Nghiên cứu giải pháp bảo vệ hố móng phục vụ thi công công trình trạm bơm cổ dũng bắc giang

1 MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN: Khi xây dựng cơng trình thủy lợi vùng ven sơng cơng trình thường nằm cát cát pha nên công tác xử lý nền, bảo vệ đáy, mái hố móng tiêu nước hố móng cơng trình cần thiết thường khơng thể thiếu Việc bảo vệ đáy, mái tiêu nước hố móng để thi cơng móng cơng trình thường phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự nhiên kỹ thuật, công nghệ thi công Trong q trình thi cơng móng cơng trình phải bảo đảm đáy hố móng khơng bị bục đẩy ngược mái hố móng khơng bị sạt trượt Mặt khác phải bảo đảm cho móng thi cơng trạng thái khơ để đảm bảo chất lượng cơng trình theo yêu cầu thiết kế Trong xu hướng phát triển kỹ thuật xây dựng nói chung giải pháp bảo vệ đáy mái hố móng cơng trình thủy lợi nói riêng có nhiều nhiều giải pháp ứng dụng, đặc biệt công nghệ giải pháp hạ mực nước ngầm Việc nghiên cứu so sánh để lựa chọn giải pháp thích hợp với đặc điểm địa chất móng cơng nghệ thi công mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật cao cần thiết trình thiết kế thi cơng Với cơng trình trạm bơm Cổ Dũng tỉnh Bắc Giang có đặc điểm địa chất phức tạp móng đặt sâu cát, cát pha mực nước ngầm Vì vậy, việc lựa chọn giải pháp bảo vệ đáy hố móng, mái hố móng tiêu nước hố móng cho phù hợp với đặc điểm địa chất, thủy văn kết cấu cơng trình nhằm mang lại hiệu kinh tế bảo đảm điều kiện kỹ thuật cho cơng trình cần thiết II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Lựa chọn giải pháp hợp lý bảo vệ mái đáy hố móng cơng trình Trạm bơm Cổ Dũng q trình thi cơng III CÁCH TIẾP CẬN: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến bảo vệ mái tiêu nước hố móng cho cơng trình có mực nước ngầm cao Kế thừa kết nghiên cứu bảo vệ mái tiêu nước hố móng cho cơng trình trạm bơm Cổ Dũng - Bắc Giang IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu phân tích giải pháp làm - Phương pháp kế thừa tài liệu xuất - Phương pháp so sánh kỹ thuật kinh tế - Phương pháp sử dụng ý kiến chuyên gia V KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC: - Nắm tổng quan phương pháp bảo vệ mái tiêu nước hố móng - Đề xuất giải pháp bảo vệ đáy mái hố móng cho trạm bơm Cổ Dũng - Bắc Giang - Tính tốn so sánh kỹ thuật kinh tế lựa chọn giải pháp phù hợp cho công trình VI NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Chương Tổng quan cơng tác bảo vệ mái hố móng 1.1 Cơng tác hố móng 1.2 Những khó khăn cố thường gặp đào móng 1.3 Các biện pháp bảo vệ mái đáy hố móng 1.4 Kết luận chương Chương 2: Đề xuất lựa chọn giải pháp bảo vệ đáy mái hố móng cho trạm bơm Cổ Dũng 2.1 Đặc điểm cơng trình Trạm bơm Cổ Dũng 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên 2.1.2 Đặc điểm kết cấu cơng trình 2.2 Đề xuất phương án bảo vệ đáy mái hố móng 2.3 Nội dung chi tiết phương án 2.4 Phân tích thuận lợi khó khăn phương án 2.5 So sánh lựa chọn phương án 2.6 Kết luận chương Chương 3: Tính tốn thơng số kỹ thuật công nghệ thi công cho giải pháp bảo vệ đáy mái hố móng chọn để phục vụ thi công Trạm bơm Cổ Dũng 3.1 Các phương pháp tính tốn 3.2 Tính tốn thủ cơng 3.3 Tính tốn phần mềm 3.4 So sánh lựa chọn thông số kỹ thuật công nghệ 3.5 Biện pháp thi cơng giải pháp chọn 3.6 Quy trình vận hành quản lý chất lượng giải pháp chọn 3.7 Đề xuất biện pháp tăng cường hiệu giải pháp 3.8 Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Kết luận - Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC BẢO VỆ HỐ MĨNG 1.1 Cơng tác hố móng 1.1.1 Tầm quan trọng cơng tác hố móng Hiện nhiều cơng trình thủy lợi (các trạm bơm lớn, hệ thống tiêu, thốt, cấp nước…), cơng trình giao thông (đường hầm hành, đường tàu điện ngầm,…), cơng trình dân dụng cơng nghiệp có móng đặt sâu lịng đất Khi thi cơng, nước ngầm thấm vào hố móng làm cho mái hố móng ổn định, hố móng bị ngập nước dẫn tới đất giảm cường độ, tính nén lún tăng lên, cơng trình bị lún q lớn, tạo lún phụ thêm móng, tăng thêm kết cấu chống đỡ bảo vệ mái hố móng Những điều trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng, tiến độ an tồn cơng trình xây dựng Mặt khác, cơng trình có đặc thù riêng cần biện pháp xử lý móng bảo vệ mái