4.1.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG GIẾNG CHÌM - Với những công trình chịu lực rất lớn, các tầng đất tốt ở rất sâu, nếu dùng móng nông thì công tác đào đất khó khăn, nếu dùng móng cọc thì không đủ độ sâu để móng chắc nên phải dùng giếng chìm. - Móng giếng chìm được thi công theo cách đào hết đất dưới chân giếng để nó tự lún xuống do trọng lượng bản thân. Trong quá trình đào móng, giếng chìm có tác dụng nhue một vòng vây để ngăng đất. Như vậy, giếng chìm vừa là một kết cấu thi công vừa là một bộ phận của móng (hình 4.1). - Giếng chìm thích hợp cho những loại móng sâu từ 5 -20m, có giếng sâu tới 70m.
- Ưu điểm: Cáu tạo đơn giản, thi công không đòi hỏi nhiều máy móc, dụng cụ, có tiết diện lớn lại hạ được sâu nên có thể chịu được tải trọng lớn.
- Nhược điểm: tốc độ thi công chậm, khó cơ giới hóa khi thi công, khi đào đất hạ giếng mà gặp chướng ngại vật (đá tảng lớn...) sẽ gây khó khăn và kéo dài tiến độ thi công
4.2.GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
GV:BÙI THỊ THÙY- TỔ CƠ SỞ 55
mong giêng chim
Khi gặp điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp người ta thay móng giếng chìm bằng móng giếng chìm hơi ép. Nguyên tắc làm việc của nó là dùng khí nén vào buồng kín của giếng để nhờ sức ép của khí đó mà nước bị đẩy ra ngoài tạo điều kiện khô ráo để công nhân đào đất. Sơ đồ thi công Giếng chìm hơi ép như trên hình (4.1-1).
Sau khi hoàn thành công tác tạo mặt bằng thi công, lưỡi cắt bằng thép được lắp trực tiếp trên nền và đúng vị trí. Phần trong của lưỡi cắt được đổ đầy cát và công tác đổ bê tông khoang làm việc được thực hiện. Việc lắp đặt các thiết bị và đổ bê tông tường cho Giếng cùng với công tác đào đất được thực hiện đồng thời. Sau khi hoàn thành công việc thi công tường giếng, nắp Giếng (sàn trên) được xây dựng và phía trong khoang làm việc được bơm đầy bê tông. Khả năng chịu tải của đất đá trực tiếp dưới đáy của Giếng được khẳng định bằng thí nghiệm kiểm tra khả năng chịu tải bằng tấm nén, thực hiện trong lòng khoang.
* Ưu điểm:
- Vững chắc, chịu tải lớn
- Ít ảnh hưởng đến môi trường. - Hiệu quả kinh tế cao.
- Thời gian thi công ngắn. - Độ tin cậy cao.
* Nhược điểm:
- Việc thi công móng ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ của công nhân khi đào giếng trong điều kiện áp suất cao. Cần nghiên cứu để phát huy những ưu nhược điểm và hạn chế thấp nhất ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động, có thể chế tạo robot đạo trong giếng là hợp lý nhất, vừa hiệu quả vừa không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Nhận xét: Với những ưu khuyết điểm như trên, móng giếng chìm hơi ép phù hợp khi làm
móng cho các công trình cầu lớn, các trụ tháp cầu dây văng, cầu treo dây văng nhịp lớn, đóng các mố neo cầu treo chịu lực nhổ lớn … Tuy nhiên cần khắc phục ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động như đã nêu.
Hình 4.1-1- Trình tự thi công móng giếng chìm hơi ép
4.3.CẤU TẠO MÓNG GIẾNG CHÌM
- Giếng chìm có thể làm bằng nhiều loại vật liệu như gỗ, thép, bêtong cốt thép...
Hiện nay thường dùng móng giếng chìm BTCT vì có thể chịu được tải trọng lớn và dễ chế tạo.
- Tùy theo cấu tạo của công trình bên trên mà giếng có hình dạng mặt bằng cho thích hợp. Cấu tạo mặt bằng nên làm đối xứng để cho giếng chìm xuống được
đều và cân bằng
(hình 4.2).
Hình 4.2- Cấu tạo mặt bằng của giếng chìm
a, Giếng chìm tiết diện tròn b, Giếng chìm tiết diện hình chữ nhật c, Giếng chìm tiết diện hình chữ nhật vát góc
- Giếng chìm tiết diện tròn có nhiều ưu điểm về mặt thi công: giếng dễ xuống đều, ít lệch lạc, lực ma sát của đất lên mặt ngoài của giếng giảm đi nhiều. Giếng chìm tiết diện tròn có đường kính có thể lên tới 20 -30m. Giếng chìm tiết diện tròn thường dùng dưới các trụ, mố chịu tải trọng lớn, cấu tạo mặt bằng của kết cấu bên trên có dạng giống như hình tròn
GV:BÙI THỊ THÙY- TỔ CƠ SỞ 58
hoặc vuông. Đối với những trụ, mố cầu bình thường kích thước bề rộng tiết diện tương đối nhỏ so với chiều dài thì dùng giếng tròn không hợp lý, nhưng có thể thay bằng những giếng đường kinhd nhỏ (hình 4.3a).
