Đề tài Bảo vệ thành vách và tiêu nước cho hố móng Cát Chảy

MỤC LỤC Bảo vệ thành vách và tiêu nước cho hố móng 1 Mục đích nghiên cứu 1 Nội dung nghiên cứu 1 Các phương pháp bảo vệ hố móng bằng cọc hàng 1 Giới thiệu phương pháp chắn giữ bằng cọc hàng 1 Giới thiệu khai quát các phương pháp tính toán 3 Tính kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng kiểu conson 3 Tính toán kết cấu chắn giữ cọc hàng với một tầng chống 6 Tính toán kết cấu chắn giữ cọc hàng với nhiều tầng chống 7 Áp dụng tính toán 7 Tính áp lực đất 8 Xác định độ sâu cắm cừ và thiết kế mặt cắt ngang cừ 11 Nước ngầm bằng một hàng giếng 12 Áp dụng tính toán chắn giữ hố móng cho tiêu nước ngầm bằng hai hàng giếng 14 Phương pháp hạ thấp mực nước ngầm 16 Mở đầu 16 Các phương pháp hạ thấp mực nước ngâm 17 Phương pháp giếng kim 17 Phương pháp giếng kim có thiết bị phun 19 Giếng thường 21 Giếng thường với máy bớm sâu 22 Lựa chọn phương án hạ thấp mực nước ngầm và tính toán cụ thể 22 Chọn loại giếng 23 Phương pháp hạ thấp mực nước ngầm 23 Tính toán tiêu nước hố móng bằng 1 hàng giếng 23 Tính toán tiêu nước hố móng bằng hai hàng giếng 26 Kết luận 32 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ môn Thi công - Đại học Thuỷ Lợi. Thi công các công trình thuỷ lợi tập 1. NXB Xây Dựng, Hà Nội (tái bản 2004). Bộ môn Thi công - Đại học Thuỷ Lợi. Thi công các công trình thuỷ lợi tập 2. NXB Xây Dựng, Hà Nội (tái bản 2004). Trường Đại học Thuỷ Lợi - Giáo trình Thuỷ Lực tập 3. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1998. Nguyễn Bá Kế - Thiết kế và thi công hố móng sâu. NXB xây dựng, Hà Nội – 2002 Tổng công ty xây dựng Sông Đà - Sổ tay Xây Dựng Thuỷ Điện. NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 1996. Lê Dung - Công trình thu nước - Trạm bơm cấp thoát nước. NXB xây dựng, Hà Nội 2003. Viện nghiên cứu nền và công trình ngầm - Viện thiết kế nền móng quốc gia - Viện thiết kế móng (Liên Xô). Sổ tay thiết kế nền và móng tập I. NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1974. Cao Văn Chí - Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà Nội 2003. Ю. Г. Трофименкова - Справочник проектировщика - Сложные основания и фундаменты - Изд. литер. по стр. Москва 1969. R. Whitlow - Cơ học đất, tập 2 - Bản dịch của Nguyễn Uyên và Trịnh Văn Cương BẢO VỆ THÀNH VÁCH VÀ TIÊU NƯỚC HỐ MÓNG CHO NỀN CÁT CHẢY Bảo vệ thành vách và tiêu nước cho hố móng cát chảy: Mục đích nghiên cứu: Trong quá trình thi công công trình thuỷ lợi công tác hố móng là công việc quan trọng. Công tác hố móng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa chất - địa chất thuỷ văn của khu vực xây dưng. Với điều kiện thực tế của công trình: Địa hình hẹp, mực nước ngầm cao, đáy móng đặt sâu vào tầng đất cát mịn có hệ số thấm lớn nên công tác hố móng tương đối phức tạp bao gồm hai phần việc chính: Bảo vệ thành vách Tiêu nước hố móng Trong quá trình thi công, khi mở móng thường gặp lớp cát mịn nằm sâu dưới mực nước ngầm nên việc tiêu nước hố móng thường được giải quyết bằng cách bơm hút trực tiếp trong hố móng hoặc hạ thấp mực nước ngầm. Trong các