nghiên cứu giải pháp tiêu nước hố móng khi thi công công trình trạm bơm tiêu bảo khê - hưng yên

LỜI CÁM ƠN
Lun văn Thc s k thut chuyên nghnh Xây dng công trnh thu vi đ ti :
“Nghiên cu gii php tiêu nưc h mng khi thi công trnh Trm bơm tiêu Bo
Khê-Hưng Yên” đ đưc hon thnh vi s gip đ ca cc th y cô khoa Công
trình, khoa Sau đi hc nay l phng Đo to Đi hc v Sau Đi hc trưng Đi
hc Thu li, Tng công ty tư vn xây dng Thu li Vit nam -CTCP, cng nhiu
bn b, đng nghip.
Tc gi xin chân thnh cm ơn đn gia đnh , bn b, ngưi thân v cc đng
nghip luôn đng viên v chia s nhng kh khăn , to điu kin thun li cho tôi
hc tp v hon thnh lun văn ny.
Đc bit tc gi xin chân thnh cm ơn sâu sc ti: GS.TS. Lê Kim Truyn,
ngưi đ trc tip hưng dn tn tnh, cung cp ti liu v cc thông tin khoa hc
cn thit cho công tc lp lun văn ny.
Lun văn đưc tin hnh trong điu kin ti liu , thi gian v kin thc cn hn
ch, phi n lc b sung , cp nht dn , v th chc chn không trnh khi nhng
khim khuyt. Tc gi knh mong nhn đưc s ch bo v đng gp  kin ca
Quý thày cô giáo, ca cc Qu v quan tâm v bn b đng nghip.
Xin trân trng cm ơn./.
Hà Ni, ngy 28 thng 8 năm 2012


Trần Mạnh Tuấn






LỜI CAM KẾT

Tên tôi là: Trn Mnh Tun
Hc viên lp: 17C2
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Nhng ni dung
và kt qu trình bày trong lun văn l trung thc v chưa đưc ai công b trong bt kỳ
công trình khoa hc nào.
Tác gi



Trn Mnh Tun


















MỤC LỤC
M đầu

- Tnh cấp thit ca đ ti…………………………………….………… … ….1
- Mc đch ca đ ti….…………………………………….…………… … …1
- Đi tưng v phạm vi nghiên cu………………….……………………… …2
- Kt quả dự kin đạt đưc…… ……………………………………………… 2
Chương 1 Tng quan bin php hạ mực nưc ngầm tiêu nưc h mng 3
1.1 Đc đim v yêu cầu ca cc h mng ………………………………… 3
1.1.1 Đc đim h mng…………………………………………………….…… 3
1.1.2 Yêu cu tiêu nưc h mng………………………………………………….3
1.1.3 Sơ lưc cc bin php h thp MNN trên th gii v trong nưc………… 3
1.2 Cc phương php hạ mực nưc ngầm tiê u nưc h mng công trnh
thy…………………………… ………………………………………………… 5
1.2.1 Tng quan…………………………………………………… ………… …5
1.2.2 Phương php HMNN bằng ging thưng………………………………… 10
1.2.3 Ging thưng vi my bơm sâu… ………………………………….….….11
1.2.4. Phương pháp HMNN bằng ging kim………………………………….… 12
1.2.4.1 Tng quan……………………………………………….……………… 12
1.2.4.2 Cu to hot đng, ưu nhưc đim v điu kin p dụng…………… … 13
1.2.4.3 Cc thit b chnh ca h thng ging kim…………………………… …14
1.2.4.4 B tr h thng ging kim……………………………………………… 16
1.2.4.5 Khoan l to ging………………………………………………… …….17
1.2.5 Phương php ging kim c thit b dng phun…………………….…… …17
1.2.6 Ging kim kt hp đin thm………………………………………….… …20
1.2.7 Phương php ging khoan UNICEF loi nh………………………….… 21
1.2.8 Phương php ging kt hp tưng ngăn nưc…………….……………… 22
1.2.8.1 Tng quan…………………………………………………………… … 22
1.2.8.2 Cu to hot đng v ưu nhưc đim………………………………….… 23
1.3 Ging khoan…………………………………………………… … ….…25
1.3.1 Cu to ging khoan………………………………………………….….…25
1.3.2 Cc dng ging khoan………………………………………….……….….25

1.3.3 Quy trnh thi công ging…………………………………………… …….25
1.4 Kt lun chương 1………………………………………………….…… 26
Chương 2 Nghiên cu cc nhân t ảnh hưng đn vi c lựa chn giải php tiêu
nưc h mng……………………………………………………………… … 27
2.1 Điu kin đa chất nn mng, đa chất thy văn……………………… 27
2.2 Cao đ v kch thưc mng công trnh……………………………….….28
2.3 Bin php thit k t chc thi công h mng………………………… 28
2.4 Khả năng đp ng v cc thit b phc v cho công tc tiêu nưc h
móng………………………………………………………………… ……….….28
2.5 Năng lực thi công ca cc nh thầu………………………….………… 29
2.6 Cc phương php giảm gi thnh cho khâu hạ mực nưc ngầm… … 29
2.7 Kt lun chương 2……………… …………………… ………………… 33
Chương 3 Cơ s l thuyt v nhng bi ton cơ bản tnh ton hạ thấp mực nưc
ngầm bng h thng ging 35
3.1 Cơ s vn đng ca nưc dưi đất…………………………………….…35
3.1.1 Đt vn đ nghiên cu………………………………………………… … 35
3.1.1.1 Tng nưc ngm……………….………………………………….….… 35
3.1.1.2 Tng nưc p lc……………….……………………………… ….… 36
3.1.2 Đc trưng v đ rng v h s nh nưc………………………………… 37
3.1.2.1 Đ rng…………………………………………………………………….37
3.1.2.2 H s nh nưc trng lc………………………………………………… 39
3.1.2.3 H s gi nưc…………………………………………………………… 39
3.1.3 Đnh lut Đarcy…………………………………………………………… 39
3.1.4 Phương php vi phân liên tục ca dng ngm ,điu kin ban đu v điu kin
biên……………………………………………………………………………… 43
3.1.5 Cơ s vn đng ca dng ngm v cc bi ton đơn gin…………………44
3.1.5.1 Lưi thy đng…………………………………………………………… 44
3.1.5.2 Xc đnh đưng đẳng th v phương dng chy …………………… ……45
3.1.5.3 Dng chy thm qua mc nưc ngm………………………………… …48
3.1.5.4 Dng chy qua biên thm c h s thm thay đi………………… …….49

