Đồ án môn học thiết kế thi công đập tân giang

1

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

Thi công bê tông
CÔNG TRÌNH THỦY LI TÂN GIANG
A/ GIỚI THIỆU CHUNG :
Công trình Đập Tân Giang thuộc đòa phận Huyện
Ninh Phước ,Tỉnh Ninh Thuận .Đây là loại đập bê tông
trọng lực ,có khối lượng tương đối lớn nên cần chú ý
đến công tác thi công bê tông ,điều kiện thi công cơ
giới kết hợp thủ công ,đơn vò thi công trong ngành ,có
đầy đủ phương tiện máy móc thiết bò ,nhân lực ,cung
ứng đầy đủ vật tư thuận lợi trong quá trình thi công
Mặt khác vùng xây dựng đập có khí hậu rất
khắc nghiệt , do vậy chọn phương án đổ bê tông chủ
yếu từ 16 giờ ngày hôm trước đến 8 giờ sáng ngày
hôm sau để tránh hiện tượng co ngót nức nẻ bê tông
ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
B/ TÍNH TOÁN DỰ TRÙ VẬT LIỆU :
I- Tính toán khối lượng các loại bê tông công
trình :
-Dựa vào bản vẽ thiết kế ,chia công trình ra
từng bộ phận, ta tính được khối lượng từng bộ phận
theo các max bê tông khác nhau,và lập bảng tính như
sau:
BẢNG CHIẾT TÍNH KHỐI LƯNG
TT Hạng mục công
việc

Đơ

n
vò

I PHẦN MÓNG
1 Bê tông thường m3
mác 200
Đoạn I - Đoạn III
Đoạn IV - Đoạn IX
Đoạn X - Đoạn XV
II PHẦN
THÂN
TRÀN
1 Bê tông thường m3
mác 200
Đoạn I - Đoạn III
Đoạn IV - Đoạn V

Diễn giải

Khối
lượng

11918
(4+25)/2*54*2
28*130*2
(20+4)/2*128*2

1566
7280
3072

17367
(1.5+2.6)/2*14*54
(1.5+4)/2*25*50

1550
3438


2

ĐoạnVI - Đoạn VIII
Đoạn IX - Đoạn XII
ĐoạnXIII - Đoạn XV
2 Bê tông độn đá m3
hộc 150
Đoạn I - Đoạn III
Đoạn IV - Đoạn V
ĐoạnVI - Đoạn VIII
Đoạn IX - Đoạn XII

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

(1.5+4)/2*25*60
(1.5+4)/2*25*80
(1.5+3)/2*18*68

4125
5500
2754

48344

(1.5+8)/2*14*54
(1.5+20)/2*25*50
(1.5+20)/2*25*60
(1.5+20)/2*25*20
(1.5+10)/2*25*60
(1.5+6)/2*18*68
4*5*170

3591
13438
16125
5375
8625
4590
-3400
8093

ĐoạnXIII - Đoạn XV
Trừ đường hầm
3 Bê
tông
cốt m3
thép mác 200
Ốp tràn
30*1.5*120
5400
Đường hầm
[(4*5)-(2*3)]*170

2380
Mố đở
3*4*1*11
132
3*4*0.8*2
19
Dầm cầu
(0.6*0.25*120)*3
54
Bản mặt cầu
[(0.15*4)+(0.1*0.2*2)] 77
*120
Lan can
(0.2*0.2*0.7)*105*2
6
0.2*0.1*4*312
25

Căn cứ vào đặc điểm kết cấu công trình và điều
kiện thi công , phân chia đợt đổå bê tông như sau :
Đợt I : Đổ bê tông thường M200 móng và bê
tông cốt thép M200 đường hầm.
Đợt II : Đổ bê tông thường M200 và bê tông
độn đá hộc M150 thân tràn đoạn I  V
Đợt III : Đổ bê tông thường M200 và bê tông
độn đá hộc M150 thân tràn đoạn IX  XV.
Đợt IV : Đổ bê tông thường M200 và bê tông
độn đá hộc M150 thân tràn đoạn IV  VIII
Đợt V : Đổ bê tông cốt thép M200 ốp mặt tràn
và cầu

Đợt

Hạng mục

Khối
lượng

Loại mác bê tông


3

I

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

11.918
2.380

BT thường M200
BTCT mác 200

II

Móng
Đường
hầm
Thân tràn

22.017

III

Thân tràn

23.444

IV

Thân tràn

20.250

BT thường M200 ,BT đá
hộc M150
BT thường M200 ,BT đá
hộc M150
BT thường M200 ,BT đá
hộc M150
BTCT mác 200

V

Ốp
tràn 5.713
,cầu
Trên cơ sở khối lượng và phân đợt đổ bê tông ta
lập kế hoạch thi công ,và dẫn dòng thi công như sau
-Năm thứ nhất (12/200111/2002) thi công phần
móng và đường hầm ,dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

-Năm thứ hai(12/200111/2003) thi công đoạn IV và
đoan IX XV ,dẫn dòng qua đoạn IV,VII,VIII.
-Năm thứ ba(12/200330/3/2004) thi công đoạn
IV,VII,VIII .dẫn dòng qua đường hầm
1/4/2004 30/4/2004 bòt đường hầm xả qua cống tích
nước trong hồ và thi công phần trên cao hoàn thiện
công trình.
II- Tính toán cấp phối bê tông :
1/Xác đònh độ sụt : Tra trong quy phạm thi công
bê tông ta có độ sụt Sn =(46)cm.
2/Chọn tỉ lệ Nước/Ximăng:
X
Tính theo công thức Rb=K.Rx (
- 0.5)
N
Trong đó : Rb -cường độ bê tông =200kg/cm2
K - hệ số kinh nghiệm tra bảng đối với cốt
liệu tốt =0.5
Rx –cường độ xi măng =300kg/cm2
 X/N=(Rb/K.Rx)+0.5=(200/0.5*300)+0.5=1.8
N/X=0.55
3/Xác đònh liều lượng pha trộn /1 m3 bê tông:
*Xác đònh lượng xi măng cho 1m3 bê tông:
Với Dmax=(80100)mm ,độ sụt từ (46)cm ,Bê tông
M150 có N=170lít
 X=(X/N)*N =1.8*170=306kg


4

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

*Xác đònh khối lượng đá cho 1m3 bê tông :
Theo giáo trình vật liệu xây dựng ta có công thức:
Đ

1000
đ.
1

 

Trong đó : đ –độ rổng của đá (%),đối với D max=100mm ,
đ=0.39
 –trọng lượng riêng của đá =2.69kg/lít
 =(1-đ) =(1-0.39)2.69=1.64kg/lít
 - hệ số tăng vữa cùa xi măng =1.41
Đ

1000
1000

1414kg
đ.
1
0.39 * 1.41
1


 

1.64
2.69

*Xác đònh khối lượng cát cho 1m3 bê tông :

C [1000  (

X
Đ

 N)]ac
ax 

Trong đó : ax – trọng lượng riêng của xi măng =3.1kg/lít
ac –trọng lượng riêng của cát =2.6kg/lít
C [1000  (

X
Đ
306 1414

 N)]ac [1000 (

 170)] * 2.6 536kg
ax 
3.1 2.69

III- Dự trù vật liệu :
Căn cứ vào đònh mức dự toán xây dựng cơ bản
của nhà xuất bản xây dựng tra được :

* Bê tông M200 : SHĐM C2233
Xi măng : 342 kg
Cát vàng : 0,455 m3
Đá (1x2) : 0,867 m3
Nước
: 185 lít
 Bê tông độn đá hộc M150
Xi măng : 191.24 kg


5

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

Cát vàng : 0,49 m3
Đá (2x4) 70% : 0,625 m3
Đáhộc 30% : 0,267 m3
Nước
: 175 lít
Căn cứ vào khối lượng bê tông thi công từng đợt
và các chỉ tiêu hao hụt so với khối lượng gốc như sau :
Xi măng : 5% ; - Đá dăm (1x2) : 10% ; - Đá dăm
(2x4) : 5% ;
Cát vàng : 10%. đá hộc 1% .
-

Dự trù vật liệu cho từng đợt thi công bê tông :
Loại

Khối Vật liệu chưa

kể hao hụt
Bê tông Lượn Xi
Cát Đá Đá
g
mă
1x2 2x4
ng
M200
3737 1278 1700 3240
8
3
7
7
M150,đá 4834 9245 2368
3021
hộc
4
9
5
Tổng
2202 4069 3240 302
cọng
9
6
7
15

Đá

Vật liệu đã kể

hao hụt
Xi
Cát Đá Đá Đá

hộc măn
g
1342
2
1290 9708
8
1290 2313
8
0

1x2
1870
8
2605
7
4476
5

2x4

hộc

3564
7
3172
6

3564 317
7
26

1303
7
130
37

C/ XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ THI CÔNG BÊ TÔNG
1/ Cường độ đổ bê tông tính toán:
Cường độ lớn nhất làm việc trong 2ca (16h)
Q=V/T =400/16=25m3/h
2/ Xác đònh loại máy trộn,tính toán năng
suất của máy trộn và số lượng máy :
a/ Xác đònh loại máy trộn: Đập Tân Giang có
khối lượng bê tông tương đối lớn ,cường độ thi công
nhanh,đòi hỏi chọn máy trộn bê tông cho phù hợp.Để
đảm bảo theo đúng tiến độ thi công và bê tông đạt
hiệu quả cao ,dựa vào sổ tay thi công ta chọn loại máy
trộn bê tông quả lê mã hiệu SB-91 với các thông số
đặc trưng:
Vhh = 750 lít (dung tích hình học của thùng trộn)
Vct = 500 lít (dung tích công tác của máy trộn)
t = 120” (thời gian 1 chu kỳ làm việc)
Nđc = 4KW (Công suất đònh mức máy)
n = 18.6 v/ph (số vòng quay trong 1 phút)
L = 1.85 m (chiều dài máy trộn)

6

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

B = 1.99m (chiều rộng máy trộn)
H = 1.8m Chiều cao máy trộn )
G = 1.28 tấn (trọng lượng của máy trộn )
b) Tính năng suất trạm trộn :
tt

Vtt x f x n
=  x KB
1000

(m3/h)

Vtt : Dung tích thực tế của máy trộn
F : Hệ số xuất liệu = 0,7
3600”
3600”
n : Số cối trộn trong 1 giờ , n =  = 

=

18

cối
t
200”
Với t = tnạp + ttrộn + tđổ = 30”+150”+20”=200”

KB : Hệ số lợi dụng thời gian = 0,8
500 x 0,7 x 18
tt =  x 0,8
= 5.04 (m3/h)
1000
b) Tính số máy trộn :
QKC
25
n=

=  = 5 máy
tt
5.04
Chọn 6 máy kể cả máy dự trữ.
D/ THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ THI CÔNG BÊ TÔNG
I/Xác đònh phương án vận chuyển cốt liệu:
-Xác đònh loại công cụ vận chuyển: Chọn loại
ôtô tự đổ có dung tích V = 5,0 m3
-Xác đònh năng suất vận chuyển và số lượng
công cụ vận chuyển:
+ Xe chở xi măng :
XM

 xe =

3600 xVxK B
t CK

tck = tbốc + tđi + tđổ + tvề
tbốc : Thời gian bốc xi măng lên xe = 40’ = 2400”

tđi : Thời gian đi trên đường =

L1
L2
+
V1
V2


7

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

L1, V1 : Quãng đường và vận tốc xe đi trên đường
L2, V2 : Quãng đường và vận tốc xe đi phạm vi trên công
trường
tđổ : Thời gian bốc dỡ xi măng xuống khỏi xe = 35’
L1

L2

tvế : Thời gian quay trở về (xe không tải) = V + V
3
2
Trong đồ án do không có cự ly cụ thể nên tạm tính
như sau :
L1 = 5 km
; V1 = 30 km/h
L2 = 1 km
; V2 = 05 km/h

L3 = 1 km
; V3 = 40 km/h
tCK = tbốc + tđi + tđổ + tvề
= 2400” + 

5
1
+
30
5

 3600 + 35 x 60 + 

5
1
+
40
5

 3600

= 6990”
XM
 xe
=

3600 x5 x0,8
= 2,06 m3/h
6990

Lượng xi măng cần trong 1 h là :
Xx  tt
1* 5.04
=
= 4.03 m3/h

1,25

Vậy số xe chở xi măng n xeX =

4.03
= 2 xe
2,06

Lấy n xeX = 3 xe (kể cả xe dự trữ)
+ Xe chở cát vàng :
Cxe =

3600 x5 x0,8
t CK

tCK = tbốc + tđi + tđổ + tvề
13
1
 3600 + 10’ +
+
30
5
3600 x5 x0,8
=

= 2,19 m3/h
6570

= 30’ + 
Cxe



13
1
+
40
5

 3600 = 6570”

Lượng cát vàng cần trong 1 h là :
Cx  tt
=


1x5.04
= 3.6 m3/h
1,4

Vậy số xe cần chở cát vàng n Cxe =
Lấy n Cxe = 3 xe(kể cả xe dự trữ)
+ Xe chở đá dăm :

3.6

= 2 xe
2,19


8

 Dxe =

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

3600 x5 x0,8
t CK

tCK = tbốc + tđi + tđổ + tvề
= 35’ + 

39
1
+
30
5

 3600 + 10’ + 

39
1
+
40
5

 3600 =

12330”
 Dxe =

3600 x5 x0,8
= 1,16 m3/h
12330

Lượng đá dăm cần trong 1 h là :
Dx  tt
=


1x5.04
= 3.15 m3/h
1,6

Vậy số xe cần chở cát vàng n Dxe =

3.15
= 3 xe
1,16

Lấy n Dxe = 4 xe(kể cả xe dự trữ)
2/Xác đònh phương án vận chuyển vữa bê
tông:
-Xác đònh loại công cụ vận chuyển: Chọn loại
ôtô tự đổ có dung tích V = 4.5 m3
-Xác đònh năng suất vận chuyển và số lượng

công cụ vận chuyển:
Năng suất của xe  xe 

3600 xVxK B
tc K

(m3/h)

KB : Hệ số lợi dụng thời gian = 0,8
tCK = tn + tđi + tđổ + tvề
tn : Thời gian nạp vữa vào xe = 10’=600”
tđi : Thời gian vận chuyển vữa = L/Vđi
L : Khoảng cách từ trạm trộn đến vò trí đổ được
bố trí bình quân 100m.
Vđi : Vận tốc đi = 0,5 (m/s)
tđi = L/Vđi =100/0,5 = 200”
tđổ : Thời gian xe đổ vữa ra = 100”
tvế : Thời gian xe về
= 100”
tCK = tn + tđi + tđổ + tvề = 600 + 200 +100 + 100 =1000”
 xe 

3600 xVxK B
3600x4.5x0,8
=
= 12.96m3/h
tc K
1000

+ Số xe vận chuyển :

n

 tt
5.04 * 5
=
= 2 xe
 xe
12.96


9

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

Lấy n = 3 xe (kể cả xe dự trữ)
3/Thiết kế phương án đổ bê tông cho các
loại khoảnh
- Đổ bê tông : Phương pháp thi công bê
tông:
Với chiều dài đập L=312m được chia làm 15
đoạn ,khối lượng bê tông của mỗi đoạn rất lớn nên
không thể thi công hoàn chỉnh được nên cần phài
dùng khe thi công để chia đợt đổ bê tông ra thành
nhiều khoảnh có kích thước nhỏ hơn phù hợp với điều
kiện khả năng thi công thực tế.
Dùng phương pháp đổ lên đều theo từng đợt
đổ ,thứ tự đổ bê tông dựa vào phương án dẫn
dòng ,mỗi đợt đổ bê tông chia thành nhiều khoảnh
nhỏ nhờ các khe thi công.
Việc phân khoảnh đổ bê tông rất quan

trọng ,nó không những ảnh hưởng đến tiến độ thi
công ,giá thành công trình mà còn trực tiếp ảnh
hưởng chất lượng công trình .Nếu kích thước khoảnh đổ
quá lớn thì việc lắp và tháo dở ván khuôn gặp khó
khăn ,quá trình tỏa nhiệt trong bê tông sẽ chậm,ứng
suất nhiệt sinh ra lớn, ngược lại nếu kích thước khoảnh
đổ nhỏ thì khe thi công nhiều tốn thời gian tốn công
lắp dựng ván khuôn và sử lý khe thi công làm chậm
tiến độ thi công.Vậy khi quyết đònh diện tích khoảnh
đổ phải đảm bảo nguyên tắc là không phát sinh khe
lạnh,muốn vậy phải đổ bê tông khẩn trương liên tục
đảm bảo lớp thứ nhất chưa ngưng kết ban đầu thì phải
đổ đầm san lớp tiếp theo.
Dựa vào kết cấu công trình ta phân kích thước
khoảnh đổ như sau:
Diện tích mỗi khoảnh đổ từ 100m2200m2
Chiều cao mỗi khoảnh đổ 2m
Chiều rộng khoảnh 14m
Khối lượng bê tông trong 1 khoảnh 400m3
Cường độ thi công bê tông khống chế Q KC
30m3/h
Trên cùng một mặt bằng thi công các khe thi công dọc
và ngang nên bố trí so le.
- Kiểm tra khe lạnh :
Điều kiện để không phát sinh khe lạnh là:


10

F 

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

Nttx (t1  t 2) xK
h

Trong đó :
F : Diện tích mặt bê tông đang đổ.
F = axb =2*10=20m2
Ntt : Năng suất tính toán của trạm Ntt = 4,46 m3/h
t1 : Thời gian ninh kết ban đầu của bê tông bằng
1,5h
t2
: Thời gian vận chuyển bê tông bằng 385” =
0,11h
K : Hệ số sai lệch, trở ngại khi vận chuyển = 0,9
h : Chiều dày của một lớp đổ bê tông
Ta có :
Nttx (t1  t 2) xK
h

=

4,46(1,5  0,11)x0,9
0,2

Như vậy, khoảnh đổ

= 28m2

thỏa mãn điều kiện F 

Nttx (t1  t 2) xK
h

Vì vậy đảm bảo không phát sinh khe lạnh trong
khoảnh đổ .
4/Thiết kế đầm bê tông:
-Chọn loại máy đầm: Chọn máy đầm chấn động
loại 11-21 có
 Đường kính ngoài của chày đầm D=75mm
 Chiều dài chày L=450mm
 Bán kính tác dụng R=30cm
 Công suất động cơ N=1KW
-Tính năng suất máy đầm:
Nđầm2Rh

3600
K
t1  t2

Trong đó: t1 - thời gian đầm tại 1 điểm =20”
t2 – thời gian di chuyển đầm =40”
h – chiều dày lớp đổ bê tông =0.2m
K – hệ số lợi dụng thời gian =0.8
Nđầm2Rh

3600
3600
K 2 * 0.3 * 0.2

0.8 5.76m3 / h
t1  t2
20  40

-Tính số máy đầm:
nđầm

Ntt
5.04 * 5

4máy
Nđầm 5.76


11

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

Lấy nđầm = 5 xe (kể cả xe dự trữ)
5/Bố trí ván khuôn trong thi công bê tông:
Với đập bê tông ,trong thi công chủ yếu dùng
ván khuôn đứng ,tải trọng chủ yếu là tải trọng bên.
-Chọn kích thước ván khuôn:

-Áp lực tác dụng lên ván khuôn:
P1= bRo = 2500*0.45=1125kg/m2
Trong đó : b -Trọng lượng riêng của bê tông
Ro –bán kính tác dụng đứng của đầm
chày
Lực tập trung của hổn hợp bê tông mới đổ

F1=bRo(H-Ro/2)=2500*0.45(2-0.45/2=1997kg/m
Trong đó : H-Chiều cao sinh ra áp lực ngang (chiều cao
khoảnh đổ)
Tải trọng động gây ra khi đổ bê tông
P2=200kg/m2
Vậy lực tác dụng P=1125+200=1325kg/m2
-Ván khuôn bản mặt:
Bản mặt ván khuôn làm bằng thép
tấm,chiều dày bản mặt =3mm
-Tính nẹp ngang :
Sơ đồ lực

Lực tác dụng q=nPb =1.3*1325*0.8=1395kg/m
MA = MB = 0 , Mc =59.2kg.m
Nẹp ngang được chọn L50.50.5
Kiểm tra cường độ: Tiết diện nẹp ngang được chọn
là thép góc đều cạnh L50.50.5 và có xét tới bản mặt
tham gia chòu lực và có
yc =0.35cm ; Jx =22.23cm4 , Wx =4.49cm3
Ứng suất lớn nhất


12

Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

max =Mmax/Wx =59.2 *102/4.49=1318.5kg/cm2
max < []=1565kg/cm2 .Vậy tiết điện thép chọn
là hợp lý
-Tính nẹp giữa :

Sơ đồ lực

Lực tác dụng q=nPb=1.3*1325*0.5=861.25kg/m
MA = MB = 0 , Mc =130.26kg.m
Nẹp giữa được chọn L50.50.5
Kiểm tra cường độ: Tiết diện nẹp giũa được chọn
là thép góc đều cạnh L50.50.5 ø có
yc =1.05cm ; Jx =51.92cm4 , Wx =12.22cm3
Ứng suất lớn nhất
max =Mmax/Wx =130.26 *102/12.22=1066kg/cm2
max < []=1565kg/cm2 .Vậy tiết điện thép
chọn là hợp lý
-Tính các thanh chống:
Thanh chống được làm bằng thép góc đều
cạnh L50.50.5 ,chọn thanh chống dưới chân ván khuôn
là thanh chòu lực lớn nhất để kiểm tra
Lực tác dụng lên thanh chống là lực nén xem
như đúng tâm ,chính là phản lực tại gối tựa các thanh
nẹp đứng
N=R=0.375ql=355.27kg
Công thức kiểm tra :


N
[]n
.F

Trong đó:
 -hệ số giả ứng suất khi nén ,được tính
imin 



J min
11.2

1.53cm
F
4.8

.l
imin

Với =1 (2 đầu tự do) ; l=1.5m


13



.l
imin



Sinh Viên: Trầm Mạc Vũ Luân

1* 1.5 * 102
98
1.53

Tra bảng có  =0.69
Do đó:


355.27
107.27kg/ cm2  []n 1490kg / cm2
0.69 * 4.8

Vậy cấu kiện đảm bảo ổn đònh