Đề xuất quy trình thiết kế hệ thống tháo khô trong khai thác đào hố móng và thi công tầng hầm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o - ĐÀO HỒNG HẢI ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHƠ TRONG KHAI ĐÀO HỐ MĨNG VÀ THI CƠNG TẦNG HẦM CHUN NGÀNH : ĐỊA KỸ THUẬT MÃ SỐ NGÀNH : 60 44 68 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Đình Tứ (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét :PGS.TS.Nguyễn Việt Kỳ (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét :TS.Trần Văn Xuân (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 23 tháng 12 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS.Đậu Văn Ngọ PGS.TS.Nguyễn Việt Kỳ TS.Trần Văn Xuân TS.Phan Thị San Hà TS.Võ Đại Nhật Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KT ĐC &DK TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÕNG ĐÀO TẠO SĐH -oOo - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -oOo TP HCM ngày 01 tháng 12 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : ĐÀO HỒNG HẢI Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 04 – 04 – 1978 Nơi sinh: Bình Phƣớc Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật MSHV: 10351036 I II TÊN ĐỀ TÀI: “ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHƠ TRONG KHAI ĐÀO HỐ MĨNG VÀ THI CƠNG TẦNG HẦM” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài - Sử dụng phần mềm Aquifertest tính tốn thơng số địa chất thủy văn phương pháp khác nhau, nhận xét kết tính tốn - Sử dụng kết thí nghiệm địa chất thủy văn để tính tốn hạ thấp mực nước theo phương pháp truyền thống (tính tốn cơng thức tốn học) - Sử dụng phần mềm GMS 7.1và MODFLOW mô trình hạ thấp mực nước ngầm, nhận xét kết tính tốn - Đề xuất quy trình thiết kế hệ thống tháo khô phục vụ cho công tác khai đào hố móng thi cơng tầng hầm, kết hợp hệ thống quan trắc - Áp dụng qui trình cho cơng trình khu cao ốc phức hợp Ngân Bình III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 11/07/2011 12/12/2011 TS NGUYỄN ĐÌNH TỨ CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH -i- LỜI CẢM ƠN “Không thầy đố mày làm nên”, câu tục ngữ suốt năm rưỡi vừa qua thầy cô Khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí nói chung thầy mơn Địa kỹ thuật nói riêng, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi, khơng học tập nghiên cứu mà giúp nhiều định hướng công tác tương lai Để bày tỏ lịng tri ân, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến q thầy Khoa Bơ mơn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Nguyễn Đình Tứ, người hướng dẫn tơi suốt q trình Đại học cao học Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS.Nguyễn Việt Kỳ - Trưởng khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí; Thầy PGS.TS.Đậu Văn Ngọ, người thầy truyền đạt cho nhiều kiến thức học tập, nghiên cứu khoa học, công việc Xin cảm ơn anh chị em đồng nghiệp người giúp đỡ công việc nghiên cứu Tôi cảm ơn gia đình tơi, người thân họ bên ủng hộ, động viên, giúp đỡ sống Mặc dù cố gắng thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận cảm thơng, bảo, đóng góp q thầy cơ, anh chị đồng nghiệp tồn thể bạn bè Xin chân thành cảm ơn ! Học viên cao học Đào Hồng Hải -ii- TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong q trình khai đào hố móng thi công tầng hầm, công tác tháo khô hạ thấp mực nước đất thường nguyên nhân gây tượng bục đáy hố móng, cát chảy, lún mặt đất,…làm ảnh hưởng đến cơng trình thi cơng cơng trình lân cận, gây thiệt hại lớn người tài sản Để có biện pháp kiểm sốt nước đất hợp lý hiệu cần phải có tài liệu hướng dẫn chi tiết Ở Việt Nam có số tác giả nghiên cứu vấn đề chưa đưa phương pháp cụ thể Vì vậy, việc đề xuất quy trình thiết kế hệ thống tháo khô phục vụ công tác khai đào hố móng thi cơng tầng hầm cần thiết cấp bách Quy trình hướng dẫn bước khảo sát, đánh giá điều kiện địa chất địa chất cơng trình - địa chất thủy văn Thực thí nghiệm trường tính tốn thơng số địa chất thủy văn phục vụ cho thiết kế hệ thống tháo khô Sử dụng phần mềm GMS MODFLOW mơ lại q trình bơm hút để kiểm tra số liệu tính tốn Kết hợp thiết kế hệ thống quan trắc để đánh giá thay đổi mực nước đất dịch chuyển tường chắn Học viên áp dụng quy trình phục vụ cho