Chương 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU THÂN
6.2. Thi cụng cọc
6.2.2. Tớnhtoỏn lựa chọn mỏy ộp cọc và cẩu phục vụ
6.2.2.1. Tớnh toỏn chọn mỏy ộp cọc
- Chọn mỏy ộp cọc robot để đưa cọc xuống độ sõu thiết kế, cọc phải qua cỏc tầng địa chất khỏc nhau. Cụ thể đối với điều kiện địa chất cụng trỡnh, cọc xuyờn qua cỏc lớp đất như sau:
+ Lớp 1: Đất sột pha, trạng thỏi dẻo nhóo cú chiều dày trung bỡnh 4,7(m) + Lớp 2: Đất cỏt pha, trạng thỏi dẻo cứng cú chiều dày trung bỡnh 5,1(m) + Lớp 3: Đất sột, trạn thỏi dẻo mềm cú chiều dày trung bỡnh 3,0(m) + Lớp 4: Cỏt xốp cú chiều dày trung bỡnh 9,4(m)
+ Lớp 5: Cỏt sỏi cú chiều dày trung bỡnh chưa xỏc định
Nước ngầm khụng xuất hiện trong phạm vi khảo sỏt, cọc hạ vào lớp 5 sõu 1,0(m).
- Từđú, ta thấy muốn cho cọc qua được những địa tầng đú thỡ lực ộp cọc phải đạt giỏ trị:
ộ ≥ .
Trong đú: ộ - lực ộp cần thiết để cọc đi sõu vào đất nền tới độ sõu thiết kế. - hệ số phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc, = (1,5−3).Chọn = 2.
- tổng sức khỏng tức thời của nền đất.
gồm hai phần: phần khỏng mũi cọc ( ũ) và ma sỏt thõn cọc( ).
Như vậy, để ộp được cọc xuống chiều sõu thiết kế cần phải cú một lực thắng được lực ma sỏt bờn của cọc và phỏ vỡ cấu trỳc của lớp đất dưới mũi cọc. Để tạo ra lực ộp đú ta cú trọng lượng bản thõn cọc và lực ộp bằng kớch thủy lực. Lực ộp cọc chủ yếu do kớch thủy lực gõy ra.
- Cỏc thụng số của cọc:
Theo thiết kế, cọc cú cỏc thụng số:
+ Cọc cú tiết diện 30.30(cm), chiều dài mỗi cọc 21(m) được chia làm 3 đoạn cọc cú chiều dài từng đoạn cọc C = 7,0(m).
+ Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Pđ = P = 73.126(T)
+ Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: P = 141.78(T)
Tớnh toỏn chọn mỏy ộp cọc:
- Để đảm bảo cho cọc được ộp đến độ sõu thiết kế, lực ộp của mỏy phải thỏa món điều kiện:
Pđ ≤Pộ ≤P
Trong đú: đ - sức chịu tải của cọc theo phương phỏp đất nền, Pđ = 73.126(T).
- sức chịu tải của cọc theo vật liệu, P = 141.78(T)
ộ - lực ộp cần thiết để cọc đi sõu vào đất nền tới độ sõu thiết kế.
+ Pộ = 1.5. Pđ= 1.5.73.126 = 109,7T. + Pộ = 2. Pđ = 2.73.126 = 146,25T. Chọn Pộ = 120(T). - Tớnh đường kớnh xi lanh: Ta cú: Pộ = 120(T). Chọn loại mỏy ộp cú 2 kớch thủy lực: P ỏ ≥Pộ . ỏ = 2. . ∗ 4
Trong đú: P - ỏp lực dầu, thụng thường lấy P = (0,7−0,8). P
P - ỏp lực bơm, chọn loại bơm cú P = 200daN/cm
P = 0,7. P = 0,7.200 = 140daN/cm P ỏ = 2.π. D . P 4 ≥ Pộ → D≥ 4. Pộ 2.μ. P = 4.120 2.π. 0.14= 23,4(cm) →Chọn mỏy cú Pộ = 120(T) gồm 2 kớch thủy lực, mỗi bờn P = 60(T). Đường kớnh xi lanh D = 25(cm). Tiết diện cọc ộp được 30x30(cm). - Chọn giỏ ộp:
+ Chọn giỏ ộp như sau
Kớch thước của giỏ ộp như sau: (chọn trong 1 lần lắp giỏ ộp được 9 cọc như hỡnh vẽ) + Chọn sơ bộ cỏc quảđối trọng là khối bờ tụng 3.1.1(m).
+Chọn chiều cao giỏ ộp: H ỏ ộ = H ọ + 1m = 7 + 1 = 8(m).
+Chiều dài giỏ ộp: = + +
Trong đú: L - chiều dài dầm chớnh bàn ộp.
L , L - khoảng cỏch để bố trớ xếp tải trọng (L = L ). Kớch thước của L và L được xỏc định theo kớch thước của tải trọng dài, vỡ khối đối trọng dài được xếp đầu tiờn và số lượng khối đối trọng dài được xếp ở mỗi bờn là 3 khối. Sơ đồ bố trớ đối trọng: Hỡnh 6.1: Sơ đồ bốtrớ đối trọng Khi xếp đối trọng thỡ cần phải cú khoảng cỏch nhất định: L = L ≥3. a + 0,15(m) Đ ối trọng Dầm đá y 150 3a L2 3a 150 a
L = L ≥3.1 + 0,15 = 3,15(m)
Chọn L = L = 3,15(m)
L = 2. L + (n −1). d
Trong đú: L - khoảng cỏch an toàn từ giỏ ộp cọc đến đối trọng, chọn L = 0.6(m)
n - số cọc ộp 1 lần đặt giỏ theo phương dọc giỏ, n = 3
d - khoảng cỏch gữa cỏc cọc được ộp, theo thiết kế d = 1,2
D ọ - đường kớnh cọc, D ọ = 0,3(m).
L = 2.0,6 + (3−1). 1,2 = 3,6(m)
→ L = L + L + L = 3,15 + 3,6 + 3,15 = 9,9(m)
+ Chiều rộng giỏ ộp:
Do chọn sơ bộkớch thước quảđối trọng là 3x1x1(m) nờn ta chọn bề rộng giỏ ộpB = 3,0(m) và kiểm tra lại điều kiện khoảng cỏch giữa cỏc cọc:
B≥ n −1 . d + 2. b
Trong đú: B - chiều rộng giỏ ộp.
n - số cọc ộp 1 lần đặt giỏ theo phương ngang bàn ộp, n = 3
d - khoảng cỏch gữa cỏc cọc được ộp, theo thiết kế d = 1
D ọ - đường kớnh cọc, D ọ = 0,3(m)
b - chiều rộng cỏnh dầm chớnh (lấy bằng 300mm).
→ n −1 . d + 2. b = (3−1). 3.0,3 + 2.0.3 = 2,6(m) <
Vậy chọn kớch thước giỏ ộp H ỏ ộ = 8,0(m), L = 9,9(m), B = 3,0(m)
*Tớnh toỏn đối trọng:
Đặt đối trọng phải đảm bảo thỏa món điều kiện chống lật cho giỏ. Tớnh toỏn ộp cho đài ĐM2 gồm 9 cọc, ộp 1 lần 9 cọc cú mặt bằng bốtrớ ộp như sau:
Đối trọng là cỏc cục bờ tụng cú kớch thước 3x1x1(m), trọng lượng 1 cục đối trọng là:
Qđ = 2,5.1.1.3 = 7,5(T)
- Xỏc định theo khả năng chống lật phương cạnh dài: + Mụmen gõy lật là:
+ Mụmen khỏng lật là: M ữ = 8,1. P + 2,6. P = 10,7. P (Tm) Đểđảm bảo ổn định khụng bị lật thỡ: M ữ ≥Mậ ↔ 10,7. P ≥720 → P ≥ 67,29(T) Sốđối trọng cần cho 1 bờn là: n = P Qđ = 67,29 7,5 = 9
- Xỏc định theo khảnăng chống lật phương cạnh ngắn (lật quanh trục B-B): + Mụmen gõy lật là: Mậ = l. P = 2,4.120 = 288(Tm) + Mụmen khỏng lật là: M ữ = 1,5.2. P = 3. P (Tm) Để đảm bảo ổn định khụng bị lật thỡ: M ữ ≥Mậ ↔ 3. P ≥288 →P ≥ 96(T) Số đối trọng cần cho 1 bờn là: n = P Qđ = 96 7,5= 12,8
Vậy để đảm bảo an toàn ta bố trớ mỗi bờn 15 quả đối trọng xếp thành 5 hàng mỗi hàng 3 quảđối trọng kớch thước 3x1x1(m).
6.2.2.2. Tớnh toỏn chọn loại cẩu phục vụ cho ộp cọc
ta chọn cần trục tựhành bỏnh hơi KX - 4362 cú cỏc thụng số sau: + Trọng lượng: 23,3 (T)
+ Chiều dài tay cần: 17,5 (m) + Tầm với (min/max): 4,4/12,3 (m) + Độ cao nõng (min/max): 11,4/19,6 (m) + Sức nõng khi hạ và khụng hạ chõn chống phụ: 10/2 (T) + Vận tốc di chuyển cú tải và khụng tải: 3/14,9 (km/h) + Vận tốc nõng và hạ: 1,5/6,5 (m/ph) + Tốc độ quay của bàn quay: 0,4 - 1,1 (vũng/ph) 6.2.2.3. Chọn xe cẩu phục vụ thi cụng ộp cọc
- Do mỏy ộp cọc cú sẵn cần cẩu lắp kốm để nõng cọc do đú chọn xe tải gắn cẩu phục vụ cẩu cọc và đối trọng của mỏy ộp. Căn cứ vào trọng lượng cọc, trọng lượng đối trọng và độ cao nõng vật cẩu cần thiết để chọn cẩu phục vụ thi cụng cọc.
- Trọng lượng lớn nhất 1 cọc:
2,5.0,3.0.3.7 = 1,575(T)
- Trọng lượng 1 khối đối trọng BTCT của mỏy ộp là 7,5(T) - Độ cao nõng cần thiết: 8(m)
- Do trong quỏ trỡnh thi cụng cần phải di chuyển nhiều nờn ta chọn xe tải cú gắn cẩu.
- Chọn: xe tải Hino 15 tấn gắn cẩu Soosan 12 tấn cú cỏc thụng sốnhư sau:
Tớnh số chuyến xe phải chờ cọc đến cụng trường
- Tổng số cọc cần phải thi cụng là 295 cọc, mỗi cọc cú 3 đoạn, mỗi đoạn dài 7m. Như vậy, tổng sốđoạn cọc cần phải chuyển đến mặt bằng cụng trường là 885 đoạn, trọng lượng mỗi đoạn là 1.575T → Sốlượng cọc mà 1 chuyến xe chởđược là 19/
1,575 = 12,06 (cọc) → Một chuyến xe chở được 12 cọc.
→ Vậy số chuyến xe cần để chở hết cọc đến cụng trường là: = 885/12 = 74
(chuyến)
- Dự kiến bói cọc cỏch cụng trường 10km
+ ễ tụ chờ cọc đi với vận tốc trung bỡnh 25km/h + ễ tụ về với vận tốc trung bỡnh 30km/h
+ Thời gian xếp cọc lờn xe và buộc cốđịnh là 25 phỳt + Thời gian dỡ và cẩu cọc xuống mặt bằng là 30 phỳt → Vậy chu kỳ của 1 chuyến xe là:
t = 10
25. 60 +
10
30. 60 + 25 + 30 = 99(phỳt)
- Số chuyến mà một xe chạy trong một ca (1 ngày) là:
n = 8.60
99 = 4,84 ≈ 5(chuyến)
Tớnh số chuyến xe phải chờđối trọng đến cụng trường
- Mỗi khối đối trọng nặng 7,5T, vậy 1 chuyến xe sẽ chờ được là: 19/7,5= 2 (khối)
→ Vậy số chuyến xe cần để chở hết 30 khối đối trọng đến cụng trường là:
- Dự kiến quóng đường và thời gian đi, về của xe chởđối trọng bằng với xe chở cọc đến cụng trường.
Kết luận:
- Sốlượt xe cần thiết để chở cọc và đối trọng đến cụng trường là: 74 + 15 =
89(chuyến)
- Thời gian để chở cọc và đối trọng đến cụng trường là: 89/5=18 (ca) - Chọn 2 xe phục vụ cụng tỏc thi cụng cọc.
Mỏy khỏc
- Mỏy kinh vĩ: chọn 2 mỏy kinh vĩ Leica TC 600 của Thụy Sỹ. - Mỏy hàn: chọn 2 mỏy hàn EURARC 420 cụng suất 13kw.
6.2.2.4. Tớnh toỏn sốlượng mỏy ộp phục vụ thi cụng ộp cọc
- Sử dụng định mức 1776/BXD-VP ngày 16/08/2007.
- Từ sốlượng cọc cần ộp và định mức ca mỏy ta tớnh ra sốlượng mỏy ộp cần thiết.
- Tổng chiều dài cọc cần ộp (đó tớnh ở trờn): 6873 (m)
- Tra định mức, với mó hiệu AC.26221, định mức ca mỏy ộp là 4,4 ca/100m dài cọc.
→số ca mỏy cần thiết:
m = 6873.4,4
100 = 302,4(camỏy)
- Để giảm thời gian thi cụng ộp cọc, ta sử dụng 1 mỏy ộp cọc và thi cụng 2 ca trong 1 ngày làm việc.
- Sốlượng cụng nhõn thi cụng ộp cọc trong 1 ca: + Điều khiển mỏy ộp cọc: 1 người
+ Điều khiển cần trục tựhành: 1 người
+ Phục vụ treo múc hạđối trọng, múc cọc và lắp cọc vào giỏ ộp: 2 người + Thợ hàn hàn nối cỏc đoạn cọc: 2 người
+ Căn chỉnh 2 mỏy kinh vĩ: 2 người → Tổng số 8 người/ca/1 mỏy.
6.2.2.5. Sơ đồ di chuyển mỏy ộp cọc
-Chọn sơ đồ di chuyển mỏy ộp cọc theo những yờu cầu sau : + Tổng chiều dài di chuyển là ngắn nhất.
+ Lưu ý sự phối hợp giữa hoạt động phục vụ ộp cọc và cỏc cụng việc tiếp theo sau ộp cọc đểđịnh ra hướng di chuyển mỏy ộp cọc.
+ Nếu cựng sử dụng một số mỏy ộp đồng thời, cần sắp xếp sao cho trong quỏ trỡnh hoạt động, mỏy này khụng làm ảnh hưởng đến thao tỏc mỏy kia.
+ Cần ộp cọc theo thứ tự xen kẽ để trỏnh hiện tượng tạo độ chối giả tạo khi ộp cọc trong 1 đài cũng như toàn bộ cụng trỡnh. Trong cựng 1 đàithỡ thứ tự ộp cọc là từ trong ra ngoài.
+ ẫp từ trong ộp ra ngoài, ộp từ mặt cú cụng trỡnh được bảo vệ ộp ra mặt thoỏng. + Một vị trớ của cần trục phục vụ được nhiều vị trớ của mỏy ộp nhất và vận chuyển cọc vào được dễ dàng nhất.
a. Chọn sơ đồ ộp bói cọc
Dựa vào những nguyờn tắc trờn và căn cứ vào mặt bằng bói cọc của cụng trỡnh, chọn sơ đồ di chuyển mỏy ộp cọc cho tồn bộ bói cọc cụng trỡnh như hỡnh vẽ sau:
b. Chọn sơ đồ ộp một khúm cọc
- Để nền đất khụng bị lốn ộp gõy khú khăn cho việc ộp cỏc cọc tiếp theo và để thuận tiện trong thi cụng ộp cọc, ta chọn trỡnh tự ộp cọc trong một khúm cọc như hỡnh vẽ sau: