Biện pháp thi công cống ngầm dưới lòng kênh Nhiêu Lộc

Khi thi công đường ống băng qua kênh thì cần giải quyết các vấn đề sau: KHI THI CÔNG GIẾNG CHÌM: - Đường kính giếng chìm - Cách thức đổ bê tông vách tường BTCT của giếng chìm - Có cần ch

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG

KÊNH NHIÊU LỘC

GVHD : PHẠM KHẮC XUÂN SVTH : PHAN NGỌC ANH Lớp: X01-A2

STT: 01 ( X010050 )

TP.HCM 06 / 2005

Khi thi công đường ống băng qua kênh thì cần giải quyết các vấn đề sau:

KHI THI CÔNG GIẾNG CHÌM:

- Đường kính giếng chìm

- Cách thức đổ bê tông vách tường BTCT của giếng chìm

- Có cần chống đỡ thành vách không Phương pháp chống đỡ thành vách

- Dựng coppha thành vách, bên dưới coppha (gần đáy giếng chìm) có chừa lỗ giao nhau (ống đứng và ống ngang): tính toán chi tiết để liên kết thật chính xác

- Phương thức đào đất hướng xúông như thế nào: phương tiện và nhân công

- Lấy đất lên như thế nào

- Đào đất theo hướng xuống, với trọng lượng của khối bê tông vách và đối trọng lớn nên hệ đi xúông tự do, cần có biện pháp thích hợp

- Khi thi công trường hợp gặp mạch nước và tiêu thoát nước trong lòng giếng thì giải quyết như thế nào

( bài toán xem như đã giải quyết phần giếng chìm)

KHI THI CÔNG ỐNG NGANG:

Với cống đổ bê tông toàn khối thì khác, trình bày như ở trên: chú ý lý luận thêm phần hệ chống đỡ ở dưới khi khi khoảng cách giữa 2 giếng chìm quá xa (nếu lớp dưới cống quá yếu thì có thể xảy ra hiện tượng có đọan cống sẽ bị võng, bài toán: dầm ngàm 2 đầu với khoảng cách nhịp quá lớn)

Với cống BTCT đúc sẵn:

+ Cấu tạo cống BTCT đúc sẵn: cấu tạo ren, đường kính, kích thước, trong lòng có hệ tống dây bơm dung dịch bentonite làm trơn, có đục lỗ, chú ý vành đen bao ngoài tại vị trí nối cống

+ Cách thức đưa ống xúông giếng chìm

+ Cấu tạo phần bệ đỡ dưới lòng giếng tạo vị trí để gia công liên kết các đọan ống lại với nhau: bệ đỡ và ray hướng dẫn khi đẩy

+ Thi công đào đất trong lòng bằng robot hay bằng máy chuyển dụng

+ Có hệ thống đào đất, lấy đất riêng trong 1 đường ống khác khác hay không

+ Có hệ thống thoát nước riêng trong 1 đường ống khác hay không

+ Giải quyết vấn đề ma sát giữa thành ống và đất đá bên ngoài khi đẩy ống trong lòng

+ 1 đầu đọan ống đi theo sự định hướng của robot đào, đầu còn lại là kích thủy lực đẩy

(bài toán được giải quyết trong phần bản vẽ sau và có hình ảnh chụp từ thực tế bên trên công trình minh họa)

Caùc phöông phaùp thi cođng duøng ñeơ tham khạo:

Phöông phaùp khung ñaøo:

• Ñaøo ñeân ñađu, kích ñöôùng oâng vaøo ñeân ñoù

• Sau moêi ñóan nhaât ñònh, phại boơ sung kích thụy löïc trung gian

Phöông phaùp ñaøo duøng kích thụy löïc:

Ñeơ thi cođng theo phöông phaùp naøy, ta ñaøo hai beđn ñöôøng sođng, hai hoâ thi cođng, ñụ chieău daøi vaø roông ñeơ laĩp ñaịt caùc thieât bò Kích thöôùc hoâ phại phú thuoôc vaøo kích côõ ñöôøng kính thi cođng, chieău sađu ñaịt oâng, loái ñaât nôi thi cođng, loái thieẫt bò söû dúng

