Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu: Chương 5 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (P2)

9/25/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Bộ môn Cầu và Công trình ngầm

Website: 

Website:  />
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG 
MỐ TRỤ CẦU
TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Website môn học:  />Hà Nội, 8‐2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
5.2.3.4. Các bước thi công vòng vây cọc ván
– Định vị hố móng;
– Làm khung dẫn hướng;
– Hạ cọc;
– Lắp đặt thanh chống (nếu cần);
– Đổ bê tông bịt đáy (nếu cần);
– Bơm nước khỏi hố móng để thi công hạng mục tiếp theo.
342

1


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
5.2.3.5. Các phương pháp hạ cọc ván

– (1). Phương pháp “đóng”
• Sử dụng thiết bị là búa đóng cọc
– (2). Phương pháp “rung”
• Sử dụng thiết bị là búa rung
– (3) Phương pháp “ép”
• Sử dụng thiết bị là máy ép

343

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
– (1). Phương pháp “đóng”:
• Khi đóng cần chú ý đến
độ mảnh của cọc ván
• Phương pháp đóng có
chi phí thấp tuy nhiên
gây tiếng ồn và chấn
động ảnh hưởng tới
công trình lân cận.
=> hiện nay ít được sử dụng
đặc biệt là khi thi công các
công trình trong thành phố.
344

2


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
Chu kỳ hoạt động của búa đóng cọc

1. Hút
2. Nén
3. Đóng
4. Nổ
5. Xả

345

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
– (2). Phương pháp “rung”:

Búa rung

Nguồn phát điện

Máy cơ sở
Hộp điều
khiển từ xa
Cọc ván

Khung dẫn hướng

346

3


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
Nguyên lý búa rung

347

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
Búa rung

348

4


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
Búa rung kết hợp xói nước

349

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
– (3). Phương pháp “ép”:

350

5


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
Phương pháp “ép”:

351

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
5.2.3.6. Tính toán vòng vây cọc ván
– Các tải trọng tác dụng:
• Áp lực thủy tĩnh;
• Áp lực thủy động (phụ thuộc vào vận tốc nước chảy, dạng
cọc ván và dạng vòng vây);
• Áp lực ngang của đất: chủ động và bị động;
• Do sóng;
• Do lực va của tàu thuyền hoặc cây trôi (phụ thuộc vào cấp
sông) khoảng 10‐20T;
• Lực gió.

352

6


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
• Áp lực ngang của đất
– Áp lực chủ động xuất hiện khi vách chuyển vị ra ngoài khối đất
(đất đẩy vách chống), làm cho mặt đất phía trên có xu thế bị
lún xuống;
– Áp lực bị động phát sinh khi chuyển vị của vách chống hướng

về phía khối đất (vách chống đẩy đất), làm cho mặt đất phía
trên có xu hướng bị trồi lên;
– Vì vách chống có chuyển vị khá lớn nên trong TTGH, áp lực đất
có thể tính theo lý thuyết Coulomb ứng với trường hợp lăng
thể phá hoại có mặt trượt phẳng;
353

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
• Sơ đồ tính VVCV không có thanh chống và BT bịt đáy
(theo tiêu chuẩn cũ 22TCN200‐1989)
– (1). Đất rời:

354

7


9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
– (2). Đất dính: => cần xét 2 sơ đồ tính
• Sơ đồ 1
Tường cọc ván có
dịch chuyển về phía
hố móng nhưng
chưa bị tách ra khỏi
lớp đất dính không
thấm nước.
c = lực dính
 to k p  2c k p

Chú ý:

Ảnh hưởng của lực dính đến áp lực ngang bị động chỉ phát huy
 2c k p
hết tác dụng (               ) ở độ
sâu lớn hơn 1m.
355

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
• Sơ đồ 2
Xét tới khả năng
chuyển vị của tường
cọc ván về phía hố
móng tạo ra khe hở
thẳng đứng giữa đất
và vòng vây trong
phạm vi của lớp đất
không thấm nước
 n  hn  ho 

 to k p  2c k p

• Chú ý: Mô men uốn cho cả 2 sơ đồ lấy tại điểm ngàm ở độ
sâu to so với đáy hố móng. 
356

8

9/25/2013

Thi công hố móng sử dụng VVCV (t.theo)
– Khi tính toán độ bền của tường cọc ván phải đưa vào hệ số
điều kiện làm việc m:
• m = 1.15 – đối với tường vòng vây hình tròn (trên mặt bằng)
• m = 1.10 – đối với tường cọc ván dài < 5m, loại vòng vây khép kín ở 
dạng chữ nhật (theo mặt bằng) có các tầng thanh chống trung gian.

