Bài giảng đại học môn Thi công chuyên môn

157 trang hapham 1870

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng đại học môn Thi công chuyên môn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_dai_hoc_mon_thi_cong_chuyen_mon.pdf

Nội dung text: Bài giảng đại học môn Thi công chuyên môn

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA CÔNG TRÌNH THỦY BÀI GIẢNG ĐẠI HỌC MÔN THI CÔNG CHUYÊN MÔN. Ban hành lần 1 Biên soạn Kiểm tra Phê duyệt Trưởng bộ môn CTC Phó trưởng bộ môn Phó CN Khoa ThS Đoàn Thế Mạnh ThS Bùi Quốc Bình TS Đào Văn Tuấn. Nguyễn Trọng Khôi HẢI PHÒNG 2/3/2005
Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng Thi công chuyên môn là tài liệu cơ bản cho sinh viên đại học chuyên ngành Công trình thuỷ - Trường Đại học Hàng Hải, có thể làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư tư vấn, thiết kế, thi công công trình cảng – đường thuỷ. Phần kỹ thuật thi công cơ bản (như công tác đào đất, công tác bêtông và bêtông cốt thép, công tác thép – gỗ) được trình bày trong cuốn giáo trình “ Công tác đất và thi công bêtông toàn khối”. Thi công công trình Cảng – đường thuỷ là môn khoa học – công nghệ luôn chú trọng kinh nghiệm và cũng luôn luôn đòi hỏi được đổi mới để đạt hiệu quả cao đảm bảo chất lượng công trình, an toàn và kinh tế. Vì vậy, những kiến thức trong bài giảng này chỉ là những kiến thức cơ bản, cần luôn gắn bó với thực tế sản xuất và cập nhật các tiến bộ khoa học mới để mở rộng và hoàn thiện thêm. Khi soạn bài giảng này, chúng tôi có sử dụng một số tài liệu chuyên ngành có liên quan của các bạn đồng nghiệp. Do nhiều hạn chế, bài giảng này không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được độc giả nhiệt tình đóng góp ý kiến. Người biên soạn Th.S Đoàn Thế Mạnh LNĐ -1
Danh mục ký hiệu DANH MỤC KÝ HIỆU N Năng suất của bãi đúc t1 Thời gian bảo dưỡng đến khi có thể cẩu chuyển ra bãi chứa t2 Thời gian lắp đặt ván khuôn V Khối lượng bêtông đúc trong một chu kỳ f Diện tích đáy của một khối bê tông k Hệ số xét đến khoảng hở cần thiết giữa các khối bêtông và đường vận chuyển N Số lượng đoạn cọc đúc trong một ngày t Thời gian cần thiết để lắp dụng ván khuôn, đặt cốt thép, đúc cọc, bảo dưỡng cho đến ngày đạt cường độ để chuyển ra bãi chứa l Chiều dài của đoạn cọc b Chiều rộng của cọc b1 Khoảng cách giữa hai cọc k Hệ số kể đến đường đi lại và khoảng trống cần thiết khác n Số tầng cọc t1 Thời gian cần thiết để cọc tầng dưới đạt 25% cường độ t Thời gian đúc và bảo dưỡng tầng cọc trên cùng h Chiều cao của búa b Chiều cao nâng búa c Chiều cao thiết bị treo búa (ròng rọc, móc cẩu, dây cáp) a Chiều cao mạn khô của phao CTĐáy Cao trình mặt đất ở đáy khu nước đóng cọc S Độ lún của đợt đóng cuối cùng n Số nhát búa đóng trong đợt cuối cùng e Độ chối F Diện tích tiết diện cọc Q Trọng lượng bộ phận xung kích của búa H Chiều cao rơi của bộ phận xung kích q Trọng lượng của cọc q1 Trọng lượng của mũ cọc, đệm cọc Pgh Tải trọng giới hạn của cọc W Năng lượng xung kích của búa P Sức chịu tải của cọc k Hệ số thích dụng của búa N Lực siết bulông f Hệ số ma sát R Cường độ của thép làm bulông γ Hệ số điều kiện làm việc DMKH-1
Danh mục ký hiệu DANH MỤC KÝ HIỆU DMKH-1 DMKH-2
Chương 1. Đặc điểm thi công các công trình thủy công Chương 1 ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY 1.1. Đặc điểm thi công 1.1.1. Đặc điểm của công trình Các công trình thường chịu tải trọng lớn cho nên kích thước kết cấu công trình rất lớn, đòi hỏi có phương tiện vận chuyển, cẩu lắp có công suất lớn, thời gian xây dựng thường kéo dài. Các công trình thường có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng các kết cấu đúc sẵn một cách dễ dàng và thuận lợi. Do có dạng chạy dài và đơn điệu nên có thể sử dụng phương pháp thi công cuốn chiếu làm dứt điểm từng phân đoạn để đưa vào sử dụng. Các công trình chỉnh trị sông thường có dạng giống nhau và kéo dài trên một đoạn sông nên cần phải lập một trình tự thi công hợp lý phát huy tác dụng từng đợt để sao cho không ảnh hưởng đến dòng chảy và không ảnh hưởng đến nhau trong quá trình thi công. 1.1.2. Đặc điểm thi công trong và trên mặt nước Các công trình thuỷ công cũng như các công trình chỉnh trị đều chịu ảnh hưởng của nước nên gặp rất nhiều khó khăn do nước gây nên. Vì vậy khi thi công các công trình thuỷ công cần phải nghiên cứu và vận dụng các phương pháp thi công hợp lý để giảm bớt ảnh hưởng của nước để sao cho vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chất lượng công trình, tiến độ thi công, hạ giá thành xây dựng. 1.1.3. Đặc điểm thi công trong điều kiện tự nhiên phức tạp 1.1.3.1. Trong điều kiện địa chất yếu Các công trình thuỷ công nằm trên nền địa chất yếu nên khả năng chịu lực của nền là rất nhỏ, bởi vậy khi xây dựng các công trình này phải quan tâm đến sự gia tải trên nền đất: tiến độ thi công công trình, biện pháp thi công, ổn định của các công trình lân cận. 1.1.3.2. Điều kiện sóng gió Sóng gió làm cho các phương tiện thi công bị chao đảo nghiêng ngả và làm việc rất khó khăn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian thi công, đến sự hoạt động neo đậu của phương tiện, đến độ chính xác của công tác cẩu lắp. Cho nên khi tiến hành thi công cần phải lựa chọn phương tiện, biện pháp neo đậu, thời gian thi công cho thích hợp. 1.1.3.3. Vùng thi công chịu ảnh hưởng của sự dao động mực nước Sự dao động mực nước trên sông, trên biển là một yếu tố khách quan biến đổi phức tạp. Vì vậy cần phải tìm hiểu để có thể lợi dụng hoặc khắc phục các ảnh hưởng của sự dao động này trong quá trình thi công. 1.1.3.4. Tính chất ăn mòn Trong nước thường có các chất ăn mòn các loại vật liệu xây dựng (như sắt, thép ). 1-1
Chương 1. Đặc điểm thi công các công trình thủy công 1.1.3.5. Ảnh hưởng của dòng chảy 1.2. Tổ chức thi công 1.2.1. Xây dựng cảng công trình 1.2.1.1. Mục đích - Là nơi cho các phương tiện thuỷ neo đậu. - Là nơi để phục vụ cho việc bốc xếp các loại vật tư, phương tiện từ trên bờ xuống dưới nước và ngược lại. - Là một bãi chứa vật liệu, gia công cấu kiện đúc sẵn. 1.1.2.2. Yêu cầu - Có khu nước thuận lợi cho việc neo đậu, đi lại của phương tiện. - Có đủ diện tích, kích thước phần đất trên bờ để bố trí bãi. - Có đủ điều kiện cung cấp điện, nước, nhiên liệu - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ xây dựng. 1.2.2. Xây dựng bãi chế tạo cấu kiện 1.2.2.1. Mục đích Làm nơi gia công các cấu kiện bằng bêtông, bêtông cốt thép, thép cũng như các chi tiết cần thiết khác cho công trình. 1.2.2.2. Yêu cầu - Cần kết hợp chặt chẽ với cảng công trình. - Có đủ diện tích, kích thước, khả năng cung cấp điện nước, đường vận chuyển. 1.2.3. Mở công trình khai thác vật liệu Thi công các công trình thuỷ công đòi hỏi một khối lượng vật tư rất lớn đặc biệt là các loại vật tư đơn giản, cát, đá, đất. Vì vậy cần phải tìm hiểu các nguồn cung cấp ở địa phương, nếu cần phải mở công trường khai thác vật liệu vì điều này có ý nghĩa rất lớn đến giá thành thi công, tiến độ thi công. Để mở công trường khai thác vật liệu cần phải làm như sau: - Điều tra về vị trí, trữ lượng, chất lượng và điều kiện khai thác vật liệu đó; - Xây dựng quy mô khai thác; - Xây dựng các đường vận chuyển, các loại phương tiện vận chuyển; - Xin giấy phép khai thác. 1-2
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình Chương 2 ĐO ĐẠC VÀ ĐỊNH VỊ CÔNG TRÌNH 2.1. Các khái niệm chung 2.1.1. Khái niệm Công tác đo đạc, định vị công trình là công tác căn cứ vào bản vẽ thiết kế để thể hiện được vị trí và kích thước của công trình ở trên mặt đất. 2.1.2. Nội dung Cắm mốc của tuyến thiết kế công trình, các điểm chi tiết, xác định cao độ các bộ phận của công trình nhằm phục vụ cho công tác thi công, theo dõi biến dạng trong quá trình thi công. Việc xây dựng các mốc vị trí và cao độ cần phải đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu vì nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thi công sau này, điều này phụ thuộc rất lớn vào điều kiện máy móc và đội ngũ cán bộ công nhân đo đạc. 2.1.3. Các yêu cầu Lập bình đồ tổng thể khu vực xây dựng, trên đó có ghi mạng lưới đo đạc quốc gia và xây dựng các mốc được gắn với mạng lưới đo đạc đó, ghi rõ các tuyến cơ bản, tuyến chính, tuyến cơ sở. Bản thuyết minh công tác đo đạc, ghi rõ tài liệu xuất phát, phương pháp đo, độ chính xác đạt được. Bảng thống kê các điểm đo, các mốc phải được đặt ở những vị trí mà trong thi công không bị ảnh hưởng. 2.2. Xác định vị trí của công trình trên mặt bằng Xác định vị trí của công trình trên mặt bằng là một công việc đầu tiên phải làm của người thi công trên công trường. Công tác định vị trí mặt bằng của công trình gồm có: - Xác định các tuyến ngang và tuyến dọc của công trình; - Xác định kích thước không chế của công trình. 2.2.1. Xác định tuyến ngang và tuyến dọc của công trình 2.2.1.1. Phương tiện đo đạc 2.2.1.2. Công tác cụ thể Đặt các mốc cơ bản và lập tuyến cơ bản. Mốc cơ bản là mốc được thiết kế bàn giao. Mốc này được gắn cao độ và tọa độ với hệ thống đo đạc quốc gia hoặc một hệ tọa độ giả định. Lập các tuyến chính là các tuyến được lấy từ mốc cơ bản đến tuyến cơ sở của công trình. 2-1
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình Hình 2.1. Xác định tuyến ngang, tuyến dọc của công trình. VD: Hình vẽ trên: I, II, III: là các mốc cơ bản; I-II, I-III, II-III: là các tuyến cơ bản (đường nối giữa các mốc cơ bản). Đặt các tuyến cơ sở chính là tuyến hình của công trình, tuyến cơ sở nối các mốc cơ sở; đặt các mốc phụ, các tuyến phụ để phục vụ cho công tác thi công. Tuyến cơ sở được lấy như sau: Bảng 2.1. Vị trí tuyến cơ sở của một số dạng công trình. Loại công Vị trí tuyến STT Mô tả - hình vẽ trình cơ sở Hố móng đào Đường tim, 1 trên cạn hoặc đường mép dưới dưới nước. của hố móng. Đường tim, Lớp đá đổ đường mép trên 2 hoặc lớp đệm hố hoặc mép dưới móng. của lớp đá đổ. Đường tim 3 Nền cọc. ngang, tim dọc của các hàng cọc. 2-2
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình Đường tim Nhà cửa, kho 4 ngang, tim dọc tàng. của tường, cột. Kè đá đổ, đá Đường tim, 5 xây, đất đắp. đường mép trên. Tim tường và Bến tường 6 mép ngoài cùng góc, tường chắn. bản đáy Tim dường 7 Đường triền triền và tim đường ray Tim ụ, âu, tim 8 Ụ tàu, âu tàu tường, mép trong của tường. * Các vấn đề cần lưu ý: a. Thông thường các mốc cơ bản đã được định vị khảo sát bàn giao kèm theo tọa độ và cao độ. Khi thi công ta cần phải tính toán các góc giao hội bằng hệ thức lượng trong tam giác hoặc các phép đo đạc. b. Từ các tài liệu trên ta đi xác định các mốc A, B, C qua hai công tác: * Nội nghiệp: Xác định các góc giao hội. * Ngoại nghiệp: Giả sử cần xác định điểm B, đặt máy thứ nhất tại II và đặt máy thứ hai tại III. 2-3
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình Hình 2.2. Công tác ngoại nghiệp. - Máy 1, quay máy về III, nhắm chính xác rồi quay bàn độ về 0. Sau đó quay ngược máy làm một góc α1 được tia IB. - Máy 2, quay về I, nhắm chính xác rồi quay bàn độ về 0, sau đó quay thuận chiều kim đồng hồ một góc α 2 được tia IIIB. - Muốn đi mia chính xác, quay máy một góc 1800 với hướng IB, lấy điểm cắm cờ mốc cho người đi mia ngắm tia IB đi đến khi máy hai gặp mia là được. - Dựng hệ tọa độ để định vị công trình, sau khi xác định được hệ tọa độ căn cứ vào các yếu tố hình học của công trình để xác định được tất cả các vị trí cần thiết: các điểm khống chế, tọa độ đầu cọc - Trường hợp gốc tọa độ và các trục của hệ tọa độ ở những vị trí không thuận lợi cho việc đặt máy ta phải di chuyển hệ trục tọa độ đó. - Đặt các mốc thi công, các mốc này phải đảm bảo yêu cầu: không ngập nước, đủ diện tích thao tác, không bị ảnh hưởng trong quá trình thi công, phải thông hướng. c. Để tránh phải đo đạc nhiều lần và gây nhầm lẫn trong thi công, khi triển khai và xác định tuyến cơ sở thì nên lấy tuyến cơ bản của công trình trùng với tuyến mép ngoài của công trình. d. Từ tuyến cơ bản của công trình ta đi xác định tuyến hình của công trình thông qua công tác nội nghiệp và ngoại nghiệp. ở công tác nội nghiệp ta dùng phương pháp tọa độ vuông góc để tính toán. ở công tác ngoại nghiệp sử dụng máy kinh vĩ, tiêu, thước thép để xác định vị trí. e. Từ tuyến cơ sở nếu thấy cần thiết thì xác định thêm các tuyến phụ để định vị các bộ phận riêng lẻ hoặc các chi tiết của công trình. 2.2.2. Xác định kích thước ngang, kích thước dọc của công trình 2.2.2.1. Phương tiện Máy kinh vĩ, máy thuỷ bình, tiêu, thước thép, mia. 2.2.2.2. Các chú ý - Đo mặt bằng thi công không bằng phẳng nên phải khắc phục sai số khi đo bằng thước thép. 2-4
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình - Để các mốc thẳng tuyến thì trong quá trình đổ mốc nên đóng các cọc tạo thành màng dây chữ thập phục vụ cho việc chôn mốc, khi chôn xong thì kiểm tra lại. Hình 2.3. Chôn mốc. - Các điều kiện nâng cao độ chính xác của công tác đo đạc thì cần được vận dụng triệt để. 2.2.3. Đo cao độ 2.2.3.1. Thiết bị Máy thuỷ bình, máy kinh vĩ, mia, thước thép, dây dọi, livô, thước đo nước (có dạng mia cắm xuống nước để theo dõi sự dao động của mực nước, áp dụng để xác định mực nước khi thi công và xác định cao trình đáy khi nạo vét đào hố móng trong nước). 2.2.3.2. Các chú ý - Cách đo cao. - Các mốc để đo cao là các mốc quốc gia hoặc mốc được dẫn truyền từ mốc quốc gia do cơ quan thiết kế bàn giao. Với mỗi một công trình nên có từ hai mốc đo cao trở lên để tiện cho việc đo đạc và kiểm tra. - Các mốc nên gắn cả tọa độ và cao độ. 2.2.4. Công tác kiểm tra, đo đạc trong quá trình thi công Công tác đo đạc đóng một vai trò quan trọng trong quá trình thi công, các mốc phục vụ cho công tác này dễ bị xê dịch do các hoạt động thi công: vận chuyển, đào, đắp đất Để đảm bảo độ chính xác của quá trình đo đạc thì các mốc cần phải được kiểm tra thường xuyên. Trong trường hợp bình thường, quy định thời hạn kiểm tra mốc như sau: - Các mốc tuyến cơ bản: 3 đến 4 tháng kiểm tra một lần. - Các mốc cơ sở: 1 tháng kiểm tra một lần. - Các mốc phụ: 10 đến 15 ngày kiểm tra một lần. - Thước đo nước: 15 đến 30 ngày kiểm tra một lần. - Trường hợp các mốc bị biến dạng thì kiểm tra lại ngay. 2.2.5. Độ chính xác đo đạc và sai số cho phép Muốn đo đạc được chính xác thì cần phải: - Định vị máy chính xác. 2-5
Chương 2. Đo đạc và định vị công trình - Đặt máy phải cao hơn mặt đất từ 1÷ 1.5m để tránh hơi nước bốc lên làm sai lệch đường ngắm. - Tiêu ngắm phải thẳng đứng và có đường kính phù hợp với khoảng cách đo. Sai số trong công tác đo đạc không được vượt quá giới hạn cho phép trong bảng sau: Bảng 2.2. Giới hạn sai số trong công tác đo đạc. Điểm Sai số tuyến đo đạc ứng với chiều dài tuyến cuối của Loại Hướng hướng công tuyến đo đo trên 200 400 600 800 1000 trình đạc mặt bằng CT ± 50 ± 1’’ 1/2000 1/4000 1/6000 1/800 1/1000 bến mm CT ± 250 bảo vệ ± 2’’ 1/800 1/1600 1/2400 1/3200 1/4000 mm bờ 2-6
Chương 3. Thi công nền lót công trình Chương 3 THI CÔNG NỀN LÓT CÔNG TRÌNH 3.1. Đào hố móng Đào hố móng là công việc đầu tiên để thi công nền lót. Trước khi đào phải làm các công việc sau đây: - Đo đạc: để lên được cao độ mặt bằng khu đất đào và vẽ được mặt cắt ngang từ đó xác định được khối lượng, đối chiếu với các tài liệu của đơn vị thiết kế, nếu thấy có sự sai khác thì cần có biện pháp xử lý kịp thời. - Nghiên cứu điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn để lựa chọn thiết bị, tổ chức phương án thi công, dự kiến thời gian thi công. - Cắm tiêu giới hạn khu vực đào, cắm thước đo nước và nghiên cứu đảm bảo an toàn giao thông trên khu vực đào. Trong quá trình thi công đào hố móng có thể sử dụng các phương tiện sau: tàu cuốc, tàu hút bùn, tàu cuốc một gầu, tàu cuốc nhiều gầu (thích hợp với đất chặt, đá lẫn cuội sỏi, đá yếu), tàu hút (đối với nền đất yếu như bùn cát, lớp nạo vét dày, khối lượng nhiều và có nơi phun thải đất thuận lợi, nó thường được sử dụng đào hố móng kết hợp với san lấp mặt bằng). Trong trường hợp nếu vướng đá phải dùng phương pháp nổ mìn hoặc sử dụng máy xúc. Chú ý: - Trong quá trình đào phải thường xuyên kiểm tra kích thước mặt bằng hoặc cao độ bằng cách lập sẵn các trắc ngang, dùng sào, rọi để kiểm tra. - Tuỳ theo tính năng của phương tiện và kiểm tra địa chất mà xác định ra chiều dày của mỗi lớp đào, chiều dày này thường lấy từ 0,5 ÷ 2,5m với tàu hút và là 0,5 với tàu cuốc. - Khi đào sát các công trình hiện có cần phải theo dõi sự ổn định của nó, xét thấy cần thiết thì phải hạn chế khu vực đào hoặc phải có các biện pháp bảo vệ thích hợp. - Hố móng sau khi đào xong phải phù về kích thước, cao độ cũng như tính chất của đất theo thiết kế. Sai số về cao độ tuỳ theo loại phương tiện mà có thể sâu hơn từ 15 ÷ 20cm. Trong trường hợp phải lấy mẫu đất ở hố đào để kiểm tra lại có phù hợp với thiết kế hay không. Trường hợp khi chưa đào đến cao độ thiết kế mà gặp lớp đất tốt hoặc đến cao độ thiết kế mà gặp lớp đất yếu không đảm bảo kỹ thuật thì phải báo ngay cho đơn vị thiết kế để điều chỉnh thiết kế cho phù hợp. - Vì một lý do nào đó mà phải đào sâu hơn cao độ thiết kế thì căn cứ vào tính chất của đất nền và loại kết cấu công trình ở bên trên mà bù đắp lại cho bằng phẳng. Với nền đất thì phải bù đắp lại bằng cát, sỏi, đá; với nền đá thì phải bù đắp lại bằng bêtông. - Trong trường hợp nổ mìn, để đào hố móng thì phải cho thợ lặn xuống kiểm tra, căn cứ vào tình hình thực tế kiểm tra mà có biện pháp xử lý phù hợp. 3-1
Chương 3. Thi công nền lót công trình - Sau khi đào hố móng xong phải tổ chức nghiệm thu và xây dựng ngay các công trình bên trên. 3.2. Thi công nền lót bằng đá hộc 3.2.1. Nguyên tắc chung Nền lót ở dưới công trình là một lớp đệm bằng đá hộc, cát sỏi. Nó được sử dụng phổ biến trong các công trình bến trọng lực, đê chắn sóng, triền tàu. Vật liệu làm nền lót là đá mắc ma không bị nứt nẻ, phong hoá và có cường độ 2 Rd ≥ 300kg / cm . Đá thích hợp làm nền lót là đá chưa bị phân cấp, sắc cạnh, có trọng lượng từ 15 ÷ 100kg/viên. Để giảm bớt độ lún của nền lót thì phải có một lớp đáy bằng sỏi, đá dăm, cát được bố trí theo nguyên tắc tầng lọc ngược. Trong quá trình xây dựng công trình bên trên, nền lót sẽ bị lún do sự sắp xếp lại của đá và do nền đất bên dưới bị lún, vì vậy phải có độ cao dự trữ phòng lún, độ dự trữ của nền đất được tính toán còn độ dự trữ của lớp lót căn cứ vào kinh nghiệm của các công trình đã xây dựng và được lấy như sau: e = (4 ÷ 8)%.H đối với các công trình bến trọng lực hoặc tường chắn sóng kiểu tường đứng. Hình 3.1. Mô hình lún nền lót. Với công trình bị nén lệch tâm thì ở phía trước có độ lún lớn hơn từ 10 ÷ 20% chiều dày lớp lót. Để giảm độ lún khi xây dựng công trình ta cần phải đầm nén tạm thời nền lót. Công việc thi công lớp lót bao gồm các giai đoạn như sau: - Tiến hành đổ đá. - San sơ bộ và lèn chặt. - San bằng mặt trên và mặt dưới. 3.2.2. Công tác đổ đá nền lót Có thể thực hiện bằng phương tiện nổi hoặc phương tiện trên cạn. Khi đổ đá bằng phương tiện nổi ta có thể sử dụng các loại xà lan mở đáy, xà lan mặt boong hoặc các phương tiện vận tải. Việc lựa chọn một phương tiện nào đó phụ thuộc vào khối lượng đá đổ, trình độ cơ giới hoá, độ sâu khu nước, 3-2
Chương 3. Thi công nền lót công trình Hình 3.2. Các phương tiện đổ đá 1. Phao; 2. Buồng chứa đá; 3. Cửa đáy; 4. Hệ thống tời - puly; 5. Thùng đá, rọ đá; 6. Buồng phao. - Sử dụng xà lan mở đáy: Ưu điểm: thao tác nhanh, năng suất đổ đá cao, tuy nhiên đá bị đổ thành đống nên tốn nhiều công san. Nhược điểm: chỉ đổ đá được ở những lớp dưới (có độ sâu lớn). - Sử dụng xà lan mặt boong: Có thể đổ đều đá, để tăng năng suất và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, người ta còn sử dụng các thùng chứa đá có dung tích từ 2÷ 10m3 kết hợp với cần trục để đổ đá hoặc sử dụng cần trục móc gầu ngoạm để đổ. Trường hợp khối lượng đá ít hoặc lớp đổ mỏng có thể sử dụng nhân lực để ném đá. Chú ý: - Để đổ đá được đúng vị trí, đúng kích thước, đúng cao độ cần phải cắm các cọc tiêu giới hạn khu vực đổ, phân chia khu vực đổ thành từng ô để tiện điều chỉnh. - Lập các trắc ngang để thường xuyên theo dõi, các trắc ngang này được đặt cách nhau 2m. Điểm đo trên trắc ngang cách nhau 2m. - Khi thi công phần trên cạn (hào, bệ của triền; phần gốc kè ) có thể sử dụng các loại phương tiện trên cạn như ôtô tự đổ, xe goòng, khi đó cần phải làm các đường, cầu dẫn tạm thời hoặc cầu phao để phương tiện di chuyển. 3.2.3. Công tác đầm Mục đích của công tác đầm là làm chặt nền lót đồng thời làm tăng độ lún của nền đất dưới nền lót, từ đó làm giảm độ lún khi xây dựng các công trình bên trên. 3.2.3.1. Dùng đầm chày cơ giới Đầm chày cơ giới làm bằng thép có trọng lượng 4 ÷ 8T, diện tích đáy là 1m2 được móc vào cầu trục. Trước khi đầm nền lót được san sơ bộ để các viên đá không chênh lệch nhau quá 30cm. Khi đầm tại 1 điểm đầm từ 2÷ 4 nhát, bước dịch chuyển bằng 1/2 đường kính đầm. Nền lót được chia thành nhiều lớp, mỗi lớp không được dày quá 1,5m và được đầm hai lần. Khi đầm dùng cần trục nâng cao đầm từ 2÷ 3m rồi lại thả tự do. Các kích thước của 3-3
Chương 3. Thi công nền lót công trình khu vực đầm phải mở rộng hơn kích thước thiết kế ít nhất 1m. Quá trình đầm cần kiểm tra độ lún bằng các trắc ngang theo các lưới đo 1x1m. Hình 3.3. Đầm chày cơ giới. 3.2.3.2. Dùng khối xếp nén ép tạm thời Có thể sử dụng phương pháp này để làm lún các nền lót trong công trình kiểu trọng lực. Người ta sử dụng luôn khối xếp của công trình để nén ép. Dưới tác dụng của trọng lượng các khối xếp, nền lót sẽ bị lún. Tuy nhiên để đảm bảo nén ép tốt thì cần nghiên cứu tính chất của đất để lập được biểu đồ quan hệ giữa tốc độ tăng tải và độ lún theo thời gian để khống chế tải trong nén. Hình 3.4. Biểu đồ quan hệ P~S. 3-4
Chương 3. Thi công nền lót công trình 3.2.3.3. Đầm chấn động Hình 3.5. Đầm chấn động. 1. Đế đầm; 2. Đệm gỗ; 3. Ống đầm; 4. Quả đầm; 5. Dây cáp; 6. Cần trục; 7. Phao nổi. Đế đầm có kích thước 1,4m x 1,4m, trọng lượng quả đầm là 5T, chiều cao nâng búa là 5m. Khi đầm yêu cầu độ phủ của đầm là 25cm, độ sâu đầm tối đa là 17m với độ chênh lệch không quá 2,5cm. Quá trình theo dõi được thực hiện bằng hệ thống định vị toàn cầu GPS. Ngoài loại đầm chấn động mà ta nêu trên, người ta còn sử dụng loại đầm cố định đặt trên phao. Hình 3.6. Đầm cố định trên phao. Độ sâu làm việc của loại đầm này lớn nhất là 14,5m và nhỏ nhất là 3,7m. Phao có sức chở 300T và có kích thước b x h x l = 9 x 15 x 2 (m). Đế đầm có tiết diện hình vuông. Năng suất đầm là 100m2/ca. Trước khi đầm người ta đổ đá cao hơn cao độ thiết kế từ 5÷ 20% chiều cao lớp đầm. Chiều dày gia tăng này được lấy phụ thuộc vào đặc điểm của nền đất và cấp phối của đá. Khi đầm, các bước đầm đè lên nhau ít nhất 20cm. 3-5
Chương 3. Thi công nền lót công trình Trước khi đầm, mặt đá phải được san với độ chính xác ± 20cm. Để kiểm tra ta cần lập các trắc ngang cách nhau 2m và các điểm đo cách nhau 1m. 3.2.4. Công tác san Đá đổ làm nền lót bằng các phương tiện thuỷ hoặc bộ có độ chênh lệch rất lớn về cao độ. Quá trình đổ cho dù được theo dõi thật kỹ cũng chỉ đạt được độ chính xác 30cm. Sai số đó không phục vụ được cho công tác đầm chặt và xây dựng các công trình trên đó. Vì vậy tuỳ thuộc vào các công trình bên trên mà người ta chia ra các cấp san như sau: - Cấp 1 (san rất kỹ ) : sai số cho phép ± 3cm; - Cấp 2 (san kỹ) : sai số cho phép ± 8cm; - Cấp 3 (san sơ) : sai số cho phép ± 20cm. San sơ được sử dụng cho các lớp lót dưới những khối bêtông đổ tại chỗ hoặc mái dốc kè đá đổ. San kỹ được sử dụng cho các lớp đệm của các công trình đê chắn sóng, phía trên có đặt các khối bêtông lớn. San rất kỹ được sử dụng cho các công trình bằng khối xếp, tường góc lắp ghép, thùng chìm hoặc mái dốc của lớp đệm là lớp lót của những khối bêtông bảo vệ bờ. Với san sơ và san kỹ có khối lượng lớn thì phải dùng tàu san để thi công, còn lớp san khối lượng ít hoặc san rất kỹ có thể sử dụng thợ lặn san bằng tay. 3.2.4.1. Tàu san sơ Hình 3.7. Tàu san sơ 1. Buồng công tác; 2. Hệ thống tời – cáp – puly; 3. Cần nâng; 4, 7. Dây giữ cần san; 5. Cần san; 6. Phao; 8. Lưỡi san; 9. Ống trượt; 10. Hệ thống tời – cáp – neo. * Nguyên lý làm việc: - Đưa tàu vào tuyến công tác, dùng hệ thống tời - cáp - neo để điều chỉnh cần san đúng cao độ thiết kế. 3-6
Chương 3. Thi công nền lót công trình - Tàu di chuyển khi san là nhờ hệ thống tời - cáp - neo còn di chuyển xa phải dùng tàu kéo. * Tính năng kỹ thuật của phương tiện: - Độ sâu thi công : 2 ÷ 4m. - Tốc độ san : 3 ÷ 4m/phút. - Năng suất : 200m2/ca. - Điều kiện công tác : sóng cấp 2, gió cấp 5. - Độ chính xác : ± 10 ÷ 15cm. Chú ý: Nếu thi công ở vùng có mực nước thay đổi phải đặt thước đo nước để tiện theo dõi, điều chỉnh cần san lên xuống kịp thời đảm bảo cao trình mặt san theo đúng thiết kế. 3.2.4.2. Tàu san kỹ Hình 3.8. Tàu san kỹ. 1. Xà lan chở đá; 2. Máy xúc; 3. Phễu đựng đá; 4. Ống gắn với lưỡi san; 5. Xe nâng; 6. Bệ đỡ xe nâng; 7. Đường ray; 8. Tời kéo bệ; 9. Xà lan; 10. Hệ thống tời – cáp – neo; 11. Lưỡi san; 12. Buồng công tác. 3-7
