CHƯƠNG 10 HẠ MỨC NƯỚC NGẦM VÀ ĐÀO ĐẤT 10.1 HẠ MỨC NƯỚC NGẦM Khi thi công hố đào móng công trình,thường phải đào đất phía mực nước ngầm,nhất nhà cao tầng,móng đặt sâu,số tầng ngầm đất nhiều.khi thi công,nếu nước ngầm ngấm vào hố đàolàm cho bị ngầm nước dẫn đến việc hạ thấp cường độ đất,tính nén co tằng lên,công trình bị lún lớn,hoặc tằng ứng suất trọng lượng than đất,tạo lún phụ them công trình,điều đo trực tiếp ảnh hưởng đến an toàn công trình xây dựng.vì thi công công trình ngầm cần có biện pháp hạ mức nước ngầm thoát nước tích cực công trình thi công khô Khi áp dụng biện pháp hạ nước,phải tính nhân tố sau: (1)loại đất hệ số thNm thNu (2)cốt yêu cầu hạ thấp mực nước cốt mực nước ngầm,thường mực nước ngầm phải đươc hạ thấp đến đáy hố đào 0,50-1,0(m) (3)dung hình thức để chống giữ thành hố đào ,đặc biệt hố đào sâu (4)diện tích hố đào lớn hay nhỏ Hiện có biện pháp hạ mực nước ngầm:một thu hạ nước mặt,hai hạ nước giếng điểm 10.1.1.PHƯƠNG PHÁP THOÁT NƯỚC MẶT 1.Thi công thoát nước mặt (1)đào máng thoát nước khoảng cách không nhỏ 3m bên đường viền hố đào(tính theo khoảng cách từ mép tới chân thành máng hình10.1,thường đáy máng rộng 0,3m, độ dốc 1%-5% đông thời có đặt hố thu nước (2)phải trì khoảng chênh lệch độ cao thích đáng mặt đào đất với mặt đáy máng thoát nước mặt đáy giếng thu nước,đáy mang thoát nước thấp mặt đào đất 0,3-0,5m.đáy hố thu nước thấp đáy máng thoát nước 1m (3) đường hố thu nước thường 0,7-1m,thành hố thu xây gạch,ống bêtông,ván chắn đất có biện pháp chắn giữ tạm thời,tầng lọc ngược đáy hồ đa dăm đá sỏi 0,3m 2.Lưa chọn máy bơm Lượng nước thấm vào hố đào ước lượng theo kinh nghiệmhoặc xác đinh hút nước thử,cũng ước tính phương pháp giếng lớn ,tức xem hố đàohình chữ nhật giếng lớn có đường kính 2r ,tính lượng trào nước vào tìm công suất máy bơm,với Trong đó: B- chiều rộng hố đào chữ nhật L-chiều dài hố đào chữ nhật hệ số,có thể tra theo bảng 10.1 theo tỉ số L/B Bảng 10.1.hệ số L/B 1,00 0,10 1,00 0,20 1,10 0,30 1,12 0,40 1,14 0,60 1,16 0,80 1,18 1,00 1,18 Lượng trào nước : Trong đó:k- hệ số thấm(m/ngày) R: bán kính ảnh hưởng(m),phụ thuộc k,lấy theo bảng 10.2 H:-độ sâu từ mực nước ổn định đến đáy hố đào theo thiêt kế(m) Bảng 10.2.hệ số thấm bán kính ảnh hưởng Hệ số thấm k (m/ngày) Thành phần tầng cát đá Lớp nham có nhiều kẽ nứt Lớp đất sỏi,cuội,tầng cát thô cát trung đồng đều, ko lần cát hạt nhỏ Nham thạch có khe mạch Lớp đất thuộc loại sỏi ,cuội có lẫn nhiều vật chất Hạt nhỏ >60 >500 >60 200-600 20-60 150-250 20-60 Cát hạt thô,hạt trung hạt nhỏ ko Bán kính ảnh hưởng R (m) 5-20 100-200 80-150 Cũng dùng công thức kinh nghiệm để tính bán kính ảnh hưởng (7) Tìm cống suất N máy bơm theo công thức sau: (10.3) Trong :H-tổng độ cao bao gồm khoảng đNy ,khoảng hút tổn thất cột nước loại lực cản sinh ra(m); a-hệ số an toàn ,thường lấy 2; 1-công suất máy bơm,lấy 0,4-0,5 2-công suất máy động lực, 0,75-0,85 3.Khuyết điểm phương pháp thoát nước mặt Thoát nước phương pháp ko thể hoàn toàn ngăn cản hiên tượng cát chảy ,đồng thời với việc nước ngầm chảy mạnh vào hố ,đất xung quanh hố vào theo,có thể dẫn dẫn tới sụt lở thành hố ,hạ thấp cường độ đất đáy hố 10.1.2phương pháp giếng điểm(giếng kim) Phương pháp chủ yếu lợi