Xây dựng công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở (tái bản)- Phần 1

EỈỘ x:Â'Y DiựNG TRƯƠNG Đ Ạll HỌ>C K ílẾN TRÚC HÀ INỘI BÓ MỞN C:Ồ'N(G TRÌỈNIH NGẦM ĐÔ THỊ PGiS TS NEU1YẼN BÁ KÉ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM Đổ THỊ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ (Tai bỗìn/ NIH.À XlUẤr BẤN X. Y DỰNG tH/ÀIN(ÔI - 01 LỜI N Ớ I Đ Ấ U T r o n g Xáy dự ìĩíỊ đ ỏ thị, n h ấ t lù đỏ t h ị lớn, t h ì d n g c ô n g t r i n h n g ầ m m ộ t t r o n g t h n h p h ẩ n c h ủ vêu hạ t ầ n q k ĩ t h u ậ t đ ô thị T r o n g x u t h ê c h u n g cua p h t trièn đ ô thị theo hườìĩíỊ h i ệ n đ i t h i h ệ t h ố n g c ô n g t r ì n h n g ẩ m đ ô th ị lìiịàv c n q cỏ vị t r í q u a n trọng M u ổ n vậy, ta c ầ n n h a n h c h ỏ n g ti-ếp cậ n với n h n q p h n g p h p tỏ c khcii th c k h ô n g g i a n n g ầ m theo n h ữ n g \ t n g m i q u a tùỉ liệu sách báo g ầ n cỉâx vù trớn t h ự c tê đ ã đ ị n h h ì n h d ầ n ỉigav đ ầ u thê k ỉ X X I nă\ B ộ ìr.ỏn Xcìv clựỉìíỊ côn ự ỉ ri nh n g ầ m đ ỏ th ị cua ỉriìờng D i h ọ c K i ế n t r ú c H Nội bãi d ầ u đ o tạo k ĩ SƯ the o h n g đ ó th ôn tị q u a m ô n h ọc đ ã Bộ SỊÌCÍO d ụ c - đào tạo chấp nhậỉì Quyến sách "X ây d n g công trình n g ầ m đô thi t h e o p h n g p h p d a o m " m ộ t t r o n g tài liệu dừ nỉ Ị đ ế g i ả n g d y c ho s i n h vi ên K h o a X v ciựỉiịỉ ch uxừ n n g n h X ú y (lựn g cô n g t r i n h n g ầ m đ ỏ thị N h ữ n g v â n đ ề hãn (lạììiỊ cúc hời toán cô điêìi vc k h ả o sát, t h i ế t k ê t í n h l o n va t h i cỏỉỉỉĩ íỉiùk' Ìdìì lượt trình bà y q u a c h n g theo t n g ì oạ i k ế t c ấ u t n g c h ă n Chưiĩỉìií 11 co gâììíí pììCỉìĩ áììh n h ữ n g t h n h tự u m ỡ i n h ấ t t r o n g l ĩ n h v ự c d ự b a o s ự c h u y ê n vị cu a CÔĨÌLĨ Ỉriỉìh (Ịucnih hò đao, ỈÌO chùiiiỊ n h ữ n g có ý nghìci t h ự c te (Ịỉictỉi t r ọ n g kìì! tììỉ coỉiự coniị Ỉ n n ỉ ỉ n ga nì ỉrotĩíị (lo ìhỉ ìììa m n h ữ n g t ì m tòi p h a i kỉ c n , nhừỉìiỊ m ó h ì n h ưa phiùìtiíỊ p h p Ỉỉỉììì loan m i r â t n h i ề u triển v ọ n g c h o n h ữ n i ị kì su' tài n n lị Chư(ỉĩìg cuối cùììiỊ co d n g (to n m ô n h ọ c t r ì n h h ày sô CÒỈÌỊỈ ỉ rinh thực /í; (tã xây dự ng nước ta n h nước đê g i ú p n g ị k ĩ su' côniỊ t r i n h ỉìiịám h ì n h diỉìì g s ự p h ứ c ỉụ p k h ô n g k é m h ấ p d ẫ n c ủ a m ô n h ọc (loi hổi ìĩhỉóu sáỉiLị ỉạo H y c ọ n g r ă n g nộ i d u n g c ũ n g n h h ì n h Ị h ứ c t r ì n h bờv tr o n g s c h đ ợ c h o n t h i ệ n d ấ n q u a q u tr ìn h đ a o tạo áp ( l u n g t h ự c tế T ác giả Chương C Ô N G T R ÌN H H Ố ĐÀO VÀ MÔI TRƯỜNG 1.1 VI TRÍ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐÀ O MỞ TRON (ì XÂY DỤNG C Ô N G T R Ì N H N G Ầ M Plurưim pháp dà o m phirơre pháp hav dùng để thi c ô n e loại u trình ng ẩ m đặt nô ng (giới hạn tronu phạm vi - 15in, c ó đến m từ cốt mặt đát) hố đào từ mặt đất, sau lấp đất lại (cut - and - cover construction) Các đường vượt ngầm n s ắ n , hệ thống côlectơ đế đặt mạng lưới kỹ thuật đô thị (cáp diện độnụ lực, cáp thông tin, ố n g cấp khí đốt, ống cấp thoát nước ) sara ôtô nhiều tãnsí Iiííầm, đường ga tàu điện nôn g, cỏnc trinh vãn lioá giải trí, kho thực phẩm h oặ c c c m n e - ố n e c ô n íĩ rmhộ tron g CÔIÌÍĨ mihiộp thirờne thi c ô n g troim c c h ố /h o lô thiên - đào mở Th eo [ Ị, tổng kết việc xây dựng tàu điện imam N e a từ 1965 đến 1995 ràn Sĩ phương pháp đào m c h i ế m tỷ lệ đánn kè \ 'à tăng từ 39% (25,3 kni / ,7 k m ) nam 1965 - 1970 lcn 63% (84,3km/14 ‘1 km) năm 1991 - 1995 (x em hình 1.1) Sự tăng trưởng giai thích cô ng nghệ c ô ng đào m phái triến