- Đối với trụ mố cầu thường dùng giếng chìm có tiết diện hình chữ nhật, hoặc chữ nhật có góc tròn (hình 4.2b,c), hay tiết diện hình bầu dục. Tỷ số hai cạnh của giếng chìm không nên lớn quá 3:1 vì nếu lớn quá khi hạ giếng dễ bị nghiêng và xuống lệch vị trí (thường nên làm từ 2,5:1 đến 1,5:1).
- Giếng hình chữ nhật chế tạo đơn giản nhưng khi hạ lại bị ma sát lớn, nên loại này thường dùng cho móng sâu từ 8 -10m. Khi giếng hạ sâu trên 15m nên dùng loại hình dạng chữ nhật vát góc tròn (tốt nhất là dạng bầu dục).
- Với giếng có kích thước lớn, thành giếng sẽ chịu tác dụng tác dụng áp lực ngang của đất cũng rất lớn, để giảm bớt nội lực cho thành giếng, người ta làm thêm những tường trong, nên tiết diệng ngang của giếng được chia thành từng ô, những ô đó được gọi là hố lấy đất vì đât sẽ được lấy qua các ô đó. Thường cạnh của ô lấy đất từ 2 -2,5m và không lớn quá 4 -5m để phù hợp với các dụng cụ đào đất.
- Để đảm bảo cho công trình bên trên nằm đúng vị trí (có xét đến sai lệch khi thi công) thì gờ giếng quy định không nhỏ hơn 40cm và không nhỏ hơn 1/50 chiều cao của giếng. - Bề dầy của giếng của tường giếng tùy thuộc vào điều kiện trọng lượng của giếng phải lớn hơn lực ma sát của đất lên mặt bên của nó. Tường ngoài làm dầy từ 0,6 -1,5m, tường trong từ 0,4 -0,8m.
- Hình dáng mặt ngoài của giếng theo chiều cao cùng tùy thuộc vào lực ma sát mà quyết định. Khi độ sâu hạ giếng từ 5 -10m, lực ma sát không lớn, thành giếng có thể làm thẳng đứng. Khi giếng phải đặt quá sâu, để giảm bớt lực ma sát, thành giếng có thể làm nghiêng hoặc có bậc, độ nghiêng không nên quá 1/100 (nghiêng quá sẽ kém ổn định).
- Đối với loại có bậc tốt nhất đốt dưới cùng phải có chiều cao tối thiểu từ 3 -4m, tổng số các bậc so với chiều cao của giếng cũng không nên lớn hơn 1/100.
- Những loại giếng mà có thành nghiêng hoặc có bậc làm cho tác dụng giữ chặt
của đất đối với giếng giảm, vì vậy sức chịu lực đúng và ngang đều giảm, đỗng thời chuyển vị ngang của đỉnh trụ có thể lớn.
- Phần dưới cùng của giếng là chân giếng. Độ nghiêng của mặt trong chân giếng so với mặt phẳng thẳng đứng từ 30 -450 (hình 4.3a)
- Mặt tựa của chân giếng lên đất gọi là bàn chân giếng, tùy thuộc vào độ chặt của các lớp đất đào mà làm rộng từ 0,1 - 0,3m (hình 4.3a) . Để tăng cường cho bàn chân giếng không bị vỡ trong quá trình thi công nên dùng các biện pháp khoan đục hoặc nổ mìn phá đá, chân giếng được tăng cường bằng thép góc hoặc thép chữ U (hình 4.3a,b). Khi hạ giếng sâu, chân giếng lại có thể làm nhọn và tăng cường bằng một vành thép (hình 4.3c). Chân tường trong của giếng chìm làm cao hơn chân tường ngoài ít nhất là 50cm (để tránh cho chân
tường phía trong khi hạ giếng không bao giờ tựa lên đất làm cho giếng chịu lực theo một sơ đồ bất lợi).
- Để qua lại được giữa các hố lấy đất người ta làm các ô cửa trên thân tường trong.
Hình 4.3
- Phía trên chân
giếng có những rãnh lõm sâu vào tường trong và tường ngoài khoảng 25 -30cm, bề rộng rãnh từ 80 -100mm, các rãnh lõm có tác dụng để cho lớp bê tông bít đáy giếng sau này bám chắc vào tường giếng.
- Sau khi hạ giếng đến độ sâu thiết kế người ta lấp các hố lấy đất bằng bê tông mác 100 -150, đồng thời để tiết kiệm thêm bê tông có thể đọn thêm đá hộc theo qui trình. Trước khi lấp hố lấy đất mà không thể hút hết nước được thì phải đổ bê tông bịt đáy sau đó lấp bằng bê tông thường; đối với những giếng thấp (hạ nông) thường lấp toàn bộ hố lấy đất; đối với giếng cao chỉ đổ một lớp bê tông bít đáy bằng bê tông mác 200 -250, phần còn lại để rỗng hoặc lấp cát.
- Để chống sự thấm của nước dưới đất qua thành giếng vào trong hố lấy đất, thì cát lấp lòng giếng được trộn với dầu mazut hoặc bitum.
- Trên cùng của giếng là nắp giếng, có tác dụng chịu toàn bộ tải trọng của công trình bên trên truyền xuống.
- Có thể làm giếng chìm đổ tại chỗ. Giếng chìm này dùng bê tông mác 150 -200. Giếng được đúc dần từng đoạn trong quá trình hạ giếng. Đoạn đầu tiên cao khoảng (0,8 -1)b( b: chiều rộng của tiết diện giếng). Các đoạn giếng tiếp theo cao từ 3 -5m. Giếng chìm đổ tại chỗ thi công chậm vì khi đúc mỗi đoạn giếng lại phải chờ cho nó đạt cường độ mới tiếp tục hạ.
4.4.THI CÔNG MÓNG GIẾNG CHÌM
Các bước thi công móng giếng chìm: đúc giếng, đào đất hạ giếng và lấp hố lấy đất. * Đúc giếng:
GV:BÙI THỊ THÙY- TỔ CƠ SỞ 60
25-30 80 80 -1 00 80 -1 00 22 0 15-20 50 30-450 0 φ25-30 tuong trong φ25-30 δ=10 δ=10 δ=12−18 a, b, c,
- Nói chung trọng lượng của giếng chìm rất nặng, để tránh khó khăn khi vận chuyển giếng thường được đúc tại chỗ.
+ Ở những chỗ cạn, trước khi đứng giếng phải chuẩn bị một nền bằng phẳng và vứng chắc, ổn định. Nếu lớp đất trên mặt là lớp đất xấu cần phải đào bỏ đi, thay vào bằng một đệm cát đầm chặt.
+ Ở những nơi mức nước ngầm thấp, để giảm bớt độ sâu hạ giếng và tăng năng suất thi công có thể đào trước một hố móng đến độ sâu trên mức nước ngầm
khoảng 1m, đoạn giếng đầu tiên sẽ đúc trên đáy hố móng này. Nền để đúc giếng cần phải vứng chắc, chịu được áp lực 1,5 - 2kG/cm2, chú ý các nguyên nhân gây lún làm cho giếng nứt.
+ Ở những nơi có nước mặt thấp (khoảng ≤2m), để tạo một nền bằng phẳng, khô ráo có thể đổ bê tông đúc giếng, người ta đắp một đảo đất cát hoặc cát pha sét. Mái dốc đắp theo góc nghỉ tự nhiên của cát. Khi đắp đảo, mặt cắt thoát nước của sông bị thu hẹp, do đó tốc độ của nước tăng lên, nếu tốc độ của nước nhỏ thì không cần gia cố mái dốc.
Đảo đắp bằng cát nhỏ: 0,3m/s Đảo đắp bằng cát to: 0,8m/s Đảo đắp bằng cát sạn: 1,2m/s Đảo đắp bằng cát sạn to: 1,5m/s
Nếu vượt quá các giá trị trên thì cần phải gia cố mái dốc bằng cách lát đá hộc, bó cành cây...Để tránh xói mòn có thể làm phía trước đảo một tường hướng dòng nước. Mặt trên của đảo phải làm cao hơn mức nước thi công ít nhất 0,5m. Mặt bằng phía trên của đảo nên làm rộng hơn bình diện của giếng một gờ ít nhất làm 2m để thuận tiện cho thi công.
+ Ở những nơi có mức nước mặt sâu hơn 2m (khoảng 5 -6m) nên đắp đảo đất trong vòng vây cọc ván gỗ. Cọc ván gỗ được đóng thành vòng vây kín, bên ngoài có cọc gỗ định vị. Cọc ván phải đóng sâu hơn từ 0,6 -0,9 chiều cao của đảo và không nhỏ hơn 2m. Để cọc ván không phải chịu thêm áp lực do trọng lượng giếng truyền lên, nên cho giếng đứng ngoài phạm vi lăng thể trượt của khối đất áp lên cọc ván.
