Để thi công một công trình cầu được đảm bảo về chất lượng, tiết kiệm được nguyên vật liệu, nhân lực hạn chế hao mòn máy thi công và giảm giá thành xây dựng công trình thì một yếu tố quan trọng để đạt được những mục tiêu đó là thiết kế tổ chức thi công, để việc thiết kế tổ chức thi công được tốt cần đảm bảo những yêu cầu sau:+ Thiết kế bình đồ tổng thể (mặt bằng thi công)+ Xác định các bước và phương pháp thi công cho từng công việc cụ thể+ Tính toán và thiết kế các cấu kiện thi công cần thiết + Tính toán và chọn loại thiết bị thi công sao cho phù hợp+ Bố trí và điều hành công việc hợp lý+ Sử dụng máy móc nhân lực theo đúng quy định+ Đảm bảo an toàn trong thi công+ Đảm bảo các yêu cầu cần thiết như bảo dưỡng, nghiệm thu.
Trang 1Phần iv: Thiết kế tổ chức thi công
I Giới thiệu chung
Để thi công một công trình cầu đợc đảm bảo về chất lợng, tiết kiệm đợc nguyên vật liệu, nhân lực hạn chế hao mòn máy thi công và giảm giá thành xây dựng công trình thì một yếu
tố quan trọng để đạt đợc những mục tiêu đó là thiết kế tổ chức thi công, để việc thiết kế tổ chức thi công đợc tốt cần
đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Thiết kế bình đồ tổng thể (mặt bằng thi công)
+ Xác định các bớc và phơng pháp thi công cho từng công việc cụ thể
+ Tính toán và thiết kế các cấu kiện thi công cần thiết + Tính toán và chọn loại thiết bị thi công sao cho phù hợp + Bố trí và điều hành công việc hợp lý
+ Sử dụng máy móc nhân lực theo đúng quy định
+ Đảm bảo an toàn trong thi công
+ Đảm bảo các yêu cầu cần thiết nh bảo dỡng, nghiệm thu
II Thiết kế ph ơng án thi công chủ đạo.
II.1 Thi công mố cầu.
+ Dùng máy ủi san đất dọn mặt bằng tạo đờng di chuyển cho máy móc thiết bị thi công, tập kết vật t
+ Lắp dựng giá búa C-06 (2,5 tấn), cho giá búa di chuyển trên hệ ray đặt trực tiếp trên mặt bằng đã đợc san phẳng và
đóng cọc tới cao độ cọc thiết kế
+ Tiến hành đập đầu cọc uốn cốt thép, vệ sinh hố móng + Đổ lớp bê tông lót đáy móng
+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép đổ bê tông móng mố + Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông tờng đỉnh,t-ờng thân và tđỉnh,t-ờng cánh mố
+ Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông đá kê gối + Đắp đất đờng đầu cầu, xây chân khay và mái ta luy + Hoàn thiện mố
II.2 Thi công trụ cầu.
+ Định vị sơ bộ vị trí trụ cầu
+ Tiến hành đóng cọc định vị khung chống và cọc ván thép bằng bua rung
+ Lắp dựng giá búa C-06 (2,5 tấn), cho giá búa di chuyển trên hệ ray đặt trực tiếp trên hệ nổi và đóng cọc tới cao độ cọc thiết kế (có dùng cọc dẫn để đóng cọc)
Trang 2+ Đào đất hố móng bằng máy xúc gầu nghịch kết hợp với thủ công
+ Tiến hành đập đầu cọc uốn cốt thép, vệ sinh hố móng + Đổ lớp bê tông lót đáy móng
+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép đổ bê tông móng trụ + Lắp dựng ván khuôn, hệ đà giáo và cốt thép đổ bê tông thân trụ
+ Lắp dựng ván khuôn, hệ đà giáo và cốt thép đổ bê tông xà mũ
+ Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông đá kê gối + Hoàn thiện trụ
II.3 Thi công kết cấu nhịp.
