Đồ án môn học thi công cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.51 MB, 142 trang )
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
----------
ĐỒ ÁN MƠN HỌC THI CÔNG CẦU
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG NHÁNH 5
CẦU VƯỢT NÚT GIAO LT_DG
Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG
Chun ngành: Xây dựng cầu đường
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Hiển
Giáo viên phản biện : ThS. Võ Vĩnh Bảo
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tấn Đạt
Mã số sinh viên
: 17H1090004
Lớp
: CD17CLCA
T.P Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2022
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
0
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
LỜI CẢM ƠN
Đồ án môn học thi công cầu được thực hiện dựa trên nhiều nguồn tài liệu khác nhau.
Do kiến thức có hạn nên khó tránh những sai sót trong quá trình thực hiện, em rất mong
nhận được sự phê bình góp ý của q thầy cơ, đó là những bài học quý báu giúp em vững
bước hơn trên con đường hành nghề.
Để thực hiện tốt đồ án này, em xin chân thành cảm quý thầy cô trong khoa Cơng trình
giao thơng cũng như Viện đào tạo chất lượng cao đã tạo điều kiện để em hồn thành mơn
học. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tiến sĩ Nguyễn Văn Hiển – một người
thầy tận tình và tâm huyết với hơn 30 năm kinh nghiệm trong ngành, thầy luôn mang đến
cho chúng em những buổi học hay, những kiến thức hữu ích. Em xin đại diện lớp kính
chúc thầy ln mạnh khỏe, gặp nhiều may mắn và thành công trong cuộc sống.
Chân thành cảm ơn!
Đạt
Nguyễn Tấn Đạt
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
1
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
MỤC LỤC
Chương 1 TỔNG HỢP SỐ LIỆU..............................................................................................12
1.1 Thơng số hình học........................................................................................................12
1.2 Thông số địa chất.........................................................................................................14
Chương 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THI CƠNG CỌC KHOAN NHỒI..........................15
2.1 Cơng nghệ thi cơng......................................................................................................15
2.1.1 Sơ đô các bước thi công.....................................................................................15
2.1.2 Dụng cụ thiết bị thi công cọc khoan nhồi..........................................................15
2.2 Thử tải nhầm đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi..............................................16
2.2.1 Thử tải trọng tĩnh...............................................................................................16
2.2.1.1 Nguyên tắc........................................................................................16
2.2.1.2 Quy trình gia tải...............................................................................18
2.2.1.3 Kết quả.............................................................................................19
2.2.1.4 Xử lý số liệu......................................................................................19
2.2.1.5 Ưu nhược điểm của phương pháp....................................................20
2.2.2 Thí nghiệm biến dạng lớn (PDA)......................................................................21
2.2.3 Phương pháp thử tĩnh bằng hộp Osterbarg........................................................22
2.3 Tính chiều dài ống vách...............................................................................................23
2.4 Các cơng tác thi công cọc khoan nhồi.........................................................................25
2.4.1 Công tác định vị mố trụ và cọc..........................................................................25
2.4.2 Công tác cốt thép...............................................................................................26
2.4.3 Vận chuyển bê tông...........................................................................................28
2.4.4 Hạ ống vách.......................................................................................................28
2.4.5 Công tác khoan tạo lỗ........................................................................................29
2.4.5.1 Công tác chuẩn bị............................................................................29
2.4.5.2 Yêu cầu đối với dung dịch bentonite................................................30
2.4.5.3 Công tác khoan................................................................................32
2.4.6 Nạo vét hố khoan...............................................................................................35
2.4.7 Hạ ống Tremic...................................................................................................37
2.4.8 Công tác thổi rửa đáy lỗ khoan..........................................................................38
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
2
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
2.4.9 Công tác đổ bê tông...........................................................................................39
2.4.9.1 Đổ bê tông cọc.................................................................................39
2.4.9.2 Lấp đầu cọc (đối với cọc đại trà).....................................................41
2.4.9.3 Rút ống vách.....................................................................................41
2.4.10 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi................................................................41
2.4.10.1 Một số nguyên nhân gây khuyết tật cọc.........................................41
2.4.10.2 Kiểm tra trong giai đoạn thi công:.................................................44
2.4.10.3 Kiểm tra chất lượng sau khi thi công xong....................................46
2.4.10.4 Kiểm tra chất lượng cọc sau khi đã thi cơng xong:.......................47
2.5 Phịng ngừa các sự cố khi thi cơng cọc khoan nhồi.....................................................47
2.5.1 Đề phịng sụt lỡ thành khi thi cơng khơng có ống vách....................................48
2.5.1.1 Ngun nhân gây ra sự cố................................................................48
2.5.1.2 Cách phịng tránh.............................................................................48
2.5.2 Đề phịng khơng rút được ống chống lên trong thì cơng có ống vách...............49
2.5.2.1 Ngun nhân.....................................................................................49
2.5.2.2 Cách phòng tránh.............................................................................49
2.5.3 Đề phòng khung cốt thép bị trồi lên..................................................................50
2.5.3.1 Ngun nhân.....................................................................................50
2.5.3.2 Giải pháp..........................................................................................50
2.5.4 Đề phịng có khí độc ở trong hố khoan..............................................................51
2.6 Biện pháp bảo đám chất lượng trong thi công cọc khoan nhồi....................................52
2.6.1 Tiêu chuẩn vật liệu.............................................................................................52
2.6.2 Biên bản nghiệm thu..........................................................................................52
Chương 3 THIẾT KẾ VÁN KHUÔN.......................................................................................66
3.1 Ván khn bệ trụ T4....................................................................................................66
3.1.1 Bố trí ván khn................................................................................................66
