NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CHẮN GIỮ HỐ MÓNG SÂU BẰNG CỪ KHI ĐÀO ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỘ THIÊN.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.03 MB, 120 trang )
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
THÔN
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
---------------------------
LÊ MINH TÂM
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CHẮN
GIỮ HỐ MÓNG SÂU BẰNG CỪ KHI ĐÀO ĐẤT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỘ THIÊN.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội, 2011
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
---------------------------
LÊ MINH TÂM
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CHẮN
GIỮ HỐ MÓNG SÂU BẰNG CỪ KHI ĐÀO ĐẤT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỘ THIÊN.
Chuyên ngành :
Xây dựng Công trình thuỷ
Mã số:
60 - 58 - 40
:
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. LÊ KIM TRUYỀN
Hà Nội - 2011
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài:
“ Nghiên cứu áp dụng các giải pháp chắn giữ hố móng sâu bằng cừ khi
đào đất bằng phương pháp lộ thiên” được hoàn thành với sự giúp đỡ về mọi mặt
và tạo điều kiện tốt nhất của Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa
Công trình cùng các thầy giáo, cô giáo các bộ môn, các cán bộ công nhân viên
phục vụ của trường Đại học Thủy lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Tác giả xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, phòng Đào tạo ĐH & SĐH,
khoa Công trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp cao học,
các cán bộ công nhân viên phục vụ của trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ
và truyền đạt kiến thức.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo: GS.TS Lê Kim Truyền
đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần
thiết cho luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty tư vấn xây dựng thuỷ lợi
Việt Nam - CTCP, Ban lãnh đạo Công ty tư vấn 11, văn phòng tư vấn, thư viện công
ty tư vấn đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, cổ vũ về tinh
thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả hôm nay.
Do hạn chế về trình độ chuyên môn cũng như thời gian, nên Luận văn không
tránh khỏi những sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận được nhiều sự góp ý chỉ
bảo của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện tốt hơn Luận văn
của mình.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2011
Tác giả
Lê Minh Tâm
Học viên: Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1
II. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài ......................................................................... 1
III. Cách tiếp cận, phương pháp và đối tượng nghiên cứu ....................................... 2
1. Cách tiếp cận ........................................................................................................ 2
2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2
3. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 2
IV. Kết quả dự kiến đạt được ................................................................................... 2
CHƯƠNG 1
HỐ MÓNG SÂU, NHỮNG ĐẶC ĐIỂM VÀ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ
1.1. Khái niệm về hố móng sâu và những hố móng sâu thường gặp trong thi công công
trình thuỷ lợi, thuỷ điện. ......................................................................................................... 3
1.2. Đặc điểm và nguyên tắc thiết kế .............................................................. 7
1.2.1 Công trình hố móng có những đặc điểm sau................................................... 7
1.2.2. Nguyên tắc thiết kế và phân loại kết cấu chắn giữ ................................................... 8
1.2.2.1 Nguyên tắc thiết kế..................................................................................................... 8
1.2.2.2 Đặc điểm thiết kế ....................................................................................................... 9
1.2.2.3 Phân loại tường vây hố móng................................................................................ 10
1.3. Nội dung của công tác thiết kế ....................................................................... 14
1.3.1. Lựa chọn và bố trí kết cấu chắn giữ hố móng. ............................................. 14
1.3.2. Tính toán thiết kế kết cấu chắn giữ hố móng ............................................... 16
1.3.3. Nghiệm toán tính ổn định của kết cấu chắn giữ theo trạng thái giới hạn .... 16
1.3.4. Thiết kế các điểm nối. .................................................................................. 18
1.3.5. Giếng hạ nước ngầm. ................................................................................... 18
1.3.6. Phương pháp đào móng................................................................................ 19
1.3.7. Quan trắc. ..................................................................................................... 19
1.4. Một số vấn đề của thiết kế và thi công công trình hố móng .......................... 20
1.4.1. Tính áp lực đất nước .................................................................................... 20
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
1.4.1.1 Phương pháp tính toán ............................................................................... 20
1.4.1.2 Tính riêng và tính gộp áp lực nước đất...................................................... 20
1.4.1.3 Phương pháp thí nghiệm xác định các thông số cường độ của đất ........... 21
1.4.1.4. Hiệu chỉnh kết quả tính toán theo kinh nghiệm ........................................ 22
1.4.2. Khống chế mực nước ngầm trong quá trình thi công hố móng ................... 23
1.4.3. Hiệu ứng thời gian, không gian của công trình hố móng............................. 24
1.4.4. Khống chế biến dạng của hố móng .............................................................. 24
1.4.5. Sự cố của công trình hố móng là nghiêm trọng ........................................... 25
1.5. Những công trình thường được sử dụng để chắn giữ hố móng sâu khi đào đất
bằng phương pháp lộ thiên ..................................................................................... 26
1.6. Những phương pháp đào móng bằng phương pháp lộ thiên. .......................... 28
1.7. Những nhu cầu thực tế và phương hướng phát triển áp dụng công nghệ thiết kế,
thi công các công trình chắn giữ hố móng sâu. ...................................................... 28
1.8. Kết luận chương 1 ........................................................................................... 29
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN MỞ MÓNG LỘ THIÊN KHÔNG CẦN CHẮN
GIỮ MÁI HỐ MÓNG.
2.1. Khái niệm và điều kiện ứng dụng phương pháp mở móng lộ thiên................ 30
2.2. Đánh giá sự ổn định của mái hố đào. .............................................................. 32
2.2.1. Lựa chọn các thông số độ bền chống cắt khi tính ổn định mái dốc ............. 32
2.2.2. Trượt tịnh tiến trên mái dốc vô hạn.............................................................. 33
2.2.2.1. Mái dốc vô hạn không thoát nước............................................................. 33
2.2.2.2. Mái dốc vô hạn thoát nước ....................................................................... 34
2.2.3. Trượt xoay .................................................................................................... 36
2.2.3.1. Cơ cấu phá hoại mái dốc trong đất dính .................................................. 36
2.2.3.2. Ổn định không thoát nước - phân tích ứng suất tổng (ϕ u =0) .................. 38
R
R
2.2.3.3. Ổn định thoát nước - phân tích ứng suất hiệu quả ................................... 40
2.2.3.4. Xác định áp lực nước lỗ rỗng.................................................................... 44
2.2.3.5. Mặt trượt mái hố móng không theo cung tròn .......................................... 46
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
2.2.3.6. Phương pháp phân tích nêm ..................................................................... 47
2.2.3.7. Xét áp lực nước lỗ âm khi tính ổn định mái dốc ....................................... 49
2.3. Kết luận chương 2. .......................................................................................... 53
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG KẾT CẤU CHẮN GIỮ ĐẤT
BẰNG TƯỜNG CỪ
3.1. Khái niệm và đặc điểm các loại kết cấu chắn giữ đất bằng tường cừ ............. 55
3.1.1. Kết cấu chắn đất ........................................................................................... 55
3.1.2. Các loại cừ .................................................................................................... 56
3.2. Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ. ......................................................... 60
3.2.1. Các dạng tải trọng và phân loại .................................................................... 60
3.2.2. Áp lực đất ..................................................................................................... 62
3.2.2.1. Áp lực đất tĩnh ........................................................................................... 63
3.2.2.2. Lý thuyết áp lực đất Rankine ..................................................................... 65
3.2.2.3 Lý thuyết áp lực đất Coulomb .................................................................... 72
3.2.2.4. Tính áp lực đất trong các trường hợp đặc biệt ......................................... 77
3.2.3. Áp lực nước ................................................................................................. 81
3.2.3.1. Phương pháp tính áp lực nước bình thường ............................................. 81
3.2.3.2 Tính áp lực nước khi dòng thấm ở trạng thái ổn định ............................... 83
3.2.3.3 Tính áp lực nước bằng đồ giải ................................................................... 85
3.3. Thiết kế tường cừ. .......................................................................................... 86
3.4. Bố trí tổ chức thi công đất trong hố móng có kết cấu chắn giữ đất bằng tường cừ ... 88
3.5. Kết luận chương 3............................................................................................ 90
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG BIỆN PHÁP CHẮN GIỮ ĐẤT BẰNG TƯỜNG CỪ CHO CÔNG
TRÌNH CỐNG TẮC GIANG - PHỦ LÝ TỈNH HÀ NAM
4.1. Giới thiệu tổng quan về công trình ................................................................. 91
4.1.1 Vị trí, quy mô công trình và quá trình nghiên cứu ........................................ 92
4.1.2. Khu vực hưởng lợi ....................................................................................... 92
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
4.1.3. Địa chất công trình, địa chất thủy văn ......................................................... 93
4.1.3.1. Địa chất khu vực đầu mối công trình ........................................................ 93
4.1.3.2. Địa chất thủy văn ...................................................................................... 94
4.1.4. Khí tượng & Thủy văn công trình. ............................................................... 94
4.1.4.1. Mạng lưới quan trắc. ................................................................................ 94
4.1.4.2. Mực nước lớn nhất trong năm .................................................................. 95
4.1.4.5. Mực nước nhỏ nhất ................................................................................... 95
4.1.5. Biện pháp công trình. ................................................................................... 96
4.1.5.1. Biện pháp xử lý nền ................................................................................... 96
4.1.5.2. Biện pháp kỹ thuật và tổ chức xây dựng ................................................... 96
4.2 Tính toán kết cấu chắn giữ mái hố móng công trình Tắc Giang bằng cừ thép 97
4.2.1. Lựa chọn loại kết cấu ................................................................................... 97
4.2.2. Tính toán ổn định của hố móng .................................................................. 98
4.2.2.1. Mục đích tính toán .................................................................................... 98
4.2.2.2. Tài liệu tính toán: ...................................................................................... 98
4.2.2.3. Phương pháp tính ................................................................................... 103
4.2.2.4. Tính toán ổn định .................................................................................... 103
4.3. Phân tích kết quả tính toán ............................................................................ 106
4.4. Kết luận chương 4 ......................................................................................... 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Những kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu. ....................................... 108
II. Một số tồn tại của luận văn.............................................................................. 109
III. Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp .............................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
DANH MỤC BẢNG BIỂU
1. Bảng 1.1 Lựa chọn kết cấu chắn giữ .................................................................. 15
2. Bảng 1.2 Thống kê các nguyên nhân gây sự cố hố móng sâu ........................... 25
3. Bảng 2.1 Độ dốc lớn nhất của vách hố móng, vách hào không có gia cố ......... 30
4. Bảng 2.2 Độ dốc lớn nhất của vách hố móng có độ sâu < 5m (không có chống đỡ) ... 31
5. Bảng 2.3 Độ dốc theo loại đất, trạng thái đất .................................................... 31
6. Bảng 2.4 Độ dốc của vách đá ............................................................................ 32
7. Bảng 3.1 Các tính chất của các loại cừ thép ..................................................... 58
8. Bảng 3.2 Một số loại cừ thép của Nga cùng một số tính chất của chúng ......... 59
9. Bảng 3.3 Tải trọng và tác động lên giếng chìm và tường trong đất trong giai đoạn
thi công .................................................................................................................. 61
10. Bảng 3.4 Trị số tham khảo hệ số áp lực đất tĩnh K o ....................................... 64
R
R
11. Bảng 3.5 Hệ số áp lực đất tĩnh K o của đất ....................................................... 64
R
R
12. Bảng 3.6 Hệ số áp lực đất tĩnh của đất nén chặt ............................................. 65
13. Bảng 4.1 Mực nước thiết kế trên sông Hồng tại vị trí cống Tắc Giang .......... 95
14. Bảng 4.2 Mực nước lớn nhất thiết kế trên sông Hồng tại vị trí cống Tắc Giang ...... 95
15. Bảng 4.3 Mực nước nhỏ nhất năm thiết kế tại cống Tắc Giang .................... 95
16. Bảng 4.4 Mực nước bình quân ngày nhỏ nhất năm thiết kế tại cống Tắc Giang .... 95
17.Bảng 4.5 Mực nước nhỏ nhất thiết kế trong mùa tiêu tại cống Tắc Giang .... 95
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
DANH MỤC HÌNH VẼ
1. Hình 1.1 Các sơ đồ về điieù kiện địa chất quyết định độ sâu đặt móng công trình 4
2. Hình 1.2 Độ sâu đặt móng và vị trí mực nước ngầm, mực nước áp lực .............. 6
3. Hình 1.3 Phân loại theo phương thức đào hố móng........................................... 12
4. Hình 1.4 Phân loại theo đặc điểm chịu lực của kết cấu ..................................... 13
5. Hình 1.5 Phân loại theo chức năng .................................................................... 13
6. Hình 1.6 Sơ đồ phân loại hố móng sâu theo phương thức đào .......................... 14
7. Hình 2.1 Các lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc không thoát nước ....... 33
8. Hình 2.2 Các lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc thoát nước ................. 35
9. Hình 2.3 Các dạng mặt phá hoại ........................................................................ 37
10. Hình 2.4 Các cung trượt có bán kính và tâm khác nhau .................................. 38
11. Hình 2.5 Phân tích ứng suất tổng ..................................................................... 38
12. Hình 2.6. Ảnh hưởng của khe nứt căng trong phân tích ứng suất tổng ........... 39
13. Hình 2.7 Ảnh hưởng của mái dốc ngập nước .................................................. 40
14. Hình 2.8 Phương pháp phân mảnh ................................................................... 41
15. Hình 2.9 Mảnh đơn giản hoá của Bishop ......................................................... 43
16. Hình 2.10 Biểu đồ giá trị r u .............................................................................. 47
R
R
17. Hình 2.11 Hiệu chỉnh hệ số an toàn cho trượt không theo cung tròn .............. 48
18. Hình 2.12 Thành phần của lực hút dính phát sinh của một góc ϕb khác nhau . 51
P
P
RR
19. Hình 2.13 Quan hệ giữa hệ số an toàn và lực hút dính ở một mái dốc đơn giản ... 51
20. Hình 2.14 Hệ số an toàn theo tỷ số ϕb , ϕ’ trong các điều kiện thấm khác nhau .. 53
P
R
P
R
21. Hình 3.1 Các kiểu biến dạng điển hình của tường đứng .................................. 55
22. Hình 3.2 Sử dụng cừ cho các công trình chắn nước, gia cố hố móng ............. 56
23. Hình 3.3 Các loại cừ gỗ và bê tông đúc sẵn ..................................................... 57
24. Hình 3.4 Dạng cài nối tiếp các cừ .................................................................... 57
25. Hình 3.5 Ba loại áp lực đất............................................................................... 62
26. Hình 3.6 Quan hệ giữa áp lực đất với chuyển vị tường ................................... 63
27. Hình 3.7 Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn ........................... 65
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
28. Hình 3.8 Trạng thái chủ động và bị động của Rankine ................................... 67
29. Hình 3.9 Lý thuyết áp lực đất của Rankine ..................................................... 67
30. Hình 3.10 Tính áp lực đất chủ động Rankine ................................................ 68
31. Hình 3.11 Tính áp lực đất chủ động của đất gồm nhiều lớp .......................... 70
32. Hình 3.12 Tính áp lực đất chủ động khi trên đất lấp có siêu tải .................... 71
33. Hình 3.13 Tính áp lực đất chủ động Rankine ................................................ 72
34. Hình 3.14 Lý thuyết áp lực đất Colomb ........................................................... 73
35. Hình 3.15 Tính áp lực đất chủ động Colomb .................................................. 73
36. Hình 3.16 Tính áp lực đất bị động Rankine .................................................... 76
37. Hình 3.17 Áp lực đất hướng ngang do tải trọng tập trung gây ra .................... 77
38. Hình 3.18 Áp lực đất hướng ngang do tải trọng tập trung gây ra ở tường cứng . 77
39. Hình 3.19 Tính áp lực đất và áp lực nước ........................................................ 81
40. Hình 3.20 Hình phân bố áp lực nước ở chân tường ......................................... 84
41. Hình 3.21 Hình phân bố áp lực nước không cân bằng ..................................... 85
42. Hình 3.22 Xác đinh tải trọng lên các thanh chống ........................................... 87
43. Hình 3.23 Trình tự thi công cho công trình được đắp lại ................................ 89
44. Hình 3.24 Trình tự thi công cho công trình được nạo vét................................ 89
45. Hình 4.1 Mặt cắt tính toán................................................................................ 98
46. Hình 4.2 Các thông số qui đổi ........................................................................ 101
47. Hình 4.3 Sơ đồ lực qui đổi ............................................................................. 102
48. Hình 4.4 Sơ đồ tính toán ................................................................................ 102
49. Hình 4.5 Sơ đồ lực minh họa ......................................................................... 103
50. Hình 4.6 Sơ đồ lực tác dụng ........................................................................... 105
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-1-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, việc phát triển các
khu công nghiệp, các khu đô thị hiện đại, các nút giao thông, các công trình thuỷ
lợi, thuỷ điện ngày càng nhiều và trong quá trình xây dựng công trình không thể
thiếu công tác đào hố móng để thi công công trình.
Móng của công trình thường sâu dưới mặt đất từ vài mét đến hàng chục mét,
việc đào móng ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ, giá thành xây dựng công trình, đặc
biệt nếu không có biện pháp chắn giữ hố móng hợp lý sẽ gặp rất nhiều khó khăn,
tốn kém và có khi làm hư hỏng, phá hoại các công trình xung quanh.
Các công trình chắn giữ mái hố móng sâu có nhiều dạng khác nhau như dạng
kết cấu mềm, dạng kết cấu cứng, có khi dùng biện pháp hữu hiệu hơn mà không cần
chắn giữ mái hố móng mà mục tiêu vẫn đạt được. Trong các phương pháp nêu trên,
phương pháp chắn giữ đất bằng cừ thường được ứng dụng phổ biến khi thi công các
công trình thuỷ lợi như các cống qua đê, âu thuyền, trạm bơm vv…
Trong phương pháp chắn giữ đất bằng cừ cũng có nhiều giải pháp khác nhau,
mỗi loại giải pháp đều có những ưu điểm và điều kiện ứng dụng của nó, lựa chọn
giải pháp nào vừa đảm bảo điều kiện kỹ thuật, yêu cầu về tiến độ thi công, giảm giá
thành xây dựng và phù hợp với quá trình đào móng… Chúng ta cần phải nghiên
cứu, nắm bắt đặc điểm phương pháp tính toán để làm chủ giải pháp công trình chắn
giữ mái hố móng khi đào móng là rất cần thiết.
Vì vậy, đề tài “ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP CHẮN GIỮ HỐ
MÓNG SÂU BẰNG CỪ KHI ĐÀO ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỘ THIÊN ” là
hết sức cần thiết, có ý nghĩa đối với khoa học và thực tiễn.
II. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. Nắm được cơ bản các phương pháp chắn giữ mái hố móng sâu.
2. Nghiên cứu khi nào chúng ta không phải chắn giữ mái hố móng và các giải
pháp chắn giữ hố móng sâu bằng cừ.
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-2-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
3. Phân tích đánh giá hiệu quả công tác thiết kế thi công tường cừ của công
trình Tắc Giang - Phủ Lý tỉnh Hà Nam.
III. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận
Nghiên cứu thông qua các tài liệu về công tác hố móng ở trong nước và các
giáo trình chuyên ngành dịch từ nước ngoài.
Tìm hiểu qua các tài liệu thiết kế và thi công hố móng đã được áp dụng, phân tích
rút ra những kinh nghiệm khi thiết kế và thi công hố móng sâu.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết về các lực tác dụng vào cừ và cách tính toán thiết kế cừ
đảm bảo ổn định của mái hố móng.
- Tính toán thiết kế thực hành cho một hố móng.
- Nghiên cứu kinh nghiệm thực tế và các tiêu chuẩn thiết kế cừ.
3. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tính toán thiết kế hố móng sâu chắn giữ bằng cừ và lấy cống Tắc
Giang - Phủ Lý tỉnh Hà Nam làm ví dụ.
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
Phân tích ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng phương pháp thiết kế và thi công
cừ bảo vệ hố móng sâu trong công trình thuỷ lợi, thuỷ điện;
Thu thập tài liệu thiết kế, thi công hố móng sâu cho công trình cống Tắc Giang
- Phủ Lý.
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-3-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
CHƯƠNG 1
HỐ MÓNG SÂU, NHỮNG ĐẶC ĐIỂM VÀ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ
1.1. Khái niệm về hố móng sâu và những hố móng sâu thường gặp trong thi công
công trình thuỷ lợi, thuỷ điện.
Hầu hết các thành phố trên thế giới, do cần tiết kiệm đất đai và giá đất ngày
càng cao, nên đã tìm cách cải tạo hoặc xây dựng các đô thị của mình với ý tưởng
chung là triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích
khác nhau về kinh tế, xã hội, văn hoá môi trường và có khi cả phòng vệ dân sự nữa.
Một số ngành công nghiệp do yêu cầu của dây truyền công nghệ (như nhà máy
luyện kim, cán thép, làm phân bón, sản xuất vật liệu xây dựng vv..) cũng đã đặt một
phần không nhỏ dây truyền đó nằm sâu dưới mặt đất.
Các trạm bơm lớn, công trình thuỷ lợi hay thuỷ điện cũng cần đặt sâu vào lòng
đất nhiều bộ phận chức năng của mình với diện tích đến hàng chục ngàn mét vuông
và sâu đến hàng trăm mét.
Việc xây dựng các loại công trình nói trên theo xu thế hiện nay dẫn đến xuất
hiện hàng loạt kiểu hố móng sâu khác nhau mà để thực hiện chúng, người thiết kế
và thi công cần có những biện pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách hố móng và công
nghệ đào thích hợp về mặt kỹ thuật - kinh tế cũng như an toàn về môi trường và
không gây ảnh hưởng xấu đến các công trình lân cận đã xây dựng trước đó.
Loại công trình xây dựng hạ tầng cơ sở đô thị thường gặp hố đào hoặc hào đào
sâu, từ đơn giản đến phức tạp như:
- Hệ thống cấp thoát nước;
- Hệ thống bể chứa và xử lý nước thải;
- Các đường ống cấp nước, khí đốt, điện động lực, cáp thông tin;
- Nút vượt ngầm cho người đi bộ hoặc phương tiện giao thông nhẹ;
- Bãi đậu xe, gara ôtô, kho hàng;
- Ga và đường tàu điện ngầm, đường ô tô cao tốc;
- Văn phòng giao dịch, cung hội nghị, khu triển lãm khổng lồ, trung tâm
thương mại..
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
-4-
- Tầng hầm kỹ thuật hoặc dịch vụ dưới các nhà cao tầng;
- Công trình phòng vệ dân sự;
- Vv..
Móng của hầu hết các công trình đều đặt dưới mặt đất do các lớp đất đá có sức
chịu tải lớn đa số ở độ sâu nào đó ở phía dưới mặt đất. Các công trình như nhà ở,
đập dâng, trạm bơm, cống … thường được xây dựng trong những hố móng đào lộ
thiên, các hố móng đào sâu từ vài mét đến hang chục mét.
Độ sâu đặt móng là một trong những nhân tố chủ đạo ảnh hưởng đến độ ổn
định, tính vĩnh cửu và sự khai thác bình thường của công trình. Độ sâu đặt móng
phụ thuộc vào địa hình, cấu trúc địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn khu đất cũng
như sự phân bố, đặc điểm của công trình thiết kế. Nói chung cố gắng để độ sâu đặt
móng là nhỏ nhất (giảm khối lượng đất đá đào, khối lượng xây móng ít, ít chịu ảnh
hưởng của nước dưới đất,…) nhưng phải ở độ sâu mà đất nền có khả năng chịu tải,
biến dạng xảy ra nằm trong phạm vi biến dạng cho phép của công trình.
Đây là các sơ đồ thường gặp về điều kiện địa chất khi xây dựng công trình.
Mỗi sơ đồ thể hiện những địa chất chính, chủ yếu nhất có ảnh hưởng đến độ sâu đặt
móng.
i
iv
1
2
ii
iii
v
v i
3
Hình 1.1 : Các sơ đồ về điều kiện địa chất quyết định độ sâu đặt móng công trình
Chú thích:
1-3 : Lớp đất đá có khả năng chịu tải 1-cao; 2-đủ; 3-thấp; h: Độ sâu đặt móng
kể từ mặt đất hoặc cao trình san bằng;
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-5-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
H1: Chiều dày lớp hoặc đới đất đá công tác; H2, H3: Chiều dày các lớp, đới
nằm dưới lót
Sơ đồ I . Từ bề mặt tới độ sâu vượt quá đới ảnh hưởng do tải trọng của công
U
U
trình gây ra là các loại đất đá rất chặt. Độ sâu đặt móng là cực tiểu, chỉ cần đào bỏ
lớp đất thổ nhưỡng, lớp đá phong hóa mạnh.
Sơ đồ II .Giải pháp giống sơ đồ I, nhưng cần xét tác động của khí hậu để xác
U
U
định độ sâu tối thiểu đặt móng nếu lớp công tác là đất sét. Với các công trình quan
trọng, nên đặt móng trên lớp đất đá rất chặt phía dưới (có xét đến tính hợp lý về kỹ
thuật và lợi ích kinh tế ).
Sơ đồ III. Tiến hành so sánh chiều dày hoặc đới công tác với chiều dày đới
U
U
chịu nén của công trình, nếu chênh lệch không nhiều thì chọn độ sâu móng tối thiểu
và xét thêm tác động khí hậu đến sự ổn định của móng , cố gắng để đới ảnh hưởng
chỉ phân bố trên lớp công tác ; nếu chiều dày lớp này nhỏ hơn đới hoạt động, độ sâu
đặt móng xác định căn cứ vào những tác động khí hậu đối với chúng, còn áp lực đáy
móng thì theo khả năng chịu tải của lớp lót (nếu cần cải tạo lớp này).
Sơ đồ IV. Nếu chiều dày lớp đất yếu trên cùng gần bằng chiều dày đới hoạt
U
U
động thì nên đặt móng trong đất chặt, rất chặt ở phía dưới. Hoặc có thể thay đổi đất
yếu trong nền móng bằng đệm cát, sỏi dăm hoặc cuội nếu chúng dày hơi ít nhiều,
chiều dày lớp chịu nén. Khi chiều dày lớp đất yếu của lớp công tác không chênh
lệch lắm độ sâu chịu nén của công trình thì tiến hành xây dựng theo sơ đồ VI, hợp
lý nhất là dùng móng sâu.
Sơ đồ V. Nếu chiều lớp đất yếu trên cùng là nhỏ thì độ sâu đặt móng phải là
U
U
tối thiểu nhằm để lại lớp đất chặt trong nền móng để phân phối ứng suất lên lớp đất
yếu, còn độ ổn định của công trình thì phải kiểm tra theo khả năng chịu tải của lớp
đất lót. Cố gắng để để đới chịu nén của công trình phân bố trong đất chặt.
Sơ đồ VI. Công trình đặt trên nền đất yếu, cần xét đến tác động khí hậu đến độ
U
U
sâu đặt móng và tuân thủ những điều thận trọng và hạn chế nhất định. Thường dùng
rộng rãi móng cọc kiểu treo hay tường cọc hạ sâu 20-25m hay lớn hơn.
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-6-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Điều kiện địa chất thủy văn có thể ảnh hưởng đến độ sâu đặt móng vì nước
dưới đất làm trạng thái vật lý và tính chất đất đá như độ chặt, độ sệt, độ bền, độ biến
dạng, khả năng chịu tải,… thay đổi; hình thành và phát triển các hiện tượng địa chất
như cát chảy, sạt lở, xói ngầm, lún ướt,… Biến đổi chiều dày đới chịu nén của công
trình và tăng độ lún do tác dụng đẩy nổi của nước với đất đá nền; hạ thấp độ bền và
phá hoại vật liệu móng, các bộ phận ngầm khác của công trình do tác dụng ăn mòn;
làm ngập các buồng ngầm hố móng…
Độ sâu đặt móng và vị trí mực nước ngầm, mực nước áp lực có thể có các
trường hợp sau (hình 1.2): a) móng luôn luôn ở trên mực nước ngầm, hố móng luôn
khô khi đào móng; b) móng thấp hơn khi mực nước ngầm dâng cao, do vậy hố
móng ngập nước nếu tiến hành đào hố móng thời gian này; c) móng đặt trong lớp
cách nước mỏng, phía dưới là nước có áp, lớp cách nước ở đáy hố móng có thể bị
biến dạng: đẩy trồi, bục đáy,… d) móng đặt trong lớp cách nước dày nên ổn định,
không bị đẩy trồi, bục đáy,… do áp lực của tầng nước có áp phía dưới.
Hình 1.2: Độ sâu đặt móng và vị trí mực nước ngầm, mực nước áp lực
Khi thiết kế công trình, cần xét đến những dao động theo mùa và theo nhiều
năm của mực nước ngầm cũng như khả năng hình thành mực nước ngầm mới cao
hơn (do xây dựng hồ chứa, rò rỉ các ống dẫn nước, từ kênh mương, do tưới quá
mức,…)
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-7-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
1.2. Đặc điểm và nguyên tắc thiết kế.
1.2.1 Công trình hố móng có những đặc điểm sau:
(1) Công trình hố móng là một loại công trình tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là
tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi
vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhau. Công trình hố móng là một khoa học đan
xen giữa các khoa học về đất đá, về kết cấu và kỹ thuật thi công; là một loại công trình
mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen của nhiều nhân tố phức tạp; và là ngành khoa học
kỹ thuật tổng hợp đang chờ phát triển về mặt lý luận.
(2) Do hố móng công trình là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc
lớn, là trọng điểm tranh giành của các đơn vị thi công, lại vì kỹ thuật phức tạp, phạm vi
ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi, sự cố hay xảy ra, là một khâu khó về mặt kỹ
thuật có tính tranh chấp trong công trình xây dựng. Đồng thời cũng là trọng điểm để hạ
thấp giá thành và bảo đảm chất lượng công trình.
(3) Công trình hố móng đang phát triển theo xu hướng độ sâu lớn, diện tích rộng, có
khi chiều dài chiều rộng đạt tới hơn trăm mét, quy mô công trình cũng ngày càng tăng
lên.
(4) Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công trình cao tầng, siêu cao tầng
chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây
dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi công công trình đều rất
kém. Lân cận công trình thường có các công trình xây dựng vĩnh cửu, các công trình lịch
sử, nghệ thuật bắt buộc phải được an toàn, không thể có mái đào dốc, yêu cầu đối với
việc ổn định và khống chế chuyển dịch rất là nghiêm ngặt.
(5) Tính chất của đất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng , điều kiện ẩn dấu
của địa chất và tính phức tạp, tính không đồng đều của điều kiện địa chất thủy văn
thường làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện được cho tình hình
tổng thể của các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác cũng tương đối thấp, tăng thêm khó
khăn cho thiết kế và thi công công trình hố móng.
(6) Đào hố móng trong điều kiện nền đất yếu, mực nước ngầm cao và điều kiện hiện
trường phức tạp khác dễ sinh ra trạng thái khác rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-8-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị dò nước
nghiêm trọng hoặc bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công
trình xây dựng, các công trình ngầm và đường ống ở xung quanh.
(7) Công trình hố móng bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn
đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất… trong đó, một khâu nào đó thất bại sẽ
dẫn đến cả công trình bị đổ vỡ.
(8) Việc thi công hố móng ở hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ thấp mực nước
ngầm đào đất… đều có thể sinh ra những những ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau,
tăng thêm các nhân tố có thể gây ra sự cố.
(9) Công trình hố móng có giá thành khá cao nhưng chỉ là công trình tạm thời nên
thường không muốn đầu tư chi phí nhiều. Nhưng nếu xảy ra sự cố thì xử lý sẽ rất khó
khăn, gây tổn thất lớn về mặt kinh tế và ảnh hưởng nghiêm trọng về mặt xã hội.