nhanh khả cáu nâng lớn iãpcác đốt eỏim trình ngầm đúc san 141,6 124,1 1113 82.1 63,7 1965-1970 (73i 68,4 1971-1975 1976-1980 1981-1935 1986-1990 1991-1995 H ình 7.7 T V lệ clộ dài cúc truvến đườtií* từu diện ngầm đặt sáu nônạ (pìuĩn qạclỉ) Trong nhiều đô thị nước SNG, nơi việc xâv dựng tàu điện ngầm bắt đầu chưa lâu người ta đặt tuyến nô ng 0' Taskcn, Minxk, N vôx ib ir xk, Nifni, Novgorod, Xaniara, Om xk Tỉnh cùim nhận thấy nhiều nước eiứi N ga y thành phố lớn Nhật Tokyo, Osaka ) hệ thống tàu điện ngầm cũ ng dùng phương pháp đào mở, làm nắp (sàn mái cua hầm ) để giái quvết giao thông thông suốt mặt đất tiếp tục đào nắp theo đại lộ lớn dỏ thị Công nghệ thi côn g cô ng trình n gẩm (CTN) h ố đào m trình bày hình 1.2 X ■ ỈX , V III , _V ỉ ỉ , V ĩ , V , IV 111 , II , ỉ ■ H ì n h S đ c ô n g n g h ệ x â y clựng cô nq trình n g ầ m (tu y-n en qiao thôỉìỉị) bằnỊỊ phươnq pháp m ỏ h ố cỏ ĩhùỉìh phang đứng dược chốỉiạ ỳ ữ b ằ n g trụ cứng (c ọ c) + b ả n cùi n g a n ẹ th anh c h ố n g (a) d o đ ất (h) I Đào hào định vị tường; II Đỏng Irụ cứng (cọc); III Đào đất cài bán ” (bé tỏng/thép) ngang; ỈV Làm phảng đáy hố đào; V Dổ tỏng lót; VI Làm lớp chống thấm; v u Thi công công trình ngầm; đổ tông chồ/láp đoạn hẩm; VIII Chốnu, thấm tường nắp CTN; ỈX Lấp đám chật đất trôn nắp; X Nhổ cọc Thiết bị nhổ cọc; Máv lu dường; Tường chán hố dào; Cẩn trục nâng; Xe chở đúc sán (khi thi cônu ( T N cấu kiện đúc san); Thùng đựng bê lông; Máy xúc đất; Máv đâu Thiết bị đô đỏng cọc; ] o tô tự đổ À-D Các giai đoạn đào đất hố Những ưu việt phương pháp đào m (cũng nhược điế m, hạn chc phương pháp này) hệ thống lại có the thây lợi ích kinh lê - kỹ thuật bật phương pháp đào mở R iê ng làu điện ngầm, theo ị ] : - D o độ sâư ga k h ô n g lớn nên tiết kiệm thời gian lại hành khách lừ lỏi vào tới bến đỗ, tăng nhanh tốc độ thông thoát hành khách từ hến đỗ lên mặt dất; - Giá thành xây dựng tuyến đặt nông điều kiện địa chất thuý vãn t h u ậ n lợi ré lần s o với tuyến đào n g ầ m , chi phí khai thác tính c h o km tuyến cũnsí hơn; - Có khả sử dụng m y m ó c thiết bị c ó suất cao, áp dụ n e rộn Sĩ rãi kết cấu lắp g hép khối lớn bê tông, toàn khói hoá chúng cách sử dụn g thiết bị láp đặt bc tông đại, c ố p pha tự hành, khung khối cốt thép sản xuất lừ nhà máy ch o phép tăng nhanh tiến độ xây dựng so với phương pháp đào ngầm; - Vc mặt tính toán c ô n g trình ng ầm thi c ô n g hố m ỡ cũ ng đon gián hơn, sư đồ tính toán gần với thực tế cô ng trình hơn, vật liệu dùng đc thi c ò n g dỗ kicm soát chất lượng so với thi c ô n g đào ngầm 1.2 UXỉ N H Ư Ợ C Đ I Ể M C Ử A P H Ư Ơ N G P H Á P Đ Ả O MÓ Đ ế lựa chọn phương pháp thi c ô n g c ô ng trình ngầm theo phương pháp đào m hay đào ngầm, ta cán phân tích kỹ yếu tố kinh tế - kỹ thuật \ mỏi trường thực dư án, tronu cđn nắm rõ ưu nhược hạn chế cúa lừiiíí phương pháp để cân nhắc quvết định Dưới trình bày ưu nhược phương pháp đào m mà kinh nghiệm thê giới tổng kết uii đicm bật phương pháp đà o m sử dụns máy làm đất m áy thi cỏrm khác với mức c giới hoá cao, làm sát tới tường ciia c ô n g trình ngầm hữu thi c o nu c h ố n c thấm c h o c ô ng trình neầrn đơn giàn c ó chất lượng Th eo [2 Ị phương pháp đào m c ó nhiều ưu việt còng trình ngầm c ó diện'tích lớn trcn mật bãne khô ng sâu thường dược chọn dùng điều kiện địa chất : - T r o im I1CI1 đ ất c ó đá lăn m côi hay soi san; - Trong đất cát bão hoà nước đến độ sâu - 7m; - Trone đất c ó đò ấm tự nhiên đến độ sâu - lm; - Tronc đất sét bão hoà nước đến độ sâu 10 - 12m; - Tron tỉ đít sét đến đô sâu 13 - 16m Những kiến nghị c ó tính chất định hướnq điều kiện cụ thể, dựa độ sâu tối ưu dế dùng phương pháp hay phương pháp khác Vói phương tiện ciới đại Irong việc đào vận chuycn đất đà cho plicp irong thời gian ngắn đào sâu rộng D o đó, người la chuvến từ plmơnu pháp thi c ò n g đặc biệt (ví dụ g iên g chìm đào ntĩầm) sang ciao mơ \i\ dất c ó độ am lự nhiên thấp Trong vùng xay (nơi chưa có CỔIIU trình xâv (lựng nhưn£ c ó quv h o c h ổn đị n h ) plìirơnc p h p đ o ITÌỞ p hư ng pháp thích hợp làm cấc loại c ò n g trình ngầm n h c ỏ l c c t , lối vượt ngầm, ga tỏ, làu điện ngầm v.v Phươnẹ pháp đào m c ũn g c ó nhược điếm hạn chế, thi c ô ng íronq vìinc dỏ thị c ó mật độ xây dựng dân cư đống đúc tron a tàỉi diện m>ầm í lì ị côn lí hằỉìiỊ plìitơn í>pháp nửa nạầm pỉicíỉì phía nắp ĩạm ỉ/lời a) b) Thi cõnsị tưởng troỉìạ đất; c) Dào c l ấ ỉ d n c lộ s u t h i ế t k ế , l ủ m s ủ ỉ ì t ự ì ì ì , t ự a lê n ơ) tưùnạ; dì Ưip (hít, khôi phục tiện nạlìi vù lôi (li lại phiu ỉiáp; c) Dào đến độ sâu tỉiiếĩ kể v ù ỈỈÌI côm* íuynen theo so' dó từ lứỉì T háo hu sàn tạm vủ khôi p h ụ c công 0) trình phiu ỉrớn nen 1.4 Đ Ạ C Đ I Ể M C Ủ A C Ô N G T R Ì N H H ỗ Đ À O Cò ne trình hố đào có nhicu đặc điếm, khái quát lại gồm c ó : ( ) Còn ụ trình hố đào loại cỏníĩ việc tiưưng đỏi nhò lại c ó liên quan vứi tính tạm thời, sựdự trữ anloàn c ó thể địa phưưim, diều kiện địa chất vù ne khác đặc ểm c ũ n g khác C ô n g trình hố đào khoa học đan xen khoa học địa kỹ thuật, kết cấu kỹ thuật thi công; loại c ô n g trình mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen c nhiều nhân tố phức tạp ngành khoa học kỹ thuật tổng hợp c ò n c h phát triển ]ý luận (2) D o hố loại c ô n g trình c ó giá thành cao, khối lượnc c ô n g việc lớn thường trọng điếm cạnh tranh đơn vị thi cô n g , lại kv thuật phức tạp, phạm vi ánh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, c ố hay xảy ra, khâu khó mặt kỹ thuật, có tính tranh chấp trone c ô n g trình xâ y dựng, đ n g thời c ũn g trọng đ i ế m để hạ thấp giá thành báo đám chất lượng c ô n g trình (3) Còn g trình h ố đào phát triển theo xu hướng độ sâu lớn, diện tích rộng, c ó chiều dài chiều rộng đạt tới trăm mét, quy m ô c ô n g trình c ũn g ngày c n s tăng lỏn (4) Theo đà phát triển cải tạo cá c thành ph ố cũ, c ô n g trình ca o tầng, siêu c ao tầng chủ yếu thành phố lại thường tập trung khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây dựng lớn, dân cư đ ỏ n g đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi c ô n g c ô n g trình hố đào đểu Lân cận c ô n g trình thường c ó c ô n g trình xây dựng vĩnh cửu, c ô n g trình lịch sử, nghệ thuật bắt bu ộc phải an toàn, đào c ó mái dốc, vẽu cấu việc ổn định khố ng c h ế c hu y ể n dịch nghi êm ngặt (5) Tính chất dất đá thường biến đổi khoảng rộng, điều kiện liềm án rủi ro địa chất tính phức tạp, tính không đ n g cticu kiện địa chất thuý ván thường làm c ho s ố liệu khảo sát c ó tính phân tán lớn, khó đại diện c ho tình hình tống ihc cùa tầng đất, nữa, tính xác tương đối thấp, tăng thêm khó khăn c ho thiết k ế thi c ô n g c ô n g trình hố đào ( ) Đ o hố đicu kiện đất yếu, mực nước ngầm cao diều kiện trường phức tạp khác râì dỗ sinh tnrợt lở khối đất, ổn định hô đào, thân cọ c bị c huy ển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị rò nước nghi êm trọng bị xói lớ làm hư hại hố đào, uy hiếp ng hi êm trọng c ô n g trình xây dựng, c ô n g trình ngầm đường ống xưng quanh (7) Cô ng trình h ố đào bao g m nhiều khâu c ó quan hệ chặt chẽ với chắn đất, ch ố n g giữ, ngân nước, hạ mực nước, đà o đất đó, khâu thất bại dẫn đến c ô n g trình bị đố vỡ ( ) V i ệ c thi c ô n g h ố đào trường