ đề công nghệ hạ giếng chìm hơi ép

Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Giới thiệu Các công trình ngầm (CTN) dạng không gian lớp, gara ngầm, giếng, CTN để thông gió … thƣờng có kích thƣớc hạn chế mặt nằm khu vực đông dân xây dựng công nghệ hạ giếng Thực chất phƣơng pháp là: Các giếng hạ (có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép toàn khối lắp ghép) đƣợc xây dựng mặt đất tiến hành đào đất lòng giếng để hạ giếng xuống độ sâu thiết kế Việc hạ kết cấu xảy dƣới tác dụng trọng lƣợng thân kết cấu, tải trọng chất thêm ép cƣỡng kích thủy lực tải rung Ƣu điểm công nghệ giếng chìm so với công nghệ đào mở:     Không cần chống giữ thành hố đào; Giảm tối thiểu công tác đất; Loại trừ tác động động lực lên đất móng công trình lân cận; CTN xây dựng điều kiện địa chất công trình địa chất thủy văn phức tạp nhất;  CTN xây dựng vùng chật hẹp kể cải tạo nhà máy hoạt động Móng giếng chìm ép (MGCHE) loại móng giếng chìm thi công hạ giếng sử dụng khí nén bơm ép đẩy nƣớc làm khô khu vực đào lấy đất dƣới đáy giếng Nguyên lý phương pháp giếng chìm ép (GCHE) Phƣơng pháp GCHE làm việc nguyên lý nhƣ cốc úp ngƣợc vào nƣớc: Nếu không khí không thoát khỏi cốc, nƣớc vào cốc áp lực không khí giữ nƣớc lại không cho vào tiếp…Không giống với trƣờng hợp giếng chìm hở, ống mở hai phía, GCHE có khoang kín khí đáy móng, khí ép đƣợc bơm vào để ngăn nƣớc vào Bên khoang ngƣời ta đào đất giống nhƣ thi công mặt đất Hình 1: Sơ đồ nguyên lý làm việc móng giếng chìm ép Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Trong trƣờng hợp cốc kín đáy: pa  pwl  9.81 (d  d )(kN / m2 ) Trong trƣờng hợp ép khí nén vào cốc: pa3  pa  p  pa  9.81 d pa3  pw2  9.81 d Trong đó: d: Chiều dâu tính từ cao độ mặt nƣớc đến đáy cốc tính (m) Cấu tạo giếng chìm ép Cấu tạo móng giếng chìm ép khác so với móng giếng chìm chỗ bổ sung thêm trần chia giếng thành hai phần:  Đáy giếng có chiều cao 1,8÷2,5m gọi khoang làm việc nơi ép khí nén tạo không gian khô để đào đất, khoang vách ngăn, thể tích làm việc khoang đảm bảo tối thiểu 4m3 cho ngƣời  Phần thân giếng lại bên có cấu tạo hoàn toàn giống nhƣ móng giếng chìm Trong giai đoạn thi công, khoang công tác liên hệ với không gian bên thông qua hai đƣờng ống có hệ thống cửa van đóng kín để không thoát ép, hệ thống đƣờng ống dùng cho vận chuyển vật liệu (Material Lock), hệ thống đƣờng ống thứ hai có cầu thang dành cho ngƣời lên xuống làm việc (Man Lock) có chức tăng hạ dần áp suất thể ngƣời thích ứng dần với thay đổi áp suất môi trƣờng trƣớc xuống khoang làm việc môi trƣờng bên Khi giếng hạ đến cao độ thiết kế, khoang làm việc đƣợc lấp đầy vữa bê tông mác cao Thân giếng có thành giếng xung quanh BTCT, bên chia thành nhiều khoang vách ngăn Thân giếng đƣợc đúc nối dần theo trình hạ giếng Trong thời gian thi công khoang thân giếng dùng để lắp hệ thống đƣờng ống van Trong trƣờng hợp không đủ trọng lƣợng để hạ tụt giếng, phần thân giếng bên phải chƣa nƣớc để gia tải Sau hạ giếng đến cao độ thiết kế, ngƣời ta bơm hết nƣớc gia tải khỏi khoang giếng, tháo dỡ hệ thống đƣờng ống đổ lấp lòng thân giếng cát sỏi, vữa bê tông mác thấp nƣớc Bên đổ nắp giếng có vai trò nhƣ bệ móng để đỡ thân trụ Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 2: Cấu