Hạ mực nước ngầm là một phương pháp được nhiều kỹ sư và nhà thầu sử dụng trong công trình của mình, đặc biệt công trình xây dựng hầm. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về các phương pháp hạ mực nước ngầm tại bài viết dưới đây.
I - Hạ mực nước ngầm là gì?
Hạ mực nước ngầm thường được hiểu là phương pháp giúp hạ thấp mực nước ngầm ở một công trình tại một vị trí nhất định bằng cách đào giếng sâu sau đó bơm nước liên tục để hạ mực nước xuống.
Đây là một phương pháp rất quan trọng đặc biệt là đối với các công trình được xây dựng ở vị trí thấp, có nước ngầm chảy như tầng hầm. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, đã có nhiều loại thiết bị hiện đại được phát minh để phục vụ cho việc này. Tuy nhiên, kỹ sư vẫn còn có những sự tính toán và chuẩn bị chu đáo để hoàn thiện bước này một cách nhanh chóng nhất.
Có thể coi hạ mực nước ngầm là một yếu tố quan trọng trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Để tìm hiểu thêm về những quy chuẩn đó, hãy cùng Đăng Quang đến với 64 quy chuẩn và tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam cần ghi nhớ.
II - Mục đích của việc hạ mực nước ngầm là gì?
Đi sâu vào mục đích của việc hạ mực nước ngầm, ta thấy đây là một bước giúp tạo một công trường xây dựng khô thoáng, không có nước để từ đó việc xây dựng có thể được tiến hành nhanh chóng, tiện lợi và hiệu quả.
Khi làm điều đó, công nhân cần bố trí một mạng lưới giếng xung quanh để phục vụ cho việc bơm liên tục nước vào các giếng, giúp tránh việc phải vận chuyển nước ngầm đi quá xa.
III - Yêu cầu chung khi hạ mực nước ngầm
1. Những dạng tài liệu cần có trước khi tiến hành thi công hạ mực nước ngầm
Dữ liệu địa hình, địa mạo, khí tượng cũng như thủy văn khu vực thi công công trình.
Các tài liệu địa chất, địa chất thủy văn của khu vực đề xuất dự án, bao gồm diễn biến mực nước giếng sinh hoạt tại các khu dân cư lân cận.
Khả năng của nhà thầu trong việc thi công, cung cấp vật tư, máy móc, thiết bị và nhân lực và cách tính toán hạ mực nước ngầm để giảm thiểu nước ngầm trong địa điểm thi công.
Điều kiện sống và kinh tế - xã hội của khu vực dự án có thể ảnh hưởng đến quá trình xây dựng.
2. Trong giai đoạn tiếp theo
Giai đoạn lập dự án và thiết kế xây dựng, tận dụng số liệu khảo sát địa hình, khảo sát địa chất hiện có để hạ mực nước ngầm trong thiết kế và thi công. Yêu cầu kỹ thuật, nội dung, thành phần, khối lượng khảo sát địa hình, địa chất trong giai đoạn lập dự án và thiết kế xây dựng thực hiện theo quy định tại TCVN 8477: 2010 và TCVN 8478: 2010.
3. Hồ sơ thiết kế dự án cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để xác định các yếu tố
Cao trình móng, kích thước và kết cấu hố móng
Khả năng xây dựng phân đoạn của các bộ phận làm việc
Tiến độ thi công công trình theo từng giai đoạn và thời gian thi công công trình
IV - Khảo sát địa hình để hạ mực nước ngầm
Đây là bước chuẩn bị cho các bước tiến hành xây dựng tiếp theo của công trình. Sau đây là những yêu cầu của việc khảo sát địa hình nhằm hạ mực nước ngầm:
Phải có tài liệu bình đồ với tỷ lệ 1/100-1/500 và số liệu mặt cắt dọc và ngang khu vực hố móng của công trình xây dựng. Theo tình hình cụ thể của từng công trình mà lựa chọn tỷ lệ phù hợp để đo vẽ địa hình hố móng.
Phạm vi đo mở rộng tối thiểu là 20xH ngoài đường viền của hố móng, trong đó H là độ sâu của hố móng. Điều tra địa chất vị trí các giếng khoan, ao, hồ, sông, công trình thoát nước và khai thác nước ngầm và các công trình khác có ảnh hưởng đến sự vận động của nước ngầm trên các mặt bằng và mặt cắt trong khu vực khảo sát.
Phải có văn bản báo cáo chi tiết những điều không thể hiện trên bản vẽ và phải có đề xuất hoặc hướng dẫn hạ mực nước ngầm trong quá trình thiết kế và thi công.
V - Khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn
Nhằm hạ mực nước ngầm, kỹ sư cần bố trí khoan khảo sát hiện trường xây dựng với bình đồ tỷ lệ 1/200 ~ 1/500. Quy hoạch phải thể hiện chính xác vị trí, kích thước và độ sâu của ao hồ, dòng nước lộ thiên, nguồn cung cấp hoặc khai thác nước ngầm và các công trình lân cận khác có ảnh hưởng đến mực nước.
Lập các mặt cắt địa chất và mặt cắt dọc khu vực đào, tỷ lệ từ 1/200 đến 1/500 phải thể hiện độ sâu lớn hơn 2xHn, trong đó Hn là độ sâu đào tính từ mực nước ngầm tự nhiên, nhưng không nhỏ hơn 5m. Khoảng cách giữa hai phần liền kề không được quá 20 m. Trên mặt cắt phải đánh dấu đầy đủ vị trí lỗ khoan, mực nước ngầm tự nhiên trong lỗ khoan tại các thời điểm cần hạ thấp mực nước ngầm.
Khoan hoặc đào để khảo sát địa chất ngoài hố móng phải đạt độ sâu không nhỏ hơn 10xH, trong đó H là độ sâu của hố móng.
Khi thi công công trình gần sông, biển phải bơm nước để hạ mực nước ngầm xuống sâu hơn và duy trì lâu dài trên một tháng, cần nghiên cứu thêm những vấn đề sau:
Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất thủy văn và mức độ bồi tụ của quá trình hình thành các lớp đất sét xen kẽ ảnh hưởng đến tính đồng nhất và đẳng hướng của mặt đất.
Khả năng xảy ra và mức độ của các karsts giàu nước trong các lớp đá vôi và các lớp dung nham bị phân mảnh cao.
Thử độ hút nước của hố khoan để ước tính hệ số thấm ngang và thấm dọc của đất nền trong và xung quanh hố móng.
Bản mô tả điều kiện địa chất phải nêu rõ loại đất và sự phân bố của đất trong khu vực xây dựng. Trong đó, quy định cụ thể các thông số điều tra, thí nghiệm như thành phần hạt, các chỉ tiêu cơ lý, hệ số thấm, hệ số thoát nước và thành phần hóa học của nước ngầm.
VI - Các phương pháp hạ mực nước ngầm là gì?
Hiện nay, với việc sử dụng các thiết bị tối tân, hiện đại và việc giám sát quy trình hiệu quả, quá trình hạ mực nước ngầm được rút gọn và đa dạng hơn xưa rất nhiều.
Hãy cùng tìm hiểu các biện pháp hạ mực nước ngầm phổ biến hiện nay và quy trình thực hiện của mỗi loại:
1. Phương pháp giếng lọc với máy bơm hút sâu
Nguyên lý thực hiện của cách hạ mực nước ngầm này là nước ngầm chảy vào ống theo rãnh nhỏ của ống giếng và được bơm lên trục đứng bơm liên tục. Đây là cách hạ mực nước ngầm bằng giếng khoan.
Đầu tiên, người ta khảo sát địa tầng trong khu vực, nếu là đất pha cát pha sét hoặc đất xói mòn, xói mòn bằng tia nước để hạ đường ống xuống. Khi đó, đầu dưới của ống sẽ được lắp một đầu vòi để phun tia nước điều áp và nối ống với ống dẫn nước cao áp.
Nước phun ra từ đầu ống sẽ làm hỏng kết cấu đất và ống giếng sẽ xuống dần độ sâu thiết kế. Tại thời điểm đó, ống nước cao áp đã được tháo và cất đi.
2. Phương pháp dùng ống kim lọc hút nông
Nguyên lý thực hiện phương pháp này như sau:
Đặt thẳng đứng sao cho đầu lọc đúng vị trí thiết kế.
Dùng búa đập đầu phích cắm xuống đất.
Đưa máy bơm nước cao áp vào ống lọc. Nước sẽ được nén vào kim lọc dưới áp lực lớn, đồng thời đẩy van vòng đóng và van ngắt nén mở ra. Lúc này, nước sẽ bị phụt ra từ các lỗ răng sắc nhọn.
Các tia nước được nặn ra ở áp suất cao sẽ làm đất ở đầu kim lọc xói lở nhanh và đẩy chúng lên mặt đất. Đồng thời, kim lọc sẽ được từ từ chìm vào lòng đất đến một độ sâu đã định sẵn thì dừng lại.
3. Phương pháp dùng ống kim lọc hút sâu
Nguyên lý thực hiện của phương pháp này như sau:
Trước tiên kỹ sư sẽ thực hiện hạ ống lọc bên ngoài gồm phần lọc và chân xuống nền đất với phương pháp xói nước như ở phần 2 vừa thực hiện.
Tiếp theo, họ dùng một ống nhỏ hơn với miệng phun ở phần dưới để thả vào ống lọc.
Họ tiếp tục dùng một máy bơm để đẩy nước lên cao áp bằng ống kim lọc, từ đó thì nước sẽ chảy vào chỗ giữa 2 ống. Tia nước sẽ được phun ra ở lỗ chỗ miệng phun với áp suất lớn.
Bể chứa nước ngầm sẽ chứa hỗn hợp này, sau đó máy bơm sẽ lấy nước từ bể đó để dùng làm nước mồi khi bơm sang ống kim lọc. Cấu tạo bể nước ngầm cũng khá đơn giản vì tác dụng chủ yếu của nó chỉ dành để chứa nước.
Đây là phương pháp được nhiều kỹ sư tin dùng, nhất là trong các công trình xây dựng tầng hầm. Dựa trên các bước cơ bản liệt ra bên trên, tưởng chừng đây là phương thức rất dễ thực hiện. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả cao nhất khi thực hiện thì nhà thầu cần tính toán cẩn thận cũng như bố trí số lượng giếng bơm hút một cách chuẩn xác và tỉ mỉ để đạt được hiệu suất tối đa và tiết kiệm chi phí thi công nhất có thể.
VII - Lưu ý
Khi thực hiện hạ mực nước ngầm, kỹ sư cần tính toán và thiết kế sao cho mực nước ngầm khi thi công phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như sau:
Khi công trình được thi công vào mùa mưa hoặc khi công trình có nguồn nước khác chảy vào, người giám sát nên tính toán để kết hợp các biện pháp tiêu nước mặt khác.
Đảm bảo trạng thái tự nhiên của nền công trình và đồng thời cần giữ sự ổn định của hố móng cũng như mức an toàn cho các công trình khác gần khu thi công công trình hiện tại.
Cần đảm bảo sự hài hòa về biện pháp tổng quan thiết kế cũng như cách thi công công trình.
Nên duy trì kinh phí trong việc hạ mực nước ngầm một cách phù hợp.
Luôn đảm bảo đảo móng và thi công công trình trong điều kiện khô thoáng, không có nước.
Kết luận
Hạ mực nước ngầm là một công đoạn chẳng mấy xa lạ với các chủ đầu tư, kỹ sư và công nhân trong ngành. Đây là bước đòi hỏi sự cẩn thận, tỉ mỉ và sự tính toán chi li của bất cứ đơn vị thầu nào vì nó có thể ảnh hưởng đến cả công trình xây dựng hiện tại.
Trong xây dựng ngoài việc hạ mực nước ngầm, các kỹ sư cũng cần quan tâm đến việc nén tĩnh cọc đạt tiêu chuẩn. Hãy cùng tìm hiểu cách tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc giúp các kỹ sư nắm bắt được những tiêu chuẩn xây dựng hiện nay.
dịch vụ liên quan
