ĐỒ ÁN THI CÔNG CẦU (GỒM bản vẽ + thuyết minh)

ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. 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.
Số thứ tự: 32

Mã số đề: 4-4-5-4-4-2-4

1. Thể loại và công nghệ:

Giản đơn <> Giá long môn cố định

2. Thông số nhịp:

5 Nhịp, Mỗi nhịp dài L = 27m

3. Khổ cầu:

B = B1 + 2xB2 = 7m + 2x1.00m

4. Thông số móng:

28 Cọc đóng 35x35 (cm) L = 29m

5. Số lớp địa chất:

Địa Chất 2

6. Số liệu thông thuyền, thủy văn:

Sông cấp IV (BxH = 15x2.0m)
MNN 0.75m hoặc MNTC 2.85m

1.2. Yêu cầu:
1. Chọn biện pháp ngăn nước khi thi công trụ cầu và kích thước của chúng.
2. Tính toán các bộ phận của kết cấu ngăn nước/chắn đất đã lựa chọn
3. Phân đoạn cọc, tính và chọn búa đóng cọc (cọc đóng).
Mô tả biện pháp thi công cọc. - Phân đoạn lồng thép cọc khoan nhồi.
Mô tả biện pháp thi công cọc khoan nhồi.
4. Thiết kế ván khuôn đổ bêtông móng và trụ cầu.
5. Lựa chọn biện pháp đổ và bão dưỡng bêtông móng và trụ cầu.
6. Tính toán tổ chức thi công kết cấu nhịp cầu (nếu có).
7. Lập bảng tiến độ thi công cho trụ và kết cấu nhịp.

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 1

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

1.3. Kết phần trên

1.3.1. Kết cấu nhịp
Sơ đồ kết cấu nhịp như sau : 5x27 (m). Chiều dài cầu L=135 (m)
1.3.2. Dầm chủ
Dầm BTCT DƯL 40 (Mpa) căng sau tiết diện chữ “I”, với khẩu độ nhịp là 27 (m),
chiều cao dầm là 1.20 (m), khoảng cách giữa các tim dầm là 2 (m).
1.3.3. Mặt cầu
Mặt cầu cấu tạo từ 3 lớp:
- Bản mặt cầu bằng BTCT 30Mpa đổ tại chỗ trên hệ ván khuôn để lại bằng BTCT
30 (Mpa) chiều dày 200 (mm).
- Lớp mui luyện tạo dốc 2% chiều dày trung bình 40 (mm)
- Trên bản mặt cầu được phủ lớp phòng nước dày 4 (mm);
- Lớp bê tông ASPHALT dày 60 (mm).
1.3.4. Lan can
Gồm 2 phần:
- Gờ lan can bằng BTCT 30 (Mpa).
- Thép khung
Kích thước hình học như sau:

Hình : Chi tiết lan can tay vịn

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 2

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

1.3.5. Hệ thống thoát nước mặt cầu
Các cửa thu nước mặt cầu bố trí dọc theo bó vỉa cách nhau khoảng 8 ~ 10 (m) và
xả trực tiếp ra ngoài thông qua ống nhựa 100 (mm).
1.3.6. Khe co giãn
Khe co giãn cao su rộng 50 (mm).
1.4. Kết cấu phần dưới
1.4.1. Trụ
Cầu gồm 4 trụ:
- Kết cấu trụ dạng đặc thân hẹp (hay là hình ova) bằng BTCT 30 (Mpa) đổ tại chỗ.
- Trên mặt bằng kích thước của bệ móng thường lớn hơn kích thước của thân trụ
mỗi bên (0.3÷0.5) m, => Kích thước trụ như sau (3x6)m
- Chiều cao thân trụ tính từ đỉnh bệ cọc:

H2 = 5.5 m

- Chiều sâu mực nước thi công tại tim trụ:

Hn = 2.85 m

- Chiều dài thân trụ: (nhỏ hơn chiều dài bệ cọc từ 0.8m về mỗi bên)
=> Chọn A2 = 5 (m)
- Chiều rộng thân trụ: (nhỏ hơn chiều rộng bệ cọc từ 0.5 về mỗi bên)
=> Chọn B2 = 2 (m)
- Chiều cao mũ trụ: (Chọn từ 1m đến 1.5m)
H3 = 1.5 m
- Chiều cao thân trụ:
H4 = H2 – H3 = 5.5 – 1.5 = 4 (m)
- Chiều dài mũ trụ: A3 = 10.0 (m)

