Bài Giảng Thi Công Cầu - Chương 2 docx

” Đào trần có chống vách a Hố móng có vách chống bằng ván lát - Để phòng chống đất đá bị sạt lở trong hố móng có vách chống thẳng đứng, hố móng được gia cố bằng nhiều biện pháp khác nha

MỤC LỤC

2.1 Xây dựng móng nông trên cạn 2 2.2 Xây dựng móng nông ở nơi có nước mặt 9 2.3 Thi công dưới nước 14

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG MÓNG NÔNG MỐ TRỤ CẦU

2.1 Xây dựng móng nông trên cạn

2.1.1 Hố móng đào trần

” Đào trần không chống vách

- Đối với đất tương đối tốt, chiều sâu hố móng thấp thì có thể đào hố móng mà không dùng các biện pháp chống đỡ Vách hố được tính toán dựa trên

lí thuyết cân bằng tới hạn và tùy thuộc vào thiết bị thi công cũng như kích thước hố móng

- Đối với hố móng đào trần các công tác đào đất, xây dựng móng phải tiến hành khẩn trương tránh thấm ẩm làm sụt lở vách hố móng, cần phải dự kiến nước mưa chảy vào trong hố móng

- Đối với đất sét pha cát và sét nếu có khả năng thấm ẩm sau mưa thì độ dốc thành hố móng không được quá 1:1 Còn đối với đất cát pha sét và đá hột đã quá ẩm thì nhất thiết không được đào trần không gia cố vách chống Khi thi công đào trần xong toàn bộ hoặc 1 phần hố móng, nếu thấy mái dốc bị thấm ẩm có thể đề ra các biện pháp chống

- Chiều cao đào không được vượt quá trị số:

γ

C

C = hệ số dính của đất sét

γ = là trọng lượng riêng của đất

- Đối với móng sâu và rộng, đào trong đất có nhiều lớp, nếu không có điều kiện chống vách, cũng có thể đào trần thành nhiều cấp

” Đào trần có chống vách

a) Hố móng có vách chống bằng ván lát

- Để phòng chống đất đá bị sạt lở trong hố móng có vách chống thẳng đứng, hố móng được gia cố bằng nhiều biện pháp khác nhau:

ƒ Dùng ván lát ngang để gia cố hố móng, trong điều kiện lớp đất được gia cố không có nước ngầm Nếu chiều rộng lớn thì cần bố trí các thanh chống ngang thẳng góc với vách hố móng theo cả 2 phương, hoặc các thanh chống xiên để mở rộng kích thước cho thiết bị thi

Hình 2.1 Vách chống thành hố móng bằng ván lát ngang

Hình 2.2 Bố trí các thanh chống ngang

ƒ Dùng kết hợp thép hình và ván lát ngang để gia cố

Hình 2.3 Phương án kết hợp thép hình và ván lát ngang

ƒ Dùng ván lát đứng để gia cố hố móng

Hình 2.4 Vách chống thành hố móng bằng ván lát đứng

- Phương pháp tính toán ván lát gia cố hố móng

ƒ Mục tiêu chủ yếu là xác định được kích thước tiết diện của ván lát cũng như khoảng cách của các thanh chống trong hệ thống ván lát gia cố hố móng

ƒ Tải trọng cơ bản tác dụng lên vách chống là áp lực đẩy ngang của đất, bao gồm áp lực chủ động và bị động Ngoài áp lực do trọng lượng bản thân của đất gây ra còn có áp lực ngang do tải trọng tạm thời bố trí trên lăng thể phá hoại (vật tư, thiết bị, máy móc hoặc đất đá…)

b) Hố móng gia cố bằng vòng vây cọc ván

- Trường hợp mực nước ngầm cao hơn đáy hố móng, đất dễ bị sạt lỡ, thành hố không những cần được gia cố mà phải ngăn nước cho hố móng khỏi bị ngập Phương án có hiệu quả là sử dụng vòng vây cọc ván, hệ thống vòng vây cọc ván gồm cọc ván, vành đai, cọc dẫn…

- Cọc được đóng sâu vào đất trước khi đào hố móng, độ sâu cọc ván đóng vào đất phụ thuộc vào điều kiện địa chất, thủy văn, kích cỡ và hình dạng của vòng vây cọc ván Chân cọc ván được đóng vào lớp đất ít thấm nước, cọc ván có thể dùng vật liệu gỗ, thép, bê tông cốt thép…

- Vòng vây cọc ván thép:

ƒ Cọc ván thép được sử dụng rất phổ biến hiện nay, có rất nhiều dạng khác nhau, chiều dài từ 8-22m, cọc ván thép được làm bằng vật liệu có cường độ cao nên dễ dàng đóng qua các lớp địa chất khác nhau

Hình 2.5 Các loại tiết diện ngang của cọc ván thép

Hình 2.6.Hố móng bố trí vòng vây cọc ván thép

1 Cọc ván thép 2 Đai ốp 3 Văng ngang

4 Cọc chống 5 Chống chéo

ƒ Cọc ván thép được đóng bằng búa chấn động, có thể đóng một lúc 2-3 cọc ván đã được liên kết lại thành mãng Trong khi thi công cần chú ý theo dõi tình hình hạ cọc ván, thông thường khi hạ cọc có thể bị nghiêng lệch, khi đó ta có thể dùng kết hợp tời kéo và kích để điều chỉnh

- Vòng vây cọc ván bê tông cốt thép:

ƒ Cọc ván BTCT thường chỉ dùng để thi công móng trong trường hợp tường cọc ván được dùng kết hợp là một bộ phận của công trình hoặc làm tường cừ cố định để bảo vệ móng Vì thế ít dùng làm các vòng vây cọc ván tạm thời

Hình 2.7 Các loại tiết diện ngang của cọc ván BTCT

- Tính toán vòng vây cọc ván thép

ƒ Vòng vây cọc ván thường được tính toán cường độ và ổn định theo bài toán phẳng với một mét dài

ƒ Áp lực ngang của đất và nước tác dụng cả 2 bên tường cọc ván phải được tính toán tương ứng với từng bước thi công

ƒ Tương ứng với từng trường hợp: vòng vây cọc ván không có văng chống, có một tầng thanh chống, nhiều tầng thanh chống

2.1.2 Hút nước trong hố móng

- Trong suốt quá trình xây dựng móng luôn luôn được làm khô, chỉ trong trường hợp nước trong móng quá lớn mới thi công trong điều kiện có nước Tùy theo hệ số thấm của đất, độ sâu đào móng, cao độ mực nước ngầm, điều kiện thi công ta có thể làm khô hố móng bằng phương pháp hút nước trực tiếp, hoặc bằng phương pháp hạ mức nước ngầm trong cả khu đất thuộc phạm vi hố móng

a) Phương pháp hút nước trực tiếp

- Điều kiện áp dụng: nước trong hố móng chủ yếu là nước ngầm thấm qua vách hoặc đáy hố móng, đất sét không nứt nẻ, trong đất rời nhưng có gia cố bằng vòng vây cọc ván đóng sâu vào lớp đất không thấm nước

- Lựa chọn hình thức hút nước: nếu Q<0.06m3/phút có thể dùng phương pháp thủ công, nếu lưu lượng lớn hơn phải dùng máy bơm, khi chọn công suất máy bơm chú ý đến việc đảm bảo hút hết lưu lượng nước thấm vào cũng như ổn định thành vách

- Chú ý khi thi công: cần bố trí các giếng tụ nước thu nước từ các rãnh được bố trí ở xung quanh hố móng, giếng phải được gia cố cẩn thận đảm bảo không bị phá hoại trong quá trình hút nước Cần thận trọng khi hút nước trong hố móng bên cạnh các công trình đang sử dụng để tránh sự cố (lún sụt, nghiêng lệch…)

b) Phương pháp hạ mực nước ngầm

- Phương pháp này là bơm hút nước ngầm qua hệ thống các ống lọc đặc biệt, hạ sâu vào đất ở chung quanh hố móng

- Thiết bị hút nước gồm đoạn ống lọc lắp với một đoạn ống dẫn và hạ xuống bằng phương pháp xói nước đến độ sâu cần thiết, nước ngầm sẽ qua màng lọc vào ống lọc được hút lên theo ống dẫn vào hệ thống ống quanh hố móng (ống gom), ống gom được nối với máy bơm

Hình 2.8 Sơ đồ hạ mực nước ngầm

1 Ống lọc 2 Ống gom 3 Máy bơm

2.1.3 Đào đất trong hố móng

- Tùy theo điều kiện địa chất thủy văn, kích thước hố móng và điều kiện trang thiết bị mà có thể sử dụng nhiều trang thiết bị khác nhau

- Lựa chọn phương pháp đào phụ thuộc vào phương án thiết kế cấu tạo vách chống, công tác hút nước, đảm bảo không phá hoại cấu trúc tự nhiên của đất nền

- Đất đào được lấy lên phải được vận chuyển đi xa khỏi phạm vi hố móng, không chất tải xung quanh hố móng gây nguy hiểm cho hố móng và cản trở thi công

- Hố móng có thể đào bằng thủ công hoặc bằng cơ giới hoặc kết hợp cả 2, một số thiết bị sử dụng để đào hố móng:

Hình 2.9 Các sơ đồ, thiết bị đào hố móng

a) Băng chuyền b) Máy đào gầu thuận c) Máy đào gầu nghịch

d) Gầu quăng e) Gầu ngoạm

2.2 Xây dựng móng nông ở nơi có nước mặt

- Những chỗ có nước mặt như sông, suối, lòng hồ…, khi đó phải dùng vòng vây tạm để ngăn nước mặt đảm bảo cho việc thi công, trong xây dựng móng mố trụ cầu ở nơi có nước mặt người ta thường sử dụng các loại vòng vây ngăn nước như sau:

ƒ Vòng vây đất

ƒ Vòng vây đá hộc

ƒ Vòng vây bao tải cát

ƒ Vòng vây cọc ván gỗ đơn

ƒ Vòng vây cọc ván gỗ kép

ƒ Vòng vây hỗn hợp

ƒ Vòng vây cọc ván thép

ƒ Vòng vây thùng chụp

ƒ Vòng vây bê tông

a) Vòng vây đất, đá

- Vòng vây đắp đất: dùng khi mức nước không sâu lắm (h<2-3m), đất được đắp xung quanh hố móng để ngăn nước mặt, có nhiều loại vòng vây đất tùy thuộc vào vị trí của hố móng trên bình đồ

Hình 2.10 Vòng vây đất đắp

1 Vòng vây 2 Hố móng Tùy theo loại đất đắp khác nhau có thể cấu tạo các loại hình dạng vòng vây đất khác nhau, để chống sạt lỡ mái dốc có thể gia cố bằng đá, lát cỏ hoặc vải địa kỹ thuật… chân dốc cách xa mép móng một khoảng >1m

Hình 2.11 Cấu tạo vòng vây đất đắp

- Vòng vây cát: dùng trong trường hợp mực nước sâu <4m, muốn ngăn nước triệt để hơn có thể dùng lõi đất sét tạo thành một màn chắn

Hình 2.12 Vòng vây cát đắp có lõi sét

- Vòng vây đá hộc: dùng để giảm khối lượng đắp, đỡ choán diện tích thi công, tuy nhiên đá hộc không thể ngăn nước, do đó phải đắp một màn chắn bằng đất sét ở mặt ngoài, cũng có thể dùng lõi sét cũng có thể dùng bê tông thay cho sét hoặc dùng cọc ván thép

Hình 2.13 Vòng vây đá hộc

- Vòng vây bao tải đất: được dùng khi mực nước không sâu, đất rời được đựng trong bao tải xếp thành vòng vây ngăn nước, vòng vây này tương tự các loại vòng vây đất khác

b) Vòng vây đất và cọc ván

- Kết hợp đất và cọc ván để giảm khối lượng đất đắp, có 2 loại: vòng vây có 1 lớp cọc ván và loại có 2 lớp cọc ván

c) Vòng vây cọc ván thép

- Là loại được dùng phổ biến trong thi công, có nhiều ưu điểm, tùy theo điều kiện thi công, độ sâu đáy hố móng, điều kiện địa chất thủy văn mà

ta chọn các loại vòng vây khác nhau

- Vòng vây cọc ván đơn: chịu lực đơn độc như mọt dầm công xon, thường chỉ sử dụng với cột nước thấp Để cải thiện điều kiện làm việc cho cọc ván thường dùng các tầng văng chống ngang

Hình 2.14 Vòng vây cọc ván đơn

- Vòng vây cọc ván kép: cũng giống như vòng vây hỗn hợp, thường dùng khi hố móng quá rộng

Hình 2.15 Vòng vây cọc ván kép

- Ngoài ra còn có vòng vây cọc ván có ngăn nhiều ô khép kín, sử dụng khi hố móng rất rộng và rất sâu

Hình 2.16 Vòng vây cọc ván có nhiều ô khép kín

d) Vòng vây thùng chụp

- Đây là loại được chế tạo sẵn bằng gỗ, thép hoặc BTCT, đỉnh thùng chụp

- Thùng chụp bằng thép: là loại thùng chụp không đáy, vòng vây có tác dụng làm tường vây ngăn nước, sàn công tác, làm khung dẫn hướng, làm ván khuôn để đổ bê tông

Hình 2.17 Vòng vây thùng chụp thép thi công móng trụ cầu

- Thùng chụp bằng bê tông cốt thép

ƒ Trong điều kiện đặc biệt với mức nước không lớn có thể dùng thùng chụp bằng BTCT vừa kết hợp là một thành phần của bệ móng

ƒ Vòng vây được đúc trên bờ sau đó chở nổi và lắp vào vị trí, đổ BT bịt đáy, hút nước và làm các công tác tiếp theo của móng

ƒ Ngoài ra còn làm kết cấu có đáy (phao bê tông), để hạ chìm người ta đổ bê tông hoặc chất đá vào đến khi đáy phao chạm đất thì tiến hành đúc bê tông còn lại của móng

2.3 Thi công dưới nước

a) Điều kiện thi công dưới nước

- Thi công dưới nước được chọn khi: khối lượng thi công không lớn, không lặp lại nhiều lần, trong nước sâu, vòng vây rất tốn kém

- Điều kiện địa chất thủy ăn không thuận lợi, giải pháp để đảm bảo cho công trình an toàn tốn kém và khó khăn

b) Đào đất trong hố móng

- Thường dùng gầu ngoạm, thao tác bằng cần trục đứng trên dàn giáo, phao nổi hoặc xà lan

c) Đổ bê tông dưới nước

- Chất lượng khó đảm bảo, xi măng có xu hướng bị rửa trôi, các thành phần hạt bị tách rời, thâm nhập nước từ bên ngoài không kiểm soát được

Do đó lớp bê tông đổ dưới nước cũng chỉ dùng để bịt đáy hố móng trong vòng vây Có nhiều phương pháp khác nhau:

- Phương đổ thủ công: dùng các túi nhựa hoặc bao tải, đáy thắt dây thừng dễ dàng tháo và đổ vào vị trí đã định trước Nếu nước thấp có thể đổ bê tông theo cách dồn nước

- Phương pháp thùng mở đáy: thùng chứa đầy BT tươi, cẩu hạ xuống tới đáy hố móng, mở đáy thùng đổ bê tông ra ngoài

- Phương pháp rút ống thẳng đứng: là phương pháp cơ bản và thường dùng nhất khi đổ bê tông trong nước, theo nguyên tắc: bê tông tươi trong phễu và ống dẫn tụt xuống liên tục trong hố móng ngập nước dưới áp lực bản thân của bê tông, ống chỉ được di chuyển thẳng đứng và miệng đáy ống luôn ngập trong khối bê tông vừa đổ

Nếu hố móng rộng phải bố trí nhiều ống cách nhau 2,5-5m, đó là cự ly giới hạn “chảy” của bê tông theo hướng ngang để không sinh ra vữa xi măng quá thừa

- Phương pháp vữa dâng: trình tự thi công như sau:

ƒ Bố trí các ống vách có đục lỗ cách đều nhau trong hố móng

ƒ Đổ cốt liệu thô vào hố móng

ƒ Hạ miệng ống phun vữa luồn vào các ống vách đục lỗ cho tới khi đầu ống chạm đáy

ƒ Bơm vữa gồm hỗn hợp xi măng – cát cho dâng lên dần, lấp kín các khe rỗng của khối đá, dồn nước lên trên

ƒ Nâng ống phun vữa từ từ cho đến khi khối đá được bơm đầy