TRÌNH TỰ THI CÔNG LẮP RÁP BẾN LẮP RÁP NHANH ThS. NGUYỄN THỊ BẠCH DƯƠNG Bộ môn CTGTTP và CTT Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo giới thiệu quá trình và trình tự thi công kết cấu công trình bến lắp ráp nhanh, một loại giải pháp kết cấu mới cho xây dựng cảng nước sâu, xa bờ, tại nới biển hở và bán hở tại Việt Nam. Summary: This article introduces the process of rapid installation of piers - a new structural measure for offshore ports constructed on peninsulas and seashores in Viet Nam. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Kết cấu bến lắp ráp nhanh (BLRN) là loại công trình với các bộ phận được chế tạo sẵn trên bờ, chúng được chở tới vị trí xây dựng và được lắp dựng. Quá trình thi công của nó khác hẳn với các kết cấu bến thông thường. Vì vậy việc nghiên cứu quá trình thi công loại công trình bến này là cần thiết phục vụ cho quá trình thiết kế và thi công công trình bến dạng này. II. TRÌNH TỰ THI CÔNG LẮP RÁP 2.1. Trình tự thi công lắp ráp BLRN cố định CT 2 Để tiến hành lắp ráp loại bến này, ngoài các thiết bị nổi, máy móc thi công giống như trong quá trình thi công các loại cảng khác (máy định vị, máy đóng cọc, …), còn phải có bộ phận thiết bị quan trọng đó là bộ phận thiết bị kích DELONG, hệ thống dây neo định vị cho sà lan. Tuỳ từng trường hợp cầu tàu dạng nhô, song song, liền bờ, chữ T, chữ L, chữ U … mà tiến hành lựa chọn lắp dựng sà lan nào trước, ngoài ra còn có các trụ neo, … Hình 2.1. Mặt bằng làm việc của BLRN hình bàn tay Hình 2.2. Mặt bằng làm việc của BLRN hình chữ T Khi tiến hành lắp dựng sà lan với cọc phải xác định được tải trọng bản thân của một sà lan và chọn được loại kích sử dụng thích hợp. Thông thường dùng kích Delong đôi có công suất nâng 1069 tấn, và công suất đỡ hay giữ được khoảng 2000 tấn, họat động khi áp suất khí nén được cung cấp là 350 psi. Khi thiết kế phải tiến hành phân tích mô hình để sử dụng số lượng kích ít nhất mà vẫn đảm bảo được độ bền kết cấu khi nâng hạ và xác định được bao nhiêu cọc phải đóng trước. Từ đó chỉ lắp các kích tại các vị trí cần thiết để cố định cho sà lan. Việc tiếp tục đóng nốt số cọc còn lại sẽ thuận lợi, an toàn và nhanh chóng hơn. Các bước thi công cơ bản Bước 1: Kéo các sà lan tới vị trí xây dựng, định vị tạm thời các sà lan bằng dây neo - Khi các sà lan thi công được kéo đến vị trí xây dựng, người ta tiến hành neo bằng dây neo định vị cho sà lan thử (có thể là sà lan thứ cuối cùng lắp dựng trong số tất cả các sà lan dùng lắp dựng). sà lan này đóng tại vị trí có thể làm bộ phận định vị hay điểm tựa cho sà lan thứ nhất được tiến hành lắp dựng chính thức. Sau khi neo sà lan thử, theo dõi sự dịch chuyển (chuyển vị) của nó theo hai phương x, z (nằm trên mặt phẳng nước biển) dưới tác dụng của điều kiện môi trường tự nhiên vào các thời điểm khác nhau trong ngày sẽ biết được chính xác các chuyển vị dx, dz. Các chuyển vị này có thể được dự tính theo lý thuyết hoặc theo kinh nghiệm thi công. Từ đó kết hợp với việc thiết kế sai số nghiêng lệch do công tác đóng cọc đưa đến quyết định đóng đồng thời bao nhiêu cọc cùng lúc, và đóng các cọc có lắp kích trước. Lúc này cọc chịu lực ngang do sà lan va đập vào cọc do bị dịch chuyển bởi lực do sóng, dòng chảy, gió tác dụng. Ngoài ra sà lan này còn có nhiệm vụ là sàn công tác cho cẩu đóng cọc + Neo sà lan thử tại vị trí sát vị trí cầu tàu định đóng. + Tiến hành đóng cọc định vị theo hai phương x, z cho sà lan thử. TCT2 - Lắp dựng kích Delong lên các cọc định vị. Kích Delong vào thời điểm này làm nhiệm vụ là bộ phận nối sà lan với cọc. Như thế sà lan thử được định vị theo ba phương x, y, z. Ghi chú: Việc tiến hành định vị cho sà lan thử như trên (có thể là sà lan lắp ráp cuối cùng) có ý nghĩa là lắp ráp thử một sà lan qua đó tiến hành định vị và lắp ráp chính xác hơn, tránh những trường hợp rủi ro, không an toàn xảy ra trong quá trình thi công. Bước 2: Lắp dựng phân đoạn đầu tiên - Kéo sà lan của phân đoạn thứ nhất vào vị trí đóng cọc (sà lan 1), neo sà lan 1 dựa vào sà lan thử - Tiến hành đóng các cọc cần thiết cho sà lan 1. Tàu đóng cọc có thể được nằm trên sà lan thử. - Lắp dựng kích cho các cọc sà lan 1, kích giữ sà lan ở vị trí cố định. Đóng nốt các cọc còn lại. - Nâng sà lan 1 cao hơn cao trình thiết kế, tiến hành hàn chi tiết gối đỡ - Hạ sà lan thứ nhất xuống tới cao trình thiết kế, tháo dỡ kích, cắt cọc tại vị trí bằng cao trình boong của sà lan lắp dựng, hàn liên kết các bộ phận sà lan vào cọc. - Tháo dỡ kích và nhổ cọc ở sà lan thử. sà lan thử có thể sử dụng làm sà lan đóng cọc. Bước 3: Lắp dựng cầu dẫn (nếu có cầu dẫn ở sà lan 1) - Lắp dựng các sà lan cầu dẫn cho sà lan 1 theo trình tự như lắp dựng sà lan 1 ở trên. - Kéo sà lan tiếp theo vào vị trí lắp dựng. Bước 4: Lắp dựng các sà lan tiếp theo - Lắp dựng cho các sà lan tiếp theo và đến sà lan cuối cùng đều theo trình tự như lắp dựng sà lan 1 ở trên. Bước 5: Hoàn thiện - Các công tác cuối cùng và hoàn thiện mặt bằng. Lưu ý: - Cọc đóng tới vị trí thiết kế nhưng có chiều dài thực lớn hơn chiều dài thiết kế để kích còn trượt trên đầu cọc, sau khi hàn cố định, tháo kích mới tiến hành cắt cọc. - Do chiều dài tự do của cọc lớn nên khi đóng cọc phải dùng cọc dẫn. - Các bộ phận con trạch, cầu, mố trụ trên bờ khi hoàn tất mới lắp dựng sà lan Dưới đây giới thiệu trình tự thi công một cầu tàu hình L, với hai sà lan đơn lắp nối tiếp nhau. Bước 1 (hình 2.3 đến 2.5) Hình 2.3. Kéo sà lan tới vị trí xây dựng Hình 2.4. Xác định vị trí lắp dựng cho sà lan CT 2 Hình 2.5. Lắp dựng sà lan thử (sà lan 2) Hình 2.6. Lắp dựng cho sà lan 1 Bước 2 (hình 2.6 đến 2.10) Hình 2.7. Công tác đóng cọc Hình 2.8. Nối cọc Hình 2.9. Hoàn thiện công tác đóng cọc Hình 2.10. Chi tiết lắp ráp kích và hàn cố định sà lan với cọc Bước 3 (hình 2.11) Hình 2.11. Lắp dựng cầu dẫn Hình 2.12 Dịch chuyển sà lan 2 vào vị trí TCT2 Bước 4 (hình 2.12 và 2.13) Hình 2.13. Công tác lắp dựng cho sà lan 2 Hình 2.14. Hoàn thiện các công việc còn lại Bước 5 (hình 2.14) 2.2. Trình tự thi công BLRN di động và việc tái sử dụng công trình BLRN 2.2.1. Trình tự thi công BLRN di động Khi công trình BLRN được sử dụng như một công trình tạm, công trình tại vị trí mực nước thường xuyên thay đổi, các kích DeLong không được hàn cố định vào sà lan, việc xác định số lượng kích trong quá trình thi công giống như trên nhưng số lượng kích dùng trong quá trình khai thác có thể khác nhau, số lượng cọc trên phân đoạn công trình bằng với số lượng kích được lắp dựng cho quá trình khai thác. Quá trình thi công lắp dựng tương tự như trong mục 2.1, nhưng trong bước 2 không có công tác hàn cố định sà lan. 2.2.2. Tái sử dụng công trình BLRN Các thao tác thi công cho quá trình tháo dỡ BLRN để tái sử dụng công trình BLRN như sau: * Với công trình BLRN cố định - Bước 1: Tháo dỡ hoặc dịch chuyển các thiết bị phục vụ quá trình khai thác BLRN (cần trục cổng, hàng hoá, …). Tháo dỡ mối hàn mặt boong với cọc tại ví trí có cọc trên thân sà lan. - Bước 2: Hàn nối cọc - Bước 3: Lắp kích DeLong tại các vị trí cọc, kích giữ sà lan. Phá dỡ các liên kết hàn bên trong thân sà lan với cọc và gối đỡ. - Bước 4: Dùng hệ thống kích DeLong hạ cao trình đặt sà lan xuống vị trí mực nước - Bước 5: Không kích sà lan, thả lỏng sà lan nổi trên hệ cọc, neo giữa sà lan bằng hệ neo. Cắt cọc và kéo sà lan ra khỏi hệ cọc. - Bước 6: Nhổ các các cọc để sử dụng lại, các cọc sau khi nhổ được chở đến vị trí xây dựng mới bằng các sà lan phân đoạn. CT 2 - Bước 7: Dịch chuyển sà lan tới vị trí xây dựng mới. * Với công trình BLRN di động và công trình tạm - Bước 1: Tháo dỡ hoặc dịch chuyển các thiết bị phục vụ quá trình khai thác BLRN (cần trục cổng, hàng hoá, …). - Bước 2: Dùng hệ thống kích DeLong hạ cao trình đặt sà lan xuống vị trí mực nước - Bước 3: Không kích sà lan, thả lỏng sà lan nổi trên hệ cọc, neo giữa sà lan bằng hệ neo. Cắt cọc và kéo sà lan ra khỏi hệ cọc. - Bước 4: Nhổ các các cọc để sử dụng lại, các cọc sau khi nhổ được chở đến vị trí xây dựng mới bằng các sà lan phân đoạn. - Bước 5: Dịch chuyển sà lan tới vị trí xây dựng mới. III. KẾT LUẬN Với trình tự thi công loại BLRN như trên, việc thi công lắp ráp BLRN cố định là quá trình thi công điển hình có thể chia thành các giai đoạn tính toán như sau: - Giai đoạn chế tạo các sà lan và cọc ống thép tại nhà máy trên bờ (các phân đoạn cầu tàu hay còn gọi là các môdul). - Giai đoạn 1: Là giai đoạn vận chuyển sà lan, cọc, kích và các thiết bị phụ trợ tới vị trí thi công công trình. Sà lan làm việc như phương tiện thuỷ, chịu tác dụng của các lực - Giai đoạn 2: Là giai đoạn neo giữ sà lan. Lúc này sà lan chịu lực sóng, gió, dòng chảy, lực căng dây neo, có thể có lực tựa tàu vào sà lan bên cạnh. - Giai đoạn 3: Đóng cọc tại vị trí lắp dựng kích, lúc này có thể cọc chịu lực va đập của sà lan vào cọc. Lắp dựng các kích theo vị trí thiết kế. - Giai đoạn 4: Là giai đoạn kích giữ sà lan cố định và đóng nốt các cọc còn lại. Lúc này sà lan được neo giữ bởi các kích. - Giai đoạn 5: Là giai đoạn kích sà lan cao hơn cao trình thiết kế, hàn liên kết sà lan vào cọc, hàn chi tiết gối đỡ. - Giai đoạn 6: Kích hạ sà lan xuống cao trình thiết kế, hàn liên kết sà lan và cọc, tháo kích. - Giai đoạn 7: Hoàn thiện các công việc còn lại. - Giai đoạn 8: Sau khi thi công xong công trình, công trình BLRN được đưa vào khai thác như kết cấu bến thông thường, chịu tác động của tất cả các lực như sóng, gió, dòng chảy, neo, va, tựa tàu, hàng hoá, cần cẩu, Thông qua quá trình lắp ráp BLRN có thể nhận thấy, có bốn loại liên kết chính của BLRN trong quá trình thi công và khai thác quyết định tới việc xây dựng mô hình tính toán BLRN đó là: - Loại 1: Liên kết bằng kích DeLong trong quá trình thi công hoặc là kết cấu công trình bán cố định, lúc này kích DeLong nối với sà lan bằng 8 thanh giằng, và tì trên cọc để hoạt động nâng hạ sà lan theo các cao trình cần thiết. - Loại 2: Liên kết kiểu gối đỡ phần bên ngoài cho sà lan trên nền cọc. Khi kích Delong nâng sà lan cao hơn cao trình thiết kế, tiến hành hàn chi tiết gối đỡ vào thân cọc tại cao độ thiết kế cho đáy sà lan. TCT2 - Loại 3: Liên kết hàn cố định sà lan vào cọc phần bên trong. - Loại 4: Liên kết giữa cọc và đất nền. Trong đó việc xác định mô hình hoá cho liên kết loại 1 và loại 4 để lựa chọn xây dựng mô hình tính toán BLRN là rất cần thiết. Với các giai đoạn thi công và khai thác như trên của các dạng BLRN, các trạng thái làm việc điển hình BLRN được tập trung nghiên cứu như sau: - Giai đoạn 4, 5 của BLRN cố định. - Giai đoạn 8 của BLRN cố định. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thị Bạch Dương (2000), Một vài vấn đề về công trình bến lắp ráp nhanh, Tạp chí thông tin khoa học kỹ thuật hàng hải – Phân hiệu đại học hàng hải (Số 2), TP Hồ Chí Minh, tr 186 [2] Nguyễn Thị Bạch Dương, Nghiên cứu tính toán thiết kế công trình bến lắp ráp nhanh, Luận văn thạc sĩ KHKT, Hải Phòng 2003. [3] ThS.Nguyễn Thị Bạch Dương, Giải pháp kết cấu cho công trình cảng biển nước sâu, Tạp chí khoa học giao thông vận tải - Trường Đại học GTVT (Số 12), 11/2005, tr 186. [4] ThS. Nguyễn Thị Bạch Dương (2007), Tổng quan về công trình cảng biển lắp ráp nhanh, Chuyên đề 1, Hà Nội. [5] Bouygues offshore (1992), DELONG JACK SYSTEMS, Description and references♦ . cấu bến thông thường. Vì vậy việc nghiên cứu quá trình thi công loại công trình bến này là cần thi t phục vụ cho quá trình thi t kế và thi công công trình bến dạng này. II. TRÌNH TỰ THI CÔNG LẮP. TỰ THI CÔNG LẮP RÁP 2.1. Trình tự thi công lắp ráp BLRN cố định CT 2 Để tiến hành lắp ráp loại bến này, ngoài các thi t bị nổi, máy móc thi công giống như trong quá trình thi công các loại. TRÌNH TỰ THI CÔNG LẮP RÁP BẾN LẮP RÁP NHANH ThS. NGUYỄN THỊ BẠCH DƯƠNG Bộ môn CTGTTP và CTT Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo giới thi u quá trình