Lắp ván khuôn, cốt thép, đổ BT mũ trụ Hoàn thiện trụ
CHƯƠNG 10: THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 1. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC THI CÔNG CƠ BẢN
Trình tự thi công tổng quát của cầu vòm ống thép nhồi bê tông được lựa chọn bao gồm các bước sau :
- Bước 1: Thực hiện công tác chuẩn bị.
- Bước 2: Lắp đặt chân vòm lên trụ, liên kết chân vòm với trụ cầu.
- Bước 4: Cẩu lắp 4 đoạn vòm, một đầu mỗi đoạn vòm tựa trên khung chống, một đầu tựa trên chân vòm. Hàn liên kết đoạn vòm với chân vòm. Cẩu lắp, hàn vào hai sườn vòm giằng ngang đầu tiên ở hai phía của vòm.
- Bước 5: Cẩu lắp đoạn vòm giữa, hàn tạm với các đoạn vòm trước. Sau khi kiểm tra độ chính xác tiến hành hàn chịu lực.
- Bước 6: Cẩu lắp đoạn vòm giữa, hàn tạm với các đoạn vòm trước, sau khi kiểm tra chính xác tiến hành hàn chịu lực.
- Bước 7: Lắp đặt khung chống và tiến hành thi công đúc đoạn dầm K1, K2, K17, K18 - Bước 8: Gác dầm nhịp dẫn.
- Bước 9: Đổ BT bản mặt cầu nhịp dẫn.
- Bước 10: Bơm nhồi bêtông vào ống thép trên. Hướng bơm từ chân vòm ngược lên đỉnh vòm.
- Bước 11: Thi công đúc dầm bằng xe đúc xen kẽ việc điều chỉnh nội lực trong dây treo. - Bước 12: Hợp long cầu bằng đốt K9, k10 và điều chỉnh nội lực dây treo lần cuối. - Bước 13: Thi công lan can lề bộ hành.
- Bước 14: Thi công lớp phủ mặt cầu, hoàn thiện nhịp dầm.
2. CHẾ TẠO VAØ LẮP ĐẶT KẾT CẤU VAØNH VÒM 2.1. Xác định trục vành vòm để chế tạo
Đường trục vành vòm chế tạo thực tế và đường trục vành vòm theo thiết kế có sự khác biệt, do đường trục này luôn thay đổi từ khi được lắp đặt ở trạng thái rỗng ban đầu đến khi hoàn thiện toàn bộ kết cấu với sự thay đổi của tải trọng tác dụng. Để đảm bảo sự chính xác của hình dạng vòm theo thiết kế, tất cả những thay đổi (biến dạng) của vành vòm theo từng bước thi công cần được xem xét khi chế tạo.
Qua phân tích toàn bộ kết cấu, có thể cộng dồn từng biến dạng thành phần trong các bước thi công để có được biến dạng cuối cùng của đường trục vòm. Tọa độ đường trục vòm
dùng trong chế tạo được xác định bằng cách cộng dồn thêm trị số độ vồng trước với đường trục vòm thiết kế. Trị số độ vồng lớn nhất được xác định là 36mm.
2.2. Xác định phân đoạn
Từ đường trục vòm chế tạo, chia vành vòm thành những phân đoạn khác nhau, mỗi phân đoạn là một đoạn thẳng nội tiếp đường trục vòm. Mỗi đoạn này là một phân đoạn để chế tạo. Việc phân chia các phân đoạn dựa trên 2 nguyên tắc sau :
- Các thanh treo chỉ treo vào 1 phân đoạn ; - Mỗi phân đoạn không dài quá 2.5 m ;
2.3. Lắp đặt thử tại hiện trường
Các phân đoạn sẽ được lắp ráp thành các cấu kiện có chiều dài khoảng 10m, thuận lợi cho việc vận chuyển đến công trường. Tại công trường các đoạn vòm được hàn nối lại thành các cung vòm trước khi thi công. Căn cứ vào chiều dài của cầu và năng lực của thiết bị cẩu sử dụng trong thi công quyết định chia sườn vòm thành 3 đoạn. Trước khi được chở tới công trường phải lắp thử các đoạn vòm. Sau khi lắp thử xong phải đảm bảo các yêu cầu về sai số theo phương đứng và phương dọc như sau:
- Đỉnh vòm: ± 10mm - 1/4 vòm: ± 10mm - Chân vòm: ± 2mm
2.4. Lắp đặt chân vòm
Lắp đặt khung chống để đỡ đầu các cung vòm.
Lắp dựng chân vòm vào vị trí trụ, tăng cường chống đỡ và cố định chân vòm vào trụ. Đặt thêm các chân chống đỡ tại vị trí sườn vòm tiếp giáp với chân vòm để tăng cường ổn định. Tạo các liên kết tạm bằng cách hàn các bản thép giữa chân vòm và thép chờ ở trụ để tăng cường ổn định của chân vòm trên trụ.
Cấy cốt thép vào vỏ ống thép sườn vòm tại các chỗ nối đầu các giằng ngang. Để ngăn không cho ống thép ở phạm vi nối đầu tách rời với bêtông bên trong, cho khoan lỗ và cấy vào các thanh cốt thép trên ống ở phạm vi nối đầu giằng ngang trước khi cẩu lắp lên.
Các lỗ luồn cáp treo, lỗ bơm bêtông và lỗ thoát khí cũng được tạo sẵn tại công trường trước khi cho lắp dựng vòm.
Hàn các gờ thép tại các điểm móc cẩu lên trên các sườn vòm. Nhằm ngăn không cho cáp treo bị tuột, hàn các gờ thép tại các vị trí trên và dưới của điểm móc cẩu để chặn cáp, gờ thép sử dụng bằng các bản thép dày 20mm, dài 100mm.
2.5. Lắp đặt kết cấu vành vòm thép
Mỗi vành vòm sẽ được lắp ghép từ 3 đoạn vòm, sử dụng hệ khung chống tạm để chống các mối nối. Hai khung chống phục vụ công tác dựng sườn vòm phải được chất tải và quan trắc lún. Tải trọng chất tải phải bằng 1.2 tải trọng thực sự sẽ chịu. Chỉ khi 2 khung chống ngừng lún mới tiến hành dựng sườn vòm.
Tập kết các đoạn sườn vòm và giằng ngang trên xà lan đến vị trí cẩu lắp. Các sườn vòm và các giằng ngang được đặt chồng lên nhau trên xà lan và được ngăn cách bởi các thanh gỗ ngang trên suốt chiều dài.
Mỗi sườn vòm có 3 đoạn vòm chia làm 3 lần cẩu lắp. Một cẩu tháp 160T đặt trên xà lan 800T được sử dụng như là thiết bị lắp dựng chủ yếu, trong khi một cẩu tháp 100T khác đặt trên xà lan 800T dùng để phụ trợ. Cẩu chính nhấc đoạn vòm cần lắp dựng, di chuyển xà lan để đặt vào vị trí, sau đó dùng cần cẩu phụ để căn chỉnh cao độ và vị trí đoạn vòm .
Để đảm bảo an toàn tránh va quẹt cũng như thuận tiện cho công tác chỉ đạo thi công chỉ nên cẩu lắp từng đoạn vòm một. Sau khi cẩu lắp xong hết 2 đoạn vòm và giằng ngang đầu tiên bên một đầu của vòm mới tiến hành cẩu lắp sườn vòm và giằng ngang tương tự bên đầu cầu còn lại.
Sau khi cẩu lắp xong 4 đoạn sườn vòm và 2 giằng ngang hai đầu cầu tiến hành cẩu lắp đoạn sườn vòm giữa. Tiến hành hàn tạm (chưa phải hàn chịu lực) hai đầu đoạn sườn vòm giữa với hai đầu đoạn vòm đã cẩu lắp trước đó. Sau khi đo đạc kiểm tra các sai số do cẩu lắp tiến hành hàn chịu lực các đoạn sườn vòm.
Các giằng ngang còn lại lần lượt được cẩu lắp và hàn vào sườn vòm tại các vị trí theo thiết kế. Vị trí móc cẩu ôm lấy giằng ngang tương tự như đối với sườn vòm.
3 đoạn vòm được nối với nhau bằng 2 mối hàn trên cao. Trước khi hàn 2 mối hàn trên cao phải thực hiện hàn tạm. Sau khi quan trắc và điều chỉnh để thỏa mãn độ chính xác mới thực hiện hàn. Công tác hàn nên thực hiện lúc nhiệt độ không khí từ 25-30oC.
Công tác hàn nối các đoạn vòm ngắn dùng mẩu thép để hàn cố định tạm thời ở phía ngoài thành ống và không ít hơn 6 điểm. Trong quá trình hàn nối đầu ống thép nếu thấy chỗ hàn nối xuất hiện vết nứt nhỏ thì phải tẩy bỏ đi hết và hàn lại. Tất cả các mối hàn đều phải được kiểm tra chất lượng đường hàn bằng máy siêu âm.
3. BƠM BÊ TÔNG VAØO ỐNG VÒM 3.1. Lựa chọn phương pháp bơm bê tông
- Có tính linh động cao để thỏa mãn phương pháp bơm bê tông từ chân vòm đến đỉnh vòm ;
- Có tính trương nở để đảm bảo sự tiếp xúc giữa bề mặt bê tông và ống thép ; - Có tính tự đầm để không phải sử dụng đầm ;
- Độ sụt được chọn lựa là : 20cm ± 2cm ;
Công nghệ nhồi bêtông vào ống đảm bảo được yêu cầu về độ bền và tính đồng nhất cao của lõi bêtông. Hiện có các phương pháp sau để nhồi bêtông vào ống:
- Phương pháp bơm áp lực cao - Phương pháp rung sâu
- Phương pháp xọc
- Phương pháp rung bên ngoài - Phương pháp dùng bêtông tự đầm
Công nghệ nhồi dùng phương pháp bơm áp lực cao phù hợp với thi công cầu hơn cả nên được lựa chọn.
3.2. Công nghệ bơm bêtông vào ống thép sườn vòm
Trên vành vòm bố trí các van bơm và lỗ thoát khí. Lỗ thoát khí được bố trí cách vị trí cáp treo 500mm, cách vị trí lỗ thoát khí bố trí 3 van bơm trên vành vòm. 3 van bơm có độ dài khác nhau lần lượt vào ống vòm trên, bụng vòm và ống vòm dưới. Chi tiết xem bản vẽ. Bêtông cần có độ sụt cần thiết để công tác bơm được thuận lợi.
Các yêu cầu cần đạt được của công nghệ là đảm bảo bêtông có độ đồng nhất cao và giữ được ổn định của kết cấu trong thi công bơm.
Để đáp ứng yêu cầu cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
- Không tạo vết dừng thi công trong lõi bêtông. Điều này nhằm đảm bảo cho bêtông đạt độ đồng nhất cao và là điều kiện bắt buộc để có thể bơm bêtông từ hai phía của chân vòm.
- Cân bằng áp lực bên trong ống thép với áp suất khí quyển bên ngoài. Điều này ngoài nhằm đảm bảo điều kiện có thể bơm được bêtông và đảm bảo độ đồng nhất còn để tạo sự ổn định cho sườn vòm khi thi công.
- Duy trì gia tải đối xứng trong quá trình bơm. Bố trí hai trạm bơm liên tục từ hai phía của vòm. Mỗi phía bơm cả hai sườn vòm, hướng bơm từ dưới chân vòm lên đỉnh vòm, cố gắng khống chế tốc độ bơm của hai phía tương đương nhau để đảm bảo quá trình gia tải được đối xứng giữ vững ổn định sườn vòm.
- Đo đạc biến dạng của vành vòm trong suốt quá trình bơm để điều chỉnh áp lực bơm.
4. BIỆN PHÁP ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CẦU TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
Oån định tổng thể của cầu vòm, nhất là đối với dầm vòm giản đơn, là một trong những vấn đề chủ yếu cần được kiểm soát. Ngoài việc chú ý đến ổn định tổng thể của kết cấu trong khai thác còn cần phân tích ổn định kết cấu trong từng bước thi công để từ đó đề xuất các biện pháp thích hợp để đảm bảo an toàn thi công. Căn cứ phân tích ổn định kết cấu, các biện pháp sau đã được áp dụng thành công để kiểm soát ổn định tổng thể của cầu trong quá trình thi công :
- Liên kết tạm ống thép rỗng của cầu vòm với trụ cầu ;
- Sử dụng các trụ khung tạm dưới nước để lắp dựng vành vòm đến khi đổ xong bản mặt cầu bước 1, nâng cao đáng kể tính ổn định tổng thể của kết cấu vòm chưa liền khối. - Bản mặt cầu (kết cấu mà độ cứng của nó góp phần tăng độ cứng tổng thể của toàn cầu)
được xây dựng thành 2 bước, qua đó sớm đạt được độ cứng tổng thể của cầu, giúp cải thiện ổn định tổng thể của cầu trong quá trình thi công.
CHƯƠNG 11: TÍNH TOÁN THI CÔNG VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP 1. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ O B bt bịt đáy CVT FSP.V1 L = 16m 10 .3 m 20.25m bệ móng Đỉnh bệ -0.52 Đáy bệ -3.02 MNTC +4.0 Đỉnh CVT +4.7 xói -4.52 -11.3 Sơ đồ bố trí cọc ván thép J = 7960 cm4 W = 520 cm3 F = 133.8 cm2 a = 500 h = 20 0 t = 2 4. 3 Cọc ván thép FSP. V1
2. TÍNH CHIỀU DAØY LỚP BÊTÔNG BỊT ĐÁY
Điều kiện kiểm toán: Pgiu > Pdn Ký hiệu:
γb: Trọng lượng riêng của bê tông bịt đáy γb = 2,3 T/m2.
γn: Trọng lượng riêng của nước γn = 1,0 T/m2 h: Chiều dày lớp bê tông bịt đáy.
H : Chiều cao cột áp lực nước, H = 9,02 m n: Số cọc trong hố , n = 14 cọc .
U: Chu vi cọc U = 3,768 m.
d: chiều sâu chôn cọc ván thép, d = 4,3 m
c: lực dính của đất, c = 0,82 T/m2
F: Diện tích hố chịu lực đẩy nổi. F = 20,25 × 10,3 = 209 m2 C: Chu vi vòng vây, C = (20,25 + 10,3)x2 = 61,1 m
τ : Lực ma sát giữa bê tông và cọc τ = 10 T/m2 Lực đẩy nổi:
Pdn = H.F. γn = 9,02x209x1 = 1.885 T Trọng lượng cọc ván thép: 123 thanh,
Pvt = 205 T
Trọng lượng lớp bêtông bit đáy
Pbt = F.h. γb = 209x1,5x2,3 = 721 T Lực ma sát giữa cọc và bêtông bịt đáy :
Pc = n.U.h.τ = 14x3,768x1.5x10 = 791 T Lực ma sát giữa chân cọc ván thép và đất
Pvt = C.d.c = 61,1x4,3x0,82 = 215 T Tổng cộng lực giữ :
Ta thấy Pgiu > Pdn , vậy chiều dày lớp bêtông bịt đáy là 1,5 m thỏa mãn yêu cầu
3. TÍNH CỌC VÁN THÉP
3.1. Kiểm tra ổn định của tường cọc ván
Cọc ván được tính trong trường hợp bất lợi nhất là khi đào xong đất đáy móng, chuẩn bị đổ lớp bêtông bịt đáy. Khi đó cọc ván có xu hướng quay quanh điểm O, cọc ván có một thanh chống với sơ đồ tính như sau [10] :
O B Đỉnh bệ -0.52 -4.52 +4.0 -11.3 Ec Eb 8. 52 8. 52 C D Sơ đồ tính toán ổn định cọc ván thép Điều kiện để cọc ván không lật quanh điểm O là :
Mlật ≤ kMgiữ Trong đó :
k : hệ số ổn định, k = 0,8
Mlật : momen lật đối với điểm O Mgiữ : momen giữ đối với điểm O
Aùp lực đất chủ động tác dụng lên cọc ván ở độ sâu z là :
P = γdnλaz Trong đó :
γdn : trọng lượng riêng của đất có xét đẩy nổi 3 0 14.8 10 1.44 / 1 1 2.341 n dn γ γ KN m γ ε − − = = = + +
γ0 : trọng lượng riêng của đất
γn: trọng lượng riêng của nước
ε : hệ số rỗng của đất λa: hệ số áp lực đất chủ động 0 2 0 2 0 a 6 4' tg 45 tg 45 2 2 0,81 ϕ λ = − ÷= − ÷= = ⇒ P = 1,44x0,81xz = 1,17z Tại B: z = 0, P = 0 Tại D: z = 6,78 (m), P = 7,93 KN/m2
Trọng tâm biểu đồ áp lực đất chủ động cách O một đoạn : h1 = 8,52 (m)
Aùp lực đất bị động tác dụng lên cọc ván ở độ sâu z là :
P = γdnλpz Trong đó : λp : hệ số áp lực đất bị động 0 2 0 2 0 p 6 4' tg 45 tg 45 2 2 1, 24 ϕ λ = + ÷= + ÷= = ⇒ P = 1,44x1,24xz = 1,79z Tại A : z = 0, P = 0 Tại C : z = 6,78 (m), P = 12,13 KN/m2
Trọng tâm biểu đồ áp lực đất bị động cách O một đoạn : h2 = 8,52 (m)
Momen lật đối với điểm O 1 1 1 7,93 6,78 8,52 229 2 = = = × × × = lat M E h KNm
2 2 1 12,13 7,68 8,52 397 2 = = = × × × = giu M E h KNm Điều kiện ổn định : Mlật = 229 ≤ kMgiữ = 0,8x397 = 317,6 KNm (Thỏa) Vậy cọc ván thép thỏa điều kiện về ổn định
3.2. Tính sức chịu tải của cọc ván
Trường hợp bất lợi nhất là sau khi đổ bêtông bịt đáy và hút nước ra khỏi hố móng. Sơ đồ tính xem như dầm giản đơn kê lên 2 gối : tại điểm O và điểm cách lớp bêtông bịt đáy 0.5m . Tải trọng tác dụng chủ yếu là áp lực nước [10].
Sơ đồ tính: 8.02 T/m O B C 8. 02
Sơ đồ tính sức chịu tải của cọc ván thép
Để đơn giản ta tách một dải tường cọc ván có bề rộng 1m theo phương đứng để tính, momen lớn nhất trong cọc ván là:
Mmax = 28,2 Tm Phản lực tại O là :
RO = 9,7 T
Khả năng chịu uốn của dải cọc ván thép có bề rộng 1 m theo phương đứng :
= 53,55 Tm Ta thấy : [M] = 53,55 Tm > Mmax = 28,2 Tm