Chương 3. Thi công nền lót công trình Hình 3.9. Tàu san kỹ (thi công tại Cảng Cái Lân – Quảng Ninh). * Nguyên lý làm việc: - Đưa xà lan vào vị trí san, dùng hệ thống tời - cáp - neo số 10 để cố định. - Dùng xe nâng để điều chỉnh cao độ lưỡi san và dùng hệ thống tời – cáp – puli số 8 để di chuyển bệ làm cho lưới san di chuyển theo. Hình 3.10. Tàu san kỹ. 1. Bệ tì; 2. Lưỡi san; 3. Dàn thép; 4. Hệ tời – cáp – neo; 5. Phao; 6. Cáp treo dàn thép; 7. Buồng công tác; 8. Thùng chứa đá; 9. Tời. * Nguyên lý làm việc: - Phao số 5 được ghép bởi hai phao có khoảng hở ở giữa cho phép đổ đá từ buồng số 8. Phao được di chuyển đến vị trí san bằng tàu lai còn di chuyển trong quá trình san là nhờ hệ thống tời - cáp – neo. - Trước khi san người ta phải dùng thợ lặn san trước một diện tích 50m2 làm mặt chuẩn để hạ bệ tì. Mặt đá trước khi được san kỹ phải được san sơ và có cao độ thấp hơn cao độ thiết kế từ 40 ÷ 50cm. Trong quá trình san tiếp tục thả đá từ buồng chứa đá, di chuyển lưỡi san để san bằng đá rồi mới tiếp tục đổ. 3-8
Chương 3. Thi công nền lót công trình * Tính năng kỹ thuật của phương tiện: - Độ sâu thi công tối đa : 20 m. - Tốc độ san : 3 ÷ 5 m/phút. - Năng suất : 150 m2/ca. - Điều kiện công tác : sóng cấp 1, gió cấp 5. 3.2.4.3. San rất kỹ Được thực hiện với những lớp đệm có diện tích bề mặt 100 ÷ 200 m2. Cách san như sau: - Dùng thợ lặn kết hợp với thiết bịo đo đạc để đóng các cọc tiêu cách nhau 10 ÷ 15m. - Dùng dây căng qau các cọc tiêu để lam thanh cữ dọc theo chiều san cách nhau 5 ÷ 6m, cao độ mặt trên của thanh cữ được lấy bằng cao độ thiết kế + sai số dương cho phép. Sau khi kiểm tra nếu đạt yêu cầu phải cố định lại cho chắc chắn. Hình 3.11. San rất kỹ. 1. Cữ dọc; 2. Cọc tiêu; 3. Cữ ngang; 4. Mặt lớp lót được san. - Dùng thợ lặn kéo thanh số 3 trượt trên thanh số 2, vừa kéo vừa kiểm tra để điều chỉnh lớp đá. Chú ý: San ở trên mặt nghiêng cũng tương tự như san ở mặt bằng, chỉ khác cao độ những thanh cữ dọc. 3-9
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp Chương 4 THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH BẰNG KHỐI XẾP 4.1. Khái niệm chung Các khối xếp bằng bêtông được sử dụng nhiều trong các công trình bến trọng lực, đê chắn sóng, kè hướng dòng và các công trình bảo vệ bờ. Các khối bêtông được sản xuất hàng loạt trong các công xưởng bêtông đúc sẵn và được phân thành các loại như sau: - Loại thông thường : 10 ÷ 100 (T); - Loại khối lớn : 100 ÷ 400 (T); - Loại khối rỗng : > 400 (T); - Loại khối có hình dạng kỳ dị. Thi công các công trình bằng khối bêtông đúc sẵn có ưu điểm là thời gian thi công nhanh, việc chế tạo được thực hiện trong các công xưởng nên chất lượng tốt. Tuy vậy để xây dựng được các công trình này đỏi hỏi điều kiện địa chất phải tốt, việc thi công nền lót khó khăn, các phương tiện vận chuyển cẩu lắp phải lớn. 4.2. Sản xuất khối bêtông 4.2.1. Nguyên tắc xây dựng bãi đúc Nhiệm vụ của bãi đúc bêtông là phải bốc dỡ, tích trữ, bảo quản các loại vật liệu (cát, đá, ximăng, gỗ, sắt thép, ) đồng thời gia công các loại vật liệu đó chế tạo thành các cấu kiện, bảo dưỡng, chứa đựng, vận chuyển các cấu kiện từ nơi sản xuất đến các phương tiện vận chuyển. Như vậy, nguyên tắc xây dựng bãi là phải đảm bảo các yêu cầu nêu trên. Nó phải đủ diện tích, kích thước và các cơ sở vật chất kỹ thuật cần thiết: cấp điện, cấp nước, đường vận chuyển, bến tiếp nhận vật liệu, nơi sản xuất cấu kiện, kho chứa thiết bị, Các yêu cầu này là phụ thuộc vào yêu cầu sản xuất (khối lượng đúc, thời gian sử dụng, yêu cầu tiến độ, ). 4.2.2. Các loại bãi đúc 4.2.2.1. Bãi đúc không có yêu cầu vận chuyển nội bộ Loại bãi đúc này được bố trí ngay sát bờ sông hoặc bờ biển và nằm trong bán kính hoạt động của cần trục nổi hoặc cần trục trên bờ cho phép cẩu khối đúc từ bãi đúc xuống phương tiện vận chuyển. Bãi đúc này sử dụng khi đúc các cấu kiện bêtông khối lớn. 4.2.2.2. Bãi đúc có vận chuyển nội bộ Được xây dựng ở xa vị trí tuyến bến xuất. Các khối đúc được vận chuyển từ bãi đúc lên các phương tiện vận chuyển đem đến bến xuất rồi mới đem cẩu xuống xà lan. Loại bãi đúc này được sử dụng để đúc các cấu kiện có trọng lượng < 40T cho phép các phương tiện đường bộ chuyên chở được dễ dàng. Trường hợp đúc các cấu kiện có chiều dài lớn cần chú ý đến bán kính cong của đường vận chuyển. 4-1
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp Trên bãi đúc cần bố trí các khu vực chứa vật liệu, gia công kết cấu, kho tàng thiết bị, các đường vận chuyển, bãi đúc, bãi chứa một cách hợp lý, đảm bảo thuận tiện an toàn trong quá trình chế tạo, vận chuyển. Trên bãi đúc, nếu khối lượng cấu kiện đúc lớn cần phải bố trí bãi chứa để tích trữ cấu kiện. Khi bêtông cấu kiện đạt 75% cường độ thì cẩu đặt ra bãi chứa. Nếu trường hợp khối đúc ít thì không cần bố trí bãi chứa. Nếu điều kiện cho phép cũng có thể đúc cấu kiện thành 2 tầng. Kết cấu nền bãi đúc được bố trí như sau: - Đổ một lớp cát đen đầm chặt dày 10 ÷ 15cm. - Đổ một lớp đá dăm dày 10 ÷ 15cm. - Phủ một lớp bêtông dày 5cm, độ lồi lõm không quá 5mm. * Diện tích bãi đúc: Căn cứ để tính diện tích bãi đúc là khối lượng bêtông, thời gian sử dụng: V = N(t1 + t2 ) (4.1) Trong đó: N _ Năng suất của bãi đúc; t1 _ Thời gian bảo dưỡng đến khi có thể cẩu chuyển ra bãi chứa (t1 = 8 ÷14ngày); t2 _ Thời gian lắp đặt ván khuôn; ⇒ (t1 + t2 ) : Chu kỳ đúc; V _ Khối lượng bêtông đúc trong một chu kỳ. Diện tích bãi đúc được xác định theo công thức: 2 F1 = k.V. f (m ) (4.2) Trong đó: f _ Diện tích đáy của một khối (m2). k _ Hệ số xét đến khoảng hở cần thiết giữa các khối bêtông và đường vận chuyển ( k = 1.5) Diện tích bãi đúc bêtông bao gồm cả bãi chứa vật liệu kho tàng là: F2 = (5 ÷8).F1 (4.3) 4.2.3. Đúc khối bêtông 4.2.3.1. Các loại khối 4-2
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp Hình 4.1. Khối có móc cẩu. Hình 4.2. Khối có khấc Hình 4.3. Khối có móc cẩu chữ T. Với những khối có trọng lượng nhỏ hơn 24T, người ta thường dùng móc cẩu thép CT3 φ =16 ÷ 24mm , bố trí từ 3 đến 4 móc cẩu, mặt trên móc cẩu phải bằng mật của khối bêtông nên tại vị trí đó phải khoét lõm có kích thước đủ để luồn cáp hoặc maní. Với những khối bêtông có trọng lượng rất lớn (từ 40T trở lên) thì người ta sử dụng khối có móc cẩu chữ T. 4.2.3.2. Các quy định về kích thước khối Quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế. 4.2.3.3. Ván khuôn Ván khuôn có thể làm bằng gỗ hoặc thép hoặc cả gỗ và thép. Các yêu cầu với ván khuôn: - Ván khuôn phải đảm bảo đủ cứng: f 1 1 ≤ ÷ l 300 400 - Ván khuôn phải đảm bảo về hình dạng và kích thước của khối bêtông, đảm bảo độ bền vững không bị biến dạng trong quá trình thi công. - Đảm bảo độ kín khít để không mất nước bêtông. - Tháo lắp dễ dàng, có thể sử dụng nhiều lần. 4-3
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp Trong quá trình tính toán thiết kế ván khuôn cần chú ý: - Tính toán độ bền và độ ổn định của các thanh, các tấm. - Cần kiểm tra độ biến dạng của các chi tiết liên kết giữa các tấm ván thành với nhau đặc biệt là chi tiết tạo mộng lồi, mộng lõm. - Đối với các khối có móc cẩu chữ T người ta xử lý như sau: Ván khuôn là các tấm bằng gỗ hoặc bằng thép được cố định trong khung sửờn bằng thép góc và được chia thành 4 tấm cho các mặt bên của khối. Các tấm này được liên kết với nhau bằng bulông thông qua các bản mã. Để tạo lỗ chữ T người ta cũng làm ván khuôn gồm hai phần. Hình 4.4. Móc cẩu chữ T. 4.2.3.4. Đổ khối bêtông Trước khi đổ bêtông cần kiểm tra về ván khuôn và cốt thép, kiểm tra vật liệu trước khi đổ, kiểm tra về thiết bị, nhân lực. Khi đã hội tụ đầy đủ các yếu tố cho phép có thể tiến hành đổ bêtông. Với các khối bêtông có kích thước lớn, có bố trí cốt thép thích hợp có thể độn thêm đá hộc theo quy phạm. 4.2.4. Cẩu và vận chuyển các khối bêtông 4.2.4.1. Cẩu bằng dây xích hoặc dây cáp Được sử dụng với các khối có khấc và khối có móc cẩu. Trước khi cẩu phải tiến hành kích khối khỏi mặt bãi. 4.2.4.2. Cẩu bằng đòn gánh Hình 4.5. Cẩu khối bêtông bằng đòn gánh. 4-4
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp Được sử dụng để cẩu các khối có móc chữ T. Thao tác: Điều chỉnh cần trục để đưa đòn gánh vào vị trí các khối. Đưa móc cẩu chữ T vào các lỗ đã để sẵn trên khối và hạ xuống đáy. Dùng nhân lực xoay móc ẩu chữ T một góc 900 thì thanh ngang chữ T phía dưới sẽ gài qua hai thanh thép chữ I đã chôn sẵn ở đáy khối. Sau đó nhấc đòn gánh lên, đưa khối đến vị trí rồi hạ xuống. 4.2.5. Xếp khối bêtông Hình 4.6. Xếp khối bêtông. 1. Xếp theo từng lớp; 2. Xếp theo phân đoạn; 3. Xếp theo kiểu bậc thang. 4.2.5.1. Xếp theo từng lớp Xếp theo suốt chiều dài bến, xếp xong lớp này rồi mới đến lớp trên. Xếp kiểu này có ưu điểm là tải trọng tác dụng lên nền đất tăng chậm phù hợp với nền cát hoặc nền đất yếu, đơn giản trong công tác tổ chức thi công, đúc, vận chuyển, cẩu lắp. Tuy nhiên nó có nhược điểm là không thể thi công theo dạng cuốn chiếu, các công việc không thể kế tiếp nhau một cách liên tục nên khó khăn trong việc điều động phương tiện, nhân lực, thiết bị vật tư, thời gian thi công kéo dài. 4.2.5.2. Xếp theo phân đoạn Xếp các khối so le với nhau từng khối một theo chiều dài bến. Xếp theo kiểu này thì tải trọng tăng lên trên nền đất nhanh nhưng có thể áp dụng kiểu thi công cuốn chiếu, tận dụng được thiết bị, nhân lực vật tư nhưng việc điều hành thì phức tạp. * Kỹ thuật xếp khối: Các khối bêtông được vận chuyển đến khu lắp đặt bằng xà lan rồi dùng cần trục nổi cẩu khối vào vị trí. Trước khi đặt khối vào vị trí phải dùng thợ lặn kết hợp với máy đo đạc để định vị tuyến mặt bến, đặt các tiêu và cữ để người lái cẩu điều chỉnh vị trí của khối trong quá trình cẩu. Chú ý: - Quá trình xếp khối bêtông phải sử dụng các cần trục nổi nên cần phải tính toán sức nâng, tầm với, vị trí neo đậu của thiết bị trong quá trình thi công để đảm bảo có thể thi công được và tránh phải di chuyển nhiều lần. - Để đảm bảo ổn định của công trình, sau khi xếp khối phải tiến hành nén ép tạm thời. Với công trình khối xếp có thể tận dụng các khối xếp của công trình làm vật gia tải. 4-5
Chương 4. Thi công các công trình bằng khối xếp * Văn bản kỹ thuật: Trước khi xếp và sau mỗi đợt xếp các khối đều phải thực hiện các văn bản nghiệm thu theo dõi độ lún, độ sai lệch. 4.2.6. Công tác đổ khối bêtông Với một số các công trình sử dụng các khối bêtông được đổ hỗn độn (đê chắn sóng, công trình bảo vệ bờ) ta có thể sử dụng xà lan mặt boong hoặc xà lan chuyên dùng, cần trục nổi để thả các khối. 4-6
Chương 5. Thi công cọc Chương 5 THI CÔNG CỌC 5.1. Các loại cọc 5.1.1 Cọc tre Cọc tre được nén ép làm chặt đất và một phần nào đó truyền áp lực của công trình xuống nền đất phía dưới nên trong thực tế không coi cọc tre là cọc mà chỉ coi là một giải pháp gia cố nền. Cọc tre được sử dụng ở những vùng đất luôn ẩm ướt, không được sử dụng ở những vùng đất khô hoặc khi khô, khi ướt. Cọc tre được sử dụng có chiều dài từ 3÷ 4m; tre phải thẳng, dày mình, có đường kính từ 6 ÷ 10cm và phải là tre tươi. Để cọc tre đóng không bị vỡ đầu người ta cưa phẳng cách mấu khoảng 50mm, đầu dưới vót nhọn. 5.1.2. Cọc gỗ Được sử dụng ở những nơi luôn luôn có nước. Gỗ làm cọc tốt nhất là gỗ dẻ, muồng, thông, tràm Gỗ làm cọc là gỗ còn tươi, có độ ẩm W ≥ 23%, dài 8 ÷ 12m, đường kính 12 ÷ 20cm. Cọc được róc hết vỏ, đầu cọc được cưa phẳng và đóng đai thép rộng 40 ÷ 70mm, dày 10 ÷ 12mm. Mũi vót nhọn 3 ÷ 4 cạnh để dễ đóng. 5.1.3. Cọc thép Gồm hai loại là cọc thép định hình và cọc ống thép. 5.1.3.1. Cọc thép định hình Cọc cừ thép là dạng cọc thép được áp dụng rộng rãi trong công trình bến tường cừ, công trình bảo vệ bờ, đê chắn sóng, làm đê quai, khi thi công các công trình thuỷ công. Nó có ưu điểm là sức chịu tải lớn, độ cứng lớn, đảm bảo ổn định và đảm bảo độ sâu. Tuy nhiên nó có nhược điểm là dễ bị ăn mòn. Cọc thép được chế tạo từ các loại thép hình như thép C, I, thép góc có ưu điểm là chế tạo nhanh, khả năng chịu lực lớn, mômen kháng uốn lớn, chiều dài theo ý muốn. 5.1.3.2. Cọc ống thép Cọc ống thép có nhiều loại đường kính và chiều dài khác nhau. Nó được sử dụng rộng rãi trong các công trình biển (dàn khoan). Ưu điểm của nó là có khả năng đàn hồi lớn, tạo được khung lớn. 5.1.4. Cọc cát Được sử dụng để gia cố nền tức là làm tăng độ chặt của đất nền và một phần nào đó truyền tải trọng của công trình xuống nền đất tốt phía dưới. Việc thi công cọc cát bằng phương pháp dùng các ống bao bằng thép để đóng vào trong đất tạo lỗ, sau đó cho cát vào trong lòng ống vừa đầm chặt cát vừa từ từ rút ống lên. Trường hợp nền đất sét thì không cần dùng ống bao mà dùng luôn ống đặc để đóng tạo lỗ, sau đó rút lên rồi tuồn cát vào. Ưu điểm của phương pháp này là thay nền đất yếu bằng nền đất chặt hơn, tạo ra đường thấm nước cho nước thấm từ dưới lên. 5-1