(10) Công trình hố móng có chu kì thi công dài, từ khi đào đất cho đến khi hoàn
thành toàn bộ các công trình kín khuất ngầm dưới mặt đất phải trải qua nhiều lần mưa to,
nhiều lần chất tải, chấn động, thi công có sai phạm v.v… tính ngẫu nhiên của mức độ an
toàn tương đối lớn, sự cố xảy ra thường là đột biến.
Những đặc điểm trên nói lên sự phức tạp khi thiết kế và thi công hố móng đòi hỏi
những nhà kỹ thuật phải thấy trước để chủ động trong khâu thiết kế và thi công.
1.2.2. Nguyên tắc thiết kế và phân loại kết cấu chắn giữ
Ranh giới phân biệt giữa hố móng sâu và hố móng nông không có quy định rõ rệt,
có người cho là quá 5m coi là hố móng sâu, còn trong thực tế thì thường lấy 6m làm ranh
giới hố móng nông với hố móng sâu là tương đối phù hợp. Có khi độ sâu hố móng ít hơn
5m nhưng phải đào trong điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn phức tạp
cũng phải ứng xử như đối với hố móng sâu.
1.2.2.1 Nguyên tắc thiết kế:
a. An toàn tin cậy: Đáp ứng yêu cầu về cường độ bản thân, tính ổn định và sự biến
dạng của kết cấu chắn giữ, đảm bảo an toàn cho công trình xung quanh;
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
-9-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
b. Hợp lý về kinh tế: Dưới tiền đề là bảo đảm an toàn, tin cậy cho kết cấu chắn giữ,
phải xác định phương án có hiệu quả kinh tế kỹ thuật rõ ràng trên cơ sở tổng hợp các mặt
thời gian, vật liệu, thiết bị, nhân công và bảo vệ môi trường xung quanh;
c. Thuận lợi và bảo đảm thời gian thi công: Trên nguyên tắc an toàn tin cậy và kinh
tế hợp lý, đáp ứng tối đa những điều kiện thuận lợi cho thi công (như bố trí chắn giữ hợp
lý, thuận tiện cho việc đào đất), rút ngắn thời gian gian thi công.
Kết cấu chắn giữ hố móng thường chỉ có tính tạm thời, khi móng thi công xong là
hết tác dụng. Một số vật liệu làm kết cấu chắn giữ có thể sử dụng lại, như cọc bản thép và
những phương tiện chắn giữ theo kiểu công cụ. Nhưng cũng có một số kết cấu chắn giữ
được chôn lâu dài trong đất như cọc tấm bằng BTCT, cọc nhồi, cọc trộn xi măng đất và
tường liên tục trong đất. Cũng có cả loại trong khi thi công móng thì làm kết cấu chắn
giữ hố móng, khi thi công xong trở thành một bộ phận của kết cấu vĩnh cửu, làm thành
tường ngoài các phòng ngầm kiểu phức hợp như tường liên tục trong đất.
1.2.2.2 Đặc điểm thiết kế :
Đặc điểm của công tác thiết kế của công trình chắn giữ hố móng là :
(1) Tính không xác định của ngoại lực: ngoại lực tác dụng lên các kết cấu chắn giữ
(áp lực chủ động và bị động của đất và áp lực nước) sẽ thay đổi theo điều kiện môi
trường, phương pháp thi công và giai đoạn thi công;
(2) Tính không xác định của biến dạng: Khống chế biến dạng là điều quan trọng
trong thiết kế kết cấu chắn giữ nhưng lại có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến lượng biến
dạng này như là: độ cứng của tường vây, cách bố trí tay chống (hoặc neo) và đặc tính
mang tải của cấu kiện, tính chất đất nền, sự thay đổi của mực nước dưới đất, chất lượng
thi công, trình độ quản lý ngoài hiện trường …;
(3) Tính chất không xác định của đất: Tính chất không đồng nhất của đất nền (hoặc
của lớp đất) và chúng cũng không phải là số không đổi, hơn nữa lại có những phương
pháp xác định khác nhau (như cắt không có và có thoát nước …) tùy theo mẫu lấy mẫu ở
những vị trí và giai đoạn thi công không giống nhau của hố móng tính chất đất cũng thay
đổi, sự tác dụng của đất nền lên kết cấu chắn giữ hoặc lực tác dụng của nó cũng theo đó
mà thay đổi;
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
- 10 -
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
(4) Những nhân tố ngẫu nhiên gây ra sự thay đổi: những thay đổi ngoài ý muốn sự
phân bố áp lực đất trên hiện trường thi công, sự không nắm vững những chướng ngại vật
trong trong lòng đất (ví dụ tuyến đường ống đã cũ nát), những thay đổi của môi trường
xung quanh… đều có ảnh hưởng đến việc thi công và sử dụng hố đào sâu một cách bình
thường.
Do những nhân tố khó xác định chính xác nói trên nên một xu hướng mới trong
thiết kế hố đào là theo lý thuyết phân tích độ rủi ro (Malcolm Puller, 1996).
Khi đánh giá các rủi ro trong ổn định mái dốc, các yếu tố an toàn trong phân
tích rủi ro của sự hoá lỏng và việc sử dụng kỹ thuật phân tích hệ thống để định
lượng rủi ro trong một dự án.
1.2.2.3 Phân loại tường vây hố móng
Tường quay chắn giữ có các loại chủ yếu sau đây:
(1) Tường chắn bằng xi măng đất trộn ở tầng sau: Trộn cưỡng chế đất với
ximăng thành cọc ximăng đất, sau khi đóng rắn lại sẽ thành tường chắn có dạng bản
liền khối đạt cường độ nhất định, dùng để đào loại hố móng có độ sâu 3 - 6m;
(2) Cọc bản thép: Dùng thép máng thép sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản
thép khoá miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U và chữ Z. Dùng phương pháp
đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ,
có thể thu hồi sử dụng lại, dùng cho loại hố móng có độ sâu từ 3 - 10m;
(3) Cọc bản bêtông cốt thép: Cọc dài 6 - 12m, sau khi đóng cọc xuống đất, trên
đỉnh cọc đổ một dầm vòng bằng bêtông cốt thép đặt một dây chắn giữ hoặc thanh
neo, dùng cho loại hố móng có độ sâu 6 - 13m;.
(4) Tường chắn bằng cọc khoan nhồi: Đường kính 600 - 1000mm, cọc dài 15 30m, làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh cũng đổ dầm vòng bằng
BTCT, dùng cho loại hố móng có độ sâu 6 - 13m;
(5) Tường liên tục trong đất: Sau khi đào thành hào móng thì đổ bê tông, làm
thành tường chắn đất bằng bêtông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho hố
móng có độ sâu 10m trở lên hoặc trong trường hợp điều kiện thì công tương đối khó
khăn.
