BÀI GIẢNG XÂY DỰNG CẦU PHẦN MỐ TRỤ CẦU

cần phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:  Có hệ thống mố trắc đạc tin cậy, để xác định đúng vị trí của mố trụ trước khi tiến hành xây dựng và dễ dàng kiểm tra trong suốt quá trình thi công

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Mố trụ cầu bằng đá xây, bê tông hay bê tông cốt thép được xây dựng bằng nhiều phương pháp khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện thực tế và các đặc điểm cấu tạo của kết cấu Trừ

mố, trụ cấu bằng đá xây được xây dựng tại chỗ, mố trụ bằng bê tông và bê tông cốt thép được xây dựng theo một trong các phương pháp: Đổ bê tông toàn khối tại chỗ, lắp ghép từ các cấu kiện đúc sẵn hoặc kết hợp vừa lắp ghép vừa đổ bê tông tại chỗ hay còn gọi là bán lắp ghép hoặc bê tông lắp ghép toàn khối

Xây dựng mố, trụ cầu thường phải tiến hành trong điều kiện sông nước Kết cấu mố trụ cầu phần lớn có chiều cao khá lớn, một phần ngập trong nước còn một phần lại ở cao trên mực nước từ vài m đến vài chục m Phần thân trụ ngập trong nước phải thi công trong các vòng vây ngăn nước bằng đất đắp hoặc bằng cọc ván thép Phần thân trụ ở cao trên mặt nước, khi xây dựng phải dùng đến hệ đà giáo thi công và các thiết bị nâng hạ cần cẩu Những trụ ở ngoài sông còn gặp khó khăn trong các công tác định vị, vận chuyển vật liệu, di chuyển máy móc, thiết bị thi công Đối với các sông thông thuyền, dòng chảy nhỏ hoặc thuỷ văn phức tạp, việc tập trung máy móc thiết bị thi công trụ sẽ gây cản trở cho giao thông đường thuỷ và dòng chảy của sông Một khó khăn nữa trong công tác xây dựng mố, trụ cầu là sự thay đổi của mức nước sông theo điều kiện mưa lũ Đối với các công trình có khối lượng xây lắp lớn, thời gian thi công kéo dài thì phải dừng công việc ở ngoài sông vào mùa mưa lũ, làm ảnh hưởng chung đến tiến độ công trình

Mặc dù điều kiện xây dựng có nhiều khó khăn, song mố, trụ cầu là bộ phận rất quan trọng của cầu Các sai sót hoặc tính chất thi công mố trụ cầu không đảm bảo có thể dẫn đến những thay đổi lớn về ứng biến cuả bản thân mố trụ cầu và kết cấu nhịp, có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của công trình Do vậy, để đảm bảo cho mố trụ cầu khi xây xong đúng vị trí, kích thước, đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, độ bền, tuổi thọ cần phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

 Có hệ thống mố trắc đạc tin cậy, để xác định đúng vị trí của mố trụ trước khi tiến hành xây dựng và dễ dàng kiểm tra trong suốt quá trình thi công

 Kiểm tra, lựa chọn vật liệu trước khi thi công xây dựng đồng thời phải tuân thủ đúng các yêu cầu kỹ thuật

 Nghiên cứu kỹ điều kiện thực tế lựa chọn phương pháp thi công, các công trình phụ trợ, máy móc thiết bị hợp lý, để đảm bảo thi công chất lượng, thời gian ngắn và an toàn (Khi

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

lựa chọn phương pháp, thiết bị, máy móc cần xem xét khả năng sử dụng các thiết bị máy móc đo để thi công các hạng mục khác như móng, kết cấu nhịp )

 Vạch ra tiến độ thi công hợp lý và thường xuyên theo dõi chặt chẽ để tránh các thiệt hại

do mưa lũ gây ra

Nếu chuẩn bị tốt điều kiện thi công, lựa chọn được giải pháp thi công hợp lý, tuân thủ các quy trình, quy phạm thì sẽ đáp ứng được yêu cầu về chất lượng và tiến độ xây dựng công trình đồng thời tiết kiệm được chi phí sản xuất và hạn chế được các thiệt hại do thiên tai gây

ra

1.1 XÂY DỰNG MÓNG KHỐI TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN

Móng của mố trụ cầu trên điều kiện địa chất tốt có thể đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên Khi thi công có thể gặp hố móng trên cạn hoặc trong điều kiện ngập nước, tuỳ theo điều kiện địa chất thuỷ văn nơi xây dựng mà chọn biện pháp thi công thích hợp

1.1.1 THI CÔNG HỐ MÓNG

a Thi công hố móng trong điều kiện không ngập nước

Móng của mố trụ cầu nằm trên bãi sông, bãi bồi khi lớp địa chất tốt nằm nông  thi công hố móng theo phương pháp đào trần nghĩa là không dùng các công trình phụ tạm Dùng trong trường hợp chiều sâu của đáy hố móng so với mặt đất thiên nhiên là h  5m

Trong quá trình thi công các hố móng theo phương pháp đào trần thì tuỳ theo điều kiện nơi thi công và tuỳ theo chiều cao của hố móng mà chúng ta phải có biện pháp chống hở thành vách của hố móng:

 bạt taluy thành hố móng theo độ dốc (1: m)

 đào hố móng có thành dạng bậc thang

Hình III -1.1

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.2:

Hình III- 1.3:

Hình III- 1.4:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Bảng III-1.1 Độ dốc cho phép lớn nhất của vách hố móng đào trần không chống vách

độ dốc ở bảng trên

Hình III- 1.5:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

b Thi công hố móng trong điều kiện ngập nước

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Trong quá trình thi công cần tuỳ theo điều kiện địa chất thuỷ văn, địa hình địa vật nơi thi công mà có các biện pháp ngăn nước, chống vách khác nhau.(xem phân kêt cấu phụ trợ- vòng vây ngăn nước)

