ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU ( thuyêt minh + bản vẽ )

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

Số liệu đầu vào

-

Phạm vi đồ án : Thiết kế thi công cho một trụ cầu dưới sông .

-

Nội dung thiết kế :

1. Sinh viên tự chọn mực nước thi công, khổ thông thuyền, chiều dài nhịp,
khổ cầu.
2. Chọn loại cọc ván và kích thước vòng vây(nếu có).
3. Tính chiều sâu đóng cọc ván, cân nhắc có dùng khung chống, BTBD hay
không nếu có thiết kế với cọc ván thép.
4. Phân đoạn cọc, tính và chọn búa đóng cọc (nếu có), mô tả biện pháp thi
công cọc.
5. Thiết kế ván khuôn đổ bê tông móng và thân trụ.
6. Lụa chọn biện pháp đổ bê tông móng và thân trụ.
7. Tính toán tổ chức thi công kết cấu nhịp cầu.
8. Lập bảng tiến độ thi coongcho trụ và kết cấu nhịp.
-

-

Qui mô công trình :
+

Số hàng cọc khoan nhồi:

3

+

Số cột:

2

+

Số lượng cọc:

6(cọc)

+

Chiều sâu cọc đóng trong đất:

Lc = 50 m

+

Kích thước cọc khoan nhồi:

D=1.2m

Loại địa chất DC1.

1. Lớp 1: Đất cát hạt vừa dày 5.5m :
L1 = 5.5m

γ 1 = 1.73

T
3 kg
3 =1.73 x 10
m
m3

φ1 = 220

2. Lớp 2: Đất sét pha cát dẻo vừa dày 7.5m :
L2 = 7.5m

γ 2 = 1.82 x 103

kg
m3

φ 2 = 100

3. Lớp 3: Đất sét chặt:
L3 = �

-

γ3 = 1.89x103

Chiều cao thân trụ tính từ đỉnh bệ cọc :

SVTH :

kg
m3

φ 3 = 7.50
H2 =5m

Trang 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

1.2.

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Nội dung thiết kế

1.2.1. Chọn mực nước thi công, khổ thông thuyền, chiều dài nhịp, khổ cầu.
- Mực nước thi công: 3.6
- Khổ cầu: 36m
- khổ thông thuyền:4.4m
- Chiều dài nhịp : 42m

1.2.2. Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn
-

Chọn loại cọc ván, kích thước vòng vây.

-

Tính chiều sâu đóng cọc ván, cân nhắc có dùng khung chống, bê tông bịt đáy
hay không? nếu có thiết kế với cọc ván.

-

Tính và lựa chọn búa đóng cọc ván.

1.2.3. Trình bày biện pháp thi công cọc khoan nhồi
-

Tính toán phân đoạn cọc..

-

Mô tả biện phápthi công cọc khoan nhồi.

1.2.4. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc
-

Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống hoặc bệ đỡ ván khuôn.

-

Kiểm tra bài toán ván khuôn đáy theo cường độ và biến dạng.

1.2.5. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ
-

Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống, khung giằng.

-

Kiểm tra bài toán ván khuôn thành.

CHƯƠNG 2
BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO
2.1. Công tác định vị hố móng
Vì ở đây mực nước thi công thay đổi khá lớn trên suốt mặt cắt ngang của sông nên
ở những nơi có mực nước nông, không có thông thuyền để xác định vị trí tim trụ có
thể dựa trên những cầu tạm bằng gỗ, trên đó tiến hành đo đạc trực tiếp và đánh dấu
vị trí dọc và ngang của móng. Để tránh va chạm trong thi công làm sai lệch vị trí thì
nên có các cọc định vị đóng cách xa tim móng. Khi đo đạc bằng máy, có thể dựa trên
những sàn đặt trên các cọc gỗ chắc chắn, đóng xung quanh các cọc định vị này.
Với những móng đặt ở những chỗ nước sâu, công tác định vị phải làm gián tiếp.
Tim của các trụ được xác định dựa vào các đường cơ tuyến nắm trên hai bờ sông và
các góc ,  tính ra theo vị trí của từng trụ (Phương pháp tam giác đạc ). Ta phải

SVTH :

Trang 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

tiến hành làm cẩn thận và kiểm tra bằng nhiều phương pháp để tránh sai số ảnh
hưởng tới cấu tạo của công trình bên trên thi công sau này.
B
a1

TRUC TIM CAU
b1
b2

A
MA

T1

T2

MB

a2

C

Hình : Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác
2.2. Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường
-

Cần bố trí mặt bằng hợp lý để công việc thi công được tiến hành thuận lợi.

-

Cần khảo sát địa hình hai bên bờ sông, xem xét hướng gió thổi và dự tính thời
gian thi công để lập vị trí và kế hoạch tập kết vật liệu.

-

Chuẩn bị mặt bằng, bãi tập kết vật liệu như : Xi măng, đá, cát, sắt thép…

-

Xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng,hệ thống đường công vụ, đường nội bộ,bãi
chứa vật liệu cho công trường.Cung cấp điện nước phục vụ cho công tác thi
công và sinh hoạ.

-

Do công trình thi công có tính chất tập trung và xây dựng trong thời gian
tương đối dài. Do đó tổ chức xây dựng lán trại, nhà nghỉ chỗ ăn, sinh hoạt
cho công nhân viên, xây dựng chỗ vui chơi giải trí, nhà vệ sinh.

2.3. Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường
-

Cần bố trí mặt bằng hợp lý để công việc thi công được tiến hành thuận lợi.