trường hợp giải pháp bơm hút nước trực tiếp không thực hiện được như: Hố móng rộng ở vào tầng đất có hệ số thấm nhỏ như đất cát hạt nhỏ, hạt vừa, đất phù sa…nếu dùng phương pháp bơm hút nước trực tiếp dễ gây ra sạt lở hố móng do xói ngầm và cát chảy. Thi công các công trình ở những nơi có mực nước ngầm cao. Đáy móng trên nền không thấm tương đối nhỏ, dưới là tầng nước ngầm có áp lực, khi dùng phương pháp bơm hút trực tiếp có thể làm đáy hố móng bị đẩy nổi Khi yêu cầu thi công đòi hỏi phải hạ thấp mực nước ngầm xuống sâu Trong những trường hợp như vậy thì giải pháp làm khô hố móng bằng cách hạ thấp nước ngầm sẽ rất hiệu quả.Giải pháp này tương đối phức tạp, đắt tiền yêu cầu thiết bị chuyên dụng và kỹ thuật cao, song nó vẫn được ứng dụng phổ biến vì có những ưu điểm sau: Làm cho đất trong hố móng luôn khô ráo, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. Nhờ sự vận động của nước ngầm trong quá trình hạ mà đất được nén chặt thêm, tăng an toàn cho công trình Do đất được nén chặt, góc ổn định tự nhiên tăng, nên có thể giảm bớt khối lượng mở móng. Nội dung nghiên cứu: Trong báo cáo này tập trung nghiên cứu giải pháp bảo vệ thành vách hố móng và công tác tiêu nước ngầm cho nền cát mịn, mực nước ngầm cao. Các phương pháp bảo vệ hố móng bằng cọc hàng: Giới thiệu phương pháp chắn giữ bằng cọc hàng: Khi đào hố móng, ở những chỗ không tạo được mái dốc hoặc do hiện trường hạn chế không thể chắn giữ bằng cọc trộn được, khi độ sâu khoảng 6-10m thì có thể chắn giữ bằng cọc hàng. Chắn giữ bằng cọc hàng có thể dùng cọc nhồi khoan lỗ, cọc đào bằng nhân công, cọc bản bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc cọc bản thép... Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm: Chắn giữ cọc hàng theo kiểu dãy cột: Khi đất quanh hố tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa 2 cọc gần nhau (ví dụ khi dùng cọc nhồi khoan lỗ hoặc cọc đào lỗ đặt thưa) để chắn mái đất, hình 2.1a Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục (hình 2.1b): Trong đất yếu thì thường không thể hình thành được vòm đất, cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục. Cọc khoan chỗ dày liên tục có thể chồng tiếp vào nhau, hoặc khi cường độ bê tông thân cọc còn chưa hình thành thì làm một cọc rễ cây bằng bê tông không cốt thép ở giữa 2 cây cọc để nối liền cọc hàng khoan lỗ lại(hình 2.1c), cũng có thể dùng cọc bản thép hay cọc bản bê tông cốt thép(hình 2.1d,e) Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp: Trong vùng đất yếu mà có mực nước ngầm tương đối cao có thể dùng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc xi măng đất (hình 2.1f) Hình 2.1: Các loại chắn giữ bằng cọc hàng Căn cứ vào độ sâu đào và tình hình chịu lực của kết cấu, chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia thành mấy loại sau: Kết cấu chắn giữ không có chống (conson): Khi độ sâu đào hố móng không lớn và có thể lợi dụng được tác dụng conson để chắn giữ được đất ở phía sau tường. Kết cấu chắn giữ có chống đơn: Khi độ sâu đào hố móng lớn hơn, không thể dùng được kiểu conson không có chống thì có thể dùng 1 hàng chống đơn ở trên đỉnh của kết cấu chắn giữ (hoặc là dùng neo kéo) Kết cấu chắn giữ nhiều tầng chống: Khi độ sâu đào hố móng khá sâu, có thể đặt nhiều tầng chống, nhằm giảm bớt nội lực của tường chắn. Căn cứ vào thực tiễn thi công ở vùng đất yếu, với độ sâu hố đào < 6m, khi điều kiện hiện trường có thể cho phép thì áp dụng kiểu tường chắn làm bằng cọc trộn dưới sâu kiểu trọng lực là lý tưởng hơn cả. Khi hiện trường bị hạn chế, cũng có thể dùng cọc conson khoan lỗ hàng dày mm, giữa 2 cọc được chèn kín bằng cọc rễ cây, cũng có thể làm thành màng ngăn nước bằng cách bơm vữa hoặc cọc trộn xi măng ở phía sau cọc nhồi: với loại hố móng có độ đào sâu 4 – 6m, căn cứ vào điều kiện hiện trường và hoàn cảnh xung quanh có thể dùng loại tường chắn bằng cọc trộn dưới sâu kiểu trọng lực hoặc đóng cọc bằng BTCT đúc sẵn hoặc cọc bản thép, sau đó ngăn thấm nước bằng bơm vữa hoặc tăng thêm cọc trộn , đặt 1 đường dầm quây và thanh chống, cũng có thể dùng cọc khoan lỗ 600, phía sau dùng cọc nói trên để ngăn thấm, ở đỉnh cọc đặt 1 đường dầm quây và thanh chống. Với loại hố móng có độ sâu 6 – 10m, thường dùng cọc khoan lỗ 800 – 1000mm, phía sau có cọc trộn dưới sâu hoặc bơm vữa chống thấm, đặt 2 – 3 tầng thanh chống, số tầng thanh chống tuỳ theo tình hình địa chất, hoàn cảnh xung quanh và yêu cầu biến dạng của kết cấu quây giữ mà xác định Với loại hố móng có độ sâu trên 10m, trước đây hay dùng tường ngầm liên tục trong đất, có nhiều tầng thanh chống, tuy là chắc chắn tin cậy nhưng giá thành cao, gần đây đã dùng cọc khoan lỗ 800 – 1000mm để thay thế cho tường ngầm và cũng dùng cọc trộn dưới sâu để ngăn nước, có nhiều tầng thanh chống và đảo trung tâm, kết cấu chắn giữ loại này đã ứng dụng thành công ở hố móng có độ sâu đào tới 13m. Giới thiệu khái quát các phương pháp tính toán: Hiện nay có khá nhiều phương pháp chắn giữ hố móng, các phương pháp thường sử dụng là: Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng kiểu conson Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng với 1 tầng chống Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng với nhiều tầng chống ` Sau đây đi vào giới thiệu cụ thể từng phương pháp. Tính kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng kiểu conson: Phương pháp tính kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng kiểu conson vẫn áp dụng phương pháp tính cọc bản truyền thống. Cọc bản conson dưới tác dụng của áp lực đất chủ động ở bên ngoài phía trên mặt đáy hố móng, cọc bản sẽ nghiêng về bên trong hố móng, còn phần dưới đáy hố móng sẽ dich chuyển theo chiều ngược lại, tức là cọc bản sẽ quay quanh 1 điểm nào đó ở bên dưới đáy hố móng (như điểm b trong hình 2.2a). Tại điểm b thân tường không dịch chuyển do phải chụi tác động của 2 lực có độ lớn bằng nhau và ngược chiều (áp lực đất tĩnh), áp lực tĩnh của nó bằng không. Thân tường ở phía trên điểm b di động về bên trái, thành bên trái chụi tác dụng áp lực đất bị động, thành bên phải chụi áp lực đất chủ động. Do đó, áp lực đất tĩnh tác động tại các điểm trên thân tường chính là hiệu giữa áp lực đất bị động với áp lực đất chủ động của các điểm 2 bên tường (hình 2.2b). Sơ đồ tính toán cọc bản conson sau khi đơn giản hoá thành phân bố tuyến tính (hình 2.2c), tức có thể căn cứ vào điều kiện cân bằng tĩnh để tính độ sâu cắm vào trong đất và nội lực của cọc bản. H. Blum lại kiến nghị là có thể thay thế bằng hình 2.2d để tính độ sâu cắm vào trong đất và nội lực. a) b) c) d) Hình 2.2: Sơ đồ dịch chuyển của cọc bản conson và phân bố áp lực đất Sơ đồ dịch chuyển; b) Sơ đồ phân bố thực tế Sơ đồ tính cọc bản conson; d) Sơ đồ tính theo Blum. Phương pháp cân bằng tĩnh: Hình 2.3: Tính cọc bản conson theo phương pháp cân bằng tĩnh. Hình 2.3 thể hiện sự biến đổi tuyến tính theo độ sâu của áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động, tuỳ theo sự khác nhau của độ cắm vào trong đất của cọc bản, sự phân bố áp lực đất tĩnh ở các điểm theo độ sâu khác nhau cũng khác nhau. Khi áp lực đất tĩnh ở 2 bên tường cọc bản ở những độ sâu khác nhau trên đơn vị độ rộng của cọc bản cân bằng với nhau thì tường cọc bản ở vào thế ổn định, độ sâu tối thiểu phải cắm vào trong đất cần có của cọc bản để đảm bảo ổn định cho cọc. Có thể căn cứ vào điều kiện cân bằng tĩnh, tức phương trình cân bằng các lực nằm ngang ((H = 0) và phương trình cân bằng mômen mặt cắt đáy cọc ((M = 0) để giải phối hợp. Phương pháp Blum: Blum kiến nghị 2.2d thay cho 2.2c, tức là lấy một lực tập trung E(P thay cho áp lực đất bị động vốn đã xuất hiện ở chân cọc, sơ đồ tính toán như hình 2.4 Hình 2.4: Sơ đồ tính theo Blum Hình tải trọng tác động Hình mômen Phương pháp đường đàn hồi: Hình 2.5: Phương pháp đường đàn hồi cọc bản không có chống Nguyên lý cơ bản của phương pháp đàn hồi cũng giống phương pháp số, phương pháp phân tích và các bước giải như sau: Lựa chọn độ sâu cắm vào trong đất: thường có thể căn cứ vào kinh nghiệm để sơ bộ xác định to Tính áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động, vẽ sơ đồ áp lực đất, sau đó chia sơ đồ ấy thành nhiều diện tích nhỏ (thường chi thành các đoạn 0,5 – 1m theo độ cao), dùng lực tập trung tương ứng để thay thế, lực tập trung tác dụng vào trọng tâm của từng mảng nhỏ. Theo nguyên lý hình đa giác dây trong đồ giải tĩnh học, vẽ ra hình đa giác lực và đa giác dây. Khi đó hình đa giác dây sẽ thay thế cho sơ đồ mômen với tỷ lệ thu nhỏ nhiều lần. Đầu tiên xác định cực điểm O và tiêu cự r cũng như tỷ lệ xích của lực, sau đó, vẽ ra các hình đa giác lực của lực tập trung và hình đa giác dây, độ lớn của to sẽ được xác định bằng giao điểm của đường khép kín với hình đa giác dây. Nếu giao điểm của đường dây cuối cúng của sơ đồ mômen hình đa giác dây với đường khép kín mà vừa khéo ở trên cạnh đáy của diện tích nhỏ đại biểu cho lực tập trung cuối cùng trên sơ đồ áp lực, thì biểu hiện bằng độ sâu cắm vào trong đất của cọc đã được chọn thoả đáng. Lựa chọn vài ba lần với trị to đúng dần, sẽ có thể thoả mãn được điều kiện này Căn cứ vào điều kiện khép kín của đa giác lực có thể tìm ra trị EP(. Sau khi tìm ra trị EP( có thể tìm được x, là có thể tìm được độ sâu cắm vào trong đất của cọc bản. Mômen uốn M ở bất cứ mặt cắt nào của cọc bản cũng bằng tích giữa mômen cực r (tỷ lệ xích của lực) với toạ độ Y tương ứng trên sơ đồ mômen hình đa giác dây. Mômen uốn lớn nhất là: Mmax = Ymax*r Theo đó có thể tìm ra được mặt cắt và đặt théo của cọc bản. Phương pháp hệ số nền: Hình 2.6: Qui luật biến đổi của hệ số nền Tính toán nội lực và chuyển vị thân cọc của coc hàng dưới tác động của tải trọng ngang, hiện nay tương đối phổ biến khi xem cọc là dầm trên nền đàn hồi, theo giả thiết Winkler - phản lực của đất ở bất cứ điểm nào của thân cọc cũng đều tỷ lệ với chuyển vị của điểm ấy. Phương pháp giải này gọi tắt là phương pháp dầm trên nền đàn hồi. Có 3 phương pháp giải cụ thể: Phương pháp 1: trực tiếp dùng phương pháp số để giải phương trình vi phân đường cong đàn hồi sau khi cọc (tức dầm trên nền đàn hồi) chụi lực, tìm ra nội lực và chuyển vị tại các phần của cọc Phương pháp 2: là phương pháp sai phân hữu hạn, chia cọc thành đoạn hữu hạn, dùng công thức sai phân để thay thế gần đúng cho đạo hàm các cấp trong phương trình vi phân đường cong đàn hồi của cọc để giải. Phương pháp 3: chia thân cọc thành các phần tử rời rạc, hữu hạn, sau đó căn cứ vào các điều kiện cân bằng lực và chuyển vị để tìm nội lực và chuyển vị ở các bộ phận của cọc (phương pháp phần tử hữu hạn) Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng với một tầng chống: Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng có chống (hoặc neo) ở đỉnh có khác với cọc hàng đỉnh tự do (conson). Kết cấu chắn giữ có chống ở đỉnh, vì là đỉnh bị chống không di chuyển được nên hình thành điểm tựa đơn giản, liên kết khớp, còn phần cọc chôn vào trong đất, khi chôn nông thì điểm tựa đơn giản, khi chôn sâu thì là ngàm. Sau đay giới thiệu mấy trường hợp khác nhau do độ chôn sâu trong đất khác nhau tạo ra. Độ cắm sâu vào trong đất của cọc tương đối nông, áp lực đất bị động ở phía trước cọc được phát huy toàn bộ cánh tay đòn của áp lực đất chủ động và cánh tay đòn của áp lực đất chủ động ở điểm chống là bằng nhau (hình 2.7a). Khi đó, thân tường ở vào trạng thái cân bằng giới hạn, do đó sẽ có mômen uốn dương Mmax ở trong nhịp là lớn nhất, nhưng độ sâu trong đất nông nhất là tmin.Lúc này áp lực đất bị động ở trước tường được lợi dụng toàn bộ, đầu dưới của tường có thể chuyển dịch sang trái một tí Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tăng lên, khi lớn hơn tmin (hình 2.7b), thì áp lực đất bị động ở phía trước cọc không phát huy và lợi dụng toàn bộ, khi đó, đầu dưới của cọc chỉ xoay 1 góc và ở nguyên vị trí chứ không sinh ra hiện tượng chuyển dịch, lúc này, áp lực đất ở mũi cọc sẽ bằng không, áp lực đất bị động chưa phát huy, có thể xem là độ an toàn được tăng lên. Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tiếp tục tăng lên, trước tường và sau tường đều xuất hiện áp lực đất bị động, cọc cắm vào đất ở trạng thái ngàm chặt, tương đương với dầm siêu tĩnh: đầu trên gối khớp đầu dưới ngàm chặt. Mômen uốn của nó đã giảm đi nhiều và xuất hiện mômen âm dương cả 2 chiều. Trị tuyệt đối của mômen uốn ngàm M2 ở đầu dưới hơi nhỏ hơn trị số mômen ở trong nhịp M1, điểm không áp lực và điểm không mômen khá giống nhau (hình 2.7c). Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tăng lên thêm 1 bước nữa (hình 2.7d), khi đó độ sâu cắm vào trong đất của cọc đã bị xem là sâu quá, đất bị động ở phía trước cọc và phía sau cọc không thể phát huy lợi dụng được đầy đủ, nó không tạo ra được tác động lớn đối với việc giảm bớt mômen trong nhịp. Do đó, cọc chắn giữ mà cắm quá sâu vào trong đất thì cũng không phải là kinh tế Hình 2.7: Sự phân bố áp lực đất, mômen và biến dạng của tường cọc bản với các độ sâu cắm vào trong đất khác nhau. Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng với nhiều tầng chống: Khi hố móng tương đối sâu, để giảm bớt mô men uốn của cọc chắn giữ có thể đặt nhiều tầng chống, số tầng chống phải được xác định trên cơ sở các yếu tố đất nền, độ sâu hố, đường kính (độ dày) của cọc, cường độ vật liệu của kết cấu chắn giữ và yêu cầu của thi công... Thông thường ta dùng phương pháp dầm liên tục, phương pháp chia ½ tải trọng chống giữ, phương pháp lực chống không đổi khi đào, phương pháp phần tử hữu hạn. Áp dụng tính toán: Hố móng công trình thuỷ lợi, thường là cống đồng bằng là loại hố móng rộng và sâu nên việc ứng dụng các kết cấu trên là rất phức tạp. Để tiện lợi và cơ động nhất chọn phương pháp chắn giữ hố móng bằng cọc cừ thép kiểu conson. Sau đây chúng tôi tập trung vào tính toán ứng dụng phương pháp này cho hố móng có mặt cắt đại diện : Coi đất tại khu vực nghiên cứu là đất đồng chất có các chỉ tiêu cơ lý như sau: Dung trọng tự nhiên của đất :
Lực dính đơn vị : C = 0 Góc ma sát trong :
Hệ số thấm của đất nền : K = 5.10-2 cm/s Tính áp lực đất Sử dụng lý luận của Rankine để tính toán với các giả thiết: Đất đắp là đất dính hoặc đất rời Mặt đất nằm ngang hay nghiêng, trường hợp mặt đất phức tạp phải giả thiết đơn giản để tính toán Nếu đất đắp thành lớp thì tính toán tương đối đơn giản Hệ thống lý luận này rất phù hợp để giải quyết bài toán thực tế của chúng ta. Áp lực đất chủ động:
Áp lực đất bị đông:
Trong đó: Kcđ : hệ số áp lực đất chủ động, xác định theo Kcđ = tg2 (45 – /2 ) Kbđ : hệ số áp lực đất bị động, xác định theo Kbđ = tg2 ( 45 + /2 )  : dung trọng của tầng đất 5, tính theo dung trọng ẩm  = 18.2 (kN/m3) H : độ cao tính toán của tường (m) : góc ma sát trong của lớp đất 5:  = 1.2*24 = 28.80 (độ ) C : Lực dính đơn vị của lớp đất 5 , C = 0 ( kN/m2 ) Góc ma sát trong n và lực dính Cn của đất được xác định bằng phương pháp cắt nhanh cố kết. Do ta sử dụng biện pháp kết hợp với giếng kim để hạ thấp mực nước ngầm và coi trên mặt đất có biện pháp thoát nước chống thấm nên khi tính toán góc ma sát trong hc được hiệu chỉnh bởi góc  nhân với hệ số 1.2 áp dụng cho trường hợp giếng bố trí phía bên trong hàng cừ, lớp đất nằm trong phạm vi hạ thấp mực nước ngầm Trường hợp tính toán của hố móng là trường hợp mặt đất phức tạp ta sẽ tính áp lực đât chủ động tác dụng lên tường cừ theo phương pháp gần đúng dựa vào bài toán cơ bản [8] bằng cách coi đất phía trên hố móng là tải trọng phân bố gián đoạn: Hình 2 – 8: Hình 2 – 9: Hình 2 – 8 : Là trường hợp mặt đất đắp chịu tải trọng phân bố gián đoạn, trong phạm vi AO không có tải trọng. Trong trường hợp này áp lực đất chủ động có thể áp dụng theo phương pháp gần đúng như sau: Từ O kẻ hai đường thẳng gặp lưng tường tại D, E lần lượt theo góc nghiêng (, ( với phương nằm ngang. Đối với lưng tường thẳng đứng và trơn nhẵn  = 45 + /2. Coi áp lực đất tác dụng lên đoạn AD hoàn toàn không chịu ảnh hưởng của tải trọng q Áp lực đất tác dụng lên đoạn tường DE ở giữa thì ảnh hưởng tăng dần theo quy luật đường thẳng D’E Kết quả ta có biểu đồ phân bố áp lực đất theo hình ADEBB'E’D’A Hình 2 – 9 : Là trường hợp trên mặt đất đắp tải trọng q chỉ phân bố trong phạm vi bề rộng OO’. Biểu đồ phân bố áp lực đất chủ động có thể xác định gần đúng như sau Từ O, O’ kẻ hai đường thẳng song song gặp lưng tường tại D và E nghiêng một góc  so với mặt phẳng nằm ngang. Cho rằng áp lực đất tác dụng lên đoạn tường AD và EB hoàn toàn không chịu tải trọng tác động q, chỉ có đoạn tường DE mới chịu tải trọng đó với giá trị áp lực đất gia tăng bằng q.Kcđ Kết quả nhận được biểu đồ phân bố áp lực đất theo hình ADEBB”E”E’D’D”A Xác định áp lực đất chủ động để chắn giữ hố móng khi tiêu nước ngầm bằng một hàng giếng Áp dụng tính toán theo lý luận của Rankin, và bài toán cơ bản xác định áp lực đất tác dụng lên tường cừ ta có đất trên hố móng cho trường hợp này có dạng Hình 2 - 10 : Tải trọng đất trên bờ hố móng Chia tải trọng tác dụng thành q1, q2, q3, q4 và lần lượt xét tác động của 4 loại tải trọng này tác động lên tường cừ với độ sâu đáy hố móng H = 7m, để áp dụng tính toán xác định chiều sau hạ cừ theo phương pháp Blum. Xét tác động của tải trọng q1: Trường hợp này áp lực đất chủ động tác dụng lên lưng tường cừ được áp dụng theo sơ đồ tính hình 2 – 10, tải trọng q1 phân bố đều trong phạm vi L = 6m. Lớp đất có chiều cao h = 1.5m, được quy đổi thành tải trọng phân bố đều có cường độ q1( KN/m2): q1 = h* = 1.5*18.2 = 27.3 (KN/m2) Trị số của áp lực đất gia tăng : P1 = q1* Kcđ = 27.3*0.35 = 9.56 KN/m2 Trị số áp lực đất chủ động tác động lên lưng tường thẳng đứng: P P = *H*Kcđ = 18.2*7*0.35 = 44.59 KN/m 2 Hình 2 - 11 : Sơ đồ phân bố áp lực Đất chủ động tác dụng Lên tường cừ Nhận xét: Vùng ảnh hưởng của tải trọng gần nhất q1nằm ngoài chiều sâu Hmóng nên bỏ qua tải trọng này trong quá trình tính toán đồng thời không phải xét tác động của tải trọng q2, q3, q4 .Biểu đồ áp lực đất chủ động tác dụng lên tường cừ có dạng ABB’ Áp lực đất chủ động để chắn giữ hố móng khi tiêu nước bằng hai hàng giếng Tương tự như chắn giữ hố móng cho trường hợp bố trí một hàng giếng kim ta có sơ đồ áp lực đất tác dụng lên trên hố móng: Hình 2 – 12 : Tải trọng đất tác dụng lên hố móng Lý luận tương tự ta có vùng ảnh hưởng của tải trọng này sâu hơn chiều sâu Hmóng = 2.8m nên biểu đồ áp lực đất chủ động tác dụng lên hố móng trong trường hợp này được xác định: P = *H*Kcđ = 18.2*2.8*0.35 = 17.84 KN/m 2 và phân bố theo sơ đồ: Hình 2 -13 : Biểu đồ áp lực đất chủ động tác dụng lên hố móng Xác định độ sâu cắm cừ, và thiết kế mặt cắt ngang cừ Lựa chọn phương pháp tính: Từ việc phân tích các phương pháp tính ta chọn phương pháp Blum để áp dụng tính toán Xác định độ sâu cắm cừ theo Blum Theo Blum, áp lực đất bị động Ep xuất hiện ở chân cọc được thay thế bởi lực tập trung Ep’ có điểm đặt tại chân cọc Bài toán chuyển về xác định chiều sâu đóng cừ bảo vệ hố móng theo phương pháp Blum, với độ đào sâu hố móng H = 7m. Bỏ qua tải trọng trên bờ hố móng Mô men tại đáy cọc:
