Học phần kỹ thuật thi công I - Phần I. Thi công phần ngầm

ƒ Công trình sử dụng ngắn hạn: như hố móng, rãnh thoát nước, đường tạm … ™ Theo hình dạng công trình có hai loại là công trình chạy dài và công trình tập trung ƒ Công trình chạy dài: nền

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình chính:

ª Kỹ thuật thi công tập 1 – TS Nguyễn Đình Đức,

PGS Lê Kiều – NXB Xây dựng – Hà Nội 2004.

ª Kỹ thuật thi công – Nguyễn Đình Hiện – NXB Xây

dựng – 2008.

ª Kỹ thuật thi công – Lê Khánh Toàn – Đại học Bách

khoa Đà Nẵng.

CHƯƠNG I:

KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU

I Định nghĩa về thi công

‰ Thi công là một ngành sản xuất bao gồm công việc

xây dựng mới, sửa chữa, khôi phục cũng như tháo dỡ dichuyển nhà cửa và công trình Nó hình thành từ quátrình thi công

‰ Quá trình thi công là các quá trình sản xuất tiến hành

tại hiện trường nhằm mục đích cuối cùng để xây dựng,sửa chữa, khôi phục, tháo dỡ di chuyển nhà cửa và

II Các dạng công trình và công tác đất

™ Theo thời gian sử dụng có hai loại:

ƒ Công trình sử dụng lâu dài: như đê đập, đường sá.

ƒ Công trình sử dụng ngắn hạn: như hố móng, rãnh thoát nước, đường tạm …

™ Theo hình dạng công trình có hai loại là công

trình chạy dài và công trình tập trung

ƒ Công trình chạy dài: nền đường, đê đập, mương

ƒ Công trình tập trung: hố móng, san mặt đường

2 Các dạng công tác đất

ƒ Đào: Là hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống độ cao thiết

kế, như đào móng, đào mương

ƒ Đắp: Nâng mặt đất tự nhiên lên độ cao thiết kế nhưđắp nền, đê, đập đất…

ƒ San: Làm phẳng một diện tích mặt đất (gồm cả đào vàđắp) như san mặt bằng, san nền đường, san đất đắp

ƒ Bóc: Bóc lớp đất thực vật, đất mùn bên trên

ƒ Lấp: Lấp đất chân móng, lấp hồ ao, lấp rãnh

ƒ Đầm: Đầm nền đất mới đổ cho đặc chắc

III Xếp hạng cấp đất

Theo mức độ khó, dễ khi thi công và phương pháp thicông đất để phân cấp đất, cấp đất càng cao càng khóthi công, mức độ chi phí công lao động, máy thi côngcàng lớn

™ Phân cấp đất dùng cho thi công thủ công: Phân

làm 9 nhóm

Nhóm

Dụng cụ tiêu chuẩn xác định nhóm đất

1

- Đất phù sa, bồi cát, đấtmàu, đất mùn, đất đen, đấthoàng thổ

- Đất đồi sụt lở hoặc đất nơikhác đem đến đổ (thuộc loạiđất nhóm 4 trở xuống) chưa

bị nén chặt

Dùng xẻng xúc

dễ dàng

- Đất cát pha sét hoặc đất sát pha cát

- Đất màu ẩm ướt nhưng chưa đến trạng thái dính dẻo

- Đất nhóm 3, nhóm 4 sụt lở hoặc đất nơi khác đem đến đổ đã bị nén chặt nhưng chưa đến trạng thái nguyên thổ

- Đất phù sa, cát bồi, đất màu, đất bùn, đất nguyên thổ tơi xốp có lẫn rễ cây, mùn rác, sỏi đá, gạch vụn, mảnh sành kiến trúc đến 10% thể tích hoặc

Dùng xẻng cải tiến ấn nặng tay xúc được

- Đất sét pha cát

- Đất sét vàng hay trắng, đất chua,đất kiềm ở trạng thái ẩm mềm

- Đất cát, đất đen, đất mùn có lẫnsỏi đá, mảnh vụn kiến trúc, mùnrác, gốc rễ cây từ 10% đến 20%

thể tích hoặc 150kg đến 300kgtrong 1m3

- Đất cát có lượng ngậm nước lớn,trọng lượng từ 1,7 tấn/1m3 trở lên

Dùng xẻng cải tiến đạp bình thường

đã ngập xẻng

- Đất đen, đất mùn

- Đất sét, Đất sét pha cát ngậm nước nhưng chưa thành bùn

- Đất do thân cây, lá cây mục tạo thành, dùng mai cuốc đào không thành tảng mà vỡ vụn ra rời rạc nhưxỉ

- Đất sét nặng kất cấu chặt

- Đất mặt sườn đồi có nhiều cỏ cây sim, mua, dành dành

Dùng mai xắn được

thể tích hoặc 50kg đến 150kg trong

1 m3

- Đất đen, đất mùn, đất hoàng thổ

có lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc từ 25% đến 35% thể tích hoặc 300kg đến 500kg trong 1 m3

Dùng cuốc bàn cuốc được

- Đất sét, đất nâu rắn chắc cuốc rachỉ được từng hòn nhỏ

- Đá vôi phong hóa già nằm trongđất đào ra từng tảng được, khi còn

Dùng cuốc bàn cuốc chối tay, phải dùng cuốc chim

to lưỡi để

đào

- Đất đồi, lẫn từng lớp sỏi, lượng sỏi từ 20% đến 35% thể tích lẫn đá tảng, đá trái đến 20% thể tích

- Đất mặt đường, đá dăm hoặc đường đất rải mãnh sành, gạch vỡ

- Đất cao lanh, đất sét kết cấu chặt lẫn mãnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây từ

20% đến 30% thể tích hoặc từ 300kg đến 500kg trong 1 m3

Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng đến 2,5kg

- Đất lẫn đá tảng, đá trái từ 20% đến 30% thể tích

- Đất mặt đường nhựa hỏng

- Đất lẫn vỏ loài trai, ốc (đất sò) kết dính chặt tạo thành tảng

được (vùng ven biển thường đào để xây tường)

- Đất lẫn đá bọt

Dùng cuốc chim nhỏ lưỡi nặng trên 2,5kg hoặc dùng xà beng đào được

- Đất lẫn đá tảng, đá trái lớn hơn 30% thể tích, cuội sỏi giao kết bởi đất sét

Phân cấp đất dùng cho thi công cơ giới: Phân làm 4 cấp

I

- Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất màu, đất đen, đất mùn, đất cát pha sét, đất sét, đất hồng thổ, đất bùn

- Các loại đất trên cĩ lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch

vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lại, khơng cĩ rễ cây to, cĩ 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 cĩ độ ẩm tự nhiên, sỏi, đá

- Gồm các loại đất cấp I có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lên Không lẫn 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 nơi khác đổ đến đã bị nén tự nhiên có

độ ẩm tự nhiên hoặc khô rắn

- Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét

đỏ, đất đồi núi lẫn sỏi sạn, 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

Phân cấp đất dùng cho công tác đóng cọc: Phân làm 2 cấp

IV Những tính chất của đất ảnh hưởng tới

thi công

Những tính chất của đất như trọng lượng riêng,

độ ẩm, độ dốc tự nhiên, độ tơi xốp, độ lèn chặt, tính ngậm nước, độ thấm nước, khả năng chống xói mòn, cấp đất… là những yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật thi công đất, năng suất làm đất, đến giá thành công trình đất.

4.1 Khối lượng đơn vị của đất ( γ)

Là khối lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng thái khô

Trong đó:

G – Khối lượng của mẫu đất ở trạng thái khô

V – Thể tích của mẫu đất ở trạng thái tự nhiên

Đất có trọng lượng riêng càng lớn, đất càng đặc

3

3 , / / cm t m

kg V

G

=

γ

Gu : Trọng lượng mẫu đất ở trạng thái tự nhiên

Gkh : Trọng lượng mẫu đất sau khi sấy khô

Gn : Trọng lượng nước trong mẫu đất

% 100

.

kh

kh u

W =

Căn cứ vào độ ẩm chia đất thành 3 loại:

Đất có độ ẩm W ≤ 5% được gọi là đất khô

Đất có độ ẩm 5% < W ≤ 30% gọi là đất ẩm

Đất có độ ẩm W > 30% gọi là đất ướt

4.3 Độ dốc tự nhiên của mái đất

Độ dốc tự nhiên của mái đất là góc lớn nhất của mái

đất khi đào hay khi đắp mà không gây sụt lở, kí

hiệu là i

α - góc của mặt trượt

H – Chiều sâu của hố đào (đắp)

B – Chiều rộng chân mái dốc

B

H tg

i = α =

4.4 Độ tơi xốp

thể tích ở dạng đã được đào lên so với đất ở dạng nguyên (tính theo phần trăm (%)).