+ Dùng máy ủi san lấp dọn mặt bằng tạo bãi đúc dầm
+ Rải lớp móng đá dăm, lắp dựng hệ tà vẹt
+ Lắp dựng cốt thép thờng, ống gen và ván khuôn dầm
Đổ bê tông dầm
+ Luồn cốt thép cờng độ cao, khi bê tông đạt >90% cờng
độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực
+ Rải lớp móng đá dăm cho đờng vận chuyển dầm
+ Lắp đặt tà vẹt đờng ray xe goòng để di chuyển giá ba chân ra vị tí nhịp
+ Lắp dựng hệ giá ba chân trên nền đờng dầu cầu
+ Di chuyển giá ba chân ra phía sông cho đến khi kê đợc chân trớc lên đỉnh trụ
+ Sàng ngang các phiến dầm, đặt dầm lên xe goòng và di chuyển các phiến dầm ra vị trí đỉnh mố
+ Dùng xe móc 1 treo đỡ đầu dầm và tiếp tục di chuyển cho đến khi dầu dầm thứ 2 đến vị trí xe móc thứ 2 thì treo dầm lên bằng cả 2 xe móc, tiếp tục di chuyển dọc
+ Tiến hành sàng ngang các phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm bằng các chống xiên ( đặt xuống gối cố
định trớc, di động sau )
+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông dầm
ngang và mối nối bản mặt cầu để liên kết các phiến dầm + Lắp dựng hệ tà vẹt đờng ray trên nhịp dầm BT đã thi công và di chuyển giá 3 chân trên nhịp đã lao để tiếp tục thi công nhịp tiếp theo
+ Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can + Làm lớp phủ mặt cầu và lắp đặt hệ lan can và các phụ kiên khác
Trang 3+ Hoàn thiện và vệ sinh cầu.
Tính toán công trình phụ trợ
A Tính lớp bê tông bịt đáy.
I Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy.
Sau khi đóng cọc mới đổ bê tông bịt đáy lên trên, nên chiều dày lớp bê tông bịt đáy đợc tính theo công thức sau:
Ta tính cho trụ T1
m T u k F n
F H H
bt
n n
*
*
*
*
*
*
*
Trong đó:
+ F: Diện tích bề móng, F= ( 10 + 2 ) x ( 4 + 2 ) = 72 m2 + n: trọng lợng riêng của nớc, n=1 T/m3
+ bt: trọng lợng riêng của bê tông, bt=2.4 T/m3
+ Hn: chiều cao tính từ MNTC tới đáy lớp bê tông bịt đáy ( sơ bộ giả định chiều dày lớp bê tông là 1.5 m) => Hn= 1.4 – (-8.5) = 9.9 m
+ n: Hệ số vợt tải, n= 0.9
+ m: Hệ số điều kiện làm việc, m= 0.9
+ k: số cọc trên bệ, k = 21 cọc
+ u: chu vi cọc, u= 1.6 m
+ T: Lực dính bám của bê tông với cọc, T=10T/m2
1*9.9*72
1,78 (2.4*72 21*1.6*10)*0.9
Trang 4Vậy ta chọn chiều cao tấm bê tông bịt đáy là 2 m.
II Kiểm toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy.