Chương 5. Thi công cọc 5.1.5. Cọc bêtông cốt thép 5.1.5.1. Cọc bêtông cốt thép đúc sẵn Cọc vuông 20x20 ÷ 45x45(cm): Đây là loại cọc được sử dụng rộng rãi nhất trong các công trình xây dựng, chiều dài cọc và cạnh cọc phải đảm bảo một tỷ lệ nhất định để không bị quá mảnh dễ gây nứt gãy cọc trong quá trình cẩu và vận chuyển. Mũi cọc được vót đều 4 cạnh, đầu cọc được gia cường 6 tấm lưới thép φ 6. Nếu cọc có chiều dài lớn thì phải chia làm nhiều đoạn. Việc bố trí móc cẩu để cẩu cọc dựa vào cơ sở mômen âm và dương là gần như bằng nhau. Tuỳ thuộc vào giá trị mômen lớn nhất xuất hiện trong cọc mà ta có thể bố trí 1, 2 hoặc 3 móc cẩu. Cọc ống bêtông cốt thép: Là cọc có tiết diện rỗng, tròn. Loại cọc này có ưu điểm là tiết kiệm cốt thép, trọng lượng nhẹ, khả năng chịu lực tốt. Hiện nay cọc ống bêtông cốt thép ứng suất trước đã bắt đầu được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. 5.2. Tính toán bãi đúc cọc bêtông cốt thép Hình 5.1. Đúc cọc bêtông cốt thép. 5.2.1. Yêu cầu của bãi đúc Tương tự như yêu cầu của bãi đúc khối xếp bêtông như đủ diện tích, kích thước, kết cấu mặt bãi 5.2.2. Tính toán diện tích bãi đúc Ở những công trường lớn, số lượng cọc nhiều phải xây dựng bãi đúc cọc. Diện tích bãi đúc cọc được tính theo công thức: 2 F = k.N.t.l.(b + b1 )(m ) (5.1) Trong đó: N _ Số lượng đoạn cọc đúc trong một ngày; t _ Thời gian cần thiết để lắp dụng ván khuôn, đặt cốt thép, đúc cọc, bảo dưỡng cho đến ngày đạt cường độ để chuyển ra bãi chứa (ngày); l _ Chiều dài của đoạn cọc (nếu có nhiều loại chiều dài các đoạn khác nhau thì lấy là chiều dài đoạn lớn nhất; 5-2
Chương 5. Thi công cọc b _ Chiều rộng của cọc; b1 _ Khoảng cách giữa hai cọc; k _ Hệ số kể đến đường đi lại và khoảng trống cần thiết khác (k = 0,5) . Hình 5.2. Các cách bố trí bãi đúc. Trường hợp cọc đúc thành nhiều tầng thì khi tầng dưới đạt 25% cường độ thiết kế thì mới đúc tầng trên. Khi đó diện tích bãi đúc được tính theo công thức: N[(n −1).t + t] 2 F = k. 1 .l.(b + b )(m ) (5.2) n 1 Trong đó: n _Số tầng cọc; k =1,1; t1 _ Thời gian cần thiết để cọc tầng dưới đạt 25% cường độ; t _ Thời gian đúc và bảo dưỡng tầng cọc trên cùng. (Trong thực tế, với các công trình lớn người ta không sử dụng phương pháp này). 5.3. Thiết bị đóng cọc 5.3.1. Các thiết bị đóng cọc - Búa treo: Là một quả nặng bằng kim loại, trọng lương từ 500 ÷ 2000kG được buộc bằng dây cáp và treo lên giá cao. Dùng tời điện kéo cáp để nâng búa lên độ cao từ 2,5 ÷ 4m rồi thả rơi tự do lên đầu cọc. - Búa hơi đơn động: áp dụng nguyên lý thuỷ lực, ngày nay ít sử dụng. - Búa hơi song động: ít sử dụng. - Búa Diezel: trình bày trong phần sau. - Búa rung: - Nén cọc: Nén tĩnh bằng các khối bêtông lớn nhờ trọng lượng bản thân của các khối bêtông. 5-3
Chương 5. Thi công cọc Để đóng được cọc người ta phải dùng một bộ thiết bị bao gồm quả búa, giá búa, thiết bị đặt giá (xe xích, phao) và các thiết bị phụ trợ khác (mũ cọc, máy đo đạc). 5.3.2. Búa Diezel 5.3.2.1. Cấu tạo Hình 5.3. Búa Diezel. 1. Thanh ngang trên; 2. Xi lanh; 3. Pittông; 4. Bầu dầu; 5. Van bơm dầu; 6. Thanh ngang dưới; 7. Mũ ôm đầu cọc; 8. Dây cáp treo; 9. Cọc. Búa Diezel hoạt động theo nguyên tắc đốt cháy nguyên liệu của động cơ đốt trong. Nó có ưu điểm là trọng lượng nhỏ, khi làm việc không cần nguồn nguyên liệu cung cấp từ bên ngoài. Nếu cọc mảnh đóng vào đất mềm, cọc xuống nhanh, nhiên liệu không cháy hết thì búa sẽ không nổ được hoặc khó nổ. 5.3.2.2. Nguyên lý hoạt động Dùng tời 8 kéo pittông 3 lên cao đến một độ cao nhất định rồi thả tự do. Do ở đáy pittông được khoét lõm ôm khít lấy đầu bầu dầu nên khi pittông rơi tự do thì không khí bị nén chặt lại rất nhanh sinh ra nhiệt lượng lớn đồng thời khi van số 6 bơm dầu vào buồng đốt gặp nhiệt độ cao sẽ gây cháy. Do buồng đốt kín nên sẽ tạo ra một áp lực lớn đẩy ngược pittông lên phía trên đồng thời sinh ra một phản lực tác dụng vào thanh ngang khác truyền qua cọc để nén cọc xuống phía dưới. Xilanh lên cao rồi lại rơi tự do xuống để lạp lại chu kỳ như trên. Khi đóng cọc ở vùng đất yếu, cọc xuống nhanh nhưng hiệu quả của búa kém, nhiên liệu không cháy hết tạo ra áp suất nhỏ, pittông không thể lên được độ cao cần thiết nên búa không nổ được. 5-4
Chương 5. Thi công cọc 5.3.3. Giá búa Hình 5.4. Giá búa đóng cọc. Phao; 2. Máy phát điện; 3. Cabin công tác; 4. Tời điều khiển búa; 5. Tăng đơ; 6. Giá búa; 7. Quả búa; 8. Cọc; 9. Hệ thống tời - cáp – neo. Hình 5.5. Đóng cọc bằng búa đóng cọc đặt trên xà lan. Giá búa có nhiệm vụ treo cọc và dẫn hướng cho búa và cọc trong quá trình đóng cọc cho đúng với vị trí và độ xiên như thiết kế. Giá búa có hai loại là giá búa trên cạn và giá búa dưới nước. - Giá búa trên cạn: Dùng để đóng cọc ở trên cạn. Giá di chuyển theo đường ray hoặc trên xe bánh xích. Cũng có thể dùng giá búa trên cạn để đóng cọc ở dưới nước nhưng khi đó phải dùng hệ sàn đạo đóng trêm mặt nước cho giá búa di chuyển. Giá búa này được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng cầu đường, nhà cửa. - Giá búa trên phao (tàu đóng cọc): Giá búa này được đặt trên xà lan và được di chuyển bằng hệ thống tời – cáp – neo. 5-5
Chương 5. Thi công cọc 5.4. Công tác đóng cọc 5.4.1. Di chuyển giá búa 5.4.1.1. Di chuyển giá búa trên cạn Giá búa có chiều cao lớn, khi di chuyển dễ bị mất ổn định. Do vậy khi di chuyển nó thường được di chuyển trên ray hoặc bánh xích. Nếu di chuyển trên bánh xích thì tính cơ động cao nhưng khi đó phải đảm bảo được đường di chuyển cho phương tiện. Nếu giá búa đặt trên ray thì nền đường phải được lu lèn chặt, lắp đặt hệ thống ray - tà vẹt sao cho độ chênh lệch của đỉnh ray không quá 2cm để đảm bảo ổn định trong quá trình đóng cọc. Để tăng tốc độ đóng cọc, người ta phải lắp đặt nhiều ray tương ứng với các hàng cọc. Giá búa di chuyển từ hàng ray này sang hàng ray khác là nhờ đường nối hoặc kích nâng giá, quay bánh xe di chuyển sang đường mới. Hình 5.6. Di chuyển giá búa trên cạn. 5.4.1.2. Di chuyển giá búa dưới nước Tàu đóng cọc có từ 4 ÷ 6 neo, vừa có nhiệm vụ giữ tàu ổn định trong quá trình đóng, vừa có nhiệm vụ di chuyển tàu từ vị trí cọc này sang vị trí cọc khác. Chú ý: Dù giá búa trên cạn hay dưới nước thì trong quá trình đóng và di chuyển phải đảm bảo sao cho trọng tâm của búa nằm đúng tim cọc còn hướng của thanh dẫn trùng với hướng thiết kế của cọc. 5.4.2. Sơ đồ di chuyển của giá búa và trình tự đóng cọc 5.4.2.1. Các sơ đồ đóng cọc - Sơ đồ hàng chạy dài: được áp dụng cho công trình có các hàng cọc chạy dài song song với nhau, đóng hết hàng cọc này rồi mới đóng đến hàng cọc khác. Hình 5.7. Sơ đồ dạng chạy dài - Sơ đồ chữ chi hàng dọc: Hình 5.8. Sơ đồ chữ chi hàng dọc - Sơ đồ chữ chi hàng ngang: Hình 5.9. Sơ đồ chữ chi hàng ngang 5-6
Chương 5. Thi công cọc Chú ý: Sơ đồ chữ chi hàng ngang khi đóng cọc xiên phải chú ý. - Sơ đồ bậc thang: Sơ đồ này có ưu điểm là tận dụng được mực nước đóng cọc, đẩy nhanh được tiến độ thi công, số lần làm neo là ít nhất. Hình 5.10. Sơ đồ bậc thang - Sơ đồ dạng móng cọc: Không dùng được trong các công trình thuỷ công. Hình 5.11. Sơ đồ dạng móng cọc Việc lập sơ đồ trình tự đóng cọc phải thoả mãn các yêu cầu sau đây: - Đóng được hết cọc trong nền cọc; - Đường di chuyển của giá búa là ngắn nhất và dễ dàng thực hiện các thao tác di chuyển; - Phải định vị được cọc trong quá trình đóng; - Phù hợp với tiến độ thi công. 5.4.2.2. Cẩu và vận chuyển cọc vào giá búa * Cẩu và vận chuyển cọc vào giá búa trên cạn: Cọc được vận chuyển đến vị trí của giá búa bằng xe goòng hoặc xe chuyên dùng sao cho cọc được nằm trước giá búa và được giá búa chia thành hai phần bằng nhau. Quá trình cẩu và áp dựng cọc vào giá được chia thành 3 giai đoạn như sau: 5-7
Chương 5. Thi công cọc Hình 5.12. Quá trình cẩu và dựng cọc vào giá búa - Giai đoạn 1: Đưa cọc đến trước giá búa sao cho giá nằm chính giữa cọc. Buộc liên kết 2 dây cáp của giá vào vị trí móc cẩu rồi nâng đều hai dây để cọc nằm ngang đến một cao độ nhất định sao cho khi cọc nằm thẳng đứng mà mũi cọc không chạm đất. - Giai đoạn 2: Vừa kéo dây a, vừa thả dây b để cho cọc dần dần vào vị trí thẳng đứng. - Giai đoạn 3: Dùng đòn bẩy điều chỉnh và áp cọc vào thanh dẫn giá búa. Dùng hai đai ôm cọc để liên kết cọc với giá búa (hai đai ôm cọc này có thể trượt theo cọc trong quá trình đóng). Trường hợp giá búa chỉ có một dây cẩu thì cần kết hợp với một cần trục để đỡ và áp dựng cọc. * Cẩu và vận chuyển cọc bằng giá búa dưới nước: Cọc được vận chuyển đến vị trí xây dựng bằng xà lan. ở giai đoạn 1 phải đưa xà lan chở cọc đến trước giá búa sao cho giá búa chia cọc thành 2 phần bằng nhau (phương của xà lan vuông góc với phương tàu đóng cọc). Các giai đoạn còn lại tương tự như cẩu cọc vào giá búa ở trên cạn. 5.4.2.3. Đóng cọc * Thiết bị: Giá búa, quả búa, mũi cọc, cọc dẫn, máy kinh vĩ, máy thuỷ bình. * Quá trình đóng cọc: Quá trình chuẩn bị: Sau khi cẩu lắp và áp dựng cọc vào giá búa, ta phải điều chỉnh giá búa và đưa cọc vào đúng vị trí cần đóng. Trường hợp đóng cọc trên cạn, vị trí của cọc được xác định bằng máy kinh vĩ, thước thép và có thể đánh dấu sẵn bằng các cọc gỗ trên mặt bằng. Trường hợp đóng cọc dưới nước, vị trí của các cọc được xác định bằng máy kinh vĩ (2 máy) đặt ở các mốc cơ sở (các mốc này được lập và chôn sẵn trước khi đóng cọc). Quá trình điều khiển cọc vào vị trí, người ta dùng hệ thống tời – cáp – neo để di chuyển phao sao cho 2 mặt vuông góc của cọc có đường tim trùng với dây đứng của màng dây chữ thập là được. 5-8
Chương 5. Thi công cọc Hình 5.13. Đóng cọc xiên bằng búa đặt trên xà lan. Hình 5.14. Định vị cọc xiên. Đối với cọc xiên thì tia ngắm thứ nhất nhìn vào mặt nghiêng của cọc thì dây đứng của màng dây chữ thập phải trùng với đường tim của mặt cọc; tia thứ 2 nhìn vào mặt đứng phải đảm bảo sao cho giao điểm của màng dây chữ thập phải trượt dọc trên đường tim của mặt cọc. Để đảm bảo cọc đóng được đúng theo độ xiên thiết kế người ta phải dùng thước tam giác vuông có hai cạnh góc vuông theo tỷ lệ độ xiên của cọc. Khi áp cạnh huyền vào mặt xiên của cọc mà dây dọi trùng với cạnh đứng của góc vuông là được. Để điều chỉnh vị trí cọc xiên ta làm như sau: - Tia ngắm của máy kinh vĩ nhìn vào mặt nghiêng của cọc phải đảm bảo sao cho dây đứng của màng chữ thập phải trùng với đường tim của mặt cọc. 5-9
Chương 5. Thi công cọc - Tia ngắm nhìn vào mặt đứng của cọc phải được lùi lại một đoạn x = h.tgα , trong đó h là cao độ của tia ngắm hay cao độ thiết kế của đầu cọc sau khi đóng và α là góc nghiêng của cọc. Sau khi điều chỉnh cọc vào đúng vị trí thì bắt đầu nhả tời giữ cọc để thả cọc xuống. Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cọc, cọc sẽ tự lún. Nếu đất quá yếu thì phải nhả tời từ từ để tránh lệch vị trí. Khi cọc hết lún thì phải nhả tời treo búa để áp búa lên đầu cọc. Dưới trọng lượng của búa thì cọc sẽ tiếp tục lún. Khi cọc hết lún thì mới nổ búa để đóng. Chú ý trong quá trình này vẫn phải điều chỉnh vị trí của cọc. Quá trình đóng cọc phải sử dụng mũ đệm đầu cọc. Trường hợp yêu cầu đóng cọc ngập vào trong nước (trong thi công triền tàu) thì ta phải dùng cọc dẫn. Hình 5.15. Đóng cọc có sử dụng cọc dẫn. * Chọn chiều cao giá búa: - Giá búa trên cạn: Hình 5.16. Chiều cao giá búa trên cạn. H tt = l + h + b + c (m) (5.3) Trong đó: l _ Chiều dài cọc (m); h _ Chiều cao của búa (m); 5-10
Chương 5. Thi công cọc b _ Chiều cao nâng búa (m); c _Chiều cao thiết bị treo búa (ròng rọc, móc cẩu, dây cáp) (m). Sau khi xác định được H tt thì căn cứ vào lý lịch của thiết bị để lựa chọn búa có H sd cho hợp lý. Trường hợp mà giá trị H tt > H sd ta có thể sử dụng phương pháp sau để xử lý: Trường hợp cọc quá dài thì chia cọc thành những đoạn ngắn hơn; Nếu H tt > H sd ít ta có thể đào một hố sâu 1 ÷ 1,5m tại vị trí đóng cọc; Có thể bỏ búa ra khỏi giá, treo cọc lên giá để cho cọc tự lún vào trong đất nhờ trọng lượng bản thân rồi mới lắp búa lên để đóng cọc tiếp. Trường hợp này hãn hữu mới áp dụng, khi ta cần đóng ít cọc, tiết kiệm tiền thuê máy. - Giá búa dưới nước: Hình 5.17. Chiều cao giá búa dưới nước. Công thức tính toán tương tự như đối với giá búa trên cạn. Trường hợp mà H tt > H sd , khi đó ta có thể lợi dụng mực nước thay đổi để đóng cọc và gọi mực nước phù hợp với công tác đóng cọc là mực nước đóng cọc. Mực nước đó được tính toán như sau: ⎧H tt − H sd = d ⎪ ⎨d = a + H KN ⇒ CTMN§C = d - a +CT§¸y (5.4) ⎪ ⎩H KN = CTMN§C −CT§¸y Trong đó: a _Chiều cao mạn khô của phao; CT§¸y_ Cao trình mặt đất ở đáy khu nước đóng cọc; Đồng thời mực nước đó phải đảm bảo điều kiện làm việc của tàu theo công thức sau: 5-11