hố móng khác Bên cạnh đó, khoa học kỹ thuật phát triển, phương pháp gia cố xử lý bảo vệ mái hố móng cơng trình phát triển đa dạng xử lý dạng địa chất phức tạp Hố móng cơng trình loại cơng trình có khối lượng lớn, kỹ thuật phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, hay xảy cố Đây phần trọng điểm để hạ thấp giá thành đảm bảo chất lượng cơng trình Đào hố móng điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao điều kiện trường phức tạp khác dễ sinh trượt lở khối đất, ổn định hố móng, mái bị dịch chuyển, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị rị nước nghiêm trọng có tượng cát chảy làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng cơng trình xây dựng, cơng trình ngầm đường ống xung quanh Hố móng có giá thành cao, lại có tính tạm thời nên thường khơng muốn đầu tư chi phí nhiều Nhưng để xảy cố xử lý vơ khó khăn, gây tổn thất lớn kinh tế ảnh hưởng nghiêm trọng mặt xã hội Các phương pháp thường dùng để bảo vệ mái hố móng dùng tường vây, đóng cọc gia cố xung quanh phạm vi hố móng, hạ mực nước ngầm Phương pháp tường vây, hạ mực nước ngầm thường dùng giai đoạn thi cơng tốn Nhưng loại hố móng cơng trình lâu dài cần phải đóng cọc gia cố chắn, đảm bảo an tồn cơng trình hoạt động Việc tính tốn thiết kế hệ thống gia cố mái cần có sở tính tốn cụ thể, số liệu thực tế Ngoài cần tham khảo cơng trình thành cơng việc bảo vệ mái hố móng Việc sử dụng biện pháp gia cố bảo vệ mái hố móng cần đảm bảo yêu cầu an tồn ổn định, thi cơng nhanh, giới hóa, đồng thời phải hợp lý kinh tế Khi đào móng cơng trình này, mực nước ngầm lộ ra, hạt cát mịn, hạt nhỏ, cát chứa bụi bị lôi theo nước ngầm từ xung quanh hố móng (cát chảy) theo phương đứng từ đáy hố móng vào hố móng cơng trình (xói ngầm) Hiện tượng chảy cát diễn cách chậm chạp thành lớp dày, nhanh, nhanh mang tính chất tai biến hình thức đùn đào đến chúng, tới mức khối đất cịn lại khơng ổn định sinh sạt mái khơng kìm giữ áp lực đẩy ngược sinh bục đáy móng Đất chứa cát chảy di động mái dốc, sườn dốc, cơng trình đào ngầm, cơng trình có sẵn xây dựng ổn định Sự chuyển động nhanh chóng cát chảy phần sườn dốc, mái dốc khối trượt khối bên điểm tựa Do đó, dọc theo sườn dốc, mái dốc vết nứt xuất dẫn tới khối trượt thúc đẩy, phát triển thêm khối trượt có Sự ổn định sườn dốc, mái dốc bị phá vỡ toàn Nếu xây dựng cơng trình để cát chảy nhiều vào hố móng gây sụt lún, biến dạng bề mặt đất xung quanh, nứt nẻ đổ vỡ cơng trình có lân cận Nếu hạ mực nước ngầm (MNN) xuống thấp cao trình đáy móng giảm diện tích đào móng, kết cấu bảo vệ mái, hệ thống tiêu nước mặt… Hình 1.1 Hiện tượng cát chảy theo nước ngầm từ mái vào hố móng cống Vân Cốc HMNN xung quanh hố móng khơng đạt đến cao độ thiết kế Như vậy, việc hạ MNN xây dựng cơng trình giải pháp quan trọng để đảm bảo đáy, mái hố móng ổn định thi cơng cơng trình điều kiện khơ bảo đảm chất lượng an tồn cơng trình 1.1.2 Đặc điểm cơng trình hố móng Cơng trình hố móng loại cơng trình tạm thời, dự trữ an tồn tương đối nhỏ lại chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: Điều kiện thi cơng, địa hình thi cơng, địa chất cơng trình, nước ngầm.v.v… Tính chất đất đá thường biến đổi khoảng rộng, điều kiện ẩn dấu địa chất tính phức tạp, tính khơng đồng địa chất thuỷ văn thường làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện cho tình hình tổng thể tầng đất, tính xác thấp, dẫn đến tăng thêm khó khăn cho cơng việc thiết kế thi cơng cơng trình hố móng Đào hố móng điều kiện địa chất yếu, mực nước ngầm cao điều kiện trường phức tạp khác rễ sinh trượt lở khối đất, ổn định hố móng , thân cọc bị chuyển dịch vị trí , đáy hố móng trồi lên , kết cấu chắn giữ bị dò nước nghiêm trọng bị chảy đất làm hư hại hố móng, nguy hiểm đến cơng trình xây dựng, cơng trình ngầm đường ống xung quanh khu vực thi cơng hố móng Cơng trình hố móng gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất đó, khâu thất bại dẫn đến đổ vỡ gây thiệt hại chậm tiến độ Việc thi cơng hố móng trường lân cận đóng cọc, hạ mực nước ngầm, đào đất gây ảnh hưởng có tương quan chặt chẽ với nhau, tăng thêm nhân tố bất lợi để gây cố Cơng trình hố móng có thời gian thi công dài , từ đào móng đến hồn thành tồn cơng trình kín