Giáo trình Xây dựng công trình bề mặt: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của giáo trình Xây dựng công trình bề mặt cung cấp cho học viên những nội dung: khái niệm chung về công tác đất; tính khối lượng công tác đất; công tác chuẩn bị thi công phần ngầm công trình; thi công đất; thi công đắp đất; thi công đóng cọc ván cừ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

GIÁO TRÌNH

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BỀ MẶT

DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ)

QUẢNG NINH - 2020

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC ĐẤT

1.1 Các loại công trình và công tác đất

* Khái niệm chung:

* Các loại công trình: để phân loại các công trình xây dựng cần căn cứ vào các yếu tố sau:

* Công tác đất

- Phân loại đất theo phương pháp thi công thủ công (thể hiện ở bảng 1-1)

Bảng 1-1 Bảng phân loại đất

- Phân loại theo thi công cơ giới

1 2 Các tí nh chất kỹ thuật và ảnh của nó đến thi công

* Độ tơi xốp

* Độ ẩm của đất

* Khả năng chống xói nở của đất

* Độ dốc của mái đất

Bảng 1-2 Bảng độ dốc tiêu chuẩn của đất khi đào hố

1.3 Phân cấp đất

Theo Định mức 1776-2007 dự toán Xây dựng công trình – Phần xây dựng Công bố kèm theo công văn số 1776/BXD-VP ngày 16/8/2007 của bộ Xây dựng (bao gồm phần bổ sung theo quyết định 1091/QĐ-BXD ngày 26/12/2011)

1/ Phân cấp đât trong công tác cọc:

Bảng 1-3 Phân cấp đất trong công tác cọc

3 Phân cấp đất dùng cho công tác đào, vận chuyển và đắp đất bằng máy

Bảng 1- 4 Phân cấp đất dụng trong công tác đào vận chuyển bằng máy

Cấp

Công cụ tiêu chuẩn xác định

I Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất mầu, đất đen, đất mùn, đất cát pha

sét, đất sét, đất hoàng thổ, đất bùn Các loại đất trên có lẫn sỏi

sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lại,

không có rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên dạng nguyên thổ hoặc tơi

xốp, hoặc từ nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt tự nhiên Cát

mịn, cát vàng có độ ẩm tự nhiên, sỏi, đá dăm, đá vụn đổ thành

đống

II Gồm các loại đất cấp I có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá

dăm, mảnh chai từ 20% trở lên Khônglẫn rễ cây to, có độ ẩm tự

nhiên hay khô Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng, có lẫn

sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ không quá 20% ở dạng

nguyên thổ hoặc noi khác đổ đến đã bị nén tự nhiên có độ ẩm tự

nhiên hoặc khô rắn

Dùng xẻng, mai hoặc cuốc bàn sắn đƣợc miếng mỏng

III Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét đỏ, đất đồi núi lẫn sỏi

sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ từ 20% trở lên có lẫn rễ cây

Các loại đất trên có trạng thái nguyên thổ có độ ẩm tự nhiên hoặc

khô cứng hoặc đem đổ ở nơi khác đến có đầm nén

Dùng cuốc chim mới cuốc đƣợc

IV Các loại đất trong đất cấp III có lẫn đá hòn, đá tảng Đá ong, đá

phong hóa, đá vôi phong hóa có cuội sỏi dính kết bởi đá vôi, xít

non, đá quặng các loại đã nổ mìn vỡ nhỏ

`

CHƯƠNG 2: TÍNH KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC ĐẤT

2.1 Xác định kích thước công trình bằng đất và phương pháp tính khối lượng công tác đất

2.2 Tính khối lượng công tác đất theo hình khối

* Tính khối lượng hố móng

* Tính khối lượng các công trình đất chạy dài

* Một số công thức tính tiết diện ngang của công trình đất chạy dài

- Trường hợp 1: Mặt đất ngang bằng (hình 2-3);

- Trường hợp 2: Mặt đất có độ dốc (hình 2.4)

- Trường hợp 3: Mặt đất vừa dốc vừa không phẳng (hình 2.5)

2.3 Tí nh khối lượng công tác đất trong san bằng

Có hai trường hợp thiết kế san mặt bằng đó là:

- San bằng theo cao trình cho trước

- San bằng theo điều kiện cân bằng khối lượng đào đắp

2.3.1 Xác định khối lượng san băng mặt đất theo cao trình cho trước

Cách tiến hành như sau:

2.3.2 Xác định khối lượng san bằng mặt đất với điều kiện cân đối khối lượng đào đắp

CHƯƠNG 3 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG PHẦN NGẦM CÔNG TRÌNH

