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

ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

MỤC LỤC
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG..........................................................................................................3
I.1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO.......................................................................................................................................3
I.2 NỘI DUNG THIẾT KẾ..................................................................................................................................3
I.2.1 Trình bày biện pháp thi công chủ đạo..............................................................................3
I.2.2 Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn..........................................................................3
I.2.3 Thiết kế công tác đóng cọc....................................................................................................4
I.2.4 Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc.............................................................................................4
I.2.5 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ..........................................................................................4
I.3 LỰA CHỌN CÁC SỐ LIỆU CÒN LẠI............................................................................................................4
CHƯƠNG II : BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO.................................................................................6
II.1 CÔNG TÁC ĐỊNH VỊ HỐ MÓNG..................................................................................................................6
II.2 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MẶT BẰNG, BỐ TRÍ CÔNG TRƯỜNG.................................................................6
II.3 THI CÔNG TRỤ CẦU..................................................................................................................................7
II.3.1 Chuẩn bị....................................................................................................................................... 8
II.3.2 Đóng vòng vây cọc ván thép.................................................................................................9
II.3.3 Đổ bê tông bịt máy hố móng:..............................................................................................9
II.3.4 Đổ bê tông móng khối:........................................................................................................10
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THI CÔNG CỌC VÁN THEP VÀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THEP.......11
III.1 THIẾT KẾ VÒNG VÂY CỌC VÁN............................................................................................................11
III.1.1 Kích thước vòng vây............................................................................................................11
III.1.2 Chọn loại cọc ván.................................................................................................................11
III.1.3 Xác định bề dày lớp BT bịt đáy.......................................................................................11
III.1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi công
................................................................................................................................................................... 14
III.2 KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA CÁC BỘ PHẬN VÒNG VÂY :........................................................................37
III.2.1 Kiểm tra cọc ván thép :......................................................................................................37

III.2.2 Tính toán khung vành đai :...............................................................................................40
III.2.3 Tính toán thanh chống.......................................................................................................41
III.2.4 Chọn búa đóng cọc ván :....................................................................................................42
III.3 BIỆN PHÁP THI CÔNG HỆ MÓNG CỌC ĐÓNG :..................................................................................44
III.3.1 Tính toán phân đoạn cọc..................................................................................................44
III.3.2 Tính và chọn búa đóng cọc :............................................................................................45
III.3.3 Kiểm tra độ chối:.................................................................................................................47
III.3.4 Chọn giá búa :.........................................................................................................................47
III.3.5 Mô tả biện pháp đóng cọc :..............................................................................................48
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐÔ BỆ CỌC......................................................................52
IV.1 THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐÔ BỆ CỌC.....................................................................................................52
IV.1.1 Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống và hệ đỡ ván khuôn:.......................52
IV.1.2 Thiết kế công tác đổ bêtông khối lớn cho móng bệ..............................................52
IV.2 CHỌN LOẠI VÁN KHUÔN, BỐ TRÍ KHUNG CHỐNG VÀ HỆ ĐỠ VÁN KHUÔN:.................................55
IV.2.1 Ván khuôn thành bên của bệ cọc:..................................................................................55
IV.2.2 Ván khuôn đáy của bệ cọc:...............................................................................................60
SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 1


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

CHƯƠNG V THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐÔ THÂN TRỤ...................................................................72
V.1 THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐÔ BÊTÔNG KHỐI LỚN CHO THÂN TRỤ:.......................................................72
V.2 THIẾT KẾ VÁN KHUÔN BÊN ĐÔ BÊTÔNG THÂN TRỤ.........................................................................74

V.3 .THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐÔ THÂN TRỤ................................................................................................74
V.4 .CHỌN LOẠI VÁN KHUÔN, BỐ TRÍ KHUNG CHỐNG VÀ HỆ ĐỠ VÁN KHUÔN...................................74
V.4.1 Xác định áp lực vữa (p):.......................................................................................................75
V.4.2 Tính ván lát:.............................................................................................................................. 77
V.4.3 Kiểm toán các bộ phận của khung và sườn cứng tựa lên chu vi ván thép.....78
V.4.4 Tính hệ giằng........................................................................................................................... 78

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 2


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
I.1

Số liệu đầu vào

- Phạm vi đồ án : Thiết kế thi công cho một trụ cầu dưới sông .
- Nội dung thiết kế :
1. Trình bày biện pháp thi công chủ đạo.
2. Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn.
3. Thiết kế công tác đóng cọc.
4. Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc.
5. Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ.

- Qui mô công trình :
+

Số hàng cọc:

13

+

Số cột:

2

+

Số lượng cọc:

26 (cọc)

+

Chiều sâu cọc đóng trong đất:

+

Kích thước cọc: cọc vuông

Lc = 21m
30x30 cm

- Loại địa chất DC2
3
1. Lớp 1: Bùn : h1 = 0.5 m , γ 1 = 1.21 T / m ,  1 = 00

2. Lớp 2: Đất sét trạng thái mềm : h2 = 4 m ,

γ2

3
= 1.58 T / m ,  2 = 140

3
3. Lớp 3: Đất sét pha cát chặt : h3 = 11m , γ 3 = 1.71 T / m ,  3 = 190

4. Lớp 4: Đất sét cứng :h4 = ∞m ,

γ4

3
= 1.85 T / m ,  4 = 220

- Chiều cao thân trụ tính từ đỉnh bệ cọc :

H2 = 9m

- Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ

Hn =5.6m

I.2 Nội dung thiết kế

I.2.1 Trình bày biện pháp thi công chủ đạo
I.2.2 Thiết kế hệ vòng vây cọc ván thép ngăn
1. Chọn loại cọc ván, kích thước vòng vây.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 3


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

2. 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.
3. Tính và lựa chọn búa đóng cọc ván.
I.2.3 Thiết kế công tác đóng cọc
1. Tính toán phân đoạn cọc.
2. Tính và lựa chọn búa đóng cọc.
3. Mô tả biện pháp đóng cọc.
I.2.4 Thiết kế ván khuôn đổ bệ cọc
1. Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống hoặc bệ đỡ ván khuôn.
2. Kiểm tra bài toán ván khuôn đáy theo cường độ và biến dạng.
I.2.5 Thiết kế ván khuôn đổ thân trụ
1. Chọn loại ván khuôn, bố trí khung chống, khung giằng.
2. Kiểm tra bài toán ván khuôn thành.
I.3 Lựa chọn các số liệu còn lại
Sơ đồ vị trí các cọc như hình vẽ :

17200
1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

2000

300
300

400

1200

400

400

Hình 1.1: Sơ đồ bô tri cọc trong bệ móng
 Khoảng cách từ tim trụ đến bờ trái, bờ phải như sau : Lt = 20m: Lp = 40m
 Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ :Hn=5.6 m
 Chiều cao đáy đài cọc so với mặt đất : Lc2 = Hn – H1 -0.5m=5.6-1.5-0.5= 3.6 m
 Chiều cao bệ cọc : H1 = 1.5m.
 Kích thước thân trụ : 1.2m x 13.2 m.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 4

1200

400


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

A 2  A1  1�2  15.2  1�2  13.2 m ;
B2  B1  0.4 �2  2  0.4 �2  1.2 m

Kích thước mũ trụ : 1.2 x 13.2m
Cọc 30x30. Sức chịu tải Ptk = 2,1 T/m.
----------------------------------------

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 5


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

CHƯƠNG II : BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO
Trong quá trình thi công cần làm những công tác sau:
 Công tác định vị hố móng
 Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí công trường
 Thi công trụ cầu
II.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 α,

 tính ra theo vị trí của từng trụ (Phương pháp tam giác ). Ta phải 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.

Hình 2.1: Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác
II.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.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 6


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

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.
II.3 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.
 Vận chuyển cọc, búa, và cần cẩu đến vị trí thi công, dựng khung định vị, làm các hệ
cụm đầu cọc ở các tầng của khung định vị.
 Dùng cẩu lắp giá búa, tiến hành đóng cọc đến đúng cao độ thiết kế , đóng đúng số
cọc thiết kế. Trong quá trình đóng cọc phải thường xuyên theo dõi độ nghiêng của
cọc và độ chối của cọc.
17200
1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

1200

2000

300
300

400

1200

400

400

Hình 2.2: Sơ đồ đóng cọc

 Bước 2 :
 Tiến hành đóng cọc ván thép làm vòng vây ngăn nước trong phạm vi bệ trụ.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 7

400


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

 Dùng bơm cao áp xói 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 Tiến hành hút nước làm khô hố móng.