khuất ngầm mặt đất phải trải qua nhiều lần mưa to, nhiều lần chất tải, chấn động, thi cơng có sai phạm tính ngẫu nhiên mức độ an tồn tương đối lớn, cố xảy thường đột biến 1.1.3 Yêu cầu chung công tác bảo vệ mái đáy hố móng Khi thi cơng hố móng cơng trình, đặc biệt hố móng sâu nơi có địa chất yếu chịu ảnh hưởng nước ngầm, cơng trình lân cận địa hình thi cơng chật hẹp tối thiểu phải đảm bảo ba yêu cầu sau: + Phải có phương án chống giữ, gia cố xác, an tồn kinh tế kỹ thuật + Phương án thiết kế chống giữ tiên tiến, phải áp dụng tiến khoa học + Phải có đội ngũ thi cơng huấn luyện tốt Thiết bị máy móc đại phù hợp Phương án chống giữ xác tức việc lựa chọn kết cấu chống giữ hố móng phải dựa sở thích hợp với địa phương, tổng hợp nhân tố kỹ thuật, kinh tế, an tồn mơi trường, để đạt biện pháp thích đáng, an tồn, hợp lý khơng có hại đến mơi trường Thiết kế tiên tiến tức vận dụng biện pháp kỹ thuật tiên tiến thiết kế chống giữ hố móng để giải thoả đáng việc chống giữ an tồn kinh tế Đội ngũ thi cơng tốt: đội ngũ lĩnh hội vẽ thiết kế tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật đồng thời cịn có đủ phương tiện lực thực tin học hố cơng tác thi cơng Ngồi phải đảm bảo số yêu cầu chung sau: Phải có đầy đủ tài liệu thiết kế kỹ thuật thiết kế thi công hố móng cơng trình, để từ lập biện pháp thi cơng chi tiết cho hố móng phương án xử lý không may xảy cố thi cơng cơng trình hố móng Chuẩn bị đầy đủ vật liệu, phương tiện công nghệ thi công mà nhà thiết kế yêu cầu, đồng thời đề xuất vấn đề phát sinh, không hợp lý để đưa biện pháp bảo vệ mái hố móng an toàn đảm bảo kỹ thuật kinh tế Khi có điều kiện, cần chọn mặt thành hố móng cho có lợi mặt chịu lực hình trịn, hình đa giác hình chữ nhật Cấu kiện kết cấu chắn giữ mái, thành hố móng khơng làm ảnh hưởng đến việc thi cơng bình thường kết cấu cơng trình Trong điều kiện bình thường cấu kiện kết cấu chắn giữ hố móng tường vây, chống thấm, neo khơng vượt ngồi phạm vi vùng đất cấp cho cơng trình, khơng phải có đồng ý phận chủ quản Phải thường xuyên kiểm tra khả làm việc thiết bị chắn giữ mái hố móng tránh để xảy cố kiểm sốt Phải tuyệt đối an tồn q trình thi cơng cơng trình người thiết bị máy móc 1.2 Những khó khăn cố thường gặp đào móng 1.2.1 Nguyên nhân dẫn đến cố Việc khảo sát, thiết kế, thi cơng, quản lý thi cơng hố móng mái hố móng suốt q trình xây dựng cơng trình thường hay xảy nhiều cố khác mức độ ảnh hưởng khác Sự phá hoại hệ thống chống đỡ đất không thiết xảy sụp đổ kết cấu Mà số nguyên nhân phá hoại khác như: biến dạng mức đất kết cấu chống đỡ, cân hạ mực nước ngầm, hệ thống chống đỡ đất không đủ độ bền gây phá hoại theo thời gian Bản thân cơng trình hố móng cơng trình hệ thống nhiều khâu tạo thành chắn đất, chống giữ ngăn nước, hạ nước ngầm, đào đất khâu sai phạm xảy cố Cơng trình mặt lý thuyết hay mặt kiểm nghiệm thực tế tồn nhiều chỗ chưa hồn thiện, mà thân cơng trình lại trọng yếu, hai yếu tố tồn tính khơng xác định, nguyên nhân gây cố Người phụ trách công trình hố móng, phải có tri thức khoa học học lý thuyết, sức bền vật liệu, học kết cấu, kết cấu cơng trình, địa chất cơng trình thuỷ văn, học đất móng đồng thời lại phải có kinh nghiệm thi cơng phong phú, phải biết kết hợp địa chất trường với hồn cảnh mơi trường xung quanh đưa phương án thực cơng trình hố móng hợp lý, thích ứng với tình hình cụ thể cơng trình Cơng trình hố móng có tính khu vực rõ rệt, đội ngũ thiết kế thi công từ vùng khác đến, thường chưa hiểu tình hình đặc điểm cơng trình hố móng vùng này, tiến hành cơng việc tình trạng vừa làm vừa mị mẫm, nguyên nhân gây cố 1.2.2 Phân tích cụ thể ngun nhân dẫn đến cố Có vấn đề liên quan đến việc xảy cố hố móng cơng trình: a) Vấn đề quản lý chủ đầu tư Năng lực quản lý chủ đầu tư Xây dựng không tuân thủ theo quy trình quy phạm, tuỳ tiện giao việc xây dựng cơng trình cho đơn vị khơng đủ tư cách thiết kế, thi công Khi giao thầu thiết kế thi công tùy tiện giảm giá, ép tiến độ gây tình trạng đơn vị nhận thầu thực vội vã, không đảm bảo chất lượng hồ sơ chất lượng cơng trình Khơng báo cáo khởi công xây dựng quy định, không làm thủ tục giám sát an toàn chất lượng, gây việc giám sát chất lượng hố móng bị vơ hiệu Đơn vị chủ đầu tư khơng