Đề xuất quy trình thiết kế hệ thống tháo khô trong khai đào hố móng và thi công tầng hầm báo cáo tổng kết kết quả đề tài khcn cấp trường msđt t đcdk 2013 25

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA O BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƢỜNG Tên đề tài: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHÔ TRONG KHAI ĐÀO HỐ MĨNG VÀ THI CƠNG TẦNG HẦM Mã số đề tài : T-ĐCDK-2013-25 Thời gian thực : 12 Tháng Chủ nhiệm đề tài : ThS Đào Hồng Hải Đồng chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 05/2014 Danh sách cán tham gia thực đề tài ThS Đào Hồng Hải – Bộ môn Địa kỹ thuật – Khoa KT ĐC&DK PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ – Bộ môn Địa kỹ thuật – Khoa KT ĐC&DK -i- MỤC LỤC Nội dung Trang Chuyên đề CÁC PHƢƠNG PHÁP HẠ THẤP MỰC NƢỚC DƢỚI ĐẤT TRONG TẦNG CHỨA NƢỚC CÓ ÁP VÀ KHÔNG ÁP 1.1 Các phƣơng pháp áp dụng để kiểm soát nƣớc ngầm 1.1.1 Hào rãnh thoát nƣớc 1.1.2 Phƣơng pháp giếng sâu 1.1.3 Phƣơng pháp giếng điểm 1.2 Tính tốn tháo khơ hố móng với dạng cơng trình khác điều kiện địa chất thủy văn khác 1.2.1 Khái quát chung 1.2.2 Phân tích, tính tốn lƣu lƣợng độ hạ thấp mực nƣớc cho cơng trình 1.2.2.1 Đối với giếng khơng hồn chỉnh 1.2.2.2 Xây dựng lƣới thấm 17 Chuyên đề QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHÔ 20 2.1 Giới thiệu 20 2.2 Khảo sát đặc điểm địa chất cơng trình địa chất thủy văn 20 2.2.1 Điều kiện địa chất đất đá 20 2.2.2 Đặc tính nƣớc dƣới đất 22 2.2.3 Tính thấm tầng chứa nƣớc 22 2.2.4 Năng lƣợng 24 2.2.5 Dòng mặt 24 2.2.6 Phân tích dịng ngầm 24 2.3 Lập phƣơng án tháo khô 24 2.3.1 Lựa chọn phƣơng pháp bơm hút tháo khô 25 2.3.2 Xác định thông số địa chất thủy văn 25 2.3.3 Xác định công suất giếng bơm hút 25 2.3.4 Tính tốn số lƣợng giếng cần thiết kế 27 2.3.5 Tính tốn mức độ ảnh hƣởng việc hạ thấp mực nƣớc 29 2.3.6 Lắp đặt hệ thống tháo khô kiểm soát nƣớc ngầm 29 2.3.6.1 Hệ thống giếng sâu 29 2.3.6.2 Hệ thống giếng điểm 30 2.3.7 Vận hành kiểm soát biểu hệ thống 31 2.3.7.1 Đối với giếng sâu 32 2.3.7.2 Đối với giếng điểm 32 2.4 Lƣu đồ thiết kế hệ thống tháo khô 32 Chuyên đề THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁO KHÔ CHO KHU CAO ỐC PHỨC HỢP NGÂN BÌNH 34 3.1 Mục đích yêu cầu chủ đầu tƣ 34 3.2 Đặc điềm ĐCTV khu vực TP.HCM 35 3.2.1 Các tầng chứa nƣớc (TCN) 35 -ii- 3.2.2 Chất lƣợng NDĐ cho mục tiêu sinh hoạt 35 3.2.3 Chất lƣợng NDĐ cho mục đích kỹ thuật 36 3.3 Khối lƣợng công tác biện pháp thi công 36 3.3.1 Cơng tác khoan thăm dị địa chất thủy văn 36 3.3.2 Công tác bơm 37 3.3.2.1 Công tác bơm rửa: 37 