Tính toán vòng vây ngăn nước trong thi công nền móng

Tính toán vòng vây ngăn nước trong thi công nền móng
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong ngành xây dựng cơ bản nói chung và xây dựng cầu nói riêng, khối lượng cũng
như thời gian thi công của kết cấu phần dưới ( nền móng) chiếm tỉ trọng rất lớn
(khoảng 20% tổng giá trị công trình). Việc thi công nền móng công trình Cầu thường
rất khó khăn vì điều kiện địa chất, thủy văn trong khu vực thi công thường rất phức tạp.
Một trong những trở ngại rất lớn là thi công trong điều kiện nước mặt. Để khắc phục
khó khăn đó, dùng vòng vây để ngăn nước, chống đõ thành hố móng trong quá trình thi
công móng. Tuy nhiên, tùy thuộc vào vị trí móng, độ sâu của nước mặt có thể sử dụng
các loại vòng vây khác nhau.
Ngoài ra, khi lựa chọn loại vòng vây sao cho kinh tế nhất và thuận lợi nhất cho từng
điều kiện cụ thể của đơn vị thi công.

II. MỘT SỐ LOẠI VÒNG VÂY NGĂN NƯỚC TRONG THI CÔNG MÓNG
1. Phân loại, cấu tạo và phạm vi áp dụng
1.1. Vòng vây bằng đất, đá:
a. Vòng vây dùng đất để đắp:
+ Cấu tạo:
- Vòng vây đất là loại vòng vây đơn giản nhất. Bằng cách dùng đất đắp thành bờ chắn
nước xung quanh hố móng. Có thể là đắp đất tất cả các phía của hố móng, hoặc chỉ
có 03 phía nếu như hố móng nằm gần bờ.
- Loại vòng vây này có thể sử dụng các loại đất ít thấm hoặc không thấm nước, như
sét, á sét nặng hoặc các loại cát, á cát. Nếu là đất sét thì phải đắp vào mùa khô nước,
đồng thời phải đầm chặt từng lớp.
- Để chống xói vòng vây ta phải đắp với ta luy thoải hoặc gia cố. thêm các loại vật

liệu chống xói khác như đá, sỏi…
MNTC
1
:

3
;

1
:
5
Đ

Êt
Cấu tạo vòng vây đất
Trang: 1
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
MNTC
1
:

1
,
5
;

1
:
2
Bao tải (hoặc đá
hộc)
Cu to vũng võy t kt hp vi xp ỏ hc hoc bao ti
1
:

3
;

1
:
5
MNTC
>0,5 m
Lừi sột
Cu to vũng võy ỏ hc kt hp vi lừi sột
+ Phm vi ỏp dng:
- Mc nc thi cụng khụng sõu lm v khụng b cn tr dũng chy.
- Lu tc dũng chy nh (V < 0,5m/s).
b. Vũng võy ỏ hc:

+ Cu to:
- Nu ch cú ỏ hc thỡ xp cht ch th no cng khụng th ngn c nc. Vỡ vy
phi p thờm mt mn chn bng t sột mt ngoi vũng võy, hoc dựng lừi sột
trong, nhiu vũng võy quan trng dựng c lừi bờtụng hoc cc vỏn thộp.
Trang: 2
Tính toán vòng vây ngăn nước trong thi công nền móng
MNTC
§¸ héc
Líp ®Êt sÐt
Lõi sét
MNTC
MNTC

Lâi bªt«ng
MNTC
Cäc v¸n thÐp
§¸ héc
§¸ héc
Một số dạng vòng vây bằng đá hộc
+ Phạm vi áp dụng:
- Vì mái taluy dốc hơn, chắc chắn hơn nên có thể chắn những nơi nước sâu hơn vòng
vây bằng đất đắp.
- Dùng ở những nơi có sẵn loại đá hộc.
c. Vòng vây bao tải đất:
- Sử dụng đất khô cho vào bao tải, sau đó đem ra khu vực cần đắp đểp xếp thành vòng

vây ngăn nước. Khi gặp nước đất sẽ ngậm nước trương nở để bịt kín khe hở chống xói
thấm nước.
- Các loại bao tải phải xếp sole theo hàng theo lớp.
1.2. Vòng vây đất kết hợp với cọc ván gỗ:
a. Cấu tạo và phạm vi áp dụng:
d/3
d/3
d
c >d/3
d < 8cm
d/2 d/2
Tiết diện một số loại cọc ván gỗ

