CÔNG NGHỆ MÓNG GIẾNG CHÌM VÀ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP

Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

1. Mở đầu
Công trình kiến trúc là sản phẩm của xã hội. Vẻ đẹp của công trình kiến
trúc ngoài việc thể hiện trong các nguyên lý về công năng, bố cục v.v còn đ -
ợc chuyển tải trong vật liệu, trang thiết bị và đặc biệt là trong kết cấu, công
nghệ xây dựng- Tiếng nói mang tính Thời đại của công trình kiến trúc.
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu xây dựng những công trình đặc
biệt, có tải trọng lớn, tại các vị trí đặc trng về địa chất, địa hình, khí hậu
luôn đợc đặt ra và giải quyết dựa trên các thành tựu về khoa học kỹ thuật đặc
biệt là khoa học về kết cấu công trình.
Với các công trình nói chung, kết cấu móng giữ vai trò đặc biệt quan trọng
trong việc đảm bảo cho công trình ổn định, thực hiện tốt, an toàn vai trò, chức
năng trong quá trình vận hành.
Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên vùng đất yếu có chiều
dày rất lớn còn các lớp đất chắc nằm rất sâu, nếu dùng móng cọc thì không
bảo đảm điều kiện kỹ thuật, chẳng hạn lúc đó cọc rất dài không thể hạ xuống
bằng các phơng tiện hiện nay. Ngoài ra nếu trong đất có chớng ngại vật nh đá
tảng thì không thể đóng cọc qua đợc. Lúc đó ngời ta phải dùng móng sâu.
Hiện nay, để kiến thiết móng sâu ngời ta dùng các loại giếng chìm, giếng
chìm hơi ép, móng kiểu tờng trong đất. Các loại giếng còn đợc dùng làm phần
ngầm của các công trình nh trạm bơm, công trình thu nớc, nhà nghiền quặng
Móng sâu có thể gồm một giếng hoặc một số giếng, một hai tờng trong đất
liên kết với nhau bằng đài móng.
2. Giếng chìm hơi ép
Giếng chìm hơi ép đợc sử dụng lần đầu tiên để làm móng sâu trong đất bão
hoà nớc vào năm 1841 do kỹ s ngời Pháp Triquer đề xuất. Giếng chìm hơi ép
đợc hạ xuống đất nhờ trọng lợng bản thân của buồng giếng và khối xây trên
buồng giếng kết hợp với việc đào đất trong lòng giếng và dới chân giếng ra.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-1-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Để con ngời có mặt trong buồng giếng để đào đất, ngời ta bơm khí nén vào
buồng giếng nhằm đẩy nớc ra khỏi lòng giếng. áp suất không khí trong buồng
giếng phải bằng áp lực cột nớc kể từ mặt nớc đến độ sâu hạ giếng.
Giếng chìm hơi ép (Hình 1) bao gồm buồng giếng, thân giếng, buồng hơi
ép, ống giếng. Buồng giếng (1) là một cái hộp cứng gồm chân giếng (2), tấm
trần (3). Tấm trần có chừa lỗ để ngời ra vào buồng giếng và đa vật liệu vào,
chuyển đất ra. Buồng giếng có chiều sâu h1 tối thiểu là 2,2m để đảm bảo cho
con ngời làm việc bình thờng. Không khí nén đợc liên tục bơm từ máy nén khí
(8) qua ống (7) vào buồng giếng (1). Để đa ngời vào buồng giếng làm việc và
từ buồng giếng ra ngoài nghỉ ngơi cũng nh chuyển đất ra khỏi giếng mà không
cần giảm áp suất không khí nén, ngời ta sử dụng buồng hơi ép (6) gắn trên
ống giếng (5). ống giếng (5) gồm nhiều đốt đợc lắp ghép lại với nhau và lắp
chặt với trần buồng giếng chìm. Khi hạ giếng xuống sâu, ống giếng đợc lắp
thêm các đốt cho dài ra.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-2-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Buồng hơi ép (6) gồm buồng chủ a, thùng cho ngời ra vào(Kamera) b và
thùng để di chuyển vật liệu c. Các thùng b và c có cửa thông với thùng chủ.
Để khỏi gây ra sự tăng giảm đột ngột của áp suất không khí có hại đến sức

khoẻ con ngời, trớc khi cho ngời vào buồng giếng (1) phải để họ ở thùng b rồi
tăng áp suất không khí lên một cách từ từ còn khi đa ngời từ buồng ép ra
ngoài phải giảm áp suất một cách từ từ.
Sau khi ngời vào Kamera b, đóng cửa lại và xả không khí nén vào đó, áp
suất không khí trong Kamera tăng lên. Thời gian không khí vào Kamera phụ
thuộc vào áp suất không khí trong buồng giếng và kéo dài từ 6 đến 12 phút.
Khi áp suất trong kamera phụ b và kamera chủ bằng nhau thì có thể mở cửa