tạo móng giếng chìm ép a) Trong giai đoạn thi công b) Trạng thái hoàn thiện 1-lƣỡi cắt; 2-thành giếng; 3-vách ngăn; 4-trần ngăn; 5-khoang làm việc; 6-ống van chuyển vật liệu; 7-ống van cho ngƣời xuống; 8-bê tông lấp đáy; 9-vật liệu lấp lòng; 10-nắp giếng; 11-thân trụ; 12-đào nhân tạo; 13-nƣớc gia tải Điều kiện để giếng tự chìm xuống sau đào bỏ bớt phần đất nằm dƣới chân giếng lực làm chìm phải lớn lực cản lại, tức thỏa mãn: Qc  Qw  T  F  P Trong đó: Qc Trọng lƣợng giếng Qw Trọng lƣợng khối nƣớc gia tải T Lực ma sát thành giếng F Phản lực đất dƣới chân giếng P Lực đẩy khí nén tác dụng lên đáy trần ngăn Để thỏa mãn điều kiện mà không làm thay đổi kết cấu giếng có bốn cách giải quyết: tăng lƣợng nƣớc gia tải Qw tạo bậc phía đáy giếng giảm diện tích tiếp xúc với giảm đƣợc T, đào bỏ hết đất phía dƣới chân giếng cho F=0, cuối giảm áp suất khí nén mà thi công giếng chìm ép gọi biện pháp hạ giếng cƣỡng Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 3: Các lực tác dụng lên giếng chìm ép Kỹ thuật đúc hạ đốt giếng Thông thƣờng giếng chìm ép đƣợc đúc chỗ, khu vực ngập nƣớc cần đắp đảo nhân tạo để có mặt thi công Hình 4: Đắp đảo Chiều cao đốt giếng chọn khoảng từ 6÷8m Do có trần ngăn khoang làm việc phần thân giếng nên đốt giếng đƣợc đổ bê tông thành hai đợt, đợt đổ đến cao độ mặt trần, đợt hai đổ nốt chiều cao đốt Đốt giếng đúc cát tựa kê, hạ giếng kê phải rút để chân giếng xén đất đƣa giếng tụt sâu vào Các kê sử dụng tƣơng tự nhƣ đúc móng giếng chìm, làm lớp đệm bê tông đổ chỗ Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP gỗ kê bố trí theo chu vi chân giếng, thay bê tông đúc chỗ bê tông đúc sẵn Hình 5: Chuẩn bị mặt cho giếng chìm đặt lƣỡi cắt Hình 6: Đặt lƣỡi cắt tạo khoang làm việc Trình tự công nghệ đúc hạ đốt bao gồm bƣớc nhƣ sau:  Trên mặt thi công đo đạc định vị tim dọc tim ngang móng, vào đƣờng tim xác định kích thƣớc đáy móng mặt Đào hố móng sâu 50cm đắp cát thay Đặt kê kê theo đƣờng chân Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP lƣỡi cắt cho chân giếng tựa vững lên điểm kê dƣới tác dụng trọng lƣợng đốt giếng nhƣng lấy khỏi chân giếng từ phía  Vạch đƣờng bao chân giếng lên mặt kê Dựa theo đƣờng bao, ghép đoạn lƣỡi cắt đƣợc chế tạo sẵn thành hình dạng đáy giếng, hàn chấm bổ sung thêm chống để định hình kết cấu Hàn mối hàn chịu lực mối nối đốt, phải có biện pháp khắc phục biến dạng nhiệt độ mối hàn làm vênh vành đai lƣỡi cắt  Dùng cá bao cát đắp chèn vào bên tạo thành lõi đất lấp kín khoang làm việc Trƣờng hợp có sử dụng máy xúc lật làm việc bên khoang làm việc để đào đất phải lắp đạt hệ thống dầm ray thiết bị Hình 7: Lắp đặt ray  Phần thành nghiêng thành đứng mặt ván khuôn khoang làm việc dùng thép 5÷8mm lát lên bề mặt lõi đất, mặt đáy củ ván khuôn trần ngăn dùng vữa bê tông đổ thành lớp lót chiều dày 10cm bề mặt lõi đất đầm kỹ gọt phẳng Khi đổ bê tông lớp cần lƣu ý đặt cửa ống Sharp Hình 8: Đặt cốt thép khoang làm việc Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 9: Lắp dựng cốt thép khoang làm việc cốt pha  Lắp dựng khung cốt thép trần đốt giếng, đặt đƣờng ống cung cấp ép hệ thống đƣờng cáp truyền thông tin điều khiển với mặt đất Lắp ván khuôn đổ bê tông hết khoang làm việc biện pháp đổ bê tông thƣờng Khi