Thi công công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIÊN TRÚC HÀ NỘI ThS- NGUYỄN VĂN THỊNH THI CONG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT Đơ THỊ ■ ■ (Tái bản) N H À XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ N Ộ I-2 1 ■ LỜ I NÓI ĐẦU Đ ể đ p ứ n g y ê u c ầ u v ề tà i liệ u c h o m ô n h ọ c K ỹ t h u ậ t t h i c ô n g c ô n g t r ì n h h t ầ n g đ ô th ị / c h ú n g tô i b iê n s o n c u ố n g iá o t r ì n h " T h i c ô n g c n g t r ì n h h a t ầ n g k ỹ t h u ả t đ ô t h i ", với m o n g m u ố n p h ụ c v ụ k ịp th i c h o c ô n g tá c g i ả n g d y , h ọ c tậ p c ủ a s in h v iê n cá c tr n g th u ộ c k h ố i x â y d ự n g Đ y tà i liệ u b ổ íc h có t h ể đ p ứ n g p h ầ n n o k iế n th ứ c c h o b n đ ọ c q u a n t â m đ ế n l ĩ n h v ự c n y T o n c u ố n s c h đ ợ c t r i n h b y g m 13 c h n g b a o g m n ộ i d u n g c ủ a p h ầ n k ỹ t h u ậ t th i c ô n g cá c c ô n g t r ì n h h tầ n g tr o n g đ th ị K h i b iê n s o n g iá o t r ì n h n y , c h ú n g đ ã n h ậ n đ ợ c n h i ề u s ự đ ộ n g v iê n g ó p ý c ủ a cá c đ n g n g h iệ p tr o n g m ô n G ia o th ô n g đ ô th ị, m ô n c h u ẩ n b ị k ỹ t h u ậ t v m ô n C ấ p th o t n c c ủ a k h o a K ỹ t h u ậ t h t ầ n g m ô i tr n g Đ ô th ị, tr n g Đ i h ọ c K iế n tr ú c H N ộ i N g o i c ò n nhận n h i ề u ý k iế n đ ó n g g ó p q u ý b u c ủ a cá c c h u y ê n g i a có n h i ề u k i n h n g h iệ m tr o n g l ĩ n h v ự c x â y d ự n g c n g t r ì n h h tầ n g đ ô th ị T u y n h iê n d o k iế n th ứ c có h n v k ỹ t h u ậ t th i c ô n g lu ô n lu ô n p h t tr iể n n ê n c h ắ c c h ắ n p h ả i b ổ s u n g th n g x u y ê n n ộ i d u n g C h ú n g tô i x i n c h â n t h n h c m ơn s ự g i ú p đ ỡ c ủ a b n đ n g n g h iệ p v tin c h ă c r ă n g c u ố n sá c h đ ợ c h o n th iệ n , n ế u q u a s d ụ n g cá c đ ổ n g n g h iệ p đ ọ c g i c h o c h ú n g tô i n h ữ n g ý k iế n đ ó n g g ó p q u ỷ b u b n T c g iả GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH THI CƠNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG kỹ th u ậ t đô t h ị NỘI D U N G G IÁ O T R ÌN H TH I C Ô N G C Ô N G TR ÌN H HẠ T A N G k ỹ t h u ậ t Đ Ơ TH Ị Thi cơng cơng trình hạ tầng đô thị môn học dùng cho sinh viên khoa "Kỹ thuật hạ tàng môi trường đô thị" ngành liên quan với nội dung nghiên cứu kỹ thuật thi cơng cơng trình kỹ thuật hạ tầng đô thị như: san cơng trình, thi cơng đường sá, cơng trình ngầm , thi cơng đường ống cấp nước, cơng tác kỹ thuật cơng việc xây dựng xây trát, đổ bê tông, làm cốt thép, v.v yêu cấu tối thiếu kỹ sư làm cơng tác thi cơng xây dựng nói chung Ngồi tài liệu cịn đề cập đến số kiến thức vể đất đá, vật liệu xây dựng, tổ chức thi cơng trình, inột số m áy móc sử dụng cơng việc tính tốn xác định suất làm việc chúng Khi nghiên cứu môn học sinh viên dẵ dược trang bị kiến thức m ôn học san tiêu thuỷ, cấp thoát nước, học đất, vật liệu xây dựng, cơng trình thị đường đ thị Trên sở hiểu biết m ơn học sinh viên tiếp thu tốt nội dung giáo trình Là m ơn học thi cơng, mơn thi cơng cơng trình kỹ thuật hạ tầng thị gắn chặt với thực tiễn sản xuất tổng kết kinh nghiệm xây dựng cơng trình thực tế nước ta thê' giới Vì thu hoạch sinh viên đợt lao động, thực tập thực tế sở tạo điều kiện dễ dàng hiểu biết môn học này; đồng thời sinh viên cần dựa vào để vận dụng cách sáng tạo nhũng điểu học lý thuyết vào thực tế thi cơng m n hình, m n vẻ Dựa vào tính chất cơng tác xây dựng cơng trình, giáo trình thi cơng cơng trình kỹ thuật hạ tầng đô thị chia phần với nội dung sau: - Công tác chuẩn bị thi công công tác vận chuyển - Công tác đất thi công công tác đất - Công tác xây gạch, đá - Cơng tác bê tơng, bêtõng cốt thép đổ tồn khối lắp ghép - Cơng trình ngầm (thi cơng đường cấp nước, cáp điện )- Thi cơng đường, mặt đường cơng trình phụ đường đường bộ, hè phố, xanh, chiếu sáng đường phố, hệ thống giếng thu, giếng thăm, cống qua đường, cống kỹ thuật NHŨNG VẨN Đ Ề C H U N G V Ề C Ô N G TÁC THÌ CƠNG CÁ C CƠ NG TRÌN H HẠ TẦ N G K Ỹ THUẬT Đ Ô THỊ 2.1 Những nội dung công tác xảy dựng cơng trình hạ tầng thị M ột đô thị xây dựng bao gồm công tác kỹ thuật chủ yếu: - San tiêu thuỳ cho cơng trình, khu dân dụng cơng nghiệp, tiểu khu, khu nhà khu vực khác thành phố - Thi cơng cơng trình đường phố, cơng trình phụ liên quan với đường như: đường xe đạp, bó vỉa, lát hè, dải xanh, điện chiếu sáng, đường xe điện, tường chắn, cơng trình phịng hộ - Thi cồng hệ thống cấp nước dơ thị N gồi cịn nhiều cơng tác khác có liên quan tới cơng tác thi cơng cơng trình hạ tầng đỏ thị thi cống xây dựng nói chung: công tác đất, công tác xây, trát, bê tơng, lắp ghép 2.2 Những ngun ỉấc cơng tác xây dựng cơng trình hạ tầng thị Cơng trường xây dựng cấc cồng trình kỹ thuật hạ tầng dồ tập trung nhiều nhân cơng, m áy móc khối lượng lớn vật liệu xây dựng Để đạt hiệu cao nhất, dùng tiền vốn, vật liệu sức lao động cơng tác thi cơng cơng trình hạ tầng kỹ thuật thị cần dựa vào nguyên tắc sau: a) K hi xây dựng phải đảm bảo tối đa tiết kiệm sức lao động (nhân lực) công lao động (m áy m óc, công cụ, vật liệu ) Đ ảm bảo suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm b) Các cơng trình xây dựng phải có tiêu khai thác định, ổn định, vững kinh tế c) Các phương pháp thi công sử dụng vật liệu hợp lý, tận dụng giới hoá đồng bộ, sử dụng biện pháp thi cống theo tổ chức, tiến độ sơ đồ d) Áp dụng tiến độ khoa học kỹ thuật, đề phương pháp thi công hợp lý có tính tốn dựa vào tiêu kinh tế kỹ thuật (sử dụng máy tính, tính tốn hợp lý, tiến độ thi cống dây chuyền, sơ đồ m ạng ) 2.3 Đặc điểm tính chất khỉ thi cổng cổng trình hạ tầng dơ thị a) Đặc điểm - Cơng tác xây dựng cơng trình hạ tầng đô thị công tác phức tạp theo đặc điểm riêng: - Cơng trình theo tuyến: Đường thành phố, đường ống cấp, thoát nước, cấp đ iệ n - C ơng trình tập trung: Cơng tác xây, cơng tác bê tông, công tác đất (trừ công tác vận c h u y ể n ) D o đặc điểm thi cơng nhu nên cơng tác thí cơng trở lèn phức tạp, gây khó khăn cho việc kiểm a r quản lý, điều độ m áỵ m óc thi cơng M ặt khác n ĩ làm việc đơn vị thi công ĩuỏn thay đổi;;kbổi lượng, phân bố khôBrg đểtt luôn ảnh hưởng điều kiện khí h ậu thời tiết M ột yếu tố quan trọng thi cơng cơng trình hạ tầng đ thị ỉẵ u cầu thẩm m ỹ cơng trình u cầu cao chặt chẽ: phải đảm bảo chức sử dụng thuận tiện có hiệu cho dân thị V í dụ: hệ thống chiếu sáng đường phố phải đủ đ ộ chiếu sáng cần thiết song bố trí đường phố phải đẹp phù hợp, thiết bị biển báo hiệu vậy, nhiều trỏ thành cơng trình trang trí văn hố đầy đủ đặc tính kỹ thuật riêng củ a cơng trình b) Tính chất - Thi cơng cơng trình thị mang tính chất: - Diện thi cơng kéo dài, rộng phạm vi đô thị, việc tổ chức thi cơng phức tạp, gây khó khăn việc tiến hành khâu công tác cụ thể, - Nơi làm việc thường xuyên gồm nhiều phần việc thường gây tượng ảnh hưởng lẫn nhau: T hi công đất vận chuyển ảnh hưởng tới cơng trình đường dây, đường ống, cơng trình n g ầ m - M ỗi công việc bao gồm nhiều công đoạn mà hầu hết làm viêc hiêicĩiuờiig nên ảnh hưởng điểu kiện thời tiết, khí hậu, nhiệt độ khơng khí - Chính để giảm bớt khó khăn trên, người cán thi công cần phải động phối hợp chặt chẽ công việc như: công tác vận chuyển, công tác xây lắp tổ chức cho đạt hiệu kinh tế, tiết kiệm, suất chất lượng tốt Chương C Ô N G TÁC CHUẨN BỊ KHI THI CÔNG CÔ N G TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT ĐƠ THỊ Trước tiến hành xây dựng cơng trình cần phải làm số công tác chuẩn bị tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thi cơng, mặt khác giúp cho việc triển khai công việc dễ dàng N hững công việc dọn mặt thi cơng: cối, đá, chặt cây, dọn cỏ, bóc đất hữu cơ, làm tơi đất, thoát nước, hạ mực nước ngầm, 1.1 C H U Ẩ N B Ị M Ậ T B Ằ N G TR ÊN Đ ỊA ĐIEM thi c ô n g Trên m ặt xây dựng có nhiều bụi cày, nhỏ dùng sức người chật, tương đối lớn dùng cưa tay cưa máy dể hạ, mặt nhiều to mọc dày; Đ ể chuẩn bị m ặt nhanh chóng, việc thu dọn mặt dùng m áy ủi m ang bàn gạt máy kéo có trang bị phận cắt Với bụi nhỏ, bàn gạt máy ủi húc ngập sâu xuống đất 15 - 20cm tiến phía trước để cày bật chúng dồn vào chỗ Nếu máy kéo có trang bị phận cắt hạ lưỡi xén sâu mặt đất máy chạy số để xén cắt Với có đường kính 15 - 20cm dùng máy ủi húc đổ Lưỡi máy ủi nâng cao m ặt đất 80 - 90cm tỳ vào thân Dùng hết công suất máy đẩy nghiêng phiá trước Sau m áy ủi lùi lại phía sau đặt bàn gạt vào rễ bật lên lại tiến phía trước để húc đổ hẳn Nếu có đường kính lớn 30cm phải đẩy theo phía cho đất tơi ra, chặt hết rễ to sau lại tiến hành húc đổ theo thao tác Những địa điểm xây dựng có to lấy gỗ để lại gốc cần phải nhổ toàn gốc ta đắp cao lm Nếu ta đắp từ 1- 2,5m khơng cần phải nhổ gốc, phải cưa chúng sát mặt đất Đ ánh gốc biện pháp nhân lực có thê dùng máy kéo làm nhiệm vụ nhổ gốc Trước dùng máy kéo nhổ gốc người ta chặt rễ lớn cách gốc 30 - 50cm , chặt khấc vào gốc đê buộc cáp kéo Tuỳ theo công suất máy, đường kính gốc m nhổ nhiều gốc lúc H.ện nay, người ta dùng biện pháp nổ mìn để bật gốc N gười ta chơn mìn giCa gốc cách mặt đất khoảng đường kính gốc cây, dùng thuổng, mũi khoan đào lỗ nhồi thuốc vào — chiều dài lỗ Cứ lc m đường k ín h gốc d ù n g 20 - 30g thuốc nổ, trung bình lỗ đào (j)6 - 8cm Chú ý biện p h áp an toàn cho ngư ci thiết bị ] TH O ÁT NƯ Ớ C CH O M Ậ T B Ằ N G THI C Ô N G Thốt nước mặt hạ mực nước ngầm cho cơng trường xây dựng, đặc biệt giai đ o ạn thi cơng m óng cơng trình ngầm (đường dây, đường ống, đường xe đ iệ n ngầm , hầm đường ) việc làm quan trọng thiếu Nước ta nằm tron£ khu vực nhiệt đới, lượng mưa trung bình hàng năm lớn dịp m ùa mưa có niiều trận mưa lớn kéo dài nhiều ngày làm cho khu vực xây dựng bị ngập lụt, làm ánỉh hưởng đến tiến độ, chất lượng suất xây dựng cơng trình V ì từ khiới cơng cơng trình ta phải có biện pháp để tiêu nước m ặt đảm bảo sau trậ n nưa công việc công trường tiến hành thuận lợi, mặt khác phải có biện pháp ng ãn chặn khơng cho nước nơi khác tràn vào khu vực xây dựng Lượng mưa hàng năm lớ n nên mực nước ao, hồ, sơng ngịi cao khu vực xây dựng lân cận mực nư'ớc ngầm cao, có mặt đất, M ặt khác m óng cơng trình thường đặt sâu nhiều (nhất cơng trình nhà cao tầng cơng trình ngầm ) so với mực nước n g ầ n ; vậy, để thi cơng cơng trình đất xây dựng cơng trình ngầm nằm mực nước ngầm tiến hành thuận lợi có nãng suất cao phải có biện pháp hạ mực nước n g ầ n trước thi cơng đào đất 12.1 Thốt nước mặt cho mật cơng trình Tuỳ thuộc vào mặt cơng trình mà đào hệ thống rãnh nước Thường đào rãinh xung quanh cơng trường để tiêu nước phía (nếu tạo mặt bằ.n£ cơng trường có độ dốc phía) cách nhanh chóng đào rãnh phía th áp mặt Nước chảy xuống rãnh thoát nước dẫn hệ thống cống rãnh íh o nước thành phố để sông, hồ Nếu công trình xây dựng ngồi thành phố IÌỚC dẫn hộ thống m ương, ngịi gần Kích thước cụ thể rãnh thoát nước phụ thuộc vào bề mặt công trường cãn th - 51,/(X|- Nhiều để bảo vệ cơng trình đất khỏi bị đất, nước mưa tràn vào người đà'.o rãnh ngãn nước mưa phía đất cao Đất đào rãnh tạo thành trạch ngăn nurớc Rãnh thu nước mặt tràn xuống dẫn nơi khác 0,30-0,60 Hình 1.1: T ổ chức nước mặt cơng trình Cũng nước mặt cách cho nước chảy xuống hệ thống mương thoát nước chảy hố ga thu nước, từ nước bơm ngồi Ga thu nước sâu rãnh từ - 2m đảm bảo cho măy bơm làm việc điều kiện mực nước rãnh thấp (hình 1.2) Đường vận chuyển qua rãnh thoát nước phải làm cống cầu vượt để người phương tiện qua lại dễ dàng Hình 1.2: B ố trí rãnh ngăn nước cơng trường 1.2.2 T h o t nước n g ầm Rất nhiều cơng trình xây dựng có cơng trình ngầm nhà cao tầng có độ sâu đặt m óng thấp so với mực nước ngầm Nước ngầm trở ngại lớn đến trình thi cơng cơng trình đất phần xây dựng ngầm Vì phạm vi xây dựng cơng trình cần phải hạ mực nước ngầm xuống thấp độ sâu đặt m óng để cơng tác thi cơng thuận lợi an toàn đạt nãng suất cao 10 Hạ mực nước ngầm tiến hành nhiều cách khác nhau: - Phương pháp thứ bơm nước trực tiếp hố m óng - Phương pháp thứ hai bơm nước từ giếng đặc biệt đào ngồi h ố m óng (cách hơ' m óng từ -ỉ- 5m) - Phương pháp thứ ba dùng ống kim lọc để hạ mực nước ngầm a) P h n g p h p bơ m n c trực tiếp hơ' m ó n g s ẽ làm đ ấ t h ố m ó n g trơ i th e o n c k h i b m , n h v ậ y m h ỏ n g vách m ó n g làm s ụ t lở h ệ th ố n g c h ố n g đ ỡ v ch Phương pháp dùng lưu lượng nước ngầm khơng lớn Tính tốn lưu lượng: Lưu lượng nước thấm vào hố móng từ m ột phía xác định cồng thức (hình 1.3): ( 1- 1) Trong đó: z - chiều cao đ n g cong giảm áp (m ); h - c h iế u c a o m ự c nướ c eồiì lại, để đỡĩì giản tín h tỡ ấ n ta e h o h = B; B - chiều rộng hố đào (m); Q - lưu lượng nước thấm từ phía hố móng (mVs); k - hệ s ố thấm (m/s) - 100 m/ngđ X = 300S \ ỉk s - chiều cao mực nước ngầm cần hạ (m) S = H -h o H - chiều cao mực nước ngầm ban đầu; L - chiều dài hố móng hẹp (đặt đường dây đường ống ngầm) Thường z < H để đơn giản tính tốn ta lấy z = H họ = B Cơng thức tính tốn lưu lượng nước chảy từ phía hố m óng trình bày sau: (H - B 2)L x k _ (H - B 2)L x V k 2x3000SV k ~ ( 1-2) 6000S lưu lượng nước chảy từ hai phía hố móng tính toán sau: (H - B 2)L x V k Q= 3000S (1-3) 11 Tính Q để chọn máy bơm thi công Tốt công thức ta sử dụng H, B, L, s với đơn vị m, k m/s ta Q với đem vị mVs Hình 1.3: Hạ mực nước ngẩm cách bơm nước trực tiếp từ hơ móng M ỗi giếng hạ mực nước ngầm m ột phạm vi giới hạn Vì ta phải chia hơ' đào đoạn tính tốn iưu lượng nước chảy vào hố móng chọn m áy bơm có cơng suất phù hợp M uốn bơm hố người ta phải đào hố tích nước D ùng ống sành bêtơng đường kính 40 H- 60cm cao lm b) P h n g p h p h m ự c nước ngầm b ằ n g g iế n g th ấ m đ ặ t n g o i p h m vi hơ' m ó n g (h ìn h ) Khi bơm nước từ giếng xung quang giếng m ực nước hạ thấp xuống thành hình phễu Vì giếng hạ mực nước ngầm phạm vi xác định Do hố đào chạy dài phải chia thành đoạn; chiều dài phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy, công suất máy bơin lựa chọn Lưu lượng nước chảy vào giếng xác định cơng thức (1-4) tính tốn (hình 1.5) sau: Q = 1,36 k.(H2 - h 2) ig R -lg r Trong đó: k - hệ số thấm (m/s) 12 (1 - ) Nền đường chiếm khối lượng lớn tồn g tác xây dựng đường, thiết k ế tổ chức thi cơng cần tiết kiệm tránh lãng phí Chính yêu cầu cần: - Chọn phương pháp thi công thích hợp; - Sử dụng tốt nhân lực, máy m óc nguyên vật liệu; - Chọn máy m óc thi công, phương thức vận chuyển hợp lý; - Đ iều phối đất hợp lý, - Các khâu côn g tác phải tiến hành theo k ế hoạch thi côn g định; - Tuân thủ chặt chẽ quy trình, quy phạm kỹ thuật nguyên tắc an toàn thi công 6.5.1 T hi cô n g đường đào Trong trường hợp đào đường hay đào thùng đấu, trước tiên phải đảm bảo thoát nước tốt Trong phạm vi xây dựng cơng trình có hồ ao, ruộng nước tìm cách dẫn nước ngồi phạm vi thi cơng, đào rãnh nước hay đắp bờ ngãn nước, không để nước bên ngồi chảy vào phạm vi thi cơng Có nhiều phương án thi công đường đào đường đắp khác Đ ể lựa c h ọ n p h n g n p h ả i xu ất phát từ tinh h ìn h cụ thể đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t, th u ỷ v ă n , loại cơng cụ, máy m óc thi cơng có, tình hình phân bố đất mà chọn phương án sau đây: - Đ toàn theo chiều ngang; - Đào lớp theo chiều dọc; - Đ thành m ột đường hào thông suốt mở rộng toàn đường; - Đ hỗn hợp / Phương án đào toàn theo chiều ngang Phương án dùng nhân lực máy xúc đào kết hợp với phương tiện vận tải để thi công N ếu chiều sâu đào khơng lớn 2m đào lần đến cao độ thiết kế Khi đào tiến hành đào từ đầu đến đầu hay đào từ hai đầu vào (hình 6 ) Khi sử dụng m áy xúc đào thi công để nâng cao nãng suất lao động chiều cao m ỗi bậc phải đảm bảo m áy xúc lần đầy gầu Khi phải chia làm nhiéu bậc để thi cơng, đảm bảo m ỗi bậc phải có đường vận chuyển riêng đưa đất ngồi có hệ thống thối nước riêng Khơng để nước từ bậc chảy xuống bậc làm ảnh hưởng côn g tác thi cơng bậc 137 a) H ìn h 6.16: Đ đường theo chiều ngang a) Đ từ đầu sang đẩu kia; b) Đ hai đầu vào N ếu chiều sâu đào tương đối ỉớn chia nhiều bậc để thi cơng (hình 6.17) Mặt cắt ngang I' I' Tn T^ni|TTTTTTTTT r rrT rT rT3gp ,' l ' l ' I H' ^ i r i ' l ' l ' l ' H ' Ì T ĩ a ^ Hình 6.17: Đ đường theo chiều ngang có bậc thi cơng Phương án thích hợp tuyến cắt qua m ỏm đồi núi dốc, phạm vi thi công hẹp mà m áy khác thi công theo tuyến dọc Phương án đào lớp theo chiều dọc Phương án thích hợp cho việc sử dụng m áy ủi, máy xúc chuyển Phương án có ưu điểm diện thi cơng rộng bố trí nhiều m áy làm , đất đào đem đắp không bị iẫn lộn Công tác hồn thiện mái ta luy thực bước Đ ể đảm bảo thoát nước tốt bề mặt phải dốc phía ngồi 1h-2% để nước Phương án khơng thích hợp với địa hình dốc bề mặt g ghề không thuận tiện cho m áy làm việc (hình 6.18) 138 c) H ình 6.18: Đào lớp theo chiều dọc Nền đào; 2- Nền đắp; 3- Tầng lớp đào; 1- Mép tầng lớp đào; 5- Bờ chắn; ổ- Rãnh đào 4- Phương án đào hào mở rộng toàn đường Phương án đào đường hào thông suốt trước từ hào m rộng sang hai bên tãng diện thi cơng, lợi dụng đường hào để làm đường vận chuyển thoát nước Phương án chủ yếu thực hiộn m áy xúc đào Riêng giai đoạn đào đường hào dùng máy ủi máy xuc chuyển Nểu đường sâu phân bậc để thi g (hình 6.19) '" T I V T /1^ 'Ti i _1I _ I i 1X / u l ịịịị ỊỊ ị Ij w ị 11 ^ 1iTĨỊỹtr^ 1 ^ ữ• * ĩLiaLiÍtĩĩhLii LhLiịiiL L h — + — i -} — i— r - T - Á r m \ [ i 1 1 ^ 1^ NVt / _ f ^ ìn V p F Ĩ»11ĩĨ W ị »| "“cTacĩ"^ '— — '