3.1.5.5 Dng chy n đnh đng hưng…………………………………….…… 50
3.2. Vn đng ca dng ngầm ti ging khoan………………………………51
3.2.1 Vn đng n đnh v không n đnh tng cha nưc đng cht vô
hn………………………………………………………………………….………51
3.2.2 Ảnh hưng ca ging khoan không hon chnh…………………….… …61
3.2.3 Dng thm ti ging khoan ti vng gn cc biên………………….….… 61
3.2.4 Tc đng ln nhau gia cc ging khoan ……………………….…….… 66
3.3 Cc phần tử tnh ton hạ mực nưc ngầm………………………………67
3.3.1 Xác đnh lưu lưng ca cc thit b h n ưc ngm loi hon chnh trong tr ưng
hp tng cha nưc ngm không c p lc……………….………….……………67
3.3.2 Lưng nưc chy ti cc ng ging không hon chnh………………….… 74
3.3.3 Xác đnh s lưng ging v khong cch gia chúng……………………….78
3.3.4 Xác đnh chiu sâu h ging vo trong đt………………………………… 81
3.3.5 Tc đ dnh lên ca MNN khi thit b h nưc ngm ngng lm vic…… 82
3.3.6 Trình t chung ca vic tnh ton thit b h mc nưc ngm………… ….83
3.4 Kt lun chương 3……………………………………………………… 84
Chương 4 Ứng dng phần mm MODFLOW tnh ton tiêu nưc h mng cho
công trnh đầu mi "Trạm bơm tiêu Bảo Khê" thnh ph Hưng Yên 85
4.1 Gii thiu Trạm bơm tiêu Bảo Khê………………………………… … 85
4.1.1 Nhin vụ công trnh………………………………….………………….… 85
4.1.2 Thông s k thut…………………………………….…………….….……85
4.1.3 Khi lưng chnh………………………………………………….…….….86
4.1.4 Tnh hnh đa cht………………………………………………….…….…88
4.1.5 Bin php thi công h mng đ lp…………………………………….… 90
4.1.5.1 Căn c thit k………………………………………………….………….90
4.1.5.2 Phương n dn dng thi công………………………………………… … 91
4.1.5.3 Trnh t dn dng thi công……………………………………… ……… 91
4.2 Lựa c hn phương n tiêu nưc h mng cho Trạm bơm tiêu Bảo Khê
………………………………………………………………………… … 92

4.3 Gii thiu phần mm Modflow v ng dng n vo tnh ton hạ thấp mực
MNN Trạm bơm tiêu Bảo Khê……………………………………… …….….93
4.3.1 Gii thiu phn mm Modflow……………………………………………93
4.3.1.1 Tng quan………………………………………………………… …… 93
4.3.1.2 Phương trnh ton hc……………………………………………………94
4.3.1.3 Phương php gii bi ton chuyn đng nưc ngm trong h mng công trnh
trm bơm tiêu Bo Khê-Hưng Yên …………………………… …… …… …95
4.3.2 Điu kin biên trong mô hnh…………………………………………… 97
4.3.3 Tnh ton h thp mc nưc ngm theo thit k , thc t đ HTMNN v tnh
theo Modflow………………………………………………………………… …98
4.3.3.1 Tnh ton h thp MNN theo thit k, thc t đ HTMNN…………… 98
4.3.3.2 Tnh ton theo truyn thng kt hp th nghim hin trưng……… … 101
4.3.3.3 Tnh ton theo bằng phn mm Modflow…………………………… …102
4.3.4 Đnh gi hiu qu phn mn Modflow trong tnh ton thit k
HMNN……………………………………………………………………………110
4.4 Nhng điu cần lưu  khi thi công hạ thấp MNN bng h thng ging
……………………………………………………………………… ……111
4.5 Kt lun chương 4. ………………………………………………….… 112
Kt lun v kin ngh…… …………… …………………………… 114
 Trnh by cc kt qu đt đưc ca lun văn…………………………… 114
 Mc đ tin cy ca kt qu tnh ton……………………………….….….114
 Kh năng ng dụng ca đ ti trong thc t…………………………… 115
 Nhng vn đ cn hn ch v kin ngh……………………………… …115

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Sơ đ lm vic ca mt ging đơn HMNN……….…………………… 5
Hình 1-2 Mc nưc ngm đưc h xung thp hơn đy mng n đnh……………6
Hình 1-3 Phm vi p dụng HMNN  hin trưng……………………… ….……10
Hình 1-4 Ging thưng c ln……………………….…………………………….10
Hình 1-5 Ống lc nưc bằng gang đc……………….……………………………10
Hình 1-7 Mt bằng b tr h thng ging kim xung quanh h mng………… …13
Hình 1-8 Sơ ha v cch lm vic ca ng lc…………….………………………14
Hình 1-9 Cu to ging kim vi khp ni bn l……………….….…………… 15
Hình 1-10 Cu to ng lc nưc…………….…………………………………… 15
Hình 1-11 Sơ đ b tr 2 cp ging kim khi h mng sâu…………….………… 16
Hình 1-12 Cu to ging kim c thit b dng phun…………….………….…… 19
Hình 1-13 Cu to vi phun………………………………….…………….………19
Hình 1-14 Bin php ging kim lc kt hp đin thm đ HMNN…….…….……20
Hình 1-15 Cu to ging…………………………………………….…………… 20
Hình 3-1 Sơ đ cc loi tng cha nưc………………………… ………………36
Hình 3-2 Tng cha nưc p lc……………………………………………….… 37
Hình 3-3 Tng cha nưc p lc trong cu to đơn nguyên…………………… 37
Hình 3-4 Mi quan h giu bt đng nht v bt đẳng hưng……………… … 42
Hình 3-5 Mt phn lưi thy đng lc to bi cch đưng dng v đưng
th………………………………………………………………………….……….44
Hình 3-6 Lưi thy đng thm t mt pha ca lng dn qua h hai lp bt đẳng
hưng………………………………………………………………………………45
Hình 3-7 Xc đnh cc đưng đẳng th v phương dng chy t cao đ mc nưc ca
ba ging ……………………………………………………………………….46
Hình 3-8 Bn đ đẳng mc nưc ca dng ngm biu th cc đưng dng……….46
Hình 3-9 Khc h ca cc đưng dng ct MNN……………………………… 48
Hình 3-10 Khc x ca đưng dng ngm ct ngang biên thm…………… ……49
Hình 3-11 S khc x qua cc tng ct khô v mn vi t s h s thm=10…… 50

Hình 3-12 Dng thm đng n đnh ti ging khoan hon chnh trong cc tng cha
nưc c p phân b hu hn……………………………………………………….52
Hình 3-13 Dng thm đng n đnh ti ging khoan hon chnh trong tng cha nưc
c p phân b vô hn………………………………………………………… … 52
Hình 3-14 Phân b dng thm ti ging ct mt na chiu dy tng cha nưc c p
…………………………………………………………………………………… 53
Hình 3-15 Phân b dng thm ti ging khoan thng khi tng cha nưc c p….53
Hình 3-16 Phân b dng thm ti l khoan hon chnh trong tng cha nưc c
áp………………………………………………………………………………… 53
Hình 3-17 Phân b dng thm ti l khoan trong tng cha nưc c p………….53
Hình 3-18 Dng thm ti ging khoan trong tng cha nưc không p………… 54
Hình 3-19 S pht trin ca dng phân b xung quanh ging ht nưc hon chnh
trong tng cha nưc không p vi ng lc chim 33% chiu dy tng cha
nưc…………………………………………………………………………….… 56
Hình 3-20 Dng thm n đnh ti ging khoan trong tng cha nưc không p c
lưng nưc b cp không đi t trên xung………………………………… … 56
Hình 3-21 Đ th xc đnh thi gian khi ht nưc trong tng cha nưc không
áp………………………………………………………………………………… 59
Hình 3-22 Ging khoan ht nưc tng cha nưc thm xuyên…………… .… 60
Hình 3-23 H đưng cong đ xc đnh h s nh nưc v h s dn nưc ca tng
cha nưc thm xuyên (Walton, 1996)………………………………………… 60
Hình 3-24 Ging không hon chnh trong tng cha nưc c p……………… 61
Hình 3-25 Ging không hon chnh trong tng cha nưc c p…………… … 63
Hình 3-26 Đưng dng v đưng th đi vi ging ht nưc v ging o p
nưc…………………………………………………………………………… ….63
Hình 3-27 Ảnh hưng ca bên cp đn dng đưng cong h thp mc nưc tho thi
gian…………………………………………………………………….……… … 64
Hình 3-28 Mt ct:
a) Ging ht n ưc gn mt biên không thm n ưc, b) H thng
thu lc ca dng thm trong tng cha nưc có biên cách nưc…………… ….65

Hình 3-29 Ảnh hưng ca biên cch n ưc đn đưng cong quan h h thp mc nưc
theo thi gian………………………………………………………….……… …65
Hình 3-30 Sơ đ din gii trnh t xc đnh v tr biên cch nưc ca tng cha gn
ging ht nưc………………………………………………………………… ….66
Hình 3-31 Đưng cong h thp mc nưc ban đu v can nhiu gia ba ging
khoan………………………………………………………………………….… 67
Hình 3-32 Sơ đ tnh ton thit b h nưc ngm loi hon chnh 68
Hình 3-33 Sơ đ tnh ton đi vi dng chy p lc……………………… … …72
Hình 3-34 Sơ đ tnh ton thit b h nưc ngm loi không hon chnh…….… 75
Hình 3-35 Sơ đ tnh ton ging không hon chnh…………………… …… 77
Hình 3-36 Sơ đ tnh ton h thng ging không hon chnh…………………… 77
Hình 3-37 Biu đ tnh ton phụ tr đ xc đnh tr s v…………………… … 79
Hình 4-1 Bn v Tng mt bằng thi công …………………………………… …116
Hình 4-2 Xem bn v bin php đo mng trm bơm ……………….….…… 117
Hình 4-3 Sơ đ ho h thng đa cht thu văn khu vc nghiên cu……… ……96
Hình 4-4 Sơ đ gii h phương trnh vi phân…………………………………… 97
Hình 4-5 Mt ct ngang h mng trm bơm Bo khê theo(A-A)………………….99
Hình 4-6 Mt bằng b tr h thng HMNN trm bơm Bo Khê………………… 99
Hình 4-7 Sơ đ b tr ging th nghim hin trưng………… ………………….102
Hình 4-8 MNN xung quanh phm vi h mng sau 10 ngy ht nưc liên tục bằng 40
ging nha đt cch nhau 6,2m nhn t trên xung ………………… ………103
Hình 4-9 Mô t b tr h thng ging nha quan trc MNN trong v xung quanh phm
vi h mng theo không gian 3D……………….………………………… …….103
Hình 4-10 MNN xung quanh phm vi h mng sau 10 ngy ht nưc liên tục bằng 40
ging nha đt cch nhau 6,2m nhn thun dng nưc chy……………….…….104
Hình 4-11 MNN xung quanh phm vi h mng sau 10 ngy ht nưc liên tục bằng 40
ging nha đt cch nhau 6,2m nhn ngưc dng nưc chy……………….……104
Hình 4-12 MNN xung quanh phm vi h mng sau 10 ngy ht nưc liên tục bằng 40
ging nha đt cch nhau 6,2m nhn t nghiêng t b tri sang……………… 105

Hình 4-13 MNN xung quanh phm vi h mng sau 10 ngy ht nưc liên tục bằng 40
ging nha đt cch nhau 6,2m nhn t nghiêng t b phi sang……………… 105
Hình 4-14 Mô t b tr h thng ging cch nhau 6,2 h MNN v ging nha quan trc
MNN xung quanh phm vi h mng theo không gian 3D ……………….0…106
Hình 4-15 Mô t b tr h thng ging cch nhau 6,2 h MNN v ging nha quan trc
MNN xung quanh phm vi h mng theo không gian 3D gn vi đa hnh h mng
nh trm……………………………………………………………… ……… 106
Hình 4-16 Mt ct dc đi qua tim h mng………………………………… … 107
Hình 4-17 Mt ct ngang đi qua tim h mng……………………………………107
Hình 4-18 Đưng quan h MNN  gia h mng theo thi gian bơm nưc ca h
thng ging nha (gm 40 ging) xung quanh phm vi h mng……………… 108
Hình 4-19 H thng ging h MNN h mng nh trm………………………….110
Hình 4-20 Đ BTCT bn đy mng nh trm………………………… ……….110

