Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH
1.1.1.Vị trí công trình
Cống lấy nước tại vị trí Vân Cốc thuộc cụm công trình đầu mối Hát Môn-Đập Đáy.
Được xây dựng tại thôn Vân Đình, xã Cẩm Đình, huyện Phúc Thọ, tỉnh Hà Tây. Cống Vân
Cốc dự kiến xây dựng ở bên phải cống phân lũ Vân Cốc hiên có .Công trình cách mép bờ
hữu sông Hồng khoảng 700m, cách vị trí K1+400 trên đê Vân Cốc về phía hạ lưu khoảng
300m.
1.1.2.Nhiệm vụ công trình
Cống lấy nước Vân Cốc kết hợp với các cống lấy nước khác như cóng Bến Mắm,
cống Liên Mạc, cống Tắc Giang làm các nhiệm vụ chính sau:
1. Khôi phục dòng chảy sông Đáy vào mùa kiệt luôn có nước kết hợp với giao thông
thủy.
2. Tham gia phân lũ sông Hồng vào sông Đáy thuận lợi, an toàn để tham gia giảm mực
nước sông Hồng tại Hà Nội khi lũ lớn xảy ra.
3. Đảm bảo nguồn nước cho phục vụ nhu cầu sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt, cải tạo đất, cải tạo môi trường sinh thái sông Đáy.
1.1.3.Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình
1.Các thông số thiết kế cơ bản
- Cấp công trình : Cấp I
- Tần suất thiết kế : Bảo đảm cấp tưới P=75%.Ứng với đảm bảo P=75% ta có:
Mực nước sông Hồng tại vị trí Vân Cốc +5,35m.
Mực nước sông Đáy tại vị trí hạ lưu đập Đáy +4,28m.
-Mực nước sông Hồng khi phân lũ tại Vân Cốc là +15,62 m, ứng với mực nước tại Hà
Nội là +13,4 m.
-Mực nước đảm bảo yêu cầu không gây ngập lụt vùng hạ lưu Đập Đáy là +10,74m.
-Lưu lượng thiết kế lấy nước mùa kiệt Q
TK
=36,24 m
bố trí ở phía tả có kết cấu 2 tầng, mỗi tầng bố trí 2 của phẳng. Kích thước b×h = 6× 5m.
Tầng dưới để lấy nước mùa kiệt, cao trình đáy +3,00.Tầng trên để lấy nước mùa lũ, cao
trình đáy +9,50. Cửa thông thuyền bố trí phía bờ hữu có 1 cửa cung kích thước 8×8 m.,cao
trình đáy +3,00. Thân cống dài 24m, rộng 25m, chiều dày bản đáy 2,00m. chiều dày trụ bin
1,8m. Chân khay thượng lưu có cừ thép dài 12,00m để chống xói ngầm. Xử lý nền móng
thân cống bằng cọc BTCT M300 kích thước 40×40×1200 cm. Trên cống làm đường giao
thông có chiều rộng mặt cầu 8m, chiều dài thân cầu 25m. Đỉnh cống có tháp điều khiển.
-Cửa ra kết hợp với sân tiêu năng: là sân làm bằng bê tông cốt thép liền khối M200. Cao
trình đáy bể +1,00, chiều rộng 25m, chiều dài 30m, chiều dày 1,2 m. Đoan cuối sân dài 8m
bố trí lỗ thoát nước, lớp lọc ngược. Hai bên là tường chắn đất lượn cong cho dòng chảy ra
được thuân, đỉnh tường từ cao trình +10,00 ÷ +7,00 xuống cao trình +1,00 bằng BTCT
M200.
Giữa cửa lấy nước và khoang thông thuyền có tường hướng dòng dày 0,6m. Cao trình
đỉnh từ +10,00 ÷ +7,00 dài 20m bằng BTCT M200. Xử lý nền móng bằng cọc BTCTM300
có kích thước 40×40×1200 (cm).
- Sân sau: cao trình đáy bằng +3,00 bằng BTCT M200 chiều dài 30m, chiều rộng 25m,
chiều dày 0,4m.
- Đoạn kênh dẫn hạ lưu: dài 165m, đáy gia cố bằng tấm BTCT M200 đổ tại chỗ dày
0,2m và gia cố mái bằng tấm BTCT M200 dài 100m, gia cố bằng đá lát trong các khung
BTCT đổ tại chỗ dài 30m và gia cố bằng rồng đá dài 35m. Cao trình đáy +3,00, chiều rộng
đáy 25m.
- Liên kết giữa thân cống, cửa vào, bể tiêu năng bằng khớp nối SYKA.
- Hệ thống cơ khí:
+ Gồm 2 tầng cửa, tầng trên và tầng dưới mỗi tầng có 2 khoang cửa, với kích thước:
B×H = 6×5 (m), ∆H = 12,6m (Tầng dưới).
B×H = 6×5 (m), ∆H = 6,1m (Tầng dưới ).
+ 1 khoang thông thuyền có kích thước :
B×H = 8×8 (m), ∆H =12,6m.
Các của van bằng thép hợp kim thấp 09Mn2 (kể cả khe cửa). Theo TCVN3104-79,các
chi tiết quan trọng như trục bánh xe, trục bản lề cối, ắc chốt liên kết giữa piston và cửa, giữa
nước sâu từ 1,00(m) đến 2,00(m). Cao độ mặt đê tràn Vân Cốc đoạn từ vị trí KO đến
K3+300 là +15,00(m) đến 17,3 (m). Cao độ mặt đê Ngọc Tảo ở vị trí K2 là +17,00(m). Vực
Sanh ở sát hạ lưu đê Ngọc Tảo tại vị trí K2 có cao độ đáy vực là -2,00(m).
