TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
Trang 1
KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD
Giới thiệu
Các công trình ngầm (CTN) dạng không gian lớp, gara ngầm, các giếng, các CTN
để thông gió … thƣờng có kích thƣớc hạn chế trên mặt bằng và nằm trong khu vực
đông dân có thể xây dựng bằng công nghệ hạ giếng. Thực chất của phƣơng pháp đó
là: Các giếng hạ (có kết cấu là bê tông, bê tông cốt thép toàn khối hoặc lắp ghép) đƣợc
xây dựng trên mặt đất và tiến hành đào đất trong lòng giếng để hạ giếng xuống độ sâu
thiết kế. Việc hạ kết cấu xảy ra dƣới tác dụng của trọng lƣợng bản thân kết cấu, tải
trọng chất thêm hoặc ép cƣỡng bức bằng các kích thủy lực hoặc tải rung.
Ƣu điểm chính của công nghệ giếng chìm so với công nghệ đào mở:
Không cần chống giữ thành hố đào;
Giảm tối thiểu công tác đất;
Loại trừ tác động động lực lên đất nền móng của công trình lân cận;
CTN có thể xây dựng trong những điều kiện địa chất công trình và địa chất
thủy văn phức tạp nhất;
CTN có thể xây dựng trong vùng chật hẹp kể cả khi cải tạo những nhà máy
đang hoạt động.
Móng giếng chìm hơi ép (MGCHE) là loại móng giếng chìm trong thi công hạ
giếng sử dụng khí nén bơm ép đẩy nƣớc ra ngoài làm khô khu vực đào lấy đất ở dƣới
đáy giếng.
1. Nguyên lý của phương pháp giếng chìm hơi ép (GCHE)
Phƣơng pháp GCHE làm việc cùng nguyên lý nhƣ một chiếc cốc úp ngƣợc vào
trong nƣớc: Nếu không khí không thoát ra khỏi cốc, một ít nƣớc sẽ vào trong cốc và
áp lực không khí sẽ giữ nƣớc lại không cho vào tiếp…Không giống với trƣờng hợp
giếng chìm hở, là một ống mở cả hai phía, GCHE có một khoang kín khí ở đáy móng,
khí ép đƣợc bơm vào đó để ngăn nƣớc vào. Bên trong khoang này ngƣời ta đào đất
giống nhƣ thi công trên mặt đất.
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của móng giếng chìm hơi ép
TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
Trang 2
KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD
Trong trƣờng hợp cốc kín đáy:
2
2w
9.81 ( )( / )
al
p p d d kN m
Trong trƣờng hợp ép khí nén vào trong cốc:
3 2 2 9.81
a a a
p p p p d
3 w2 9.81
a
p p d
Trong đó:
d: Chiều dâu tính từ cao độ mặt nƣớc đến đáy cốc tính bằng (m)
2. Cấu tạo giếng chìm hơi ép
Cấu tạo của móng giếng chìm hơi ép khác so với móng giếng chìm ở chỗ bổ sung
thêm một tấm trần chia giếng thành hai phần:
Đáy giếng có chiều cao 1,8÷2,5m gọi là khoang làm việc là nơi ép khí nén tạo
không gian khô ráo để đào đất, khoang này không có vách ngăn, thể tích làm
việc của khoang đảm bảo tối thiểu 4m3 cho một ngƣời.
Phần thân giếng còn lại ở bên trên có cấu tạo hoàn toàn giống nhƣ móng giếng
chìm.
Trong giai đoạn thi công, khoang công tác liên hệ với không gian bên trên thông
qua hai đƣờng ống có hệ thống cửa van luôn đóng kín để không thoát hơi ép, một hệ
thống đƣờng ống dùng cho vận chuyển vật liệu (Material Lock), hệ thống đƣờng ống
thứ hai có cầu thang dành cho ngƣời lên xuống làm việc (Man Lock) có chức năng là
tăng hoặc hạ dần áp suất để cho cơ thể con ngƣời thích ứng dần với sự thay đổi áp suất
của môi trƣờng trƣớc khi xuống khoang làm việc hoặc đi ra môi trƣờng bên ngoài.
Khi giếng hạ đến cao độ thiết kế, khoang làm việc đƣợc lấp đầy bằng vữa bê tông mác
cao.
Thân giếng có thành giếng xung quanh bằng BTCT, bên trong chia thành nhiều
khoang bởi các vách ngăn. Thân giếng đƣợc đúc nối dần theo quá trình hạ giếng.
Trong thời gian thi công các khoang trong thân giếng dùng để lắp hệ thống đƣờng ống
van. Trong trƣờng hợp không đủ trọng lƣợng để hạ tụt giếng, phần thân giếng bên trên
phải chƣa nƣớc để gia tải. Sau khi hạ giếng đến cao độ thiết kế, ngƣời ta bơm hết nƣớc
gia tải ra khỏi các khoang giếng, tháo dỡ hệ thống đƣờng ống và đổ lấp lòng thân
giếng bằng cát sỏi, vữa bê tông mác thấp hoặc bằng nƣớc sạch. Bên trên đổ tấm nắp
giếng có vai trò nhƣ bệ móng để đỡ thân trụ.
TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
Trang 3
KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD
Hình 2: Cấu tạo móng giếng chìm hơi ép
a) Trong giai đoạn thi công. b) Trạng thái hoàn thiện.
1-lƣỡi cắt; 2-thành giếng; 3-vách ngăn; 4-trần ngăn; 5-khoang làm việc; 6-ống van
chuyển vật liệu; 7-ống van cho ngƣời xuống; 8-bê tông lấp đáy; 9-vật liệu lấp lòng;
10-nắp giếng; 11-thân trụ; 12-đào nhân tạo; 13-nƣớc gia tải.
Điều kiện để giếng có thể tự chìm xuống nền sau khi đào bỏ bớt phần đất nằm
dƣới chân giếng là lực làm chìm phải lớn hơn các lực cản lại, tức là thỏa mãn:
wc
Q Q T F P
Trong đó:
Qc
Trọng lƣợng giếng
Qw
Trọng lƣợng khối nƣớc gia tải
T
Lực ma sát thành giếng
F
Phản lực đất nền dƣới chân giếng
P
Lực đẩy do khí nén tác dụng lên đáy trần ngăn
Để thỏa mãn điều kiện trên mà không làm thay đổi kết cấu giếng có bốn cách
giải quyết: tăng lƣợng nƣớc gia tải Qw tạo bậc ở phía đáy giếng giảm diện tích tiếp xúc
với nền vì thế giảm đƣợc T, đào bỏ hết đất phía dƣới chân giếng cho F=0, và cuối
cùng là giảm áp suất khí nén mà trong thi công giếng chìm hơi ép gọi là biện pháp hạ
giếng cƣỡng bức.
TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
Trang 4
KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD
Hình 3: Các lực tác dụng lên giếng chìm hơi ép
3. Kỹ thuật đúc và hạ đốt giếng đầu tiên
Thông thƣờng giếng chìm hơi ép đƣợc đúc tại chỗ, ở khu vực ngập nƣớc cần đắp
đảo nhân tạo để có mặt bằng thi công.
Hình 4: Đắp đảo
Chiều cao của đốt giếng đầu tiên chọn trong khoảng từ 6÷8m. Do đó có tấm trần
ngăn giữa khoang làm việc và phần trên của thân giếng nên đốt giếng đầu tiên đƣợc
đổ bê tông thành hai đợt, đợt một đổ đến cao độ mặt trần, đợt hai đổ nốt chiều cao của
đốt. Đốt giếng đúc trên nền cát và tựa trên các tấm kê, khi hạ giếng các tấm kê phải rút
ra để chân giếng xén đất đƣa giếng tụt sâu vào trong nền. Các tấm kê sử dụng tƣơng tự
nhƣ trong đúc móng giếng chìm, làm bằng lớp đệm bê tông đổ tại chỗ hoặc các thanh
TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH NGẦM
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ HẠ GIẾNG CHÌM HƠI ÉP
Trang 5
KHUẤT TRẦN THANH – LỚP CĐHN1305 - ĐHXD
gỗ kê bố trí theo chu vi chân giếng, cũng có thể thay tấm bê tông đúc tại chỗ bằng các
tấm bê tông đúc sẵn.
Hình 5: Chuẩn bị mặt bằng cho giếng chìm và đặt lƣỡi cắt
Hình 6: Đặt lƣỡi cắt và tạo khoang làm việc
Trình tự công nghệ đúc và hạ đốt đầu tiên bao gồm các bƣớc nhƣ sau:
Trên mặt bằng thi công đo đạc định vị các tim dọc và tim ngang của móng, căn
cứ vào đƣờng tim xác định kích thƣớc đáy móng trên mặt bằng. Đào hố móng
sâu 50cm và đắp cát thay thế. Đặt các tấm kê hoặc thanh kê theo đƣờng chân