Chương 5-5 Thi công móng giếng chìm
5.5.2 Đắp đảo, đúc đốt giếng đầu tiên
Tuỳ thuộc vào phương hạ giếng có thể chế tạo đốt giếng đầu tiên trên bãi cạn ở trên bờ, trên phương tiện chở nổi hoặc trên đảo nhân tạo tại vị trí thiết kế của móng ở giữa dòng chảy
đảo có vòng vây hoặc không có vòng vây. Trước khi chế tạo giếng phải xác định timvà vị trí của nó trên mặt bằng,xác đinh các chuẩn, các mốc về cao độ, đồng thời đánh dấu ra ngoài phạm vi lún khi hạ giếng.
Trong qúa trình hạ giếng cần chú ý đảm bảo cho giếng được xuống đều, đúng cao độ thiết kế và sai lệch ít nhất so với vị trí thiết kế. Tuỳ thuộc vào chất đất đắp đảo,lưu tốc và chiều sâu nước, điều kiện thông thuyền trên sông có thể quyết đinh các hình thức đắp đảo khác nhau, đảo đất và vây bao tải, đảo vòng vây cọc ván gỗ,đảo vòng vây cọc ván thép.
Kích thước mặt bằng của đảo được xác định theo kích thước mặt bằng của giếng chìm, chiều rộng đường đi chừa sẵn (hộ đạo ) và các yêu cầu thi công khác.Trên mặt đảo ở xung quanh giếng chìm (đảo đất khôngcó vòng vây ) hộ đạo không được nhỏ hơn 2m. Đối với đảo có vòng vây cọc ván thì hộ đạo có chiều rộng sao cho chân vát giếng chìm không đè nên lăng thể phá hoại ở sau cọc ván vây chắn đất và không nhỏ hơn 1.5m. Chiều rộng hộ đạo trong trường hợp này đựoc xác định theo công thức:
−
≥ * 450 ϕ2 tg
H
b (5.5.1)
Trong đó: H: chiều cao đảo(hình 5.5.2)
ϕ: góc nội ma sát của góc đắp đảo ở trạng thái bão hoà
5.5.2.1 Đảo đất (hình5.5.3a)
Loại đảo này dùng ở chỗ nước cạn lưu tốc dòng chảy bé. Chiều sâu mức nước không lớn quá 3m. Đất đắp đảo phải chọn theo lưu tốc dòng chảy sau khi mặt cắt ướt đã bị thu hẹp (bảng 5.5.1)
Đất đắp đảo phải yêu cầu có tính thấm nước tốt đồng thời phải thoã mãn hai điều kiện sau ®©y:
- Đất phải chịu được ứng suất lớn nhất mà mặt đảo sinh ra (khi đổ bê tông đốt đáy giÕng ch×m)
- Đất phải có tính lún đều
Bảng 5.5.1 Đất đắp đảo và lưu tốc cho phép của dòng chảy Loại đất đắp đảo Lưu tốc cho phép m/giây
Lưu tốc trên mặt đất Lưu tốc bình quân Cát nhỏ( φ =0.05 –
0.25mm)
0.25 0.3
Cát thô(φ=1.0 – 2.5mm) 0.65 0.80
Sái võa(φ=2.5 – 40mm) 1.00 1.20
Sỏi thô(φ=40 – 75mm) 1.20 1.50
Đỉnh đảo phải cao hơn mực nước thi công cao nhát tối thiểu là 0.5m.Mái dốc taluy trong nước của đảo xác định tuỳ theo loại đất nhưng không dốc đứng qua1/2. Nếu có bao tải
đắp lên taluy hoặc có những biện pháp gia cố khác thì lưu tốc cho phép của dòng chảy không bi hạn chế theo bảng 5.5.1. Ta luy phải thoã mãn yêu cầu về ổn định của bản thân đảo và chịu được lực xung kích của dònh chảy khi thi công. Xét về mật ổn định thì phải nhỏ hơn góc nội ma sát của đất đắp đảo.
Khi tiến hành đắp đảo cần chú ý
- Trước khi đắp đảo cần dọn sạch đất hữu cơ
- Khi đắp đảo phải đắp theo từng lớp dầm nèn chặt (mỗi lớp dày khoảng 25 – 30cm).
Tiến hành dầm lèn từ tim đảo ra xung quanh theo đường nan hoa.Hàm lượng bùn phải dưới 10%
Để đảo khỏi bị xói có thẻ làm tường phòng hộ bằng mũi nhọn để rẽ nước ở thượng lưu.
Tường phòng hộ phải giữ không để xói và không có khe nứt,có thể chịu được áp lực nước
62 . 19 2
2
2 v
g p=γ v =
trong đó p : áp lực tính toán lên tường phòng hộ,T/m2 γ : Tỷ trọng của nước lấy bằng t/m3
v : Lưu tốc bình quân của dòng chảy m/giây g : Gia tốc trọng trường g = 9.8
5.5.2.2 Đảo có vòng vây
Đảo có vòng vây không chịu đất đắp (hình 5.5.3b) được dìng khi độ sâu không quá 3m.
Loại vòng vây này phải thiết kế chịu được áp lực nước (p) tính theo công thức 5.5.2
Đảo có vòng vây chịu áp lực của đấp đắp được áp dụng khi nước có độ sâu từ 10 –15 m lưu tốc dòng chảy lớn (1.5m/giây) và khi mặt cắt ướt của dòng chảy không cho phép thu hẹp.
Tuỳ theo điều kiện thi công cọ thể có thể áp dụng các loại vòng vây sau đây:
- Đảo có vòng vây bao tải và vòng vây lòng đá: dùng bao tải gai hay bao tải cói đựng đầy
đất cát hoặc sỏi để làm vòng vây bên trong đổ đất đắp đảo.Loại vòng vây này ít cản nước và giảm khối lượng đất đắp so với đảo đất không có vòng vây. Dùng vòng vây bằng lồng
đá để đắp đảo thì lưu tốc cho phép có thể đạt tới 3m/giây. Đảo dùng vòng vây bao tải hay vòng vây lồng đá thích hợp với chiều sâu nước nhỏ hơn 3.5mvà lòng sông phải là cát lẫn cuội, hay loại đất khó lún (như đất cứng hay nham thạch )
- Đảo có vòng vây cọc ván gỗ: đảo có vòng vây cọc ván gỗ dùng với loại nước sâu từ 3 – 5 m, lòng sông là đất bùn và đất cát có thể đóng được cọc ván gỗ. Độ sâu tối thiểu đóng cọc ván gỗ vào nền đất và độ ổn định của tưòng cọc ván nhưng không được nhỏ hơn 2m.
Đảo có vòng vây 2 lớp cọcván chịu lực ngang tốt hơn loại chỉ có một lớp cọc ván. Bởi vì
đất không bị lọt qua cọc ván, đảo không bị sụt, nhưng tốn kém niều và diện cản nước lớn. Khoảng cách giữa hai lớp cọc ván thường lấy bằng 1.5 m. Khi khoảng cáhc giữa hai lớp cọcván tương đối hẹp,đất đắp chặt,thì mỗi lớp cọcván sẽ chịu áp lực ngang của
đất.Nếu khoảng cáhc giữa hai lớp cọc ván lớn thì toàn bộ áp lực chủ động của đất đều do lớp ngoài chịu.
- Đảo có vòng vây lồng gỗ: đảo có vòng vây lồng gỗ được áp dụng khi không có khả năng
đống cọc ván và độ sâu của nước H ≤ 6m.Gỗ được xếp tự do theo chu vi đảo để chịu áp lực đất đắp kể cả trọng lượng bản thân. Bề rộng họ đạo được xác định tương đối với đảo trong vòng vây cọc ván thép. Lồng gỗ được xác định trong tính toán về trượt với hệ số an toàn k1 ≥1.5 và về chống lật với hệ số an toàn k2 ≥1.3
- Đảo có vòng cọc ván thép: đảo có vòng vây cọc ván thép thường áp dụng khi chiều sâu nước từ 8 – 10 m trường hợp cá biệt có thể lên đến 15m.Đảo được vây bằng cọc ván thép đóng theo chu vi đảo, độ ổn định của vòng vây được đảm bảo bởi sự làm việc chịu kéo của kết cấu hình trụ. Đối với vòng vây cọc ván thép của đảo thì lực ngang tác dụng chủ yếu từ trong ra(khác với cọc ván thép phòng nước nên phải có đai ngoài). Đai ngoài có thể dùng thép hoặc thép tròn đai ngoài nằm trong nước và có thể lắp sau khi đóng ván cọc. Khi đắp đảo có thể lắp sẵn trên mặt nước rồi hạ xuống. Khi cần có thể cho thợ lặn xuống để xiết chặt lại.Dùng cáp làm đai ngoài thì việc tháo lắp sẽ dễ dàng và có thẻ dùng pu ly chuyển hướng đẻ kéo căng.