– Hệ số vượt tải, hệ số điều kiện làm việc của từng trường hợp
cụ thể cần được xác định theo quy trình.

357

5.2.4. Thi công ở nơi có nước mặt
• Khi thi công móng nông hoặc bệ (đài) của các loại móng
cọc ở vi trí có nước mặt thì nhất thiết cần phải có một
vòng vây tạm để ngăn nước. Có nhiều loại vòng vây:
–
–
–
–
–
–
–
–

Vòng vây đất
Vòng vây đá hộc
Vòng vây bao tải cát

Vòng vây cọc ván gỗ đơn
Vòng vây cọc ván gỗ kép
Vòng vây cọc ván BTCT
Vòng vây cọc ván thép
Vòng vây thùng chụp
358

9


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
5.2.4.1. Vòng vây đất
– Áp dụng khi Hn ≤ 2m; lưu tốc dòng chảy nhỏ V ≤ 0.5m/s; đắp 4 
hoặc 3 cạnh (thường áp dụng cho móng của các trụ gần bờ).
– Đất ở đáy sông ổn định, ít thấm, không có hiện tượng cát chảy
– Vòng vây sử dụng đất không dễ bị xói và ít thấm
– Để bảo vệ taluy => sử dụng ván gỗ, đá hộc rải trên mặt

359

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Độ dốc taluy: phụ thuộc vào đất ở trạng thái bão hòa nước; 
• Độ dốc ≤ 1:2 ở phía có nước;
• Độ dốc ≤ 1:1 ở phía hố móng.
– Cao độ mặt đê lớn hơn cao độ MNTC ít nhất 0.7m
– Chiều rộng đỉnh vòng vây đất: Bđỉnh ≥ 1m

360

10


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)

361

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
5.2.4.2. Vòng vây đá hộc
– Ở những nơi sẵn có đá hộc có thể áp dụng vòng vây đá hộc.
– Khi dùng vòng vây đá hộc phải đắp thêm một lớp chắn nước
bằng đất sét ở mặt ngoài vòng vây hoặc dùng lõi sét ở trong.

362

11


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Một số vòng vây đá hộc quan trọng còn dùng lõi bê tông hoặc
lõi cọc ván thép:

363

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)

5.2.4.3. Vòng vây cọc ván gỗ
– Khi mực nước khá sâu, vòng vây đất hoặc đá có nhược điểm là
khối lượng lớn làm thu hẹp dòng chảy dẫn đến xói lở đáy sông
và bản thân vòng vây
=> có thể áp dụng vòn vây đất kết hợp cọc ván gỗ (gọi tắt là
vòng vây cọc ván gỗ):

364

12


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Khi mực nước sâu không quá 3m và lưu tốc dòng chảy không
quá 0.5m/s có thể sử dùng vòng vây cọc ván gỗ đơn:
• Đất đắp mặt ngoài
có tác dụng chắn
nước
• Độ dốc đất đắp tùy
thuộc từng loại đất
• Bề rộng đỉnh vòng
vây tối thiểu 0.5m
365

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Để giảm kích thước vòng vây, có thể sử dụng vòng vây cọc ván
kép (thêm lớp cọc ván gỗ ở mặt ngoài để thay thế cho mái dốc
tự nhiên):

• Khoảng cách cọc ván
b > 1.5m, 
• Thông thường nên
chọn b = 0.5‐1.0 hn
nhưng không được
nhỏ quá 0.4‐0.6 lần
chiều dài cọc gỗ.
366

13


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
5.2.4.3. Vòng vây cọc ván thép
– Khi MNTC thấp có thể dùng vòng vây cọc ván thép không có
văng chống

367

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Tăng cường các văng chống ngang khi chiều cao cột nước lớn:

368

14


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Khi hố móng quá rộng, việc sử dụng các văng chống ngang
không hiệu quả thì có thể dùng vòng vây cọc ván thép kép:

369

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
5.2.4.4. Vòng vây thùng chụp
– Trong trường hợp bệ móng cao, cách mặt đất tự nhiên lớn, 
cần phải so sánh giữa trường hợp làm vòng vây cọc ván với
thùng chụp.