- Khi mực nước khá sâu, vòng vây đất đá có nhược điểm là khối lượng rất lớn, mặt
cắt sông bị thu hẹp quá nhiều. Do đó có thể gây xói lở đáy sông và bản thân vòng
Trang: 3
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
võy, gõy cn tr giao thụng trờn sụng. Cho nờn ta cú th s dng loi vũng võy t
kt hp cc vỏn g.
- Tu theo sõu mc nc v tc dũng chy, ta cú th la chn mt trong hai
loi vũng võy hn hp di õy.
b. Phõn loi vũng võy:
* Vũng võy t cú mt lp cc vỏn g:
- Vũng võy ny dựng vi mc nc khụng sõu quỏ 3m v lu tc dũng chy t 0,5-
0,15m/s.

- Cỏc thanh cc vỏn s khụng chn c nc, nờn lp t p phớa ngoi s ngn
nc t ngoi chy vo h múng. dc t p tu theo loi t.
- Mt nh vũng võy rng ti thiu 0,5m.
- H múng o sõu ti a khong 4m.
Cọc ván gỗ
MNTC
Đất
* Vũng võy t cú 2 lp cc vỏn g:
- gim nh kớch thc vũng võy hn na ta cú th dựng thờm lp cc vỏn th 2
ngoi thay th cho mỏi dc t nhiờn. Khi ú t ch phi p gia hai hng cc
vỏn, cỏch nhau mt khong khụng nh hn 1,5-2m, thụng thng b=(0,5-1,0)h
n

, -
bề rộng hai lớp cọc ván nhng khụng c nh quỏ (0,4-0,6)H, H- chiều cao tính từ
chân cọc đến đỉnh.
Trang: 4
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
MNTC
Cọc ván gỗ
Đất
1.3. Vũng võy cc vỏn thộp:
a. Cu to v phm vi ỏp dng:
- Cc vỏn thộp l loi cc vỏn rt thụng dng i vi cỏc h múng cú nc mt. K c
nhng loi h múng sõu vi ct nc bờn ngoi cao, thng s dng khi H > 5m.

40 cm
1 cm
40 - 42 cm
10 cm
Mt s loi tit din cc vỏn thộp
- Bn thõn cc vỏn c ch to bng loi vt liu cú cng cao (thộp), khp mng
cht ch nờn ngn c s thõm nhp ca nc, ng thi cú kh nng úng sõu vo trong
hu ht cỏc loi nn t ỏ, to ra mt mn chn nc ngm trong cỏc lp t thm v m
bo n nh khi o múng. ng thi bn ca loi cc vỏn ny rt cao, dựng c nhiu
ln.
b. Phõn loi cc vỏn thộp:
- lm vũng võy h múng thng s dng nhiu loi cc vỏn thộp cú hỡnh dng, kớch

thc v c im khỏc nhau.
Trang: 5
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
- Tu theo mc nc thi cụng, sõu ca ỏy h múng v nhng iu kin a cht, thu
vn ta la chn loi vũng võy cc vỏn thộp cho phự hp.
Cọc ván thép
Khung định vị
Văng chống
Mt bng múng s dng vũng võy cc vỏn thộp
b.1. Vũng võy cc vỏn n:
- Vũng võy cc vỏn n thng ch s dng khi chiu cao ct nc thp v h múng o
nụng. Trng hp mc nc cao hn, cc vỏn n vn cú th chu c nu nh mt

thm t bờn l h múng.
Tuy nhiờn, khụng vỡ th m p t bờn l trong to ra mt con trch cao hn lũng sụng
lm i trng vi ỏp lc nc bờn ngoi. Nh vy cú th lm vũng võy mt n nh theo
chiu ngc li khi mc nc h xung t ngt.
- tng cng kh nng lm vic ca cc vỏn thộp n ta cú th tng cng thờm bng
cỏc tng vng chng ngang, cú th dựng mt hoc nhiu tng vng chng ngang, ph thuc
vo chiu cao ct nc v chiu sõu ỏy h múng.
Trang: 6
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
MNTC
Cọc ván thép Cọc ván thép
MNTC