 Bước 4 :
 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 đến 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.
Diễn giải chi tiết từng công việc như sau:
II.3.1 Chuẩn bị
Đã nêu rõ ở trên.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 8


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

II.3.2 Đóng vòng vây cọc ván thép
Ở đây ta chọn vòng vây cọc ván thép để thi công. Phương pháp này hợp lí về mặt kĩ
thuật vì thuận lợi trong thi công, tiết kiệm vì thi công xong có thể tiến hành tháo dỡ và
dùng lại cho nên đảm bảo yêu cầu về cả hai mặt kinh tế và kĩ thuật. Ở đây,các bệ móng
đều có dạng hình chữ nhật nên ta chọn vòng vây có hình dạng như đáy móng (hình chữ

nhật) nhưng kích thước lớn hơn một ít để đề phòng lệch lạc trong khi đóng cọc ván và
thuận lợi khi thi công lắp ván khuôn bê cọc. Chiều dài cọc ván thép được xác định theo
tính toán. Để đảm bảo hàng rào cọc ván thép khi thi công được kín sít và cọc ván không bị
lệch trong khi đóng thì ta phải có khung định vị . Khung định vị được hàn bằng thép I hoặc
C. Trước khi lắp khung định vị cần hạ 4 cọc định vị ở 4 góc của khung để giữ ổn định cho
khung trong suốt quá trình thi công và định vị chính xác vị trí của khung.
Để đảm bảo điều kiện hợp long cho vòng vây cọc ván được dễ dàng thì ngay từ đầu ta
ghép 2 3 cọc ván thành một nhóm ăn khớp vào các nhóm đã đóng trước, như vậy nhóm
trước sẽ là cọc dẫn cho nhóm sau. Cứ như vậy tiếp tục lắp và đóng cọc ván quanh vòng
vây cho đến khi hợp long với nhóm đầu tiên. Trong quá trình hạ ta tiến hành hạ đều trên
toàn chu vi móng tức là hạ mỗi nhóm xuống 2 2.5m thì dừng lại và hạ tiếp nhóm tiếp
theo cứ như thế đến nhóm cuối cùng. Rồi hạ tiếp nhóm đầu tiên xuống 2 2.5m nữa cứ
như vậy ta hạ toàn bộ vòng vây tới độ sâu thiết kế.
II.3.3 Đổ bê tông bịt máy hố móng:
Sau khi đã hoàn thành công tác lấy đất trong đáy hố móng và làm sạch hố móng ta
tiến hành đổ bê tông bịt đáy hố móng. ở đây đổ bê tông dưới nước bằng phương pháp vữa
dâng. Theo phương pháp này thì trước hết ta dùng các ống tre (hoặc ống thép) có
=1015cm đục thông các đốt với nhau và đầu cuối ống có đục các lỗ có =1.0 1.5 cm
đặt cách đều nhau trong hố móng. Sau đó đổ cốt liệu thô, cỡ hạt tối thiểu là 12.5mm (tốt
nhất là 25 mm) vào hố móng bằng thùng hoặc ben cho tới khi bằng chiều dày thiết kế của
lớp bê tông bịt đáy, tiến hành làm phẳng lớp đá này. Sau đó ta luồn các ống bơm bê tông
vào các ống tre (ống thép) đã đặt sẵn trong hố móng cho tới khi chạm đáy hố móng rồi
bơm bê tông vào. Vữa bê tông sẽ trào qua các lỗ đục sẵn ở đầu cuối ống tre và lấp vào khe
hở của các viên đá tạo thành một khối liên kết chặt. Trong quá trình bơm ta phải nâng ống
phun vữa từ từ cho đến khi cả khối đá dăm được bơm vữa.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 9


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Khi lớp bê tông này đủ cường độ ta hút nước ra ngoài, làm sạch hố móng và lắp ván
khuôn đổ bê tông móng mố. Trong quá trình thi công nếu vòng vây không kín thì vẫn phải
bố trí máy bơm hút nước ra để không ảnh hưởng tới chất lượng bê tông đang đổ.
II.3.4 Đổ bê tông móng khối:
Sau khi lớp bê tông bịt đáy đủ cường độ ta hút nước ra khỏi hố móng và làm sạch
hố móng. Sau đó tiến hành đập lộ cốt thép đầu cọc ra từ (20 40) cọc đối với cọc bê tông
cốt thép tiết diện 30x30. Tiếp theo ta lắp dựng cốt thép, ván khuôn, bố trí mặt bằng đổ bê
tông và đổ bê tông. Công tác chuẩn bị phải tiến hành thận trọng, khẩn trương để trong quá
trình đổ bê tông không có sự cố xảy ra. Để đảm bảo tốt các điều kiện trên phải có dự
phòng về thiết bị, nhân lực.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 10