phân tích cụ thể tình hình thực tế, không kiểm tra đôn đốc thường xuyên lực, thiết bị, thi công nhà thầu việc thi cơng chắn giữ hố móng dẫn đến lựa chọn hình thức bảo vệ khơng thích hợp, làm xảy cố Đơn vị chủ đầu tư muốn tiết kiệm chi phí thiết kế cấu chắn giữ, tuỳ tiện cho phép áp dụng biện pháp chắn giữ hố móng khơng hợp lý, gây thiệt hại lãng phí nhiều khoản tiết kiệm b) Vấn đề khảo sát hố móng 10 Khơng khảo sát thực địa cách cẩn trọng tỉ mỉ, mà lợi dụng cách cầu may tài liệu khảo sát cơng trình cũ lân cận để đạo thiết kế thi cơng cơng trình hố móng, dẫn đến độ an tồn hố móng giảm Tài liệu khảo sát không chi tiết, đưa cường độ đất phạm vi tầng chịu lực cọc công trình, cịn bỏ qua việc thử nghiệm so với tầng đất bên tầng chịu lực tiến hành thử nghiệm trường Các lớp đất tầng chịu lực nơi tồn kết cấu chắn giữ Do thiết kế khơng có cứ, mà công việc yêu cầu nhà thiết kế ước đoán theo kinh nghiệm, đặc biệt người làm thiết kế chưa có kinh nghiệm thường ước đốn khơng nên gây cố Đơn vị khảo sát coi nhẹ việc khảo sát địa chất thuỷ văn, coi công tác khảo sát hố móng cơng tác khảo sát thơng thường Báo cáo khảo sát bỏ qua không đánh giá chứa nước tầng trên, làm cho người thiết kế thi công không ý, sau đào hố móng chênh lệch cột nước ngồi lớn, tạo thấm nước, trào nước, cát chảy thành hố móng dẫn đến đổ, sập thành hố móng Xử lý số liệu khảo sát đơn vị khảo sát có sai số, lực dính kết, góc ma sát báo cáo khảo sát cung cấp lớn tình hình thực tế, làm cho kết cấu chắn giữ thiết kế khơng an tồn, lực neo giữ neo không đủ Khảo sát không điều tra rõ tính trương nở tầng đất, điểm khảo sát hố móng bố trí q, khơng đủ tài liệu cho người thiết kế làm thống loại kết cấu chắn giữ, khơng có chỗ xử lý đặc biệt, dẫn đến thi cơng hay xảy tình nguy hiểm c) Vấn đề thiết kế hố móng Các nhà tư vấn thiết kế có chuyên ngành chưa phù hợp, lực thiết kế Thiết kế tài liệu khảo sát địa chất, khơng có điều tra môi trường xung quanh Không tuân thủ quy trình quy phạm, dẫn đến lựa chọn phương án chắn giữ thiếu luận chứng kỹ thuật Người thiết kế đánh giá khơng tính nhạy cảm với độ lún kết cấu cơng trình lân cận, thiếu đánh giá tác động thời tiết thời gian đến cường độ đất 92 Để hệ lực cân cần thỏa mãn hai điều kiện: Tổng hợp lực lên ∑F phương đứng y phương ngang x phải 0, tức là: y = ∑F x = , ta có: cl Wi cosαi tgϕi + i i − Wi sin αi K K (6) Pi +1 − Pi = tgϕi sin αi + cosαi K Thay (6) vào (5) nhận được: ∑ (c l cosα i i i K= + Wi tgϕi ) tgϕi sin αi + cosαi K ∑ Wi sin αi (7) Ta tính ổn định tường cánh phần mềm GEO - SLOPE OFFICE - phần mềm mạnh tính tốn địa kỹ thuật nay, với module slope/w Khi tính tốn, chương trình sử dụng phương pháp Bishop đơn giản hóa (xét cân mơmen) nêu để tìm hệ số an tồn nhỏ - K minmin R R Hệ số ổn định tính tốn theo phương pháp Bishop Q trình tính tốn thực phần mềm Geo - slope Tính theo module slope/w để tìm hệ số an tồn nhỏ - K minmin R R e Kết tính tốn U Sau mơ hình, nhập số liệu cụ thể chạy chương trình phân tích phan mềm GEO - Slope, phân tích so sánh theo trường hợp khơng dùng cừ có dùng cừ, ta có kết tính tốn sau: 93 Hình 3.16: Kết tính tốn trường hợp khơng dùng cừ Hình 3.17 Kết tính tốn trường hợp có dùng cừ Hệ số K minmin = 1,591 thỏa mãn điều kiện ổn định nên chiều sâu cắm cừ chọn R R hợp lý 94 3.4 So sánh lựa chọn thông số kỹ thuật cơng nghệ - Về giếng: Bố trí 20 giếng nhựa thành hàng xung quanh chu vi hố móng cách mép hố móng m cao trình +4,10m, khoảng cách giếng e = 6,17 (m) - Về cừ: Đóng hàng cừ chung quanh chu vi hố móng cao trình +0,8m Thơng số cừ LARSEN SP-IV chọn sau: B = 400 mm ; H = 170 mm; t = 15.5 mm Weight = 190 kg/m² ; A = 242.5 cm²/m ; I = 38600 cm4/m Mơmem qn tính J: 50943 cm4 P Mơmem chống uốn W: 2962 cm3 P 3.5 Biện pháp thi cơng giải pháp chọn Thi cơng hố móng theo giải pháp chọn tiến hành sau: + Đợt 1: Mở đường thi cơng quanh phạm vi hố móng, đào đất phong hóa mặt đến cao trình +4,10m Sau khoan giếng (dùng ống nhựa) để hạ MNN, Các giếng cách mép hố móng dự kiến đào m Số lượng giếng 20 giếng, khoảng cách giếng 6,17m, chiều sâu giếng H=8,70m + Đợt 2: Sau hạ mức nước ngầm ổn định tiến hành đóng cọc cừ Larsen đến cao trình -6,2m (đóng hàng cừ) Sau đóng hết cừ tiến