9 - Thi cong mong (2007) 2009

Hố móng đào trần Hố móng đào trần đ-ợc tạo thành bằng cách đào bỏ các lớp đất mặt đến cao độ đáy móng tạo không gian thi công bệ móng.. Nh-ợc điểm của hố móng đào trần: khối l-ợng đào đ

Ch-ơng 6 một số vấn đề thi công móng

Các yếu tố quyết định lựa chọn ph-ơng án thi công

1 Điều kiện địa chất công trình và địa chất huỷ văn khu vực xây dựng

2 Địa điểm công trình và t-ơng quan với các công trình xung quanh

3 Điều kiện máy móc, nhân lực của đơn vị

I Thi công móng nông ở những nơi không có n-ớc mặt

1 Hố móng đào trần

Hố móng đào trần đ-ợc tạo thành bằng cách đào bỏ các lớp đất mặt đến cao độ đáy móng tạo không gian thi công bệ móng Trong thực tế phải đào sâu hơn cao độ đáy móng để gia cố nền

đất d-ới đáy móng bằng bêtông nghèo và lớp đá răm đầm chặt rồi mới đặt móng lên trên

Tuỳ thuộc vào tính chất lớp đất đào mà xác định độ dốc của hố đào Đất càng tốt, độ dốc của vách hố đào càng lớn Với loại đất sét cứng hay dẻo cứng, vách hố móng có thể đào thẳng

đứng Với các loại đất khác tuỳ vào tính chất cơ học của đát mà chọn độ nghiêng của vách hố cho thích hợp, th-ờng độ dốc từ 1:0.5 đến 1:2 (hình 1.6)

Trong tr-ờng hợp đất đào chia thành các lớp có tính chất khác nhau, lớp đất phía d-ới có tính chất tốt hơn lớp đất phía trên ng-ời ta có thể cấu tạo hố móng đào theo kiểu thay đổi độ dốc của mái taluy (hình vẽ 7.1) Tại những điểm mái taluy thay đổi độ dốc ng-ời ta phải làm

"chiếu nghỉ"

Sét cứng,

hay dẻo cứng

1: n

1: m

b  h.tg(45o -  /2)

b  1m

Hình 7.1 - Cấu tạo hố móng đào trần

Ưu điểm của của hố móng đào trần là ph-ơng pháp thi công đơn giản, tận dụng đ-ợc nhân

lực, giá thành rẻ

Nh-ợc điểm của hố móng đào trần: khối l-ợng đào đắp lớn ; Diện tích chiếm dụng mặt bằng

thi công lớn (do vậy không áp dụng đ-ợc ở nơi chật hẹp) ; Dễ xảy ra hiện t-ợng sụp đổ vách

hố, đặc biệt là khi trời m-a

Phạm vi áp dụng: Nơi không có n-ớc mặt và cao độ mực n-ớc ngầm (nếu có) phải thấp hơn

2 Chống đỡ hố móng bằng ván lát

a) Cấu tạo

Trong tr-ờng hợp đất vách hố rời rạc, dễ sụp đổ; mặt bằng thi công chật hẹp, cao độ mực n-ớc ngầm thấp hơn cao độ đáy hố móng thì có thể dùng ván lát để chống đất vách hố móng tạo không gian thi công (hình 7.2)

(1) Ván lát ngang: Là các tấm ván có tiết diện mặt cắt bxδ với b = 0.2 ~ 0.25 m và δ = 4~8

cm Gỗ sử dụng làm ván lát phải là gỗ tốt (từ gỗ loại 3 trở lên) Do chiếm số l-ợng lớn, ván lát ngang quyết định khối l-ợng của kết cấu chống đỡ vách kiểu ván lát

(2) Vát lát đứng: Các thanh gỗ có tiết diện là hình vuông hoặc hình tròn có đ-ờng kính d:

10~20 cm

(3) Thanh chống ngang: Sử dụng các thanh gỗ có tiết diện tròn hoặc vuông, đ-ờng kính d:

14~22 cm

L1

Đáy móng

Mặt đất

A

A

Mặt cắt A-A

1 1 Vát lát ngang 2 Ván lát đứng 3 Thanh chống ngang

Hình 7.2 - Cấu tạo ván lát chống đỡ hố móng

b) Thi công

Trong quá trình thi công đào đất đến đâu đặt ván lát đến đó, gỗ ốp đ-ợc thay dần dần bằng những loại dài hơn, sau đó đặt thanh chống ngang và nêm chặt Trong tr-ờng hợp móng t-ơng

đối sâu và rộng, áp lực đất lên ván lát lớn ng-ời ta tiến hành đóng xung quanh hố móng những thanh sắt chữ I Sau đó, khi đào hố móng, ta dùng nêm để tựa ván lát lên cánh của các

thanh sắt chữ I tạo ra kết cấu chắc chắn

c) Ưu nh-ợc điểm

Ưu điểm: Giảm đ-ợc khối l-ợng đào đắp và diện tích chiếm dụng mặt bằng Không gây lún

sụt các công trình xung quanh Phù hợp với các công trình ở những nơi sẵn gỗ, các công trình

có tính chất đặc thù (không sử dụng đ-ợc cọc ván thép)

Nh-ợc điểm: Không ngăn đ-ợc n-ớc chảy vào hố móng Do ván lát bằng gỗ không bền nên

gây ra khâu hao lớn, làm tăng chi phí thi công công trình Với các hố móng có chiều sâu lớn,

số thanh chống ngang sử dụng nhiều làm hạn chế không gian thi công

d) Phạm vi áp dụng

Ph-ơng pháp chống đỡ vách hố móng bằng ván lát đặc biệt thích hợp cho thi công những hố móng có chiều sâu nhỏ hơn 4 m, khi mặt bằng chật hẹp và cao độ mực n-ớc ngầm thấp hơn

đáy hố móng

3 Chống đỡ hố móng bằng cọc ván

Cọc ván là thiết bị để chống đỡ vách hố và ngăn không cho n-ớc ngầm chảy vào trong hố móng khi thi công bệ móng

a) Cấu tạo cọc ván

Cọc ván phải có cấu tạo kiểu mộng hoặc kiểu chốt để khi liên kết tạo sự kín n-ớc

Hinh 7.3 - Cấu tạo cọc ván

Cọc ván phải có đủ độ cứng để chịu đ-ợc lực của búa đóng Với những hố móng sâu, phải bố trí tầng chống ngang để giảm áp lực đất cho cọc ván

Tr-ớc khi tiến hành đóng cọc ván, phải sử dụng cọc định vị để xác định chính xác giới hạn của

hố móng, và sử dụng khung dẫn h-ớng để giúp thi công cọc ván đến đúng độ sâu thiết kế và tạo độ kín khít

Hình 7.4 - Kết hợp đào trần và cọc ván Hình 7.5 - Cọc ván nhiều tầng

b) Thi công cọc ván

Dùng búa đóng cọc hoặc búa rung để hạ cọc ván xuống đến độ sâu cần thiết Tr-ớc khi hạ cọc, có thể liên kết vài cọc với nhau để tăng độ cứng và giảm thời gian thi công Cọc ván phải

chôn d-ới lớp đất đáy móng một khoảng d, d phải đủ lớn để đảm bảo: Cọc ván thoả mãn điều kiện ổn định; Cọc ván không bị lật; N-ớc không luồn qua chân cọc và tràn vào hố móng

Trong tr-ờng hợp mực n-ớc ngầm nằm sâu, ta đào móng trần rồi mới đóng cọc để giảm chiều dài cọc (hình 7.4)