‰ Đất còn năm nguyên ở vị trí của nó trong vỏ trái đất

gọi là đất nguyên thổ Đất đã được đào lên gọi là đấttơi xốp

‰ Nếu có khối lượng đất nguyên thổ V1, khi đào lên khối

lượng đất này có thể tích V2 (gọi là đất tơi xốp), khiđầm chặt lại có thể tích V3, ta luôn có V1 < V3 < V2

‰ Độ tơi ban đầu: Là độ tơi khi đất nằm trong gầu máy

đào hay trên xe vận chuyển (k1)

‰ Độ tơi cuối cùng: Là độ tơi khi đất đã được đầm chặt

1 2

V

V V

K = −

4.5 Khả năng chống xói lở của đất

‰ Khả năng chống xói lở là khả năng chống lại sự cuốn

trôi theo dòng nước của các hạt đất Muốn tránh xói

lở thì lưu tốc dòng nước chảy phải nhỏ hơn lưu tốccho phép

‰ Lưu tốc cho phép là tốc độ tối đa của dòng nước mà

không gây xói lở đất

‰ Đất có lưu tốc cho phép càng lớn thì khả năng chống

xói lở càng cao

‰ Những công trình bằng đất có tiếp xúc với dòng chảy

cần phải lưu ý đến tính chất này khi chọn đất thi

Loại đất Lưu tốc cho phép (m/s)

Đất cát

Đất thịt

Đất đá

0,45 ÷ 0,80,8 ÷ 1,8

2 ÷ 3,5

Lưu tốc cho phép của một số loại đất:

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC ĐẤT

I Tính khối lượng đất công trình tập trung

‰ Công trình bằng đất có dạng hình khối như: hố

móng, khối đất đắp.

‰ Trường hợp mặt trên và mặt đáy khối đất là

hình chữ nhật thì tính như sau: phân chia ra thành các hình lăng trụ và hình tháp để tính thể tích rồi cộng những khối lượng đó lại (hình 2.1).

Hình 2.1 Hình hố móng

3

H

b d

3

1

4

(2.1)

Thay các giá trị Vi vào (2.1), ta được:

(2.2)

Trong đó: a,b – Chiều dài và chiều rộng mặt đáy

c,d – Chiều dài và chiều rộng mặt trên

H – Chiều sâu của hố

(c a)b H(d b)a H(d b)(c a)

H abH

3

1 2

2( )( )

[ab a c b d cd]

=61

II Tính khối lượng đất công trình chạy dài

‰ Những công trình đất chạy dài như nền đường, kênh,

mương, rãnh, móng

‰ Những công trình này thường có mặt cắt ngang luôn thay

đổi theo địa hình Để tính khối lượng một cách chính xácngười ta chia công trình ra thành nhiều đoạn, trong mỗiđoạn chiều cao thay đổi không đáng kể

‰ Công trình càng chia nhỏ làm nhiều đoạn, tính toán khối

lượng càng chính xác, nhưng khối lượng tính toán lạităng lên Sau khi đã chia ra thành từng đoạn, ta xác định

Hình 2.2 Hình khối đoạn công trình chạy dài

Thể tích của hình chạy dài tính gần đúng theo công thức sau:

(2.3)(2.4)

Trong đó: F1 – Diện tích tiết điện trước

F2 – Diện tích tiết điện sau

l – Chiều dài của hình khối

Ftb - Diện tích của tiết diện trung bình, tại đóchiều cao của tiết diện bằng trung bình cộng của chiều cao

l

F

F V

2

2

1 1

+

=

l F

V2 = tb.

Thể tích đúng của hình khối V sẽ nhỏ hơn V1 nhưng lớnhơn V2

V1 > V > V2 (2.5)

Vì vậy công thức (2.3) và (2.4) chỉ áp dụng trong trường hợp công trình có chiều dài nhỏ hơn 50m và sự chênh lệch chiều cao của tiết diện đầu và cuối không quá 0,5m.