dụng “hình phễu nước rút”.khi nước giếng rút xuống bắt đầu bơm hút nước ngầm tầng chứa nước xung quanh chày vào giếng ,qua thời gian,mực nước ổn định hình thành đường cong uốn phía giếng ,mực nước ngầm hạ xuống tới cốt thiết kế đáy hố ,làm cho thi công tiến hành môi trường khô ráo_hình (10.3) 1.các thiết bị hệ thống giếng điểm 1)ống giếng điểm :dùng ống thép phi 50mm,đầu ống ống lọc dài 1-2m,(hình 10.4),ống lọc ống thép phi 50mm có đục lỗ phi 10-15mm bố trí hình hoa mai ,cự li lỗ 30-40mm bên lỗ dùng dây thep quấn theo hình xoắn ốc trước tiên bọc lớp lưới lọc tinh với mắt 40 ,rồi bọc lớp lưới lọc mắt thô 18,lưới lọc dùng lưới đồng hoắc lưới nilông đc.bên lưới lọc lại quấn lớp dây thép thô để bảo vệ lưới lọc ,đầu ống lọc có lắp bao ống gang đúc để đề phòng bùn đất chui vào ống 2)ống thu nước chính: dùng ống thép có đường kính 102-127mm nối đoạn ,cứ cách 1-2 mlại đặt đầu nối ngắn để nối với ống giếng điểm 3)ống nối:ống nối dùng loại ống cao su ống nhựa phi 40-50 mm,trên ống nối có van để kiểm tra 4)thiết bị hút nước :thiết bị hút nước đc tạo bơm hút nước ,bộ xạ lưu két nước tuần hoàn 2.Bố trí giếng điểm : Như hình 10.5 phải vào yêu cầu độ sâu phải hạ mực nước ngầm ,độ lớn kích thước mặt hố đào ,tính thấm nước tầng chứa nước hướng chảy nước ngầm v.v để xác đinh.nếu yêu cầu hạ nước ngầm mức 4-5m dùng giểng điểm hàng ,nếu yêu cầu hạ nước ngầm lớn 6m dùng giếng điểm hay nhiều cấp.nếu bề rộng hố đào nhỏ 10m,thì đón đầu hướng chảy nước ngầm mà đặt giếng điểm hàng diện tich hố đào lớn ,có thể bố trí giếng điểm không khépkín giếng điểm khép kín (như hình vòng ,hình chữ U),ống giếng điểm cách xa thành hố đào không nhỏ 1-2m 10.1.3.Tính lưu lượng nước vào hố đào(theo 11) 1.Lưu lựong dòng thấm tới hố đào chữ nhật hẹp hoàn chỉnh Như hình 10.6 tính theo công thức duypuy: (10.4) Với hố đào nằm gần sông lưu lượng tới hố đào tính theo công thức : (10.5) Trong : Q - tổng lưu lựong đến hố đào: Qng:-lưu lựong nước ngầm Qs: - lưu lượng từ phái sông L: - chiều dài hố đào K: - hệ số thấm tầng chứa nước Hng - bề dày lớp chứa nước không áp Hg -độ dâng mực nước sông đáy cách nước R: - bán kính ảnh hưởng theo bảng 10.2 tính toán L: -khoảng cách từ hố đào đến sông Lưu lượng dòng thấm tới hố đào chữ nhật hẹp không hoàn chỉnh ( hình 10.7) Có thể xác định theo phương pháp trughaev.theo phương pháp ,lưu lượng tới hố đào bao gồm lưu lượng đới A xác định theo công thức duypuy lưu lượng đới B (nước thấm qua đáy hố đào)xác định theo công thức pavloxki Lưu lượng tổng xác định theo công thức (10.6) Công thức dung để xác định lưu lượng chung dòng thấm hố đào hẹp không hoàn chỉnh có chiều dài L: (10.7) Trong đó: -độ chênh mực nước ngầm với đáy hố đào: hs -độ chênh mực nước song với đáy hố đào: -lưu lượng dẫn dùng phần có áp dòng thấm (đới B hình 10.7) -lưu lượng dẫn dung phần có áp dòng thấm từ phía sông Trá trị theo biểu đồ Trughaev (hình 10.8) phụ thuộc hàm số : Qrng=f(αng,βng) qrs =(αs,βs) Trong :αng= ; βng= ; αs= ; βs= T - khoảng cách từ đáy hố đào đến đáy cách nước: c - nửa chiều rộng hố đào 3.Lưu lượng dòng thấm tới hố đào ngắn hoàn chỉnh Để đơn giản tính toán thường đưa loại hố đào hình tròn tương đương.