ụ đất phản áp
Cọc ván thép
MNTC
Văng chống ngang
MNTC
Cọc ván thép
Văng chống ngang
Cu to vũng võy cc vỏn thộp n (khụng v cú vng chng ngang)
b.2. Vũng võy cc vỏn kộp:
- Nguyờn tc lm vic cng nh vũng võy hn hp vỏn g 2 lp vi t p. Loi ny
thng s dng khi h múng quỏ rng cho nờn s dng khụng hiu qu cỏc vng chng
ngang.

- Nu cú hin tng rũ r nc nhiu, cú th thờm t vo trong lũng hai lp cc vỏn
kộo di ng thm.
Trang: 7
Tính toán vòng vây ngăn nước trong thi công nền móng
MNTC
Cäc v¸n thÐp Cäc v¸n thÐp
Cấu tạo vòng vây cọc ván thép kép
1.4. Vòng vây cọc ván BTCT:
- Vật liệu sử dụng để chế tạo cọc bán BTCT chủ yếu là bêtông, khi cấn thiết ta mới
cho thêm cốt thép để tăng cường độ làm việc chịu uốn của cọc ván.
- Loại vòng vây này thường chỉ sử dụng để thi công móng trong trường hợp tường
cọc ván được dùng kết hợp là một bộ phận của công trình. Cho nên rất ít được dùng làm

vòng vây tạm thời trong thi công móng cầu vì kích thước tiết diện ngang lớn, nặng.Bên
cạnh đó có ưu điểm là tận dụng được vật liệu địa phương.
1.5. Vòng vây thùng chụp:
a. Cấu tạo:
- Đó là các loại vòng vây chế tạo sẵn bằng gỗ, thép, bêtông cốt thép, có độ cao đảm bảo
cho việc thi công, thông thường thì phải cao hơn ít nhất 0,7m so với mực nước thi công
(những nơi có sóng lớn thì có thể khác).
- Cũng có thể dùng kết hợp với tường cọc ván để giảm bớt khối lượng của thùng chụp khi
sử dụng ở mức nước sâu.
b. Phạm vi sử dụng:
- Thùng chụp được sử dụng chủ yếu ở những nơi mà cọc ván thép sử dụng không hiệu quả
như khi gặp nền đá cứng không đóng được cọc ván, hoặc những nới có sóng lớn, nước

sâu…
Sau đây giới thiệu một số loại thùng chụp được sử dụng trong thi công móng mố trụ cầu:
+ Thùng chụp bằng gỗ;
+ Thùng chụp bằng thép:
- Vòn vây nổi di động
Trang: 8
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
- Vũng võy phao KC
+ Thựng chp bng bờtụng ct thộp
Ngoi ra cũn cú 2 loi thựng chp sau:
+ Nu khong cỏch t ỏy sụng n b múng ln thỡ s dng thựng chp cú ỏy
(bng thộp hoc g).

+ Trng hp khong cỏch ny khụng ln lm thỡ cú th dựng lai thựng chp
khụng ỏy.
Lớp cát lót tạo
phẳng
Lớp bêtông bịt đáy
Kết cấu thùng chụp
MNTC
Kt cu thựng chp khụng ỏy
Trang: 9
Tính toán vòng vây ngăn nước trong thi công nền móng
MNTC
Cäc

KÕt cÊu ®ì thïng
chôp
KÕt cÊu thïng chôp
Kết cấu thùng chụp có đáy.
1.6. Vòng vây cọc ống thép:
- Lọai này cũng giống như cọc ván thép, tuy nhiên chỉ sử dụng khi chiều cao mực nước
mặt rât lớn và không ổn định.
- Cọc ván là những thép ống. Tùy theo yêu cầu mà đường kính, bề dày thành ống thép
sẽ khác nhau. Có thể có hoặc không có cấu tạo các tầng văng chống ngang.
- Muốn thi công phải có loại búa rung tải trọng lớn hơn loại vòng vây cọc ván thép.
- Loại này thường ít sử dụng ở nước ta, nhưng có thể gặp ở công trình cầu Thanh Trì.
Dưới đây là cấu tạo mối nối giữa hai ống thép và vòng vây:

Mèi
nèi
èng
thÐp
Trang: 10
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Cu to vũng võy cc ng thộp.
2. Thit k tớnh túan vũng võy
Tính toán vòng vây cọc ván thép
Nội dung tính toán vòng vây cọc ván thép bao gồm :
Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy
Tính ổn định chống lật của tờng cọc ván

Tính độ bền các bộ phận của vòng vây: cọc ván thép ,vành đai và khung
chống
a) Xác định các dữ liệu để tính toán :
Cơ sở thiết kế căn cứ vào các yếu tố :
Kích thớc bệ móng, cao độ đặt đáy móng
Tình hình địa chất lòng sông
Điều kiện thuỷ văn: mực nớc thi công, mực nớc cao nhất, mực nớc thấp nhất,
vận tốc nớc, mức xói chung và xói cục bộ
Những đặc trng kỹ thuật của cọc ván thép
Điều kiện thông thuyền trên sông
Điều kiện cung ứng vật t và thiết bị thi công
Trang: 11

Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
b) Xác định sơ đồ hình dạng và kích thớc cơ bản của vòng vây cọc ván thép
>0,7m
Kích thớc của vòng vây trên mặt bằng đợc xác định từ kích thớc bệ móng
Kích thớc của vòng vây trên mặt đứng đợc xác định dựa vào mực nớc thi công
và chiều cao bệ móng. Cao độ đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nớc thi công
tối thiểu 0,7 m .
Khoảng cách các tầng vành đai xác định căn cứ vào khả năng chịu lực của cọc
ván thép
Cao độ của chân cọc ván thép quyết định phụ thuộc vào mức xói cục bộ , điều
kiện địa chất lòng sông và tối thiểu phải thấp hơn đờng xói cục bộ 2m
c) Tải trọng tính toán

Chủ yếu là tải trọng ngang
Nếu có máy móc , thiết bị thi công trên sàn công tác thì phải tính thêm trọng
lợng bản thân các thiết bị đó
Tính toán thờng theo 2 giai đoạn thi công :
+ Giai đoạn 1 : vòng vây đã hạ đến đáy sông, nhng cha đổ bê tông bịt
đáy.
+ Giai đoạn 2 : vòng vây hạ đén cao độ thiết kế , đổ xong bê tông bịt đáy
và tiến hành hút nớc trong vòng vây
Tuỳ thuộc điều kiện cụ thể chọn tổ hợp tính toán bất lợi nhất từ các lực sau :
1- áp lực thuỷ tĩnh :
hPn ì=

2- áp lực thuỷ động :
Trang: 12
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Lực xung kích của nứơc chảy bình quân :
g
mv
KKP
n
bq
2
2
21

=
Trong đó :
K1 : hệ số hình dạng cọc ván thép :
+ Cọc ván thép dạng bản : K1=1,0
+ Cọc ván thép dạng máng : K1=1,4
K2 : hệ số hình dạng của vòng vây :
+ Vòng vây hình chữ nhật : K2 = 1,0
+ Vòng vây hình tròn hoặc elíp : K2 = 0,73
m : khối lọng riêng của nớc : m=1,0
v : vận tốc dòng nứơc
g : gia tốc trọng trờng
Trang: 13

Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
3- áp lực ngang của đất
áp lực chủ động :






=
2
45

02


tghnP
c
ddnc
c
d
Trong đó :
+ n
c
: hệ số áp lực chủ động của đất , lấy bằng 1,2

+
dn

: dung trọng đẩy nổi của đất
+
( )
ndn




+

=
0
1
1
+

hệ số rỗng của đất
+
0

trọng lợng đơn vị của đất , lấy bằng 2,7 T/m3
+

n

dung trọng của nớc , lấy bằng 1 T/m3
+
c
d
h
chiều cao cột đất , gây áp lực chủ động
+

góc nội ma sát của đất
Hợp lực của áp lực chủ động :

c
d
c
d
c
d
hPE
2
1
=
; điểm đặt ở 1/3 chiều cao cột đất áp lực
áp lực bị động :

