Múng cọc ống thộp dạng giếng do người Nhật phỏt minh là một cụng nghệ mới cú nhiều ưu điểm đặc biệt như là hệ số an toàn cao, vũng võy thi cụng bằng cọc ống thộp kết hợp làm cọc chịu lực cho cụng trỡnh sau này gúp phần giảm giỏ thành xõy dựng cụng trỡnh do bớt được chi phớ xõy dựng khung võỵ Loại múng này phự hợp cho cỏc cụng trỡnh Cầu giao thụng lớn cú múng trụ cầu đặt sõu, tầng địa chất yếụ
Tuy nhiờn đối với cỏc cụng trỡnh ngăn sụng, do cú đặc điểm là chịu lực ngang rất lớn thỡ việc ỏp dụng cụng nghệ này lại chưa thực sự cú hiệu quả. Bằng việc đưa ra sơ đồ khung võy cải tiến, chỳng tụi thấy rằng nếu vận dụng hợp lý sơ đồ làm việc khung võy truyền thống với khả năng chịu lực của cọc ống thộp thỡ khung võy cải tiến hoàn toàn mang lại hiệu quả cao hơn so với khung võy cọc ống thộp SPSP. Một số đỏnh giỏ so sỏnh giữa 2 loại khung võy này như sau:
ạ Cỏc vấn đề về kỹ thuật:
Hạng mục
Khung võy cọc ống thộp dạng giếng thi cụng múng SPSP
Khung võy truyền thống cải tiến
Độ tin cậy - Cú độ tin cậy vềổn định cao do sử dụng cọc ống thộp ngàm sõu vào đất cứng; - Cú độ tin cậy về biện phỏp thi cụng thấp do nhà thầu trong nước chưa cú kinh nghiệm - Cú độ tin cậy vềổn định cao do sử dụng cọc ống thộp ngàm sõu vào đất cứng; - Cú độ tin cậy về biện phỏp thi cụng cao do nhà thầu trong nước cú nhiều kinh nghiệm về thi cụng khung võy cừ larsen .
72
Về
nguyờn lý làm
việc
- Nguyờn lý làm việc của khung võy SPSP sẽ làm cho múng sau này chỉ
phỏt huy chịu lực đứng là chớnh
- Nguyờn lý làm việc của khung võy cừ larsen cho phộp bố trớ cọc xiờn nờn phỏt huy chịu lực ngang là chớnh.
Thiết bị thi cụng
- Yờu cầu về thiết bị lớn xà lan 1000T, cẩu 200T, bỳa đúng cọc 16T, thiết bị xúi hỳt đất ỏp lực cao trong khúa cọc, thiết bị hàn thộp đinh neo, cắt cọc ống. Phải nhập khẩu cỏc thiết bị nàỵ
- Yờu cầu thiết bị: xà lan 400T, cẩu 60T, bỳa đúng cọc 7,5T. Cỏc thiết bị nhà thầu lớn trong nước cú sẵn. Nhõn lực thi cụng, tiến độ thi cụng
- Yờu cầu nhõn lực thi cụng cú tay nghề cao để vận hành mỏy múc hiện
đại, thi cụng cỏc hạng mục đúng cọc chớnh xỏc, hàn đinh neo, cắt cọc phức tạp. Phải thuờ chuyờn gia nước ngoài thi cụng.
- Tiến độ thi cụng chậm hơn do phải
đúng nhiều cọc cú chiều dài và
đường kớnh lớn
- Yờu cầu nhõn lực thi cụng cú tay nghề trung bỡnh, đó cú kinh nghiệm thi cụng cỏc trụ cầu cú quy mụ tương tự. Cỏc chuyờn gia ở VN hoàn toàn cú thể thi cụng thuần thục khung võy cừ larsen nàỵ - Tiến độ thi cụng nhanh hơn vỡ chỉ phải đúng số cọc ớt hơn, đúng cừ larsen cũng nhanh hơn. Kinh nghiệm thi cụng
- Nhà thầu trong nước chưa từng thi cụng bất kỳ múng cọc nào, kể cả cầu Nhật Tõn. Chỉ cú nhà thầu Nhật Bản là thi cụng thành thạọ
- Nhà thầu trong nước cú nhiều kinh nghiệm thi cụng khung võy cừ larsen nhưở trụ cầu Tuyến Sơn – Đà Nẵng, Cầu Hàm Luụng, cầu Sụng Mó.
b. Về giỏ thành cụng trỡnh :
Đối với cống Mương Chuối, do cụng trỡnh phải chịu lực ngang rất lớn nờn khi thiết kế theo dạng múng cọc ống thộp dạng giếng SPSP của Nhật, để đảm bảo được lực ngang thiết kế, mỗi trụ phải bố trớ tới 120 cọc ống thộp D 1200mm, dài 50m.
73
Tuy nhiờn, khi sử dụng kết cấu khung võy cải tiến thỡ cỏc cọc trong trụ cú thểđúng xiờn 1:4, sức chịu tải ngang tăng lờn rất nhiều lần. Khi đú mỗi trụ chỉ cần bố trớ 79 cọc ống thộp xiờn cú đường kớnh và chiều dài tương tự.
Như vậy, mỗi trụđó giảm được đến 40 cọc. Xột trờn toàn bộ cụng trỡnh thỡ giỏ thành cụng trỡnh giảm đi rất đỏng kể. Trong dự ỏn này, phương ỏn thi cụng cọc SPSP theo tư vấn thiết kế thỡ giỏ thành cụng trỡnh là 2600 tỷđồng, nhưng nếu ứng dụng phương ỏn khung võy cải tiến theo phương ỏn phản biện của Viện Thủy Cụng thỡ giỏ thành cụng trỡnh chỉ cũn 2000 tỷđồng.
74
CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP THI CễNG 4.1. Trỡnh tự thi cụng khung võy và trụ pin Đập TrụĐỡ
Bước 1: Lắp sàn cụng tỏc, lắp dựng khung chống K5
Sau khi đúng xong cọc ống thộp của bệ múng, tiến hành cắt cỏc hàng cọc ống thộp bờn trong bằng phương phỏp cắt trong nước. Tiếp theo đú tiến hành cỏc cụng tỏc sau:
- Thi cụng cỏc tai đỡ làm sàn lắp cỏc khung chống trờn cọc vỏn thộp;
- Đúng cỏc cọc chống va bảo vệ vũng võy hố múng theo vị trớ trờn bản vẽ bằng bỳa rung 60KW kết hợp với cần cẩu đứng trờn xà lan;
- Đúng cỏc cọc chống vừng 2I500 dài 28m theo vị trớ trờn bản vẽ bằng bỳa rung 60KW kết hợp với cần cẩu 60T trờn xà lan;
- Lắp dựng vành bao ngoài của tầng khung chống K5; - Lắp dựng hoàn chỉnh khung chống K5;
- Hạ khung chống K5 đến cao độ thiết kế.
Hỡnh 4-1.Lắp dựng khung chống K5 Hỡnh 4-2. Lắp dựng khung chống K4,K3,K2,K1
75
Bước 2: Lắp dựng cỏc khung chống cũn lại
- Lắp dựng khung chống K4 trờn sàn cụng tỏc; - Hạ khung chống K4 xuống cao độ thiết kế; - Lắp dựng khung chống K3 trờn sàn cụng tỏc;
- Hạ khung chống K3 xuống cao độ thiết kế; cỏc tầng cũn lại thao tỏc tương tự.
Bước 3: Thi cụng đúng cọc vỏn thộp
Thi cụng đúng cọc vỏn thộp Larsen V cú chiều dài 36m đến cao độ thiết kế bằng bỳa rung kết hợp với cần cẩu 60T đứng trờn Xà lan.
Sau khi đúng xong cọc vỏn thộp tiến hành luồn cỏp dựứng lực. Cỏc chi tiết neo chõn cọc vỏn thộp vào bờ tụng bịt đỏy được hạ cựng với cọc vỏn thộp. Cứ 4 cõy cọc vỏn thộp bố trớ 1 chi tiết neọ
Bước 4: Rải đỏ hộc bờn ngoài khung và đổ cỏt lấp hố múng
Tiến hành đổ cỏt lấp bờn trong hố múng đến cao độ -17.5m. Trong quỏ trỡnh đổ cỏt lấp phải tiến hành căng cỏp dựứng lực để neo giữ chõn cọc vỏn thộp. Đồng thời cũng tiến hành rải đỏ hộc bờn ngoài khung võy để chống xúi với kớch thước BxH = 5mx1m.
76
Bước 5: Thi cụng đổ bờ tụng bịt đỏy
- Lắp cỏc tấm vỏch ngăn để
chia hố múng thành 3 phần. Tiến hành đổ bờ tụng bịt đỏy theo phương phỏp đổ bờ tụng dưới nước và đổ từng khoang một. - Bờ tụng được trộn bằng trạm trộn cấp ra vị trớ cụng trỡnh bằng mỏy bơm thụng qua xe trộn và hệ thống ống dẫn. Hỡnh 4-5.Thi cụng đổ bờ tụng bịt đỏy Bước 6: Bơm hỳt nước hố múng và lắp dựng cỏc thanh chống
Sau khi bờ tụng bịt đỏy đạt cường độ thỡ tiến hành bơm nước trong khung võy, quỏ trỡnh này tiến hành đồng thời với việc chột kớn cỏc me cọc vỏn thộp.
Tiến hành lắp cỏc thanh chống chộo và hàn lien kết giữa cỏc tầng khung chống với nhau bằng thộp hỡnh C200.
77
Bước 7: Thi cụng bệ trụ pin
- Tiến hành vệ sinh sạch sẽ hố múng sau khi đó bơm cạn - Hàn cỏc thanh thộp liờn kết giữa cọc ống thộp và bệ trụ pin - Lắp đặt cốt thộp và đổ bờ tụng trụ pin.
- Bờ tụng được trộn bằng trạm trộn cấp ra vị trớ cụng trỡnh bằng mỏy bơm thụng qua xe trộn và hệ thống ống dẫn.
Bước 8: Thi cụng thõn trụ pin
- Sau khi thi cụng bệ trụđạt cường độ thỡ tiến hành lắp dựng đà giỏo, vỏn khuụn để
thi cụng thõn trụ.
- Lắp dựng cốt thộp, đổ bờ tụng thõn trụ. Cụng tỏc này thực hiện cho cỏc đợt đổ tiếp theọ - Bờ tụng được trộn bằng trạm trộn cấp ra vị trớ cụng trỡnh bằng mỏy bơm thụng qua xe trộn và hệ thống ống dẫn.
Hỡnh 4-8.Thi cụng bệ trụ pin Hỡnh 4-9.Thi cụng thõn trụ pin
4.2. Biện phỏp thi cụng cọc vỏn thộp
4.2.1.Cụng nghệ đúng cừ bằng bỳa rung
4.2.1.1.Khỏi quỏt và những cải tiến của bỳa rung
78
sản hoỏ, bỳa rung của Nhật Bản đó đỏp ứng được với nhu cầu của thời đại nhờ tớnh tiện lợi cú thể kiờm đúng xuống và nhổ lờn,vừa được phổ cập nhanh chúng vừa
được sử dụng mang tớnh đa năng. Bỳa rung vừa giảm tiếng ồn vừa sử dụng mụ tơ điện. Gần đõy nhờ cú “giảm biờn độ dao động xuất hiện do sử dụng mụ tơ đầu“ hay “cú bộ điều khiển khi dừng lại và khởi động khụng mụmen”, do loại bỏ được tiếng
ồn và dao động đột xuất do cộng hưởng của cần cầu và nền đất xuất hiện khi khởi
động và dừng lại, cụng tỏc thi cụng giảm độ rung và tiếng ồn đó được thực hiện.
4.2.1.2.Cấu tạo của bỳa rung và nguyờn lý đúng cọc
Bỳa rung được cấu tạo từ cỏc bộ phận:
Mỏy tạo xung (1) (thiết bị làm xuất hiện dao động)
Mỏy kẹp cọc (2) (thiết bị liờn kết cứng giữa cọc và mỏy tạo xung, truyền lực dao động vào cọc);
Thiết bị giảm chấn;(3)
Thiết bịđiều khiển (thiết bịđiều khiển điện hay dầu).(4)
Hỡnh 4-10.Cấu tạo bỳa rung đúng cừ vỏn thộp [19]
Khi tỏc dụng lực dao động vào nền đất xung quanh cọc vỏn thộp bằng bỳa rung, sự kết hợp giữa cỏc hạt đất cấu tạo nờn đất nhất thời giảm xuống rừ rệt. Đất khi tỏc dụng lực dao động bằng tốc độ nào đú, liờn kết giữa cỏc hạt đất yếu đi, sức khỏng của đất nhất thời giảm đi rừ rệt. Đối với đất cỏt, do hiện tượng lưu động mà sức khỏng của đất mất đi hẳn, đối với đất sột (đất dớnh hay đất sột), bằng lực dao
79
động kết cấu khung của đất nờn cọc vỏn thộp cú khả năng đúng xuống nhờ lực cắt.
Độ lớn này cú được hiệu quả khi tần số dao động >50Hz đối với đất cỏt, >50Hz đối với đất sột. Nguyờn lý đúng cọc vỏn thộp bằng bỳa rung là cho lực dao động cưỡng bức cú được nhờ mỏy tạo xung tỏc dụng vào cọc vỏn thộp, bằng việc lợi dụng hiện tượng núi trờn, tuỳ thuộc vào loại đất mà làm giảm lực ma sỏt xung quanh cọc vỏn thộp và lực khỏng đầu cọc xuống từ tĩnh sang động.
4.2.1.3.Phõn loại cỏc phương phỏp
Phương phỏp đúng cọc sử dụng bỳa rung được chia làm 2 loại:
Phương phỏp bỳa rung khụng sử dụng cụng nghệ hỗ trợ và phương phỏp bỳa rung sử dụng cắt bằng tia nước phun cao ỏp.
Hỡnh 4-11.Bỳa rung khụng sử dụng cụng nghệ hỗ trợ [19]
Phương phỏp sử dụng phun cú thểđỏp ứng cho tất cả cỏc nền đất khụng liờn quan đến sự khoẻ yếu của nền đất thi cụng, so với cỏc phương phỏp khỏc nú cũn cú
đặc tớnh thi cụng nhanh chúng.
Đặc biệt nú cú khả năng thi cụng nổi trội là đúng đến nền đỏ cú giỏ trị tớnh
đổi: N=200-500 hay nền cứng như cú trộn lẫn đỏ đường kớnh 200mm.
Ngoài ra khi đúng cọc vỏn thộp, khi đối tượng bị ảnh hưởng bởi độ rung và tiếng ồn cần cú biện phỏp đối phú, sử dụng phương phỏp này nhờ nước phun vào sẽ
80
cú hiệu quả giảm độ rung và tiếng ồn là đỏng kể. Phương phỏp bỳa
rung được ỏp dụng cho nền đất cú giỏ trị N nhỏ
hơn 50. Người ta sử dụng loại mỏy bỳa rung ỏp lực dầu với mỏy múc cần thiết là cần cẩu và bỳa rung (nhúm thiết bị tiờu chuẩn của bỳa rung), do
đú đõy là phương phỏp sử
dụng đa năng với mỏy múc sẵn cú.
Hỡnh 4-12.Bỳa rung sử dụng cắt bằng tia nước phun cao ỏp
4.2.2.Phương phỏp xuyờn nộn bằng mỏy nộn
4.2.2.1.Nguyờn lý nộn ộp
Đối với việc đưa cọc vỏn thộp xuống lũng đất mà khụng gõy rung động hay tiếng ồn, cần phải cú cơ cấu khỏng lại tải trọng tĩnh lớn do sức khỏng xuyờn và phản lực tỏc dụng của nú.
Do đú mỏy nộn ộp cú nguyờn lý cơ bản là kẹp lấy một số cọc vỏn thộp
đó được đúng vào trong lũng đất làm phản lực, xuyờn cọc vỏn thộp tiếp theo vào trong lũng đất bằng tải trọng tĩnh nhờ
ỏp lực dầụ
81
4.2.2.2.Cỏc phương phỏp nộn ộp
Mỏy nộn ộp yờu cầu phản lực lờn cọc vỏn thộp đó được thi cụng trước, cú khả
năng kẹp lấy cọc vỏn thộp trong khi thi cụng, vừa tự chạy vừa tiến hành cụng tỏc liờn tục. Phỏt triển nguyờn lý này, phương phỏp hệ thống GPR cú thể hoàn thành toàn bộ quỏ trỡnh cần thiết trờn cọc đó thi cụng ở kết cấu tường liờn tục (từ năm 1982). Nhờ cú việc tiến hành vận chuyển, treo và ộp cọc vỏn thộp bằng toàn bộđầu cọc nờn cú thể cực tiểu hoỏ phạm vi ảnh hưởng của cụng trỡnh chỉ trong chiều rộng mỏy thi cụng trờn cọc vỏn thộp. Do đú, tại cỏc khu vực đất xung quanh là nước, đất nghiờng, đất khụng bằng phẳng hay đất bị hạn chế, khụng cần cầu tạm hay đường cụng vụ, khụng gõy ảnh hưởng tới mụi trường xung quanh hay trầm tớch sụng, cú thể chỉ tiến hành thi cụng kết cấu thể tường với mục đớch ban đầu một cỏch hợp lý.
Đối với việc xõy dựng cầu dầm hay tăng cường chống động đất trụ cầu cú phần dưới bị hạn chế khụng gian mạnh, mỏy rung tịnh khụng chuyờn dụng chiếm khụng gian cực thấp (từ năm 1085) cú khả năng thi cụng khụng cản trở giao thụng.
4.2.2.3.Thi cụng trờn nền đỏ cứng
Đối với nền cú giỏ trị N lớn nhất từ 25-50, đặc biệt là nền đất cỏt hay thi cụng cọc dài, người ta sử dụng phương phỏp phun nước. Hệ thống phun eco mỏy nộn ộp chuyờn dụng nối liờn tục ở động tỏc ộp nộn điều tiết tựđộng lượng phun ra, do đú cú thể hạn chế tối thiểu được ảnh hưởng của nền đất đồng thời hạn chế tối thiểu tài nguyờn.
Đối với nền đất cứng cú giỏ trị N vượt quỏ 50 nhưđỏ dăm, đỏ cuội hay đỏ tảng dựa vào mỏy rung phỏ sử dụng lý thuyết khụng cú lừi (từ năm 1997) phương phỏp dọn sạch nền đất cứng cú thể thớch hợp. Bằng mỏy nộn ộp và thiết bị điều khiển nhất thể, đào nền thẳng xuống dưới mũi cọc, điều khiển sự xuất hiện bầu ỏp lực nộn và kộo nhổ mũi khoan ngay tức thời, đồng thời xuyờn cọc vào trong lũng đõt sao cho lấp đầy lỗđú. Đường kớnh đào hạn chế nhỏ nờn lượng đất thải ra ớt vừa giảm thiểu được ảnh hưởng tới mụi trường vừa giảm được ảnh hưởng sức khỏng xuyờn. Tuỳ thuộc vào phương phỏp dọn sạch nền đất cứng mà ỏp lực nộn cọc vỏn thộp lờn nền đỏ được phõn loại cho đỏ cứng loại I, loại II, loại trung nhưđỏ dăm, đỏ cuội hay đỏ tảng.
82
4.2.2.4.Phương phỏp quản lý thi cụng
Bằng nguyờn lý nộn, nhờ cú sự tỏc dụng tải trọng tĩnh lờn đầu cọc ứng lực khỏng xuyờn nờn từng cọc trở thành cọc thớ nghiệm chất tảị Do đú mỏy nộn ộp phõn tớch cỏc loại số liệu đo được tựđộng bằng chương trỡnh chuyờn dụng (hệ thống quản lý nộn ộp, từ năm 2002), nhờ việc nắm được tỡnh trạng xuyờn trong lũng đất hay sức chịu tải của từng cọc vỏn thộp tại thời gian thực hiện nờn cú thể tiến hành quản lý chất lượng sản phẩm một cỏch chớnh thức.
4.2.3.Phương phỏp nộn ộp sử dụng mũi khoan
Phương phỏp nộn ộp sử dụng mũi khoan đất là phương phỏp khụng cần mỏy chuyờn dụng, núi chung được cấu thành từ mỏy đúng cọc kiểu 3 điểm, mũi khoan
đất và dễ dàng thỏo lắp, nú cú cỏc đặc điểm sau: Cú thể thi cụng giảm độ rung và tiếng ồn Phạm vi ỏp dụng rộng rói cho mọi loại đất.
Tiến hành cụng tỏc thi cụng nộn ộp khụng sử dụng khoan tuỳ từng trường hợp
ứng với điều kiện địa chất và điều kiện thi cụng. Cú thể tiờm vữa từ mũi xoắn hoỏ cứng nền đất.
4.3. Biện phỏp thi cụng đúng cọc ống thộp [19]
Thi cụng cọc ống thộp cơ bản được phõn thành hai phương phỏp là đúng cọc