đối với hố đào hoàn chỉnh ,trong trường hợp nước ngầm (hình 10.9a) lưu lương tính theo : Q=1,37 Khi tồn đới :có áp không áp(hình 10.9b) Q=1,37 Trong : Q - lưu lượng tới hố đào : K - hệ số thấm lớp chứa nước; H - bề dày lớp chứa nước không áp R - bán kính ảnh hưởng r0 - kính dẫn dung hố đào m - bề dày lớp chứa nước có áp S - độ hạ thấp mực nước ngầm hút nước từ hố đào tức độ chênh lệch mực đo áp nước chưa hạ thấp đến đáy hố đào 4.Lưu lương dòng thấm tới hố đào ngắn hoàn chỉnh Lưu lượng trường hợp (hình 10.10) tính theo công thức Abramov S.K: k- hệ số thấm lớp chứa nước s- độ hạ thấp mực nước ngầm R-bán kính ảnh hưởng r0- bán kính dẫn dùng T-khoảng cách từ đáý hố đào đến đáy cách nước 10.1.4.TÍNH TOÁN NHÓM GIẾNG DÙNG ĐỂ HẠ THẤP MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHI THI CÔNG HỐ ĐÀO: trường hợp nước ngầm(nước không áp) Các giếng hoàn chỉnh Khi giếng bố trí đường viền chu vi hố đào có chiều dài L chiều rộng B coi bố trí vòng tròn tương đương có bán kính r0(hình 10.11) Lưu lượng giếng hoàn chỉnh xác định theo công thức biến đổi xen kachev: Q0 = Trong Q0 - lưu lượng giếng nhóm giếng k -hệ số thấm lớp chứa nươc H - bề dày lớp chứa nước S - độ hạ thấp mực nước giếng R - bán kính ảnh hưởng Rc - bán kính giếng n - số giếng r0 - bán kính vòng tròn tương đương r0 = trị η phụ thuộc vào tỉ số B/L(bảng 10.1) lưu lượng tổng nhóm giếng tâm vùng xác định gần theo công thức giếng lớn hmax= Gía trị xác tính theo công thức focgayme: hmax= Trong hmax – chiều cao mựcc nước hạ thấp tâm vùng,tính từ đáy cách nước x1,x2,xn - khoảng cách từ giếng tương ứng đến tâm vùng Các giếng không hoàn chỉnh Lưu lượng giếng Q0trong nhóm giếng không hoàn chỉnh bố trí chu vi vòng tròn bán kính r0(hình 10.12)được tính theo công thức abramov S.K: Qo=1,36kS Trong đó: k-hệ số thấm lớp chứa nước S-độ hạ thấp mực nước giếng không hoàn chỉnh l-chiều dài phần bố trí ông lọc R-bán kính ảnh hưởng Rc-bán kính giếng n-số giếng T=H-h H-bề dày lớp chứa không áp: ; r0 = N=ln[ ] Hàm f( ) xác định theo đồ thị (hình 10.13) theo trị số ( ) Chiều cao mực nước ngầm hạ thấp tâm vùng tính theo phương trình argunov P.P: hmax= (10.15) Trường hợp nước có áp - giếng hoàn chỉnh Lưu lượng Q0 giếng hoàn chỉnh bố trí chi vi vòng tròn bán kính r0 (hình 10.14) tính theo công thức Xenkachev V.N Q0 = Trong đó: m- bề dày lớp chứa nước có áp (10.16) Chiều cáo mực nước áp lực hấp tâm vùng tính theo công thức “giếng lớn” R r0 =H− 2, 73km nQ0 ln hmax (10.17) Tính xác hơn, hmax theo công thức Focgayme: hmax = H − nQ0 ⎡ ⎤ − ln ( , ) R x x x 1, n ⎥⎦ 2, 73km ⎢⎣ n ln (10.18) Trong đó: H- Chiều cao mực áp lực chưa hạ thấp nước đất đáy cách nước; hmax- Chiều cao mực đo áp hạ thấp tâm vùng phía đáy cách nước nằm dưới; x1,x2,…xn - Khoảng cách từ giếng tương ứng đến tâm vùng giếng không hoàn chỉnh: Lưu lượng Q0 giếng không hoàn chỉnh nhóm bố trí chu vi vòng tròn bán kính r0 (hình 10.15) tính theo công thức Tranui-Abramov; Q0 = (10.19) ⎡ Rn ⎤ m⎧ 4m ⎛ l ⎞ ⎫ − ⎜ ⎟ ⎬ − 1,38 Trong đó: β = ; N = ln ⎢ n −1 ⎥ ; ζ = ⎨2ln ζ0 2l ⎩ rc ⎝ m ⎠ ⎭ ⎣ nr0 ⎦ N l- chiều dài lọc lớp chứa nước Hàm f ⎛⎜ l ⎞ ⎟ xác địn theo đồ thị (hình 11-13) thay ⎝m⎠ ⎛ ⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 2T ⎠ ⎝m⎠ AB- mực có áp nước đất chưa hạ thấp; ACDB- mực có áp nước đất hạ thấp Chiều cao áp lực hạ thấp tâm vùng xác định theo công thức Acgunov P.P: hmax = H − nQ0 ⎡ m − ⎛ l 1⎞ R⎤ ⎢ ⎜ Arsh − Arsh ⎟ + ln ⎥ 2π km ⎣ ⎝ r0 R⎠ r0 ⎦ (10.20) 10.1.5 Ví dụ tính toán Ví dụ 10.1 Xác định lưu lượng nước chảy đến hố đào hình chữ nhật cắt qua hai lớp cát chứa nước , xen lớp đất sét dẻo chảy (hình10.16) Hệ số thấm lớp cát k1 = 4m/ngđ lớp cát phía dưới, k2 = 10m/ngđ Bán kính ảnh hưởng thưo tài loệu quan sát lớp 1000m lớp 1500m Các số liệu lại xem hình 10.16 Bài giải: Vì L < 10 nên sử dụng phương pháp “giếng lớn” B Xác định lưu lượng từ lớp cát phía chưa nước không áp Giá trị bán kính dẫn dung xác định theo công thức: r0 = η 1030 + 230 L+B = 1,124 = 354m 4 B 236 = = 0, 22 L 1030 Lưu lượng tới hố đào từ lóp cát theo công thức (10.2); Giá trị lấy theo bảng 10.1, 1,36k1 H 1,36 × × Q1 = = = 460m3 / ng đ 1g ( R + r0 ) − lg r0 lg(1000 + 354) − lg 354 Xác định lưu lượng từ lớp cát phía chứa nước có áp Vì có mặt lớp sét dẻo chảy nên lóp cát xem tầng chứa nước có áp B 200 = = 0, 20, L 1000 Bán kính dẫn dùng khi: r0 = η L+B 1000 + 200 = 1,122 = 336m 4 Lưu lượng chày vào hố đào từ lớp cát bên thưo công thức (10.9) Q2 1,37 k2 (2 S − m) m 1,37 × 10(2 × 20 − 5) × = = 3225 m /ngđ 1g ( R + r0 ) − lg r0 lg(1500 + 336) − lg 336 Lưu lượng tổng chảy vào hố đào: Q = Q1 + Q2 = 460 + 3225 + 3685 m3/ngđ = 154m3/giờ Ví dụ 10.2 Tính toán cho thiết cho thiết bị hạ thấp mực nước tầng chứa nước không áp dày H = 25m gồm hố khoan không hoàn chỉnh bố trí chi vi vòng tròn có bán kính r0 = 25,7m, cách 30m để độ hạ thấp tâm thiết bị 3,4m Hệ số thấm lớp cát chứa nước k = 10m/ngđ Bán kính ảnh hưởng thiết bị R0 = 250m, bán kính hố khoan rc = 0,10m Cho độ hạ thấp mực nước hố khoan S = 6m chiều dài lọc l = 6m Bài giải: Lưu lượng hố khoan không hoàn chỉnh nước không áp tính theo công thức (10-14) với n = ⎡ ⎤ ⎢ 2h − S 2T β ⎥⎥ ⎢ Q0 = 1, 63kS + Rc5 (1 + β N ⎥ ⎢ ⎢ lg 5r r ⎥ c ⎣ ⎦ Tính giá trị hỗ trợ: = + = 9m; T = H − h = 25 − = 16, 2 l = = 0,187 α= 2T × 16 h=S+ Theo đồ thị hình (10.03) , α ⎛ l ⎞ A= f ⎜ ⎟ = 2, 26 = 0,187 nhận ⎝ 2T ⎠ R5 N = lg = 5lg 250 − (lg + lg 25, + lg16) = 4, 45 5r0 4T − A) − 0, 60 (2 lg 2α r 4.16 ⎛ ⎞ = − 2, 26 ⎟ − 0, 60 = 8,33 lg ⎜ × 0,187 ⎝ 0,10 ⎠ ζ0 = β= N ζ0 Lưu lượng hố khoan bằng: = 4, 45 = 0,53 8,33 =350m3/ngđ Độ hạ thấp mực nước tâm thiết bị tính thưo công thức (10.12) S = H − H0 = H − H − = 25 − 252 − 5Q0 (lg R − lg r0) 1,36k × 350 (lg 250 − lg 25, 7) = 2, 68m 1,36 ×10 Khả cho nươc qua hố khoan: Qq = 120π rl k = 120 × 3,14 × 0,10 × 10 = 488 m3/ngd Vì giá trị độ thấp mực nước tâm thiết bị S = 2,68m nhỏ giá trị S yêu cầu 3,4m khả cho nước qua (448m3/ngđ) lớn lưu lượng hố khoan Q0=350m3/ngđ nên ta chọn lại Khi S = 7,0 l = 6,0 Qq = 488m3/ngđ S = 3,27m Khi S = 7,5m l – 5,5m Qq = 447m3/ngđ S = 3,40m gần trị số yêu cầu Ta chọn thong số Ví dụ 10.3 Các giếng hạ thấp mực nước ngầm bố trí quanh chu vi hình chữ nhầt 60x30m số liệu ban đầu: độ hạ thấp tối thiểu chu vi hố đào Sx = 5m, mực nước hạ thấp hx = 7m Bán kính hố khoan 0,2m, bề dày lớp nước ngầm H = 12m, hệ số thấm k = 17,3m/ngđ Cho số giếng n = độ hạ thấp giếng S = 8m Bài giải: (1) Bán kính ảnh hưởng xác định theo công thức Kuxakin I.P: R = S