hành mở hố móng đào đến cao trình +3,75m Sơ đồ mặt cắt thi cơng mặt hố móng hỡnh v Mặt cắt A-a 7.5 30.0 10.0 49.5 m= 1,5 265.0 49.5 30.0 7.5 +4,60 +4,10 +0,8 -3,75 70.0 0,5 m= Giếng thu nước 87.0 +4,10 đáy hố móng - 6,2 Cõ Larzen 255.0 95 GiÕng thu n­íc r·nh thu n­íc A Cõ Larzen 362.0 A 255.0 Hình 3.18 Mặt cắt ngang hố móng bố trí giếng cừ 3.6 Quy trình vận hành quản lý chất lượng giải pháp chọn - Nội dung dây truyền thi công hạ MNN bao gồm: + Xác định vị trí giếng + Khoan hạ giếng 96 + Khoan mở rộng giếng + Làm giếng + Lắp đặt kết cấu giếng + Tạo lớp lọc xung quanh giếng + Bơm thổi rửa giếng + Bơm kiểm tra + Lắp đặt hệ thống máy bơm + Bơm hút thử kiểm tra lưu lượng đơn vị giếng - Đo đặc thù kỹ thuật khoan giếng lớp đất rời phải khoan liên tục để tránh tượng đất thành giếng bị sạt lở Ngay từ lúc khoan phải thay dung dịch bùn đất lỗ khoan dung dịch sét thích hợp để bảo vệ thành lỗ khoan - Các công việc thi công giếng cần tiến hành liên tục lắp đặt xong kết cấu giếng, bơm sục rửa bơm thửu đạt yêu cầu kết thúc - Trong q trình thi cơng cần có thiết bị kiểm tra, sãn sàng xử lý cố thiết bị theo dõi cần lắp đặt trình tự theo kết cấu giếng Các thiết bị cần kiểm tra chặt trẽ trước lắp đặt kiểm tra khả hoạt động sau lắp đặt - Cần có đội ngũ cán cơng nhân có kinh nghiệm thi công, lắp đặt quản lý vận hành giếng để đảm bảo kín khít, chuẩn xác, phát xử lý kịp thời cố - Mỗi giếng cần có nhật ký theo dõi tình hình hoạt động từ thi cơng đến lúc hồn thành cơng trình tháo dỡ giếng Các thơng số cần theo dõi là: diễn biến MNN giếng, lưu lượng, độ hạ thấp mực nước, mực nước động, mực nước tĩnh, dao động mực nước theo thời gian bơm, áp lực chân không giếng, Các máy bơm cần đặt cố định, chắn, vận hành không gây nhiệt độ, rung động, có tiến ồn, cần ln theo dõi, bảo dưỡng, sửa chữa thay kịp thời để giếng làm việc liên tục - Nội dung thi công cọc cừ: + Tập kết cừ thép kho bãi công trường 97 + Chọn thiết bị thi cơng cọc cừ (thơng qua đóng thử cừ) + Đóng cọc cừ thép (phải chọn người huy cơng nhân vận hành máy lành nghề phạm vi hố móng hẹp, địa hình sâu) + Xác định quy trình nhổ cọc cừ thép 3.7 Đề xuất biện pháp tăng cường hiệu giải pháp 3.7.1 Các giải pháp cải tiến kỹ thuật tăng hiệu hệ thống giếng HMNN a) Tạo lớp lọc xung quanh giếng Việc tạo lớp lọc ngược xung quanh giếng để tăng diện tích tiếp xúc giếng mơi trường đất có nước ngầm, tăng lưu lượng nước thấm vào giếng, tức tăng khả hút nước giếng Việc tạo lớp lọc tốt giúp giảm tắc ống lọc, đồng thời giảm phức tạp ống lọc, cho phép chế tạo ống lọc không cần đến lớp lưới thép bọc phía ngồi ống lọc mà hiệu lại tăng lên rõ rệt Muốn cấp phối hạt lớp lọc quanh giếng quan trọng, khơng phụ thuộc vào thành phần hạt lớp lọc quanh giếng quan trọng, khơng phụ thuộc vào thành phàn hạt đất mà phụ thuộc vào đường kính lỗ hút nước thân ống lọc Có hai cách truyền thống sau: + Hạ giếng cách xói thủy lực + Hạ giếng có dùng ống chống đặt từ trước b) Tạo hào cát xung quanh giếng Tạo hào cát dẫn nước thấm vào xung quanh giếng để nâng cao khả hút nước giếng Khi đất chứa nước ngầm có hệ số thấm nhỏ, cần tạo hào dẫn nước cát sỏi xung quanh hố móng nối liên thơng giếng để tăng diện tích thấm nước vào giếng theo phương ngang phương đứng, đất có hệ số thấm hay địa chất không Mặt khác, muốn thiết kế giếng thường để HMNN việc tạo hào dẫn nước hiệu tăng diện thoát nước đất, tăng lưu lượng dẫn nước vào giếng lưu lượng hút giếng, đồng thời độ cong đường bão hòa 98 giảm, đỉnh cao đường bão hòa hạ thấp hơn, tránh tượng sạt lở, sụt lún giảm áp lực nước ngầm xung quanh giếng hố móng ngăn chặn (cắt) dịng thấm vào khoảng giếng liền Hình 3.10 Sơ đồ bố trí hào cát dẫn nước vào giếng c) Nâng cao chất lượng công tác khảo sát Khảo sát kỹ để phát vùng có lớp xem kẹp làm giảm khả thấm đứng nước môi trường xung quanh giếng Ở vùng châu thổ sông ven sơng hình thành đất có MNN cao thường q trình bồi đắp kéo dài nhiều năm nên trình hình thành thường gặp trận lũ kéo theo nhiều phù xa tạo thành lớp xen kẹp tầng cát mịn đất Khi giếng kim hút nước khả thấm nước theo phương đứng giảm tất nhiên hiệu HMNN khơng đạt hiệ Vì vậy, trước hệ thống giếng làm việc cần dùng vòi nước cao áp chọc thủng lớp xen kẹp