Chương 5. Thi công cọc CTMN§C = CT§¸y +T + z (z = 0,5) (5.5) Khi có mực nước đóng cọc theo điều kiện của giá búa, ta phải mực nước đó có thoả mãn mực nước làm việc của tàu hay không. Chú ý: - Nếu cọc có chiều dài quá lớn thì phải chia cọc thành 2 hoặc 3 đoạn để thoả mãn chiều cao của giá rồi sau đó nối lại trong quá trình đóng. Vị trí nối cọc phải được tính toán sao cho không làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của cọc. - Chiều cao của mỗi đoạn cọc cần được xem xét để đáp ứng yêu cầu thi công. - Quá trình nối cọc phải xét đến điều kiện thay đổi mực nước. * Hàn nối cọc: Trường hợp cọc quá dài, để đóng được cọc người ta phải chia cọc thành nhiều đoạn. Các đoạn này được nối lại với nhau trong quá trình đóng. Hình 5.18. Hàn nối cọc. Khi đóng đoạn cọc thứ nhất, đến cao độ thuận tiện cho việc nối cọc thì dừng lại. Hàn 2 thép góc ở phía trong bờ với hộp tôn đầu cọc phía dưới, sau đó cẩu đoạn cọc thứ hai chồng lên đoạn cọc thứ nhất sao cho đường tim của hai đoạn cọc là trùng nhau, sau đó hàn tiếp hai thép góc còn lại ở hộp tôn phía trên và phía dưới. Ví dụ: Chiều cao hộp tôn là 40cm ⇒ 2 hộp tôn cao 80cm. Vậy chọn chiều dài thép L là 70cm. Khi hàn nối cọc ở dưới nước phải chú ý đến sự dao động của mực nước để tính toán vị trí hàn nối, thời gian hàn nối cho hợp lý. 5-12
Chương 5. Thi công cọc 5.5. Các hiện tượng vật lý xảy ra khi đóng cọc 5.5.1. Hiện tượng trồi đất Hình 5.19. Khu vực đất bị ảnh hưởng xung quanh thân cọc trong quá trình đóng cọc. Khi đóng cọc trong đất, xung quanh thân cọc sẽ bị ảnh hưởng và chia thành 4 khu vực như sau: - Vùng 1: Có chiều dày từ 2÷ 3cm xung quanh thân cọc, trong vùng này đất bị phá hoại hoàn toàn; - Vùng 2: Cách mặt cọc từ (1,5 ÷ 3).d, trong vùng này đất bị ảnh hưởng nghiêm trọng và bị trồi lên phía trên; - Vùng 3: Đất bị phá hoại nhưng ít nghiêm trọng hơn; - Vùng 4: Nằm ngoài phạm vi 5d cách mặt cọc, trong vùng này đất chỉ bị ảnh hưởng. Hiện tượng đất bị trồi lên phía trên là do bị cọc chiếm thể tích. Thực nghiệm cho thấy với đất sét và đất dính, hiện tượng trồi đất có thể kéo dài tới 10 ngày, độ cao trồi đất có thể lên tới 0,8m. Đối với đất á sét, hiện tượng này kéo dài 5 ÷ 8 ngày, độ cao trồi đất từ 0,3 ÷ 0,5m. Với đất cát, hiện tượng này ít hơn. Điều này được chú ý khi tính toán bước cọc. Nghiên cứu hiện tương trồi đất khi để áp dụng cho các quá trình xây dựng như sau: - Chọn các bước cọc cho hợp lý; - Chờ hết thời gian trồi của đất rồi mới xây dựng các công trình bên trên; - Chọn sơ đồ đóng cọc cho hợp lý. 5-13
Chương 5. Thi công cọc 5.5.2. Thời gian nghỉ của cọc Trong công tác đóng cọc người ta căn cứ vào độ chối của cọc để xác định khả năng chịu lực của nó. Giá trị độ chối của cọc được tính toán theo công thức sau: S n'.F.Q.H Q + 0,2(q + q ) e = hoặc e = 1 (5.6) n Pgh .(Pgh + n'.F) Q + q + q1 Trong đó: S _ Độ lún của đợt đóng cuối cùng; n _ Số nhát búa đóng trong đợt cuối cùng; e _ Độ chối (cm); n' _ Hệ số, n = 150 (T/m2) với cọc BTCT n = 500 (T/m2) với cọc thép; F _ Diện tích tiết diện cọc; Q _ Trọng lượng bộ phận xung kích của búa; H _ Chiều cao rơi của bộ phận xung kích; q _ Trọng lượng của cọc (T); q1 _ Trọng lượng của mũ cọc, đệm cọc; Pgh _ Tải trọng giới hạn của cọc. Khi đóng cọc lần thứ nhất, giả sử ta được độ chối của cọc là e1 . Sau đó cho cọc nghỉ một thời gian ta đóng lại, khi đó cọc có độ chối là e2 ,e2 ≠ e1 . Sở dĩ có hiện tượng trên là do sau thời gian nghỉ, đất được cố kết lại làm thay đổi khả năng chịu lực của nó. Giá trị e2 ≠ e1 nhiều hay ít phụ thuộc vào điều kiện địa chất. Với cuội, đá chặt thì sự khác nhau này là rất ít nhưng với đất sét thìe2 e1 . Giá trị e2 là độ chối thực của đất. Theo quy định thì thời gian cho cọc nghỉ là 6 ngày. 5.6. Chọn búa đóng cọc Quá trình đóng cọc căn cứ vào điều kiện địa chất, chiều dài cọc, đường kính cọc để chọn loại búa cho phù hợp. Búa đóng cọc được chọn theo các yêu cầu như sau: - Hạ được cọc theo yêu cầu thiết kế (đạt được độ chối và cao trình mũi cọc). - Cọc không bị phá hoại trong quá trình đóng. Để thoả mãn hai điều kiện trên, ta có thể sử dụng các công thức sau để chọn búa đóng cọc: * Công thức 1: Nêu lên liên hệ giữa năng lượng xung kích của búa với khả năng chịu tải của cọc. W ≥ 25.P (T) (5.7) W ≥ 0,025P (kg) (5.8) Trong đó: 5-14
Chương 5. Thi công cọc W _ Năng lượng xung kích của búa, được tra theo tính năng kỹ thuật trong lý lịch của búa; P _ Sức chịu tải của cọc (T). * Công thức 2: Nêu lên mối quan hệ giữa năng lượng xung kích của búa với trọng lượng cọc có xét đến hệ số thích dụng của búa. Q + q W ≥ (5.9) k Trong đó: Q _ Trọng lượng của cọc (kG); q _ Trọng lượng toàn bộ của búa (kG); W _ Năng lượng xung kích của búa (kG.m); k _ Hệ số thích dụng của búa, được lấy theo bảng sau đây: Bảng 5.1. Bảng tra hệ số thích dụng của búa. Loại cọc Loại búa Gỗ Thép BTCT Búa hơi song động, 5 5,5 6 Diezel kiểu ống. Búa hơi đơn động, 3,5 4 5 Diezel kiểu cột Búa treo 2 2,5 3 Khi đóng cọc xiên thì năng lượng của búa giảm đi và lấy theo hệ số như sau: - Độ xiên 5:1 – hệ số giảm k =1,1; - Độ xiên 4:1 – hệ số giảm k =1,15; - Độ xiên 3:1 – hệ số giảm k =1,25; - Độ xiên 2:1 – hệ số giảm k =1,4; - Độ xiên 1:1 – hệ số giảm k =1,7. 5.7. Thử sức chịu tải của cọc 5.8. Văn bản nghiệm thu đóng cọc Văn bản phải có các nội dung sau: - Nêu đặc điểm của cọc: loại cọc, kích thước, nếu là cọc bêtông phải có ngày đúc và ngày đóng. - Nêu đặc điểm của búa: loại búa, năng lượng xung kích. - Kết quả đóng: tọa độ thiết kế, tọa độ thực tế. Những người có trách nhiệm ký: kỹ thuật, giám sát, người đọc máy kinh vĩ (máy 1, máy 2). 5-15
Chương 5. Thi công cọc 5.9. Đóng cọc ván thép Yêu cầu đối với các cọc ván thép là các cọc phải khít với nhau, các khoá của cọc phải liên kết với nhau và khớp theo hình dạng thiết kế của công trình. Muốn vậy khi đóng cọc phải có một hệ khung định vị phù hợp với tuyến cọc của công trình. Hình 5.20. Biện pháp đóng cọc ván thép. 1. Cọc đỡ; 2. Thanh đỡ; 3. Thanh nẹp; 4. Cọc ván thép. Cọc ván thép đóng xuống đất phải đảm bảo độ chính xác theo phương thẳng đứng của trục cọc đồng thời phải đảm bảo cao độ thiết kế của đầu cọc. Khi thi công đóng cọc, tuỳ theo yêu cầu của thiết kế về vị trí, hướng và cao độ đầu cọc mà thiết kế khung định vị cho phù hợp. Cọc định vị quyết định độ chính xác của hàng cọc, cho nên khi thi công khung định vị cần phải điều chỉnh đo đạc hết sức cẩn thận và được thực hiện như sau: - Trước hết đóng 4 cọc đỡ số 1 (thường dùng thép C) đảm bảo độ chắc chắn cho khung định vị đồng thời có thể nhổ lên dễ dàng trong quá trình di chuyển. - Liên kết thanh đỡ số 2 vào cọc số 1. Cao độ của thanh đỡ vừa phải đảm bảo -dễ dàng liên kết với thanh số 1, vừa phải cho phép đóng được cọc đến cao độ thiết kế. Nhiều khi để đảm bảo độ thẳng đứng của cọc theo cả hai phương, người ta dùng 2 tầng thanh nẹp số 3. - Lắp đặt thanh nẹp dọc số 3 chính xác theo tuyến của cọc được liên kết chắc chắn với thanh số 2 để đảm bảo không bị biến dạng, chuyển vị trong quá trình đóng cọc. Độ chính xác của thanh số 3 sẽ quyết định độ chính xác của tuyến cọc. Khi đóng cọc, nếu có hiện tượng bị xoè rẻ quạt thì có thể xử lý như sau: Nếu sai số <2% thì cho phép vừa dùng tời kéo, vừa đóng để điều chỉnh lại độ xiên. Chế tạo cọc nêm bằng cách dùng hai nửa cọc hàn lại với nhau (theo chiều dọc), một bên có khoá ăn theo độ xiên của cọc đã đóng còn khoá bên kia thì thẳng đứng. 5-16
Chương 5. Thi công cọc Cần chú ý bảo vệ khoá của cọc trong quá trình gia công, vận chuyển để thuận lợi cho quá trình thi công ở ngoài hiện trường. Trước khi đem cọc đi đóng phải kiểm tra xem khoá có đảm bảo độ phẳng, thông suốt hay không. Trường hợp kiểm tra cọc có vị trí bị biến dạng có thể xử lý bằng cách uốn, nắn lại (có thể uốn nguội hoặc uốn nóng). Trong trường hợp ngàm khoá bị cong vênh quá lớn thì cho phép cắt một đoạn khóa có chiều dài ≤ 0,5m và mỗi cọc chỉ cho phép cắt 1 đoạn. Chỗ cắt phải đảm bảo sao cho cọc có thể đóng tiếp theo được dễ dàng mà vẫn đảm bảo độ kín để vật liệu san lấp lòng bến không được ra ngoài. Khi cọc không đủ chiều dài theo thiết kế có thể hàn nối cọc bằng cách hàn đối đầu có hai bản thép nối phần bụng cọc. Hình 5.21. Hàn nối cọc ván thép. Ở những vị trí mà đường mép bến đổi hướng cần phải gia công cọc chuyển hướng bằng cách cắt thân cọc rồi lại hàn với nhau tương ứng với góc chuyển hướng. Khi đó cần chú ý biện pháp cắt và hàn nối để tránh hiện tượng biến hình. Chú ý: Việc đóng cọc cừ BTCT hoặc cừ gỗ cũng được thực hiện như đóng cừ thép. 5-17
Chương 5. Thi công cọc 5.10. Các nguyên nhân gây hư hỏng trong quá trình đóng cọc 5.10.1. Các hư hỏng trong quá trình cẩu và vận chuyển cọc 5.10.1.1. Đối với cọc bêtông cốt thép - Cọc chế tạo không đảm bảo chất lượng. - Móc cẩu để không đúng vị trí gây nứt gãy cọc. - Việc kích tách cọc khỏi bãi không đảm bảo kỹ thuật, kê cọc trên bãi chứa và trên phương tiện vận chuyển không đúng vị trí. 5.10.1.2. Đối với cọc thép Hư hỏng về khoá, biến dạng cong vênh của cọc trong quá trình bốc xếp, vận chuyển, gia công nhiệt. 5.10.2. Các hư hỏng trong quá trình đóng cọc 5.10.2.1. Cọc đóng chưa đến cao độ thiết kế nhưng không xuống được. Nguyên nhân là do chọn búa không đủ năng lượng xung kích hoặc hiện tượng chối giả hoặc vướng những vật cản bất thường. 5.10.2.2. Cọc bị vỡ đầu cọc Nguyên nhân là do chọn búa không đủ năng lượng xung kích hoặc đệm đầu cọc không tốt hoặc bề mặt cọc không bằng phẳng. 5.10.2.3. Cọc đóng bị sai vị trí Nguyên nhân là do công tác định vị không tốt, do điều kiện địa chất (mái dốc đất không ổn định), do ổn định của phương tiện đóng cọc. Khi gặp trường hợp này chúng ta phải nhổ cọc lên đóng lại, mở rộng dầm cục bộ hoặc đóng cọc khác. 5-18
Chương 6. Thi công cọc ống Chương 6 THI CÔNG CỌC ỐNG BÊTÔNG CỐT THÉP 6.1. Cấu tạo cọc Cọc ống bêtông cốt thép gồm có cọc ống bêtông cốt thép thường và cọc ống bêtông cốt thép ứng suất trước. 6.1.1. Thân cọc 6.1.1.1. Cấu tạo Thân cọc ống có chiều dày từ 15 ÷ 20cm. Cốt thép chủ có đường kính từ 16 ÷ 20mm được bố trí thành 1 hoặc hai lớp tuỳ theo chiều dày và sức chịu tải của cọc. Vật liệu chế tạo cọc sử dụng bêtông mác 200 ÷ 250. Nếu cọc có chiều dài lớn có thể chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạn có chiều dài từ 6÷ 9m và có thể được đúc bằng phương pháp đúc nằm hoặc đúc đứng tuỳ theo phương pháp chế tạo. Hình 6.1. Chế tạo cọc ống bằng phương pháp đúc ly tâm. 6.1.1.2. Phương pháp đúc * Phương pháp đúc thông thường (đúc đứng): Ván khuôn gồm 2 hoặc 3 tấm ghép lại với nhau thành một vòng tròn bằng các bản mã và bulông. Phương pháp này chỉ áp dụng với chiều dài đoạn ống ngắn hơn 6m. Quá trình đúc, ván khuôn được lắp từ từ để đảm bảo chiều cao rơi tự do của bêtông không quá 1,5m. Bêtông được đầm bằng đầm dùi hoặc đầm rung. * Phương pháp đúc ly tâm: Cho ván khuông quay, nhờ lực ly tâm mà bêtông được ép chặt vào thành ván khuôn tạo thành thân cọc. Để đảm bảo độ đồng đều của bêtông, chế độ quay của vật liệu như sau: - 10’ đầu, tốc độ quay là 400 vòng/phút. - 20’ tiếp theo, tốc độ quay là 600 vòng/phút. Sau đó cẩu cả ván khuôn đến vị trí bảo dưỡng từ 4 ÷ 6h có thể tháo ván khuôn được. 6-1
Chương 6. Thi công cọc ống 6.1.2. Mũi cọc Hình 6.2. Cấu tạo mũi cọc. 1. Vòng thép chữ C; 2. Vòng bằng bản thép được hàn vòng theo thép chữ C; 3. Bản thép gia cường. Có hai loại mũi cọc. Với nền đất yếu hoặc đất cát thì mũi cọc là một đoạn ống bêtông cốt thép bình thường còn với nền đất chặt hoặc cuội sỏi, đá thì mũi cọc được làm bằng thép với cấu tạo như sau: 1. Vòng thép chữ C; 2. Vòng thép được làm bằng bản thép được hàn vòng theo thép chữ C; 3. Bản gia cường. 6.1.3. Mặt bích Dùng để nối các đoạn cọc với nhau, có hai loại mặt bích: 6.1.3.1. Mặt bích bulông Hình 6.3. Cấu tạo mặt bích bulông. 6.1.3.2. Mặt bích nối hàn 6-2
Chương 6. Thi công cọc ống Hình 6.4. Cấu tạo mặt bích nối hàn. 6.2. Vận chuyển và hạ cọc ống 6.2.1. Vận chuyển cọc ống Cọc ống có trọng lượng nhỏ, độ cứng lớn, chiều dài ngắn nên việc cẩu và vận chuyển khá thuận tiện. Trường hợp cọc ống có mặt bích liên kết nối bằng bulông thì người ta sử dụng liên kết cẩu là vòng thép chữ C được buộc ở đầu dây cáp, trên vòng thép này có khoét lỗ tương ứng với lỗ bulông trên mặt bích, khi cẩu dùng bulông liên kết vòng thép này với mặt bích của cọc. Để vận chuyển cọc ống người ta sử dụng xà lan hoặc các xe chuyên dụng để vận chuyển nhằm đảm bảo an toàn cho cọc. 6.2.2. Nối cọc ống 6.2.2.1. Nối trên cạn Cọc ống được chế tạo thành từng đoạn và được nối lại với nhau trước khi đóng. Để việc hàn nối được đảm bảo an toàn và yêu cầu kỹ thuật người ta làm như sau: Hình 6.5. Nối cọc ống trên cạn. 1. Cọc ống; 2. Con lăn di động; 3. Con lăn cố định; 4. Mặt bãi. 6.2.2.2. Nối dưới nước Khi đóng cọc ống dưới nước thì hạ từng đoạn cọc một, khi hạ đoạn cọc trước đến một cao độ thích hợp, người ta cẩu chồng đoạn tiếp theo lên sao cho tim các đoạn cọc phải trùng nhau, lỗ bulông phải trùng khít lên nhau rồi tiến hành bắt bulông. Nếu nối hàn thì mặt thép chữ C phải trùng khít với nhau. 6.2.3. Hạ cọc ống 6.2.3.1. Hạ từng cọc riêng lẻ * Định vị: Tương tự như định vị cọc vuông. * Hạ cọc: - Đóng cọc bằng búa (cọc có đường kính nhỏ); - Phương pháp xói nước; - Phương pháp dùng mũi khoan gầu xoắn; - Phương pháp gầu ngoạm kiểu quả búa (thích hợp với địa chất đá cuội to). Trường hợp gặp đá thì có có thể phải đào bằng phương pháp nổ mìn lỗ nhỏ hoặc dùng mũi khoan kiểu dao cắt. 6-3