+=
2
45
02

tghnP
b
ddnb
b
d
Trong đó :
+ n
b
: hệ số áp lực bị động của đất , lấy bằng 0,8
+
b
d

h
chiều cao cột đất , gây áp lực bị động ; điểm đặt ở 1/3 chiều cao cột đất áp
lực
4- Lực sóng
ss
hq
11
10
=
Trang: 14
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Trong đó :

h
s
: chiều cao sóng , phụ thuộc vận tốc gió , chiều sâu nứơc , chiều dài thổi sóng

DKh
s 10
073,0=
Trong đó :
+
10
4,0
1

D
eK

+=
+
10
14
199
1

+= e
Với
+
10

: tốc độ gió ở cao độ bình quân 10m trên mặt sóng
+ D : chiều dài gió thổi
5- Lực gió
kCqq
t
H 0

=
Trong đó :
+
0
q
: áp suất gió động
+ K : hệ số phụ thuộc chiều cao của áp suất gió động
+ C : hệ số khí động học
6- Lực va
Là lực tập trung. lấy khoảng 10-20 T, phụ thuộc cấp sông
d) Các bớc tính toán
1. Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy

Trờng hợp 1 : Xét toàn bộ vòng vây chịu tác dụng của lực đẩy nổi
Lực đẩy nổi :

HFP
n
d
=
+ H : chiều sâu cột nớc tính từ đáy lớp bêtông bịt đáy đến mực nớc thi công
+ F : diện tích chịu tác dụng của lực đẩy nổi , tính theo đòng tim vòng vây
+

: dung trọng của nớc

Lực cản chống đẩy nổi (P
g
) bao gồm:
Trọng lợng bản thân của các bộ phận vòng vây (P
1
): cọc ván thép, vành đai,
khung chống, bê tông bịt đáy.
Lực ma sát giữa cọc chính của công trình với bê tông bịt đáy (P
2
) :
12
fFnP

tx
=
Trong đó:
+ n : số cọc
+ Ftx : diện tích tiếp xúc giữa mặt bên của một cọc với bê tông bịt đáy, m2;
+ f
1
: lực ma sát đơn vị giữa cọc bê tông và bê tông bịt đáy, lấy bằng 6T/ m2.
Lực ma sát giứa chân cọc ván thép và đất (P3):
P
3
= C.h.f

2
Trong đó:
+ C - chu vi vòng vây , tính theo đờng tim cọc ván thép, m ;
+ h - chiều sâu ngập đất của cọc ván thép, m;
Trang: 15
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
+ f2 -lực ma sát đơn vị của đất trong phạm vi cắm cọc ván thép (T/ m2)
P
g
= P
1
+ P

2
+ P
3
;
Điều kiện an toàn của vòng vây:
dng
PkP .
k - hệ số an toàn, lấy bằng 1,3 - 1,5.
Trờng hợp 2: tách 1 dải bê tông bịt đáy rộng 1 m dọc theo đờng tim trụ theo hớng th-
ợng- hạ lu, và coi nó nh dầm một đầu ngàm tại tim hàng cọc biên, còn một đầu hẫng
tại chỗ tiếp giáp với cọc ván thép.
TảI trọng tác dụng lên dầm bao gồm:

Trọng lợng bản thân của bê tông bịt đáylà tải trọng phân bố đều:
MHq
bb
1
1

=
(T/ m)
Trong đó:
+
b
H.

:chiều dầy dự kiến của lớp bê tông bịt đáy, m;
+
b

: dung trọng của bê tông bịt đáy, lấy bằng 2,3 T/ m3 ;
+ 1 M : bề rộng của dải bê tông bịt đáy tách ra.
+ áp lực đẩy của nớc: q
2
= -

H.1M (T/ m)
+

: dung trọng của nớc bằng 1 T/ m3
+ H : chiều sâu cột nớc từ đáy lớp bê tông bịt đáy đến mực nớc thi công
ở đầu hẫng của dầm chịu một lực tập trung P do có lực ma sát với cọc ván thép.
P = bh
b
f
3
Trong đó:
+ b bề rộng dảI bê tông bịt đáy tách ra lấy bằng 1m
+ hb chiều dầy bê tông bịt đáy.
+ f3 lực ma sát đơn vị giữa bê tông bịt đáy và cọc ván thép

lấy bằng 3,5 4 T/ m2
Sơ đồ tính toán :
Nội lực phát sinh trong dầm:
Trang: 16
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Pll
qq
M
m