có giải pháp phù hợp để K đ ≅K n R R R R Tại vị trí cục địa chất thay đổi làm hệ số thấm giảm nhỏ, mà giếng kim lọc lại đặt vị trí bị tắc haowcj giảm hiệu tiêu nước Cũng có ống dịng xói ngầm tạo thành phạm vi hố móng, khơng có biện pháp bịt chúng trước HMNN hiệu HMNN khơng đạt d) Tạo hào tiêu nước ngầm Tạo hào tiêu nước ngầm sâu xung quanh phạm vi cần HMNN Khi gặp tượng nước ngầm có áp việc tạo hào tiêu nước xung quanh hố móng để dẫn nước vào giếng tiêu nước cho nước tự trào lên hiệu Người ta tiêu nước hào đặt sâu đáy hố hầm dẫn đặt ống lọc nằm ngang Việc thi công hào dẫn tương đối phức tạp cách cắm cừ bên để chắn giữ trình đào đất đổ cát sỏi hạ hệ thống thu dẫn nước e) Khoanh vùng thấm mạnh 99 Khoanh vùng thấm mạnh dung dich đất sét Tại vị trí cục như: hang hốc, khu vực cónhiều cuội sỏi, phía gần nguồn cung cấp nước ngầm (sông, hồ, bể chứa nước, ) cần phải bịt trước hệ thống giếng kim lọc vận hành f) Tường ngăn nước kết hợp HMNN Giải pháp kết hợp tường chắn nước xung quanh phạm vi cần HMNN tiêu nước ngầm Để giảm trọng lượng nước ngầm xung quanh thấm ngang vào khu vực hố móng nâng cao hiệu giảm áp lực nước ngầm hệ thống giếng kim, người ta đống hàng cừ chống thấm, khoan phun dung dịch đất sét, xi măng đất, g) Sử dụng giếng hút sâu Sử dụng giếng sâu giếng có bơm chìm để tăng khả khả bơm nước cho giếng Việc sử dụng bơm hút sâu hay bơm giếng hệ thống giếng HMNN giúp giếng làm việc liên tục, giảm công tác quản lý vận hành giếng bị hở ống hút vận hành Đồng thời giảm cố máy móc, đường ống vận hành giếng thay thiết bị hư hỏng giếng độc lập, dễ dàng kịp thời h) Bố trí hệ thống giếng kim hợp lý Với vùng thay đổi hệ số thấm K vị trí đất có hệ số thấm cao, vị trí gần nguồn cung cấp nước ngầm sông, hồ, ao, bể chứa nước, ta bố trí hệ thống giếng kim dày có khả thu nước lớn ngược lại k) Tạo giếng lắp đặt thiêts bị chuẩn xác Thi công, lắp đặt giếng thiết bị bơm, dẫn qui trình xác Muốn làm điều cần có hệ thống máy móc kiểm tra chất lượng lắp đặt giếng, thiết bị theo dõi áp lực chân không hệ thống đường ống, thiết bị theo dõi MNN giếng, thường xuyên có điều chỉnh kỹ thuật kịp thời để đạt mục đích HMNN Đồng thời cần phải có đội ngũ cán bộ, công nhân quản lý, thiết kế, thi công, lắp đặt hệ thống giếng cách chuyên nghiệp, có tay nghề cao giầu kinh nghiệm i) Biện pháp điều chỉnh môi trường thấm quanh giếng thay đổi Lường trước môi trường thấm xung quanh giếng thay đổi q trình giếng làm việc nước ngầm dâng cao hạ thấp theomùa, thủy triều, mưa, 100 nước nguồn cung cấp nước ngầm, đất bị hút nước bị lún sụt, sạtlở, hạtnhỏ, chất hữu chuyển động vào xung quanh giếng làm giảm nước thấm vào giếng, để có tính tốn chuẩn bị phương án đối phó kịp thời k) Đảm bảo nguồn lượng cho hệ thống HMNN Bên cạnh cải tiến yếu tố quan trọng nguồn lượng (chủ yếu nguồn điện) phải chuẩn bị kỹ lưỡng lượng chất Đồng thời phải có nguồn dự trữ để đảm bảo hệ thống giếng làm việc liên tục m) Thí nghiệm trường xác định thơng số tính tốn hệ thống HMNN Thí nghiệm trường việc lập mơ hình thí nghiệm tương tự phương án HMNN mà thiếtkế dự kiến lựa chọn để thực trường cơng trình mà phục vụ thi cơng để khẳng định lại thơng số dùng tính tốn điều chỉnh thiết kế Thí nghiệm trường thực giai đoạn thiết kế kỹ thuật Qua cho ta có đầy đủ sở khoa học thực tế để điều chỉnh bổ sung cho phương án kỹ thuật, đảm bảo cho phương án HMNN chắn hiệu lực Sau thí nghiệm trường ta đạt kết sau: - Khả thực phương án, khả làm việc thiết bị để rút kinh nghiệm tổ chức thi công hệ thống HMNN mà cụ thể hạ giếng tạo lớp lọc xung quanh giếng Xác định xác lưu lượng nước phải hút hố móng (Q), bán kính ảnh hưởng R, khả hút nước giếng để điều chỉnh thêm, bớt thiết bị, số lượng chiều sâu hạ giếng phù hợp với thực tế - Lựa chọn phương án thi công giếng có hiệu phù hợp - Xác định thời gian thi công thực tế để điều chỉnh lại tiến độ thi cơng phù hợp Tóm lại, thí nghiệm trường công việc bắt buộc thiết kế giếng để HMNN xây dựng cơng trình nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng Nó có ý nghĩa quan trọng thực tiễn cho trình vận hành sử dụng cho cơng trình cụ thể Trên sở tài liệu địa chất thủy văn, yêu cầu công tác thi 101 công cơng trình, việc thiết kế