- Chiều rộng mũ trụ:
Sức chịu tải tính toán của cọc :

B3 = 2.5 (m)
Ptk = 2.5 T/m

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 3

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Hình: Mặt cắt ngang thân trụ
1.4.2. Hệ móng
- Cọc đóng BTCT 30 (Mpa) đường kính 350 (mm), chiều dài cọc là 29 (m) (chưa
bao gồm phần đập đầu cọc và phần cọc ngàm vào bệ).
- Móng gồm có 28 cọc đóng được bố trí theo phương ngang cầu là 7 hàng cọc và
theo phương dọc cầu là 4 hàng cọc;
- Khoảng cách giữa các cọc:
(3 ÷ 5)D = (3 ÷ 5) × 0.35 m = (1.05 ÷ 1.75) m
Chọn khoảng cách giữa các cọc là 1.2 m và khoảng cách từ biên bệ trụ tới cọc
ngoài cùng là 0.7 m
- Chiều cao bệ cọc:

H1 = 1.5 m
A1 = (7  1) �1.2  2 �0.7  8.6 (m)

- Chiều dài bệ cọc:
- Chiều rộng bệ cọc:

B1 = (4  1) �1.2  2 �0.7  5 (m)

- Bê tông cọc ngàm vào bệ: 0.2 m;
- Bê tông đập đầu cọc: 0.5 m.
Mặt bằng bố trí cọc và kích thước bệ cọc như hình vẽ:

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 4

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Hình: Bố trí cọc và kích thước bệ
1.5. Địa chất:
3
o
Lớp 1: Đất cát hạt vừa dày 5,0m;   2.63T / m ; φ=22 , e  0.65
3

o
Lớp 2: Đất sét pha cát dẻo vừa dày 8,5m;   1.85T / m ; φ=12 , e  0.85, c  0.47
3
o
Lớp 3: Đất sét chặt;   1.97T / m φ=8.5 , e  0.95, c  0.33

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 5

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

CHƯƠNG II
BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ 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
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 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.
Trình tự như sau:
Trước hết cắm được trục của trụ qua 2 điểm chính xác là 2 tim mố (dựa và hệ
thống cọc mốc của lưới tam giác ta xác định được tim mố là điểm O ta lấy cách Mố 1
một khoảng 10m vì sau này còn thi công mố).
Từ điểm O ta mở 1 góc 900 so với phương vuông góc của tim cầu về 2 phía lấy 2
điểm A và B cách O một khoảng cố định OA = OB = 20 m.
Gọi C là tim của trụ số 1 mà ta cần thi công trụ ta có:
OC 43
= = 2.15
Tag  = OA 20
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 6

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

� α = arctag  2.15 = 65.060

Tương tự cho trụ 2 và 3 tương ứng với D và E
OD 76
= = 3.8
Tag  = OA 20

OE 109
=
= 5.45
Tag  = OA 20

� α = arctag  3.8 = 75.260

� α = arctag  5.45  = 79.60

20m

A

O
20m

C
T1

MOÂ
1

E

D

T2

T3

B

Hình: Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp tam giác
Vậy đặt máy kinh vĩ I tại vị trí O hướng theo tim cầu, đặt máy kinh vĩ II tại A
hướng về O, sau đó mở 1 góc  giao hai hướng đó tai C là tim của trụ 1 và tương tự.
Kiểm tra lại vị trí C bằng cách đặt máy kinh vĩ số II tại B hướng máy về O rồi mở
một góc  giao 2 hướng của máy 1 và 2 ta xác định được tim của trụ. Công tác định vị
tim trụ phải nhằm đảm bảo đúng vị trí và kích thước của trụ cần thi công được thực hiện
trong quá trình thi công. Để định vị tim trụ ta dùng phương pháp tam giác được nêu trên
hình vẽ
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…

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 7

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

- 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.
2.3. 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.

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 8

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Hình: Sơ đồ đóng cọc
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 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 :

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 9

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

+ 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 công việc như sau:
 Chuẩn bị: Đã nêu rõ ở trên.

 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. Ỏ 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
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:

Trang 10

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

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.

 Đổ bê tông bịt đáy 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.
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.

 Đổ bê tông móng khối:
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 35 x 35. 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: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 11

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

CHƯƠNG III
THIẾT KẾ THI CÔNG
3.1. Chọn mực nước thi công, khổ thông thuyền, chiều dài nhịp, khổ cầu:
- Mực nước thi công:

2.85 m.