370

15


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Thùng chụp được chế tạo sẵn bằng gỗ, thép hoặc BTCT
– Cao độ đỉnh thùng chụp phải lớn hơn MNTC ít nhất 0.7m 
(trong trường hợp có sóng lớn thì phải cấu tạo cao độ này cao
hơn nữa)
– Thùng chụp được sử dụng chủ yếu ở những nơi mà cọc ván
thép sử dụng không hiệu quả (ví dụ tại nơi có nền đá cứng
không đóng được cọc ván hoặc có sóng lớn, nước sâu…)
– Nếu khoảng cách từ đáy sông tới bệ móng không lớn thì có thể
sử dụng thùng chụp không đáy. Ngược lại, nếu khoảng cách

này lớn thì nên sử dụng thùng chụp có đáy.
371

Kết cấu thùng chụp không đáy

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)

372

16


9/25/2013

Kết cấu thùng chụp có đáy

Thi công …

373

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
• Tính toán thùng chụp cần lưu ý các yếu tố:
– Độ bền dưới áp lực thủy tĩnh, áp lực của bê tông dưới nước
lúc đổ và trọng lượng bản thân của kết cấu cần kiểm toán.
– Độ ổn định và sức nổi khi chở nổi tới vị trí hạ và độ ổn định
chống lật sau khi đã đặt thùng (khung vây) xuống đến đáy
– Độ bền khi dùng cẩu đặt thùng chụp (khung vây)
– Công suất tàu kéo, tời và neo khi chuyên chở và hạ thùng
(khung vây) xuống đáy.
374

17


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
5.2.4.5. Đảo nhân tạo
– Là một giải pháp tạo mặt bằng thi công ở nơi có nước mặt
– Dùng để hạ giếng chìm và thùng chìm hơi ép, để bố trí các
thiết bị khoan, thi công cọc thông thường, ở nơi nước sâu từ
4‐6m trở xuống;
– Cao độ mặt đảo lớn hơn MNTC tối thiểu 0.5m
– Kích thước của đảo phải đảm bảo bố trí thuận lợi các thiết bị
thi công…

• a). Đảo nhân tạo không cấu tạo vòng vây
– Áp dụng khi chiều sâu nước ≤ 3‐4m; vận tốc bình quân của
dòng chảy không lớn:

375

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
•
•
•
•

V ≤ 0.03 m/sec với đảo bằng cát nhỏ;
V ≤ 0.8 m/sec với đảo bằng cát thô;

V ≤ 1.2 m/sec với đảo đắp bằng sỏi trung;
V ≤ 1.5 m/sec với đảo đắp bằng sỏi to.

376

18


9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
– Không được phép đắp đảo nhân tạo bằng đất bùn, đất than 
bùn và loại đất hoàng thổ;
– Mái taluy có độ dốc từ 2:1 đối với đất sỏi đến 5:1 đối với đất
cát nhỏ;
– Bề rộng của bờ bảo hộ phải không nhỏ hơn 2m.
– Nên phủ phần trên của đảo và bờ bảo hộ bằng các bao tải nhồi
đất hoặc đá.

377

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
• b). Đảo có vòng vây bảo hộ để ngăn ngừa xói mòn taluy
– Vòng vây này không chịu áp lực của đất đắp (được áp dụng khi
chiều sâu nước không lớn hơn 3m;

378

19

9/25/2013

Thi công ở nơi có nước mặt (t.theo)
• c). Đảo có vòng vây bảo hộ chịu áp lực của đất đắp
– Áp dụng khi chiều sâu nước không lớn hơn 8m; vận tốc dòng
chảy > 1.5m/sec và ở vị trí không thể thu hẹp dòng chảy.
– Khoảng cách b nên lấy:

 o 
b  H tan  45  
2


b  1.5m


với H là chiều cao của đảo và
φ là góc nội ma sát của đất đảo ở trạng thái bão hòa nước.
– Nếu tuân thủ các điều kiện trên thì vòng vây được kiểm toán
chỉ chịu trọng lượng bản thân của đất.
379

5.2.5. Đào đất trong hố móng
• Lý do phải đào đất:
– Tạo mặt bằng thi công;
– Đổ bê tông các cấu kiện nằm dưới mặt đất

• Các biện pháp thi công đào đất:
– Đào thủ công;

– Đào cơ giới.