Nhìn chung khu vực xây dựng cụm công trình đâu mối Hát Môn- Đập Đáy có đặc
điểm địa hình khá thuận tiện cho công tác thi công các công trình đầu mối.
1.2.2.Đặc điểm địa chất .
Theo kết quả khảo sát địa chất, địa tầng ở giai đoạn nghiên cứu khả thi và thiết kế
kỹ thuật, từ trên xuống dưới khu vực xây dựng có các lớp đất sau :
a.Lớp đất trồng trọt: Đất á sét – sét lẫm vật hữu cơ và rễ cây màu xám nâu, nâu đen,
trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy, kết cấu kém chặt. chiều dày từ 0,2 – 0,5m.
b.Lớp 1a: Đất đắp đường rải nhựa, đường bờ thửa: Đất sét - á sét nặng màu nâu, xám
nâu. Trong đất có chỗ lẫn vón kết Latêrit màu đen, mềm bở. Trạng thái nửa cứng, kết cấu
kém chặt. Phân bố ở đường 83 và đường bờ thủa, chiều dày 0,2 – 1m.
c.Lớp 2: Đất sét – á sét nặng màu nâu, xám nâu, xám ghi, xám nhạt. Trạng thái nửa cứng
dẻo cứng, có nơi cứng, kết cấu chặt vừa. Phân bố rộng khắp khu vực công trình. Chiều dày
lớp từ 5,0 ÷ 6,0m nguồn gốc bồi tích (aQ).
d. Lớp 2a: Đất sét nặng - sét màu nâu, xám nâu, xám ghi, xám nhạt. Trạng thái dẻo chảy
chảy, kết cấu kém chặt vừa - kém chặt. Phân bố rộng khắp khu vực công trình. Chiều dày từ
0,3÷3,0m. Nguồn gốc bồi tích (aQ).
e.Lớp 3: Đất á sét nặng - sét có nơi là á sét trung màu nâu, nâu nhạt. Trạng thái dẻo chảy
chảy, kết cấu kém chặt. Phân bố dưới dạng các thấu kính mỏng nằm xen kẹp với lớp 2a.
Chiều dày lớp từ 0,5÷1,5m nguồn gốc bồi tích (aQ).
g.Lớp 4b: Đất á sét nhẹ có xen kẹp thấu kính á cát màu nâu, nâu nhạt, nâu xám. Trạng
thái dẻo chảy - chảy, kết cấu kém chặt. Phân bố dưới dạng các thấu kính mỏng. Chiều dày
lớp từ 0,5 ÷ 3,0m nguồn gốc bồi tích (aQ).
h.Lớp 5: Cát hạt nhỏ - thô chứa hạt bụi và vảy mica nhỏ, màu xám nâu, xám đen. Trong
lớp có nơi xen kẹp các thấu kính mỏng á cát, sét - á sét nặng, hỗn hợp cuội sỏi cát, bão hòa
nước. Kích thước hạt lớn dần theo độ sâu (từ cát hạt nhỏ đến thô), kết cấu từ kém chặt tăng
lên chặt vừa. Giá trị xuyên tiêu chuẩn : N = 7-25 búa/30cm, phân bố rộng khắp khu vực
công trình. Chiều dày thăm dò từ 14,5 -24,2m, nguồn gốc bồi tích (aQ).
Cốc như sau:
+ Cao độ mặt đất khu vực cống: Từ +11.09m đến +10.70m. Cao độ đáy móng cống
dự kiến:-0.5m (Đáy móng cống được đặt sâu vào trong lớp 5 từ 3.0m đến 5.0m).
Mái đất đào ở hố móng cống có chiều cao 11.0m, phải đào qua các lớp đất sau:
+ Lớp 2 và 2a: Có cường độ kháng cắt tương đối thấp.
+ Lớp 3 và 4b: Có cường độ kháng cắt kém, đất mềm yếu (trạng thái dẻo chảy-chảy).
Cần mở mái thoải hơn để tránh sạt lở.
+ Lớp 5: Có khả năng chịu tải của công trình. Khả năng chịu tải dần theo độ sâu (giá
trị xuyên tiêu chuẩn ở dưới móng cống N = 8-25 búa/30cm, giá trị xuyên tiêu chuẩn trung
bình ở dưới móng cống N
tb
=16 búa/30cm).Do lớp 5 chứa nước áp lực, chiều cao cột nước áp
lực trong mùa khô từ 5 ÷ 6m, mực nước dao động theo mùa và có quan hệ thủy lực với sông
Hồng. Đáy hố móng nằm trong lớp 5 là lớp đất thuộc loại cát đùn, cát chảy, có hệ số thấm
lớn. Bởi vậy khi thiết kế hố móng cần căn cứ vào tính chất địa chất của từng lớp đất để chọn
giải pháp thiết kế hợp lý đảm bảo an toàn và ổn định cho mái hố móng.
+ Lớp 6: Có cường độ kháng cắt tương đối thấp, khả năng chịu tải thấp (Giá trị
xuyên tiêu chuẩn dưới móng cống N=8-11 búa/30cm, giá trị tiêu chuẩn trung bình trung
bình ở dưới móng cống N
tb
=10 búa/30cm) và ở sâu dưới đáy móng cống từ 13.0 -16.0 (m).