Trong đó: P : Áp lực đất chủ động tổng hợp a : Cự li đến mặt đất của hợp lực tổng hợp u : Khoảng cách từ điểm có áp lực đất bằng không đến đáy hố móng. Được xác định bởi quan hệ cân bằng giữa áp lực đất chủ động sau tường và áp lực đất bị động sau tường của áp lực cân bằng tĩnh tại điểm đó. Biểu thức xác định Kp* u = Ka ( h + u )

x : khoảng cách từ điểm u đến đáy cọc Ep : được xác định theo biểu thức
Đơn giản hoá công thức mômen lấy với đáy cọc ta có phương trình :
Đặt
ta có
Với
,
Sau khi xác định được m và n theo đồ thị của Blum ta xác định được x =
Chiều sâu cắm cừ được xác định: t = 1.2x + u Mô men lớn nhất và vị trí xác định theo Blum Vị trí xuất hiện mô men uốn lớn nhất là vị trí có lực cắt Q = 0, khi đó
Vị trí mô men uốn lớn nhất:
Mô men uốn lớn nhất Mmax
Áp dụng tính toán cho chắn giữ hố móng cho trường hợp tiêu nước ngầm bằng một hàng giếng Xác định độ sâu cắm cừ:


Tổng áp lực đất chủ động P P = E1 + E2 = (0.5*44.6*7) + (0.5*44.6*0.976) = 156.1 + 21.7648 = 177.8648 kN/m2 Cự ly từ mặt đất đến hợp lực tính toán a được xác định trên nguyên tắc
với ai là khoảng cách từ mặt đất tự nhiên đến điểm đặt lực
Xác định hai trị số m, n:

Tra đồ thị Blum ta có

=0.6
x = 0.6*7.976 = 4.7856m Hình 2-14. Đồ thị Blum Khi đó độ sâu cắm cừ t = 1.2*4.7856 + 0.976 = 6.72m Tổng độ dài cừ L = h + t = 6.72 + 7 = 12.73 Thiên an toàn thuận tiện cho chế tạo chọn chiều dài cừ L = 13m Thiết kế mắt cắt ngang cừ Áp dụng phương pháp xác định vị trí và trị số của mô men lớn nhất trên cọc cừ Vị trí xuất hiện mô men uốn lớn nhất là vị trí có lực cắt Q = 0, khi đó
Vị trí mô men uốn lớn nhất:
Mô men uốn lớn nhất Mmax

KNm Khi đó Mô men uốn yêu cầu của cừ được xác định:
. Với R là mô men uốn của cốt thép nhóm CIII, R = 3400 daN/cm2 Theo sổ tay thiết kế nền – móng ( Tài liệu dich từ sách tiếng Nga ). Để đảm bảo cho cừ làm việc ổn định, chọn loại cọc cừ có mô đun chống uốn lớn hơn 2534 cm3. Cừ thép chọn có các thông số kỹ thuật sau: Số hiệu : ∏ - V Kích thước (mm) : B = 420, H = 196, h = 36, d = 13, t = 21 Diện tích ngang : F = 127 cm2 Mô men quán tính : J = 50943 cm4 Mô men chống uốn : W = 2962 cm3 Áp dụng tính toán chắn giữ hố móng cho tiêu nước ngầm bằng hai hàng giếng Xác định độ sâu hạ giếng


Tổng áp lực đất chủ động P P = E1 + E2 = (0.5*17.84*2.8) + (0.5*17.84*0.39) = 24.976 + 3.4788 = 28.4548 kN/m2 Cự ly từ mặt đất đến hợp lực tính toán a được xác định trên nguyên tắc
với ai là khoảng cách từ mặt đất tự nhiên đến điểm đặt lực
Xác định hai trị số m, n

Tra đồ thị Blum (hình 2-14) ta có

=0.7
x = 0.7*3.19 = 2.233m Khi đó độ sâu cắm cừ t = 1.2*2.233 + 0.39 = 3.0696m Tổng độ dài cừ L = h + t = 2.8 + 3.0696 = 5.8696 Thiên an toàn thuận tiện cho chế tạo chọn L = 6m