Hk = × × 12.17,3 = 231m; Bán kính dùng thiết bị: r0 = F π = 60 × 30 = 24m 3,14 Bán kính tác dụng thiết bị hạ thấp: R0 = R + r0= 231 + 24 = 255 lấy R0 = 250m Khi bề dày lớp chứa nước không lớn, giếng đào tới đáy cách nước (2) Lưu lượng hố khoan tính thưo công thức Xenkachev (10-11) 1,36k (2 H − S ) S 1,36k (2 H − S ) S Q0 = = R6 ⎡ Rn ⎤ lg ln ⎢ n −1 ⎥ 6r0 rc ⎣ nr0 rc ⎦ = 1,36 ×17,3(2 × 12 − 8)8 = 407 m3 / ngd lg 250 − lg − 5lg 24 − lg 0, 20 (3) Chiều cao hạ thấp mực nước ngầm tâm vùng tính theo công thức (10.12) R nQ0 ln r0 hmax = H − 1,36k = 122 − × 407 (lg 250 − lg 24) = 6,19 1,36 × 17,3 (4) Lưu lượng thiết bị cho qua: Qq = 120π rl k = 120 × 3,14 × 0, 20 × 17,3 = 780m / ngđ Vì hmax = 6,19m nhỏ hx, yêu cầu 7,0m Q0 = 407m3/ngđ nhỏ Qq = 780m3/ngđ nên cọn lại Vẫn giữ số giếng n = bố trí đỉnh chu vi cạnh dài hố đào, tức khoảng cách với nhai 30m (5) Lưu lượng cụn thiết bị: Q = nQ0 = x 407 = 2442m3/ngđ (6) Tính xác giá trị hmax theo công thức (10.13) Focgayme: hmax = H − = 122 − 6Q0 1,36k ⎡ ⎤ ⎢⎣ln R − lg( x1.x2 x3 x4 x5 x6 ) ⎥⎦ × 407 ⎡ ⎤ lg 250 − (2 lg15 + 4lg 33,54) ⎥ = 6, 404m ⎢ 1,36.17,3 ⎣ ⎦ (7) Tính mực nước hạ thấp yêu cầu điểm A B: hA = 122 − × 407 ⎡ ⎤ lg 250 − (4 lg 21, 21 + lg 47, 40) ⎥ ⎢ 1,36 ×17,3 ⎣ ⎦ = 6, 71m hB = 122 − × 407 ⎡ ⎤ lg 250 − (2 lg15 + lg 34 + lg 62) ⎥ ⎢ 1,36 ×17,3 ⎣ ⎦ = 7,07m = 7m (8) Độ nhạy mực nước hố khoan theo Abramov S.K: Δh = 0, 01a Q.S 407 × = 0, 01× = 0, 434m kF 17,3 × × 3,14 × 0, 2.4 Tính toán cho thấy thiết bị gồm giếng với độ hạ thấp giếng 8m đạt yêu cầu hạ thấp nước ngầm, chiều dài lọc l = 4m dễ dàng cho lưu lượng hút yêu cầu: Ví dụ 10.4 Tính toán cho thiết hạ thấp mực nước bố trí chu vi hố đào kích thước 40x40m (hình 10.17) để hạ thấp mực nước yêu cầu S = 10m, đường kính hố khoan d = 200mm, hệ số thấm lớp chứa nước k = 10m/ngđ Bài giải: Phương án 1: Lấy số hố khoan n = độ hạ thấp mực nước S = 12m Hô khoan tới đáy cách nước lọc có chiều dài công tác l = 5m Xác định bán kính vòng tròn tương đương r0: L+B 40 + 40 r0 = η = 1,18 = 23,6m 4 Bán kính ảnh hưởng thiết bị: R0 = R + r0 = ×12 × 18 ×10 + 23, ≈ 350m Lưu lượng hố khoan theo công thức (10.16): Q0 = 2, 73kmS 2, 73 ×10 × ×12 = n R 8lg 350 − lg − lg 23, − lg 0,10 ln n −1 nr0 rc = 151m3/ngđ Chiều cao mực nước hạ thấp tâm thiết bị bố trí hố khoan góc hình vuông cạnh hình vuông thưo công thức (10.18) hmax = H − nQ0 ⎡ ⎤ lg R (4 lg x lg x − + 1) ⎥⎦ 2, 73km ⎢⎣ n × 151 ⎡ ⎤ lg 350 − (4 lg 20 + lg 28,3) ⎥ ⎢ 2, 73 × 10 × ⎣ ⎦ =18 - 10,31 = 7,69 m = 18 − Khả cho nước qua hố khoan: Qq = 120π rl k = 120 × 3,14 × 0,105 10 = 405 m3/ngđ Giá trị áp lực hạ thấp điểm C (tại góc hố đào): hc = 18 − × 151 ⎡ ⎤ lg 350 (2 lg 36 + lg16 + lg + lg 38,5 + lg 50) ⎥ − ⎢ 2, 73 × 10 × ⎣ ⎦ = 7,90m Khi n = S = 12m độ hạ thấp lớn phần yêu cầu Phương án 2: Lấy số hố khoan n = S = 13m, chiều dài lọc l = 3m bố trí đỉnh lớp chứa nước: N = lg α= l = = 0, 6; theo đồ thị hình (10.13) m ζ0 = α = 0, 6, A = 10, 4m (2 lg − A) − 0, 2α r = β= Rn = 8lg 350 − lg − lg 23, − lg = 9,14 nr0n −1 ⎛ 4×5 ⎞ lg − 1, 06 = 2,35 ⎟ ⎜ × 0, ⎝ 0,10 ⎠ N ζ0 = 9,14 = 3,89 2,35 Lưu lượng hố khoan tính theo công thức (10.19) 2, 73kmS β 2, 73 ×10 × ×13 3,89 Q0 = = ⎡ R n ⎤ + β 8lg 350 − lg − lg 23, − lg + 3,89 ln ⎢ n −1 ⎥ ⎣ nr0 m ⎦ = 154m3/ngđ Chiều cao mực nước ngầm tâm thiết bị: hmax = 18 − × 154 ⎡ ⎤ l g 350 − (4lg 20 − lg 28, 3) ⎥ = 7, 48m ⎢ 2, 73 × 10 × ⎣ ⎦ Khả hố khoan cho nước thấm qua l = 3m Qq = 243m3/ngđ Giá trị Q0 hmax nhận cho biết thiết bị đạt yêu cầu nên chấp nhận phương án Phương án 3: Cho số giếng hoàn chỉnh n = va S = 13m Giả thiết dòng nước ngầm chuyển động phía hố khoan (hình 10.17) hốkhoan lại 1,3,5,6,7 Kết nhận Q0 = 2063/ngđ; hmax = 7,66m hc = 8,27m Vì giá trị độ hạ thấp góc hố móng hố khoan 3, hc =8,27m lớn giá trị cho phép 8,0m nên không chấp nhận phương án 10.1.6 Giếng hoàn nước Dưới tác dụng giếng điểm để hạ nước ngầm làm cho mực nước hạ thấp làmgiảm độ Nm đất dính nên chúng chịu nén, lún cố kết giảm áp lực đNy nổi, so làm giảm áp lẹc nước lỗ rỗng, áp lực có hiệu đất tăng lên từ gây lún không v.v… nên có ảnh hưởng đến an toàn công trình lân cận Nhằm giảm độ lún lớp đất người ta phải kết hợp việc hạ mực nướic ngầm với việc hoàn nước trở lại [12] Nguyên lý phương pháp giếng hoàn nước (hình 10.18): Trong vùng hạ nước ngầm công trình lân cận đặt dãy giếng hoàn nước, dùng để bổ sung nước làm cho bán kính ảnh hưởng hạ nước ngầm không vượt phạm vi giếng hoàn nước, tạo thành nước, nhờ mực nước ngầm phía công trình hữu không thay đổi Về lí thiết, số giếng hoàn nước nên số giếng hạ nước, phụ thuộc vào hệ số thấm tầng chứa nước: Khi tầng đất xốp chứa nước số giếng hàn nước 1/3 – 2/3 số giếng hút nước, tầng đất hạt thô lớn đá nứt nẻ số giếng hàm nước lấy vằng nhiều giếng hút nước Ngoài việc phụ thuộc vào điều kiện địa chất thuỷ văn, số giếng hoàn nước có quan hệ vởi công nghệ tạo giếng, phương pháo hồi nước, áp lực nước lón hay nhỏ…, nói chung thí nghiệm trường định theo công thức n = 1, 1Q q Trong đó: n- Số giếng hoàn nước (điển) Q- Lượng nước hoàn vào hố đào (m3/ngđ) q- Lượng nước hoàn voà giéng đơn (m3/ngđ) Giếng hoàn nước bố trí phạm vi giếng hút với khoảng cách nên lớn 6m 10.2 Đào đất Đào đất hố móng thường gặp phải số vấn đề đặc biệt, với hố móng sâu Những vấn đề thiết phải xử lý thoả đáng đảm bảo cho công việc đào đất tiến hành thuận lợi Vấn để thường hay gặp phải la fviệc xử lý nước ngầm ciệc chống giữ hố móng, hai vấn đề có song song tồn tại, có hai vấn đề lại lên thành chủ yếu Do đó, đào hố móng, thiết phải kết hựop chặt chẽ với tình hình đậi chất thuỷ văn để lựa chọn phương án giữ hố móng hạ mực nước ngầm thoả đáng 10.2.1 Ổn định thành hố móng Tỉ số khả chống trượt đất với lực gấy trượt điều kiện không xảy trược dốc sụt lở thành tác động trợng lượng than, tải tròng nằm gần thành tải trọng khác… tính ổn định thành hố móng mục đích viẹc tính toán ổn định tìm mặt trượt nguy hiểm nhất, tỉ số mô men chống trượt với mô men tất lực mặt trượt gấy ra, tỉ số chin hệ số an toàn ổn định Tìm mặt trượt nguy hiểm nhất, thường phải qua tính thử nhiều lần, đưa loạt trị số K Lấy mặt trượt có trị số K nhỏ làm mặt trượt nguy hiểm nhất: K = MR ≥ 1, MS Trong đó: Kmin – Hệ số an toàn ổn định mặt trượt nguy hiểm MR: - Momen chống trượt MS: - Momen trượt 10.2.2 Quy định độ dốc Độ dốc thành hố đào có ảnh hưởng lớn ổn định thành Trong quy phạm thi công nghiệm thu quy định rõ độ dốc thành hố sử dụng tạm thời thời gian tương đối dài Thường đào sâu từ 5m trở lại với loại đất có độ Nm tự nhiên cấu tạo đồng đều, điều kiện địa chất thủy văn tốt lại nước ngầm độ dốc thành chọn theo bảng 10.2 a,b,c Bảng 10.2a Độ dốc lớn thành hố móng có độ sâu ≤ 5m (không có chống đỡ) Độ dốc thành hố Đào đất máy Tên loại đất Đào đất nhân công đổ đất lên miệng hố Đào đất đáy hố móng Đào đất bờ máng móng Đất cát 1:1 1:0,75 1:1 Đất bột cát 1:0,67 1:0,50 1:0,75 Đất sét bột 1:0,50 1:0,33; 1:0,75 Đất sét 1:0,33 1:0,25 1:0,67 Đất có sỏi,cuội 1:0,67 1:0,50 1:0,75 Nham than bùn 1:0,33 1:0,50 1:0,67 Loại đất Đất đá sỏi Bảng 10.2b Mái dốc theo chất đất Độ chặt trạng Trị số dốc cho phép(tỉ số cao rộng) thái Dốc cao < 5m Dốc cao 5-10m 1:0,5 ~ 1:0,75 1:0,35 ~ 1:0,50 Chặt 1:0,75 ~ 1:1,00 1:0,50 ~ 1:0,75 Chặt vừa 1:1,00 ~ 1:1,25 1: 0,75 ~ 1:1,00 Hơi chặt 1:1,00 ~ 1:1,25 1:0,75 1:1,00 ~ 1:1,25 1:1,25 ~ 1:1,50 1:1,25 ~ 1:1,50 Đất sét 1:0,75 ~ 1:1,00 1:1,00 ~ 1:1,25 1:0,75 ~ 1:1,00 1:0,85 ~ 1:1,25 1:0,75 ~ 1:1,00 1:1,00 ~ 1:1,25 1:1,00 ~ 1:1,25 Đất cát 1:1,00( góc nghỉ tự nhiên) Đất bột Đất sét bột ≤0,5 Rắn Rắn dẻo Có thể nặn Rắn Rắn dẻo Đất sét tàn tích Rắn dẻo nham hoa cương Có thể nặn Đất lấp tạp Phế thải xây dựng chặt vừa chặ Ghi chú: - độ bão hòa đất Loại nham thạch Nham thạch rắn Nham thạch mềm Bảng 10.2c Mái dốc nham thạch Mức độ phong hóa Trị số dốc cho phép(tỉ số cao rộng) Dốc cao < 5m Dốc cao 5-10m 1:0,20 ~ 1:0,35 1:0,10 ~ 1:0,20 Phong hóa 1: 0,35 ~ 1:0,50 1:0,20 ~ 1:0,35 Phong hóa vừa 1: 0,50 ~ 1:0,75 1: 0,35 ~ 1:0,50 Phong hóa mạnh Phong hóa Phong hóa vừa Phong hóa mạnh 1: 0,35 ~ 1:0,50 1: 0,50 ~ 1:0,75 1:0,75 ~ 1:1,00 1:0,5 ~ 1:0,75 1:0,75 ~ 1:1,00 1:1,00 ~ 1:1,25 Ghi chú: Trong bảng, vật lấp kín đất đá sỏi đất sét rắn rắn dẻo Khi đào móng có phân cấp cho mái dốc phải dung sân phẳng độ để phân cấp lúc thi công phải đào theo nguyên tắc : dốc thoải 10.2.3 Lựa chọn máy đào đất Máy đào đất gàu ngược Căn vào độ sâu phải đào hố móng chia thành cách đào đợt đào nhiều đợt,phối hợp với ô tô tự đổ chuyển đất máy ủi đất để san phẳng mặt Gàu ngược đào đầu máng đổ đất bên( hình 10.19)và đào đất bên bên hố móng (hình 10.20) đổ đất bên Máy đào đất gầu kéo Dùng trường hợp hố móng sâu ,có thể đổ lên xe,nhưng suất tương đối thấp ,nên thường dùng để tung đất xa,thường đào đầu máng vất đất bên bên Máy đào đất gàu thuận Nhất thiết phải phối hợp với số lượng ô tô tự đổ định ,ô tô phải đứng phạm vi bán kính quay gàu Do di chuyển không thuận tiện nên thường dùng nơi có khối lượng đào đất tương đối lớn Có thể đào đất phía bên cạnh đào đất phía trước Tính số lượng máy Số lượng máy đào đất: tính số lượng máy đào phải vào khối lượng đất phải đào,thời hạn thi công hệ số sử dụng máy hợp lý ,theo công thức sau: Trong : N – số lượng máy đào đất (máy); Q - khối lượng đất ( ); T –thời hạn thi công (ngày ); C –số ca máy làm việc ngày (máy ca); K –hệ số lợi dụng thời gian,thường 0,8 – 0,95; P –năng suất máy đào đất ( /ca máy) Năng suất máy đào đất P tính theo công thức sau : Trong : t – thời gian liên tục tuần hoàn từ bắt đầu đào đến xong việc đổ đất (s); q - dung lượng gàu ( ); –hệ số lợi dụng gàu (đầy gàu) ( đất cát 0,8 -0,9, đất sét 0,85-0,95); –hệ số lợi dụng thời gian làm việc,nếu trực