Thiết kế và tổ chức thi công đường hầm vượt đường bộ tại nút ngã tư vọng

ao độ mặt đất xuống dưới đến cao độ thiết kế, xong lại từ đáy thi công theo chiều từ dưới lên trên đến cao độ thiết kế và hoàn thành kết cấu chính của hầm. Cuối cùng lấp lại hố đào khôi phục lại mặt bằng bên trên. Hệ thông chống đỡ trong quá trình thi công: Kết cấu che chống xung quanh hố đào, thanh chống ngang, thanh chống xiên Công tác mở hố móng Đối với những công trình ngầm đặt tương đối nông và thi công trong vùng đất ổn định, có độ ẩm tự nhiên có bãi đất trống đủ lớn để có thể đào hầm mái dốc tự nhiên không cần gia cường thành, phương pháp này tuy khối lượng đất đá tăng lên, nhưng có thể áp dụng được những máy móc có tính cơ giớ hoá cao, tốc độ thi công nhanh, chất lượng đảm bảo, việc thoát nước ngầm thì có thể dùng phương pháp giếng kim để hạ nước ngầm nâng cao tính ổn định cho mái dốc, cải thiện điều kiện môi trường thi công trong hố móng. Khi thi công theo phương pháp lộ thiên thì phương pháp mở hố móng là lựa chọn đầu tiên nếu điều kiện thi công cho phép. Đối với những công trình thi công trong điều kiện chật hẹp không có khoảng trống để thi công theo phương pháp mở hố móng theo độ dốc tự nhiên thì trong quá trình mở hố móng phải dùng các kết cấu che chống. Kết cấu che chống bằng tường trong đất, hoặc cọc bản có thể kết hợp với neo trong đất và các thanh chống ngang, các thanh chống xiên hoặc không. Kết cấu che chống với mặt cắt ngang có độ cứng tương đối lớn Trong trường hợp không cần dùng các thanh chống ngang và các thanh chống xiên, neo thì kết cấu che chống làm việc kiểu công son. Kết cấu che chống được đóng xuống quá đáy hố đào, sau đó đào khối đất đá bên trong hố móng, khi đào đến cao độ thiết kế mới tiến hành thi công kết cấu chính. Kết cấu che chống kiểu công- xon dựa vào độ cứng và độ sâu cắm và dưới đáy hố móng để cân bằng áp lực đất bên ngoài Khi chiều sâu hố đào tương đối lớn, bề rông hố móng lớn thì kết cấu che chống có sự kết hợp của thanh chống ngang, thanh chống xiên, và hệ thống neo đất. bố trí hệ thống thanh chống cần xem xét yêu cầu của công nghệ thi công, cường độ thanh chống, độ cứng, khoảng cách, số lớp, và vị trí lớp … và cần căn cứ vào phân tích và tính toán cơ học để xác định. Trong thi công cần thường xuyên xem xét trạng thái chịu lực, khi cần thiết cần tiến hành giám sát và khống chế ứng suất của chúng Lắp dựng kết cấu công trình ngầm Sau khi thi công xong hố móng đến cao độ thiết kế ta tiến hành thi công kết cấu công trình ngầm. Kết cấu công trình ngầm được thi công bằng cách lắp ghép hoặc đổ tại chỗ Đầu tiên đối với những công trình nằm trong vùng địa chất yếu thì ta phải tiến hành sử lý móng bằng lớp cát và lớp bêtông mác thấp. Đối với những công trình nằm trong vùng địa chất tốt thi ta không cần phải gia cố móng mà tiến hành tạo phẳng Tiến hành thi công lắp dựng kết cấu công trình Nếu là kết cấu lắp ghép thì dùng cần cẩu và các thiết bị lắp dựng để thi công lắp dựng kết cấu công trình Nếu là kết cấu đổ tại chỗ thì tiến hành thi công từ dưới lên. Trước tiên ta phải lắp dựng ván khuân, tiếp theo là lắp dựng cốt thép và thi công bản đáy, tiếp đến là thi công tường công trình, và cuối cùng là thi công bản nóc công trình Thi công xong ta tiến hành thi công lớp chống thấm cho cônng trình rồi lấp đất trở lại khôi phục lại mặt bằng và các công trình bên trên Các hệ thống kết cấu chống đỡ trong quá trình thi công công trình ngầm bằng phương pháp đào hở Hệ thống thanh chống nằm ngang Bao gồm thanh văng (thanh chống ngang) và thanh chống góc, hệ che chống ngang dùng hệ thanh chống đường thẳng chịu nén dọc trục, thanh chống có thể dùng gỗ, bêtông cốt thép, ống thép, thép hình và lắp ghép bằng thép hình v v … tháo lắp thuận tiện, ít chiếm không gian, dùng đi dùng lại đựơc nhiều lần và có thể chế tạo thành hệ thống chống công cụ, được ứng dụng nhiều trong thực tế công trình. Việc sử dụng kết cấu thanh chống ngang có ưu điểm là chuyển vị ngang của thân tường bé, an toàn vững chãi, chiều sâu đào không bị hạn chế Hệ chống xiên Khi bề ngang của hố móng tương đối lớn và hình dạng không đều không tiện sử dụng hệ thống nằm ngang thì phải dùng hệ chống xiên. Hệ chống xiên một đầu chống vào kết cấu che chắn, một đầu chống vào móng vừa xây dựng xong. Khi dùng hệ chống xiên thì chuyển vị ngang của kết cấu che chăn tương đối lớn, do vậy chiều sâu hố đào bị hạn chế Neo Là một loại kết cấu chống giữ hố đào được bố trí bên ngoài hố móng. Neo gồm có 3 bộ phận cơ bản đầu neo, thân neo, bộ phận neo chặt. Sau khi đào hào đến cao đọ thiết kế đặt neo thì tiến hành dùng khoan, khoan các lỗ khoan sâu vào đất, chiều dài của lỗ khoan phải vượt qua giới hạn của năng thể trượt, sau đó các thanh neo được đặt vào trong lỗ khoan và chúng được gắn trên toàn bộ chiều dài hoặc chỉ một phần phía dưới phía cuối lỗ khoan, bằng cách neo như vậy khối đất được gia cường và hạn chế chuyển vị, vách hố đào được giữ ổn định. Đầu neo được vít chặt vào kết cấu che chắn. Bộ phận neo chặt được bố trí trên suốt chiều dài thân neo hoặc chỉ một phần phía đầu neo và bộ phận neo chặt phải được bố trí vượt quá giới hạn của năng thể trượt. Khi sử dụng neo thì dễ khống chế chuyển vị ngang của kết cấu che chắn, giảm độ lún của mặt đất, chiều sâu hố đào không bị hạn chế các hố móng có diện tích lớn. Hạn chế là công nghệ thi công phức tạp, giá thành tương đối cao, không sử dụng được khi công trình thi công gần các công trình có móng sâu dầy đặc Kết cấu che chắn Kết cấu có các loại sau: Kết cấu che chắn bằng cọc ván, kết cấu che chắn bằng tường trong đất, kết cấu che chắn Tường chắn bằng cọc ván có các loại cọc ván gỗ, cọc ván thép, cọc ximăng cốt thép (1) Tường ván bằng gỗ: Thường áp dụng cho những công trình đặt nông hoàn toàn dùng bản gỗ ghép lại thành tường chắn cho thành hố đào, tường chắn bằng gỗ có tính năng cơ học kém, chiều dày ván lát gỗ 2 – 8cm, ván lát có loại ván lát ngang và ván lát đướng, có thể sử dụng kết hợp với thép hình Hình 45: Kết cấu che chắn. (2) Tường ván bằng cọc ván thép Có các loại sau: cọc bản phẳng, cọc thép kiểu máng, cọc thép chữ z, cọc larssen Hình 46: Các loại cọc ván Mép của cọc bản thép thường có khoá miệng để cho 2 cọc kề nhau có thể móc chặt vào nhau tạo ra tác dụng chống thấm và cách nước Tường ván bằng cọc bản thép có