Sau khi ñaõ ñaøo hoâ, ta gia coâ thaønh hoâ chòu löïc baỉng vaùn daøn tại hoaịc ñoơ beđ tođng táo neđn töôøng chòu aùp löïc Kích thụy löïc seõ tyø tröïc tieâp leđn thaønh töôøng, ñaău kia ñöôïc töïa vaøo caùc khoâi ñeôm Caùc khoâi ñeôm naøy lái ñöôïc aùp vaøo taâm daøn tại hay voøng ñeôm chòu löïc roăi tyø leđn ñaău oâng Ñöôøng oâng ñeơ aùp dúng phöông phaùp naøy coù ñöôøng kích töø 700

mm trôû leđn (ñụ khođng gian ñeơ laøm vieôc)

Tröôùc tieđn ta ñaøo moi theo ñuùng vò trí roăi sau ñoù ñöa oâng vaøo Duøng kích kích oâng leđn daăn Sau moôt thôøi gian, ta laĩp theđm caùc khoâi ñeôm, bao giôø khoâi ñeôm ñụ daøi thì ta thay luođn baỉng 1 cađy oâng môùi

Ñaău trong cụa oâng ñöôïc caâu táo ñaịc bieôt ñeơ ñaøo ñaât, coù ñaịt baíng chuyeăn ñaât vaø caùc xe chôû ñaât loái nhoû ngay trong loøng oâng ñeơ vaôn chuyeơn ñaât ñaù ra ngoaøi

Toaøn boô phaăn oâng kín ñöôïc ñaịt leđn tređn moôt boô oâng ray ñeơ ñònh höôùng chính xaùc vaø giạm ma saùt vôùi maịt ñaât khi kích oâng

Sau khi oâng ñađm sang ñaău beđn kia thì ta tieân haønh caùc bieôn phaùp coâ ñònh, gia coâ vaø noâi oâng nhö thođng thöôøng Söû dúng keât hôïp:

• Phöông phaùp taâm chaĩn: söû dúng taâm chaĩn cô khí: ñöôøng kính coù theơ tôùi 2-6- m chieău daøi ñóan oâng L = 3 –

6 m

• Taâm chaĩn baỉng theùp hình trú (naịng haøng chúc taân), di chuyeên baỉng kích thụy löïc, töïa vaøo khoâi oâp cuõa ñöôøng haăm

• Trúc quay quay ñóa caĩt hình noùn, tređn coù gaỉn nhieău laù kim loái nhoû (hôïp kim cöùng, táo löïc xoùay vaoøi loøng ñaât vaø ñaøo ñaât)

• Phạn löïc töø thaønh voøm (qua beô tyø) sau khi kích thụy löïc taùc dúng seõ táo löïc tónh tieân veă phía tröôùc cho khung hình bình haønh (kích thụy löïc tyø vaøo thaønh ñöôøng haăm)

• Toâc ñoô ñaøo: 0.8-1m/h

• Đất được nghiền nhỏ và đua lên băng tải, xe gòong hay xối nước bằng bơm hỗn hợp lên bùn

• Sau khi đào thành tường hầm được ghép bằng các tấm bê tông hay đổ be tông thành 2 hình vòm

Phương pháp phụt vữa bê tông:

Do có hiệu quả cao nên không chỉ được sử dụng đối với việc xây dựng các đường hầm tiết diện nhỏ mà còn được dùng cho cả công trình ngầm có tiết diện lớn

Hỗn hợp (xi măng, phụ gia đông kết nhanh và chất liệu khác) được trộn kín với nuớc rồi được phụt vào mặt vách đá với áp suất khoảng 2 atm tạo thành lớp vỏ rắn chắc Cường độ của nó có sức chống nén σn = 350 – 450 kG/cm2; sức chống uốn σu = 350 – 450 kG/cm2; sức chống kéo … và lực dính với đá…

Độ dày tối thiểu của lớp bê tông phun δ = ÷m 3 5cm với dộ dày tối đa δ =M 25cm (khi có hốc đá) Ơû độ dày 5-10cm có tác dung lấp đầy các khe nứt lớn, tăng khả năng liên kết của đá, chống lại sự phong hóa và sự xâm thực của nước ngầm Có thể tiến hành phun vữa bê tông nhiều lầnc ho đến khi đạt độ dày thiết kế

Để đạt chất lượng và hiệu quả của công tác phụt via74 bê tông cần nghiên cứu và giải quyết các vấn đề: chọn phụ gia đông kết nhanh, tỷ lệ phối liệu, áp lực phụt, hao hụt vữa khi phụt ( thường bị rơi vãi khi phụt 10-30%), kỷ thuật và thiết bị… Theo kinh nghiệm thì có thể dùng thủy tinh lỏng hoặc soda oxýt cacbon ( tỷ lệ 1-1.5% trọng lượng xi măng) làm chất phụ gia đông cứng nhanh Tỷ lệ pha trộn phối liệu al2 1:2,5:1,5 hoặc 1:3:2,3 khoảng cách đứng phun là 1m hợp lý

Trong lớp bê tông này có lưới thép φ3÷φ6, khoảng cách

a = 8 -10 cm và được neo buộc vào trong vách đá Trước khi phụt vữa bề mặt vách đá và vòm cần được sửa sang tương đối bằng phẳng và làm sạch sẽ để tăng độ bám dính Việc sử dụng neo ở công trình ngầm tiết diện lớn có tác dụng làm giảm lượng vật liệu xây dựng, dễ thi công lớp vỏ và được sử dụng khá phổ biến

Phải khỏa sát tỉ mỉ, chính xác phương và vị trí, độ lớn cc khe nứt để xác định chiều dài neo và mật độ neo Các neo đuôi én (neo chẻ đuôi) được cấy và gắn vào vách đá bằng vữa bê tông ( có hoặc không có cốt thép) Các neo

ở chân vòm và đỉnh vách đứng có chiều dài lớn hơn Thông thường cứ 2 - 3 cm2 vách hầm bố trí một neo có φ =22 32mm÷

dài 2 – 3 m

Trường hợp chiều cao vách hầm lớn, để đảm bảo an toàn cho các cột chống vách hầm và ngăn chặn hiện

tượng đá rơi từ vách nứt nẻ mạnh thì nên bố trí thêm neo bằng BTCT

Lớp vỏ dạng cấu tạo chống bằng bê tông hoặc BTCT có các loại vỏ chỉ cócung vòm, vỏ cung vòm vách đứng đáy lõm Tùy theo điều kiện địa chất chọn dạng cấu tạo lớp vỏ cho hợp lý

Cấu tạo vỏ chỉ có vòm gia cường được dùng tại nơi đá chịu áp lực thẳng đứng, đá liền khối rắn chắc, ít khe nứt hoặc chỉ có khe nứt phát sinh khi phá nổ tự do thi công Tuy nhiên các vách đá cũgn vẫn có lớp bảo vệ dày 20 - 30 cm, đảm bảo sự ổn định của mặt vách đá, ngăn ngừa sự xâm thực của nước và khí độc

Cấu tạo vỏ kiểu vòm có vách đứng bằng bê tông hoặc BTCT được dùng ở nơi hầm chịu áp lực thẳng đứng và áp lực ngang đáng kể Đây là loại vỏ thông dụng nhất

Thùy theo điều kiện địa chất và chiều cao vách hầm mà có: vách hầm mỏng, vách dày, vách toàn bộ hoặc vách cục bộ

Kết cấu vỏ dạng vòm trần, vòm đáy có vách đứng được sử dụng tại vùng có điều kiện đại chất xấu, tầng đất đá yếu, chịu áp lực từ mọi phía có nhiều nước ngầm

kết hợp:

• phương pháp tấm chắn: sử dụng tấm chắn cơ khí: đường kính có thể tới 2-6- m chiều dài đọan ống L=3-6-m

• tấm chắn bằng thép hình trụ ( nặng hàng chụac tấn), di chuyễn bằng kích thủy lực, tựa vào khối ốp cũa đường hầm

• Trục quay quay đĩa cắt hình nón, trên có gằn nhiều l;á kim lkoại nhỏ ( hợp kim cứng, tạo lực xóay vaòi lòng đất và đào đất

• Phản lực từ thành vòm (qua bệ tỳ) sau khi kích thủy lực tác dụng sẽ tạo lực tĩnh tiến về phía trước cho khung hình bình hành (kích thủy lực tỳ vào thành đường hầm)

• Tốc độ đào: 0.8-1m/h

• Đất được nghiền nhỏ và đua lên băng tải, xe gòong hay xối nước bằng bơm hỗn hợp lên bùn

• Sau khi đào thành tường hầm được ghép bằng các tấm bê tông hay đổ be tông thảnh 2 hình vòm

Phương pháp khung đào:

• đào đến đâu, kích đướng ống vào đến đó

• sau mỗi đọan nhất định, phải bổ sung kích thủy lực trung gian

Phöông phaùp ñaøo duøng kích thụy löïc:

Ñeơ thi cođng theo phöông phaùp naøy ta ñaøo hai beđn ñöôøng sođng, hai hoâ thi cođng, ñụ chieău daøi vaø roông ñeơ laĩp ñaịt caùc thieât bò Kích thöôùc hoâ phại phú thuoôc vaøo kích côõ ñöôøng kính thi cođng, chieău sađu ñaịt oâng, loái ñaât nôi thi cođng, loái thieẫt bò söû dúng

Sau khi ñaõ ñaøo hoâ, ta gia coâ thaønh hoâ chòu löïc baỉng vaùn daøn tại hoaịc ñoơ beđ tođng táo neđn töôøng chòu aùp löïc Kích thụy löïc seõ tyø tröïc tieâp leđn thaønh töôøng, ñaău kia ñöôïc töïa vaøo caùc khoâi ñeôm Caùc khoâi ñeôm naøy lái ñöôïc aùp vaøo taâm daøn tại hay voøng ñeôm chòu löïc roăi tyø leđn ñaău oâng Ñöôøng oâng ñeơ aùp dúng phöông phaùp naøy coù ñöôøng kích töø 700 mm trôû leđn (ñụ khođng gian ñeơ laøm vieôc)

Tröôùc tieđn ta ñaøo moi theo ñuùng vò trí roăi sau ñoù ñöa oâng vaøo, Duøng kích kích oâng leđn daăn Sau moôt thôøi gian, ta laĩp theđm caùc khoâi ñeôm, bao giôø khoâi ñeôm ñụ daøi thì ta thay luođn baỉng 1 cađy oâng môùi

Ñaău trong cụa oâng ñöôïc caâu táo ñaịc bieôt ñeơ ñaøo ñaât, coù ñaịt baíng chuyeăn ñaât vaø caùc xe chôû ñaât loái nhoû ngay trong loøng oâng ñeơ vaôn chuyeơn ñaât ñaù ra ngoaøi

Toaøn boô phaăn oâng kín ñöôïc ñaịt leđn tređn moôt boô oâng ray ñeơ ñònh höôùng chính xaùc vaø giạm ma saùt vôùi maịt ñaât khi kích oâng

Sau khi oâng ñađm sang ñaău beđn kia thì ta tieân haønh caùc bieôn phaùp coâ ñònh, gia coâ vaø noâi oâng nhö thođng thöôøng

Phương pháp phụt vữa bê tông do có hiệu quả cao nên không chỉ được sử dụng đối với việc xây dựng các đường hầm tiết diện nhỏ mà còn được dùng cho cả công trình ngầm có tiết diện lớn

Hỗn hợp (xi măng, phụ gia đông kết nhanh và chất liệu khác) được trộn kín với nuớc rồi được phụt vào mặt vách đá với áp suất khoảng 2 atm tạo thành lớp vỏ rắn chắc Cường độ của nó có sức chống nén σn = 350 –

450 kG/cm2; sức chống uốn σu = 350 – 450 kG/cm2; sức chống kéo … và lực dính với đá…

Độ dày tối thiểu của lớp bê tông phun δ = ÷m 3 5cm với dộ dày tối đa

25

δ = (khi có hốc đá) Ơû độ dày 5-10cm có tác dung lấp đầy các khe nứt lớn, tăng khả năng liên kết của đá, chống lại sự phong hóa và sự xâm thực của nước ngầm Có thể tiến hành phun vữa bê tông nhiều lầnc

ho đến khi đạt độ dày thiết kế

Để đạt chất lượng và hiệu quả của công tác phụt via74 bê tông cần nghiên cứu và giải quyết các vấn đề: chọn phụ gia đông kết nhanh, tỷ lệ phối liệu, áp lực phụt, hao hụt vữa khi phụt ( thường bị rơi vãi khi phụt 10-30%), kỷ thu6ạt và thiết bị theo kinh nghiệm có thể dùng thủy tinh lỏng hoặc soda oxýt cacbon ( tỷ lệ 1-1.5% trọng lượng xi măng) làm chất phụ gia đông cứng nhanh Tỷ lệ pha trộn phối liệu al2 1:2,5:1,5 hoặc 1:3:2,3 khoảng cách đứng phun là 1m hợp lý

Trong lớp bê tông này có lưới thép φ 3 ÷ φ 6, khoảng cách a = 8 -10 cm và được neo buộc vào trong vách đá Trước khi phụt vữa bề mặt vách đá và vòm cần được sửa sang tương đối bằng phẳng av2 làm sạch sẽ để tăng độ bám dính Việc sử dụng neo ở công trình ngầm tiết diện lớn có tác dụng làm giảm lượng vật liệu xây dựng, dễ thi công lớp vỏ và được sử dụng khá phổ biến

Phải khỏa sát tỉ mỉ, chính xác phương và vị trí, độ lớn cc khe nứt để xác định chiều dài neo và mật độ neo Các neo đuôi én (neo chẻ đuôi) được cấy và gắn vào vách đá bằng vữa bê tông ( có hoặc không có cốt thép) Các neo ở chân vòm và đỉnh vách đứng có chiều dài lớn hơn Thông thường cứ 2-3 cm2 vách hầm bố trí một neo có φ = 22 32mm÷ dài 2-3m

Trường hợp chiều cao vách hầm lớn, để đảm bảo an toàn cho các cột chống vách hầm và ngăn chặn hiện tượng đá rơi từ vách nứt nẻ mạnh thì nên bố trí thêm neo bằng BTCT

Lớp vỏ dạng cấu tạo chống bằng bê tông hoặc BTCT có các loại vỏ chỉ cócung vòm, vỏ cung vòm vách đứng đáy lõm Tùy theo điều kiện địa chất chọn dạng cấu tạo lớp vỏ cho hợp lý

Cấu tạo vỏ chỉ có vòm gia cường được dùng tại nơi đá chịu áp lực thẳng đứng, đá liền khối rắn chắc, ít khe nứt hoặc chỉ có khe nứt phát sinh khi phá nổ tự do thi công Tuy nhiên các vách đá cũgn vẫn có lớp bảo vệ dày 20 - 30 cm, đảm bảo sự ổn định của mặt vách đá, ngăn ngừa sự xâm thực của nước và khí độc

Cấu tạo vỏ kiểu vòm có vách đứng bằng bê tông hoặc BTCT được dùng ở nơi hầm chịu áp lực thẳng đứng và áp lực ngang đáng kể Đây là loại vỏ thông dụng nhất

Thùy theo điều kiện địa chất và chiều cao vách hầm mà có: vách hầm mỏng, vách dày, vách toàn bộ hoặc vách cục bộ

Kết cấu vỏ dạng vòm trần, vòm đáy có vách đứng được sử dụng tại vùng có điều kiện đại chất xấu, tầng đất đá yếu, chịu áp lực từ mọi phía có nhiều nước ngầm

Qiải quyết các vấn đề sau:

+ khi thi công giếng chìm:

- đường kính giếng chìm

- đổ bê tông

- dựng coppha, có chừa lỗ giao nhau: tính toán chi tiết

- Đào đất, theo trọng lượng của bê tông và trọng lượng lớn nên hệ đi xúông tự do

+ khi thi công đặt ống ngang:

Với ống đổ tại chổ thì khác, trình bày như ở trên: chú ý lý luận thêm phần hệ chống đỡ ở dưới khi khi khoảng cách giữa 2 giếng chìm quá xa

Với ống bê tông đúc sẵn:

+ cách thức đaư ống xúông giếng chìm

+ cấu tạo ống bê tông đúc sẵn: cấu tạo ren, đường kính, kích thước, trong lòng có hệ tống dây bơm dung dịch bentonite làm trơn, có đục lỗ, chu ý vành đen bao ngoài

+ phần bệ đỡ dưới lòng giếng, tạo vị trí để gia công liên kết các đạon ống lại với nhau

+ thi công đào đất trong lòng bằng robot

+ có hệ thống đào đất, lấy đất riêng trong 1 đường ống khác

+ có hệ thống thoát nước riêng trong 1 đường ống khác

+ vấn đề ma sát khi đẩy ống torng lòng

+ 1 đầu đọan ống đi theo sự g9dịnh hướng của robot đào, đầu còn lại là kích thủy lực đẩy

ggdfgdfg