3.1 Chuẩn bị mặt bằng thi công

3.2.3 Hạ mực nước ngầm bằng ống kim lọc hút nông

3.2.5 Phương pháp ống kim lọc hút sâu

3.3 Định vị và giác móng công trình

3.3.1 Định vị công trình căn cứ vào góc hướng và góc phương vị

3.3.2 Khi thi công công trì nh nằm gần các công trình đang khai thác khác

3.3.3 Khi thi công công trì nh nhiều hạng mục

3.3.4 Gửi mốc và bảo quản trong quá trì nh thi công

CHƯƠNG 4 THI CÔNG ĐẤT

4.1 Thi công đất bằng phương pháp thủ công

Để thi công có hiệu quả cần đảm bảo các nguyên tắc như sau:

Nguyên tắc thứ nhất là phải chọn dụng cụ thích hợp với các loại đất như đất cứng thì dùng cuốc chim, xà beng, đất mềm thì dùng cuốc, mai, xẻng

Nguyên tắc thứ 2 là có biện pháp làm giảm khó khăn trong thi công như tăng giảm độ ẩm hoặc làm khô bề mặt

4.2 Thi công đất bằng phương pháp cơ giới

Thi công đất bằng máy cơ giới là biện pháp thi công sử dụng các thiết bị cơ giới

để thay thế, giải phóng phần lớn sức lao động thủ công ví dụ như việc đào đất sử dụng các loại máy xúc, máy ủi; việc vận chuyển sử dụng ô tô, máy kéo…

Hiện nay thường sử dụng 3 phương pháp cơ giới sau đây để đào đất:

- Sử dụng các loại máy đào có gầuư;

- Sử dụng sức nổ để đào phá;

- Sử dụng sức nước để đào phá ;

4.2.1 Đào đất bằng máy đào gầu thuận

Hình 4.5 Sơ đồ đào đất bằng máy đào gầu thuận

4.2.2 Đào đất bằng máy đào gầu nghịch

Các thông số cơ bản của máy đào gầu nghịch đƣợc mô tả nhƣ sau:

Hì nh 4.6 Sự hoạt động và các thông số kỹ thuật của máy đào gầu nghich

Đặc điểm của máy đào gầu nghịch

- Chỉ đào được các hố có chiều sâu không lớn, H<6m

- Khi đào máy đứng trên thành hố nên có thể đào được ở các vị trí có nhiều nước, bùn

- Không cần mở đường cho xe vận tải

- Có thể đào được các hố có vách tương đối thẳng đứng

4.2.3 Đào đất bằng máy đào gầu dây

Hình 4.7 Mô hình máy gầu dây

4.2.3 Đào đất bằng máy đào gầu ngoạm

Hình 4.8 Mô hình máy gầm ngoạm

4.2.3 Đào đất bằng máy đào nhiều gầu

Hình 4.9 Máy đào nhiều gầu

4.3 Làm đất bằng máy ủi

4.3.1 Khái niệm chung

4.3.1 Một số sơ đồ thi công

* Sơ đồ đào thẳng về lùi

* Sơ đồ đào đổ bên

* Sơ đồ số tám

4.4 Thi công đất bằng máy cạp

4.4.1 Khái niệm chung

Máy cạp là loại máy làm đất năng suất cao, ngoài chức năng đào đất nó còn có chức năng vận chuyển đến nơi đổ hoặc nơi đắp

Máy cạp thường phù hợp với đất cấp I, II còn cấp III, IV thì cần phải làm tơi Máy cạp không leo được các dốc cao nên chỉ đào các hố có độ sâu nhỏ, cự ly vận chuyển phù hợp từ 500 đến 1000m tùy thuộc vào từng loại máy

Máy cạp thường có dung tích gầu từ 1,5 đến 15m3, loại đặc biệt dung tích gầu

có thể trên 25m3

4.4.2 Một số sơ đồ thi công

* Sơ đồ hình elip

* Sơ đồ hình số 8

* Sơ đồ số 8 dẹt

* Sơ đồ hình dích dắc

CHƯƠNG 5 THI CÔNG ĐẮP ĐẤT

5.1 Phương pháp thi công đắp đất

5.2 Phương pháp thi công đầm đất

5.2.1 Chọn chiều dày lớp đẩm

5.2.2 Thi công đầm

* Đầm thủ công

* Đầm cơ giới

- Đầm chày: Dùng trụ thép hoặc BTCT có trọng lượng từ 1,5 tấn 4 tấn, chày được treo vào

các máy đóng cọc hay cần trục, cho chày rơi tự do từ độ caon 3-5m Phương pháp này có thể đầm được lớp đất dày xấp xỉ 2m

CHƯƠNG 6 THI CÔNG ĐÓNG CỌC VÁN CỪ 6.1 Các loại cọc và ván cừ

1-2 Cọc gỗ

3 Cột xi măng đất

Hì nh 6.1 Một số loại cọc ví t

3 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

cốt thép (bảng 6.1)