Chương 6. Thi công cọc ống Hình 6.6. Hạ cọc ống dùng mũi khoan kiểu dao cắt. 1. Trục quay; 2. Cơ cấu điều chỉnh độ rộng của mũi khoan; 3. Tay quay; 4. Lưỡi cắt; 5. Cọc ống; 6. Động cơ. Thao tác: Dùng động cơ để quay các tay khoan do đó các lưỡi cắt sẽ cắt nhỏ đất đá sau đó thì có thể dùng gầu ngoạm kiểu búa để lấy đất, đá ra khỏi lòng ống. 6.2.3.2. Hạ chùm cọc Chùm cọc được sử dụng trong các trụ cầu, đường sắt hoặc đường bộ. Muốn hạ cọc người ta phải sử dụng khung định vị được hạ xuống trước vị trí. Để cọc được đảm bảo phương cọc theo thiết kế thì khung được làm thành 2 ÷ 3 tầng tuỳ theo độ sâu khu nước, mặt khung được chia thành các ô theo đúng vị trí của từng cọc. Khung được chế tạo sẵn ở trên bờ và được đưa đến vị trí hạ bằng phao và cần trục. 6-4
Chương 7. Thi công công trình bến Chương 7 THI CÔNG CÔNG TRÌNH BẾN 7.1. Khái niệm chung 7.1.1. Khái niệm về phương pháp thi công lắp ghép Công trình bến lắp ghép là công trình bến được tạo nên bằng sự liên kết các mảnh kết cấu đã được chế tạo sẵn với nhau. Phương pháp thi công lắp ghép có các ưu điểm sau: - Do các cấu kiện được chế tạo sẵn trong các nhà xưởng nên có thể áp dụng được các biện pháp thi công tiên tiến, chất lượng được đảm bảo, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân; - Năng suất lao động cao cho nên giảm được giá thành xây dựng; - Thời gian chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên ít nên tốc độ thi công nhanh. Nhược điểm: - Đòi hỏi trình độ thi công cao, các phần công việc thi công đều phải đòi hỏi độ chính xác lớn; - Khó khắc phục các sai sót trong quá trình thi công; - Việc áp dụng phương pháp thi công lắp ghép yêu cầu người thiết kế phải nắm vững các tính chất chịu lực của từng bộ phận công trình để phân chia công trình thành các bộ phận kết cấu hợp lý; - Đòi hỏi các thiết bị thi công như cẩu lắp, vận chuyển phải có sức chuyên chở, sức nâng, tầm với lớn. 7.1.1.1. Phương pháp thi công 1) Phân chia công trình thành các cấu kiện Khi phân chia công trình thành các cấu kiện phải quan tâm đến các vấn đề sau: - Phải đảm bảo các mối nối phải nằm ở những vị trí có ứng suất hoặc biến dạng là nhỏ nhất, đảm bảo tối đa tính toàn khối của công trình; - Phù hợp với sức nâng, tầm với, sức chuyên chở của các thiết bị máy móc; - Với các kết cấu khi chế tạo phải bố trí các chi tiết để làm liên kết và phải có các dự trữ sai số thoả đáng. 2) Tiến hành chế tạo các cấu kiện 3) Cẩu, vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện Khi cẩu, vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện phải tính toán về mặt thiết bị (kích thước, khả năng chuyên chở ). Lập trình trình tự lắp ghép (trình tự thi công) để việc di chuyển của các thiết bị là ít nhất, các công việc không bị chồng chéo lên nhau. Công việc trước tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau và phải đảm bảo các điều kiện an toàn về kết cấu và an toàn lao động. 7-1
Chương 7. Thi công công trình bến 4) Cố định tạm thời Hình 7.1. Sơ đồ biện pháp cố định tạm thời. 5) Điều chỉnh về vị trí và cao độ Việc điều chỉnh về vị trí và cao độ được thực hiện nhờ các thiết bị cẩu lắp và các máy móc đo đạc (máy kinh vĩ, máy thuỷ bình, dây nước). Nếu các cấu kiện chưa đúng vị trí thì phải điều khiển phương tiện căn cứ vào chỉ dẫn của máy đo đạc để điều chỉnh vị trí. Sau khi đã điều chỉnh đúng vị trí thì tiến hành điều chỉnh về cao độ. Sau khi điều chỉnh được về vị trí và cao độ cần cố định tạm thời bằng các liên kết (bằng các tấm đệm thép) được hàn liên kết chắc chắn. 6) Liên kết mối nối Việc liên kết mối nối giữa các cấu kiện được thực hiện theo 2 phương pháp: - Liên kết khô: Dùng phương pháp hàn hoặc bulông. Hình 7.2. Liên kết khô. - Liên kết ướt: Liên kết mối nối bằng bêtông. Hình 7.3. Liên kết ướt. Khi xử lý mối nối ướt cần phải đảm bảo: - Liên kết giữa cốt thép với cốt thép; 7-2
Chương 7. Thi công công trình bến - Liên kết giữa cốt thép với bêtông; - Liên kết giữa bêtông cũ với bêtông mới. Để đảm bảo các điều kiện trên, khi tiến hành xử lý mối nối cần phải: - Đảm bảo chiều dài đường hàn nối cốt thép và bề mặt cốt thép phải sạch; - Đục nhám bề mặt bêtông cũ, tẩy những hòn đá bong chân, những miếng bêtông bị nứt vỡ; - Phun rửa mối nối bằng vòi nước cao áp, vệ sinh mối nối sạch sẽ, làm kín ván khuôn, sau đó tưới một lớp mỏng nước ximăng rồi đổ bêtông liên kết. 7.1.2. Khái niệm về phương pháp thi công đổ tại chỗ 7.1.2.1. Ưu điểm của phương pháp - Phương pháp này đảm bảo được tính toàn khối của công trình; - Kỹ thuật thi công đơn giản; - Sửa chữa những sai sót của quá trình thi công trước đơn giản hơn; - Không cần các thiết bị cẩu lắp có sức nâng lớn. 7.1.2.2. Nhược điểm - Mặt bằng thi công chật hẹp do phương tiện và người tập trung đông vào cùng một thời điểm; - Chi phí xây dựng cao; - Phải tính toán hệ thống ván khuôn đà giáo; - Khối lượng bê tông đổ lớn do đó không thể đổ một lần, vì vậy ta phải chia thành nhiều đợt đổ. Khi đổ đợt tiếp theo phải vệ sinh bề mặt của đợt đổ trước cẩn thận; - Cấu kiện có kích thước lớn, do đó khi thi công bê tông phải thiết kế mạch ngừng. Công việc này cần đảm bảo độ chính xác vì tại vị trí này cường độ của bê tông không đồng nhất, cho nên nếu ta bố trí mạch ngừng vào vị trí có nội lực lớn thì chất lượng của công trình không đảm bảo; - Thi công bê tông hoàn toàn ở ngoài trời do đó cần có kỹ thuật thi công và bảo dưỡng bê tông tốt; - Chịu tác động của sự dao động mực nước và của thời tiết; - Khó áp dụng được các biện pháp thi công tiên tiến, khó có điều kiện cải thiện điều kiện làm việc của công nhân. 7.1.3. Khái niệm về phương pháp thi công kết hợp Phương án này ta tận dụng các ưu điểm và hạn chế nhược điểm của hai phương án trên. Đối với các kết cấu chịu lực chính, có thể cho phép thi công đổ bê tông tại chỗ thì ta tiến hành đổ bê tông tại chỗ để đảm bảo tính toàn khối của công trình. Với những cấu kiện phụ hoặc không cho phép thi công tại chỗ thì ta có thể thi công lắp ghép để đảm bảo tiến độ thi công toàn công trình. 7-3
Chương 7. Thi công công trình bến 7.2. Thi công công trình bến trên nền cọc 7.2.1. Thi công công trình bến trên nền cọc vuông 7.2.1.1. Trình tự thi công theo mặt cắt ngang Hình 7.4. Trình tự thi công công trình bến trên nền cọc vuông theo mặt cắt ngang. 1) Nạo vét: để tạo mái dốc và đào hố móng; 2) Đổ cát lớp đệm; 3) Đóng cọc; 4) Thi công dầm ngang; 5) Đổ đá lòng bến và chân khay; 6) Thi công dầm dọc; 7) Thi công bản mặt cầu; 8) Thi công bản tựa tàu; 9) Thi công tầng lọc ngược; 10) Thi công công trình sau bến; 11) San lấp sau bến; 12) Thi công lắp đặt bích neo, đệm va; 13) Thi công lớp mặt bến, hoàn thiện, bàn giao công trình. 7.2.1.2. Các biện pháp kỹ thuật thi công 1) Nạo vét Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, khối lượng và điều kiện đổ đất mà có thể lựa chọn phương tiện thi công (tàu cuốc, tàu hút, gầu ngoạm). Khi đào thì đào theo dạng bậc thang, chiều sâu mỗi lớp không nhỏ hơn 0,5m và lấy mái dốc từ (1:3) ÷ (1:4) để đảm bảo ổn định cho đất khi đóng cọc. Để đào được mái dốc theo thiết kế ta cần phải dựng các chập tiêu theo chiều ngang và theo chiều dọc để điều chỉnh tàu nạo vét theo đúng tuyến. 2) Đổ cát đệm 7-4
Chương 7. Thi công công trình bến Tác dụng của lớp đệm cát là để gia tải nền đất yếu và chống lại hiện tượng trồi bùn khi đổ đá làm giảm góc nội ma sát của đá. Đổ cát thường dùng cần trục mắc gầu ngạm hoặc dùng máng để tránh hiện tượng cát trôi gây hao hụt nhiều, cần chọn thời điểm có dòng chảy yếu. Khi đổ phải hạ gầu hoặc miệng máng xuống gần sát với cao độ thiết kế mới tiến hành đổ. 3) Đóng cọc và phá đầu cọc Căn cứ vào sơ đồ đóng cọc và tính năng của giá búa mà ta định ra trình tự đóng cọc cho hợp lý. Theo trình tự đóng cọc và điều kiện địa hình bố trí hệ thống định vị. Căn cứ vào điều kiện địa hình và thuỷ văn mà lựa chọn mực nước đóng cọc và chiều cao giá búa, thời gian thi công cho thích hợp. Căn cứ vào điều kiện địa chất, chiều dài cọc để chọn quả búa và chiều cao giá búa. Xác định cao độ cần phá, đánh dấu trên từng thân cọc, phương tiện sử dụng là máy thuỷ bình, mia, thước thép, dây nước, thước đo nước (thuỷ chí). Theo phương thẳng đứng, cao độ phá đầu cọc luôn lớn hơn cao độ đáy dầm từ 5 ÷ 7cm. Để tiến hành phá đầu cọc phải tạo sàn công tác làm mặt bằng cho công nhân đứng, thường sử dụng xà kẹp bằng gỗ bắt bulông ôm chặt thân cọc, trên đó gác hệ thống dầm và ván sàn. Hình 7.5. Cao độ đục phá đầu cọc. 4) Thi công dầm ngang Dầm ngang có thể được chế tạo sẵn để thi công bằng phương pháp lắp ghép hoặc đổ tại chỗ. * Thi công bằng phương pháp lắp ghép: 7-5
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.6. Thi công dầm ngang bằng phương pháp lắp ghép. 1. Dầm; 2. Thép chữ C; 3. Cốt chờ của cọc; 4. Cọc. Theo phương pháp này, dầm ngang được chế tạo sẵn trong các công xưởng rồi được liên kết với đầu cọc đã đóng tại công trường. Để liên kết dầm với đầu cọc thì trên thân dầm ngang phải để sẵn các lỗ có kích thước rộng hơn tiết diện ngang của cọc theo mỗi bên từ 7,5 ÷ 10cm. Tại vị trí của lỗ ở trên thân dầm, người ta đặt thêm thanh thép C hoặc I để tăng độ cứng cho dầm và tỳ lên trên đầu cọc. Dầm ngang được vận chuyển xuống công trình bằng xà lan rồi dùng cần trục nổi cẩu đặt vào vị trí, sau khi điều chỉnh về vị trí và cao độ phải tiến hành cố định tạm thời sau đó cẩu lắp ván khuôn, đặt thêm cốt thép rồi đổ bêtông liên kết. Ưu điểm của phương pháp là thi công tại hiện trường trong thời gian ngắn nên khắc phục được những ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, chất lượng cấu kiện tốt, tuy nhiên nó đòi hỏi phải có xà lan, cần trục lớn, đồng thời khó khắc phục sai số do đóng cọc, đục phá đầu cọc. * Thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ: Hình 7.7. Thi công dầm ngang bằng phương pháp đổ tại chỗ. 1. Cọc; 2. Xà kẹp gỗ; 3. Bulông bắt xà kẹp; 4. Dầm ngang; 5. Dầm dọc; 6. Ván đáy; 7. Ván thành; 8. Thanh nẹp đứng; 9. Thanh nẹp dọc; 10. Thanh chống xiên; 11. Cốt thép dầm; 12. Cốt thép chờ của cọc. 7-6
Chương 7. Thi công công trình bến Xác định cao độ bắt xà kẹp, lắp dầm ngang, dầm dọc, bản đáy. Quá trình này phải liên tục kiểm tra cao độ mặt ván đáy để tiến hành điều chỉnh. Sau khi kiểm tra xong cao độ, độ vững chắc của hệ thống ván đáy xong thì tiến hành lắp dựng cốt thép của dầm. Sau khi kiểm tra cốt thép xong thì tiến hành lắp dựng ván thành liên kết thanh nẹp dọc, thanh chống xiên, thanh nẹp đứng. Sau khi kiểm tra, nghiệm thu ván khuôn và cốt thép để có thể tiến hành đổ bêtông thì cần kiểm tra về vật liệu, thiết bị, nhân lực. Để đảm bảo quá trình đổ bêtông được an toàn cần phải kiểm tra ván khuôn về độ bền, độ cứng và độ ổn định. Chọn đường kính bulông theo điều kiện: Fms = N. f ≥ P / 2 (7.1) N _ Lực siết bulông; f _ Hệ số ma sát ( f = 0,45: giữa bêtông và gỗ); P _ Tải trọng từ bên trên truyền xuống (bêtông chưa đông kết, ván khuôn, cốt thép, người và thiết bị thi công). Từ N có thể tính ra được đường kính của bulông: N F = (7.2) bl R.γ R _ Cường độ của thép làm bulông; γ _ Hệ số điều kiện làm việc. Từ đó có thể tính ra tiết diện thanh gỗ và kích thước long đen. Nếu không đủ phải làm thêm một tầng xà kẹp nữa. Trường hợp trọng lượng bên trên truyền vào xà kẹp quá lớn có thể tăng thêm một tầng xà kẹp hoặc chia bêtông bên trên thành nhiều lớp đổ có chiều cao thấp hơn. Khi lớp dưới đủ cường độ thì mới đổ lớp bên trên. 5) Đổ đá lòng bến Sau khi đổ dầm ngang đạt 50% cường độ thì tiến hành đổ đá lòng bến, có thể sử dụng nhân lực thủ công hoặc cần trục. Để đảm bảo ổn định của nền cọc cần có các biện pháp liên kết toàn bộ nền cọc thành một hệ khung. Đổ đá lên đến mái dốc thì cần cho nhân lực lát đá cẩn thận theo thiết kế, khi đổ đá phải đổ xung quanh cọc không được chênh lệch quá 1m (có thể làm biến dạng hoặc gãy cọc). Đổ đá đến chân tầng lọc ngược thì phải lập tức vừa thi công tầng lọc ngược, vừa đổ đá. 6) Thi công dầm dọc * Thi công lắp ghép 7-7
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.8. Thi công dầm dọc bằng phương pháp lắp ghép. Dầm dọc được thi công bằng phương pháp lắp ghép thì tại vị trí liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang thì dầm ngang được chế tạo sẵn lỗ chờ đặt dầm dọc. Khi cẩu lắp dầm dọc vào vị trí thì tiến hành liên kết cốt thép chờ của dầm ngang với dầm dọc, dầm dọc với dầm dọc, làm ván khuôn, vệ sinh mối nối rồi tiến hành liên kết mối nối. • Thi công đổ tại chỗ Hình 7.9. Lắp đặt cốt thép Hình 7.10. Buộc cốt thép dầm, dầm ngang mở rộng cầu tàu. bản cầu tàu. Hình 7.11. Lắp đặt ván khuôn dầm cầu tàu. 7-8
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.12. Đổ bêtông dầm ngang, dầm dọc cầu tàu. Hình 7.13. Vị trí mạch ngừng khi thi công dầm theo phương pháp đổ tại chỗ. Vị trí mạch ngừng: mạch ngừng được đặt tại vị trí có mômen nhỏ nhất (M=0), tại vị trí 1/4 hoặc 3/4 nhịp dầm. Căn cứ vào đó để thiết kế ván khuôn dầm và tổ chức đổ bêtông dầm ngang tại chỗ. Với dầm ngang và dầm dọc thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ thì được tiến hành thi công đồng thời (tức là làm cả dầm ngang và dầm dọc cùng lúc). 7) Thi công bản mặt cầu * Phương pháp thi công lắp ghép Hình 7.14. Mặt bằng thi công lắp ghép bản mặt cầu. 7-9
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.15. Thi công bản mặt cầu theo phương pháp lắp ghép. Phân chia bản mặt cầu, đánh số thứ tự các vị trí, căn cứ vào việc phân chia, trình tự thi công theo mặt bằng để có kế hoạch thi công đúc sẵn bản mặt cầu cho thích hợp. Sau khi bêtông bản mặt cầu đủ cường độ thì tiến hành cẩu lắp. Bản mặt cầu kê trên các dầm ngang và dầm dọc, để tiện cho công tác lắp ghép và liên kết ta chia mặt cầu thành các tấm có chiều dài bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang cộng thêm 5cm và sai số khi đóng cọc. Nếu ô bản có chiều rộng lớn thì tuỳ thuộc vào sức nâng của cần trục mà người ta chia thành từng tấm có chiều rộng thích hợp. e _ Khoảng cách giữa hai mép của bản mặt, được lấy theo điều kiện liên kết của cốt thép. Khi lắp đặt bản mặt cầu vào vị trí, điều chỉnh cao độ rồi tiến hành liên kết cốt thép chờ của bản với bản và của bản với dầm. Trên mặt cầu thường có các lỗ thông hơi làm bằng ống nhựa đặt trong bản làm giảm áp lực không khí khi nước lên cao làm kín khung dầm ngang và dầm dọc. * Phương pháp đổ tại chỗ 7-10
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.16. Thi công bản mặt cầu theo phương pháp đổ tại chỗ. Dùng cây chống bằng gỗ chống vào ván đáy của dầm để đỡ các dầm dọc phía trên, dầm dọc này có nhiệm vụ đỡ ván đáy. Để dễ điều chỉnh cao độ và tháo dỡ ván khuôn thì chân cây chống được nêm bằng nêm gỗ. Sau khi rải ván thì mặt của ván được trải một lớp vỏ bao xi măng hoặc nylon để vừa có tác dụng chống dính, vừa có tác dụng đảm bảo độ kín khít cho ván khuôn. Sau đó tiến hành làm cốt thép làm bêtông bản mặt cầu. Làm vệ sinh sạch sẽ mặt dầm bêtông đã đổ, ván khuôn cốt thép rồi tiến hành đổ bêtông. Hình 7.17. Thi công cốt thép bản mặt cầu. 7-11
Chương 7. Thi công công trình bến Vì bản mặt cầu có khối lượng lớn và để phù hợp với tiến độ thi công hệ thống dầm, người ta cũng chia bản mặt thành nhiều đợt đổ, khối lượng mỗi đợt đổ phụ thuộc vào tiến độ thi công dầm, khối lượng bêtông bản, thiết bị, nhân lực, mặt bằng 8) Thi công giá cập tàu (vòi voi) * Phương pháp thi công lắp ghép Hình 7.18. Thi công giá cập tàu theo phương pháp lắp ghép. 1. Cọc; 2. Xà kẹp; 3. Dầm đỡ; 4. Nêm; 5. Bản tựa; 6. Bê tông bệ trụ; 7. Thép hình I, C; 8. Thép chờ. Trình tự: - Đúc sẵn bản tựa tàu. - Đổ bêtông dầm hoặc bêtông trụ tựa. Khi đó ở đầu dầm hoặc trụ phải chôn sẵn một đoạn thép I hoặc thép C. - Khi bêtông bệ tựa và bêtông bản tựa đạt cường độ thiết kế thì tiến hành cẩu lắp để treo bản tựa vào thép I chôn sẵn. Nếu bản tựa được treo trên một đầu cọc thì nó được bố trí 2 móc cẩu và 1 móc treo, còn nếu bản tựa liên kết với 2 đầu cọc thì nó có 2 móc cẩu và 2 móc treo. - Sau khi treo bản tựa vào móc treo phải tiến hành điều chỉnh cao độ và vị trí của bản tựa theo đúng thiết kế, phải tiến hành cố định tạm thời bằng con nêm để tránh bản tựa bị dao động do sóng, gió và dòng chảy. Sau đó tiến hành hàn nối cốt thép chờ, vệ sinh mối nối, lắp đặt ván khuôn và đổ bêtông liên kết. * Thi công tại chỗ 7-12
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.19. Thi công giá cập tàu theo phương pháp đổ tại chỗ. 1. Cọc; 2. Xà kẹp; 3. Dầm đỡ; 4. Dầm dọc; 5. Nêm; 6. Ván trong; 7. Con kê; 8. Ván ngoài; 9. Chống xiên; 10. Bulông; 11. Cốt thép chờ. Lắp đặt ván khuôn, cốt thép như hình vẽ. Các bộ phận của ván khuôn phải được kiểm tra về độ bền, độ ổn định. Việc này được thực hiện bằng cách lập sơ đồ kết cấu, sơ đồ tính, đưa ngoại lực vào kiểm tra. Sau khi lắp xong ván khuôn, cốt thép thì tiến hành đổ bêtông liên kết. Trước khi đổ phải tính toán thời gian duy trì mực nước và tốc độ đổ bêtông để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 9) Thi công công trình sau bến Công trình sau bến có thể là dạng tường góc hoặc là khối trọng lực, đôi khi được kết hợp làm đường hào kỹ thuật. Công trình sau bến có tác dụng tạo thành một bức tường chắn đất, giữ ổn định cho phần bãi phía sau bến và có thể được thi công bằng phương pháp lắp ghép hoặc phương pháp đổ tại chỗ. Công trình sau bến có thể nằm trên một nền cọc hoặc nằm trên khối đá đệm. Công trình sau bến trên nền cọc có trình tự thi công như sau: - Nạo vét: nạo vét đến cao trình thiết kế và tạo mái dốc đất ổn định; 7-13
Chương 7. Thi công công trình bến - Đóng cọc; - Chẻ đầu cọc; - Thi công lớp đệm: ngăn chặn sự di chuyển của bùn đất ra bên ngoài; - Thi công bản đáy; - Thi công tường cánh; - Thi công tầng lọc ngược: có hai vị trí đặt tầng lọc ngược là tại chân tường góc và tại các lỗ thoát nước. Quá trình thi công cần chú ý đến ảnh hưởng của nước ngầm trong đất của bãi sau bến. Hình 7.19. Thi công công trình sau bến trên nền cọc theo phương pháp đổ tại chỗ cho từng phân đoạn (phương pháp thi công cuốn chiếu). Hình 7.20. Vị trí tầng lọc ngược trong công trình bến. 1. Tại chân tường góc; 2. Tại các lỗ thoát nước. 7-14
Chương 7. Thi công công trình bến Công trình sau bến nằm trên nền đá đệm có trình tự thi công như sau: - Nạo vét; - Thi công lớp đệm, đặc biệt chú ý đảm bảo độ chặt của nền lót; - Lắp ghép ván khuôn, đổ bêtông. Chú ý: Tại các vị trí thi công có cao trình thấp, chịu ảnh hưởng của sự dao động mực nước thì tính toán thời gian thi công cho thích hợp. 7.2.2. Thi công công trình bến trên nền cọc vuông dạng bản không dầm. 7.2.2.1. Thi công bằng phương pháp lắp ghép Trình tự và biện pháp thi công tương tự như dạng công trình dầm có bản và được thực hiện như sau: 1) Nạo vét; 2) Đóng cọc; 3) Liên kết hệ cọc với nhau, đổ lăng thể đá gầm bến (nếu có); 4) Chẻ đầu cọc, đổ bêtông mở rộng đầu cọc; 5) Cẩu lắp bản mặt cầu; 6) Liên kết bản mặt cầu với nhau và với đài cọc. * Mở rộng đầu cọc (đài cọc) Hình 7.21. Mở rộng đầu cọc. 1. Đài cọc; 2. Cọc; 3. Cốt thép đặt thêm; 4. Cốt thép chờ đầu cọc; 5. Cốt thép liên kết với bản. 7-15
Chương 7. Thi công công trình bến Đài cọc được thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ, trình tự như sau: - Bắt xà kẹp; - Chẻ đầu cọc; - Làm cốt thép và ván khuôn; - Đổ bêtông, khi bêtông đài cọc đạt 100% cường độ thì thi công bản mặt cầu. * Đúc sẵn bản mặt cầu Các ô bản được đúc sẵn theo thứ tự thi công cẩu lắp tại hiện trường. Cần chú ý điều chỉnh kích thước các ô bản cho phù hợp với sai số đóng cọc. * Liên kết bản mặt cầu Hình 7.22. Liên kết bản mặt cầu. 1. Bản; 2. Đài cọc; 3. Cốt thép chờ góc bản; 4. Cốt thép chờ cạnh bản; 5. Cốt thép đặt thêm. Liên kết bản với đài: khi cẩu lắp bản mặt cầu đặt lên đài cọc thì tiến hành liên kết cốt thép chờ của bản với cốt thép chờ của đài. Liên kết bản với bản: tiến hành liên kết hàn nối cốt thép chờ ở các cạnh bản với nhau, đặt thêm cốt thép, làm ván khuôn treo sau đó tiến hành đổ bê tông mối nối. 7.2.2.2. Thi công bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ: Kết cấu dạng này thường có chiều dày bản lớn nên khi đổ bê tông người ta phải phân chia thành nhiều lớp để đổ. Khi lớp dưới đạt (75 ÷ 100%) cường độ mới tiến hành đổ lớp trên. 7-16
Chương 7. Thi công công trình bến 7.2.3. Công trình bến trên nền cọc ống: 7.2.3.1. Thi công công trình bến trên nền cọc ống dạng dầm bản: * Thi công bằng phương pháp lắp ghép: Cấu tạo: Hình 7.23. Thi công CTB trên nền cọc ống theo phương phắp lắp ghép. 1) Cọc ống; 2) Ván khuôn; 3) Lồng cốt thép; 4) Cốt thép chờ; 5) Dầm cọc; 6) Bản mã thép liên kết của dầm dọc; 7) Bản mặt cầu; 8) Bản mã thép liên kết của bản mặt. Dầm dọc có dạng chữ I được đúc sẵn, chiều dài của dầm phụ thuộc vào sức nâng của cần trục và bước cọc. Trường hợp dầm kê trên nhiều cọc thì tại vị trí các đầu cọc, cánh dưới của dầm được thu hẹp bằng đường kính trong của cọc ống và để sẵn cốt thép chờ hoặc bản mã để liên kết với cọc. Lòng cọc ống được đổ đầy cát (hoặc vữa mác thấp) cách miệng ống 1 ÷ 1,2(m). Trường hợp không đổ cát lòng ống thì dùng ván khuôn treo, sau đó đặt lồng cốt thép để 7-17
Chương 7. Thi công công trình bến đổ bêtông. Khi bêtông đạt cường độ thì cẩu đặt dầm lên trên đầu cọc, liên kết cốt thép chờ của đầu cọc với dầm, lắp đặt ván khuôn rồi đổ bêtông liên kết. Sau khi thi công hệ dầm, tiến hành đổ đá lòng bến, thi công tầng lọc ngược rồi cẩu đặt bản mặt cầu. Bản mặt cầu có dạng chữ Π được kê lên chân của dầm dọc và được liên kết thông qua những tấm sắt đã được chôn sẵn ở dầm dọc và bản mặt cầu. Sau khi điều chỉnh thì tiến hành hàn nối các tầm thép đó với nhau. * Thi công bằng phương pháp đổ tạo chỗ Phương pháp thi công trình tự như thi công công trình bến trên nền cọc vuông dạng dầm bản bằng phương pháp thi công đổ tại chỗ, chỉ khác là phải cấy cốt thép chờ ở đầu cọc như đã trình bày ở phần trên. 7.2.3.2. Thi công công trình bến trên nền cọc ống dạng bản không dầm * Trình tự thi công Hình 7.24. Thi công CTB trên nền cọc ống dạng bản không dầm. 1) Nạo vét mái dốc; 2) Đổ lớp cát đệm; 3) Đóng cọc; 4) Thi công đài cọc; 5) Đổ đá lòng bến, chân khay; 6) Thi công bản mặt cầu; 7) Thi công bản tựa tàu; 8) Thi công tầng lọc ngược; 9) Thi công công trình sau bến; 10) Thi công nền bãi sau bến. * Biện pháp kỹ thuật thi công 1) Nạo vét; 7-18
Chương 7. Thi công công trình bến 2) Đổ lớp đá đệm; 3) Đóng cọc; 4) Thi công đài cọc; Đầu cọc được mở rộng thành hai cấp, mỗi cấp có chiều cao 20cm, tiết diện hình chữ nhật. Hình 7.25. Thi công đài cọc. Để mở rộng đài cọc, người ta tiến hành lấp lòng ống hoặc làm ván khuôn treo cách cao độ đỉnh ống thiết kế từ 1÷ 1,2m, tiến hành lắp đặt ván khuôn, cốt thép đài cọc, cốt thép chờ đầu cọc rồi đổ bêtông liên kết. Khi bêtông đài cọc đủ cường độ thì tiến hành cẩu lắp bản mặt cầu, liên kết cốt thép chờ giữa bản với bản, giữa bản với đài cọc rồi đặt thêm các cốt thép, làm ván khuôn treo rồi đổ bêtông liên kết. Hình 7.26. Cẩu lắp bản mặt cầu. 1. Móc cẩu; 2. Nêm; 3. Bản kê trên 4 đài; 4. Bản kê trên 2 đài; 5. Đòn gánh thép I. Chú ý: Trường hợp bản mặt cầu kê trên 2 đài cọc thì tiến hành như sau: Tiến hành liên kết các bản kê trên 4 đài trước, sau đó dùng đòn gánh và nêm để cố định bản kê trên hai đài, sau đó tiến hành nối cốt thép chờ đổ bêtông liên kết. Khi bêtông liên kết đủ cường độ ta tiến hành tháo nêm và đòn gánh. 7.3. Thi công công trình bến tường cừ ván thép 7.3.1. Cấu tạo 1) Mặt đất sau nạo vét; 7-19
Chương 7. Thi công công trình bến 2) Lớp cát đệm; 3) Tường cừ thép; 4) Dầm liên kết các đầu cừ thép; 5) Đá lòng bến; 6) Lớp đệm bản neo; 7) Bản neo; 8) Lớp đá trước và sau bản neo, giữ ổn định cho bản neo (đợt 1); 9) Cọc đỡ thanh neo; 10) Thanh neo; 11) Khối đá gia trọng và chống xói (đợt 1); 12) Khối đá gia trọng và chống xói (đợt 2); 13) Khối đá lòng bến đợt 3; 14) Lớp đá giữ ổn định cho bản neo (đợt 2); 15) Bêtông dầm mũ; 16) Khối đá lòng bến (đợt 4); 17) Lớp mặt bến. 7.3.2. Trình tự thi công theo mặt cắt ngang Hình 7.27. Trình tự thi công CTB tường cừ ván thép theo mặt cắt ngang. 1) Nạo vét; 2) Đổ đệm cát; 3) Đóng cọc; 4) Bắt dầm liên kết các cọc; 5) Đổ đá đợt 1; 7-20
Chương 7. Thi công công trình bến 6) Thi công lớp đệm; 7) Cẩu đặt bản neo; 8) Đổ đá trước và sau bản neo đợt 1; 9) Đóng cọc đỡ thanh neo; 10) Cẩu đặt thanh neo; 11) Đổ đá gia trọng và chống xói đợt 1; 12) Đổ đá gia trọng và chống xói đợt 2; 13) Đổ đá lòng bến đợt 3; 14) Đổ đá bản neo đợt 2; 15) Đổ bêtông dầm mũ; 16) Đổ đá lòng bến đợt 4; 17) Thi công mặt bến. 7.3.3. Các biện pháp kỹ thuật thi công 7.3.3.1. Nạo vét Đây là công tác rất quan trọng, yêu cầu phải nạo vét hết lớp bùn đất yếu ở nơi xây dựng bến nhằm đảm bảo ổn định cho tường mặt và đảm báo góc nội ma sát của đá đổ lòng bến. 7.3.3.2. Đổ cát Tương tự như phần đổ cát lòng bến trong công trình bến bê cọc cao (trang 7-5). 7.3.3.3. Đóng cọc ván thép và cọc đỡ thanh neo Xem công tác đóng cọc cừ thép (phần 5.9 - trang 5-18). 7-21
Chương 7. Thi công công trình bến 7.3.3.4. Bắt dầm liên kết Hình 7.28. Sơ đồ bắt dầm liên kết. 1. Cọc ván thép; 2, 2’,6. Thanh thép C; 3. Mã đỡ; 4. Bản thép; 5. Bulông. Sau khi đóng cọc tiến hành hàn mã đỡ số 6 ở cùng một cao độ. Sau đó tiến hành đặt thanh thép C số 2 lên thanh số 6. Hàn mã đỡ số 3 vào thanh số 2 xong đặt bulông số 5 vào lỗ đã khoét sẵn trên thân cọc, rồi đặt thanh C số 2 lên trên, hàn liên kết rồi siết bulông. Khi đóng cọc được một đoạn đủ chiều dài thanh thép C thì tiến hành bắt dầm liên kết. Nó có tác dụng tăng độ cứng cho tường nhằm chống lại lực va chạm của các phương tiện thi công và áp lực sóng. 7.3.3.5. Đổ đá đợt 1 Đá đợt 1 được đổ cách chân tường từ 3÷ 5m để lén ép nền đất từ từ và tạo mặt bằng thi công lớp đệm số 6. 7.3.3.6. Thi công lớp đệm bản neo Lớp đệm bản neo là lớp đá 4x6 có tác dụng để tạo mặt bằng đặt bản neo. 7.3.3.7. Cẩu đặt bản neo Bản neo được chế tạo bằng phương pháp bêtông cốt thép đúc sẵn hoặc cọc ván thép. Sai số về cao độ là ± 10cm, về vị trí là ± 8cm. Bản neo được đặt song song với tuyến cọc và vuông góc với thanh neo. Góc lệch giữa tuyến bản neo và tuyến cọc không lớn hơn 30’. Bản neo được đặt bằng cần cẩu, dùng nhân lực để kê chèn cho đúng vị trí và cao độ. Bản neo cũng có thể được thi công bằng cách lắp đặt ván khuôn, cốt thép và đổ bêtông tại chỗ, khi đó việc thi công bêtông chịu ảnh hưởng của sự dao động mực nước. 7.3.3.8. Đổ lăng thể đá trước và sau bản neo đợt 1 Để tạo ra áp lực chống lại chuyển vị của bản neo khi căng thanh neo. 7-22
Chương 7. Thi công công trình bến 7.3.3.9. Đóng cọc đỡ thanh neo 7.3.3.10. Cẩu đặt thanh neo Hình 7.29. Cẩu đặt thanh neo. Thanh neo là một thanh thép dài có đường kính φ = 60 ÷ 90mm, gồm nhiều đoạn nối lại với nhau, hai đầu có ren để bắt bulông. Các đoạn thanh neo có thể được nối với nhau bằng liên kết hàn hoặc tăng đơ. Thanh neo có chiều dài lớn nên khi hàn nối phải làm một mặt phẳng để đảm bảo mối nối các đoạn phải được đồng trục. Hình 7.30. Hàn nối thanh neo. Vì mối nối có chiều dài đường hàn lớn, lượng thép nóng chảy nhiều nên cần định trình tự hàn cho phù hợp, tránh ảnh hưởng của ứng suất hàn và biến hình hàn. Vì chiều dài thanh neo lớn nên độ mảnh cũng lớn, do đó khi cẩu phải dùng đòn gánh. Hình 7.31. Liên kết thanh neo và bản neo. 7-23
Chương 7. Thi công công trình bến 7.3.3.11. Đổ đá gia trọng và chống xói Ta dùng gầu ngoạm hoặc dùng biện pháp thủ công. Yêu cầu là phải san đều và đúng cao độ. 7.3.3.12. Đổ đá lòng bến đợt 2 Dùng xà lan và cần trục mắc gầu ngoạm để đổ. Khi đổ tránh va chạm với thanh neo. Ở khu vực có dầm liên kết cần phải chừa lại một khoảng để tạo mặt bằng thi công dầm mũ. 7.3.3.13. Đổ đá lòng bến đợt 3 7.3.3.14. Đổ đá trước và sau bản neo đợt 2 7.3.3.15. Đổ bêtông dầm mũ Dầm mũ có tác dụng liên kết các cọc của từng mặt lại với nhau, chống ăn mòn, tạo mặt phẳng treo đệm tựa tàu. Hình 7.32. Kết thúc đổ bêtông dầm mũ đợt 1, cốt thép chờ đổ bêtông đợt 2. Hình 7.33. Lắp đặt cốt thép, ván khuôn, đổ bêtông dầm mũ đợt 2. 7-24
Chương 7. Thi công công trình bến Vì dầm mũ có chiều cao lớn, cao độ đáy rất thấp nên để thuận tiện cho thi công người ta chia dầm mũ ra thành 2 ÷ 3 đợt đổ theo chiều cao. Đợt 1 đổ từ đáy dầm mũ đến ngang đỉnh cọc ván thép. Phần còn lại được chia thành 2 đợt. Quá trình đổ luôn đảm bảo mặt bêtông luôn vượt trước mặt nước ít nhất từ 20 ÷ 30cm. Để đổ bêtông dầm mũ có thể làm ván khuôn như sau: Hình 7.34. Ván khuôn dầm mũ. 1. Cọc ván thép; 2. Xích động; 3. Dầm dọc để đỡ ván đáy; 4. Ván đáy; 5. Nẹp dọc để đỡ chân ván thành; 6. Ván thành; 7. Thanh thép giằng để đỡ ván thành; 8. Thanh chống xiên; 9. Cốt thép chờ. Trường hợp để hạn chế thời gian thi công trong nước, người ta có thể dùng các bản tường mặt bêtông cốt thép đúc sẵn để làm ván khuôn mặt ngoài, các bản này được đặt cốt thép chịu lực và cốt thép chờ để liên kết với cốt thép dầm mũ, sao đó đổ bêtông liên kết lại với nhau. Để tận dụng mực nước thi công phải chuẩn bị tất cả các loại vật liệu, thiết bị máy móc và nhân lực để khi xuất hiện mực nước có thể làm ngay. 7-25
Chương 7. Thi công công trình bến 7.3.3.16. Đổ đá lòng bến lần 4 Sau khi đổ phải đầm lèn. Mỗi đợt đổ với chiều dày từ 1÷ 1,2m, đảm bảo khi đầm lèn không được làm gãy thanh neo. Chú ý: Việc căng thanh neo phải kết hợp tốt với quá trình đổ đá lòng bến và đầm lèn chặt lòng bến để đảm bảo sao cho tường cừ thép và bản neo luôn ổn định, đúng vị trí. Khi đã đầm lèn tốt khối đất đá san lấp lòng bến và căng thanh neo đạt yêu cầu thiết kế, theo dõi tuyến tường cừ đã đảm bảo ổn định, không còn bị biến dạng, mới tiến hành đổ bêtông dầm mũ. Hình 7.35. Ván khuôn, cốt thép dầm ngang và dầm dọc cầu tàu. 7-26
Chương 7. Thi công công trình bến Hình 7.36. Thi công từng phân đoạn bến theo phương pháp thi công cuốn chiếu (phân đoạn 1_ gia công cốt thép dầm, phân đoạn 2_ đóng cọc). 7-27
Chương 8. Thi công triền tàu Chương 8 THI CÔNG TRIỀN TÀU 8.1. Khái niệm Triền tàu dù là triền dọc hay triền ngang đều có hai phần cơ bản là phần trên cạn và phần dưới nước. Từ đó khi thi công công trình triền tàu người ta cũng chia thành hai phần thi công. Thi công phần trên cạn bao gồm thi công hệ thống đường hào, bệ tàu, bệ tời, bệ puly. Phần đường triền nằm hoàn toàn trên cạn có thể thi công khô. Phần dưới nước bao gồm phần nằm ở vùng mực nước dao động và phần ngập hoàn toàn trong nước. Với phần nằm trong khu vực mực nước dao động ta có thể lợi dụng sự thay đổi mực nước để thi công khô. Phần bị ngập chìm hoàn toàn trong nước có thể thi công bằng cách thi công ngầm trong nước theo phương pháp lắp ghép hoặc tiến hành đắp đê quai thi công khô. 8.2. Biện pháp kỹ thuật thi công 8.2.1. Thi công phần đường hào và bệ tàu Nội dung công việc: 8.2.1.1. Đào hố móng Dùng máy xúc, máy ủi hoặc biện pháp thủ công. Chú ý trước khi đào cần tiến hành đo đạc để định vị hố móng và xác định khối lượng đào, đắp. 8.2.1.2. Đổ cát đệm Với một số nền đất yếu trước khi đổ cát đệm có thể phải gia cố bằng cọc tre. 8.2.1.3. Thi công lớp đá đệm Thường dùng đá 4x6, đổ thành từng lớp từ 20 ÷ 30cm, sau khi đổ phải đầm lèn đảm bảo yêu cầu độ chặt. Sai số cho phép về cao độ là +2cm. 8.2.2. Gia công tà vẹt Hình 8.1. Tà vẹt ngắn dùng bulông chữ U. 1. Tà vẹt; 2. Bulông chữ U; 3. Cóc hãm ray; 4. Êcu; 5. Ray. Tà vẹt dùng cho triền tàu có hai loại là tà vẹt ngắn và tà vẹt dài. Tà vẹt ngắn thường có các kích thước như sau: ⎧l = 0,8 ÷1,2m ⎪ ⎨b = 0,2 ÷ 0,25m ⎪ ⎩h = 0,12 ÷ 0,18m 8-1
Chương 8. Thi công triền tàu Hình 8.2. Tà vẹt dùng bulông chữ T. 8.2.3. Lắp đặt ray Khi nối các đoạn ray phải thực hiện như sau: Hình 8.3. Mối nối ray 1. Ray; 2. Lập lách; 3. Bulông. Đặt tà vẹt, điều chỉnh khoảng cách, tuyến và cao độ tà vẹt. Đặt ray lên trên các tà vẹt và liên kết ra với các tà vẹt bằng bulông. Sau khi lắp đặt xong tiến hành điều chỉnh ray bằng cách đặt các tải trọng lên xe triền. Tải trọng này được lấy bằng nửa tải trọng thiết kế rồi kéo đi kéo lại 3 lần. Nếu độ lún lúc này không lớn hơn 2mm là đạt yêu cầu, nếu độ lún lớn hơn 2mm phải tiến hành kích ray và chèn lại lớp đệm dưới tà vẹt. Chú ý khi chèn thì chèn tà vẹt dài trước rồi mới chèn tà vẹt ngắn sau, phải chèn đều cả đáy của tà vẹt. Cũng có thể lắp đặt ray với tà vẹt thành cầu ray, sau đó cẩu cả cầu ray lên lớp đệm rồi tiến hành điều chỉnh. 8.2.4. Thi công hệ thống động lực Bao gồm thi công bệ tời, bệ puly. Đây là các kết cấu bêtông khối lớn đổ tại chỗ. Khối bêtông này thường được chia thành 2 phần, phía dưới là bản đế, phía trên có chôn sẵn bulông hoặc móc để liên kết với chân của tời hoặc các puly. Nội dung thi công bao gồm: - Định vị; - Đào hố móng; - Gia cố nền móng; - Lắp đặt ván khuôn, dựng cốt thép và các chi tiết liên kết; - Đổ bêtông. 8-2
Chương 8. Thi công triền tàu 8.3. Thi công phần dưới nước bằng phương pháp thi công khô Hình 8.4. Thi công kè đường triền bằng phương pháp thi công khô (đắp đê quai). Hình 8.5. Công tác chuẩn bị lắp đặt ván khuôn thi công dầm đường triền trên nền cọc bằng phương pháp thi công khô. Hình 8.6. Lắp đặt ván khuôn, cốt thép dầm đường triền trên nền cọc theo phương pháp thi công khô. 8-3
Chương 8. Thi công triền tàu Thi công khô thì công tác cơ bản là đắp đê quai sanh, hút nước mặt, hạ mực nước ngầm, khi làm xong những việc đó thì coi như thi công trên cạn (xem trong giáo trình “Thi công cơ bản”). 8.3.1. Kết cấu đê Có thể dùng bao cát hoặc dùng cọc ván thép để đóng. 8.3.2. Hút nước mặt để hạ mực nước ngầm Hình 8.7. Đắp đê quai, hút nước phục vụ công tác thi công khô. 8.3.3. Kiểm tra cao độ đường triền Thi công đường triền phải kiểm tra cao độ đối với từng lớp lót, cao độ chẻ đầu cọc, cao độ đáy và cao độ đỉnh dầm theo đúng cao độ thiết kế đã đề ra, đảm bảo sai số cho phép. Riêng đối với cao độ đỉnh ray quy định sai số là ± 2mm nên việc đo đạc cao độ đỉnh triền là một công tác khá khó khăn vì đường triền nghiêng. Để tiện cho quá trình kiểm tra thì ta phải đánh dấu dọc theo tim các đường ray và tính toán cao độ từ trước rồi lập thành bảng (công tác nội nghiệp). Sau đó tại thực địa thì đặt máy thuỷ bình, dựng mia tại các điểm đánh dấu và xác định cao độ thực tế, so sánh với cao độ thiết kế để điều chỉnh. Chú ý: - Do đường triền có độ dốc lớn, chiều dài lớn cho nên điểm đặt máy phải được xác định trước để sao cho đặt máy ít trạm nhất. - Sau khi làm đường triền xong thì khoảng hở giữa các đường ray phải được lát đá hộc hoặc láng ximăng cát để khi bùn cát bồi lắng có thể thổi rửa một cách dễ dàng. Cũng có thể đặt các đường ống thép xung quanh ống có khoan lỗ φ = 5mm để bơm nước thổi rửa bùn cát trên đường triền. 8-4
Chương 8. Thi công triền tàu 8.4. Thi công phần đường triền dưới nước bằng phương pháp thi công ngầm 8.4.1. Đào hố móng Công tác đào hố móng nạo vét đường triền có thể được thực hiện bằng cần trục mắc gầu ngoạm đặt trên phao nổi hoặc các tàu hút. Yêu cầu là phải đào đúng mái dốc và độ sâu thiết kế. 8.4.2. Thi công đường triền trên nền tà vẹt đá dăm 8.4.2.1. Đổ cát Hình 8.8. Biện pháp đổ cát thi công đường triền trên nền tà vẹt – đá dăm. 1. Cọc; 2. Xà ngang; 3. Xà dọc; 4. Thanh trượt. Do ảnh hưởng của dòng chảy nên việc đổ cát phải dùng cần trục mắc gầu ngoạm để thi công. Hạ miệng gầu ngoạm đến gần cao độ thiết kế mới đổ cát. Cũng có thể sử dụng máng để đổ cát thủ công. Việc kiểm tra cao độ lớp cát được tiến hành bằng các khung gỗ kết hợp với thợ lặn. 1) Cọc; 2) Xà ngang; 3) Xà dọc; 4) Thanh trượt. Đóng các cọc số 1 và trên đó đánh dấu cao độ để đặt thanh xà ngang số 2. Thanh này sẽ đỡ thanh xà dọc số 3 có độ nghiêng theo độ nghiêng thiết kế của đường triền rồi thả cát. Khi kiểm tra dùng thợ lặn kéo thanh số 4 để xác định cao độ mặt trên của lớp cát, nếu cao thì gạt đi, nếu thấp thì bồi thêm. 8.4.2.2. Đổ đá 4x6 Lớp đá này thường có chiều dày 50 ÷ 80cm, khi đổ chia thành từng lớp có chiều dày 20cm; đổ xong mỗi lớp thì tiến hành lèn ép và san rất kỹ bằng các khung gỗ tương ứng khi kiểm tra cao độ của cát. Sai số cho phép là ± 2cm. 8-5
Chương 8. Thi công triền tàu 8.4.2.3. Cẩu lắp cầu ray Hình 8.9. Đổ bêtông đúc sẵn khung dầm đường triền. Hình 8.10. Gia công chế tạo khung định vị khung dầm bêtông cốt thép. Hình 8.11. Cẩu lắp khung dầm đường triền. 8-6
Chương 8. Thi công triền tàu Hình 8.12. Thiết bị cẩu lắp các đoạn cầu ray đặt trên xà lan. Hình 8.13. Cẩu lắp cầu ray. Cầu ray là những đoạn ray đã được liên kết với tà vẹt. Khi lắp cầu ray có thể dùng cần trục nổi hoặc hệ thống phao nổi đưa cầu ray vào vị trí, kết hợp với thợ lặn điều chỉnh liên kết các cầu ray với nhau. Để điều chỉnh cầu ray vào vị trí, trên các cầu ray người ta đặt các phao tiêu. Tại đúng tim ray trên cầu ray đặt trước dùng 1 tiêu, cầu ray đang đặt có 2 tiêu. Các tiêu phải có chiều cao lớn hơn độ sâu khu nước, thường tiêu sau đặt cao hơn tiêu trước. Khi điều chỉnh ta dùng máy kinh vĩ, khi 3 tiêu cùng nằm trên một đường thẳng thì cho đặt cầu ray. Để điều chỉnh được dễ dàng thì thả cầu ray xuống sát đáy, dùng tời – cáp – neo để điều chỉnh vị trí lắp đặt sao cho các cầu ray thẳng hàng, hai đầu của cầu ray đã đặt và cầu ray tiếp theo phải sát vào nhau để bắt được lập lách liên kết. Thứ tự đặt cầu ray từ trong bờ ra ngoài, dùng đoạn cầu ray đã đặt để định vị các đoạn tiếp theo. Để cầu ray không bị biến dạng trong quá trình cẩu lắp thì trước khi cẩu người ta liên kết ray với các thanh thép chữ C để tăng cường độ cứng. 8-7