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-3-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

và đi vào kamera chủ rồi từ đó theo thang đặt trong ống giếng để vào buồng
giếng.
Khi ngời trong buồng giếng ra ngoài thì tiến hành theo trình tự ngợc lại nh-
ng thời gian họ ở lại trong kamera phụ b để hạ áp suất không khí xuống dần
dần phải kéo dài từ 14 phút đến 1 giờ 25 phút.
Đất trong giếng đợc đào ở phần giữa rồi đào dần ra vùng chân giếng và
chuyển ra ngoài qua kamera c, có thể đào đất bằng tay hoặc vòi phụt nớc.
Đồng thời với việc đào đất trong lòng giếng, ngời ta xây thân giếng. Để tránh
tình trạng ma sát giữa mặt ngoài thành giếng với đất vợt quá trọng lợng giếng,
cần đào đất rộng ra ngoài chân giếng 0,1
ữ
0,15m. Để hạ giếng nhanh ngời ta
có thể đào hào theo chu tuyến buồng giếng và moi đất dới chân giếng ra. Sau
đó hạ áp suất không khí trong buồng giếng xuống 50% (không đợc giảm
nhiều hơn nữa). Khi đó khí nén trong buồng giếng sẽ ít cản lại sự hạ giếng và
giếng hạ xuống nhanh hơn. Theo cách này thì mỗi lần chỉ hạ đợc 0,5m. Khi

giếng bị chệch thì phải chỉnh lại.
Ngày nay ở nhiều nớc ngời ta dùng cơ giới để đào đất do đó giảm đợc rất
nhiều khó khăn khi thi công giếng chìm hơi ép. Đất đợc đào bằng vòi phun n-
ớc và bùn đợc chuyển ra ngoài bằng máy hút bùn. Dùng phơng pháp này có
thể tự động hoá toàn bộ quá trình hạ giếng, con ngời không phải làm việc
trong buồng hơi ép. Đào đất bằng vòi phụt nớc có hiệu quả đối với đất cát và
bùn.
Khi hạ giếng chìm hơi ép xuống đất yếu, để tránh tình trạng giếng bị hạ
xuống quá nhanh ở giai đoạn đầu, ngời ta kê buồng giếng lên dàn để tăng diện
tích tiếp xúc nhằm giảm áp lực.
Sau khi hạ giếng xuống độ sâu thiết kế ngời ta tháo thiết bị ra và lắp đầy
bêtông vào phần rỗng bên trong.
Khi hạ giếng trên vùng đất khô, để giảm bớt công việc đào đất trong buồng
giếng trong điều kiện áp suất cao rất có hại cho sức khoẻ, ngời ta đào hố sẵn
nhng đáy hố phải cao hơn mực nớc ngầm ít nhất 0,5m. Khi hạ giếng trên khu

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-4-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

đất ngập nớc thì có thể dùng đảo nhân tạo (đắp bằng đất, cát cho cao hơn mặt
nớc) dùng phơng pháp treo trên giá đỡ và phơng pháp thả nổi. Khi hạ giếng
vào đá có thể xẩy ra tình trạng tờng ngoài của giếng bị ép vào mặt đá làm cho
giếng bị kẹp không hạ xuống đợc. Để tránh tình trạng đó khi đào đá dới chân
giếng phải đào rộng ra một khoảng 0,1m so với mặt ngoài chân giếng. Nếu
chân giếng kê trên tầng đá có nóc lớp nghiêng thì để giảm công tác đào đất có
thể không cần san bằng mặt đá mà chỉ đào đá dới chân giếng để toàn bộ chân
giếng tiếp xúc với đá.

Để giảm bớt ma sát giữa đất và giếng, mặt ngoài của giếng chìm hơi ép
phải phẳng và trơn. Vì vậy bề mặt các ván khuôn ốp vào mặt ngoài tờng giếng
phải khít nhau.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-5-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép


Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-6-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Giếng chìm hơi ép có nhiều nhợc điểm nh thi công chậm, giếng là một
khối lớn tốn nhiều vật liệu nên giá thành cao, công nhân phải làm việc trong
điều kiện áp suất cao rất có hại cho sức khoẻ. Ngoài ra vì con ngời chỉ có thể
làm việc đợc dới áp suất tối đa là 3,9 atmotph nên chỉ hạ giếng đợc đến độ sâu
39m. Do đó giếng chìm hơi ép dùng khi phải hạ xuống khu đất có nhiều ch-
ớng ngại nh đá tảng, gốc cây. Một ví dụ về cấu tạo chân giếng chìm hơi ép
trình bày ở hình 2.
Tính toán giếng chìm hơi ép: Trong quá trình sử dụng, giếng chìm hơi
ép chịu các tải trọng giống nh giếng chìm và đợc tính toán hoàn toàn tơng tự.
Khi hạ giếng có các tải trọng sau đây tác động:
P- Trọng lợng bản thân của giếng, buồng hơi ép, ống giếng;
P- Trọng lợng bản thân buồng giếng;
N- áp lực của khí nén trong buồng giếng tác dụng lên chân giếng theo

phơng ngang;
Q- áp lực của khí nén trong buồng giếng tác dụng lên tấm trần theo ph-
ơng thẳng đứng.
- Phản lực đứng R
1
, R
2
và nằm ngang H của đất dới công son;
- áp lực ngang lên tờng phía ngoài của buồng giếng do cột nớc W và áp
lực đất E;
- Ma sát giữa đất với mặt ngoài chân giếng và thân giếng T = E.f;
f- hệ số masát giữa bêtông và đất.
Cát: f = 0,5; Đất sét: f = 0,3.
Tính toán tấm trần: Trong quá trình đúc và hạ giếng chìm hơi ép có các
lực sau đây tác dụng lên tấm trần:
- Trọng lợng bản thân tấm trần;
Trọng lợng của khối xây thân giếng lên tấm trần (thờng lấy bằng trọng
lợng khối xây có chiều cao 1,5- 2,0m).

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-7-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

- áp lực của khí nén tác dụng lên tấm trần Q = 1,0Fh, (h- độ sâu kể từ
mực nớc đến chân giếng, F- diện tích giếng chìm hơi ép trong mặt bằng).
Các tải trọng này sẽ thay đổi trong từng giai đoạn thi công. Do đó khi
xác định nội lực trong các bộ phận giếng chìm hơi ép, ngời ta tính cho từng
giai đoạn hạ giếng để biết tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất xảy ra ở giai đoạn

nào.
Ngời ta xét các trờng hợp sau:
1- Giếng hạ đến độ sâu thiết kế, trong buồng giếng có áp lực toàn phần
của khí nén tác dụng; chân giếng cắm sâu vào đất 0,5m.
ở trạng thái đó ngời ta xác định nội lực ở chỗ ngàm chân giếng vào tấm
trần khi chân giếng bị uốn về phía đất.
2- Giếng hạ đến đọ sâu thiết kế, áp suất không khí trong buồng giếng
giảm xuống 50%, đất ở chân giếng đã đào đi. Lúc đố giếng lún thụt xuống,
gây ra nội lực lớn nhất trong mặt cắt giống nh trờng hợp trên nhng lúc này
chân giếng bị uốn vào phía trong buồng.
3- Giếng ở mặt đất trớc khi hạ nhng trên trần có khối xây thân giếng.
Lúc đó sẽ xuất hiện mômen uốn lớn nhất ở tấm trần buồng giếng.
4- Giếng nằm ở trên giá đỡ chỉ có trọng lợng bản thân tác dụng. Lúc đó
tấm trần đợc kiểm tra theo sự uốn bởi mô men do chân giếng gây ra.
Khi tính toán chân giếng ngời ta tách ra một dải rộng 1m theo chiều cao giếng
để tính.
Khi tính toán tấm trần, ngời ta quan niệm nh bản kê 4 cạnh hoặc dầm đơn
giản.
3. Giếng chìm
Đó là giếng trọng lực (giếng khối)đợc hạ xuống đất nhờ trọng lợng bản
thân kết hợp với việc đào đất trong lòng giếng ra.
1. Cấu tạo

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-8-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Bộ phận cơ bản của giếng chìm trọng lực là giếng thành dày đổ tại chỗ.

Nếu giếng có kích thớc lớn trong mặt bằng thì lòng giếng đợc ngăn ra bằng
các vách đứng tạo thành những buồng nhỏ. Kích thớc các buồng này đợc lấy t-
ơng ứng với kích thớc của thiết bị xúc đất. Chân tờng trong của giếng cao hơn
chân thành ngoài 0.5ữ2m. Chân giếng là bộ phận xuyên vào đất đầu tiên nên
đợc vát nghiêng ở phía trong và đợc gia cờng.
Để trọng lợng giếng thằng ma sát khi hạ giếng và bảo đảm điều kiện bền
bề dày tờng ngoài bằng 0.3ữ1.5m, bề dày tờng trong bằng 0.3ữ0.7m.
Thành giếng có thể thẳng đứng hoặc nếu cần giảm ma sát khi hạ giếng, mặt
ngoài thành giếng đợc chế tạo với độ nghiêng 1:80 đến 1:120 so với trục đứng
hoặc làm bậc, bề rộng mặt bậc không quá 7ữ20cm để tránh làm giảm ổn định
khi hạ giếng. Loại giếng thành nghiêng và loại có bậc khi hạ xuống dễ làm đất
quanh giếng bị vỡ lở xốp làm mất ổn định của nền các công trình ở gần nơi hạ
giếng.
Nếu dùng 1 giếng làm móng thì mặt cắt ngang của giếng phải giống mặt
bằng của kết cấu bên trên. Giếng có mặt bằng hình tròn có nhiều u điểm so
với giếng có hnình dạnh khác. Nó dễ chế tạo, khi hạ xuống đất dễ bị vênh,
lệch hơn, chi phí cốt thép ít nhất. Do vậy nếu chọn phơng án giếng chìm thì
nên cố gắng dùng giếng tròn và cho kết cấu bên trên có dạng gần với hình
tròn.
Nếu tỷ số giữa các cạnh của móng trong mặt bằng mà lớn thì dùng giếng
có mặt cắt ngang hình elíp hoặc chữ nhật nhng hai cạnh ngắn đợc thay bằng
hai nửa hình tròn. Đối với móng có kích thớc lớn thì cho phép dùng loại hình
chữ nhật. Giếng chìm đợc làm bằng bêtông cốt thép, đá.
2- Thi công
Giếng trọng lực đợc hạ xuống đất nhờ trọng lợng bản thân kết hợp với việc
đào đất trong lòng giếng ra. Khi cần hạ giếng xuống không sâu lắm thì chế tạo
toàn bộ giếng xong rồi hạ xuống. Khi phải hạ giếng xuống sâu thì ngời ta chế