-

Cần khảo sát địa hình hai bên bờ sông, xem xét hướng gió thổi và dự tính thời

gian thi công để lập vị trí và kế hoạch tập kết vật liệu.

-

Chuẩn bị mặt bằng, bãi tập kết vật liệu như : Xi măng, đá, cát, sắt thép…

-

Xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng,hệ thống đường công vụ, đường nội bộ,bãi
chứa vật liệu cho công trường.Cung cấp điện nước phục vụ cho công tác thi
công và sinh hoạt.

-

Do công trình thi công có tính chất tập trung và xây dựng trong thời gian
tương đối dài. Do đó tổ chức xây dựng lán trại, nhà nghỉ chỗ ăn, sinh hoạt cho
công nhân viên, xây dựng chỗ vui chơi giải trí, nhà vệ sinh.

SVTH :

Trang 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

2.4. Thi công trụ cầu
- Sau khi đã tiến hành các bước tổng quát như trên như : xác định vị trí tim trụ
cầu, chuẩn bị nguyên thiết bị vật liệu, quá trình thi công trụ được tiến hành theo

các bước sau:
-

Bước 1:
+Định vị xà lan, nạo vét đất trong phạm vi thi công trụ.
+Lắp khung dẫn hướng để giữ ống vách.
+Gia công lồng thép.
+Thi công cọc khoan nhồi

-

Bước 2 :
+

Tiến hành đóng cọc ván thép làm vòng vây ngăn nước trong phạm vi bệ
trụ.

-

+

Dùng bơm cao áp sói nước, vét bùn hố móng.

+

Đổ đá mi và cát tạo phẳng .

Bước 3 :

+ Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp đổ bêtông trong nước

(phương pháp vữa dâng).
+

Kiểm tra cao độ các lớp cát đệm, đặt các lồng thép theo kỹ thuật.

+

Xếp đá 4x6 theo đúng qui trình kỹ thuật.

+

Kiểm tra cao độ của các lớp đá đã xếp, thả vòi bơm vào ống.

+ Bơm vữa theo các vị trí đã qui định, trong quá trình bơm luôn kiểm tra sự
lan tỏa của vữa xi măng thông qua các ống lồng.
+
-

Khi lớp bê tông đạt cường độ thì tiến hành hút nước làm khô hố móng.

Bước 4 :

+ Khi cọc đạt cường độ ta tiến hành đập đầu cọc và xử lý cốt thép đầu cọc,
vệ sinh đáy móng.
+

Dựng ván khuôn, lắp cốt thép bệ cọc, tiến hành đổ bê tông bệ cọc.

+

Khi bê tông bệ cọc đạt 70% cường độ, tiến hành thi công phần thân trụ.

+

Trong suốt quá trình thi công phải tiến hành bảo dưỡng bê tông cho bến
khi bê tông đạt cường độ thì tháo dỡ ván khuôn và các thiết bị thi công.

-

Bước 5:
+

Dựng ván khuôn xà mũ, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông mũ trụ.

+

Dựng ván khuôn, lắp cốt thép, tiến hành đổ bê tông đá kê gối.

+

Hoàn thiện trụ.

SVTH :

Trang 4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ THI CÔNG
3.1. Thiết kế vòng vây cọc ván
3.1.1. Kích thước vòng vây
Chiều sâu sâu mực nước thi công, chọn Hn = 3,6m
Kích thước vòng vây cọc ván được chọn dựa trên kích thước móng, khoảng cách
từ mặt trong của tường cọc ván đến mép bệ móng > 0,75m. Chọn khoảng cách là
1m.
11600
9600

1000

1000

6000

b? móng

vòng vây c?c ván
Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nước thi công tối thiểu là 0,7m.
Chọn là 1m. Vậy cọc ván phải có chiều cao tính từ mặt đất là 4,6m.
3.1.2. Xác định bề dày lớp BT bịt đáy
Lớp bê tông bịt đáy được xác định từ điều kiện : Áp lực đẩy nổi của nước lên lớp bê
tông phải nhỏ hơn lực ma sát giữa bê tông với hệ cọc và trọng lượng lớp bê tông bịt
đáy.
Bề dày lớp bêtông bịt đáy :
K.H.F. n
h�

(F. c  n.U.f1 )
Trong đó :
K :hệ số an toàn, K = 1.3
SVTH :

Trang 5

8000

1000

1000


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

H :chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp bêtông bịt đáy đến mực nước thi công
H = 3,6 m
S :diện tích lớp BT bịt đáy, S= 11.6x8=92.8(m2)
So:diện tích hố móng: So=92.8-1.2x6=85.6(m2)
 n : dung trọng của nước,  n  1T / m 3
f1 : ma sát giữa cọc với bêtông bịt đáy, f  10T / m 2
U : chu vi một cọc,U=3.14x1.2 =3.77 m
Số cọc k=6 cọc
Chọn m=0.9, n= 0.9
h

3.6 92.8 1

0.89m
(0.9 85.6 2.5  6 x3.77 x10) x0.9

Chọn lớp bêtông bịt đáy dày 1 m
Phương pháp đổ bêtông bịt đáy :

Tiến hành đổ bêtông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :
Bán kính hoạt động của ống : R  2 m
2
2
2
Diện tích hoạt động của một ống : Fo   �R   �2  12.56 m

Số ống cần thiết : n 

S
92.8

7.39 (ống)
So 12.56

Chọn 7 ống.
Sau khi xác định bề dầy lớp BTBD đủ điều kiện ổn định, ta kiểm tra điều kiện
cường độ cho lớp BTBD :

Tách 1 dải BTBD rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có
chiều dài nhịp bằng khoảng cách giữa 2 cọc ván thép.

+ Trọng lượng bản thân của lớp BTBD :
q1 1 H b 11 2.3 11 2.3(T / m)

Trong đó :

 b =2,3 T/m3 : Dung trọng của lớp BTBD.

Hb = 1 m
SVTH :

: Bề dầy của lớp BTBD
Trang 6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

1m

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

+ Áp lực đẩy của nước :
q2   .H .1  1.2, 6.1  2, 6T / m

Trong đó :
 = 1T/m3

:Dung trọng của nước.

H = 3.6 – 1 = 2.6m :Chiều sâu cột nước, từ lớp đáy BTBD đến mực
nước thi công.

1m: Bề rộng của dải BTBD đang xét.
Nội lực phát sinh trong dầm :
M max 

q1  q 2 2 2.3  2.6
l 
112  4.538(Tm)
8
8

=> căng thớ trên.
Momen kháng uốn của dầm :
W

b.hb 2 1.12

 0,167(m3 )
6
6

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBD phải nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép
k
2
của BT, sử dụng BT mác 300 => [ ]bt  10 kG / cm

k 

M max 4.538
k


27.174(T / m 2 ) 2.7174(kG / cm 2 )     bt 10(kG / cm 3 )
W
0.167

Vậy lớp BTBD thỏa mãn điều kiện cường độ .
3.1.3. Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi
công :
3.1.3.1. Giai đoạn 1
Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, nhưng chưa đổ betông bịt đáy.

SVTH :

Trang 7


ĐỒ ÁN MƠN HỌC THI CƠNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

MẶ
T BẰ
NG CỌC VÁ
N THÉ
P
2155

TL 1:70

2200

KHUNG
VÀ
NH ĐAI

BỆMÓ
NG
THANH
CHỐ
NG

2155

2200

8710

CỌC ĐỊ
NH VỊ

1205

2700

4500
12310

2700

1205

Với cách bố trí cọc định vị như trên thì cọc định vị khơng có tác dụng chịu lực, mà
áp lực sẽ truyền hết vào cọc ván thép.
Ở giai đọan này ta đào đất trong vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm, nên mực
nước 2 bên thành cọc ván là như nhau. Cọc ván chịu tác dụng của áp lực đất chủ
động và áp lực đất bị động. Chiều sâu đóng cọc ván thép, ta sẽ tính vào giai đoạn
sau.
3.1.3.2. Giai đoạn 2
Đã đổ betơng bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép
như sau :
MNTC

Thanh chống

P

1.00

pmax

3.6

pbq
1

O
Edb

Edc

t

Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt trên của lớp
2. Khi có lớp bêtơng bịt đáy, t được xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định chống

SVTH :

Trang 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

quay của tường cọc ván chung quanh trục tựa của nó vào điểm O nằm cách mặt trên
của lớp bêtông bịt đáy 1 m(trên hình vẽ).
Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:
M l  m.M g

Trong đó:
Ml : mômen gây lật. Do áp lực nước và áp lực chủ động.
Mg: mômen giữ. Do áp lực đất bị động.
m : hệ số an toàn.
3.1.3.2.1. Áp lực thủy tĩnh (P)
Áp lực nước có phạm vi ảnh hưởng từ lớp đất sét pha cát dẻo vừa đến mực nước
thi công. Giả sử cọc ván chỉ đóng đến lớp thứ hai, thì toàn bộ chiều cao cọc ván
ngập trong nứớc đều bị ảnh hưởng của lực thủy tĩnh vì cọc ván xuyên qua lớp đất
sét nhỏ.

1
P1 = � n �(H) 2  0,5 ��

1 (3,6) 2  6, 48  T / m 
2
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn :
1
x1  x3,6  1, 2  m 
3
=> M1  P1 �x1  6, 48 �1, 2  7, 776  T 
=> P2 = n .(H).(t)  1 �3,6 �(t  1,5)  3,6t  5, 4  T / m 
1
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O: x 2  (t  1,5) một đoạn :
2
1
2

=> M 2  P2 �x 2  (3,6t  5, 4). .(t  1,5)  1,8t 2  5, 4t  4, 05  T 

SVTH :

Trang 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

3.1.3.2.2. Áp lực thủy động (Pn):
Lực xung kích bình quân của nước chảy xác định theo công thức :
Pbqn  K1.K 2 .

m.v 2

2g

K1=1.4:

Hệ số xét đến hình dạng cọc ván thép.

K2=1.0:

Hệ số xét đến hình dạng của vòng vây CVT

m=1t/m3: Khối lượng riêng của nứơc.
v=2m/s:

Vận tôc dòng chảy.

g=9.8 m/s2: Gia tốc trọng trường.
=> Pbqn  K1.K 2 .
Cách tâm O một đoạn : xn=

m.v 2
1.22
 1, 4.1.
 0, 285(T / m)
2g
2.9,8

H 4.6

=2,3m
2

2

n
Momen gây lật đối với tâm O : M n  Pbq .xn  0, 285.2,3  0, 66 (T )

3.1.3.2.3. Áp lực đất chủ động (Edc=P6) :
Giả sử chiều sâu đóng cọc vẫn còn nằm trong lớp thứ hai (t <7.5m) .
Hệ số áp lực đất chủ động :
2
0
2
0
Lớp1:  a tg (45   / 2) tg (45  22 / 2) 0.455
2
0
2
0
Lớp2: a tg (45   / 2) tg (45  10 / 2) 0.704

Dung trọng đẩy nổi của đất :
Lớp1: đn w  n 1.73  1 0.73(T / m 3 )
1
2

1
2

=> P6  nc  a đn t 2  1.2 0.455 0.73 5.5 2 6.028(T / m)
Trong đó :
n c  1.2 :hệ số áp lực chủ động của đất.

t =5.5m :Chiều sâu của cọc trong lớp 1.
2
3

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn : X 6  5.5 3.667 m
=> M 6 P6 X 6 5.038 3.667 18.474(T )
Tương tự: với lớp 2:
đn w  n 1.82  1 0.82(T / m 3 ) .
1
2

1
2

2
2
2
=> P7  nc  a đn t  1.2 0.704 0.82 t 0.346t (T / m)

SVTH :

Trang 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU
2
3

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O mộtđoạn : X 7  t  5.5
2
M 7  P7 X 7 0.346t 2 ( t  5.5) 0.231t 3  1.903t 2 (T )
3
P8 nc a đn t 1.2 0.704 0.82 5.5t 3.81t (T / m)

=>

=>

1
2

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn: X 8  t  5.5
1
M 8  P8 X 8 3.81t ( t  5.5) 1.905t 2  20.955t (T )
2

3.1.3.2.4. Áp lực bêtông (do TLBT của lớp BT bịt đáy)
P5   c' .1,1.t. atb .n c

Trong đó :
n c  1.2 : hệ số áp lực chủ động của đất.
 'c : dung trọng đẩy nổi của bêtông trong nước
 'c   c   n  2.5  1  1.5  T / m3 
 atb 

a1 h1  ha 2 h2 0.455 5.5  0.704 7.5

0.599

h1  h2
5.5  7.5

=> P5 1.5 1.1(5.5  t ) 0.599 1.2 6.523  1.186t (T / m)
Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn : X 5 0.5 (t  5.5)

=>

2

M 5  P5 X 5 (6.523  1.186t ) 0.5 (t  5.5) 0.593t  6.523t  17.938(T )

3.1.3.2.5. Áp lực đất bị động
Hệ số áp lực đất bị động :
2
0
2
0
Lớp1: b tg ( 45  / 2) tg (45  22 / 2) 2.198
2
0
2
0
Lớp2: b tg (45  / 2) tg (45  10 / 2) 1.42

Dung trọng đẩy nổi của đất :
Lớp 1: đn w  n 1.73  1 0.73(T / m 3 )
1
2

1
2

=> P4  nc b đn t 2  0.8 2.198 0.73 5.5 2 19.415(T / m)
Trong đó :
n c  0,8 :hệ số áp lực đất bị động
t =5.5m :Chiều sâu của cọc trong lớp 1
2
3

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn: X 4  x5.5 3.667 m

SVTH :

Trang 11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

=> M 4  P4 xX 4 19.415 x3.667 71.195(T )
Tương tự, với lớp 2:
đn w  n 1.82  1 0.82(T / m 3 ) .
1
2

1
2

=> P9  nc b đn t 2  0.8 1.42 0.82 .t 2 0.466t 2 (T / m)
2
3

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn: X 9  t  5.5
2
3




2
3
2
=> M 9  P9 xX 9 0.466t x t  5.5  0.311t  2.563t (T )

=> P10 nc xb xđn xt 0.8 x6.404t 5.123t (T )
1
2

Điểm đặt của áp lực này cách tâm O một đoạn: X 10  t  5.5
1
2




2
=> M 10  P10 xX 10 5.123t x t  5.5  2.562t  28.177t (T )

3.1.3.2.6. Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật
Điều kiện : M g .m �M l
m = 0,8 : hệ số điều kiện làm việc( lấy cho trường hợp hút toàn bộ nước ra khỏi
hố móng tại nơi ngập nước).
Momen gây lật :
M L M 1  M 5  M 6  M 7  M 8  M bqn 0.231t 3  4.401t 2  27.478t  44.848

Momen giữ :
M G  M 2  M 4  M 9  M 10 0.311t 3  6.925t 2  33.577t  103.422

Chọn t = 1,5 m (<7.5m), thay số vào ta có :
m M g 0.8 x178.209 142.567  M L 96.38 (thoả)

Vậy chiều sâu đóng cọc ván cần thiết là 5.5+1,5=7 m
3.1.4. Kiểm tra độ bền của các bộ phận vòng vây :
3.1.4.1. Kiểm tra cọc ván thép :
Kiểm tra về mặt cường độ của tường cọc ván, hay đi thiết kế tường cọc ván có
cường độ để chịu lực do các áp lực gây ra.
Cọc ván sử dụng là cọc cừ ván thép Larsen. Sơ đồ tính là dầm đơn giản hai gối
tựa, một gối tại vị trí tầng chống ngang, gối kia cách đáy lớp bêtông bịt đáy 1 m. Sơ
đồ như hình dưới.

SVTH :

Trang 12


ĐỒ ÁN MƠN HỌC THI CƠNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Phản lực tại gối A : �M ( B )  0 � RA .3, 6  6, 48.1, 2 � RA  2,16(T / m)
Momen uốn lớn nhất tại điểm đặt của lực P1:
M max  R A x 2.4 

1
1
1
2
x1x 2.4 2 x x 2.4 2.16 x 2.4  x1x 2.4 2 x x 2.4 2.88(Tm / m)
2
3
2
3

Chọn loại cọc Larsen do Hàn
Quốc sản xuất ( Oriental
Sheet Piling) :

Dimensions
Section
Type

Per Pile

Widt
h
(B)

Height

(H)

Avg Coating Area*

Thick
ness
(T)

mm

mm

m2/m

mm

IA

400

85

0.47

8.0

Per Linear Meter of Wall

Sectional
Area

(A)

Weight
(W)

Moment of
Inertia
(Lx)

cm2

kg/m

cm4

45.21

35.5

cm3

598

Weight
(W)

Moment of
Inertia
(Ix)

Section
Mod-ulus
(Zx)

kg/m2

cm4/m

cm3/m

Setion
Sec-tional
Mod-ulus
Area
cm2/m

88

113.0

88.8

4,500

529

Chọn loai mặt cắt số I A, có bề rộng B = Ws = 400mm. Mơmen tác dụng vào mặt
cắt này là:
M = Mmax . B = 2.88 x 0.4 =1.152(T.m)
SVTH :

Trang 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Mômen kháng uốn của tiết diện là: W = 88cm3,ứng suất lớn nhất trong cọc cừ
thép là:
�kG �
M 1,152�105
 max 

 1309� 2 �
W
88
�cm �





Ứng suất cho phép của thép là:    1900 KG cm2 . Vậy sử dụng loại cọc trên để
làm hố móng.
Tổng chiều dài của cọc là: l = 1+3.6+5.5+1.5 = 11.6(m)
Chu vi vòng vây là =39.2 m. Vậy ta đóng như sau :
Phương ngang ta đóng 29 cây.
Phương dọc đóng 20 cây.
Tổng cộng đóng 98 cây

3.1.4.2. Tính toán khung vành đai :
Dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh thì cọc ván thép sẽ truyền lên hệ khung vành
đai 1 lực bằng với phản lực tại gối A : RA  2,16 (T / m) :

Sơ đồ tính của vành đai cọc ván thép như hình vẽ dưới:

Đưa về sơ đồ tính vành đai như sau:

SVTH :

Trang 14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

 Thanh vành đai dài:

q=2.16T/m
N3

N3
N1

N2

3800

4000

N2

N1

3800

11600

 Thanh vành đai ngắn:

q=2.16T/m
N1

N1

N3

N3

N4
4000

4000
8000

Biểu đồ nội lực được giải bằng Sap như sau :
 Thanh vành đai dài:

Momen (T.m)

SVTH :

Trang 15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Phản lực gối tựa (T)
 Thanh vành đai ngắn:

Momen (T.m)

Phản lực gối tựa (T)
- Để đơn giản cho quá trình thi công ta chọn cùng loại vật liệu cho thanh vành đai
dài và ngắn . Vì vậy ta thiết kế cho thanh nào có nội lực lớn hơn. Từ biểu đồ nội
lực ta lấy thanh vành đai dài để thiết kế.
Mômen lớn nhất (tại gối tựa):

M = 9,37(T.m)

Lực dọc (do thanh ngắn truyền qua N3):

N2 = 15,68(T)

Chọn thép làm vành đai :
Thép sử dụng để làm vành đai là thép hình, tiết diện chữ I mã hiệu No50:
Diện tích tiết diện: F = 97,8 cm2.

Momen kháng uốn: W= 1570 cm3
Ứng suất lớn nhất:

SVTH :

Trang 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU
max 

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

�kG �
�kG �
M N2 9,37�105 15,68�103



 757,14� 2 �
 ��
  1900� 2 �
��
W F
1570
97,8
�cm �
�cm �

Vậy chọn thép hình, tiết diện chữ I mã hiệu No50 .

3.1.4.3. Tính toán thanh chống
- Thanh chống được tính toán với sơ đồ một thanh chịu nén. Lực tác dụng vàothanh
chống chính bằng phản lực gối tựa của vành đai. Lấy giá trị lớn nhất để tính, N =
12,13 (T). Tiết diện thanh chống ta chọn giống với hệ thanh vành đai :
Ứng suất trong thanh chống:
�kG �
�kG �
N 15,68�103
 max  
 160,33� 2 � ��
  1900� 2 �
��
F
97,8
�cm �
�cm �

Vậy thanh chống thỏa điều kiện cường độ .
3.1.4.4. Chọn búa đóng cọc ván :
-Phương pháp sử dụng để hạ cọc ván ( cọc cừ Lassen) vào trong đất cát hiệu quả
nhất hiện nay vẫn là phương pháp rung. Búa rung sử dụng là loại NVC-80SS của
hãng Nipped IND có các thông số sau :
Q=4,7 : Trọng lượng búa .
M=4100 kGcm : Momen lệch tâm lớn nhất.
 =1100 (vòng/phút)=115 rad/s
A = 9,5mm
Ta phải kiểm tra để đảm bảo một số điều kiện sau để có thể hạ cọc vào trong đất
 Điều kiện 1: Lực kích động phải đủ lớn để hạ cọc vào trong đất :
Qd   .T

Trong đó :
n

T ux f i ' xhi 1.14 x(1.2 x5.5  1.7 x1.5) 10.431T : lực cản của đất tác dụng vào
i 1

cọc khi đóng đến chiều sâu tối đa .Với :
u = (400  2.85).2  1140 mm =1.14m chu vi cọc ván thép
fi' =1.2 t/m2 :lực ma sát đơn vị
hi : chiều sâu cọc ngàm trong đất .
 =1
0: Hệ số kể đến ảnh hưởng đàn hồi của đất (lấy đối với cọc ván thép)
Thay vào :
Qd  xT  Qd 1x10.431 10.431(T )

Với búa đã chọn :

SVTH :

Trang 17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU
Qd 

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

Mx 4100x10  3 x10  2 x115 2

55.27(T )  10.431(T ) => THỎA

g
9.81

 Điều kiện 2 :
Biên độ chấn động phải thích hợp thì mới hạ cọc dễ dàng.
Biên độ chấn động phụ thuộc vận tốc góc, loại cọc và loại đất .
Với  =1250 vòng/phút=130rad/s tra bảng 4.19 (Thiết kế thi công cầu _ Nguyễn
Huy Chính) => A = 0,8-1,0 cm
Vậy với A=9,5 mm là hợp lý .


Điều kiện 3 : Tổng ngoại lực tác động lên cọc phải đủ lớn, đảm bảo hạ cọc
và nhổ cọc được nhanh .
Q  q  q p �p.F

1 

Q  q  qp
Qd

 2

q=35,5kg/mx11.6m = 411.8 kg :trọng lượng cọc
qp= 0 : trọng lượng các phần phụ tác dụng lên cọc
p=1,5 kG/cm2 : Trị số áp lực để hạ cọc
F=45,21cm2 : Diện tích tiết diện cọc
Qd= 55,72 T : Lực kích động của máy chấn động
1 =0,15 và  2 =0,5 :Hệ số lấy cho cọc cừ ván thép

Thay vào :

Q q��
q p �۳
p.F

1 

Q  q  qp
Qd

4, 7 0, 2698 1,5.103.45, 21

 2 � 0,15 

4,9698 0, 068

4, 7  0, 2698
 0,5 � 0,15  0,17  0,5
55,72

Chọn búa như trên là hợp lý .
3.2. Biện pháp thi công hệ móng cọc khoan nhồi:
3.2.2Thi công cọc khoan nhồi:
- Theo điều kiện địa chất: lớp 1 là đất cát hạt vừa, lớp 2 là đất sét pha cát dẻo,
lớp 3 là đất sét chặt và vị trí trụ thi công ở giữa sông và có nước mặt nên ta
chọn phương pháp khoan tạo lỗ dùng ống vách.
*Ưu điểm của cọc khoan nhồi:
+ Rút bớt được công đoạn đúc sẵn cọc, do đó không còn các khâu xây dựng bãi
đúc, lắp dựng ván khuôn, chế tạo mặt bằng hoặc mối nối cọc. Đặc biệt không

SVTH :

Trang 18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

cần điều động những công cụ vận tải và bốc xếp cồng kềnh trong khâu vận
chuyển cẩu lắp phức tạp .
+ Vì cọc đúc ngay tại móng, nên có khả năng thay đổi kích thước hình học, chẳng
hạn chiều dài, đường kính cọc và số lượng cốt thép so với bản vẽ thiết kế, để phù
hợp với thực trạng của đất nền được phát hiện chính xác hơn trong quá trình thi
công .
+ Cọc khoan nhồi có khả năng sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau, dễ
dàng vượt qua được những chướng ngại vật.
+ Cọc khoan nhồi thường tận dụng hết khả năng chịu lực của vật liệu, do đó
giảm được số lượng cọc trong móng. Đặc biệt cốt thép chỉ bố trí theo yêu cầu
chịu lực khi khai thác, không cần bổ sung nhiều cốt thép như cọc đúc sẵn để
chịu lực trong quá trình thi công cọc.
+ Ít gây tiếng ồn và chấn động mạnh làm ảnh hưởng môi trường sinh hoạt xung
quanh.
+ Kiểm tra chất lượng đất mà cọc khoan đi qua dể dàng
*Nhược điểm của cọc khoan nhồi
+ Sản phẩm trong suốt quá trình thi công đều nằm sâu dưới lòng đất, các
khuyết tật dễ xảy ra không kiểm tra trực tiếp bằng mắt được, khó xác định chất
lượng sản phẩm và nhất là các chỉ tiêu về sức chịu tải của cọc. Chất lượng phụ
thuộc chủ quan vào trình độ kỹ thuật, khả năng tổ chức và kinh nghiệm chuyên
môn của nhà thầu và đơn vị sản xuất, mặc dầu có thể được trang bị máy móc
chuyên dụng và đồng bộ kể cả những thiết bị kiểm tra chất lượng và thử

nghiệm công trình hiện đại .
+ Thường đỉnh cọc nhồi phải kết thúc trên mặt đất, khó có thể kéo dài thân cọc
lên phía trên, do đó buộc phải làm bệ móng ngập sâu dưới mặt đất hoặc đáy
sông, vì vậy không có lợi về mặt thi công .
+ Rất dể xảy ra khuyết tật ảnh hưởng đến chất lượng cọc, chẳng hạn :
- Hiện tượng thắt hẹp cục bộ thân cọc hoặc thay đổi kích thước tiết diện khi đi qua
nhiều lớp đất đá khác nhau.
- Bê tông xung quanh cọc dể bị rửa trôi lớp xi măng khi gặp mạch ngầm và gây ra
hiện tượng rổ “kẹo lạc’’

SVTH :

Trang 19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

- Ngoài ra còn rất nhiều nguyên nhân chủ quan khác làm cho cọc khoan nhồi kém
chất lượng
+ Thi công cọc đúc tại chổ thường phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết
+ Hiện trường thi công cọc dể bị lầy lội.
* Trình tự thi công cọc khoan nhồi gồm các bước sau đây:
. Công tác chuẩn bị thi công:
- Khi thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần phải điều tra và thu thập các
tài liệu sau:
+ Bản vẽ thiết kế móng cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải, các yêu cầu thử tải
và phương pháp kiểm tra nghiệm thu.
+ Tài liệu điều tra về mặt địa chất, thủy văn nước ngầm.

+ Tài liệu về bình đồ, địa hình nơi thi công, các công trình hạ tầng tại chổ
như đường giao thông, mạng điện, nguồn nước phục vụ thi công.
+ Nguồn vật liệu cung cấp cho công trình, vị trí đổ đất khoan.
+ Tính năng và số lượng thiết bị máy thi công có thể huy động cho công trình.
+ Các ảnh hưởng có thể tác động đến môi trường và công trình lân cận.
+ Trình độ công nghệ và kỹ năng của đơn vị thi công.
+ Các yêu cầu về kỹ thuật thi công và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi.
- Công tác tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần thực hiện các hạng mục sau :
+ Lập bản vẽ mặt bằng thi công tổng thể bao gồm: vị trí cọc, bố trí các
côngtrình phụ tạm như trạm bêtông. Dây chuyền thiết bị công nghệ thi công
như máy khoan, các thiết bị đồng bộ đi kèm, hệ thống cung cấp tuần hoàn vữa
sét, hệ thống cấp và xả nước, hệ thống cấp điện và đường công vụ.
+ Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình.
II.2.2. Yêu cầu về vật liệu, thiết bị:
- Các vật liệu, thiết bị dùng trong thi công cọc khoan nhồi phải được tập kết đầy
đủ theo đúng yêu cầu của hồ sơ thiết kế và các tiêu chuẩn hiện hành.
- Các thiết bị sử dụng như cần trục, máy khoan ... phải có đầy đủ tài liệu về tính
năng kỹ thuật, cũng như chứng chỉ về chất lượng đảm bảo an toàn kỹ thuật của

SVTH :

Trang 20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

nhà chế tạo và phải được kiểm tra an toàn theo đúng các qui tắc kỹ thuật an toàn
hiện hành.

- Vật liệu sử dụng vào các công trình cọc khoan nhồi như ximăng, cốt thép, phụ
gia ... phải có đầy đủ hướng dẫn sử dụng và các chứng chỉ chất lượng của nhà
sản xuất. Các vật liệu như cát, đá, nước, bêtông phải có các kết quả thí nghiệm
đánh giá chất lượng, kết quả ép mẫu ... trước khi đưa vào sử dụng.

Thi công các công trình phụ trợ:
- Trước khi thi công cọc khoan nhồi phải căn cứ vào các bản vẽ thiết kế thi công để
tiến hành xây dựng các công trình phụ trợ như :
+ Đường công vụ để vận chuyển máy móc, thiết bị, vật tư phục vụ thi công .
+ Hệ thống cấp thoát nước và cấp điện khi thi công.
+ Hệ thống cung cấp bêtông gồm các trạm bêtông, các kho chứa ximăng, các
máy bơm bê tông và hệ thống đường ống
+ Lập bản vẽ thể hiện các bước thi công, các tài liệu hướng dẫn các thao tác
thi công đối với các thiết bị chủ yếu, lập qui trình công nghệ thi công cọc khoan
nhồi để hướng dẫn, phổ biến cho cán bộ, công nhân tham gia thi công làm chủ công
nghệ
- Mặt bằng thi công phụ thuộc vào địa hình: ở đây ta sử dụng hệ phao nổi để
đặt máy khoan và neo cố định hệ thống phao nổi.
Công tác khoan tạo lỗ dùng ống vách:
- Ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoài sạt lở vào hố móng, ống
vách thường lắp chân xén bằng hợp kim cứng và sắt.
- Dùng thiết bị khoan, đưa ống vách vào đất và chuyển đất từ cọc nhồi ra bằng
thiết bị khoan tự hành.
Định vị lắp đặt ống vách:
- Ngoài việc sử dụng các lọai máy móc thiết bị trên để đo đạc và định vị cần
dùng thêm hệ thống khung dẫn hướng. Khung dẫn hướng dùng để định vị ống
vách phải đảm bảo ổn định dưới tác dụng của lực thủy động.
. Thiết bị hạ ống vách:

SVTH :

Trang 21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

- Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bên trong
lồng ống vách bằng máy khoan.
Chuẩn bị khoan:
- Trước khi thi công cọc khoan nhồi, cần phải chuẩn bị đầy đủ hồ sơ tài liệu,
thiết bị máy móc và mặt bằng thi công đảm bảo yêu cầu sau:
+ Khoan thăm dò địa chất tại vị trí có lỗ khoan
+ Chế tạo lồng thép.
+ Lập quy trình công nghệ khoan nhồi cụ thể để hướng dẫn phổ biến cho cán bộ,
công nhân tham gia thi công cọc nhồi làm chủ công nghệ.
+ Các chân máy phải được kê cứng và cân bằng để khi khoan không bị nghiêng
hoặc di động.
+ Đầu khoan được treo bằng giá khoan hoặc cần cẩu, trước khi khoan phải
định vị giá khoan cân bằng, đúng tim cọc thiết kế.
. Khoan lỗ:
- Phải lựa chọn thiết bị khoan đủ năng lực và phù hợp với điều kiện địa chất,
thủy văn của công trình để đảm bảo cho việc tạo lỗ khoan đạt yêu cầu thiết kế.
- Phải chờ đến khi bêtông cọc bên cạnh trong cùng một móng đạt tối thiểu 70%
cường độ thiết kế mới được khoan tiếp.
Công tác cốt thép:
- Gia công lồng cốt thép:
+ Lồng cốt thép phải gia công đảm bảo yêu cầu thiết kế về: quy cách, chủng
loại cốt thép, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đường hàn.

+ Cốt thép được chế tạo sẵn ở công trường hoặc nhà máy. Lồng cốt thép gia
công đúng thiết kế. Các cốt thép dọc và ngang ghép thành lồng cốt thép bằng
cách hàn.
+ Các ống thăm dò được hàn trực tiếp lên vành đai hoặc dùng thanh thép hàn
kẹp ống vào đai.

SVTH :

Trang 22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

- Đối với những cọc có đường kính lớn, không được nâng chuyển lồng cốt thép tại 1
hoặc 2 điểm, phải giữ lồng cốt thép tại nhiều điểm để tránh biến dạng .
+ Lồng cốt thép phải được giữ cách đáy lỗ khoan 10cm.
+ Lồng cốt thép sau khi hạ và ống thăm dò phải thẳng và thông suốt .
. Đổ bêtông cọc theo phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn:
- Khi đổ bêtông cần tuân thủ các quy định sau:
+ Trước khi đổ bêtông cọc khoan, hệ thống ống dẫn được hạ xuống cách đáy hố
khoan 20cm. Lắp phểu đổ vào đầu trên ống dẫn.
+ Treo quả cầu đổ bêtông bằng dây thép hoặc dây thừng. Quả cầu được đặt
thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cổ phểu khoảng 20-40cm và phải tiếp
xúc kín khít với thành ống dẫn.
+ Dùng máy bơm rót dần bêtông vào cạnh phểu, không được rót trực tiếp
bêtông lên cầu làm lật cầu.
+ Khi bêtông đầy phểu, thả sợi dây thép giữ cầu để bêtông ép cầu xuống và
tiếp tục cấp bêtông vào phểu.

+ Phải đổ bêtông với tốc độ chậm để không làm dịch chuyển lồng thép và
tránh bêtông bị phân tầng.
+ Trong quá trình đổ bêtông phải giữ mũi ống dẫn luôn ngập vào trong
bêtông tối thiểu là 2m và không vượt quá 5m. Không được cho ống chuyển động
ngang. Tốc độ rút hạ ống khống chế khoảng 1,5m/phút.
+ Bêtông tươi trước khi xả vào máy bơm phải được thí nghiệm kiểm tra chất
lượng bằng mắt và bằng cách đo độ sụt.
+ Nếu độ sụt không đảm bảo thì phải điều chỉnh nhưng không được cho thêm
nước vào vữa.
+ Trong quá trình đổ bêtông, nếu tắc ống cấm không được lắc ngang, cấm dùng
đòn kim loại đập vào vách ống làm méo ống, phải sử dụng vồ gỗ để gõ hoặc
dùng biện pháp kéo lên hạ xuống nhanh để bêtông trong ống tụt ra.
+ Khi đổ bêtông cọc ở giai đoạn cuối thường gặp vữa hạt nhỏ nỗi lên, vì vậy
phải tiếp tục đổ bêtông để toàn bộ vữa đồng nhất dâng lên đến cao độ đỉnh
cọc.
Nghiệm thu cọc khoan nhồi:

SVTH :

Trang 23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU

- Cọc khoan nhồi phải được kiểm tra trong tất cả các công đoạn làm cọc, việc
kiểm tra cọc khoan nhồi nhằm mục đích khẳng định chất lượng bêtông cũng
như sự tiếp xúc giữa bêtông và đất nền tại mũi cọc. Công việc này không liên
quan tới việc thử tải trọng tĩnh cọc mà chỉ đơn thuần là xác định kích thước

hình học cọc.
- Để kiểm tra cọc, hiện nay người ta hay sử dụng các biện pháp thăm dò phát
hiện các khuyết tật của thân cọc và mũi cọc.
- Phương pháp kiểm tra bằng truyền âm (siêu âm):
+ Với phương pháp này có thể khảo sát những thay đổi về chất lượng bêtông
trên toàn bộ chiều dài cọc và vị trí cục bộ khuyết tật có thể xảy ra.
+ Nguyên lí:
. Phát một chấn động siêu âm trong một ống nhựa đầy nước đặt trong thân cọc.
. Đầu thu đặt cùng mức trong một ống khác cũng chứa đầy nước, được bố trí
trong thân cọc.
. Đo thời gian hành trình và biểu lộ độ dao động thu được.
- Tuy nhiên về tổng thể phương pháp đo chỉ khảo sát phần lõi cọc bao quanh các
ống để sẵn, bởi vậy nó bỏ qua các khuyết tật ở thành biên cọc
3.3. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc:
3.3.1. Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván khuôn:
Sử dụng ván khuôn gỗ. Chiều cao bệ là 1,5m.
Thiết kế ván khuôn đứng và ván khuôn đáy theo cường độ và biến dạng
Cấu tạo của ván khuôn như hình dưới:

SVTH :

Trang 24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG CẦU

GVHD: Th.S: NGUYỄN ĐÌNH MẬU
Thanh giằng

Tấm ván khuôn đứng

Thanh thép giằng

L2

L1

L1

Thanh gỗ nẹp

* Thành bên của ván khuôn chịu tác dụng của các lực :
0,75m

Ap lực vữa
(p)

3.3.1.1.

Lực dầm (f)

Bt rơi từ trên
cao (q)

Xác định áp lực vữa (p)

Bệ cọc có kích thước: 1.5 x 6 x 9.6
=> thể tích của bệ là: Vb =86.4m3.
Tốc độ đổ bêtông là 4m3/h. Dùng ống vòi voi để đổ bêtông và dùng đầm chấn
động trong để đầm chặt hỗn hợp bêtông.

Lượng bêtông đổ được trong vòng 4h là: 4 x 4 = 16(m3)
Diện tích mặt cắt của bệ là: Sb = 6x9.6 = 57.6 (m2).

SVTH :

Trang 25