Thiết kế cầu qua sông B4

ở phần mở đầu 2.3. Điều kiện địa chất thuỷ văn: - Về địa chất: Lớp 1: Á Sét, dẻo dày 5m Lớp 2: Sét, nữa cứng dày 4m Lớp 3: đá phiến sét phong hoá mạnh dày vô cùng - Về thuỷ văn: MNCN: +7,0m MNTT: +4,0m MNTN: +1,5m - Ta giả thiết tại thời điểm thi công trụ T1 thì MNTC chính bằng MNTN là +1,5m. 2.4. Tình hình dân cư: Công trình cầu nằm cách trung tâm 5 km nên dân cư tập trung xung quanh cầu tương đối nhiều. Do vậy cần phải kết hợp chặt chẽ với các tổ chức chính quyền, đoàn thể của xã, phường ..nhằm đảm bảo an ninh trật tự và an toàn trong khu vực xây dựng cầu. 2.5. Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân: Lán trại được xây dựng ở gần công trình. Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc và các nhu yếu phẩm trong sinh hoạt được đảm bảo đầy đủ. 2.6. Chọn thời gian thi công: Dựa vào các số liệu được khảo sát thống kê về địa chất thuỷ văn, thời tiết khí hậu, điều kiện giao thông, vận tải ta chọn thời gian thi công từ đầu tháng năm. 3. Đề xuất các phương án thi công trụ T1: * Phản ánh đặc điểm, điều kiện địa chất thủy văn: - Theo số liệu khảo sát thì tại vị trí thi công trụ có những đặc điểm ảnh hưởng đến phương án thi công như sau: Lớp 1: Á Sét, dẻo dày 5m Lớp 2: Sét, nữa cứng dày 4m Lớp 3: đá phiến sét phong hoá mạnh dày vô cùng Þ Vì địa chất của lớp 1 là lớp đất không tốt, do đó khi thi công khoan tạo lỗ phải kèm theo ống vách. - Chênh cao từ MNTC đến CĐĐM là 5,25m (chưa kể chiều dày lớp đệm cát) - Vận tốc dòng chảy vào mùa thi công: V < 2m/s. * Với các hiện trạng đã nêu ở trên ta chọn phương án thi công hố móng dùng vòng vây cọc ván thép có 1 tầng khung chống là hợp lý nhất. 4. Trình tự thi công trụ T1: Trình tự thi công trụ T1 gồm các bước như sau: - Tập kết vật tư thiết bị thi công. - Định vị tim trụ (dùng máy + nhân công) - Gia công lồng thép. - Thi công cọc khoan nhồi. - Thi công vòng vây cọc ván thép. - Hút nước - Đào đất hố móng bằng máy kết hợp nhân công đến cao độ thiết kế. - Nghiệm thu hố móng. - Đập đầu cọc. - Vệ sinh lại hố móng. - Thi công lớp đệm cát và lớp vữa tạo phẳng bằng nhân công. - Lắp dựng cốt thép, ván khuôn và tiến hành đổ bêtông bệ trụ. - Khi bêtông bệ trụ đã đạt cường độ, tháo dở ván khuôn, lấp đất hố móng đến cao độ đỉnh bệ móng. - Lắp dựng cốt thép, ván khuôn và tiến hành đổ bêtông thân trụ. - Khi bêtông thân trụ đạt cường độ, tiến hành tháo dỡ ván khuôn và hoàn thiện trụ. 5. Các công tác chính trong quá trình thi công trụ T1: 5.1. Công tác chuẩn bị: 5.1.1. Lán trại kho bãi: - Do thời gian thi công khá dài, nên việc tổ chức kho bãi lán trại là rất cần thiết. Kho bãi lán trại phải được xây dựng ở nơi khô ráo, an toàn và gần công trình nhằm đảm bảo việc quản lí, bảo quản nguyên vật liệu và máy móc thi công. 5.1.2. Nguyên vật liệu: - Các loại vật liệu được vận chuyển đến công trường và tập kết vào kho bãi, quá trình cung ứng vật liệu phải đảm bảo tính liên tục, đảm bảo các thông số kỹ thuật về yêu cầu vật liệu. 5.1.3. Nhân lực và máy móc: - Về nhân lực: Bên cạnh đội ngũ kỹ sư có trình độ và công nhân lành nghề, đơn vị thi công còn có thể tuyển thêm nguồn nhân công tại địa phương để đẩy nhanh tiến độ thi công. - Về máy móc: Đơn vị thi công có đủ các thiết bị thi công, từ các loại máy nhỏ như máy hàn, máy cắt, máy phát điện đến các loại máy lớn như cần cẩu, máy khoan, xà lan… 5.2. Công tác định vị tim trụ: - Mục đích: Nhằm đảm bảo đúng vị trí, kích thước của toàn bộ công trình cũng như các bộ phận kết cấu được thực hiện trong suốt thời gian thi công. - Nội dung: + Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các mốc cao độ và mốc đỉnh. + Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của các trụ mố và đường dẫn đầu cầu. + Kiểm tra lại hình dạng và kích thước các cấu kiện chế tạo tại công trường. + Định vị các công trình phụ tạm phục vụ thi công. + Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp giao hội, phải có ít nhất 3 phương ngắm từ 3 mốc cố định của mạng lưới và kiểm tra lại bằng phương pháp như trên. - Cách xác định tim trụ: + 2 điểm A,B là 2 mốc cao độ chuẩn cho trước, điểm A cách tim trụ một đoạn cố định, ta tiến hành lập 2 cơ tuyến ABA1, ABA2. + Cách xác định tim trụ T1 (điểm C) được xác định như sau: Dùng 3 máy kinh vĩ đặt tại 3 vị trí A, A1, A2 để xác định tim trụ T1. * Tại A nhìn về B (theo hướng tim cầu) mở một góc về 2 phía, lấy 2 điểm A1,A2 cách điểm A một đoạn AA1=AA2. * Tại A1 hướng về A quay một góc β1 có: tg= * Tại A2 nhìn về A quay một góc có: tg + Giao của 3 phương trùng nhau tại C đó là tim trụ T1 - Kiểm tra lại tim trụ: Dùng 3 máy kinh vĩ đặt tại 3 vị trí B, B1, B2 để xác định tim trụ T1. * Tại B nhìn về A (theo hướng tim cầu) mở một góc về 2 phía, lấy 2 điểm B1,B2 cách điểm B một đoạn BB1=BB2. * Tại B1 hướng về B quay một góc β2 có: tg= * Tại B2 nhìn về B quay một góc có: tg + Giao của 3 phương trùng nhau tại C đó là tim trụ T1 - Đo cơ tuyến phải đo 3 lần. 5.3. Thi công cọc khoan nhồi: - Theo điều kiện địa chất: lớp trên là lớp cát pha trạng thái rời rạc, lớp thứ 2 là lớp sét pha, lớp thứ 3 là lớp sét nữa cứng dày vô cùng và vị trí trụ thi công ở nơi có nước mặt nên ta chọn phương pháp khoan tạo lỗ dùng ống vách. Trình tự thi công cọc khoan nhồi gồm các bước sau: 5.3.1. Công tác chuẩn bị thi công: * Khi thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần phải điều tra và thu thập các tài liệu sau: - Bản vẽ thiết kế móng cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải, các yêu cầu thử tải và phương pháp kiểm tra nghiệm thu. - Tài liệu điều tra về mặt địa chất, thủy văn nước ngầm. - Tài liệu về bình đồ, địa hình nơi thi công, các công trình hạ tầng tại chổ như đường giao thông, mạng điện, nguồn nước phục vụ thi công. - Nguồn vật liệu cung cấp cho công trình, vị trí đổ đất khoan. - Tính năng và số lượng thiết bị máy thi công có thể huy động cho công trình. - Các ảnh hưởng có thể tác động đến môi trường và công trình lân cận. - Trình độ công nghệ và kỹ năng của đơn vị thi công. - Các yêu cầu về kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi. * Công tác tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần thực hiện các hạng mục sau : - Lập bản vẽ mặt bằng thi công tổng thể bao gồm: vị trí cọc, bố trí các công trình phụ tạm như trạm bêtông. Dây chuyền thiết bị công nghệ thi công như máy khoan, các thiết bị đồng bộ đi kèm, hệ thống cung cấp tuần hoàn vữa sét, hệ thống cáp và xả nước, hệ thống cấp điện và đường công vụ. - Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình. 5.3.2. Thi công các công trình phụ trợ: - Trước khi thi công cọc khoan nhồi phải căn cứ vào các bản vẽ thiết kế thi công để tiến hành xây dựng các công trình phụ trợ như : + Đường công vụ để vận chuyển máy móc, thiết bị, vật tư phục vụ thi công . + Hệ thống cấp thoát nước và cấp điện khi thi công. + Hệ thống cung cấp bêtông gồm các trạm bêtông, các kho chứa ximăng, các máy bơm bê tông và hệ thống đường ống. + Lập bản vẽ thể hiện các bước thi công, các tài liệu hướng dẫn các thao tác thi công đối với các thiết bị chủ yếu. - Mặt bằng thi công phụ thuộc vào địa hình: ở đây ta sử dụng hệ phao nổi để đặt máy khoan và neo cố định hệ thống phao nổi. 5.3.3. Công tác khoan tạo lỗ dùng ống vách: - Ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoài sạt lở vào hố móng, ống vách thường lắp chân xén bằng hợp kim cứng và sắt. - Dùng thiết bị khoan, đưa ống vách vào đất và chuyển đất từ cọc nhồi ra bằng thiết bị khoan tự hành.. 5.3.4. Định vị lắp đặt ống vách: - Ngoài việc sử dụng các lọai máy móc thiết bị trên để đo đạc và định vị cần dùng thêm hệ thống khung dẫn hướng. - Khung dẫn hướng dùng để định vị ống vách phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của lực thủy động. 5.3.5. Thiết bị hạ ống vách: - Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bên trong lồng ống vách bằng máy khoan. 5.3.6. Chuẩn bị khoan: * Trước khi thi công cọc khoan nhồi, cần phải chuẩn bị đầy đủ hồ sơ tài liệu, thiết bị máy móc và mặt bằng thi công đảm bảo yêu cầu sau: - Khoan thăm dò địa chất tại vị trí có lỗ khoan. - Chế tạo lồng thép. - Lập quy trình công nghệ khoan nhồi cụ thể để hướng dẫn phổ biến cho cán bộ, công nhân tham gia thi công cọc nhồi làm chủ công nghệ. - Các chân máy phải được kê cứng và cân bằng để khi khoan không bị nghiêng hoặc di động. - Đầu khoan được treo bằng giá khoan hoặc cần cẩu, trước khi khoan phải định vị giá khoan cân bằng, đúng tim cọc thiết kế. 5.3.7. Khoan lỗ: - Phải lựa chọn thiết bị khoan đủ năng lực và phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn của công trình để đảm bảo cho việc tạo lỗ khoan đạt yêu cầu thiết kế. - Phải chờ đến khi bêtông cọc bên cạnh trong cùng một móng đạt tối thiểu 70% cường độ thiết kế mới được khoan tiếp. 5.3.8. Công tác cốt thép: * Gia công lồng cốt thép: - Lồng cốt thép phải gia công đảm bảo yêu cầu thiết kế về: quy cách, chủng loại cốt thép, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đường hàn. - Cốt thép được chế tạo sẵn ở công trường hoặc nhà máy. Lồng cốt thép gia công đúng thiết kế. Các cốt thép dọc và ngang ghép thành lồng cốt thép bằng cách hàn. - Các ống thăm dò được hàn trực tiếp lên vành đai hoặc dùng thanh thép hàn kẹp ống vào đai. - Đối với những cọc có đường kính lớn, không được nâng chuyển lồng cốt thép tại 1 hoặc 2 điểm, phải giữ lồng cốt thép tại nhiều điểm để tránh biến dạng . - Lồng cốt thép phải được giữ cách đáy lỗ khoan 10cm. - Lông cốt thép sau khi hạ và ống thăm dò phải thẳng và thông suốt . 5.3.9. Đổ bê tông cọc theo phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn: * Khi đổ bêtông cần tuân thủ các quy định sau: - Trước khi đổ bêtông cọc khoan, hệ thống ống dẫn được hạ xuống cách đáy hố khoan 20cm. Lắp phểu đổ vào đầu trên ống dẫn. - Treo quả cầu đổ bêtông bằng dây thép hoặc dây thừng. Quả cầu được đặt thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cổ phểu khoảng 20-40cm và phải tiếp xúc kín khít với thành ống dẫn. - Dùng máy bơm rót dần bêtông vào cạnh phểu - Khi bê tông đầy phểu, thả sơi dây thép giữ cầu để bêtông ép cầu xuống và tiếp tục cấp bêtông vào phểu. - Phải đổ bêtông với tốc độ chậm để không làm dịch chuyển lồng thép và tránh bêtông bị phân tầng. - Trong quá trình đổ bêtông phải giữ mũi ống dẫn luông ngập vào trong bêtông tối thiểu là 2m và không vượt quá 5m. Không được cho ống chuyển động ngang. Tốc độ rút hạ ống khống chế khoảng 1,5m/phút. - Bê tông tươi trước khi xả vào máy bơm phải được thí nghiệm kiểm tra chất lượng bằng mắt và bằng cách đo độ sụt. - Nếu độ sụt không đảm bảo thì phải điều chỉnh nhưng không được cho thêm nước vào vữa. - Khi đổ bêtông cọc ở giai đoạn cuối thường gặp vữa hạt nhỏ nỗi lên, vì vậy phải tiếp tục đổ bêtông để toàn bộ vữa đồng nhất dâng lên đến cao độ đỉnh cọc. 5.3.10. Nghiệm thu cọc khoan nhồi: - Cọc khoan nhồi phải được kiểm tra trong tất cả các công đoạn làm cọc, việc kiểm tra cọc khoan nhồi nhằm mục đích khẳng định chất lượng bêtông cũng như sự tiếp xúc giữa bêtông và đất nền tại mũi cọc. Công việc này không liên quan tới việc thử tải trọng tĩnh cọc mà chỉ đơn thuần là xác định kích thước hình học cọc. - Để kiểm tra cọc, hiện nay người ta hay sử dụng các biện pháp thăm dò phát hiện các khuyết tật của thân cọc và mũi cọc. * Phương pháp kiểm tra bằng truyền âm (siêu âm): - Với phương pháp này có thể khảo sát những thay đổi về chất lượng bêtông trên toàn bộ chiều dài cọc và vị trí cục bộ khuyết tật có thể xảy ra. - Nguyên lí: + Phát một chấn động siêu âm trong một ống nhựa đầy nước đặt trong thân cọc. + Đầu thu đặt cùng mức trong một ống khác cũng chứa đầy nước, được bố trí trong thân cọc. + Đo thời gian hành trình và biểu lộ độ dao động thu được. 5.4. Xây dựng vòng vây cọc ván thép: - Để tiến hành xây dựng trụ T1 ta phải tiến hành xây dựng hệ thống ngăn nước mặt và đất cát chảy vào hố móng làm cản trở thi công. Chênh cao từ MNTC đến CĐĐM là 5,25m (chưa kể chiều dày lớp đệm cát). Vì vậy chọn phương án thi công ngăn nước bằng vòng vây cọc ván thép là hợp lý và kinh tế nhất. - Chọn loại cọc ván kiểu Lacxen IV có các thông số kỹ thuật như sau: + Mômen quán tính của 1m tường cọc ván là : 39600 cm4 + Mômen quán tính của từng cọc ván riêng lẻ là : 4640 cm4 + Mômen kháng uốn của từng cọc ván riêng lẻ là : 405 cm3 + Mômen kháng uốn của 1m tường cọc ván là : 2200 cm3 + Diện tích tiết diện là : 94,3 cm2 + Khối lượng đơn vị dài là : 74 kg/m Tại các góc của cọc ván ta liên kết bằng thép góc như hình vẽ. Kích thước của bệ trụ là 6x12,6 (m2) nên ta chọn kích thước vòng vây cọc ván thép là 8,2x13,9(m2). Số lượng cọc ván thép được lấy như sau: - Cạnh ngắn lấy : 19 cọc - Cạnh dài lấy : 33 cọc - 4 góc dùng 4 cọc liên kết Tổng cộng dùng 104 cọc Lacxen và 4 cọc liên kết góc. 5.4.2. Các nguyên tắc tính toán: - Vòng vây cọc ván được xem là tuyệt đối cứng - Áp lực đất tác dụng lên tường cọc ván lấy theo định lý Culông với mặt phá hoại là mặt phẳng. - Ở đây ta chọn vòng vây cọc ván thép có 1 tầng khung chống. Do đó cần kiểm tra về mặt ổn định vị trí và độ bền của các bộ phận có trong vòng vây. Xét 2 trường hợp sau: + Giai đoạn 1: Hố móng đã đào tới cao độ của đáy lớp bêtông bệ móng. Hút ra toàn bộ nước trong hố móng để thi công khung chống đỡ. Sơ đồ tính của cọc ván trong giai đoạn 1 có thể xem như quay quanh diểm O là tại vị trí thanh chống. + Giai đoạn 2: Xét đến khả năng chuyển vị của cọc ván về phía hố móng tạo ra khe hở thẳng đứng giữa đất và vòng vây trong phạm vi của lớp đất không thấm nước. Như cậy, ở phía ngoài vòng vây sẽ xuất hiện áp lực ngang của nước cho đến độ sâu 0,5 đến 0,6t (t là chiều sâu ngàm cọc ván thép trong đất kể từ đáy bệ), khi đó không còn áp lực đất chủ động lên cọc ván trong phạm vi chiều dày t(m) nữa. - Dự kiến cọc ván thép chỉ đóng xuyên qua lớp 1. - Theo khảo sát, ta có tính chất cơ lý của lớp đất Sét dẻo mềm là: + Dung trọng tự nhiên (dung trọng no nước): g=2 (T/m3) + Góc ma sát trong: j=14o + Lực dính kết đơn vị: c=2 (T/m2) 5.4.3. Xác định chiều sâu ngàm cọc ván: - Hệ số áp lực đất chủ động la=tg2(45-14/2)o=0,610 - Hệ số áp lực đất bị động lb=tg2(45+14/2)o=1,638 - Hệ số vượt tải đối với áp lực đất chủ động và bị động: ha=1,2, hb=0,8. - Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh lấy = 1 5.4.3.1. Xét giai đoạn 1: Sơ đồ 1: Sơ đồ tính độ ngàm cọc ván thép. - Áp lực thủy tĩnh: En= ½.gn.3,55 =0,5.1.3,552 =6,301 (T/m2) - Áp lực đất chủ động: Ea1 (T/m) - Đưa tải trọng của cột nước (H=3,55m) tác dụng lên đất Á sét, dẻo về tải trọng tương đương: q=n.H Ea2=(T/m) - Áp lực đất bị động: Eb =(T/m) - Điều kiện đảm bảo ổn định chống lật: ML £ m.MG (1) Trong đó : + ML : Tổng mômen các lực gây lật đối với điểm lật O. + MG : Tổng mômen các lực giữ đối với điểm lật O. + m : hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95. Từ điều kiện (1) ta có được: 0,324.t3 +4,561.t2 +4,074.t – 33,35³ 0 Giải ra ta được kết quả như sau: t ³ 2,15m. Chọn: t = 2,2m. Vậy chiều sâu ngàm cọc ván thép là 2,2m. 5.4.3.2. Xét giai đoạn 2: Sơ đồ 2: - Áp lực thủy tĩnh: En= ½.gn.h =0,5.1.(5,85+0,5.t) (T/m2) - Áp lực đất bị động: Eb (T/m2) Tổng mômen các lực gây lật đối với điểm lật O. Tổng mômen các lực gây giữ đối với điểm lật O. Từ điều kiện (1) ta có được: 0,83.t3 +8,494.t2 +10,031.t – 14,468 ³ 0 Giải ra ta được kết quả như sau: t ³ 0,82 m. So sánh với kết quả tính toán trong sơ đồ 1 ta quyết định chọn chiều sâu ngàm cọc ván thép là 2,2 m. 5.4.3.3 Tính duyệt cường độ cọc ván thép và tính toán thanh chống: - Việc tính toán cường độ của cọc ván ta xem cọc ván thép là 1 dầm đơn giản kê lên 2 gối là thanh chống ngang và gối dưới là điểm giữa của chiều sâu ngàm cọc ván vào đất t của cọc ván thép. Tải trọng tác dụng gồm: áp lực đất chủ động và áp lực ngang của nước nằm ngoài hố móng và bỏ qua áp lực đất bị động và áp lực nước trong hố móng. - Theo kích thước của vòng vây ta dùng 2 thanh chống ngang. - Sơ đồ tính duyệt cường độ cọc ván và tính thanh chống ngang: Sơ đồ kiểm tra độ ngàm cọc ván thép. - Xác định các trị số tung độ biểu đồ áp lực: + Áp lực thủy tĩnh: En = Ea = . + Áp lực chủ động của đất dính (T/m2) - Từ sơ đồ tính trên ta tính được kết quả lớn nhất. Sau đó lấy giá trị này nhân với bề rộng của cọc ván thép: b = 0,4m ta được giá trị mômen lớn nhất: N=Vb=6,398 (T) Mo = 15,28 (T.m) →Mmax=0,4.15,28=6,112 (kG/cm2) < Ru = 2100(kG/cm2) (thỏa). Vậy cọc ván thép đủ khả năng chịu lực. + Tính toán khung vành đai: - Sơ đồ tính toán khung vành đai: Từ sơ đồ tính ta có biểu đồ mômen và lực cắt trong các thanh của hệ khung Kiểm tra thanh số 1, 2 và 3: - Ta chọn loại thanh I No40 có các đặc trưng sau: F = 71.4 cm2 ; ix = 16.3 cm ; iy = 3.05 cm.,Wx=947 cm3 - Công thức kiểm tra ổn định : (kG/cm2) < R0 = 2100 (KG/cm2). Đối với thanh 1: (kG/cm2) < R0 = 2100 (KG/cm2). Đối với thanh 2: (kG/cm2) < R0 = 2100 (KG/cm2). Đối với thanh 3: (kG/cm2) < R0 = 2100 (KG/cm2). Vậy thanh 1, 2 và 3 đảm bảo điều kiện bền. 5.4.2. Thi công cọc ván thép: - Để thi công vòng vây cọc ván, các tầng vành đai được chế tạo sẵn trên bờ, sau đó đưa ra vị trí thi công bằng cần cẩu rồi đóng các cọc định vị, tiếp đó dựa vào vành đai để đóng cọc ván thép. Tường cọc ván được gia cố bằng vành đai hình chữ nhật và bằng thanh chống ngang dọc và chéo ở góc. Các bộ phận gia cố được đặt dần theo quá trình thi công và được cấu tạo sao cho thuận tiện cho việc lắp đặt và tháo dỡ. - Để hạ cọc ván thép vào đất dùng hệ thống búa, giá búa đặt trên xà lan. Để tránh các hàng cọc không bị nghiêng và khép kín theo chu vi thì phải đặt toàn bộ tường hoặc một đoạn tường vào vị trí khung dẫn hướng. Đóng cọc làm 2 hoặc 3 đợt tùy theo độ sâu cần đóng. Các bộ phận ngàm cọc đều phải được bôi trơn mỡ trước khi đóng. Khe hở thẳng đứng giữa các cọc cần phải được trét đất sét dẻo để tránh nước rò rĩ vào. 5.5. Hút nước hố móng: - Hút nước trong hố móng ta sử dụng máy bơm để hút - Lưu lượng nước ở đây chủ yếu là nước có sẵn trong hố móng và nước thấm qua các khe giữa các cọc ván rất ít coi như không có: V = 8,2.13,9.5,85 = 666,783 m3. - Chọn máy bơm C-665 có các thông số: + Năng suất : Q = 120 m3/h. + Độ sâu hút nước : 6 m + Đường kính ống hút 100 mm. + Công suất động cơ 6 KW. - Thời gian hút hết nước trong hố móng : n = - Chọn 2 máy bơm và phải dự trữ thêm 1 máy bơm để bơm nước từ ngoài vào trong hố móng đề phòng sự cố - Vị trí đặt ống hút phải ở vị trí thấp nhất của hố móng và phải làm hố tụ nước. 5.6. Đào đất hố móng: - Dựa vào điều kiện địa chất của lòng sông ta chọn biện pháp thi công cơ giới kết hợp với nhân công để đào đất. Với cao độ đáy bệ trụ ta xác định được phạm vi đào đất trong lớp đất đầu tiên là lớp Á sét, dẻo nên dùng máy đào gầu ngoặm đào đất. 5.7. Thi công lớp đệm cát, đổ bê tông lớp lót tạo phẳng 10 cm, đập bê tông đầu cọc và uốn cốt thép theo thiết kế: - Công tác này thi công trong diều kiện khô ráo nên dung nhân công là chính 5.8. Thi công bệ cọc, thân trụ: 5.8.1. Thi công bệ cọc: 5.8.1.1. Trình tự thi công: - Lắp dựng lưới thép ở phần cốt thép đã được uốn đầu cọc. - Lắp dựng cốt thép cho đài cọc. - Lắp dựng ván khuôn bệ cọc. - Tiến hành đổ bê tông. 5.8.1.2. Kỹ thuật đổ bê tông: - Bêtông được trộn tại trạm trộn và vận chuyển đến vị trí đổ bêtông. - Khi bêtông vận chuyển từ trạm trộn đến, cần phải kiểm tra chất lượng của bêtông ( kiểm tra về độ sụt ) trước khi cho đổ bêtông. - Bêtông được đổ thông qua máy bơm bêtông.Chiều dày mỗi lớp đổ bê tông 30cm. - Bê tông đổ theo dải nghiêng với góc nghiêng α = 20÷25o 5.8.1.3. Chọn máy đầm và máy trộn bêtông: - Dùng đầm dùi có các thông số kỹ thuật sau: + Đầu công tác dùi: 40cm + Bán kính ảnh hưởng: R = 70cm + Bước di chuyển của dùi không quá 1,5.R = 1,05m + Khi đầm lớp trên phải cắm vào lớp dưới 10cm để bêtông được liền khối. - Chọn máy trộn bê tông: + Năng suất của máy trộn: N = Vsx . f . nck . Ktg Trong đó: Vsx: dung tích sản xuất của thùng trộn, V = 1m3 f : hệ số xuất liệu, f = 0,7. Ktg = 0,8 : hệ số sử dụng thời gian. nck = : số mẻ trộn được trong một giờ tck = t1 + t2 + t3 . Trong đó: t1: thời gian đổ vật liệu vào thùng, t1 = 20(s) t2: thời gian trộn vật liệu, t2 = 150(s) t3: thời gian đổ bê tông ra, t3 = 20(s) Þ nck = 19 (mẻ trộn/h). Þ N = 1.0,7.19.0,8 = 10,64 (m3/h) 5.8.1.4. Tính toán ván khuôn: 5.8.1.4.1. Cấu tạo ván khuôn bệ trụ: - Sử dụng ván khuôn lắp ghép bằng thép có chiều dày 4mm - Kích thước bệ móng: 6x12,6x3 - Các nẹp đứng và ngang là các thép hình L75x75x5 - Các thanh căng bằng thép F = 10 đặt tại ví trí giao nhau giữa nẹp đứng và nẹp ngang. - Sơ đồ bố trí ván khuôn: Cấu tạo ván khuôn bệ trụ. 5.8.1.4.2. Xác định chiều cao của lớp bêtông tác dụng lên ván khuôn: - Ván khuôn chịu áp lực của bê tông tươi. Cường độ áp lực này có thể thay đổi trong phạm vi lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như độ sệt của bê tông, trọng lượng cốt liệu, phương pháp đổ và đầm bê tông. - Áp lực của bê tông tươi thay đổi rõ rệt khi thay đổi công cụ và phương pháp đầm. Trong quá trình đông kết thì áp lực của bê tông sẽ giảm dần và sau một thời gian bê tông hình thành cường độ thì áp lực đó sẽ mất đi hoàn toàn. Song ứng suất và biến dạng trong các bộ phận của ván khuôn do áp lực ngang của bê tông tươi gây ra vẫn giữ nguyên. - Hỗn hợp bê tông tươi dưới tác dụng của đầm rung có cấu tạo như đất á cát bão hòa nước, không có dính kết. Chiều cao H của biểu đồ áp lực ngang phụ thuộc vào thời gian đông kết và chiều cao của lớp bê tông tươi. Biểu đồ áp lực bê tông lên ván khuôn. (a): Áp lực bêtông giả định (b): Áp lực bêtông khi không đầm rung (c): Áp lực bêtông khi có đầm rung - Tốc độ tăng chiều cao lớp bê tông ván khuôn phụ thuộc vào công suất máy trộn và diện tích đổ bê tông. Thời gian đông kết của bê tông phụ thuộc vào chất lượng xi măng, các tạp chất hóa học, nhiệt độ không khí và các yếu tố khác. Khi tính ván khuôn ta lấy thời gian đông kết là 4h kể từ lúc trộn. Như vậy chiều cao áp lực là : H = 4h0. Với ho: Chiều cao của lớp bê tông đổ trong 1 giờ. (Dùng 2 máy trộn bêtông) Trong đó: F: diện tích đổ bêtông, F = 5,2.11 = 57,2(m2) N: Năng xuất của máy trộn bê tông có dung tích thùng trộn 1m3; N=10,64 m3/h. => H = 4.ho = 4.0,37 = 1,48 (m) 5.8.1.4.3. Xác định áp lực ngang của bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn: - Hiện nay đổ bê tông các kết cấu khác nhau đều dùng đầm rung khi đó hỗn hợp bê tông tươi nằm trong vùng tác động của đầm có những tính chất gần với tính chất của chất lỏng có nghĩa là sự liên kết giữa các phần tử bị phá vỡ, hỗn hợp bê tông trong vùng này hoàn toàn lỏng và gây ra một áp lực ngang lên ván khuôn giống như áp lực thủy tĩnh của nước. - Áp lực của hỗn hợp bê tông phía dưới vùng tác dụng của đầm phụ thuộc vào độ sệt và các tính chất khác của hỗn hợp, song trị số áp lực này không thể lớn hơn giá trị cực đại của áp lực bê tông trong vùng bị tác động của dầm.Vì thế có thể lấy bằng giá trị cực đại nói trên, khi đổ bê tông những kết cấu lớn hơn hoặc tường mỏng mà dùng đầm thì áp lực ngang của bê tông tươi được tính theo công thức: Pmax= (q + g.R).n Trong đó: + q = 200 (kG/m2): áp lực xung kích do đổ bê tông. + g = 2500 (kG/m3): trọng lượng riêng của bê tông. + q R H Pmax R = 0,7 (m): bán kính tác dụng của đầm. + n = 1,3: hệ số vượt tải. Þ Pmax = 1,3.(200 + 2500.0,7) = 2535 (kG/m2). 5.8.1.4.4. Tính toán thép bản của ván khuôn: - Bệ móng có 2 loại ván khuôn, ta chọn ván khuôn bất lợi nhất để tính toán kiểm tra đó là ván khuôn số 2. - Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức: Mmax = α.Pqđ.b2 Trong đó: + α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b. Có a/b = 0,5/0,5 = 1 => Tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP Ta có: α = 0,0513 + Pqđ: Áp lực ngang qui đổi trên chiều cao biểu đồ áp lực. Trong đó: Fal: Diện tích biểu đồ áp lực = 2934,55(kG/m) Þ (kG/m2) = 0,1982804 (kG/cm2) Þ Mmax = 0,0513.1982,904.0,52 = 25,429 (kG.m) - Mômen kháng uốn của 1m bề rộng tấm thép bản: Wx = - Kiểm tra cường độ của thép bản: Trong đó : + Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) => Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn. - Kiểm tra độ võng của thép bản: f = (đối với mặt bên) Trong đó: + β là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,5 = 1 => β = 0,0138 + b = 50cm = 0,5m +δ = 0,4cm là chiều dày của thép bản. + E là môđuyl đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2) => f = [f] = Có: f = 0,127cm < [f] = 0,2cm Vậy điều kiện độ võng giữa nhịp của ván thép được đảm bảo. 5.8.1.4.5. Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn ngang: - Các thép sườn ngang được xem như dầm liên tục kê trên các gối là các thép sườn đứng. - Thép sườn ngang chịu áp lực bêtông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép. Vì vậy mômen uốn ở các tiết diện của nó (trên 1m bề rộng) được xác định theo công thức: Mttmax = Trong đó: + a : Khoảng cách giữa các thép sườn đứng, a = 0,5m + P1qđ : Áp lực của bêtông phân bố đều trên thép sườn ngang Ta có H = 1,48 m > 1m nên : P1qđ = Pqđ.ω = 2262,583.1.0,5 = 1131,292 (Kg/m2) => Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Mttmax = 0,1. 1131,292.0,52 = 28,282 KG.m - Chọn thép sườn ngang là loại thép góc L75×75×5 có: + F = 7,39cm2 + Jx = 39,5cm4 + ix = 2,31cm + Wx = 17,1cm3 - Kiểm tra điều kiện về cường độ: + Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2) => Vậy điều kiện cường độ của thép sườn ngang được thỏa mãn. - Kiểm tra độ võng của thép sườn ngang: f = Trong đó : + Pmax = 2,535(T/m2) + Jx = 39,5 (cm4) + E = 2,1.106(kG/cm2) => f = Vậy điều kiện độ võng của thép sườn ngang được thỏa mãn. 5.8.1.4.6. Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn đứng: - Các thép sườn đứng được xem như dầm giản đơn kê trên hai gối là các thép sườn ngang. - Chiều dài nhịp tính toán: ltt= 0,5m - Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố đều: Ptt = .a. = 1,982804 (T/m2) là áp lực ngang qui đổi của bê tông tươi tác dụng lên ván thép => Ptt = 1,982804.0,5 = 0,9914(T/m) - Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Mttmax = (l = a = 0.5m: chiều dài nhịp tính toán) - Chọn thép góc liên kết sườn:L75×75×5 có: + F = 7,39cm2 + Jx = 39,5cm4 + rx = 2,31cm + Wx = 17,1cm3 - Kiểm tra điều kiện ổn định: + Ru là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn: Ru = 2100(kg/cm2) => Vậy điều kiện cường độ của thép sườn đứng được đảm bảo. - Kiểm tra độ võng của thép sườn đứng: f = Trong đó : + Pqđ = 1,982804 (T/m2). + Jx = 39,5 (cm4) + E = 2,1.106(kG/cm2) => f = Vậy điều kiện độ võng của thép sườn đứng được thỏa mãn. 5.8.1.4.7. Kiểm toán khả năng chịu lực của thanh căng: - Thanh căng được bố trí tại các vị trí giao nhau của sườn đứng và ngang. (Bố trí theo dạng hoa mai) - Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi của thanh căng: F = 2.a.l=2.0,5.0,5 = 0,5(m2) - Lực kéo tác dụng lên thanh căng: T = Pqđ.F = 2,262583.0,5 = 1,1313 (T) - Chọn thanh căng Ø10 có Fa = 0,785(cm2); Ro=1900(kG/cm2). - Điều kiện bền của thanh căng: => Vậy thanh căng đủ khả năng chịu lực. 5.8.2. Thi công thân trụ: 5.8.2.1. Trình tự thi công: Sau khi bêtông bệ cọc đạt 70% cường độ ta tiến hành thi công thân trụ theo trình tự sau: - Lắp dựng cốt thép cho thân trụ. - Lắp dựng ván khuôn thân trụ. - Tiến hành đổ bê tông. 5.8.2.2. Tính toán ván khuôn: 5.8.2.2.1. Cấu tạo ván khuôn thân trụ: - Sử dụng ván khuôn lắp ghép bằng thép có chiều dày 4mm - Diện tích mặt cắt ngang thân trụ: F = 14,12m2 - Các nẹp đứng và ngang là các thép hình L75x75x5 - Các thanh căng bằng thép F = 1 đặt tại ví trí giao nhau giữa nẹp đứng và nẹp ngang. Cấu tạo ván khuôn thân trụ. - Sơ đồ bố trí ván khuôn: 5.8.2.2.2. Xác định chiều cao của lớp bêtông tác dụng lên ván khuôn: Chiều cao biểu đồ áp lực là: H = 4h0. Với ho: Chiều cao của lớp bê tông đổ trong 1 giờ (Dùng 1 máy trộn bêtông) Trong đó: F: diện tích đổ bêtông, F = 14,12 (m2) N: Năng xuất của máy trộn bê tông có dung tích thùng trộn 1m3; N=10,64 m3/h. => H = 4.ho = 4.0,75 = 3 (m) 5.8.2.2.3. Xác định áp lực ngang của bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn: - Công thức xác định: Pmax= (q + g.R).n Trong đó: + q = 200 (kG/m2): áp lực xung kích do đổ bê tông. + g = 2500 (kG/m3): trọng lượng riêng của bê tông. + q R H Pmax R = 0,7 (m): bán kính tác dụng của đầm. + n = 1,3: hệ số vượt tải. Þ Pmax = 1,3.(200 + 2500.0,7) = 2535 (kG/m2). 5.8.2.2.4. Tính toán thép bản của ván khuôn: - Thân trụ có 2 loại ván khuôn, ta chọn ván khuôn bất lợi nhất để tính toán kiểm tra đó là ván khuôn số 2 (dùng thép góc L75x75x5 và thép bản dày 4 mm) - Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng và mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức: Mmax = α.Pqđ.b2 Trong đó: + α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b. Có a/b = 0,5/0,5 = 1 => tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP Ta có: α = 0,0513 + Pqđ: Áp lực ngang qui đổi trên chiều cao biểu đồ áp lực. Trong đó: Fal: Diện tích biểu đồ áp lực =6787,75 (kG/m) Þ (kG/m2) = 0,2262583 (kG/cm2) Þ Mmax = 0,0513.2262,583.0,52 = 29,018 (kG.m) - Mômen kháng uốn của 1m bề rộng tấm thép bản: Wx = - Kiểm tra cường độ của thép bản: Trong đó : + Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) => Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn. - Kiểm tra độ võng của thép bản: f = (đối với mặt bên) Trong đó: + β là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b, có a/b = 0,5/0,5 = 1 => β = 0,0138 + b = 50cm = 0,5m +δ = 0,4cm là chiều dày của thép bản. + E là môđuyl đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2) => f = [f] = Có: f = 0,145cm < [f] = 0,2cm Vậy điều kiện độ võng giữa nhịp của ván thép được đảm bảo. 5.8.2.2.5. Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn ngang: - Các thép sườn ngang được xem như dầm liên tục kê trên các gối là các thép sườn đứng. - Thép sườn ngang chịu áp lực bêtông lớn nhất trên cả chiều dài thanh thép. Vì vậy mômen uốn ở các tiết diện của nó (trên 1m bề rộng) được xác định theo công thức: Mttmax = Trong đó: + a : Khoảng cách giữa các thép sườn đứng, a = 0,5m + P1qđ : Áp lực của bêtông phân bố đều trên thép sườn ngang Ta có H = 3 m > 1m nên : P1qđ ._.