Trong tr-ờng hợp hố móng sâu, để đảm bảo ổn định cọc ván, phải bố trí thành cọc chống nhiều tầng, giữa các tầng có chiếu nghỉ (hình 7.5) Kiểu bố trí này có -u điểm là không phải cắt nối cọc ván, nh-ng sẽ tốn nhiều cọc ván hơn

c) Ưu nh-ợc điểm

- Linh hoạt trong áp dụng: thi công đ-ợc ở những nơi mặt bằng thi công chật hẹp, n-ớc ngầm gần sát mặt đất, đất nền rời rạc

- Cọc ván có số lần luân chuyển nhiều, khả năng tái sử dụng cao, do đó giá trị khấu hao giảm và làm giảm giá thành thi công công trình

- Bản thân cọc ván có khả năng chịu lực rất tốt, nếu có thêm có các tầng chống ngang thì

có thể sử dụng cho hố móng sâu

 Chi phí thi công cao do cần thiết bị thi công chuyên dùng

 Đòi hỏi trình độ thi công có yêu cầu kỹ thuật và tay nghề

II Thi công móng nông ở những nơi có n-ớc mặt

1 Vòng vây đất

Để ngăn cản n-ớc mặt, làm khô nơi thi công móng, tạo không gian thi công ng-ời ta sử dụng vòng vây đất

b  h.tg(45o -  /2)

b  1m

b

B

Hình 7.6 - Vòng vây đất

Vòng vây đất có cấu tạo nh- hình 7.6 Đất sử dụng để đắp vòng vây phải có khả năng chống thấm tốt nh-ng không đ-ợc biến đổi thể tích khi gặp n-ớc, th-ờng sử dụng các loại đất sét pha, đất cát pha (tránh sử dụng đất sét)

-u điểm: Kết cấu đơn giản, chi phí rẻ, đặc biệt phù hợp cho những vị trí không thông thuyền

hoặc sông cạn

Nh-ợc điểm: Khối l-ợng đào đắp lớn Tạo ra kết cấu chắn dòng chày, chiếm dụng mặt bằng

Trong tr-ờng hợp vận tốc dòng chảy lớn, phải tiến hành gia cố chống xói mặt ngoài vòng vây

có thể làm tăng giá thành xây dựng

Phạm vi áp dụng: áp dụng cho những sông cạn, sông không thông thuyền có mực n-ớc mặt

không lớn hơn 2m

2 Vòng vây cọc ván

a Vòng vây cọc ván đơn: Kết hợp giữa vòng vây đất và 01 vòng vây cọc ván

b Vòng vây cọc ván kép: Kết hợp giữa vòng vây đất và 02 vòng vây cọc ván

3 Vòng vây ván thép (Cấu tạo nh- phần cọc ván ở trên)

4 Vòng vây cọc ống thép

áp dụng cho những hố móng rất sâu Các ống thép có đ-ờng kính 600~1000mm đ-ợc đóng xung quanh hố móng để đảm bảo ổn định đất vách hố móng

Thông th-ờng khi thi công bệ móng, ta phải tiến hành các b-ớc sau:

1 Hạ cọc ván thép 2 Hút n-ớc

3 Đào đất 4 Lắp ván khuôn, thi công bê tông bệ móng

Tuy nhiên, khi áp dụng ph-ơng pháp thi công thông th-ờng ở vị trí mà đất d-ới đáy móng là cát, cát bột rời rạc, rất dễ xảy ra hiện t-ợng đất trôi theo dòng n-ớc hoặc hiện t-ợng bùng đáy

hố móng do chênh lệch áp suất trong và ngoài hố móng sau khi đã hút n-ớc khỏi hố móng Do vậy, ng-ời ta th-ờng phải tiến hành đổ bê tông bịt đáy tr-ớc khi hút n-ớc Khi đó trình tự các b-ớc thi công móng nông thay đổi nh- sau:

1 Hạ cọc ván thép

2 Đào đất (trong tình trạng có n-ớc)

3 3 Đổ bê tông bịt đáy (trong n-ớc)

