Bài viết Giải pháp hạ mực nước ngầm khi thi công tầng hầm có chân tường vây không đặt trong lớp cách nước trình bày cấu tạo giếng hạ mực nước ngầm; Tính toán và bố trí giếng hạ mực nước ngầm; Bố trí giếng hạ mực nước ngầm.
Trang 1GIẢI PHÁP HẠ MỰC NƯỚC NGẦM KHI THI CÔNG
TẦNG HẦM CÓ CHÂN TƯỜNG VÂY KHÔNG ĐẶT TRONG LỚP CÁCH NƯỚC
Tạ Văn Phấn
Trường Đại học Thủy lợi, email: phantv@tlu.edu.vn
1 GIỚI THIỆU CHUNG
Trong quá trình thi c ông tầng hầm, nước
ngầm là một trong các yếu tố quan trọng ảnh
hưởng đến tiến độ, chất lượng cũng như chi
phí thi công
Trong thực tiễn thi công hạ mực nước
ngầm, làm khô hố móng trên thế giới đã có
những giải pháp phổ biến được sử dụng:
- Phương pháp bơm hút nước lộ thiên
- Phương pháp hút nước ngầm
- Phương pháp điện thấm
- Phương pháp đóng băng
Việc lựa chọn giải pháp nào thì phải c ăn cứ
vào tình hình thực tế của từng công trình Kinh
nghiệm trong công tác này là phải c ó cái nhìn
bao quát, toàn diện cả khu vực thi c ông Các
yếu tố ảnh hưởng khi lựa chọn là cao trình mực
nước ngầm, cấu tạo địa chất, địa tầng, các giải
pháp chống đỡ vách hố đào, tường tầng hầm,
thời gian hạ mực nước ngầm… Ở Việt Nam
hai giải pháp điện thấm và đóng băng ít thấy
được sử dụng Với những tầng hầm có tường
vây cắm vào lớp sét (lớp cách nước) thì giải
pháp được lựa chọn c ó hiệu quả là bơm hút
nước Tuy nhiên đối với những tầng hầm có
chân tường vây không đặt trong lớp cách nước
(hình 1) thì phương pháp hút nước ngầm qua
giếng hạ mực nước ngầm có ưu điểm hơn cả
Hình 1 Chân tường vây
không đặt trong lớp cách nước
2 CẤU TẠO GIẾNG HẠ MỰC NƯỚC NGẦM
Cấu tạo giếng gồm các bộ phận chính sau
(hình 2):
- Ống vách giếng: D110 hoặc D220, 1 đầu
đục lỗ, quấn lưới lọc để ngăn không c ho c át chảy vào giếng Với địa chất cát pha, sét pha cần đổ sỏi xung quanh để ngăn hạt gây tắc giếng
- Bơm chìm (bơm hỏa tiễn): đặt chìm dưới
đáy giếng
- Ống thoát: nối vào cổ bơm dùng để đưa
nước từ giếng ra hệ thống thoát nước
Hình 2 Các bộ phận chính của giếng
Trang 2Công suất bơm và lưu lượng giếng:
- Giếng D110: thường sử dụng bơm 1,5kW
và 2,2kW, lưu lượng thoát nước mỗi giếng từ
8-10m3/h D110 sử dụng ống thoát D42 hoặc
D60
- Giếng D220: sử dụng bơm công suất lớn
hơn (3kW, 5kW), lưu lượng thoát nước mỗi
giếng từ 20-30m3/h D220 sử dụng ống thoát
D90 hoặc lớn hơn Công suất bơm và chiều
dài ống lọc được lựa chọn phụ thuộc vào địa
chất công trình Bố trí bơm công suất lớn cho
đất có hệ số thấm nhỏ sẽ gây ra cháy bơm do
khô giếng
3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ GIẾNG HẠ
MỰC NƯỚC NGẦM
3.1 Nguyên lý tính toán
Dựa vào đặc điểm địa chất, đặc điểm công
trình và cấu tạo giếng, xác định độ hạ mực
nước ngầm của mỗi giếng đến từng điểm
trong hố móng
Cần kiểm tra toàn bộ các điểm trong hố
móng, đảm bảo mực nước ngầm được hạ tới
cao độ yêu cầu
3.2 Tính số lượng giếng sử dụng phần
mềm
Sử dụng phần mềm Plaxis 2D, tính toán
được công suất và số lượng giếng cần thiết
cho mặt cắt 1m Từ đó tính toán được số
lượng giếng cần thiết cho c ả công trình
Ưu điểm của phương án này là đã kể đến
ảnh hưởng của chiều sâu tường vây đối với
quá trình hạ mực nước ngầm (chiều sâu càng
lớn thì số lượng giếng cần thiết càng ít)
Đồng thời từ kết quả tính toán có thể chọn
công suất bơm và đường kính giếng phù hợp
Hình 3 Lưu đồ giải pháp hạ mực nước ngầm
trong hồ đào