tiếp đổ lên ô tô tự đổ vào khoảng 0,7 ,còn đổ đất bên cạnh vào 0,9 Số lượng ô tô tự đổ kèm : N=P/ Trong : N –số lượng ô tô tự đổ ( cái); P –năng suất máy đào đất ( sản lượng máy.ca) ( –năng suất ô tô tự đổ (sản lượng chiếc.ca) ( /máy ca); /chiếc x ca) 10.2.4 Vận chuyển đất khỏi hố đào Việc đưa đất khỏi hố đào cớ giới phụ thuộc vào kích thước hố đào nhóm đất (phân loại theo thi công đào) trình bày ,về nguyên tắc bảng 10.3 Cần ý đào gần tường chắn hay trụ chống trung gian phải dùng máy nhỏ,thậm chí dùng thủ công nhằm tránh làm hỏng kết cấu chắn giữ 10.2.5 Những điều ý đào hố móng Việc đào hố móng phải tính toán tổng hợp với việc chống đỡ (hoặc neo giữ) tường chắn đất Ví dụ,tầng đào đất thứ phải đào sâu xuống tới mức sâu tầng chống neo thứ khoảng định (do thiết kế kết cấu chắn giữ xác định) phải ngưng đào đất để chờ cho tầng chống neo thứ thi công xong đào tiếp tầng đất thứ hai Trong đào đất chỗ đống đất đào vất lên phải tính đến việc ổn định thành hố móng 3.Khi đào hố móng tương đối sâu,đất chuyển theo phân tầng xe tay,máy đào đất xe chuyển đất phải cố gắng vào hẳn hố móng,phải có quy hoạch cho đường dốc để ô tô vận chuyển đất vào cuối vận chuyển đất thân đường dốc,cố gắng dùng đường cầu tạm chi phí cao 4.Nếu gần kề có móng công trình khác đào hố móng phải giữ cự ly định Khi thi công mùa mưa phải kiểm tra hệ thống thoát nước tốt đảm bảo ổn định thành hố móng 10.2.6 Biện pháp giảm lún không Khuyết điểm lớn phương pháp hạ mực nước ngầm so với phương pháp ngăn cắt mực nước ngầm dẫn đến lún không công trình xây dựng xung quanh Bởi nước quanh giếng điểm bị hạ xuống có hình phễu,vì hạ mực nước ngầm xung quanh hố móng tất tạo thành mặt cong gần lớn xa nhỏ,hạ mực nước ngầm mặt làm giảm lực đNy nước ngầm công trình ngầm mặt đất ,làm cho đất yếu bị nén co nên thường bị lún thêm Ngoài nước lỗ rỗng từ đất bị rút ra,nền đất bị biến dạng cố kết,bản thân trình nén co lại lún xuống Lượng lún mặt đất có liên quan chặt chẽ với lượng hạ mực nước đất Phân bố mặt cong mực nước ngầm hạ xuống tất dẫn đến lún không công trình công trình xây dựng xung quanh Khi lún không đạt đến mức độ định làm cho công trình bị nứt,bị nghiêng lệch ,có bị sụp đổ Do thiết kế thi công kết hợp hố móng để mái dốc với hạ mực nước ngầm,phải ý đến ảnh hưởng công trình xây dựng xung quanh,hạn chế lún không phạm vi cho phép,đảm bảo an toàn cho hố móng công trình xâydựng gần móng Do vậy,phải xem xét dự tính độ lún thêm hút nước định biện pháp giảm bớt lún không đều, ví dụ dùng hệ giếng hoàn nước (xem mục lục 11.3 chương 11) để trì mực nước ngầm gần công trình hữu không bị thay đổi lớn   ...L-chiều dài hố đào chữ nhật hệ số,có thể tra theo bảng 10. 1 theo tỉ số L/B Bảng 10. 1.hệ số L/B 1,00 0 ,10 1,00 0,20 1 ,10 0,30 1,12 0,40 1,14 0,60 1,16 0,80 1,18 1,00 1,18 Lượng trào nước... km ⎣ ⎝ r0 R⎠ r0 ⎦ (10. 20) 10. 1.5 Ví dụ tính toán Ví dụ 10. 1 Xác định lưu lượng nước chảy đến hố đào hình chữ nhật cắt qua hai lớp cát chứa nước , xen lớp đất sét dẻo chảy (hình10.16) Hệ số thấm... k1 = 4m/ngđ lớp cát phía dưới, k2 = 10m/ngđ Bán kính ảnh hưởng thưo tài loệu quan sát lớp 100 0m lớp 1500m Các số liệu lại xem hình 10. 16 Bài giải: Vì L < 10 nên sử dụng phương pháp “giếng lớn”