công nghệ thi công xử lý nền công trình vùng cửa sông ven biển

Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xử lý nền công trình xây dựng vùng cửa sông ven biển là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế tới mức thấp nhất các tác độn

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Trọng Tư đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao học 18 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi những tri thức khoa học quý giá

Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Sau đại học và Bộ môn Xây dựng Công trình thủy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã giúp đỡ, động viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp

TÁC GIẢ

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trích dẫn là trung thực Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác./

Trần Bá Nam

2.3.2.1.1T 1TTính toán thủy lực xác định mực nước cao nhất ứng với tần suất

dẫn dòng trong quá trình thi công1T 54

HÌNH V Ẽ

Hình 1.1: Phá hoại của đê do lún trồi 5

Hình 1.2: Phá hoại của đê do có đường nứt kéo trong nền đắp 5

Hình 1.3: Các phương án thay đất 8

Hình 1.4: Sơ đồ thi công cọc cát 10

Hình 1.5: Thiết bị đóng cọc 15

Hình 2.1: Trọng tâm hợp lực 24

Hình 2.2: Độ chìm 25

Hình 2.3: Bán kính ổn định 26

Hình 2.4: Bán kính ổn định 26

Hình 2.5: Độ nghiêng 27

Hình 2.6: Thiết bị neo 28

Hình 2.7: Xích neo 28

Hình 2.8: Vòng xích 29

Hình 2.9: Mắt xích cuối 29

Hình 2.10: Mắt xích quay 30

Hình 2.11: Vòng liên kết 30

Hình 2.12: Vòng nối 31

Hình 2.13: Neo 32

Hình 2.14: Lực tác dụng vào neo 33

Hình 2.15: Lực xung kích tác dụng vào cáp neo 34

Hình 2.16: Chiều dài cáp neo 34

Hình 2.17a,b,c,d: Thi công cọc bằng hệ nổi 35

Hình 2.18a,b,c,d: Thi công sàn đạo 36

Hình 2.19a,b: Đóng cọc trên sàn đạo và hệ nổi 36

Hình 2.20: Mặt cắt ngang sông 38

Hình 2.21: Mặt cắt dọc sông 39

Hình 2.22: Mặt cắt ngang sông 41

Hình 2.23: Sơ đồ khối chất lỏng trong dòng chảy 42

Hình 2.24: Quỹ đạo chuyển động phần tử nước 43

Hình 2.25: Áp lực lên khối chất lỏng 44

Hình 2.26: Biểu diễn đường mực nước 44

Hình 2.27: Quan hệ lưu lượng và biên độ triều 46

Hình 2.28: Truyền triều trên sông 47

Hình 2.29: Sơ đồ nghiên cứu triều truyền vào sông 47

Hình 2.30: Quan hệ giữa lưu lượng và thời gian trong chu kỳ triều 48

Hình 2.31: Sơ đồ vị trí công trình chắn 50

Hình 2.32: Hệ số khuyếch đại biên độ mực nước 51

Hình 3.1: Khu vực dự án 57

Hình 3.2: Mặt cắt ngang đê quây ngang 64

Hình 3.3: Kết quả tính thấm qua đê quây 65

Hình 3.4: Kết quả tính ổn định mái đê quây 66

Hình 3.5: Sơ đồ tính ổn định đê quây 66

Hình 3.6: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST 72

Hình 3.7: Cấu tạo phiễu thử nhớt 74

Hình3.8: Công tác hạ ống vách 74

Hình 3.9: Sơ đồ tạo lỗ khoan 75

Hình 3.10: Công tác gia công cốt thép 78

Hình 3.11: Công tác hạ cốt thép 78

Hình 3.12: Quy trình thi công cọc khoan nhồi 81

BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Chiều dày lớp rải ứng với thiết bị đầm 9

Bảng 1.2: Phân loại cọc theo cấu tạo và công nghệ thi công 13

Bảng 2.1: Kích thước thiết bị neo 28

Bảng 2.2: Thông số xích neo 29

Bảng 2.3: Thông số mắt xích cuối 29

Bảng 2.4: Thông số mắt xích quay 30

Bảng 2.5: Thông số vòng liên kết 30

Bảng 2.6: Thông số vòng nối 31

Bảng 2.7: Thông số cáp 31

Bảng 2.8: Thông số triều 52

Bảng 3.1: Điều kiện địa chất 58

Bảng 3.2: So sánh các phương án xử lý nền 61

Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý của đất 65

Bảng 3.4: Thông số ô tô 71

Bảng 3.5: Thông số yêu cầu của vữa bentonite 3

Bảng 3.6: Thông số điều chỉnh độ nhớt của vữa bentonite 76

Bảng 3.7: Sai lệch cho phép của cọc khoan nhồi 83

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Là một quốc gia với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km, và một hệ thống sông ngòi dày đặc, cùng với đó là rất nhiều các công trình thủy lợi vùng cửa sông ven biển Việt Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế biển và khai thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ Nhưng bên cạnh đó, chúng ta cũng phải gánh chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại Hàng năm, những cơn bão liên tiếp đổ bộ từ biển vào đất liền đã mang đi một khối lượng lớn về tài sản, tính mạng con người đồng thời để lại những thảm họa không nhỏ về môi trường mà nhiều năm sau con người vẫn chưa khắc phục được

Mặt khác, vài thập niên gần đây thiên tai xảy ra khốc liệt hơn do biến đổi khí hậu toàn cầu Tình hình bão lũ, động đất, sóng thần, xói lở , xuất hiện nhiều hơn, cường độ lớn hơn, diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật Đặc biệt trong tương lai biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ dẫn tới tình trạng nước biển dâng Theo cảnh báo của Liên hiệp quốc thì Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của hiện tượng nước biển dâng Nếu mực nước biển tăng thêm 1m, Việt Nam sẽ phải đối mặt với mức thiệt hại lên tới 17 tỷ USD/năm, 1/5 dân số sẽ mất nhà cửa, 12,3% diện tích đất trồng trọt sẽ biến mất và 40.000 kmP

2

P diện tích đồng bằng, 17 kmP

2

Pdiện tích bờ biển ở khu vực các tỉnh lưu vực sông Mê Kông sẽ chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được Chính vì thế việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, đặc biệt là các công trình vùng cửa sông ven biển là một nhu cầu bức thiết, nhằm hạn chế mức độ tàn phá của thiên nhiên

Các công trình xây dựng ở vùng cửa sông ven biển hầu hết là các công trình được xây dựng trên nền đất yếu và thiếu ổn định do đặc điểm địa chất vùng cửa sông Hơn nữa những công trình vùng cửa sông còn thường xuyên chịu tác động của những điều kiện tự nhiên phức tạp như lũ lụt, bão gió và thủy triều… ảnh hưởng đến điều kiện thi công cũng như khả năng vận hành an toàn, hiệu quả của công trình

Việc áp dụng công nghệ thi công, đăc biệt là công nghệ xử lý nền hợp lý có tính chất quyết định đến tiến độ, chất lượng và giá thành của công trình Đặc biệt trong điều kiện kinh tế xã hội hiện nay luôn đòi hỏi phải đổi mới công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm tác động xấu tới môi trường

Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xử lý nền công trình xây dựng vùng cửa sông ven biển là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế tới mức thấp nhất các tác động xấu của điều kiện tự nhiên đến quá trình thi công công trình cũng như giá thành của công trình

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các công trình xây dựng trên nền đất yếu vùng cửa sông ven biển

- Phạm vi nghiên cứu: Phân tích lựa chọn biện pháp thi công xử lý nền đất yếu cho công trình cống Thủ Bộ (phương án thiết kế sơ bộ)

4 Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến công nghệ thi công xử lý nền vùng cửa sông ven biển

- Phân tích tổng hợp các giải pháp xử lý nền

- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi công và phân tích lựa chọn phương án xử lý hợp lý

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

1.1 T ổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình vùng cửa sông ven

bi ển

Dọc theo bờ biển Việt Nam là các thành tạo trầm tích trẻ Haloxen đệ tứ, nguồn gốc trầm tích biển và sông – biển hỗn hợp, thành phần trầm tích hạt vụn với

ưu thế là nhóm sét – cát – bụi, đất có kiến trúc sét – bụi, cát – bụi, cấu tạo phân lớp

Do ảnh hưởng của hệ bồi tích sông biển tại vùng bờ biển hình thành tầng bồi tích hạt thô tích tụ khá dày dưới dạng cồn cát, đụ cát và bãi cát mỏng ven bờ, kéo dài liên tục

Hoạt động của sóng và gió biển đã ảnh hưởng trực tiếp vào quá trình trầm tích làm thay đổi thành phần, tính chất, sự phân bố và thế nằm của các lớp đất dẫn đến tính chất, độ bền, trạng thái của các lớp đất chưa ổn định, mức độ nén chặt còn thấp, nhất là những lớp đất vùng cửa sông

Theo tài liệu thu thập được ở các tỉnh ven biển miền Bắc, thì địa chất vùng cửa sông chủ yếu là cát mịn pha đất thịt hoặc sét, thành phần hạt chủ yếu là cát dễ thoát nước nhưng dễ bị bào xói, hiện tượng cát chảy, hóa lỏng khi gặp nước dâng

Đó là các dạng lớp phù sa bồi của các cửa sông dâng lên thành bãi Đường kính hạt thay đổi khoảng (0.01÷0.02)mm, góc nội ma sát φ = (5÷25)P

0

P

, lực dính C = (0.03÷0.5)kg/cmP

Vùng ven biển miền Nam có địa hình khá phức tạp, là nơi tương tác giữa đất liền với biển, thể hiện tác động qua lại đất, nước, gió bão, thủy triều, cùng sự ảnh hưởng của hệ thống sông ngòi dày đặc, đặc biệt là sông Mê Kông và các cửa sông chính

Dải đất ven biển là một vùng bồi tích bằng phẳng với nhiều mảnh trũng có cao độ phổ biến (0.5÷1.0)m, có nhiều bãi bồi

Khu vực này là một dải hẹp gồm các bãi cát, đụn cát, cồn cát chạy liên tục từ cửa sông Sài Gòn dọc theo bờ biển Đông và bờ biển Tây kéo tới tận Hà Tiên, càng

về sát biển lớp cát càng dày, càng vào sâu trong đất liền lớp cát càng vạt nhọn Các hình trụ hố khoan có độ sâu đạt đến 40m cho biết các lớp cát hạt mịn kém chặt dễ biến thành dạng cát chảy hoặc bùn cát khi có các động lực cơ học, thường có độ dày (8÷10)m, dưới là tầng sét mùn dày khoảng (15÷160)m, dưới cùng là tầng sét dẻo cứng Tầng bồi tích trẻ ở đây có chiều sâu trên 50m Móng công trình thường nằm trên các lớp cát mịn - bùn sét kém chặt có chứa nhiều muối hoà tan, lớp này có chiều dày thay đổi và nằm trên tầng sét bùn không ổn định Để công trình ổn định cần phải xử lý nâng cao sức chịu tải của lớp này hoặc truyền tải xuống nền đất sét cứng nằm sâu bên dưới

Tóm lại, nền các công trình vùng cửa sông ven biển tuy mỗi vùng có khác nhau nhưng đều thuộc nền đất yếu đến rất yếu Muốn công trình làm việc ổn định lâu dài thì đi đôi với các giải pháp bảo vệ công trình thì nhất thiết phải có giải pháp

xử lý nền công trình hợp lý

1.2 Các hi ện tượng phá hoại phổ biến khi xây dựng công trình vùng cửa

sông ven bi ển

1.2.1 Các công trình đê, đập, đường giao thông

Khi đắp các công trình đê, đập, đường giao thông,… trên nền đất yếu của vùng cửa sông ven biển, tải trọng bản thân của công trình sẽ làm tăng ứng suất trên nền đất Nếu sự tăng ứng suất này vượt quá giới hạn cho phép, phụ thuộc vào tính chất cơ học của đất, thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại khi xây dựng khiến cho nền bị lún nhiều và đột ngột gây hư hỏng công trình Cùng với sự lún sụt của nền đất dưới chân công trình thì nền đất yếu xung quanh công trình cũng bị đẩy trồi lên tương ứng

Những phá hoại quan sát được thường có hai dạng:

- Phá hoại do lún trồi

- Phá hoại do trượt sâu

1.2.1.1 Phá hoại do lún trồi

Toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân ta luy

Hình 1.1: Phá hoại của đê do lún trồi

Hình 1.1 mô tả toàn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu, đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất gần chân mái dốc 2 bên

1.2.1.2 Phá hoại do trượt sâu

Kiểu phá hoại này thường gặp trong xây dựng do hình dạng hình học thông thường của nền đất đắp Một cung trượt tròn sinh ra do nền đắp bị lún cục bộ khi thi công đắp đê gần các công trình cống tiêu

Hậu quả của sự lún này là một bộ phận của nền đắp của đất thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và đặc tính cơ học của vật liệu dưới nền đất đắp

Do nền đắp bị trượt mà sinh ra một hoặc nhiều các vết nứt mấp mô dốc đứng hoặc các dốc đứng có biên độ vài mét

Hình 1.2: Phá hoại của đê do có đường nứt kéo trong nền đắp

Hình 1.2 mô tả một cung trượt tròn sinh ra do đê bị lún cục bộ dẫn đến hậu quả một bộ phận đê và của đất nền thiên nhiên dọc theo diện tích phá hoại bị chuyển vị và có hình dạng thay đổi theo tính chất và các đặc trưng cơ học của vật liệu dưới nền đắp

Da t y e u

Da t y e u

1.2.1.3 Sự phát triển lún theo thời gian

Sự phá hoại của đất nền yếu do lún trồi hoặc trượt sâu vì đắp nền đường, đê đập quá cao là một hiện tượng xảy ra nhanh chóng trong khi thi công hoặc sau khi thi công một thời gian ngắn

Qua theo dõi sự phá hoại thấy các chuyển động chính kéo dài trong vài giờ

và các chuyển động tàn dư chỉ chấm dứt sau vài tuần

Tuy nhiên cũng có những phá hoại khác xẩy ra sau khi thi công vài tháng hoặc vài năm như các trường hợp tôn cao nền đường, đê mới trên nền đắp hiện hữu hoặc khi mở móng các công trình

1.2.2 Các công trình c ầu, cống, công trình xây dựng dân dụng

Hiện tượng phá hoại hoặc lún cho thấy đất yếu có thể chịu các biến dạng thẳng đứng và nằm ngang khá lớn và nhanh Điều này cũng thường xuyên gặp ở các kết cấu tường chắn, nhà cửa, mố cầu, cống… khi xây dựng trên nền đất yếu Vì vậy phải giảm nhỏ tác động của các chuyển động có thể gây nên sự cố lớn nếu không được xem xét từ đầu

Các tác động này có thể xếp thành hai loại:

Hậu quả các biến dạng này thường làm gẫy cọc của móng công trình, lật mố

và tường chắn cũng như phá hoại các công trình chìm trong đất

1.2.2.2 Các tác động do lún

Lún thường sinh ra nhiều vấn đề hơn so với các vấn đề liên quan của đất, tuy nhiên việc bố trí kết cấu lại thường chú ý đảm bảo an toàn đối với sự sụt trượt, còn các tác dụng liên quan đến các chuyển động chậm của đất lại thường chưa biết rõ hoặc chưa được xác định

Tình hình này thường gặp chỗ tiếp giáp các công trình khi thi công nền đường vào cầu sau khi đóng cọc hố móng

Việc đắp đường vào cầu liên tục sẽ gây lún nền đất yếu và làm tăng ứng suất tác dụng lên cọc

Các chuyển động thẳng đứng và chuyển động nằm ngang của đất sẽ tác dụng khác nhau lên công trình

Do sự liên kết giữa đất và cọc cừ khi bố trí kết cấu đặc biệt, khi đất lún nó sẽ

ma sát dọc theo cọc và kéo cọc xuống dưới Hiện tượng này được gọi là ma sát âm

Các chuyển động nằm ngang của đất sinh ra các lực đẩy lên cọc dẫn đến chuyển động uốn có thể làm gãy hoặc chuyển vị công trình

1.3 Các bi ện pháp thi công xử lý nền công trình

Mục đích của việc xử lý nền là:

- Làm giảm độ lún của nền

- Làm tăng khả năng chịu tải của nền

- Làm giảm tính thấm của nền

Bất kỳ biện pháp xử lý nào nếu tăng được cường độ liên kết giữa các hạt đất

và làm tăng được độ chặt của đất nền thì đều thỏa mãn được ba mục đích trên

Hiện nay có rất nhiều phương pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu, nhưng nhìn chung có những phương pháp chính, được áp dụng phổ biến sau:

1.3.1 Phương pháp đệm cát (hoặc đào thay đất xấu bằng đất tốt hơn)

1.3.1.1 Nội dung và điều kiện áp dụng

Vì ứng suất do tải trọng ngoài giảm dần theo chiều sâu, do đó khi gặp lớp đất yếu thì người ta thay lớp đất yếu nằm ngay dưới đáy móng chịu ứng suất lớn bằng một đệm cát để đủ sức chịu tải trọng mà vẫn tận dụng được khả năng của lớp đất yếu nằm phía dưới

1.3.1.2 Điều kiện áp dụng

- Đất yếu là đất sét chảy (nếu dùng biện pháp đầm thì không có lợi)

- Chiều dày lớp đất yếu tương đối mỏng (nhỏ hơn 3m) và không xuất hiện nước ngầm có áp

- Vật liệu cát dễ kiếm

- Đối với công trình thủy lợi, do có độ chênh cột nước cần có biện pháp chống xói ngầm (tường, cừ ) và phải chú ý đến hiện tượng hóa lỏng dưới tác dụng của tải trọng động

a - Thay toàn bộ b - Thay một phần

Hình 1.3 : Các phương án thay đất

1.3.1.3 Hiệu quả (tác dụng của đệm cát hoặc đất tốt)

- Tăng sức chịu tải của nền

- Giảm độ lún của móng công trình (vì đất cát có mô đun biến dạng ER 0 Rlớn hơn của đất sét)

- Giảm độ chênh lệch lún của móng công trình vì sự phân bố lại ứng suất

do tải trọng ngoài gây ra trong đất nền nằm dưới tầng đệm cát

- Giảm chiều sâu chôn móng, do đó giảm được khối lượng vật liệu làm móng

- Tăng nhanh tốc độ cố kết của nền, do đó làm tăng nhanh sức chịu tải của nền và rút ngắn quá trình lún

1.3.1.4 Thi công tầng đệm cát (hoặc thay đất xấu bằng đất tốt)

Trước tiên thường dùng máy xúc để đào bỏ lớp đất yếu thay bằng lớp cát hoặc lớp đất tốt và lu lèn thành từng lớp Chiều dày mỗi lớp phụ thuộc vào thiết bị đầm nền, có thể tham khảo theo bảng 1.1:

Bảng 1.1: Chiều dày lớp rải ứng với thiết bị đầm

Thiết bị đầm nén Chiều dày lớp rải (cm)

Hiệu quả của tầng đệm phần cát phụ thuộc phần lớn vào độ chặt của nó, khi thi công đệm cát phải đảm bảo độ chặt lớn nhất, đồng thời không làm phá hoại kết cấu đất thiên nhiên dưới tầng đệm cát, thường gặp hai trường hợp sau:

- Khi đào khô: Cát được đổ từng lớp dày 20cm và đầm chặt (bằng đầm lăn, xung kích, chấn động)

- Trường hợp mực nước ngầm cao mà không dùng biện pháp hạ mực nước ngầm thì nên dùng biện pháp thi công trong nước (xỉa lắc cát, D = 0.7)

1.3.2 Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt

1.3.2.1 Biện pháp thi công và điều kiện áp dụng

- Dùng biện pháp đầm chặt để làm chặt lớp mặt

- Các loại đầm: đầm lăn (chân dê, bánh hơi…), đầm xung kích

- Để có hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do trọng lượng quả đầm gây ra trên mặt đất không nhỏ hơn 0.2Kg/cmP

2

Pđối với các loại đất sét và không nhỏ hơn 0.15Kg/cmP

2

Pđối với đất loại cát

- Căn cứ vào độ chối e (độ lún do một nhát đầm gây ra) để kết thúc quá trình đầm

+ Đối với đất loại sét e ≥ 1-2cm

+ Đối với đất loại cát e ≥ 0.5-1cm

+ Thường kết quả này đạt được sau 5-10 lần đầm

- Đất nền xấu nhưng ít ẩm (độ bão hòa G < 0.7) dễ dàng cho việc đầm

- Những công trình có thể đưa các thiết bị cơ giới vào hiện trường công

trình để thi công cơ giới được

1.3.2.2 Hiệu quả (đầm xung kích)

Sau khi đầm đến độ chặt yêu cầu thì độ chặt của nền theo độ sâu có sự phân

bố lại: lớp đất phía trên chặt hơn lớp đất phía dưới, lúc này lớp đất mặt sẽ có tác dụng tương tự như một tầng đệm cát

Như vậy, dùng phương pháp đầm chặt lớp mặt chẳng những có được những

ưu điểm như phương pháp tầng đệm cát mà còn có ưu điểm nổi bật là tận dụng được toàn bộ đất nền thiên nhiên, tránh được khối lượng đào, đắp

1.3.3 Phương pháp lèn chặt đất bằng cọc cát (phương pháp nén chặt sâu)

1.3.3.1 Nội dung phương pháp

Hạ cọc vào trong đất yếu, nhờ thể tích cọc choán chỗ mà đất được lèn chặt

lại (nén chặt sâu)

1.3.3.2 Thi công cọc cát

Các phương pháp thi công khác nhau chủ yếu ở cách tạo lỗ

Hình 1.4 trình bày để tạo lỗ có thể dùng một ống thép với đường kính vào khoảng (30÷50)cm Mũi cọc nhọn bằng thép gồm 4 cách mắc bản lề Khi đang đóng ống thép xuống thì mũi cọc khép lại, khi rút lên thì mũi cọc mở ra Ống rỗng thường được hạ xuống nền đất bằng búa cọc bằng phương pháp chấn động Việc thi công cọc cát theo hai cách hạ ống thép như sau:

- Đóng ống thép xuống tới cao trình thiết kế, sau đó rút lên rồi nhồi cát vào lỗ, đồng thời đầm từng lớp một bằng búa treo, chiều dày mỗi lớp khoảng 1m

- Dùng chấn động hạ ống thép tới độ sâu thiết kế, nhồi cát vào từng lớp dày khoảng 1.0m, sau đó dùng chấn động để làm chặt lớp cát, rút ống lên khoảng 0.5m cho cát tụt xuống Cứ tiến hành như thế đối với các lớp cát tiếp theo

Có thể tạo lỗ hổng bằng cách dùng mìn nổ ép đất (theo chiều sâu cọc), sau đó

đổ cát vào từng lớp Với cách thi công này có thể tạo được cọc cát dài khoảng (18÷20)m Lưu ý rằng, do chấn động khi nổ làm cho lớp đất trên dày khoảng 2m bị tơi ra, cần có biện pháp xử lý trước khi làm móng

1.3.3.3 Áp dụng

Trong xây dựng, phương pháp cọc cát thường dùng để nén chặt các lớp đất yếu có chiều dày lớn hơn 2.0m như: các loại đất cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái bão hòa nước, đất sét xen kẽ những lớp bùn mỏng, đất dính yếu, đất bùn và than bùn

1.3.3.4 Hiệu quả

- Đất nền được lèn chặt do thể tích cọc cát bù vào phần thể tích lỗ rỗng giảm trong phạm vi chiều dài cọc (chiều dài cọc tùy thuộc vào phương tiện đóng, nhổ, ống thép), độ ẩm giảm; môđun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong

tăng lên Vì thế, biến dạng của nền giảm và cường độ tăng rõ rệt

- Cọc cát có tính nén lún không khác nhiều so với tính nén lún của đất nền xung quanh nó, cho nên có thể coi cọc cát cùng chịu tải trọng với nền đất, và khi tính toán thì lớp đất có cọc cát được coi là nền có các chỉ tiêu cường độ chống cắt tương ứng với độ chặt thiết kế Tính chất này hoàn toàn không thể

có được khi dùng các loại cọc cứng: môđun biến dạng của các loại cọc này lớn hơn rất nhiều so với của đất xung quanh thân cọc; do đó dưới tác dụng của tải trọng công trình, đất ở giữa các cọc hầu như không tham gia chịu lực

và độ lún của móng chỉ do tính nén của đất dưới mũi cọc

- Cọc cát có tác dụng làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công, làm cho công trình mau chóng đạt đến giá trị ổn định

- Về mặt kinh tế, cát dùng trong cọc là loại vật liệu rẻ hơn so với cọc làm bằng vật liệu cứng và không bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính xâm thực Biện pháp thi công cọc cát tương đối đơn giản, không đòi hỏi những thiết bị phức tạp Vì những lý do trên mà giá thành xây dựng khi dùng cọc cát thường rẻ hơn so với một số phương án xử lý khác.

1.3.4 Phương pháp nén trước

Đối với đất nền có tính nén lún lớn và biến dạng không đồng đều vượt quá giới hạn cho phép, đồng thời biến dạng lại xảy ra trong một thời gian dài thì để đảm bảo cho công trình có thể sử dụng ngay sau khi thi công, người ta có thể chọn biện pháp nén trước bằng tải trọng tĩnh

1.3.4.1 Nội dung và điều kiện áp dụng

Nội dung: Trước khi xây dựng công trình dùng các loại vật liệu (cát, sỏi,

gạch, đá …) chất đống lên mặt đất trong phạm vi xây dựng móng để gây ra một áp lực nén (gọi là nén áp lực nén trước) tác dụng lên mặt nền làm cho đá nền bị lún, do

đó đất được chặt lại Khi đất nền đạt độ chặt yêu cầu, người ta dỡ áp lực nén trước rồi tiến hành xây dựng công trình Lúc này nền công trình vừa có cường độ đạt yêu cầu vừa có tính nén lún nhỏ

Áp dụng: phương pháp thường được dùng đối với đất sét và sét pha cát ở

trạng thái chảy hoặc cát nhỏ, cát bụi ở trạng thái bão hòa nước; phạm vi nền không lớn

1.3.4.2 Thi công lớp gia tải

Lớp gia tải được thi công theo từng lớp, thời gian và độ dày của mỗi lớp phải đảm bảo để nền đất luôn trong điều kiện ổn định

Khi thi công lớp gia tải phải có biện pháp tạo đường thoát thuận tiện cho nước lỗ rỗng thoát ra từ nền đất yếu, nước được ép và đẩy ra ngoài phạm vi nền đắp

Phải đặt các mốc đo rồi tiến hành quan trắc độ lún, độ chuyển vị ngang và áp lực nước trong lỗ rỗng

Công tác dỡ tải được tiến hành theo từng lớp theo sau khi hết thời gian gia tải

và độ lún của đất đạt được tương ứng với độ lún thiết kế

1.3.4.3 Hiệu quả

Đất sau khi nén trước có tính nén lún nhỏ; hệ số rỗng ε và hệ số ép co a giảm

và cường độ tăng lên

Hiệu quả của phương pháp nén trước thường được đánh giá bằng độ lún SR t R

sau một thời gian nào đó

1.3.5 Xây d ựng nền đắp theo giai đoạn

Khi cường độ ban đầu của nền đất yếu rất thấp, để đảm bảo cho nền đường,

đê, đập … ổn định cần áp dụng biện pháp tăng dần cường độ của nó bằng cách đắp đất từng lớp một, chờ cho đất nền cố kết, sức chịu cắt tăng lên, có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn thì mới đắp lớp đất tiếp theo

Đây là biện pháp xử lý đơn giản nhưng thời gian thi công kéo dài

1.3.6 Móng c ọc

1.3.6.1 Phân loại cọc

Việc phân loại cọc theo được xếp theo bảng 1.2 sau:

Bảng 1.2: Phân loại cọc theo cấu tạo và công nghệ thi công

Đặc trưng

Loại cọc Cấu tạo

Công nghệ thi công Phạm vị và điều kiện áp dụng

Cọc tre Tre tươi già, dài từ

2-3m, có d>6cm

Dùng vồ gỗ hoặc các máy

ép cải tiến

- Khi xây dựng các công trình vừa và nhỏ

- Đóng vào nền có tầng đất yếu dày từ 2-3m

- Không sử dụng ở nền đất khô hoặc ướt theo mùa

Cọc gỗ

Gỗ tươi có chiều dài 10-15m có d=20-30cm

- Búa thường hoặc máy rung

- Búa treo kéo bằng sức người

- Khi xây dựng các công trình tạm thời, ít quan trọng và không chịu tải trọng lớn

- Chiều dày tầng đất yếu từ 10-15m

- Ở những nơi luôn ẩm ướt

Cọc thép

Thường dùng loại cọc ống thép có d = (30-70)cm, với chiều dày thành ống

từ 8-16mm và loại cọc thép tiết diện chữ I, chiều dài có thể tới 40-50m

- Hạ cọc bằng búa đóng hoặc máy rung

- Sử dụng trong trường hợp công trình chịu va đập mạnh

- Những loại đất khó đóng các loại cọc thông thường

- Những công trình có lực nhổ lớn

- Khi yêu cầu chiều dài cọc tương đối lớn

Cọc bê

tông cốt

thép

Dùng phổ biến hiện nay là cọc đặc, tiết diện vuông, có L=(3-24)m, tiết diện cọc 20x20-:-45x45, khối lượng của mỗi cọc khoảng

từ (0.3-:-10)T Để bảo vệ đầu và mũi cọc, thường bố trí cốt thép dày hơn ở những vị trí này

- Hạ cọc bằng búa thường:

Búa treo, búa điêzen, búa hơi

- Hạ cọc bằng phương pháp xối nước

- Hạ cọc bằng máy ép cọc

- Yêu cầu khả năng chịu tải lớn

- Sử dụng ở những vùng có nước và khí xâm thực, các công trình vùng biển và những vùng có nước ngầm lên xuống

1.3.6.2 Quy trình công nghệ thi công cọc bê tông cốt thép (BTCT)

a Thi công cọc BTCT đúc sẵn

- Công tác chuẩn bị vật liệu làm cọc, thiết bị thi công…

- Công tác chế tạo cọc

- Công tác xếp cọc

- Vận chuyển cọc và các thiết bị liên quan đến công trường:

- Vận chuyển đi xa (vận chuyển ngang): dùng ô tô kéo rơ móc, dùng hai xe goòng, dùng ống lăn…

- Vận chuyển lên cao (vận chuyển đứng): với những cọc dài (L ≥ 10m) có trọng lượng bản thân lớn thì khi trục lên trong thân cọc phát sinh momen uốn Muốn vậy, hai điểm cẩu phải cách hai đầu cọc một khoảng là 0.21 chiều dài cọc Với những cọc ngắn (L < 10m) thì có thể cẩu cọc lên từ một điểm này sẽ cách đầu cọc một khoảng là 0.3 chiều dài cọc

- Công tác lắp cọc vào giá búa:

+ Với những cọc ngắn dùng dây (cáp)

treo cọc và giá búa móc vào móc

cẩu ở phía đầu cọc rồi kéo từ từ cho

cọc trở thành vị trí thẳng đứng và ta

ghép vào giá búa Theo sơ đồ trình

bày hình 1.5 chiều cao H của giá

búa được tính theo công thức sau:

H = l + d + h + e Trong đó:

Pu l i l u å n c ¸ p b ó a

1 2 3

h – chiều cao của búa (m)

e – đoạn trên của búa đến puli đầu giá búa

+ Với cọc dài và nặng:

• Đẩy xe goòng chở cọc đến gần giá búa

• Móc dây (cáp) treo cọc (a) của giá búa vào móc cẩu phía đầu của cọc

• Móc dây (cáp) treo búa (b) của giá búa vào móc cẩu phía mũi của cọc

• Cho hai tời kéo cáp (a) và (b) lên cùng một lúc để cọc được nâng lên cao dần

• Chuyển xe goòng đi nơi khác xa khỏi giá búa

• Điều chỉnhđể cọc dần vào tư thế thẳng đứng để ghép vào giá búa

- Công tác thi công cọc:

+ Trước khi đóng cọc phải xác định vị trí hàng cọc trên mặt đất bằng cách căng dây và đóng cọc dấu

+ Khi đóng phải dùng máy kinh vĩ đặt vuông góc theo hai trục vuông góc

để định vị vị trí đặt cọc theo thiết kế Những nhát đầu phải đóng nhẹ, đến khi cọc đã nằm đúng vị trí thì mới đóng mạnh dần lên

+ Sơ đồ đóng cọc: Có ba sơ đồ đóng cọc: Sơ đồ khóm cọc, sơ đồ cọc chạy dài và sơ đồ ruộng cọc

- Công tác hạ cọc vào đất: Hiện nay có rất nhiều phương pháp hạ cọc vào trong đất, nhưng áp dụng phổ biến nhất gồm các phương pháp sau:

+ Loại đất nền cần phải đóng xuyên qua

+ Tốc độ thi công yêu cầu

+ Khả năng cung cấp thiêt bị đến hiện trường thi công

+ Thiết bị hiện có của đơn vị thi công và điều kiện tại địa phương

b P hương pháp thi công cọc đinh ốc

Cọc xoắn hay cọc đinh ốc cấu tạo gồm: thân cọc bằng BTCT đúc sẵn, đầu có dạng vít theo hình xoắn ốc Việc bố trí khoảng cách các cánh xoắn ốc này tùy thuộc vào từng loại đất Việc thi công tiến hành đơn giản bằng cách vặn xoắn để mũi cọc

ăn sâu vào trong đất dạng bắt vít, do đó khắc phục được bất lợi của việc đóng cọc như không đòi hỏi phải dùng các thiết bị nặng, cồng kềnh và đắt tiền, không gây rung động và nứt nẻ nguy hiểm cho các công trình xung quanh

Đối với các loại vít thông thường thi thân cọc có 2 chức năng:

+ Truyền tới các cánh xoắn lực vặn của máy trong quá trình thi công

+ Sau khi xoắn xong thì thân cọc chịu tải như những cọc chống thông thường

Hiện nay, tại Pháp người ta sử dụng cọc vít hoàn toàn bằng BTCT do Girimand sáng chế, thi công bằng các phương tiện đơn giản và sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau

Theo phương pháp này, cọc BTCT được đúc sẵn trên nền đất, thân cọc hình bát giác, mũi cọc là những cánh xoắn ốc, các cốt thép dọc được liên kết với mũi cọc bằng gang có hình đuôi cá để phá đất đá Cọc rỗng suốt toàn bộ chiều dài Trong khi đúc sao cho tim của mũi cọc trùng tâm với tiết diện cọc để tránh sự lệch tâm gây khó khăn và nguy hiểm khi hạ cọc

Tùy thuộc vào kích thước, chiều dài cọc, tính chất của đất nền và điều kiện thi công mà việc hạ cọc có thể dùng thủ công hoặc cơ giới

Trường hợp hạ cọc bằng thủ công, người ta trang bị cho cọc một vành đai bằng kim loại xung quanh có nhiều tay vịn để công nhân vặn cho cọc ăn sâu vào trong đất, thông thường mỗi lần vặn cọc ăn sâu được một bước của cánh vít

Phương pháp thủ công này thường được dùng đối với trường hợp thi công cọc nhỏ

và ngắn Cọc có thể đứng hoặc xiên

Trường hợp hạ cọc bằng máy thi thiết bị thi công cũng rất đơn giản, chỉ cần

có một giá để nâng và giữ cọc, một thiết bị quay được đặt trên sàn công tác Đầu cọc được gắn vào một đai liên kết với bánh xe nằm ngang của máy

Khi xoắn qua những lớp đất cứng hoặc cuội sỏi, để việc thi công được dễ dàng thì người ta trang bị thêm những vòi phun nước áp lực cao lắp ở đầu mũi cọc Khi ngừng phun nước thì các hạt đất mịn sẽ tự động lấp kín các khe hở giữa đất và mũi cọc làm cho cọc chắc chắn và ổn định

Trong trường hợp đất rỗng có bùn thì có thể thêm dọc theo thân cọc một hay nhiều hàng xoắn ốc khác để nâng cao khả năng chịu tải của cọc

Khi cọc xoắn xuống lớp đất cát to hay cuội sỏi thì có thể bơm thêm vữa xi măng qua các lỗ đục sẵn ở thân cọc, mục đích để cọc được ngàm chặt vào lớp đất đá phía dưới và cũng có thể mở rộng thêm chân cọc

Hiệu quả của cọc vít trong trường hợp này khá cao, nếu sử dụng cọc vít 7.5

m thì khả năng chịu tải ngang với cọc đóng dài 14m

Loại cọc xoắn này thường được sử dụng trong trường hợp móng chịu lực nhỏ, cọc có thể thẳng đứng hoặc xiên

Thông thường, nếu thi công thủ công trong đất mềm và đồng nhất thì năng suất vào khoảng 4 phút/m; nếu sử dụng máy móc đơn giản thì năng suất khoảng 2 phút/m; trường hợp phải xoắn qua các lớp cát sỏi thì năng suất chỉ đạt 15phút/m

c Phương pháp thi công ép cọc

Theo phương pháp này thì cọc được hạ vào đất nền bằng cách nén tĩnh Nguyên lý của phương pháp này là thiết bị được neo xuống đất hoặc giữ bằng đối trọng và các cọc được ép xuống đất bằng các hệ thống kích thủy lực Dựa vào cách thi công có thể phân thành 2 phương pháp ép cọc gồm: phương pháp ép trước và phương pháp ép sau

- Phương pháp ép trước: Phương pháp ép trước là trường hợp cọc thi công có

phần đài cọc Theo phương pháp này đối trọng được đặt trên một giàn thép

và thiết bị ép được gắn với giàn thép này Thi công ép trước dùng trong trường hợp không gian ít bị hạn chế, người ta có thể dùng các đoạn cọc dài đến 6-7m tùy theo giá ép, do đó số lượng mối nối không nhiều, chất lượng cọc được đảm bảo, trường hợp có cọc không đảm bảo yêu cầu thì có thể ép

thêm cọc khác bổ sung tăng cường

- Phương pháp ép sau: Là phương pháp mà cọc được thi công sau khi đã làm

móng Các bản móng được thiết kế đặc biệt có để sẵn các lỗ để chờ ép cọc và neo Phương pháp này thường áp dụng để thi công trong những điều kiện công trình chặt hẹp, nơi không thể huy động các thiết bị lớn cồng kềnh như các công trình sửa chữa, chống lún xây chèn… và sức chịu tải không lớn

d Thi công cọc BTCT đổ tại chỗ

- Theo phương pháp này người ta đào hoặc khoan lỗ hình tròn xuyên qua các lớp đất tới độ sâu đặt cọc sau đó tiến hành đổ bê tông

- Đổ bê ông, cọc có thể đứng hoặc xiên có đặt hoặc không đặt cốt thép

- Việc tạo lỗ có thể thi công bằng cách đóng hoặc vặn xoắn một ống thép xuống đất, ống thép này có thể rút lên tái sử dụng hoặc nằm lại công trình

- Có rất nhiều phương pháp thi công cọc BTCT đổ tại chỗ Về nguyên tắc tính toán và trình tự thi công các loại cọc BTCT đổ tại chỗ là giống nhau Sự khác biệt của các phương pháp chỉ là cách tạo lỗ và đổ bê tông Trong thực tế có một số phương pháp chủ yếu sau:

+ Phương pháp thi công thủ công

+ Thi công cọc BTCT đổ tại chỗ theo phương pháp lèn đất

+ Phương pháp thi công cọc BTCT đổ tại chỗ sử dụng ống bao

1.3.6.3 C ông nghệ thi công cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất), được thi công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu Dùng máy khoan và các thiết bị chuyên dùng (cần khoan, mũi khoan…) khoan vào đất với đường kính và chiều sâu

lỗ khoan theo thiết kế Đất trong quá trình khoan không được lấy lên khỏi lỗ khoan

mà bị phá vỡ kết cấu, được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết

dính (chất kết dính thông thường là xi măng hoặc vôi, thạch cao… đôi khi có thêm chất phụ gia và cát)

Hiện nay ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất là: Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet-grouting)là công nghệ của Nhật Bản

- Trộn khô là quá trình phun trộn xi măng khô với đất có hoặc không có chất phụ gia

- Trộn ướt là quá trình bơm trộn vữa xi măng với đất có hoặc không có chất phụ gia

1.4 K ết luận chương I

Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu nói chung và công trình vùng cửa sông ven biển nói riêng, điều cần thiết và quan trọng là phải kiểm tra khả năng chịu tải và độ lún của nền công trình Đặc điểm của các loại đất yếu là khả năng chịu tải kém và khả năng biến dạng lớn Thông thường đối với những loại đất này, góc ma sát trong φ = 4P

Hậu quả của nền đất yếu đối với công trình là:

• Độ lún lớn

• Nhiều khả năng lún lệch

• Thời gian lún kéo dài

• Khối đất đắp, mái dốc hố đào và công trình xây dựng kém ổn định

Khi tính toán nền công trình theo trạng thái giới hạn, nếu không thỏa mãn các yêu cầu về cường độ và biến dạng thì cần phải áp dụng toàn diện các biện pháp

xử lý đối với kết cấu phần trên, kết cấu móng đối với nền

Khi thiết kế và thi công công trình ở bất kỳ một khu vực nào, người thiết kế cần nghiên cứu đặc điểm của đất ở đó để xác định được đặc điểm phân lớp, sự thay đổi các tính chất của đất từ điểm này đến điểm khác trong nền, phải đánh giá được từng lớp đất trong tầng nền nói chung và các lớp đất yếu nói riêng từ đó tìm được các đặc trưng cơ lý của nền Từ đó người thiết kế và thi công có các biện pháp xử lý:

• Các biện pháp về thiết kế kết cấu công trình

• Các biện pháp thiết kế về móng

• Các biện pháp thi công xử lý nền

2 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG XỬ LÝ NỀN

2.1 Các nhân t ố ảnh hưởng tới giải pháp thi công xử lý nền

Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công xử lý nền của một công trình Để đưa ra quyết định về phương án xử lý nền hợp lý, đáp ứng đầy đủ các điều kiện về kỹ thuật, kinh tế … cho một công trình cần phải có nghiên cứu, đánh giá một cách đầy đủ dựa trên một số các nhân tố sau:

2.1.1 Nhóm các nhân t ố về điều kiện tự nhiên của nền công trình

- Tính chất cơ lý của các lớp đất nền

- Độ dày của từng lớp đất

- Điều kiện thủy văn: Mực nước ngầm, tính thấm của đất…

2.1.2 Nhóm các nhân t ố về điều kiện thi công công trình

- Nguồn vốn đầu tư, giá thành công trình

- Thời gian thi công công trình

- Điều kiện năng lực của nhà thầu thi công về con người cũng như máy móc thiết bị phục vụ thi công

- Mặt bằng thi công

- Điều kiện giao thông trong và ngoài công trường, khả năng trung chuyển, tập kết vật tư, vật liệu, máy móc thiết bị phục vụ thi công công trình

- Những vật tư, vật liệu có sẵn tại địa phương

- Những bó buộc về môi trường của dự án (phạm vi chiếm đất, sự nhạy cảm với chấn động, việc bảo vệ mực nước ngầm…)

2.1.3 Nhóm các nhân t ố về đặc điểm kết cấu công trình

Mỗi công trình, loại công trình có một đặc điểm kết cấu khác nhau Có thể phân ra một số dạng sau: móng cứng, móng mềm, móng nông, móng sâu, móng băng, móng bè, móng trụ, móng chịu tải đúng tâm, móng chịu tải lệch tâm…

Ứng với mỗi công trình cụ thể mà ta có thể áp dụng các biện pháp xử lý nền khác nhau cho phù hợp với đặc điểm kết cấu của công trình nhằm đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế

- Ít ảnh hưởng đến việc lưu thông giao thông đường thủy

- Thời gian thi công có thể được rút ngắn hơn

- Không bị ảnh hưởng nhiều về điều kiện thời tiết

U

Nhược điểm

- Kỹ thuật thi công khá phức tạp, đòi hỏi máy móc thiết bị hiện đại

- Thường chỉ được áp dụng ở những công trình giao thông (thi công trụ cầu) Đối với công trình thủy lợi ít được áp dụng phương pháp này do phần công trình chính của các công trình thủy lợi hầu hết đều nằm dưới nước, do đó việc đắp đê quây thường được sử dụng nhiều hơn vì đê quây còn phục vụ cho việc thi công công trình chính

U

Phạm vi áp dụng

- Phương pháp xử lý nền dưới nước thường chỉ được áp dụng với việc xử lý nền bằng biện pháp đóng cọc BTCT, cọc khoan nhồi

- Những công trình lớn, đòi hỏi thời gian thi công nhanh

- Áp dụng đối với những công trình mà phần công trình chính nằm hoàn toàn trên mặt nước (thi công cầu…)

U

Biện pháp thi công xử lý nền dưới nước

Có 2 biện pháp thi công phổ biến sau:

- Dùng hệ nổi và máy khoan (đóng) để khoan (đóng) cọc

- Đóng hệ sàn đạo sau đó đưa máy khoan (đóng) lên để khoan (đóng) cọc Việc lựa chọn biện pháp thi công nào phải căn cứ vào mực nước sâu hay nông và địa hình, và đặc biệt là trọng lượng bản thân của thiết bị, việc di động và thả ống chống, nhấc ống chống… phải đảm bảo đủ chịu phản lực và đúng vị trí của cọc

2.2.1 Dùng h ệ nổi và máy khoan (đóng) để khoan (đóng) cọc

Với biện pháp này thì toàn bộ các máy móc, vật tư thiết bị và các thao tác thi công được thực hiện trên một hệ nổi (xà lan) Máy khoan (đóng cọc) có thể được bố trí trên xà lan khác Khi dùng phương pháp thi công này cần tính toán chi tiết tải trọng tĩnh và động của toàn bộ trang thiết bị vật tư, máy móc, con người thi công trên hệ nổi để đưa ra phương án lựa chọn loại xà lan và công tác neo giữ định vị hệ nổi để đảm bảo tính ổn định của hệ nổi, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình định

vị cọc và các thao tác đóng cọc được chính xác và an toàn

Trình tự tính toán lựa chọn loại xà lan và biện pháp neo giữ

2.2.1.1 Tìm trọng tâm của hợp lực

Gọi P – tải trọng đặt trên phương tiện nổi (giá búa, cần cẩu…);

G – trọng lượng bản thân của phương tiện

nổi:

V – thể tích choán nước tính toán của

phương tiện nổi;

P - tải trọng đặt trên phao, kể cả trọng

lượng bản thân phao;

B, L - chiều rộng và chiều dài phao, (m)

J – mômen quán tính của diện tích đường nước

T - độ chìm tính toán của phao

β - hệ số đầy của lượng nước choán ; Đối với phao chạy trên sông β = 0,9 (Hình vẽ 2.2)

2.2.1.4 Tính khoảng cách từ trọng tâm hợp lực đến tâm nổi

Ra = y0 − Z0 R (2.7) Trên hình 2.3, E là vị trí tâm nổi

QR 1 R - lực đẩy của khối nước bị choán chỗ

p m

L’,B’ - chiều dài và chiều rộng của diện tích đường nước;

QR 1 R - tổng trọng lượng, kể cả trọng lượng bản thân phao;

Điều kiện ổn định: ρ ≥ a (2.10)

Hình 2.3: Tính bán kính ổn định Hình 2.4: Tính bán kính ổn định 2.2.1.6 Tính độ nghiêng

Khi kiểm tra đạt điều kiện ρ ≥ a thì mới tính độ nghiêng

Tính mô men của các lực đối với tâm nổi

q e

q1

- Mô men của các lực đứng: M1 = ∑ Pi.ei;

- Mô men của các lực ngang: M2 = ∑ Fi.hi;

- Mô men của lực đẩy của nước: M3 = ∑ Ri.yi;

Tổng cộng mô men lật đối với tâm nổi:

Thường dùng 2 loại: neo bằng thép đúc và neo bê tông

Neo hải quân bằng thép đúc có các loại: 200kg, 900kg, 1,5T; 3,0T Kích thước cơ bản của nó Xem bảng 2.1

e

q1

f1p

Lực cản của neo R:

Trong đó:

W - trọng lượng của neo;

m - hệ số ngoạm bùn, thường phải làm thí nghiệm để xác định, nó phụ thuộc chiều sâu nước, chất đất, loại neo

B ảng 2.1: Kích thước thiết bị neo

Hình 2.6: Thiết bị neo Đối với neo hải quân:

B (mm)

[sức kéo]

(T)

Sức kéo (T)

Mômen xung kích (kGm)

 Mắt xích cuối: có 2 loại:

- Loại trơn: xem hình 2.9

- Các kích thước và sức chịu của loại mắt xích này giống như vòng xích

- Loại mắt xích cuối có chống Hình dạng của loại mắt xích này giống như vòng xích Tính năng của nó xem bảng 2.3