Hiện nay ở Việt Nam phổ biến hai cụng nghệ thi cụng cọc xi măng đất là: Cụng nghệ trộn khụ (Dry Jet Mixing) và Cụng nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay cũn gọi là Jet-grouting)là cụng nghệ của Nhật Bản.
- Trộn khụ là quỏ trỡnh phun trộn xi măng khụ với đất cú hoặc khụng cú chất phụ gia.
- Trộn ướt là quỏ trỡnh bơm trộn vữa xi măng với đất cú hoặc khụng cú chất phụ gia.
1.4. Kết luận chương I
Khi xõy dựng cụng trỡnh trờn nền đất yếu núi chung và cụng trỡnh vựng cửa sụng ven biển núi riờng, điều cần thiết và quan trọng là phải kiểm tra khả năng chịu tải và độ lỳn của nền cụng trỡnh. Đặc điểm của cỏc loại đất yếu là khả năng chịu tải kộm và khả năng biến dạng lớn. Thụng thường đối với những loại đất này, gúc ma sỏt trong φ = 4P 0 P - 8P 0 P ; lực dớnh C = 0.5 – 1 Kg/cmP 2 P ; mụ đun biến dạng ER0R≤ 50Kg/cmP 2 P và độ sệt B ≥ 0.5.
Nền đất yếu là phạm vi đất nền gồm cỏc tầng đất yếu cú khả năng chịu lực kộm, nằm bờn dưới múng cụng trỡnh và chịu tỏc động của tải trọng cụng trỡnh truyền xuống. Xột về mặt cấu trỳc, tầng đất nền này cú thể tạo thành do một hoặc nhiều lớp đất xen kẽ nhau hoặc xen giữa cỏc lớp đất khỏc nhau cú khả năng chịu lực tốt hơn.
Hậu quả của nền đất yếu đối với cụng trỡnh là:
• Độ lỳn lớn.
• Nhiều khả năng lỳn lệch.
• Thời gian lỳn kộo dài.
• Khối đất đắp, mỏi dốc hố đào và cụng trỡnh xõy dựng kộm ổn định.
Khi tớnh toỏn nền cụng trỡnh theo trạng thỏi giới hạn, nếu khụng thỏa món cỏc yờu cầu về cường độ và biến dạng thỡ cần phải ỏp dụng toàn diện cỏc biện phỏp xử lý đối với kết cấu phần trờn, kết cấu múng đối với nền.
Khi thiết kế và thi cụng cụng trỡnh ở bất kỳ một khu vực nào, người thiết kế cần nghiờn cứu đặc điểm của đất ở đú để xỏc định được đặc điểm phõn lớp, sự thay đổi cỏc tớnh chất của đất từ điểm này đến điểm khỏc trong nền, phải đỏnh giỏ được từng lớp đất trong tầng nền núi chung và cỏc lớp đất yếu núi riờng từ đú tỡm được cỏc đặc trưng cơ lý của nền. Từ đú người thiết kế và thi cụng cú cỏc biện phỏp xử lý:
• Cỏc biện phỏp về thiết kế kết cấu cụng trỡnh.
• Cỏc biện phỏp thiết kế về múng.
2. CHƯƠNG II: NGHIấN CỨU GIẢI PHÁP THI CễNG XỬ Lí NỀN
CễNG TRèNH XÂY DỰNG VÙNG CỬA SễNG VEN BIỂN
2.1. Cỏc nhõn tố ảnh hưởng tới giải phỏp thi cụng xử lý nền
Cú rất nhiều nhõn tố ảnh hưởng tới giải phỏp thi cụng xử lý nền của một cụng trỡnh. Để đưa ra quyết định về phương ỏn xử lý nền hợp lý, đỏp ứng đầy đủ cỏc điều kiện về kỹ thuật, kinh tế … cho một cụng trỡnh cần phải cú nghiờn cứu, đỏnh giỏ một cỏch đầy đủ dựa trờn một số cỏc nhõn tố sau:
2.1.1. Nhúm cỏc nhõn tố về điều kiện tự nhiờn của nền cụng trỡnh
- Tớnh chất cơ lý của cỏc lớp đất nền. - Độ dày của từng lớp đất.
- Điều kiện thủy văn: Mực nước ngầm, tớnh thấm của đất…
2.1.2. Nhúm cỏc nhõn tố về điều kiện thi cụng cụng trỡnh
- Nguồn vốn đầu tư, giỏ thành cụng trỡnh. - Thời gian thi cụng cụng trỡnh.
- Điều kiện năng lực của nhà thầu thi cụng về con người cũng như mỏy múc thiết bị phục vụ thi cụng.
- Mặt bằng thi cụng.
- Điều kiện giao thụng trong và ngoài cụng trường, khả năng trung chuyển, tập kết vật tư, vật liệu, mỏy múc thiết bị phục vụ thi cụng cụng trỡnh.
- Những vật tư, vật liệu cú sẵn tại địa phương.
- Những bú buộc về mụi trường của dự ỏn (phạm vi chiếm đất, sự nhạy cảm với chấn động, việc bảo vệ mực nước ngầm…)
2.1.3. Nhúm cỏc nhõn tố về đặc điểm kết cấu cụng trỡnh
Mỗi cụng trỡnh, loại cụng trỡnh cú một đặc điểm kết cấu khỏc nhau. Cú thể phõn ra một số dạng sau: múng cứng, múng mềm, múng nụng, múng sõu, múng băng, múng bố, múng trụ, múng chịu tải đỳng tõm, múng chịu tải lệch tõm… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ứng với mỗi cụng trỡnh cụ thể mà ta cú thể ỏp dụng cỏc biện phỏp xử lý nền khỏc nhau cho phự hợp với đặc điểm kết cấu của cụng trỡnh nhằm đảm bảo cỏc yờu cầu về kỹ thuật và kinh tế.
2.2. Xử lý nền dưới nước
Với phương phỏp này thỡ việc xử lý nền được thực hiện ngay trờn lũng sụng mà khụng cần phải rỳt nước.
U
Ưu điểm
- Do khụng phải rỳt nước nờn khụng cần phải thi cụng đờ quõy dẫn dũng, đảm bảo dũng chảy trờn sụng khụng bị thay đổi nhiều.
- Ít ảnh hưởng đến việc lưu thụng giao thụng đường thủy. - Thời gian thi cụng cú thể được rỳt ngắn hơn.
- Khụng bị ảnh hưởng nhiều về điều kiện thời tiết. U
Nhược điểm
- Kỹ thuật thi cụng khỏ phức tạp, đũi hỏi mỏy múc thiết bị hiện đại.
- Thường chỉ được ỏp dụng ở những cụng trỡnh giao thụng (thi cụng trụ cầu). Đối với cụng trỡnh thủy lợi ớt được ỏp dụng phương phỏp này do phần cụng trỡnh chớnh của cỏc cụng trỡnh thủy lợi hầu hết đều nằm dưới nước, do đú việc đắp đờ quõy thường được sử dụng nhiều hơn vỡ đờ quõy cũn phục vụ cho việc thi cụng cụng trỡnh chớnh.
U
Phạm vi ỏp dụng
- Phương phỏp xử lý nền dưới nước thường chỉ được ỏp dụng với việc xử lý nền bằng biện phỏp đúng cọc BTCT, cọc khoan nhồi.
- Những cụng trỡnh lớn, đũi hỏi thời gian thi cụng nhanh.
- Áp dụng đối với những cụng trỡnh mà phần cụng trỡnh chớnh nằm hoàn toàn trờn mặt nước (thi cụng cầu…).
U
Biện phỏp thi cụng xử lý nền dưới nước
Cú 2 biện phỏp thi cụng phổ biến sau:
- Đúng hệ sàn đạo sau đú đưa mỏy khoan (đúng) lờn để khoan (đúng) cọc Việc lựa chọn biện phỏp thi cụng nào phải căn cứ vào mực nước sõu hay nụng và địa hỡnh, và đặc biệt là trọng lượng bản thõn của thiết bị, việc di động và thả ống chống, nhấc ống chống… phải đảm bảo đủ chịu phản lực và đỳng vị trớ của cọc.
2.2.1. Dựng hệ nổi và mỏy khoan (đúng) để khoan (đúng) cọc
Với biện phỏp này thỡ toàn bộ cỏc mỏy múc, vật tư thiết bị và cỏc thao tỏc thi cụng được thực hiện trờn một hệ nổi (xà lan). Mỏy khoan (đúng cọc) cú thể được bố trớ trờn xà lan khỏc. Khi dựng phương phỏp thi cụng này cần tớnh toỏn chi tiết tải trọng tĩnh và động của toàn bộ trang thiết bị vật tư, mỏy múc, con người thi cụng trờn hệ nổi để đưa ra phương ỏn lựa chọn loại xà lan và cụng tỏc neo giữ định vị hệ nổi để đảm bảo tớnh ổn định của hệ nổi, tạo điều kiện thuận lợi trong quỏ trỡnh định vị cọc và cỏc thao tỏc đúng cọc được chớnh xỏc và an toàn.
Trỡnh tự tớnh toỏn lựa chọn loại xà lan và biện phỏp neo giữ 2.2.1.1. Tỡm trọng tõm của hợp lực
Gọi P – tải trọng đặt trờn phương tiện nổi (giỏ bỳa, cần cẩu…); G – trọng lượng bản thõn của phương tiện
nổi:
G = 0.12V (2.1)
V – thể tớch choỏn nước tớnh toỏn của phương tiện nổi;
Q – Hợp lực của P và G.
Q = P + G (2.2)
Tỡm điểm đặt của Q: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lấy mụ men của cỏc lực đối với trục x-x: ΣMRxR = yRoR.Q – P.(h+H) – G.e yRo R = 𝑃𝑃(ℎ+𝐻𝐻)+𝐺𝐺.𝑒𝑒 𝑄𝑄 Hỡnh 2.1: Tỡm trọng tõm hợp lực p x q g x 0 fbq
2.2.1.2. Tớnh độ chỡm T = TR1R + TR2 TR1R – Độ chỡm do phần tải trọng đặt đỳng tõm T1 =γ.B.LP (2.3) γ - tỷ trọng của nước = 1T/mP 3 P - tải trọng đặt trờn phao, kể cả trọng lượng bản thõn phao;
B, L - chiều rộng và chiều dài phao, (m).
Hỡnh 2.2: Tớnh độ chỡm TR2R - độ chỡm do mụmen lệch tõm. T2 =γM.μ.J= γP.x.μ.J (2.4) à - hệ số phụ thuộc hỡnh dạng phao: phao đầu bằng à = 1,0 phao đầu trũn à = 1,5
J – mụmen quỏn tớnh của diện tớch đường nước Như vậy từ (2.3) và (2.4) ta cú:
𝑇𝑇 = 𝑃𝑃𝛾𝛾�1𝐹𝐹+𝜇𝜇𝑥𝑥.𝐽𝐽� (2.5)
Và F = B.L
2.2.1.3. Tỡm vị trớ tõm nổi Z0
Z0 = T3(2,5− β) (2.6) T - độ chỡm tớnh toỏn của phao
β - hệ số đầy của lượng nước choỏn ; Đối với phao chạy trờn sụng β = 0,9. (Hỡnh vẽ 2.2)
2.2.1.4. Tớnh khoảng cỏch từ trọng tõm hợp lực đến tõm nổi
Ra = y0 − Z0 R (2.7)
Trờn hỡnh 2.3, E là vị trớ tõm nổi.
QR1R - lực đẩy của khối nước bị choỏn chỗ
p x
p m
QR1 R= γ.V = Q V - thể tớch choỏn nước tớnh toỏn ;
γ - tỷ trọng nước. 2.2.1.5. Tớnh bỏn kớnh ổn định ρ ρx =γJ. Vx =QJx 1 (2.8) ρy = γJ. Vy = QJy 1 Phao vuụng: ρx =L12.Q′.B′3 1 ; ρy = L′12.Q3.B′ 1 (2.9) Phao cong: ρx =11,7.QL′.B′3 1 ; ρy = 11,7.QL′3.B′ 1
L’,B’ - chiều dài và chiều rộng của diện tớch đường nước; QR1R - tổng trọng lượng, kể cả trọng lượng bản thõn phao; Điều kiện ổn định: ρ≥ a (2.10)
Hỡnh 2.3: Tớnh bỏn kớnh ổn định Hỡnh 2.4: Tớnh bỏn kớnh ổn định
2.2.1.6. Tớnh độ nghiờng
Khi kiểm tra đạt điều kiện ρ≥ a thỡ mới tớnh độ nghiờng. Tớnh mụ men của cỏc lực đối với tõm nổi.
q e
q1
0
- Mụ men của cỏc lực đứng: M1 = ∑Pi.ei; - Mụ men của cỏc lực ngang: M2 = ∑Fi.hi;
- Mụ men của lực đẩy của nước: M3 = ∑Ri.yi; Tổng cộng mụ men lật đối với tõm nổi:
MRlR = MR1R + MR2R + MR3
Hỡnh 2.5: Tớnh độ nghiờng Độ nghiờng của phao:
𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡= 𝑀𝑀𝑙𝑙 𝛾𝛾.𝑉𝑉(𝜌𝜌−𝑎𝑎) (2.11) Mớn nước: T = t +B2tgφ (2.12) 2.2.1.7. Tớnh toỏn neo cố Những thiết bị neo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thường dựng 2 loại: neo bằng thộp đỳc và neo bờ tụng
Neo hải quõn bằng thộp đỳc cú cỏc loại: 200kg, 900kg, 1,5T; 3,0T. Kớch thước cơ bản của nú. Xem bảng 2.1.
e q1 0 0 f1 p i ri i t b/2 b/2.
Lực cản của neo R:
R = m.W (2.13)
Trong đú:
W - trọng lượng của neo;
m - hệ số ngoạm bựn, thường phải làm thớ nghiệm để xỏc định, nú phụ thuộc chiều sõu nước, chất đất, loại neo.
Bảng 2.1: Kớch thước thiết bị neo
Hỡnh 2.6: Thiết bị neo Đối với neo hải quõn:
- Trong đất cỏt m = 5 ữ 6. - Trong đất sột m = 8 ữ 12.
Xớch neo: Gồm toàn bộ phần nằm trờn mặt đất đến neo. L = 5h. Với neo chớnh thụng thường 50 ữ 75m Hỡnh 2.7: Xớch neo Cỏc phụ kiện của xớch Vũng xớch: Tớnh năng xem bảng 2.2 đá y sông l
Ký hiệu 3000a 1500a
Trọng lượng (T) 3 1,5
B(mm) 2415 1955
H(mm) 912 725
Hỡnh 2.8: Vũng xớch Bảng 2.2: Thụng số xớch neo φ (mm) Trọng lượng (kg) L (mm) B (mm) [sức kộo] (T) Sức kộo (T) Mụmen xung kớch (kGm) 28 1,87 168 100 31,1 46,6 102 37 4,35 222 133 54,2 81,3 235 43 6,84 258 155 73,4 102,6 370 Mắt xớch cuối: cú 2 loại: - Loại trơn: xem hỡnh 2.9
- Cỏc kớch thước và sức chịu của loại mắt xớch này giống như vũng xớch. - Loại mắt xớch cuối cú chống. Hỡnh dạng của loại mắt xớch này giống như
vũng xớch. Tớnh năng của nú xem bảng 2.3
Hỡnh 2.9: Mắt xớch cuối Bảng 2.3: Thụng số mắt xớch cuối φ (mm) Trọng lượng (kg) 28 2,88 37 6,93 43 10,70 B L
Mắt xớch quay Bảng 2.4: Thụng số mắt xớch quay φ (mm) Trọng lượng (kg) L (mm) B (mm) H (mm) 28 6,5 280 123 102 37 15 368 163 133 43 26 425 189 155 Hỡnh2.10: Mắt xớch quay Vũng liờn kết (ma nớ) Hỡnh 2.11 : Vũng liờn kết Bảng 2.5 : Thụng số vũng liờn kết φ (mm) Trọng lượng (kg) L (mm) B (mm) H (mm) 28 5,34 200 80 112 37 12,3 264 104 148 43 19,3 306 120 172 l b h
Vũng nối (mắt xớch nối)
Hệ xớch thường chia ra 2,3 đoạn. Đoạn đầu nối ngay vào neo. Đoạn cuối cấu tạo giống đoạn giữa. Giữa cỏc đoạn nối với nhau bằng một vũng nối và một ma nớ. Cuối cựng nối vào cỏp.
Tớnh năng cơ học của xớch neo xem bảng 2.6
Hỡnh 2.12: Vũng nối
Bảng 2.6: Thụng số vũng nối
Cỏc chỉ tiờu cơ học Ký hiệu Trị số
Cường độ phỏ hoại 𝜎𝜎ℎ 65kG/mmP 2 Cường độ khuất phục 𝜎𝜎𝑠𝑠 45kG/mmP 2 Tỉ lệ dón dài 𝛿𝛿𝑠𝑠 14% Tỉ lệ co ngút ở tiết diện - ≥ 30% Độ dài xung kớch aRK 6kG/mmP 2 Cỏp
Thường dựng loại 6 tao x 37 sợi, cú tớnh năng ghi ở bảng 2.7.
Bảng 2.7: Thụng số cỏp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đường kớnh cỏp (mm) Cường độ cực hạn (kộo đứt) Cường độ 1 sợi (kG/cmP
2 P ) 22 20 – 27,15 140 - 190 26 28,8 – 39,05 - 28,5 33,8 – 45,85 - 37 53,65 – 78,45 - 43,5 74,2 – 87,95 - chốt
Tớnh toỏn chịu lực của neo
Cú 3 loại neo: neo chủ, neo biờn và neo đuụi
Hỡnh 2.13: Neo
Tớnh cỏc lực tỏc dụng vào phao:
1. Lực đẩy (cản) của nước vào phao RR1R RR1R = (fS + φF)VP 2 P (2.14) Trong đú: f - hệ số ma sỏt : phao thộp f = 0,17 phao gỗ f = 0,25 S - diện tớch choỏn chỗ của phao
S = L(2T + 0,85B) (2.15) Trong đú:
L - Chiều dài phao (m); T - chiều sõu ngập nước (m); B - chiều rộng phao (m);
φ - hệ số cản; phao vuụng φ = 10, phao vỏt φ = 5; F = T.B (mP
2
P );
V – lưu tốc nước (m/s);
2. Lực giú R2: tớnh với phần phao lộ trờn mặt nước
R2 = k2ΩPw R (2.16)
kR2R-hệ số chắn giú: Đối với phần kết cấu đặc kR2R=1,0; Với phần kết cấu rỗng kR2R = 0,4. Ω - diện tớch chắn giú mP 2 P PRwR - cường độ giú. PRwR = 0,1VP 2 neo đuôi neo biê n neo chủ
α Trong đú V là tốc độ giú (m/s).
3. Lực súng R3
R3 = 12(he2 + 2heT−0,1T2)B, kG (2.17)
Trong đú:
hReR - chiều cao súng he = 0,073kV √Dε (2.18) v - tốc độ (m/s);
D - chiều dài súng (km);
k - hệ số đặc trưng sự hỡnh thành súng.
k = 1 + e−0,4DV ; e = 2,72
ε - độ dốc của súng: ε=0,91 (100 + V2)1/2
4. Lực do neo đối diện tạo nờn R4. Tớnh theo kinh nghiệm R4 = 2 – 3T.
Lực tỏc dụng vào neo
5. Neo chớnh chịu 4 loại lực tỏc dụng:
�Ri = R1 + R2 + R3 + R4
6. Neo biờn chịu cỏc lực: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Lực nước chảy:
RR1R = (fS + φF) VP
2
Psinα (2.19)
+ Lực giú RR2R: tớnh ngược chiều neo.
+ Cỏc lực khỏc:
• Lực chũng chành do súng tỏc dụng:
NT = k.DVS (2.20) Trong đú:
k - hệ số tỉ lệ bằng 0,05 – 0,10; D - Trọng lượng nước bị choỏn chỗ; V - tốc độ chũng chành, m.
• Lực xung kớch của dũng nước tỏc dụng lờn cỏp neo
NP = ��8fqL2
max .cos1β�2 +�qL2 .cos1β + Htgβ�2 (2.21)
Hỡnh 2.15: Lực xung kớch tỏc dụng lờn cỏp neo fRmaxRkhú tớnh nờn thường giả định:
𝐻𝐻 = 8𝑞𝑞𝑙𝑙𝑓𝑓 2
𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥 .cos1𝛽𝛽
7. Neo đuụi: chịu lực RR2R, RR4R và lực cản của thủy triều RR5R.
Tớnh chiều dài cỏp neo
Hỡnh 2.16: Chiều dài cỏp neo
L = l + l0 (2.22)
Trong đú: l = �h2 +2hRq
l0 = 5h
h = a + hR1R + (H - T)
Với xà lan 400T, a = 0,3m; q - trọng lượng 1m cỏp (kg) ; R - tổng lực cản của neo; L - thường phải cộng thờm 50 – 100m để thuận tiện cho việc thả