Bài giảng môn thi công ven bờ

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 tíc

KHOA CÔNG TRÌNH THỦY

BÀI GIẢNG ĐẠI HỌC MÔN THI CÔNG CHUYÊN MÔN

Ban hành lần 1

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

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

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

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

DANH MỤC KÝ HIỆU DMKH-1

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 …)

1.1.3.5 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

- 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

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

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

3 Nền cọc

Đường tim ngang, tim dọc của các hàng cọc

4 Nhà cửa, kho

tàng

Đường tim ngang, tim dọc của tường, cột

5 Kè đá đổ, đá

xây, đất đắp

Đường tim, đường mép trên

góc, tường chắn

Tim tường và mép ngoài cùng bản đáy

7 Đường triền

Tim dường triền và tim đường ray

8 Ụ tàu, âu tàu

Tim ụ, âu, tim 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

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 được tia IIIB 2

- 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

- 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

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

- 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

Sai số tuyến đo đạc ứng với chiều dài tuyến Loại

công

trình

Điểm cuối của

- 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

- Sau khi đào hố móng xong phải tổ chức nghiệm thu và xây dựng ngay các công

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,

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 ÷ 10m3kết 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

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

3.2.3.3 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

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

- 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

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

* 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

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);

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

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

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:

f V k

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:

- 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

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

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

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

* 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

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

5.1.4 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

5.1.5 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 φ6 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:

))(

.(

b b l N k

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;

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:

_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

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

5.3.3 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

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

- Sơ đồ chữ chi hàng ngang:

Hình 5.9 Sơ đồ chữ chi hàng ngang

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

- 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:

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

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

- Tia ngắm nhìn vào mặt đứng của cọc phải được lùi lại một đoạn x= tgh α,

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

c b h l

_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 ttthì 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

tt

H >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:

CT§¸y a

d C CTMN§

-CT§¸y C

H

H a d

d H H

(5.4)

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:

z T CT§¸y C

CTMN§ = + + (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

5.5 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

- 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