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THI CÔNG CỌC VÁN THÉP VA

CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP
III.1 Thiết kế vòng vây cọc ván
III.1.1 Kích thước vòng vây
Chiều sâu sâu mực nước thi công, chọn

Hn = 5.6m

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 kích thước vòng vây cọc
ván như sau :

Hình 3.1: Kich thước vòng vây
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 6.6m.
-Chọn chiều dài vòng vây : A v  A1  2 �1  15.2  2  17.2(m)
-Chọn chiều rộng vòng vây : Bv  B1  2 �1  2  2  4(m)
III.1.2 Chọn loại cọc ván
Tổng chu vi cọc vòng vây cọc ván cần thiết là (17.2+4)x2=42.8(m). chọn lọai cọc ván
do Luxembourg sản xuất. Còn cụ thể loại nào thì sau khi xác định được nội lực ta sẽ chọn
sau.
III.1.3 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.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 11

ĐAMH THI CƠNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Bề dày lớp bêtơng bịt đáy :
.H. n
 n.0 . bt  k.U.  .m

hb �
Trong đó:

2
 : diện tích mặt bằng trong vòng vây,   Bv �A v  4 �17.2  68.8 m

H: chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp BTBĐ đến mực nước
thi công:
H  H n  0.5  5.6  0.5  6.1 (m)

k: số lượng cọc trong móng, k=26 (cọc)
2
F: diện tích 1 cọc, F  0.3 �0.3  0.09 (m )

 n : dung trọng của nước,  n  1(T / m3 )
 bt : dung trọng của bê tông bòt đáy,  bt  2.35(T / m3 )
 0 : diện tích mặt bằng trong vòng vây khơng xét đến cọc,
 0 =  - k.F=68.8-0.09x26=66.46( m2)
f1 : ma sát giữa cọc với bêtông bòt đáy, f  20T / m 2
U : chu vi một cọc, U  4 �0.3 = 1.2 (m)
n: hệ số giảm tải, n=0.9

68.8 �6.1 �1
hb �
(0.9 �66.46 �2.35  26 �1.2 �20) �0.9
h b �0.61(m)
Chọn lớp bêtông bòt đáy dày 1.0m
* Phương pháp đổ bêtơng bịt đáy :
Tiến hành đổ bêtơng bịt đáy theo phương pháp vữa dâng :
Bán kính hoạt động của ống : R  2 m

SVTH : LÊ NGOC PHƠ

MSSV : 1251090244

Trang 12


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

2
2
2
Diện tích hoạt động của một ống : Fo   �R   �2  12.56 m

n

Số ống cần thiết :

F 68.8

 5.48
Fo 12.56
(ống)

Chọn 6 ống.
* Sau khi xác định bề dày lớp BTBĐ đủ điều kiện ổn định, ta kiểm tra điều kiện cường độ
cho lớp BTBĐ :
Tách 1 dải BTBĐ 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 BTBĐ:

q1   b .H b .1  2.35 ��
1 1  2.35 (T/m)
Trong đó :

 b =2.35 T/m3 :Dung trọng của lớp BTBĐ.

Hb=1 m

: Bề dầy của lớp BTBĐ

1m

: Bề rộng của dải BTBĐ đang xét.

 Áp lực đẩy của nước :

q2   .H.1  1�6.1�1  6.1 (T/m)
Trong đó :

 =1T/m3

:Dung trọng của nước.

H=6.1m

:Chiều sâu cột nước, từ lớp đáy BTBĐ đến mực nước thi công.

1m

: Bề rộng của dải BTBĐ đang xét.

Nội lực phát sinh trong dầm :
M max 

q1  q2 2 2.35  6.1 2
.l 
�4  7.5(T .m)
8
8
=> căng thớ trên.