lân cận đ ó n g cọc , hạ nước ngầm, đào đất c ó sinh ảnh hường khố ng chê lẫn nhau, tănc thêm nhân tố c ó thê gây cố (9) Côn g trình h ố đào c ó giá thành cao, phần lớn lại chi c ó tính tạm thời 1 CI1 thường không m u ố n đầu tư chi phí nhiều Nh ưn g dê xảv sư c ố xử lý vô khó khăn, gây tổn thất lớn kinh tế ảnh hưởng n s h i ê m trọng mặt xã hội (1 0) Công trình h ố đào c ó chu kỳ thi c ô ng dài, từ đào đất c h o đến hoàn thành toàn c ôn g trình kín khuất ngầ m mặt đất phái trái qua nhiều lần mưa to, 10 Kkc, - hệ số không áp lực ngang đất lấy Pb/P a tý số áp lực chủ động ứng với góc ma sát nhỏ lớn cho loại đất định; Ỵ - dung trọng đất, T/m3; cp - góc ma sát đất, độ b) a) M, H ỉ n h 1 S d p lì â n b ố p lự c đ ấ t lê n t h n h g iế n g ( a ) v b iế u đ ổ m ô m e n (b ) Nội lực tính toán tường giếng lấy theo tố hợp bất lợi nhất: M A = - 0,1488 PAr2 co; ' (8.8) M B = + 0,1366 PAr w; NA = PA r (1 + ,7 (0 ); N B= PA r ( l + ,5 (0 ); Trong đó: r - bán kính tính toán giếng, m; M, N - mô men uốn lực pháp tuyến lên giếng Khi hạ giếng mà đào đất nước M N tính theo công thức nén tâng thêm 15% khó kiểm tra vị trí vùng dùng làm điểm tựa Khi giếng hạ áo sét ma sát đất thành giếng gần không, số quan trắc khác cho thấy ma sát lúc nên lấy 0,2 - 0,3 T/nr Đối với giếng có mặt hình đa giác việc tính toán giống tính cho giếng tròn với đường bán "kính quy ước lấy khoảng cách từ tâm hình tới điểm nối cạnh đa giác, tính tường giếng có mặt chữ nhật, elip hình ô van theo công thức biểu đồ (xem [ 17, 18]) Nội lực tính theo công thức (8.8) theo sơ đồ phẳng nên cho nội lưc theo phương ngang với điéu kiện 1/12 < b/R < 5; R - bán kính giếng Khi lứli toán theo sơ đồ không gian phương pháp phần tử hữu hạn mỏng) cho ta mô mcn hướng dọc 138 (đối với eiêng có thành Ph ươ ng pháp tính giếng chìm giai đoạn hạ giếng theo tiêu ch u ẩn SNiP 09 03 xác định áp hrc đất chủ động tường cỏ kể đến biến ng uốn thực tẽ m ặ t giếng theo công thức toán đối xứng trục từ lý thuyết c n giới hạn, cho phép giảm đến 25 - 30% lượng cốt thép đứ ng g iê n g có đường kính 16m hạ sâu tới 10 - 12 m so với pliươniỊ pháp tính toán truyền thống theo lời giai toán phẳng Coulomb T ín h to n g i ế n g c h ì m g ia i đoạn đ u h g iế n g G i địn h trước bắt đầu hạ, giếng kê ể m vùng quy định Lúc tường giếng ch a ép đất nên kiêm tra từ điéu kiện chân dao gi ế n g tựa lên đ iể m chịu uốn chịu xoắn (hình ) đốt giếng lúc I1Ó chịu tác d ụ n g trọng lượng bán thân đốt giếng xem phân bô đều, trọng lượng tường xem lực tập tru ng (hình 8.13) Số lượng điếm kê tạm khoảng c ác h ng phải chọn, đê tường giếntí xuất m ô m e n gối tựa m ô men nhịp gi ố n g G iến g tròn thường kê tạm ểm Tườ ng c ủ a giếng tròn cho phép tính toán theo sơ đ d ầ m vành k hu yc n đặt sô đicm tựa Đ ố i với giếng (hoặc đốt giếng) có đường kính nhỏ m chiều ca o đốt giếng lớn 5m k h ô n g cần tiến hành ki ểm tra Đối với giếng có H ình 8.12 Sơ đồ tính toán mô men mô men xoắn l i ổ t ì đư ờng kính lớn tính theo còng thức sau: M g = -0,215 q r ; ' M„h = + , 1 q r ; M x= trước giếng ► (8.9) + , 9 qr:; _ Tro ng đó: M g - m ô me n uốn ả gối lựa, Tin; M nh- m ô me n uốn nhịp, Tm; M x - IÌIÔ m e n xoắn nhịp, Tm; q - trọng lượng thân Im dài tường, T Th n g đốt giếng đầu ticn khóng cao giếng có đư ờng kính lớn lượng cốt thép thêm xác định từ công thức (8.9) Đ ế tránh đặt th êm cốt thép đốt giếng dầu nhằm giám tổng chi phí tăng chiều ca o củ a đốt giếng thứ nhất, tuv nhiên phải kiếm tra cường độ giới hạn đất châ n dao giếng Nếu trường xây dựn g g ồm loại đất đồng nliất có độ chặt trung bình, lớp gần mặt đất, làm