4 Hút n-ớc trong hố móng

5 4 Lắp dựng ván khuôn, thi công bê tông bệ móng

1 Nguyên tắc

Khi tiến hành đào đất, phải đào sâu thêm một đoạn Δh so với thiết kế và dùng ph-ơng pháp đổ

bê tông d-ới n-ớc để tạo ra một tầng bê tông d-ới đáy móng Độ lớn Δh phụ thuộc vào khối

bê tông và độ sâu của n-ớc trong hố móng Sử dụng bê tông có độ sụt từ 16~20 cm, thiết kế mác cao hơn mác yêu cầu 10%

2 Các ph-ơng pháp đổ bê tông trong n-ớc

a Ph-ơng pháp vữa dâng

Các b-ớc tiến hành:

 B-ớc 1: Đặt sẵn các ống thép Φ200 ~Φ300

vào hố móng, phía d-ới ống có khoan các

lỗ xung quanh để vữa trào ra

 B-ớc 2:Xếp cốt liệu to xung quanh ống

đến cao độ cần đổ bê tông

 B-ớc 3: Dùng bơm áp lực bơm vữa xi

măng cát (cốt liệu nhỏ) qua các ống thép

D-ới áp suất của máy bơm, cốt liệu nhỏ và

xi măng sẽ lan toả và lấp đầy các lỗ rỗng

giữa cốt liệu lớn

1 : ống thep

2 : Cốt liệu to xêp truớc

 h

1

2

Hình 7.7 - Ph-ơng pháp vữa dâng

Sau thời gian ninh kết, vữa bê tông xi măng đóng rắn lại tạo ra bê tông

Các yếu tố ảnh h-ởng đến việc lựa chọn số l-ợng ống: Đ-ờng kính một ống, hay bán kính

hoạt động của một ống Khối l-ợng bê tông cần đổ

Ưu điểm, nh-ợc điểm và phạm vi áp dụng của ph-ơng pháp vữa dâng:

Ph-ơng pháp vữa dâng cho thời gian thi công nhanh, khối l-ợng bê tông đổ lớn Tuy vậy, khó kiểm soát đ-ợc chất l-ợng và độ đồng đều của bê tông Nói chung bê tông c-ờng độ rất thấp,

do vậy, ph-ơng pháp thích hợp cho những công trình đòi hỏi khối l-ợng bê tông đổ lớn nh-ng không yêu cầu mác bê tông cao

b Ph-ơng pháp ống dịch chuyển thẳng đứng

* ống dẫn phải có các đặc tr-ng tối thiểu sau:

- Gồm các đốt ngắn khoảng 1~3 m, dễ tháo lắp (có ren vuông, hoặc hình thang), khoẻ (chiều dày tối thiểu 8 mm)

- Có đ-ờng kính trong nhỏ nhất phải gấp 4 lần đ-ờng kính của cốt liệu to nhất, vả lại quy định này trong tr-ờng hợp nào đó có thể giảm cỡ cốt liệu lớn nhất

- Có đ-ờng kính ngoài lớn nhất phải nhỏ hơn 1/2 đ-ờng kính danh định của cọc Th-ờng ống dẫn có đ-ờng kính trong d200mm, với cọc nhỏ có thể dùng d150

mm

- Phải nhẵn phía trong để bê tông chảy dễ, nhẵn bên ngoài nghĩa là cấm các chỗ nối lồi ra có nguy cơ móc vào lồng thép

* Phễu đổ đ-ợc gắn phía trên của ống dẫn bằng ren để tháo lắp dễ dàng, góc giữa 2

thành phễu = 60-80 để bê tông dễ xuống

khoan, nó đẩy dung dịch trong ống ra khỏi đáy ống dẫn khi bê tông phía trên cầu chảy xuống Cầu có nhiều loại nh- bằng gỗ tiện tròn hình cầu hoặc bán cầu, có các gioăng bằng vải bạt; hay bằng nhựa hình chậu

