Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu: Chương 5 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (P2)

Bài giảng "Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 5: Thi công móng (P2)" trình bày các nội dung tiếp theo của phần "Thi công hố móng" bao gồm: Thi công hố móng sử dụng vòng vây cọc ván, thi công ở nơi có nước mặt, đào đất trong hố móng. Mời các bạn cùng tham khảo

Trang 1

MỐ TRỤ CẦU

TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂNWebsite môn học: http://motrucau.tk/

Hà Nội, 8‐2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)

5.2.3.4. Các bước thi công vòng vây cọc ván

– Định vị hố móng;

– Làm khung dẫn hướng;

– Hạ cọc;

– Lắp đặt thanh chống (nếu cần);

– Đổ bê tông bịt đáy (nếu cần);

– Bơm nước khỏi hố móng để thi công hạng mục tiếp theo

Trang 4

347Nguyên lý búa rung

Búa rung

Trang 5

349Búa rung kết hợp xói nước

– (3). Phương pháp “ép”:

Trang 6

351Phương pháp “ép”:

Trang 7

• Áp lực ngang của đất

– Áp lực chủ động xuất hiện khi vách chuyển vị ra ngoài khối đất

(đất đẩy vách chống), làm cho mặt đất phía trên có xu thế bị

lún xuống;

– Áp lực bị động phát sinh khi chuyển vị của vách chống hướng

về phía khối đất (vách chống đẩy đất), làm cho mặt đất phía

trên có xu hướng bị trồi lên;

– Vì vách chống có chuyển vị khá lớn nên trong TTGH, áp lực đất

có thể tính theo lý thuyết Coulomb ứng với trường hợp lăng

thể phá hoại có mặt trượt phẳng;

• Sơ đồ tính VVCV không có thanh chống và BT bịt đáy

(theo tiêu chuẩn cũ 22TCN200‐1989)

– (1) Đất rời:

Trang 9

– Khi tính toán độ bền của tường cọc ván phải đưa vào hệ số

điều kiện làm việc m:

• m = 1.15 – đối với tường vòng vây hình tròn (trên mặt bằng)

• m = 1.10 – đối với tường cọc ván dài < 5m, loại vòng vây khép kín ở

dạng chữ nhật (theo mặt bằng) có các tầng thanh chống trung gian.

– Hệ số vượt tải, hệ số điều kiện làm việc của từng trường hợp

cụ thể cần được xác định theo quy trình

5.2.4. Thi công ở nơi có nước mặt

• Khi thi công móng nông hoặc bệ (đài) của các loại móng

cọc ở vi trí có nước mặt thì nhất thiết cần phải có một

vòng vây tạm để ngăn nước. Có nhiều loại vòng vây:

Trang 10

5.2.4.1. Vòng vây đất

– Áp dụng khi Hn≤ 2m; lưu tốc dòng chảy nhỏ V ≤ 0.5m/s; đắp 4

hoặc 3 cạnh (thường áp dụng cho móng của các trụ gần bờ)

– Đất ở đáy sông ổn định, ít thấm, không có hiện tượng cát chảy

– Vòng vây sử dụng đất không dễ bị xói và ít thấm

– Để bảo vệ taluy => sử dụng ván gỗ, đá hộc rải trên mặt

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)

– Độ dốc taluy: phụ thuộc vào đất ở trạng thái bão hòa nước;

• Độ dốc ≤ 1:2 ở phía có nước;

• Độ dốc ≤ 1:1 ở phía hố móng

– Cao độ mặt đê lớn hơn cao độ MNTC ít nhất 0.7m

– Chiều rộng đỉnh vòng vây đất: Bđỉnh≥ 1m

Trang 11

5.2.4.2. Vòng vây đá hộc

– Ở những nơi sẵn có đá hộc có thể áp dụng vòng vây đá hộc

– Khi dùng vòng vây đá hộc phải đắp thêm một lớp chắn nước

bằng đất sét ở mặt ngoài vòng vây hoặc dùng lõi sét ở trong

Trang 12

– Khi mực nước khá sâu, vòng vây đất hoặc đá có nhược điểm là

khối lượng lớn làm thu hẹp dòng chảy dẫn đến xói lở đáy sông

và bản thân vòng vây

=> có thể áp dụng vòn vây đất kết hợp cọc ván gỗ (gọi tắt là

vòng vây cọc ván gỗ):

Trang 13

– Khi mực nước sâu không quá 3m và lưu tốc dòng chảy không

quá 0.5m/s có thể sử dùng vòng vây cọc ván gỗ đơn:

vây tối thiểu 0.5m

– Để giảm kích thước vòng vây, có thể sử dụng vòng vây cọc ván

kép (thêm lớp cọc ván gỗ ở mặt ngoài để thay thế cho mái dốc

Trang 14

5.2.4.3. Vòng vây cọc ván thép

– Khi MNTC thấp có thể dùng vòng vây cọc ván thép không có

văng chống

– Tăng cường các văng chống ngang khi chiều cao cột nước lớn:

Trang 15

– Khi hố móng quá rộng, việc sử dụng các văng chống ngang

không hiệu quả thì có thể dùng vòng vây cọc ván thép kép:

5.2.4.4. Vòng vây thùng chụp

– Trong trường hợp bệ móng cao, cách mặt đất tự nhiên lớn,

cần phải so sánh giữa trường hợp làm vòng vây cọc ván với

thùng chụp

Trang 16

– Thùng chụp được chế tạo sẵn bằng gỗ, thép hoặc BTCT

– Cao độ đỉnh thùng chụp phải lớn hơn MNTC ít nhất 0.7m

(trong trường hợp có sóng lớn thì phải cấu tạo cao độ này cao

hơn nữa)

– Thùng chụp được sử dụng chủ yếu ở những nơi mà cọc ván

thép sử dụng không hiệu quả (ví dụ tại nơi có nền đá cứng

không đóng được cọc ván hoặc có sóng lớn, nước sâu…)

– Nếu khoảng cách từ đáy sông tới bệ móng không lớn thì có thể

sử dụng thùng chụp không đáy. Ngược lại, nếu khoảng cách

này lớn thì nên sử dụng thùng chụp có đáy

Trang 17

• Tính toán thùng chụp cần lưu ý các yếu tố:

– Độ bền dưới áp lực thủy tĩnh, áp lực của bê tông dưới nước

lúc đổ và trọng lượng bản thân của kết cấu cần kiểm toán

– Độ ổn định và sức nổi khi chở nổi tới vị trí hạ và độ ổn định

chống lật sau khi đã đặt thùng (khung vây) xuống đến đáy

– Độ bền khi dùng cẩu đặt thùng chụp (khung vây)

– Công suất tàu kéo, tời và neo khi chuyên chở và hạ thùng

(khung vây) xuống đáy

Trang 18

5.2.4.5. Đảo nhân tạo

– Là một giải pháp tạo mặt bằng thi công ở nơi có nước mặt

– Dùng để hạ giếng chìm và thùng chìm hơi ép, để bố trí các

thiết bị khoan, thi công cọc thông thường, ở nơi nước sâu từ

4‐6m trở xuống;

– Cao độ mặt đảo lớn hơn MNTC tối thiểu 0.5m

– Kích thước của đảo phải đảm bảo bố trí thuận lợi các thiết bị

thi công…

• a). Đảo nhân tạo không cấu tạo vòng vây

– Áp dụng khi chiều sâu nước ≤ 3‐4m; vận tốc bình quân của

dòng chảy không lớn:

• V ≤ 0.03 m/sec với đảo bằng cát nhỏ;

• V ≤ 0.8 m/sec với đảo bằng cát thô;

• V ≤ 1.2 m/sec với đảo đắp bằng sỏi trung;

• V ≤ 1.5 m/sec với đảo đắp bằng sỏi to

Trang 19

– Bề rộng của bờ bảo hộ phải không nhỏ hơn 2m.

– Nên phủ phần trên của đảo và bờ bảo hộ bằng các bao tải nhồi

đất hoặc đá

• b). Đảo có vòng vây bảo hộ để ngăn ngừa xói mòn taluy

– Vòng vây này không chịu áp lực của đất đắp (được áp dụng khi

chiều sâu nước không lớn hơn 3m;

Trang 20

• c). Đảo có vòng vây bảo hộ chịu áp lực của đất đắp

– Áp dụng khi chiều sâu nước không lớn hơn 8m; vận tốc dòng

chảy > 1.5m/sec và ở vị trí không thể thu hẹp dòng chảy

– Khoảng cách b nên lấy:

với H là chiều cao của đảo và

φ là góc nội ma sát của đất đảo ở trạng thái bão hòa nước

– Nếu tuân thủ các điều kiện trên thì vòng vây được kiểm toán

chỉ chịu trọng lượng bản thân của đất

tan 45

21.5

– Tạo mặt bằng thi công;

– Đổ bê tông các cấu kiện nằm dưới mặt đất

• Các biện pháp thi công đào đất:

– Đào thủ công;

– Đào cơ giới

Trang 21

– Máy xúc gầu quăng;

– Máy xúc gầu ngoạm;

Trang 22

• Máy xúc lật

– Xúc đất ở cùng cao độ (hoặc ở phía trên máy)

Đào đất trong hố móng (t.theo)

• Máy xúc gầu thuận

– Hoạt động ở đáy móng

– Hố móng có mái dốc

– Phù hợp với đất sét chặt và đất cuội sỏi có độ ẩm bình thường

– Xúc đất ở phía trên máy

Trang 23

• Máy xúc gầu quăng

Trang 24

• Máy xúc gầu ngoạm

– Hoạt động ở trong vòng vây cọc ván

– Phù hợp với đất chặt vừa, dính kết yếu

– Máy đặt trên hệ nổi khi hố móng ngập

nước

– Chuyển đất bằng các phương tiện nổi

• Máy hút bùn không khí hay máy hút bùn thủy lực, kết

hợp với bơm hút nước.

– Hút bùn ở trong vòng

vây cọc ván

Trang 25

• Móng sử dụng cọc chế tạo sẵn:

– Cọc được chế tạo sẵn tại nhà máy được vận chuyển tới công

trường và được hạ xuống cao độ thiết kế bằng các thiết bị

chướng ngại vật như gỗ, vỉa đá mỏng…,

• Do cọc thép có diện tích nhỏ nhưng cường độ của vật liệu

lại cao dẫn đến khả năng chịu lực dội của búa cao

– Không có hiện tượng vỡ đầu cọc, nứt thân, gãy mũi cọc khi gặp

chướng ngại vật hay khi búa bị chối

– Nếu đầu cọc bị biến hình (như cong, oằn, tòe đầu) có thể dễ

dàng cắt bỏ và khôi phục lại để tiếp tục đóng

– Khi đã hạ cọc tới độ sâu thiết kế, phần đầu cọc thừa có thể dễ

dàng cắt bỏ và tận dụng

Trang 26

• Cọc ống thép

– Cọc ống có thể vừa làm vòng vây cọc ván vừa làm cọc chịu lực

Thi công móng cọc chế tạo sẵn (t.theo)

– Vòng vây cọc ống thép (cầu Nhật Tân)

Trang 27

• Cọc thép tiết diện chữ H

– Có ưu điểm là chế tạo đơn giản và thi công nhanh

5.3.2. Thi công cọc BTCT đúc sẵn

• Đặc điểm và cấu tạo cọc BTCT đúc sẵn

– Cọc BTCT đúc sẵn là loại cọc được sử dụng nhiều nhất trong

xây dựng móng sâu do khả năng chịu lực ngang lớn;

– Về hình thức cấu tạo, cọc BTCT đúc sẵn thường có 2 loại: cọc

đặc và cọc ống

– Cọc đặc thường có tiết diện vuông. Tuy nhiên, khi cọc dài tiết

diện tròn và đa giác cũng có thể được sử dụng

– Cọc ống có tiết diện hình vành khăn và có thể sử dụng thép

ƯST; đường kính cọc có từ 300‐700mm

Trang 28

395– Cọc BTCT đúc sẵn.

• Ưu điểm của cọc BTCT đúc sẵn so với cọc nhồi

– Công việc chế tạo và hạ cọc không ở cùng một địa điểm => có

khả năng đẩy nhanh tiến độ thi công

– Có thể kiểm tra trực tiếp, đánh giá, nghiệm thu chất lượng vật

Trang 29

– Có thể thi công trong mọi điều kiện thủy văn, địa hình, địa

mạo

– Nền đất hoàn toàn không gây ảnh hưởng xấu đến nền cọc khi

thi công (đất bị sụt lở hoặc nén chặt bên hông cọc không chèn

hỏng những cọc đã đóng trước)

– Đoạn cọc tự do trên mặt đất vẫn có thể chịu lực tốt (kể cả lực

ngang) => cọc BTCT đúc sẵn có khả năng dùng với bệ cao trong

phạm vi mặt nước nên rất thuận lợi cho thi công nhất là khi

mực nước rất sâu

• Nhược điểm của cọc BTCT đúc sẵn

– Các thiết bị hạ cọc thường gây chấn động mạnh và tiếng ồn

lớn, ảnh hưởng nhiều tới môi trường xung quanh

– Cọc có thể bị nứt, gãy, mất ổn định khi vận chuyển và trong

quá trình hạ do búa đặt lệch tâm hoặc do mũi cọc gặp chướng

ngại vật … Đặc biệt, các nứt gãy này nằm dưới đất nên khó

phát hiện vị trí chính xác và xử lý gặp nhiều khó khăn

– Để dễ thi công, mũi cọc nói chung thường vát nhọn và thân

cọc thường nhẵn dẫn đến khả năng chịu tải của cọc giảm.

Ngược lại, nếu mở rộng chân và tạo nhám thân cọc để tăng

khả năng chịu lực của cọc thì lại khó thi công

Trang 30

– Do chiều sâu đóng cọc nhiều khi không đúng thiết kế, đầu cọc

khi đóng xong sẽ không cùng trên một cao độ (do địa chất ở

mỗi vị trí cọc khác nhau), nên phải cưa phá đầu cọc gây phức

tạp và lãng phí vật liệu

– Cọc BTCT đúc sẵn thường lãng phí vật liệu vì các khâu vận

chuyển, cẩu lắp, treo trục và hạ cọc sẽ quyết định hàm lượng

cốt thép trong tiết diện (nhất là đối với cọc dài) chứ không

phải do tải trọng khai thác khống chế

• Chế tạo cọc BTCT đúc sẵn

– Chiều dài đoạn cọc đúc sẵn phụ thuộc chủ yếu vào:

• Điều kiện thi công (thiết bị chế tạo, vận chuyển, cẩu lắp, hạ cọc)

• Kích thước tiết diện chịu lực

– Ví dụ đối với cọc tiết diện đặc thường được hạn chế chiều dài như

Trang 31

• Lưu ý: Khi cẩu lắp cọc phải đúng kỹ thuật, tránh gẫy cọc

– Bãi đúc cọc phải thật bằng phẳng và không được biến dạng

(lún) trong khi đúc cọc nhất là khi đúc theo kiểu xen kẽ, chồng

nhiều tầng

– Khi sản xuất nhiều thường phải san lấp một lớp đá đủ dày và

được đầm chặt trước khi rải bê tông và đặt một lớp gỗ kê (tà

vẹt mỏng) đỡ ván khuôn

– Khi đổ bê tông phải liên tục từ mũi lên đỉnh cọc. Đầm bê tông

bằng đầm dùi cỡ nhỏ, thao tác nhanh với cự ly dày đặc

– Đầu cọc phải đúc phẳng mặt và thẳng góc với tim cọc

Trang 32

403– Chế tạo cọc BTCT

– Chế tạo cọc BTCT

Trang 34

407– Đóng hạ cọc BTCT

– Thi công mối nối cọc BTCT

Trang 35

409– Thi công mối nối cọc BTCT

– Máy đóng cọc:

Trang 36

411– Ép cọc:

– Thí nghiệm nén tĩnh cọc:

Trang 37

413– Thí nghiệm biến dạng lớn PDA:

– Thí nghiệm biến dạng lớn PDA:

Trang 38

– Thí nghiệm biến dạng lớn PDA:

Xử lý sè liÖu b»ng phÇn mÒm

Trang 39

– Công nghệ căng sau cũng có thể được dùng để chế tạo cọc

nhưng chỉ áp dụng cho cọc có kích cỡ lớn hơn. Các bước chế

tạo cọc căng sau như sau:

• Đúc các đoạn cọc ống có lỗ rỗng;

• Sau khi các đoạn cọc ống đủ cường độ sẽ được ráp nối và

tiến hành luồn cáp DƯL;

• Tiến hành căng cốt thép DƯL bằng kích và phun vữa xi

măng lấp lỗ rỗng tạo thành cọc ống BTCT DƯL căng sau có

– Được chế tạo theo phương pháp ly tâm, với chiều dài từ 8m

đến 22m; đường kính ngoài từ 30cm đến 80cm; thành dày từ

6‐12cm

– Cọc ống BTCT có thể nối ghép toàn bộ chiều dài trước khi

khoan hạ cọc hoặc nối dần trong quá trình thi công để có chiều

dài tới 50m hoặc hơn

– Mối nối cọc ống được cấu tạo dạng mặt bích, dùng liên kết bu

lông hoặc liên kết hàn

Trang 40

419– Cọc ống BTCT

• Thiết bị hạ cọc

– Thiết bị hạ cọc được lựa chọn dựa vào các yếu tố sau:

• Điều kiện địa chất;

Trang 41

– Các thiết bị hạ cọc:

• Máy ép cọc

• Búa đóng cọc

– Búa trọng lực hay búa rơi tự do

– Búa hơi: đơn động hoặc song động

– Đóng đúng vị trí, đúng chiều cao thiết kế

– Đóng cọc có trình tự hợp lý, cọc đóng trước không ảnh hưởng

Trang 42

• Hạ cọc ở nơi không có nước mặt

– Đóng ngay trên mặt đất:

• Ưu điểm:

– Di chuyển giá búa dễ dàng

– Không phải hút nước trong

Trang 43

– Dùng đảo nhân tạo:

• Áp dụng khi mực nước không

Trang 44

• Búa đóng cọc đặt trên phao, sà lan:

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	4,21 MB