cốn pha chân dao trực tiếp lên hào đào vào lớp đất (xem hình 16d), không cẩn kiểm tra uốn xoắn 139 3) c) b) t~ r r ~ r t~ ~ r r - r r ~ r - d T =r ịy —□ cm I ĩ Q _y_i //777/7 /777777 ,' //777/7 M ■ A ^ h ịị ; r~ r * ' '/7777/7 A TĨ777Ú V k M Um fĩ7?7f' m .y i v [T m n H U iiU I H ỉn h 8.13 Sơ dồ tíìilì đát tường thứ qiếnq chìm có mặt bchìg clĩữ Ỉìhậỉ a) Giếỉìq chữ nhật; b ) N h cỏ ỉườnẹ tronẹ; c) N hư trên, cỏ tưởng troềìq, M - biểu dồ mỏ ỉneỉì uốn; Q - biểu đồ lực cắt; 1- \'ỈUÌ% %ối tựa T ín h t o n p h ầ n c h â n d a o Chân củ a giếng ch ì m tính toán n h c ô n g x o n x em c h ân d a o bị n g m m ặ t cắt M (hình 8.14) theo trường hợp m việc sau đây: * TrườníỊ hợp /: Bắt đầu hạ (hình 8.14a) lưỡi châ n d ao ép lên đất chịu áp lực đất phía mặt dao T h n h ph ần th ẳ n g đứn g thành phẩn n ằ m n g a n g c ủ a phán lực đất bàng: V, = pt(„ v = pbị/2 , H ng = v : t g ( a - ọ ) (8.10) Trong đó: t - bề rộng c ủ a lưỡi đào, m; b, = h c o t g a (h- chiề u cao c ủ a d a o đ ến phần nhô phía trong); cx - góc ng h iê n g c ủ a da o so với p h n g ngang « H in h 8.14 Sơ đồ tinh toán chân dao giếng a) Bắt đẩu hạ giêhg; b) Kết thúc hạ giếniỊ 140 1-^ -1 p = q/(t + 0,5 b,) với q - trọng lượng Im dài dốt ”]ếng thứ Lực H,lg đặt đ ic m c c h lưỡi da o l/31i Mò m e n c lực lãm củ a tiết diện I-I xác định từ bicu thức: M v, = V, b,/2; M v; = M Hng = I H n? b, t g a (8.11) , Tính toán chân dao cho trường hợp nén lệch tâm tác d ụ n g tổng m ô me n ngoại lực V|, V 2, H lực pháp luyến q T rư n q h ợp 2: ứng với trạng (hái siêng hạ đến độ sáu thiết kế, đất lưỡi dao dược đà o bên mật phía cua dao tác đụim áp lực n g an g đất (hình 14b) m chân dao uốn vào phía tromi Thi ên vể an toàn xe m phần chân dao chịu áp lực 0' trang thái tường đứng yên Tại tiết diện c ô n s x o n I-I xuất hiện: - M ò m e n uốn: M = (p: - p , ) lr/3 + p, h :/2 (8.12) - Lực cắt: Q= (Pi + P:) (8.13) Tr on g đó: p h p - áp lực đất trạng thái đứng yên cao độ p h m vi h T he o nội lực tìm mặt cát 1-1 ta dặt lớp cốt thép đứ n g phần chân dao suốt chiểu ca o Cốt thép neaim chân dao đặt theo kết qua tính đốt tườnII rút bỏ điế m kê tạm T ín lì í o n tườniị chịu kéo díct Đoi qua trình hạ, gieng bi tivo Điểu Xíiy lưp dàt phía trèn mạt chặt hon so với phía chân giếng Tronu trường hơp thànli giế ng xuất ứng suât kéo chiều thẳng đứng T r o n e lính toán, cho phần phía có chiều cao hị = (0,25 - , 0) H bị giữ chặt tập trung m a sát đất phần có chiều cao h: = (0,70 - (J,75)H liiì bị treo Cốt thép đứng xác định theo trị sỏ lực kco Theo [2] lực kéo tính toán ticu chuẩn xác dịnh theo công thức sau: - Khi ch iề u cao lớp đất phía trcn nhỏ nửa chiều sâu giếng: N = ytcT 1.8.14) - Khi chi ều cao lớp đất phía lớn nửa chiều sáu giếng: N = G - T < s !5 ) Trong đó: G - trọng lượng giếng, T; T - lực m a sát thành giếns lớp đất tốt, T/ n r; ,, - hệ số tin cậy việc hạ siếng, lây 1,15 - 1,2 1úc đan g hạ 1,0 lúc giếng hạ đến cốt quy định 141 Khi giếng hạ áo sét k h ô n g cần k iể m tra k éo đứt r ằng việc treo g iế n g xảy T ín h toán iỊĨểnẹ bị d ẩ y Khi giếng hạ tới cốt thiết k ế làm x o n g đ áy n ằ m mự c nước n g ầ m cô ng trình bị đẩy áp lực nước gây trừ trường hợp đ y có làm hệ th ốn g tháo nước thường xuyên Cần kiểm tra lực đẩ y giế ng lúc thi c ô n g c ũ n g n h lức khai ihác C h ốn g lại lực đ ẩ y g m có trọng lượng cô n g trình (kể trọng lượng đáy), tải trọng thẳng đứng lên c ô n g trình (thiết bị, kết cấu ng ầm , trọng lượng đất sàn vv ), lực m a sát đất q u a n h nh giếng: I G + ST: > Yfw (8.16) F H wy Trong đó: S G - tổng tải trọng thườ ng x uy ên có kể đến hệ số vượt tải tương ứng; ST, - tống lực m a sát tính toán đ ẩ y lấy với hệ s ố chiết giả m bằn lĩ 0,5 có phá h ỏ n g tiếp xú c tường với đất g iế ng bị nghiê ng , giế ng thi côn g h ố đ T; = 0; F - diện tích đáy giếng tính tới chu vi n g o i ; H w- cột nước tính toán kê từ m ặ t đ y giếng; ytt- tý trọng nước; ylw- hệ sô' tin cậy đẩy nổi, lấy b ằ n g ,2 Lúc thi công, chưa lắp thiết bị, kết q u tính theo côn g thức (8.16) kh ôn g thoả m ã n (khi Ỵfw < , ) ta có T T p TỊ í i i i 11 tạm thời nạp nước vào giếng, hạ m ự c nước n g ầ m ị làm neo tạm Inrớc thi cô n g nhữ ng phần kết cấu phía tro ns giếng Nco vĩnh cửu để c h ố n g đ ẩy thực R trường họp yêu cầu theo c ô n g thức (8.16) k h ô n g |i |i |11 | 11 p 1 thoả m ã n lúc khai thác c ô n g trình M ^ rT T ĩT T ll; T ín h to n đ y g i ế n g llliĩĩT T ^ Đ y giếng tính nh bả n tròn kê lên chu vi Sơ đồ tính toán, biểu đồ củ a m ô m e n theo hướ ng bán kính hướrm tiếp tuyến lực cắt củ a bả n tròn trình bày M ^ tr ĩM ỉằ J I ĩ n w 1 hình 8.15 Tải trọng phân b ố tác d ụ n g phía đá y giếng lấy n hư sau: I lì n h 8.15 Sơ đồ tính ĩocín bủn tròn cùa đáy ỳếng 142 - Khi lực đ ẩ y d o p lực thu ỷ tĩnh nước n g ầ m vượt lổng tải trọng đứn g thường x u y é n c ô n g trình k h ô n g bị đẩy nối nhờ nco: >\v Hw- V / h, Mi = 7« tv/h, N ế u trị c ủ a tải trọng thường xuyên lớn lưc đẩy: C ^ G - Ọ S (8.17) T F Tr o n g đó: G K - trọng lượng kết cấu thiết bị đặt lên giếng chìm; G - trọng lượng củ a giêng chìm tường neăn; F - diện tích đ y giếng tính tới chu vi ngoài; ĩv ■ tý trọ ng c ủ a nước : H w- đầu nước có áp tính từ cốt củ a đáy; Ỵbt- d u n g trọng c ủ a bê tòng; b j - bé d ày củ a đ áy giếne; T - lực m a sát tường đất Sc lấy trị s ố q n lớn tron Sỉ trị số nói Khi xác định q, cần kê đến phụ tải gần g iế n g đượ c thiết k ế nhằm tăng trọng lượng chống T h e o sư đ hình 8.15 ta có: - T ổ n g tái trọng lên đ áy giếng: P = c]7iR (8.19) - M ỏ m e n hư ớng bán kính củ a bán tựa kiêu khớp lên tường: M ,= -^-(3+ H)(I - p:) (8.20) 1671 - M ỏ m c n tiếp tuyến tro ng bản: M , = - p- M 16 - (1 + M) P: (8.21) ti Lực cát hán kính: ,r = = - - - P Q tĩR (8-22) T r o n g đó: |i - hệ số P o a x ô n g đất; p - k h o ả n g c ác h từ tâm giếng đến đ iế m tính toán bủn T í n h t o n g i ê n g t r o n g g ia i đoạn khai t h c /s ứ d ụ n g K iế m tra giế ng giai đoạn khai thác gồm tính toán sau: - Đ ộ bền c ủ a tườrm trong, ngoài, cột, đáv sàn; - Chốnsĩ đẩy cù a giếng; - Trượt theo đáy, lật ổn định tổim cô ng trình tải trọng lớn tác d ụ n g mộ t bên giếng 143 Tường củ a giế ng nh ữ n g c h ỗ m đ i ể m đ ỡ d ầ m sàn k iể m tra theo tải trọng tác dụn g cục bộ, lúc cần kể đ ến tập tr un g ứng suất lỗ tường Tường, đ áy sàn nên tính toán theo tải trọn g th ê m xuất lúc thi công, d â n g cao nước n gầ m , lấp đất đến cốt quy hoạch, x ây d ự n g n h c ô n g trình đặt thiết bị gần giếng Khi giếng có m n g ă n ch ứ a nướ c theo cô ng ng h ệ khai thác vách ngăn phải kê thêm tải trọ ng thuỷ tĩnh Kết cấu bê tông cốt thép c ủ a g iế n g tính theo tiêu c h u ẩ n thiết k ế bê tông cốt thép m rộng vết nứt k h ô n g đượ c vượt q u , m m , hiệu ứng nhiệt ẩm chi x e m xét giếng có đường kính c n h dài q u 0m Ví dụ tính toán giế ng ch ìm x e m chư cm s 8.4 T H I C Ô N G G I Ế N G C H Ì M G iến g chìm bằ n g bê tông cốt th é p toàn kh ố i lắp g h é p giếng ch i m ép có kh ác biệt cố ng nghệ cấu tạo n h n g có cù n g tính chất cấu trúc đặc trưng giai đo ạn cô ng n g h ệ thi c ô n g c h u n g như: (1) Giai đoạn c h u ẩ n bị; (2) Thi cò n g cô n g trình m ặ t đất; (3) Hạ ch ìm cô ng trình vào đất; (4) L m đáy