3.1.2 Thiết kế ván khuôn bệ trụ..................................................................................66
3.1.2.1 Lựa chọn dầm rung..........................................................................66
3.1.2.2 Chiều cao của bê tông tác dụng lên ván khuôn...............................67
3.1.2.3 Áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn..............................................69
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
3
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
3.1.2.4 Tính cho ván khn I........................................................................69
3.1.2.5 Kiểm tốn khả năng chịu lực của thép sườn ngang.........................71
3.1.2.6 Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn đứng...........................73
3.1.2.7 Kiểm toán thanh giằng.....................................................................74
3.2 Thiết kế ván khuôn thân trụ.........................................................................................75
3.2.1 Cấu tạo ván khuôn thân trụ................................................................................75
3.2.2 Kiểm tốn ván khn.........................................................................................75
3.2.2.1 Chọn đầm rung.................................................................................75
3.2.2.2 Kiểm tốn ván khn........................................................................76
3.2.2.3 Kiểm tốn khả năng chịu lực của sườn ngang.................................78
3.2.2.4 Kiểm toán khả năng chịu lực của thép sườn đứng...........................79
Chương 4 THIẾT KẾ HỆ ĐÀ GIÁO THI CÔNG ĐÚC TẠI CHỖ....................................82
4.1 Các mắt xích tính tốn.................................................................................................82
4.2 Tải trọng thiết kế..........................................................................................................82
4.2.1 Trọng lượng bản thân bê tông ướt.....................................................................82
4.2.2 Tải trọng gió.......................................................................................................83
4.2.3 Tải trọng thi cơng...............................................................................................84
4.3 Thiết kế ván khn đáy................................................................................................85
4.3.1 Sơ bộ kích thước và sơ đồ tính..........................................................................85
4.3.2 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn.............................................................................85
4.4 Kiểm toán dầm ngang H150x150................................................................................86
4.4.1 Sơ đồ tính và các kích thước dầm......................................................................86
4.4.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực................................................................................87
4.4.2.1 Tải trọng tác dụng............................................................................87
4.4.2.2 Nội lực..............................................................................................88
4.4.3 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn theo AISC...........................................................89
4.4.3.1 Phân loại tiết diện............................................................................89
4.4.3.2 Xét ổn định cục bộ............................................................................90
4.4.3.3 Xét ổn định tổng thể.........................................................................90
4.4.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt................................................................................91
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
4
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
4.4.5 Kiểm toán khả năng chịu nén của sườn tăng cứng............................................92
4.4.5.1 Sức kháng tựa của sườn gối.............................................................92
4.4.5.2 Sức kháng dọc trục...........................................................................92
4.5 Kiểm tốn dầm dọc H600x200....................................................................................93
4.5.1 Sơ đồ tính và các kích thước dầm......................................................................93
4.5.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực................................................................................94
4.5.2.1 Tải trọng tác dụng............................................................................94
4.5.2.2 Nội lực..............................................................................................95
4.5.3 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn theo AISC...........................................................96
4.5.3.1 Phân loại tiết diện............................................................................96
4.5.3.2 Xét ổn định cục bộ............................................................................97
4.5.3.3 Xét ổn định tổng thể.........................................................................97
4.5.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt................................................................................98
4.5.5 Kiểm toán khả năng chịu nén của sườn tăng cứng............................................99
4.5.5.1 Sức kháng tựa của sườn gối.............................................................99
4.5.5.2 Sức kháng dọc trục...........................................................................99
4.6 Kiểm toán xà mũ H600x200......................................................................................100
4.6.1 Sơ đồ tính và các kích thước dầm....................................................................100
4.6.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực..............................................................................101
4.6.2.1 Tải trọng tác dụng..........................................................................101
4.6.2.2 Nội lực............................................................................................102
4.6.3 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn theo AISC.........................................................103
4.6.3.1 Phân loại tiết diện..........................................................................103
4.6.3.2 Xét ổn định cục bộ..........................................................................104
4.6.3.3 Xét ổn định tổng thể.......................................................................104
4.6.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt..............................................................................105
4.6.5 Kiểm toán khả năng chịu nén của sườn tăng cứng..........................................106
4.6.5.1 Sức kháng tựa của sườn gối...........................................................106
4.6.5.2 Sức kháng dọc trục.........................................................................106
4.7 Kiểm toán dầm dọc H400x200..................................................................................107
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
5
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
4.7.1 Sơ đồ tính và các kích thước dầm....................................................................107
4.7.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực..............................................................................109
4.7.2.1 Tải trọng tác dụng..........................................................................109