=

2
12
ã
2
)(
Mômen kháng uốn của dầm:
6
2
b
bh
W =

kéo
[ ]

=
W
M
k
bêtông
Từ 2 trờng hợp tính toán trên sẽ xác định đợc chiều dầy bê tông bịt đáy cần thiết.
2. Tính ổn định chống lật của tờng cọc ván
xét giai đoạn trớc khi đổ bêtông bịt đáy với giả thiết :
+ Lòng sông bị xói đến đờng xói cục bộ

+ Vòng vây đã khép kín bằng cọc ván thép, và cọc ván thép đã hạ đến đáy sông.
Điều kiện ổn định chống lật của tờng cọc ván xác định theo công thức :
M
l
< mM
g
Trong đó :
M
l
: mômen gây lật
M
g

: mômen giữ
m : hệ số điều kiện làm việc
3. Tính toán độ bền các bộ phận của vòng vây CVT(cọc ván thép)
a) Kiểm toán độ bền của CVT
Xét ở giai đoạn sau khi đổ bê tông bịt đáy, hút cạn nớc bên trong vòng vây để thi công
bệ
Sơ đồ tính:
Tách một dải tờng cọc ván theo phơng đứng với bề rộng 1m theo chu vi vòng vây và
coi nó là một dầm liên tục nhiều nhịp, bị ngàm một đầu tại đờng xói lở cục bộ và kê
trên các gối tựa là các điểm tỳ của CVT vào vành đai và một gối tựa vào lớp bê tông
bịt đáy tại điểm cách mặt bê tông 0,5m
Tải trọng tác dụng lên tờng cọc ván là tổ hợp lực bất lợi nhất của các lực

ngang.
Từ sơ đồ kết cấu và sơ đồ tải trọng xác định đợc các mômen M
i
, và các phản lực gối
tựa R
i
. Đối chiếu nội lực phát sinh trong CVT với khả năng chịu lực của CVT sẽ
khẳng định đợc CVT có đảm bảo điều kiện độ bền hay không.
b) Tính toán vành đai:
Sau khi xác định đợc các phản lực gối tựa R
i
sẽ xác định đợc tải trọng tác dụng vào

vành đai và từ đó tính đợc nội lực phát sinh trong vành đai.
Tính toán vành đai theo điều kiện bền có xét đến điều kiện ổn định
c) Tính toán thanh chống :
Thanh chống đợc tính toán với sơ đồ 1 thanh chịu nén . Lực tác dụng vào thanh chống
chính bằng phản lực gối tựa của vành đai
d) Tính toán cột chống ( cọc định vị )
Trang: 17
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Lực ngang tác dụng lên mỗi cột chống bằng :
n
R
kP .=

Trong đó :
+ R : hợp lực của các lực ngang tác dụng vào hệ khung chống
+ n: số lợng cột chống
+ k : hệ số phân phối không bằng nhau , lấy bằng 1,15-1,25
Cột chống đợc tính theo sơ đồ cọc đơn chịu lực ngang
Trờng hợp nền đất tốt thì cột chống đợc tính với sơ đồ một thanh chịu lực ngang tập
trung với đầu trên tự do , còn đầu dới đợc ngàm ở điểm cách đờng xói lở cục bộ
đoạn (5-7)d, với d là đờng kính hoặc cạnh của cột chống
Môment phát sinh lớn nhất trong cột :
M=P(H+t)
Trong đó :
+ P-lực ngang tác dụng vào cột chống

+ H-khoảng cách từ điểm đặt của lực ngang đến đờng xói cục bộ
+ t-khoảng cách từ đờng xói lở cục bộ đến điẻm ngàm cột chống : ( 5 ữ 7 )d
Trờng hợp nền đất ở trạng tháI dẻo mềm thì môment phát sinh trong cột chống đợc
xác định theo công thức :