+Lớp 7:Có khả năng chịu tải lớn (giá trị xuyên tiêu chuẩn ở dưới móng cống: N=58-
72 búa/30cm, giá trị xuyên tiêu chuẩn trung bình ở dưới móng cống N
tb
= 62 - 63
búa/30cm.) và ở sâu dưới đáy móng cống từ 17.0m – 18m. Bởi vậy khi thiết kế xử lý móng
cống cần quan tâm đến khả năng sử dụng cọc chịu lực đối với lớp 7.
1.2.5.Điều kiện khí tượng thủy văn.
Dự án cụm công trình đầu mối Hát Môn – Đập Đáy nằm trong vùng đông bằng Bắc Bộ
nên mang đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa đông lạnh và mùa mưa
tới 60%.
Bảng độ ẩm trung bình và thấp nhất tháng Bảng 1.3
th¸ng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII n¨m
tb 83 85 87 87 84 83 83 85 85 83 81 81 84
tn 66 70 72 72 65 65 64 67 65 62 60 61 66
- Bốc hơi: theo số liệu thống kê nhiều năm lượng bốc hơi bình quân nhiều năm đạt 81,61
(mm). Các tháng mùa mưa từ tháng V đến tháng VII là tháng có lượng bốc hơi lớn nhất năm
có thể lên tới 87,50 (mm). Và tháng mùa xuân từ tháng II đến tháng IV là tháng có lượng
bốc hơi nhỏ, tháng nhỏ nhất xuống tới 50,90 (mm).
Lượng bốc hơi bình quân tháng trong năm (mm) Bảng 1.4
THÁNG I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII NĂM
BQ 57,1 50,9 55,2 60,9 84,8 83,6 67,5 68,5 65,4 72,0 66,3 63,9 851
- Gió bão: hướng gió chính trong mùa hè là gió Tây Nam và Đông
-
Nam. Vào mùa đông
thường có gió Bắc và Đông Bắc, tốc độ gió trung bình 1,80 (m/s) và tốc độ gió lớn nhất có
thể đạt 34 (m/s). Từ tháng VII đến tháng IX là những tháng có bão, các cơn bão đổ bộ vào
vùng này thường gây ra mưa lớn trong thời gian vai ba ngày liên tiếp.
Tốc độ gió trung bình và lớn nhất tháng (m/s) Bảng 1.5
THÁNG I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII NĂM
TB 1,8 2,1 2,2 2,3 2,0 1,8 1,9 1,6 1,6 1,5 1,5 1,8 1,8
LN 13,0 16,0 17,0 20,0 34,0 24,0 25,0 24,0 24,0 21,0 16,0 15,0 34,0
- Ánh nắng: số giờ nắng trong năm dao động trong khoảng 1600
÷
1700 giờ. Các tháng
mùa hè từ tháng V đến tháng X là những tháng nắng nhất trong năm, khoảng 160
2. Giới hạn lăn Wp 24,9 25,47 24,66 23,89
3. Chỉ số dẻo W
N
14,22 14,72 13,85 12,96
◦ Độ Đặc
B -0,053 0,204 0,610 0,918
◦ Độ ẩm thiên nhiên
We % 24,14 28,48 32,95 35,97
◦ Dung trọng ướt
gw T/m
3
1,78 1,81 1,79 1,77
◦ Dung trọng khô
gc
T/m
3
1,42 1,41 1,35 1,30
◦ Tỷ trọng
∆
2,71 2,71 2,72 2,70
◦ Độ lỗ rỗng
n % 47,09 48,02 50,50 51,72
◦ Tỷ lệ lỗ rỗng
ε
0,890 0,924 1,020 1,071
◦ Độ bão hoà
G % 73,51 83,56 87,85 90,20
◦ Lực dính
C KG/cm
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
Bảng 1
CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẤT NỀN DÙNG TRONG TÍNH TOÁN
TÊN LỚP
CHỈ TIÊU
KÍ
HIỆU
ĐƠN VỊ LỚP 4a LỚP 4b LỚP 5 LỚP 6
◦ Thành phần hạt
%
1. Sét - 19,30 9,80 1,10 23,80
2. Bụi - 33,30 20,90 3,70 29,20
3. Cát - 47,40 69,30 94,90 47,00
4. Cuội, Sỏi - - - 0,30 -
◦ Giới hạn Atterberg
%
1. Giới hạn chảy Wt 31,07 26,93 - 32,56
2. Giới hạn lăn Wp 20,17 18,25 - 21,22
3. Chỉ số dẻo W
N
10,90 8,68 - 11,34
◦ Độ Đặc
B 0,728 0,887 - 0,232
◦ Độ ẩm thiên nhiên
We % 28,10 25,95 37,60 23,13
◦ Dung trọng ướt
gw
T/m
3
1,86 1,79 1,83 1,93
2
0,10 0,05 0,00 0,12
◦ Góc masát trong
ϕ
0
11,00 11,00 24,00 10,00
◦ Góc nghỉ khô
ϕ
0
- - 36,10 -
◦ Góc nghỉ ướt
ϕ
0
- - 26,05 -
◦ Hệ số ép lún
a
1-2
cm
2
/KG 0,029 0,024 - 0,018
◦ Hệ số thấm
K cm/s 10
-4
7*10
-4
5*10
-3
7*10
-5
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
cống tính cả phần trụ bin giữ và trụ bin bên là 27,20m. Cao trình
trên bê mặt cống là +3,00. Cao trình đáy cống kể cả phần bê tông
lót dày 10 cm là +0,9
Từ kích thước của các bộ phận cửa trước, cửa sau, thân
cống ta có kích thước cơ bản sau: Hình 2.1.2
+ Chiều dài công trình tính từ đầu tường cánh thượng lưu đến cuối bể tiêu năng là 84m.