Với các móng mố trụ gần bờ chiều sâu nước không lớn lắm, vận tốc nước nhỏ thì có thể dùng máy ủi, nhân lực để đắp đảo đất hoặc vòng vây đất ngăn nước để thi công hố móng

Khi kích thước hố móng lớn, chiều sâu nước lớn  khối lượng đất lớn; vòng vây đất choán lòng sông nhiều  gây xói lở cục bộ và xói chung lòng sông khi thi công Trong trường hợp này người ta dùng vòng vây đất kết hợp với tre gỗ và phên nứa

Trên công trường xây dựng cầu lớn khi h > 5m, các vòng vây đất ở trên không đáp ứng được yêu cầu thi công các hố móng ở dưới nước Trong trường hợp đó dùng vòng vây cọc ván thép, thùng chụp, vòng vây bằng các phao (KC…) Dùng phao KC và vòng vây cọc ván thép khi h  10 – 12m, vnước = 0.8 – 1.2m/s

1.1.2 CÔNG TÁC ĐƯA ĐẤT VÀ NƯỚC RA KHỔI HỐ MÓNG

Tuỳ theo cấu tạo, kích thước hố móng và tuỳ theo dạng của hàng rào cọc ván mà ta chọn phương pháp lấy đất ra khỏi hố móng:

 Phương pháp 1: + Trên cạn: máy xúc (máy làm đất…)

+ Dưới nước: gầu ngạm trên đảo nổi, phao

Trong trường hợp này đất thường là đất yếu á sét, á cát

 Phương pháp 2: Cơ thuỷ lực Dùng máy bơm có áp lực lớn bơm nước vào hố móng làm cho đất đá lẫn vào nước rồi hút nước ra khỏi hố móng

1 Đào đất khỏi hố móng

Đất lấy từ hố móng lên phải vận chuyển đi đổ ở nơi đủ xa sao cho không làm sụp lở thành hố móng, và không cản trở các hạng mục thi công tiếp theo Nếu đổ đất đào ra sông cần tránh hậu quả xấu làm thu hẹp dòng chảy quá mức, tăng lưu tốc, gây xói mòn đáy sông và khu vực vòng vây đang thi công Mặt khác, nơi đổ đất phải không làm cản trở thông thuyền

Việc đào lấy đất bằng các máy ủi và các mắy đào đất chỉ nên thực hiện đến cao độ cách đáy

hố móng dự kiến khoảng 1030 Phần đất còn lại được đào bằng phương pháp thủ công trước khi thi công móng Đối với trường hợp đáy hố móng là nền đá, cần đục bỏ lớp đá phong hoá hay đã bị phá hoại khi thi công đào hố móng, sau đó phun nước rửa sạch bột đá vụn

Khi đã xây dựng móng xong, trong quá trình đắp đất lấp hố móng, cần đắp từng lớp dày không qua 20 cm, và đầm chặt từng lớp đó Hố móng của trụ cầu giữa sông được lấp bằng đất trộn cát - đá dăm không cần đầm nén Không dùng đất bột để lấp bất kỳ hố móng nào Trong suốt qua trình lấy đào đất, cần tổ chức theo dõi tình trạng an toàn mọi mặt và độ vững chắc ổn định của thành hố móng, vòng vây, trạng thái của đất nền, tình hình thấm nước

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.8:

Hình III- 1.9:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Bảng III-1.2 Phạm vi áp dụng hợp lý các phương pháp đắp đảo

Kiểu hố

móng Đặc trưng đất nền Phương pháp đào đất Phương pháp vận

chuyển

Sơ đồ đào đất

Máy xúc gầu thuận hoạt động dưói đáy

hố móng có tạo vách dốc nghiêng

Ô tô có thùng xe tự lật chở đất từ đáy hố móng đi

Có mái dốc Đất có độ chặt trung

bình, khô hoặc ướt trừ loại đất bùn và đất sét nhão

Máy xúc gầu quăng Ô tô có thùng xe tự lật

hay máy ủi di chuyển trên mép hố móng có lắp lưỡi gạt

Có mái dốc Đất chặt và đất có

độ chặt trung bình, khô hoặc ẩm

Máy xúc gầu ngược kết hợp với các biện pháp thoát nước hố móng

Ô tô có thùng xe tự lật hay máy ủi di chuyển trên mép hố móng có lắp lưỡi gạt

Trong vòng

vây cọc

ván

Đất có độ chặt trung bình, dính kết kém

Máy có gầu ngoạm thả dây, đặt trên phao nổi khi hố móng và xung quanh, nó đầy nước ngập

Trên các phương tiện nổi hoặc đổ đất ngay

ra sông (bên ngoài vòng vây)

Trong vòng vây cọc ván

Trong vòng

vây cọc

ván

Đất dính kết yếu bị xói

Máy hút bùn không khí hay máy hút bùn thuỷ lực kết hợp với thoát nước

Đổ ra sông

Trong vòng

vây cọc

ván

Đất rất chặt và đá Máy khoan cầm tay

hay chạy bằng hơi ép kết hợp với biện pháp thoát nước

Cần cẩu có nóc thùng đựng đất và đổ ra sông

2 Đào đất bằng phương pháp thuỷ lực

Phương pháp này chỉ sử dụng hợp lý khi nước đầy hố móng, với chiều sâu ít nhất 3m Trong suốt qua trình xói và hút bùn ra khỏi hố móng phải luôn giữ cho mức nước hố móng đủ ngập đầu ống hút, khi cần thiết phải bơm thêm nước vào trong hố móng Chỉ nên dùng phương pháp xói hút để đào đất đến cách cao độ thiết kế 0.30.5 m Đất sỏi chặt và đất sét pha cát được đào bằng ống hút thuỷ lực và máy hút bùn Khi xói nước làm tơi đất ra để hút, chiều cao áp lực của vòi phụt nước phải đạt đến 90m, lưu lượng nước phải đạt đến 90m3/giờ Năng suất của ống hút thuỷ lực là khoảng 612m3

đất/giờ, của thiết bị bơm dâng bằng khí nén là khoảng 24m3

đất/giờ Tuỳ theo chiếu sâu ngập trong nước của bộ phận trộn của máy Chiều sâu nhỏ nhất (H) đặt buồng trộn của máy bơm dâng bằng khí nén ứng với chiều dâng (h) của bùn và lượng khí để dâng 1m3

bùn lên chiều cao h có thể xác định theo sơ đồ

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.10:

Hình III- 1.11:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

c Hút nước khỏi hố móng

Khi thi công các hố móng ở nơi có tụ nước, nếu việc bơm hút nước trong đó không làm ảnh hưởng đến tính chất của nền đất và khu vực lân cận, thì quá trình đào đất và xây móng thực hiện trong điều kiện bơm hút cạn hết nước hố móng Nước được dẫn đến tập trung trong các

hố tụ có dung tích đảm bảo cho máy bơm hoạt động liên tục ít nhất 10 phút Trong những trường hợp ngược lại, nên dùng các biện pháp làm hạ mức nước ngầm, sấy khô nền trước khi đào, hoặc biện pháp đào trong điều kiện ngập nước

Hình III- 1.12 Hút nước hố móng

Khối lượng nước có thể có trong hố móng gồm nước do mưa và nước do thấm

Công thức gần đúng để xác định lượng nước cần thiết phải bơm ra khỏi hố móng trong 1giờ là:

Q = 1.6q nước Fhố móng

Trong đó: + Fhố móng – Diện tích đáy hố móng mà có vòng vây

+ qnước – Lượng nước ngấm qua 1m2 đáy hố móng trong 1 giờ

Để tăng hệ số hiệu dụng của máy bơm, nên dùng nhiều máy bơm năng suất nhỏ, hơn là dùng

ít máy bơm năng suất cao

Nếu lượng nước hố móng ít ( dưới 50m3

/giờ) có thể dùng máy bơm di động kiểu màng, kiểu

tự hút với chiều cao hút nước đến 6m và đặt trên bờ hố móng Nếu lượng nước cần bơm quá nhiều, nên đặt nhiều tầng máy bơm ly tâm Các đặc trưng của một số máy bơm ly tâm ghi ở bảng 3.3

Khi điều kiện địa chất không cho phép áp dụng biện pháp hút cạn nước hố móng, thì phải dùng các biện pháp khác để hạ mức nước trong hố móng

Bảng III-1.3 Đặc điểm máy bơm ly tâm di động

Năng suất, m3

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Đường kính ống dẫn, mm

1.1.3 THI CÔNG MÓNG KHỐI

Khi đào hố móng đến cao độ thiết kế thì ta cần phải tiến hành các công việc tiếp theo chuẩn

bị cho việc đổ bêtông Các công việc tiếp theo là dọn mặt bằng hố móng, lấy đất, hút nước, lắp dựng ván khuôn, bố trí thiết bị đổ và đổ bêtông

Do đặc điểm thi công móng mố trụ thông thường là trong điều kiện ngập nước, mặt bằng thi công hẹp, công việc thi công mố trụ cầu cần tiến hành rất khẩn trương vì vậy việc chuẩn bị

và khâu tổ chức tiến hành đổ bêtông cần thực hiên chu đáo, cản thận, tránh xảy ra sự cố

Để đảm bảo yêu cầu này phải chú ý có các phương án dự phòng về nguồn điện, máy móc, thiết bị dự trữ, nguồn nhân lực bổ xung lúc cần thiết

1 Thi công lớp đệm móng

Khi đáy hố móng là loại đất dính kết (không phải là đá) cần phải đào hố móng đến cao độ cao hơn cao độ thiết kế khoảng 0.10.2m Đến thời điểm ngay trước khi xây dựng móng mới đào thêm và san đáy hố móng cho đúng cao độ thiết kế bằng phương pháp đào sao cho không phá hoại cấu trúc tự nhiên của đất nền và không làm giảm sức chịu tải của nền đất Nếu hố móng được đào bằng phương pháp thuỷ lực thì phải dừng lại ở cao độ hơn đáy móng 0.30.5m, sau đó đào bằng thủ công

Trường hợp đất nền là đất sét ướt cần phải hót đi lớp đất nhão rồi đầm một lớp dăm dày ít nhất 10cm làm lớp đệm móng Bề mặt của lớp này không quá cao độ thiết kế của đáy móng Nếu khi đào tới đáy hố móng và hút nước phát hiện thấy có mạch nước phun lên cần tìm cách bịt lại hoặc dẫn nước ra ngoài phạm vi xây móng

Trường hợp đang xây móng có phát hiện nước ngầm chảy vào hố móng phải bơm nước đó ra

để nước không thấm vào khối xây đang thi công Muốn vậy cần phải chừa sẵn các rãnh nước

và các hố tụ nước ở sát vòng vây ngăn nước và ngoài phạm vi móng

Trường hợp bất lợi nhất là khi dòng nước ngầm rò vào mạch, nếu hút nước thì cả vữa cũng bị hút theo và đất trong hố móng bị đùn lên, khi đó phải đổ lớp đệm móng bằng bê tông đổ dưới nước Giữa lớp bê tông bịt móng này và tường cọc ván cần có lớp đệm cách ly để sau này khi thi công xong có thể rút cọc ván lên được dễ dàng hơn Chiều dày lớp bê tông bịt đáy này

Chương 1: Xõy dựng mố trụ cầu

được xỏc định theo điều kiện cõn bằng của trọng lượng nú với ỏp lực thuỷ tĩnh cú xột hệ số 1.1, nhưng ớt nhất phải dày 1m

Phải đổ lớp bờ tụng dưới nước đến cao độ cao hơn 1520cm so với cao độ mặt trờn lớp bờ tụng bịt đỏy Sau khi hỳt cạn nước trong vũng võy, lỳc bề mặt lớp bờ tụng bịt đỏy cũn ướt, phải cạo sạch phần thừa của nú cho đến đỳng cao độ thiết kế của mặt trờn lớp bờ tụng bịt đỏy

 Giữa thành vỏch đất hố múng khỏi xụ vào hố múng

 Giữ cho bờtụng trong hố múng khỏi xụ ra phớa ngoài

 Yờu cầu cơ bản của vỏn khuụn là:

 Bề mặt nhẵn,

 Khi lắp ghộp phải đỳng kớch thước đó thiết kế

 Lắp ghộp cỏc vỏn khuụn phải khớt, khụng cho vữa xi măng chảy ra ngoài múng khối theo đỳng thiết kế đề ra

 Khụng bị biến dạng trong quỏ trỡnh đổ bờtụng,

Cọc ván

Ván khuôn

Khung chống

Thanh đứng

Hình III- 1.13a Bố trí ván khuôn thi công bệ

Hình III -1.13b Bố trí ván khuôn, cốt thép thi công bệ

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

b Tổ chức đổ bêtông

b.1 Yêu cầu về vật liệu

Móng mố trụ trên nền tự nhiên có thể xây dựng bằng một trong các vật liệu sau:

+ Xây đá với đá tự nhiên có cường độ thấp nhất 400kG/m2

bê tông có mác thấp nhất 300; + Bê tông trộn đá hộc có mác thấp nhất 150# với đá hộc độn có cường độ ít nhất bằng một nửa mác bê tông, tỷ lệ độn 20% thể tích khối bê tông

Bêtông móng khối phải đảm bảo theo đúng mác theo thiết kế

Bảng III-1.4 Các loại xi măng dùng cho móng

Vị trí của các bộ phận

móng

Loại ximăng Trong môi trường không ăn

mòn

Trong môi trường ăn mòn với các dạng ăn mòn sunphát, axit,

ôxit magiê Phần móng ở trong đất và

trong nước của các móng

đặt thấp hơn mức nước kiệt

Ximăng pooclăng, ximăng pooclăng puzơlan và xi măng pooclăng xỉ lò cao

Ximăng pooclăng chứa sunfat, ximăng pooclăng puzơlan chứa sunfat

Bảng III-1.5 Chọn mác ximăng theo mác bê tông

Công tác xây dựng hố móng phải tiến hành ngay sau khi nạo vét hố móng đến cao độ thiết kế

và ký kết các văn bản nghiệm thu

Trong quá trình xây dựng nền móng, các bộ phận chống dỡ được tháo ra dần và thay thế bằng những thanh chống ngắn một đầu tỳ vào phần móng bên dưới đã xây xong hoặc thay bằng cách lấp đất dần và đầm chặt Ở thời điểm đó, khối xây dựng của móng đã phải đạt ít nhất cường độ 50kG/cm2

b.2 Trình tự đổ bêtông

Tuỳ theo khối lượng đổ bêtông móng, địa hình, địa chất nơi đổ bêtông mà ta chọn phương pháp vận chuyển và đổ bêtông thích hợp

Đổ bêtông gồm các giai đoạn sau:

 Sản xuất vữa bê tông

 Vận chuyển bêtông bằng xe mix, ống đổ bêtông (ống vòi voi)…

 Phân phối và san đầm bê tông

 Bảo dưỡng và tháo dỡ ván khuôn

 Bê tông mố trụ cầu là bê tông khối lớn thi công trong điều kiện sông nước nên cần lựa chọn biện pháp thi công cho phù hợp với điều kiện thực tế của công trường

 Trước khi đổ bê tông phải kiểm tra, độ chính xác của việc lắp đặt ván khuôn, đà giáo chống đỡ, đường vận chuyển bê tông, công cụ và phương tiện đổ bê tông, độ vững chắc của các liên kết khi chịu tải trọng động do đổ và đầm vữa bê tông gây ra

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

 Ván khuôn, các chi tiết đặt sẵn, cốt thép phải được cọ rửa rác, bùn đất và cạo rỉ trước khi

đổ bê tông Bề mặt của ván khuôn gỗ trước khi đổ bê tông phải tưới ẩm và bịt kín các khe

hở Bề mặt của ván khuôn thép phải quét chất chống dính và phải đảm bảo chất lượng bê tông và thẩm mỹ của kết cấu

 Ngoài ra còn phải kiểm tra việc chuẩn bị tất cả các máy móc thiết bị phục vụ việc đổ bê tông

 Chất lượng của bê tông mố trụ cầu phải đảm bảo cường độ thiết kế, tính đồng chất, đông đặc và liền khối

Hình III -1.14 Công tác vận chuyển bêtông

Trong qua trình đổ bêtông để bêtông không bị phân cỡ cần phải để chiều cao đổ bêtông không được > 1.5m Nhưng trong thực tế quá trình đổ bêtông móng mố trụ thường lớn nên phải dùng máng hoặc ống vòi vơi để đổ bêtông

Khi móng mố trụ có khối lượng lớn, để tiết kiệm vữa bêtông, trong quá trình đổ bêtông cho phép dồn vào bêtông 20% khối lượng đá hộc (đá có cường độ bằng cường độ đá đổ bêtông, kích thước đá  20cm) Khi đó 1m3

bêtông được từ 30 - 35 kgXM/1m3 bêtông

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

1.2 THI CÔNG MÓNG CỌC ĐÓNG

1.2.1 CÁC LOẠI CỌC ĐÓNG

1 Cọc gỗ (xem lại trong GT Nền và móng)

Hình III-1.16:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

2 Cọc BTCT (xem lại trong GT Nền và móng)

Hình III - 1.17:

Hình III -1.19

Hình III -1.18

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

3 Cọc thép (xem lại trong GT Nền và móng)

Hinh 1.17

Hình III -1.20:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Các loại cọc thép dùng trong xây dựng cầu gồm: cọc ống thép, cọc ray, cọc ghép bằng các dạng thép chữ I, U Nói chung chỉ dùng cọc thép trong trường hợp hãn hữu Mối nối cọc dùng liên kết bu lông hay liên kết hàn

Hình III-1.23:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

1.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠ CỌC

1 Lựa chọn thiết bị để hạ cọc vào nền đất

a Chọn búa đóng cọc

Hình III- 1.26:

Để đóng các loại cọc mũi kín hoặc hở nhưng không lấy đất ra khỏi lòng cọc có thể dùng các

loại búa khác nhau

Khi chọn búa xung kích để đóng cọc phải căn cứ 2 điều kiện sau:

Hình 1.24:

Hình III-1.24:

Hình III- 1.25:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

- Năng lượng xung kích ít nhất của búa (kGm) phải thoả mãn yêu cầu :

Bảng III-1.6: hệ số k

Bảng III-1.7: Các loại búa xung kích của Liên Xô

Loại búa Nhãn hiệu búa

Trọng lƣợng búa,

kg

Trọng lƣợng phần

va đập,

kg

Chiều cao rơi búa, m

Năng lƣợng xung kích, kGm

Số lần va chạm trong một phút

Chiều cao quả búa

Búa hơi

đơn động

CCCM - 007 CCCM - 570 CCCM - 582 CCCM - 680

3150

3355

3820

4540 Búa Điezen

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Bảng III-1.8: Búa điêzen kiểu ống của hãng Delmag (Tây Đức)

23.5-30.6 36.8

65.7-32.8

89- 44.6

56.4

113-71.6

Bảng III-1.9: Hệ số thích dụng của búa

Cọc gỗ Cọc thép Cọc BTCT

- Búa hơi song động và búa Điezen kiểu ống 5 5.5 6.0

- Búa hơi đơn động và búa Điezen kiểu cột 3.5 4.0 5.0

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

b Giá búa, các thiết bị treo trục, dẫn hướng

Hình III- 1.27:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.28:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.29:

Hình III- 1.30:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Giá búa dùng để treo quả búa, treo cọc cắm cọc, treo và cắm ống xói nước, và để dẫn hướng cọc trong quá trình đóng cọc Các búa trọng có phần va chạm 1250kG có thể dùng giá búa loại nhẹ và loại vừa Các giá búa hạng nặng dùng cho búa có trọng lượng phần va đập dến 6000 kG Ngoài các loại giá búa chuyên dụng, còn dùng loại giá búa ghép từ các thanh dẫn hướng với một trong các phương tiện: cần trục ôtô, cần trục bánh xích, và các loại cần cẩu khác để đóng cọc

Chiều cao cần thiết của giá búa xác định theo công thức:

H = h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 - h 6

Trong đó :

+ h1 - Chiều cao các tổ múp

+ h2 - Chiều cao quả búa

+ h3 - Chiều cao mũi cọc

+ h4 - Chiều cao của cọc dẫn

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

1.2.3 XÂY DỰNG MÓNG CỌC TẠI NƠI KHÔNG CÓ NƯỚC VÀ NƠI NƯỚC CẠN

Ở nơi đất cạn, không có nước ngập, thì vị trí cọc trên mặt bằng xác định bằng cách dùng thước thép và máy kinh vĩ Trong quá trình đóng cọc, dùng dây rọi và thước tam giác kiểm tra độ thẳng đứng hoặc độ nghiêng của cọc, để điều chỉnh kịp thời

Chương 1: Xõy dựng mố trụ cầu

Ở những nơi triền sụng ta đắp đất (đỏ) làm bỏn đảo để dựng giỏ bỳa và đúng cọc như trờn đất liền

đắp bao tải đất

Hỡnh III – 1.35: Đúng cọc tại nơi nước khụng sõu 2 – 3 m

Ngoài ra, cú thể dựng cỏc giỏ bỳa di động chuyờn dụng, hoặc cỏc loại tự hành thanh dẫn cú lắp thanh hướng làm giỏ bỳa

1.2.4 XÂY DỰNG MểNG CỌC TẠI NƠI Cể NƯỚC SÂU

Hỡnh III- 1.36:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Những nơi nước ngập không sâu quá 5m, có thể làm sàn đạo trên các trụ tạm bằng cọc gỗ, để đặt đường ray cho giá búa di chuyển, cũng có thể đặt đường ray trên đỉnh vòng vây cọc ván của hố móng ở nơi nước sâu quá 5m, nên đặt các giá trên các phao nổi, sà lan và cố định bằng hệ dây leo hoặc dùng cần cẩu

Khi đóng cọc ở giữa sông có nước ngập, với độ sâu không quá lớn, có thể làm khung định vị cao hơn mặt nước, kê trên các cọc gỗ để xác định vị trí của các cọc BTCT cần đóng ở nơi nước quá sâu, có thể làm các khung định vị dưới dạng bè nổi trên mặt nước, được cố định bằng dây neo vào tời

Hình III- 1.37:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Hình III- 1.38:

Hình III- 1.39:

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Trình tự đóng cọc được chọn sao cho thời gian di chuyển búa, và cần cẩu để đặt cọc vào vị trí chuẩn bị đóng, cũng như thời gian thay đổi độ xiên của thanh dẫn hướng là ít nhất Để tránh đất bị lèn quá chặt khi đóng nhiều cọc, khiến cho khó đóng, cần phải chọn trình tự đóng từ giữa ra, hoặc từ đầu này tới đầu kia Nếu đám cọc lớn, thì có thể chia thành nhiều khu vực để đóng cọc

1.3 XÂY DỰNG MÓNG CỌC ỐNG

Khi thi công cọc qua vùng castơ, qua các lớp địa chất có đá mồ côi, có chướng ngại, ngoài ra khi cần tăng sức chịu tải của cọc người ta sử dụng móng cọc ống

1.3.1 CÁC LOẠI CỌC ỐNG

Móng cọc ống được dùng hợp lí đối với các trường hợp nền đất, sét chặt đặc biệt khi đáy nền

là tầng đá Khi nước sâu, mặt tầng đá không phẳng hoặc tầng phủ bên trên mỏng quá (không thể xây dựng các loại móng khác được), thì dùng cọc ống là hợp lý Do ưu điểm về mặt công nghệ chế tạo, thi công nên cọc ống ngày càng được dùng rộng rãi trong xây dựng mố trụ cầu, đặc biệt là khi chọn loại kết cấu mố trụ không có bệ cọc chỉ có xà mũ bên trên các cọc ống

Các loại móng sâu bằng cọc ống gồm có:

 Móng cọc ống đường kính  =0.4  1.0 m có chân cọc kín hay hở

 Móng cọc ống đường kính  =1.6 3.0 m, khoan sâu vào trong tầng đá nền

Tuỳ theo điều kiện địa chất, thuỷ văn, tải trọng truyền lên móng, khả năng thi công, có thể thi công móng cọc ống dạng bệ thấp hoặc bệ cao hoặc dạng móng cọc ống không có bệ (chỉ có

xà mũ đặt bệ kê gối)

 Các cọc ống đường kính   2.0 m đặt thẳng đứng hoặc đặt nghiên từ 3:1 đến 3:2 Các cọc ống có đường kính  2.0 m chỉ lên đặt thẳng đứng

 Các cọc ống có  2 m sau khi đã hạ đến cao độ thiết kế được láp lòng bằng bê tông

 Cọc ống bê tông cốt thép lắp ghép gồm nhiều đốt ống có cốt thép đặt dọc và cốt đai xoắn

ốc Chiều dài mỗi đốt ống được chọn tuỳ theo phương pháp chế tạo, khả năng cẩu lắp, vận chuyển, khổ giới hạn thông xe trên đường vận chuyển, yêu cầu tiêu chuẩn hoá … Khi chế tạo cọc ống bê tông cốt thép thường dùng cốt thép mác CT5 hoặc mác 35c; còn

trong cọc ống bê tông cốt thép dự ứng lực thường dùng cốt thép cường độ cao mác30 X 2 C

Hai đầu của mỗi đốt cọc ống có các cấu tạo để nối với các đốt cọc ống khác hoặc với búa rung Các dạng cấu tạo mối nối đó gồm có:

 Liên kết mặt bích bằng đầu có ren răng của các cốt thép dọc dùng ở cọc ống bê tông cốt thép dự ứng lực

 Liên kết mặt bích bằng bu lông dùng phổ biến dễ thi công trong quá trình hạ dần từng đốt cọc ống

 Liên kết hàn nối đầu các cốt thép dọc thò ra

Các kiểu mối nối có hàn điện sau khi hàn phải đổ bê tông bịt mối nối bằng loại bê tông xi măng đông cứng nhanh Khi khoan lỗ mặt bích liên kết bu lông phải dùng bản dưỡng Sai số của bản dưỡng về cự li tim hai lỗ khoan gần nhau phải ± 0.25mm, sai số về tim lỗ phải ± 0.5mm, độ chênh cao ở mép mặt bích phải ± 2mm

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Thép làm mặt bích có thể là thép đúc, thép tấm thép hình hàn ghép lại, mác thép phải thoả mãn các yêu cầu về tính chất cơ lí, tính chịu hàn

Các cọc ống loại đường kính lớn nên nối bằng hàn Khi hàn nối cần có bộ gá lắp chính xác và chắc chắn,để đề phòng do hàn

 Đóng vòng vây cọc ván thép, hút bùn, đổ bê tông bịt đáy

 Hút nước trong lòng cọc ống và trong vòng vây

 Cắt bỏ đoạn ống thừa phía trên

 Kiểm tra nghiệm thu công tác hạ cọc ống

 Thi công bệ móng cọc ống

1.3.2 CHẾ TẠO CÁC ĐỐT CỌC ỐNG

Các đốt cọc ống chiều là bội số của một mét Cọc ống đúc bằng loại bê tông thủ công mác

không nhỏ hơn 400 Các đốt cọc ống được đúc trong khuôn thép, hay gỗ trên bệ quay ly tâm

và dầm rung Ván khuôn gỗ chỉ dùng khi chế tạo đơn lẻ khi dùng một số ít cọc Mặt trong

ván khuôn gỗ được lót tôn mỏng hoặc làm cấu tạo mộng ghép giữa các tấm ván dày 4 - 5cm, rộng 10 –12cm để tránh rò chảy vữa xi măng Phương pháp đúc quay li tâm thường dùng đử đúc các đốt cọc đường kính < 2m với chiều dài từ 6 đến 12m

H×nh III -1.40 B·i cäc èng H×nh III-1.41 CÊu t¹o mÆt bÝch

Khuôn rung bằng thép gồm ván khuôn trong và ván khuôn ngoài có phễu rốt bê tông Thép bản làm ván khuôn dày 4 đến 6mm, mỗi phân đoạn ván khuôn dài 2 đến 4m Các phân đoạn ván khuôn được liên kết với nhau bằng mặt bích bu lông Các phân đoạn ván khuôn có các gân vòng cứng tăng cường cách nhau từ 0.7 đến 1m Để tháo ván khuôn dễ dàng phải đặt các gioăng đệm cao su ở khe nối dọc của các phân đoạn ván khuôn

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Bảng III-1.10: Các đốt cọc ống bê tông cốt thép

Đường

kính ngoài

m

Chiều dày thành ống

Các bước chế tạo đốt cọc ống bằng bê tông cốt thép thường như sau:

 Chế tạo khung cốt thép và các bản thép liên kết

 Đặt khung cốt thép và các bản thép liên kết vào khuôn

 Đổ bê tông vào khuôn và dầm

 Bảo dưỡng các đốt cọc ống đã đổ bê tông, xử lí nhiệt, ẩm bê tông

 Tháo khuôn, chuyển các đốt cọc ống đúc xong vào bãi chứa

 Kiển tra chất lượng, đóng nhãn hiệu và lập lí lịch đốt cọc ống

 Khi chế tạo đốt cọc ống bằng bê tông cốt thép dự ứng lực thì thêm công đoạn kéo căng và neo cốt thép dự ứng lực

Bảng III-1.11: Sai số cho phép khi chế tạo cọc ống

Kích thước cọc ống Sai số cho phép Chiều dài đốt cọc ống

Khoảng cách giữa hai cốt thép dọc

Bước của cốt đai xoắn ốc

Chiều dày lớp bảo vệ

+30mm và -30mm

5mm +5mm và -5mm 1/500 chiều dài đoạn

7mm và -3mm 5mm và -0mm +10 mm và -10mm

0

0

Bảng III-1.12: Sai số cho phép về kích thước mặt bích nối cọc ống

phép Đường kính ngoài cọc mặt bích :

1mm 1mm 1mm 1.5mm 0.0025

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

1.3.3 HẠ CỌC ỐNG VÀO NỀN

1 Các phương pháp hạ cọc ống vào trong nền

 Hạ cọc ống bằng búa rung kết hợp với việc lấy đất ra khỏi lòng cọc ống

 Hạ cọc ống bằng búa rung kết hợp với xói nước và lấy đất ra khỏi lòng cọc ống

 Hạ cọc ống bằng búa rung kết hợp với lấy đất bằng hơi ép

Để chọn phương pháp hạ cọc ống thích hợp, phải căn cứ vào tính chất cơ lí của đất, độ sâu cần hạ cọc và khả năng thiết bị hạ cọc ghi trong bảng sau:

Bảng III-1.13 Các phương pháp hạ cọc ống

Đặt trưng của nền Độ sâu hạ cọc,

m

Phương pháp hạ cọc

Đất dính dẻo mềm, dẻo chảy

đất tơi xốp ẩm bão hoà nước

.Đất dính nủa rắn và dẻo quánh ≤ 5 Dùng tác dụng của trọng lực, kết hợp lấy đất trước ở trong

lòng cọc ống Tất cả các loại đất có lẫn các

Hạ trong hố đã khoan sẵn bàng búa rung kết hợp với khoan đá kiểu xung kích

2 Chọn thiết bị hạ cọc

Để hạ cọc ống đường kính = 0.40.6 m có mũi cọc kín,vào nền đất dính chặt và chặt vừa

nên dùng các loại búa hơi đơn động,nếu dùng nền đất là cát thì có thể dùng cả búa rung Các cọc ống đưòng kính > 0.6 m có mũi cọc hở hạ vào các loại nền địa chất bất kỳ đều phải dùng búa rung

Công suất cần thiết của búa rung thường được chọn theo đường kính và trọng lượng cọc ống,độ sâu hạ cọc vào trong đất, tính chất cơ lý của đất

Bảng III-1.14 Điều kiện lựa chọn búa rung Liên Xô

Đường kính

cọc ống, m Cát pha sét, sét dẻo mềm, cát xốp Cát pha sét, sét dẻo quánh cát chặt vừa

Cát pha sét sét nửa cứng cát chặt Mác búa rung Liên Xô,tương với độ hạ cọclà,m 15





BY BY

2.0-3.0

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

3 Kết cấu dẫn hướng khi hạ cọc ống

Các kết cấu dẫn hướng có tác dụng bảo đảm hạ cọc ống đúng vị trí và độ nghiêng theo thiết

kế Có hai loại là khung dẫn hướng và cần dẫn hướng: Khung dẫn hướng dùng để hạ cọc ống thẳng đứng,cần dẫn hướng dùng để hạ cọc ống dẫn hướng nghiêng

Khung dẫn hướng (khung định vị) có thể dạng khung phẳng nằm ngang hoặc dạng khung không gian ghép từ vài khung phẳng nằm ngang Trên mặt bằng chung có chứa các ô để luồn cọc ống qua loại khung dẫn hướng phẳng thường để định vị cọc ống ở thế thẳng đứng, khi lưu tốc dòng sông nhỏ hơn 1m/giây và nước sâu khong quá 15m ở nơi nước chảy mạnh hơn (v.1 m/giây) và khi cần hạ cọc ống nghiêng phải dùng khung dẫn hướng không gian có hai tầng trở lên Thông thường khung dẫn hướng một tầng phẳng,được kết hợp dùng làm chống của vòng vây hố móng và thân trụ đến cao độ hơn mực nước thi công chừng từ 0.5 – 1.0 m

Trọng lượng khung dẫn hướng có thể từ 10 – 100 tấn tuỳ thuộc kết cấu móng và kết cấu khung Nên lắp khung dẫn hướng từ các cấu kiện của bộ YUKM có bổ xung thêm các cấu kiện thép khác

Trong các ô luồn cọc ống của khung dẫn hướng có ốp 4 thanh gỗ dài 3 –5 m để hạ cọc ống xiên Các thanh gỗ này giúp dễ dàng định vị cọc ống và tránh va chạm có thể làm hỏng kết cấu thép khung dẫn hướng Khe hở theo chu vi giữa mặt ngoài cọc ống và các thanh gỗ ốp cần đảm bảo khoảng cách 2 –3 cm

Để chuyên chở và hạ khung dẫn hướng xuống dưới nước đúng vị trí thiết kế,thường dùng các

bệ cần cẩu nổi và phao nổi có các thiết bị phụ trợ Hệ nổi này di chuyển trên sông nhờ các tàu kéo hoặc tời múp cáp

Sau khi hạ khung dẫn hướng xuống dưới nước cần kiểm tra vị trí của nó trên mặt bằng và cao

độ đúng thiết kế

Khung dẫn hướng được cố định vị trí nhờ các hai cọc ống hạ qua ô dành cho cọc định vị ở các góc khung đến độ sâu đủ giữ cho khung không bị chuyển dịch trong quá trình thi công sau này

Để hạ cọc dẫn xiên có đường kính 2mphải dùng cần dẫn hướng có đầu trên được neo vào giá cẩu long môn, hoặc đặt nó trên giá di động Cần dẫn hướng và giá cẩu đều có thể lắp

từ các cấu kiện của bộ YUKM Cá biệt có thể dùng các giá búa CCCM-680, C  55của Liên Xô

4 Đổ bê tông trong lòng cọc ống

Sau khi khoan đá chân cọc ống xong cần làm sạch đáy hố khoan bằng xói nước, rồi đổ bê tông bịt đáy cọc ống theo phương pháp rút ống thẳng đứng với trình tự sau:

Đặt ống dẫn bê tông có gắn phễu hứng và ống xói vào trong lòng cọc ống đến sát đáy hố khoan

Bơm nước áp lực 10atm với lưu lượng 150 –300m3/giờ vào ống xói, để xói rửa và khuấy động lớp bùn ở đấy hố khoan Các hạt bùn đất nổi lên trong nước, rồi bị đẩy ra ngoài cọc ống, các hạt đá lớn hơn sẽ bị ở trạng thái lơ lửng gần đáy hố khoan

Chương 1: Xây dựng mố trụ cầu

Thời gian xói rửa đáy hố khoan là 5 – 15 phút (tuỳ theo khối lượng bùn đất )

Trong khi xói rửa hố khoan, có thể đổ bê tông vào đáy phễu hứng Khi ngừng bơm nước xói rửa thì cho hỗn hợp bê tông vào trong ống dẫn Dưới áp lực của cột bê tông trong ống dẫn,hỗn hợp bê tông sẽ đùn ra ở đầu dưới ống dẫn để lấp đầu hố khoan đã được xói rửa và nước ra trong quá trình đổ bê tông dưới nước,đầu dưới của ống dẫn luôn gập sâu ít nhất là một mét trong lớp bê tông Khối lượng bê tong đầu tiên đổ vào trong ống dẫn phải đủ đảm bảo dâng cao 1 m, tốc độ đổ bê tông dưới nước phải đủ dâng cao lớp bê tông ít nhất 1m/giờ Thành phần hỗn hợp bê tông đổ dưới nước được thiết kế sao cho đủ cường độ cần thiết và có

dộ linh động cao Mác xi măng phải bằng 1.5 –2 lần mác bê tông Lượng xi măng cho 1m3bê tông phải không ít hơn 350kg Trước khi đổ bê tông vào đáy hố khoan nên thả xuống một khung cốt thép có chiều cao bằng 2 lần chiều sâu hố khoan, để tăng cường sự liên kết giữa cọc ống và tầng đá Các cọc ống có đường kính nhỏ hơn 1.4m có thể đổ bê tông nghèo độn ruột cọc ở những chỗ cần thiết Đôi khi có thể làm dày thêm thành cọc ống từ phía trong bằng cách đặt ván khuôn bên trong lòng cọc ống rồi đổ bê tông

1.4 XÂY DỰNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

Khi nền móng yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền mà các cọc đóng không đáp ứng được thì người ta dùng loại cọc đường kính lớn, đưa cọc vào sâu trong nền đất Hiện nay cọc khoan nhồi đang được áp dụng có hiệu quả và sử dụng rộng rãi cho các công trình tầm cỡ quốc gia như cầu Thanh Trì, cầu Mỹ Thuận, cầu Đuống…Các cọc này đã tỏ ra đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của các kỹ sư thiết kế nhưng cũng có một số hạn chế cần khắc phục

Ưu điểm:

 Rút ngắn được công nghệ đúc sẵn cọc, không cần bãi đúc cọc, lắp dựng ván khuôn, chế tạo mặt bích

 Không cần các phương tiện vận chuyển cọc

 Cọc đúc ngay tại hiện trường nên có thể thay đổi kích thước, cốt thép cọc…để phù hợp với thực tế

 Sử dụng với mọi địa tầng, áp dụng cho cả vùng castơ

 Với công nghệ tương đối nhất quán từ đầu đến cuối đặt ở bất cứ chiều sâu nào với các sơ

đồ chịu lực khác nhau:

+ Chịu lực ma sát

+ Cọc chống

+ Tạo thành cọc khoan nhồi có ngàm ở đầu cọc

 Tận dụng được khả năng chịu lực của vật liệu  hạn chế được số lượng cọc trong móng

 tạo điều kiện thi công tập trung, giảm thời gian, giảm khối lượng vật liệu

 Khi thi công không gây tiếng ồn và chấn động mạnh, ít làm ảnh hưởng đến các công trình xung quanh

 Cho phép trực quan kiểm tra các lớp địa tầng do lấy đất từ lỗ khoan đào lên

Nhược điểm:

 Sản phẩm trong suốt quá trình thi công nằm sâu trong lòng đất, các khuyết tật dễ xảy ra

do không kiểm tra được Khó xác định được chất lượng sản phẩm và nhất là chỉ tiêu về sức chịu tải của cọc Chất lượng phụ thuộc vào trình độ sản xuất tổ chức thi công của nhà thầu