+=
md
P
HPM
'
max
3
2
Trong đó :
)34(3
3
'

hH
mdh
P
+
=

+=
2
45
2
45
0202


tgtgm
dn
Trang: 18
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng

h : chiều sâu cọc chịu ảnh hởng của lực ngang , xác định từ biểu thức sau :
)34(6
3
hH
mdh
P
+
=
Trang: 19
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
. Tính toán thùng chụp
a) Sơ đồ hình dạng và kích thớc cơ bản của thùng chụp

+ Kích thớc của thùng chụp trên mặt bằng đợc xác định từ kích thớc của bệ móng . Để
xét đến điều kiện thi công , phảI đảm bảo khoảng cách từ mép bệ móng đến chân
thùng chụp không nhỏ hơn 0,75-1,0 m
+ Kích thớc của thùng chụp trên mặt đứng đợc xác định từ điều kiện xói lở lòng sông
và mực nớc thi công . Cao độ đỉnh thùng chụp phảI cao hơn mực nứoc thi công
không ít hơn 0,7 m
b) Nội dung tính toán thùng chụp
Cũng nh vòng vây cọc ván thép , tải trọng tác dụng vào thùng chụp chủ yếu là các loại
lực ngang , bao gồm :
+ áp lực thuỷ tĩnh
+ áp lực thuỷ động
+ Lực sóng

+ Lực gió
+ Lực va
Trờng hợp trên sàn công tác có máy móc thiết bị thì phải tính thêm các lục đứng do
trọng lợng bản thân các thiết bị máy móc này gây ra
Tính toán thùng chụp theo các giai đoạn thi công :
Giai đoạn 1: thùng chụp đã hạ đến đáy sông, nhng cha đổ bêtông bịt đáy .
Giai doạn 2 :thùng chụp đã hạ đến đáy sông, đổ xong bêtông bịt đáy, và hút nớc thi
công
Các nội dung tính toán thùng chụp :
+ Tính xói cục bộ
+ Tính toán kết cấu vỏ thùng chụp
+ Tính toán khung chhịu lực chính

Trang: 20
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
+ Tính toán hệ cọc chống
+ Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy
1. Tính xói cục bộ :
Căn cứ hình dạng thùng chụp , tình hình địa chất thuỷ văn tại nơi xây dựng công trình
để tính chiều sâu xói cục bộ . Từ đó quyết định chiều cao thùng chụp
Công thức tính xói cục bộ
KKB
VV
hh
d

x
cb
)014,0(
0
0


+=
Trong đó :


x

V
H
h
0
0
2,6
=

-hệ số phụ thuộc chiều sâu nớc và kích thớc thùng chụp
dHV
x
.6,3

0
=
d-đòng kính của hạt đất đáy sông
K
đ
-hệ số phụ thuộc hình dạng trụ
K-hệ số phụ thuộc góc xiên giữa dòng chảy và thùng chụp nếu góc xiên
10


thì
K=1,0

H- chiều sâu nớc

-hệ số phụ thuộc vào đờng kính của hat đất đáy sông
B- bề rộng trụ
Trang: 21
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
2. Tính toán kết cấu vỏ thùng chụp
H

Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vỏ thùng chụp
Kiểm tra ứng suất vỏ thùng chụp theo công thức :
W

M
=

Trong đó :
+
M-môment phát sinh lớn nhất trong vỏ do áp lực thuỷ tĩnh gây nên
+
W-môment chống uốn của tiết diện vỏ
Có thể tính W cho 1m chiều rộng vỏ hoặc tính theo một phần tiết diện nh hình vẽ
11
y
j

M
=

;
22
y
j
M
=

;
Y

1
, y
2
-khoảng cách cách từ trục trung hoà tới các mép trên và dói tiết diện
Trang: 22
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Kiểm tra mối hàn liên kết sờn và vỏ theo công thức :
j
QS
c
=

Trong đó :
+
Q-lực cắt lớn nhất phát sinh trong vỏ
+
Sc môment tĩnh của vỏ đối với trục trung trung hoà
+
j -moment quán tính của tiết diện
Trong trờng hợp kết cấu sờn tơng đối tha , cần kiểm toán ứng suất của vỏ nh bản kê 4
cạnh
Trong giai đoạn đổ bêtông bịt đáy cần kiểm tra ứng suất phát sinh trong vỏ thùng
chụp với áp lực ngang của bêtông tác dụng lên vỏ xác định theo công thức :
( )