Đường kính của vòng vây cọc ván thép và số cọc ván thép có thẻ xác định theo công thức sau
b n D
d L B D
2 2
2 2
= Π
+ +
=
Trong đó: D:Đường kính vòng vây cọc ván thép tính đến tim rãnh cọc,m n :Số cọc ván thép cần thiết
d:Chiều rộng họ đạo,tính từ mps vòng vây đến mép giếng chìm,m B,L: Kích thước trên bề mặt giếng chìm,m
B: Chiều rộng của cọc ván thép tính từ tim khoá đến tim khoá,m Với bề rộng cọc ván thép b=0.4m thì
D=0.127324 m và n=7.854D
Cường độ lực kéo đứt bằng 200 T/m rãnh cọc khi lấy hệ số an toàn bằng 2 sẽ là
100
2 ≤
= Dq
P T/m rãnh cọc (5.5.5) Trong đó: D :Đường kính đảo
q : Cường độ áp lực ngang của đất đắp ở cao độ đáy sông qmã =(h1+h2)γtg2(450 −ϕ/2)
h3:Chiều cao tính đổi từ tải trọng tác dụng trên mặt đảo ra trọng lượng đất
đắp.
Độ sâu đóng cọc ván thép có thể xác định theo công thức ; h2 > = K1 + K2h1
trong đó K1 K2 là các hệ só phụ thuộc vào các loại đất có thể tham khảo ở bảng 5.5.2 Bảng 5.5.2: Hệ số K1,K2
Loại đất K1 K2
Cát bùn 1.78 0.48
Cát sạch hạt không đều 1.05 0.26
Sái,cuéi 0.96 0.24
SÐt 0.15 0.05
Đất đắp đảo nói chung nên dùng đất cát,sỏi.Không được phép dùng đất sét,đất than bùn 5.5.2.3. Chế tạo giếng chìm
Đốt đầu tiên của giếng chìm được lắp ghép hay đúc ngay trên bãi cát hoặc ngay trên mặt đảo
Trình tự thi công như sau:
- Định vị và cố định tim dọc,tim ngang của giếng chìm
- Rải gỗ đệm lên mặt đảo,số lượng và cách bố trí sao cho đảm bảo truyền được áp lực do trọng lượng giếng lên đất,cững như rút gỗ đệm được thuận lợi.ở giai
đoạn hạ giếng áp lực dưói gỗ đệm lên đất không lứn hơn 1.5kG/cm2 - Trên gỗ đệm đặt chân giếng sau đó đặt ván khuôn trong
- Dựng cốt thép cùng những kết cấu chôn sẵn cần thiết và ván khuôn ngoài.
- Đổ bê tông đúc giếng.
Néi dung cô thÓ nh sau:
5.5.2.3.1. Đo đạc xác định vị trí giếng:
Sau khi san bằng của đảo, xác định vị trí tim giếng bằng phương pháp giao hội mạng tam giác chính với 6 vòng đo sau đó đo lại bằng thước thép đã qua kiểm định. Sai số hướng dọc tại vị trí tim khong quá 10m.Hướng ngang thì dùng máy kinh vĩ trực tiếp chiếu điểm quy tâm.Xác định xong đổ luôn bệ bê tông, đồng thời ở thượng lưu và hạ lưu,trên hướng thẳng
góc với hướng tim trụ,mỗi bên đóng 3 cọc phương hướng (để tiện cho việc kiểm tra phòng tuyến chữ thập và kiểm tra việc định vị tim tuyến sau này ).
Tiếp theo tiến hành đo cao đạc mặt đảo và xác định tim các lỗ giếng.Phải dùng phương pháp thuận và đảo máy kinh vĩ để kiểm tra phương hướng, độ chính xác đo cự ly không được thấp hơn 1/3000. Dùng cọc gỗ φ10x70 cm đẻ đánh dấu tim lỗ giếng và đầm chặt,sao cho cao độ mặt đất của đảo bằng mặt đỉnh cọc (để tiện kiểm tra mặt đảo).Sai số cho phép về cao độ của mặt đảo là ± 10mm.