+ Chiều rộng tính từ hai đầu móng giằng là 79,2m.
+ Chiều rộng bản đáy cống 27,2m.
+ Chiều rộng tường rằng số 1 là 16 m.
+ Chiều rộng tường rằng số 2 là 10 m.
+ Chiều rộng chỗ cửa ra và cửa vào của cống tính từ mép chỗ ngoài cùng của tường
cánh là 54,4 m.
+ Cao trình đáy tường giằng số 1 là +5,1.
+ Cao trình đáy tường giằng số 2 là +2,9.
+ Cao trình đáy cống là +0,9.
+ Cao trình đáy chân răng là -0,6.
Dựa vào các kích thước cơ bản ta vẽ được đường viền hố móng như hình 2.3 sau :
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
8
b=2720
th©n cèng
a=2400
trô pin
B¶N §¸Y S¢N TR¦íC
T¦êNG C¸NH TH¦îNG L¦U
5440
4160
ỏn tt nghip Thit k t chc thi cụng cng Võn Cc
2.1.3.Cu to h múng ca phng ỏn.
Theo phng ỏn 2 ó chn, phm vi m múng tng i ln. T cao trỡnh t nhiờn ta
o n cao trỡnh +7,0 vi h s mỏi m = 1,5 ti cao trỡnh ny ta lm c rng 2,5m, sau ú ta
úng hng c th nht v h ging kim th nht di 10m. Sau ú ta o n cao trỡnh +5,6m
vi h s mỏi m = 1.5 v c rng 2,5m úng hng c th 2 v o n cao trỡnh +3,0 ta h
h thng ging kim th 2 di 10m. Cu to chi tit v ng lờn xuụng h múng th hin
trong bn v s 1.
Do phm vi m múng tng i ln v thun tin cho quỏ trỡnh thi cụng o múng
ta m hai ng lờn xung h múng, chiu rng ca ng ph thuc vo cp cụng trỡnh v
loi xe vn chuyn t. ng thi cụng
c chia lm hai loi loi ng ngoi
h múng v ng trong h múng.
- ng ngoi h múng: L ng ra
vo phm vi h múng. Theo sỏch giỏo
trỡnh thi cụng tp 1 i vi loi ng
ụi ngoi cụng trng cp 1 chiu rng
GVHD:PGS.TS.Lờ ỡnh Chung Sinh viờn:Nguyn Vn Ngc
9
.Mặt cắt ngang đ ờng
50 900 50
2
2
3.Phần đ ờng cho xe qua
1
3
1.Lề đ ờng
2.Rãnh thoát n ớc
Hình 2.1.5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
dưới đáy bản đáy công trình.
- Đợt 4: Đào móng từ cao trình +2,5 đến đáy móng.
* Lựa chọn phương án bảo vệ hố móng.
Do hố móng tương đối sâu từ cao trình +11,50 đến cao trình -0,60 cho nên hố móng
phải được thiết kế sao cho ổn định trong suốt thời kỳ thi công. Mặt khác mực nước ngầm
khá cao so với đáy móng công trình (mực nước ngầm +6,5) cho nên khi thiết kế bảo vệ hố
móng cần có biện pháp tiêu nước ngầm trong thời kì đào đất và phải đảm bảo cho hố móng
thi công trong điều kiện khô ráo và mái hố móng luôn ổn định. Để đảm bảo các điều kiện thi
công và thi công đúng tiến độ, giá thành thi công là rẻ nhất ta có các phương án sau:
- Phương án 1: Hai hàng cừ và một hệ thống giếng kim.
- Phương án 2: Hai hàng cừ và hai hệ thống giếng kim.
- Phương án 3: Mở móng tự nhiên và hai hệ thống giếng kim
- Phương án 4: Dùng tường vây chống thấm và hệ thống giếng có bơm hút sâu.
Khi mở móng phải chọn mái hố móng hợp lý sao cho quá trình thi công mái không bị
sạt lở. Mái hố móng phụ thuộc vào các yếu tố như:
- Loại đất.
- Chiều sâu hố móng.
- Độ cao mực nước ngầm.
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
- Điều kiện bảo vệ hố móng.
Với từng phương án khác nhau và điều kiện bảo vệ hố móng mà ta chọn hệ số mái
sao cho thích hợp. Để lựa chọn phương án hợp lý nhất ta phân tích từng phương án để chọn
phương án hợp lý nhất.
a. Phương án 1
Nội dung: Theo phương án này ta đào từ cao trình tự nhiên đến cao trình +7,00 thì ta
đóng một hệ thống hàng cừ thép thứ nhất dài 6m để bảo vệ hố móng, sau đó tiếp tục đào
móng đến cao trình +5,6. Dọc theo đường viền hố móng tại cao trình +6,6 ta đóng một hàng
2
GiÕng kim dµi 10m
Hình 2.1.5.Sơ đồ hố móng với 2 hàng cừ và 1hệ thông giếng kim
* Ưu điểm :
- Do có 2 hàng cừ bảo vệ nên hố móng tương đối nhỏ, khối lượng đào nhỏ và mái hố
móng ổn định và có hệ số mái nhỏ.
