Công nghệ thi công xử lý nền công trình vùng cửa sông ven biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Trần Bá Nam CÔNG NGHỆ THI CƠNG XỬ LÝ NỀN CƠNG TRÌNH VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Trần Bá Nam CƠNG NGHỆ THI CƠNG XỬ LÝ NỀN CƠNG TRÌNH VÙNG CỬA SƠNG VEN BIỂN Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Trọng Tư Hà Nội – 2012 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin cảm ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Trọng Tư hướng dẫn bảo tận tình suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy, giáo tham gia giảng dạy khóa cao học 18 trường Đại học Thủy lợi tận tình hướng dẫn truyền đạt cho tơi tri thức khoa học quý giá Tác giả xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Sau đại học Bộ mơn Xây dựng Cơng trình thủy tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp hoàn thành tốt đẹp TÁC GIẢ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận văn chưa người công bố cơng trình khác./ Trần Bá Nam MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T 1.CHƯƠNG I: TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG T T VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN T 1.1 T T Tổng quan đặc điểm, điều kiện tự nhiên cơng trình vùng cửa sơng ven T biển T 1.2 T T Các tượng phá hoại phổ biến xây dựng cơng trình vùng cửa sơng T ven biển T Các cơng trình đê, đập, đường giao thơng 1.2.1 T T 1.2.1.1 T 1.2.1.2 T 1.2.1.3 T T T T T T T 1.2.2.1 1.2.2.2 T 1.3 T T T Phá hoại trượt sâu T Sự phát triển lún theo thời gian T Các cơng trình cầu, cống, cơng trình xây dựng dân dụng T T Phá hoại lún trồi .5 T 1.2.2 T T T T Các tác động đất bị phá hoại T T T T T Các tác động lún .6 T Các biện pháp thi công xử lý cơng trình T T Phương pháp đệm cát (hoặc đào thay đất xấu đất tốt hơn) 1.3.1 T T 1.3.1.1 T 1.3.1.2 T 1.3.1.3 T 1.3.1.4 T T T T T T T T T 1.3.2.1 1.3.2.2 T 1.3.3.1 1.3.3.2 T 1.3.3.3 T 1.3.3.4 T T Hiệu (tác dụng đệm cát đất tốt) T Thi công tầng đệm cát (hoặc thay đất xấu đất tốt) T T Biện pháp thi công điều kiện áp dụng: T T T T T Hiệu (đầm xung kích) 10 T Phương pháp lèn chặt đất cọc cát (phương pháp nén chặt sâu) 10 T T Điều kiện áp dụng T 1.3.3 T T Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt .9 T T Nội dung điều kiện áp dụng T 1.3.2 T T T T Nội dung phương pháp: 10 T T T T T T T T T Thi công cọc cát: 10 T Áp dụng: 11 T Hiệu quả: 11 T 1.3.4 T Phương pháp nén trước 12 T T 1.3.4.1 T 1.3.4.2 T 1.3.4.3 T T T T T T Hiệu 13 T T T 1.3.6.1 1.3.6.2 T 1.3.6.3 T T T Móng cọc 13 T T 1.4 Thi công lớp gia tải 12 T 1.3.6 T T Xây dựng đắp theo giai đoạn 13 T T Nội dung điều kiện áp dụng: .12 T 1.3.5 T T T Phân loại cọc 13 T T T T T T T Quy trình cơng nghệ thi công cọc bê tông cốt thép (BTCT) 15 T Công nghệ thi công cọc xi măng đất 19 T Kết luận chương I 20 T T 2.CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG XỬ LÝ NỀN CƠNG T T TRÌNH XÂY DỰNG VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN 22 T 2.1 T T Các nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công xử lý 22 T T Nhóm nhân tố điều kiện tự nhiên cơng trình 22 2.1.1 T T T Nhóm nhân tố điều kiện thi cơng cơng trình .22 2.1.2 T T T 2.2 T T T T Xử lý nước 23 T Dùng hệ máy khoan (đóng) để khoan (đóng) cọc .24 2.2.1 T T 2.2.1.1 T 2.2.1.2 T 2.2.1.3 T 2.2.1.4 T 2.2.1.5 T 2.2.1.6 T 2.2.1.7 T T cọc T Tìm trọng tâm hợp lực .24 T T T T T T T T T T T T T T T Tính độ chìm 25 T Tìm vị trí tâm Z0 25 T Tính khoảng cách từ trọng tâm hợp lực đến tâm .25 T Tính bán kính ổn định ρ 26 T Tính độ nghiêng .26 T Tính tốn neo cố .27 T T .35 T Xử lý dạng khô (dùng đê quây) 37 T T 2.3.1 T T Đóng hệ sàn đạo sau đưa máy khoan (đóng) lên để khoan (đóng) 2.2.2 T 2.3 T T T T T Nhóm nhân tố đặc điểm kết cấu cơng trình .22 2.1.3 T T T Tính tốn thủy lực thi cơng đê quây .37 T T 2.3.1.1 T 2.3.1.2 T 2.3.1.3 T T T T T T T sơng T Trường hợp tính tốn .38 T Nội dung tính tốn 38 T Xác định cao trình đỉnh đê quai theo thủy triều dòng chảy 2.3.2 T Mục đích tính tốn 37 T T .54 T 2.3.2.1 T Tính tốn thủy lực xác định mực nước cao ứng với tần suất T T dẫn dòng q trình thi cơng .54 T 2.3.2.2 T 2.4 T T Xác định cao trình đỉnh đê quây 55 T T T Kết luận chương II 55 T T 3.CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THI CÔNG CƠNG TRÌNH CỐNG T T THỦ BỘ (PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ) 56 T 3.1 T T Tổng quan dự án Cống Thủ Bộ 56 T T Vị trí địa lý, điều kiện kinh tế xã hội khu vực dự án 56 3.1.1 T T T Đặc điểm kết cấu, điều kiện tự nhiên 57 3.1.2 T T 3.1.2.1 T 3.1.2.2 T 3.1.2.3 T 3.1.2.4 T 3.2 T T T T T Đặc điểm kết cấu .57 T T T T T T T T T Điều kiện địa hình .58 T Điều kiện địa chất 58 T Điều kiện thủy văn 59 T Giải pháp thi công xử lý 60 T T So sánh lựa chọn phương án 60 3.2.1 T T T Tính tốn thơng số phục vụ cho thi công theo phương án chọn 63 3.2.2 T T 3.2.2.1 T 3.2.2.2 T T 3.2.3.1 3.2.3.2 T 3.2.3.3 T 3.2.3.4 T 3.2.3.5 T Thiết kế mặt cắt ngang đê quây .63 T T T T Tính tốn ổn định đê qy 65 T Thi công xử lý 67 T T T T 3.2.3 T T T T Lựa chọn phương pháp thi công cọc khoan nhồi 67 T T T T T T T T T T T Công tác chuẩn bị 69 T Trình tự cơng tác thi công 74 T Tiêu chuẩn chất lượng cọc khoan nhồi 83 T Các biện pháp an toàn khoan cọc nhồi 84 T 3.2.3.6 T 3.3 T T T Công tác theo dõi ghi chép lấy mẫu .85 T T Kết luận chương III 86 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 T T HÌNH VẼ Hình 1.1: Phá hoại đê lún trồi Hình 1.2: Phá hoại đê có đường nứt kéo đắp .5 Hình 1.3: Các phương