- Khổ thông thuyền:

15x2 m.

- Chiều dài nhịp:

27 m.

- Khổ cầu:

B = 7 + 2x1 = 9 m.

3.2. Thiết kế vòng vây cọc ván:
3.2.1. Kích thước vòng vây:
Chiều sâu sâu mực nước thi công: Hn = 2.85 m
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 > 0.7m, chọn kích thước vòng vây cọc
ván như sau:

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 12

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Hình: Kích thước vòng vây và móng
Tổng chu vi cọc ván thép là (10.5+7.5)×2= 36 (m).
Trên mặt đứng, đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nước thi công tối thiểu là 0.7m

Chọn 1m, vậy cọc ván phải có chiều cao tính từ mặt đất là 3.85 m.
3.2.2. Chọn loại cọc ván
Tổng chu vi cọc vòng vây cọc ván cần thiết là (10.5+7.5)×2=36 (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.
3.2.3 Xác định chiều dày bê tông 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:

.H. n
�1
 n.0 . bt  k.U.  .m

hb �
Trong đó:

2
 : Diện tích mặt bằng trong vòng vây,   Bv �A v  7.5 �10.5  78.75 m

H: Chiều sâu cột nước tính từ đáy lớp BTBĐ đến mực nước thi công:
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 13

1551090358

ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

H  H n  h m  h b  2.85  1.5  h b (m)
k: Số lượng cọc trong móng, k=28 (cọc)
2
F: Diện tích 1 cọc, F  0.35 �0.35  0.1225 (m )

 n : Dung trọng của nước,  n  1(T / m 3 )
 bt : Dung trọng của bê tông bị đáy,  bt  2.35(T / m3 )
0 : Diện tích mặt bằng trong vòng vây không xét đến cọc,
0    kF  78.75  0.1225 �28  75.32 (m 2 )
 : Ma sát giữa cọc với bê tông bịt đáy,   12T / m 2

U : Chu vi một cọc, U  4 �0.35  1.4(m)
n: Hệ số giảm tải, n=0.9
m: Hệ số điều kiện làm việc, m = 0.9

78.75 �(2.85  1.5  h b ) �1
hb �
(0.9 �75.32 �2.35  28 �1.4 �12) �0.9
h b �0.7(m)
Chọn chiều dày thi công lớp bê tông bịt đáy là: 1.0m
* Phương pháp đổ bê tông bịt đáy:
Tiến hành đổ bê tông 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

n

Số ống cần thiết:

F 78.75

 6.27
Fo 12.56
(ống)

Chọn 7 ống.
3.2.4. Kiểm tra điều kiện cường độ cho lớp bê tông bịt đáy
*Kiểm toán phần BTBĐ ở cánh hẫng.
Tách 1 dải BTBD rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có
chiều dài nhịp bằng khoảng cách từ tim hàng cọc biên đến mép BTBĐ.
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 14

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Ta có: b=1000 mm, Lb=700 mm

q1

P

q2

Lb

Trong đó:

q1: Trọng lượng bản thân BTBĐ.
q1   bt.b.t  2.5�1�1 2.5 T/m
q2 : Áp lực đẩy nổi của nước.
q2   n.b.h  1.0�1�5.35  5.35 T/m
h: Khoảng cách từ đấy lớp bt bịt đáy đến MNTC=6m
P: Lực ma sát giữa BTBĐ và CVT

P  b.t.f  1�1�3.5  3.5T
2
f: Lực ma sát đơn vị=3.5 T / m

Moment lớn nhất được tính theo công thức:

M max 

 q2  q1  .L2  P.L
2

b

b 

 5.35  2.5 �0.72  3.5�0.7  1.752T.m
2

Moment kháng uốn của BTBĐ:

b.t2 1�12
Wx 

 0.1667 m3
6
6
Điều kiện kiểm tra:

k 

k
M max
�  bt
Wx

  bt : Cường độ chịu kéo của BTBĐ.
Với
k

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 15

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBĐ phải nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép
k
2
của BT, sử dụng BT mác 150 => [ ]bt  7.5 kG / cm theo TCVN 5574-2012 Kết cấu bê

tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

Vậy:

k 

1.752
k
 10.51 T/m2 �  bt  75 T/m2
0.1667

� thỏa mãn điều kiện cường độ
*Kiểm toán phần BTBĐ ở giữa.
Ta có: b =1.0 m
Lg=1.2 m
q1

q2

Lg

Trong đó:

q1 : Trọng lượng bản thân BTBĐ.
q1   bt.b.t  2.5�1�1 2.5 T/m
q2 : Áp lực đẩy nổi của nước.
q2   n.b.h  1.0�1�5.35  5.35 T/m
h: Khoảng cách từ đấy bê tông bịt đáy đến MNTC=5.35m
Moment lớn nhất tại ngàm được tính theo công thức:

M max 

 q2  q1  .L2   5.35 2.5 �1.22  0.342 T.m
12

g

12

Moment kháng uốn của BTBĐ:

b.t2 1�12
Wx 

 0.1667 m3
6
6

Điều kiện kiểm tra:

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 16

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

k 

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

M max
k
�  bt
Wx

  bt : Cường độ chịu kéo của BTBĐ.
Với
k

k
2
BTBĐ là bêtông nghèo loại M200 có bt  75 T / m

Vậy:

k 

0.342
k
 2.05 T/m2 �   bt  75 T/m2
0.1667

� thỏa mãn điều kiện cường độ
Kết luận: Lớp BTBĐ thỏa mãn về yêu cầu cường độ.
3.2.5. Tính ổn định của kết cấu vòng vây trong giai đoạn thi công:
*Giai đoạn 1:
Vòng vây đã được đóng đến đáy sông, hút hết bùn và đổ bê tông bịt đáy.
Cọc định vị không có tác dụng chịu lực, mà áp lực sẽ truyền hết vào cọc ván thép.
Ở giai đọan này, mực nước 2 bên thành cọc ván là như nhau.Sau đó ta tiến hành đổ bê
tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng. 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.

Hình: Sơ đồ mặt bằng cọc ván thép ( Larsen)
*Giai đoạn 2:
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 17

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

Đã đổ bê tông bịt đáy và hút cạn nước hố móng. Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép như sau:
Trường hợp 1: Không dùng tầng khung chống.
Gọi t là chiều sâu ngàm cọc trong lớp đất nhất. Khi đó cọc ván có xu hướng quay
quanh điểm O là điểm cách mặt trên của lớp bê tông bịt đáy 0.5m. Sử dụng sơ đồ tính
tường cọc ván thép khi có lớp bê tông bịt đáy. Giả sử cọc đóng vào lớp thứ nhất
( 0 �t �2.5m ).
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, lấy m = 0.95

Hình: Sơ đồ chịu lực của cọc ván thép
Áp lực chủ động:
Cường độ áp lực đất, nước:

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 18

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

� 1 �
� 1 �
Pa1  a  dn h a tan 2 �
45  � 2c tan �
45  �
2�
2�
�
�
� 22 �
 1.2 � 2.63  1 �2 �tan 2 �
45  � 0  1.78 T / m 2
2 �
�
� 1 �
� 1 �
Pa 2  a  dn h a 2 tan 2 �
45  � 2c tan �
45  �
2�
2�
�
�
� 22 �
 1.2 � 2.63  1 �t �tan 2 �
45  � 0  0.89t T / m 2
2 �
�

Pn1   n h n1  1�4.85  4.85 T / m 2

Tổng áp lực đất, nước:
E a1 

1
1
Pa1h a1  �1.78 �2  1.78 T / m
2
2

Ea 2 

1
1
Pa 2 h a 2  �0.89t �t  0.45t 2 T / m
2
2

E n1 

1
1
Pn1h n1  �4.85 �4.85  11.76 T / m
2
2

Áp lực bị động:
Cường độ áp lực đất, nước:
 �

 �
�
�
Pb1  b  dn h b1 tan 2 �
45  1 � 2c tan �
45  1 �
2�
2�
�
�
22 �
�
 0.8 � 2.63  1 �2 �tan 2 �
45  � 0  5.73 T / m 2
2 �
�

� 1 �
� 1 �
Pb2  b  dn h b2 tan 2 �
45  � 2c tan 2 �
45  �
2�
2�
�
�
� 22 �
 0.8 � 2.63  1 � 2  0.5  t  �tan 2 �
45  � 0  2.87 � 2.5  t  T / m 2
2 �

�
Pn 2  Pn1  4.85 T / m 2

Tổng áp lực đất:
E b1  Pb1h b1  5.73 � 0.5  t  T / m
SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 19

