Nghiên cứu giải pháp tiêu nước và bảo vệ mái hố móng trong điều kiện mực nước ngầm cao ứng dụng thực tế

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong giai đoạn đẩy mạnh cơng nghiệp hố đại hố đất nước, cơng tác xây dựng nhiệm vụ quan trọng, nhiều công trình thủy lợi, thủy điện, giao thơng, dân dụng, xây dựng Móng cơng trình phần lớn có diện tích rộng, đặt sâu mực nước ngầm (MNN) tự nhiên đất yếu Khối lượng xây dựng cơng trình thường lớn, thời gian thi cơng kéo dài, nên q trình thi cơng không tránh khỏi ảnh hưởng bất lợi nước ngầm Vì vậy, hồ sơ thiết kế thi cơng cần có giải pháp tiêu nước hiệu để đảm bảo suốt q trình thi cơng hố móng khơ ráo, thi cơng cơng trình bê tơng có chất lượng, dễ dàng an tồn Đào hố móng làm cơng việc hố móng vùng có mực nước ngầm cao cần thiết phải có giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng để đảm bảo an tồn cơng trình thi cơng cơng trình lân cận, đồng thời đẩy nhanh tiến độ thi cơng Mục đích đề tài: - Đề xuất giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm cao - Áp dụng thực tế Phương pháp nghiên cứu: - Khảo sát phân tích đánh giá cơng trình xây dựng - Tổng hợp, phân tích tài liệu nghiên cứu nước - Xác định tham số tiêu nước bảo vệ mái hố móng - Đề xuất giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm cao Kết dự kiến đạt được: - Áp dụng thực tế - Đưa giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm cao CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TIÊU NƯỚC VÀ BẢO VỆ MÁI HỐ MÓNG 1.1 Sơ lược cơng tác bảo vệ mái hố móng: 1.1.1 Đặc điểm hố móng cơng trình : Hố móng loại cơng trình tạm thời, dự trữ an tồn tương đối nhỏ lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất vùng Cơng tác hố móng địi hỏi vận dụng tổng hợp môn khoa học kinh nghiệm thực tế Hố móng loại cơng trình giá thành cao, khối lượng công việc lớn, kỹ thuật thi công phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, cố hay xảy Đồng thời trọng điểm để hạ thấp giá thành bảo đảm chất lượng cơng trình Theo đà phát triển xã hội, cơng trình cao tầng, siêu cao tầng xây dựng ngày nhiều Đặc điểm lại thường xây dựng khu đất hẹp, đông đúc dân cư, giao thông dầy đặc, điều kiện thi cơng hố móng khó khăn Lân cận cơng trình thường có cơng trình vĩnh cửu, cơng trình di tích lịch sử, nghệ thuật bắt buộc phải bảo vệ an toàn điều kiện chật hẹp Yêu cầu ổn định chuyển dịch nghiêm ngặt 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 Đào hố móng điều kiện địa chất yếu, mực nước ngầm cao điều kiện trường phức tạp khác dễ sinh trượt lở khối đất, ổn định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố móng trồi lên, kết cấu chẵn giữ bị dị 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 tác hố móng gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào móng xử lý đó, khâu thất bại kéo theo hàng loạt hệ luỵ 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 gây cố Hố móng có thời gian thi cơng dài, từ đào đất 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 1.1.2 Yêu cầu chung công tác bảo vệ mái hố móng vùng mực nước ngầm cao Thi cơng cơng trình có hố móng vùng có mực nước ngầm cao cần thiết phải có giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng đảm bảo an tồn cơng trình thi cơng cơng trình lân cận, đồng thời đẩy nhanh tiến độ thi công Việc lựa chọn phương án tiêu nước bảo vệ mái hố móng liên quan mật thiết đến đặc điểm kết cấu cơng trình phụ thuộc vào điều kiện địa chất - địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng Hạ MNN làm cho mực nước ngầm hạ thấp phạm vi yêu cầu, đến cao độ định giữ ổn định vị trí suốt thời gian thi cơng hố móng cách hút nước liên tục từ sâu đất khỏi khu vực cần hạ MNN Khối đất MNN hạ thấp trở nên khô đào cách dễ dàng Mái hố móng khơng cịn dịng thấm chảy vào hố móng nên ổn định hơn, giúp ta tăng độ dốc mái đào để giảm khối lượng đào móng Ngồi ra, việc hạ MNN tầng nước ngầm có áp đáy móng cịn tránh tượng xói ngầm, bục đáy móng làm phá hủy cơng trình Bởi vậy, hạ MNN phương pháp sử dụng phổ biến để tiêu nước cho hố móng cơng trình thủy lợi, giao thơng, dân dụng cơng nghiệp có móng đặt sâu MNN Đồng thời hạ MNN sử dụng để ngăn ngừa tác động có hại nước ngầm mái hố móng hạ MNN cịn dùng để nước lâu dài cho cơng trình dân dụng, công nghiệp xây dựng từ trước Trong thực tế việc hạ MNN tồn nhiều vấn đề như: Chưa hạ MNN xuống thấp đến cao trình thiết kế u cầu Mái hố móng cịn dịng thấm chảy vào hố móng làm sạt lở mái Thiết bị đắt tiền không sản xuất bán rộng rãi, chủ yếu nhập ngoại nên việc áp dụng gặp nhiều khó khăn Kinh nghiệm lắp đặt vận hành thiết bị cịn yếu Chọn thơng số thiết kế chưa phù hợp với thực tế trường Các phương pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao chia thành nhóm sau: a) Bố trí chống thấm theo đường viền hố móng ( cừ, hào bentonite, giải pháp vữa tạo chống thấm); b) Tiêu nước cho đất hố móng đường hào tiêu nước xung quanh hố móng; c) Tiêu nước mặt (lộ thiên); d) Hạ mực nước ngầm hệ thống giếng thường giếng kim 1.2 Tổng quan giới tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao Tiêu nước cho hố móng xây dựng để ngăn ngừa tác động có hại nước ngầm mái hố móng Ngăn lưu lượng nước ngầm chảy vào hố móng, tiêu nước cho đất tầng đào, ngăn ngừa đất mái móng bị sụt trượt Tại cơng trường xây dựng thuỷ công Liên – xô, phương pháp hạ nước ngầm lần áp dụng với quy mô lớn xây dựng kênh đào Matskva ( năm 1933-1937) chẳng sau cơng trường cơng trình đầu mối Ru-bin-ski U-glich-ski ( năm 1936-1941) Nhưng cơng trường sử dụng thiết bị chưa đại: giếng không sâu với máy bơm ly tâm, máy bơm cần để hạ nước ngầm không 4-4,5m sử dụng có tính chất thí nghiệm máy bơm sâu nước loại giảm mức nước ngầm tới 11m Tại kênh đào Von-ga Đông mang tên V.I.Lênin sử dụng với quy mơ lớn thiết bị đại có hiệu tự sản xuất: máy bơm sâu để hạ mực nước ngầm tới 23m thiết bị kim lọc để hạ nước ngầm tới 5m Tất hố móng 22 cơng trình thuỷ cơng sơng đào Vơn-ga Đơng với tổng diện tích phải tiêu 84 Một số cơng trình thực tế Trung Quốc đạt hiệu tốt Hố móng sâu phức hợp tháp phát truyền hình Thượng Hải đặt sâu 12,5m diện tích đáy móng khoảng 2700m2, dùng phương pháp giếng kim để tiêu P P nước ngầm Hai nhà bệnh viện hữu nghị Trung Nhật, diện tích nhà khoảng 7000m2, cạnh dài lớn 91,4m, rộng 41,5m sâu -8,86m, mực nước ngầm P P khoảng -1,5 m, tầng chứa nước đất cát bột nặng, đất bột sét cát bột, dùng dùng 570 giếng kim phun