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội

-9-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

tạo một đoạn rồi hạ xuống, sau đó tiếp tục đúc đoạn trên và hạ giếng tiếp tục.
Mỗi đoạn giếng có chiều dài từ 3 6m. Sau khi hạ xong đoạn giếng đầu tiên,
ngời ta lắp ván khuôn và đổ bêtông đoạn thứ hai. Sau khi bêtông đoạn thứ hai
đủ độ bền thì tiếp tục hạ và chu trình đó cứ lặp đi lặp lại cho đến độ sâu thiết
kế.
Công tác đào, chuyển đất ra khỏi lòng giếng và đổ bêtông lòng giếng có
thể tiến hành đồng thời với việc bơm hút nớc ra ngoài hoặc không cần bơm n-
ớc ra. Đất đợc lấy ra khỏi lòng giếng bằng gầu ngoạm, máy hút thuỷ lực hoặc
máy bơm dâng bằng khí nén. Biện pháp bơm hút nớc chỉ nên dùng khi đất dới
chân giếng không bị lở và trôi vào lòng giếng. Đất lở sẽ làm tăng thể tích đất
phải chuyển ra khỏi lòng giếng và có thể làm cho các công trình lân cận bị
biến dạng thậm chí bị biến dạng nghiêm trọng.
Khi mực nớc trong lòng giếng cao và đất dễ thấm, khi hạ giếng không đợc
bơm nớc ra mà thậm chí còn phải bơm thêm nớc vào lòng giếng để mực nớc
trong giếng cao hơn mực nớc bên ngoài để đất (cát nhỏ, bùn) khỏi trôi vào
lòng giếng.
Phơng pháp hạ giếng chìm không bơm hút nớc chỉ nên dùng khi đất để xói
lở và không có lẫn những tảng đá to. Công việc hạ giếng sẽ rất khó khăn nếu
nền là đá cứng nhất là khi đá có nóc lớp nằm nghiêng. Lúc đó để chân giếng
tiếp xúc với nền đá trên toàn bộ chu tuyến thì phải dùng phơng pháp thi công
dới nớc vừa rất khó khăn lại đắt tiền. Không đợc dùng giếng khối ở vùng đất
không ổn định nếu có các công trình nằm trong phạm vi lăng thể trợt.
Nếu hạ giếng ở nơi khô ráo, thì ngay tại đó, ngời ta san đất, đầm chặt rồi
đặt gỗ kê, đặt ván khuôn rồi đúc giếng. Khi hạ giếng ở vùng ngập nớc, nếu n-
ớc nông hơn 5m thì dùng đất đổ thành đảo nhân tạo và từ đó tiến hành hạ
giếng. Nếu nớc sâu hơn 5m hoặc nếu dùng đảo nhân tạo sẽ làm hẹp lòng sông

nhiều quá thì ngời ta hạ giếng với các giá đỡ cố định. Ngoài ra khi nớc sâu,
ngời ta dùng giếng nổi đợc trên mặt nớc. Để giếng có thể nổi đợc, thành giếng

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-10-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

đợc chế tạo dạng hộp rỗng hoặc bịt kín giếng rồi cho khí nén vào. Phần phía
trên giếng đợc bịt bằng thép hình cupôn.
Để tăng nhanh tốc độ hạ giếng, ngời ta có thể dùng các biện pháp hỗ trợ
nh gia tải trọng tĩnh, bơm vữa sét bentônit vào khe hở giữa mặt ngoài thành
giếng và đất tạo thành áo sét (áo xúc biến) dày 5 10cm.
Trong thực tiễn ngời ta thi công giếng chìm trọng lực với diện tích 2000m2
trong mặt bằng và có trờng hợp hạ giếng 70m kể từ mặt nớc, trong đó hơn
40m hạ vào đất.
3 - Tính toán giếng chìm.
a) Sơ đồ xác định bề dày thành giếng.
Hình dạng và kích thớc của giếng đợc chọn dựa theo móng đợc thiết kế.
Để hạ đợc giếng xuống đất thì trọng lợng của nó phải lớn hơn ma sát giữa
thành giếng và đất.

=
>
n
i
ii
humP
1

(6.01)
Trong đó trọng lợng P đợc xác định nh sau:
Khi hạ giếng có bơm hút nớc ra P=V.. Khi hạ giếng mà không bơm hút n-
ớc ra thì trọng lợng giếng sẽ gảm do nó bị tác dụng của lực đẩy nổi ácimet,
lúc đó trọng lợng giếng bằng:
w
P = V ( - )

Trong đó:
V - Thể tích tờng giếng.
- Trọng lợng riêng của vật liệu thành giếng đã nhân với hệ số vợt tải bằng
0.9.

w
- Trọng lợng riêng của nớc bằng 9.8065kN/m3 10KN/m3.
m - Hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1.3

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-11-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

u - Chu vi của giếng
h
i
- Chiều dày đất mà giếng xuyên qua lớp thứ i.

i
- ma sát đơn vị giữa thành giếng và lớp đất thứ i.
Dựa theo V ta xác định đợc bề dày cần thiết của tờng giếng.
b) Kiểm tra độ bền của tờng giếng:
Khi hạ xuống đất, tờng giếng ở trạng thái ứng suất phức tạp dới tác dụng
của các lực sau:
- áp lực chủ động của đất:

2 0
(45 )
2
a
htg


=
- áp lực của nớc( nếu hạ giếng có bơm hút nớc).
w w n
= h

;
- Phản lực và lực đạp của đất dới chân giếng.
- Trọng lợng abnr thân của giếng.
Masát giữa tờng và đất.
Tính toán tờng giếng theo sự uốn trong mặt phẳng nằm ngang: đợc tính
theo áp lực của nớc và đất từ phía ngoài. Khi giếng hạ đến độ sâu thiết kế, áp
lực của đất đợc tính nh áp lực chủ động lên tờng chắn. Khi hạ giếng có bơm
hút nớc, trọng lợng trên 1m của dải chịu tải lớn nhất, liền với chân giếng có
thể xác định theo công thức:
)hd)((p

kwa
++=
(6.02)
Trong đó:
1w
02
a
h10);
2
45(htg
w
=


=
(6.03)
w

- áp lực nớc tĩnh;
h
1
- Khoảng cách từ mặt nớc đến đáy giếng.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-12-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

h

k
- Chiều cao chân giếng.
Theo áp lực p đã tìm đợc, ta tính momen uốn trong tờng giếng và lực dọc
theo các công thức ứng với hình dạng mặt cắt ngang của giếng.
- Giếng hình elip (Hình: 3a)
Mômen uốn tại tiết diện a:
=
2
a
paM
Mômen uốn tại tiết diện c:
=
2
c
paM
Trị của các hệ số cho trong bảng 1
Bảng 1
Trị số của
,
.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-13-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Lực dọc: tại tiết diện a Na = p.a (6.5)
Tại tiết diện c Nc = p.b (6.6)
Giếng chữ nhật có hai cạnh thay bằng 2 nửa vòng tròn ( hình 3b ): Momen

uốn max và lực dọc đối với các tiết diện a và c xác định theo công thức:
Tại tiết diện a:
2
2 3 12
.
2
1
2
pt n n
Ma
n


+ +
=
+
(6.7)
N
a
=p.r
Tại tiết diện c:
( )
2
C a
t
M M pt r= +
c
N =p.b
ở đây:
r

n
t
=
Khi hạ giếng, chân giếng sẽ làm việc trong điều kiện bất lợi nhất.
Để tính toán chân giếng, ngời ta quan niệm nó nh conson rộng 1m đợc tách
ra bởi 2 mặt phẳng thẳng đứng, ngàm vào thành giếng. Conson đợc tính theo
sự uốn ứng với 2 trờng hợp nguy hiểm nhất.
Trờng hợp 1:
Giếng đợc hạ đến độ sâu thiết kế, đất dới chân giếng đã đào hết. Chân
giếng bị uốn vào phía trong giếng. Lúc đó trọng lợng giếng đợc cân bằng bởi

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
a/b 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
0 0,057 0,133 0,237 0,391 0,629 1,049 1,927
0 0,060 0,148 0,283 0,496 0,871 1,576 3,128
-14-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

lực ma sát xuất hiện ở mặt ngoài của giếng. Mômen uốn tại tiết diện a-a xác
định theo công thức:
'
a 1 a n 1 2 K 2 3 K 3
M =n (E +W )l +n G l -n T l
(6.11)
lực dọc
K K
N'= T -G
(6.12)

ở đây: GK - Trọng lợng Cốngon
TK:Lực ma sát tác dụng ở mặt ngoài conson
2 0
(45 )
2
a
htg


=
n
1
- Hệ số vợt tải của áp lực đất và nớc n
1
= 1.3
n
2
- Hệ số vợt tải của trọng lợng thành giếng n
2
= 1.1
n
3
- Hệ số vợt tải của lực ma sát n
3
= 0.9
Trờng hợp 2:

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-15-

Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Giếng hạ xuống đợc một nửa độ sâu thiết kế (Hình 5) phía trên đã đổ bê
tông đoạn giếng tiếp theo còn chân giếng cắm vào đất 1m. Trọng lợng giếng
đợc cân bằng bởi lực ma sát, phản lực thẳng đứng của đất và phản lực của
phần ngang chỗ vát xuống để tờng ngoài côngson chịu tác dụng của áp lực
chủ động của đất và áp lực nớc, phản lực của đất nền theo phơng ngang và ph-
ơng thẳng đứng, lực ma sát giữa đất và mặt ngoài vách giếng.
Tải trọng thẳng đứng do trọng lợng bản thân giếng trên 1m chân giếng theo
phơng ngang lấy bằng:
2( )
H
G
p
a b
=
+
(6.13)
áp lực đất và nớc ở độ sâu chân giếng lấy bằng:
4.
2
H
p n=
(6.14)
n4- Hệ số vợt tải lấy bằng 0,7.
Lực ma sát trong phạm vi
2
H
lấy bằng:

a
T = 0,5.E
(6.15)

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-16-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

2
2 0
1
45
2 2 2
a
H
E tg



=
ữ ữ

Các ký hiệu khác giống nh trên.
Các phản lực nằm ngang và thẳng đứng xuất hiện khi chân giếng cắm vào
đất xác định theo công thức:
1 2
R = V + V
(6.16)

2
. ( )
c
U V tg

= +
(6.17)
2 1
V = R - V
(6.18)
1
1
2
1
.
2
C
V R
C
C
=
+
(6.19)
2
( )
v c
C h cotg

=
(6.20)

c

: Góc nghiêng của phần vát chân giếng;

: Góc ma sát ngoài giữa đất và bêtông tờng giếng;
Lực U đợc coi là đặt tại cao độ
3
V
h
.
Các ký hiệu khác nh trên hình vẽ.
Mômen uốn và lực dọc tại tiết diện a-a của công son xác định theo công
thức:
v
a-a 1 A n 1 2 K 2 2 2 5 3 K 3 2 1 4 2 K
h
M =n (E +W )l +n G l +n v l +n T l -n v l -n U(h - )
3
(6.21)
a-a K K
N =R+T -G
(6.22)
Theo trị số M,N ta tính tiết diện bê tông cốt thép của congson chịu nén lệch
tâm và chọn cốt thép theo các phơng pháp bê tông cốt thép.
Vách giếng chịu áp lực đất và các lực khác sẽ bị nén lệch tâm trong mặt
phẳng nằm ngang theo hai phơng.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-17-

Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Trị số max của lực ngang và momen xác định theo công thức:
2
1
max
1
max
14
2
n pl
M
n pl
N

=




=


(6.23)
Khi hạ giếng, do đào đất dới chân giếng và sự tập trung lực ma sát ở phần
trên của giếng có thể xảy ra tình trạng là tại tiết diện nằm ngang x-x (hình 6)
sẽ xuất hiện ứng suất kéo có trị số vợt quá độ bền của vật liệu tờng giếng. Lực
kéo tại tiết diện x-x:
X X X

S = G -T
(6.24a)
GX,TX - Tuần tự là trọng lợng giếng và lực ma sát ở phần giếng phía dới
tiết diện x-x.
Nếu biểu đồ của lực ma sát có dạng tam giác thì lực kéo giếng xác định
theo:
2 2
2
( )
M
G t a b G G
S x x x x
H H H H
+
= =
(6.24b)
Trị số lớn nhất của lực kéo xác định theo:
4
G
S =
Điều đó ứng với:
2
H
x =
Việc tính toán giếng theo lực kéo tiến hành
theo công thức chịu kéo của cấu kiện bêtông cốt
thép hoặc bêtông.
Khi chế tạo giếng cần kiểm tra độ bền vách
đoạn giếng đầu tiên. Sự uốn của vách giếng do
trọng lợng bản thân có thể làm giếng không đủ

độ bền để chịu đựng.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-18-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Mômen uốn lớn nhất thờng xuất hiện khi bỏ giếng ra khỏi đệm kê cố định
cuối cùng.
Khi hạ giếng có thể xuất hiện ứng suất kéo đáng kể do sự chênh lệch cũng
nh do phần trên giếng bị ép vào đất còn phần dới của giếng bị treo vì đào đất
đi. Để tránh sự h hỏng trong các trờng hợp đó, ngời ta đặt cốt thép dọc chịu
lực theo phơng thẳng đứng, các cốt này đợc liên kết với nhau bằng các cốt đai
ngang hoặc cốt đai lò xo. Thờng cốt dọc đợc bố trí theo hai hàng.
Khi xác định đờng kính và khối lợng các cốt thép dọc, ngời ta tính theo
1
2
trọng lợng giếng.
4. Tính toán móng sâu ngàm vào đất
Khi tính toán móng nông ta không xét đến sức cản của nền theo mặt xung
quanh móng bởi vì khi móng nông thì ảnh hởng của nó không đáng kể. Ngợc
lại, đối với móng sâu thì ảnh hởng đó lớn và ta phải xét đến.
Dới tác dụng của lực ngang và mômen móng sẽ quay quanh trục đi qua
điểm D nằm trên trục đứng của móng.
Phơng pháp tính toán mà ta xét sau đây là của Zavriew, đã đợc đa vào quy
trình thiết kế CH200- 62 của Liên Xô cũ. Phơng pháp này đợc xây dựng trên
cơ sở các giả thuyết:
- Đất đợc coi là môi trờng đàn hồi với hệ số nền tăng theo chiều sâu theo
quy luật bậc nhất và tại mọi độ sâu tính nén của đất dới tác dụng của áp lực