cƣờng độ bê tông đạt 5Mpa tiến hành ghép tiếp ván khuôn thành đổ nốt phần lại đốt giếng Hình 10: Lắp đặt ống đƣa ngƣời vật liệu thiết bị khác Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 11: Lắp dựng ống vật liệu trƣớc lắp đặt Hình 12: Lắp đặt Man Lock Material Lock Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 13: Đổ bê tông khoang làm việc  Khi cƣờng độ bê tông đạt 25% so với thiết kế bóc dỡ ván khuôn đạt 70% cƣờng độ thiết kế tiến hành moi đất khỏi khoang làm việc Các bao cát đƣợc lấy dần khỏi khoang giếng thông qua cửa đƣờng ống đặt sẵn  Rút kê khỏi đáy giếng làm cho giếng tựa hoàn toàn đất  Chuyển phận máy xúc lật xuống lắp khoang làm việc lắp ráp lại để hoạt động  Hình 14: Máy xúc lật chạy trần khoang làm việc Dùng máy đào hạ giếng xuống tiếp đến cao độ MNTC MNN dừng lại Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 15: Tiến hành đào hạ giếng khoang làm việc  Ép khí nén xuống khoang làm việc, đào đất tiếp tục hạ giếng điều kiện đẩy nƣớc khỏi khu vực thi công khí nén Hình 16: Chuẩn bị tới cao độ thiết kế Trang 10 KHUẤT Footer Page 10 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 11 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 17: Trình tự bƣớc đúc hạ đốt chìm abcdefghi1 10 11 12 13 14 15 16 Lắp đặt lƣỡi cắt Đắp lõi khuôn khoang làm việc Đổ bê tông khoang làm việc Đổ tiếp bê tông đốt giếng Moi đất phá lõi khuôn Rút kê chân giếng Lắp ráp máy xúc lật đào hạ đốt giếng xuống cao độ MNTC Lắp ráp hệ thống đƣờng ống van Đào hạ giếng chìm điều kiện nén khí ép Thanh kê Lƣỡi cắt Đệm cát Lõi đất Ván khuôn Bê tông lót đáy trần ngăn Dầm ray Đầu ống Sharp Đƣờng ống cấp ép Đƣờng cáp truyền tín hiệu điều khiển Đà giáo, ván khuôn Máy xúc lật Thùng chứa đất thải Đƣờng ống vật liệu Khoang chứa vật liệu (Material Lock) Đƣờng ống có cầu thang cho ngƣời Trang 11 KHUẤT Footer Page 11 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 12 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP 17 Khoang điều áp cho ngƣời (Man Lock) 18 Vành đai chống thoát khí nén Đào đất khoang làm chìm giếng Khác với hạ giếng chìm đào đến đâu giếng tự chìm đến đó, giếng chìm ép không đƣợc chìm đào mà phải chia thành hai công đoạn đào đất làm chìm giếng riêng rẽ trình đào phải đảm bảo áp suất khoang làm việc không đổi làm chìm giếng không đƣợc để có ngƣời khoang làm việc tránh cố giếng chìm sâu ép lên ngƣời Đào đất máy kết hợp nhân lực đào góc sát với chân lƣỡi cắt Máy đào chuyên dụng chế tạo riêng cho thi công khoang làm việc giếng chìm Đất đá thải chuyển thùng chứa hình trụ để đƣa lọt qua đƣờng ống dễ dàng Chuyển thùng chứa từ dƣới đáy lên khỏi khoang vật liệu cần cẩu Tiến hành đào dần cấp đào từ đào đối xứng xung quanh để lại phần đất dƣới chân đáy không bị sạt lở có khả tạo phản lực F góp phần giữ cho giếng không bị chìm xuống Để đánh chìm giếng xuống sau đợt đào đất thông thƣờng áp dụng hai biện pháp: Gia tải bơm nƣớc vào khoang giếng bên trên, lƣợng nƣớc đƣợc tính toán để sau bơm vào đủ lƣợng nƣớc, giếng tụt xuống khoảng cách an toàn thiết bị bố trí khoang Trong đánh chìm giếng gia tải áp lực khí khoang làm việc tăng lên theo độ chìm, tất công nhân làm việc khoang phải thoát hết Việc bơm nƣớc phải đảm bảo cấp khoang Nếu có tƣợng lệch