nghiên cứu công nghệ top-down thi công móng các công trình thủy lợi

Luận văn thạc sĩ -1- LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo dạy làm việc Trường Đại Học Thuỷ Lợi tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả học tập, trau dồi kiến thức, đạo đức suốt năm học trường thời gian học cao học để tác giả có ngày hơm Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Vũ Quốc Vương trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ học viên từ lúc bắt đầu viết Đề cương đến lúc hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy giáo truyền đạt kiến thức bổ ích q trình học tập Xin cảm ơn phịng Đạo tạo Đại học sau Đại học, khoa Cơng trình tạo điều kiện thuận lợi trình học tập trình thực luận văn tác giả Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Anh chị em đồng nghiệp nơi tác giả công tác tạo điều kiện thuận lợi q trình tác giả hồn thành luận văn Cuối tác giả xin cảm ơn động viên khích lệ gia đình, quan tâm chăm sóc người xung quanh, tạo điều kiện tốt cho tác giả suốt trình làm luận văn tốt nghiệp để tác giả có thêm nhiều niềm tin nghị lực để hoàn thành tốt luận văn giao Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy giáo, quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn " Nghiên cứu công nghệ Top down thi cơng móng cơng trình thủy lợi ” hồn thành Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Hà nội, tháng 12 năm 2012 Học viên Bùi Trọng Bình Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -2- MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 IV CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 10 V NỘI DUNG LUẬN VĂN : 10 CHƯƠNG 11 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CƠNG TRÌNH NGẦM TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CƠNG 11 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 11 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM ĐẶT NƠNG 11 1.1.1 Phương pháp thi công mở tồn hố móng ( Open cut) 12 1.1.2 Phương pháp thi cơng theo trình tự từ xuống ( Top-down) 12 1.1.3 Phương pháp thi cơng theo trình tự lên ( Bottom up) 12 1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC VÀO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 13 1.2.1 Các phương pháp thi công đường hầm 13 1.2.1.1 Phương pháp khoan- nổ 13 1.2.1.2 Phương pháp NATM 15 1.2.1.3 Phương pháp giới toàn (TBM) 21 1.2.1.4 Phương pháp khiên 22 1.2.1.6 Phương pháp đánh chìm đoạn hầm 25 1.2.1.7 Phương pháp kích ống 26 1.2.2 Các công đoạn thi công đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện 28 1.3 THI CÔNG MĨNG TẦNG HẦM TRẠM BƠM ĐỨNG TRONG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI 31 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -3- 1.3.1 Sàn lắp ráp gian điều khiển trạm bơm 31 1.3.2 Gian đặt máy bơm 33 1.3.3 Buồng đặt ống hút 33 1.3.4 Xử lý móng tầng hầm buồng đặt ống hút 36 KẾT LUẬN CHƯƠNG 38 CHƯƠNG 39 THI CÔNG XỬ LÝ MÓNG TRẠM BƠM ĐỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN 39 2.1 ĐẶC ĐIỂM TRẠM BƠM ĐỨNG 39 2.1.1 Mục đích xây dựng 39 2.1.2 Các kiểu trạm bơm đứng 40 2.2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TOP - DOWN XỬ LÝ MÓNG 42 TRẠM BƠM ĐỨNG 42 2.2.1 Khái niệm chung phương pháp thi công 42 2.2.2 Áp dụng phương pháp Top-down để thi công trạm bơm đứng 43 2.2.3 Trình tự thi cơng theo phương pháp top-down 44 2.2.4 Các hệ thống chống đỡ q trình thi cơng trạm bơm đứng 49 2.2.5 Thi công bê tông 60 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 CHƯƠNG 62 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG 62 TỰ LÈN VÀO THÁP ĐIỀU ÁP NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 62 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 62 3.2 ĐẶC TÍNH VÀ VẬT LIỆU SẢN XUẤT BÊ TƠNG TỰ LÈN 63 3.2.1 Khái niệm bê tông tự lèn ( BTTL) 63 3.2.2.Đặc điểm bê tông tự lèn 64 3.2.3.Vật liệu cho sản xuất bê tông tự lèn 65 3.3 QUY TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTTL 66 3.3.1 Quy trình thiết kế cấp phối BTTL 66 3.3.2 Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông tự lèn 68 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -4- 3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTTL 68 3.4.1 Thiết kế thành phần BTTL theo phương pháp bê tông truyền thống: 68 3.4.2 Thiết kế thành phần BTTL hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) 70 3.4.3 Thiết kế thành phần BTTL phương pháp hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối 72 3.5 LỰA CHỌN VẬT LIỆU 73 3.5.1 Xi măng 73 3.5.2.Cốt liệu 74 3.5.3 Đá dăm sử dụng 75 3.5.4 Phụ gia mịn 76 3.5.5 Phụ gia giảm nước 77 3.6 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL 77 3.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HỖN HỢP BTTL 79 3.7.1 Phương pháp xác định độ linh động (độ chẩy xoè) hỗn hợp BTTL 79 rút côn 79 3.7.2 Phương pháp xác định khả tự đầm hỗn hợp BTTL khn hình L 80 3.8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG TỰ LÈN 81 3.8.1 Lựa chọn chuẩn bị vật liệu để sản xuất hỗn hợp BTTL 82 3.8.2 Cân đong vật liệu 83 3.8.3 Trộn hỗn hợp BTTL 83 3.8.4 Vận chuyển bê tông tự lèn 84 3.8.5 Đổ bê tông tự lèn 84 3.8.6 Bảo dưỡng BTTL 84 3.9 HIỆU QUẢ KỸ THUẬT- KINH TẾ - XÃ HỘI ĐEM LẠI 84 3.9.1 Hiệu kỹ thuật 84 3.9.2 Hiệu kinh tế 85 3.9.3 Hiệu xã hội 85 KẾT LUẬN CHƯƠNG 86 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -5- MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN 87 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG NĨI CHUNG VÀ THỦY LỢI NĨI RIÊNG 88 CHƯƠNG 89 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL CHO TRẠM BƠM BẮC NAM HÀ 89 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH 89 4.1.1 Vị trí cơng trình 89 4.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 90 4.1.3 Các thông số kỹ thuật 91 4.2 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL TRẠM BƠM 91 4.2.1 Các yêu cầu tiêu lý hỗn hợp bê tơng tự lèn bê tơng tự lèn91 4.2.2 Tính toán thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm 92 4.2.3 Một số tính chất bê tông tự lèn M250 94 4.2.4 Lưu ý công tác sản xuất, vận chuyển đổ bê tông 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN 100 NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ 101 KIẾN NGHỊ 101 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 104 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -6- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Các dạng nổ mìn lỗ nơng Hình 1-2: Trình tự đào phân đoạn đường hầm Hải Vân Hình 1-3: Hình ảnh hầm Hải Vân sau hồn thiện Hình 1-4: Máy đào đường hầm TBM Hình 1-5: Sơ đồ thi cơng khiên Hình 1-6: Lai dắt đốt hầm Thủ thiêm Hình 1-7: Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm phương pháp kích đẩy Hình 1-8: Kích ống giếng kích ống qua sơng Sài gịn cho loại D3000mm Hình 1-9: Mặt cắt ngang đường hầm khơng áp Hình 1-10 : Mặt cắt ngang đường hầm dẫn nước có áp Hình 1-11: Bố trí cụm thiết bị sữa chữa sàn lắp ráp gian máy Hình 1-12: Cắt dọc bố trí gian động cơ, gian điều khiển Hình 1-13: Bố trí buồng hút máy bơm Hình 1-14: Biện pháp thi cơng xử lý móng buồng hút Hình 2-1: Nhà máy bơm loại buồng ướt máy đặt chìm Hình 2-2: Nhà máy bơm loại buồng khơ Hình 2-3: Trình tự bước thi cơng Hình 2-4: Sử dụng cọc ván thép để ổn định mái dốc Hình 2- 5: Sử dụng ván thép để làm tường tầng hầm Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý làm việc loại máy rung Hình 2-7: Bố trí hệ chống ngang nhip (a) nhiều nhịp (b) Hình 2-8: Thép dầm chữ I Hình 2-9: Tường thi cơng hào vữa sét Hình 3-1: Thí nghiệm xác định độ chẩy x hỗn hợp BTTL Hình 3-2: Thiết bị thí nghiệm khả tự lèn hỗn hợp BTTL Hình 3-3: Rút côn kiểm tra độ linh động hỗn hợp BTTL Hình 3-4: Thí nghiệm độ chẩy xịe hỗn hợp BTTL Hình 3-5: Thí nghiệm kiểm tra khả tự lèn HHBTTL khuôn chữ U Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -7- Hình 3-6: Khn hình chữ U để kiểm tra khả tự lèn HHBT Hình 3-7: Thi cơng BTTL nút dầm– cột nhà 34 tầng – T34 Dự án Trung hịa Hình 3-8: Thi cơng đập xà lan di dộng bê tơng tự lèn bãi đúc Hình 3-9: Bơm bê tông tự lèn vào đáy đập xà lan Hình 4-1: Đường biểu thị tổn thất độ chẩy xoè theo thời gian hỗn hợp bê tơng tự lèn Hình 4-2: Biểu đồ thời gian đơng kết hỗn hợp BTTL Hình 4-3: Biểu đồ độ hút nước BTTL Hình 4-4: Biểu đồ phát triển cường độ nén theo thời gian DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3-1: Tính chất vật lý xi măng PCB40 Hà Tiên I Bảng 3-2: Các tiêu tính chất cát Bảng 3-3: Thành phần hạt cát Bảng 3-4 Các tiêu tính chất đá dăm sau sơ tuyển Bảng 3-5 Thành phần hạt đá dăm 10 – 20 Bảng 3-6 Thành phần hạt đá dăm – 10 Bảng 3-7: Tính chất lý Tro bay - Phả lại Bảng 4-1: Kết thành phần cấp phối bê tông tự lèn cho trạm bơm Bảng 4-2: Kết thí nghiệm tổn thất độ chẩy hỗn hợp BTTL theo thời gian Bảng 4-3: Thời gian đông kết hỗn hợp BTTL Bảng 4-4: Độ hút nước BTTL Bảng 4-5: Kết thí nghiệm cường độ nén BTTL Bảng 4-6: Kết thí nghiệm chống thấm nước mẫu BTTL Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -8- DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT BTTL : Bê tông tự lèn C : Cát CLL : Cốt liệu lớn CKD : Chất kết dính Đ : Đá N : Nước X, XM : Xi măng PG : Phụ gia T : Tro bay TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ -9- PHẦN MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Từ lâu giới cơng trình ngầm sử dụng rộng rãi lĩnh vực xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy lợi - thuỷ điện an ninh quốc phòng Đặc biệt nước phát triển xây dựng dân dụng cơng trình ngầm hay hạ tầng ngầm để phục vụ tiện ích sống tầng hầm nhà cao tầng, hầm gara ô tô,…Trong lĩnh vực giao thông dễ thấy xây dựng hệ thống thơng ngầm lịng đất (Metro) thị, hầm để vượt núi, vượt sông, vượt biền để tránh nguy tai nạn rút ngắn tuyến đường Trong công nghiệp khai thác mỏ hầm ngầm xây dựng phổ biến để khai thác nguồn tài ngun q giá lịng đất Trong lĩnh vực an ninh quốc phịng cơng trình ngầm cất giữ vũ khí, quân lương đảm bảo bí mật giảm thiểu thương vong Trong thuỷ lợi-thủy điện đường hầm xây dựng để dẫn nước vào tổ máy turbin, xây dựng bể ngầm, xi phơng… Đặc điểm chung cơng trình thủy lợi móng cơng trình chủ yếu đặt địa chất phức tạp Và cơng trình thi cơng điều kiện phức tạp điều kiện địa chất thủy văn, tiến độ thi cơng địi hỏi nhanh cấp thiết để đáp ứng toán kinh tế kỹ thuật đặt Hiện Việt Nam xây dựng, nâng cấp nhiều hệ thống thủy lợi nhằm phục vụ yêu cầu Trong có nhiều hạng mục cơng trình ngầm đất hầm dẫn nước, tháp điếu áp đặc biệt trạm bơm đứng có quy mơ lớn Do phải lựa chọn phương pháp thi cơng thích hợp khác với phương pháp thi công truyền thống để đạt hiểu cao Một phương pháp thi công áp dụng phương pháp “Top - down” Vì đề tài: “Nghiên cứu cơng nghệ Top down thi cơng móng cơng trình thủy lợi’’ cần thiết có ý nghĩa thực tiễn giai đoạn II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu cơng nghệ Top –Down thi cơng móng cơng trình thủy lợi Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 10 - III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a) Cách tiếp cận Nghiên cứu thơng qua việc thu thập tài liệu có liên quan tới đề tài : Các giáo trình địa kỹ thuật, giáo trình thiết kế thi công hầm thủy công, thủy điện, hầm giao thông giảng xây dựng công trình ngầm Đồng thời nghiên cứu tiếp cận với tài liệu chuyên nghành vật liệu xây dựng đặc biệt vật liệu bê tông Kết hợp với tham khảo tài liệu chuyên ngành nước nước ngoài, báo mạng internet b) Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính tốn Lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp với điều kiện Việt Nam IV CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Đưa tính ưu việt so với phương pháp thi công truyền thống - Ứng dụng công nghệ Top-down cho thi cơng cơng trình thủy lợi - Đề xuất đưa vào ứng dụng vật liệu bê tông tự lèn vào thi cơng móng cơng trình thủy lợi theo phương pháp Top-down - Đưa giải pháp vật liệu công nghệ sản xuất thi công cho trạm bơm Bắc Nam Hà V NỘI DUNG LUẬN VĂN : Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan phương pháp thi cơng cơng trình ngầm xây dựng thi cơng cơng trình thủy lợi Chương 2: Thi cơng xử lý móng trạm bơm đứng phương pháp Top - down Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bê tơng tự lèn vào thi cơng móng cơng trình thủy lợi Chương 4: Thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm Bắc Nam Hà Kết luận kiến nghị Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 90 - 4.1.2 Nhiệm vụ cơng trình Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải góp phần quan trọng ổn định phát triển nơng nghiệp tồn vùng Gần có số dự án sửa chữa, nâng cấp, bổ sung công trình Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải có trạm bơm Bắc Nam Hà trạm bơm có quy mơ lớn hệ thống có chức tưới tiêu cho vùng là: - Quy mô tưới cho huyện, thành phố, bao gồm huyện thị tỉnh Nam Định: Thành phố Nam Định, huyện Mỹ Lộc, huyện Vũ Bản, huyện Ý Yên huyện thị tỉnh Hà Nam: Thành phố Phủ Lý, huyện Thanh Liêm, huyện Bình Lục, huyện Lý Nhân - Đảm bảo cấp nước tưới cho khoảng 60.000ha đất nông nghiệp toàn hệ thống, tạo nguồn cấp nước phục vụ chăn nuôi gia súc, gia cầm, nuôi trồng thủy sản - Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho khoảng 1,2 triệu dân, khu công nghiệp tập trung sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp vùng - Tiêu nước, chống ngập úng cho khoảng 85.000ha diện tích đất nơng nghiệp vùng - Duy trì dịng chảy sơng trục hệ thống, góp phần giảm thiểu ô nhiễm, cạn kiệt nguồn nước cải thiện mơi trường sinh thái Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 91 - 4.1.3 Các thông số kỹ thuật - Đảm bảo mức tưới: p= 85% - Hệ số tưới thiết kế: q= 1,25 l/s/ha - Tần suất thiết kế tiêu: p=10% - Hệ số tiêu thiết kế: q=7,0 l/s/ha 4.2 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL TRẠM BƠM 4.2.1 Các yêu cầu tiêu lý hỗn hợp bê tông tự lèn bê tông tự lèn Việc lựa chọn thành phần cấp phối bê tông tự lèn loại bê tông khác kỹ sư vật liệu yêu cầu thiết kế yêu cầu thực tế thi cơng cơng trình Thơng thường nhà thiết kế cơng trình đặt tiêu lý hỗn hợp bê tông sản phẩm bê tông đông cứng cuối Dựa vào kỹ sư vật liệu lựa chọn cấp phối theo tiêu sau: * Yêu cầu tính hỗn hợp bê tơng tự lèn: - Độ linh động hỗn hợp bê tơng tự lèn thể thơng qua đường kính chẩy hỗn hợp ( thử rút côn ) D 50cm sau đến giây & Dmax = 65 -75 cm, không phân tầng, tách nước; - Khả tự lèn hỗn hợp bê tông chẩy qua khe cốt thép ( thử L – Box ) T40cm = đến giây & - H2 ≥ 0,8 ; H1 Đảm bảo thời gian trì độ linh động theo thời gian đủ để thi công ( vận chuyển, bơm hỗn hợp vào khối đổ … ); * u cầu tính bê tơng : - Mác bê tông tuổi thiết kế ( theo cường độ nén ) : M20; M25; M30 - Mác chống thấm ; - Mô đun đàn hồi v.v…; Vật liệu sử dụng bao gồm: - Xi măng: PCB 40 ( Nghi Sơn, Bỉm Sơn Tam Điệp ); - Cát vàng: Sơng Kơn – Bình Định; - Đá dăm :Định Bình – Bình Định Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 92 - - Tro bay Nhiệt điện Phả lại qua tuyển chọn; - Puzôlan thiên nhiên Gia Quy- Bà Rịa – Vũng tầu; - Bột đá vôi bán thị trường Miền Bắc; - Phụ gia siêu dẻo: SB80A Castech; - Phụ gia điều chỉnh độ linh động: Rheology Modifying Admixture hãng GRACE VMAR 4.2.2 Tính tốn thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm Bước 1: Xác định hàm lượng cốt liệu lớn Thể tích tuyệt đối đá dùng cho bê tông tự lèn: Vđ = 0,28 ÷ 0,35 m3/m3 Đ = Vđ ρđbh = 0,30*2850 = 912 (Kg) Trong đó: Đ: khối lượng đá m3 bê tơng, kg Vđ: thể tích đá m3 bê tơng, m3 ρđbh: khối lượng thể tích (bảo hòa nước) đá, kg/m3 Bước 2: Hàm lượng nước: 155 ÷ 195 kg/m3 Chọn hàm lượng nước thiết kế : N = 180 (Kg/ m3) Bước 3: Tỷ lệ N/B: 28% ÷ 35% theo khối lượng Chọn tỷ lệ N/B = 35% Bước 4: Hàm lượng bột (Xi măng + Tro bay Phả Lại) B= Trong đó: 180 N = = 514 (Kg) N 0.35 B B: khối lượng bột m3 bê tông, kg Khối lượng bột m3 bê tơng thường: 0,16 ÷ 0,19 m3/m3 bê tơng (400 ÷ 600) kg N/B: tỷ lệ nước-bột theo khối lượng Bước 5: Tỷ lệ N/X, xác định bê tông thường, dùng công thức Bôlômay Rbt28 = A.Rx28.(X/N-0,5) Trong đó: Rbt28: cường độ nén bê tông thiết kế ngày tuổi 28, Rbt28 = 25(Mpa) Rx28: cường độ nén xi măng ngày tuổi 28, Rx28 = 40 (Mpa) A: hệ số tra bảng, lấy A = 0,60 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 93 - X/N: tỷ lệ nước-xi măng Thay số liệu vào công thức : 25=0,6*40*(X/N-0,5) => X/N = 1,541 Bước 6: Hàm lượng xi măng X = Trong đó: N = 180*1,541 = 277 (Kg) N X X: khối lượng xi măng m3 bê tông, kg N/X: tỷ lệ nước-xi măng Bước 7: Hàm lượng tro bay Phả Lại: T = B – X = 514 – 277 = 237 (Kg) Trong đó: T: khối lượng tro Phả Lại m3 bê tông, kg B: khối lượng bột m3 bê tông, kg X: khối lượng xi măng 1m3 bê tông, kg Bước 8: Hàm lượng cát:   X   ρx C= 1000 −    + T ρT +  + N + A .ρ cbh  ρđ  Đ 237 912   277 + + + 180 +  * 2,620 = 811 Kg   3,100 2,340 2,850 C= 1000 −   Trong đó: X, T, C, Đ, N, A: khối lượng xi măng, tro, cát, đá, nước, thể tích khí m3 bê tông, kg ρx, ρT, ρđ: khối lượng riêng xi măng, tro bay đá, kg/m3 ρcbh: khối lượng thể tích (bão hịa nước) cát, kg/m3 Bảng 4-1: Kết thành phần cấp phối bê tông tự lèn cho trạm bơm Vật liệu dùng cho 1m3 bê tông Mác bê SB80A Tro bay Xi măng Cát Đá Nước daN/cm2 (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) ( %) M25 237 277 811 912 180 0,3% tông Học viên: Bùi Trọng Bình Castech Luận văn thạc sĩ - 94 - 4.2.3 Một số tính chất bê tơng tự lèn M250 4.2.3.1 Độ linh động hỗn hợp Trong trường hợp BTTL có đường kính chẩy xoè hỗn hợp bê tông sau trộn từ 690 mm đến 710 mm Đối với bê tông tự lèn độ linh động ( độ chẩy xoè hỗn hợp ) quan trọng Nếu độ linh động hỗn hợp suy giảm nhanh theo thời gian làm ảnh hưởng đến khả tự đầm tự điền đầy bê tông tự lèn ảnh hưởng xấu đến chất lượng kết cấu bê tông sau Sự suy giảm độ linh động hỗn hợp bê tơng tự lèn trình bầy bảng 4-2 đồ thị hình 4-1 Các thí nghiệm làm phịng thí nghiệm với nhiệt độ từ 28 đến 30oC Bảng 4-2: Kết thí nghiệm tổn thất độ chẩy hỗn hợp BTTL theo thời gian Đường kính chẩy xoè (D-tính mm ) hỗn hợp BTTL thời điểm đo (T- phút ) Mác BTTL (MPa ) 60 90 120 690 M25 30 680 670 660 655 Đường quan hệ: T ~ D 710 D(mm) 700 690 680 670 660 650 30 60 90 120 T(phut) Hình 4-1: Đường biểu thị tổn thất độ chẩy xoè theo thời gian hỗn hợp bê tơng tự lèn Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 95 - 4.2.3.2 Thời gian đông kết hỗn hợp bê tông tự lèn Để phục vụ xây dựng cơng trình Thuỷ lợi bê tông tự lèn, đề tài tiến hành nghiên cứu thời gian bắt đầu kết thúc đông kết khoảng thời gian đông kết hỗn hợp bê tơng Thiết bị sử dụng q trình nghiên cứu máy Penetrometer ITALY với loại kim có diện tích mặt tiếp xúc với hỗn hợp bê tơng 3,26; 1,6; 0,65; 0,32 0,16 cm2 Quy trình thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C403 Kết thí nghiệm trình bầy bảng 4-3 hình 4-2 Bảng 4-3: Thời gian đơng kết hỗn hợp BTTL Thời gian Cường độ kháng xuyên, Mpa (phút) Hỗn hợp BTTL M25 360 1,65 390 2,10 420 2,38 450 2,75 480 3,15 510 3.46 540 4,62 570 5,54 600 12,19 630 18,75 660 25,00 690 27,65 720 29,00 750 32,64 780 35,25 Thời gian đông kết, giờ-phút Bắt đầu Kết thúc Khoảng thời gian đông kết Học viên: Bùi Trọng Bình 13h30 16h30 3h00 CĐ.KHÁNG XUYÊN( MPa ) Luận văn thạc sĩ - 96 - BĐ THỜI GIAN ĐÔNG KẾT 40 30 20 10 360 420 480 540 600 660 720 780 THỜI GIÂN ĐÔNG KẾT(PHÚT) Hình 4-2: Biểu đồ thời gian đơng kết hỗn hợp BTTL 4.2.3.3 Độ hút nước bê tông tự lèn Để nghiên cứu tính hụt nước bê tơng tự lèn đề tài thí nghiệm từ mẫu đúc kích thước 150 x 150 x 150 mm cấp phối mác 25MPa tuổi ngày, 28 ngày 56 ngày Quy trình thí nghiệm tuân theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 3113 : 1993 Độ hút nước H viên mẫu tính % theo công thức: H= m1 − m x100 m0 m1 – Khối lượng viên mẫu trạng thái bão hồ nước, tính g; m0 – Khối lượng viên mẫu trạng thái xấy khô tới khối lượng khơng đổi , tính gam; Độ hút nước bê tơng tính trung bình số học viên mẫu, xác đến 0,1% Kết thí nghiệm độ hút nước bê tông tự lèn trình bày bảng 4-4 biểu đồ 4-3 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 97 - Bảng 4-4: Độ hút nước BTTL Độ hút nước BTTL theo tuổi, tính theo % Mác BTTL (MPa) ngày 14 ngày 28 ngày 56 ngày 25 6,50 6,20 5,68 5,45 ĐỘ HÚT NƯỚC ( % ) H (%) - T ( Ngày ) - CPI 6.5 5.5 4.5 14 28 56 THỜI GIAN(NGÀY) Hình 4-3: Biểu đồ độ hút nước BTTL Từ kết bảng 4-4 biểu đồ 4-3 cho thấy bê tông tự lèn loại bê tông đựơc sản xuất từ cốt liệu mịn có thêm phụ gia khí ( phụ gia điều chỉnh độ linh động chống tách nước, chống phân tầng ) độ hút nước ngày đầu đông kết tương đối cao 4.2.3.4 Sự phát triển cường độ nén bê tông tự lèn Đối với bê tông tự lèn lượng dùng bột khoáng mịn tương đối cao có loại hoạt tính khơng hoạt tính, việc nghiên cứu phát triển cường độ nén theo thời gian cần thiết Từ việc nghiên cứu , thi công nhà xây dựng Thuỷ lợi tính tốn thời gian bê tông tự lèn đạt cường độ cần thiết đủ để tháo ván khuôn.Căn thử nghiệm tuân thủ tiêu chuẩn Việt nam TCVN 3118 : 1993 “ Bê tông nặng Phương pháp xác định cường độ chịu nén” Bảng kết mẫu kết thử nghiệm cường độ chịu nén BTTL xem chi tiết Phụ lục-1 Sự phát triển cường độ nén theo thời gian BTTL trình bày bảng 4-5 biểu đồ 4-4 Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 98 - Bảng 4-5: Kết thí nghiệm cường độ nén BTTL Cường độ nén tuổi bê tông tự lèn (Rn), MPa Mác BT, MPa 14 ngày 21 ngày 28 ngày 56 ngày 25 16,20 19,50 22,60 26,10 29,50 31,00 Cường độ nén(Mpa) BĐ Rn(MPa) ~ T(ngày) 40 30 Series1 20 10 14 21 28 56 Thời gian(ngày) Hình 4-4: Biểu đồ phát triển cường độ nén theo thời gian 4.2.3.4 Tính chống thấm nước BTTL Bê tông dùng kết cấu bê tông bê tơng cốt thép cơng trình Thuỷ lợi, ngồi tính chất lý thơng thường địi hỏi phải có tính chống thấm nước tốt Để áp dụng bê tơng tự lèn vào cơng trình Thuỷ lợi, đề tài nghiên cứu tính chống thấm nước bê tơng tự lèn Quy trình thí nghiệm tn thủ tiêu chuẩn Việt nam TCVN 3116 : 1993 “ Bê tông nặng Phương pháp xác định độ chống thấm nước” Bảng kết mẫu kết thí nghiệm chống thấm bê tơng xem phụ lục PL-2 Kết thí nghiệm chống thấm nước tổ mẫu BTTL tuổi 28 ngày nêu bảng 4-6 Bảng 4-6: Kết thí nghiệm chống thấm nước mẫu BTTL Mác bê tông, MPa 25 Độ chống thấm CT BTTL, atm Nhìn chung, ngồi sai số q trình thí nghiệm, nói tính chống thấm bê tơng tự lèn tương tự bê tông truyền thống mác Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 99 - 4.2.4 Lưu ý công tác sản xuất, vận chuyển đổ bê tông Các sở sản xuất bê tơng bố trí gần cụm cơng trình để thuận tiện sản xuất vận chuyển đến hạng mục cơng trình Phương thức phân phối vận chuyển bê tông tự lèn phụ thuộc vào kích thước kết cấu bê tơng đổ, khoảng cách từ trạm trộn đến nơi thi cơng Cần tính tốn thời gian trì tính cơng tác (tổn thất độ chảy xoè) cho bê tông tự lèn thiết kế thành phần bê tông Thời gian trì tính chảy cao khả tự lèn chặt 90 phút.Các thiết bị vận chuyển phân phối bê tông tự lèn tương tự bê tông thi công công nghệ bơm Trước đổ bê tông tự lèn , cần đảm bảo vị trí cốt thép ván khn Việc lắp đặt ván khuôn tháp điều áp phải đảm bảo ngăn chặn vữa thi công Công nghệ bơm tiên tiến từ đáy ván khuôn khuyến cáo sử dụng Việc đổ bê tông tự lèn dễ so với bê tông thường, nguyên tắc đổ khuyến cáo cho việc phân tầng nhỏ là: + Giới hạn chiều cao đến 5m; + Giới hạn chiều ngang dòng chảy từ nơi bắt đầu đổ 10m Các khoảng cách đổ lớn chấp nhận đảm bảo tính bê tơng tự lèn Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 100 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN Có nhiều phương pháp thi công đường hầm áp dụng phổ biến Việt Nam phương pháp thi công khoan nổ Việc thi công đường hầm nhà máy thủy điện có thi cơng tháp điều áp thi cơng khoan nổ máy đào tuỳ thuộc vào tính chất đặc thù cụ thể tháp, phụ thuộc diện tích mặt cắt cơng trình, điều kiện địa chất khoảng cách từ tháp điều áp đến mặt đất Đối với mốt số cơng trình thủy lợi tháp điều áp, hầm dẫn nước, trạm bơm đặc biệt trạm bơm đứng có sâu lớn nên áp dụng phương pháp thi công từ xuống (Top-down) Trong lĩnh vực xây dựng có nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng vật liệu đưa vào sản xuất Trong số giải pháp bê tơng tự lèn làm vật liệu thay dần cho bê tơng thường Với cơng trình thủy lợi ln có yêu cầu đặc thù riêng Luận văn sâu nghiên cứu công nghệ bê tông tự lèn áp dụng vào thi cơng cơng trình thủy lợi nói chung trạm bơm đứng nói riêng Bê tơng tự lèn có tính chất lý hồn tồn giống bê tơng truyền thống, dùng vào tất cơng trình thiết kế cho bê tơng Tuy nhiên bê tơng tự lèn chứa lượng xi măng, bột khoáng mịn lớn có độ chẩy cao so với bê tơng truyền thống nên thi công cần ý đến công tác ván khn cho kín nước khơng gây tượng vữa bê tông; Từ loại nguyên vật liệu thơng thường phụ gia siêu dẻo có bán Việt nam, chế tạo bê tơng tự lèn từ mác thấp M20,M25,M30 dùng cho cơng trình Thủy lợi mác cao M40,M50 dùng cho cơng trình giao thơng dân dụng Bê tơng tự lèn mác cao dễ thiết kế cấp phối thi cơng; Có nhiều phương pháp thiết kế thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông tự lèn Trong luận văn học viên chọn phương pháp hiệp hội bê tông Nhật kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối dùng để tính tốn thiết kế Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 101 - Bê tông tự lèn có lượng chất kết dính nhiều phải dùng phụ gia siêu dẻo hệ nên giá thành có cao bê tơng truyền thống Tuy nhiên kết cấu có cốt thép dầy, kích thước mỏng sử dụng bê tơng tự lèn biện pháp hữu hiệu, đặc biệt với cơng trình thủy lợi ngày u cầu chất lượng cao Như hạng mục hầm dẫn nước, tháp điều áp, đập, xà lan, trạm bơm đứng Công nghệ sản xuất bê tông tự lèn thực tế giống bê tông truyền thống Tuy nhiên, có khác biệt so với bê tơng truyền thống, hỗn hợp bê tơng có độ linh động cao khả tự đầm, tự điền đầy khn mẫu, quy trình sản xuất thi cơng cần có u cầu đặc biệt phải tuân thủ nghiêm ngặt 10 Trong luận văn, tác giả thiết kế cấp phối bê tông tự lèn tính tốn kết cấu cụ thể cho hạng mục trạm bơm đứng thủy lợi NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ Trong trình nghiên cứu, cịn thiếu tài liệu thơng tin thực tế nên luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót Cơng tác làm thí nghiệm thực tế cịn có hạn chế định nên mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn bè đồng nghiệp để kết nghiên cứu hoàn thiện KIẾN NGHỊ Cần phải nghiên cứu bổ sung vào giáo trình, tài liệu chuyên nghành tiêu chuẩn xây dựng để phục vụ cho công việc giảng dạy thiết kế hồn thiện Phát huy tính ưu việt bê tơng tự lèn đưa vào ứng dụng có hiệu cao xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất BTTL đảm bảo tận dụng nguồn vật liệu chỗ cho địa phương để giảm giá thành sản xuất Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 102 - DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Bộ Môn Thi công (2004), Giáo trình Thi cơng cơng trình Thủy Lợi, Trường Đại Học Thủy Lợi Hà Nội Nguyễn Văn Chánh, Phan Xn Hồng, Nguyễn Ninh Thụy, Bê tơng tự lèn Tạp chí phát triển Khoa học cơng nghệ Đại học Quốc gia thành phố HCM, Vol 3, Tháng 5/6/ 2000 ( 72 – 79 ) Nguyễn Hữu Đẩu (2001), Neo đất, Nxb Xây dựng, Hà Nội Vũ Trọng Hồng (2004), Giáo trình Thi cơng đường hầm thủy công (Bài giảng cao học), Trường Đại Học Thủy Lợi Hà Nội Nguyễn Tuấn Hiển, Đỗ Hữu Trí, Kết bước đầu nghiên cứu bê tông tự đầm phục vụ xây dựng cơng trình giao thơng Tạp chí khoa học Viện Khoa học Công nghệ GTVT, 2003 Võ Trọng Hùng (2005), Giáo trình Cơ học đá, Nhà Xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết kế thi cơng hố móng sâu, Nxb Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tuấn (2001), Giáo trình Thi cơng Hầm, Nhà Xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Thế Phùng (2009), Giáo trình Thi cơng cơng trình ngầm bằng, Nhà Xuất Xây dựng 10.Nguyễn Như Quý, Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu sẵn có điều kiện Việt nam Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ – Trường Đại học xây dung Hà nội 11 Đỗ Minh Tồn (2003), Giáo trình đất đá xây dựng, Trường Đại Học Mỏ - Địa chất 12 Nguyễn Xn Trọng (2004), Giáo trình Thi cơng hầm cơng trình ngầm, Nhà Xuất Xây dựng 13.Hồng Phó Un, Một số kết nghiên cứu ứng dụng bê tông tự đầm xây dung Thủy lợi, Tạp chí NN&PTNT 1/2004(81 – 83 ) Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 103 - Tiếng Anh Bahwanasigh and Rejnisk K.Goel - 2006, Tunnelling in weak rock, India C.van der veen (1992), Exercire sheetpile design, International Institute for Hydraulic Engineerisy Deeft, Neitherlands John O Bickel et all (2004) Tunnel Engineering Handbook CBS Publishers & Distributors, India Recommendation for Self – Compacting Concrete, Japan Societ of Civil Engineers, Japan, 1999 Takefumi Shindoh and Yasunori Matsuoka Development of Combination – Type Selft – Compacting Concrete and Evaluation Test Methods Journal of Concrete Technology – 2003 Concrete Institute (26 – 36 ) Timo Seidenfu (2006), Collapses in Tunnelling http://www.fhwa.dot.gov/bridge/tunnel/pubs/nhi09010/05ofni http://www.scribd.com/doc/6634185 NATM va-cac-khai-niem http://www apave.com.vn/home/Default.asp Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 104 - PHỤ LỤC Học viên: Bùi Trọng Bình ... TÀI Nghiên cứu công nghệ Top –Down thi công móng cơng trình thủy lợi Học viên: Bùi Trọng Bình Luận văn thạc sĩ - 10 - III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a) Cách tiếp cận Nghiên cứu thông... cơng trình thủy lợi Chương 2: Thi cơng xử lý móng trạm bơm đứng phương pháp Top - down Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào thi cơng móng cơng trình thủy lợi Chương 4: Thi? ??t... TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CƠNG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM ĐẶT NƠNG Hầm cơng trình ngầm đặt