4.7.2.2 Nội lực............................................................................................109
4.7.3 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn theo AISC..........................................................110
4.7.3.1 Phân loại tiết diện..........................................................................110
4.7.3.2 Xét ổn định cục bộ..........................................................................110
4.7.3.3 Xét ổn định tổng thể........................................................................111
4.7.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt..............................................................................111
4.7.5 Kiểm toán khả năng chịu nén của sườn tăng cứng..........................................112
4.7.5.1 Sức kháng tựa của sườn gối...........................................................112
4.7.5.2 Sức kháng dọc trục.........................................................................113
4.8 Kiểm tốn dầm mũ trụ H250x250..............................................................................113
4.8.1 Sơ đồ tính và các kích thước dầm....................................................................113
4.8.2 Tổ hợp tải trọng và nội lực...............................................................................114
4.8.2.1 Tải trọng tác dụng..........................................................................114
4.8.2.2 Nội lực............................................................................................115
4.8.3 Kiểm toán cấu kiện chịu uốn theo AISC..........................................................115
4.8.3.1 Phân loại tiết diện..........................................................................116
4.8.3.2 Xét ổn định cục bộ..........................................................................116
4.8.3.3 Xét ổn định tổng thể........................................................................116
4.8.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt..............................................................................117
4.8.5 Kiểm toán khả năng chịu nén của sườn tăng cứng..........................................118
4.8.5.1 Sức kháng tựa của sườn gối...........................................................118
4.8.5.2 Sức kháng dọc trục.........................................................................118
4.9 Kiểm toán hệ trụ H250x250.......................................................................................119
4.9.1 Phân loại tiết diện............................................................................................119
4.9.2 Kiểm toán cấu kiện chịu nén...........................................................................120
4.9.3 Kiểm toán cấu kiện nén uốn kết hợp...............................................................121
Chương 5 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀ GIÁO....................................................................124
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
6
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
5.1 Thông số địa chất.......................................................................................................124
5.2 Sơ bộ vật liệu và các kích thước................................................................................125
5.3 Sức chịu tải cọc đóng.................................................................................................125
5.3.1 Sức chịu tải theo vật liệu.................................................................................125
5.3.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.....................................................125
5.3.2.1 Sức kháng mũi cọc..........................................................................126
5.3.2.2 Sức kháng do ma sát bên................................................................126
5.4 Kiểm tra độ lún cọc đóng...........................................................................................128
5.4.1 Kiểm tra khối móng quy ước...........................................................................128
5.4.1.1 Kích thước khối móng....................................................................128
5.4.1.2 Sức chịu tải đất...............................................................................129
5.4.1.3 Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước..........................................130
5.4.1.4 Kiểm tra ứng suất đáy khối móng quy ước....................................132
5.4.2 Kiếm tra lún móng cọc....................................................................................132
5.5 Kiểm tra điều kiện cẩu lắp.........................................................................................133
Chương 6 PHỤ LỤC TÍNH TỐN BẰNG SAP2000..........................................................136
6.1 Dầm kê H150x150.....................................................................................................136
6.2 Dầm dọc H600x200...................................................................................................140
6.3 Trụ tạm H250x250.....................................................................................................141
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ bố trí cọc trụ T4............................................................................................12
Hình 1.2 Kích thước trụ T4....................................................................................................14
Hình 2.1 Sơ đồ thi cơng...........................................................................................................15
Hình 2.2 Gia tải bằng kích thủy lực, lấy dàn chất tải và đối trọng làm phản lực.............17
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
7
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 2.3 Gia ia tải bằng kích thủy lực, dùng cọc neo làm phản lực...................................17
Hình 2.4 Gia tải bằng kích thủy lực, lấy dàn chất tải và đối trọng kết hợp cọc neo làm phản
lực.............................................................................................................................................18
Hình 2.5 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị..........................................................20
Hình 2.6 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng - chuyển vị - thời gian..........................................20
Hình 2.7 Sơ đồ tính chiều dài ống vách trên cạn..................................................................25
Hình 2.8 Định vị cọc................................................................................................................26
Hình 2.9 Đặt ống thăm dị trong lồng thép...........................................................................28
Hình 2.10 Cơng tác hạ ống vách............................................................................................30
Hình 2.11 Sơ đồ tuần hồn vữa sét........................................................................................32
Hình 2.12 Sơ đồ phương pháp khoan tuần hồn nghịch.....................................................33
Hình 2.13 Gầu khoan tạo lỗ....................................................................................................33
Hình 2.14 Cơng tác tạo lỗ khoan............................................................................................35
Hình 2.15 Chết tạo và hạ ống vách........................................................................................35
Hình 2.16 ống thổi rữa và lắp ống thổi rửa hố khoan..........................................................38
Hình 2.17 Lắp ống đổ Bêtơng, đổ bêtơng trong dung dịch Bentonite và đo mặt dâng bêtơng
...................................................................................................................................................39
