Chương 7 Thi công công trình bến

Tài liệu “ Thi công chuyên môn” được biên soạn với mục đích đáp ứng nhu cầu về tài liệu cho môn kỹ thuật thi công các công trình xây dựng, và phục vụ cho công tác dạy và học tập của giáo viên

Chương 7

THI CÔNG CÔNG TRÌNH BẾN 7.1 Khái niệm chung

7.1.1 Khái niệm về phương pháp thi công lắp ghép

Công trình bến lắp ghép là công trình bến được tạo nên bằng sự liên kết các mảnh kết cấu đã được chế tạo sẵn với nhau

Phương pháp thi công lắp ghép có các ưu điểm sau:

- Do các cấu kiện được chế tạo sẵn trong các nhà xưởng nên có thể áp dụng được các biện pháp thi công tiên tiến, chất lượng được đảm bảo, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân;

- Năng suất lao động cao cho nên giảm được giá thành xây dựng;

- Thời gian chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên ít nên tốc độ thi công nhanh Nhược điểm:

- Đòi hỏi trình độ thi công cao, các phần công việc thi công đều phải đòi hỏi độ chính xác lớn;

- Khó khắc phục các sai sót trong quá trình thi công;

- Việc áp dụng phương pháp thi công lắp ghép yêu cầu người thiết kế phải nắm vững các tính chất chịu lực của từng bộ phận công trình để phân chia công trình thành các bộ phận kết cấu hợp lý;

- Đòi hỏi các thiết bị thi công như cẩu lắp, vận chuyển phải có sức chuyên chở, sức nâng, tầm với lớn

7.1.1.1 Phương pháp thi công

1) Phân chia công trình thành các cấu kiện

Khi phân chia công trình thành các cấu kiện phải quan tâm đến các vấn đề sau:

- Phải đảm bảo các mối nối phải nằm ở những vị trí có ứng suất hoặc biến dạng là nhỏ nhất, đảm bảo tối đa tính toàn khối của công trình;

- Phù hợp với sức nâng, tầm với, sức chuyên chở của các thiết bị máy móc;

- Với các kết cấu khi chế tạo phải bố trí các chi tiết để làm liên kết và phải có các

dự trữ sai số thoả đáng

2) Tiến hành chế tạo các cấu kiện

3) Cẩu, vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện

Khi cẩu, vận chuyển và lắp dựng các cấu kiện phải tính toán về mặt thiết bị (kích thước, khả năng chuyên chở…)

Lập trình trình tự lắp ghép (trình tự thi công) để việc di chuyển của các thiết bị là ít nhất, các công việc không bị chồng chéo lên nhau Công việc trước tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau và phải đảm bảo các điều kiện an toàn về kết cấu và an toàn lao động

Hình 7.1 Sơ đồ biện pháp cố định tạm thời

5) Điều chỉnh về vị trí và cao độ

Việc điều chỉnh về vị trí và cao độ được thực hiện nhờ các thiết bị cẩu lắp và các máy móc đo đạc (máy kinh vĩ, máy thuỷ bình, dây nước) Nếu các cấu kiện chưa đúng vị trí thì phải điều khiển phương tiện căn cứ vào chỉ dẫn của máy đo đạc để điều chỉnh vị trí Sau khi đã điều chỉnh đúng vị trí thì tiến hành điều chỉnh về cao độ

Sau khi điều chỉnh được về vị trí và cao độ cần cố định tạm thời bằng các liên kết (bằng các tấm đệm thép) được hàn liên kết chắc chắn

6) Liên kết mối nối

Việc liên kết mối nối giữa các cấu kiện được thực hiện theo 2 phương pháp:

- Liên kết khô: Dùng phương pháp hàn hoặc bulông

Hình 7.2 Liên kết khô

- Liên kết ướt: Liên kết mối nối bằng bêtông

Hình 7.3 Liên kết ướt

Khi xử lý mối nối ướt cần phải đảm bảo:

- Liên kết giữa cốt thép với cốt thép;

- Liên kết giữa cốt thép với bêtông;

- Liên kết giữa bêtông cũ với bêtông mới

Để đảm bảo các điều kiện trên, khi tiến hành xử lý mối nối cần phải:

- Đảm bảo chiều dài đường hàn nối cốt thép và bề mặt cốt thép phải sạch;

- Đục nhám bề mặt bêtông cũ, tẩy những hòn đá bong chân, những miếng bêtông

bị nứt vỡ;

- Phun rửa mối nối bằng vòi nước cao áp, vệ sinh mối nối sạch sẽ, làm kín ván khuôn, sau đó tưới một lớp mỏng nước ximăng rồi đổ bêtông liên kết

7.1.2 Khái niệm về phương pháp thi công đổ tại chỗ

7.1.2.1 Ưu điểm của phương pháp

- Phương pháp này đảm bảo được tính toàn khối của công trình;

- Kỹ thuật thi công đơn giản;

- Sửa chữa những sai sót của quá trình thi công trước đơn giản hơn;

- Không cần các thiết bị cẩu lắp có sức nâng lớn

7.1.2.2 Nhược điểm

- Mặt bằng thi công chật hẹp do phương tiện và người tập trung đông vào cùng một thời điểm;

- Chi phí xây dựng cao;

- Phải tính toán hệ thống ván khuôn đà giáo;

- Khối lượng bê tông đổ lớn do đó không thể đổ một lần, vì vậy ta phải chia thành nhiều đợt đổ Khi đổ đợt tiếp theo phải vệ sinh bề mặt của đợt đổ trước cẩn thận;

- Cấu kiện có kích thước lớn, do đó khi thi công bê tông phải thiết kế mạch ngừng Công việc này cần đảm bảo độ chính xác vì tại vị trí này cường độ của

bê tông không đồng nhất, cho nên nếu ta bố trí mạch ngừng vào vị trí có nội lực lớn thì chất lượng của công trình không đảm bảo;

- Thi công bê tông hoàn toàn ở ngoài trời do đó cần có kỹ thuật thi công và bảo dưỡng bê tông tốt;

- Chịu tác động của sự dao động mực nước và của thời tiết;

- Khó áp dụng được các biện pháp thi công tiên tiến, khó có điều kiện cải thiện điều kiện làm việc của công nhân

7.1.3 Khái niệm về phương pháp thi công kết hợp

Phương án này ta tận dụng các ưu điểm và hạn chế nhược điểm của hai phương án trên Đối với các kết cấu chịu lực chính, có thể cho phép thi công đổ bê tông tại chỗ thì ta tiến hành đổ bê tông tại chỗ để đảm bảo tính toàn khối của công trình Với những cấu kiện phụ hoặc không cho phép thi công tại chỗ thì ta có thể thi công lắp ghép để đảm bảo tiến độ thi công toàn công trình

Hình 7.4 Trình tự thi công công trình bến trên nền cọc vuông theo mặt cắt ngang

1) Nạo vét: để tạo mái dốc và đào hố móng;

7) Thi công bản mặt cầu;

8) Thi công bản tựa tàu;

9) Thi công tầng lọc ngược;

10) Thi công công trình sau bến;

11) San lấp sau bến;

12) Thi công lắp đặt bích neo, đệm va;

13) Thi công lớp mặt bến, hoàn thiện, bàn giao công trình

7.2.1.2 Các biện pháp kỹ thuật thi công

2) Đổ cát đệm

Tác dụng của lớp đệm cát là để gia tải nền đất yếu và chống lại hiện tượng trồi bùn khi đổ đá làm giảm góc nội ma sát của đá

Đổ cát thường dùng cần trục mắc gầu ngạm hoặc dùng máng để tránh hiện tượng cát trôi gây hao hụt nhiều, cần chọn thời điểm có dòng chảy yếu Khi đổ phải hạ gầu hoặc miệng máng xuống gần sát với cao độ thiết kế mới tiến hành đổ

3) Đóng cọc và phá đầu cọc

Căn cứ vào sơ đồ đóng cọc và tính năng của giá búa mà ta định ra trình tự đóng cọc cho hợp lý

Theo trình tự đóng cọc và điều kiện địa hình bố trí hệ thống định vị

Căn cứ vào điều kiện địa hình và thuỷ văn mà lựa chọn mực nước đóng cọc và chiều cao giá búa, thời gian thi công cho thích hợp

Căn cứ vào điều kiện địa chất, chiều dài cọc để chọn quả búa và chiều cao giá búa Xác định cao độ cần phá, đánh dấu trên từng thân cọc, phương tiện sử dụng là máy thuỷ bình, mia, thước thép, dây nước, thước đo nước (thuỷ chí) Theo phương thẳng đứng, cao độ phá đầu cọc luôn lớn hơn cao độ đáy dầm từ 5÷7cm

Để tiến hành phá đầu cọc phải tạo sàn công tác làm mặt bằng cho công nhân đứng, thường sử dụng xà kẹp bằng gỗ bắt bulông ôm chặt thân cọc, trên đó gác hệ thống dầm

và ván sàn

Hình 7.5 Cao độ đục phá đầu cọc

4) Thi công dầm ngang

Dầm ngang có thể được chế tạo sẵn để thi công bằng phương pháp lắp ghép hoặc đổ tại chỗ

* Thi công bằng phương pháp lắp ghép:

Hình 7.6 Thi công dầm ngang bằng phương pháp lắp ghép

1 Dầm; 2 Thép chữ C; 3 Cốt chờ của cọc; 4 Cọc

Theo phương pháp này, dầm ngang được chế tạo sẵn trong các công xưởng rồi được liên kết với đầu cọc đã đóng tại công trường Để liên kết dầm với đầu cọc thì trên thân dầm ngang phải để sẵn các lỗ có kích thước rộng hơn tiết diện ngang của cọc theo mỗi bên từ 7,5÷10cm

Tại vị trí của lỗ ở trên thân dầm, người ta đặt thêm thanh thép C hoặc I để tăng độ cứng cho dầm và tỳ lên trên đầu cọc

Dầm ngang được vận chuyển xuống công trình bằng xà lan rồi dùng cần trục nổi cẩu đặt vào vị trí, sau khi điều chỉnh về vị trí và cao độ phải tiến hành cố định tạm thời sau đó cẩu lắp ván khuôn, đặt thêm cốt thép rồi đổ bêtông liên kết

Ưu điểm của phương pháp là thi công tại hiện trường trong thời gian ngắn nên khắc phục được những ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, chất lượng cấu kiện tốt, tuy nhiên nó đòi hỏi phải có xà lan, cần trục lớn, đồng thời khó khắc phục sai số do đóng cọc, đục phá đầu cọc

* Thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ:

Hình 7.7 Thi công dầm ngang bằng phương pháp đổ tại chỗ

1 Cọc; 2 Xà kẹp gỗ; 3 Bulông bắt xà kẹp; 4 Dầm ngang; 5 Dầm dọc;

6 Ván đáy; 7 Ván thành; 8 Thanh nẹp đứng; 9 Thanh nẹp dọc;

10 Thanh chống xiên; 11 Cốt thép dầm; 12 Cốt thép chờ của cọc

Xác định cao độ bắt xà kẹp, lắp dầm ngang, dầm dọc, bản đáy Quá trình này phải

liên tục kiểm tra cao độ mặt ván đáy để tiến hành điều chỉnh

Sau khi kiểm tra xong cao độ, độ vững chắc của hệ thống ván đáy xong thì tiến

hành lắp dựng cốt thép của dầm

Sau khi kiểm tra cốt thép xong thì tiến hành lắp dựng ván thành liên kết thanh nẹp

dọc, thanh chống xiên, thanh nẹp đứng

Sau khi kiểm tra, nghiệm thu ván khuôn và cốt thép để có thể tiến hành đổ bêtông

thì cần kiểm tra về vật liệu, thiết bị, nhân lực

Để đảm bảo quá trình đổ bêtông được an toàn cần phải kiểm tra ván khuôn về độ

bền, độ cứng và độ ổn định

Chọn đường kính bulông theo điều kiện:

2/.f P N

_

N Lực siết bulông;

f _ Hệ số ma sát ( f = 0,45: giữa bêtông và gỗ);

P_ Tải trọng từ bên trên truyền xuống (bêtông chưa đông

kết, ván khuôn, cốt thép, người và thiết bị thi công)

Từ N có thể tính ra được đường kính của bulông:

γ

R

N

R_ Cường độ của thép làm bulông;

γ _ Hệ số điều kiện làm việc

Từ đó có thể tính ra tiết diện thanh gỗ và kích thước long đen

Nếu không đủ phải làm thêm một tầng xà kẹp nữa Trường hợp trọng lượng bên trên

truyền vào xà kẹp quá lớn có thể tăng thêm một tầng xà kẹp hoặc chia bêtông bên trên

thành nhiều lớp đổ có chiều cao thấp hơn Khi lớp dưới đủ cường độ thì mới đổ lớp bên

trên

5) Đổ đá lòng bến

Sau khi đổ dầm ngang đạt 50% cường độ thì tiến hành đổ đá lòng bến, có thể sử

dụng nhân lực thủ công hoặc cần trục Để đảm bảo ổn định của nền cọc cần có các biện

pháp liên kết toàn bộ nền cọc thành một hệ khung

Đổ đá lên đến mái dốc thì cần cho nhân lực lát đá cẩn thận theo thiết kế, khi đổ đá

phải đổ xung quanh cọc không được chênh lệch quá 1m (có thể làm biến dạng hoặc gãy

cọc) Đổ đá đến chân tầng lọc ngược thì phải lập tức vừa thi công tầng lọc ngược, vừa đổ

đá

6) Thi công dầm dọc

* Thi công lắp ghép

Hình 7.8 Thi công dầm dọc bằng phương pháp lắp ghép

Dầm dọc được thi công bằng phương pháp lắp ghép thì tại vị trí liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang thì dầm ngang được chế tạo sẵn lỗ chờ đặt dầm dọc Khi cẩu lắp dầm dọc vào vị trí thì tiến hành liên kết cốt thép chờ của dầm ngang với dầm dọc, dầm dọc với dầm dọc, làm ván khuôn, vệ sinh mối nối rồi tiến hành liên kết mối nối

• Thi công đổ tại chỗ

Hình 7.12 Đổ bêtông dầm ngang, dầm dọc cầu tàu

Hình 7.13 Vị trí mạch ngừng khi thi công dầm

theo phương pháp đổ tại chỗ

Vị trí mạch ngừng: mạch ngừng được đặt tại vị trí có mômen nhỏ nhất (M=0), tại vị trí 1/4 hoặc 3/4 nhịp dầm Căn cứ vào đó để thiết kế ván khuôn dầm và tổ chức đổ bêtông dầm ngang tại chỗ

Với dầm ngang và dầm dọc thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ thì được tiến hành thi công đồng thời (tức là làm cả dầm ngang và dầm dọc cùng lúc)

7) Thi công bản mặt cầu

* Phương pháp thi công lắp ghép

Hình 7.14 Mặt bằng thi công lắp ghép bản mặt cầu

Hình 7.15 Thi công bản mặt cầu theo phương pháp lắp ghép

Phân chia bản mặt cầu, đánh số thứ tự các vị trí, căn cứ vào việc phân chia, trình tự thi công theo mặt bằng để có kế hoạch thi công đúc sẵn bản mặt cầu cho thích hợp

Sau khi bêtông bản mặt cầu đủ cường độ thì tiến hành cẩu lắp

Bản mặt cầu kê trên các dầm ngang và dầm dọc, để tiện cho công tác lắp ghép và liên kết ta chia mặt cầu thành các tấm có chiều dài bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang cộng thêm 5cm và sai số khi đóng cọc Nếu ô bản có chiều rộng lớn thì tuỳ thuộc vào sức nâng của cần trục mà người ta chia thành từng tấm có chiều rộng thích hợp

e_ Khoảng cách giữa hai mép của bản mặt, được lấy theo điều kiện liên kết của cốt thép

Khi lắp đặt bản mặt cầu vào vị trí, điều chỉnh cao độ rồi tiến hành liên kết cốt thép chờ của bản với bản và của bản với dầm

Trên mặt cầu thường có các lỗ thông hơi làm bằng ống nhựa đặt trong bản làm giảm

áp lực không khí khi nước lên cao làm kín khung dầm ngang và dầm dọc

* Phương pháp đổ tại chỗ

Hình 7.16 Thi công bản mặt cầu theo phương pháp đổ tại chỗ

Dùng cây chống bằng gỗ chống vào ván đáy của dầm để đỡ các dầm dọc phía trên, dầm dọc này có nhiệm vụ đỡ ván đáy Để dễ điều chỉnh cao độ và tháo dỡ ván khuôn thì chân cây chống được nêm bằng nêm gỗ Sau khi rải ván thì mặt của ván được trải một lớp vỏ bao xi măng hoặc nylon để vừa có tác dụng chống dính, vừa có tác dụng đảm bảo

độ kín khít cho ván khuôn Sau đó tiến hành làm cốt thép làm bêtông bản mặt cầu Làm

vệ sinh sạch sẽ mặt dầm bêtông đã đổ, ván khuôn cốt thép rồi tiến hành đổ bêtông

Hình 7.17 Thi công cốt thép bản mặt cầu

Hình 7.18 Thi công giá cập tàu theo phương pháp lắp ghép

- Khi bêtông bệ tựa và bêtông bản tựa đạt cường độ thiết kế thì tiến hành cẩu lắp

để treo bản tựa vào thép I chôn sẵn Nếu bản tựa được treo trên một đầu cọc thì

nó được bố trí 2 móc cẩu và 1 móc treo, còn nếu bản tựa liên kết với 2 đầu cọc thì nó có 2 móc cẩu và 2 móc treo

- Sau khi treo bản tựa vào móc treo phải tiến hành điều chỉnh cao độ và vị trí của bản tựa theo đúng thiết kế, phải tiến hành cố định tạm thời bằng con nêm để tránh bản tựa bị dao động do sóng, gió và dòng chảy Sau đó tiến hành hàn nối cốt thép chờ, vệ sinh mối nối, lắp đặt ván khuôn và đổ bêtông liên kết

* Thi công tại chỗ

Hình 7.19 Thi công giá cập tàu theo phương pháp đổ tại chỗ

1 Cọc; 2 Xà kẹp; 3 Dầm đỡ; 4 Dầm dọc; 5 Nêm; 6 Ván trong;

7 Con kê; 8 Ván ngoài; 9 Chống xiên; 10 Bulông; 11 Cốt thép chờ

Lắp đặt ván khuôn, cốt thép như hình vẽ Các bộ phận của ván khuôn phải được kiểm tra về độ bền, độ ổn định Việc này được thực hiện bằng cách lập sơ đồ kết cấu, sơ

đồ tính, đưa ngoại lực vào kiểm tra Sau khi lắp xong ván khuôn, cốt thép thì tiến hành đổ bêtông liên kết Trước khi đổ phải tính toán thời gian duy trì mực nước và tốc độ đổ bêtông để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

9) Thi công công trình sau bến

Công trình sau bến có thể là dạng tường góc hoặc là khối trọng lực, đôi khi được kết hợp làm đường hào kỹ thuật Công trình sau bến có tác dụng tạo thành một bức tường chắn đất, giữ ổn định cho phần bãi phía sau bến và có thể được thi công bằng phương pháp lắp ghép hoặc phương pháp đổ tại chỗ

Công trình sau bến có thể nằm trên một nền cọc hoặc nằm trên khối đá đệm

và tại các lỗ thoát nước Quá trình thi công cần chú ý đến ảnh hưởng của nước ngầm trong đất của bãi sau bến

Hình 7.19 Thi công công trình sau bến trên nền cọc theo phương pháp

đổ tại chỗ cho từng phân đoạn (phương pháp thi công cuốn chiếu)

Hình 7.20 Vị trí tầng lọc ngược trong công trình bến

1 Tại chân tường góc; 2 Tại các lỗ thoát nước

Công trình sau bến nằm trên nền đá đệm có trình tự thi công như sau:

- Nạo vét;

- Thi công lớp đệm, đặc biệt chú ý đảm bảo độ chặt của nền lót;

- Lắp ghép ván khuôn, đổ bêtông

Chú ý: Tại các vị trí thi công có cao trình thấp, chịu ảnh hưởng của sự dao động

mực nước thì tính toán thời gian thi công cho thích hợp

7.2.2 Thi công công trình bến trên nền cọc vuông dạng bản không dầm

7.2.2.1 Thi công bằng phương pháp lắp ghép

Trình tự và biện pháp thi công tương tự như dạng công trình dầm có bản và được thực hiện như sau:

1) Nạo vét;

2) Đóng cọc;

3) Liên kết hệ cọc với nhau, đổ lăng thể đá gầm bến (nếu có);

4) Chẻ đầu cọc, đổ bêtông mở rộng đầu cọc;