2
/1000 mKGhP
d
=

Trong đó :
+
h
đ
=k.I
+
I- tốc độ đổ bêtông bịt đáy ( chiều cao bêtông dâng lên trong 1 giờ)

+
k- hệ số duy trì độ lu động của bêtông , k

0,65
+

- dung trọng bêtông, lấy bằng 2,3 T/m
3
Các bớc tính toán khung chịu lực chính, hệ cột chống, lớp bêtông bịt đáy tơng tự nh
khi tính vòng vây cọc ván thép
Tính toán vòng vây đất
Tính toán vòng vây đất gồm 2 phần chính : tính ổn định chống trợt và tính lợng nớc

thấm vào hố móng
a) Tính ổn định chống trợt
Dới áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động , đập đất phảI bảo đảm không bị trợt :
áp lực thuỷ tĩnh :
2
2
n
nt
h
W

=

áp lực động :
nd
h
g
v
W
2
=
+
n

-trọng lợng riêng của nớc =1T/m

3
+
h
n
-độ sâu nớc mặt
+
v-vận tốc dòng nớc
+
g -gia tốc trọng trờng
Lực ma sát chân đập : G.f
+
G -trọng lợng 1 m đập

+
f -hệ số ma sát giữa đất đắp đập và đáy sông f=0,5-0,3
b) Tính lợng nớc thấm qua 1m chu vi của vòng vây
L
hk
q
n
2
2

=
Trong đó :

Trang: 23
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
o

k
:hệ số thấm của đất đắp đập
o hn-độ sâu nớc mặt
o L-chiều dài thấm
Tính toán vòng vây gỗ đơn
n

a

2h
adn

Tnh toán vòng vây cọc ván gỗ đơn tơng tự tính cọc ván có nhiều tầng chống
Cọc ván đợc coi nh dầm liên tục chịu tác dụng của áp lực nớc , đất , có gối tựa là các
tầng thanh chống ngang , chân cọc coi nh khớp hay ngàm tuỳ thuộc tính chất của đất
Nếu đất rời rạc hay dẻo nhão coi nh khớp ở độ sâu 1/2h-1/3 h , nếu đất chặt hay cứng
coi nh ngàm cũng ở độ sâu trên
Tính toán theo các giai đoạn thi công : ví dụ nh hình vẽ bên thì theo các giai đoạn :
Giai đoạn 1: hút nớc và đào đất thấp hơn tầng chống 1 đợc 0,75-1m
Giai đoạn 2:đặt tầng chống 1 , hút nớc và đào thấp hơn tầng chống 2 từ 0,75-1 m

Giai đoạn 3 : đặt tầng chống 2, hút nớc và đào thấp hơn tầng chống 3từ 0,75 -1 m
Giai đoạn 4: đặt tầng chống 3 hút nớc và đào đến độ sâu thiết kế
Tính toán vòng vây gỗ kép
2/
2
nnn
hE

=
Trang: 24
Tớnh toỏn vũng võy ngn nc trong thi cụng nn múng
Tnh toán vòng vây cọc ván gỗ kép theo 2 trờng hợp chịu tảI trọng tác dụng :

+ trớc khi hút nởc ra khỏi hố móng , hai tờng cọc ván trong và ngoài chịu tác dụng
của áp lực đất đắp ( Dùng
DN

) , còn áp lực nớc trong và ngoài tờng cân băng nhau
+ Sau khi hút nớc ra khỏi hố móng : tờng chịu áp lực nớc từ phía ngoài. Cả 2 tờng đều
chịu áp lực đất đắp và áp lực nớc trong đất đắp do nớc ngấm qua cọc ván vào :
ndng
ẻt
EEEE
2
1

+==
Trong đó :
ẻt
E
-áp lực lên tờng trong
ng
E
-áp lực lên tờng ngoài
d
E
-áp lực của đất đắp dùng với
dn

n
E
-áp lực thuỷ tĩnh của nớc
Trang: 25