kết cấu phụ; (5) Thi cô n g phần kết cấu phía m ặ t đất hoàn chi nh cô ng trình tiện ích c h m m cùa khu vực Giai đoạn ch uẩ n bị m ộ t q u trình phức tạp, cấu trúc g m nhữn g việc như: san nền, xây dự ng đư ờng c h u y ê n d ụ n g , m n e lưới điên c o n e trình tạm Thi c ó n g giế ng c h ì m từ mặt đất k h ô n g phải làm hết chiều ca o gìếrm m làm từnỉĩ đốt hạ dần vào đất Ch iề u c a o c ủ a đốt thứ đốt (có kê đến ma sát) phải ch ọ n n h t h ế n đế g iế ng tự hạ vào đất (bằng trọng lượng thân) bảo đ ả m áp lực lên đất châ n d a o n h ỏ hơ n cư n g đ ộ giới hạn c ủ a đất Trình tự cô ng ngh ệ thi c ô n g giế n g m ặ t đất hạ giếng n h sau: (1) L m tạm; (2) Thi công phần c h â n d ao tường c ủ a đ ố t giế ng thứ nhất; (3) Dừng thi cô ng đê bê tông c ứ ng ch ắ c (ở tường mối nối); (4) Hạ đốt giếng đ ầu đến ph ần n h ô phía c hâ n dao; (5) Dừng hạ đê làm b giế ng giữ d u n g dịch sét; ( ) H tiếp đốt thứ nhất; (7) Dừng hạ đe làm tường củ a đốt g iế n g th ứ 2; ( ) Hạ đốt thứ tiếp tục n h t h ế c h o cá c đốt sau; (9) L m đáy kết cấu phụ 144 T h i c ó n g g i ế n g c h ì m bê tónj» cót thép I L m nén tạm Chân d ao giếng phải đật lcn nổn đất chán đê ỉíiếng k h ô n g bị lún nghiêng dế tòng có dù cường độ cần thiết Khi đất tốt chân ciống (phần dao) đặt cópha trực tiếp lên đất đổ bê lòng (hình 16đ) H ìn h 8.16 Kết cứu cùa Iièti (11)1 CÌKỚÍ chùn dao cùa íỊÌèììiỊ a ) T r ê n clệni cá t vù ké í l i ừn b ằ i i iỊ í>ỗ,' b i / ren nén cút clắp vù kê ỉ u ì i v ị i ị ỏ; c) T r ê n k h ỏ i c t sói ké c h a n ÍỊỎ; ả ) T r o / l í ’ h o c h i u u i b ị rií'HỊ>: eì T r ê n ítệm cá i + só i kê c h â n t r ên ựổ C hân d a o cùa uicng; Gối kê bang gổ; V C ố p p h a g ỗ h o ặ c t ấ m b ẽ t ỏ n g CÕI Ilicp; 4, T h a n h c h ô n g c h c o h n g g ỗ Đối với giếng tương dối nhỏ dùng ncn tam kiểu "a" "b" (hình 8.16) gối kc làm gỏ kiêu tà vẹt rộng 16 - 22 cm Cliicu dai VÌ1 số kroìig gối kc xác định lính toán c h o áp lực đốt giếng thứ lèn dất khóng vưtJt cường độ tính toán đât, kh o ản g h gối thường khoáng 0,5 - l,()m bề dài từ - 3,5m Đ ố i với giống nặ ng có kích thước lớn nen lạm ncn lól băng khói cát, sỏi sạn kiếu "c", đất yếu kiêu "e" có chống xicn N cn lạm giếng bê tông cỏì thcp lắp íihcp thường bê tỏng T h i c ô n g c c đ ố t g i ê n g Sau đốt giếng thứ hạ vào đất tiếp tục làm đốt giếng thứ hạ đốt thứ sau làm tiếp đốt khác (xcm hình 8.17) Ncu đốt giêng láp ghép hăng lấm vỏ phắng n s oà i việc liên kết theo c liicu đứng (ví dụ xem hình 8.7) cần phái làm aiãnsỉ ngang đầu đốt Trong giăng có chừa lố trùnu khớp với lỏ cu;i blốc đúc sẩn Nhờ đó, I_an thièt, người ta nhói bê tỏim MIOI chiêu cao ^Lia t:iẽníi t;i(> ihành cót đứng sau dã lăp x o n e đốt 145 Mặt tường, g m cá chân dao, quét phú lóp bi tum Các môi nối n g an g iữa blốc liên kết bằ ng xi m ã n g trương nở, mối nối đứ ng - phun bẽ tônq ■0,700 H ìn h 8.17 Ví dụ chia iỊÍêìii; thành lừniỊ dốt thi công lắp ghép ị theo Ị 17Ị) Phđn chân dao; Các dốt giông; G iằng B TC T đổ lại chỗ; 4,5- Tấm chắn kh u n iỉ íiiá dỡ H g i ế n g t r o n g o s é t Đ e nạp du ng dịch sét vào khe trống tường đất mặt đất q u a n h chu vi tường phải làm bờ hệ th ống đư ờng ố n g đế ch u y ên d u n g dịch K h c vừa nói dược hình thành phần nhỏ mặt tường c ủ a châ n giếng với bề rộng k h o ản g CIII Tác dụ n g cúa d u n g dịch sét b ám lấy mặ t củ a tường giếng dược 5-15 c h ế tạo từ sét địa phương sél bent onite có phụ gia đê tăng tính xúc biến Chí tiêu kỹ thuật củ a d u n g dịch sét phụ thuộc 0,1 - 0,15m vào lớp đất m giếng x u y ê n qua: q u a đất sỏi sạn đề phòng chả y d u n g dịch nên tăng