Chương 11 Thi công thùng chìm

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 11

THI CÔNG THÙNG CHÌM

Trong công trình thủy, khi xây dựng các công trình bến trọng lực và đê chắn sóng tường đứng, phần nhiều sử dụng kết cấu thùng chìm có tính toàn khối cao, tốc độ xây dựng nhanh và hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao Công trình cảng ngày càng có xu hướng phát triển ra nơi nước sâu, việc sử dụng thùng chìm kích thước lớn, cao đến 10÷20m, nặng đến 1600÷6000T để thi công các công trình này thể hiện ưu điểm ngày càng rõ rệt Một số công trình có kết cấu thùng chìm như sau:

Hình 11.1_ Bến tường đứng bằng các thùng chìm kiểu Gda'nsk Ba Lan

1 Lớp đệm đá; 2 Thùng chìm đúc sẵn;

3 Tường đổ bê tông tại chỗ; 4 Khối đá chống xói

Hình 11.3_ Đê chắn sóng bằng thùng chìm có các vách ngăn

a Đê chắn sóng dạng tường đứng; b Đê chắn sóng dạng hỗn hợp

Hình 11.4_ Đê chắn sóng bằng thùng chìm có buồng tiêu năng

a Buồng có khe ngang; b Buồng có khe dọc; c Buồng có khe dạng cong

1:1

4,975

11,000 13,000 16,000 19,000

400

1:1

Đá dăm

4,975

250 400

1:2

Lấp cát

dày 20 cm Tấm đan

1,500

5,000

Lấp cát

1:1

1,000 650

Đá hộc Mặt đất tự nhiên

sỏi

Cọc ống bê tông D700

Ray cần cẩu 20,000

+2.15 MNTN +0.6

MNTB +2.06

MNCN +3.6

-13.0

-14.5 -13.5

Sét cứng Sét mềm

Gạch tự chèn 12 cm Cát dày 5 cm Lớp Base dày 30 cm Lớp subbase dày 20 cm +4.5

+5.2

Vải địa

-5.5

Đá hộc

Hỡnh 11.5_ Mặt cắt ngang bến cảng Cỏi Lõn

11.2 Cụng nghệ chế tạo thựng chỡm

11.2.1 Một số phương phỏp đỳc và hạ thủy thựng chỡm

11.2.1.1 Đỳc và hạ thủy bằng đường triền, đà

Trong thực tế, hạ thủy bằng phương phỏp này là khụng kinh tế bởi vỡ đường triền yờu cầu phải cú nền múng và bề mặt trượt tốt

* Ưu điểm : Nước ta có nhiều nhà máy đóng tàu vì vậy có thể đúc và hạ thuỷ thùng chìm bằng triền tàu hay đà tàu

* Nhược điểm:

- Kinh phí để chế tạo thùng chìm sẽ rất lớn nếu phải xây dựng triền tàu mới

- Chỉ có thể hạ thuỷ được các thùng chìm có kích thước nhỏ do trong điều kiện Việt Nam các thiết bị động lực và quy mô các triền tàu trong các nhà máy đóng tàu còn hạn chế

- Không kinh tế do phải gia cố nền móng dưới đà tàu, chế tạo xe triền, trang bị hệ thống động lực (nếu có) nên giá thành đúc thùng chìm sẽ rất cao

thùng chìm có thể tự nổi

- Thùng chìm khi hạ thuỷ bằng phương án này có thể bị lật dẫn đến kinh phí chế tạo thùng chìm sẽ rất lớn

* Phạm vi áp dụng có lợi nhất của phương pháp này là:

- Có nhà máy chế tạo thùng chìm và hạ thuỷ thùng chìm bằng triền tàu

- Trọng lượng bản thân của thùng chìm nhỏ

- Không phải nạo vét khu nước tại đuôi triền tàu và khu nước từ nơi đúc đến nơi lắp đặt

11.2.1.2 Đúc và hạ thủy bằng ụ khô

Ụ khô sử dụng để đóng và sửa chữa tàu Việc xây dựng một ụ khô là rất tốn kém, thường không chỉ xây dựng ụ khô chỉ nhằm mục đích sản xuất thùng chìm Do đó người

ta thường thuê ụ khô để đúc các thùng chìm thì mới đạt hiệu quả kinh tế

* Ưu điểm: Nước ta có nhiều nhà máy đóng tàu vì vậy có thể đúc và hạ thuỷ thùng chìm bằng ụ khô

* Nhược điểm:

- Kinh phí để chế tạo thùng chìm sẽ rất lớn nếu phải xây dựng ụ mới

thước nhỏ

có thể tự nổi và khó khăn trong quá trình vận chuyển thùng chìm từ vị trí đúc đến chân công trình

* Phạm vi áp dụng có lợi nhất của phương án này là:

- Có nhà máy chế tạo thùng chìm và hạ thuỷ thùng chìm bằng ụ khô

- Kích thước và trọng lượng bản thân của thùng chìm nhỏ

- Không phải nạo vét khu nước tại cửa ụ và khu nước từ nơi đúc đến nơi lắp đặt

Ray cÇn cÈu M¸y b¬m

Buång ô Cöa ô

Hình 11.7_ Đúc và hạ thủy thùng chìm bằng ụ khô

11.2.1.3 Đúc và hạ thủy bằng ụ nổi

Hình 11.8_ Đúc và hạ thủy thùng chìm bằng ụ nổi

Như trên hình vẽ, ụ nổi thường được dùng để đóng và sửa chữa tàu tuy nhiên có thể dùng nó để chế tạo và hạ thuỷ thùng chìm Thùng chìm được hạ thuỷ bằng cách bơm nước vào các téc nước dằn của ụ nổi để cho ụ nổi chìm xuống đến khi thùng chìm tự nổi

Đúc thùng chìm trên ụ nổi

* Ưu điểm : Nước ta có một số ụ nổi có thể đúc được thùng chìm như:

- Ụ nổi XNLH Ba Son Tp Hồ Chí Minh:

- Ụ nổi BTCT: Nhà máy sửa chữa tàu biển và dàn khoan:

- Ụ nổi nhà máy đóng tàu Hạ Long, ụ nổi công ty công nghiệp tàu thuỷ Nam Triệu có sức nâng 8500 tấn

* Nhược điểm:

- Kinh phí để chế tạo thùng chìm sẽ rất lớn nếu phải chế tạo ụ nổi mới

thước nhỏ

* Phạm vi áp dụng có lợi nhất của phương án này là:

- Hạ thuỷ thùng chìm an toàn, năng suất thi công cao

- Tiết kiệm kinh phí nạo vét khu nước tại nơi đúc và khu nước từ nơi đúc đến nơi lắp đặt

Ngoài ra, còn có thể đúc và hạ thủy thùng chìm bằng cần cẩu nổi hoặc hệ thống tời, ray, xe, kích

11.2.2 Phương pháp dùng ván khuôn lắp ghép

11.2.2.1 Cấu tạo kết cấu ván khuôn

Theo phương pháp này, ván khuôn có dạng cửa phao như hình 11.8 Đó là một kết cấu không gian ổn định, gồm thép I, bulông và gỗ Thép I bố trí thành cặp có khoảng cách giữa hai thanh trong cùng một cặp bằng chiều dày tường vách thùng, được khống chế bằng ống PVC hay ống bằng vữa ximăng cát luồn qua bulông liên kết hai thanh Khoảng cách giữa các cặp thép I bằng chiều dày bụng thép cộng chiều dày tấm phai và có

độ dự trữ nhất định Dãy thép I bên ngoài tựa trực tiếp lên ván khuôn đáy, dãy thép I bên

trong tựa lên những gối bằng bêtông, chiều cao gối bằng chiều dày bản đáy Dọc theo các thanh thép I, khoan lỗ cách nhau 2m để luồn bulông liên kết Trên cánh của thép I hàn thép L ngắn để làm chỗ tựa cho gỗ nẹp ván khuôn và làm đà giáo, sàn công tác Sàn trên đỉnh dùng để nhận và phân phối vữa cho các ô thùng, sàn các tầng dưới dùng để làm nơi buộc cốt thép, lắp đặt tấm phai và đầm bêtông

Hình 11.8_ Kết cấu ván khuôn dạng cửa phai

Chiều dày tấm phai, số hiệu thép I, đường kính bulông, khoảng cách bulông đều được xác định bằng tính toán dựa trên áp lực ngang của vữa bêtông Tấm phai ván khuôn

có 2 loại: bằng gỗ, bằng thép (hình 11.9) Đối với tấm phai bằng gỗ, để tránh cong vênh,

vòng, chiều dày tấm phai không nên nhỏ hơn 6cm Tính theo áp lực vữa bêtông thì chiều dài tấm phai khoảng 1m

Hình 11.9_ Tấm phai ván khuôn

11.2.2.2 Lắp dựng ván khuôn và buộc dựng cốt thép

Hình 11.10_ Sơ đồ trình tự lắp ván khuôn

Trên ván khuôn đáy sau khi đo định vị mép tường vị trí gối kê, đặt gối bêtông, cẩu dựng các mảng thép I như trên hình 11.10 (trên mặt đất dùng gỗ nẹp hai đầu các thanh thép I thành mỏng và dùng các thanh gỗ nẹp), 2 đầu dùng mỗi đầu 3 dây neo để tránh bị

đổ →cẩu dựng mảng thép I số 1# và số 2#, hai đầu dùng mối đoạn 1 dây neo, lắp các

khung gỗ ngang vào giữa các mảng thép I số 1# và số 2#→cẩu dựng mảng thép I số 3#, hai đầu dùng mỗi đầu một dây neo, đặt ống khống chế khoảng cách và luồn bắt bulông liên kết hai mảng thép I số 1# và số 3# Sau đó cẩu dựng tuần tự các mảng thép I số 4#, 5#

và 6#, lắp khung gỗ, bắt bulông → chuyển sang phương khác từ đàu này đến đầu kia cẩu

buộc và đặt cốt thép bản đáy → dựng đà giáo → cẩu lắp cốt thép ngang của tường ngoài (hình 11.11) và móc vào mặt trong của mảng thép I của mặt ngoài tường ngoài (tháo các dây neo bị vướng), bắt bulông tương ứng → dùng giá treo như hình 11.12 cẩu cắm cốt thép đứng mặt trong và mặt ngoài bó và treo vào thép I → từ đà giáo bên ngoài luồn lắp cốt thép ngang tường ngăn → buộc cốt thép ở các góc thùng → lắp phai, dùng nêm cố định tấm phai vào thép I để dễ dàng khi tháo ván khuôn

Trình tự lắp tấm phai như hình 11.13, trong đó đường nét liền là phần lắp một lần đến đỉnh, đường nét đứt là lắp dần theo tiến độ đổ bêtông cho đến đỉnh

Hình 11.11_ Giá treo cẩu

cốt thép ngang

Hình 11.12_ Giá treo cẩu cốt thép đứng

11.2.2.3 Đổ bêtông

Thường dùng cần cẩu chuyển vữa bêtông lên đỉnh sàn công tác trên cùng, rồi dùng công nhân xúc đổ vào các ống vòi voi đưa xuống bản đáy và các tường Đổ và đầm bêtông theo lớp, không gián đoạn Có thể dùng xe bơm vữa bêtông, thông qua ống mềm đưa vữa vào trong ván khuôn

Sau khi đổ bêtông đạt đến cường độ có thể dỡ ván khuôn thì thực hiện theo trình tự

dỡ ván khuôn như sau: Tháo nêm dỡ ván phai, tháo bulông liên kết thép I, tháo thép I mặt ngoài, tháo khung gỗ và đà giáo, tháo thép I bên trong

11.2.3 Phương pháp dùng ván khuôn trượt

Dùng ván khuôn trượt đúc thùng chìm thì quá trình tác nghiệp liên tục, trình độ cơ giới hóa cao

Ván khuôn của thùng chìm phải thi công riêng, không thể dùng cùng với ván khuôn tường Đáy thùng chìm thường có góc vát, có cái còn có chân đế phía ngoài Kết cấu ván khuôn đáy thùng chìm ví dụ như hình 11.14 Ván khuôn góc vát nằm ngang của bản đáy như hình 11.15, ván khuôn góc vát thẳng đứng của tường như hình 11.16

Hình 11.14_ Một dạng ván khuôn đáy của thùng chìm

Trước hết lắp dựng ván khuôn đáy, buộc cốt thép bản đáy, lắp một đoạn ván khuôn

và cốt thép tường rồi đổ bêtông cùng một lượt với bản đáy, sau một ngày đêm đánh xờm mặt bêtông thường, buộc tiếp cốt thép đứng của tường lên tới đỉnh, dỡ ván khuôn cũ, lắp ván khuôn trượt, bắt đầu đổ bêtông tường Trong quá trình đổ bêtông thì tiến hành lắp dần cốt thép ngang của tường Toàn bộ quá trình thi công ván khuôn trượt chia thành 3 giai đoạn: trượt lần đầu, trượt bình thường và trượt kết thúc Sau khi đã vào giai đoạn trượt bình thường nếu vì một lý do nào đó phải tạm ngừng thi công thì phải có giải pháp ngừng trượt

Hình 11.15_ Ván khuôn góc vát ngang của bản đáy

Hình 11.16_ Ván khuôn góc vát đứng của tường

11.2.3.1 Trượt lần đầu

Mục đích là để kiểm tra toàn bộ trang thiết bị ván khuôn trượt có thể bước vào giai đoạn trượt bình thường được không Khi đã đổ bêtông đạt 60÷80cm, sau 3÷3,5h tính từ khi bắt đầu đổ bêtông, nâng ván khuôn thứ nhất, trong 2÷3h đầu phải nâng rất chậm, tốc

độ thường từ 2÷3cm/h, mỗi lần nâng kích từ 1÷2 nấc, sau khi bêtông ra khỏi ván khuôn không bị trượt rơi, dùng ngón tay ấn có thể có dấu vân tay mà vữa không dính vào tay là được Nếu phán đoán cường độ bêtông và thời gian trượt của giai đoạn này là phù hợp thì

có thể nâng kích mỗi lần 8÷10 nấc (bình quân 2÷3m/ngày đêm) đồng thời kiểm tra toàn diện thiết bị ván khuôn Sau khi điều chỉnh và kiểm tra chứng tỏ các thiết bị vận hành bình thường thì có thể tiếp tục đổ bêtông, chuyển sang giai đoạn trượt bình thường

11.2.3.2 Trượt bình thường

Trong giai đoạn trượt bình thường, các công đoạn buộc cốt thép, đổ bêtông, nâng

tình trạng bêtông bị kéo nứt Trước mỗi lần trượt đều kiểm tra loại bỏ các chướng ngại Khi trượt, bảo đảm các kích đều tháo hết dầu, tránh gây nên tình trạng ván khuôn bị nghiêng, sàn công tác không ngang bằng

11.2.3.3 Giải pháp ngừng trượt

Do yêu cầu thi công hoặc do các nguyên nhân khác (mưa gió, máy trộn có sự cố) không thể tiếp tục trượt ván khuôn thì cần sử dụng các biện pháp ngừng trượt

- Giảm tốc độ độ bêtông, đồng thời tận lượng làm cho mặt bêtông đổ thành cùng một cao độ

- Cách một thời gian nhất định nâng ván khuôn một nấc cho đến khi bêtông và ván khuôn không dính nhau, tăng số lần trượt trung gian cho đến khi đổ bêtông bình thường, bảo đảm chất lượng bêtông

11.2.3.4 Trượt kết thúc

Ván khuôn trượt đến đỉnh thùng, công tác trượt bước vào giai đoạn cuối Trong giai đoạn này thì cần giảm tốc độ đổ bêtông Sau khi đổ bêtông đến cao độ thiết kế thì ngừng

đổ bêtông và đầm chặt lớp bêtông trên cùng 2 lần phòng ngừa hiện tượng tơi đỉnh Ván khuôn vẫn tiếp tục nâng để ván khuôn không bị dính vào bêtông cần chờ cho bêtông đạt đến cường độ nhất định tránh khi ván khuôn bị trượt nghiêng dẫn đến tình trạng bêtông bị kéo nứt, vỡ đỉnh

Để kiểm tra độ nằm ngang của ván khuôn trượt, dùng phương pháp khống chế mức dầu của kích để đảm bảo sàn công tác nằm ngang Dùng quả dọi kết hợp máy kinh vĩ kiểm tra độ thẳng đứng của ván khuôn trượt

11.2.4 Nối cao thùng chìm

Khi thi công thùng chìm, bất kể phương pháp nào cũng đều đúc thùng chìm đến chiều cao thiết kế mới hạ thủy Nhưng khi thùng lớn, nếu hạn chế bởi năng lực chịu tải của bệ hay trọng tải của ụ mà không thể đúc đủ chiều cao thiết kế thì sau khi đúc đến độ cao nhất định, thùng đưa đến nơi nối cao

11.2.4.1 Nối cao thùng trên lớp đệm đá

Để thuận tiện cho thi công, đặt thùng lên trên lớp đệm đá Diện tích và chiều dày lớp đệm phụ thuộc vào kích thước, số lượng thùng đồng thời nối cao Cao trình đỉnh cần chọn thỏa mãn yêu cầu trước khi nối cao có thể chờ triều hay dùng cần cẩu nổi hỗ trợ đưa thùng đặt lên lớp đệm không bị ngập đỉnh, có thể lắp dựng ván khuôn, dựng cốt thép và

đổ bêtông

Sau khi nối cao có thể bơm nước trong thùng ra chờ triều hay dùng cần cẩu nổi hỗ trợ đưa thùng ra khỏi lớp đệm và chở nổi đến hiện trường lắp đặt hay vũng tập kết thùng Nếu thùng quá lớn, lại không thể đáp ứng các yêu cầu trên thì có thể xem xét làm 2 loại lớp đệm có cao trình đỉnh khác nhau Trước tiên tại lớp đệm nông, nối thùng đến cao

độ nhất định, sau đó chuyển sang lớp đệm sâu đúc thùng đến cao độ thiết kế

Ưu điểm của phương pháp này là tác nghiệp an toàn, thuận tiện, ít bị ảnh hưởng của sóng gió, số ngày làm việc được nhiều

Nhược điểm là phải làm lớp đệm cao hơn yêu cầu thì sau khi nối chìm phải đào cho

đủ độ sâu nên giá thành cao Phương pháp này thích hợp với trường hợp thùng nối cao ít, sóng gió lớn, điều kiện địa chất tốt và độ sâu nước đảm bảo

11.2.4.2 Nối cao thùng ở trạng thái nổi

Phương pháp này cần có neo giữ để giữ chặt thùng chìm Ưu điểm là không phải làm lớp đệm, giá thành hạ Nhược điểm là hệ thống neo chiếm vùng nước lớn, chịu ảnh hưởng của sóng gió, điều kiện lao động kém, số ngày làm việc ít (sóng cao trên 0,5m không thể thi công được) Phương pháp này thích hợp với số lượng thùng chìm cần nối cao ít, sóng gió nhỏ và độ sâu nước lớn

11.3 Di chuyển và hạ thùng chìm

Nguyên lý di chuyển và hạ thùng chìm cũng tương tự như di chuyển và hạ thủy tàu trong nhà máy đóng tàu

11.3.1 Di chuyển thùng chìm

Xe dùng để di chuyển thùng chìm có thể là xe trượt lăn, xe giá bằng, xe giá nghiêng Hình 11.17a, b là xe trượt lăn dùng cho thùng chìm 600T Khi thùng lớn có thể dùng xe trượt lăn có mặt cắt như hình 11.17c Có thể dùng thép hình thay cho gỗ làm sàn

xe, trục lăn bằng gang đúc được ghép với nhau thành một số tổ Chiều dài xe bằng chiều rộng bệ Vừa dùng tời kéo xe di chuyển trên trục lăn, vừa chuyển số trục lăn từ phía đằng sau ra đằng trước

Hình 11.17_ Xe trượt lăn

Hình 11.18 là xe giá bằng có thể di chuyển dọc - ngang, dùng cho thùng chìm 2000T Xe có kết cấu bằng thép, mặt lót kín bằng gỗ, dưới có 2 dãy bánh xe di chuyển ngang và 2 cặp bánh xe di chuyển dọc bằng thép đúc C45 Chiều dài xe thường bằng chiều rộng bệ, chia làm 4 đốt để tiện chế tạo và vận chuyển Khi di chuyển ngang, 2 dãy bánh xe di chuyển dọc treo lơ lửng, khi di chuyển dọc thì 2 dãy bánh xe di chuyển ngang

nằm ngang Trên mặt xe ở hai dầm chính, vị trí đầu và cuối xe đặt đường ray có trục lăn

để dùng cho xe trượt lăn

Hình 11.21 là xe giá nghiêng dùng cho thùng chìm 2000T Khung xe bằng kết cấu thép Trên mặt xe đường ray dùng cho xe giá bằng (hoặc xe trượt lăn), dưới có 4 rãnh bánh xe bằng thép đúc C45 Chiều dài xe lớn hơn xe giá bằng (hoặc xe trượt lăn) khoảng 2m

Hình 11.18_ Xe giá bằng di chuyển dọc – ngang

Hình 11.19_ Xe giá bằng