NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MỘT SỐ YÊU CẦU KỸ THUẬT THI CÔNG HẠ CHÌM ỐNG XI PHÔNG KẾT CẤU THÉP TRONG TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 8642 / 2011

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

NG

B

NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C THU L I

----------

V

C TÀI

NGHIÊN C U C S KHOA H C C A M T S
YÊU C U K THU T THI CÔNG H CHÌM
NG XI PHÔNG K T C U THÉP
TRONG TCVN 8642-2011

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y
Mã s : 60-58-40

LU N V N TH C S

Ng

ih

ng d n khoa h c: PGS.TS PH M NG C KHÁNH
TS. PH M XUÂN KHANG

Hà N i – 2011


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

M CL C
M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài ................................................................................ 1
2. M c đính nghiên c u đ tài ........................................................................... 1
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u ................................................................. 2

4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u ................................................... 2
CH

NG 1

T NG QUAN V CÔNG TRÌNH XI PHÔNG VÀ CÁC PH

NG PHÁP

H CHÌM
1.1. S phát tri n c a công trình Xi phông ....................................................... 4
1.2. Các ph

ng pháp thi công h chìm Xi phông đã và đang đ

c áp d ng 13

1.2.1. Ph

ng pháp h chìm có g i đ ............................................................. 4

1.2.2. Ph

ng pháp h chìm dùng phao ........................................................... 5

1.2.3. Ph

ng pháp h chìm t do .................................................................... 7

1.2.4. Ph

ng pháp h chìm dùng c n c u n i ho c các g i đ mang thi t b

nâng ................................................................................................................... 9
1.2.5. Ph

ng pháp kéo tr

t ngang đáy sông................................................ 10

1.3. S quan tr ng c a quá trình h chìm xi phông b ng ph

ng pháp h chìm

t do ................................................................................................................. 14
CH

NG 2

M T S YÊU C U K THU T TRONG TÍNH TOÁN H CHÌM XI
PHÔNG

C QUY

NH TRONG TCVN 8642-2011 VÀ C S KHOA

H C C A M T S CÁC QUY

NH NÀY

2.1. M t s yêu c u k thu t quan tr ng trong thi công h chìm ng xi phông
k t c u thép quy đ nh trong TCVN 8642 : 2011 ............................................. 27

2.1.1. Yêu c u c a công tác chuyên ch đ
tr

ng l p ráp hoàn thi n đ

H c viên: V

c Tài

ng ng t n i s n xu t đ n công

ng ng ............................................................. 28
L p: Cao h c18C11


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

2.1.2. Yêu c u k thu t v l p ráp đ

ng ng trong hào thi công tr

c khi h

chìm ................................................................................................................. 30
2.1.3. Yêu c u k thu t neo gi

ng xi phông trên m t n

c ch h chìm..... 35

2.1.4. Yêu c u v ki m tra xác đ nh tr ng thái ng su t – bi n d ng c a
đ

ng ng khi xi phông trong quá trình h chìm ........................................... 35

2.1.5. Yêu c u v tính toán xác đ nh tr ng thái ng su t – bi n d ng c a
đ

ng ng sau khi đã đ

c neo gi ho c l p ph b m t .............................. 35

2.2. C s khoa h c c a m t s tiêu chu n đã quy đ nh -

t bài toán tính

toán đ th c hi n các tiêu chu n quy đ nh trên c s thu t toán c a ph

ng

pháp ph n t h u h n ...................................................................................... 38
2.3. Gi i thi u v ph n m m sap2000 s d ng trong lu n v n ...................... 43
2.3.1 H th ng đ n v (Unit Sytem) - SAP 2000 ............................................. 38
2.3.2 H th ng to đ (Coordinate Systems) .................................................. 38
2.3.3. Ch n c a s màn hình (Windows) ........................................................ 39
2.3.4. T o h l

i ph ng và không gian ......................................................... 40

2.3.5. Ch c n ng v các ph n t thanh........................................................... 41
2.3.6. Ch n đ i t

ng đ th c hi n các l nh ti p theo (xoá, gán, sao chép,

nhân b n, di chuy n,...) ................................................................................... 41
2.3.7. Xoá m t s b ph n c a k t c u đã v ho c khôi ph c b ph n
v a xoá) .......................................................................................................... 41
2.3.8. Nhân b n m t s b ph n c a k t c u .................................................. 41
2.3.9. Ch c n ng chia ph n t d m thành nhi u ph n t nh ....................... 41
2.3.10. Ch c n ng di chuy n nút..................................................................... 41
2.3.11. K t c u m u......................................................................................... 41
2.3.12.

nh ngh a đ c tr ng hình h c và v t li u c a các ph n t .............. 41

2.3.13. Gán các đ c tr ng hình h c và v t li u vào các ph n t c a k t c u
......................................................................................................................... 41
H c viên: V

c Tài

L p: Cao h c18C11


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

2.3.14. G n liên k t ......................................................................................... 41
2.3.15.

nh ngh a tr

ng h p t i tr ng......................................................... 41

2.3.16. Gán t i tr ng vào k t c u .................................................................... 41
2.3.17. T h p t i tr ng (Load Combinations) ............................................... 41
2.3.18. S p x p l i mã nút và mã ph n t (Change Labels) ........................... 41
2.3.19. Ki m tra s li u nh p vào ................................................................... 41
2.3.20. Phân tích k t c u đã mô hình hoá ....................................................... 41
2.3.21. Hi n th hình d ng bi n d ng c a k t c u .......................................... 41
2.3.22. Hi n th n i l c ho c ng su t c a các thành ph n k t c u ............... 41
2.4. S d ng ph

ng pháp ph n t h u h n đ làm sáng t c s khoa h c c a

các yêu c u k thu t trong TCVN 8642:2011 nêu trên .................................. 41
2.4.1. C s khoa h c c a yêu c u k thu t chuyên ch đ
xu t đ n công tr

ng l p ráp hoàn thi n đ

ng ng ..................................... 41

2.4.2. C s khoa h c c a yêu c u k thu t l p ráp đ
công tr

ng ng trong hào thi

c khi h chìm.................................................................................... 41

2.4.3. C s khoa h c c a yêu c u k thu t neo gi
n

ng ng t n i s n

ng xi phông trên m t

c ch h chìm ............................................................................................ 41

2.4.4. C s khoa h c c a yêu c u k thu t tính toán tr ng thái ng su t
trong quá trình h chìm................................................................................... 41
2.4.5 C s khoa h c c a yêu c u v tính toán xác đ nh tr ng thái ng su t –
bi n d ng c a đ

ng ng sau khi đã đ
CH

c neo gi ho c l p ph b m t ...... 41
NG 3

ÁP D NG TCVN 8642 : 2011 TÍNH TOÁN THI CÔNG CÔNG TRÌNH
XI PHÔNG SÔNG CHANH
3.1. Gi i thi u công trình xi phông Sông Chanh ............................................ 44
3.1.1. Nhi m v c a công trình ....................................................................... 44
3.1.2. Hi n tr ng công trình ............................................................................ 44
H c viên: V

c Tài

L p: Cao h c18C11


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

3.2. Thông s k thu t ch y u c a công trình xi phông sông Chanh m i .... 44
3.3. Áp d ng TCVN 8642:2011 tính toán ph

ng án thi công h chìm xi

phông sông Chanh ........................................................................................... 44
3.3.1. Các s li u c b n dùng đ tính toán.................................................... 44
3.3.2. Tính toán con kê đ n i ng trong hào l p ráp..................................... 44
3.3.3. Tính toán neo gi

ng trên m t n

c ch h chìm ............................... 44

3.3.4. Tính toán h chìm ng xi phông ........................................................... 44
3.3.5. Tính toán tr ng thái ng su t c a ng sau khi đã h chìm xong
......................................................................................................................... 44
K T LU N VÀ KI N NGH
1. K t lu n ....................................................................................................... 86
2. Ki n ngh ..................................................................................................... 87
TÀI LI U THAM KH O

Ti ng Vi t ........................................................................................................ 88
Ti ng Anh ........................................................................................................ 89
Ti ng Nga ........................................................................................................ 89
TH NG KÊ CÁC B NG BI U
B ng 1.1 Danh sách công trình xi phông xây d ng

Vi t Nam

B ng 2.1: H s g i đ ko ( Theo TCVN 8642:2011)
B ng 3.1: T i tr ng tác d ng lên ông khi neo
TH NG KÊ CÁC HÌNH V
Hình 1.1: Siphon
Hình 2.1: B trí các đ u c m bi n
Hình 2.2: S đ gi i bài toán k t c u theo ph

ng pháp PTHH

Hình 2.3: D m đ t trên g i c ng
Hình 2.4: S đ tính ng và dây neo
Hình 2.5: S đ quá trình h chìm ng dài
H c viên: V

c Tài

L p: Cao h c18C11


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

Hình 2.6: S đ tính toán đ

ng ng h chìm t do d ng u n cong hình ch S

Hình 2.7: S đ tính toán đ

ng ng h chìm t do ng có d ng công xôn b

u n.
Hình 2.8. S đ h chìm xi phông ng ng n.
Hình 2.9: S đ tính toán ng su t bi n d ng c a ng xi phông khi đã đ

c

neo gi đúng tuy n thi t k .
Hình 3.1 : S b b trí dây neo cánh đ u nhau
Hình 3.2 : T i tr ng tác d ng lên đ

ng ng khi neo ngang sông

Hình 3.3 :Bi u đ Mômen xu t hi n trong ng khi b trí cáp đ u nhau
Hình 3.4 :Bi u đ l c c t xu t hi n trong ng khi b trí cáp đ u nhau
Hình 3.5 :L c d c xu t hi n trong cáp neo khi b trí cáp đ u nhau.
Hình 3.6 : Chuy n v c a ng xi phông khi b trí neo đ u nhau
Hình 3.7 : S b b trí l i v trí dây neo theo s phân b t i tr ng
Hình 3.8 : T i tr ng tác d ng lên đ

ng ng khi neo ngang sông

Hình 3.9 :Bi u đ Mômen xu t hi n trong ng sau khi b trí l i neo.
Hình 3.10 :Bi u đ l c c t xu t hi n trong ng sau khi b trí l i neo.
Hình 3.11: L c d c xu t hi n trong cáp neo sau khi b trí l i neo.
Hình 3.12: Chuy n v c a ng xi phông sau khi b trí l i neo.
Hình 3.13: ng xi phông b u n cong hình ch S
Hình 3.14 K t qu gi i ph

ng trình siêu vi t tìm n

Hình 3.15: K t thúc giai đo n 1
Hình 3.16: Mô hình tính toán n i l c trong ng khi đ

c c đ nh trong hào

Hình 3.17 :Bi u đ Mômen xu t hi n trong ng khi đ

c c đ nh trong hào.

Hình 3.18 :Bi u đ chuy n v khi ng đ

H c viên: V

c Tài

c c đ nh trong hào.

L p: Cao h c18C11


Lu n v n Th c s k thu t

Chuyên ngành Xây d ng công trình thu

L IC M

N

Trong quá trình h c t p và nghiên c u lu n v n đ tài “Nghiên c u c s
khoa h c c a m t s yêu c u k thu t thi công h chìm ng xi phông k t c u thép
trong TCVN 8642 : 2011”, tác gi đã nh n đ

cs h

ng d n và giúp đ t n tình,

chu đáo c a các nhà khoa h c, các chuyên gia và đ ng nghi p.
Tác gi đ c bi t xin bày t lòng c m n t i th y giáo Giáo s , Ti n s Ph m
Ng c Khánh đã t n tình h

ng d n, ch b o cho tác gi nhi u v n đ quý báu trong

nghiên c u khoa h c nói chung c ng nh trong b n thân lu n v n này.
Tác gi xin chân thành c m n các th y giáo, cô giáo trong khoa Công
trình, b môn S c b n-K t c u, phòng

ào t o

i h c và Sau đ i h c tr

ng đ i

h c Thu L i đã t o đi u ki n giúp đ tác gi v các tài li u, thông tin khoa h c k
thu t và đóng góp nhi u ý ki n quý báu cho lu n v n.
Cu i cùng tác gi xin g i l i c m n chân thành t i gia đình, b n bè, đ ng
nghi p đã đ ng viên, t o m i đi u ki n thu n l i đ tác gi hoàn thành lu n v n.
Do trình đ có h n nên lu n v n không th tránh kh i nh ng t n t i và h n
ch , tác gi r t mong nh n đ

c m i ý ki n đóng góp, trao đ i chân thành. Tác gi

hi v ng r ng nh ng v n đ còn t n t i c a lu n v n s đ

c phát tri n

m cđ

nghiên c u sâu h n góp ph n đ a nh ng ki n th c khoa h c vào ph c v s n xu t.

Hà N i, tháng 2 n m 2012

V

H c viên: V

c Tài

c Tài

L p: Cao h c 18C11

Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

M
N

U

c là n i b t đ u c a s s ng. Có l vì v y mà m i sinh v t trên trái

đ t đ u c n có n

c đ t n t i. Và con ng

i chúng ta c ng không ngo i l ,

chính vì th các n n v n minh c a loài ng

i luôn b t ngu n t nh ng con

sông. Nh n n v n minh sông

n, n n v n minh sông Nil hay n n v n minh

sông H ng…
Con ng

i dùng n

đi n… Và đ có n
t các h ch a n

c đ sinh ho t, đ s n xu t l

c s d ng con ng

ng th c, đ phát

i xây d ng các công trình d n n

c t nhiên ho c nhân t o b ng kênh d n n

c ho c đ

c
ng

ng kín.
tn

c Vi t Nam c a chúng ta có m t h thông sông ngòi dày đ c,

trong quá trình thi công các công trình d n n
n

cv

c theo tuy n, vi c ph i d n

t qua sông là chuy n r t d g p ph i.

M t trong nh ng công trình đ

c s d ng ph bi n đ d n n

cv

t

qua các con sông chính là “Xi phông”.
Xi phông là các ng d n n

c b ng thép, b ng bê tông ho c các v t li u

khác. Các k s s d ng xi phông khi c n d n n

c lu n qua các công trình

khác hay lu n qua các con sông …đ đ m b o vi c d n n
mà không làm nh h
hay nh h

ng đ n s làm vi c bình th

cđ

c liên t c

ng c a các công trình đó

ng đ n giao thông th y trên các dòng sông c n d n n

cv

t qua

nó.
thi công l p đ t các ông xi phông qua các công trình khác, các k s
th

ng c t công trình ra đ xây l p ng xi phông r i sau đó xây hoàn tr l i.

Ví d nh xi phông qua đ

ng giao thông, kênh d n n

khi c n thi công xi phông qua các sông có m c n
đ i ng

i ta c ng có th s d ng ph

H c viên: V

c Tài

ct

c có tr

c,…k c

ng đ i nh và ít thay

ng pháp thi công này. H s d ng đê
1

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

quây, sau đó b m c n n
d ng đ

ng ng xi phông.

Nh ng đ i v i tr
ph

c ra kh i h móng và ti n hành l p đ t ho c xây

ng h p sông có m c n

ng pháp này s r t t n kém. Khi đó các k s th

ng xi phông ngay trong dòng n

ng ng xi phông

c đang ch y là m t vi c không h

ng pháp th

ng đ

pháp “h chìm” ng xi phông. Ngh a là đ nh v
c nh h th ng neo, sau đó b m n

ng h p này ng xi

có th l p đ t đ

vào đúng tuy n thi t k trong khi dòng n
đ n gi n. M t trong các ph

ng thi công l p đ t

c đang ch y. Trong tr

phông k t c u thép là l a ch n t i u.

n

c l n, n u thi công b ng

c s d ng đó là ph

ng

ng vào đúng tuy n trên m t

c vào ng đ

ng chìm d n xu ng

đáy vào đúng tuy n hào thi t k .
Trong quá trình h chìm ng xi phông r t d x y ra nh ng s c , nh là
ng cong quá m c hay ng n m l ch kh i tuy n hào…

có th thi công h

chìm ng xi phông vào đúng tuy n hào thi t k mà không làm đ

ng ng

cong vênh, th m chí đ t gãy trong qua trình ng chìm xu ng, yêu c u ng

i

k s ph i có đ ki n th c chuyên môn v l nh v c này.
Hi n nay, B khoa h c và Công ngh đã công b TCVN 8642:2011 quy
đ nh v các yêu c u k thu t trong thi công h chìm ng xi phông k t c u
thép. Vi c ban hành tiêu chu n này s góp ph n giúp các k s Vi t Nam gi i
quy t bài toán thi công h chìm ng xi phông k t c u thép.
Lu n v n này, v i m c đích nghiên c u c s khoa h c c a m t s yêu
c u k thu t quan tr ng nh t trong TCVN 8642:2011 v thi công h chìm ng

xi phông k t c u thép và áp d ng tiêu chu n tính toán c th cho m t công
trình, s giúp cho các đ n v có liên quan hi u rõ v các quy đ nh k thu t
trong tiêu chu n. T đó áp d ng tiêu chu n này vào đ thi t k , th m tra và thi
công h chìm ng xi phông k t c u thép.

H c viên: V

c Tài

2

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

1. Tính c p thi t c a

tài

“TCVN 8642 : 2011, Thi công công trình th y l i – Yêu c u k thu t
trong thi công h chìm ng xi phông k t c u thép” là m t trong nh ng tiêu
chu n qu c gia m i nh t v a đ

c b n hành.

Do đó vi c nghiên c u c s khoa h c c a tiêu chu n giúp cho các đ n
v có liên quan hi u rõ và có th áp d ng tiêu ch n này vào trong th c t thi

công h chìm các công trình xi phông
a ra ph

Vi t Nam là m t v n đ c p thi t.

ng pháp tính toán gi i m t s bài toán th c hi n các yêu c u mà

tiêu chu n quy đ nh giúp các đ n v thi t k và thi công áp d ng thu n l i.

2. M c đích c a đ tài
ng d ng nh ng ki n th c đã đ

c h c đ nghiên c u c s khoa h c

c a m t s yêu c u k thu t thi công h chìm ng xi phông k t c u thép trong
TCVN 8642 : 2011.

t và gi i m t s bài toán làm sáng t c s khoa h c

m t s quy đ nh trong tiêu chu n giúp cho các đ n v liên quan hi u rõ v tiêu
chu n và áp d ng tiêu chu n vào trong th c t . Cung c p s đ tính toán và
thu t toán đ gi i m t s bài toán do các quy đ nh c a tiêu chu n đ t ra.

3.

it

ng và ph m vi nghiên c u
it

ng nghiên c u là m t s yêu c u v k thu t trong TCVN 8642 :

2011 – Yêu c u k thu t thi công h chìm ng xi phông k t c u thép.
D a trên c s nh ng môn đã đ
và trình bày ph
k t c u thép đ

H c viên: V

c h c, đ t bài toán, thi t l p thu t toán

ng pháp gi i m t s bài toán thi công h chìm ng xi phông
c quy đ nh trong TCVN 8642 : 2011.

c Tài

3

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

Áp d ng tiêu chu n tính toán cho m t công trình c th làm ví d tham
kh o.

4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u:

S u t m tài li u, t ng quan v công trình xi phông, đ c bi t là nêu đ
t m quan tr ng c a quá trình thi công h chìm. S d ng ph

c

ng pháp ph n t

h u h n đ làm rõ c s khoa h c c a m t s yêu c u k thu t thi công h
chìm ng xi phông k t c u thép trong TCVN 8642 : 2011.

H c viên: V

c Tài

4

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

CH

NG 1

T NG QUAN V CÔNG TRÌNH XI PHÔNG VÀ CÁC PH

NG

PHÁP H CHÌM
1.1. S phát tri n c a công trình Xi phông
Xi phông trong ti ng Vi t Nam có ngu n g c t ti ng Pháp: ‘siphon’.
Trong ti ng anh c ng là ‘siphon’. Và theo đ nh ngh a ph bi n nh t thì siphon
t đ ch m t ng tròn u n cong hình ch u dùng đ d n ch t l ng. Nguyên
t c ho t đ ng c a nó là do tr ng l c kéo n
làm cho áp su t

c

trong ng dài chày xu ng,

đ nh siphon gi m và áp su t này kéo n

c trong ông ng n

ch y lên đ nh siphon và ch y sang ng dài.

Hình 1.1: Siphon
Theo nh ng hình v tìm đ
đ

c c a nh ng ng

i Ai C p thì siphon đã

c s d ng t 1500 BC.

B ng ch ng v hi n v t cho th y nh ng k s Hy L p đã s d ng siphon

t th k 3 BC, v i m c đích chính là rót ch t l ng d tr trong bình l n vào
bình nh . Và Alexandria đã vi t v siphon trong lu n án ‘Peumatica’ c a ông
c ng

kho ng th i gian này.

H c viên: V

c Tài

5

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

Ngày nay, siphon ng

c (siphon có hình ch u) đ

c s d ng r ng rãi

h n trong đ i s ng c ng nh trong k thu t, đ c bi t là khi c n d n ch t l ng
v

t qua đ a hình khó kh n hay v

t qua công trình khác.

Vi t Nam chúng ta, t gi a th k 20 nhi u công trình xi phông đã
đ

c xây d ng (b ng 1.1) v i nhi u lo i k t c u: bê tông c t thép, g ch xây,
ng thép, ng nh a hay v t li u t ng h p.

B ng 1.1 Danh sách công trình xi phông xây d ng
TT

Tên công trình

a đi m xây
d ng

Vi t Nam

N m xây d ng

Xi phông h
1 Bàu Nhum
Xi

Qu ng tr

1960

Qu ng ninh

1977

Thanh Hóa

1979

H i Phòng

1994

phông

2 sông Chanh
Xi phông C
3

à
Xi

phông

4 L ch Tray
Xi
5 sông Uông
Xi
6 sông V

H c viên: V

c Tài

Qu ng

phông
Ninh

1994
Qu ng

phông
Ngãi

6

1995

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

Xip

phông
Ngh An

7 sông Thái

Qu ng

Xi phông Ka
Ninh

8 Long
Xi

1998
Qu ng

phông

9 sông Chanh

1.2. Các ph

1995

Ninh

2005

ng pháp thi công h chìm Xi phông đã và đang đ

c áp

d ng

Các tài li u nghiên c u đ a ra nhi u ph

ng pháp đ h chìm xi phông

nh :
- Ph

ng pháp h chìm có g i đ ;

- Ph

ng pháp h chìm dùng phao;

- Ph

ng pháp h chìm t do;

- Ph

ng pháp th

- Ph

ng pháp kéo tr

Vi c l a ch n ph

ng b ng c n c u n i ho c nh các thi t b nâng;
t ngang sông theo đáy sông;

ng pháp h chìm ph thu c và nhi u y u t nh :

- K t c u ng, lo i ng: V t li u làm ng, đ

ng kính ng, ph

ng pháp

n i các đo n ng;
-

i u ki n th y l c, th y v n, đi u ki n đ a hình, đ a ch t nh :

sâu,

b r ng sông, h , v n t c dòng ch y, đi u ki n m t b ng đ thi công…
- Th i gian h chìm, đi u ki n thi công…
- Ph
H c viên: V

ng ti n, k thu t thi công.
c Tài

7

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

M i ph

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

ng pháp có u, nh

n ng thi công c a m i n
1.2.1. Ph
Ph

c đi m riêng, tùy thu c vào đi u ki n, kh

c, m i vùng mà l a ch n ph

ng pháp phù h p.

ng pháp h chìm có g i đ
ng pháp h chìm có g i đ cho phép h chìm xi phông thành nhi u

giai đo n. Công vi c h chìm ti n hành nh sau:
-

nh v m t s g i (th

ng b ng g ) d c theo chi u dài đ

ng ng gi

cho ng ít b u n khi h chìm.
-

ng đ

c b t đ u, g n các phao t i các đi m g i và kéo ng ra tuy n

ch h chìm.
- Sau khi ki m tra v trí c a ng, neo các đi m g i n i.
- C n c u gi đ b m n

c vào ng cho cân b ng v i s c đ y n i c a

các phao.
- Gi c n c u cho n
v , tr ng l
-

c ti p vào m t s phao, lúc này cân b ng b phá

ng c a ng đ

c truy n t i các g i t a.

ánh chìm ng đ n đáy: th d n dây cáp c a t i neo

g i m t cách

đ u đ n.
Trình t cho phép gia t i đ u các g i mà không c n b m n

c vào

m t đ u xi phông.
*

u đi m:
- Có th h
-

ng chính xác vào tuy n thi t k ;

ng sau khi đ đ t trên g i v n có th d ch chuy n theo h

ng b t k

đ có th thu t l i n i ti p các công trình hai đ u ng.
- V i các g i đ n i, khi chìm đ n đáy ng v n không b u n (tr
kho ng cách gi a hai g i) do đó có th h chìm

H c viên: V

c Tài

8

đ sâu tùy ý.

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

* Nh

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

c đi m:
òi h i ph i t m d ng giao thông khi thi công đ

-

ng ng.

- Yêu c u nhi u dây neo, phao.
- Giá thành thi công khá l n.
1.2.2 Ph

ng pháp h chìm dùng phao

Dùng phao đ h chìm xi phông theo nhi u giai đo n khi đ sâu c a sông
t

ng đ i l n. Ph

ph
*

ng pháp này ch dùng cho nh ng n i không có ho c ít

ng ti n giao thông đi l i.
u đi m:

- Nh ng phao này l p đ t nhanh và c ng v n chuy n nhanh vào b khi
thi công xong.
- Lo i g i này có th s d ng nhi u l n khi đánh chìm nhi u đ
nên gi m đ

ng ng

c giá thành thi công.

- Lo i phao t n kém v t li u ít h n so v i g i đ .
* Nh

c đi m:

- C n kh i l
1.2.3. Ph

ng l n g dùng làm các g i t a t m th i nên ít đ

ng pháp h chìm t do

Kéo ng ra tuy n thi t k , đ nh v tuy n ng. Ti n hành b m n
m t đ u ng, m t đ u cho thoát khí. D
vào ng, ng b u n theo ph
*

c dùng.

i tác d ng c a tr ng l

ng n

c vào
cb m

ng th ng đ ng chìm d n đ n v trí thi t k .

u đi m:
- Không c n g i đ nào

đáy sông, h .

- S d ng ít thi t b , thi t b đ n gi n nên r ti n.

H c viên: V

c Tài

9

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

* Nh

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

c đi m:

Trong quá trình h chìm

ng có th b u n

m c đ l n có th d n đ n

tr ng thái phá ho i, đây là khâu nguy hi m nh t c a quá trình thi công xi
phông, do v y c n h t s c l u ý khi thi công và ph i tính toán đ m b o sao
cho bi n d ng c a ng còn n m trong giai đo n đàn h i.
thu c vào tác đ ng ngoài và tr ng l

u n c a ng ph

ng b n thân c a ng, hình d ng ng,

ph thu c vào đ c tr ng hình h c c a m t c t ngang và các đ t tr ng c h c
c a ng.
1.2.4. Ph

ng pháp h chìm dùng c n c u n i ho c các g i đ mang thi t

b nâng.
Ph ng pháp này th ng dùng h chìm các ng có đ ng kính l n v i
đi u ki n đ a hình, đi u ki n th y v n thu n l i. Sau khi gi ng tuy n h
chìm, gi ng n đ nh b ng g i đ ta s d ng t i d n ho c t i b ng n c nh i
vào ng.
làm gi m b t t i tác d ng vào ng có th dùng thêm m t s phao
gi m t i. Gi ng b ng c n c u 2 đ u và h t t cho ng chìm t i đ y hào.
*

u đi m:
- Có th h chìm chính xác ng vào v trí thi t k . i u này đ c bi t có ý
ngh a v i các công trình d n n c, d u, … tránh đ c s t n hao th y
l c.
- Dùng thi t b h là các c n c u n i có th h ng mà gi cho ng
không b u n quá m c, do đó có th h chìm ng trong đi u ki n đ
sâu n c b t k .

* Nh

c đi m;

- C n tr vi c thông lu ng.
- Dùng thi t b đ c bi t nên giá thành cao.
- Ch ng d ng đ
thu n l i.

H c viên: V

c Tài

c trong đi u ki n đ a hình và đi u ki n th y v n

10

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

1.25. Ph

ng pháp kéo tr

n
ph

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

t ngang đáy sông

c ngoài, v i đ y đ các ph

ng pháp kéo tr

ng ti n k thu t, th

ng s d ng

t ngang sông theo đáy sông.

* Trình t t ng quát c a ph

ng pháp:

- D n cáp qua sông, h , bi n t i n i h chìm vào kéo tr

c.

- L p ráp ng có các t i d n.

- B trí đ

ng d n.

- H chìm dây cáp n ng (qua sông…).
- Dùng máy kéo kéo ng.
*

u đi m:
Ph

ng pháp h chìm b ng kéo theo đáy sông là m t ph

ng pháp ph

bi n trong xây d ng, có nhi u u đi m:
- Khi h chìm không c n ng n tàu bè qua l i nên có th thi công trong
m i th i gian trong n m.
- T n ít th i gian.
- T n ít dây cáp và thi t b phao.
- Trong th i gian h chìm, ng không b tác đ ng b i t i tr ng sóng và
gió.
* Nh

c đi m:

- Công tr

ng đ l n đ l p ráp và b trí thi t b h chìm.

- M t c t ngang sông ph i đ tho i đ đ m b o bán kính cong c a ng
khi b u n còn n m trong gi i h n cho phép u n.

H c viên: V

c Tài

11

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

1.3. S quan tr ng c a quá trình h chìm xi phông b ng ph

ng pháp h

chìm t do.
Chúng ta d dàng nh n th y r ng, quá trình h chìm xi phông là công
vi c ph c t p nh t trong thi công công trình xi phông qua sông b ng ph
pháp h chìm. Nh t là
m cn

n i có v n t c dòng ch y l n, hay

ng

g n c a sông có

c th y tri u lên xu ng ph c t p.

Nh ng sai sót d x y ra trong quá trình h chìm là:
ng ng b n m l ch kh i tuy n hào thi t k ;

-

- Trong quá trình chìm, ng b cong quá gi i h n đàn h i d n đ n r n
n t ng.
M c dù trong tiêu chu n TCVN 8642:2011 đã nêu đ y đ v nh ng yêu
c u k thu t trong thi công h chìm ng xi phông k t c u thép. Nh ng đi u
ki n thi công th c t r t khác nhau, ng

i k s c n bi t v n d ng chính xác

nh ng yêu c u đó vào th c t . Mu n v y ng

i k s thi công ph i hi u rõ c

s khoa h c c a yêu c u k thu t quy đ nh trong TCVN 8642:2011 đ có th
áp d ng chính xác vào công trình c a mình.

H c viên: V

c Tài

12

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

CH
M TS

NG 2

YÊU C U K THU T TRONG TÍNH TOÁN H CHÌM

XI PHÔNG

C QUY

NH TRONG TCVN 8642-2011 VÀ C

KHOA H C C A M T S

CÁC QUY

S

NH NÀY

2.1. M t s yêu c u k thu t quan tr ng trong thi công h chìm ng xi
phông k t c u thép quy đ nh trong TCVN 8642 : 2011

H chìm ông xi phông là công vi c r t d x y ra s c trong quá trình thi
công, vì v y c n đ
đ

c đ c bi t chú tr ng, ph i có bi n pháp thi công kh thi,

c tính toán k l

TCVN 8642:2011. D

ng và tuân th toàn b nh ng yêu c u k thu t trong
i đây trích m t s quy đ nh c n thi t trong tiêu chu n.

2.1.1. Yêu c u c a công tác chuyên ch đ
công tr

ng l p ráp hoàn thi n đ

Thông th
tr

ng đ

ng ng đ

ng ng t n i s n xu t đ n

ng ng [8]
c s n xu t trong nhà máy cách xa công

ng thi công. Sau khi l c xong t ng đo n ng, dùng xe chuyên ch các

đo n ng t i công tr
thành đ

ng đ th c hi n ti p vi c thi công l p ráp các đo n ng

ng ng hoàn ch nh. Các đo n ng th

ng dài trên 6m. Khi chuyên

ch các đo n ng b ng ô tô, ph i dùng các g i đ kê và ph i dùng dây neo gi
các đo n ng đ tránh b u n quá m c quy đ nh và tránh s phá ho i do t i
tr ng xung kích khi đi trên đ

ng.

ây là m t công vi c r t h tr ng đ đ m

b o an toàn, không b bi n d ng các đo n đ
ch , nh t là không đ

ng ng trong quá trình chuyên

c đ bi n d ng ô van các đ u ng.

Trong tiêu chu n quy đ nh khi kê kích đ

ng ng đ v n chuy n, kho ng

cách g a các g i kê tính theo công th c:

H c viên: V

c Tài

13

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

L≤

R2W
=
k0G

3
0,1R2 Dng
(1 − η 4 )

(2.1)

k0G

trong đó:

L: kho ng cách gi a các g i kê, cm;
R 2 : ng su t tính toán cho phép c a ng xi phông, Mpa;
W: mô đun ch ng u n c a ng, cm 3;
D tr : đ

ng kính trong c a ng, cm;

D ng : đ

ng kính ngoài c a ng, cm;

η : h s t l (η =

G: tr ng l

Dtr
);
Dng

ng 1cm ng, Mpa.cm;

k 0 : h s momen c a g i đ d m liên t c, ph thu c vào s g i đ , l y
theo b ng 2.1.
S g iđ

H s ko

2

0,500

3

0,125

4

0.100

5

0,107

6

0,105

>=7

0,106
B ng 2.1: H s g i đ ko ( Theo TCVN 8642:2011)

H c viên: V

c Tài

14

L p: Cao h c 18C11

Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

2.1.2. Yêu c u k thu t v l p ráp đ

ng ng trong hào thi công tr

c khi

h chìm [8]
Sau khi chuyên ch các đo n ng đ n công tr
đo n ng thành đ

ng s ti n hành hàn các

ng ng hoàn ch nh theo thi t k . Tuy n hào thi công l p

ráp ph i đ m b o đi u ki n thu n l i đ thi công l p ráp đ

ng ng khi thi

công và ph i đ m b o đ đi u ki n thu n l i đ lai d t đ

ng ng ra v trí

tuy n công trình chu n b h chìm. Nên ch n tuy n hào có ph

ng th ng

trùng v i tuy n công trình là t t nh t (n u đi u ki n cho phép).
Các g i ph i đ m b o đi u ki n n đ nh v lún, n đ nh v tr

t trong

quá trình thi công l p ráp và ki m tra th th y l c.
Kho ng cách gi a các g i đ đ

c tình b ng công th c (2.1) nh ng có

thêm các t i tr ng trong khi thi công hoàn thi n đ
ti n hành ki m tra th y l c đ
2.1.3. Yêu c u k thu t neo gi
Tr
tri u c

ng ng.
ng xi phông trên m t n

c khi h chìm ng ph i đ
ng, cho n

thi t k . ng c n đ

ng ng và t i tr ng khi

c ch h chìm [8]

c neo gi trên m t n

c ngang sông. Khi

c vào hào thi công, kéo ng ra kh i hào, đ t vào tuy n
c gi đúng v trí thi t k t i khi m c n

c ki t m i ti n

hành h chìm đ đ m b o đ sâu h chìm là nh nh t. Do đó c n ph i tính
toán quá trình ch u l c c a ng và dây neo d
gió. Lúc này trong ng không có n
Bài toán neo gi

c tác d ng c a dòng ch y và

c, m t ph n ng chìm trong n

c.

ng trên tuy n nh m gi i quy t các yêu c u:

- B trí dây neo gi ;
- Xác đ nh s l

ng t u neo gi và công su t c a các t i kéo;

- Xác đ nh v trí c a các t i và tr s l c kéo tr

c c a các t i đ đ m b o

ng n m th ng (không b cong) và đúng v trí thi t k .

H c viên: V

c Tài

15

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyờn ngnh Xõy d ng cụng trỡnh th y

2.1.4 Yờu c u v ki m tra xỏc nh tr ng thỏi ng su t bi n d ng c a


ng ng khi xi phụng trong quỏ trỡnh h chỡm [8]
V i

ng ng di nh t thi t ph i ti n hnh ki m tra th c nghi m xỏc

nh tr ng thỏi ng su t bi n d ng

m t c t x y ra ng su t l n nh t trong

quỏ trỡnh h chỡm v m t s m t c t khỏc.
Trong quỏ trỡnh h chỡm, ngoi vi c ph i tớnh toỏn tr ng thỏi

ng su t

bi n d ng c a

ng ng i u ch nh ti n thi cụng m b o ng su t

l n nh t khụng v

t quỏ ng su t cho phộp, cũn b t bu c ph i dựng thi t b

o cỏc i l

ng c n thi t t i m t c t cú ng su t l n nh t s s y ra trong

quỏ trỡnh h chỡm, xỏc nh tr ng thỏi ng su t bi n d ng c a
xỏc nh mụ men u n theo ph

ng ng v ph

cong (bỏn kớnh cong) c a ng theo ph

ng ngang, t ú suy ra

ng ng, ph

trong quỏ trỡnh thi cụng h chỡm cong c a
khụng v

ng ng,

ng ngang m b o

ng ng v mụ men u n

t quỏ giỏ tr cho phộp.
1

3

2

2

ống xi phông

Chú dẫn:
1,2 là dat tric điện trở;
3 là cảm biến đo độ sâu.

1

Hỡnh 2.1 : B trớ cỏc u c m bi n
T cỏc giỏ tr o c ta tớnh

H c viờn: V

c:

3
M X = 0.1E1Dng

(1 4 )

(2.2)

3
M y = 0.1E 2 Dng
(1 4 )

(2.3)

c Ti

16

L p: Cao h c 18C11


Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y
1

ρd
1

ρn

=

MX

0,05 EDng4 (1 − η 4 )

=

My

(2.4)

(2.5)

0,05 EDng4 (1 − η 4 )

Trong đó:
M x : mô men u n theo ph

ng ngang, N.m;

M y: mô men u n theo ph

ng th ng đ ng, N.m;

ρ d : bán kính cong c a ng theo ph

ng đ ng, m;

ρ n : bán kính cong c a ng theo ph

ng ngang, m;

E: mô đun đàn h i c a thép làm ng, N/m2;

ε 1 : bi n d ng c a c m bi n 1 theo ph

ng d c ng;

ε 2 : bi n d ng c a c m bi n 1 theo ph

ng d c ng;

η : h s η = Dtr / Dng ;
Dtr : đ

ng kính trong c a ng, m;

Dng : đ

ng kính ngoài c a ng, m.

2.1.4. Yêu c u v tính toán xác đ nh tr ng thái ng su t – bi n d ng c a
đ

ng ng sau khi đã đ

c neo gi ho c l p ph b m t [8]

Theo tiêu chu n, ng
xu t hi n trong đ
đ

ng ng đã đ

i k s ph i ki m tra tr ng thái ng su t có th

ng ng v i m i tr

ng h p t i tr ng b t l i nh t sau khi

c neo gi ho c l p ph b m t theo đúng thi t k .

Yêu c u ki m tra b ng ph
tính toán lý thuy t.

ng pháp th c nghi m và so sánh v i k t qu

m b o các k t qu này không đ

cv

t quá ng su t

cho phép c a ng xi phông.

H c viên: V

c Tài

17

L p: Cao h c 18C11

Lu n v n th c s

Chuyên ngành Xây d ng công trình th y

a) Ki m tra b ng th c nghi m: Xác đ nh các giá tr

ng su t t i m t s

m t c t nguy hi m nh t b ng nh ng thí nghi m.
b) Tính toán b ng lý thuy t: S d ng mô hình tính toán ph h p đ tính
n i l c xu t hi n trong ông xi phông.

2.2. C s khoa h c c a m t s tiêu chu n đã quy đ nh -

t bài toán tính

toán đ th c hi n các tiêu chu n quy đ nh trên c s thu t toán c a
ph

ng pháp ph n t h u h n [7]
th c hi n các quy đ nh c a tiêu chu n, ta c n ph i bi t đ t các bài

toán tính toán tìm các đ i l
tr

ng đ

c quy đ nh trong tiêu chu n trong t ng

ng h p c th c a quá trình thi công, t đó mà ki m tra xem có đ m b o

quy đ nh c a tiêu chu n không. M t khác c n ph i tìm hi u đ t bài toán gi i
cho nhi u ph

ng án có th x y ra trong quá trình thi công h chìm, t đó

ch n đ

ng án l i nh t và x lý các tr

c ph

trình thi công h chìm.
c s thu t toán c a ph
h n là m t ph

ng h p có th x y ra trong quá

th c hi n đi u đó trong lu n v n đ t bài toán trên
ng pháp ph n t h u h n. Ph

ng pháp ph n t h u

ng pháp tính hi n đ i có nhi u u đi m trong vi c gi i các bài

toán c h c k t c u. Ph

ng pháp ph n t h u h n là m t ph

r c ki u v t lý. Mi n tính toán đ

trong đó các ph n t đ

c r i r c thành m t s h u h n các ph n t

c n i v i nhau t i m t s h u h n các đi m nút – đó

lá các đ nh c a ph n t hay là m t s đi m đ
ph n t . Trong ph

ng pháp r i

c quy

c trên m t (c nh) c a

ng pháp này ta không tìm hàm x p x c a hàm n trong

toàn mi n tính toán mà ch tìm trong t ng mi n con thu c mi n tính toán.
i u này đ c bi t thu n l i khi gi i các bài toán mà mi n xác đ nh g m nhi u
mi n con có các đ c tr ng c lý khác nhau (bài toán đ p c u t o b ng nhi u
lo i v t li u, bài toán k t c u trên n n nhi u l p…). Trong đ tài ch gi i h n

H c viên: V

c Tài

18

L p: Cao h c 18C11