CHƯƠNG 2:LẬP BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THI CÔNG PHẦN NGẦM
2.1. THI CÔNG PHẦN NGẦM
1. Lập biện pháp thi công ép cọc 1.1 Lựa chọn phương án ép cọc
Có hai giải pháp ép cọc là ép trước và ép sau , ta sử dụng phương pháp ép trước
❖ Thi công ép trước có 2 phương án ta lựa chọn phương án sau
+ Tiến hành san mặt bằng sơ bộ để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển cọc, sau đó tiến hành ép cọc đến cốt thiết kế. Để ép cọc đến cốt thiết kế cần phải ép âm. Khi ép xong ta mới tiến hành đào đất hố móng để thi công đài cọc, hệ giằng đài cọc.
- Ưu điểm:
+ Việc di chuyển thiết bị ép cọc và công tác vận chuyển cọc thuận lợi, không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm.
+ Trong quá trình thi công ép cọc nếu gặp mưa lớn không gặp nhiều khó khăn, cản trở do việc thoát nước mặt đơn giản và nhanh chóng.
+ Có thể áp dụng với các mặt bằng thi công rộng hoặc hẹp đều được, tốc độ thi công nhanh.
- Nhược điểm:
+ Phải sử dụng thêm các đoạn cọc ép âm.
+ Công tác đào đất gặp khó khăn, phải đào thủ công nhiều, việc cơ giới hoá bị hạn chế.
+ Việc thi công theo phương pháp này thích hợp với công trình có mặt bằng thi công nhỏ và có nhiều công trình lân cận.
1.2. Công tác chuẩn bị phục vụ thi công cọc 1.2.1. Nghiên cứu tài liệu
- Tập hợp đầy đủ các tài liệu kỹ thuật có liên quan như kết quả khảo sát địa chất, quy trình công nghệ…
+ Tiêu chuẩn TCVN 4453 – 1995:Kết cấu bê tông và cốt thép toàn khối – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu.
+ Tiêu chuẩn TCVN 8828 – 2011: Bê tông – Yêu cầu bảo dưỡng ẩm tự nhiên
+ Tiêu chuẩn TCVN 4516 – 1998: Hoàn thiện mặt bằng xây dựng – Quy phạm thi công và nghiệm thu.
+ Tiêu chuẩn TCVN 4447 – 1987: Công tác đất, quy phạm thi công và nghiệm thu..
+ Tiêu chuẩn TCVN 5843– 1994 : Máy trộn bê tông 250l.
+ Tiêu chuẩn TCVN 9377– 2012: Công tác hoàn thiện trong xây dựng – Thi công và nghiệm thu.
+ Tiêu chuẩn TCVN 5308 – 1991 : Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng.
+ Tiêu chuẩn TCVN4431 – 1987: Lan can an toàn - Điều kiện kỹ thuật.
+ Tiêu chuẩn TCVN 9394-2012 : Đóng và ép cọc- thi công và nghiệm thu
- Nghiên cứu kỹ hồ sơ thiết kế công trình, các quy định của thiết kế về công tác ép cọc.
- Kiểm tra các thông số kỹ thuật của thiết bị ép cọc.
- Phải có hồ sơ về nguồn gốc, nhà sản xuất bao gồm phiếu kiểm nghiệm vật liệu và cấp phối bê tông.
1.2.2. Chuẩn bị về mặt bằng thi công, chuẩn bị cọc a) Chuẩn bị về mặt bằng thi công:
b) Công tác chuẩn bị cọc:
– Phải tập kết cọc trước ngày ép từ 1 đến 2 ngày ( cọc được mua từ các nhà máy sản xuất cọc ).
– Cọc khi được đem về tập kết tại bãi, phải được phân loại cọc theo chiều dài cọc.
– Khu xếp cọc phải đặt ngoài khu vự ép cọc, đường đi vận chuyển cọc phải bằng phẳng, không gồ ghề, lồi lóm.
– Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử dụng máy kinh vĩ cân chỉnh.