• Một số lưu ý trong công tác đất:
– Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất, biện pháp làm vách
chống và khối lượng đào đất mà chọn biện pháp thi công cho
phù hợp;
– Lưu ý tránh phá hoại cấu trúc đất;
– Đào đất xong phải vận chuyển ra xa hố móng, tránh đổ sát hố
móng vì có thể gây sạt vách.
380

20


9/25/2013

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Một số loại máy sử dụng cho đào đất:
– Máy ủi;
– Máy xúc gầu thuận;
– Máy xúc gầu nghịch;
– Máy xúc gầu quăng;
– Máy xúc gầu ngoạm;
– Máy hút thủy lực;
– Máy hút dùng khí ép.
381

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy ủi
– Sử dụng khi hố

móng có mái dốc;
– Phù hợp với đất
chặt vừa, khô hoặc
có độ ẩm bình
thường
– Di chuyển đất bằng
máy ủi hoặc máy
cạp đất

382

21


9/25/2013

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy xúc lật
– Xúc đất ở cùng cao độ (hoặc ở phía trên máy)

383

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy xúc gầu thuận
–
–
–
–

Hoạt động ở đáy móng

Hố móng có mái dốc
Phù hợp với đất sét chặt và đất cuội sỏi có độ ẩm bình thường
Xúc đất ở phía trên máy

384

22


9/25/2013

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy xúc gầu nghịch
– Xúc đất ở phía dưới
máy
– Phù hợp với đất chặt
và chặt vừa, khô hoặc
ẩm, rất ẩm.
– Chuyển đất bằng ô tô
tự đổ, máy ủi di chuyển
trên mép hố móng

385

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy xúc gầu quăng
– Phù hợp với hố móng
có mái dốc
– Phù hợp với đất chặt
vừa, khô hoặc ướt, 

trừ bùn và sét nhão.
– Chuyển đất bằng ô tô,
tự đổ, máy ủi di chuyển
trên mép hố móng.

386

23


9/25/2013

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy xúc gầu ngoạm
– Hoạt động ở trong vòng vây cọc ván
– Phù hợp với đất chặt vừa, dính kết yếu
– Máy đặt trên hệ nổi khi hố móng ngập
nước
– Chuyển đất bằng các phương tiện nổi

387

Đào đất trong hố móng (t.theo)
• Máy hút bùn không khí hay máy hút bùn thủy lực, kết
hợp với bơm hút nước.
– Hút bùn ở trong vòng
vây cọc ván
– Phù hợp với đất dính
kết yếu, bị xói
– Chuyển bùn đất bằng cách

đổ trực tiếp ra sông hoặc
do các phương tiện nổi
di chuyển đi
388

24


9/25/2013

5.3. Thi công móng cọc chế tạo sẵn
• Móng sử dụng cọc chế tạo sẵn:
– Cọc được chế tạo sẵn tại nhà máy được vận chuyển tới công
trường và được hạ xuống cao độ thiết kế bằng các thiết bị
chuyên dụng.
– Trong xây dựng cầu sử dụng phổ biến hai loại cọc chế tạo sẵn
như sau:
• Cọc thép
– Cọc thép ống
– Cọc thép hình hộp
– Cọc thép hình chữ H

• Cọc BTCT đúc sẵn
– Cọc BTCT thường
– Cọc BTCT DƯL
389

Thi công móng cọc chế tạo sẵn (t.theo)
5.3.1. Thi công cọc thép
• Một số ưu điểm của cọc thép

– Cọc thép có thể dễ dàng đóng qua các lớp đất rắn chắc, các
chướng ngại vật như gỗ, vỉa đá mỏng…, 
• Do cọc thép có diện tích nhỏ nhưng cường độ của vật liệu
lại cao dẫn đến khả năng chịu lực dội của búa cao.
– Không có hiện tượng vỡ đầu cọc, nứt thân, gãy mũi cọc khi gặp
chướng ngại vật hay khi búa bị chối.
– Nếu đầu cọc bị biến hình (như cong, oằn, tòe đầu) có thể dễ
dàng cắt bỏ và khôi phục lại để tiếp tục đóng
– Khi đã hạ cọc tới độ sâu thiết kế, phần đầu cọc thừa có thể dễ
dàng cắt bỏ và tận dụng
390

25