Ngoài việc xác định chiếu dày tấm bê tông ta còn phải kiểm toán cờng độ lớp bê tông bịt đáy chịu uốn dới tác dụng của áp lực nớc đẩy lên và trọng lợng bê tông đè xuống Sao cho tại đáy của lớp bê tông không xuất hiện ứng suất kéo
Cắt 1m bề rộng lớp bê tông có nhịp dài là khoảng cách giữa hai tờng cọc ván ta có Cờng độ chịu kéo của bê tông duyệt theo công thức sau
u
R W
M
Trong đó:
+ Ru: Cờng độ chịu kéo lớn nhất của bê tông,
Với bê tông C30, Ru = 140 kG/cm2
+ M: là mô men uốn lớn nhất tại giữa tấm bê tông
8
.t H l2
Trong đó:
+ (bt.t - n.hn): Hiệu số giữa trọng lợng của bê tông và lực
đẩy nổi của nớc
+ l: Chiều dài nhịp, l =12 m
2 2.4*1 1*(8.69 1.5) *12
92.88( ) 8
+ W: là mô men kháng uốn của tấm bê tông
3
* 1*1.5 0.64
b
b h
2
2 87.075 / /
75 870 64
0
6
* 88 92
cm KG m
So sánh thấy = 87.075 < Ru = 140 KG/cm2 chiều dày lớp bê tông bịt đáy đã chọn là đạt
III Xác định số ống đổ cần bố trí (Khi thi công bằng ống
đổ)
+ Tiến hành đổ bê tông bịt đáy theo phơng pháp ống dịch chuyển thẳng đứng
Trang 5+ Bán kính hoạt động của mỗi ống là R = 3 m.
+ Diện tích hoạt động của mỗi ống là:
f = *R2 = 3,14 32 = 28.27 ( m2)
+ Số ống cần thiết để bố trí đổ bê tông bịt đáy là:
16 2 27 28
61
f
F
Vậy ta chọn N = 2 ống, mỗi ống cách nhau 6 m
B Tính toán vòng vây ngăn n ớc.
I Tính ổn định của vòng vây cọc ván thép.
1.1 Xác định chiều sâu đóng cọc.
Vòng vây cọc ván bị mất ổn định khi chân cọc bị đẩy khỏi đất nền do mô men lật gây ra bởi áp lực thuỷ tĩnh và áp lực đất chủ động Ngoài ra hiện tợng mất ổn định còn xảy ra khi chân cọc bị xói lở không đủ chiều sâu ngàm vào đất nền Do đó tính ổn định của vòng vây cọc ván là tính chiều sâu chôn cọc (t) sao cho cọc ván không bị lật Chiều sâu chôn cọc phải đảm bảo giá trị tối thiểu đợc xét từ 2 điều kiện sau:
+ Không xói lở chân cọc do tác dụng của dòng nớc
+ Chống hiện tợng đùn chảy
a.Điều kiện chống xói lở do tác dụng của dòng n ớc.
dn
n m
H t
1 1
Trong đó:
+ hn: chiều sâu của cột nớc phía ngoài vòng vây
+ m1: hệ số đất nền, với nền cát hạt mịn thì m1= 0.9 + đn: trọng lợng đẩy nổi của đất
1
1
0
dn
+ 0: trọng lợng riêng khô của đất = 2.7 T/m3
+ : hệ số rỗng của đất = 0.7
) / ( 0 1 7 0 1
1 7
Vậy ta có: min1 7.19
2.28( ) 0.9*3.14*1.0
Trang 6b Điều kiện chống hiện t ợng đùn chảy.
Với địa chất đáy móng cát hạt mịn và có = 30 0
) ( 18 0 1 73 1
* 2
1
* 1
2
* 5 1
73 1 ) 2 / 45
(
) / ( 2 2
* 1
1 2
1
*
* 5 1
4 2
min
0 2
2
4 2
min
m t
tg
m T H
P
P t
p
dn
p dn
Vậy ta chọn tmin = 2.5 m
I.2 Tính ổn định vòng vây cọc ván có một tầng văng chống.
Đây là sơ đồ tính phổ biến nhất Đối với vòng vây có nhiều tầng văng chống thì giai đoạn đào đất trong vòng vây mới chỉ lắp 1 tầng văng chống trên cùng, các tầng tiếp theo chỉ lắp khi đã có lớp bê tông bịt đáy và sau đó bơm cạn nớc
đến đâu mới lắp văng chống đến đó
Trạng thái tính ổn định là giai đoạn đào lấy đất trong vòng vây cha có lớp bê tông bịt đáy, chênh cao mực nớc trong
và ngoài vòng vây là 2m
Ep
Ea
Et
Et'
Pt Pt' P p
0
Pa
văng chống
sơ đồ tính ổn định cọc ván
mntc:0.59
Điều kiện ổn định chống lật:
m M
M
g
Theo sơ đồ tính ta có:
Trang 7+ m: hệ số điều kiện làm việc = 0.9
+ M l : tổng mô men gây lật đối với điểm 0
3
2 5
0 )
5 0 (
3
2 5
E
Trong đó:
- Hn: chiều cao cột nớc phía ngoài vòng vây = 5.86 m
- Hm: chiều dày lớp bê tông bịt đáy = 1.5 m
- t: chiều sâu chôn cọc ván
- Et: cờng độ áp lực thuỷ tĩnh chủ động
2
) 5 0 (
2
1 ) 5 0 (
2
1
t H
H t
H H
p
- Ea: cờng độ áp lực đất chủ động
2
) 5 0 (
2
1 ) 5 0 (
2
1
t H
t H
p
- a: áp lực đất chủ động
33 0 ) 2 / 30 45 ( )
2 / 45
3
2 5 0 ) 5 0 (
2
t H
H t
H H
3
2 5
0 ) 5 0 (
2
t H
H t
a
dn
Thay số vào ta có:
) 3 25 4 ( ) 2 5 1 ( 2
33 0 ) 3 33 3 ( ) 2 25 4 ( 2
+ M g : tổng mô men giữ đối với điểm 0
3
2 5
0 )
5 0 2
.(
3
2 2 5 0
E
Trong đó:
- Et’: cờng độ áp lực thuỷ tĩnh bị động
2
2
1 ) 5 0 2
.(
2
1
t H
H t
H H
p
- Ep: cờng độ áp lực đất bị động
Trang 8) 5 0 (
2
1 ) 5 0 (
2
1
t t
p
- P: áp lực đất bị động
3 ) 2 / 30 45
( )
2 / 45
3
2 2 5 0 ) 5 0 2
( 2
t H
H t
H H
3
2 5
0 ) 5 0 (
2
t H
H
p
dn
Thay số vào ta có:
) 3 75 4 ( ) 2
( 2
3 ) 3 4 ( ) 2 25 2 ( 2
Vậy điều kiện cân bằng giới hạn là:
g
) 3 75 4 ( ) 2
( 2
3 ) 3 4 ( ) 2 25 2 ( 2
1
9
0
) 3 25 4 ( ) 2 5 1 ( 2
33 0 ) 3 33 3 ( ) 2 25 4 ( 2
1
2 2
2 2
t t
t t
t t
t t
0 43 286 18
68 676
Giải phơng trình bằng phơng pháp thử dần ta đợc t = 6.5m
So sánh t và tmin chọn t = 7m làm chiều sâu chôn cọc ván
c Tính toán ván khuôn thân trụ
Ta sử dụng ván khuôn gỗ có ván lát dọc
Sơ bộ chọn kích thớc các bộ phận của ván khuôn nh sau:
+ Ván lát dọc: Chiều rộng b = 20cm, chiều dày = 4cm
+ Nẹp ngang: Tiết diện hình chữ nhật 10x12cm,
khoảng cách giữa các nẹp ngang là: l1 = 1m + Nẹp đứng: Tiết diện hình chữ nhật 14x18cm,
khoảng cách giữa các nẹp đứng là: l2 = 1.2m
Gỗ nhóm IV có Ru = 180 kG/cm2, Rk = 100kG/cm2, E= 85000kG/cm2
+ Bu lông giằng: dùng loại 20, có Rt = 2400 kG/cm2 bố trí hình hoa mai
Trang 91.2 1.2
Ván lát dọc Nẹp ngang
Nẹp đứng
(20x4)cm (10x12)cm
(14x18)cm
Bu lông giằng 0 20
sơ đồ cấu tạ o ván khuôn
i Xác định tải trọng tính toán.
Để đảm bảo tính liền khối cho bê tông tức là lớp bê tông
đổ sau phải đợc đổ trớc khi lớp bê tông trớc bắt đầu ninh kết,
đồng thời chiều dày của lớp bê tông phải đủ để chấn đọng của đầm không ảnh hởng đến lớp bê tông đang ninh kết ở phía dới Tham khảo kinh nghiệm, khi dùng đầm dùi để đầm
bê tông chọn chiều dày của lớp vữa đổ trong 1 giờ h0 = 0.3m
Vậy chiều cao tính toán của bê tông H = 4h0 = 4*0.3 = 1.2m
+ áp lực vữa bê tông tác dụng lên thành ván khuôn
P = .H = 2300*1.2 = 2760 T/m2
Vì H = 1.2m > R = 0.75m nên biểu đồ áp lực bê tông có dạng hình thang
( R là bán kính ảnh hởng của đầm dùi)
Vì ván lát đặt đứng nên để đơn giản trong tính toán ta đa biểu đồ áp lực phân bố hình thang về biểu đồ phân bố áp lực hình chữ nhật tơng đơng
) / ( 1897 2
1
* 2
2760
* ) 2 1 45 0
m kg H
F
+ Tải trọng xung kích theo phơng ngang ( đổ bằng thùng chứa
có V = 0.5m3 )
Trang 10qxk = 0.4 T/m2
Vậy áp lực ngang để tính toán là:
Ptc = Ptd = 1897 kG/m2
Ptt = n Ptd + n.qxk = 1.2*1897 + 1.3*400 = 2796 kG/m2
ii tính ván lát đứng.
t=0 .7
Pmax
Ptd
1=1 sơ đồ tính ván l át
Coi ván khuôn là 1 dầm giản đơn kê trên 2 gối là 2 nẹp ngang, khoảng cách giữa 2 nẹp ngang là l1 = 1m
Tải trọng phân bố đều tác dụng trên ván khuôn:
+ qtc = Ptc bv = 1897*0.2 = 379 (kG/m)
+ qtt = Ptt bv = 2796*0.2 = 559 (kG/m)
+ Mô men uốn lớn nhất của ván :
) ( 9 55 8
1
* 559 8 0 8
.
2
l q m
+ Mô men chống uốn của tấm ván khuôn là:
) ( 3 53 6
4
* 20 6
cm
b
+ Điều kiện cờng độ:
u
R W
M
) / ( 180 )
/ ( 105 3
53
10
* 9
cm kg R
cm kg W
M
u
+ Độ võng lớn nhất của ván :
Trang 11
400
1 400
1 max l
f f
J E
l q m
384
5
4 1 max
Trong đó :
- E: Mô đuyn đàn hồi của gỗ, E = 85000 (kG/cm2)
- m: hệ số an toàn, m = 0.8
- J: Mô men quán tính của gỗ làm ván khuôn
106.7( )
12
4
* 20 12
cm
b
400
1 7 106
* 85000
100
* 79 3
* 384
5 8 0
4
ii tính nẹp ngang.
Ptd
Pmax
t=0.7
1=1
1=1
sơ đồ t ính nẹp ngang
l2=1.2
Nẹp ngang cũng là bộ phận chịu uốn, nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 nẹp đứng l2 = 1.2m
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên nẹp ngang:
) / ( 2379 1
) 4
2 1 1 (
* 2 1
* 2796 )
4 (
2 1
1
m kg l
H l H
P
q tt tt
Trang 12) / ( 1593 1
) 4
2 1 1 (
* 2 1
* 1897 )
4 (
2 1
1
m kg l
H l H
P
q tc tc
+ Mô men uốn lớn nhất trong thanh nẹp ngang :
) ( 343 8
2 1
* 2379 8
0 8
.
2 2
l q m M
tt
+ Mô men chống uốn của nẹp ngang là:
) ( 240 6
12
* 10 6
cm
b
+ Điều kiện cờng độ:
u
R W
M
) / ( 180 )
/ ( 143 240
10
*
cm kg R
cm kg W
M
u
+ Độ võng lớn nhất của ván :
333
1 400
2 max l
f f
J E
l q m
f
tc
n
384
5
4 2 max
Trong đó :
- E: Mô đuyn đàn hồi của gỗ, E = 85000 (kG/cm2)
- m: hệ số an toàn, m = 0.8
- J: Mô men quán tính của gỗ làm ván khuôn
1440( )
12
12
* 10 12
cm
b
333
1 1440
* 85000
120
* 93 15
* 384
5 8 0
4
iii tính nẹp đứng.
Do ta bố trí bu lông cách quãng nên nẹp đứng cũng là bộ phận chịu uốn, nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 bu lông L
= 2.0m, tải trọng tập trung truyền từ nẹp ngang
Trang 13sơ đồ tính nẹp đứng
1 =1
1 =1
T T
T
Tải trọng tác dụng lên nẹp đứng:
) / ( 2855 2
1
* 2379
q
n
) / ( 1912 2
1
*
q
n
+ Mô men uốn lớn nhất trong thanh nẹp đứng :
) ( 1144 4
0 2
* 2855 8
0 4
.
m M
tt
+ Mô men chống uốn của nẹp ngang là:
) ( 756 6
18
* 14 6
b
+ Điều kiện cờng độ:
u
R W
M
) / ( 180 )
/ ( 151 756
10
*
cm kg R
cm kg W
M
u
+ Độ võng lớn nhất của ván :
166
1 400
max L
f f
J E
L T m f
tc
48
2 max
Trong đó :
- E: Mô đuyn đàn hồi của gỗ, E = 85000 (kG/cm2)
- m: hệ số an toàn, m = 0.8
- J: Mô men quán tính của gỗ làm ván khuôn
Trang 146804( )
12
18
* 14 12
cm
b
166
1 6804
* 85000
* 48
240
* 1912
* 8 0
4
iV tính bu lông giằng.
Do ta bố trí bu lông giằng hình hoa mai nên ta có:
) ( 5709 4
2
* 2379
q
+ Điều kiện cờng độ:
) /
( 2400 1817
4
2
* 14 3
F
S
t
Đạt
Kết luận: Việc tính toán kết cầu ván khuôn thi công mố trụ cầu tất cả đều đảm bảo khả năng chịu lực về cờng độ, độ cứng Trong khi thi công cần có biện pháp đảm bảo cho ván khuôn
đ-ợc bằng phẳng kín khít
D lựa chọn búa đóng cọc.
Chọn búa thích hợp để đóng cọc là điều đầu tiên phải nghĩ tới khi thi công móng cọc, Búa quá nhỏ hoặc quá to thì hoặc là cọc sẽ không xuống (xuống chậm) hoặc xuống quá nhanh,hai điều này đều gây ảnh hởng không tốt cho sự làm việc của cọc
Khi chọn búa ngời ta dựa vào năng lợng xung kích của một nhát búa và phải thoả mãn điều kiện sau:
E 25 P
Trong đó:
E-năng lợng xung kích của một nhát búa (kG.m),có cho trong lý lịch máy búa
P-khả năng chịu lực giới hạn của cọc (t)
P = PVL = 187.4Tấn (đã đợc tính toán ở phần thiết kế sơ bộ) 25.P = 25 187.4 = 4235 (tấn)
Chọn loại búa nổ Điêzel (loại ống dẫn) ký hiệu SP-47A (làm lạnh bằng nớc,dùng nhiên liệu dầu diêzel),có các tính năng kỹ thuật sau:
-Năng lợng xung kích E = 4350 (kGm)
-Trọng lợng búa (Piston): 2,5 (t)
-Độ cao nâng búa lớn nhất: 3(m)
-Tần số đóng cọc (f): 50(phút)