3.3.2.2 Bơm thí nghiệm chùm: 37 3.3.3 Cơng tác lấy phân tích mẫu nƣớc 38 3.4 Đặc điểm địa chất địa chất thủy văn 38 3.4.1 Tầng sét sét pha chứa nƣớc 38 3.4.2 Tầng cát pha, cát chứa nƣớc áp lực (qp2-3) 39 3.4.3 Chất lƣợng nƣớc: 40 3.5 Tính tốn thơng số địa chất thủy văn 41 3.5.1 Theo tài liệu bơm hút thí nghiệm trƣờng (xem phụ lục 1) 41 3.6 Xác định lƣu lƣợng cần bơm hút bố trí sơ đồ hệ thống tháo khơ 41 3.7 Lắp đặt hạng mục tháo khô 44 3.8 Thiết kế hệ thống quan trắc cho cơng trình 45 3.9 Vận hành hệ thống tháo khô 47 3.10 Phân tích q trình hạ thấp phần mềm 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 -iii- DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình Hình1.1: Trang Các điều kiện ứng dụng phƣơng pháp tháo khô khác ( từ Quinion Quinion, 1987) Hình1.2: Tháo khơ phƣơng pháp đào hào, rãnh nƣớc Hình1.3: Tháo khơ phƣơng pháp giếng sâu Hình1.4: Sơ đồ thiết kế giếng bơm hút hoàn chỉnh Hình1.5: Tháo khơ phƣơng pháp giếng điểm Hình1.6: Rãnh nƣớc khơng hồn chỉnh tầng chứa nƣớc khơng áp có biên bổ cập Hình1.7: a) sử dụng cho rãnh khơng hồn chỉnh, b) sử dụng cho giếng khơng hồn chỉnh Hình1.8: Rãnh nƣớc khơng hồn chỉnh tầng nƣớc có áp, với nguồn cấp 11 Hình1.9: a) Sử dụng cho rãnh khơng hồn chỉnh, b) sử dụng cho giếng khơng hồn chỉnh tầng chứa nƣớc có áp 12 Hình1.10: Biểu đồ quan hệ tỉ số W/D hệ số λ 12 b) 12 a) 12 Hình1.11: Rãnh hồn chỉnh có nguồn cấp từ phía tầng nƣớc khơng áp 13 Hình1.12: Biểu đồ tra độ chênh lệch hs mặt thoáng tự mực nƣớc tầng chứa 14 Hình1.13: Giếng đơn có nguồn bổ cấp từ phía 15 Hình1.14: Rãnh hồn chỉnh có nguồn cấp từ phía tầng nƣớc có áp 15 Hình1.15: Giếng đơn có nguồn bổ cấp từ hai phía 16 Hình1.16: Dịng chảy qua tầng đất đồng 18 Hình 2.1: Sự khơng đồng lớp đất đá 21 Hình 2.2: Hiệu suất công tác bơm hút 26 Hình 2.3: Bán kính ảnh hƣởng giếng lớn 28 Hình 2.4: Các giếng bố trí hố đào 29 Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống giếng điểm đặc trƣng (theo giáo trình “kỹ thuật móng “, G.A.Leonard, nnk, 1962, McGraw-Hill Book Company) 30 Hình 2.6: Giếng điểm lắp đặt phƣơng pháp tự bơm 31 Hình 2.7: Lƣu đồ thiết kế vận hành hệ thống tháo khô 33 Hình 3.1 Vị trí cơng trình 34 Hình 3.2 Mặt cơng trình vị trí giếng khoan ĐCTV 37 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí kết cấu giếng khoan thí nghiệm ĐCTV 38 Hình 3.4 Sơ đồ mặt độ sâu khai đào tầng hầm cơng trình 42 Hình 3.5 Kết cấu giếng bơm hút 43 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí giếng bơm hút 45 Hình 3.7 Mặt bố trí hạng mục quan trắc 46 Hình 3.8 Sơ đồ phễu hạ thấp mực