độ nhớt (ví dụ cá ch th êm thuý tinh lóng); qua nhiều lớp đất phức tạp d ù n g d u n g dịch có mật độ lớn (2,2 - 2,4 g / c n r ) (cho th êm vào d u n g dịch barit, man hctic ) Bờ q u an h tường ca o 1,0 - 1,2m g m đoạn dài - m nối với nh au bu lông đê giữ thcp dày - m m (hình 8.18) P hổ biến bờ làm bê tông cốt thép đ ổ c h ỏ hình vành khuyên cao rộng k h o ả n g l m , c c h mặt lường d ao - lOcm Phía đ áy b nên có lớp đệ m cát 40 - 50 cm T h é p b bê tông cốt thép - m m với bước 0 m m Kết cấu bờ có thê làm chức n ă n g n h hệ thốnsỉ đẫn hướng định vị giế ng qu trình hạ 146 H ìn h 8.18 Bờ bằ/iỊỊ thép ] Tường giếm ;; Đ vành khuyên BTC T; Bu lôns; neo; Bờ quanh giếng; Đất dáp; D u n g d ị c h s é t L ắ p d ự n g tư n g g iế n g bằ n g B T C T (lúc sần Dù n q giá định hướng (conđuctor) dê dựng ỉ áp íirừnu thắn g đứ ng giếng Giá đựn q lắp c ố định (hình X.19 a-c) hoác xoay vành k hu yên (hình 8.19 c) Giá lắp đặt trẽn m ó n g tạm chân dao 3) £>) í1 r-1 I n Ị Ị Ỉ n h 8.19 M ộ i s ô ' k i ểu s>ị(í l ắ p 'l SI r ' _ _ a ì L o i có ỉ r ụ i>iữa ( qiớhg có D < 10 ììĩ); h) L o i k h ô/ i g i a n ( D < l ố m ) ; C) L o i vàiìlỉ k h u y ê n ( D < m ) ; d) c) d) L o i C Ồ H ^ X O Ỉ Ì CỊIUIX ; i Lan can chắn; T h p ; C ó n ux on quav; Cỉiá d ỡ di dộnu te lr 7Ĩ7T c u n ì)ì 7P w II ) p r Loai eiá lăp kicu cô n g x o n gồnì bo phạn chính: tlìáp, có n a x o n qua y eiá di dộng Cấc tường licn kết với nhiiu b ; W cách hùn bán thép dặt san khoáng - m theo cliiéu cao, đáu ticn hàn phía mật sau phía mặt tườne Mối nối troim tường dàv có thê nlìổi vừa hoãc bc lỏn 11 cốp pha hên đám Klìi dùng bc tỏng bơm hay phun (lụt copha hèn Máy nén dể bơm (tiêm) bc tònu bơm có áp suất k h ôn g atm Thành phẩn bc tông bơm I: 2,7: 1.6 tónii phun 1: 1,5: (xi m ă n g mác 500, cát mịn, cát thò) K ho án g cách lấn bưni (hcmi từim lớp) khoáng 15 - 30 phút, chiều (iày mồi lớp không lớn mm Đ ế láp tường đốí thứ hai phái dìinẹ giá láp dặt tường đốt thứ Khi lắp giếng g m cấc blốc lớn, rỗng mối nối ngang hlốc vữa xi m ã n e dàv 0,5 - 1,0 cni Các mối nối dứng blỏc th'] đạt cốt thép đứng, sau đ ó hàn với cốt thép rmang đổ bê tône c ó m c không tháp C Cường độ bc tông ỏ’ mối nối đứim imang lúc dờ cốt pha k h ôn g thấp 10 MPa Đc việc hạ giếng sau dược thuận lọi plìải xử lý bé mặt bc tông ch o trơn nhẩn £ổ ghc nhám cùa bổ mặt có ánh lurơne ràt lớn đến sức cán đất hạ giếng 147 H giếng đào đất Đế hạ giếng phải tháo nít gối kê tạm đổ ng thời vị trí đối xứng với trục dọc trục ngang (hoặc tâm) giếng theo chu vi chân dao Sau rút gối kê phải d ù n g cát lót/nhồi chặt chân dao từ phía phía giếng đế truyền tải trọng lên đất Chi phí lao động, giá thành thời gian thi côn g g iế ng phụ th uộ c trước hết vào việc đào chuyến đất Khi xây d ựn g g iế n g c hì m thường g ậ p trường hợp chính: g iế n g hạ hố kh ô hạ hố k h ô n g làm khô Th n g g ặ p hạ giế ng đất đà tháo khô b ơm hạ nước ng ầm , có làm m n g c h ố n g th ấ m v.v Đối với đất sòi sạn, đất cát, đất sét cứng nửa ng, đất n h a m dù ng m ú v đào, m y ủi, m y xói thủy lực đưa đất khỏi g iế ng b ằ n g m y c h u y ế n dất, m y nan g thủy lực, cần trục, gàu n g o m v.v , gặ p đá k ho an nổ đế phá m i c h uy cn Hình 8.20 Đáo vù chuxển đất bằỉiíỊ máx vủ gàu ỉìí>oạm (a) bủng máy xác cân cấu (b) Ị ỉỉn h 8,21 Đào (lất bchìiỊ ttìủy dào, m y xúc d cíất vào tliíiiỉíỉ chuyển đất bằỉ ìíỊ b ủ n g c l i u y é ỉ ì I lỉn h 8.22 Đào dấí l)ẳniỊ máy xói íhíty Ịực dưa (kít rư iìíỊoủi bàn tị máy iìúỉ đất Phần nạp đất hãiìg chuycn; Khung đờ M y xói thuý lực; M áy hút bùn; phán nạp đấl; Bàng chuyền; M do; Ô n g hút/cấp nước ;4 O n