– Cần loại bỏ những cọc không đủ chất lượng, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
– Trước khi đem cọc đi ép đại trà, phải ép thử nghiệm 1 – 2 % số lượng cọc.
– Phải có đầy đủ báo cáo khảo sát địa chất công trình, kết quả xuyên tĩnh.
TT Tên
móng
Số móng
Số cọc trong
1 đài móng Chiều dài 1 cọc (m)
Chiều dài cọc ép âm
(m)
Tổng chiều dài các cọc trong đài
(m)
1 M1 30 2 14 2.2 32.4
2 M2 30 4 14 2.2 64.8
Tổng chiều dài cọc trong móng 2916
1.3. Các yêu cầu kĩ thuật của cọc và thiết bị thi công cọc 1.3.1. Các yêu cầu kĩ thuật đối với cọc
1.3.2 Các yêu cầu kĩ thuật của thiết bị thi công cọc
Lựa chọn thiết bị ép cọc cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Công suất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất do thiết kế quy định
KHOA XÂY DỰNG KÍ TÚC XÁ A1 -HÀ NAM
- Lực ép của thiết bị phải đảm bảo tác dụng đúng dọc trục tâm cọc khi ép từ đỉnh cọc và tác dụng đều lên các mặt bên cọc khi ép ôm, không gây ra lực ngang lên cọc
- Thiết bị phải có chứng chỉ kiểm định thời hiệu về đồng hồ đo áp và các van dầu cùng bảng hiệu chỉnh kích do cơ quan có thẩm quyền cấp
Trong mọi trường hợp tổng trọng lượng hệ phản lực không nên nhỏ hơn 1,1 lần lực ép lớn nhất do thiết kế quy định.
Kiểm tra định vị và thăng bằng của thiết bị ép cọc gồm các khâu:
- Trục của thiết bị tạo lực phải trùng với tim cọc;
- Mặt phẳng “ công tác” của sàn máy ép phải nằm ngang phẳng
- Phương nén phải là phương thẳng đứng, vuông góc với sàn “công tác”;
- Chạy thử máy để kiểm tra ổn định của toàn hệ thống bằng cách gia tải khoảng từ 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế của cọc.
Đoạn mũi cọc cần được lắp dựng cẩn thận, kiểm tra theo hai phương vuông góc sao cho độ lệch tâm không quá 10 mm. Lực tác dụng lên cọc cần tăng từ từ sao cho tốc độ xuyên không quá 1 cm/s. Khi phát hiện cọc bị nghiêng phải dừng ép để căn chỉnh lại.
1.4. Lựa chọn thiết bị thi công cọc 1.4.1. Lựa chọn máy ép cọc
Chọn máy ép cọc: tổng chiều dài cọc : L = 2916 m
Để đưa cọc xuống độ sâu thiết kế cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau. Ta thấy cọc muốn qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị:Pe K Pc
Trong đó:
+ Pe: lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế.
+ K : hệ số lớn hơn 1, phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc.
+ Pc: tổng sức kháng tức thời của đất nền, Pcgồm hai phần: phần kháng mũi cọc(Pm) và phần ma sát của cọc(Pms).
Như vậy để ép được cọc xuống độ sâu thiết kế cần phải có một lực thắng được lực ma sát mặt bên của cọc và phá vỡ được cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Để tạo ra lực ép cọc ta có:
trọng lượng bản thân cọc và lực ép bằng kích thủy lực, lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực gây ra.
- Sức chịu tải của cọc Pc =PSPT '=58, 4T
- Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thoả mãn điều kiện:
min 2 2 58, 4 136,8
ep coc
P P = T = T
- Vì chỉ cần sử dụng 0,7÷ 0,8 khả năng làm việc tối đa của máy ép cọc. Do vậy ta chọn máy ép thủy lực có lực ép danh định:
171 195( ) 0, 7 0,8
may ep ep
P P = T
Chọn Pepmay 1, 4Pepmin =1, 4.136,8 191,52( )= T Thông số kĩ thuật máy ép rô bốt ép cọc thủy lực tĩnh ZYJ 600-B,
Lực ép lớn nhất (T) 600
Phù hợp với cọc vuông (mm) 600
Phù hợp với cọc tròn (mm) 600
Tốc độ ép cọc tối đa (m/ phút) 5,8 Khoảng cách lớn nhất
cho mỗi lần di chuyển
Dài (m) 3,6
Ngang (m) 0,6
Lực nâng lớn nhất (T) 16
Khoảng cách ép cọc biên (mm) 860
Quay (độ/ thời gian) 8
Công suất ép cọc (Kw) 124
Kích thước (A x B x C) (m) 13,5x7,86x2,95
Tổng trọng lượng (T) 625
- Số ca máy ép cọc : 2916 9, 72 50
n= 300 = chọn 1 máy ép cọc
+ Với máy ép robot: định mức theo lý lịch máy (kinh nghiệm thực tế thi công khoảng 300-350m/ca)
1.4.2. Chọn thiết bị khác + Chọn xe vận chuyển cọc
– Chọn xe vận chuyển cọc của hãng HUYNDAI có trọng tải 45T – Tổng số cọc trong mặt bằng là 180 cọc, mỗi cọc gồm 2 đoạn dài 7m. Vậy số đoạn cọc cần chở đến mặt bằng công trình là 360 đoạn cọc
– Trọng lượng 1 đoạn cọc là : 0,0625 .7.2,5 = 1,225T – Số lượng cọc mà mỗi xe vận chuyển được là :
8
45 31
1, 225
coc m
n = = cọc.
– Vậy số chuyến xe cần thiết để chở hết số cọc là : 360 12
chuyên 31
n = = chuyến.
KHOA XÂY DỰNG KÍ TÚC XÁ A1 -HÀ NAM 1.5. Thi công cọc thử
1.5.1 Mục đích
Trước khi ép cọc đại trà ta phải tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc nhằm xác định các số liệu cần thiết về cường độ, biến dạng và mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị của cọc làm cơ sở cho thiết kế hoặc điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn thiết bị và công nghệ thi công cọc phù hợp.
1.5.2 Thời điểm,số lượng và vị trí cọc thử
Việc thử tĩnh cọc được tiến hành tại những điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu trước khi thi công đại trà, nhằm lựa chọn đúng đắn loại cọc, thiết bị thi công và điều chỉnh đồ án thiết kế.
- Số lượng cọc thử do thiết kế quy định. Theo TCVN - 9394-2012 quy định lấy bằng 1%
tổng số cọc của công trình nhưng không ít hơn 2 cọc trong mọi trường hợp.
- Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị, biến dạng.
- Quy trình thử tại cọc xem tiêu chuẩn Việt Nam TCVN- 9394-2012: Cọc, phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục.
1.6. Lập biện pháp thi công cọc cho công trình 1.6.1 Sơ đồ thi công cọc:
a. Sơ đồ ép cọc.
Cơ sở lựa chọn sơ đồ ép cọc
- Mặt bằng, mật độ, khoảng cách vị trí giữa các cọc - Mặt bằng, vị trí công trình
- Số lượng máy ép
1.6.2. Kỹ thuật thi công cọc:
Áp dụng TCVN 9394-2012 Đóng và ép cọc – Thi công và nghiệm thu.
Bước 1: Kiểm tra định vị và thăng bằng của thiết bị ép cọc gồm các khâu:
- Trục của thiết bị tạo lực phải trùng với tim cọc
- Mặt phẳng “ công tác” của sàn máy ép phải nằm ngang phẳng
- Phương nén của thiết bị tạo lực phải là phương thẳng đứng, vuông góc với sàn “công tác”.
- Chạy thử máy để kiểm tra ổn định của toàn hệ thống bằng cách gia tải khoảng từ 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế của cọc.
Bước 2: Đoạn mũi cọc (C1) cần được lắp dựng cẩn thận, kiểm tra theo hai phương vuông góc sao cho độ lệch tâm không quá 10 mm. Lực tác dụng lên cọc cần tăng từ từ sao cho tốc độ xuyên không quá 1 cm/s. Khi phát hiện cọc bị nghiêng phải dừng ép để căn chỉnh lại.
Bước 3: Ép các đoạn cọc tiếp theo gồm các bước sau:
- Kiểm tra bề mặt hai đầu đoạn cọc, sửa chữa cho thật phẳng; kiểm tra chi tiết mối nối; lắp dựng đoạn cọc vào vị trí ép sao cho trục tâm đoạn cọc trùng với trục đoạn mũi cọc, độ nghiêng so với phương thẳng đứng không quá 1 %.
- Gia tải lên cọc khoảng 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế suốt trong thời gian hàn nối để tạo tiếp xúc giữa hai bề mặt bê tông; tiến hành hàn nối theo quy định trong thiết kế.
- Tăng dần lực ép để các đoạn cọc xuyên vào đất với vận tốc không quá 2 cm/s;
- Không nên dừng mũi cọc trong đất sét dẻo cứng quá lâu (do hàn nối hoặc do thời gian cuối ca ép...). Cứ tiếp tục cho đến khi đầu cọc C2 cách mặt đất 0,3÷0,5 m. Cuối cùng ta sử dụng một đoạn cọc ép âm để ép đầu đoạn cọc cuối cùng xuống.
Cọc được công nhận là ép xong khi thoả mãn đồng thời hai điều kiện sau đây:
- Chiều dài cọc đã ép vào đất nền không nhỏ hơn Lmin và không quá Lmax với Lmin , Lmax là chiều dài ngắn nhất và dài nhất của cọc được thiết kế dự báo theo tình hình biến động của nền đất trong khu vực.
- Lực ép trước khi dừng, (Pep)KT trong khoảng từ (Pep) min đến (Pep)max, trong đó:
(Pep)min là lực ép nhỏ nhất do thiết kế quy định (Pep)max là lực ép lớn nhất do thiết kế quy định
(Pep)KT là lực ép tại thời điểm kết thúc ép cọc, trị số này được duy trì với vận tốc xuyên không quá 1 cm/s trên chiều sâu không ít hơn ba lần đường kính (hoặc cạnh) cọc.
Độ lệch so với vị trí thiết kế của trục cọc trên mặt bằng không được vượt quá trị số nêu trong Bảng 11 TCVN 9394 – 2012.Trong trường hợp không đạt hai điều kiện trên, cần báo cho thiết kế để có biện pháp xử lý.
1.7. Các sự cố khi thi công cọc và biện pháp giải quyết Cọc bị nghiêng lệch khỏi vị trí thiết kế:
+ Nguyên nhân: Gặp chướng ngại vật, mũi cọc khi chế tạo có độ vát không đều.
+ Biện pháp xử lí: Cho ngừng ngay việc ép cọc và tìm hiểu nguyên nhân, nếu gặp vật cản có thể đào phá bỏ, nếu do mũi cọc vát không đều thì phải khoan dẫn hướng cho cọc xuống đúng hướng.
- Cọc đang ép xuống khoảng 0,5m đến 1m đầu tiên thì bị cong, xuất hiện vết nứt gãy ở vùng chân cọc.
KHOA XÂY DỰNG KÍ TÚC XÁ A1 -HÀ NAM + Nguyên nhân: Do gặp chướng ngại vật nên lực ép lớn.
+ Biện pháp xử lí: Cho dừng ép, nhổ cọc vỡ hoặc gãy, thăm dò dị vật để khoan phá bỏ sau đó thay cọc mới và ép tiếp.
- Khi ép cọc chưa đến độ sâu thiết kế, cách độ sâu thiết kế từ 1 đến 2 m cọc đã bị chối, có hiện tượng bênh đối trọng gây nên sự nghiêng lệch làm gãy cọc. Biện pháp xử lí:
+ Cắt bỏ đoạn cọc gãy.
+ Cho ép chèn bổ sung cọc mới. Nếu cọc gãy khi nén chưa sâu thì có thể dùng kích thuỷ lực để nhổ cọc lên và thay cọc khác.
- Khi lực ép vừa đến trị số thiết kế mà cọc không xuống nữa trong khi đó lực ép tác động lên cọc tiếp tục tăng vượt quá Pép max thì trước khi dừng ép cọc phải nén ép tại độ sâu đó từ 3 đến 5 lần với lực ép đó.
2. Lập biện pháp thi công đất.
2.1 Thi công đào đất
2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật khi thi công đào đất
- Tiêu chuẩn sử dụng TCVN 4447:2012 - Công tác đất - Thi công và nghiệm thu 2.1.2. Lựa chọn phương án thi công đào đất
- Ta sẽ kết hợp cả 2 phương pháp đào thủ công và đào bằng máy để thi công phần móng của công trình
Bảng 2.1 : Độ dốc lớn nhất cho phép của mái dốc hào và hố móng
Loại đất Độ dốc lớn nhất cho phép khi chiều sâu hố móng bằng, m
1,5 3,0 5,0
Góc nghiêng của
mái dốc
Tỷ lệ độ dốc
Góc nghiêng của
mái dốc
Tỷ lệ độ dốc
Góc nghiêng của
mái dốc
Tỷ lệ độ dốc
Đất mượn 56 1: 0,67 45 1: 1,00 38 1: 1,25
Đất cát và cát cuội ẩm 63 1: 0,50 45 1: 1,00 45 1: 1,00
Đất cát pha 76 1: 0,25 56 1: 0,67 50 1: 0,85
Đất thịt 90 1: 0,00 63 1: 0,50 53 1: 0,75
Đất sét 90 1: 0,00 76 1: 0,25 63 1: 0,50
Hoàng thổ và những loại đất tương tự trong trạng
thái khô
90 1: 0,00 63 1: 0,50 63 1: 0,50
CHÚ THÍCH 1: Nếu đất có nhiều lớp khác nhau thì độ dốc xác định theo loại đất yếu nhất.
CHÚ THÍCH 2: Đất mượn là loại đất nằm ở bãi thải đã trên sáu tháng không cần nén.
- Căn cứ vào đề bài, ta chọn tỷ lệ độ dốc H 1
B = 0,5 để đào đất.
- Do thi công đào đất chưa tới cao trình có mực nước ngầm nên không cần thiết kế biện pháp hạ mực nước ngầm, song cần bố trí sẵn các rãnh thoát nước và các máy bơm để bơm nước ra khỏi hố đào do nước mưa tràn vào khi đang thi công.
2.1.3. Tính toán khối lượng đào đất a. Thiết kế hố đào
- Kích thước đáy hồ đào cần đào rộng ra so với kích đước đáy móng mỗi bên ít nhất 30cm để tiện trong quá trình thi công.
- Dựa vào báo cáo địa chất và bản vẽ thiết kế móng, ta thi công đào đất công trình thành nhiều giai đoạn:
- Giai đoạn 1:+ Đào ao toàn bộ công trình bằng máy đào gầu nghịch tới cốt −2,75m so với cốt tự nhiên −0, 45m
- Giai đoạn 2: +Đào ao bằng thủ công tiếp tới cốt -2,75m đến -3,250
+ Đào độc lập cho tất cả các hố móng từ cốt -3.250 đến -3.750 Hình 2.1. Măt bằng thi công đào đất
Hình 2.2 Mặt cắt thi công đất
b. Tính toán khối lượng đào đất
- Sau khi có thiết kế hố đào, cần tính toán tổng khối lượng đất đào. Sử dụng các công thức, phương pháp tính toán đã được học để tính toán. Những hố đào phức tạp có thể chia nhỏ để tính toán, đưa về tính toán đơn giản.
A
b b
A
KHOA XÂY DỰNG KÍ TÚC XÁ A1 -HÀ NAM
H(c a)b H(d b)b 1
V abH H(d b)(c a)
2 2 3
H ab (a c)(b d) cd 6
− −
= + + + − −
= + + + +
Với a,b - chiều dài và chiều rộng mặt đáy hố đào.
c,d - chiều dài và chiều rộng mặt trên hố đào.
H - chiều sâu của hố đào.
Hình 10. Hình khối hố móng đơn giản
* Tổng khối lượng đất đào bằng máy :
Đào thành ao cho toàn bộ công trình tới cốt -2,82 m so với cốt tự nhiên
H(c a)b H(d b)b 1
V abH H(d b)(c a)
2 2 3
H ab (a c)(b d) cd 6
− −
= + + + − −
= + + + +
Bảng 2.2 : Khối lượng đào đất bằng máy HM1,HM2
TT
Tên cấu kiện
Số
lượng a(m) b(m) c(m) d(m) H(m) V1hố(m3) V(m3) 1 HM1 1 16.87 65.92 21.47 70.52 2.3 3011.9 3011.9 2 HM2 1 12.87 61.92 13.87 62.92 0.5 417.32 417.32
Tổng 3429.3
Vậy tổng khối lượng đào đất bằng máy là V=3429,3(m3)
* Tổng khối lượng đào đất thủ công:
Bảng 2.4 : Khối lượng đào đất thủ công TT Tên cấu
kiện
Số
lượng a(m) b(m) c(m) d(m) H(m) V1hố(m3) V(m3)
1 HM1 30 2.2 4.325 3.2 5.325 0.5 6.5554 196.66
- Khối lượng bêtôngđầucọcVdaucoc=ncoc.a.a.hdaucoc=180.0,25.0,25.1=12,6 m3 Vậy tổng khối lượng đào đất thủ công là
Vthucong=196.66-Vcoc=196.66-12,6=184.06 (m3) Vậy tổng khối lượng đào đất cả công trình là
( )
may thucon
3
V=V +V g =3429,3 184,06+ =3613, 4 m
2.1.4. Lựa chọn thiết bị thi công đào đất a. Chọn máy đào đất
Chọn máy đào gầu nghịch(dẫn động thủy lực) có số hiệu KOMATSU PC350LC-8, có các thông kĩ thuật như sau:
- Dung tích gầu: 1,7 m3 - Bán kính đào: 11,9 m - Chiều cao đổ: 10,1 m - Chiều sâu đào: 7,38 m - Trọng lượng máy: 32,96T - Chiều rộng máy: 3,19 m
Năng suất đào : d ck tg 3
t
N q k n K (m / h)
= k
- q=1,7(m )3 - dung tích gầu đào - kđ = 0,9 - hệ số đầy gầu,
- kt = 1,25 - hệ số tơi xốp của đất - Ktg = 0,8 - hệ số thời gian
- nck - Số chu kỳ xúc trong một giờ
c ck
k
3600 n = T ,với:
Tck : Thời gian của 1 chu kỳ Tck =t k kck vt quay + tck =17 giây: thời gian của một chu kỳ + kvt = 1 - góc quay 90o
+ kquay = 1,1 - đất đổ lên thùng xe Tck 17.1.1,1 18,7(s)
→ = = ck 3600
n 192,5
→ = 18,7 = (chu kỳ)
Vậy năng suất đào d ck tg 3
t
k 0,9
N q n K 1,7. .192,5.0,8 188,5(m / h)
k 1, 25
= = =
Năng suất mỗi ca: Nca =N.8 1507,96(m / ca)= 3 Số ca máy cần thiết để đào hết đất móng: daomay
ca
V 3429,3
n 2, 27(ca)
N 1507,6
= = =
Vậy bố trí 1 máy hoạt động 3 ngày trên mặt bằng thi công.
b. Chọn xe vận chuyển
Tùy khối lượng công trình mà chúng ta chọn loại xe cũng như số lượng xe phục vụ.
Thông thường chúng ta hay dùng xe ben chở đất.
Ta chọn xe KAMAZ 6522, có dung tích thùng chứa 12 m3