Trong nhiều trường hợp, tính toán số lượng giếng còn phụ thuộc vào yếu tố thời gian Nếu tiến độ công trình gấp, cần hạ nhanh mực nước ngầm, cần tiến hành bơm thoát nước sớm, hoặc tăng số lượng giếng 3.3 Bố trí giếng hạ mực nước ngầm
Có nhiều cách bố trí giếng hạ mực nước ngầm: theo chu vi hố đào, theo mạng lưới hình chữ nhật, hình tam giác, hoặc kết hợp giữa bố trí theo chu vi và theo mạng lưới Khi
bố trí giếng cần lưu ý tránh vị trí cọc nhồi, hố pit thang máy, vị trí cột vách
Lựa chọn độ sâu giếng phụ thuộc vào điều kiện thực tế, giếng cần sâu hơn đáy hố đào, phần ống lọc cần nằm trong lớp cát Không nên khoan toàn bộ giếng ngay từ ban đầu, mà bổ sung dần số giếng theo từng giai đoạn đào hầm Như vậy sẽ giúp tiết kiện chi phí vận hành giếng, tránh hư hỏng giếng trong quá trình đào đất, cũng như giảm chiều sâu khoan giếng Khi bố trí giếng cần lưu ý tới hệ thống thoát nước xung quanh công trình Nhiều trường hợp hệ thống thoát nước hiện trạng của khu vực không đủ để thoát nước ngầm, cần làm thêm hệ thống mới
Hình 4 Bố trí giếng
4 ÁP DỤNG THỰC TỀ
Công trình: Chung cư The Artemis số 3
Lê Trọng Tấn - Thanh Xuân - Hà Nội 4.1 Đánh giá hiện trạng
Hình 5 Công trình The Artemis
có chân tường vây đặt trong tầng cát
Trang 3Theo khảo sát địa chất ban đầu, chân
tường vây nằm cách lớp sét cách nước từ 1m
đến 6m
Hình 6 Mặt cắt địa chất chân tường vây
nằm cách lớp sét cách nước từ 1m đến 6m
4.2 Tính toán bố trí giế ng
Tính toán sử dụng phần mềm Plaxis 2D, số
lượng giếng bố trí ban đầu là 8 giếng D220,
được thiết kế theo hệ số thấm trung bình giả
thiết K = 4.3m/ngày, với khoảng cách trung
bình từ chân tường vây đến lớp sét cách nước
là 2.5m Trong quá trình thi công đã xảy ra
hiện tượng cháy giếng do nước ngầm chảy
vào giếng không đủ, mực nước ngầm không
hạ được xuống cao độ yêu cầu Như vậy bơm
dùng cho giếng D220 có c ông suất lớn hơn
lưu lượng nước cấp vào giếng
Hình 7 Mặt bằng bố trí giếng ban đầu
Hình 8 Sơ đồ tính theo
khảo sát địa chất ban đầu
Dựa vào tình hình nước ngầm thực tế,
công trường đã bổ sung dần số lượng giếng
Kết quả là cần sử dụng 33 giếng D110 và 11
giếng D220, kèm theo 2 hố thu nước Biện pháp này đã hạ được mực nước ngầm xuống cao độ yêu cầu để thi công hầm đáy Từ thực
tế, tính toán, phân tích lại dữ liệu địa chất, tính ra hệ số thấm thực tế K=10m/ngày
Hình 9 Mặt bằng bố trí giếng theo thực tế
Hình 10 Sơ đồ tính lại
4.3 Kết luận Cần lựa chọn c ông suất bơm phù hợp với cấu tạo giếng cũng như điều kiện địa chất Cần yêu cầu CĐT cung c ấp hồ sơ pháp lý địa chất để có đủ cơ sở tính toán biện pháp hạ mực nước ngầm và thanh quyết toán được chi phí
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Hồng Luân (2015), Hạ mực nước
ngầm trong xây dựng tầng hầm, Trường Đại
học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
[2] Trần Văn Toản (2015), Ứng dụng phần mềm Visual Modflow khi tính toán hệ thống giếng hạ mực nước ngầm bảo vệ hố móng khi xây dựng công trình trên nền cát
chảy, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội
[3] Lương Văn Anh (2016), Tính toán hạ thấp mực nước ngầm của hố móng bằng hệ thống
giếng, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội
[4] Vũ Minh Cát, Bùi Công Quang (2002),
Thuỷ văn nước dưới đất, NXB Xây dựng,
Hà Nội
[5] Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết k ế và thi công
móng sâu, NXB Xây dựng, Hà Nội