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bng 1-1. Các phương php h thp MNN v lm khô nhân to đt yu bo ha nưc
và điu kin s dụng…………………………………………………………… …7
Bng 1-2. Phm vi p dụng cc bin php h mc nưc ngm………………… 8
Bng 1-3. So sánh các phương pháp HMNN…………………………………….…8
Bng 3-1 Đ rng ca cc loi đt khác nhau (Todd và Máy, 2005)…… …… 38
Bng 3-2 Thi gian th nghim ht nưc ti thiu cho mt s loi đt …… ……….58
Bng 3-3 Tr s vng hot đng Ta …………………………………………… 75
Bng 3-4 Khong cch gia cc kim lc……………………………………… 81
Bng 4-1 Thông s k thut………………………………………………………85
Bng 4-2 Khi lưng chính ………………………………… ……………… 86

Bng 4-3 Mc nưc cao nht cc thng trong đng……………… ………… 90
Bng 4-4 Mc nưc cao nht cc thng ngoi sông……………….………… …90
Bng 4-5 Kt qu th nghim hin trưng xc đnh cc thông s thit k HMNN trm
bơm tiêu Bo Khê-Hưng Yên………………………………………………… 102
Bng 4-6 So snh kt qu tnh ton xc đnh cc thông s thit k HMNN
Trm bơm tiêu Bo Khê – Hưng Yên……………………………………… ….109

DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ CHỈ DẪN KÝ HIỆU
HMNN:
Hạ mực nước ngầm
D:
Đường kính ống lọc
MNN:
Mực nước ngầm
L:
Chiều dài ống lọc
Q:
Lưu lượng nước
S:
Độ sâu hạ mực nước ngầm
q:
Lưu lượng của một giếng
S
R
o
R
:
Độ sâu HMNN ở tâm hố móng
F
R
g
R
:
Diện tích thu nước của
giếng (phần ống lọc)

V:
Tốc độ nước thấm lớn nhất vào
ống lọc
z:
Cao độ mực nước ngầm
x
R
o
R
:
Bán kính biểu kiến
r:
Bán kính
n:
Số lượng giếng
r
R
o
R
:
Bán kính giếng
e:
Khoảng cách giữa các giếng liền
nhau
R:
Bán kính ảnh hưởng
T
R
a
R

:
Cột nước vùng ảnh hưởng
h:
Cột nước trong giếng
W:
Độ thô thủy lực của đất nền
H:
Độ sâu hạ giếng
W
R
cs
R
:
Độ thô thủy lực của cát sỏi
H
R
o
R
:
Cột nước ngầm tại A
ω
:
Diện tích lỗ xói tạo giếng
K:
Hệ số thấm của đất nền
d:
Đường kính hạt đất
F:
Diện tích hố móng
µ

:
Độ nhớt động lực của nước
J:
Độ dốc thủy lực
γ
R
1
R
:
Trọng lượng riêng đất nền
∆
S:
Độ sâu phải hạ thêm mực
nước trong giếng
∆
h:
Cột nước tiêu hao khi nước chảy
qua ống lọc
h
R
o
R
:
Độ ngập ống lọc
t:
Độ dày tầng nước có áp
V
R
x
R

:
Vận tốc dòng chảy trong lỗ
khoan trào ra ngoài
γ
R
cs
R
:
Trọng lượng riêng vật liệu cát sỏi
làm lớp lọc quanh giếng
K
R
đ

Hệ số thấm của đất nền
theo phương thẳng đứng
K
R
n

Hệ số thấm của đất nền theo
phương ngang

TI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyn Ngc Bích, Lê Th Thanh Bnh, Vũ Đnh Phụng (2001), Đt xây dng,
đa cht công trình và k thut ci to đt trong xây dng (chương trnh nâng cao).
NXB Xây dng, Hà Ni.
2. B Công nghip (2000), Quy phm ht nưc th nghim trong điu tra đa cht
thu văn đ p dụng trong công tc điu tra đt, ban hnh theo Quyt đnh s
46/2000/QĐ-BCN ngày 07/8/2000.

3. B môn thi công tp I v tp II (2004), Gio trnh thi công cc công trnh Thy li ,
Trưng đi hc Thu li, Nh xut bn xây dng, H Ni.
4. Đon Văn Cnh v Phm Quí Nhân, (2005). Tin hc Đa cht thu văn ng dụng.
NXB khoa hc và k thut. 220 trang.
5. Vũ Minh Ct, Bùi Công Quang (2002), Thu văn nưc dưi đt , Nh xut bn xây
dng, H Ni.
6. Công ty tư vn 11-Tng công ty tư vn xây dng thy li Vit Nam-CTCP (2008).
H sơ thit k công trình trm bơm tiêu Bo Khê-Hưng Yên.
7. C.W.FETTR, Nguyn Uyên v Phm Hu Sy dch (2000), Đa cht thu văn ng
dụng, tp 2, Nh xut bn gio dục.
8. Lê Dung (2003), Công trnh thu nưc - Trm bơm cp thoát nưc, NXB xây dng,
Hà Ni.
9. Nguyn Hng Đc (ch biên), Đ B Khot (1992), Đa cht thu văn công trnh ,
Đi hc xây dng, H Ni.
10. Nguyn Hng Đc (2000), Cơ s đa cht công trnh v đa cht thu văn công
trình, Nh xut bn xây dng, H Ni.
11. Phm Ngc Hi , Phm Vit Ho (2005), K thut khai thc nưc ngm , Nh xut
bn xây dng, H Ni.
12. Nguyn Thu Hin, H Vit Hng, Trnh Minh Thụ (2007), Pht trin v qun l ti
nguyên nưc ngm, Nhà xut bn Gio dục.
13. Nguyn Bá K (2002), Thit k và thi công h móng sâu, NXB xây dng,
Hà Ni.

