Nghiên cứu biện pháp thi công cống thoát nước bằng công nghệ khoan kích ngầm trên tuyến đường võ văn kiệt (đoạn từ cầu lò gốm đến cầu nguyễn tri phương)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THANH THIỆN NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP THI CƠNG CỐNG THỐT NƯỚC BẰNG CƠNG NGHỆ KHOAN KÍCH NGẦM TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG VÕ VĂN KIỆT (ĐOẠN TỪ CẦU LÒ GỐM ĐẾN CẦU NGUYỄN TRI PHƯƠNG) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THANH THIỆN NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP THI CƠNG CỐNG THỐT NƯỚC BẰNG CƠNG NGHỆ KHOAN KÍCH NGẦM TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG VÕ VĂN KIỆT (ĐOẠN TỪ CẦU LÒ GỐM ĐẾN CẦU NGUYỄN TRI PHƯƠNG) CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Mã số: 62580205 CHUYÊN SÂU: KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn tơi hồn tồn tơi thực Những kết nghiên cứu, tính tốn trung thực Khơng chép từ nguồn thơng tin khác Tôi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc, giúp đỡ cho việc thực luận văn tác giả trân trọng ghi nhận cảm ơn sâu sắc Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng năm 2020 Tác giả Trần Thanh Thiện LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo nhà trường, phòng Đào tạo Đại học sau Đại học, khoa Cơng trình Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải, giúp đỡ suốt thời gian tác giả nghiên cứu học tập trường Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS LÊ VĂN BÁCH đưa định hướng khoa học tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình thực hồn thành luận văn Cảm ơn đồng nghiệp Công ty Yasuda - Kolon tạo điều kiện mặt thời gian, hỗ trợ tác giả thu thập tài liệu nghiên cứu để hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình ln động viên, khích lệ hỗ trợ mặt cho tác giả suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Dù cố gắng trình thực khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý Thầy Cơ để luận văn hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng năm 2020 Tác giả Trần Thanh Thiện i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH .vi PHẦN MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH, CƠNG TÁC ĐÀO ĐẤT VÀ CẢI TẠO ĐẤT NỀN 1.1 Giới thiệu cơng trình 1.1.1 Tổng quan cơng trình 1.1.2 Vị trí tuyến cống 1.1.3 Khối lượng thi công 1.1.4 Máy móc 1.1.5 Vật liệu 10 1.1.6 Quy trình thi cơng 11 1.1.7 Mặt tổng thể hệ thống cống bao 12 1.2 Công tác đào đất 14 1.2.1 Công tác chuẩn bị 14 1.2.1.1 Khảo sát địa chất 14 1.2.2 Cơng tác đóng cừ thép 15 1.2.3 Công tác đào giữ đất 16 1.3 Biện pháp cải tạo đất 20 1.3.1 Phương pháp