* Các b-ớc thi công: (xem chi tiết phần thi công cọc khoan nhồi)

 B-ớc 1: Hạ đáy ống ở cao độ đáy hố, nút đ-ợc đặt ở vị trí đỉnh ống

 B-ớc 2: Đổ bê tông t-ơi vào phễu rồi tiến hành thả nút cho bêtông t-ơi tụt xuống Trong

quá trình thả nút cần hạn chế tốc độ tụt để tránh gây ra sự phân tầng trong bê tông

 B-ớc 3: Khi bê tông đã tụt đến đáy ống, tiến hành nhấc ống lên cho chân ống cách mặt

đất 0.2~0.3 m và để chùng dây cho nút tụt ra khỏi ống làm bê tông tràn ra ngoài, lúc này phải liên tục đổ bê tông vào phễu Do chân ống luôn ngập trong bê tông nên chỉ có lớp

bê tông trên mặt là tiếp xúc với n-ớc, do đó, chất l-ợng bê tông không bị giảm sút nhiều

Một số chú‎ ý khi đổ bê tông:

- Trong quá trình đổ phải đảm bảo chân ống luôn ngập trong bê tông đã đổ từ 0.8~1 m (khi đổ bê tông cọc khoan nhồi giá trị này phải là >2m) Khi bê tông không tụt xuống

đ-ợc thì phải kéo ống lên và đồng thời phải cắt dần chiều dài ống Chú ý‎ không để chân ống kéo lên quá cao

- Số l-ợng ống đổ chọn phụ thuộc vào bán kính hoạt động của một ống và diện tích hố móng cần đổ

- Nếu đáy hố móng quá rộng có thể phân thành từng khối để đổ

- Sau khi đổ, đợi bê tông đặt 50% c-ờng động thì tiến hành hút n-ớc trong hố móng, đục

bỏ lớp bê tông phía trên khoảng 10~15 cm tr-ớc khi đổ bê tông kết cấu bên trên, vì lớp này không đảm bảo chất l-ợng do c-ờng độ th-ờng rất thấp

Bài 3 Tính toán thiết kế phụ trợ thi công

I Tính toán ván lát

1 Tính ván lát ngang (thanh số 1)

Tải trọng: áp lực ngang của đất (hình 7.8)

Sơ đồ tính: Trong các sơ đồ tính (dầm giản đơn, dầm giản đơn hai đầu mút thừa, dầm liên tục), ta chọn tính ván lát ngang theo sơ đồ dầm giản đơn vì thiên về an toàn và đơn giản trong

tính toán

Công thức tính toán:

g u

R



max



W

Mmax

max 



12 10

2 1 1 max



M

( 7-1) ( 7-2) ( 7-3)

Trong đó:

q 1 = p a b ;

6

2



b

W 

g

u

R C-ờng độ chịu uốn tính toán của gỗ

L1

Đáy móng

Mặt đất

A

A

Mặt cắt A-A

q3

R A

R B

C

R

A

B

C

Hinh 7.8 -Tải trọng tác dụng lên ván lát

Công thức (1-14) còn có thể viết d-ới dạng:

g u a

R L p

 2

2 1

5

3



( 7-4)

Các dạng bài toán với ván lát ngang:

(1) Cho tr-ớc L1 tính δ: (2) Cho tr-ớc δ, tính L1:

g u

a

R

L p

5

3 21





a

g u

p

R L

3

1





2 Tính thanh chống đứng

Tải trọng là áp lực đất từ ván lát ngang truyền sang Sơ đồ tính nh- hình 7.9

Công thức tính toán:

g u

R W

M M



max



Trong đó:

8

2 2 2 max 2

L q

8

2 3 3 max 3

L q

1 2 1

1 2

2

L L

p





1 3 2

2 (L L L

q a 

Pa

q 3

R A

R B

C

R

A

B

C

Hinh 7.9 - Sơ đồ tính thanh chống đứng

3 Thanh chống ngang

Tải trọng: áp lực đất từ thanh chống đứng truyền sang

Sơ đồ tính: Nội lực trong thanh chống đứng bằng phản lực tại gối trong sơ đồ tính

Phản lực tại các tầng chống d-ợc tính theo công thức sau:

Tầng A:

2

2

2L q

R A 

Tầng B:

2

3 3 2

q

Tầng C :

2

3

3L q

R C 

Công thức kiểm toán:

 g em i

i em

i i

em

F



Ví dụ 2

Tính chiều dày () cần thiết của ván lát trong hố móng nh- hình vẽ Biết chiều rộng ván lát b=0.25m, khoảng cách giữa các thanh chống L1 = 1.2m và gỗ làm ván lát có c-ờng độ chống uốn Rg = 1.5x104

kN/m2

1 Vẽ biểu đồ áp lực đất:

Trong đó

3

1 2

30 45 2

45

0 0 2 1 0 2

























1

3

1

* 15

q

3

1

* 17 0 5

P

* Lớp 2: Coi tải trọng rải đều (q) và trọng l-ợng bản thân lớp 1 là tải trọng rải đều mới trên

mặt của lớp 2, với c-ờng độ q* q1.h1 1517*249kN/m2

Công thức P a 2.K a2.Zq*.K a2 voi Z 0~h2

2

26 45 2

45

0 0 2 2

0 2

























Tại Z= 0  P a2 q*.K a2 49*0.3919.11kN/m2

Tại Z= h 2 P a3 P a22.K a2.h2 19.1119*0.39*2.537.64kN/m2

Pa3

Đáy móng

C

R C B

A





P a2

P a1

a0

P

q = 15 kN/m2

Hình VD2: Mặt cắt hố móng và biểu đồ áp lực đất

2 Tính chiều dày ván lát ngang 

Sơ đồ tính là dầm giản đơn có khẩu độ L1 Mô men lớn nhất giữa nhịp là:

10

2 1 1 max

L q

M  với q 1 = p a3 b và

6

2



b

W  ứng suất lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

g u a

R L p b

L q W

M







2

2 1 1 max max

5 3 6 10







R

L p

g u

a

6 4 ) ( 0466 0 10

* 5 1

* 5

2 1 64 37

* 3

5

3

4

2 2

1





II Tính toán cọc ván

1 Tính toán cọc ván không tầng chống

Các b-ớc tính toán:

 B-ớc 1: Vẽ biều đồ phân bố áp lực đất chủ động, áp lực đất bị động của đất và áp lực n-ớc tính tác dụng lên cọc ván

 B-ớc 2: Tính toán trị số áp lực đất chủ động, bị động, áp lực tĩnh của n-ớc và xác định

điểm đặt của chúng

 B-ớc 3: Lấy mô men các lực chủ động

và bị động với điểm 0, áp dụng công

thức điều kiện ổn định để tìm chiều

sâu đóng cọc d

Công thức điều kiện ổn định của cọc ván:

m M

M

p

a00  (7-6)

Trong đó:

3 3 2 2 1 1 0

t E t E t E

M a  a  a  a

P P

M0 

Pa Pn1

Ea+En1

Ep+En2 o

Hình 7.10 - Cọc ván không tầng chống

Từ công thức (7-6), ta suy ra ph-ơng trình bậc 3 tìm dmin nh- sau :

0 0

Thực tế, khi đóng ván phải đóng với d' = (1.2~1.5)xd Nguyên nhân vì điểm lấy mômen thực

tế không ở chân cọc ván mà th-ờng nằm phía trên chân cọc ván

Ví dụ 3

Tính chiều sâu cần thiết ngàm cọc ván vào trong đất d-ới đáy móng trong hố móng sau để

đảm bảo cọc ván ổn định, biết m = 0.7 (hình VD3)