Biện pháp thi công mố cầu - Đồ án môn học chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Biện pháp thi công mố cầu Đồ án môn học chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thôngĐề xuất các giải pháp và lựa chọn giải pháp thi công hố móng:4.1. Hố móng vây bằng cọc ván thép:Hố móng trước khi đào được đóng vây bằng cọc ván thép. Phương án này được áp dụng cho chiều sâu đào móng lớn, phạm vi gần mực nước thi công. Vì có sự ảnh hưởng của áp lực nước tác động vào đất, mặc khác nước thấm vào đất làm giảm đi cường độ của đất rất nhiều nên vòng vây cọc ván là vẫn được ưu tiên hàng đầu trong phương pháp thi công.4.2. Hố móng đào trần có chống vách bằng ván lát gỗ:Khi đào đất với vách thẳng đứng, để chống sạt lở trong trong hố móng ta phải gia cố vách bằng cách dùng ván lát là biện pháp đem lại hiệu quả và phổ biến hiện nay.Do đào đất trong điều kiện không có nước, ta dùng ván gỗ lát vào thành đứng của hố móng, bên ngoài ốp các nẹp gỗ và dùng các thanh chống ngang tựa khít vào các nẹp. Một biện pháp khác là sau khi đã đào xong toàn bộ chiều sâu hố móng, có thể gia cố vách bằng cả những mảng ván gỗ đã được ghép sẵn, có các nẹp chung với khoảng cách theo tính toán. Các thanh gỗ chống ngang, đường kính khoảng 1416cm và cắt dài hơn khoảng cách giữa hai nẹp độ 23cm, sẽ tựa trên các con bậu gắn chặt vào các nẹp đó ở những vị trí nhất định.Do hố móng có chiều rộng lớn, nên cần bố trí các thanh chống ngang thẳng góc với vách hố móng theo cả hai chiều dài và rộng của móng. Ở những chỗ giao cắt của các thanh chống này cần đặt những cột đứng để tạo thành một khung không gian vững chắc.

THIẾT KẾ THI CÔNG CẦU

Thiết kế thi công cầu dầm liên tục với các công việc sau:

1 Thiết kế thi công mố A, mố vùi bán lắp ghép

2 Thiết kế thi công kết cấu nhịp dầm thép, liên hợp

II TRÌNH TỰ THI CÔNG

Phần I: Thi công mố A 1.Các số liệu thiết kế:

- Cao độ đáy bệ: +6,6m

- Cao độ TN: +12m

- Cao độ MNTC: +11.9m

- Địa chất khu vực mố: gồm các lớp đất đá như sau

+ Lớp 1: sét dẻo, dày 4,4m

+ Lớp 2: phiến sét, dày vô cùng

2 Đặc điểm khu vực xây dựng cầu:

2.1 Các điều kiện tự nhiên khu vực cầu

- Cầu được xây dựng ở vị trí tương đối bằng phẳng, trên khu vực xây dựng cầu dân cư thưa thớt và cách rất xa cầu, trong khu vực xây dựng cầu không có các công trình do đó mà việc thi công ít gây ảnh hưởng đến người dân xung quanh cũng như những công trình lân cận

- Địa chất khu vực mố: gồm các lớp đất đá như sau

+ Lớp 1: sét dẻo, dày 4,4m

+ Lớp 2: phiến sét, dày vô cùng

Theo kết quả điều tra khảo sát điều kiện địa chất cho thấy địa chất trong khu vực phần lớn là ổn định, không có hiện tượng sụt lở, mực nước ngầm ở tương đối sâu cách mặt đất khoảng 10m

- Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh Nhiệt độ trung bình năm là 23,30c, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 28,90c (tháng 7) nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 15,80c (Tháng 1) Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 13,10c

- Lượng mưa trung bình hàng năm giao động trong khoảng từ 1400mm đến 1600mm nhưng phân bố không đều trong năm Mưa chủ yếu tập trung từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm

2.2 Các điều kiện liên quan khác

2.2.1 Vật liệu:

Chung quanh nơi xây dựng công trình người dân chủ yếu làm nghề nuôi trồng và đánh bắc thủy sản, chưa có nhiều các nhà máy xí nghiệp và cơ xưởng phục vụ và cung cấp vật liệu để thi công công trình

- Cát sỏi, sạn lấy tại sông mỏ cách 5 km

- Xi măng sắt thép lấy tại các nhà máy thép ở cách 20Km

- Đá lấy ở mỏ đá cách công trình 10Km

- Các vật liệu khác như đất, gỗ lấy tại địa phương

- Một số vật liệu và phụ kiện đặc biệt được lấy từ nơi khác hoặc nhập ngoại

2.2.2 Nhân lực và máy móc:

Đơn vị nhà thầu có đầy đủ phương tiện máy móc và thiết bị phục vụ xây dựng cầu, đội ngũ công nhân và kỹ sư có trình độ chuyên môn cao và giàu kinh

nghiệm, đã từng thực hiện thi công nhiều công trình cầu với quy mô khác nhau Vì vậy có thể đưa công trình vào khai thác đúng tiến độ, đặc biệt đội ngũ công nhân và

kỹ sư đã dần tiếp cận nhiều công nghệ mới về xây dựng cầu

2.2.3 Chọn thời điểm thi công mố cầu:

Dựa vào đặc điểm khu vực xây dựng cầu nêu trên, ta chọn thời điểm thi công

mố cầu vào mùa khô, tức là bắt đầu thực hiện vào đầu tháng 11 Lựa chọn thời điểm thi công như thế sẽ đẩy nhanh được tiến độ thi công hạng mục công trình và chất lượng công trình được nâng cao, bởi vì vào thời điểm này ta thi công trong điều kiện MNTN, nằm ở khá xa so với cao độ đáy bệ mố, do vậy có thể nói công việc xây dựng mố cầu hoàn toàn trong điều kiện khô ráo và từ đó có thể đề ra các biện pháp thi công hiệu quả và kinh tế nhất

3.Trình tự thi công chính mố cầu bao gồm:

- Đào bỏ một phần lớp đất thứ nhất và thay vào đó lớp đất mới sau đó đầm chặt bằng các thiết bị máy móc

- Tập kết vật tư thiết bị thi công

- Định phạm vi tim mố (dùng máy + nhân công)

- Gia công lồng thép

- Thi công cọc khoan nhồi

- Đào đất hố móng bằng máy móc kết hợp với nhân công tới cao độ thiết kế

- Đập đầu cọc và uốn cốt thép

- San sửa hố móng và làm lớp đệm móng

- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và tiến hành đổ bê tông bệ mố

- Khi bê tông bệ mố đạt cường độ, tháo dỡ vàn khuôn, lấp đất hố móng

- Lắp ván khuôn, cốt thép và tiến hành đổ bê tông thân mố

- Khi bê tông thân mố đạt cường độ, tháo dỡ vàn khuôn

- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông tường đầu, tường cánh

- Khi bê tông tường đầu, tường cánh đảm bảo cường độ tiến hành tháo dỡ ván khuôn

- Hoàn thiện mố

4 Đề xuất các giải pháp và lựa chọn giải pháp thi công hố móng:

4.1 Hố móng vây bằng cọc ván thép:

Hố móng trước khi đào được đóng vây bằng cọc ván thép Phương án này được áp dụng cho chiều sâu đào móng lớn, phạm vi gần mực nước thi công Vì có

sự ảnh hưởng của áp lực nước tác động vào đất, mặc khác nước thấm vào đất làm giảm đi cường độ của đất rất nhiều nên vòng vây cọc ván là vẫn được ưu tiên hàng đầu trong phương pháp thi công