án thay đất Hình 1.4: Sơ đồ thi công cọc cát .10 Hình 1.5: Thiết bị đóng cọc .15 Hình 2.1: Trọng tâm hợp lực 24 Hình 2.2: Độ chìm 25 Hình 2.3: Bán kính ổn định .26 Hình 2.4: Bán kính ổn định 26 Hình 2.5: Độ nghiêng .27 Hình 2.6: Thiết bị neo 28 Hình 2.7: Xích neo 28 Hình 2.8: Vịng xích 29 Hình 2.9: Mắt xích cuối 29 Hình 2.10: Mắt xích quay 30 Hình 2.11: Vịng liên kết 30 Hình 2.12: Vịng nối 31 Hình 2.13: Neo 32 Hình 2.14: Lực tác dụng vào neo 33 Hình 2.15: Lực xung kích tác dụng vào cáp neo 34 Hình 2.16: Chiều dài cáp neo 34 Hình 2.17a,b,c,d: Thi cơng cọc hệ 35 Hình 2.18a,b,c,d: Thi công sàn đạo 36 Hình 2.19a,b: Đóng cọc sàn đạo hệ 36 Hình 2.20: Mặt cắt ngang sơng .38 Hình 2.21: Mặt cắt dọc sông 39 Hình 2.22: Mặt cắt ngang sơng 41 Hình 2.23: Sơ đồ khối chất lỏng dịng chảy 42 Hình 2.24: Quỹ đạo chuyển động phần tử nước 43 Hình 2.25: Áp lực lên khối chất lỏng 44 Hình 2.26: Biểu diễn đường mực nước 44 Hình 2.27: Quan hệ lưu lượng biên độ triều .46 Hình 2.28: Truyền triều sơng 47 Hình 2.29: Sơ đồ nghiên cứu triều truyền vào sơng .47 Hình 2.30: Quan hệ lưu lượng thời gian chu kỳ triều .48 Hình 2.31: Sơ đồ vị trí cơng trình chắn 50 Hình 2.32: Hệ số khuyếch đại biên độ mực nước 51 Hình 3.1: Khu vực dự án 57 Hình 3.2: Mặt cắt ngang đê quây ngang 64 Hình 3.3: Kết tính thấm qua đê quây .65 Hình 3.4: Kết tính ổn định mái đê qy 66 Hình 3.5: Sơ đồ tính ổn định đê quây 66 Hình 3.6: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST 72 Hình 3.7: Cấu tạo phiễu thử nhớt 74 Hình3.8: Cơng tác hạ ống vách .74 Hình 3.9: Sơ đồ tạo lỗ khoan 75 Hình 3.10: Cơng tác gia cơng cốt thép 78 Hình 3.11: Cơng tác hạ cốt thép 78 Hình 3.12: Quy trình thi cơng cọc khoan nhồi 81 76 Bảng 3.6: Thông số điều chỉnh độ nhớt vữa bentonite Độ dính Phương Tình hình địa chất cơng trình dụng hợp (500/ Khi độ nhớt dịch 500cc)/S thấp pháp Bùn tích lẫn cát Cát 28 - 35 hoàn Cuội sỏi 37 - 45 Bùn tích ngầm lẫn cát Phương điều pháp kiện tĩnh Cuội sỏi công 32 - 40 trộn thêm Trộn thêm – bentonite 0.05 – 0.1% Cát nhớt cao thường 2% sét - 28 Khi độ Thông 23 - 27 tuần Nước Khi Tầng đất Biện pháp dung Phương thích pháp sử CMC 0.05 – 0.1% chất giảm nước, trộn vào đất sét thấy độ dính tăng thêm 45 - 55 cho thêm nước trình Phương bình pháp thường Nước lẫn cát tuần Cát hồn Cuội sỏi ngầm nhiều Bùn tích pháp tĩnh Trộn thêm 1% 33 - 40 sét bentonite, đồng thời trộn Bùn tích Phương 23 - 35 lẫn cát 55 - 65 thêm 0.1-0.2% CMC sau 23 - 35 Cát 37 - 45 Cuội sỏi 70 - 80 thí nghiệm để xác định độ dính Trộn thêm 0.1 – 0.2% chất giảm nước, thêm nước khơng thích hợp 77 c Rửa hố khoan - Sau công tác khoan tạo lỗ kết thúc cần tiến hành công tác rửa vệ sinh hố khoan cách thay bổ sung vữa bentonite theo phương pháp tuần hoàn nghịch hàm lượng cát vữa bentonite nhỏ 4% độ nhớt tỷ trọng vữa bentonite đạt đến yêu cầu bảng 3.5 - Lượng chất bồi lắng đáy hố khoan sau vệ sinh hố khoan không dày 1,25cm - Kiểm tra độ lắng đọng chất bồi lắng cách đặt hộp thép khơng có nắp xuống đáy hố khoan sau vệ sinh xong, sau trước đổ bê tông lấy hộp thép lên kiểm tra độ dày lớp lắng đọng - Nếu độ dày lớp lắng đọng lớn quy định phải tiến hành vệ sinh lại d Công tác cốt thép - Cốt thép đưa vào sử dụng phải kích thước chủng loại theo yêu cầu thiết kế - Khung cốt thép cọc chế tạo sẵn thành khung nhỏ theo hồ sơ thiết kế sau đưa vị trí thi cơng tổ hợp hạ xuống cao độ thiết kế -60.70m - Công tác hạ lồng cốt thép phải làm khẩn trương để giảm tối đa lượng chất lắng đọng xuống đáy hố khoan khả sụt lở thành vách - Công tác hạ cốt thép phải tiến hành sau vệ sinh hố khoan xong tiến hành sớm tốt - Vì chiều dài cọc 50m nên phải nối thép mối hàn, mối nối hàn phải tận dụng tối đa khả thiết bị hàn để rút ngắn thời gian hàn nối đến mức tối thiểu - Tồn thời gian cơng tác hạ lồng cốt thép không nên - Việc hạ lồng cốt thép phải làm nhẹ nhàng tránh va đập mạnh vào thành hố khoan làm sụt lở vách 78 - Sau lồng cốt thép hạ đến cao độ yêu cầu phải tiến hành neo cố định lồng cốt thép vào ống vách thép để tránh chuyển vị trình đổ bê tông - Để cho khung cốt thép đặt vào tâm hố khoan khung cốt thép phải đặt sẵn kê có kích thước phù hợp có khoảng cách tầng kê từ 2-3m Hình 3.10: Cơng tác gia cơng cốt thép Hình 3.11: Cơng tác hạ cốt thép 79 e Cơng tác bê tông - Trộn bê tông + Bê tông phải trộn trạm trộn cân đong tự động máy trộn có hệ thống định lượng có sai số không vượt 2% + Thời gian trộn phụ thuộc vào đặt tính kỹ thuật thiết bị trộn khơng 1,5 phút Bê tơng trước đổ khỏi thùng trộn phải có độ sụt đồng - Vận chuyển bê tông: Bê tông chuyển xe HD270 8m3-380PS - Đổ bê tông + Tổ hợp lắp đặt ống đổ bê tông vào lòng hố khoan cho ống đặt suốt chiều dài hố khoan + Treo hệ thống ống đổ bê tông lên miệng ống vách thép + Để giảm tối thiểu mức độ lắng cặn khả sụt lở hố khoan, bê tông phải đổ vào lòng cọc sau khoan xong rửa vệ sinh hố khoan vữa bentonite sau lắp đặt xong khung cốt thép + Các công tác như: Kiểm tra đáy hố khoan, lắp đặt lồng cốt thép, lắp đặt ống dẫn bê tông phải làm khẩn trương Nếu thời gian vượt phải tiến hành thay bổ sung vữa betonite độ nhớt dung trọng vữa betonite đạt yêu cầu rồì tiến hành rót bê tơng vào lịng cọc + Sau lắp đặt lồng cốt thép xong trước đổ bê tông thiết phải kiểm tra độ độ lắng đọng mùn hố khoan Nếu ướt quy định phải tiến hành rửa lại hố khoan vữa bentonite theo phương pháp tuần hoàn nghịch + Bê tơng rót vào ống dẫn bê tơng thơng qua phễu + Bê tơng trước rót vào phễu ơng dẫn phải có độ sụt >14cm Khơng mẻ bê tơng có độ sụt