III Một số công thức tính khối lượng đất

công trình chạy dài3.1 Trường hợp mặt đất ngang bằng (Hình 2.4)

F = h(b + mh)

3.2 Trường hợp mặt đất có độ dốc (Hình 2.5)

2 1

2 1

2 mh h

h

h b

Hình 2.5 Tiết diện ngang công trình đất ở nơi mặt đất dốc

3.3 Nếu mái dốc có trị số khác nhau (m 1 , m 2 ) ta

thay trị số m như sau

3.4 Trường hợp mặt đất dốc lại không phẳng

Hình 2.6 Tiết diện ngang công trình đất ở nơi mặt đất dốc và không phẳng

2 2

5 4

4

4 3

3

3 2

2

2 1

1

a

a h

a

a h

a

a h

a

a h F

2 2 2 1

m b

B = + + + −

3.5 Khối lượng đất đổ đống (hình 2.7) có thể tính bằng công thức:

V = Va + Vb + Vc

= V’a(1 + K1a) + V’b(1 + K1b) + V’c(1 + K1c)

Trong đó:

Va , Vb , Vc là các thể tích đống đất đổ tương ứng thể tíchđất đào V’a , V’b, V’c trong các loại đất khác nhau

K1a , K1b , K1c là độ tơi xốp ban đầu của các loại đất khácnhau

Hình 2.7 Sơ đố tính toán khối lượng đống đất đổ

3.6 Khối lượng đất nguyên thể cần để lấp hố đào xác định bằng công thức:

Trong đó:

Wh – Thể tích hình học hố đào

Wc – Thể tích hình học công trình chôn trong hố đào

K0 – Độ tơi xốp sau khi đầm

W

CHƯƠNG III:

CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG ĐẤT

I Công tác chuẩn bị

1.1 Giải phóng mặt bằng

Giải phóng mặt bằng gồm các việc: Đền bù di dân theo

Nghị định của Chính phủ và các quyết định của địa phương(phần việc này do chủ đầu tư thực hiện), chặt cây, đào bỏ

rễ cây, phá dỡ công trình cũ nếu có, di chuyển các hệ thống

kỹ thuật (điện, nước, thông tin), mồ mả,… ra khỏi khu vựcxây dựng công trình, phá đá mồ côi trên mặt bằng nếu cần,

xử lý thảm thực vật thấp, dọn sạch chướng ngại, tạo thuận

‰ Trước khi giải phóng mặt bằng phải có thông báo trên

các phương tiện thông tin đại chúng để cho những người

có công trình ngầm nổi trong khu đất biết để di chuyển.Sau một thời gian quy định, chủ đầu tư phải là các thủtục để di chuyển Đối với việc di chuyển mồ mả phải theođúng phong tục và quy định về vệ sinh môi trường

‰ Đối với hệ thống kỹ thuật phải bảo đảm đúng các quy

định di chuyển

‰ Khí phá dỡ các công trình nhà cửa, công trình xây dựng

phải có thiết kế phá dỡ bảo đảm an toàn và tận thu vậtliệu sử dụng được

‰ Cây to nếu vướng vào công trình phải chặt, hạ hoặc di

chuyển Phải có biện pháp chặt, hạ hoặc di chuyển bảođảm an toàn cho người, máy móc hoặc công trình lâncận Rễ cây phải đào bỏ hết để tránh mục, mối làm hư,yếu nền đất sau này

‰ Đối với những gốc cây có đường kính 50cm trở xuống

có thể dùng máy kéo, máy ủi buộc dây cáp để kéo bật

rễ cây hoặc máy ủi có thiết bị đào gốc cây, máy xúc Đốivới gốc cây đường kính lớn hơn 50cm và loại gốc cây có

rễ phát triển mạnh thì có thể dùng mìn để đào gốc

‰ Đá mồ côi nằm trong giới hạn hố móng công trình phải

loại bỏ trước khi tiến hành đào đất Có thể phá đá mồcôi bằng nổ mìn

‰ Trước khi đào đắp đất, nên bóc hót và trữ lại lớp đất

màu để sau khi xây dựng xong sử dụng lại cho việcphủ lớp trên của vườn hoa, cây xanh… theo quyhoạch

1.2 Tiêu nước bề mặt

‰ Trước khi đào đất hố móng phải làm hệ thống tiêu

nước, trước hết là tiêu nước bề mặt (nước mưa, nước

ao hồ, cống rãnh… ) ngăn không cho chảy vào hốmóng công trình Tùy theo điều kiện địa hình và tínhchất công trình mà đào mương, khơi rãnh hoặc đắp bờcon trạch để tiêu thoát nước Cần đảm bảo sau mỗicơn mưa nước trên bề mặt phải được thoát nhanh