4.2 Hố móng đào trần có chống vách bằng ván lát gỗ:

Khi đào đất với vách thẳng đứng, để chống sạt lở trong trong hố móng ta phải gia cố vách bằng cách dùng ván lát là biện pháp đem lại hiệu quả và phổ biến hiện nay

Do đào đất trong điều kiện không có nước, ta dùng ván gỗ lát vào thành đứng của hố móng, bên ngoài ốp các nẹp gỗ và dùng các thanh chống ngang tựa khít vào các nẹp Một biện pháp khác là sau khi đã đào xong toàn bộ chiều sâu hố móng, có thể gia cố vách bằng cả những mảng ván gỗ đã được ghép sẵn, có các nẹp chung với khoảng cách theo tính toán Các thanh gỗ chống ngang, đường kính khoảng 14-16cm và cắt dài hơn khoảng cách giữa hai nẹp độ 2-3cm, sẽ tựa trên các con bậu gắn chặt vào các nẹp đó ở những vị trí nhất định

Do hố móng có chiều rộng lớn, nên cần bố trí các thanh chống ngang thẳng góc với vách hố móng theo cả hai chiều dài và rộng của móng Ở những chỗ giao cắt của các thanh chống này cần đặt những cột đứng để tạo thành một khung không gian vững chắc

Đặc điểm của biện pháp thi công đào trần chống vách dùng ván lát:

- Là biện pháp mà ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận chung quanh

- Khối lượng đào đất nhỏ hơn

- Do phải dùng ván lát gia cố vách nên tốn chi phí vật liệu

- Do phải lắp đặt ván lát, nẹp ngang, thanh chống trong quá trình đào hố móng nên mất nhiều thời gian, do đó thời gian thi công kéo dài hơn

- Thích hợp ở những nơi có nguồn vật liệu gỗ xây dựng dồi dào

4.3 Lựa chọn giải pháp thi công hố móng:

Với phân tích như trên thì ta chọn phương pháp vòng vây cọc ván thép

5 Kỷ thuật thi công các hạng mục công trình:

5.1 Công tác chuẩn bị

Tiến hành bóc bỏ một phần lớp đất trên bằng máy xúc sau đó dùng ô tô vận chuyển đất tốt vào thay thế, lớp đất này tốt nhất là lớp đất á sét Đầm chặt lớp đất này bằng các máy chuyên dùng như: Máy lu, Máy đầm Trong quá trình đắp đất cần chú ý đắp đất từng lớp mỗi lớp khoảng 20- 30cm để đầm chặt đạt hiệu quả cao

San dọn mặt bằng để bố trí vật liệu, máy móc thiết bị thi công Dùng máy ủi san dọn tạo diện thi công bằng phẳng, tạo đường vận chuyển công vụ để máy móc

ra vào thuận lợi cho công việc thi công

Các loại vật liệu máy móc thiết bị phục vụ thi công cần tập trung ở những chỗ cao ráo, bằng phẳng, không làm hư hỏng và hao hụt vật liệu

Phải xây dựng lán trại, nhà nghĩ cho cán bộ kỷ thuật và công nhân từ khi bắt đầu thực hiện hạng mục công trình đến khi kết thúc hoàn thiện công trình

5.2 Công tác định vị công trình cầu:

- Mục đích: nhằm đảm bảo đúng vị trí, kích thước của toàn bộ công trình cũng như các bộ phận kết cấu được thực hiện trong suốt thời gian thi công

- Nội dung:

+ Xác định lại và kiểm tra trên thực địa mốc cao độ và mốc đỉnh

+ Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của các mố trụ và đường dẩn đầu cầu

+ Kiểm tra lại hình dạng và kích thước các cấu kiện chế tạo tại công trường + Định vị các công trình phụ tạm phục vụ thi công

+ Xác định tim mố cầu bằng phương pháp giao hội, phải có ít nhất 3 phương ngắm từ 3 mốc cố định của mạng lưới

- Cách xác định tim mố:

A1

B1





1



2



B2

A2

+ Hai điểm A, B là hai mốc cao độ cho trước Điểm A cách tim mố một đoạn cố định Ta tiến hành lập hai cơ tuyến ABA1, ABA2

+ Cách xác định tim mố (điểm C) như sau:

 Dùng 3 máy kinh vĩ đặt tại 3 vị trí A, A1, A2 để xác định tim mố

 Tại điểm A nhìn về điểm B (theo hướng tim cầu ) Mở một góc

γ1= γ2= 900 về hai phía Lấy hai điểm A1, A2 cánh điểm A một đoạn AA1=AA2

 Tại A1 hướng về A quay một góc β có

tg=

1

AA AC

 Tại A2 hướng về A quay một góc α có

tg

2

AA

AC





 Giao của 3 hướng trùng nhau là tim mố + Đo cơ tuyến phải đo 3 lần , đồng thời tại điểm B ta tiến hành đo như trên

và bình sai

5.3.Thi công đóng cọc ván thép:

Tập trung máy móc,búa đóng cọc ván thép Tiến hành đóng cọc ván thép Cách đóng cọc ván thép từ giữa ra 1 góc để dồn biến dạng, sai lệch ra góc Kích thước của vòng vay rộng hơn hố móng 0,5m mỗi chiều để có thể có khoảng trống lắp đặt ván khuôn sau này đóng xong cọc ván thép thì bố trí các thanh giằng chống

để chống lại áp lực đất xô ngang làm biến dạng vòng vây

Tính toán cọc ván thép:

- Để hạ cọc ván thép vào đất dùng hệ thống búa Để tránh các hàng cọc không bị nghiêng và khép kín theo chu vi thì phải đặt toàn bộ tường hoặc một đoạn tường vào vị trí khung dẫn hướng Đóng cọc làm 2 hoặc 3 đợt tùy theo độ sâu cần đóng Các bộ phận ngàm cọc đều phải được bôi trơn mỡ trước khi đóng Khe hở thẳng đứng giữa các cọc cần phải được trét đất sét dẻo để tránh nước rò rĩ vào

- Các nguyên tắc tính toán:

- Vòng vây cọc ván được xem là tuyệt đối cứng

- Áp lực đất tác dụng lên tường cọc ván lấy theo định lý Culông với mặt phá hoại là mặt phẳng

+ Xác định chiều sâu ngàm cọc ván:

- Sơ đồ tính :

+ Lớp 1 : lớp sét dẻo dày 4,4 m có các chỉ tiêu cơ lý sau:

γ1 = 1,91(T/m3)

ε1 = 0,779

φ1 = 260

c1 = 0,21kg/cm2

+ Lớp 2 : phiến sét dày vô cùng có các chỉ tiêu cơ lý sau:

γ1 = 2,0 (T/m3)

ε1 = 0,55

φ1 = 28

c1 = 0,11 + Sự khác nhau của góc ma sát trong :

tc

tc 2

tc 1









.100%= 28 2626 .100% = 7.69%

- Khi tính toán ta quy về lớp đất tương đương.

Có

i

i i

h









 =1.9110*10102*10





= 1,95 (T/m3)

i i

tc i tc

tb

h

h









10 10

10 28 10 26





= 270

i

i i tb

h

h









 =0,779*1010 100,55*10





= 0,66

- Đối với đất nằm trong nước ta tính với dung trọng đẩy nổi

 















1

1 0

dn

Trong đó:

+là tỷ trọng của đất = 2,65 (T/m3)

+0là dung trọng của nước 0 =1 (T/m3)

+tblà độ rỗng trung bình giữa các lớp đất tb= 0,66

=>   0 , 99 ( / )

66 , 0 1

1 1 65 ,









+ Các hệ số:

Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động: na = 1,2

Hệ số vượt tải của áp lực đất bị động: nb = 0,8

Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh lấy n = 1

Hệ số áp lực đất chủ động:























2

45 0 2

tc tb

a tg

Hệ số áp lực đất bị động:





















2

45 0 2

tc tb

b tg

- Áp lực đất chủ động:

E1 = . tb.t .K a.n a

2

 = 0,5*1,95*t2*0,37*1,2=0,43t2 (T/m)

- Áp lực đất bị động:

E2 = .t .K b.n b

2

2

 =0,5*2*t2*2,66*0,8=2,1.t2 (T/m)

- Điều kiện đảm bảo ổn định chống lật:

ML  m.MG (1)

Trong đó :

+ ML : Tổng mômen các lực gây lật đối với điểm lật O

+ MG : Tổng mômen các lực giữ đối với điểm lật O

+ m : hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95

L1 = 2/3*(5,4+t) = 3,6+0.66t

L2 = 5,4+2/3t

ML=E1*L1 = 0,43t2 *(3,6+0.66t) = =0,28t3 + 1,54t2

m.Mg =0,95*E2*L2 = 0,95*2,1t2 (5,4+2/3t) =

=1,33.t3 +10,77.t2

Từ điều kiện (1) ta có được:

1,05.t3 + 9,22.t2  0

- Giải ra ta được kết quả như sau:

t  1 m

- Chọn: t = 1,00 m t là chiều sâu cọc ván ngàm vào đất sau khi đã đào đến cao độ thỏa mãn

5.4.Thi công đào đất hố móng:

Công tác đào đất hố móng được thực hiện bằng máy kết hợp với đào thủ công Ban đầu cho máy đào gàu nghịch hoặc có thể cùng gầu ngoạm để đào lấy đất đến độ sâu cách đáy hố móng 0,5m thì được đào bằng thủ công Trong quá trình đào bằng máy cần chú ý không để gầu va vào đầu cọc làm vỡ đầu cọc, lượng đất đào được chuyển lên ô tô để đem đi đổ ở một nơi khác hoặc có thể đưa ra ở vị trí gần đó

để sau này có thể lấp lại hố móng, nhưng phải đảm bảo cách xa mép hố móng ít nhất là 1m

Hố móng được đào với taluy 1:1 theo chiều rộng về mỗi bên phải mở rộng thêm 0,5m so với kích thước bệ mố để tạo phạm vi sau này làm công tác ván khuôn

bệ được dễ dàng

Công việc sữa san đáy và thành hố móng phải được thực hiện cẩn thận bằng thủ công Sau khi sữa san hố móng, làm vệ sinh đầu cọc và tiến hành công tác xây dựng

bệ móng

5.6.Thi công bệ mố, thân mố, tường đầu, tường cánh:

5.6.1 Thi công bệ mố:

Bệ mố có kích thước: 11.5*5*1.5 (m)

Diện tích đáy bệ : F=11.5*5=57.5m2

Thể tích bệ mố: V=1.5*57.5=86.25m3

Khối lượng bê tông bệ mố: V=86.25*1.1=94.87m3

Trong đó: 1,1 là hệ số đầm nén

Bê tông dùng để thi công bệ mố là loại bê tông tươi được chế bị tại trạm trộn được vận chuyển đến bằng ô tô và và được chuyển qua máy bơm bê tông để bơm bê tông vào bệ mố

- Dùng đầm dùi có các thông số kỹ thuật sau:

+ Đầu công tác dùi: 40cm

+ Bán kính ảnh hưởng: R = 70cm

+ Bước di chuyển của dùi không quá 1,5.R = 1,05m

+ Khi đầm lớp trên phải cắm vào lớp dưới 10cm để bê tông được liền khối

- Chọn loại máy bơm bê tông (SB-95A, SỔ TAY CHỌN MÁY THI CÔNG)

có năng suất thực tế: N=13m3/h

Để đổ bê tông bệ mố được liên tục, ta sử dụng hai máy bơm bê tông để bơm đồng thời Vậy thời gian đổ xong bệ mố là:

64 , 3 13 2

87 94







N

V

Chiều cao đổ lớp bê tông trong 1 giờ : h 0 , 45m

5 57

26





Vậy chiều cao áp lực của bê tông tưới tác dụng lên tấm ván sau 4 giờ:

m h

H  4  4 0 , 45  1 , 8

Áp lực ngang của bê tông tươi tác dụng lên ván khuôn:

Pmax = n(q+.R)

Trong đó:

n: hệ số vượt tải n = 1,3

q: lực xung kích khi đổ bê tông gây ra; q = 200(KG/m2)

γ: trọng lượng riêng của bê tông; γ = 2500(KG/m3)

R: bán kính tác dụng của đầm dùi; R = 0,7 (m)

q

P

max

 Pmax = 1,3(200 + 2500.0,7) = 2535 (KG/m2).

5.4.2.Tính toán thép bản:

Cấu tạo ván khuôn bệ mố như sau: Ván khuôn số 1

1500

500 500 500

Chọn ván khuôn thép có Ru = 2100KG/cm2

- Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức:

Mmax = Pmax.b2

(Vì ở đây ta có H-R = 1,8-0,7 = 1,1(m) > L(nhịp) = 0, 5 (m) nên Mmax tính theo PMax )

+ : là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b

x Với ván khuôn số 1 ta có

Có a/b = 0,5/0,5 = 1 => tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU

BÊTÔNG CỐT THÉP Ta có: = 0,0513

 Mmax = 0,0513x2535x0,5 2= 32,51 (KG.m)

- Mômen kháng uốn của tấm thép bản:

Wx=

6

5 0

* 50 6





b

= 2,083 (cm3)

- Kiểm tra cường độ của thép bản:

u

x

R W

M



 max

max



Trong đó :

+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2)

Ru cm



083 , 2

10 51 ,

max



=> Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn

Kiểm tra độ võng của thép bản:

x Ván khuôn số 1

f=

250 ]

[

. 3

4

f E

b

Ptc









( Đối với mặt bên )

Trong đó:

+ Pmaxtc = .R = 2,5x0,7=1,75 (T/m2)

+  là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,5 = 1 => = 0,0138

+ b = 50cm = 0,5m

+  = 0,5cm là chiều dày của thép bản

+ E là môđuyl đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2)

5 , 0 10 1 , 2

0138 , 0 50 175 , 0

3 6

4



[f] = l 0,2cm

250

50

250  

Vậy ta có f = 0,0575 cm< [f] = 0.2 cm Như vậy độ võng giữa nhịp thoả mản

5.4.3.Kiểm toán khả năng chiệu lực của thép sườn đứng :

x Ván khuôn số 1

- Các thép sườn đứng được xem như dầm liên tục kê trên các gối là các thép sườn ngang

- Thép sườn đứng được xem như chịu áp lực bê tông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép Vì vậy mômen uốn ở các tiết diện của nó được xác định theo công thức:

2

1 ,

0 P a

maz 

Trong đó:

+ a: Khoảng cách giữa các thép sườn ngang, a = 0,5m + Ptt: Áp lực của bêtông phân bố đều trên thép sườn đứng

Ptt = Ptt

max .b Với Ptt

max = 2,535(T/m2): là áp lực ngang lớn nhất của bê tông tươi tác dụng lên ván thép

=> Ptt = 2,535.0,5 = 1,2675 (T/m)

=> Mômen lớn nhất tại giữa nhịp:

Mtt max = 0 , 1 P tt.a2  0 , 1 1 , 2675 0 , 5 2  0 , 0317 (T.m)

- Chọn thép sườn ngang là loại thép góc: L75x75x5 có:

+ F = 7,39cm2

+ Jx = 39,5cm4

+ ix = 2,31cm + Wx = 17,1cm3

- Kiểm tra điều kiện về cường độ:

u x

R W

M



 max

max



+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2)