ngang và thẳng đứng đều đợc đặc trng bởi cùng một hệ số nền.
- Độ cứng của móng coi là lớn vô cùng so với độ cứng của đất, nghĩa là
trong tính toán không kể đến biến dạng của móng.
- Dới tác dụng của lực đứng lực ngang móng lại trợt theo mặt phẳng của
nền và quay quanh một điểm nào đó gọi là tâm quay tức thời.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-19-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Sự trợt của móng sẽ bị cản lại bởi lực ma sát và sức chống của đất theo mặt
nền và mặt thẳng đứng phía trớc. Sự quay của móng sẽ bị cản lại bởi sức
chống của đất tại mặt trớc và mặt sau của nền.
Khi tính toán móng sâu ngàm vào đất ngời ta chia làm hai loại:
- Tuyệt đối cứng nếu :
. 2,5h


- Có độ cứng hữu hạn nếu :
2,5h

>
Trong đó:
1
5
.K b
EJ

=
(6.25)
h- độ sâu chôn móng vào đất;
EJ - độ cứng chống uốn của móng
K - hệ số thể hiện sự thay đổi hệ số nền theo độ sâu và lấy theo bảng của
quy phạm
Nếu từ đế móng trở lên đất gồm nhiều lớp thì trị số m lấy trung bình theo
biểu thức:
Khi có 2 lớp:
2
1 1 1 2 1
2
(2 ) ( )
m m
m
K h h h K h h
K
h
+
=
(6.26)
Khi có 3 lớp:
2
1 1 3 2 1 2 2 3 2 3 3
2
[2( ) ] (2 )
m
K h h h h K h h h K h
K
h

+ + + + +
=
(6.27)
Trong đó:
Ki - hệ số nền của lớp thứ i
h
i
- chiều dày mỗi lớp trong phạm vi h
m
m
h =2(D+1)
D - đờng kính hoặc cạnh móng m

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-20-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

b
t
- bề rộng tính toán của móng mà theo đó ta xác định áp lực ngang của
đất trên mặt bên của móng.
t
b =n(b+1)
b - hình chiều của tiết diện móng trên mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng
tác dụng của lực.
n - hệ số kể đến hình dáng của
tiết diện ngang móng ở vị trí mà
qua đó , móng gây áp lực ngang

vào đất. Đối với móng có tiết diện
tròn n=0.9; chữ nhật n=1.0; tiết
diện nh hình 7 thì n=0.9d/b.
Trờng hợp móng tuyệt đối cứng.
Xuất phát từ các giải pháp đã nêu,
ta thấy nếu do biến dạng đàn hồi của đất, móng quay đi một góc vô cùng bé,
thì các mặt bên của móng cũng sẽ nghiêng một góc bằng góc quay của đế
móng so với nền. Sự quay của móng sẽ xảy ra quanh một điểm gọi là tâm
quay.
Ta phân ra 3 trờng hợp chuyển vị khả dĩ của móng trong đất ( hình 8 ).
Trờng hợp 1: Nền chuyển vị quay về phía ngợc lại hớng tác dụng của lực
ngang tâm quay nằm cao hơn đế móng.
Trờng hợp 2: Nền không chuyển vị, tâm quay nằm ở mặt nền tiếp xúc với
đế móng.
Trờng hợp 3: Nền chuyển vị theo hớng tác dụng của lực ngang, tâm quay
nằm thấp hơn đế móng.
ở trạng thái cân bằng có các lực sau đây tác dụng lên móng: ngoại lực H,
N; trọng lợng bản thân của móng G, tổng hợp lực của thành phần thẳng đứng
của áp lực đất theo mặt bên H1 và của nền N1.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-21-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Để xác định thành phần thẳng đứng của áp lực đất theo mặt bên và theo
mặt xung quanh móng ta sử dụng mối quan hệ tuyến tính giữa chuyển vị và áp
lực. Đất đợc coi là nền Winkler với hệ số nền tăng theo chiều sâu theo luật bậc
nhất. Theo các giả thiết đó ta tìm đợc biểu đồ phản lực của đất theo mặt bên

của móng tuân theo luật Parabol còn biểu đồ áp lực tiếp xúc dới đế móng tuân
theo luật đờng thẳng.
Theo nguyên lý độc lập tác dụng của các lực ta xét riêng chuyển vị thẳng
đứng, chuyển vị ngang, góc xoay và xác định phản lực của đất tại đế móng và
tại mặt xung quanh móng.
Khi móng bị chuyển vị thẳng đứng một đại lợng z thì xuất hiện phản lực
phân bố đều c'z.z ( hình 9a). Tổng hợp lực của phản lực này bằng abc'z.z.
ở đây: c'z - hệ số nền theo phơng thẳng đứng tại đáy móng.