- Hệ thống giếng kim hạ sâu từ cao trình +7 nên mực nước ngầm hạ thấp do đó quá trình
đào móng đợt 4 rất thuận lợi.
*Nhược điểm
- Khó thi công giai đoạn đầu đặc biệt là giai đoạn 2 do mực nước ngầm cao.
- Thi công bảo vệ hố móng phức tạp hơn vì phải thi công thêm tường cừ, trong quá trình
sử dụng dễ gây ra chân không trong ống tích thủy, không an toàn cho thi công đất
b.Phương án 2.
Nội dung của phương án 2 tương tự phương án 1 song khác ở chỗ tại cao trình +7,0 ta
bố trí thêm hệ thống giếng kim nữa từ cao trình +7,0 đến cao trình -3,0.
Hµng giÕng kim thø 2
m
=
1
.
5
m
=
1
.
nhỏ rất yếu. Hệ số mái ta chọn như sau: m
1
=2, m
2
=2,5, m
3
= 3
+6.0
+7.0
+5.6
+2.5
+6.5
m
=
2
m
=
2
.
5
m
=
3
+11.5
m
=
1
.
5
m
=
1
.
5
GiÕng kim hót s©u
Tuêng chèng thÊm b»ng
bª t«ng vµ bentonit dµy 0.6
Hình 2.1.8.Sơ đồ móng với tường vây và hệ thống giếng lớn
* Ưu điểm
- Diện tích mở móng nhỏ, khối lượng đào móng không lớn.
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
- Đảm bảo hố móng luôn kho giáo.
- Đảm bảo tốt điều kiện kỹ thuật.
* Nhược điểm
- Thi công tương chống thấm khó khăn và tốn kém.
- Ảnh hưởng thi công khi thi công bản đáy do có hệ thống giếng hút sâu và sau khi thi
công xong khó sử lý giếng hút sâu.
công hố móng và các hạng mục công trình. Nước mặt bao gồm nước đọng lại trong hố
móng, nước mưa rơi xuống, nước thấm ra từ bốn bên mái và đáy móng, nước tiết ra trong
quá trình thi công đât và nước thi công…Để tiêu nước mặt hố móng cần sử dụng hệ thống
rãnh có mặt cắt hình thang, chữ nhật…dẫn về hố tập trung để bơm tiêu.
Để tiêu nước mặt trong hố móng cần ta chia nước mặt thành 2 loại theo vị trí tập trung
nước: nước mặt ngoài phạm vi hố móng và nước mặt trong phạm vi hố móng.
a. Nước mặt ngoài phạm vi hố móng: Để tiêu nước mặt ngoài hố móng tránh nước tập
trung chảy vào trong phạm vi hố móng gây sạt lở hố móng và gây ngập lụt hố móng. Ta
thiết kế hệ thống mương rãnh hứng nước và dẫn thoát nước bao vây toàn bộ hố móng.
Mương phải được bố trí cách mép ngoài cùng của hố móng đủ rộng để cho ô tô, máy đào,
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
13
ỏn tt nghip Thit k t chc thi cụng cng Võn Cc
mỏy xỳci li vn chuyn. Hỡnh dng, kớch thc v dc ỏy rónh mng ph thuc
vo loi t v lng nc cn tiờu. Thụng thng rónh mng cú mt ct ngang hỡnh thang
chn mng chớnh sõu 1m ỏy rng b = 0,3m tr lờn, dc i = 0,002. Kờnh nhỏnh thng
sõu 0,3ữ0,5m, ỏy rng b = 0,3m, dc i = 0,002.
thoát n ớc mặt ngoài hố móng
mặt cắt ngang m ơng vây quanh hố móng để
m=1
+10,50
50 5050
+11,50
1500
1000
b.Nc mt trong phm vi h múng:
Rónh dn nc trong phm vi h múng v h tp trung nc c o trc tiờn, nc
S
02
S
H
1
H
2
A
2
A
1
Đ ờng hạ thấp mực n ớc ngầm
Trục hố móng
Hàng giếng kim thứ 1
+11.5
+7.0
+5.6
+3.0
+2.5
+6.5
Hàng giếng kim thứ 2
2.2.4.1. Tớnh toỏn cho h thng ging th nht
GVHD:PGS.TS.Lờ ỡnh Chung Sinh viờn:Nguyn Vn Ngc
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
Để tính toán cho hệ thống giếng kim thứ nhất ta đưa về trường hợp tính tương đương
với một giếng lớn có bán kính tính đổi là A và trị số hạ thấp mực nước ngầm là S
1
Theo hình vẽ ta có độ sâu hạ thấp mực nước ngầm: S = S
pháp thủy lực, thường đường kính giếng φ = 38 ÷ 50mm.Lấy φ = 50 mm.
l - Chiều dài ống lọc thường dài l=1m.
r - Bán kính ống giếng kim r = 0,02m.
V - Tốc độ nước có thể thấm vào ống lọc và được xác định theo công thức
kính nghiệm sau:
V = 60
4
k
= 60.
4
4,32
= 86,5 (m/ngày đêm)
K –Là hệ số thấm trung bình của của lớp đất K = 0,005(cm/s) = 4,32 (m/ng.đ)
∆S =
02,0
1.32,1
lg.
32,4.1
58,13.3,0
= 1,73 (m)
Vậy ta có độ sâu hạ thấp mực nước ngầm ở tâm hố móng là
S
1
= 4,5 + 1,73 = 6,23(m)
a.Xác định chiều sâu hạ giếng kim
Chiều sâu hạ giếng được tính theo công thức: [Giáo trình thi công T
1
- ĐHTL]
L = Z + S
01
Trong đó:
- Q’ Lưu lượng nước thấm vào giếng phần không áp và được tính theo công thức gần
đúng sau : [Giáo trình thi công T
1
- ĐHTL]:
Q’ =
1 1 1
1 1
1
1,36.K.(2H -S ).S
A +R
lg
A
(2.2.6)
- Q” Lưu lượng nước thấm vào giếng phần có áp.Được tính theo công thức gần đúng sau:
[GTTC - ĐHTL]
Q” =
01 1
1 1
1 1
2,72.S t K
A +R
lg
A -t /2
(2.2.7)
Trong đó:
- K là hệ số thấm trung bình của lớp đất địa chất K = 4,32 (m/ng.đ)
- R
1
là bán kính ảnh hưởng của hệ thống giếng thứ nhất. R
=
H 9,5
= 0,474 ⇒
a
1
T
H
= 1,674 ⇒ T
a
= 1,62 × H
1
= 1,674 × 9,5 =15,9 (m)
Theo sơ đồ ta có t
1
= T
a
- H
1
= 15,9 - 9,5 = 6,4 (m).
Thay vào ta tính được Q’ =
50
82,7950
lg
23,6).23,65,9.2.(32,4.36,1
+
−
= 1138 (m
3
/ng.d)
Q =
Suy ra n =
1902
13,58
.1,3 = 182 (giếng)
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
Trong thực tế người ta thường lấy dư ra so với thiết kế 10% ÷ 15% số lượng giếng.
Vậy chọn số giếng hàng thứ nhất là 200 giếng.
Khoảng cách giữa các giếng được xác định theo công thức: [Giáo trình thi công T
1
-
ĐHTL] :
e =
P
n
=
346
200
= 1,73 (m) (2.2.11)
Với P = 346 (m) là chu vi bố trí giếng kim
n – là số lượng giếng quanh hố móng.
Lấy khoảng cách giữa các giếng e = 1,7 (m).
2.2.4.2.Tính toán cho hệ thống giếng thứ 2
Kết cấu giếng kim cấp 2 hoàn toàn toàn giống với kết cấu giếng kim cấp 1. Giếng kim
cấp 2 hạ từ cao trình +3,0(m) đến cao trình -7,0(m). Có chức năng chủ yếu hạ thấp mực
nước ngầm cho đợt đào đất thứ 3 và hạ thấp mực nước ngầm thường xuyên cho giai đoạn 2
(giai đoạn thi công các kết cấu cống) trong mùa mưa. Giếng kim cấp 2 có phương pháp hạ
hoàn toàn giống giếng kim cấp 1.
2
1,36.K.(2H -S ).S
A +R
lg
A
=
69,44
47,6669,44
lg
33,5).33,50,9.2.(32,4.36,1
1
+
−
= 1002 (m
3
/ng.d)
Q” =
02 2
2 2
2 2
2,72.S t K
A +R
lg
A -t /2
=
2,72.3,6.1,6.4,32
44,69 66,47
lg
44,69 1,6 / 2
Khi hai hai hệ thống giếng hoạt động đồng thời thì ta bố trí hệ thống giếng kim trên mặt
bằng so le nhau để đảm bảo khoảng cách giữa các giếng của hai hệ thống là từ 1,5 đến 1,7m.
như hình 2.2.2
Khi hai hệ thống giếng hoạt động độc thì khi thi công hệ thống giếng thứ nhất xong, hệ
thống giếng thứ nhất có nhiệm vụ hạ thấp mực nước ngầm từ cao trình +6,5(m) xuống cao
trình +2,0(m) để thuận tiện cho đào móng đợt 3. Sau khi đào móng đợt 3 xong ta bố trí hệ
thống giếng kim thứ hai có tổng số giếng của hai hệ thống cộng lại, còn hệ thống giếng thứ
nhất không cần thiết nữa. Khi đó nước trong thời kỳ thứ thường xuyên chỉ có hệ thống
giếng thứ hai hoạt động.
Từ các nhận xét trên ta chọn phương án bố trí theo phương án hai hệ thống giếng làm
việc đồng thời.Vậy hệ thống giếng thứ nhất là 176 giếng, hệ thống thứ hai chọn là 112 giếng
Để cho hệ thống hoạt động an toàn ta dự trữ 30 chiếc.
2.2.4.3. Phương pháp thi công giếng kim:
Giếng kim được hạ bằng phương pháp xói nước. Nước ở bơm cao áp được bơm vào
thân ống, van bị đẩy xuống, nước chui ra từ chân ống, xói đất. Dưới tác dụng trọng lượng
bản thân giếng kim sẽ được hạ dần xuống cao trình thiết kế. Sau đó đổ cát thô, sỏi nhỏ
xuống xung quanh giếng tới mặt nước ngầm làm tầng lọc. Khi đổ cát sỏi vẫn phải bơm nước
liên tục sao cho cát sỏi có thể lắng xuống được mà vách đất xung quanh giếng không bị sụt
lở. Trên miệng lỗ xung quanh giếng kim lèn chặt đất sét để khong cho không khí lọt vào lớp
cát sỏi và ống lọc.