thể dùng cho các loại móng có mặt bằng hình chò, chữ nhật đa giác, căn cứ vào các góc quay để chế tạo các cọc ở góc quay tương ứng Trình tự thi công Tiến hành thi công các khung định vị bàng thép hình: Hạ các cọc bằng thép hình tại các vị trí góc và trung gian hố móng, ssau đó dùng thép hình ghép lại thành khung định vị Hình 47 Kết cấu khung định vị Sau đó dùng máy hạ cọc ván thép, thiết bị hạ có các loại: đóng, ép, dung. Các cọc hạ được ghép thành từng nhóm (2 – 5 cọc) để hạ, khi hạ thì phải hạ đồng đều các cọc trong nhóm Hình 48 Hạ cọc ván thép Cách đóng cọc được tiến hành đóng ở các cạnh trước và đóng ở các góc sau sau đó hợp long ở các góc, có các sơ đồ đóng cọc sau Hình 49 Các sơ dồ đóng cọc và hợp long. Nếu đóng cọc theo sơ đồ a,b thì số điểm hợp long ít nhưng sai số tích luỹ lớn, sai số trục cũng lớn. Nếu đóng cọc theo sơ đồ (c) thì điểm hợp long nhiều nhưng sai số tích luỹ ít, và phương pháp này thường được dùng (3) Tường chắn bằng cọc bản BTCT Cọc bản BTCT gồm có hai loại BTCT ứng suất trước và BTCTkhông ứng suất trước Cọc bản BTCT không ứng suất trước thường làm có mộng lồi lõm Cọc bản BTCT ứng suất trước có nhiều loại kích thước và hình dạng khác nhau Cọc bản BTCT được sử dụng chống vách trong quá trình thi công được hạ bằng cách dung hạ hoặc đóng, cọc nếu sử dụng một lần thì tiết kiệm hơn so với cọc ván thép, cọc có thể làm kết cấu vĩnh cửu của công trình Cọc BTCT ít được dùng do nặng nề, khó thi công LỰA CHON PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG Do diện thi công tương đối rộng và điêu kiện tương đối ổn định khả năng chịu tải của đất nền đảm bảo ( như đã tính toán ở trên ) và chọn thi công trong mùa khô, mực nước ngầm thấp nên hầm được đào hở toàn bộ. CHƯƠNG IITÍNH TOÁN VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THI CÔNG Tính toán và thi công vòng vây cọc ván thép Vòng vây cọc ván thép là loại kết cấu ngăn nước dùng phổ biến trong thi công cầu cũng như trong thi công hầm đào hở. Ưu điểm của dạng vòng vây này là độ cứng lớn có thể dùng trong điều kiện ngập sâu trên 10m nước, kích thước vòng vây không hạn chế, kết cấu gọn ít chắn dòng, sử dụng được nhiều lần. Phạm vi áp dụng của vòng vây cọc ván thép là có tầng đất đủ dầy cho phép đóng ngập với độ sâu sao cho không bị xói hở chân cọc. Trong thi công sử dụng phổ biến loại cọc lòng máng Larxen, có các thông số kỹ thuật được tra bảng. Các cọc này phân cấp theo số hiệu mặt cắt, chiều dài chế tạo của cọc là 822m , khi cần chiều dài lớn hơn có thể nối bằng hàn. Cấu tạo vòng vây cọc ván thép hệ Larxen Các cọc ghép lại liên tục với nhau và vây kín khu vực thi công gọi là vòng vây. Rãnh khoá cho phép cọc nọ xoay đi so với cọc kia một góc nhất định và như vậy vòng vây có thể đóng thành vòng tròn, thành các mặt tường thẳng rồi nối lại với nhau và nối hai mặt phẳng với hai đầu tròn ( hình ôvan ). Tuy rãnh khoá có thể quay tự do nhưng không thể đổi hướng ghép đi một góc 900 được, bởi vậy khi ghép vòng vây thành hình chữ nhật, ở bốn góc phải chế tạo cọc góc riêng bằng cách xẻ đôi cọc thành hai nửa và hàn bụng cọc với hai cánh cảu một thanh thép góc L100x100x10 như hình cánh dơi hoặc hàn một cọc nguyên với một cọc xẻ đôi. Hình 50 Mặt cắt của cọc ván thép loại lòng máng hệ Larxen a) Mặt cắt cọc ván; b) Ghép cọc ván; c) Rãnh me của cọc Larxen Kích thức vòng vây cọc ván theo kích thước của hố đào sao cho đảm bảo khoảng cách tĩnh giữa vòng vây và bề mặt của công trình 70cm. Vị trí chân cọc ván phải cách lưng hàng cọc bê tông ngoài cùng là 50cm. Hình dạng của vòng vây dựa theo hình dạng của hố đào có thể là tròn, ôvan hình chữ nhật, trong đồ án này là hố đào hình chữ nhật do vậy vòng vây là dạng hình chữ nhật. Hình 51 Sơ đồ bố trí cọc ván thép Số lượng cọc ván xác định theo chu vi của vòng vây và bằng phần nguyên của tỉ số giữa chu vi và chiều dài danh định của tiết diện cọc phần kích thước còn dư tính cho cọc hợp long cưôi cùng. Đối với vòng vây chữ nhật khép kín vòng vây ở hai góc đối diện nhau. Các cọc đóng thẳng đứng theo hai phương theo cả hai phương và tuyệt đối song song với nhau, nếu chỉ có một cọc bị nghiêng, tất cả các cọc khác sẽ gị nghiêng theo và tạo thành khe hở hình chữ V ơ vị trí khép góc. Chân cọc đóng cắm sâu vào trong nền đầu cọc tựa vào khung chống bằng thép. Khung chống được chế tạo bằng các thép hình chữ I hoặc chữ C. Vành đai khung chống áp sát vào với các đầu cọc thép và liên kết cứng vớ nhau đảm bảo không biên hình, các thanh chống biên trong có vai trò tăng cường cho khung và bố trí sao cho không gây khó khăn cho thi công trong vòng vây như đào đất và vận chuyển vật liệu, kết cấu vào trong hố đào. Nếu chiều sâu ngập nước không lớn có thể không cần khung chống trên các đầu cọc, chỉ cần một đầu cọc ngàm vào trong nền là đủ, tường cọc ván làm việc theo sơ đồ công son. Ngược lại trong vùng nước ngập sâu, để tăng cường cho cọc ván, ngoài khung chống trên đầu cọc còn phải bổ sung thêm một số tầng khung chống trung gian. Với diện tích của mặt phẳng vòng vây lớn hơn 300m2 và phải sử dụng các thanh chống dài, khi đó sử dụng vành đai khung chống có kết cấu dạng giàn. Để liên kết khung chống với các đầu cọc người ta dùng những đoạn cốt thép uốn thành hình chữ U và hàn nối hai bên thành máng với khung chống. Cách liên kết này vừa có tác dụng chống, vừa có tác dụng giằng và không làm ảnh hưởng đến việc sử dụng sau này của cọc ván thép. Khi tháo dỡ dùng chạm sắt tẩy mối hàn tách cọc ván ra khỏi khung chống. Hình thức liên kết đầu cọc ván thép vào khung chống. a) Cọc ván Larxen; b) Thép liên kết; c) Cọc chống. Mặt cắt ngang cọc I Biện pháp thi công vòng vây cọc ván thép hệ Larxen Để đảm bảo khép kín được vòng vây, trước tiên người ta khép vòng vây theo hình dạng thiết kế sau đó dùng búa rung hạ các cọc xuống dần đều nhau. Búa rung hạ cọc là loại búa chuyên dụng mã hiệu W2 và MW2, búa có hàm kẹp, khi rung kẹp chặt vào vào bụng cọc và cũng dùng chính búa này để nhổ cọc. Không nên dùng búa Diezel để đóng cọc ván thép vì sẽ làm vênh móp tiết diện khó sử dụng lần sau. Trường hợp không có búa rung phải dùng búa Diezel để đóng thì không cho nô mà chỉ dùng trọng lượng búa để ép cọc xuống gọi là biện pháp đóng câm. Trình tự các bước thi công vòng vây cọc ván thép như sau: Đóng một số cọc chữ H xung quanh về phía trong của vòng