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

1
1
Pb2 h b2  � 2.87 � 2.5  t   5.73 � 0.5  t 
2
2
1
  2.87t  1.45 � 0.5  t  T / m
2

E b2 

E n 2  Pn 2 h n 2  4.85 � 0.5  t  T / m

Điều kiện để đảm bảo ổn định chống lật:

M l �m.M g
1
1
۴�E
���
h a1 �E
�
h n1
a1
n1
3
3

2
Ea 2 h a 2
3

�1
0.95 � E b1 h b1
�2

2
E b2 h b2
3

1
�
En2 h n2 �

2
�

Với:
1
1
2
M l  �1.78 �2  �11.76 �4.85  �0.45t 2 � 0.5  t 
3
3
3
3
2
 20.2  0.3t +0.15t T
1
2 1
1
2
2
2
�5.73 � 0.5  t   �  2.87t  1.45  � 0.5  t   �4.85 � 0.5  t 
2
3 2
2
3
2
 0.957t +6.74t +6.02t+1.45 T

Mg 

Thế vào

M l �m.M g

ta được:

20.2  0.3t 3 +0.15t 2 �0.95  0.957t 3 +6.74t 2 +6.02t+1.45 
۳ t 1.279 m
Chọn t=1.6 m thay vào công thức ta được:

�M l  22.57 T.m
� M gl  m �M giu �
�
�m �M giu  23.85 T.m

Đảm bảo điều kiện ổn định lật

Kết luận: Từ điều kiện (0 ≤ t ≤ 2.5m), ta nhận t = 1.6 m
Vậy chiều sâu cọc đóng trong đất là 1.6 (m)
Tổng chiều dài cọc: 1.6+ 4.1+1=7.95 m,
Ta chọn chiều dài cọc: 9m.

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 20

1551090358

ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

3.3 Kiểm tra độ bền của các bộ phận vòng vây:
3.3.1 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.
Trị số momen uốn lớn nhất trong tiết diện ngang của tường lấy bằng momen M L
Momen uốn lớn nhất trên cọc ván:
M max  22.57 T.m/m

s

h

t

Chọn loại cọc Larsen do ACELOR sản xuất.

b

b

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 21

1551090358

AMH: THI CễNG CU

GVHD: Ths. Nguyn ỡnh Mu

+ Chn loi mt ct s AU25, cú b rng B = 750mm. Mụmen tỏc dng vo mt
ct ny l: M 22.57 (Tm/ m)
+ Mụmen khỏng un ca tit din l: W = 2500cm3/m. ng sut ln nht trong cc
c thộp l:
kG
M 22.57105
max

902.8 2
W
2500
cm

kG

2100 2

cm . Vy s dng loi cc
+ ng sut cho phộp ca thộp CT38 l:
trờn lm h múng.
+ Tng chiu di ca cc l: L = 9 (m)
+ Chu vi vũng võy l (10.5 + 7.5 )ì 2=36 m. Vy ta úng nh sau :
Phng ngang ta úng 13 cc.
Phng dc úng 9 cc

Tng cng úng (13+9 )ì 2 = 44 (cc).
Ngoi ra cũn úng 4 cc gúc ch to 4 gúc

cửứlasen haứ
n goự
c
100x100x10

ủửụứ
ng haứ
n goự
c 8 mm

Hỡnh: Cõy ch to 4 gúc
3.3.2 Chn bỳa úng cc vỏn:
Chn bỳa úng cc vỏn thộp l bỳa chn ng (bỳa rung) khụng lm cc vỏn
thộp b cong vờnh cú th s dng c lm sau.
Bỳa chn ng c s dng nhiu trong xõy dng nht l trong xõy dng múng
cu. Cu to ca bỳa chn ng gm nhiu khi lch tõm quay ng b theo hai hng
SVTH: NGUYN C PHC

MSSV:
Trang 22

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

khác nhau nhờ một mô tơ điện. Khi làm việc các khối lệch tâm sinh ra các lực li tâm
theo phương bán kính và đi qua tâm quay. Các thành phần nằm ngang triệt tiêu lẫn nhau
do các bánh xe cứ đôi một vòng ngược nhau, các lực thẳng đứng gây ra lực kích thích
dọc tim cọc, thay đổi theo quy luật hình sin.
Lực thẳng đứng tính theo công thức sau:
P0 

W �r 2 M c 2
 

g
g

Trong đó:
- P0: lực kích thích (kN).
- Mc: momen lệch tâm (kN.m)
-  : vận tốc gốc, (tần số,1/s).
-

g: gia tốc trọng trường (9.81m/s2).