Áp lực nước khi hạ giếng kim, với loại đất vùng xây dựng cống Vân Cốc là loại đất á sét
pha cát – sét nặng dính thì áp lực p =6 ÷ 8 at. Khi bơm hút nước, van bi sẽ bịp kín chân ống
hút, nước sẽ thấm qua tầng lọc, các lớp dưới lọc chảy vào trong ống lọc rồi bị hút lên. Khi
nhổ giếng kim lên cũng phải xói nước như khi hạ. Nên dùng cần cẩu hoặc pa lăng xích để
nhổ lên.
2.2.5.Chọn thiết bị máy bơm cho phương án.
+ Đối với hệ thống giếng kim thứ nhất với lưu lượng Q
1
= 1902(m
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
+ Đối với hệ thống giếng kim thứ hai với lưu lượng Q
2
= 1170 (m
3
/ng.đ) =
48,75(m
3
/h).Cột nước cần bơm 10m ≤ H ≤ 20m. Với cột nước và lưu lượng cần bơm như
vậy tra sổ tra máy bơm do công ty chế tạo bơm Hải Dương sản suất, với máy bơm chất sệt
dùng trong giếng khoan, chọn 2 máy bơm LTSĐ 40 - 24 có các thông số sau:
Thông số kỹ thuật máy bơm LTSĐ40-24 Bảng 2.2.2
Kí hiệu
Thông số kỹ thuật và kích thước cơ bản
Q
(m
3
/h)
H
(m)
n
(v/ph)
N
đ.cơ
(KW)
D
h
(mm)
0
h
+1,0
+5,6
F
P
E
2b
t
+1,0
C
P
Cõ thÐp
λγτ
O
u
Mmax
x
m
l
Hình 2.2.4: Sơ đồ tính toán chiều sâu cừ.
Phần ngược chiều với P phân bố tuyến tính đến độ sâu t
0
có cường độ lớn nhất λγ
1
t
0
trong đó:
λ: là hệ số áp lực đất : λ = λ
b
– 24
0
/2) = 0,42
Trong đó ϕ là góc ma sát trong của lớp đất 5 là ϕ = 24
0
γ
1
: là trọng lượng riêng của đất γ = 1,83 (t/m
3
).
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
Khi đó hợp lực F =λγ
2
0
t
2
= 1,95×1,83×
2
0
t
2
= 1,785t
0
2
(t/m
3
E = F – P = 0,5λ.γ.t
0
– P (2.2.12)
- Phương trình mô men với điểm O ta có:
F.
0
t
3
- P.(
h
3
- t
0
) = O (2.2.13)
Biến đổi ta được phương trình:
t
0
3
– 13,6.t
0
– 62,88 = O (2.2.14)
Giải gần đúng được t
0
= 5,09 (m). Thay vào phương trình (2.2.12) ta được:
E = 2b. λ.γ.t
0
2b =
0
E
3
)
R là cường độ của cừ. Với cừ thep lấy R = 2100(daN/cm
2
)
M
max
là mô men uốn lớn nhất của cừ thép.
- Tính toán M
max.
(Sơ đồ tính toán như hình 2.2.4).
Theo sơ đồ bài toán ta có: a =
2.4,6
3
=3,07 (m) là điểm đặt của P
l = h + u =4,6 + 0,99 = 5,59 (m)
Theo phương pháp Blum: x
m
=
2.P 2.8,13
. 1,83.1,95
=
γ λ
= 2,13 (m) (2.2.15)
Từ đó ta tính được Mô men uốn lớn nhất:
M =
m
m
. .x
P.(l x a)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
Tra bảng (10 – 2) “sổ tay thiết kế nền và móng” ta chọn kiểu cọc cừ bằng thép do các
nhà máy Liên Xô sản xuất ta chọn loại cừ Π-IV có dạng mặt cắt như sau:
d
t
B
H
h
Hình 2.2.3. Kích thước cơ bản của cừ
Theo sổ tay thiết kế nền và móng ta tra với cừ IIIK – I có các thông số cơ bản của cừ
như sau:
Thông số cơ bản của cừ Bảng 2.2.2
Số hiệu
Diện tích tiết
diện F(cm)
Trọng lượng 1m
dài (kG
2
)
Mô men quán
tính I (cm
4
)
Mô men
chống uốn
W (cm
3
)
Π - IV
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tổ chức thi công cống Vân Cốc
+2.5
+5.6
+7.0
+11.5 +11.5
+7.0
+5.6
+3.0
Ph¹m vi ®µo mãng ®ît 1
Ph¹m vi ®µo mãng ®ît 2
Ph¹m vi ®µo mãng ®ît 3
Ph¹m vi ®µo mãng ®ît 4
Hình 2.3.1.Phạm vi mở móng cho từng giai đoạn
2.3.2.Tính toán khối lượng đất đào hố móng cho từng giai đoạn
Theo tài liệu “báo cáo địa chất” thì cao trình mặt đất tự nhiên khu vực xây dựng cống
Vân Cốc khá bằng phẳng, cao trình mặt đất tự nhiên dao động từ cao trình +10,0(m) đến cao
trình +11,8(m) ta lấy giá trị trung bình là +11,5(m) để thiết kế và tính toán. Mặt khác kết cấu
cống phần có cao trình thấp nhất của bản đáy cống ở vị trí chân khay của bản đáy cống là
- 0,6 (m) chiều sâu hố móng sâu 12,1(m) > 10(m) nên ta bố trí hai cơ. Một cơ ở cao trình
+7,0(m), cơ rộng 2,5m. Một cơ ở cao trình +5,6(m) có chiều rộng 2 (m). Trên cơ bố trí hệ
thống thoát nước.