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
- 11 -
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
(6) Giếng chìm và giếng chìm hơi ép: trên mặt đất hoặc trong hố đào nông có
nền được chuẩn bị đặc biệt ta làm tường vây của công trình để hở phía trên và phía
dưới. Phía bên trong công trình (trong lòng của giếng) đặt các máy đào đất, phía bên
ngoài thì có cần trục để chuyên đất đào được ra khỏi giếng. Cũng có thể đào đất
bằng phương pháp thuỷ lực. Dưới tác dụng của lực trọng trường (trọng lượng bản
thân của giếng ) công trình sẽ hạ sâu vào đất. Để giảm lực ma sát ở mặt ngoài giếng
có thể dùng phương pháp xói thuỷ lực, làm lớp vữa sét quanh mặt ngoài giếng và
đất, sơn lên mặt ngoài lớp sơn chống ma sát v.v...
Sau khi giếng đã hạ đến độ sâu thiết kế sẽ bị thi công bịt đáy và làm các kết
cấu bên trong từ dưới lên trên: Cột, sàn, móng thiết bị, bunke v.v...
Giếng chìm hơi ép: Trên mặt đất làm một hộp kín với nắp là sàn giếng và đáy
dưới nằm sát phần đào của chân giếng. Trong đó có lắp ống lên xuống và thiết bị
điều chỉnh áp suất không khí; bên cạnh có trạm khí nén và máy bơm. Đất đào được
trong giếng sẽ đưa lên mặt đất qua ống lên xuống và máy bơm. Đất đào được trong
giếng sẽ đưa lên mặt đất qua ống lên xuống và thiết bị điều chỉnh áp suất không khí
nói trên. Trong không gian công tác của giếng chìm hơi ép được bơm khí nén tới áp
lực bằng áp lực thủy tĩnh và nhờ vậy mà công tác đào đất sẽ khô ráo. Cùng với hộp
kín đi sâu vào đất ta thi công tiếp phần kết cấu nằm phía trên hộp kín nói trên.
Phương pháp giếng chìm hơi ép thường dùng trong đất yếu có mực nước ngầm cao,
dòng chảy mạnh, ở những nơi ngập nước, tức là trong những trường hợp việc thoát
nước là khó khăn và không hợp lý về mặt kinh tế, và chỉ ở độ sâu 30 - 35m vì không
thể công tác ở áp suất 3,0 - 3,5atm.
Kết cấu chắn giữ hố móng sâu có thể phân loại theo:
- Phương thức đào hố móng (hình 1.3);
- Đặc điểm chịu lực (hình 1.4);
- Chức năng kết cấu (hình 1.5).
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
(A) Đào hố
không có
chắn giữ
- 12 -
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Đào thẳng đứng
Đào có dốc
Đào kiểu con sơn
(Có neo kéo, không
có neo kéo)
(B) Đào hố
có chắn giữ
Đào có dốc khi không có nước ngầm
Đào có dốc thoát nước bằng máng hở
Đào có dốc khi hạ mực nước bằng giếng
Cọc bản thép, cọc ống thép
Cấu thành bởi cọc nhồi BTCT (cọc xế dày, cọc xếp thưa), tường
chắn đất tổ hợp bởi một hang hoặc hai hàng - cọc nhồi khoan lỗ
và bơm vữa hoặc trộn đất vôi, cọc bơm quay)
Tường liên
tục ngầm
Tường liên tục ngầm BTCT
Tường liên tục ngầm đất vôi có
cốt (SMW)
Phương thức đào hố
Kết cấu chắn giữ bằng giếng chìm
Tường chắn đất kiểu trọng lực
Cọc giữ đất cốt cứng
Đào kiểu kết cấu chắn giữ hình vòm
Đào kiểu chắn giữ bên trong (hệ thống trong được tạo thành bởi dầm ngang dọc
theo mặt bằng, ống thép, cọc) bao gồm 1 điểm chống, nhiều điểm chống.
Đào kiểu kết cấu chắn giữ với neo đất (cọc chắn đất, kết cấu neo giữ giữ một tầng,
nhiều tầng đinh đất kiểu thanh neo có tạo lực neo bằng dự ứng lực và không dự ứng
lực).
(C) Đào phân đoạn hố móng – phương pháp đào phân đoạn hố móng (đầu tiên
(Kết hợp
phương thức
A, B)
đóng cọc bản – đào ở phần giữa - đổ bê tông móng ở giữa và các kết cấu ngầm - cọc
bản chống chéo và chống ngang - rồi lại đào đất xung quanh thi công tiếp)
(D) Đào bằng phương pháp ngược và bán ngược (top – down) - Trước tiên làm cọc nhồi bê tông hoặc
tường rồi làm bản sàn từ trên xuống, lợi dụng nó làm kết cấu chắn giữ.
(E) Đào có gia
cố thể đất
thành hố và
đáy hố (sử
dụng riêng lẻ
hoặc kết hợp
kết cấu chắn
giữ khác)
Đào bơm vữa giữ thành, đào có màng hoá chất giữ thành, đào có ximăng đất lưới
thép giữ thành.
Đào có đinh đất giữ thành (bờ thành đặt thép phun bê tong)
Đào phun neo bê tông giữ thành (hoặc phun neo có thanh neo giữ thành)
Đào với cọc rễ cây dạng lưới giữ thành
Đào gia cố bằng bơm vữa dùng áp lực đất bị động đáy hố (hoặc kết hợp với cọc
chắn đất)
(F) Đào giữ thành bằng biện pháp tổng hợp - hố móng được đào bằng cách có một phần để mái dốc, có
một phần giữ thành.