vây để làm cọc định vị khoảng cách 23m/cho một cọc. Dùng búa rung để đóng. Dùng cần cẩu lắp khung chống tựa trên các cọc định vị để làm khung dẫn hướng cho các cọc. Dựa vào khung dẫn hướng tiến hành ghép vòng vây. Đối với vòng vây hình chữ nhật, xuất phát từ hai góc của vòng vây. Tại điểm hợp long, đo cụ thể khoảng hở còn lại để chế tạo cọc khép mối và tiến hành khép kín mối nối. Dùng búa rung rung hạ cọc ván, đi lần lượt từ một góc cho hết một lượt xung quanh vòng vây, chiều sâu hạ giữa các cọc chênh nhau không quá 1m Hình 52 Thi công cọc ván thép. Để ngăn không cho nước thâm nhập vào hố đào từ các phía, sau khi hạ vòng vây cọc ván thép cần phải đổ lớp bê tông bịt đáy. Tính toán thiết kế vòng vây cọc ván thép Lựa chọn thông số cho cọc ván thép Cần tính chiều sâu ngàm cọc ván vào trong đất dưới đáy trong hố đào để cọc ván ổn định xét cho trường hợp có một tầng chống. Chọn chiều dày lớp bê tông bịt đáy là 20cm. Vòng vây cọc ván được sử dụng để làm tường chắn phục vụ thi công trụ. Cọc ván sử dụng là loại LASSEN IV có các đặc trưng của tiết diện ngang như sau : (tính cho 1 cọc đơn ) Bảng 15 Đặc trưng của cọc ván Lassen IV Mã hiệu bmin (cm) Bmin (cm) Hmin (cm) F (cm2) G (kg/m) J (cm4) W ( cm3) LS IV 292 400 180 94.3 74 4660 405 Ngoài ra còn sử dụng vành đai neo đất để neo cọc ván thép. Thiết kế vòng vây có các số liệu sau : Kích thước vòng vây : 22x620(m) Vòng vây có 1 tầng neo cách mặt đất thiên nhiên là 4,5m Chiều cao cọc ván trên mặt đất : 0.3 m Chiều dài cọc ván 14.3 m dự kiến độ chôn sâu . Tính toán vòng vây cọc ván thép: Nội dung tính toán: Tính toán điều kiện ổn định vòng vây chống đẩy trôi hay đổ cọc. Tính toán điều kiện cường độ của cọc ván. B1 Tính toán ổn định: Nhằm xác định chiều sâu t đóng cọc vào trong đất nền so với cao độ thấp nhất của nền: Ml m.Mg - Trong đó: Ml : Tổng mô men gây lật. Mg : Tổng mô men giữ. m : Hệ số an toàn, lấy bằng 0,95. Chú ý: - Điểm cân bằng mô men cần chọn sao cho phương trình cân bằng chỉ có một ẩn t. Đối với cọc ngàm điểm này trùng với điểm M = 0. Đối với vòng vây có 1 tầng khung chống, điểm này trùng với điểm đặt của văng chống. - Nhữmg thành phần lực nào gây ra mô men lật thì nhân với hệ số tải trọng n1=1.2, nhữmg thành phần lực nào gây ra mô men giữ thì nhân với hệ số tải trọng n2=0.9,. - Trong điều kiện ngập nước, nền đất rời, chiều sâu chôn cọc phải đảm bảo chân cọc không bị xói ở phía ngoài hoặc trong (PP đào đất bằng xói hút). Trong đó: hn : Chiều sâu cột nước m1 : Hệ số điều kiện làm việc, nền cát =0.5, nền sỏi sạn = 0.75. gđn : Trọng lượng đẩy nổi của đất nền. - Đối với nền đất yếu (bùn sét, cátmịn...) , còn phải đảm bảo điều kiện chống đùn chảy: p – áp lực lên vòng vây tại cao độ đáy móng hoặc đáy sông (tính cho vòng vây đắp đảo nhân tạo) - Ngoài ra chiều sâu chôn cọc phải đảm bảo ổn định trong các giai đoạn khác nhau của quá trình thi công: + Đối với vòng vây có một tầng văng chống có hai giai đoạn thi công cần phải xét đến là: 1- Đào đất đến cao độ đáy móng nhưng chưa đổ bê tông bịt đáy và chưa hút nước hố móng. Khi đó phải tính toán ổn định chống lật của cọc ván với mực nước trong hố móng thấp hơn mực nước bên ngoài hố móng 2.0m. 2- Đã đổ lớp bê tông bịt đáy và bơm cạn nước. Với sơ đồ này thi cọc chỉ bất lợi theo sơ đồ chịu uốn, không sử dụng trong tính chiều sâu cọc ván. B2 Tính toán về cường độ: - Các bộ phận tính duyệt : cọc ván, khung chống, văng chống, các thanh giằng. - Các sơ đồ tính cọc ván: + Đối với sơ đồ cọc ngàm (không có văng chống) vị trí có mô men lớn nhất nằm ở độ sâu Z so với mặt đáy móng xác định theo cách tính cực trị của biểu thức mô men. + Đối với sơ đồ một tầng văng chống, sơ đồ tính là dầm giản đơn với một đầu tựa trên văng chống, đầu kia tựa tại vị trí t/2 đối với hố móng không có lớp bê tông bịt đáy, và tại vị trí cách mặt lớp bê tông bịt đáy 0.5m. + Đối với sơ đồ nhiều tầng văng chống, quy về sơ đồ dầm giản đơn có khẩu độ là cự ly lớn nhất giữa hai tầng văng chống sát đáy, sau đó các giá trị nội lực được nhân với hệ số ngàm 0,8. - Sơ đồ tính khung chống: + Khung chống của vòng vây cọc ván hình chữ nhật làm bằng các loại thép hình, làm việc như dầm liên tục kê trên các gối là các văng chống tương ứng của mặt phẳng cọc ván đó, hai đầu ngoài cùng được kê trên hai cạnh của hai mặt phẳng cọc ván vuông góc với nó. + Với khung chống dạng hình tròn: Các thanh trong hệ khung chống làm việc chịu nén: Với D: đường kính của vòng vây cọc ván. - Sơ đồ tính văng chống: + Văng chống ngoài việc chịu nén nó còn chịu uốn do các tải trọng thi công đặt trên sàn công tác. B3. Tải trọng tính toán vòng vây cọc ván: a. Tải trọng trên mặt đất cạnh hố móng: b. áp lực thuỷ tĩnh và áp lực ngang của đất nền: - Áp lực chủ động của đất: Mặt đất được coi là bằng phẳng, tường ván thẳng, nhẵn. Theo lý thuyết cân bằng dẻo của Rankin. + Trong điều kiện trên cạn và thoát nước: - Đối với đất rời ở độ sâu hi có: pi,a = gtb.la.hi - Đối với đất dính ở độ sâu hi có: pi,a = gtb.la.hi – 2.C. + Trong khu vực ngập hoặc không thoát nước: Chiều cao cột nước phía ngoài vòng vây do áp lực thuỷ động: H = Hn + DH, với DH = Trong đó v: lưu tốc nước, được tính đến khi v>=2m/s g; gia tốc trong trường = 9.81m/s2 Khi đó trọng lượng riêng của đất được lấy với trọng lượng đẩy nổi: Trong đó gs : dung trọng hạt của đất, gs = 2.7T/m3 e: hệ số độ rỗng của đất, = 0.4-1. - Đối với đất rời ở độ sâu hi có: pi,a = gdn.la.hi - Đối với đất dính, bão hoà nước la=1 * Chân cọc không chuyển vị ở độ sâu hi có: pi,a = gdn.la.hi – 2.Cu * Chân cọc chuyển vị, khi đó áp lực này bằng 0 Trong các công thức trên la là hệ số áp lực ngang chủ động la = tg2(45o-j/2) Cu: Hệ số độ dính của đất bão hoà nước. C: Hệ số độ dính của đất dính. - Áp lực thuỷ tĩnh: + Đối với đất rời áp lực này tác dụng trên toàn bộ chiều dài của cọc ván ngập trong nước. Còn đất dính thì phụ thuộc vào chuyển vị của chân cọc mà áp lực nước sẽ tác dụng trên chiều dài khe nứt giả định bằng: - 0,8.(Hm+t) đối với cọc không có văng chống - 0.5t trong trường hợp có 1 tầng văng chống - Nếu chân cọc không chuyển vị thì tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh chỉ tác dụng trên chiều dài tính từ mặt nước đến cao độ mặt nền không thấm nước. - Áp lực chủ động của đất: Áp lực ngang bị đỗng suất hiện khi có sự chênh lệch của áp lực chủ động trong và ngoài hố móng. + Trong điều kiện trên cạn và thoát nước: - Đối với đất rời ở độ sâu hi so với mặt nền có: pi,p = gtb.lp.hi - Đối với đất dính ở độ sâu hi so với mặt nền có: pi,p = gtb.lp.hi + 2.C. + Trong khu vực ngập hoặc không thoát nước: Khi đó trọng lượng riêng của đất được lấy với trọng lượng đẩy nổi: Trong đó gs : dung trọng hạt của đất, gs = 2.7T/m3 e: hệ số độ rỗng của đất, = 0.4-1. - Đối với đất rời ở độ sâu hi có: pi,p = gdn.lp.hi - Đối với đất dính, bão hoà nước lp=1 pi,p = gdn.lp.hi + 2.Cu Trong các công thức trên lp là hệ số áp lực ngang chủ động lp = tg2(45o+j/2) Cu: Hệ số độ dính của đất bão hoà nước. C: Hệ số độ dính của đất dính. Sơ đồ tính và tải trọng như hình vẽ: Hình 53 Sơ đồ tính chiều sâu cọc ván một tầng neo. Công thức tính các chỉ tiêu trung bình: Thay vào ta có: gtb = 17,67 KN/m3 jtb = 14026’ Tải trọng máy thi công: q = 4,5 KN/m2 Tải trọng tác dụng lên cọc ván: Hệ số áp lực ngang chủ động la = tg2 (450 - j/2) = tg 2(450 –14o/26’)=0,6 Áp lực ngang máy thi công Pq = q . la = 4,5.0,6 =2,7 KN/m Áp lực ngang chủ của đất: Pa =g .H .la = 17,67.8,3.0.6=88KN/m Hệ số áp lực ngang bị đông lb = tg2 (450 + j/2) = 1,66 Áp lực ngang của bị động nền đất: Pb = g .t lb= 17,67.t.1,66= 29,33 t Tính mô men chủ động và bị động với điểm đầu neo và lập phương trình: Ma – mMp = 0 Với m = 0,9 từ đó sẽ tính ra d như sau Giải phương trình Ma – mMp = 0 suy ra 5t3 -10,9 t2 – 554,4t -785,2 = 0 ta được t = 12,26m Chọn chiều sâu ngàm cọc trong đất d’= 1,2d =14,72m. Vậy chọn chiều sâu ngàm cọc là 15m. Tổng chiều dài cọc là: L= 0,3 + 8,3 +15 = 23,6 m. Tính với trường hợp có hai tầng neo để giảm chiều dài cọc ván, coi tầng neo phía trên chịu toàn bộ tải trọng phía trên tầng neo thứ hai. Sơ đồ tính như sau: Hình 54 Sơ đồ tính chiều sâu cọc ván hai tầng neo. Áp lực ngang chủ của đất: Pa =g .H .la = 17,67.4.0.6 = 35,34KN/m Ta có phương trình sau: 5,6t3 +14,13 t2 – 141,36t -68,72= 0 ta được t = 4,19m Chọn chiều sâu ngàm cọc trong đất d’= 5. Vậy chọn chiều sâu ngàm cọc là 5m. Tổng chiều dài cọc là: L= 0,3 + 9,11 +5 = 14,31 m. Vậy ta chọn loại có hai tầng neo và bố trí như hình vẽ bố trí 2m/neo. Xét phần hầm dẫn: a) tại vị trí chiều sâu hố móng là 4m tại KM320+100 Khi đó bố trí một tầng neo và chiều sâu cọc ván là: Pa =g .H .la = 17,67.4.0.6 = 35,34KN/m Ta có phương trình: 5,6t3 - 0,81t2 – 70,8t - 47,2= 0 t = 3,9m Chiều dài cọc là 4,5 + 4,3 = 8,8 (m) Từ K320 đến KM320 + 50 tương đương với chiều hố móng là 2m thì không cần neo. Thiết kế neo giữ ổn định cho tường cọc ván Tổng quan về neo phụt và cơ sở tính toán thiêt kế: Khi thi công công trình ngầm theo phương pháp đào hở đất bằng cách đào lộ thiên, quá trình đào đất đá phía trong hầm sẽ gây nên sự mất cân bằng về áp lực đất đá tác dụng phía trong và phía ngoài hầm, dẫn đến sự mất ổn định của cọc ván. Để giữ ổn định cho cọc ván người ta dùng hệ thống thanh chống hoặc thanh neo bố trí hai bên tường Cấu tạo thanh neo trong đất: thường gồm 3 bộ phận chính: Bầu neo: là bộ phận làm việc chính của neo, được gia cố vào trong đất đá và nằm ngoài lăng thể trượt của đất đá. Thanh neo: nối phần làm việc của neo với công trình. Đầu neo: nối thanh căng neo với công trình. Neo phụt sử dụng vữa xi măng phụt vào lỗ khoan trong đất để tạo bầu neo, thanh neo được cấu tạo từ các thanh thép hoặc các bó cáp. Sức chịu tải của neo được tính toán phụ thuộc chủ yếu vào đường kính bầu neo, thanh neo có tác dụng truyền lực từ công trình đến bầu neo Phương pháp thi công neo phụt: Sử dụng các máy khoan chuyên dụng hoặc máy khoan tay khoan qua cọc ván để tạo lỗ neo trong đất. Sau đó đưa ống tạo neo vào lỗ khoan đến chiều dài thiết kế của neo. Ống tạo neo làm bằng kim loại hoặc bằng nhựa chịu áp lực có đường kính 85-245mm. Trên đoạn tạo bầu neo có đục các lỗ #10 với các gel cao su để phụt vữa xi măng. Để tạo hiệu quả phụt vữa xi măng tốt, trong ống còn lắp các van chặn bằng cao su trong từng đoạn ống trong phạm vi tạo bầu neo. Van chặn bình thường ở trạng thái xẹp. Khi bơm vữa xi măng van sẽ được làm căng nhờ chất lỏng được dẫn theo đường ống từ ngoài vào. Khi bơm vữa xi măng với áp suất đủ lớn bầu neo sẽ được hình thành xung quanh neo, thanh neo được làm từ các bó cáp không gỉ Bầu neo tạo nên sức ma sát lớn giữa neo và đất đá xung quanh, do đó tạo cho neo sức kéo khá lớn đủ khả năng chịu áp lực đất đá phía ngoài tường. Những nguyên tắc chung khi thiết kế neo phụt: Bầu neo phải nằm ngoài cung trượt đất đá phía sau tường. Khi thiết kế neo trong đất người ta giả thiết rằng trong trường hợp bất lợi nhất là bức tường bị mất ổn định làm cho khối đất đá sau tường bị trượt theo cung tròn giả định. Để neo có hiệu quả thì bầu neo phải nằm ngoài cung trượt. Phải đảm bảo sự ổn định của tường cọc ván. Khi đào hố sâu thì tường chắn sẽ bị đẩy ra do áp lực đất đá chủ động sau tường và gây nên áp lực bị động ở chân tường (phía đào đất). Khi thiết kế neo phải đảm bảo 2 điều kiện sau: Điểm ngàm A (điểm có mômen bằng 0 dưới chân tường) không được trùng với đáy tường. Nếu 2 điểm đó trùng nhau thì nguy cơ chân tường bị đẩy ra làm tường mất ổn định. Phải đảm bảo cân bằng lực đẩy do áp lực chủ động của đất sau lưng tường với lực giữ do áp lực bị động trước tường và lực kéo của các thanh neo. Phải đảm bảo cho tổng các lực thẳng đứng nhỏ hơn phản lực ở đáy tường, tức là nhỏ hơn sức chịu tải của đất ở đáy tường. Do thanh neo có độ dốc nên sẽ tạo ra áp lực thẳng đứng tác dụng vào tường lớn do đó có thể làm tường bị lún quá giới hạn cho phép. Vì vậy phải kiểm tra để đảm bảo sức chịu của đất lớn hơn các lực thẳng đứng tác dụng vào tường. Sức chịu tải của neo được tạo nên bởi hai thành phần: Phần chủ yếu là giữa mặt xung quanh của bầu neo và đất Phần phụ là phản lực của đất vào gương neo. Sức chịu tải của neo được xác định theo công thức: Trong đó: K: Hệ số đồng nhất của đất đá, lấy K=0,6 m: Hệ số điều kiện làm việc, m=1 fs: Sức ma sát của đất (KN/m2) Ls: Chiều dài bầu neo (m) u: Chu vi mặt ngoài của bầu neo (m) A, B: Hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc góc ma sát trong của đất Ctc: Lực dính tiêu chuẩn của đất KN/m2) g: Trọng lượng riêng của đất (KN/m3) h: Khoảng cách từ bầu neo đến mặt đất (m) Như vậy sức chịu tải của neo phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó đường kính bầu neo và chiều dài bầu neo có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu tải của neo. Việc thiết kế neo phụt khi đã biệt giá trị lực căng trong neo chủ yếu là xác định chiều dài bầu neo. Chiều dài đoạn tự do được xác định sao cho phần bầu neo nằm ngoài cung trượt của đất. Thiết kế thanh neo cho công trình: Bố trí thanh neo: Số tầng neo: Tuỳ theo loại đất, nếu là đất cát, sét, nếu hố đào sâu 12-13m thì dùng một tầng neo ( Lúc này tường congxon 5-6m), nếu đất yếu khi neo phải đặt ngay ở đầu dằng tường. Khoảng cách giữa các neo tối thiểu từ 1,5-2m và không nhỏ hơn 4D (D đường kính lớn nhất của bầu neo). Góc nghiêng của neo không nhỏ hơn 13o và không lớn hơn 45o, thường trong khoảng 15o-30o. Phần hầm dẫn, hai tường bên giữ vai trò như một kết cấu tường chắn đất. Khi tường có chiều cao lớn ta phải tính toán ổn định của tường. Để đảm bảo ổn định của tường trong quá trình sử dụng cũng như trong suốt quát trình thi công, ta phải bố trí neo cho tường, ta chỉ bố trí cho phần tường có chiều cao lớn hơn 5m, phần tường có chiều cao nhỏ hơn 5m không cần bố trí Chọn số tầng thanh neo: Thi công thanh neo trước tiên phải đào đến vị trí thanh neo, ngừng đào vào sau đó thi công thanh neo, chờ sau khi kéo DƯL thanh neo mới được đào đất bước tiếp sau. Do đó, them một tầng thanh neo là them một tuần hoàn thi công. Trong trường hợp cụ thể, số tầng neo càng ít càng tốt. Vì vậy ta chỉ bố trí một tầng neo đặt ở cao độ -4,5m Khoảng cách các thanh neo: Để hạn chế hiệu ứng nhóm neo thì khoảng cách giữa các neo phải lớn hơn 4 lần đường kính (D là đường kính lớn nhất trong bầu neo) tính từ tim đến tim. Trong thực tế khoảng cách tối thiểu là từ 1,5-2m. Ta chọn khoảng cách giữa các thanh neo là 2m. Hình 57 Nguyên tắc bố trí neo đất. Tính toán cho neo bất lợi nhất neo còn lại bố trí tương tự: Lực căng lớn nhất trong neo là: Nk = 447,45KN do áp lực đất sau lưng tường tác dụng trên 1m dài tường gây ra. Cứ 2m dài tường ta bố trí một thanh neo và với hai hàng neo thì nội lực trong thanh neo là Nneo = 2.Nk / 2 = 447,45KN Xác định chiều dài bầu neo Ls: Trong đó: TU: Lực kéo trong thanh neo (KN) TU = 447,45KN DS: Đường kính bầu neo, Được xác định phụ thuộc đường kính lỗ khoan, tính chất của đất và kĩ thuật phun tạo bầu neo, được xác định theo công thức: DS = a.Dd a: Hệ sô tra bảng, với đất sét bơm phụt có Pi > P1, a=1,8 Chọn đường kính lỗ khoan Dd = 15cm => D = 1,8.15 = 27cm qS: Phụ thuộc chỉ số N trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn. Với đất sét dẻo N = 5 tra bảng ta có : qS = 0,1Mpa = 100KN/m2 Thay số vào công thức ta có: Lấy LS = 7m Xác định chiều dài tự do: Chiều dài tự do phải được đảm bảo cho bầu neo nằm ngoài cung trượt của đất đá Với đất có j = 14o26o ta có thể coi cung trượt là một đường thẳng bắt đầu từ chân tường và kết hợp với phương thẳng đứng góc 45o-j/2 Giả thiết thanh neo hợp với phương nằm ngang góc a = 30o Hình 58 Sơ đồ tính chiều đài neo. Khi đó chiều dài đoạn tự do được xác định theo công thức: Lấy AB = 9m Vậy tổng chiều dài neo là : L = LS + AB = 9 + 7= 16m Vậy loại neo được thiết kế gồm các chỉ tiêu sau: Chiều dài neo 16m, trong đó chiều dài bầu neo là 7m, chiều dài tự docủa neo là 9m, đường kính bầu neo là 27cm, khản năng chịu kéo là 450kN. BƠM NƯỚC TRONG HỐ MÓNG Không được để đáy móng ngâm trong nước, đặc biệt trong thời gian đổ bê tông và khi bê tông móng đang ninh kết không để nước ngập đến cao độ đáy móng. Vì vậy cần bố trí bơm thường xuyên hạ mực nước xuống thấp hơn cao độ đáy móng cho đến khi bê tông bệ móng kết thúc ninh kết ( sau 4h kể từ khi kết thúc đổ bê tông ). Nước thâm nhập vào hố móng gồm những nguồn sau: - Nước ngầm: Qng = 1,6qF (m3/h) Trong đó F là diện tích thầm F = Pl với P là chu vi, l là bước đào l = 10m Chiều sâu hố đào là 9m, giả sử mực nước ngầm bắt đầy từ cao độ -7m. P = 31 + 2 + 2= 35m F = 10 . 35 = 350 m2 q là cường độ thấm qua 1m2 đáy móng (m3/hm2) Loại nền q Cát mịn 0,150,25 Cát vừa 0,30,5 Cát lẫn sỏi 1,03,0 Đất sét 0,020,05 Trong đồ án này chọn q = 0,03 suy ra Q = 1,6.0,03.350 = 16,8 (m3/h) Nước mưa: (m3/h) Khi đào một bước (m3/h) Trong đó m = 1,5 là hệ số dự trữ A là diện tích đáy hố đào A = 230.310 = 8990 (m2) h lượng mưa ngày tại Thành Phố Hồ Chí Minh, thi công vào mùa khô lấy h = 50mm. - Nước tụ có sẵn trong hố móng do bơm rửa vệ sinh đáy móng Qtu = 1m3/h Từ đó tính được lưu lượng nước thâm nhập vào hố móng trong một giờ trong một bước đào: Q = Qtu + Qng + Qm = 18,8(m3/h) Khi đào xong toàn bộ móng thì đã thi công xong phần lớp bê tông mác thấp đồng thời là chống thấm. Làm rãnh thoát nước xung quanh đáy hố móng, độ dốc dọc 0,6% để dẫn về 2 hố móng được bố trí ở hai góc của hố móng. Dung tích của hố tụ sao cho trong 1 giờ chứa được hết lưu lượng Q = 30(m3/h). Máy bơm hoạt động không dưới 10 phút. Xung quanh hố tụ dùng gỗ kè chống sụt lở và lấy đá dăm hoặc đá sỏi lót đáy hố. Kích thước hố tụ là 3x2x2 Hình 59 Sơ đồ bố trí rãnh thoát nước và hố thu trong thi công. Chọn loại máy bơm với lưu lượng bơm là 40m3/h. Khi đó bơm hết 18,8m3 trong 28,2s> 10s. Đạt yêu cầu. TỔ CHỨC THI CÔNG Các vấn đề chung Tình hình và nhiệm vụ của đơn vị thi công Đơn vị thi công có thể là một công ty thi công cơ giới hoặc nhiều công ty có khả năng xây dựng hầm và các hệ thống đường cũng như hệ thống kỹ thuật trong thành phố. Đơn vị thi công yêu cầu phải có đầy đủ máy móc, trang thiết bị, nhân vật lực để đảm bảo tổ chức thi công theo đúng yêu cầu kỹ thuật và tiến độ thi công đề ra. Đơn vị thi vông có nhiệm vụ thi công 70m đường hầm kín , 530m đường hầm dẫn, phần đường tránh và phần đường trên nóc hầm, các hệ thống thoát nước của nút, và các hệ thống đường hầm kỹ thuật, các hệ thống chiếu sáng đường hầm, đường dẫn… Trong quá trình thi công, đơn vị thi công phải đảm bảo được yếu tố an toàn cũng như việc đảm bảo cảnh quan môi trường, giảm tiếng ồn, tránh ô nhiễm trong quá trình thi công. Vấn đề quan trọng nhất đó là trong quá trình thi công vẫn phải đảm bảo được vấn đề giao thông diễn ra bình thường tại khu vực nút. Vật liệu xây dựng Vật liệu dây dựng là một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng của công trình. Đặc biệt là đối với các công trình ngầm giao thông cần phải lựa chọn kiểm tra kỹ lưỡng các loại vật liệu xây dựng hầm. Dự kiến vật liệu xây dựng hầm là bê tông M300# được sản xuất tại nhà máy và vận chuyển đến công trường bằng xe mix. Dự định sẽ lấy bê tông thương phẩm tại nhà máy trộn bê tông cách khu vực xây dựng khoảng 3km. Trước khi đổ bê tông phải kiểm tra độ sụt của bê tông, lấy mẫu và ghi chép cẩn thận. Vật liệu chống thấm sử dụng hỗn hợp sơn phụ gia và tấm pôlime. Thiết bị đèn chiếu sáng được lấy của công ty Thăng Long Neon Thời gian thi công: Thời gian thi công đường hầm nút giao thông Ngã Tư Vọng được tính toán dựa vào khối lượng công việc, cũng như yêu cầu nhanh chóng đưa công trình vào sử dụng, song vẫn phải đảm bảo giao thông trong quá trình thi công. Các giai đoạn thi công chính Công tác chuẩn bị: Khôi phục cọc và định vị phạm vi thi công: Ở đây đường hầm của chúng ta đi qua nút Ngã Tư Vọng dựa trên cơ sở tuyến đường cũ. Như ở thiết kế kỹ thuật đã đề xuất phương án lựa chọn thì lấy tim đường cao tốc làm tim đường hầm. Việc khôi phục cọc nhờ vào các mốc chuẩn và lên tim hầm không có gì khó khăn. Công tác dọn dẹp chuẩn bị mặt bằng: Đường đô thị và đường cao tốc là đường đã làm. Nút của chúng ta đã chọn phương án làm hầm do đó mặt bằng thi công của chúng ta chỉ chiếm 620 x 22m2, diện tích này nằm trên toàn bộ đường cao tốc. Vì vậy không cần phải dọn dẹp mặt bằng mà chỉ phải chuẩn bị các biển báo công trường và hàng rào khu vực thi công. Các giai đoạn thi công chính: Giai đoạn 1: Tiến hành làm đường tránh để thi công phần hầm kín và một bên hầm dẫn với chiều dài hầm chính là 70m còn phần hầm dẫn dài 260m. Giai đoạn này gồm các công việc: Làm đường tránh Tiến hành rung hạ cọc ván thép, tường cọc ván cao hơn cao độ mặt đất tự nhiên là 0,3m Sử dụng các máy đào chuyên dụng thi công đào đất. Sau khi đào đất xong tiến hành thi công lớp cát đệm dày 50cm đầm chặt và lớp bê tông dày 20cm mác thấp M100# tạo phẳng làm ván khuôn đáy thi công đáy hầm. Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bản đáy hầm (cốt thép được lấy trong kho thép đã được gia công tại công trường. Đổ bê tông đáy hầm bằng xe bơm bê tông, bê tông được lấy từ trạm trộn bê tông vận chuyển đến công trường bằng xe Mix. Trước khi đổ phải lấy mẫu thử độ sụt đúc mẫu thí nghiệm. Đợi bê tông đáy hầm đạt cường độ tiến hành lắp dựng ván khuôn đổ bê tông tường hầm. Đợi bê tông tường hầm đạt cường độ tiến hành lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông nóc hầm. Chú ý: Trong quá trình đổ bê tông kết cấu vỏ hầm được chia thành các đốt 10m để thi công. - Thi công các hạng mục kỹ thuật khác: hoàn thiện bề mặt hầm, thi công mặt đường, bể thu mước, rãnh thoát nước, trạm bơm nước, chiếu sáng,… Giai đoạn 2: Sau khi thi công xong giai đoạn 1 tiến hành lấp đất trả lại mặt bằng cho xe chạy và tiến hành thi công phần hầm dẫn còn lại. Trình tự các bước thi công giống như ở giai đoạn 1 Giai đoạn 3: Hoàn thiện hầm, tạo mỹ quan Thông xe hầm, đưa hầm vào khai thác sử dụng. Thi công cọc ván thép: Trên mặt bằng tiến hành đo đạc các vị trí xác định tim cọc, từ đó xác định được vị trí các cọc. Mặt bằng phải thoát nước và đủ không gian cho thi công Di chuyển máy rung hạ cọc. Rung hạ đến khi đầu cọc cách cao độ mặt đất 0,3m. Chọn loại búa rung DEK 251 Hình 61 Thi công cọc ván thép. Biện pháp đào đất trong hầm: Sau khi thi công tường cọc ván xong tiến hành đào đất trong hầm. Trình tự đào được tiến hành từ phía hầm dẫn tiến vào hầm chính. Do thi công bằng phương pháp đào hở mặt bằng thi công rất thuận lợi cho công tác đào đất. Căn cứ vào tình hình và điều kiện cụ thể ta sẽ sử dụng loại máy xúc gầu thuận kết hợp với máy ủi để đào đường hầm và đường dẫn. Với điều kiện cụ thể của nút giao thông Quang Trung ta sử dụng phương pháp đào là đào theo chiều dọc hầm: cho máy đào tuần tự di chuyển theo chiều dọc của hố móng. Hình 62 Sơ đồ đào đất hầm. Sơ đồ đào đất được thể hiện như hình vẽ trên, máy xúc đào đất rồi đổ lên ôtô. Ta chọn máy đào gầu ngoạm mã hiệu KC-4361 (K-161) Bảng 16 Bảng thống kê số liệu kỹ thuật của máy xúc gầu ngoạm KC-4361 (K-161) TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Khối lượng 1 Dung tích gầu q m3 1,0 2 Chiều dài tầm với l m 18 3 Trọng lượng máy tấn 19,5 4 Thời gian một chu kì khi góc quay j = 90o giây 15,0 Năng suất của máy đào: Trong đó: Q - là năng suất máy q – là dung tích gầu q = 1,0 (m3) kd - hệ số làm đầy gầu = 1,2 (đất sét ẩm) kt là hệ số sử dụng thời gian kt = 0,95 ktx Hệ số tơi xốp của đất đá. = 1,3 Tck – là thời gian một chu kỳ làm việc = 15s Vậy Khối lượng đào một đốt hầm kín 10m là: V = 31.9.10 = 2790m3 Khối lượng đất cần đào phần hầm chính và một nửa hầm dẫn là: V = 31.9.60 + ½. 31.240.9 + ½.(9+8,6).10.31+= 65503 (m3) Sử dụng hai máy đào như trên, thời gian hoàn thành quá trình đào là: Chọn mỗi ca thi công là 8h thì để đào xong đất là hết 20 ca. Khối lượng đất cần đào phần hầm chính và một nửa hầm dẫn là: V = ½. 31.210.9 = 29295 (m3) Sử dụng hai máy đào như trên, thời gian hoàn thành quá trình đào là: Chọn ôtô vận chuyển là loại xe có dung tích 5m3, ra vào liên tục. Biện pháp thi công neo phụt Sử dụng máy khoan tay có các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương. Tính năng máy khoan TT Thông số Đơn vị 1 Đường kính lỗ khoan mm 64 - 27 2 Mômen xoắn N.m 950 3 Số lần xung kích lần/phút 1800 4 Vòng quay r/phút 0 -140 5 Lực tiến vào KN Lớn nhất là 25 6 Độ dài cần khoan mm 6250 7 Công suất động cơ KW 74 8 Trọng lượng máy Tấn 8,3 9 Kích thước (dài × rộng × cao) mm 6610×2300×2200 Dây truyền công nghệ thi công neo phụt sử dụng máy khoan: Chuẩn bị thi công → Chuyển máy vào vị trí → Điều chỉnh vị trí lỗ và góc nghiêng của vần khoan → Mở nguồn nước → Khoan lỗ → Nhấc cần khoan trong lên để rửa nhiều lần → Nối ống tầng trong, cần khoan và nối ống lồng ngoài → Tiếp tục khoan vào → Nhấc cần khoan trong lên để xối rửa nhiều lần đến độ sâu qui định → Nhấc cần khoan trong lên để xối rửa nhiều lần đến khi trong lỗ khoan ra nước trong → Khoá nước, nhổ cần khoan trong (nhổ theo từng đoạn) → Cắm bó dây thép xoắn và ống bơm vữa vào → Bơm vữa → Dùng máy nhổ ống để nhổ ống lồng ngoài (nhổ ra theo từng đoạn) → Bơm vữa lần 2 → Dưỡng hộ → Kéo DƯL → Dùng nên khoá chặt → Thi công xong thanh neo thì tiếp tục đào đất. Lỗ khoan được khoan và chèn ống theo từng khâu dài 1m. Việc nối kéo dài cần khoan và ống lồng ngoài đều được cơ giới hoá với động cơ thuỷ lực. Vữa xi măng được trộn