5.5.2.3.2. Lát dải gỗ đệm (hình5.5.4)
Gỗ kê đệm có thể là tà vẹt hoặc gỗ vuông, yêu cầu chất lượng gỗ phải đồng đều, không có khuyết tật,không mục nát nứt lẻ. Trước khi rải gỗ đệm mặt đảo phải đầm chặt và bằng phẳng.ở phần đường thẳng của chân giếng thì rải gỗ đệm thẳng góc còn ở phần cung tròn thì
rải hướng tâm,chênh cao giữa các mặt gỗ không lớn hơn 10 mm,hướng dọc và ngang của gỗ phải đối xứng,hai điểm bất kỳ trên mặt phẳng nằm ngang của gỗ đệm vòng ngoài không
được chênh cao quá 3cm,hai thanh gỗ đệm gần nhau không đựoc chênh cao quá 5mm (để cho gỗ đệm tiếp xúc tốt với mặt đảo và chịu lực đồng đều ), sai lệch giữa tim thiết kế và tim lát gỗ kê đệm phải ở trong khoảng 20mm.Khi điều chỉnh cao độ đỉnh gỗ kê không được kê lót gỗ nhỏ hay đá hòn.Chỗ tiếp xúc giữa gỗ đệm với mũi chân vát của giếng chìm nên dùng bản théo để kê đệm.
Số gỗ kê đệm có thể xác định theo công thức như sau:
[ ]σ γ b l
g n V
. . +
= Trong đó n- Là số gỗ đệm
V- Thể tích bê tông của đốt giêng,m3 γ -Trọng lượng đơn vị của bê tông,kg/m3 l,b – Thiều dài và chiều rộng của gỗ đệm,m
[σ]- ứng suất chịu nén cho phép của đất lấy ≤ 1kG/cm2 =10000kG/m2 g- Trọng lượng chân vát của giếng chìm kg
5.5.2.3.3. Đặt chân vát, lắp dựng ván khuôn
Phân chân vát bằng thép của giếng chìm (hình 5.5.5) thưòng được chế tạo ở trong xưởng và phân thành nhiều đoạn để tiện lắp ráp
Trứơc khi lắp hàn, phải lấy dấu đường bao mũi chân giếng và đường kiểm tra trên mặt gỗ kê (đường kiểm tra cách đường bao 20cm) và căn cho tốt mặt chuẩn. Trình tự hàn phải
đảm bảo sao cho kết cấu không bị biến dạng.Kích thứơc sau khi hàn ghép các đoạn chân vát yêu cầu như sau:
- Sai lệch theo hướng dọc,ngang giữa tim mũi chân giếng với tim thiết kế của vị trí trụ phải nằm trong khoảng 10 mm.
- Mặt phẳng hai đoạn chân vát kề nhau không đựơc chênh cao quá 3mm - Hai điểm bất kỳ trong mặt phẳng chân giếng chênh nhau không được quá 5m - Kích thước đường bao phía trên và phía dưới chân vát sai lệch so với kích thước thiết
kế phải trong phạm vi ±50mm, đồng thời kích thước phía trên không được lớn hơn kích thước phía dưới.
Sau khi hàn lắp xong chân vát giếng chìm,thì tiến hành bê tông cốt liệu nhỏ vào trong
đến chiều cao 0.2m,rồi sau đó lắp dựng ván khuôn.
Ván khuôn giếng chìm phải đảm bảo đủ ổn định độ bền và độ cường.Lượng chứa nước của gỗ ván khuôn không quá 25%. Mặt tiếp xúc với bê tông phải bào nhẵn để mặt ngoài tường giếng nhẵn trơn, có lợi khi hạ giếng.
Ván khuôn của đốt giếng đầu tiên có thể chia làm 4 phần: ván khuôn đáy mặt vát của chân giếng,ván khuôn đáy tường ngăn,ván khuôn trong của lỗ giếng và ván khuôn ngoài của tường giếng(hình 5.5.6)
Ván khuôn ở ngoài mặt giếng phải lắp đứng.Chỗ tiếp giáp với chân ván khuôn gỗ với chân vát bằng thép phải chát kín để tránh rò vữa.
Ván khuôn trong nên chế tạo sao cho có thể cẩu lắp nguyên khối.Giữa ván khuôn ngoài và ván khuôn trong được liên kết với nhau bằng các thanh giằng làm bằng thép tròn φ 16→φ20. Khoảng cách giữa các thanh giằng theo phương thẳng đứng là 70 – 80 cm,theo phương ngang là 1.5 – 1.8.Cự ly của gỗ nẹp ngang ván khuôn trong là 70 –80cm,của ván khuôn ngoài là 80 – 100 cm.Các gỗ nẹp đứng có thể thay bằng các thanh vạn năng của bộY’’KM có kí hiệu là M1. Đối với ván khuôn của giếng chìm tròn hoặc elíp thì ngoài các nẹp ngang bằng gỗ (liên kêt với nhau bằng lập lách thép ). Cần tăng cường thêm các đai bằng thép tròn φ 19 (liên kêt bằng bu lông theo kiểu tăng đơ)
Khi lắp đứng ván khuôn,sai số về kích thước khống chế như sau:
- Sai số bán kính đường cong không quá ±2cm
- Sai số chiều dày thành giếng không quá ±2cm tường ngăn không quá ±1cm
- Sai số về kích thước đường bao của giếng chìm phía trên và phía dưới không quá ±5cm
đồng thời kích thước miệng trên không đượcc nhỏ hơn kích thước miệng dưới - Độ nghiêng lớn nhất của thành giếng là 5%
- Sau khi dựng xong ván khuôn độ xê dịch theo phương ngang,dọc theo tim giếng so với vị trí thiết kế không quá 1cm
5.5.3.3.4. Lắp buộc cốt thép
Sau khi lắp đặt xong ván khuôn đáy của mặt vát chân giếng,ván khuôn của tường ngăn,ván khuôn trong của lỗ giếng thì tiến hành buộc cốt thép theo bản vẽ thiết kế.Với tương tự như sau:đầu tiên buọc cốt thép tường ngăn,sau đó buộc cốt thép bên trong của tường giếng,cuối cùng buộc cốt thép phía ngoài tường giếng. Để không trở ngại cho việc đổ bê tông thì cốt thép đai giữa thành giếng trong và ngoài phải lắp buộc dầm thành từng lớp trong quá trình đổ bê tông. Mối nối cốt thép nói chung là hàn đối đầu.Đối với những cốt thép φ25mm do hàn đối đầu khó có thể áp dụng hàn chòng mí.
5.5.2.3.5. Đổ bê tông
Để đổ bê tông đúc giếng được thuật lợi,phải dựng đà giáo và làm sàn công tác.Đà giáo và sàn công tác phải có đủ độ bền và ổn định.Đà giáo có thể lắp bằng các thanh vặn năng, đặt trực tiếp ngay trên mặt đảo phía trên lát sàn và bố trí phễu,ống đổ bê tông.Giá này còn dùng làm đà giáo dựng ván khuôn và chống đỡ ván khuôn (hình 5.5.8)
Trình tự tiến hành đổ bê tông phải đổ đối xứng hết sức tránh lệch tải, gây lún không đềuvà giếng dễ bị nứt. Mỗi lớp giếng nên đổ thành từng lớp đồng đều và đổ một lần. Khi đầm phải di chuyển, đầm theo điểm để đầm được khắp mặt. Đầm đều tới khi mặt bê tông không bị lún xuống nữa và trên mặt nổi vữa xi măng lên mới thôi. Để làm mất mặt nối giữa hai lớp bê tông thì khi dầm rung lớp bê tông trên phải để đầu dầm dùi sâu xuống lớp bê tông dưới 3 – 5 cm và phải đầm trước khi lớp bê tông dưới bắt đầu đông cứng. Trường hợp mặt ngoài giếng chìm bị rỗ tổ ong, phải tiến hành phun vữa xi măng cho thật nhẵn.
Đổ bê tông xong phải tiến hành bảo dưỡng tự nhiên bằng tưới nước, giữ điều kiện tốt cho bê tông đông cứng đề phòng hiện tượng co ngót không bình thường gây nứt bê tông
Số lần tưới nước trong một ngày phải quy định dựa vào độ ẩm của không khí, loại xi măng sử dụng phải đảm bảo sao cho khối bê tông hoàn toàn ở trạng thái ẩm ướt thường xuyên. Khi bê tông đạt cường độ 25kg/cm2, thì có thể tháo vỡ ván khuôn đứng của mặt bên giếng chìm. Khi đạt cường độ 100% cường độ thiết kế thì có thể tháo bỏ khung chống ván khuôn đáy và ván khuôn mặt ván của chân giếng.
5.5.2.3.6. Tháo dỡ ván khuôn
Trình tự tháo dỡ ván khuôn như sau: trước hết rút ván khuôn trong của lỗ giếng, tiếp đó tháo ván khuôn mặt bên, tháo dỡ hệ thống đỡ và ván khuôn đáy tường ngăn, cuối tháo bỏ gỗ đệm bên dưới giá chống đỡ, phải tháo đối xứng bắt đầu từ tường ngăn giữa toả ra xung quanh, tháo bỏ dần từng thanh gỗ nêm.