Bảng 6.1 Quy cách cọc bê tông cốt thép

Cọc bê tông cốt thép thường được hạ vào nền đất bằng phương pháp đóng hoặc

ép Cọc dùng để ép thường có tiết diện 35x35, chiều dài mỗi đoạn từ 2-8m Giải pháp

ép cọc thường được dùng khi xây dựng các công trình đô thị, khu dân cư, nền yếu, nhà cao tầng dưới 10 tầng

4 Cọc bê tông ứng suất trước

6 Cọc nhồi bê tông cốt thép

7 Cọc Baret

Hì nh 6.3 Tiết diện ngang cọc Baret

(hì nh6.3)

2 Ván cừ bê tông cốt thép

Hì nh 6.6

Hì nh 6.6 Mặt cắt ngang của cừ BTCT

6.2 Thiết bị đóng cọc và ván cừ

6.2.1 Giá búa đóng cọc

Hì nh 6.7 Giá búa đóng cọc di chuyển thủ công

1- Chân đế; 2 Thanh định hướng; 3- Thanh giằng xiên; 4- Dây cáp treo; 5- Dây các

nâng búa; 6- Búa; 7- Tời

Hình 6.8 Giá búa đóng cọc là cần trục bánh xích a- Cần trục giá búa; b- Máy đóng cọc giá búa 1- Ống đứng; 2-Ống dẫn hướng của búa; 3-Ống chống chéo; 4- Búa; 5- Cọc

6.2.2 Búa đóng cọc

6.2.3 Thiết bị ép cọc

Hình 6.9 Sơ đồ máy ép cọc

2 Máy ép cọc loại nhỏ

Máy ép cọc loại nhỏ có sức ép từ 20 đến 40 tấn , máy gồm các bộ phận : Bệ máy, khung dẫn hướng, kích thủy lực, đối trọng bê tông hoặc neo đất, thường dùng để thi công các công trình nhỏ, chiều sâu cọc ép khoảng 2,5m

Hì nh 6.10 Máy ép loại nhỏ

6.2.3 Thiết hạ ván cừ bằng máy ép rung

Hì nh 6.11 Máy ép rung

6.3 Chọn búa đóng cọc

Năng lượng xung kích của búa được tính theo công thức

Sau khi chọn búa cần kiểm tra lại theo công thức sau:

Hệ số K được tra theo bảng sau:

6.4 Các quá trình thi công đóng cọc

6.4.1 Vận chuyển cọc

Hì nh 6.12 Vị trí điểm cẩu cọc BTCT

6.4.2 Lắp cọc vào giá búa

Chở cọc đến vị trí gần giá búa (hình vẽ) Móc dây treo (1) của giá búa vào móc cẩu trên của cọc Móc dây treo (2) của giá búa vào móc cẩu dưới của cọc Điều khiển cho máy tời cuốn đồng thời 2 dây để nâng cọc lên cao Khi đạt độ cao cần thiết thìngừng dây treo 1, kéo dây treo 2 lên để cọc đạt tư thế thẳng đứng Ghép cọc vào giá búa Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng thêm một cần trục để ghép cọc vào giá búa

Hì nh 6.13 Lắp cọc vào giá búa

6.4.3 Chuẩn bị trước khi đóng cọc

6.4.4 Kỹ thuật đóng cọc

Thường sử dụng 3 sơ đồ thi công đóng cọc như sau:

1 Sơ đồ chạy dài: Một vài hàng cọc được đóng chạy dài song song Khi thi công giá búa di chuyển dọc theo hàng cọc

2 Sơ đồ khóm cọc: Một số cọc được đóng thành từng nhóm riêng rẽ: Khi thi công cần đóng cọc theo thứ tự từ giữa ra xung quanh

3 Sơ đồ ruộng cọc: Một lượng cọc lớn được đóng đều đặn trên một bề mặt rộng lớn Khi thi công cần chia thành từng khu Tại mỗi khu thì tiến hành theo từng hàng Có thể huy động nhiều máy đóng cọc đồng thời

Cần chú ý khi thi công đóng cọc cần đạt tới độ sâu của thiết kế của mũ cọc, các cọc ma sát thì phải đạt độ chối của cọc, khi cần phải nối cọc thì đoạn trước đóng đến khi đầu cọc cách mặt đất khoảng 50cm thì dừng lại tiến hành nối cọc Độ chối của cọc được xác đinh theo công thức sau:

6.4 Các quá trì nh thi công ép ván cừ

6.4.1 Điều kiện tại công trì nh xây dựng

6.4.2 Khả năng hạ cừ trong các loại đất nền

6.4.3 Kỹ thuật hạ cừ

6.4.3 Kỹ thuật nhổ cừ

CHƯƠNG 7 CÔNG TÁC THI CÔNG PHẦN VÁN KHUÔN

7.1 Mục đính, yêu cầu kỹ thuật đối với ván khuôn (cốp pha)

* Khái niệm chung

Ván khuôn hay còn gọi là cốp pha, được sử dụng hầu hết tại các công trình sử dụng bê tông liền khối, bê tông đồ tại chỗ

* Những yêu cầu đối với cốp pha

* Những yêu cầu đối với cột chống

7.2 Phân loại ván khuôn

7.2.1 Phân loại theo vật liệu chế tạo

Hì nh 7.1 Mảng cốp pha bằng gỗ xẻ

Hì nh 7.2 Cốp pha gỗ dán, gỗ ép

Hì nh 7.2

Hì nh 7.3 Cốp pha bằng thép

7.2

7.1

Bảng 7.1 Đặc trƣng kỹ thuật tấm cốp pha di động

7.2.1 Phân loại theo theo phương pháp sử dụng

7.4 Ván khuôn luân lưu

Ván khuôn luân lưu là loại ván khuôn có thể cho phép dùng nhiều lần (thường

là ván khuôn định hình) theo chu trình sau: Chế tạo khuôn (1 lần) – vận chuyển khuôn – lắp đặt khuôn – sử dụng khuôn – tháo dỡ khuôn – rồi lại quay vòng về vận chuyển khuôn (đến nơi đúc bê tông mới)

Ván khuôn luân lưu thuận lợi là có thể tháo ván khuôn để sử dụng phần khác và

đa số các ván khuôn được tháo để sử dụng ở chỗ khác là loại chỉ chịu áp lực ngang (như tháo ván khuôn cột, thành dầm, v.v…)

Để sử dụng trong công trình xây dựng ván khuôn luân lưu tùy thuộc vào tính chất của ván khuôn cũng như phương tiện vận chuyển, tháo lắp

Dựa vào đó, ván khuôn luân lưu được chia ra theo hai loại cơ bản, đó là:

- Ván khuôn có kích thước bé hầu hết được tháo lắp thủ công ,dựa vào sức người

- Ván khuôn có kích thước lớn, thường là được lắp ghép lại từ các ván khuôn có kích thước lớn và sử dụng gông để gông các tấm lại với nhau hoặc có thể sản xuất gia công nguyên tấm

Cũng giống như các loại ván khuôn khác, ván khuôn luân lưu cũng phải đảm bảo những yêu cầu:

- Khi chế tạo phải kiểm tra kích thước của tấm vật liệu làm khuôn, đồng thời

phải chọn vật liệu đảm bảo chất lượng

- Ván khuôn phải đảm bảo độ cứng và cường độ

- Hệ thống đỡ phải đảm bảo ổn định

- Ván khuôn phải dễ lắp đặt, tháo dỡ

Độ luân chuyển của ván khuôn luân lưu

c Ván khuôn trượt ngang d Ván khuôn hầm

Hì nh 7.4 Một số loại ván khuôn di động

7.5 Thiết kế ván khuôn

7.5.1 Khái niệm chung về tí nh toán thiết kế cốp pha

7.5.2 Tải trọng tác dụng lên cốp pha (TCVN4453-95)

* Tải trọng thẳng đứng

* Tải trọng nằm ngang

Bảng 7.2 Áp lực ngang của hỗn hợp bê tông mới đổ

7.2

7.3

Bảng 7.3 Tải trọng động khi đổ bê tông vào cốp pha

Khi tính toán khả năng chịu tải của các bộ phận cốp pha, cần chú ý đến hệ số vượt tải Hệ số vượt tải được xác định theo bảng 7.4

Bảng 7.4 Hệ số vượt tải của các bộ phận cốp pha

7.5.3 Cấu tạo cốp pha

* Phần móng

7.5

Hì nh 7.5 Cốp pha móng băng liên tục

Hì nh 7.6 Mặt cắt ngang cốp pha móng băng tiêt diện phức tạp

7.7

Hì nh 7.7 Cốp pha móng dật cấp

* Phần tường (cốp pha tường)

Hì nh 7.8 Cốp pha tường lắp ghép từ các tấm ván khuôn

7.8

Hì nh 7.9 Cốp pha tường biên

Hinh 7.10 cốp pha thép kết hợp sườn ống thép

7.9

7.10 7.11

7.12

Hì nh 7.11.Cốp pha tường bằng tấm tiêu chuẩn kết hợp giằng thép dẹt,

sườn ống thép

Hì nh 7.12 Cốp pha tường tổ hợp từ các tấm khuôn nhựa

1- Tấm khuôn; 2- sườn; 3- gông; 4- thanh giằng

* Cốp pha cột

7.13

7.14

7.14 7.13

7.15

7.16

7.16 7.15