MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG HỌC PHẦN Yêu cầu chung Hiểu được mục đích, ý nghĩa của việc gia cố nền móng Nắm được công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại máy và thiết bị gia cố nền m[.]
HỌC PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG Số tín chỉ: 02 Yêu cầu chung: - Hiểu mục đích, ý nghĩa việc gia cố móng - Nắm công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc số loại máy thiết bị gia cố móng thơng dụng - Nắm phương pháp xác định số thông số loại máy gia cố móng học Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi HỌC PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MĨNG Số tín chỉ: 02 Cách đánh giá: - Điểm trình: 30% + Chuyên cần + Bài kiểm tra + Xây dựng - Thi kết thúc: 70% + Tự luận: 02 – 03 câu Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi HỌC PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MĨNG Số tín chỉ: 02 Chương trình: 30 tiết = 15 buổi - buổi kiểm tra q trình - buổi ơn tập - 26 tiết giảng dạy - Giáo trình: Máy thi cơng chun dùng, PGS.TS Nguyễn Bính, NXB Giao thơng vận tải, Hà nội, 2005 Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Mục đích, ý nghĩa việc gia cố móng - Hầu hết cơng trình xây dựng nhân tạo truyền tải trọng thân hoạt tải qua móng xuống đất Như vậy, móng phần đỡ truyền tồn tải trọng cơng trình xuống lịng đất Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG - Tùy theo tính chất cơng trình, tải trọng truyền xuống lớn hay nhỏ trạng thái lực phân bố đa dạng khác Nếu đất tự nhiên thỏa mãn điều kiện chịu lực cơng trình xây dựng theo thơng số đánh tính kháng nén (lún), tính kháng cắt (trượt) v.v ứng với điều kiện địa chất, thủy văn biến động khác nhau, đương nhiên, cơng việc gia cố khơng cần đặt - Tuy nhiên đa số trường hợp, cơng trình phải gia cố, mặt, tải trọng cơng trình truyền xuống lớn ngày lớn, (qui mô cơng trình ngày lớn), mặt khác, đất mà cơng trình nhân tạo tập trung sầm uất lại vùng đồng Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG - Ở nước ta có vùng đồng quan trọng đồng Sông Hồng đồng Sông Cửu Long Cả hai vùng châu thổ có nguồn gốc bồi tụ, có đồi (núi) trọc bị bào mịn từ nguồn gốc lục địa già; đó, vùng đồng kể yếu Tầng đất yếu cần gia cố phổ biến có độ dày từ đến 40m, cá biệt 200m với thành phần chủ đạo cát, sét lẫn trầm tính hữu gần bão hịa nước Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG - Như vậy, việc gia cố để tạo móng cơng trình việc tất yếu Chi phí cho việc gia cố giá thành cơng trình chiếm tỷ lệ đáng kể, thấp 15−30%, có lên đến 40 − 50% giá thành cơng trình Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG - Ở phát sinh khái niệm: yếu tốt Nền yếu phải gia cố, tốt khơng; nhiên điều khơng phải lúc Thuật ngữ “nền yếu” “nền tốt” có định tính tương đối, cịn định lượng thuộc phạm trù định nghĩa ranh giới chúng là: Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG -Điều muốn nói là, tất tùy thuộc vào tĩnh tải hoạt tải cơng trình nhân tạo truyền xuống Nếu yếu mà chịu đựng khơng cần gia cố, ngược lại, tốt mà khơng thỏa mãn u cầu kỹ thuật đặt cần gia cố Trong đa số trường hợp, độ ngậm nước trạng thái nói chung: hơi, lỏng, rắn yếu tố định đến tính đất Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.2 Các phương pháp gia cố móng chủ yếu 1.2.1 Phương pháp cải tạo phân bố ứng suất - Đệm cát - Đệm đá sỏi - Đệm đất 1.2.2 Phương pháp tăng độ chặt biện pháp tiêu nước thẳng đứng - Cọc cát sỏi - Bấc thấm Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8.3.4.2 Cấu tạo máy Hình 8.8 Kết cấu thép đoạn máy ép bấc dạng dàn có bố trí tời Đế; Môtơ thuỷ lực; Tang cáp; Cột; Puly; Giá puly; Bích nối Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8.4.1 Sơ đồ tính tốn cọc thép Dưới tác dụng lực căng cáp, cọc thép ép (nén) vào nền, mang theo lõi bấc bên trong; sau lại rút lên để lại bấc thấm đất Có thể mô tả hai trạng thái chịu lực chu kỳ làm việc cọc thép theo sơ đồ sau: Hình 8.9 Sơ đồ lực tác dụng lên cọc thép ép (a) rút cọc (b); (c) mặt cắt ngang cọc Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU a) Trường hợp ép cọc đến độ sâu h: - Một cách gần đúng, coi lực ma sát f tác dụng lên bề mặt quanh cọc không đổi suốt chiều dài cọc h lấy f = ftc; ép cọc, xuất lực cản đầu cọc R, coi R = Rtc Dưới tác dụng cáp kéo tời, cọc chịu lực nén Nn, lực Nn tăng dần theo chiều sâu h đạt giá trị lớn cọc độ sâu hc chiều dài làm việc tối đa cọc Lực Nn tính theo cơng thức thực nghiệm xác định lực nén cọc sau: 8.4.2 Tính sức chịu cọc cơng thức kinh nghiệm - Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sức chịu lực cọc gồm hai phần: Một lực ma sát đất chung quanh thân cọc, hai lực kháng đất chân cọc Đối với loại cọc đóng đất mà chân cọc tựa lên tầng đá cứng tải trọng cọc chủ yếu tầng đá chịu, ta gọi cọc chống Nếu chân cọc khơng tựa lên tầng đá, thường phần sức kháng ma sát thân cọc lại chủ yếu, loại gọi cọc ma sát hay cọc treo, hình 8.10 Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Hình 8.10 Cọc chống; Cọc ma sát R’ Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU - Sức kháng đất chân cọc phân bố phạm vi khơng lớn, thường giả thiết phân bố diện tích tiết diện ngang Lực ma sát thân cọc trái lại phức tạp, chiều dài cọc tương đối lớn so với kích thước tiết diện, ngồi cọc lại đóng qua nhiều lớp đất, q trình đóng cọc đất cịn bị tác dụng nhiều tượng vật lý học chấn động, nén chặt, thấm nước v.v quy luật phân bố lực ma sát khó xác định Để đơn giản hóa dễ tính tốn người ta thường giả định lực ma sát phân bố thân cọc lớp đất - Với giả thiết người ta tiến hành nhiều thí nghiệm với tải trọng tĩnh loại đất khác Khi thí nghiệm cần có loại cọc có cấu tạo đặc biệt để đo riêng lực ma sát sức kháng chân cọc Ngồi cịn kinh nghiệm thiết kế lâu năm cho loại đất vùng khác mà qui định lực ma sát sức kháng chân cọc Sau giới thiệu công thức thực nghiệm để xác định sức chịu tải tính tốn cọc theo qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979 Bộ Giao thông vận tải Việt Nam: Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU b) Trường hợp rút cọc - Khi rút cọc khơng cịn lực cản đầu cọc, coi lực ma sát bó cọc rút cọc lực ma sát ép cọc, lực tác dụng lên cọc mơ tả theo hình 8.10.b Do lực nhổ cọc cần thiết tính theo cơng thức: Nói chung: Pk ≤ Pn Ý nghĩa tham số công thức (8.1) Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8.4.3 Tính chọn cáp thép − Tính chiều dài cáp: vào sơ đồ mắc cáp, chiều cao cột, chiều dài cọc thép, khoảng cách puly, khoảng cách tang với puly dẫn hướng chân cột, đường kính tang số vịng cáp dự trữ − Tính chọn đường kính cáp theo lực kéo đứt hệ số an tồn (tương tự tính tốn máy trục): Lực kéo cáp lớn nhất: Với η = p η1 Trong đó: p − số puly dẫn hướng cho tời; η1 = 0,92 − 0,95 − hiệu suất truyền động puly; Kiểm tra độ bền cáp theo điều kiện an toàn kéo đứt cáp: Smax n ≤ Sđ Với n = ÷ 6, Sđ tra theo bảng ứng với đường kính cáp chọn n − hệ số an tồn, Smax − lực căng cáp lớn Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8.4.4 Tính bền cọc thép - Cọc thép trạng thái chịu lực bất lợi đầu cọc gặp vật cản không ăn sâu vào chịu lực ép xuống; này, coi cọc chịu nén túy Do ta cần kiểm tra bền cọc theo điều kiện ổn định chịu nén qua ứng suất tới hạn σtn hay độ mảnh λx - Theo công thức Ơ le: Hay: Cọc ổn định mặt phẳng mà độ mảnh lớn nhất, đó: Trong đó: µ − hệ số tính đổi chiều dài cọc chịu nén, µ = ứng với sơ đồ cọc hình vẽ; l − chiều dài cọc (m); F − diện tích mặt cắt cọc (m2 ) Jx − mơmen qn tính nhỏ mặt cắt cọc (m4 ) Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Công thức xét cho cọc thép bị uốn giới hạn đàn hồi, ứng suất tới hạn tính phải thỏa mãn điều kiện: Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8.5 Thi công ấn đặt bấc thấm Có thể thi cơng ấn đặt bấc thấm sau làm xong tầng đệm cát theo trình tự sau: − định điểm phải ấn đặt bấc thấm máy đo đạc thông thường theo hàng dọc hàng ngang với đồ án thiết kế, dùng vè tre cắm đánh dấu vị trí, cơng việc cần làm cho ca máy −đưa máy ấn bấc thấm vào vị trí theo hành trình vạch sơ đồ di chuyển làm việc, xác định vạch xuất phát trục tâm (cọc ống thép) để tính chiều dài bấc thấm ấn vào đất; kiểm tra độ thẳng đứng trục tâm theo dây dọi thiết bị lắc treo (đặt) giá − Lắp bấc thấm vào trục điều khiển máy đưa đầu trục tâm đến vị trí đặt bấc − Gắn đầu neo vào đầu bấc thấm với chiều dài bấc gấp lại tối thiểu 30 cm ghim ghim thép nhờ máy dập cầm tay − Ấn trục tâm lõi thép lắp bấc thấm đến độ sâu cần thiết với tốc độ từ 0,15−0,6 m/s sau lại kéo trục tâm lên (lúc đầu neo giữ bấc thấm lại đất; trục tâm kéo lên hết, dùng kéo cắt đứt bấc thấm cho cịn 20 cm đầu bấc nhơ lên mặt tầng đệm cát trình lại đầu vị trí đặt bấc thấm Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Trong q trình thi cơng, hết cuộn bấc thấm cho phép nối bấc thấm với cuộn tiếp theo; nối, hai đầu bấc thấm phải chồng lên tối thiểu 30 cm ghim chặt ghim thép Trong trường hợp tầng đệm cát, tầng đất yếu có lớp đất tương đối cứng, máy không ấn trục tâm xuyên qua cần phải phát xử lý từ trước đắp tầng đệm cát cách đào bới cày xới (đương nhiên việc phải có dự kiến đồ án thiết kế) Trường hợp thi công ấn bấc thấm chưa đạt đến độ sâu thiết kế gặp trở ngại khơng ấn tiếp cần kịp thời dùng lại ấn định vị trí đặt bấc sang chỗ lân cận vịng 30 cm Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Phải có sổ kiểm tra theo dõi thi cơng ấn đặt bấc thấm ca máy ghi nhật ký, vẽ sơ đồ ghi chép chi tiết lần ấn đặt bấc thấm vị trí, chiều sâu, thời điểm thi công cố xảy q trình thi cơng Sau ấn đặt bấc thấm xong, phải dọn mảnh vụn bấc thấm phế thải khác rơi vãi mặt tầng đệm cát, đồng thời phải san phẳng lại bề mặt tầng cát đệm, bù phụ chỗ trũng cát trước đắp đắp phía Bộ mơn Kỹ thuật Hệ thống cơng nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi CHƯƠNG 8: THIẾT BỊ NÉN BẤC THẤM VÀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Hình 8.12 Thiết bị cắm bấc thấm có cột dạng hộp kín thi công Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống công nghiệp – Khoa Cơ khí – ĐH Thủy Lợi