Hình 1.3: Phân loại theo phương thức đào hố móng
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
- 13 -
Cọc
Kết cấu chắn giữ
Kết cấu chắn giữa
chịu lực bị động
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Cọc nhồi BTCT đào hố bằng công nhân (có thanh neo)
Cọc nhồi BTCT khoa hố bằng máy (có thanh neo)
Cọc BTCT đúc sẵn
Cọc nhào trộn
Cọc phun quay
Cọc thép (có thanh neo)
Bản
Bản thép hình chữ I/bản BTCT
Bản thép hình lòng máng …
Ống
Cọc ống thép (có thanh neo)
Cọc BTCT ống thép (có thanh neo)
Tường
Tường trong đất bằng BTCT (đổ tại chỗ/ lắp ghép)
Tường chắn kiểu trọng lực đất ximăng
Chắn giữ bằng thép
Chống
Kết cấu chắn giữ
chịu lực chủ động
Chống đỡ bằng thép máng
Chống đỡ bằng thép I
Chống bằng ống thép
Chống bằng BTCT
Chống bằng gỗ
Chống bằng chất đống bao cát
Phun neo để chắn giữ (bao gồm bơm vữa, kéo neo)
Tường bằng đinh đất để chắn giữ (bao gồm cài thép gia cường)
Hình 1.4: Phân loại theo đặc điểm chịu lực của kết cấu
Kết cấu chắn đất
thấm nước
Bộ phận
chắn đất
Kết
cấu
chắn
giữ
Kết cấu chắn đất,
ngăn nước
Bộ phận chắn giữ kiểu kéo giữ
1. Cọc thép chữ H chữ I có bản cài
2. Cọc nhồi đặt thưa trát mặt ximăng lưới thép
3. Cọc đặt dày (cọc nhồi, cọc đúc sẵn)
4. Cọc hai tầng chắn đất
5. Cọc nhồi kiểu liên vòm
6. Cọc tường hợp chất, cách làm ngược nhà ngầm
7. Chắn giữ bằng đinh đất
8. Chắn giữ bằng cài cốt gia cường
1. Tường liên tục trong đất
2. Cọc, tường trộn ximăng đất dưới tầng sâu
3. Cọc trộn ximăng dưới tầng sâu, thêm cọc nhồi
4. Giữa cọc đặt dày thêm cọc phun ximăng cao áp
5. Giữa cọc đặt dày them cọc bơm vữa hoá chất
6. Cọc bản thép
7. Tường vòm cuốn khép kín
1. Kiểu tự đứng (cọc công xôn, tường)
3. Thanh neo vào tầng đất
4. Ống thép, thép hình chống đỡ (chống ngang)
5. Chống chéo
6. Hệ dầm vòng chống đỡ
7. Thi công theo cách làm ngược (top – down)
Hình 1.5: Phân loại theo chức năng
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
- 14 -
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
1.3. Nội dung của công tác thiết kế
Trình tự của công tác thiết kế và thi công có thể theo như sơ đồ trên hình 1.6
Phương thức
và
nội dung đào
Đào không có chắn giữ
Đào có chắn giữ
Hạ nước ngầm
Đào đất
Gia cố nền và giữ mái dốc
Kết cấu quây giữ
Hệ thống chắn giữ
Đào đất
Hạ nước ngầm
Gia cố nền
Quan trắc
Bảo vệ xung quanh
Hình 1.6 : Sơ đồ phân loại hố móng sâu theo phương thức đào
Nói chung nội dùng của công tác thiết kế hố đào sâu của công trình xây dựng
bao gồm những công việc chính dưới đây:
1.3.1. Lựa chọn và bố trí kết cấu chắn giữ hố móng.
Tường vây giữ và tay chống (hoặc thanh neo) phải lựa chọn thành một hệ hoàn
chỉnh gồm có vật liệu dùng là gì, hình thức kết cấu và cách bố trí. Điều này chủ yếu
tuỳ thuộc quy mô công trình, đặc điểm của công trình chủ thể, điều kiện hiện
trường, những yêu cầu bảo vệ môi trường, tài liệu về kết quả khảo sát đất nền,
phương pháp đào hố móng cùng với kinh nghiệm địa phương, thông qua tổng hợp,
phân tích và so sánh, với bảo đảm an toàn tin cậy mà chọn lấy phương án khả thi và
kinh tế hợp lý nhất. Cần tham khảo kinh nghiệm trong và ngoài nước cũng như các
biện pháp đề phòng sự cố, đồng thời phải theo nguyên tắc sau đây:
(1) Trong điều kiện bình thường thì cấu kiện của kết cấu chắn giữ hố móng (như
tường vây, màn chống thấm và neo) không được vượt ra ngoài phạm vi vùng đất
cấp cho công trình, nếu không, phải có sự đồng ý của cơ quan chủ quản dự án hoặc
của chủ mảnh đất kế cận;
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
Luận văn thạc sĩ
- 15 -
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
(2) Cấu kiện của kết cấu chắn giữ thành hố móng không làm ảnh hưởng đến việc
thi công bình thường các kết cấu chính của công trình;
(3) Khi có điều kiện, cần chọn mặt bằng của thành hố sao cho có lợi nhất về mặt
chịu lực như hình tròn, hình đa giác đều và hình chữ nhật.
Sơ bộ có thể lựa chọn kết cấu chắn giữ như gợi ý ở bảng 1.1
Bảng 1.1. Lựa chọn kết cấu chắn giữ
Lựa chọn kết cấu chắn giữ
Độ sâu hố đào
Bùn và đất yếu
(a) Cọc nhào trộn ximăng đất.
Đất sét thông thường
(a) Cấp I hoặc cấp II trở lên đào
đất có mái dốc.
(b) Cọc bêtông φ 600 + tay chống
(b) Làm mái dốc + giếng thu
hoặc thanh neo + tường ngăn nước. nước.
H ≤ 6m
(c) Cọc đóng (cọc thép, BTCT dự
(c) Mái dốc cục bộ + tường đinh
ứng lực + tường máng ngăn nước + đất (hoặc phun néo chống giữ).
tay chống hoặc thanh neo + dầm ở
(d) Tường gạch chắn giữ, làm mái
ngang lưng tường).
dốc cục bộ + gia cố tầng mặt.
(e) Làm mái dốc cục bộ, cọc nhồi
(φ 600)
Lựa chọn kết cấu chắn giữ
Độ sâu hố đào
Bùn và đất yếu
Đất sét thông thường
(a) Cọc bêtông (φ 800 - 1000) +
(a) Làm dốc cục bộ + cọc bêtông
tường mỏng ngăn nước + tay
(φ 600) + tay chống hoặc thanh
chống hoặc thanh neo (hoặc đảo
neo + tường mỏng ngăn nước.
trung tâm).
(b) Làm dốc cục bộ + cọc đóng +
(b) Tường liên tục (b = 600 - 800)
tay chống hoặc thanh neo + tường
+ tay chống hoặc thanh neo.
mỏng ngăn nước.
(c) Cọc đóng + tay chống hoặc
(c) Làm dốc cục bộ + tường ngầm
thanh neo + tường mỏng ngăn
liên tục ximăng đất + tường đinh
nước.
đất (hoặc phun neo chắn giữ) + hạ
Học viên : Lê Minh Tâm
Lớp CH17C2
6m < H ≤ 10m
