Luận văn này mong muốn đƣợc góp phần nhỏ vào việc nghiên cứu một trong những hƣớng xây dựng mới đó là “ Ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc trong xây dựng móng mố trụ cầu dầm giản đơn trên địa bàn tỉnh Bình Định” . Nhằm định hƣớng cho việc sử dụng công nghệ xây dựng đƣợc kết quả tối ƣu nhất.
Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2014 HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -1- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ML : CH.21 XDCH CBHD HV LỚP : PGS.TS TRẦN THẾ TRUYỀN : HÀ NGUYỄN ANH KHOA : XÂY DỰNG CẦU HẦM K21-1 Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2014 HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -2- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hà Nguyễn Anh Khoa Tel: 01689 964 510 Mail: khoaanh23432@yahoo.com.vn Ngành: KT Xây Dựng Cơng Trình GT Lớp: Xây Dựng Cầu hầm Cơ sở đào tạo: Khố 21-1 Trƣờng Đại học Giao thơng Vận Tải sở Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Thế Truyền Tel: 0912 009 805 Mail: tranthetruyen@utc.edu.vn Tên đề tài: " NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH” Học viên thực Hà Nguyễn Anh Khoa HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -3- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT " NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH” I PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Bình Định nằm khu vực duyên hải Nam Trung Bộ, tỉnh, thành phố thuộc Vùng kinh tế trọng điểm Miền Trung, có diện tích tự nhiên 6.039 km2, gồm 10 huyện TP Quy Nhơn TP Quy Nhơn đƣợc công nhận thị loại I trực thuộc tỉnh Bình Định theo Quyết định số 159/QĐ-TTg Ngày 25/01/2010 Thủ tƣớng Chính phủ Bình Định có vị trí địa kinh tế đặc biệt quan trọng giao lƣu khu vực quốc tế, nằm trung điểm trục giao thông sắt, Bắc Nam Việt Nam, đồng thời cửa ngõ biển gần thuận lợi Tây Nguyên, Nam Lào, Đông Bắc Campuchia Thái Lan thông qua Quốc lộ 19 cảng biển quốc tế Quy Nhơn Trên địa bàn tồn tỉnh có 05 tuyến quốc lộ khai thác với tổng chiều dài 300,7km, QL 1, QL 1D, QL 19, QL 19B, QL 19C, gồm 119 cầu lớn – trung bình phần lớn đƣợc xây dựng bê tông cốt thép, tải trọng thiết kế H30-XB 80, cầu đƣợc xây dựng vĩnh cửu, lại cầu nhỏ Trong Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bình Định đến năm 2020 đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt (Quyết định số 54/2009/QĐ-TTg ngày 14/4/2009), Bình Định đƣợc xác định trở thành tỉnh có cơng nghiệp đại trung tâm phát triển kinh tế - xã hội, đóng góp tích cực vào phát triển Vùng kinh tế trọng điểm miền Trung nƣớc Vì để đáp nhu cầu phát triển vƣợt bậc Tỉnh, hệ thống giao thông ngày đƣợc nâng cấp, mở rộng, làm Điều cấp thiết phải tìm hƣớng xây dựng mới, đại mang lại tính hiệu , chi phí xây dựng giảm dẫn tới có HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -4- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật lợi kinh tế Luận văn mong muốn đƣợc góp phần nhỏ vào việc nghiên cứu hƣớng xây dựng “ Ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc xây dựng móng mố trụ cầu dầm giản đơn địa bàn tỉnh Bình Định” Nhằm định hƣớng cho việc sử dụng công nghệ xây dựng đƣợc kết tối ƣu Trong cơng trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thƣờng có mặt hạn chế Việc xuất sớm vết nứt cọc bê tông cốt thép thƣờng biến dạng khơng tƣơng thích thép bê tơng Khi cọc chịu kéo uốn, phần bê tông cọc phát sinh vết nứt làm giảm khả chống ăn mòn cọc, từ làm giảm tuổi thọ cọc, môi trƣờng ăn mòn mạnh Để khắc phục hạn chế cọc bê tông cốt thép thƣờng thi ta sử dụng cọc bê tơng ly tâm ứng suất trƣớc có ƣu điểm: Bê tông đƣợc nén trƣớc điều kiện khai thác phần bê tông không suất ứng suất kéo (hoặc có suất giá trị nhỏ không gây nứt) Do bê tông đƣợc ứng suất trƣớc, kết hợp với quay ly tâm làm cho cọc đặc chịu đƣợc tải trọng cao không nứt, tăng khảnăng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate Do sửdụng bê tơng thép cƣờng độcao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến trọng lƣợng cọc giảm Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc có độ cứng lớn cọc bê tơng cốt thép thƣờng nên đóng sâu vào đất tận dụng khảnăng chịu tải đất dẫn đến sửdụng cọc đài móng Chi phí xây dựng móng giảm mang đến hiệu kinh tế Mục tiêu nghiên cứu HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -5- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Tổng hợp, phân tích, so sánh đánh giá sở khảo sát thực tế kết nghiên cứu tác giả nƣớc bê tông ứng lực trƣớc Vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc Bằng ứng dụng công nghệ đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc đạt hiệu cao Thay cọc bê tông cốt thép thƣờng cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc cho cơng trình xây dựng móng mố trụ cầu địa bàn T Bình Định Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Tính hiệu việc áp dụng công nghệ cọc bê tơng ly tâm ứng suất trƣớc xây dựng móng mố trụ cầu địa bàn T Bình Định Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp giải tích Phƣơng pháp khảo sát thực tế Phƣơng pháp so sánh Kết cần đạt đƣợc Rút đƣợc ƣu nhƣợc điểm công nghệ nhằm áp dụng cho trƣờng hợp cụ thể cơng trình cầu tỉnh Bình Định Đƣa khuyến nghị việc áp dụng công nghệ nhằm đạt hiệu tối đa mặt kĩ thuật kinh tế II PHẦN NỘI DUNG - Đặt vấn đề nghiên cứu Chƣơng 1: Tổng quan loại cọc bê tông cốt thép sử dụng Việt Nam nói chung Bình Định nói riêng 1.1 Phân loại cọc 1.2 Phạm vi áp dụng 1.3 Các phƣơng pháp kiểm tra khả chịu tải cọc đơn HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -6- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 1.3 Giải pháp thi công 1.4 Kết luận chƣơng Chƣơng 2: : Bê tông ứng lực trƣớc, cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc khả áp dụng xây dựng móng mố trụ cầu Bình Định 2.1 Khái niệm bê tông ứng lực trƣớc 2.2 Phân loại kết cấu bê tông ứng suất trƣớc 2.3 Đánh giá tổn hao ứng suất giải pháp gây ứng lực 2.4 Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng lực trƣớc 2.5 So sánh bê tông dự ứng lực trƣớc với bê tông cốt thép thƣờng 2.6 Khái niệm quy trình sản xuất cọc bê tơng ly tâm ứng suất trƣớc 2.7 Một số vấn đề cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc thực tế áp dụng Việt Nam kiến nghị biện pháp khắc phục 2.8 Tìm hiểu giải pháp xử lý nối ghép đoạn cọc BTCT đặc biệt cho cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc 2.9 Khả áp dụng xây dựng móng mố trụ cầu Bình Định cọc ly tâm ứng suất trƣớc 2.10 Kết luận chƣơng Chƣơng 3: Ví dụ tính tốn sức chịu tải cọc bê tơng ly tâm ứng suất trƣớc loại cọc khác nhằm so sánh kết 3.1 Giới thiệu chung công trình tỉnh Bình Định 3.2 Phƣơng án cọc bê tông cốt thép thƣờng 3.3 Phƣơng án cọc khoan nhồi 3.4 Phƣơng án cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc 3.5 So sánh tính hiệu phƣơng án 3.6 Sử đụng phƣơng án cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc tính bố trí cọc mố M1(MT1_M1) 3.7 Thi công cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc 3.8 Kết luận chƣơng Kết luận kiến nghị HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -7- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Tài liệu tham khảo Quy trình thiết kế cầu 22TCN 272-05 GS.TS Nguyễn Viết Trung; PGS.TS Hoàng Hà; PGS.TS Nguyễn Ngọc Long: “Cầu bê tông cốt thép” - Nhà xuất GTVT (2007) GS.TS Nguyễn Viết Trung; PGS.TS Hoàng Hà; Ths Đào Duy Lâm: “Các ví dụ tính tốn Dầm cầu chữ I, T, Super-T bêtông cốt thép DUL theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05” - Nhà xuất Xây dựng (2005) GS.TS Lê Đình Tâm: “Cầu bêtơng cốt thép đƣờng ơtơ” – Nhà xuất Xây dựng (2008) Các giáo trình Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Kết cấu bêtông cốt thép, Lý thuyết phần tử hữu hạn tài liệu khác có liên quan Phần mềm tính tốn: Midas, Excel, Sap, Plaxis, Piling BẢNG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG VẬN TẢI TỈNH BÌNH ĐỊNH ĐẾN NĂM 2020, ĐỊNH HƢỚNG ĐẾN NĂM 2030 “ Giới thiệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc” CBHD: TS> Nguyển Văn Tiếng Theo tiêu chuẩn JIS A 5335-1987 JIS A 5337-1982 TCVN 7888:2008 10 Bài Giảng “ Mố trụ cầu “ Ths Nguyễn Văn Vĩnh 11 Bài giảng “ Mố Trụ Cầu “ GS.TS Nguyễn Viết Trung 12 Bài giảng “ Kết Cấu Bê Tông Dự Ứng Lực” TS Ngô Đăng Quang III DỰ KIẾN KẾ HOẠCH THỰC HIỆN: THÁNG TT CHƢƠNG MỤC TIẾN ĐỘ (tuần) Chƣơng Chƣơng Chƣơng phần Kết luận, kiến nghị Hoàn thiện Luận văn Tổng cộng 25 HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -8- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cán hƣớng dẫn TS Trần Thế Truyền Bộ môn Cầu hầm Trƣởng môn PGS.TS Nguyễn Ngọc Long Học viên Hà Nguyễn Anh Khoa Tp Hồ Chí Minh ng 05 th ng 01 năm 2015 HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -9- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Chƣơng III VÍ DỤ TÍNH TỐN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ CÁC LOẠI CỌC KHÁC NHẰM SO SÁNH KẾT QUẢ 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH 3.1.1 Giới thiệu chung Tuyến QL1 cửa Hữu Nghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn (Cà Mau) có tổng chiều dài 2300km Từ năm 1993 nguồn vốn ODA nâng cấp theo tiêu chuẩn đƣờng cấp III, quy mơ xe tồn tuyến; Giai đoạn từ năm 2003 đến nay, số đoạn có lƣu lƣợng lớn đƣợc mở rộng lên xe (khoảng 476 Km) xây dựng 18 tuyến tránh qua khu đô thị (khoảng 164 Km) Tuy nhiên, đến số đoạn tuyến QL1 tải, đặc biệt đoạn từ Hà Nam – Ninh Bình – Thanh Hóa – Hà Tĩnh số đoạn qua đô thụ lớn; Một số đoạn tiếp tục tải thời gian tới nhƣ đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp, Đồng Nai – Phan Thiết 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu dự án cầu Mỹ Trinh1, Km1+414.5 tuyến tránh Phù Mỹ, gói thầu số 9, Km1171 – Km1180 tỉnh Bình Định thuộc dự án mở rộng QL1 là: Điểm đầu dự án: Km1+386.95 tuyến tránh Phù Mỹ, tỉnh Bình Diểm cuối dự án: Km1+442.05 tuyến tránh Phù Mỹ, tỉnh Bình Tổng chiều dài nghiên cứu dự án 55.1m Định Định 3.1.3 Quy trình áp dụng HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -10- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình: Cấu tạo búa đơn động - Xi lanh - búa ;2 - Đầu búa (cán pitông) ;3 - Khe khống chế độ cao nâng búa ; - Pitông ;5 - Van điều phối khí Búa xilanh nặng từ đến tấn, đƣợc treo giá tời cáp Độ cao nâng búa từ 0,7 đến 1,6m Hoạt động Nguyên lý hoạt động: Khi đóng cọc, tỳ đầu búa vào mũ cọc, mở van điều phối cho khí vào phần xilanh - búa để nâng búa lên tới độ cao cho phđóng Sau lại dùng van xả nhanh khí làm xilanh - búa rơi xuống tác dụng lực hạ cọc Búa diesel kiểu ống dẫn : piston vật nặng rơi ống dẫn hƣớng (xilanh) để tạo lực đóng cọc Giai đoạn 1: khởi động búa Dùng móc kéo piston lên cao, khơng khí nạp vào xi lanh qua lỗ, rãnh điều khiển bơm bơm dầu vào lõm với áp suất khoảng 1,5 đến kG/cm2 Khi móc va chạm vào cò móc trƣợt khỏi piston, piston rơi tự Giai đoạn : piston rơi v nén khơng khí Piston rơi xuống đóng kín lỗ nạp khí khơng khí xilanh bắt đầu đƣợc nén, áp suất nhiệt độ tăng, vào cuối hành trình, áp suất khoảng HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -48- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 30 kG/cm2, nhiệt độ khoảng 6000C Khi phần lồi piston va đập vào phần lõm đế búa truyền lực đóng cọc, đồng thời làm cho dầu văng tung toé thành hạt nhỏ Giai đoạn : hỗn hợp nhiên liệu ch v giãn nở sinh công Dầu diesel trạng thái hạt nhỏ hồ trộn với khơng khí nhiệt độ áp suất cao tự bốc cháy, áp suất nhiệt độ xilanh tăng nhanh Một phần áp lực khí cháy đẩy piston lên cao, phần lại tác dụng lên đế búa truyền xuống cọc Giai đoạn : thải khí ch nạp khí điều khiển bơm dầu Khi piston văng lên qua lỗ nạp khí khí cháy nhanh ngồi, piston tiếp tục lên theo quán tính lại hút khơng khí vào xilanh, rãnh piston lại điều khiển bơm bơm dầu vào lõm Vận tốc piston giảm dần đến không rơi xuống tiếp tục chu kỳ khác Muốn cho búa dừng giật dây điều khiển cho bơm dầu ngừng hoạt động Ƣu điểm Đơn giản cấu tạo,đ ầu dạng ga đƣợc tạọ xi lanh ƣu điểmnhƣ búa cọc dẫn Loại đơn giản, độ nâng thấp, chiếm diện tích, có thểkhơng cần giá búa Nhƣợc điểm Là thiết bị trung gian gồm máy nén, nồi hơi, ống dẫn dễ hỏng Trọng lƣợng hiệudụng thấp ,công suất sử dụng nhỏ,tần số đóng cọc khơng cao,và dungđể đóng cọc ,khơng tác dụng với đất mềm b Búa song động Ở loại nâng hạ búa dùng áp lực hay khí nén Dùng đóng cọc có đƣờng kính lớn tới 50cm, dùng để nhổ cọc lắp kẹp vào đầu búa Bộ phận công tác chủ yếu la xi lanh-búa 1.Đó khối thđóng nặng,trong long có khoắt buồng chứa khí, hai bên có rảnh trƣợt HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -49- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hai cọc dẫn hƣớng hình trụ,đƣờng kính 5:7(cm),dài tới 4m.pít tơng cố định bệ tỳ,búa đƣợc treo lên giá Cấu tạo Hình: Cấu tạo búa song động Đế búa; Thân búa; Đầu búa; 4.Cán piston; Khoang dƣới piston; Piston; Van chiều; Van phân phối; khoang piston; I Ống vào; II Ống Hoạt động Khi đong cọc, tỳ đầu búa mũ cọc,dung tời cáp nâng xi lanh-búa lên thả rơi cho hai cọc dẫn để làm cho nhiệm vụ chính:tác dụng lục xung kích hạ cọc nén khí xi lanh đến áp suất nhiệt độ cao.Dầu dạng sƣơng mù đƣợc bơm vào bốc cháy làm giản nở môi chất,đẩy xi lanh lên,và xi lanh lại rơi xuống Khi đóng cọc tỳ đáy xi lanh lên mũ cọc, nạp khí vào khe nạp phía dƣới để nâng pitơng-búa lên cao, lại nạp khí vào khe phía tạo áp lực hạ pittông -búa giáng xuống đầu cọc HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -50- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Búa song động có cơng dụng nhƣ búa đơn động nhƣng cọc đƣợc đóng có đƣờng kính lớn hơn, nặng tần số đóng cọc lực đóng cọc cao Ƣu điểm Tác dụng 200 đến 500 nhát đóng phút, phá đầu cọc, tăng giảm đƣợc áp lực đóng cọc, làm việc nhƣ máy nhổ cọc Trọng lƣợng thiết bị nhỏ,trọng lƣợng thiết bị nhỏ,không cần có thiết bị trung gian nhƣ động ,máy nén khí,nồi hơi,dễ chăm sóc bảo dƣỡng Nhƣợc điểm Trọng lƣợng đóng cọc nhỏ (25%), thiết bị trung gian cồng kềnh Không hạ đƣợc cọc xuống đất mềm,hơn cơng suất dung để nén khí,đòi hỏi lƣợng dầu nặng,tần số đóng cọc thấp 50:75 nhát/phút Búa Diesel Hoạt động lƣợng đốt cháy đốt hỗn hợp nhiên liệu khơng khí tác động trực tiếp lên búa Hình: Sơ lƣợc cấu tạo nguyên lý công tác búa diesel HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -51- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật a) Kiểu dẫn: Bệ đở trên; Răng cƣa; Miệng phun;4 Thanh dẫn; Móc treo; Xà ngang; Tay đòn; Thanh treo móc cẩu;9 Chốt; 10 Búa; 11 Chốt; 12 Piston;13 Ống dẫn; 14 Thanh đóng mở;15 Bơm dầu; Bệ đở dƣới b) Kiểu piston xung kích: Lỗ lòng chảo; Bơm dầu; Cánh tay đòn; 4.Thùng dầu dự trữ; Ngăn chứa dầu nhờn; Piston; Cylinder; Ống nối; Mũ hình cầu;10 Vòng xiết chặt; 11 Bệ; 12 Chốt Búa rung Nguyên tắc làm việc dùng lƣợng rung động gây kết hợp với lực va đập búa Vì kết hợp rung truyền dao động đến cọc, làm giảm hệ số ma sát đất lực dính kết đất cọc, nên đóng cọc dễ dàng, suất cao tiết kiệm nhiên liệu Có loại búa rung: loại dùng điện (thi công với xe cẩu) loại thuỷ lực gắn máy đào (excavator) Tần số rung thƣờng khoảng từ 20 đến 40 Hz Lực ly tâm búa tạo lên đến 4000 kN (tƣơng đƣơng 400 tấn) Điều cần lƣu ý thi công cộng hƣởng gây tần số rung gây hại đến cơng trình lân cận Hình: Sơ đồ nguyên lý làm việc loại máy rung HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -52- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật a) loại nối cứng: Động cơ; Đĩa lệch tâm; Khối nặng b) loại nối mềm: Mũ cọc; Lò xo (spring); c) loại va rung: Võ máy; Đĩa lệch tâm; 3,4 Bệ va đập;5 Lò xo; Mũ cọc 3.6.3 Công Nghệ Ép Cọc Công nghệ bao gồm hai phƣơng pháp cơng nghệ ép đỉnh công nghệ ép ôm 3.6.3.1 Công Nghệ Ép Đỉnh Đây phƣơng pháp ép dùng tĩnh lực Lực ép đƣợc tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống Ƣu điểm: Tồn lực ép kích thủy lực tạo đƣợc truyền trực tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu ép Khi ép qua lớp đất có ma sát nội tƣơng đối cao nhƣ cát, sét dẻo cứng lực ép thắng lực cản ma sát để hạ cọc xuống sâu dễ dàng Nhƣợc điểm: Cần phải có hai hệ khung giá Hệ khung giá cố định hệ khung giá di động, với chiều cao tổng cộng hai hệ khung giá phải lớn chiều dài đoạn cọc: đoạn cọc dài 6m khung giá phải từ ÷ 8m ép đƣợc cọc Vì thiết kế cọc ép, chiều dài đoạn cọc phải khống chế chiều cao giá ép khoảng – 8m HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -53- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình: Cơng nghệ ép đỉnh Các phận máy ép cọc (ép đỉnh) Đối trọng: Thƣờng dùng bê tông thép Trạm bơm thủy lực gồm có: Động điện Bơm thủy lực ngăn kéo Ống tuy-ô thủy lực giác thủy lực D nm ép cọc: gồm có khung dẫn với giá xi lanh, khung dẫn lồng thép đƣợc hàn thành khung thép góc thép dầy Bộ dàn hở đầu để cọc từ xuống dƣới Khung dẫn gắn với động xi-lanh, khung dẫn lên xuống theo trục hành trình xi-lanh Dàn máy di chuyển nhờ chỗ lỗ bắt bulông Bệ máy ép cọc gồm thép hình chữ I loại lớn liên kết với dàn máy ứng với khoảng cách hai hàng cọc để đứng vị trí ép đƣợc nhiều cọc mà khơng cần phải di chuyển bệ máy Có thể ép lúc nhiều cọc HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -54- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật cách nối bulông đẩy dàn máy sang vị trí ép cọc khác bố trí hàng cọc Máy ép cọc cần có lực ép P gồm kích thuỷ lực kích có Pmax = P/2 (T) Hình: Máy ép cọc (ép đỉnh) 1- Cọc BTDUL 6- Ray di chuyển 2- Khung giá di động 7- Đồng hồ đo khí nén 3- Khung gia cố định 8- Bơm dầu 4- Ống cung cấp dầu 9- Pitoong thủy lực 5- Đối trọng Nguyên lý làm việc: Dàn máy đƣợc lắp ráp với bệ máy chốt nhƣ di chuyển ép số cọc bệ máy cố định chỗ, giảm số lần cẩu đối trọng Ống thả cọc đƣợc xilanh nâng lên hạ xuống, lƣợng thủy lực truyền từ trạm bơm qua xilanh qua ống thả cọc qua gối đầu cọc truyền sang cọc, với đối trọng lƣợng biến thành lực dọc trục ép cọc xuống đất Chọn máy ép cọc: Chọn máy ép cọc để đƣa cọc xuống chiều sâu thiết kế, HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -55- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật cọc phải qua tầng địa chất khác tùy theo điều kiện cụ thể địa chất cơng trình Muốn cho cọc qua đƣợc địa tầng lực ép cọc phải đạt giá trị: Pep >=K Pc Trong đó: Pep – lực ép cần thiết để cọc sâu vào đất tới độ sâu thiết kế K – hệ số K > 1; lấy K = 1,5 – phụ thuộc vào loại đất tiết diện cọc Pc – tổng sức kháng tức thời đất, Pc = Pmui + Pmasat Pmui : phần kháng mũi cọc Pmasat : ma sát thân cọc Nhƣ vậy, để ép đƣợc cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có lực thắng đƣợc lực ma sát bên cọc phá vỡ cấu trúc lớp đất dƣới mũi cọc Lực ép trọng lƣợng thân cọc lực ép thủy lực Lực ép cọc chủ yếu kích thủy lực tạo 3.6.3.2 Phƣơng pháp ép ôm Đây phƣơng pháp ép dùng tĩnh lực Lực ép đƣợc tác dụng từ hai bên hông cọc chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống Ƣu điểm: Do biện pháp ép từ bên hơng cọc, máy ép khơng cần phải có hệ khung giá di động, chiều dài đoạn cọc ép dài Nhƣợc điểm: Ep cọc từ hai bene hông cọc thông qua chấu ma sát do ép qua lớp ma sát có nội ma sát tƣơng đối cao nhƣ sét, sét dẻo cứng lực ép hông thƣờng thắng đƣợc lực cản ma sát tăng để hạ cọc xuống sâu Nói chung, phƣơng pháp khơng đƣợc sử dụng rộng rãi HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -56- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật phƣơng pháp ép đỉnh Hình: Phƣơng pháp ép ôm Đặc điểm máy Không bị rung lắc, khơng có khí thải độ ồn thấp q trình làm việc ảnh hƣởng tới mơi trƣờng xung quanh đến cơng trình phụ cận ( độ ồn máy < 90 dB ) L m việc an to n v ổn định : Trong q trình làm việc cọc đƣợc đặt xác vào vị trí ép cần trục (cần cẩu) đặt sẵn máy Sau đƣợc kẹp thẳng đứng xilanh kẹp đƣợc ép xuống đất cách êm nhẹ đạt đƣợc sức chịu tải thiết kế Chất lượng tin cậ : Hai cặp má kẹp (ở hai vị trí dới) kẹp cọc định vị cọc vị trí ép mong muốn Lực ép cọc đƣợc thể thông qua áp suất dầu hệ thống thủy lực, nâng cao tỷ lệ thành cơng ép Cọc nằm phƣơng thẳng đứng ép nên giảm đƣợc rủi ro Máy đƣợc thiết kế để cần ép theo phƣơng nghiêng, độ nghiêng lên đến 10 o Năng suất m cao : Máy tự di chuyển cơng trờng HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -57- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật ép đƣợc 180m - 500m cọc ca làm việc ( ) Kết cấu m linh động: Máy đƣợc thiết kế để trình lắp dựng, vận chuyển tháo lắp dễ dàng Bộ phận má kẹp thay đổi đƣợc để phù hợp với loại cọc có hình dáng kích thƣớc khác Chỉ cần sử dụng máy để thi công cho công trƣờng mà đảm bảo tiến độ Các phận máy ép cọc: Các kết cấu máy đƣợc thể nhƣ hình sau Hình: Kết cấu máy ép cọc (ép ơm) HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -58- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 1-Xilanh nâng hạ máy; 2-Dầm chính; 3-Cabin điều khiển chính; 4-Giá ép; 5Xilanh ép; 6-Cọc ép; 7-Cần trục; 8-Gia trọng; 9-Cặp chân đế di chuyển dọc; 10- Cặp chân đế di chuyển ngang; 11-Thân máy; 12 Cầu thang Quá trình vận chuyển máy a Qua trình di chuyển theo chiều ngang: Máy di chuyển theo chiều ngang nhờ hai cặp chân đế nằm dọc theo máy Các chân đế bị hạn chế hành trình hai chân đế nằm dọc Hành trình di chuyển theo chiều ngang máy 0.8m Đó hành trình hai xilanh nằm hai chân đế Khi bắt đầu di chuyển, xilanh nâng hạ máy co lại hết hành trình Nhƣ hai chân đế nằm dọc đƣợc co lên theo xilanh nâng hạ Lúc xilanh nằm chân đế ngang hoạt động, chúng đẩy hết hành trình xilanh Nhƣ toàn máy đƣợc đẩy tới trƣớc với hai chân đế dọc máy nhờ cụm bánh xe di chuyển chạy ray nằm chân đế Khi xilanh ngang hết hành trình xilanh nâng hạ bắt đầu đẩy từ từ hạ hai chân đế dọc xuống Hai chân đế dọc chạm đất nhƣng xilanh nâng hạ chƣa dừng lại, chúng tiếp tục đẩy hai chân đế ngang máy đƣợc nâng lên khỏi mặt đất Lúc xilanh nâng hạ dừng lại, xilanh ngang chân đế co lại Quá trình co lại kéo theo cụm bánh xe di chuyển theo Nhƣ lúc chân đế ngang trƣợt cụm bánh xe di chuyển tiến phía Sau xilanh nâng hạ lại co lại bắt đầu bƣớc di chuyển Quá trình lặp lặp lại làm cho máy di chuyển đƣợc tới vị trí mong muốn theo chiều ngang (phía trái phía phải) HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -59- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình: Kết cấu thiết bị di chuyển ngang 1-Xilanh di chuyển; 2-Chân đế; 3-Chốt liên kết xilanh; 4-Cụm bánh xe di chuyển; 5- Phần liên kết với khung chính; 6-Thanh liên kết hai cụm bánh xe; 7Ray b Quá trình di chuyển theo chiều dọc: Quá trình di chuyển theo chiều dọc nhờ xilanh nằm chân đế dọc Các xilanh có hành trình lớn xilanh ngang (3.6m) Quá trình di chuyển theo chiều dọc tƣơng tự nhƣ trình di chuyển theo chiều ngang máy Khi bắt đầu chuyển dịch xilanh nâng hạ thay co lại đẩy hết hành trình để nâng hai chân đế nằm ngang lên Hình: Kết cấu thiết bị di chuyển dọc 3.6.4 Kết Luận Ở q trình tìm hiểu số cơng nghệ thi công hạ cọc áp dụng cho cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc đƣợc sử dụng phổ biến Mỗi phƣơng pháp có ƣu điểm nhƣợc điểm riêng cho loại HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -60- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Công nghệ khoan (ép, thả) thi công đƣợc khu vực diện tích chật hẹp thị có cơng trình kiến trúc lân cận, không gây tiếng ồn, tận dụng tối đa chiều dài cọc, chặt bỏ đầu cọc thi công đài cọc, khắc phục đƣợc hƣ hỏng tiềm ẩn phƣơng án khác nhƣ xô lệch đầu cọc, vỡ đầu cọc, hạ cọc không cao độ thiết kế Mặt hạn chế công nghệ áp dụng hiệu tốt cho cọc bê tơng ly tâm ứng lực có đƣờng kính 0.5 – 0.8m khoan ép Phát sinh thêm số công đoạn nhƣ vệ sinh hố khoan, bơm vữa vào hố khoan khoan thả Công nghệ đƣợc đánh giá khả quan áp dụng tỉnh Bình Định Cơng nghệ sử dụng búa đóng cọc có ƣu điểm dàn búa đóng cọc gọn nhẹ , di chuyển động, xung lực đóng khỏe đóng xuyên đƣợc tầng đất cứng so với phƣơng pháp ép cọc nhiên công nghệ dễ gây tiến ồn lớn ảnh hƣởng đến khu dân cƣ nhƣ ảnh hƣởng đến cơng trình lân cận Tuy phƣơng pháp lại thích hợp áp dụng địa bàn Bình Định đặc điểm địa hình tỉnh nên hầu hết 85% cầu đƣợc xây dựng cách xa khu dân cƣ Công nghệ thi công ép cọc không gây tiếng ồn hay ảnh hƣởng nhiều đến cơng trình lân cận Tuy nhiên cơng nghệ gồm hệ khung giá phức tạp, thiếu linh hoạt, di chuyển khó khăn, lại bị khống chế chiều dài đoạn cọc chiều cao giá ép, khó đƣa mũi cọc xuyên qua tầng địa chất nhƣ: lớp thấu kính cát, sét cứng, cát mịn so với cơng nghệ đóng cọc cơng nghệ khoan (ép, thả) Vì địa phƣơng có nhiều đồi núi chiếm 70% diện tích tự nhiên nhƣ Bình Định việc áp dụng công nghệ không mang lại hiệu cao, gặp khó khăn việc thi cơng, vận chuyển Vì nhƣ đề cập xin đề xuất hai cơng nghệ thi cơng búa đóng cơng nghệ khoan (ép, thả) mang lại tính khả thi cao áp dụng thi công hạ cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc địa bàn tỉnh Bình Định Tuy nhiên tùy thuộc vào điều kiện thi cơng đặc trƣng cơng trình mà có HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -61- Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật phƣơng án sử dụng linh hoạt hai công nghệ cho việc áp dụng công nghệ mang lại hiệu cao kỹ thuật, môi trƣờng kinh tế HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1 -62- ... việc nghiên cứu hƣớng xây dựng “ Ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc xây dựng móng mố trụ cầu dầm giản đơn địa bàn tỉnh Bình Định” Nhằm định hƣớng cho việc sử dụng công nghệ xây dựng. .. VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG... công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc đạt hiệu cao Thay cọc bê tông cốt thép thƣờng cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc cho cơng trình xây dựng móng mố trụ cầu địa bàn T Bình