2.3.2.1. Thi công đào đất hố móng đợt 1
Đây là đợt đào có khối lượng là lớn nhất do đó thời gian đào hố móng đợt 1 cũng
chiếm nhiều nhất. Đào đất hố móng đợt 1 từ cao trình mặt đất tự nhiên đến cao trình +7,0
(m). Vì lớp đất đợt 1 từ bắt đầu từ mặt đất tự nhiên nên mặt địa hình hố móng có tính chất
gồ ghề gây khó khăn cho sự di chuyển của máy móc. Do đó cần có biện pháp sử lý mặt
bằng cho máy móc thiết bị làm việc được thuận tiện.
Mặt khác địa chất hố móng đợt 1 từ mặt đất tự nhiên đến cao trình +7,00(m) là đất á
) (2.3.1)
Trong đó: S
1
là diện tích phần bao ngoài hố móng cao trình +11,5 (m), S
1
= 11567(m
2
).
S
2
là diện tích phần bao hố móng cao trình +7,0(m), S
2
= 9025 (m
2
).
h là chiều cao lớp đào, h = 11,5 – 7 = 4,5 (m).
Tính được V
1
=
(11567 9025)
.4,5
2
+
= 46332 (m
3
)
2.3.2.2. Thi công đào đất hố móng đợt 2: Sơ đồ như hình 2.3.3.
Đào móng từ cao trình +7,0 (m) đến cao trình +5,6 (m). Vì lớp đất đào đợt 2 bắt đầu từ
mặt đất đào đợt 1 nên mặt bằng cũng khá gồ ghề gây khó khăn cho sự di chuyển máy móc
cần có biện pháp sử lý mặt bằng, cho máy ủi ủi tạo mặt bằng cho máy móc thiết bị làm việc
2
= 7473 (m
3
).
+ h chiều cao lớp đào h = 7,0 -5,6 = 1,4m.
Suy ra : V
2
=
1 2
(S S )
.h
2
+
=
(9025 7473)
.1,4
2
+
= 11548 (m
3
)
2.3.2.3. Thi công đào đất hố móng đợt 3: Sơ đồ như hình 2.3.4
+5.6
+2.5
+5.6
3201 2600 3199
5800
Hình 2.3.4. Đào hố móng đợt 3
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
V
2
V
3
Hình 2.3.5 Đào đất hố móng đợt 4
+ Phần đất ở sân trước V
I
+ Phần đất ở bản đáy cống V
II
+ Phần đất ở bể tiêu năng V
III
Giới hạn các phần như hình 2.3.5
Phần đất ở sân trước không phải đào sâu thêm vì cao trình đỉnh cọc ở cao trình +2,5m
Phần hố móng bể tiêu năng phải đào đến cao trình đầu cọc là +0,3m. Vậy chiều dày đất
phải đào là h = 2,5 – 0,3 = 2,2 (m). Khối lượng đất phải đào tính theo công thức:
V
III
= S×h = 2304 × 2,2 = 5068,8 (m
3
)
Phần hố móng ở bản đáy cống phải đào đến cao trình đỉnh cọc là +1,5 (m). Chiều dày
lớp đất phải đào là 2,5 – 1,5 = 1m. Cộng thêm khối lượng đào đât thủ công từ cao trình
+1,5m đến cao trình +1,0m. Khối lượng đất được tính theo công thức:
V
II
= S × h = 2236 × (1+0,5) = 3354 (m
3
)
Vậy tổng khối lượng đào đất đợt 4: V
4
1
=
1
1
V 46332
T 22
=
= 2106 (m
3
/ngày)
- Đợt 2 Q
2
=
2
2
V 11548
T 5
=
= 2309,6 (m
3
/ngày)
- Đợt 3 Q
3
=
3
3
V 21216
T 8
=
= 2652 (m
).
- Chọn máy ủi: máy ủi có nhiệm vụ tạo mặt đường thi công, tạo mặt bằng công trường và
làm công việc phụ trợ cho máy đào và ô tô vận chuyển. Do đó chỉ cần 1 máy ủi để đảm
nhận toàn bộ công việc trên công trường. Tra trong [sổ tay máy làm đât] Chọn 1 máy ui
Model D6R XL có dung tích làm việc 6,6 (lit).
Các thông số kỹ thuật của máy ủi model D6R XL Bảng 2.3.3
Thông số kỹ thuật Đơn vị Model
Công suất bánh đà 138KW 175hp
Trọng lượng hoạt động biến mô phanh li hợp KG 19000
Chiều rộng guốc xích tiêu chuẩn mm 560
Diện tích tiếp xúc đất với xích tiêu chuẩn m
2
3,16
Chiều cao tới đỉnh m 3,2
Chiều dài toàn bộ kể cả lưỡi ủi m 4,78
Chiều rộng (không có ngõng trục - xích tiêu chuẩn) m 2,44
Loại lưỡi thẳng m 5,17
GVHD:PGS.TS.Lê Đình Chung Sinh viên:Nguyễn Văn Ngọc
25
Copyright: Tài liệu đại học ©