phía bơm nhiều nƣớc vào ngăn đối diện Hình 18: Trình tự đào đất khoang làm việc giếng chìm Làm chìm giếng cách giảm áp suất khí nén có đến trị số không gọi biện pháp hạ giếng cƣỡng Trong biện pháp tƣơng quan lực làm chìm lực giữ phải tính toán cho giảm áp giếng từ từ hạ xuống, đất dƣới đáy lƣỡi cắt đƣợc đào moi hẫng tựa vào chân giếng Sau rút hết công nhân khỏi khoang làm việc, tiến hành xả Trang 12 KHUẤT Footer Page 12 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 13 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP khí để giếng tự chìm Khí nén đƣợc thải thoe đƣờng ống thông khí, không dùng đƣờng ống cấp khí để thải Xử lý đáy đổ lấp lòng giếng chìm ép Khi đào đến gần cao độ thiết kết phải giữ cho đáy trạng thái có khả chịu đƣợc lực làm chìm lực đẩy lên khí nén Dọn phẳng làm mặt Tiến hành thí nghiệm nén kiểm tra cƣờng độ đất dƣới đáy móng bàn ép tiêu chuẩn Dùng chống chống lên đáy trần để tì kích thủy lực Phải tiến hành thí nghiệm bốn điểm xung quanh điểm đáy giếng Hình 19: Thử tải đất bàn ép Kiểm tra cao độ mặt tám điểm xung quanh chân giếng điểm Sau kiểm tra nghiệm thi đáy móng, tiến hành dỡ bỏ thiết bị có khoang làm việ chuyển Khoang làm việc đƣợc đổ lấp đầy bê tông biện pháp bơm vữa điều kiện khoang không bị tràn nƣớc Trang 13 KHUẤT Footer Page 13 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 14 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 20: Đổ bê tông lấp đầy khoang thi công Hình 21: Đổ bê tông lấp khoang thi công Trang 14 KHUẤT Footer Page 14 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 15 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Thi công đỉnh giếng Hình 22: Đặt cốt thép đỉnh giếng Hình 23: Lắp dựng cốt thép cho đậy lần đổ bê tông cuối Trang 15 KHUẤT Footer Page 15 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 16 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Makốpski Công trình ngầm giao thông đô thị Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2008 [2] Bùi Mạnh Hùng Công nghệ thi công công trình ngầm Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2013 [3] Haruo Yanagawa Thi công móng cầu phương pháp giếng chìm ép cầu Bãi Cháy Nhà xuất Giao thông vận tải Hà Nội, 2007 Trang 16 KHUẤT Footer Page 16 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 17 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Mục lục Giới thiệu 1 Nguyên lý phương pháp giếng chìm ép (GCHE) Cấu tạo giếng chìm ép Kỹ thuật đúc hạ đốt giếng 4 Đào đất khoang làm chìm giếng 12 Xử lý đáy đổ lấp lòng giếng chìm ép 13 Thi công đỉnh giếng 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 Trang 17 KHUẤT Footer Page 17 ofTRẦN 126 THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD ... CĐHN1305 - ĐHXD Header Page 15 of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Thi công đỉnh giếng Hình 22: Đặt cốt thép đỉnh giếng Hình 23: Lắp dựng cốt thép cho... CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP Hình 2: Cấu tạo móng giếng chìm ép a) Trong giai đoạn thi công b)... thi công giếng chìm ép gọi biện pháp hạ giếng cƣỡng Trang KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD Footer Page of 126 Header Page of 126 TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG