KỸ THUẬT THI CÔNG 1 - MXD - Thi công phần ngầm

Phan 1 thi cong phan ngam

HỌC PHẦN

KỸ THUẬT THI CÔNG 1 - MXD

Giảng viên phụ trách Thạc sĩ ĐẶNG XUÂN TRƯỜNG

Email: dangxuantruong@hcmutrans.edu.vn

dangxuantruong@hcmut.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình chính:

ª Kỹ thuật thi công tập 1 & 2– 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.

Giáo trình tham khảo:

ª Máy xây dựng – Lê Văn Kiểm – Trường Đại học Bách

khoa TP Hồ Chí Minh.

ª Bài giảng Máy xây dựng– ThS Đặng Xuân Trường–

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, sửachữa, khôi phục, tháo dỡ di chuyển nhà cửa và công

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, rãnhthoát nước, đường tạm …

™ Theo hình dạng công trình có hai loại là công trìnhchạy 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 thi

công 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

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 lẫn sỏi đá, mảnh vụn kiến trúc, mùn rác, gốc rễ cây từ 10% đến 20% thể tích hoặc 150kg đến 300kg trong 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 như xỉ

- Đất sét nặng kất cấu chặt

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

Dùng mai xắn được

- Đất sét pha màu xám (bao gồm màu xanh lam, màu xám của vôi)

- Đất mặt sườn đồi có ít sỏi

- Đất đỏ ở đồi núi

- Đất sét pha sỏi non

- Đất sét trắng kết cấu chặt mảnh vụn kiến trúc hoặc rễ cây đến 10% 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

Dùng cuốc bàn cuốc được

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

- Đất chua , đất kiềm thổ cứng

- Đất mặt đê, mặt đường cũ

- Đất mặt sườn đồi lẫn sỏi đá, có sim, mua, dành dành mọc lên dày

- Đất sét kết cấu chặt lẫn cuội, sỏi, mãnh vụn kiến trúc, gốc rễ cây từ 10 % đến 20% thể tích hoặc 150kg đến

300kg trong 1m3

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

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

- Đất có lẫn từng vỉa đá phiến, đá ong (loại đá khi còn trong lòng đất tương đối mềm)

- Đất sỏi đỏ rắn chắc

Dùng xà beng, choòng, búa mới đào được

Phân cấp đất dùng cho thi công cơ giới: Phân làm 4 cấp Cấp đất Tên các loại đất

I

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

- Các loại đất trên có lẫn sỏi sạn, mảnh sành,gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lại,không có rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên dạngnguyên thổ hoặc tơi xốp hoặc từ nơi khác đemđến đổ đã bị nén chặt tự nhiên

- Gồm các loại đất cấp I có lẫn sỏi sạn, mảnhsành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trởlên Không lẫn rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên haykhô

- Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng,có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡkhông quá 20% ở dạng nguyên thổ hoặc nơikhác đổ đến đã bị nén tự nhiên có độ ẩm tựnhiên hoặc khô rắn

- Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét đỏ,đất đồi núi lẫn sỏi sạn, mảnh chai, gạch vỡ từ20% trở lên có lẫn rễ cây

- Các loại đất trên có trạng thái nguyên thổ có độẩm tự nhiên hoặc khô cứng hoặc đem đổ ở nơikhác đến có đầm nén

Phân cấp đất dùng cho công tác đóng cọc: Phân làm 2 cấp Cấp đất Tên các loại đất

I Cát pha lẫn trên 3 ÷ 10% sét ở trạng thái dẻo,sét và á sét mềm, than, bùn, đất lẫn thực vật,

đất đắp từ nơi khác chuyển đến

II Cát đã được đầm chặt, sỏi, đất sét cứng, cátkhô, cát bảo hòa nước Đất cấp I có chứa 10 ÷

30% sỏi, đá

IV Những tính chất của đất ảnh hưởng tới

thi cơng

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 thấmnước, khả năng chống xói mòn, cấp đất… là những yếu tốảnh 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 nhiênĐất có trọng lượng riêng càng lớn, đất càng đặc chắc, cônglao động chi phí để thi công càng cao

3

3 , / / cm t m

kg V

G

=

γ

4.2 Độ ẩm của đất (w)

Là tỷ lệ tính theo phần trăm (%) của lượng nước chứa trong đất được xác định bằng công thức:

hoặc Trong đó:

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

G

G G

Căn cứ vào độ ẩm chia đất thành 3 loại:

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

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

ƒ 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

Trong đó: i- độ dốc tự nhiên của đất

α - góc của mặt trượt

H – Chiều sâu của hố đào (đắp)

B – Chiều rộng chân mái dốc

B

H tg

4.4 Độ tơi xốp

Định nghĩa: Độ tơi xốp là độ tăng của một đơn vị thể tích ở

dạng đã được đào lên so với đất ở dạng nguyên (tính theophần trăm (%))

ƒ Đất còn năm nguyên ở vị trí của nó trong vỏ trái đất gọi làđất nguyên thổ Đất đã được đào lên gọi là đất tơi xốp

ƒ Nếu có khối lượng đất nguyên thổ V1, khi đào lên khốilượng đất này có thể tích V2 (gọi là đất tơi xốp), khi đầmchặt 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 (k0)

Trong đó: K là độ tơi xốp của đất

(%)

100

1

1 2

V

V V

4.5 Khả năng chống xói lở của đất

ƒ Khả năng chống xói lở là khả năng chống lại sự cuốn trôitheo dòng nước của các hạt đất Muốn tránh xói lở thì lưutốc dòng nước chảy phải nhỏ hơn lưu tốc cho phép

ƒ Lưu tốc cho phép là tốc độ tối đa của dòng nước mà khônggây xói lở đất

ƒ Đất có lưu tốc cho phép càng lớn thì khả năng chống xói lởcàng cao

ƒ Những công trình bằng đất có tiếp xúc với dòng chảy cầnphải lưu ý đến tính chất này khi chọn đất thi công

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 TỐN KHỐI LƯỢNG CƠNG TÁC ĐẤT

I Tính khối lượng đất cơng trình tập trung

ƒ Công trình bằng đất có dạng hình khối như: hố móng,khối đất đắp

ƒ Trường hợp mặt trên và mặt đáy khối đất là hình chữnhật thì tính như sau: phân chia ra thành các hình lăngtrụ và hình tháp để tính thể tích rồi cộng những khốilượng đó lại (hình 2.1)

Hình 2.1 Hình hố móng

V = V1 + 2V2 + 2V3 + 4V4Với : V1 = a.b.H;

H

b

d a

1

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

a c

b d

H

a b d

H b

a c

H abH

3

1 2

II Tính khối lượng đất cơng trình chạy dài

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

mương, rãnh, móng

ƒ Những công trình này thường có mặt cắt ngang luôn

thay đổi theo địa hình Để tính khối lượng một cáchchính xác người ta chia công trình ra thành nhiều đoạn,trong mỗi đoạn chiều cao thay đổi không đáng kể

ƒ 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 các thông số hình học của tiết diện hai đầu (hình 2

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 caohai tiết diện trước và sau

l

F

F V

2

2

1 1

+

=

l F

V2 = tb.

ƒ Thể tích đúng của hình khối V sẽ nhỏ hơn V1 nhưng lớn hơn

V2

V1 > V > V2 (2.5)

ƒ 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 lệchchiều cao của tiết diện đầu và cuối không quá 0,5m

III Một số cơng thức tính khối lượng đất

cơng trình chạy dài

3.1 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

F = + +

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

3.3 Nếu mái dốc có trị số khác nhau (m1, m2) ta thay trị

3.4 Trường hợp mặt đất dốc lại không phẳng (hình 2.6)

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

Ta dùng công thức sau:

Chiều rộng B của tiết diện ngang hố đào (ở trên) và nền đắp (ở dưới), hình 2.3 và 2.4 xác định bằng công thức sau:

2 2 2 1

1h m h h h m

b

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

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

W

CHƯƠNG III:

CƠNG TÁC CHUẨN BỊ THI CƠNG 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 việcnày do chủ đầu tư thực hiện), chặt cây, đào bỏ rễ cây, phá dỡcông trình cũ nếu có, di chuyển các hệ thống kỹ thuật (điện,nước, thông tin), mồ mả,… ra khỏi khu vực xây dựng công trình,phá đá mồ côi trên mặt bằng nếu cần, xử lý thảm thực vậtthấp, dọn sạch chướng ngại, tạo thuận tiện cho thi công

ƒ Trước khi giải phóng mặt bằng phải có thông báo trên cácphương tiện thông tin đại chúng để cho những người có côngtrình ngầm nổi trong khu đất biết để di chuyển Sau một thờigian quy định, chủ đầu tư phải là các thủ tục để di chuyển.Đối với việc di chuyển mồ mả phải theo đúng phong tục vàquy định về vệ sinh môi trường.

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

di chuyển

ƒ Khí phá dỡ các công trình nhà cửa, công trình xây dựng phảicó thiết kế phá dỡ bảo đảm an toàn và tận thu vật liệu sửdụng được

ƒ Cây to nếu vướng vào công trình phải chặt, hạ hoặc dichuyển Phải có biện pháp chặt, hạ hoặc di chuyển bảo đảm

an toàn cho người, máy móc hoặc công trình lân cận Rễ câyphải đào bỏ hết để tránh mục, mối làm hư, yếu nền đất saunày

ƒ Đối với những gốc cây có đường kính 50cm trở xuống có thểdùng máy kéo, máy ủi buộc dây cáp để kéo bật rễ cây hoặcmáy ủi có thiết bị đào gốc cây, máy xúc Đối với gốc câyđường kính lớn hơn 50cm và loại gốc cây có rễ phát triểnmạnh thì có thể dùng mìn để đào gốc

ƒ Đá mồ côi nằm trong giới hạn hố móng công trình phải loạibỏ trước khi tiến hành đào đất Có thể phá đá mồ côi bằngnổ mìn.

ƒ Trước khi đào đắp đất, nên bóc hót và trữ lại lớp đất màuđể sau khi xây dựng xong sử dụng lại cho việc phủ lớp trêncủa vườn hoa, cây xanh… theo quy hoạch

1.2 Tiêu nước bề mặt

ƒ Trước khi đào đất hố móng phải làm hệ thống tiêu nước,trước hết là tiêu nước bề mặt (nước mưa, nước ao hồ, cốngrãnh… ) ngăn không cho chảy vào hố móng công trình Tùytheo điều kiện địa hình và tính chất công trình mà đàomương, khơi rãnh hoặc đắp bờ con trạch để tiêu thoát nước.Cần đảm bảo sau mỗi cơn mưa nước trên bề mặt phải đượcthoát nhanh

ƒ Nếu không có điều kiện thoát nước tự chảy, phải bố trí hệthống rãnh thoát và bơm tiêu nước Độ dốc của mương rãnhthoát nước theo chiều nước chảy ≥ 0,003

ƒ Để bảo vệ những công trình không bị nước mua tràn vào, tađào những rãnh ngăn nước mưa về phía đất cao và chạydọc theo các công trình hoặc đào rãnh xung quanh côngtrường để có thể thoạt nước mưa một cách nhanh chóng(hình 3.1).

ƒ Nước chảy xuống rãnh thoạt nước được chảy xuống hệ thốngcống thoát nước gần nhất Kích thước rãnh thoát nước phụthuộc vào bề mặt lưu vực và được xác định theo tính toán

Hình 3.1 Tạo rãnh thoát nước mặt

ƒ Để tiêu nước bề mặt cho các hố móng đã đào xong do gặpmưa hay do nước ngầm, người ta tạo rãnh xung quanh hốmóng với độ dốc nhất định tập trung về các hố thu, rồi đặtmáy bơm để tiêu nước.

ƒ Đối với những hố móng có kích thước lớn thì ta có thể bố trínhiều hố thu gom nước tại các góc của hố móng (hình 3.2)

II Hạ mực nước ngầm

2.1 Mục đích

ƒ Khi đào hố móng hoặc thi công các công trình nằm dướisâu trong lòng đất mà đáy hố móng hoặc công trình nằmdưới mực nước ngầm, nước ngầm chảy vào hố móng hoặccông trình gây cản trở cho quá trình thi công hoặc sụt lởvách đất … Cần thiết kế biện pháp hạ mực nước ngầm(hình 3.3)

ƒ Hạ mực nước ngầm là làm cho mực nước ngầm hạ thấpcục bộ ở một vị trí nào đó, bằng phương pháp nhân tạo,đào giếng sâu trong tầng chứa nước và hạ thấp mực nướctrong đó bằng cách bơm liên tục tạo nên hình phễutrũng.

ƒ Một giếng chỉ làm khô được một phạm vi hẹp nhất địnhnào đó, muốn làm khô một vùng thì xung quanh khu vựcđó phải được là hệ thống giếng và từ các giếng đượcbơm 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

1 Phương pháp giếng thấm

ƒ Đào những giếng bao quanh hố móng Độ sâu của giếngđược ấn định theo điều kiện đảm bảo hạ mực nước ngầmthấp hơn đáy hố đào Đề phòng vách giếng sụt lở, cầnlát những tấm ván gỗ xung quanh giếng, ván gỗ đượcđóng thành các thùng bốn mặt hở hai đáy, vừa đào giếngvừa lắp thùng gỗ xuống Dùng máy bơm li tâm hút nướctừ giếng ra

ƒ Phương pháp giếng thấm áp dụng trong trường hợp diệntích hố móng nhỏ, đất nền có hệ số thấm lớn, độ sâu hạ