14. Nguyn B K (2006), Xây dng công trnh ngm đô th theo phương php đo m
móng, Nh xut bn xây dng H Ni.
15. Lê Văn Kim (1977), K thut thi công đt và nn mng, NXB Đi hc và Trung
hc chuyên nghim.
16. S tay tp 1, Đinh Xuân Bng, Vũ Công Ng, Lê Đc Thng dch (1974), Thit k
nn v mng, Nh xut bn khoa hc v k thut.
17. Hong Văn Tân, Trn Đnh Ngô, Phan Xuân Trưng, Phm Xuân, Nguyn Hi

(1973), Nhng phương php xây dng công trình trên nn đt yu, NXB Khoa hc
và k thut.
18. Thit k và thi công h thng ging kim, tài liu ca Nht, bn dch ting
Trung Quc.
19. Nguyn Uyên (2004), Cơ s đa cht cơ hc đt và nn móng công trình, NXB Xây
dng, Hà Ni.
20. Nguyn Uyên (2003), Đa cht thu văn công trnh , Nh xut bn xây dng ,
H Ni.
21. Nguyn Uyên (2006), Đa cht thu văn công trnh , Nh xut bn xây dng ,
H Ni.
22. Nguyn Uyên (2008), Thit k v x l h mng , Nh xut bn xây dng , Hà
Ni.
23. Trn Văn Vit (2004), Cm nang dng cho k sư Đa cht k thut , Nh xut bn
xây dng, H Ni.
24. Vilen alêchxêvich ivácnhúc, Nguyn Th Phùng, Nguyn Văn Qung dch (2004),
Thit k v xây dng công trnh ngm v công trnh đo sâu, Nhà.
25. Vụ K thut – B Thu li (1959), Bo v cc h mng công trnh thu công
chng nưc ngm , NXB Năng lưng Quc gia Mc tư khoa – Lê Nin Grt dch
ca V.Isvây.
Ting Anh
26. Mann, J.F., Jr(1985), Estimmating quanlity and quality of groundwater in dry
regons using airphotos, inter, Assoc. Sci. Hydrology Publ. 44, 125-134

1
MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khi thi công hố móng và móng công trình các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện,
công trình công nghiệp, giao thông hầu hết các công trình đặt sâu dưới lòng đất và
có công trình sâu tới vài chục mét do đó thường phải đào đất ở phía dưới mực nước
ngầm. Khi thi công, nếu nước ngầm chảy vào trong hố móng làm cho hố móng bị

ngập nước nên sẽ hạ thấp cường độ của đất nền, tính nén co tăng lên, công trình sẽ
bị lún quá lớn, hoặc tăng ứng suất trọng lượng bản thân của đất, tạo ra lún phụ thêm
của móng, những điều đó sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến an toàn của công trình xây
dựng. Do đó, khi thi công hố móng cần thiết phải có các biện pháp hạ mực nước và
thoát nước tích cực để cho móng được thi công trong trạng thái khô ráo, công trình
đảm bảo yêu cầu của thiết kế.
Việc lựa chọn phương pháp hạ mực nước ngầm tiêu nước hố móng và thiết kế
biện pháp hạ nước ngầm chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như trạng thái nước
ngầm, tính cơ lý của tầng thấm, phương pháp thi công, yêu cầu xử lý nền ảnh
hưởng đến chất lượng xây dựng công trình, tiến độ thi công và giá thành xây dựng.
Xác định hợp lý các thông số khi tính toán thiết kế hạ thấp mực nước ngầm và
phương án bố trí hệ thống dẫn nước ảnh hưởng lớn đến giá thành và tiến độ xây
dựng công trình do đó việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu giải pháp tiêu nước hố
móng khi thi công trình Trạm bơm tiêu Bảo Khê-Hưng Yên” mang tính cấp thiết,
có ý nghĩa và những vấn đề nghiên cứu được áp dụng trong thực tế sản xuất.
MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu những nguyên lý cơ bản để hạ thấp mực nước ngầm khi đào
móng ở dưới mực nước ngầm.
- Nghiên cứu giải pháp hạ thấp mực nước ngầm thích hợp cho công trình Trạm
bơm tiêu Bảo Khê và ứng dụng phần mềm Modflow để tính toán lựa chọn
các thông số hợp lý của hệ thống giếng, có ý nghĩa kinh tế.

2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Các vùng có hệ số thấm lớn và có địa hình phức tạp và nền móng đặt dưới
mực nước ngầm.
- Các hố móng đồng bằng, vùng ven biển bị chịu sự tác động của nước ngầm.
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Tổng kết các phương pháp hạ thấp MNN trong hố móng, phân tích, ưu
nhược điểm và điều kiện áp dụng của từng phương pháp hạ thấp MNN khi

thi công hố móng.
- Xây dựng mô hình toán nước ngầm 3 chiều của hố móng sâu ứng với các
điều kiện biên khác nhau và sử dụng phầm mềm để tính toán cho bài toán hạ
thấp MNN, từ đó xây dựng các đường quan hệ của các thông số giếng để hạ
thấp MNN trong hố móng, làm cơ sở cho các nhà thiết kế tham khảo, tra cứu.
- Xây dựng được sơ đồ tổ chức hút nước thí nghiệm của hệ thống giếng, khi hạ
thấp MNN trong hố móng. Kết quả đo được hiện trường giúp cho việc xác
định các thông số để tính toán đồng thời cũng là số liệu để kiểm nghiệm mô
hình.
- Hố móng sâu, hệ số thấm lớn đưa ra cách tính toán khi bố trí 2, 3 hoặc nhiều
hàng giếng; “xác định số hàng, độ sâu đặt giếng, khoảng cách các giếng
trong một hàng, khoảng cách giữa các hàng và độ hạ thấp mực nước của từng
hàng giếng”. Đề xuất bố trí bổ sung giếng theo biên có nguồn cấp nước bổ
sung cho nước ngầm chảy vào hố móng, bố trí giếng phù hợp với các biên
của hố móng có hệ số thấm khác nhau.
- Kết quả nghiên cứu được áp dụng cho công trình trạm bơm tiêu Bảo Khê-
Hưng Yên.