Momen kháng uốn của dầm :

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 13


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

b.hb 2 1.12
W

 0,17 (m3 )
6
6

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBĐ phải nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép của BT,
k
2
sử dụng BT mác 100 => [ ]bt  4.8 kG / cm theo TCVN 5574-2012 Kết cấu bê tông cốt

thép – Tiêu chuẩn thiết kế
k

M max
7.5

 44.12 T / m 2  4.412 kG / cm2  [ ]btk  4.8 kG / cm 2
W
0.17

Vậy lớp BTBĐ thỏa mãn điều kiện cường độ .
III.1.4 Tính độ ổn định của kết cấu vòng vây cọc ván trong các giai đoạn thi
công
III.1.4.1 Gỉa sử cọc ván thép đóng xuống lớp 2 và không làm bê tông bịt đáy và
không làm khung chống.
III.1.4.1.1 Giai đoạn 1: Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, hút hết bùn và
đổ bêtông bịt đáy.

Với cách bố trí cọc định vị như trên thì cọc định vị không có tác dụng chịu lực, mà áp
lực sẽ truyền hết vào cọc ván thép.
Ở giai đọan này ta đào bỏ lớp bùn trong vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm, nên mực
nước 2 bên thành cọc ván là như nhau, chỉ có chênh lệch áp lực do đất bùn bị đẩy nổi,
nhưng rất nhỏ, có thế bỏ qua. Sau đó ta tiến hành đổ BT bịt đáy, bằng phương pháp
vữa dâng.
III.1.4.1.2 Giai đoạn 2:
Đã đổ bê tông bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép như
sau

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 14


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt dưới của lớp thứ

1. Giả thiết cọc được cắm vào lớp thứ 2 (0 ≤ t ≤ 4m)(*). Có lớp bêtông bịt đáy, t được
xácđịnh từ điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván quanh tâm O cách
mặt trên lớp bê tông bịt đáy 0.5m (trên hình vẽ).
Tính toán hệ số áp lực đất chủ động và bị động.
 Hệ số áp lực đất chủ động:

- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 1:
- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 2:
- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 3:
- Hệ số áp lực đất chủ động lớp 4:

K a1  tan 2 (450 
K a2  tan 2 (45 

1
00
)  tan 2 (450  )  1
2
2

2
140
)  tan 2 (450 
)  0.6104
2
2

K a3  tan 2 (450 

3

190
)  tan 2 (450 
)  0.509
2
2

K a4  tan 2 (450 

4
220
)  tan 2 (450 
)  0.455
2
2

 Hệ số áp lực đất bị động

- Hệ số áp lực đất bị động lớp 1:
- Hệ số áp lực đất bị động lớp 2:
- Hệ số áp lực đất bị động lớp 3:
- Hệ số áp lực đất bị động lớp 4:

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

K 1p  tan 2 (450 

1
00
)  tan 2 (450  )  1
2

2

K p2  tan 2 (450 

2
140
)  tan 2 (450 
)  1.6383
2
2

K 3p  tan 2 (450 

3
190
)  tan 2 (450 
)  1.965
2
2

K p4  tan 2 (450 

4
220
)  tan 2 (450 
)  2.198
2
2

MSSV : 1251090244

Trang 15


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

 Xác định áp lực đất chủ động, bị động và áp lực nước tác dụng lên cọc ván thép.
 Áp lực chủ động:
 Áp lực đất chủ động:
Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : na=1.2
+ Áp lực đất chủ động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :
E1 

1
1
n a �K a2 � '2 �t 2  �1.2 �0.6104 �(1.58  1) �t 2  0.2124t 2 (T / m)
2
2

Điểm đặt
z10 

2
t  0.5(m)
3

Mô men gây ra tại tâm O
2

M1  E1 �z1  0.2124t 2 �( t  0.5)  0.1416t 3  0.1062t 2 (T.m / m)
3

+ Áp lực đất chủ động sinh ra do lớp bê tông bịt đáy gây ra tác dụng lên cọc ván :
E 3  n a �K a2 � bt �h b �t  1.2 �0.6104 �2.35 ��
1 t  1.7213t(T / m)

Điểm đặt
z3 

t
 0.5(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
t
M 3  E 3 �z 3  1.7213t �(  0.5)  0.8607t 2  0.8607 t(T.m)
2

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 16


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :
M1gl  M1  M 3
 (0.1416t 3  0.1062t 2 )  (0.8607t 2  0.8607 t)
=0.1416t 3  0.9669t 2  0.8607t(Tm / m)