+ Khi mực nước sâu từ 6 -12m, nên làm vòng vây tròn cọc ván thép, bên trong đắp đất. Cấu tạo của vòng vây cọc ván thép tròn không đòi hỏi phải làm khung chống và cột chống. Cọc ván thép đóng sâu hơn độ sâu xói lở của lòng sông, đồng thời cần kiểm tra theo sự ổn định của đất từ dưới đảo đẩy ra.
- Sau khi đã có nền bằng phẳng và vững chắc thì rải lên đó một lớp tà vẹt để làm móng cho ván khuôn đúc đoạn giếng đầu tiên.
+ Tà vẹt đặt cách nhau 0,5 -1m với yêu cầu làm cho áp lực tác dụng lên nền
≤1kG/cm2, các thanh tà vẹt ở dưới tường ngoài cần chôn xuống một nửa chiều cao của nó và chèn kỹ xung quanh bằng cát.
+ Ván khuôn đúc giếng thường bằng gỗ, bằng phẳng, nhẵn; hoặc nếu đúc nhiều giếng giống nhau có thể dùng ván khuôn thép kiểu trượt .
+ Đổ bê tông chú ý tránh biến dạng không đều của nền, tức là nên đổ bê tông toàn diện tích của giếng từng lớp một, không nên đổ từng bộ phận của tường.
+ Bê tông đúc giếng cần bảo dưỡng và đủ cường độ yêu cầu mới tháo ván khuôn. + Khi tháo tà vẹt cũng cần phải theo trình tự
để tránh giếng bị nứt. Trình tự tháo tà vẹt: đầu tiên gỡ các tà vẹt dưới chân tường trong, tháo đối xứng từ giữa khẩu độ ra hai đầu, sau đó đến các tà vẹt trên hai cạnh ngắn (cũng từ giữa khẩu độ ra ngoài); sau cùng là các tà vẹt trên hai cạnh dài, đối với cạnh này bắt đầu cách một tháo một, sau đó tháo đối xứng với tà vẹt gối, tháo tà vẹt nào lại đệm bằng cát cho chặt; cuối cùng tháo 4 tà vẹt gối. Các tà vẹt gối thường bố trí với khoảng cách (0,6 -
0,7)A, (A: cạnh dài của đáy giếng(hình 4.4). Hình 4.4- Trình tự tháo tà vẹt
- Dùng cần trục có năng lực cẩu khoảng 6 -12T để đúc bêtong và đào đất. * Đào đất hạ giếng:
- Để đào đất trong giếng nên dùng các dụng cụ đào ngầm: dùng gầu ngoạm đối với các loại đất cát hạt to, sỏi sạn; dùng máy xói kết hợp với máy hút bùn khí ép hoặc thủy lực đối với loại đất rời rạc, cát hạt nhỏ. Chỉ hút nước đào đất khi là loại đất ổn định, không bị xói theo dòng nước.
- Đào đất trong giếng cần đào xuống sâu đều trên tất cả diện tích đáy giếng, không được để mặt đất trong các hố lấy đất chênh nhau quá 0,5m. Đối với những tầng đất yếu không nên đào sâu hơn chân giếng, nhưng khi đất là loại đất dính kết thì có thể được những cũng không nên quá 0,5m.
- Với những loại đất cát nhỏ rời rạc hay đất bùn do áp lực của cột nước ở ngoài giếng cao hơn ở trong, để tránh ra hiện tượng đất đùn vào trong hố lấy đất thì bơm thêm nước vào trong giếng thường xuyên cho cao hơn mực nước bên ngoài từ 1,5 -2m.
- Khi hạ giếng nếu gặp những chướng ngại vật làm giếng không xuống được như: đấ tảng, thân cây, vật cứng lắng chìm từ lâu thì tùy vào điều kiện cụ thể mà có biện pháp xử lý thích hợp. Ví dụ: khi gặp những tảng đá không to lắm, có thể dùng biện pháp xói rồi kéo vào trong hố lấy đất để mang lên; khi gặp đá to thì phải phá bằng choong, đục hoặc đôi khi phải dùng thuôc nổ để phá dần...
GV:BÙI THỊ THÙY- TỔ CƠ SỞ 62
3 3 2 1 2 0.7A A B
- Khi hạ giếng cần thường xuyên theo dõi các đường trục của giếng để tránh bị nghiêng lệch hoặc chệch khỏi vị trí. Nếu gặp hiện tượng giếng bị treo (bị lực ma sát giữ chặt, không xuống được) thì có thể chất các vật nặng lên mặt giếng hoặc đúc các đoạn sau để tăng trọng lượng giếng. Để giảm lực ma sát thân giếng thường dùng phương pháp xói