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-22-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Khi móng chuyển vị ngang, theo mặt bên ở phía phải xuất hiện phản lực
tăng theo chiều sâu theo luật tam giác (hình 9b). áp lực phản lực ở độ sâu z kể
từ mặt đất bằng
,
. .
x
c z x
h
.
Trong đó:
,
x
c
hệ số nền theo phơng ngang ở độ sâu đế móng. Tổng hợp lực
của áp lực này bằng

,
. . .
2
x
c h b x
Mô men của tổng hợp lực tơng ứng với điểm B bằng
, , 2
. . 2
. . . .
2 3 3
x x
c x h c h
b h x b=
(6.28)
Khi móng quay quanh điểm B một góc

, trên mép trái áp suất phản lực
phân bố theo quy luật Parabol. Tổng hợp của áp lực này bằng:
2
, ,
0
. . . . .
3
h
x z x
z h
c b d c b
h

=

(6.29)
Mô men tổng hợp lực ứng với điểm B bằng:
, 2 , 3
. . 3
. . .
3 4 4
x x
c h c h
b h b

=
(6.30)
Biều đồ phản lực theo đế móng có dạng tam giác với tung độ lớn nhất là
2
z
c a


(hình 9c).

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-23-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Các phơng trình cân bằng có dạng:
2

2 33
1
0 ' . . . 0
. ' . '
0 . . 0
2 3
' ' .' .
0 ' . 0
3 12 4
z
x x
x xz
B
Z N G c a b z
b c h c h
X H x b
bc h c hc a
M Hh Na x b




= + =



= + =

= + + + =

ữ



(6.32)
Giải hệ phơng trình này ta đợc các chuyển vị cần tìm
' . .
z
G N
z
c a b
+
=
(6.32)
1
3 3
2 8 [(2 3 ') 3 ]
'
' . .
' (3 . )
'
x
x
z
z
H h h h H Na
x

c
c h b
bc a h
c
+ +
= +
+
(6.33)
1
3 3
12[ (2 3 ')3 ]
'
' (3 . )
'
x
z
z
H h h Na
c
bc a h
c

+
=
+
(6.34)
Theo z, x,

vừa tìm đợc ta xác định ứng suất theo đế móng và theo mặt
bên:

ứng suất ở mép móng:

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-24-
Tiểu luận môn học Môn: Vật liệu Trang thiết bị kỹ thuật hiện đại
Chuyên đề : Móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép

1
max
3 3
min
6[ (2 3 ') 3 ]
'
(3 )
'
x
z
G N aH h h Naa
c
ab
a h b
c

+ + +
=
+
(6.35)
Cờng độ phản lực theo độ sâu z kể từ mặt đất bằng:
' .

( )
x
z
c z
g z x
h

=
(6.36)
Cho g
z
= 0 ta có thể xác định đợc vị trí tâm quay và đặc điểm chuyển vị của
móng trong đất:
3 3
0
1
'
3
2
'
'
3
6 . (2 3 ') 3 .
'
x
z
x
z
c
a h

x
c
z h
c N
h h h a
c H

+
= = +

+


(6.37)
ổn định của móng đợc đảm bảo nếu :
0
max
0
2
0
0
1.2
.
; (6 38)
cos
4
;
cos
z h o
R

m h
m h
z
tg
m
h

















= =



Trong đó:

- Trọng lợng thể tích của đất

- Góc ma sát trong của đất
R - Cờng độ tính toán của đất nền
Trờng hợp móng cọc độ cứng hữu hạn:
. 2.5h

>
Ta xét trờng hợp của K.X.Xilin, K.X.Zavriev, G.X.Spirô. Đất đợc coi là
môi trờng biến dạng đàn hồi với hệ số nền tăng theo chiều sâu theo luật đờng
thẳng. Các tác giả của phơng pháp này đã sử dụng lời giải của giáo s I.V.
Urban cho trờng hợp tờng mềm trong môi trờng đàn hồi cịu lực ngang và
mômen. Họ đã phát triển thêm phơng pháp của Urban và có kể đến sức cản
của đất theo đế móng. Theo Urban, ổn định của tờng mềm trong môi trờng
đàn hồi đợc thể hiện bởi phơng trình vi phân:

Giảng viên : GS.Lê Kiều; TS.Trịnh Quang Vinh
Học viên : KTS.Dơng Vĩnh Hoan Lớp CH06K1 Tr ờng Đại học Kiến trúc Hà Nội
-25-