Áp lực nước chủ động:
1
1
E 2  � n �t 2  ��
1 t 2  0.5t 2 (T / m)
2
2

Điểm đặt
z2 

2t
 0.5(m)
3

Mô men gây ra tại tâm O
�2t
�
M 2  E 2 �z 2  0.5t 2 ��  0.5 � 0.3333t 3  0.25t 2 (T.m / m)
�3
�
1
1

E 4  � n �h 2  ��
1 (5.6  0.5) 2  18.605(T / m)
2
2

Điểm đặt
z4 

2h 2 �5.6 56

 (m)
3
3
15

Mô men gây ra tại tâm O
61
M 4  E 4 �z 4  18.605 �  75.66(T.m / m)
15

 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :
M 2gl  M 2  M 4



 (0.3333t 3  0.25t 2 )  75.66  0.3333t 3  0.25t 2  75.66(Tm / m)

 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực chủ động gây ra :
M gl  M1gl  M 2gl  (0.1416t 3  0.9669t 2  0.8607t)  (0.3333t 3  0.25t 2  75.66)
=0.4749t 3  1.2169t 2  0.8607t  75.66(Tm / m)

 Tổng Áp lực bị động:
 Áp lực đất bị động:
Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : np=0.8
Áp lực đất bị động do lớp 1 tác dụng lên cọc ván :

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 17


ĐAMH THI CÔNG CẦU

E7 

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

1
1
n p �K1p � '1�h12  �0.8 ��
1 (1.21  1) �0.52  0.021(T / m)
2
2

Điểm đặt:

z7 

2
1
h1  (m)
3
3

Mô men gây ra tại tâm O
1
M 7  E 7 �z 7  0.021�  0.007(T.m / m)
3

Áp lực do lớp 1 truyền xuống các lớp dưới
E8  n p �K1p � '1�h1 �t
 0.8 ��
1 (1.21  1) �0.5 �t  0.084t(T / m)

Điểm đặt
z8 

t
 0.5(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
t
M8  E 8 �z8  0.084t �(  0.5)  0.042t 2  0.042t(T.m)
2

+ Áp lực đất bị động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :
E9 

1
1
n p �K 2p � '2 �t 2  �0.8 �1.6383 �(1.58  1) �t 2  0.3801t 2 (T / m)
2
2

Điểm đặt:

z9 

2
t  0.5(m)
3

Mô men gây ra tại tâm O
2
M 9  E9 �z9  0.3801t 2 �( t  0.5)  0.2534t 3  0.1901t 2 (T.m / m)
3

 Mô men giữ tại tâm O do áp lực đất bị động gây ra :
M1giu  M 7  M8  M 9
 0.007  (0.042t 2  0.042t)  (0.2534t 3  0.1901t 2 )
=0.2534t 3  0.2321t 2  0.042t  0.007(T.m / m)



Áp lực nước bị động:
E 5   n �h �t  1�6.1�t  6.1t(T / m)

Điểm đặt

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 18


ĐAMH THI CÔNG CẦU

z5 

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

t
 0.5(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
�t
�
M 5  E 5 �z 5  6.1t ��  0.5 � 3.05t 2  3.05t(T.m / m)
�2
�
1
1
E 6  � n �t 2  ��
1 t 2  0.5t 2 (T / m)
2

2

Điểm đặt
z6 

2t
 0.5(m)
3

Mô men gây ra tại tâm O
M 6  E 6 �z 6  0.5t 2 �(

2t
 0.5)  0.3333t 3  0.25 t 2 (T.m / m)
3

 Mô men giữ tại tâm O do áp lực nước bị động gây ra :
M 2giu  M 5  M 6
 (3.05t 2  3.05t)  0.3333t 3  0.25 t 2  0.3333t 3  3.3t 2  3.05t(Tm / m)



 Mô men giữ tại tâm O do áp lực bị động gây ra :
M giu  M1giu  M 2giu  (0.2534t 3  0.2321t 2  0.042t  0.007)  (0.3333t 3  3.3t 2  3.05t)
=0.5867t 3  3.532t 2  3.092t  0.007(Tm / m)

 Điều kiện chống lật tại O
M gl
M giu

 0.95

hay thay các momen vào bất phương trình trên, ta được:

0.08275t 3  2.1385t 2  2.0767t  75.6534  0

Giair phương trình trên ta được
�t  5.05(m)
�
�t  23.03(m)
�t  7.86(m)
�
Loại (vì 0 �t �4(m)

III.1.4.2 Gỉa sử cọc ván thép đóng xuống lớp 3 và không làm bê tông bịt đáy và
không làm khung chống.