kỹ thuật phương án đưa giải pháp kỹ thuật, tính tốn sử dụng thiết bị phương diện lý thuyết Cơng tác thí nghiệm trường dưa kết luận xác, cụ thể cho việc sử dụng thiết bị điều cụ thể, nhằm hoàn chỉnh thiết kế, điều chỉnh lại cho phù hợp với giai đoạn thi cơng Nó có tác dụng bổ sung kiểm nghiệm thực tế,xác định lực thiết bị sử dụng, rút kinh nghiệm cho giai đoạn thi công khỏi vấp phải bất ngờ n) Cải tiến thiết bị - Thay giếng kim giếng nhựa - Cải tiến thiết bị khác cho giếng: + Khi dùng giếng nhựa: kéo dài đoạn ống lọc từ đáy giếng MNN tự nhiên để tăng khả thu nước giếng khắc phục tượng hệ số thấm ngang đứng khác + Khi dùng giếng kim: Thiết kế ống lọc gồm ống: Ống lọc bên ngồi có đục lỗ đặn thành ống ống lọc thường bên không đục lỗ Tùy theo thiết bị bơm sử dụng đặt chõ bơm cuối ống để hở Nước giếng chui vào ống bên qua chõ bơm đầu hở phía tránh tượng hở ống lọc Do đó, khơng khí khơng thể vào ống lọc phần ống lọc gần bị lộ hoàn toàn lên khỏi mặt nước ngầm + Tự động hóa hệ thống bơm: Khi dùng giếng thường giếng nhựa cần lắp đặt thêm hệ thống tự động hóa đóng, mở hệ thống van phao kết hợp cơng tắc điện cho hệ thống giếng HMNN Có thể đóng mở tồn máy bơmcủa hệ thống cục hay nhóm giếng Thơng thường phân theo nhóm giếng sử dụng máy bơm chung độc lập nhóm giếng có đặt phận tự động ngắt điện máy bơm ngừng hoạt động MNN xuống thấp tự động mở máy bơm hoạt động trở lại MNN dâng lên đến mức định Biện pháp giúp việc quản lý vận hành nhàn hơn, tiết kiệm lượng, bảo vệ máy móc khơng sử dụng khơng tải + Đặt bơm độc lập cho giếng: Mỗi giếng thường ta nên lắp máy bơm hút sâu loại nhỏ để tiện cho việc quản lý, vận hành, sửa chữa thay Khi giếng bị cố không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống 102 3.7.2 Các giải pháp cải tiến kỹ thuật tăng hiệu việc đóng cừ a) kéo dài đường viền thấm Khi đóng cừ cần đóng đến tầng khơng thấm để nước khơng thấm vào hố móng Để hút nước rỉ vào hố móng cần bố trí hệ thống rãnh nước xung quanh hố móng b) Sử dụng cừ nhiều tầng chống Đối với hố móng móng mà mực nước ngầm không cao địa chất ổn định ta sử dụng cừ kết hợp với neo nhiều chống 3.5 Kết luận chương Việc tính tốn theo phương pháp truyền thống để thiết kế hạ mực nước ngầm tính tốn cừ bảo vệ mái hố móng thường gặp nhiều khó khăn thơng số đầu vào phức tạp Khi thi công hệ thống giếng cần phải có thí nghiệm để xác định xác hệ số thấm đất nền, khả thu nước giếng để có biện pháp thi cơng giếng cho phù hợp, thi công lớp lọc xung quanh giếng, lựa chọn ống lọc để giếng thu tối đa lưu lượng hạn chế tối thiểu lượng cát vào giếng Mỗi giếng hay hệ thống giếng nên bố trí máy bơm dự phịng, để có cố, sửa chữa không ảnh hưởng đến hệ thống Chú ý đặt máy bơm tránh làm rung động giếng Với tính tốn cừ bảo vệ mái hố móng, tác giả đưa tốn trường hợp tính tốn cừ khơng dùng neo Nếu trường hợp cơng trình mà cừ phải dùng neo để đảm bảo ổn định, đề nghị tính tốn lại hệ thống giếng hạ thấp MNN để đưa trường hợp Phương án giúp tiết kiệm kinh phí dùng để thi cơng hố móng cho cơng trình Khi thi cơng cắm hàng cừ để bảo vệ mái hố móng cần xác định xác tọa độ cắm cừ, độ sâu cắm cừ để đảm bảo an tồn cho hố móng Trong phạm vi hố móng nên bố trí thêm hệ thống gom nước bơm tiêu nước hố móng để đảm bảo hố móng giữ khơ q trình thi cơng 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Cơng tác hố móng loại cơng trình giá thành cao, khối lượng công việc lớn, kỹ thuật thi công phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, có nhiều nhân tố biến đổi, cố hay xảy Đồng thời trọng điểm để hạ giá thành bảo đảm chất lượng cơng trình Trong thực tế, hạng mục cơng trình xây dựng mà đặc biệt cơng trình thủy lợi - hạng mục cơng trình thường có hố móng sâu, nằm MNN, tầng cát mịn Khi đào móng cơng trình thường gặp phải tượng mạch đùn cát chảy, xói ngầm Nếu đơn vị thi cơng khơng có biện pháp bảo vệ hố móng hợp lý vấn đề giải cho hố móng kho ráo, đảm bảo điều kiện thi công phức tạp Để bảo vệ hố móng điều kiện việc chọn mơ hình tính tốn, phương án hạ thấp MNN phương án bảo vệ mái quan trọng Để giải tốn này, cần chọn thơng số hợp lý, mơ sơ đồ tính tốn thích hợp, nhập thơng số thủy văn, từ xác định kết cầu, quy mơ cơng trình hạ thấp MNN