tạo thành vòng trịn khép kín, hiệu hạ mức nước ngầm tốt Đại lầu trung tâm Quốc mậu Vũ Hán có diện tích đào 5000m2, sâu -16,8m, P P bố trí giếng kết hợp bên bên hố móng, giếng sâu 42-47m Áp dụng phương pháp tăng dần số lượng giếng kim phun nước, hiệu hạ mực nước ngầm tốt 1.3 Tổng quan Việt Nam tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao Ở Việt Nam thi cơng hố móng móng cơng trình đặc biệt cơng trình thuỷ lợi, thường phải đào móng sâu mực nước ngầm trạm bơm, móng nhà máy thuỷ điện, cống tiêu thoát Khi thi cơng hố móng bị ngập nước hạ thấp cường độ đất nền, tính nén lún tăng, cơng trình bị lún lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn cơng trình Do đó, thi cơng hố móng cần thiết phải có biện pháp hạ mực nước nước tích cực để tránh tác động bất lợi Chúng ta áp dụng phương pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao xây dựng nhiều cơng trình như: Hố móng cống Hiệp Thuận (Đập Đáy, Hà Tây), Âu thuyền Cầu Đất (Hải Dương), trạm bơm Kim Đôi (Hà Bắc), trạm bơm Như Trác, Hữu Bị II (Hà Nam), cống Liên Mạc (Hà Tây), trạm bơm Tràm (Hải Dương), cống Vân Cốc, hệ thống kênh dẫn cụm cơng trình đầu mối Hát Mơn - Đập Đáy (Hà Tây), … Hình 1.1.a Hạ thấp MNN cống Hiệp Thuận Hình 1.1.b Hạ thấp MNN cống Hiệp Thuận Hình 1.2.a Tiêu nước ngầm giếng nhựa cống Đập Đáy Hình 1.2.b Lắp ống nhựa để hạ MNN cống Đập Đáy 1.4 Những tham số tiêu nước bảo vệ mái hố móng Để tính tốn tiêu nước hố móng, cần phải tính tốn số tham số đây: + Chọn phương pháp tháo nước thích hợp cho thời kỳ thi công + Xác định lưu lượng Q, cột nước H cần bơm để chọn máy bơm phù hợp + Bố trí hệ thống tháo nước, thiết bị bơm nước thích hợp cho thời kỳ thi cơng 1.5 Ngun nhân dẫn đến cố cách khắc phục, xử lý cố cơng trình 1.5.1 Một số tồn Những năm qua, việc xây dựng cơng trình thuỷ lợi góp phần giảm nhẹ thiên tai, xây dựng sở hạ tầng tạo đà cho ngành kinh tế phát triển, góp phần cải thiện mơi trường sinh thái Ngoài thành tựu đạt cịn số tồn q trình thi cơng đặc biệt tiêu nước hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao: - Chưa hạ mực nước ngầm xuống thấp đến cao trình thiết kế yêu cầu - Mái hố móng cịn dịng thấm chảy vào hố móng làm sạt lở mái - Thiết bị chủ yếu nhập ngoại nên việc áp dụng gặp nhiều khó khăn giá thành thiết bị cịn cao Trình độ lắp đặt vận hành thiếu chuyên nghiệp - Chọn thông số thiết kế chưa phù hợp với thực tế trường Với cơng trình có u cầu hạ MNN q trình thi cơng móng định thành bại xây dựng, giá thành xây dựng, chất lượng nền, chất lượng móng chất lượng cơng trình Dưới số tồn tiêu nước ngầm phục vụ thi công móng số cơng trình: * Trạm Bơm Quế huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam Thiết kế sử dụng hệ thống giếng kim loại CK-CK kết hợp W4 Trung Quốc ЛUY5 Liên Xô để hạ MNN xuống thấp đáy móng 0,5m (ở trung tâm móng) để đảm bảo đào móng điều kiện khơ ráo, mái móng khơng bị sạt lở Đỉnh giếng kim đặt cao độ +1,0m sâu mặt đất tự nhiên Khoảng cách giếng liền kề 1,3m Đáy giếng cao độ -7,9m, số giếng 150 cái, lưu lượng giếng q=45,12m3/ngđ, cột nước cần hạ H=4,4m (Hình 1.3) P P Tồn giếng kim hạ phương pháp xói nước Mặt đất tự nhiên +1,0 1:2 -3,3 1:2 +0,6 (MNN trước hạ thấp) -3,8 MNN ổn định sau h¹ thÊp -7,9 GiÕng hót n­íc h¹ thÊp MNN Hình 1.3 Mặt cắt ngang hố móng trạm bơm Quế Theo thiết kế sau ngày vận hành mực nước ngầm hố móng hạ xuống tới mức -4,1m thực tế mực nước ngầm hố móng -1,1m cạnh hàng giếng kim -1,2m, có nghĩa mực nước ngầm cịn cao so với tính tốn Trước tình Chủ đầu tư cho phép nhà thầu thi công hạ tiếp thêm giếng thường góc trái phải hố móng bể xả trạm bơm với kích thước có 1,6x1,6m khả hút q=2560m3/ngđ, cao trình đáy giếng -4,0m, xung quanh P P gỗ kẹp phên rơm để chắn cát chảy Khi giếng bắt đầu hoạt động kết hợp với hệ thống giếng kim MNN xuống cao trình đáy móng Việc hạ mực nước ngầm Trạm bơm Quế bị thất bại số nguyên nhân sau: - Giếng kim hoạt động không đạt lưu lượng thiết kế - Khi hệ thống hoạt động, kiểm tra có nhiều giếng khơng lên nước lắp đặt khơng kín để ống hút chân không - Khả tạo chân không tồn hệ thống giếng khơng đủ theo thiết kế 10 * Cống Vân Cốc huyện Phúc Thọ, tỉnh Hà Tây Thiết kế sử dụng hệ thống giếng kim Trung Quốc chế tạo để hạ mực nước ngầm xuống thấp đáy móng 0,5m (ở trung tâm móng) kết hợp với hàng cừ vây quanh hố móng phía ngồi hàng giếng kim 0,5m để đảm bảo đào móng điều kiện khơ Khi giếng kim hoạt động nhà thầu thi công bắt đầu đào móng cống nước thấm vào nhiều nên khơng thể tiếp tục thi công hạ mực nước ngầm không đạt yêu cầu, hệ thống giếng hoạt động không hiệu Hình 1.4 Hố móng cống Vân cốc có hàng cừ vây xung quanh sử dụng hệ thống giếng kim tiêu nước không đạt hiệu 1.5.2 Những nguyên nhân dẫn đến cố 1.5.2.1 Vấn đề quản lý chủ đầu tư Chưa chọn nhà thầu có đủ kinh nghiệm lực thi cơng hố móng sâu Khi giao thầu thiết kế, thi cơng lựa chọn nhà thầu có giá thấp 83 Ka = cos 0 − cos − cos 18 * 1,2 cos 0 + cos − cos 18 * 1.2 = 0,46 Suy ra: Pa = * 1.91 * (5,19 + d ) * 0,46 = 0,44 * (5,19 + d ) 2 Cường độ áp lực bị động: PP= γ tn d K 'p Trong đó: K′ P - hệ số áp lực đất bị động (phía có khối đất nằm ngang) R R ϕ K P' = tg (450 + ) K P' = tg (450 + 1,2 * 180 ) = 2,17 Suy ra: Pp = * 1,91 * d * 2,17 = 2,07 d 2 ΣM c = Ta có: 1 = PP d Pa ( h + d ) 3 Suy ra: 2,07d3 = 0,44*(5,19+d)3 d=7,63 m Vì nhận trị số d bỏ qua chiều dài CD nên thường phải tăng 20% để chiều sâu đóng cừ an tồn Chiều sâu đóng cừ an toàn ds = 1,2.d = 1,2*7,63 = 9,16 m Chiều sâu đóng cừ cần thiết H = h + ds = 5,19 + 9,16 = 14,35m Chọn H = 15m Thiết kế mặt cắt ngang cừ: Zs = 5,19 = 4,85m 2,07 − Mômen uốn cực đại: M max = [ * γ * K a * (h + Z s ) − K b * Z s3 ] 84 [ ] M max = *19.1* 0,53 * (5,19 + 4,85) − 2,17 * 4,853 = 919,4 KNm = Mômen uốn yêu cầu cừ thép Wyc ≥ M max 919,4 *10 = = 2704cm R 3400 Từ Wyc ≥ 2704cm3 Theo sổ tay thiết kế móng – tài liệu dịch Nga chọn R R loại cọc cừ thép có hinh dạng kích thước sau: Số hiệu: Π-V Kích thước B = 420mm, H = 196mm, h = 36mm, d = 13mm, t = 21mm Diện tích tiết diện ngang : 127cm2 Trọng lượng 1m dài : 100 Kg Mơ men qn tính J : 50943cm4 Mô men chống uốn W : 2962cm3 d t H Trơc trung hßa h B Hình 3.14: Mặt cắt ngang cừ Kết luận: Qua tính tốn tác giả tính chiều dài cọc cừ lasen: 15m kích thước với (Số hiệu: Π-V) mái hố móng phần bể phần móng nhà máy trạm bơm đảm bảo ổn định giảm lượng nước thấm vào phần móng nhà máy 3.8 Kết luận chương Qua tính toán kiểm tra và thực tế thi công ta thấy phương pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng của trạm bơm tiêu cầu khải tư vấn thiết kế nhà thầu thi công là đào hệ thống rãnh tiêu nước lộ thiên phên rơm cọc tre để tiêu nước thấm, nước mặt , nước thi công hợp lý mặt kinh tế mặt kỹ thuật chưa 85 đảm bảo, hố móng khơng khơ ráo, nước ln rị rỉ ngấm vào hố móng tạo thành vũng nước nơng gây khó khăn cho thi công Tác giả đưa biện pháp tiêu nước hố móng Trạm bơm tiêu Cầu khải hệ thống giếng kim hố móng đảm bảo khơ ráo, dễ thi công đảm bảo mặt kỹ thuật giá thành lại cao Trong tính tốn thiết kế nên sử dụng phần mềm Modflow để giảm nhẹ công việc tính tốn, cho phép so sánh nhiều phương án để lựa chọn phương án tối ưu kết tính tốn tin cậy 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1) Kết luận Hiện Khoa học kỹ thuật phát triển, việc áp dụng công nghệ tiên tiến vào thiết kế thiết bị máy móc đại vào thi cơng cơng trình ngày nhiều việc nghiên cứu so sánh kinh tế, kỹ thuật để chọn giải pháp, thời gian xây dựng tối ưu vấn đề cấp thiết, nhiều người quan tâm Đối với hố móng có mực nước ngầm dâng cao việc tiêu nước ngầm cấp bách cần thiết để đảm bảo cho hố móng ln khơ dễ thi cơng, mái hố móng ổn định ( đào đất, đá hố móng thi cơng đổ bê tơng phần mực nước ngầm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật) tác giả đưa nhiều phương pháp tiêu nước ngầm như: Phương pháp hạ MNN giếng thường Phương pháp hạ MNN giếng kim dạng chân không Phương pháp hạ MNN giếng kim có thiết bị dịng phun Phương pháp hạ MNN giếng lọc kiểu ống có máy bơm sâu Phương pháp hạ MNN giếng kim điện thấm Phương pháp giếng khoan UNICEF loại nhỏ Tuỳ điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn hệ số thấm ta chọn phương pháp hạ MNN hợp lý Mặt khác giá thành hạ MNN cao thiết bị thường phải nhập ngoại, tác giả đưa số biện pháp nhằm giảm giá thành hạ MNN mục 3.6 Ngoài xây dựng cơng trình tất khâu từ khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý vận hành hệ thống hạ MNN cần coi trọng đảm bảo chuẩn xác Trong tính tốn thiết kế nên sử dụng cách tính theo truyền thống phần mềm Modflow để tính tốn so sánh nhiều phương án lựa chọn phương án tối ưu cho kết tính tốn tin cậy Từ kết nghiên cứu tác giả trình bày áp dụng cho cơng trình trạm bơm tiêu cầu khải để chọn biện pháp hạ MNN tối ưu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, giá thành cao Việc đảm bảo hố móng ln khô giúp cho chất lượng thi công bê tông móng xử lý cách chắn, bảo đảm không xảy cố 87 Tại số cơng trình đơi sử dụng giải pháp đơn giản phù hợp cho móng nông, điều kiện địa chất nước ngầm không phức tạp 2) Kiến nghị Tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao đề tài thiết thực Vì thơng qua luận văn tác giả kiến nghị: Trong trình thi cơng việc vận dụng phương pháp hạ MNN hợp lý xây dựng cơng trình điều kiện mực nước ngầm dâng cao góp phần đảm bảo chất lượng cơng trình giảm giá thành xây dựng Cần chọn phương án vận hành hệ thống hạ MNN tự động hóa để giảm chi phí vận hành Trong trình thiết kế việc lựa chọn cơng nghệ hạ MNN cần khảo sát kỹ càng, tính toán so sánh hiệu kỹ thuật với hỗ trợ tính tốn hạ MNN phần mềm Modflow Việc kết hợp tường chắn cừ chống thấm với hạ MNN để bảo vệ mái hố móng, giúp giảm diện tích hố móng khối lượng đào móng cần thiết Ngồi cịn tránh bất lợi hệ thống hạ MNN xảy cố làm mực nước hố móng dâng cao hạ thấp nhanh làm mái bị sạt lở Hà nội, ngày 27 tháng 02 năm 2012 Học viên Lưu Văn Sơn 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14TCN 82-1995 Cơng trình thuỷ lợi, tiêu chuẩn kỹ thuật khoan xi măng vào đá Bộ môn Thi công - Đại học Thuỷ Lợi, Thi cơng cơng trình thuỷ lợi tập1, NXB Xây Dựng, Hà Nội (Tái 2004) Bộ mơn thuỷ văn cơng trình - Đại học Thuỷ Lợi, Giáo trình thuỷ văn cơng trình Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ Cao Văn Chí – Cơ học đất, NXB xây dựng, Hà Nội 2003 Lê Dung, Cơng trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước, NXB xây dựng, Hà Nội (2003) Phan Đình Đại – Thi cơng chống thấm đập thuỷ điện Hồ Bình, NXB Xây dựng, Hà Nội 2002 PGS.TS Lê Văn Hùng, Bài giảng Tiêu nước hố móng, Bộ mơn cơng nghệ quản lý xây dựng - Trường Đại học Thuỷ Lợi Nguyễn Bá Kế, Thiết kế thi công hố móng sâu, NXB xây dựng, Hà Nội (2002) QPTL.C5-75 Quy phạm thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thuỷ công 10 R Whitlow – Cơ học đất, tập - Bản dịch Nguyễn Uyên Trịnh Văn Cương 11 Tổng công ty xây dựng Sông Đà- Sổ tay xây dựng Thuỷ Điện NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 1996 12 Trần Văn Toản (2007) Nghiên cứu cải tiến công nghệ hạ thấp mực nước ngầm xây dựng cơng trình mềm yếu có tượng cát chảy 13 Trường Đại học Thuỷ Lợi, Giáo trình Thuỷ Lực tập 3, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội (1998) 89 14 Trường Đại học Thuỷ Lợi, Giáo trình thuỷ cơng, NXB Xây Dựng, Hà Nội (tái 2004) 15 Viện nghiên cứu cơng trình ngầm - Viện nghiên cứu móng Quốc gia - Viện thiết kế móng ( Liên Xơ) Sổ tay thiết kế móng tập I NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1974 16 Vụ Kỹ thuật – Bộ Thủy lợi (1959), Bảo vệ hố móng cơng trình thủy cơng chống nước ngầm, NXB Năng lượng Quốc gia Mạc tư khoa – Lê Nin Grát dịch V.I Svây 90 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu thực hiện, đến luận văn Thạc sĩ : “Nghiên cứu giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm cao Ứng dụng thực tế” hoàn thành Trước hết tác giả bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷ lợi đào tạo quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho tác giả trình học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS Lê Văn Hùng người trực tiếp tận tình hướng dẫn , cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán Ban quản lý dự án Thuỷ lợi Thanh Hố tận tình giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ mọi mặt cũng động viên khích lệ tinh thần vật chất để tác giả đạt kết ngày hôm Trong q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, chắn khó tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong góp ý, bảo thầy, cô cán đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2012 Tác giả Lưu Văn Sơn 91 LỜI CAM ĐOAN Tên Lưu Văn Sơn Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Lưu Văn Sơn 92 MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T Tính cấp thiết đề tài .1 T T 2 Mục đích đề tài: T T Phương pháp nghiên cứu: T T Kết dự kiến đạt được: .1 T T CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TIÊU NƯỚC VÀ BẢO VỆ MÁI HỐ MÓNG .2 T T 1.1 Sơ lược cơng tác bảo vệ mái hố móng: T T 1.1.1 Đặc điểm hố móng cơng trình : T T 1.1.2 Yêu cầu chung công tác bảo vệ mái hố móng vùng mực nước ngầm cao T T 1.2 Tổng quan giới tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện T mực nước ngầm dâng cao T 1.3 Tổng quan Việt Nam tiêu nước bảo vệ mái hố móng điều kiện T mực nước ngầm dâng cao T 1.4 Những tham số tiêu nước bảo vệ mái hố móng .8 T T 1.5 Nguyên nhân dẫn đến cố cách khắc phục, xử lý cố cơng trình T T 1.5.1 Một số tồn T T 1.5.2 Những nguyên nhân dẫn đến cố 10 T T 1.5.3 Cách khắc phục xử lý cố .15 T T 1.6 Biện pháp thi công giếng kim 21 T T 1.6.1 Biện pháp xói nước 21 T T 1.6.2 Biện pháp khoan tạo lỗ 21 T T Kết luận chương .22 T T 93 CHƯƠNG 2: NHỮNG GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ BẢO VỆ MÁI HỐ T MÓNG TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC NGẦM DÂNG CAO: 23 T 2.1 Ảnh hưởng mực nước ngầm hố móng cơng trình 23 T T 2.1.1 Ảnh hưởng nước ngầm tới mái hố móng: .23 T T 2.1.2 Ảnh hưởng MNN tới lớp đất đáy móng 23 T T 2.2 Các phương pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng 25 T T 2.2.1 Phương pháp tiêu nước mặt 25 T T 2.2.2 Phương pháp hạ thấp mực nước ngầm 37 T T CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP THI CÔNG TIÊU NƯỚC VÀ BẢO VỆ MÁI HỐ T MĨNG CHO CƠNG TRÌNH: TRẠM BƠM TIÊU ÚNG CẦU KHẢI HUYỆN YÊN ĐỊNH TỈNH THANH HOÁ 58 3.1 Giới thiệu chung cơng trình 58 T T 3.1.1 Tên tiểu dự án 58 T T 3.1.2 Vị trí địa lý 58 T T 3.1.3 Mục tiêu nhiệm vụ dự án 58 T T 3.1.4 Cấp định đầu tư .59 T T 3.1.5 Chủ đầu tư hình thức quản lý thực dự án 59 T T 3.1.6 Hình thức đầu tư 59 T T 3.1.7 Địa điểm xây dựng diện tích đất sử dụng 59 T T 3.1.8 Tiêu chuẩn thiết kế thông số kỹ thuật chủ yếu 60 T T 3.1.9 Nguồn vốn đầu tư: Vốn vay WB đối ứng Chính phủ 61 T T 3.1.10 Hình thức quản lý thực dự án: Chủ đầu tư trực tiếp quản lý thực dự án 61 T T 3.1.11 Hiệu dự án: .61 T T 3.1.12 Bước thiết kế 61 T T 3.1.13 Phương thức thực dự án 61 T T 3.1.14 Điều kiện thuỷ văn, khí tượng .61 T T 3.1.15 Đặc điểm địa hình: 63 T T 3.1.16 Đặc điểm thổ nhưỡng 64 T T 94 3.1.17 Đặc điểm địa chất: .65 T T 3.1.18 Các thông số thiết kế trạm bơm đầu mối 68 T T 3.2 Bố trí mặt thi cơng .70 T T 3.3 Tiến độ thi công 70 T T 3.4 Biện pháp thi công tiêu nước hố móng .71 T T 3.5 Tính tốn bố trí hệ thống giếng hạ MNN cho hố móng Trạm bơm 71 T T 3.6 Phương án chọn số giải pháp giảm giá thành tiêu nước ngầm T giếng kim cho trạm bơm tiêu Cầu Khải 77 T 3.6.1 Phân chia giai đoạn để hạ MNN .78 T T 3.6.2 Sử dụng thiết bị dự trữ 78 T T 3.6.3 Rút ngắn thời gian đào móng thi cơng phần cơng trình 78 T T 3.6.4 Tự động hóa 79 T T 3.6.5 Dùng máy giới thủy lực để đào móng 79 T T 3.7 Bảo vệ thành vách hố móng móng nhà máy với móng bể hút trạm bơm 80 T T 3.8 Kết luận chương 84 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 T T 1) Kết luận 86 T T 2) Kiến nghị .87 T T 95 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Lượng thấm từ đáy móng lên (Q t3 ) 33 T R R T Bảng 3.1 Mơ hình mưa tính tốn cho khu vực Cầu Khải 62 T T Bảng 3.2 Tốc độ gió 63 T T Bảng 3.3 Nhiệt độ, độ ẩm bốc .63 T T Bảng 3.4 Phân bố địa hình khu vực theo cao độ 64 T T Bảng 3.5 Bảng tiêu lý đất trạm bơm Cầu Khải 66 T T Bảng 3.6 Các thông số thiết kế trạm bơm đầu mối 68 T T 96 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.a Hạ thấp MNN cống Hiệp Thuận .6 T T Hình 1.1.b Hạ thấp MNN cống Hiệp Thuận .6 T T Hình 1.2.a Tiêu nước ngầm giếng nhựa cống Đập Đáy T T Hình 1.2.b Lắp ống nhựa để hạ MNN cống Đập Đáy T T Hình 1.3 Mặt cắt ngang hố móng trạm bơm Quế .9 T T Hình 1.4 Hố móng cống Vân cốc có hàng cừ vây xung quanh sử dụng hệ T thống giếng kim tiêu nước không đạt hiệu 10 T Hình 1.5 Sơ đồ bố trí hào cát dẫn nước vào giếng 17 T T Hình 2.1 Nước ngầm có áp tác dụng lên lớp đất .24 T T khơng thấm đáy móng gây bục đáy hố móng 24 T T Hình 2.2 Một kiểu bố trí rãnh tiêu q trình đào móng 27 T T Hình 2.3 Bố trí hệ thống tiêu nước thường xuyên 27 T T Hình 2.4 Chống đỡ cho giếng tập trung nước 28 T T Hình 2.5 Sơ đồ xác định lượng nước cần tiêu thời kỳ đầu .29 T T Hình 2.6 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê quai đất thấm .31 T T Hình 2.7 Sơ đồ tính thấm vào hố móng hồn chỉnh 32 T T Hình 2.8 Sơ đồ tính tốn giếng khơng hồn chỉnh 34 T T Hình 2.9 Sơ đồ tính tốn lưu lượng bơm bổ sung 35 T T Hình 2.13 Bố trí hệ thống giếng kim xung quanh hố móng 40 T T Hình 2.14 Cấu tạo giếng kim 40 T T Hình 2.15 Hai tầng giếng kim để hạ thấp mực nước ngầm .42 T T Hình 2.16 Cấu tạo giếng kim có thiết bị dòng phun .44 T T Hình 2.17 Cấu tạo vịi phun .44 T T Hình 2.18 Sơ đồ giếng kim lọc kết hợp điện thấm 46 T T Hình 2.20 Sơ đồ tính tốn giếng khơng hồn chỉnh 49 T T Hình 2.21 Sơ đồ hoá hệ thống địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu 54 T T Hình 2.22 Sơ đồ giải hệ phương trình vi phân 56 T T 97 Hình 3.1 Măt cắt địa chất điển hình 67 T T Hình 3.2 Mặt cắt nhà máy 69 T T Hình 3.3 Mặt cắt ngang hố móng Trạm bơm Cầu khải 72 T T Hình 3.4 Mơ tả bố trí hệ thống giếng quan trắc MNN xung quanh phạm vi T hố móng theo không gian 3D 74 T Hình 3.5 Mơ tả mặt bố trí hệ thống giếng MNN xung quanh phạm vi hố móng 75 T T Hình 3.6 Mặt cắt dọc qua tim hố móng .75 T T Hình 3.7 Mặt cắt dọc qua tim hố móng .76 T T Hình 3.8 Đường quan hệ MNN hố móng theo thời gian bơm nước hệ T thống giếng (gồm 16 giếng) xung quanh phạm vi hố móng 76 T Hình 3.9 Mặt bố trí giếng kim 77 T T Hình 3.10 Ảnh minh hoạ máy đào gầu ngoạm 79 T T Hình 3.11 Sơ đồ tính áp lực đất trường hợp mặt đất đắp nằm nghiêng 80 T T Hình 3.12 Sơ đồ thi cơng hố móng 81 T T Hình 3.13 Ván cừ ngàm 82 T T ... nước bảo vệ mái hố móng điều kiện mực nước ngầm dâng cao Tiêu nước cho hố móng xây dựng để ngăn ngừa tác động có hại nước ngầm mái hố móng Ngăn lưu lượng nước ngầm chảy vào hố móng, tiêu nước. .. chung công tác bảo vệ mái hố móng vùng mực nước ngầm cao Thi cơng cơng trình có hố móng vùng có mực nước ngầm cao cần thiết phải có giải pháp tiêu nước bảo vệ mái hố móng đảm bảo an tồn cơng... xuyên nghiên cứu phương pháp tiêu nước, áp dụng giải pháp công nghệ phù hợp xây dựng luôn cần thiết 23 CHƯƠNG 2: NHỮNG GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ BẢO VỆ MÁI HỐ MÓNG TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC NGẦM