tại các thùng trộn đặt gần máy khoan thi công neo và dùng ống cao su chịu áp lực cao để hút vữa xi măng vào máy bơm. Khi bơm vữa tạo neo phải sử dụng hệ thống ống gel tạo neo và van chặn bằng cao su để tăng khả năng lan toả của vữa tạo bầu neo. Ống tạo neo được làm bằng nhựa chịu áp lực có D = 200mm, trên đoạn tạo bầu neo có khoan các lỗ D = 10mm với gel cao su để phụt vữa xi măng. Tại những đoạn có lỗ khoan phụt vữa ta dùng các đai thép D = 6mm bó quanh ống tạo neo để tránh tránh phá huỷ ống khi chịu áp lực cao trong quá trình bơm vữa. Thi công lớp cát lót: Dùng ô tô tự đổ vận chuyển cát về đổ vào trong hào, việc san phẳng tiến hành bằng máy san ủi, dùng lu loại nhỏ (16T) để lu lèn chặt cát (sử dụng loại lu tĩnh) Cụ thể như sau: Tổng thể tích cát phải lu lèn: 0,5.31.500 = 7750m3 Số chuyến ô tô phải vận chuyển: (Sử dụng ô tô vận chuyển loại 4T) N = 7750/4 = 1937,5 chuyến. Sử dụng 2 máy lu lèn loại 16T (lu tĩnh) Hình 63 Sơ đồ lu lèn cát Thi công lớp bê tông lót: Hình 64 Thi công lớp bê tông lót. Công tác cốt thép: Phần lớn cốt thép trong kết cấu là ở dạng lưới thép được gia công trước tại bãi gia công cốt thép. Việc nắn thẳng cốt thép được thực hiện bằng tời Sơ đồ công nghệ gia công cốt thép: Cốt thép được đưa xuống hào băng cần cẩu và được lắp dựng theo từng đoạn đổ bê tông, cốt thép được nối với nhau bằng hàn hồ quang, khi hàn phải đảm bảo bề mặt mối nối nhẵn, không cháy, không đứt quãng, không thu hẹp cục bộ, đảm bảo chiều cao và chiêu dài đường hàn. Cốt thép trong đáy và nóc hầm được liên kết bằng cách buộc. Sử dụng liên kết hàn hồ quang để nối cốt thép với thép chờ để sẵn trong tường. Công tác bê tông: Bê tông sử dụng là loại bê tông thương phẩm được sản xuất tại nhà máy. Ta sử dụng tổ hợp đổ bê tông để thi công bao gồm: xe Mix để vận chuyển bê tông, máy bơm bê tông. Máy đẩy vữa bê tông qua một hệ thống ống cao su chuyên dụng… Những điều cần chú ý khi đổ bê tông: Trước khi đổ bê tông cần kiểm tra nghiệm thu ván khuôn, cốt thép, hệ thống sàn công tác đã đạt được các yêu cầu kỹ thuật hay chưa. Làm sạch ván khuôn, cốt thép, sửa các khuyết tật nếu có. Khi đổ bê tông lên lớp vữa đã đổ trước thì phải làm sạch bề mặt lớp vữa, tưới nước xi măng rồi mới đổ bê tông. Đối với bê tông khối lớn phải đổ thành nhiều lớp. Khi đổ phải đổ từ xa tới gần so với vị trí tiếp nhận. Trong quá trình thi công bê tông bản đáy hầm phải chú ý đến các vị trí đặt bể thu nước, xử lý chống thấm cho mạch ngừng thi công bằng các gioăng chống thấm chuyên dụng… Thi công đáy hầm: Sau khi thi công xong phần lớp cát đầm chặt và lớp bê tông mác nghèo, tiến hành lắp dựng cốt thép và ván khuôn chuẩn bị đổ bê tông đáy hầm. Bê tông được cấp bằng xe mix và được đổ bằng máy bơm bê tông. Hình 65 Thi công bê tông đáy hầm. Biện pháp thi công cốt thép và bê tông cho tường : Cốt thép tường được chế tạo và lắp đặt sẵn tại công trường, cốt thép được sử dụng là cốt thép gai, cốt thép được liên kết bằng cách buộc lại với nhau. Sử dụng cẩu để đưa lồng cốt thép vào trong hào, quá trình cẩu phải sử dụng dây buộ để định hướng tránh để lồng cốt thép trượt ra ngoài mép hố đào. Trên lồng cốt thép có bố trí các con kê định vị làm bằng bê tông hoặc bằng các tai thép hoặc bằng nhựa, có tác dụng bảo đảm chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép và tránh làm lở thành hố đào. . Cường độ của bê tông là 30Mpa, độ lớn cốt liệu <50mm. Bê tông cần phải dẻo, thời gian ninh kết là tối đa, độ sụt từ 16-20mm. Chọn chiều dài khối đào sao cho kết thúc khối đổ trong thời gian bằng một hoặc hai lần thời gian ninh kết của xi măng, để tăng thời gian ninh kết ta sử dụng phụ gia.Bê tông sử dụng là loại bê tông thương phẩm được chở đến công trường bằng xe Mix Lắp dựng cốt thép và ván khuôn chuẩn bị đổ bê tông. Hình 66 Thi công bê tông tường hầm. Biện pháp thi công cốt thép và bê tông cho bản nắp : Cốt thép tường được chế tạo và lắp đặt sẵn tại công trường, cốt thép được sử dụng là cốt thép gai, cốt thép được liên kết bằng cách buộc lại với nhau. Sử dụng cẩu để đưa lồng cốt thép vào trong hào, quá trình cẩu phải sử dụng dây buộ để định hướng tránh để lồng cốt thép trượt ra ngoài mép hố đào. Trên lồng cốt thép có bố trí các con kê định vị làm bằng bê tông hoặc bằng các tai thép hoặc bằng nhựa, có tác dụng bảo đảm chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép và tránh làm lở thành hố đào. . Cường độ của bê tông là 30Mpa, độ lớn cốt liệu <50mm. Bê tông cần phải dẻo, thời gian ninh kết là tối đa, độ sụt từ 16-20mm. Chọn chiều dài khối đào sao cho kết thúc khối đổ trong thời gian bằng một hoặc hai lần thời gian ninh kết của xi măng, để tăng thời gian ninh kết ta sử dụng phụ gia.Bê tông sử dụng là loại bê tông thương phẩm được chở đến công trường bằng xe Mix Lắp dựng cốt thép và ván khuôn chuẩn bị đổ bê tông. Hình 67 Thi công bê tông nóc hầm. Thi công tầng phòng nước cho kết cấu: Bề mặt bê tông được láng một lớp phủ vữa xi măng dày 2 – 3cm. Trên bề mặt lớp láng ta phun một lớp phòng nước phủ lên. Để tránh khỏi những tác động cơ học người ta láng lên lớp phòng nước một lớp vữa phủ xi măng dày 2 – 3cm. Lớp phòng nước được sử dụng là lớp vải thuỷ tinh, điều này cho phép thi công cơ giới hoá nhanh chóng. Với loại này ta sẽ phun lên tường bảo vệ một lớp phủ Bitum đặc chảy hoặc hơi nóng dày 1,5 – 2mm. Đây là công trình ngầm, việc chống thấm hết sức quan trọng, đảm bảo công trình hoạt động tốt trong khai thác. Kết cấu hầm đã được thiết kế bằng 3 loại vật liệu: Chống thấm đáy: Dùng loại trải sẵn trước khi đổ bê tông, sau khi đổ bê tông lớp chống thấm bám chặt vào đáy hầm đảm bảo chống thấm ngược từ đáy. Chống thấm thành bên: Dùng loại dán nguội sau khi đổ bê tông để chống thấm theo phương ngang. Chống thấm đỉnh: Dùng loại dán nguội trên mặt bê tông đã đông cứng, lớp này có tính năng chịu nhiệt khi rải thảm bê tông nhựa. Chống thấm khe nối: Các khe nối được chèn bằng 2 loại: Loại trương nở khi gặp nước, đặt trước khi đổ bê tông, bịt kín mặt sau tường chống thấm ngang, loại đàn hồi dẻo được đúc sau khi bê tông đông cứng, che khe nối phía mặt lộ ra ngoài không khí tạo thẩm mỹ cho các đốt hầm. Cụ thể như sau: Lớp phòng nước gián ngoài kết cấu chọn loại mềm và chịu được biến dạng và tính cách nước tốt do vậy ta chọn loại PVC dày 2mm. a) Phần nóc hầm . 