hệ thống cơng trình bảo vệ mái hố móng Để đảm bảo cho tính xác thực mơ hình mơ tính tốn, cần phải tính theo phương pháp lý thuyết kiểm nghiệm lại kết tính tốn lại qua phần mềm mơ tính toán chuyên ngành sở đối chiếu với số liệu tính tốn thực đo trường Sau so sánh phương án bảo vệ hố móng, tác giả đề nghị sử dụng phương án kết hợp hạ thấp MNN dùng cừ bảo vệ mái hố móng sau: - Lựa chọn phương pháp hạ thấp MNN hệ thống giếng nhựa (cải tiến) với thiết bị lọc kéo dài chiều sâu MNN giếng sử dụng vật liệu sẵn có nước chế tạo ống PVC, ống thép giếng đặt thiết bị bơm chìm bơm hút sâu 104 - Tất hệ thống cần tự đơng hóa q trình vận hành Lắp đặt phận van phao điều khiển tự động đóng mở máy bơm theo MNN giếng Phương án sử dụng giếng lớn giếng có phận Giếng nhỏ -5 giếng có phận - Hệ thống hàng cừ thép bảo vệ mái hố móng phải đóng độ sâu thiết kế, thi cơng cần có phướng án gia cố, neo kéo thích hợp trường hợp bất lợi (như mưa to, MNN dâng cao đột ngột ) để bảo vệ mái hố móng an tồn Ngồi ra, cần có thí nghiệm trường, thu thập xác thơng số để điều chỉnh thiết kế cho phù hợp Kiến nghị Đối với đơn vị thiết kế, việc lựa chọn phương án bảo vệ hố móng phải khảo sát xác đầy đủ bước Tính tốn so sánh hiệu kỹ thuật với tính tốn phần mềm mơ đại Sau so sánh theo tiêu kinh tế - kỹ thuật để đưa phương án tối ưu Đối với đơn vị thi công, cần trọng việc vận dụng phương pháp bảo vệ hố móng cho hợp lý xây dựng cơng trình Các đơn vị thi cơng cần phải có liên hệ mật thiết với đơn vị thiết kế để có tư vấn điều chỉnh kịp thời phù hợp phương án bảo vệ hố móng Những vấn đề cịn tồn luận văn Do thời gian tài liệu có hạn, tác giả nhận thấy luận văn tồn số vấn đề cần nghiên cứu giải tiếp sau: - Cơng tác thí nghiệm trường phải triển khai chặt trẽ, độ xác cao để có số liệu xác áp dụng mơ hình tính tốn - Xây dựng công thức thực nghiệm để xác định lưu lượng hút nước đơn vị giếng hạ tháp MNN phù hợp với điều kiện Việt Nam thơng qua thí nghiệm trường sở lý thuyết thủy lực - Tính tốn thiết kế cơng nghệ thi cơng lớp cát lọc, loại tường ngăn nước loại bỏ tác dụng hạn chế thấm nước tầng kẹp sét có để đảm bảo tính đồng đẳng hướng mức độ định 105 - So sánh hiệu kinh tế phương án bảo vệ mái hố móng hạ thấp MNN, cải tiến cơng nghệ truyền thống tính tốn cụ thể để đảm bảo tin cậy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bộ môn thi công-Đại học Thủy Lợi (2004), Giáo trình thi cơng cơng trình thủy lợi tập 1, NXB Xây dựng, Hà Nội [2] Lê Đình Chung (2009), Cơng nghệ xử lý móng, Bài giảng cao học [3] Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết kế thi cơng hố móng sâu, NXB xây dựng, Hà Nội [4] Lê Văn Kiểm (1977), Kỹ thuật thi cơng đất móng, NXB đại học trung học chuyên nghiệp [5] Sở NN&PTNT Bắc Giang, Ban quản lý dự án Sở NN&PTNT tỉnh Bắc Giang, Dự án: Cải tạo nâng cấp trạm bơm Cổ Dũng - tỉnh Bắc Giang [6] Hồng Văn Tân, Trần Đình Ngơ, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải (1973), Những phương pháp xây dựng cơng trình đất yếu, NXB khoa học kỹ thuật [7] Cao Văn Trí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội [8] Trần Văn Toản (2009), Nghiên cứu cải tiến công nghệ hạ thấp mực nước ngầm xây dựng cơng trình mềm yếu có tượng cát chảy, đề tài nghiên cứu Trường Đại Học Thủy Lợi [9] Tiêu chuẩn Việt Nam 207 - 92 - 22 TCN - Thiết kế cơng trình bến cảng biển [10] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5747 - 1993, Đất xây dựng - phân loại NXB xây dựng, Hà Nội [11] Nguyễn Uyên (2009), Thiết kế xử lý hố móng, Nhà xuất Xây dựng S0 +3,60 (MNN ban đầu) Giếng hút nước hạ thấp MNN +4,10 +4,60 ... ngang trạm bơm Cổ Dũng 2.2 Đề xuất phương án bảo vệ đáy mái hố móng 2.2.1 Bảo vệ đáy hố móng Khi làm khơ hố móng thường hay xảy tượng hư hỏng đáy hố móng, biện pháp bảo vệ đáy móng cơng trình chống... cơng trình trạm bơm Cổ Dũng tác giả đề xuất biện pháp bảo vệ mái đáy hố móng trạm bơm Cổ Dũng sau: - Biện pháp 1: Bố trí hệ thống giếng kim hạ MNN cho hố móng Trạm Bơm - Biện pháp 2: Bố trí hệ thống...2 Kế thừa kết nghiên cứu bảo vệ mái tiêu nước hố móng cho cơng trình trạm bơm Cổ Dũng - Bắc Giang IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu phân tích giải pháp làm - Phương pháp kế thừa tài