Nội lực tính toán:
M2 = 59.49 KNm, M3 = 41.29 KNm, M23 = 98.07 KNm a. Tính cốt dọc
Chọn a = 25mm ⇒ chiều cao làm việc h0 = 600 – 25 = 575 (mm) - Đối với tiết diện chịu mômen âm.
Tại M12, ta tính :
αm = 98.07x106
14.5x300x5752 = 0.068 < αR = 0.418 ζ = 1 - √1−2αm= 1 - √1−2x0.068= 0.07 Diện tích cốt thép cần thiết: Att
s = 0.07x300280x575x14.5 = 625.3(mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = 100300xx625.3600 = 0.34 %;
µmin = 0.1% < µ = 0.34 % < μmax = 0.595280x14.5x100 = 3.08 % Chọn 4∅20 có As = 1256 mm2
- Kiểm tra cốt thép chịu momen âm
Ta có :
4∅20 với diện tích cốt thép trong dầm As = 1256 mm2
Chiều dày lớp bảo vệ tính từ mép bê tông đến trọng tâm cốt chịu kéo att = 35mm Từ đó ta tính được :
ζ = RAsx Rs
bx hox b = 14.51256x575x280x300 = 0.14
αm = ζ x ( 1 – 0.5 ζ ) = 0.14 x ( 1- 0.5 x 0.14 ) = 0.13 Khả năng chịu lực theo nội lực giới hạn
M23 < [M]
Trong đó : [M] = αm x Rb x b x ho2 = 0.13 x 14.5 x 3 x 5.752 = 186.96 kNm > M23
Vậy 4∅20 thõa mãn với điều kiện chịu lực.
- Đối với tiết diện chịu mômen dương. Xác định độ vươn của cánh Sc . SC≤
Chọn Sc = 960 mm b’
f = 2 x 960 +300 = 2220 mm Xác định vị trí trục trung hoà theo điều kiện sau:
Mf = 14.5 x 103 x 0.12 x 2.17 x (0.6 – 0.5 x 0.12) = 2038.9 kN.m > Mmax tính theo TD chữ nhật. Tại M2 ta tính : αm = 59.49x10 6 14.5x300x5752 = 0.041 < αR = 0.418 ζ = 1 - √1−2αm= 1 - √1−2x0.041 = 0.042
Diện tích cốt thép cần thiết: Att
s = 0.042x300280x575x14.5 = 375.18 (mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = 100300x375.18x600 = 0.21 %;
µmin = 0.1% < µ = 0.21 % < μmax = 0.595280x14.5x100= 3.08 % Chọn 4∅20 có As = 1256 mm2 Tại M3 ta tính : αm = 41.29x106 14.5x300x5752 = 0.028 < αR = 0.418 ζ = 1 - √1−2αm= 1 - √1−2x0.028 = 0.028
SVTH: HUỲNH ANH KHOA 40
l/6 = 6600 / 6 = 1100 mm 6hb = 6 x 120 = 960 mm Lo = 6350 / 2 = 2925 mm
TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN SƠN TRÀ – GIAI ĐOẠN I
Diện tích cốt thép cần thiết: Att
s = 0.028x300280x575x14.5 = 250.13 (mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = 100300x250.13x600 = 0.14 %
µmin = 0.1% < µ = 0.14 % < μmax = 0.595280x14.5x100 = 3.08 % Chọn 4∅20 có As = 1256 mm2
- Tính cốt đai chịu cắt.
Ta tính toán cho gối có lực cắt lớn hơn là gối 2. Kiểm tra điều kiện tính toán.
φb3(1 + φf + φn)Rbtbho = 0.6 x 0.12 x103 x 0.3 x 0.6 = 12.96 kN < Qmax = 95.57 kN Vậy cần phải tính cốt đai chịu cắt.
Chọn đai ∅8. Có asw = 50.3mm2 số nhánh n = 2 Xác định bước cốt đai.
Stt = 4x2x1x0.12x10 3 x0.3x0.62 98.972 x 175 x 2 x 50,3x10-6 = 186 mm Smax = 1.5x1x0.12x103x0.3x0.62 98.97 = 196 mm Chọn ∅8a150 bố trí trong đoạn L/4 gần gối.
Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính.
ϕ w1 = 1 + 5. 30000210000xx3002xx50.3150 = 0.015 1,3; ϕ b1= 1- 0.01 x 14.5 = 0.885 0,3. ϕ w1. ϕ b1.Rb.b.ho = 0,3.1,09.0,885.14,5.103.0,3.0,6 = 755.32 kN > Qmax
Vậy dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính.
Đoạn giữa nhịp (L/2) chọn cấu tạo . Chọn ∅8a200
THI CÔNG
(60%)
CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM Y TẾ SƠN TRÀ GIAI ĐOẠN I
Nhiệm vụ :
- Thiết kế, BPTC cọc khoan nhồi tầng hầm - Thiết kế, BPTC cốp pha dầm sàn và cột tầng 5 - Thiết kết, BPTC đào đất và cốp pha móng cọc nhồi - Lập dự toán, tổ chức tiến độ thi công
Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.S Đoàn Vĩnh Phúc SVTH : Huỳnh Anh Koa MSV : 17171506110120
LỚP : 17KTXD1
TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN SƠN TRÀ – GIAI ĐOẠN I
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ BPTC CỌC KHOAN NHỒI 4.1. Các phương pháp thi công
4.1.1. Thi công sử dụng ống chống vách
Với phương pháp này ta phải đóng ống chống rất sâu và đảm bảo việc rút ống chống lên được.Việc đưa ống và rút ống qua các lớp đất (nhất là lớp sét pha) rất nhiều trở ngại, lực ma sát giữa ống chống và các lớp đất lớn cho nên công tác kéo ống chống gặp rất nhiều khó khăn, đồng thời yêu cầu máy có công suất cao.
4.1.2. Thi công bằng guồng xoắn
Phương pháp này tạo lỗ bằng cách dùng cần có ren xoắn khoan xuống đất. Đất được đưa lên nhờ vào các ren đó, phương pháp này hiện nay không thông dụng tại Việt Nam. Với phương pháp này việc đưa đất cát và sỏi lên không thuận tiện.
4.1.3. Thi công phản tuần hoàn
Phương pháp khoan lỗ phản tuần hoàn tức là trộn lẫn đất khoan và dung dịch giữ vách rồi rút lên bằng cần khoan, lượng cát bùn không thể lấy được bằng cần khoan ta có thể dùng các cách sau để rút bùn lên;
- Dùng máy hút bùn
- Dùng bơm đặt chìm
- Dùng khí đẩy bùn
- Dùng bơm phun tuần hoàn.
Đối với phương pháp này việc sử dụng lại dung dịch giữ vách hố khoan rất khó khăn, không kinh tế.
4.1.4. Thi công bằng gầu xoay và bentonite giữ vách
Phương pháp này lấy đất lên bằng gầu xoay có đường kính bằng đường kính cọc và được gắn trên cần kelly của máy khoan. Gầu có răng cắt đất và nắp để đổ đất ra ngoài.
Dùng ống vách bằng thép (được hạ xuống bằng máy rung tới độ sâu 6-8m) để giữ thành hố khoan khi thi công. Phần vách tiếp theo được giữ bằng dung dịch vữa sét Bentonite.
Khi tới độ sâu thiết kế, tiến hành nạo vét mùn khoan lắng động dưới đáy hố khoan, sau đó, thổi rửa đáy hố khoan bằng phương pháp: bơm ngược, thổi khí nén. Độ sạch của đáy hố được kiểm tra bằng hàm lượng cát trong dung dịch Bentonite. Lượng mùn còn sót lại được lấy ra nốt khi đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng.
Đối với phương pháp này, bentonite được tận dụng lại thông qua hệ thống xử lý lại dung dịch bentonite để tái sử dụng
4.2. Lựa chọn phương pháp thi công
Hiện nay phương pháp thi công tạo lỗ khoan bằng gầu xoay kết hợp dung dịch bentonite giữ vách hố khoan được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất, cho nên việc tìm kiếm và sử dụng các máy thi công cho phương pháp này khá dễ dàng. Hơn nữa, dưới các tầng đất có lớp đất cát, sét dễ dàng việc thi công thực hiên theo phương pháp này là tất yếu và hợp lý hơn.
4.3. Công tác thi công chính
4.3.1. Công tác định vị, cân chỉnh máy khoan
a. Dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí đặt cọc
b. Căn cứ bản vẽ thiết kế và địa hình thực tế mà định vị tim cọc c. Cách định vị tim cọc :
- Chọn 2 trục trên bản vẽ vuông góc tạo thành hệ tọa độ khống chế. Từ hệ tọa độ này triển khai vị trí các tim cọc.
- Tim cọc bằng cách xác định bằng 2 tim mốc A và B vuông góc với nhau và cách đều A, B một khoảng L
- Sai số định vị của cọc sau khi thi công không được lệch quá 1/3 đường kính của cọc
4.3.2. Cung cấp dung dịch bentonite
a. Bentonite là loại đất sét có kích thước hạt nhỏ có tác dụng tạo bùn khoan và giữ chống sập thành hố khoan
b. Phải cung cấp đầy đủ dung dịch trong quá trình thi công khoan lỗ.
c. Đồng thời phải đảm bảo các thông số kỹ thuật của dung dịch bentonite. Dung dịchbentonite được thu hồi lại phải qua xử lý trước khi tái sử dụng.
4.3.3. Hạ ống vách, đặt ống bao
a. Ống vách là một ống bằng thép có đường kính lớn hơn đường kính gầu khoan khoảng 10cm, dài 6m được đặt ở phần trên miệng hố khoan, nhô lên khỏi mặt đấtkhoảng 600mm.
b. Các phương pháp hạ ống vách
- Sử dụng chính máy khoang hạ ống vách - Sử dụng búa rung hạ ống vách
- Sử dụng máy ép để ép ống vách
4.3.4. Công tác cốt thép
a. Cốt thép trong cọc khoan nhồi được chế tạo thành các lồng dài 11.7m (do chiều dàitiêu chuẩn thép thanh). Cốt thép của công trình này được thiết kế suốt chiều dài cọc.
SVTH: HUỲNH ANH KHOA 44
TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN SƠN TRÀ – GIAI ĐOẠN I
b. Đối với các đai xoắn ta sử dụng liên kết nối buột, sử dụng dây thép mềm loại đường kính 2mm. Với các đai gia cường, ta sử dụng liên kết hàn, đảm bảo khả năngchịu lực.
c. Trước khi hạ lồng thép xuống, lắp các ống siêu âm ở vị trí thiết kế.
d. Các đoạn lồng thép phải được kiểm tra trước và sau công tác khoan hoàn thành, các đoạn lồng thép sẽ được tập kết gần hố khoan để để chuẩn bị hạ từng lồng một.
e. Bước tiếp theo là rút bỏ các thanh ngang dùng để cố định tạm thời, tiến hành hạ tiếp khung cốt thép vào. Khi sử dụng phương pháp này, một điều quan trọng là đừng để khung cốt thép khi thả xuống va vào thành hố. Muốn vậy phải thả chầm chậm và chắc chắn; lúc này, phải chú ý dây cẩu ở đúng trục tim của khung, tránh làm khung bịlắc lư bốn phía.
4.3.5. Xử lý cặn lắng
a. Dùng thước dây có treo quả dọi xuống hố khoan hoặc đo chiều dài cần khoan để xác định độ sâu hố khoan
b. Các công đoạn vệ sinh hố khoa
- Phương pháp thổi rửa dùng khí nén: dùng ống PVC hoặc kim loại đưa xuống đáy hố khoan , dùng khí nén bơm ngược bùn tự nhiên trong đáy hố khoan ra ngoài cho đến ngoài cho đến khi không còn cặn lắng
- Phương pháp luân chuyển bentonite : dùng cáp thả máy bơm có công suất 45 – 60 m3/h xuống hố khoan. Một đường ống gắn vào đầu trên máy bơm có nhiệm vụ đưa dung dịch bùn bentonite về bồn lọc. Trong quá trình bơm dung dịch bentonite luôn được bổ sung vào hố khoan cho đến khi đạt yêu cầu về độ lắng.
4.3.6. Công tác bê tông
a. Lắp ống TREMIE đổ bê tông
- Ống tremie được lắp ngay sau khi hạ lồng cốt thép để kết hợp làm công tác xử lý cặn lắng.
- Ống tremie được lắp dần từng đoạn từ dưới lên. Để lắp ống đổ được thuận tiện người ta sử dụng một hệ giá đỡ đặc biệt qua miệng hố vách, trên giá có hai nửa vành khuyên có bản lề. Miệng của mỗi đoạn ống đổ có đường kính to hơn và khi thả xuống thì bị giữ trên hai nửa vành khuyên đó. Vì thế ống đỡ bê tông được treo qua miệng hốvách qua giá đỡ đặc biệt này. Khi nửa vành khuyên trên giá đỡ sập xuống sẽ tạo thành một hình tròn ôm khít lấy thân ống đổ bê tông.
Đáy dưới của ống được đặt cách đáy hố khoan 20cm để tránh tắc ống. Đáy ống đổ có cấu tạo đặc biệt để bê tông dễ dàng thoát ra khỏi ống.
b. Đổ bê tông
- Lỗ khoan sau khi vét phải được ít nhất 3 giờ thì tiến hành đổ bê tông. Trường hợp nếu quá trình quá dài thì phải lấy mẫu dung dịch ở đáy hố, nếu dung dịch không tốt thì phải lưu chuyển dung dịch đến khi đạt yêu cầu.
- Mẻ bê tông đầu tiên cần sử dụng nút bằng bao tải chứa vữa xi măng nhão, đảm bảo cho bê tông không bị tiếp xúc trực tiếp với nước hay dung dịch khoan và nhớ loại trừ khoảng chân không khi tiến hành đổ bê tông.
4.3.7. Kiểm tra chất lượng cọc
- Công tác này nhằm đánh giá cọc, phát hiện và sửa chữa các khuyết tật đã xảy ra.
- Có 2 phương pháp kiểm tra;
Phương pháp tĩnh
Phương pháp động;
4.4. Sự cố và xử lý sự cố trong thi công cọc khoan nhồi
4.4.1. Sập thành hố khoan
a. Nguyên nhân: dung dịch bentonite không đủ phẩm chất; cát rời phân bố trên chiều dày lớn; duy trì cột nước áp không đủ; mực nước ngầm cao hơn cao độ mặt dung dịch bentonite trong hố khoan;…
b. Biện pháp khắc phục và xử lý: Theo dõi và kiểm tra hàm lượng bentonite cũng như tốc độ thả gầu. Nếu bị sạt khi chưa hạ lồng thép thì trộn bentonite có độ nhớt cao để giữ thành, sau đó thả gầu xuống vét lại, đợi một thời gian để kiểm tra lại, nếu vẫn tiếp tục sạt thì dùng biện pháp lấp lại hố khoan bằng cát và sẽ khoan lại sau, hoặc đề xuất với bộ phận thiết kế để có phương án xử lý tối ưu
4.4.2. Rơi gầu trong, nắp đáy của gàu khoan trong hố khoan
a. Nguyên nhân: Do trong quá trình khoan gặp lớp đất đá cố kết cứng. Chốt của gầu
khoan bị gãy, bị tụt trong quá trình khoan. Gãy cổ gầu khoan, hoặc mối nối hàn bị phá vỡ liên kết. Bản lề của nắp gầu bị gãy hoặc bị bung mối nối hàn với thành gầu khoan.
b. Biện pháp khắc phục, xử lý và phòng ngừa: Luôn kiểm tra chốt gầu khoan, nếu chốt bị mòn hoặc cong phải thay khác. Kiểm tra cổ gầu khoan khi có vết nứt phải hàn lại. Kiểm tra bản lề của nắp gầu, phải thay khi chốt quá mòn, hàn lại khi bị nứt hoặc bung mối hàn.
SVTH: HUỲNH ANH KHOA 46
TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN SƠN TRÀ – GIAI ĐOẠN I
4.4.3. Rớt lồng khi hạ xuống hố khoan, lồng bị trồi lên khi đổ bê tông
a. Nguyên nhân: Lồng thép có liên kết hàn hoặc buộc không chắc. Thanh tỳ đỡ lồng bị gãy khi treo trên miệng ống vách để nối đoạn kế tiếp. Hàm lượng cát trong bentoniteđể quá cao (>5%) nên lồng thép hay bị đẩy ngược lên trong quá trình đổ bê tông.
b. Biện pháp khắc phục và xử lý: Khi gia công lồng thép liên kết hàn hay buộc phải đúng với thiết kế, thanh tỳ đỡ lồng phải chắc chắn và đảm bảo chịu đủ lực khi treo trênmiệng ống vách để nối đoạn kế tiếp.
4.4.4. Tắc ống trong khi đổ bê tông
a. Nguyên nhân: Áp lực đổ bê tông không đủ, ống đổ ngập trong bê tông quá sâu (hơn 9m). Do ống đổ bê tông bị rò nước qua phần nối giữa các đoạn ống với nhau. Bêtông có độ sụt quá thấp hoặc quá cao, bê tông bị vón cục.
b. Biện pháp khắc phục và xử lý: Phần mối nối giữa các ống phải đảm bảo kín khít không bị rò nước. Kiểm tra độ sụt từng xe và phải đảm bảo bê tông có độ sụt thích hợpvà không bị vón cục. Khi mới đổ mà bị tắc ống ta đo kiểm tra xem bê tông đã xuốngđáy hố khoan chưa, nếu chưa thì rút lên và lắp ống đổ lại, nếu bê tông đã xuống đáy hố khoan thì nâng ống đổ lên một ít rồi đổ và nhồi mạnh (có thể rút lên và thả tự do), nhưng phải đảm bảo đầu cuối của ống đổ vẫn còn ngập trong bê tông.
4.4.5. Hố khoan gặp vật cứng
a. Biện pháp xử lý: dùng mũi khoan chuyên dụng để khoan phá, nếu gặp lớp địa chất cứng và lớn thì dùng chùy từ 7 đến 10 tấn giã.
4.5. An toàn lao động và vệ sinh môi trường
- Phải tiến hành tổ chức hướng dẫn công nghệ cũng như hướng dẫn bảo đảm an toàn cho mọi người làm việc trong công trường thi công cọc khoan nhồi. Người công nhân phải có đầy đủ các dụng cụ bảo hộ lao động cần thiết. Phải bố trí người có trách nhiệm làm công tác an toàn. Tất cả mọi người phải tuân theo lệnh của người chỉ huy chung.
- Trước khi thi công cọc phải nắm đầy đủ các thông tin về khí tượng thuỷ văn tại khu vực thi công, không được đổ bê tông khi trời mưa và khi có gió trên cấp 5.