1- Kết BTCT 2-Lớp phòng nước Loại PVC dày 2 mm 3-Lớp bảo vệ bằng vữa phun dày 5 cm, phun trên lưới thép đan đường kính 12 ô lưới 12x12cm Tác dụng của lớp này : + Bảo vệ ngoài lớp phòng nước Loại PVC tránh bị hư hỏng khi lấp đất đắp bên trên , chịu áp lực đất đắp bên trên đè xuống lớp phòng nước. Hình 68 Thi công phòng nước cho nóc hầm. b) Phần tường hầm 1-Kết BTCT 2-Lớp phòng nước Loại PVC dày 2 mm 3-Lớp bảo vệ bằng vữa phun dày 5 cm, phun trên lưới thép đan đường kính 12 ô lưới 12x12cm Tác dụng của lớp này: Bảo vệ ngoài cho lớp phòng nước tránh bị hư hỏng khi lấp đất đắp hoặc tháo dỡ ván khuân , rút cọc chống thép . Hình 69 Thi công phòng nước cho tường hầm. c) Phần đáy hầm 1-Kết BTCT 2-Lớp phòng nước Loại PVC dày 2 mm 3a- Lớp bảo vệ bằng vữa phun dày 5 cm, phun trên lưới thép đan đường kính 12 ô lưới 12x12cm 3b- Lớp bảo vệ, lót nền : BT dày 20cm, mác M150 4- Lớp cát, dày 50 cm, tácdụng vệ sinh đáy móng Hình 70 Thi công phòng nước cho tường hầm. Công tác an toàn lao động Khi thi công công trình ngầm đào lộ thiên, đất trong hào đến độ sâu lớn và thi công công trình trong rãnh hào được tạo bởi 2 tường , ta phải cân nhắc đến công tác an toàn lao động tránh các trường hợp rủi ro xảy ra. Trong các công tác được tiến hành thi công thì công tác làm đất có thể gây ra nhiều nguy hiểm nhất. Biện pháp an toàn trong công tác đào đất đó là: Hố đào phải có rào ngăn, có biển báo, ban đêm phải thắp đèn đỏ Trước mỗi buổi làm việc phải cử người đi kiểm tra hệ thống neo tường trong đất…sau đó rồi mới cho công nhân làm việc Không để công nhân ngồi nghỉ ngơi, ngồi tránh nắng ở chân tường trong đất. Các đống vật để trên hố đào phải cách mép hố đào ít nhất 0,5m Trước khi khởi công đào đất phải điều tra hệ thống mạng lưới đường ống ngầm, dây cáp điện, đường ống… Không được cho phép làm các công việc phụ gần khoang đào, không để người đi đứng trong phạm vi quay của cần máy đào và của xe vận chuyển. Không để máy đào đào thành các rãnh đất, gầu máy đào đổ đất vào thùng xe ô tô phải đi từ sau xe tới. Ngoài ra các hệ thống biển báo, đèn hiệu phải đầy đủ giữ an toàn cho người và mọi phương tiện giao thông tại khu vực phạm vi công trường. Lập biểu đồ tiến độ thi công: Sơ đồ công nghệ thi công Tiến độ kế hoạch thi công thường dùng bản vẽ tiến độ để biểu hiện. Bản vẽ tiến độ thi công thường dùng sơ đồ ngang, sơ đồ đứng và sơ đồ mạng lưới để biểu hiện. Mỗi loại sơ đồ có cách dùng khác nhau. Trong đồ án này em dùng sơ đồ ngang để biểu hiện. Sơ đồ có hai bộ phận hợp lại: bộ phận bên trái là mẫu biểu phản ánh nội dung chính của các hạng mục công trình, là số liệu tính toán lượng công trình tương ứng cũng như định mức và số liệu tính toán lượng lao động; bộ phận bên phải là bản kế hoạch. Bảng này dựa vào kết quả tính toán theo số liệu có liên quan ở bên trái mà lập nên. Bảng kế hoạch dựa vào các đường ngang để thể hiện tiến độ thi công các hạng mục; chiều dài đường ngang biểu thị thời gian thi công, vị trí của đường ngang biểu thị quá trình thi côn; chỉ số trên đường ngang biểu thị số lượng sức lao động; các ký hiệu khác của đường ngang biểu thị tên đội hoặc loại công chủng. Bảng thể hiện thời hạn thi công các giai đoạn và tổng thời hạn. Nó cũng phản ánh tổng hợp các mối quan hệ giữa các phân hạng công trình. Dùng số liệu này có thể tổng hợp cân bằng các số liệu. Loại phương pháp này biểu hiện tương đối đơn giản trực quan, dễ hiểu, dễ dùng nhưng có khuyết điểm: Mối quan hệ tương hỗ giũă các phân hạng công trình không rõ ràng; Thời hạn và địa điểm thi công không thể hiện được, chỉ dùng thuyết minh; Tình hình phân bố số lượng công trình không cụ thể; Chỉ phản ánh tốc độ dây chuyền bình quân. Sơ đồ này dùng để vẽ tiến độ thi công công trình tập trung, sơ đồ kế hoạch cung ứng vật liệu hoặc làm sơ đồ phụ trong bản thuyết minh để bàn giao cho đơn vị thi công đến nhận nhiệm vụ. KẾT LUẬN Ở Việt Nam nói chung và ở Thành Phố Hà Nội nói riêng, việc sử dụng công trình ngầm để giải quyết vấn đề giao thông đô thị còn ít. Cho đến thời điểm hiện nay trên đường xuyên Á có nhiều nút khác mức bằng cầu vượt do đó không thuận lợi cho giao thông và phá vỡ cảnh quan đô thị. Việc xây dựng công trình ngầm qua nút giao thông Ngã Tư Vọng là một yêu cầu cấp thiêt giải quyết tình trạng tắc ngẽn giao thông nghiêm trọng hiện nay, nâng cao an toàn giao thông và tiết kiệm đất đai do không phải mở rộng diện tích đường trên mặt đất. Đề tài mang tính thực tiễn cao vì nó giải quyết được bức xúc trong phát triển hạ tầng cơ sở của hệ thống giao thông đô thị Thành Phố Hà Nội. Song đồng thời với đó là khối lượng công việc rất lớn liên quan đến nhiều vấn đề trong khi đó trình độ kiến thức cũng như thời gian hạn chế nên không thể giải quyết được trọng vẹn đồng thời không tránh khỏi những sai sót trong các vấn đề đưa ra Với mục đích tổng hợp, hệ thống hoá kiến thức đã được trang bị trong quá trình học tập. Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Th.s Chu Viết Bình cùng các thầy trong bộ môn Cầu Hầm và với sự cố gắng của bản thân em đã giải quyết được cơ bản các nội dung yêu cầu của đồ án đặt ra. Kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài của em có thể hoàn thiện hơn nữa ./. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 24 tháng 05 năm 2010 Sinh viên: Hoàng Đình Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Công trình ngầm – Đỗ Như Tráng, Trần Đình Châu; Nxb HVKTQS-1995 Thiết kế và thi công hố móng sâu – Nguyễn Bá Kế; Nxb Xây Dựng – 2002 Chỉ dẫn thiết kế và thi công cọc Baret, tường trong đất, neo trong đất – Nguyễn Văn Quảng – Nxb Xây Dựng – 2003 Cơ học đất – Bùi Anh Định Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu hầm đường sắt và hầm đường ô tô – Nxb Xây Dựng – 2003 Thiết kế và xây dựng Công trình ngầm và công trình đào sâu – Vilen Alếchxêvích Ivácnhúc – Nxb Xây Dựng – 2004 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05 Công nghệ thi công công trình ngầm bằng phương pháp tường trong đất – Nguyễn Thế Phùng – Nxb Giao thông vận tải Hà Nội – 1998 Thiết kế công trình hầm giao thông – Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Quốc Hùng – Nxb Giao thông vận tải Hà Nội – 2004 Cơ học kết cấu - Lều Thọ Trình - Nxb Giao Xây Dựng – 2004. Lý thuyết đàn hồi - Nguyễn Xuân Lựu - Nxb Giao thông vận tải Hà Nội – 2004 Tính toán dầm trên nền đàn hồi.