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=47 KN: Trọng lượng búa.
- M=4100 kGcm: Momen lệch tâm lớn nhất.
-  =1100 (vòng/phút)=115 rad/s
- A = 9.5 mm

- 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, tức là phải
lớn hơn lực cản của đất ở độ sâu thiết kế của cọc
Qd 

M c � 2
� .T
g

(*)

Trong đó:
-

T  u � i' �hi

: Lực cản của đất tác dụng vào cọc khi đóng đến chiều sâu thiết kế.

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 23

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

-  = 12 kN/m: lực ma sát đơn vị.
'
i

- hi = 1.6 m : chiều sâu cọc ngàm trong đất
- u = (750  450) �2  2400 mm =2.4m chu vi cọc ván thép
-

T  u � i' �hi  2.4 �1.2 �1.6  4.61 T

-  = 1 : Hệ số kể đến tính đàn hồi của đất, khi đóng sử dụng búa với tần số cao
Thay vào (*) ta được:
Qd   .T � Qd  1�4.61  4.61 T

Lực kích của búa:
Qd 

M . 2 4100 �103 �102 �1152

 55.3 T
g
9.81
>  .T =4.61 T => THỎA

Điều kiện 2: Biên độ chấn động phải thích hợp thì mới hạ cọc dễ dàng. Biện
độ chấn động phụ thuộc vào vận tốc góc, loại cọc, loại đất.
Với  =1100 vòng/phuùt=115rad/s tra bảng 4.19 (Thiết kế thi công cầu _Nguyễn
Huy Chính) => A = 0.8-1.0 cm
Vậy A=9.5 mm là hợp lý.

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

1 

9.81� Q  q  q p 
Qd

 2

q=110.4 kg/m =>9m = 993.6 kg: Trọng lượng cọc.
qp  0

: Trọng lượng các phần phụ tác dụng lên cọc.

2
p: Áp lực cần thiết tác dụng lên cọc p  1.5  3kg / cm
2
2
Chọn p  2(kg / cm )  20(T / m )

2

F=1880 cm : Diện tích tiết điện cọc.
Qd  55.3T

T: Lực kích động của máy đóng cọc

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 24

1551090358


ĐAMH: THI CÔNG CẦU

GVHD: Ths. Nguyễn Đình Mậu

1  0.15,  2  0.5 : Hệ số lấy cho cọc ván thép.
�
98.1
��
q qp 
 Q �۳

p.F

� 110.4 �9 �
3
9.81�
47
� 20.10 .1880
100
�
�

558.6 37.6 KN

Chọn búa chấn động NVC-80SS của hãng Nipped IND là hợp lý
3.4. Biện pháp thi công hệ móng cọc đóng :
3.4.1 Tính toán phân đoạn cọc.
Chiều dài cọc tính từ đáy bệ là 29 m. Đáy bệ được đổ trên hệ ván khuôn, giàn giáo
chiều sâu ngàm cọc trong đài (kể cả phần thép chờ) là 0.7 m.
Tổng chiều dài cọc là: Lc = 29 + 0.7 = 29.7(m)
Cọc có tiết diện 35×35cm, do đó không thể chế tạo được một cọc có kích thước
như trên mà phải ghép từ nhiều cọc nhỏ lại. Ta dùng loại 3 cọc 11.7 + 10 + 8 m ghép lại.
Các vị trí mối nối không nên tập trung trên cùng một mặt phẳng.
Trình tự ghép từ dưới lên trên như sau:
7 cọc: 11.7m – 10m – 8m
7 cọc: 8m – 10m – 11.7m
7 cọc: 11.7m – 10m – 8m
7 cọc: 8m – 10m – 11.7m
Với các hình thức ghép nối như trên, ta thực hiện mối nối sao cho vị trí các mối nối
ở 1 mặt cắt là ít nhất.
Mối nối cọc được thực hiện thông qua hộp sắt.
Nối cọc cần chú ý các nguyên tắc sau:
-

Vị trí mối nối không nằm trong vùng có momen trên thân cọc lớn.

-

Không quá 2/3 mối nối nằn trên 1 mặt cắt ngang.

-

Đoạn cọc chia ra phải thỏa mãn các điều kiện dài của thép.

SVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƯỚC

MSSV:
Trang 25

1551090358