3
CHƯƠNG1
TỔNG QUAN BIỆN PHÁP HẠ MỰC NƯỚC NGẦM TIÊU NƯỚC HỐ
MÓNG
1.1 Đặc điểm và yêu cầu của các hố móng.
1.1.1 Đặc điểm hố móng.
Khi thi công hố móng sâu, phải đào đất ở phía dưới MNN nếu nước ngầm chảy
vào làm cho nền bị ngậm nước dẫn đến tính nén co tăng lên, công trình sẽ bị sụt lún
quá lớn, tạo ra lún phụ thêm của công trình, ảnh hưởng đến an toàn của công trình
xây dựng. Hơn thế nữa, khi nước ngầm chảy vào hố móng thì không thể thực hiện
được các công tác xây dựng và đổ bê tông hố móng làm cho tiến độ thi công chậm,

chất lượng công trình không đảm bảo. Do đó, khi thi công công trình nằm dưới
MNN cần phải có biện pháp hạ thấp mực nước ngầm xuống dưới cao trình đáy hố
móng và tiêu thoát nước tích cực để công trình được thi công trong điều kiện khô
ráo.
Phạm vi xây dựng các công trình có khối lượng lớn, thi công trong điều kiện
chật hẹp, hố móng sâu đặt dưới MNN được mở rộng không ngừng.
1.1.2 Yêu cầu tiêu nước hố móng.
Khi tiêu nước hố móng cần phải đảm bảo hố móng luôn khô ráo và đảm bảo sự
ổn định thành vách hố móng.
Chọn phương pháp tiêu nước thích hợp với từng thời kỳ thi công liên quan đến
nhiều nhân tố như điều kiện địa chất, đặc biệt là hệ số thấm của nền, chiều sâu hố
móng, MNN cần hạ thấp và biện pháp thi công.
Xác định lưu lượng, cột nước cần tiêu từ đó lựa chọn cấu tạo giếng và sơ đồ bố
trí giếng hợp lý để tiêu nước, thích hợp với từng thời kỳ thi công.
1.1.3 Sơ lược tình hình hạ thấp MNN trên thế giới và trong nước.
Việc nghiên cứu hạ thấp MNN được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới
cho các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông ngầm, bằng các phương pháp từ

4
đơn giản đến phức tạp. Đã có các cải tiến phù hợp với thực tế xây dựng để giảm giá
thành và hình thành các qui trình, qui phạm trong điều kiện ở các nước khác nhau
trong điều kiện tự nhiên khác nhau.
Việc xây dựng các công trình có hố móng sâu dưới MNN như công trình thuỷ
lợi, thuỷ điện, cấp thoát nước, trạm bơm, bể chứa, công trình giao thông ngầm, rất
phổ biến ở Nhật, Mỹ, Pháp, Đức, Nga, Áo. Ví dụ, ở Giơnevơ có nhiều công trình
ngầm dưới lòng sông Rôn, tại Tokyo có tới hơn 300 công trình ngầm, tại Matxcơva
có tới trên 200 công trình ngầm. v.v nhưng vẫn chưa có tài liệu hướng dẫn và quy
phạm về hạ thấp MNN bằng hệ thống giếng.
Ở Liên Xô cũ đã ứng dụng phương pháp hạ MNN khi xây dựng các tuyến tàu
điện ngầm và kênh đào ở Matxcơva, kênh đào Vonga Đông, hàng loạt nhà máy thủy

điện và khu công nghiệp lớn, nhưng việc xác định biện pháp hạ thấp MNN được
thực hiện theo kinh nghiệm.
Ở nước ta, đã áp dụng biện pháp hạ thấp MNN bằng giếng kim, nhưng giếng
kim phải nhập ngoại và không thông dụng, giá thành cao, công tác bảo quản, bảo
dưỡng tốn kém làm cho giá thành hạ thấp MNN cao. Đã áp dụng phương pháp hạ
thấp MNN khi xây dựng các công trình nhưng đã kéo dài thời gian thi công như: âu
thuyền Cầu Đất, trạm bơm Như Trác, trạm bơm Hữu Bị II, trạm bơm Vân Đình,
trạm bơm Kim Đôi, trạm bơm Tràm, cống Liên Mạc II, cống Vân Cốc, cống Hiệp
Thuận, cụm công trình đầu mối Hát Môn - Đập Đáy,… và nhiều công trình dân
dụng, giao thông, công nghiệp khác.
Sự thất bại trong việc hạ thấp MNN ở một số công trình của nước ta do một số
nguyên nhân: các giếng hoạt động không đạt công suất thiết kế vì thi công các giếng
không đúng quy trình kỹ thuật, khả năng tạo chân không không đạt thiết kế, khả
năng thu nước của giếng nhỏ hơn nhiều so với thiết kế, tính toán lưu lượng chảy vào
hố móng chưa đúng và hệ số thấm của tài liệu khảo sát không sát với thực tế.
Ở nước ta việc thi công các công trình có hố móng sâu gặp rất nhiều khi xây
dựng các trạm bơm, cống qua đê, nhà cao tầng như trạm bơm Hữu Bị, Như Trác
(Hà Nam), Cầu Khải (Thanh Hóa), cống Vân Cốc (Hà Tây cũ) khi thi công các

5
công trình này phần lớn phải hạ MNN để thi công hố móng. Đa số các công trình
dùng biện pháp như cọc cừ, cọc kết hợp bơm chân kim, hệ thống bơm chân kim,
tường vây
1.2 Các phương pháp hạ mực nước ngầm tiêu nước hố móng công trình thủy
1.2.1. Tổng quan
HMNN chủ yếu là lợi dụng “Hình phễu rút nước”. Khi bắt đầu bơm hút thì
nước ngầm trong tầng chứa nước ở xung quanh chảy vào giếng, sau một thời gian,
mực nước sẽ ổn định và hình thành một đường cong uốn về phía giếng tạo thành
một mặt trũng hình phễu (Hình 1-1). Bán kính phễu R và chiều sâu HMNN S ở
ngay trong giếng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố chính là mức độ thấm

nước của đất tức là hệ số thấm.[15]
MNN ban ®Çu
S
§êng b·o hßa
H
R

Hình 1-1. Sơ đồ làm việc của một giếng đơn HMNN
Một giếng chỉ tiêu được nước cho một khối đất tương đối nhỏ. Bởi vậy, để
tiêu nước cho khối đất lớn trong phạm vi đường viền của khu vực hố móng, phải bố
trí một hệ thống giếng. Phần dưới của các giếng phải có thiết bị lọc để nước chảy
vào giếng qua đó và nước sẽ được liên tục bơm từ giếng lên và dẫn ra ngoài đê quai.
Do kết quả của việc bơm nước liên tục nói trên, trong khối đất bị vây quanh
bởi các giếng hút nước thì MNN dần dần bị hạ thấp và ổn định ở một cao trình nào
đó theo yêu cầu của thiết kế (Hình 1-2).
Chiều sâu hạ nước ngầm tại các khu vực, các vùng khác nhau phụ thuộc vào
nhiều yếu tố: chiều dày, các đặc trưng địa kỹ thuật của tầng chứa nước, lưu lượng
nước tới nói chung và sự hiện diện của sông hồ ở gần đó, thời gian bơm nước nói

6
riêng. Nó phụ thuộc vào cả khoảng cách giữa các giếng và kết cấu của bản thân các
giếng.[13]
S
So
MNN æn ®Þnh sau khi h¹ thÊp
GiÕng hót níc h¹ thÊp MNN
TÇng kh«ng thÊm
H
h
H

0
c
A
o
R
H
g
MNN ban ®Çu

Hình 1-2. Mực nước ngầm được hạ xuống thấp hơn đáy móng ổn định
Khi áp dụng các biện pháp hạ thấp mực nước ngầm, phải tính đến các nhân
tố sau:
- Loại đất và hệ số thấm.
- Cao trình yêu cầu HMNN và cao trình MNN tự nhiên, thường thì mực
MNN phải được hạ thấp hơn đáy dưới hố móng 0,5÷1,0m.
- Dùng hình thức nào để chống giữ hố móng, đặc biệt là hố móng sâu.
- Diện tích hố móng lớn hay nhỏ, thời gian cần HMNN.[13]
- Biện pháp HMNN và phạm vi áp dụng.
- Từ kinh nghiệm thực tiễn các nhà khoa học đã dựa vào thành phần hạt
trong các loại đất khác nhau mà chọn dùng phương pháp HMNN thích hợp được
tổng kết như trong bảng 1-1, 1-2, 1-3 và hình 1-3.

7
Bảng 1-1. Các phương pháp hạ thấp MNN và làm khô nhân tạo đất yếu bão hòa
nước và điều kiện sử dụng [1]
Độ sâu
yêu cầu
hạ thấp
MNN
(m)
Đất đá, hệ số thấm, m/ngày đêm
Sét pha, sét
<0,01mm
Sét pha
0,01÷0,1mm
Cát mịn
Hạt nhỏ
Hạt
trun
g
Hạt thô
Hạt
thô
lẫn
sỏi
Sạn sỏi lẫn cát
75÷100
Sạn sỏi sạch
100÷200
Cuội sạch, 1000
Tầng chứa
nước nhiều lớp

có tính thấm
nước khác
nhau nằm xen
kẹp
1÷2
2÷10
10÷25
25÷40
40÷75
50÷100
≤5
Làm khô
bằng điện
(thiết bị kim
nhẹ một
tầng)
Hút chân
không (kim
phun)
Thiết bị có các ống
kim (một tầng)
Giếng
thường
hạ thấp
mực
nước
Thoát nước lộ
thiên
Thiết bị giếng
kim kết hợp

với thoát
nước lộ thiên
≤18÷2
0
Làm khô
bằng điện
(thiết bị kim
nhẹ một
tầng)
Hút chân
không (các
ống kim phun
nhiều tầng)
Thiết bị có các ống
kim nhiều tầng,
kim phun
Giếng
thường
hạ thấp
mực
nước
Thiết bị giếng
kim nhiều
tầng, kim
phun, giếng
thường hạ
thấp MNN kết
hợp với thoát
nước lộ thiên
>18÷20

Làm khô
bằng điện
(thiết bị kim
lọc nhẹ một
tầng)
Hút chân
không (các
ống kim phun
nhiều tầng)
Các giếng tầng hạ
thấp mực nước







8
Bảng 1-2. Phạm vi áp dụng các biện pháp hạ mực nước ngầm [13]
TT
Tên gọi
Điều kiện thích hợp
1
Thoát nước mặt
Đất đá vụn, cát hạt thô, đất có lượng nước thấm lớn
2
Giếng kim chân
không

Cát bột, đất bột sét, hệ số thấm (0,1÷0,5)m/ngđ, mực nước
ngầm tương đối cao, giếng kim một tầng, độ sâu hạ mực nước
(3÷6)m; giếng kim hai tầng độ sâu hạ mực nước (6÷9)m; đến
12m khi dùng nhiều tầng
3
Giếng kim có
thiết bị phun
Đất cát có hệ số thấm (0,1÷50) m/ngđ, độ sâu đào hố móng lớn
hơn 6m, độ sâu hạ nước của giếng kim phun có thể đến 20m
trở lên
4 Giếng thường
Lớp cát thô, cuội sỏi, tầng chứa nước tương đối thô, hệ số thấm
tương đối lớn, lượng nước khá nhiều, độ sâu hạ nước từ
(3÷15)m
5
Giếng thường có
máy bơm sâu
Hệ số thấm khá lớn, lượng nước ngầm nhiều
6
Giếng kim, giếng
thường
Bên trên lớp đất có nước động tầng trên hoặc tầng chứa nước
ngầm và bên dưới có tầng thấm nước không chứa nước, hoặc
nước ngầm tương đối ổn định hoặc tầng chứa nước có áp
7
Giếng kim điện
thấm
Đất sét bão hoà, đặc biệt là bùn hoặc đất bùn, hệ số thấm rất
nhỏ, nhỏ hơn 0,1m/ngđ
Bảng 1-3. So sánh các phương pháp HMNN [13]

Phương
pháp
Độ sâu
HMNN
(m)
Hệ số
thấm
K(m/ngày)
Loại tầng
đất thích
hợp
Đặc điểm của phương pháp
Ghi
chú
Tiêu
nước
mặt,
giếng
thường
0,001÷50
Các loại
đất, các loại
cát, bùn
nhão
Thi công thuận tiện, đơn
giản, rẻ tiền, chỗ có MNN
cao thì làm phương pháp bổ
trợ. Hố móng vẫn bị ướt át
và bẩn, ảnh hưởng đến thi
công và chất lượng móng

công trình
Ứng
dụng
phổ
biến
nhất

9
Giếng
thường
1 cấp
3÷6 0,1÷50
Đất sét bột,
đất bột, các
loại cát, các
loại đất cát
Thi công đơn giản, an toàn,
rẻ tiền, ít ảnh hưởng đến
công trình xây dựng ở xung
quanh. Độ sâu hạ nước
tương đối nhỏ
Ứng
dụng
rất rộng
rãi
Giếng
kim có
thiết bị
dòng
phun

8÷20 0,1÷50
Đất sét bột,
đất bột, đất
cát, các loại
cát
Độ sâu HMNN lớn, hệ
thống khá phức tạp, sự cố
vận hành hay xẩy ra, tiêu
phí năng lượng rất lớn

Giếng
kim kết
hợp
điện
thấm
Quyết
định bởi
các giếng
được lựa
chọn khác
<0,1
Đất sét, đất
sét bột, đất
bùn, đất sét
bùn
Sử dụng khi các phương
pháp khác khó đạt hiệu quả,
phải kết hợp sử dụng với
các phương pháp khác nữa
nên tương đối phiền toái

Giếng
thường
3÷5 20÷200
Cát trung,
cát thô, đá
sỏi, đá cuội
Thích hợp khi HMNN trong
tầng cát, lượng rút nước
lớn, độ sâu HMNN nhỏ

Giếng
kim
bơm
sâu
>15m 10÷250
Lượng rút nước lớn, độ sâu
HMNN lớn, sử dụng khi
các phương pháp khác khó
đạt hiệu quả, có thể giảm
thấp áp lực của nước có áp.
Phạm vi và mức độ ảnh
hưởng ra xung quanh lớn
Ứng
dụng
rộng rãi


10
Mịn Trung Thô

Sỏi sạn
CátBùn
Sét
Mịn Trung Thô Mịn Trung Thô
100
50
0
0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2 6 20 60
Hàm lợng hạt sét <d, Wt(%)
Đờng kính hạt d (mm)
Điện thấm
Giếng kim chân không
Giếng kim dạng ống (kim phun)
Giếng thờng, tháo nớc lộ thiên

Hỡnh 1-3. Phm vi ỏp dng HMNN hin trng [13]
1.2.2. Phng phỏp HMNN bng ging thng
- Cu to: Gm ng thnh ging v ng lc nc, mỏy bm hỳt nc mi
ging, ng tp trung nc, trm bm v ng dn x nc. ng thnh ging cú th
dựng loi ng gang ỳc, ng bờ tụng ct thộp, ng nha cú ng kớnh t
200ữ350mm. ng lc cú th dựng ct thộp hn thnh khung, bờn ngoi bc li lc
(mt li 1ữ2mm), di 2ữ3m (hỡnh 1-4), cng cú th dựng ng lin c l, bờn
ngoi bc li thộp m km (hỡnh 1-5) hoc dựng ng bờ tụng ct thộp.[13]
400~500
ngoài ống lọc
C
hi tiết
A
2000~3000
150~250

ố
ng hút
Thân ống
ố
ng hút
ố
ng ngoài bằng
thép hoặc gang
ố
ng chìm
Đất sét
Bơm nớc
nớc
Lới lọc bên

Hỡnh 1-4. Ging thng c ln

D
D
B
A
A
1
2
H
1
H
2

Hỡnh 1-5. ng lc nc bng gang

ỳc

11
- Bố trí giếng: Trước tiên phải xác định tổng
lượng nước chảy vào hố móng, kiểm tra khả
năng hút nước giới hạn của một giếng, từ đó
xác định được số lượng giếng. Thường bố trí
giếng phân bố đều ở mép ngoài hố móng theo
số lượng đã xác định. Đối với hố móng rộng và
sâu thì có thể bố trí trên các cơ của mái hố
móng. Cũng có những trường hợp bố trí ngay
cả bên trong hố móng.[13]
Khoan lỗ có thể bằng phương pháp ống lồng, giữ thành bằng dung dịch sét,
cũng có thể dùng khoan xoắn ốc, nhưng đường kính lỗ phải lớn hơn đường kính
ngoài của ống giếng 15÷250mm, rút hết bùn ở đáy ống ra, hạ giếng ống xuống,
dùng ống chính để nối các ống giếng lại. Giữa thành lỗ và giếng ống thép lấp kín
bằng sỏi đường kính 3÷15mm để làm tầng lọc nước. Ống hút nước dùng loại ống
cao su, ống nhựa PVC hoặc ống thép đường kính 50÷100mm. Đáy ống phải ở bên
dưới MNN thấp nhất khi rút nước.[19], [18]
- Rửa giếng: Ống gang đúc có thể rửa bằng pittông và máy nén khí. Ống
bằng các loại vật liệu khác rửa bằng máy nén khí, rửa đến khi nước trong mới thôi.
Trong khi hút nước phải thường xuyên kiểm tra, quan sát động cơ điện và các thiết
bị khác, đo MNN, ghi lại lưu lượng của nước bơm ra.[19], [18]
Giếng thường thích hợp với tầng cuội sỏi có hệ số thấm lớn, lớp đất có lượng
nước ngầm phong phú (lượng nước xả của mỗi giếng ống có thể đến 50÷100m
P
3
P/h),
hệ số thấm của đất đến 20÷200m/ngày đêm thì độ sâu HMNN có thể đạt đến
khoảng 3÷5m. Phương pháp này thường dùng khi HMNN không áp có lực.[13]

1.2.3. Giếng thường với máy bơm sâu
Giếng thường với máy bơm sâu do bơm hút sâu đặt trên đỉnh giếng hoặc
bơm đặt chìm sâu trong giếng và ống lọc tạo thành.
Thiết bị cấu thành giếng loại này bao gồm: các ống giếng lọc, các tổ máy
bơm sâu đặt ở mỗi giếng, ống tập trung nước và ống xả nước.[13]

Hình 1-6. Cấu tạo chi tiết A


Gi¸ ®ì
Bé phËn thu
(ngìng)
è
ng hót
è
ng dÉn
níc h¹ giÕng
150~250
50~100
níc