Hút hết nước và hút 0.5m bùn.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 19


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt dưới của lớp thứ 2.
Giả thiết cọc được cắm vào lớp thứ 3 (0 ≤ t ≤ 11m)(*). Khi không có lớp bêtông bịt đáy, t
được xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván quanh tâm O

E8

1
E6

4m

2

E9

E1

E10
E7

11m

t

3

E3

4m

0.5m

5.6m

1m

tại mũi cọc ván thép (trên hình vẽ)

E4

E11

E2
E5

E12
O

Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:
M gl  m.M giu

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 =0.95: hệ số an toàn.
 Xác định áp lực đất chủ động, bị động và áp lực nước tác dụng lên cọc ván thép.
 Áp lực chủ động:
 Áp lực đất chủ động:
Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : na=1.2

+ Áp lực đất chủ động do lớp 1 tác dụng lên cọc ván :

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 20


ĐAMH THI CÔNG CẦU

E8 

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

1
1
n a �K1a � '1�h12  �1.2 ��
1 (1.21  1) �0.52  0.0315(T / m)
2
2

1
1
25
z8  h1  4  t  �0.5  4  t 
 t(m)
3
3
6

Điểm đặt:

Mô men gây ra tại tâm O
M8  E8 �z8  0.0315 �(

25
 t)  0.0315t  0.1313(T.m / m)
6

Áp lực do lớp 1 truyền xuống các lớp dưới
E 9  n a �K1a � '1�h1 �(t  4)
 1.2 ��
1 (1.21  1) �0.5 �(t  4)  0.126t  0.504(T / m)

Điểm đặt
z9 

t4
(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
M 9  E 9 �z 9  (0.126t  0.504) �(

t4
)  0.063t 2  0.504t  1.008(T.m)
2

+ Áp lực đất chủ động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :
E10 

1
1
n a �K a2 � '2 �h 2 2  �1.2 �0.6104 �(1.58  1) �42  3.399(T / m)
2
2

Điểm đặt
1
4
z10  h 2  t   t(m)
3
3

Mô men gây ra tại tâm O
4
M10  E10 �z10  3.399 �(  t)  3.399 t  4.532(T.m / m)
3

Áp lực do lớp 2 truyền xuống các lớp dưới
E11  n a �K a2 � '2 �h 2 �t  1.2 �0.6104 �(1.58  1) �4 �t  1.7t(T / m)

Điểm đặt
z11 

t
(m)
2

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 21


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Mô men gây ra tại tâm O
t
M11  E11 �z11  1.7t �  0.85t 2 (T.m / m)
2

+ Áp lực đất chủ động do lớp 3 tác dụng lên cọc ván :
E12 

1
1
n a �K 3a � 3 �t 2  �1.2 �0.509 �1.71�t 2  0.5222t 2 (T / m)
2
2

Điểm đặt
t
z12  (m)
3

Mô men gây ra tại tâm O

t
M12  E12 �z12  0.522t 2 �  0.1741t 3 (T.m)
3

 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :
M1gl  M8  M 9  M10  M11  M12
 (0.0315t  0.1313)  (0.063t 2  0.504t  1.008)  (3.399 t  4.532)  0.85t 2  0.1741t 3
=0.1741t 3  0.913t 2  3.9345t  5.6713(Tm / m)



Áp lực nước chủ động:
1
1
E 6  � n �h 2  ��
1 (5.6  0.5  4) 2  51.005(T / m)
2
2

Điểm đặt
z6 

h
10.1
t
 t(m)
3
3

Mô men gây ra tại tâm O

10.1 �
�
M 6  E 6 �z 6  51.005 ��  t � 51.005t  171.717(T.m / m)
�3
�
E 7  K a3 � n �h �t  0.509 ��
1 (5.6  0.5  4) �t  5.1409t(T / m)

Điểm đặt
z7 

t
(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 22


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

t
M 7  E 7 �z 7  5.1409t �  2.571t 2 (T.m / m)

2

 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực đất chủ động gây ra :
M 2gl  M 6  M 7
 (51.005t  171.717)  2.571t 2  2.571t 2  51.005t  171.717(Tm / m)



 Mô men gây lật tại tâm O do áp lực chủ động gây ra :
M gl  M1gl  M 2gl  0.1741t 3  0.913t 2  3.9345t  5.6713  2.571t 2  51.005t  171.717
=0.1741t 3  3.484t 2  54.9395t  177.3883(Tm / m)

 Tổng Áp lực bị động:


Áp lực đất bị động:

Hệ số vượt tải của áp lực đất chủ động : na=0.8
+ Áp lực đất bị động do lớp 2 tác dụng lên cọc ván :
E3 

1
1
n p �K 2p � '2 �h 2 2  �0.8 �1.6383 �(1.58  1) �42  6.0814(T / m)
2
2

1
1
4

z 3  h 2  t  �4  4  t   t(m)
3
3
3
Điểm đặt:

Mô men gây ra tại tâm O
4
M 3  E 3 �z 3  6.0814 �(  t)  6.0814t  8.1085(T.m / m)
3

Áp lực do lớp 2 truyền xuống các lớp dưới
E 4  n p �K 2p � '2 �h 2 �t
 0.8 �1.6383 �(1.58  1) �4 �t  3.041t(T / m)

Điểm đặt
z4 

t
(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
t
M 4  E 4 �z 4  3.041t �  1.5205t 2 (T.m / m)
2

+ Áp lực đất bị động do lớp 3 tác dụng lên cọc ván :
E5 

1
1
n p �K 3p � 3 �t 2  �0.8 �1.965 �1.71�t 2  1.3441t 2 (T / m)
2
2

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 23


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

Điểm đặt
t
z 5  (m)
3

Mô men gây ra tại tâm O
t
M 5  E 5 �z 5  1.3441t 2 �  0.448t 3 (T.m)
3

 Mô men giữ tại tâm O do áp lực đất bị động gây ra :
M1giu  M 3  M 4  M 5
 (6.0814t  8.1085)  1.5205t 2  0.448t 3

=0.448t 3  1.5205t 2  6.0814t  8.1085(T.m / m)



Áp lực nước bị động:
1
1
E1  � n �h 2 2  ��
1 42  8(T / m)
2
2

Điểm đặt
h2
4
 t   t(m)
3
3

z1 

Mô men gây ra tại tâm O
�4 �
M1  E1 �z1  8 ��  t � 8t  10.667(T.m / m)
�3 �

E 2  K 3p � n �h 2 �t  1.965 ��
1 4 �t  7.86t(T / m)

Điểm đặt

z2 

t
(m)
2

Mô men gây ra tại tâm O
t
M 2  E 2 �z 2  7.86t �  3.93t 2 (T.m / m)
2

 Mô men giữ tại tâm O do áp lực nước bị động gây ra :
M 2giu  M1  M 2



 (8t  10.667)  3.93t 2  3.93t 2  8t  10.667(Tm / m)

 Mô men giữ tại tâm O do áp lực bị động gây ra :

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 24


ĐAMH THI CÔNG CẦU

GVHD : Th.S VÕ VĨNH BẢO

M giu  M1giu  M 2giu  (0.448t 3  1.5205t 2  6.0814t  8.1085)  3.93t 2  8t  10.667
=0.448t 3  5.4505t 2  14.0814t  18.7755(Tm / m)

 Điều kiện chống lật tại O
M gl
M giu

 0.95

hay thay các momen vào bất phương trình trên, ta được:

0.2515t 3  1.694t 2  41.5622t  159.552  0

Giair phương trình trên ta được
�t  11.81(m)
�
�t  14.95(m)
�t  3.59(m)
�
Loại (vì 0 �t �11(m)

III.1.4.3 Gỉa sử cọc ván thép đóng xuống lớp 3 và không làm bê tông bịt đáy và làm
một tầng khung chống tại mặt nước thi công.
III.1.4.3.1 Giai đoạn 1: Trước khi thi công khung chống ta hút nước ra 1.5m để dễ
cho việc đặt khung chống.
Xác định chiều sâu đóng cọc trong trường hợp hút 1.5m nước trong hố móng.
Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong đất, chiều sâu này được tính từ mặt dưới của lớp thứ 2.
Giả thiết cọc được cắm vào lớp thứ 3 (0 ≤ t ≤ 11m)(*). Khi không có lớp bêtông bịt đáy, t
được xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định chống quay của tường cọc ván quanh tâm O

tại mũi cọc ván thép (trên hình vẽ)
Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:
M gl  m.M giu

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 =0.95: hệ số an toàn.

SVTH : LÊ NGOC PHÔ

MSSV : 1251090244

Trang 25