‰ Nếu không có điều kiện thoát nước tự chảy, phải bố trí

hệ thống rãnh thoát và bơm tiêu nước Độ dốc củamương rãnh thoát nước theo chiều nước chảy ≥ 0,003

‰ Để bảo vệ những công trình không bị nước mua tràn

vào, ta đào những rãnh ngăn nước mưa về phía đấtcao và chạy dọc theo các công trình hoặc đào rãnhxung quanh công trường để có thể thoạt nước mưamột cách nhanh chóng (hình 3.1)

‰ Nước chảy xuống rãnh thoạt nước được chảy xuống hệ

thống cống thoát nước gần nhất Kích thước rãnhthoát nước phụ thuộc vào bề mặt lưu vực và được xácđịnh theo tính toán

Hình 3.1 Tạo rãnh thoát nước mặt

‰ Để tiêu nước bề mặt cho các hố móng đã đào xong do

gặp mưa hay do nước ngầm, người ta tạo rãnh xungquanh hố móng với độ dốc nhất định tập trung về các

hố thu, rồi đặt máy bơm để tiêu nước

‰ Đối với những hố móng có kích thước lớn thì ta có thể

bố trí nhiều hố thu gom nước tại các góc của hố móng(hình 3.2)

II Hạ mực nước ngầm

2.1 Mục đích

‰ Khi đào hố móng hoặc thi công các công trình nằm

dưới sâu trong lòng đất mà đáy hố móng hoặc côngtrình nằm dưới mực nước ngầm, nước ngầm chảyvào hố móng hoặc công trình gây cản trở cho quátrình thi công hoặc sụt lở vách đất … Cần thiết kếbiện pháp hạ mực nước ngầm (hình 3.3)

‰ Hạ mực nước ngầm là làm cho mực nước ngầm hạ

thấp cục bộ ở một vị trí nào đó, bằng phương phápnhân tạo, đào giếng sâu trong tầng chứa nước và hạthấp mực nước trong đó bằng cách bơm liên tục tạonên hình phễu trũng

‰ Một giếng chỉ làm khô được một phạm vi hẹp nhất

định nào đó, muốn làm khô một vùng thì xungquanh khu vực đó phải được là hệ thống giếng và từcác giếng được bơm liên tục

Hình 3.3 Nước ngầm trong hố móng và hạ mực nước ngầm

2.2 Một số biện pháp hạ mực nước ngầm

a Phương pháp giếng thấm

‰ Đào những giếng bao quanh hố móng Độ sâu của

giếng được ấn định theo điều kiện đảm bảo hạ mựcnước ngầm thấp hơn đáy hố đào Đề phòng vách giếngsụt lở, cần lát những tấm ván gỗ xung quanh giếng,ván gỗ được đóng thành các thùng bốn mặt hở hai đáy,vừa đào giếng vừa lắp thùng gỗ xuống Dùng máy bơm

li tâm hút nước từ giếng ra

‰ Phương pháp giếng thấm áp dụng trong trường hợp

b Phương pháp giếng lọc với máy bơm hút sâu

Cấu tạo

‰ Giếng lọc với máy bơm hút sâu: Là bộ thiết bị bao

gồm các bộ phận như ống giếng lọc, tổ máy bơm đặttrong mỗi giếng, ống tập trung nước, trạm bơm vàống xả nước Máy bơm phổ biến dùng loại máy bơmtrục đứng

‰ Ống giếng lọc: Là ống bằng thép đường kính từ 200

÷ 450mm, phía dưới có nhiều khe nhỏ để hút nướcgọi là phần lọc Phần lọc có chiều dài tùy theo địachất có thể kéo dài từ 6 ÷ 15m

‰ Máy bơm trục đứng được đặt sâu trong ống giếng.

Hiện nay loại máy bơm phổ biến là máy bơm trụcđứng có nhóm bánh xe công tác đặt ở thân máy vàbắt chặt vào trục đứng chung với ống hút có lưới ởđầu dưới

Nguyên lý

Nước ngầm sau khi theo các khe nhỏ của ống giếng lọcchảy vào trong ống sẽ được máy bơm trục đứng liêntục hút lên trên