Hình 2.18 Khuyết tật do sặp ống vách và công nghệ đổ bê tơng khơng thích hợp...........42
Hình 2.19 Khuyết tật do khơng làm sạch đáy hố khoan và do bê tơng có độ sụt quá thấp43
Hình 2.20 Khuyết tật do mật độ cốt thép q cao, rút ống chống khơng đều...................43
Hình 2.21 Thí nghiệm nén tĩnh..............................................................................................47
Hình 3.1 Bố trí ván khn trụ T4..........................................................................................66
Hình 3.2 Ván khn I,II,III....................................................................................................66
Hình 3.3 Biểu đồ áp lực của bê tơng......................................................................................68
Hình 3.4 Ván khn I..............................................................................................................69
Hình 3.5 Kích thước tấm ván số IV.......................................................................................75
Hình 4.1 Quy đổi phân bố tải trọng.......................................................................................83
Hình 4.2 Sơ đồ tính ván khn đáy.......................................................................................85
Hình 4.3 Mơ men ván khn đáy...........................................................................................86
Hình 4.4 Kích thước dầm H150x150.....................................................................................86
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
8
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 4.5 Sơ đồ tính dầm ngang H150x150...........................................................................86
Hình 4.6 Tải trọng BTU giữa.................................................................................................87
Hình 4.7 Tải trọng bê tơng phần hẫng..................................................................................88
Hình 4.8 Biểu đồ mô men , lực cắt và phản lực gối..............................................................89
Hình 4.9 Kích thước dầm H150x150.....................................................................................94
Hình 4.10 Sơ đồ tính dầm ngang H600x200.........................................................................94
Hình 4.11 Tải trọng truyền vào từ các dầm H150x150........................................................95
Hình 4.12 Biểu đồ mơ men , lực cắt và phản lực gối............................................................96
Hình 4.13 Diện tích hiệu dụng..............................................................................................100
Hình 4.14 Kích thước dầm H150x150.................................................................................101
Hình 4.15 Sơ đồ tính dầm ngang H600x200.......................................................................101
Hình 4.16 Tải trọng truyền vào từ các dầm H150x150......................................................102
Hình 4.17 Biểu đồ mơ men, lực cắt và phản lực gối...........................................................103
Hình 4.18 Diện tích hiệu dụng..............................................................................................107
Hình 4.19 Kích thước dầm H150x150.................................................................................108
Hình 4.20 Sơ đồ tính dầm ngang H600x200.......................................................................108
Hình 4.21 Tải trọng truyền vào từ các dầm H150x150......................................................109
Hình 4.22 Biểu đồ mơ men, lực cắt và phản lực gối...........................................................110
Hình 4.23 Diện tích hiệu dụng..............................................................................................113
Hình 4.24 Kích thước dầm H150x150.................................................................................114
Hình 4.25 Sơ đồ tính dầm ngang H600x200.......................................................................114
Hình 4.26 Tải trọng truyền vào từ các dầm H150x150......................................................115
Hình 4.27 Biểu đồ mơ men, lực cắt và phản lực gối...........................................................115
Hình 4.28 Diện tích hiệu dụng..............................................................................................119
Hình 5.1 Bố trí cọc.................................................................................................................128
Hình 5.2 Phân bố ứng suất dưới đáy khối móng quy ước.................................................131
Hình 5.3 Sơ đồ tính cọc khi cẩu...........................................................................................133
Hình 5.4 Sơ đồ tính khi dựng cọc.........................................................................................133
Hình 6.1 Khai báo vật liệu, tiết diện, sơ đồ tính.................................................................137
Hình 6.2 Khai báo tải trọng bê tông....................................................................................138
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
9
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 6.3 Tải trọng vữa bê tơng thi cơng và áp lực do đầm rung......................................138
Hình 6.4 Tổ hợp tải trọng.....................................................................................................139
Hình 6.5 Biểu đồ mơ men và lực cắt....................................................................................140
Hình 6.6 Khai báo vật liệu....................................................................................................140
Hình 6.7 Khai báo tải trọng từ dầm H150x150 truyền xuống..........................................140
Hình 6.8 Biểu đồ mơ men và lực cắt....................................................................................141
Hình 6.9 Khai báo tiết diện trụ và thanh giằng..................................................................142
Hình 6.10 Tải trọng kết cấu bên trên truyền xuống...........................................................142
Hình 6.11 Tải trọng gió.........................................................................................................143
Hình 6.12 Biểu đồ lực dọc mơ men và lực cắt........................................................................144
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số địa chất.....................................................................................................14
Bảng 2.1 Chỉ tiêu đối với dung dịch bentonite.....................................................................30
Bảng 2.2 Một số khuyết tật trên cọc......................................................................................41
Bảng 2.3 Thông số và phương pháp kiểm tra hình học lỗ khoan.......................................44
Bảng 2.4 Sai số cho phép về lỗ khoan cọc theo TCVN 9395_2012......................................44
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
10
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Bảng 2.5 Sai số cho phép khi chế tạo lồng thép....................................................................46
Bảng 2.6 Một số máy nhỏ của Nhật.......................................................................................49
Bảng 5.1 Phân chia lớp đất...................................................................................................124
Bảng 5.2 Bảng tính..................................................................................................................127
Chương 1 TỔNG HỢP SỐ LIỆU
1.1 Thơng số hình học
Thể loại nhịp và cơng nghệ: Dầm liên tục, thi công bằng đà giáo hệ trụ tạm.
Thông số nhịp: Cầu liên tục 5 nhịp, chiều dài mỗi nhịp L 35000mm .
Bề rộng phần xe chạy: B 8000mm , lan can = 500mm khơng có lề bộ hành.
Thơng số móng cọc khoan nhồi tính cho trụ T4:
- Đường kính cọc: D = 1200mm;
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
11
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
+ Tổng số cọc bằng 8 cọc bố trí thành 3 hàng trong đó hàng giữa có 2 cọc
+ Khoảng cách cọc: c,t 3600mm ;
Hình 1.1 Sơ đồ bố trí cọc trụ T4
Kích thước bệ trụ T4:
-
Chiều dài bệ: L = 9600mm;
-
Chiều rộng bệ: B = 9000mm;
-
Chiều cao bệ: h = 2000mm.
Thơng số thân trụ T4: trụ hình chữ nhật bo góc với bán kính 250mm
-
Chiều dài: D 2000mm ;
-
Chiều rộng: E = 1500mm;
-
Chiều cao trụ = 7556mm.
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
12
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 1.2 Kích thước trụ T4
1.2 Thơng số địa chất
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
13
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Bảng 1.1 Thông số địa chất
Lớp
đất
Bề
dày
(m)
C
KN/m
Đặt điểm
2
B
1
23.85 Đất sét, nâu sẫm, kém chặt
2
4.10
Sét lẫn hữu cơ, xám xanh, kém
chặt
25.60
0.238
18.45
0.959
0.481
3
6.00
sét lẫn hữu cơ màu xám xanh, rất
cứng
21.30
0.446
19.98
0.589
0.079
4
17.90 Sét gầy, nâu vàng, rất cứng
27.60
0.302
19.87
1.030
0.469
5
3.40
6
100
30.5
36.0
0.286
0.465
18.85
20.15
0.874
0.593
0.21
0
Sét dẻo, nâu vàng, nữa cứng
Sét dẻo, nâu đỏ, cứng
8.30
Tính chất cơ lý của đất
ɤ
Ɵ
KN/
eo
(Radians)
m3
0.166
15.93 2.120
1.634
Mực nước ngầm ở độ sâu -3m
Chương 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
2.1 Công nghệ thi công
2.1.1 Sơ đô các bước thi cơng
Hình 1.1 Sơ đồ thi cơng
2.1.2 Dụng cụ thiết bị thi công cọc khoan nhồi
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
14
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
- Máy ủi;
- Máy đào;
- Cần cẩu;
- Thiết bị khoan giã;
- Máy phát điện;
- Máy cắt thép;
- Máy uốn thép;
- Máy hàn;
- Máy nén khí;
- Bộ thí nghiệm Bentonite hiện trường;
- Ơ tơ vận chuyển;
- Thiết bị xói hút vệ sinh cọc;
- Trạm trộn bê tông;
- Búa rung;
- Máy bơm nước hố móng;
- Bộ thiết bị cung cấp Bentonite.
2.2 Thử tải nhầm đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi
2.2.1 Thử tải trọng tĩnh
Có 2 loại:
- Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai đoạn thăm dò thiết kế (sau đây gọi là thí
nghiệm thăm dị) được tiến hành trước khi thi công cọc đại trà nhằm xác định
các số liệu cần thiết kế về cường độ, biến dạng và mối quan hệ tải trọng chuyển vị của cọc làm cơ sơ cho thiết kế hoặc điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn
thiết bị và công nghệ thi công cọc phù hợp.
- Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai đoạn kiểm tra chất lượng cơng trình (sau đây
gọi là thí nghiệm kiểm tra) được tiến hành trong thời gian thi công hoặc sau
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
15
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
khi thi công xong cọc nhằm kiểm tra sức chịu tải của cọc theo thiết kế và chất
lượng thi công cọc.
2.2.1.1 Nguyên tắc
Dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền. Tải trọng tác dụng lên đầu
cọc được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực là dàn chất tải, neo hoặc kết hợp cả
hai. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị, biến dạng... thu được trong q trình thí nghiệm là
cơ sơ để phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng - chuyển vị của cọc
trong đất nền.
Vị trí cọc thí nghiệm do thiết kế chỉ định, thường tại những điểm có điều kiện đất nền
tiêu biểu. Trong trường hợp điều kiện đất nền phức tạp hoặc ở khu vực tập trung tải trọng
lớn thì nên chọn cọc thí nghiệm tại vị trí bất lợi nhất. Khi chọn cọc thí nghiệm kiểm tra thì
cần chú ý thêm đến chất lượng thi công cọc thực tế.
Số lượng cọc thí nghiệm do thiết kế quy định tùy theo mức độ quan trọng của cơng
trình, mức độ phức tạp của điều kiện đất nền, kinh nghiệm thiết kế, chủng loại cọc sử
dụng và chất lượng thi công cọc trong hiện trường, thông thường được lấy bằng 1 % tổng
số cọc của cơng trình nhưng trong mọi trường hợp khơng ít hơn 2 cọc.
Hình 1.1 Gia tải bằng kích thủy lực, lấy dàn chất tải và đối trọng làm phản lực
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
16
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 1.2 Gia ia tải bằng kích thủy lực, dùng cọc neo làm phản lực
Hình 1.3 Gia tải bằng kích thủy lực, lấy dàn chất tải và đối trọng kết hợp cọc neo làm
phản lực
2.2.1.2 Quy trình gia tải
Trước khi thí nghiệm chính thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động của
thiết bị thí nghiệm và tạo tiếp xúc tốt giữa thiết bị và đầu cọc. Gia tải trước được tiến hành
bằng cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5 % tải trọng thiết kế sau đó giảm tải về 0, theo
dõi hoạt động của thiết bị thí nghiệm. Thời gian gia tải và thời gian giữ tải ở cấp 0 khoảng
10 min.
Gia tải tiêu chuẩn:
Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính bằng phần
trăm (%) của tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng hoặc giảm khi chuyển vị (độ
lún) hoặc độ phục hồi đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc đủ thời gian quy định.
Quy trình gia tải:
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
17
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
- Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến:
+ Đối với cọc thí nghiệm thăm dò: Bằng tải trọng phá hoại hoặc bằng 250 %
đến 300 % tải trọng thiết kế;
+ Đối với cọc thí nghiệm kiểm tra: Bằng 150 % đến 200 % tải trọng thiết kế.
- Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước:
+ Không quá 0.25 mm/h đối với cọc chống vào hòn đất lớn, đất cát, đất sét từ
dẻo đến cứng;
0 + Không quá 0.1 mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến dẻo chảy
Chú ý:
- Mỗi cấp gia tải lấy bằng 10%, 15% hoặc 20% tải trọng thiết kế;
- Thời gian giữ tải 100% tải thiết kế có thể kéo dài 6h để quan sát chuyển vị;
Gia tải theo chu kì
Chu kỳ thứ nhất: Gia tải đến tải trọng quy định (thông thường tới 100% tải trọng thiết
kế), sau đó giảm về 0. Giá trị mỗi cấp gia tải và thời gian giữ tải giống như gia tải theo
tiêu chuẩn.
Gia tải đến cấp tải cuối của chu kỳ thứ nhất, thời gian giữ tải là 30 phút mỗi cấp tải,
khi đã gia tải đến cấp tải cuối của chu kỳ thứ hai thì giảm về 0.
2.2.1.3 Kết quả
Thí nghiệm được xem là kết thúc khi cọc bị phá hoại:
- Tổng chuyển vị đầu cọc vượt quá 10% đường kính cọc hoặc chiều rộng tiết
diện cọc có kể đến biến dạng đàn hồi;
- Vật liệu làm cọc bị phá hoại.
2.2.1.4 Xử lý số liệu
Từ các số liệu thí nghiệm, tiến hành phân tích, xử lý và thành lập các biểu đồ quan hệ:
-
Tải trọng – chuyển vị;
Chuyển vị - thời gian các cấp tải;
Tải trọng – thời gian;
Chuyển vị - tải trọng – thời gian.
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
18
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Hình 4.1 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị
Hình 4.2 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng - chuyển vị - thời gian
2.2.1.5 Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: Khơng cần dùng máy móc hiện đại.
Nhược điểm :
- Chi phí rất cao khi gặp điều kiện khó khăn về mặt bằng.
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
19
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
- Kết quả thử tải là sức chịu tải tổng cộng của cọc (không cho biết riêng : sức
chịu tải của mũi cọc và sức chịu tải thân cọc).
- Tốn nhiều thời gian, phương tiện kỹ thuật.
2.2.2 Thí nghiệm biến dạng lớn (PDA)
Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc đo và phân tích sóng ứng suất truyền
trong thanh cứng và liên tục do lực va chạm mạnh ở một đầu gây ra. Người ta dùng một
quả búa nặng từ 10÷20 tấn tạo một lực va chạm trên đầu cọc đủ gây được dịch chuyển
cho thân cọc, trên thân cọc gắn các đầu cảm biến đo được ứng suất, chuyển vị và gia tốc
truyền sóng. Thơng qua phần mềm phân tích những số liệu đo ghi, người ta thu được các
kết quả:
- Nội lực trong thân cọc khi đóng búa.
- Độ dịch động của thân cọc.
- Năng lượng búa đóng.
- Sức chịu tải của cọc đơn.
- Chẩn đốn mức độ khuyết tật của cọc thông qua hệ số nguyên vẹn β.
Ưu điểm :
-
Phương pháp này ít tốn kém nhất trong các phương pháp thử nghiệm sức chịu
tải của cọc khoan nhồi.
-
Có thể kiểm tra được cả mức độ hoàn chỉnh và đánh giá được sức chịu tải của
cọc, nhất là chiều dài, cường độ và độ đồng nhất của bê tông.
-
So với phương pháp thử tải trọng tĩnh thì phương pháp PDA thực hiện nhanh
chóng hơn, có thể thực hiện thí nghiệm nhiều cọc trong một ngày, ít gây ảnh
hướng đến hoạt động thi công ở công trường.
-
Đối với cơng trình dưới nước như móng cảng, cầu, hoặc các dự án nhỏ là giải
pháp thích hợp.
-
Dễ dàng kiểm soát được sự hồi phục hay giãn ra của đất sau khi đóng đi và vỗ
lại.
Nhược điểm :
-
Khó sử dụng ở khu vực đơng dân cư do nó gây tiếng ồn và chấn động khu
vực lân cận.
-
Chỉ chính xác khi năng lượng va chạm ở đầu cọc đủ lớn để huy động toàn bộ
sức kháng của đất nền tạo được biến dạng dư từ 3-5mm.
2.2.3 Phương pháp thử tĩnh bằng hộp Osterbarg
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
20
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Phương pháp này cũng là phương pháp nén tĩnh nhưng thay vì chất tải trên đầu cọc
thì người ta đặt các hộp Osterberg tại một số mặt cắt ở thân cọc và mũi cọc trước khi đổ
bê tông, các hộp này làm việc như những kích lá tạo nên lực đẩy lên trên và xuống phía
dưới. Trọng lượng thân cọc và lực ma sát thành bên của phần cọc phía trên vị trí đặt hộp
có vai trị như các cọc neo làm đối trọng. Mỗi vị trí mặt cắt đo bố trí 3 hộp nối thơng với
nhau để khi bơm dầu các hộp đều cùng làm việc. Các đầu đo lực và chuyển vị gắn sẵn
trong hộp, theo đường truyền dẫn về thiết bị đo và phân tích số liệu.
Sau khi bê tông đạt cường độ người ta tiến hành thử cọc bằng cách bơm dầu để tạo áp
lực trong các hộp Osterberg và theo số liệu đo vẽ biểu đồ quan hệ giữa lực tác dụng với
chuyển vị của mũi và thân cọc P-S từ đó nội suy sức chịu tải giới hạn của cọc ở giai đoạn
phá hoại. Phương pháp này có thể xác định sức chịu tải giới hạn thơng qua quan hệ:
P0 ≤ +G.Pgmsh
Trong đó :
- P0 – lực kích trong hộp Osterberg.
- G - trọng lượng đốt cọc phía trên vị trí đặt hộp.
- Pmsgh – sức chịu giới hạn do ma sát thành bên của đốt cọc phía trên P mgh- sức
chịu lực giới hạn của đoạn mũi cọc.
Pghms = P0 −G
Sức chịu tải giới hạn của cọc bằng tổng giá trị chịu tải của hai nửa trên và dưới:
Pgh = Pghms + Pghm
Thử theo phương pháp Osterberg phải bố trí hộp thử ngay từ giai đoạn đổ bê tông
cọc.
Phương pháp Osterberg được áp dụng tương tự như vai trị của biện pháp đóng cọc
thử trong thi cơng đóng cọc, thử nghiệm cọc khoan đầu tiên trong bệ móng để quyết định
chiều sâu cho những cọc cịn lại trong bệ móng.
Ưu điểm:
- Cho kết quả độ chính xác cao.
- Có thể kiểm tra được sức chịu tải của mỗi lớp đất cọc đi qua ( thông qua giá trị
sức kháng ma sát thành bên và sức kháng mũi của đất nền).
- Tiết kiệm thời gian và khơng chiếm dụng mặt bằng vì vậy có thể áp dụng với
những cọc giữa sông, cọc xiên.
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
21
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
Nhược điểm:
- Chi phí hơi cao nhưng rẻ hơn so với thử tải truyền thống.
- Cần có đội ngũ chuyên gia kỹ thuật cao thực hiện thí nghiệm.
2.3 Tính chiều dài ống vách
Ống vách được chế tạo bằng thép bản cuốn và hàn thành từng đoạn ống tại các xưởng
cơ khí chuyên dụng. Đường kính ống vách theo yêu cầu thiết kế, chiều dày ống vách
thường từ 6mm đến 16mm; chiều dài các đoạn ống vách thường từ 6m đến 10m phụ
thuộc vào đặc điểm thiết bị, vật tư và cẩu lắp, các yêu cầu kỹ thuật của cọc. Ống vách sử
dụng để thi cơng cọc khoan nhồi phải có chứng chỉ đảm bảo chất lượng.
Biện pháp khoan gầu xoay và các biện pháp khoan tuần hoàn thành vách được giữ ổn
định bằng dung dịch khoan là chính, nhưng trên miệng lỗ khoan cần bố trí một đoạn ống
chống vách bằng thép với vai trò :
- Tạo thành vòng cổ áo giữ cho đất nền quanh mép lỗ khoan không bị lở do áp
lực mặt đất và những va chạm cơ học.
- Chống giữ vách lỗ khoan nằm trong lớp đất phía trên thường là lớp mềm yếu
như cát chảy, bùn nhão dễ bị sụt lở.
- Chịu áp lực chủ động của đất nền tác dụng lên thành vách trong phạm vi mà áp
lực thủy tĩnh của vữa sét chưa đủ lớn để cân bằng.
- Tăng chiều cao cột áp của dung dịch khoan làm tăng áp lực lên thành lỗ khoan
ở đoạn phía dưới khơng có ống chống vách.
- Giữ cho vữa sét trong khi khoan và vữa bê tông trong khi đúc cọc không bị rửa
trôi do ảnh hưởng của dòng nước ngầm lưu động trong phạm vi lớp đất phía
trên mặt đối với trường hợp khoan cọc trên mặt đất hoặc trên đảo. Giữ vữa sét
và có vai trị như ván khn bảo đảm cho vữa bê tơng khơng bị hịa tan trong
nước khi khoan cọc trên sàn đạo hoặc khoan trên hệ nổi.
- Dẫn hướng cho đầu khoan đi thẳng theo tim cọc ở những mét khoan đầu tiên .
Như vậy việc sử dụng đoạn ống chống phía trên miệng lỗ khoan là khơng thể thiếu
đối với các biện pháp có sử dụng dung dịch khoan để chống vách. Để đảm bảo được vai
trị trên kích thước và cấu tạo của ống vách phải thỏa mãn những yêu cầu sau :
- Ống chống dùng bằng ống thép cán đối với cọc khoan đường kính nhỏ hoặc
được chế tạo từ thép bản bằng cách cuốn lại theo đường xoắn ốc và hàn, chiều
dày thành ống δ=6÷16mm. Mỗi đoạn ống được chế tạo dài từ 6÷10m. Đường
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
22
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
kính trong ống bằng với đường kính của cọc. Khi phải nối dài ống chống, các
đoạn ống nối với nhau bằng biện pháp hàn tại chỗ.
- Cao độ chân ống vách đặt phía dưới đường xói cục bộ theo tính toán là 1m và
vượt qua tầng đất yếu. Độ ngàm vào nền tối thiểu phải đạt được bằng 2 lần
đường kính ống để đảm bảo giữ ổn định cho đoạn ống khi khoan.
- Ống vách phải hạ đến vị trí mà tại đó áp lực của đung dịch khoan trong ống
lớn hơn áp lực ngang chủ động của đất nền tác dụng lên thành lỗ khoan.
- Khi khoan trong vùng ngập nước cao độ miệng ống đặt cao hơn mức nước thi
công là 2m. Trường hợp khoan trên cạn hoặc trên đảo nhân tạo, đỉnh cọc phải
cao hơn mặt đất xung quanh tối thiểu 0,3m và cao hơn mực nước ngầm 2m .
Căn cứ vào các yêu cầu trên, chiều dài ống chống có thể xác định như sau :
Thi công trên cạn:
Cao độ đỉnh ống lấy theo giá trị lớn nhất giữa hai giá trị : cao hơn CĐTN 0.3 hoặc cao
hơn mực nước ngầm (MNN) 2,0m.
Hình 1.1 Sơ đồ tính chiều dài ống vách trên cạn
Xét lớp đất 1: Chiều dày lớp đất nằm phía trên MNN:
y MDTN MNN 0.98 (3) 3.98m
Áp lực chủ động tại chân ống vách :
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
23
ĐỒ ÁN MÔ HỌC THI CÔNG CẦU
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỂN
pa �
q �
. y �(H�
y ).��
dn �
a
�
0 15.6 3.98
�
( H 3.98) 5.93� 0.71
Trong đó :
2
- dn 5.93KN / m ;
- v 24 KN / m3 : dung trọng vữa bê tông;
- 15.9 KN / m3 : trọng lượng riêng thể tích;
- 9030' : góc nội ma sát;
9030'
2
0
) 0.71
- a tg (45 ) tg (45
2
2
2
0
- q = 0: tải trọng tại mặt đất (kN/m2)
- a = 0.3m: chiều cao nhô lên khỏi mặt đất của ống vách;
- H là chiều sâu chơn ống vách;
Phương trình cân bằng áp lực tại chân ống vách :
( H a ) v �
a
q y ( H y ) dn �
�
�
2.4 Các công tác thi công cọc khoan nhồi
2.4.1 Công tác định vị mố trụ và cọc
Xác định tim cọc:
Dựa vào mốc giới do bên A bàn giao tại hiện trường, căn cứ vào tọa độ gốc và hệ tọa
độ của các cọc thi cơng. Dùng máy tồn đạc điện tử định vị các lỗ khoan chẩn bị thi công.
Các trục được đánh dấu cẩn thận và được gửi ra các vị trí cố định xung quanh cơng
trường để thường xun kiểm tra tim cọc trong thời gian thi công và bàn giao sau này.
Tim cọc được xác định bằng bốn tim mốc kiểm tra A1, A2 và B1, B2 được đóng bằng
các cọc tiêu thép D =14, chiều dài cọc 1,5 m vng góc với nhau và đều cách tim cọc một
khoảng cách bằng nhau được bố trí như hĩnh vẽ:
SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT
-MSSV: 17H1090004
24
