1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Chương 5 TƯỜNG CHẮN BẰNG CỌC BẢN

15 786 4

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 15
Dung lượng 851,72 KB

Nội dung

Chương 5 TƯỜNG CHẮN BẰNG CỌC BẢN 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG Khi thi công những hố đào sâu trên 10 m trong đất yếu lại gần những công trình hiện hữu, khó dung phương pháp cọc xi măng nên ngư

Trang 1

Chương 5 TƯỜNG CHẮN BẰNG CỌC BẢN

5.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Khi thi công những hố đào sâu trên 10 m trong đất yếu lại gần những công trình hiện hữu, khó dung phương pháp cọc xi măng nên người ta thường dung cọc bản để làm tường chắn giữ thành hố móng

Các dạng cọc bản thường dùng hiện nay, theo vật liệu có thể chia ra:

- Cọc bản gỗ (ít dung do yêu cầu bảo vệ môi trường);

- Cọc bản bằng bê tông cốt thép;

- Cọc bản bằng thép;

- Cọc bản bằng chất dẻo PVC

Và theo loại hình kết cấu có thể chia ra:

- Tường gồm trụ cứng (thép hoặc bê tông cốt thép) có bản gỗ/ thép bê tông cài ngang

- Tường gồm cọc bản BTCT đặt liên tục;

- Tường gồm cọc bản thép đặt liên tục;

- Tường gồm nhựa PVC đặt liên tục;

(1) Tường chắn gồm trụ cứng có bưng gỗ/bê tông (soldier piles with Lateral

Lagging) còn gọi là phương pháp tường Berlin (Berlin wall method) vì chúng được dùng nhiều thời chiến tranh thế giới thứ 2 và sau lại dung cho công trình dân sự

Loại tường này dùng tốt trong đất sét, đất cát, nơi có mực nước ngầm thấp hoặc phải

hạ mực nước ngầm Thận trọng khi dùng trong đất yếu, khó đóng trong đất cuội sỏi Giá thành thấp, thi công đơn giản và nhanh Khuyết điểm: tiếng ồn lớn khi đóng và nhổ đối với dân cư gần, chuyển vị của đất lớn (khi nhổ, tháo) so với các loại tường chắn khác Loại tường này có thể tự đứng vững (làm việc như congxon) và cũng thể kết hợp với neo đất hoặc thang chống ngang/xiên

(2) Tường chắn bằng cọc bản BTCT đúc sẵn hoặc BTCT ứng suất trước

(concrete sheet piles)

So với bản cọc bằng thép (sẽ trình bày tiếp theo điểm này) có ưu nhược sau:

Trang 2

• Độ cứng chống uốn lớn, đầu cọc dịch chuyển nhỏ, không bị ăn mòn nhanh

có thể dùng như là một kết cấu vĩnh cửu; do chiều rộng cọc bản đến 1,0 m nên giảm thời gian hạ cọc, dùng thiết bị thông dụng có thể hạ cọc, dùng vật liệu hàn trám bằng nhựa PVC nên có thể ngăn nước tốt

• Nặng, dễ hư hỏng khi vận chuyển nếu không cNn, độ dày lớn nên chi phí

đóng/hạ cọc BTCT bằng 1,8 đến 2,2 lần so với cọc bản thép (theo kinh nghiệm N hật Bản), không thích hợp cho làm tường chắn hố đào trong vùng xây dựng chật hẹp vì chuyển vị ngang đất nên lớn,chiều dài hạn chế (đến 20m) không khả năng nối dài và xác suất thu hồi thấp

(3) Tường chắn bằng cọc bản thép (Steel sheet piles)

Thích hợp trong đất yếu có mực nước ngầm cao (vì nó vừa chắn đất vừa ngăn được nước) thi công tương đối đơn giản, nếu dùng thép ống thì độ cứng của tường sẽ lớn và thích dụng cho hố móng có kích thước rộng còn cọc bản thép thì có độ cứng tương đối thấp nên chú ý khi tường chắn đặt gần công trình hiện hữu (vì sẽ bị chuyển vị ngang lớn ) Khi đóng gây tiếng ồn lớn, lượng thép dùng nhiều, nếu không bảo quản tốt ( bị cong vênh hoặc mép bản bị kẹt đất cát) thì việc sử dụng lại được ít nên sẽ tốn kém

Cọc bản thép dễ dàng nối dài hay cắt ngắn theo yêu cầu, có thể dùng nhiều lần làm tường tạm,

(4)Tường chắn bản nhựa PVC (Vinyl sheet piles)

Chống xâm thực và ăn mòn trong môi trường nước chua mặn tốt (có thẻ bền 30-50 năm) Sản xuất công nghiệp lên thuận tiện trong thiết kế, thi công lắp đặt và kiểm soát chất lượng dễ, gọn nhẹ (nhẹ hơn thép 70-75% và nhẹ hơn bê tông 40-50%) nên thuận tiện vận chuyển và bảo quản, tăng mỹ quan cho công trình xây dựng (khi làm tường kè xói lở vùng ven biển, tường chắn đất công trình cầu cảng.)

Tường nhựa composite có khả năng chịu lực (mô men kháng uốn) không cao so với bản thép và bản BTCT nên hạn chế sử dụng

Trang 3

5.2 CẤU TẠO VÀ BỐ TRÍ TƯỜNG BẰNG CỌC BẢN

5.2.1 Tường trụ cứng bưng kín lưng tường

N hư đã trình bày trên hình 5.1, trụ cứng có thể là thép hình (hình 5.1 a,c) hoặc BTCT

có cấu tạo rãnh (hình 5.1e) tiết diện chữ T chữ I (hình 5.1 b,d) hoặc liên kết ướt qua thép

ở trụ và tường (hình 5.1f)

Bản chắn ngang để bưng đất có thể bằng gỗ, dày 5-7cm bằng bê tông cốt thép đúc sẵn (hình 5.1 a,b,d,e) xác định bằng tính toán (xem ví dụ 9.1 chương 9) hay bằng bê tông phun lên lưới thép được cố định lên mặt tường (hình 5.1 c) hay đổ bê tông trực tiếp vào hào đào (hình 5.1 f )

Phía sau lưng tường có thể dùng vữa hoặc cát đất chèn chặt khe trống giữa bản cài và đất để giảm thiểu sự chuyển vì của đất xung quanh hố đào

Khoảng cách giữa các trụ cứng xác định bằng tính toán nhưng thường trong quy phạm từ 1,5 đến 3,0 m

Trang 4

Trên hình 5.2 trình bày một ví dụ về

loại tường trụ cứng đã thi công ở CHLB

Đức sâu đến 15m Dùng neo đất và dầm

đai ở lưng tường để giữ tường Ở Việt

N am, tại trụ sở nhà số 5-7 Lê DuNn và

trung tâm thương mại Quốc tế IBC

(Thành phố Hồ Chí Minh ) đã dùng loại

tường nói trên để thi công hố móng sâu

5-7m

5.2.2.Tường chắn bằng cọc bản thép

Thường có 4 loại cọc bản thép sau đây:

a) Cọc bản thép loại phẳng: Ký hiệu SP-1, loại cọc này có mô men chống uốn không lớn, chiều dài chế tạo từ 8: 22m (hình 5.3 a)

b) Cọc thép máng: Ký hiệu SP-2, chiều dài chế tạo 8-22m thường dùng cho các loại kết cấu chống thấm (đê quai, móng đập) công trình xây dựng (hình5.3 b)

c) Cọc thép chữ Z: Ký hiệu SK-1, SK-2, SĐ2 (hình 5.3 c)

d) Cọc Larssen: Thường chế tạo 4 loại:IV, V, VI, VII có chiều dài từ 8-22m với liên kết móc rắn chắc.,tạo mômen kháng uốn lớn, đây là loại cọc đang sử dụng rộng rãi hiện nay(hình 5.3d)

Trang 5

Trong bảng 5.1 trình bày một số đặc trưng kỹ thuật của cọc bản thép thường dùng

Kích thước (mm) Khối lượng( kg) Mô men (cm3)

Ký hiệu

Loại cọc B H 1m cừ 1m2 tường

G

Cho cọc

Wx

Cho 1m tường chắn W

Hệ số tận dụng vật liệu Ghi chú SP-1 400 64 160 73 182 1,14 Cọc bản phẳng SP-2 200 30 150 28 140 0,93 Cọc máng thép SK-1 400 110 50 125 114 285 2,28

SK-2 400 169,5 58 145 260 650 4,48

SĐ-3 400 240 61 153 630 1575 10,8

SĐ-5 400 320 93 232 1256 3160 13,6

Cọc thép chữ

Z

Cọc Larssen

Cọc bản thép được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành xây dựng trên thế giới cũng như ở Việt N am: công trình kè chống sạt lở bờ sông, tường chắn hố đào móng các công trình xây dựng đê quay thi công trụ cầu giao thông…

Mép của mỗi thanh cọc thép thường dùng có khóa miệng để cho 2 cọc kề nhau có thể móc chặt vào nhau, tạo tác dụng chống thấm và cách nước Khi dùng cọc bản thép hình, tính năng và các đặc trưng hình học của chúng có thể tra cứu tài liệu của các hang chế tạo hoặc có thể xem trong các sổ tay thi công Khi dùng thép ống hoặc thép hình khác để làm tường chắn thì ở hai mép bên cũng phải hàn móc khóa miệng chạy suốt chiều dài.Cọc bản thép có khóa miệng có thể có tác dụng cách được nước, nhưng không xét đến nhân tố bất lợi cho thi công, ở vùng có mực nước ngầm cao, yêu cầu bảo vệ môi trường nghiêm ngặt thì cũng giống như 1 loại tường chắn bằng dãy cọc,ở phía sau các cọc bản thép phải làm thêm 1 màng cách nước bằng cọc xi măng đất

Tường chắn bằng cọc bản thép có thể dùng cho loại hố móng có mặt bằng hình tròn, chữ nhật, hoặc đa giác…(xem hình 5.4) Ở chỗ góc quay của hố móng hình chữ nhật, hình

đa giác phải căn cứ vào dạng mặt chỗ góc quay tương ứng N ếu không có cọc góc thành

Trang 6

phNm, có thể lấy cọc bản thép thông thường cắt đi rồi hàn thêm thép hình hoặc thép bản vào để làm thành cọc góc Cọc góc phải tăng thỏa đáng chiều dài cọc

Trang 7

5.2.3 Tường chắn bằng cọc BTCT

Cọc bản BTCT gồm 2 loại: BTCT không ứng suất trước và BTCT ứng suất trước Loại cọc bản BTCT không ứng suất trước có cấu tạo như trình bày trên hình 5.5 và loại cọc bản BTCT ứng suất trước - hình 5.6

Hai bên cọc bản BTCT không ứng suất trước thường làm thành mộng lồi lõm, như hình 5.5a Cũng có thể làm thành các dạng hình chữ Z hoặc các hình thức miệng ghép khác Kính thước các chiều của mộng dương phải nhỏ hơn mộng âm 55mm Đầu nhọn của cọc bản phải làm hình nêm theo chiều dày cọc Để làm cho 2 cọc kề nhau có thể ép sát vào nhau, giảm khe hở và đỡ nghiêng dọc, mũi cọc ở về 1 bên mộng âm vạt thành góc chéo 45 độ -60 độ, bên mộng dương không vạt Đầu cọc của cọc góc và cọc định vị làm thành hình đối xứng Mặt cắt cọc bản chữ nhật thường có bề rộng 50-80cm, bề dày 25-50cm Cọc bản mặt chữ T thường có sườn dày 20-30cm, sườn cao 50- 75cm, cấp cường

Độ bê tông không nên nhỏ hơn C25 Cọc bản dự ứng lực không nên nhỏ hơn C40 Xét đến ứng suất khi đóng cọc, đầu cọc phải đặt 4- 6 lớp lưới thép Trong phạm vi 1- 1,5m kể từ đỉnh cọc trở xuống

và từ mũi cọc trở lên khoảng cách cốt đai không được lớn hơn 100mm Phần giữa cọc khoảng cách cốt đai 200-300mm Khi cọc bản phải đóng vào tầng đất cứng thì đầu mũi cọc phải có mũi bằng thép Ở thành mộng ghép của cọc phải đặt cốt thép cấu tạo Ở chỗ góc quay của hố đào, phải căn cứ vào hình dạng mặt bằng của góc quay để làm thành loại góc quay có hình dạng tương ứng Độ dài của cọc góc quay hoặc cọc định vị phải dài hơn cọc ở các chỗ bình thường khác 1-2m Trên hình 5.5b trình bày một ví dụ về cấu tạo chi tiết cọc bản BTCT vừa nêu

Cọc bản BTCT dự ứng lực có nhiều loại kích thước và hình dạng khác nhau thường có chiều dày t = 150-300mm, rộng B=500-1000mm, chiều dài L=6-20m, bề dày lớp bê tông bảo vệ a=3-5 cm (bảng 5.2)

Trang 8

Bảng 5.2.Bảng chỉ tiêu cọc bản BTCT ứng suất trước của nhật bản

Loại cừ bản BTCT ứng suất trước  Kích thước chế tạo 

Bình thường  Đặc biệt 

1  Chiều dày (t)  mm  60 ÷ 120  150 ÷ 200 

2  Chiều cao (H)  mm  120 ÷ 600  275 ÷ 120 

5  Chiều dày bảo vệ côt thép(a)  mm  30  50 

Trang 9

Trên thế giới từ những năm 50 của thế kỉ trước, công nghệ cọc bản BTCT ứng suất trước đã được nghiên cứu chế tạo và ứng dụng ở các nước như Mỹ,

Hà Lan, Liên xô,

Đức, N hật bản…, hàng năm các hảng đã sản xuất hàng triệu m2 cho xây dựng bến cảng và cầu tàu, kè chống xói lở bờ sông biển, công trình đường giao thông, công trình lấn biển và công trình hố đào để xây dựng công trình ngầm

Ở Việt N am, lần đầu tiên vào năm 2000 cọc bản BTCT ứng suất trước được dùng cho kênh dẫn nước hoàn lưu của nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ (Bà Rịa – Vũng Tàu) dài 2000m, với chiều dài cọc 14 – 20m (Hình 5.7 )

Trang 10

Dựa theo tiêu chuNn N hật Bản JIS.A 5354 (1943) yêu cầu cường độ bê tông Rb ≥ 725 kg/cm2 và mô men chống uốn Mc cho loại cọc BTCT ứng suất trước thông thường Mc =

15 ÷ 500 Kn.m và đối với loại cọc BTCT ứng suất trước loại đặc biệt Mc = 54 - 1549

kN m tùy theo loại hình

Thép ứng suất trước có thể là cốt thép ứng suất trước hoặc cáp ứng suất trước

Cốt thép ứng suất trước cần thỏa mãn yêu cầu tiêu chuNn của JISG 1312 - 1991 :

• Giới hạn chảy : 390 - 510 N /mm2;

• Giới hạn đứt : 500 min;

• Độ dãn dài tương đối : 16 min (D<25)

18 min (D>25)

• Uốn cong : + góc uốn 180o

+ bán kính gối uốn R = 2,5 x Dmm

Khi dùng cáp ứng suất trước, theo tiêu chuNn nhật JIGS 3536: cáp 7 sợi, ký hiệu SWPR 7B :

• Tiết diện Ap = 54,84 – 138,7 mm2;

• Cường độ chịu kéo Fpuk = 190 kg/mm2;

• Cường độ chịu uốn Fpyk = 160 kg/mm2;

• Mô đun đàn hồi Ep = 20 x 106 kg/cm2;

• Độ dãn dài trước khi tạo ứng suất 4%, dãn dài do nhiệt độ 2%, dãn dài sau khi tạo ứng suất 5% Bố trí 4 ống nước cấp mạ kẽm 21 thành ống dày hơn 1,5mm tại 4 góc chuyển hướng trên mặt cắt ngang để xói nước khi hạ cọc (N ếu cần)

Trang 11

Cấu tạo khớp nối để liên kết cọc bản thép BTCT ứng suất trước kiểu âm dương để tạo thành kết cấu vững chắc (hình 5.8a) và khi để đảm bảo kín nước thì mối nối này bằng nhựa tổng hợp ( elastic vinyl cholorite ) (hình 5.8b)

Thông số kỹ thuật của khớp nối cọc bản BTCT :

m = 48mm ; n = 46mm

p = 15mm ; q = 10mm

s = 20 ÷ 26mm ; r = 17 ÷ 22mm ;

l = 30mm ; t = 110 ÷ 120mm

5.2.4.Tường chắn bằng gỗ hoặc bằng nhựa composite

Trong những hố đào nông dùng cho công trình ngầm đặt nông như côlectơ, đường cấp thoát nước phụ vv… hoàn toàn có thể dùng bản gỗ ghép làm tường chắn cho thành hố đào (hình 5.9a) Bản gỗ ghép có thể ghép mộng âm - dương hoặc có thể ghép các mảnh nhỏ thành tấm để chắn giữ khi đào Do tính năng cơ học kém và yêu cầu bảo vệ môi trường nên ngày ít dùng gỗ để làm tường chắn

Tường chắn bằng vật liệu composite thường có cấu tạo như cọc bản thép (hình 5.9b) Các công ty hàng đầu thế giới đã sản xuất loại sản phNm này như Geoflex (Hà Lan ),

Trang 12

Bảng 5.3 Các đặc trưng kỹ thuật một số loại cọc bản nhựa của hãng North star

Đặc trưng cơ bản  Đơn vị Series

9400 

Series

3800 

Series

3700 

Series

2500 

Series

1900  Màu sắc    xám  xám  xám  xám  Xám  Trọng lượng  kg/m  10,94  5,59  5,40  5,00  3,80 

Độ dãn dài  %  18,00  12,00  12,00  12,00  12,00  Chiều dày nhỏ nhất tmin  mm  10,16  6,35  6,35  6,35  5,08  Chiều dày lớn nhất tmax  mm  20,32  12,70  12,70  10,16  10,16  Môdun chống uốn cho phép (w)  cm3  715,75 181,91 278,53  189,80 147,51

Mô men chống uốn cho phép (M)  kN m  12,77  5,19  5,09  3,49  2,65 

N gười Mỹ đã dùng cọc bản nhựa để bảo vệ bờ biển ở Virginia hoặc bảo vệ xói lở bờ sông

Ở Việt N am Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường ( Bộ quốc phòng ) đã chế tạo thành công một số loại cọc bản nhựa (BN 03 – BN 04 – BN 05 ) Bước đầu cung cấp cho yêu cầu xây dựng có quy mô nhỏ Tuy nhiên loại cọc này sẻ có triển vọng lớn khi nền công nghiệp hóa chất phát triển

Trang 13

5.7 THI CÔNG TƯỜNG CỌC BẢN

Công tác chuNn bị: Kiểm tra, nghiềm thu và đánh số cọc N ắn thẳng những cọc bị

cong vênh (nếu là bản thép), loại bỏ những cọc không đạt yêu cầu về kích thước (cọc

BTCT) Mặt tường sau khi hạ phải phẳng để lắp dầm đai hoặc làm dầm BTCT, các mối

nối phải khít ngăn được nước Sai số cho phép của cọc bản thép cho ở bảng 5.7

Bảng 5.7 Sai số cho phép của cọc bản thép

Loại cọc Bản hình U Bản hình Z Bản hình phẳng

Chiều rộng +10mm

-5mm

+8mm -4mm ±4mm

N hỏ hơn

+1,5mm -0,8mm

Chiều dày

Lớn hơn

Chiều dài L<10m

Không quá 0,15%L Không quá 0,15%L Không quá 0,15%L

Độ cong

võng Chiều

dài L>10m

Không quá 15mm+0,12%/10m

Không quá 15mm+0,10%/10m

Không quá 15mm+0,10%/10m Chiều

dài L<10m

Không quá 0,30%L Không quá 0,15%L Không quá 0,20%L

Độ xoắn

Chiều dài L>10m

Không quá 30mm+0,20%/10m

Không quá 15mm+0,20%/10m

Không quá 20mm+0,20%/10m Chiều dài Không hạn chế

Độ phẳng

của mũi cọc Không quá 4% bề rộng

Chọn búa: ổn định, di chuyển dễ dàng, điều chỉnh giá hướng dẫn thuận tiện Búa loại

va đập, búa diezen, búa thủy lực, búa rung ép… đều có thể dùng

Trình tự hạ cọc và làm việc hợp long giữa các đoạn tường phải cân nhắc kỹ lưỡng

N ên đóng/hạ cọc theo phương pháp giá đỡ/kẹp theo từng tấm khoảng 20 cọc một đợt là

tốt hơn cả

Trang 14

Trình tự hạ cọc và việc hợp long sau khi đóng có quan hệ nhau N ếu chu vi hố đào lớn mà đóng cọc theo 1 hoặc 2 hướng (xem hình 5.22a,b) thì tùy điểm hợp long ít nhưng sai số tĩnh lũy lớn, sai số trục cũng lớn; nếu trình tự hạ cọc theo sơ đồ 5.22c thì số điểm hợp long nhiều nhưng sai số tĩnh lũy ít N ên dùng phương pháp hạ cọc vừa nêu Cách đóng nên đóng cọc ở các cạnh trước và đóng cọc ở góc sau

Dùng 2 máy trắc đạc để khống chế kiểm tra độ thẳng đứng của cọc trong quá trình đóng, kẹp giữ tốt 2 cọc biên và đánh số định vị cọc trên giá kẹp (hình 5.23) để kịp thời kiểm tra hiệu chỉnh Một hai cọc đóng đầu tiên phải đảm bảo đóng chính xác để làm chuNn cho các cọc sau nên phải kiểm tra kỹ từng mét một Khi cọc chuNn này đóng xong phải hàn để cố định tạm thời lên giá kẹp

Hiệu chỉnh trục tường và hợp long (xem hình 5.24): Trước khi hợp long (mỗi cạnh khoảng 8 cọc bản) phải xác định khả năng lệch trục qua đo đạc và độ dài còn lại mỗi cạnh tính đến cọc bản ở góc chỗ định hợp long Thông thường để không phải thay đổi chiều dài (độ chính xác) của thanh chống ngang nên thực hiện việc hiệu chỉnh trục (dùng kích đNy giá định vị ra phía ngoài hố) ở bên phía cạnh ngắn của hố đào Việc đóng tiếp nên dồn về phía cạnh ngắn cho đến hết cọc và sau cùng mới đóng cọc bản hợp long

Ngày đăng: 08/12/2016, 10:04

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w