gia cố vữa hóa học 20 1.3.2 Hệ thống thiết bị phương pháp gia cố vữa hóa học 21 1.3.3 Phân loại phương pháp bơm chất phụ gia gia cố đất, khái niệm, đặc tính 24 ii 1.3.4 Sơ đồ quy trình thi công bơm vữa 28 1.3.5 Cách thức thi công 29 1.3.6 Quy trình thi cơng 29 1.3.7 Vị trí lỗ khoan 30 1.3.8 Phạm vi cải tạo đất 33 CHƯƠNG BIỆN PHÁP THI CÔNG CÔNG TÁC KHOAN KÍCH NGẦM BẰNG BÙN ĐẶC (D800 – D1800) 37 2.1 Khoan kích ngầm bùn đặc 37 2.1.1 Phương pháp khoan kích bùn đặc 37 2.1.2 Ưu điểm phương pháp khoan kích ngầm bùn đặc 38 2.2 Nội dung cơng trình 41 2.3 Biện pháp thi cơng khoan kích bùn đặc 43 2.3.1 Sơ đồ thi công 43 2.3.2 Sơ đồ tuần hồn khoan kích 44 2.3.3 Tiêu chuẩn thi công 45 2.3.4 Thuyết minh phương pháp thi công 47 2.3.4.1 Cơng tác khoan kích 47 2.3.4.2 Công tác bơm chất phụ gia bôi trơn 49 2.3.4.3 Công tác giếng nhận 50 2.3.4.4 Công tác bơm vữa chèn 51 2.3.4.5 Công tác trám mối nối 52 2.4 Thiết bị khoan kích 52 2.4.1 Sơ đồ lắp đặt hệ thống thiết bị khoan kích 52 2.4.2 Thiết bị giếng 55 2.5 Phương pháp vận chuyển bùn 62 2.5.1 Tiêu chuẩn pha trộn bùn 62 2.5.2 Khu vực pha chế bùn 63 2.5.3 Tính toán lượng đất đào 63 2.5.4 Áp lực chuyển bùn 64 2.5.5 Tính tốn lượng bùn chuyển 64 2.6 Phương pháp bùn thải 65 iii 2.6.1 Phương pháp bùn thải 65 2.6.2 Công tác xử lý đất thừa (xử lý bùn thải cơng trình) 66 2.6.3 Lượng bùn thải xử lý 66 2.7 Nguyên liệu 66 2.8 Quản lý an toàn 68 2.8.1 Tổng quát 68 2.8.2 Quy trình thi cơng 69 2.9 Kế hoạch giám sát mặt đất q trình khoan kích 73 CHƯƠNG BIỆN PHÁP THI CƠNG CƠNG TÁC KHOAN KÍCH NGẦM BẰNG BÙN LOẢNG (D500 – D700) 75 3.1 Khoan kích ngầm bùn lỗng 75 3.1.1 Lý luận phương pháp khoan kích bùn loảng 75 3.1.2 Ổn định mặt cắt 75 3.1.3 Ưu điểm phương pháp khoan kích ngầm bùn loãng 75 3.2 Nội dung cơng trình 76 3.3 Phương pháp thi công khoan kích bùn lỗng 77 3.3.1 Sơ đồ quy trình thi cơng 77 3.3.2 Sơ đồ tuần hồn kích 78 3.3.3 Tiến độ thi công tiêu chuẩn 79 3.3.4 Thuyết minh biện pháp thi công chi tiết 80 3.3.4.1 Cơng tác khoan kích 80 3.3.4.2 Công tác bơm vữa bôi trơn 80 3.3.4.3 Quản lý bùn loãng 81 3.3.4.4 Vận chuyển bùn 82 3.3.4.5 Thiết bị xử lý bùn 83 3.3.4.6 Cơng tác cán đích 84 3.4 Thiết bị khoan kích 84 3.4.1 Sơ đồ lắp đặt máy móc (sơ đồ hệ thống) 84 3.4.2 Danh sách máy sử dụng 86 3.4.3 Cửa hầm (ngăn nước ngầm) 87 3.4.4 Máy kích 87 iv 3.5 Kế hoạch quản lý ống kích 88 3.5.1 Hạng mục quản lý ống kích 88 3.5.2 Quản lý độ xác phương hướng 89 3.6 Kế hoạch quản lý an toàn 89 3.6.1 Quản lý an toàn sức khỏe 89 3.6.2 Các biện pháp phòng chống tai nạn nghiêm trọng 89 3.7 Cơng tác giếng tách dịng tái lập mặt đường 90 3.7.1 Công tác cốt thép 90 3.7.2 Công tác ván khuôn 91 3.7.3 Công tác đổ bê tông 92 3.7.4 Bảo dưỡng bê tông 92 3.7.5 Tháo ván khuôn 92 3.7.6 Mối tiếp xúc hai khối bê tông 93 3.7.7 Tái lập mặt đường 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Khối lượng thi công Bảng 1-2 Khối lượng máy móc Bảng 1-3 Vật liệu 10 Bảng 1-4 Bảng tổng hợp tuyến cống bao 13 Bảng 1-5 Danh sách vị trí lỗ bơm nhồi .32 Bảng 1-6 Tỉ lệ bơm phương pháp ống kép 34 Bảng 1-7 Bảng khối lượng bơm theo thiết kế 35 Bảng 2-1 Danh sách tuyến ống khoan kích 42 Bảng 2-2 Danh sách số ngày lắp đặt thiết bị .45 Bảng 2-3 Bảng số liệu quản lý áp lực .48 Bảng 2-4 Tiêu chuẩn pha chế nguyên liệu 62 Bảng 2-5 Tiêu chuẩn pha trộn 1m3 bùn 67 Bảng 2-6 Lượng vữa bôi trơn 1m dài .67 Bảng 2-7 Tiêu chuẩn pha chế 1m3 vữa bôi trơn 67 Bảng 2-8 Quy trình thi cơng 69 Bảng 3-1 Danh sách tuyến ống khoan kích 76 Bảng 3-2 Số ngày khoan kích 79 Bảng 3-3 Khối lượng bơm vữa tiêu chuẩn 81 Bảng 3-4 Danh sách máy sử dụng 86 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Vị trí tuyến cống Hình 1-2 Mặt tổng thể hệ thống cống bao 12 Hình 1-3 Cơng tác đóng cừ thép 15 Hình 1-4 Cơng tác đào giữ đất 17 Hình 1-5 Lắp đặt giằng 18 Hình 1-6 Cơng tác đào đất 19 Hình 1-7 Hệ thống bơm chất phụ gia 22 Hình 1-8 Máy gia cố đất 23 Hình 1-9 Mô tả thẩm thấu bơm chất phụ gia đơng cứng nhanh 25 Hình 1-10 Mơ tả thẩm thấu bơm phương pháp ống kép 26 Hình 1-11 Bơm nhồi lần 29 Hình 1-12 Bơm nhồi lần 29 Hình 1-13 Lặp lại trình bơm nhồi 30 Hình 1-14 Gia cố cửa hầm giếng kích 30 Hình 1-15 Gia cố cửa hầm giếng nhận 31 Hình 1-16 Sơ đồ vị trí lỗ khoan 31 Hình 2-1 Các lực tác dụng phương pháp ổn định mặt cắt dung dịch 38 Hình 2-2 Sơ đồ hệ thống khoan kích bùn đặc 40 Hình 2-3 Vị trí máy đo 48 Hình 2-4 Sơ đồ hệ thống lắp đặt thiết bị khoan kích 53 Hình 2-5 Giá đỡ ống kích 56 Hình 2-6 Gioăng cao su 57 Hình 2-7 Các thiết bị lịng ống 59 Hình 2-8 Sơ đồ thiết bị liên lạc 60 Hình 2-9 Khu vực pha chế bùn 63 Hình 2-10 Các điểm giám sát q trình khoan kích 74 Hình 3-1 Sơ đồ vận chuyển bùn 83 Hình 3-2 Gioăng cao su 87 Hình 3-3 Máy kích 88 85 86 3.4.2 Danh sách máy sử dụng Bảng 3-4 Danh sách máy sử dụng Tên Máy khoan cho phương pháp bùn lỗng Máy khoan Thiết bị khoan kích Máy kích (đồng giá đỡ) Máy bơm bùn Máy hút bùn Ống phân dòng Cửa hầm Gioăng cao su Ốc, vít Cẩu trục Xe cẩu Xe ben Kích cỡ, hình dáng Số lượng Đơn vị D500 – D700 Máy 1500kN or 3000kN 5.5 – 22 kW 5.5 – 22 kW 1 1 2 1 Máy Máy Máy ống máy xe xe D500 – D700 D500 – D700 D500 – D700 4.9t 4t – 4t Thiết bị bơm chất phụ gia Máy bơm chuyển Máy pha trộn kW kW 1 Máy Máy Thiết bị xử lý bùn Máy xử lý bùn cấp 1m3/min Máy 87 3.4.3 Cửa hầm (ngăn nước ngầm) Thiết bị cửa hầm giếng kích giếng nhận lắp đặt để ngăn bùn, nước ngầm, chất phụ gia không chảy từ máy khoan, hàn cố định chắn vào thành giếng để giữ đất khơng sạt lở Hình 3-2 Gioăng cao su Đường a b c d e D500 840 840 840 540 640 D600 1020 1020 1020 640 760 D700 1140 1140 1140 760 880 kính 3.4.4 Máy kích Sử dụng hệ thống đồng bao gồm giá đỡ, phản lực máy kích 88 Hình 3-3 Máy kích 3.5 Kế hoạch quản lý ống kích 3.5.1 Hạng mục quản lý ống kích Trong q trình thi cơng khoan kích ngầm, người lái máy phải thật thận trọng với hạng mục đề cập Khi giá trị quản lý vượt mức cho phép, phát sinh tình khẩn cấp, cần dừng việc Chỉ tiếp tục công việc sau tìm nguyên nhân hướng giải Hạng mục quản lý Mục đích Momen xoắn Sự thay đổi địa chất mặt cắt Tốc độ máy kích Khối lượng bơm chất phụ gia Hướng khoan, độ xoay Điều chỉnh phương hướng Quản lý lượng bùn Áp suất đất mặt cắt, điều chỉnh momen xoắn Làm giảm ma sát thành ống kích đất Kiểm sốt hướng khoan, độ xoay đầu khoan Kiểm soát hướng khoan, độ xoay đầu khoan Nắm vững tỉ trọng, độ nhớt bùn lỗng 89 3.5.2 Quản lý độ xác phương hướng Hạng mục quản lý Giá trị quản lý Độ xác khoan kích Trên xuống trái phải ± 50mm *Sau kích ống cần thực đo đạc 3.6 Kế hoạch quản lý an toàn 3.6.1 Quản lý an toàn sức khỏe Khi thi cơng cơng trình, thơng tin phải phổ biến đến tất người thi công quản lý:  Cần sử dụng dụng cụ an tồn thi cơng (mũ bảo hộ, đai an tồn…)  Trong phạm vi cơng trình cần xếp gọn gàng nguyên liệu, phải dọn dẹp sau hồn thành ngày thi cơng  Những cơng việc địi hỏi giấy chứng nhận, cấp phải dành cho người sở hữu giấy chứng nhận, cấp 3.6.2 Các biện pháp phòng chống tai nạn nghiêm trọng  Phòng chống tai nạn rơi từ cao:  Cần lắp đặt hàng rào xung quanh giếng để tránh tai nạn rơi Sau thi công xong cần giăng lưới xung quanh để tránh gây nguy hiểm cho người thứ  Khi lên xuống giếng cần sử dụng đai an tồn cáp an tồn  Trong trường hợp khơng có sàn thao tác, cần dùng dây thừng sử dụng dây an tồn  Phịng chống thiếu oxy, phịng tránh khí độc:  Trước xuống giếng, cần tiến hành kiểm tra đo nồng độ oxy, hydro sulfua  Nồng độ oxy 18%, nồng độ hydro sulfua 18% phải lắp đặt thiết bị thơng gió  Cần chuẩn bị thiết bị cung cấp dưỡng khí, dụng cụ hiểm trường hợp khẩn cấp  Phịng chống tai nạn rơi tải: 90  Dụng cụ cẩu (dây cáp, dụng cụ cẩu nói chung) cần phải kiểm tra trước sử dụng  Không đứng dưới, cạnh khu vưc cẩu  Tiến hành xác nhận hiệu lệnh với người lái máy cẩu  Những việc cần phổ biến triệt để:  Cần phổ biến cho người thi cơng quy trình thi cơng  Thực họp giao ban sáng, phổ biến cho người quy trình nội dung cơng việc ngày  Các phương pháp phòng chống xảy lũ lụt, điện cần xác định rõ ràng phổ biến đến người công trường  Trước sử dụng, cần kiểm tra máy móc, máy hỏng phải sửa chữa, thay đổi khơng sử dụng  Cấm hút thuốc giếng, thiết lập khu vực hút thuốc riêng  Cần quản lý sức khỏe thân 3.7 Cơng tác giếng tách dịng tái lập mặt đường 3.7.1 Công tác cốt thép  Gia công cốt thép: Khi gia công cốt thép cần lưu ý nội dung sau:  Gia công đồng theo hình dạng thơng số sơ đồ  Việc gia công cắt uốn cốt thép cần phải thực máy  Nguyên tắc phải gia công cốt thép nhiệt độ thường  Bảo quản cốt thép: Cần phòng tránh gỉ sét ẩm từ mặt đất bốc lên bào mịn mưa gió, lót lớp ván gỗ Ngoài ra, để tránh sử dụng nhầm, cần bảo quản cốt thép theo kích thước, độ dài  Lắp đặt cốt thép: Khi lắp đặt cốt thép cần lưu ý đặc điểm đây:  Cần làm chỗ bị gỉ sét, chỗ có khả làm ảnh hưởng tới kết nối bê tông cốt thép khác 91  Lắp đặt vị trí theo sơ đồ thiết kế, cố định kiên cố tránh cốt thép xê dịch đúc bê tông, cần thiết sử dụng cốt thép chuyên dùng cho lắp ráp, dùng dây cáp mềm có đường kính từ 0,9mm trở lên để cố định chắn khung thép  Chừa khoảng trống mép cốt thép để đổ bê tông  Khoảng trống ván khn sử dụng móc kim loại, khối vữa miếng hỗ trợ kim loại  Ở vị trí cốt thép chồng lên nhau, cần ý cố định kiên cố, khơng để xơ lệch q trình đổ bê tơng Vị trí chồng độ dài chồng lên phải tuân thủ theo sơ đồ  Sau hồn thành kết cấu cốt thép cần có kiểm tra lại  Trong q trình đổ bê tơng 72 tiếng sau đổ bê tông, tránh không để rung lắc hay ngoại lực tác động vào 3.7.2 Cơng tác ván khn Ván khn cần có độ chắc, độ cứng định để đảm bảo vị trí, hình dáng, thơng số xác cơng trình sau xây, phải thi công để đảm bảo độ kiên cố bê tông Khi lắp ván khuôn cần lưu ý điểm sau:  Cần phải vệ sinh trước lắp  Để đảm bảo xác hình dạng vị trí, cần cố định vật liệu kết nối phù hợp Sau bỏ kết nối vật liệu ra, ý khơng để sót lại bề mặt bê tông  Ván khuôn kết cấu lấy dễ dàng, khơng bị thiếu vữa Khi lắp đặt chống cần lưu ý điều sau:  Đề phòng tránh bị hư hỏng, biến dạng, bào mòn tái sử dụng nhiều lần, cần phải kiểm tra vật liệu kỹ, tránh sử dụng hàng chất lượng  Tải trọng chống thi cơng đè lên móng cơng trình Chính cần lựa chọn chống hình dáng phù hợp  Khi thi cơng chống, cấu tạo yêu cầu dễ dàng lắp ráp tháo nên cần sử dụng loại phù hợp  Móng chống cần thi công cho không bị lún bị lún bên, cân 92 3.7.3 Công tác đổ bê tông  Chuẩn bị đổ bê tông Trước đổ bê tông cần vệ sinh cốt thép, ván khuôn để tránh tạp chất lẫn lộn vào khối bê tông  Kiểm tra việc đổ bê tông Kiểm tra việc đổ bê tông theo mục đây, tùy lượng bê tông mà xác định số lượng điểm lấy mẫu Kiểm tra độ sụt Kiểm tra cường độ nén (7 ngày, 28 ngày) V