nƣớc với Q = 11627.5 m3/ngày 48 Hình 3.9 Mặt cắt phễu hạ thấp mực nƣớc, Q = 11627.5 m3/ngày 49 -iv- Hình 3.10 Phễu hạ thấp mực nƣớc tính theo phần mềm GMS 7.1 49 -v- DANH SÁCH BẢNG BIỂU Danh sách Trang Bảng Hệ số thấm số loại cát điển hình (theo kỹ sư quân đội Mỹ)23 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp thơng số ĐCTV tính theo phƣơng pháp: 41 Bảng 3.2 Bảng so sánh kết chạy mơ hình số liệu thiết kế 50 -1- Đề tài đƣợc thực theo hợp đồng với mã số để tài: T-ĐCDK-2013-25 gồm nội dung sau: Các phƣơng pháp hạ thấp mực nƣớc dƣới đất tầng chứa nƣớc có áp khơng áp Đề xuất Quy trình thiết kế hệ thống tháo khơ khai đào hố móng thi công tầng hầm Thiết kế hệ thống tháo khơ cho cơng trình khu cao ốc phức hợp Ngân Bình -2- Chuyên đề CÁC PHƢƠNG PHÁP HẠ THẤP MỰC NƢỚC DƢỚI ĐẤT TRONG TẦNG CHỨA NƢỚC CÓ ÁP VÀ KHÔNG ÁP 1.1 Các phƣơng pháp áp dụng để kiểm soát nƣớc ngầm Áp dụng phƣơng pháp tháo khơ nhằm mục đích: a) Ngăn chặn nƣớc mặt chảy vào hố đào thông qua hệ thống hào rãnh, tƣờng thấp, bệ, đê chắn nƣớc bên hố đào b) Giảm áp lực đáy hố móng thi cơng tầng hầm c) Có thể cho phép nƣớc mặt chảy vào hố đào sau sử dụng hố thoát nƣớc, mƣơng rãnh thoát nƣớc, hệ thống thấm lọc d) Thoát nƣớc dƣới đất cách hạ thấp mực nƣớc ngầm hố đào Ví dụ: dùng phƣơng pháp giếng điểm phƣơng pháp giếng sâu e) Chặn dòng ngầm chảy vào hố đào loại tƣờng chắn đất ví dụ: tƣờng vữa xi măng-bentonite… Trong khai đào hố móng thi cơng tầng hầm nhìn chung phƣơng pháp phổ biến thƣờng đƣợc sử dụng bao gồm: 1) Dùng hào rãnh nƣớc để tháo khơ; 2) Phƣơng pháp giếng sâu; 3) Phƣơng pháp giếng điểm Trong hình 1.1 mô tả điều kiện áp dụng phƣơng pháp 1.1.1 Hào rãnh thoát nƣớc Phƣơng pháp dùng để thu gom nƣớc chảy vào hố đào rãnh đặt đáy hố đào, trọng lực dòng nƣớc dƣới đất dụng cụ thiên nhiên, sử dụng máy bơm để bơm nƣớc từ rãnh ngồi Nếu hố đào lớn ta thi cơng hào để thu gom nƣớc từ cạnh hố đào Nói chung, sử dụng hào hay rãnh thu gom nƣớc phƣơng pháp thoát nƣớc trọng lực Các rãnh hào đƣợc đào gần tƣờng chắn tầng hầm, bên dƣới bề mặt đào Một rãnh đào thơng thƣờng có độ sâu từ 0.6 đến 1m, xem hình 1.2 -3- Các kiểu đất Kích thƣớc hạt Hệ số thấm Độ sâu tháo khơ phù hợp trung bình (mm) (m/s) 4m 8m 12m 16m 24m 28m Cuội to 60 20 >1 Cuội trung 20 >1 Cuội nhỏ >10-1 0.5 >10-2 Cát to Cát trung 0.5 0.2 >10-3 Cát mịn 0.2 0.05 >10-4 Bụi to 0.05 0.02 >10-5 Bụi trung 0.02 0.005 >10-6 Bụi mịn 0.005 0.002 >10-7 Sét < 0.002 Hình1.1: PP giếng sâu + rãnh thu gom tháo khô PP giếng sâu phƣơng pháp PP rãnh thu gom PP Điện hóa Khe rãnh lộ thiên PP giếng điểm Đề xuất