cơng trình khu cao ốc phức hợp Ngân Bình -iii- MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Tình hình nghiên cứu .1 2.1.Tình hình nghiên cứu nước 2.2.Tình hình nghiên cứu ngồi nước III Mục tiêu đề tài IV Nhiệm vụ luận văn V Phương pháp nghiên cứu VI Nội dung nghiên cứu .4 VII Ý nghĩa khoa học thực tiễn VIII Sản phẩm luận văn IX Điểm luận văn Chương NHỮNG RỦI RO TRONG KHAI ĐÀO HỐ MÓNG VÀ THI CÔNG TẦNG HẦM 1.1 Lún đất xảy tháo khô 1.2 Bục đáy hố móng (Upheaval) 11 1.3 Hiện tượng cát chảy (Sand boiling) .12 -iv- Chương KIỂM SOÁT NƯỚC NGẦM TRONG KHAI ĐÀO HỐ MĨNG VÀ THI CƠNG TẦNG HẦM 16 2.1 Các phương pháp áp dụng để kiểm soát nước ngầm 16 2.1.1 Hào rãnh thoát nước .17 2.1.2 Phương pháp giếng sâu 18 2.1.3 Phương pháp giếng điểm 21 2.2 Tính tốn thơng số địa chất thủy văn 22 2.2.1 Phương pháp Theis (Đối với tầng chứa nước có áp) 22 2.2.2 Phương pháp Cooper – Jacob .25 2.2.2.1 Hạ thấp – thời gian (1946) .25 2.2.2.2 Hạ thấp – khoảng cách (1946) .25 2.2.2.3 Hạ thấp – thời gian – khoảng cách (1946) .26 2.2.3 Phương pháp Hantush – Jacob (1955) 27 2.2.4 Phương pháp Neuman (1975) .29 2.2.5 Phương pháp Moench (1993) .32 2.2.6 Phương pháp Moench dòng chảy đá nứt nẻ (1984) 35 2.2.7 Phương pháp Theis Giật cấp (1935) .39 2.2.8 Phương pháp Cooper – Jacob giật cấp (1946) 41 2.2.9 Phương pháp thí nghiệm phục hồi Theis ( có áp) 43 -v- 2.2.10 Phương pháp Hantush – Bierchenk tổn thất giếng khoan 44 2.2.11 Phương pháp Thí nghiệm tỷ lưu lượng 46 Chương QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHÔ 48 3.1 Giới thiệu .48 3.2 Khảo sát đặc điểm địa chất cơng trình địa chất thủy văn 48 3.2.1 Điều kiện địa chất đất đá 49 3.2.2 Đặc tính nước đất 50 3.2.3 Tính thấm tầng chứa nước 51 3.2.4 Năng lượng 52 3.2.5 Dòng mặt .53 3.2.6 Phân tích dịng ngầm .53 3.2.7 Phân tích Tính tốn lưu lượng độ hạ thấp mực nước cho cơng trình .54 3.2.7.1 Khái quát chung .54 3.2.7.2 Các phương pháp tính tốn lưu lượng độ hạ thấp mực nước loại cơng trình tháo khơ .54 3.2.7.3 Bán kính ảnh hưởng 63 3.2.8 Xây dựng lưới thấm 64 3.3 Lập phương án tháo khô 67 -vi- 3.3.1 Lựa chọn phương pháp bơm hút tháo khô 68 3.3.2 Xác định thông số địa chất thủy văn .68 3.3.3 Xác định công suất giếng bơm hút 68 3.3.4 Tính tốn số lượng giếng cần thiết kế 70 3.3.5 Tính tốn mức độ ảnh hưởng việc hạ thấp mực nước 72 3.3.6 Lắp đặt hệ thống tháo khơ kiểm sốt nước ngầm 73 3.3.6.1 Hệ thống giếng sâu 73 3.3.6.2 Hệ thống giếng điểm 74 3.3.7 Vận hành kiểm soát biểu hệ thống 75 3.3.7.1 Đối với giếng sâu 75 3.3.7.2 Đối với giếng điểm 76 3.4 Lưu đồ thiết kế hệ thống tháo khô 76 Chương QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC 78 4.1 Giới thiệu chung 78 4.2 Các cố thường xảy khai đào hố móng thi công tầng hầm .78 4.2.1 Sự cố mật độ khảo sát địa chất không đủ .79 4.2.2 Sự cố đất bị sụt lở bị sập thành hố đào .79 4.2.3 Sự cố chất lượng tường vây không tốt .79 -vii- 4.2.4 Hiện tượng bục đáy hố đào 80 4.2.5 Sự cố ảnh hưởng tai biến địa chất .80 4.3 Vai trò quan trắc địa kỹ thuật 80 4.4 Mục tiêu đối tượng quan trắc 80 4.4.1 Mục tiêu quan trắc .80 4.4.2 Đối tượng quan trắc 82 4.4.2.1 Sự dịch chuyển bao gồm 82 4.4.2.2 Đo ứng suất biến dạng gồm 82 4.4.2.3 Đo áp lực nước gồm có 82 4.5 Quy trình thiết kế hệ thống quan trắc 83 4.5.1 Khảo sát .83 4.5.1.1 Khảo sát địa kỹ thuật 84 4.5.1.2 Khảo sát cơng trình hữu lân cận khu vực thi cơng 86 4.5.2 Thu thập tài liệu cơng trình 87 4.5.3 Lập kế hoạch - Phương án quan trắc 88 4.5.4 Các hạng mục hệ thống quan trắc 90 4.5.4.1 Quan trắc ứng xử môi trường địa chất : 90 4.5.4.2 Quan trắc ứng xử hệ thống chống đỡ : 91 ... nhận xét kết tính tốn  Lập quy trình thi? ??t kế hệ thống tháo khơ phục vụ cho cơng tác khai đào hố móng thi cơng tầng hầm, kết hợp hệ thống quan trắc  Thi? ??t kế hệ thống tháo khơ cho cơng trình khu... nhận xét kết tính tốn - Đề xuất quy trình thi? ??t kế hệ thống tháo khô phục vụ cho công tác khai đào hố móng thi cơng tầng hầm, kết hợp hệ thống quan trắc - Áp dụng qui trình cho cơng trình khu... nghiên cứu vấn đề chưa đưa phương pháp cụ thể Vì vậy, việc đề xuất quy trình thi? ??t kế hệ thống tháo khô phục vụ công tác khai đào hố móng thi cơng tầng hầm cần thi? ??t cấp bách Quy trình hướng dẫn