Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương V: Thi công móng

9/16/2013 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Website:  Bộmôn Cầu và Công trình ngầm Website:  THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  MỐ TRỤ CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học:  Hà Nội, 8‐2013 295 CHƯƠNG V Thi công móng 9/16/2013 2 296 Nội dung chương 5 • 5.1. Phân loại móng và các công tác • 5.2. Thi công hốmóng – 5.2.1. Thi công móng nông đào trần – 5.2.2. Thi công móng nông gia cố vách – 5.2.3. Thi công hốmóng sử dụng vòng vây cọc ván – 5.2.4. Thi công ở nơi có nước mặt – 5.2.5. Đào đất trong hốmóng • 5.3. Thi công móng cọc chế tạo sẵn – 5.3.1. Thi công cọc thép – 5.3.2. Thi công cọc BTCT đúc sẵn • 5.4. Đổ bê tông dưới nước – 5.4.1. Phương pháp thủ công – 5.4.2. Phương pháp mở đáy – 5.4.3. Phương pháp ống rút thẳng đứng – 5.4.4. Phương pháp vữa dâng • 5.5. Thi công móng cọc khoan nhồi. • 5.6. Thi công móng giếng chìm và giếng chìm hơi ép 297 5.1. Phân loại móng và các công tác • Phân loại:  – Móng trên cạn và móng dưới nước – Móng nông và móng sâu • Móng sâu có nhiều loại – Móng cọc đóng (ép) – Móng cọc đào nhồi – Móng cọc khoan nhồi – Móng giếng chìm – Móng giếng chìm hơi ép 9/16/2013 3 298 Phân loại móng và các công tác (t.theo) • Các công tác thi công móng nông: – Thi công hốmóng – Thi công bệmố hoặc bệ trụ • Các công tác thi công móng cọc: – Thi công cọc – Thi công đài cọc (bệmố hoặc bệ trụ) 299 5.2. Thi công hốmóng • Hốmóng trên cạn: – Hốmóng đào trần – Hốmóng có ván lát – Hốmóng dùng vòng vây cọc ván • Hốmóng dưới nước:  – Vòng vây đất – Vòng vây đá hộc – Vòng vây bao tải cát – Vòng vây cọc ván gỗ (đơn/kép) – Vòng vây cọc ván thép – Vòng vây thùng chụp 9/16/2013 4 300 5.2.1. Thi công móng nông đào trần – Phạm vi áp dụng: • Khi cao độ nước ngầm thấp hơn đáy hốmóng • Đất tương đối chắc chắn, đồng chất và có độ ẩm nhỏ • Trong phạm vi đào đất không có các công trình khác 301 Thi công móng nông đào trần (t.theo) – Một số độ dốc mái đất giới hạn (dùng để tham khảo): Tên loại đất Tỷ số chiều cao trên chiều ngang của taluy với các trường hợp độ sâu hốmóng khác nhau: < 1,5 m 1,5‐3m 3‐5m Đất đắp có độ ẩm tự nhiên 1 :  0,25 1 : 1 1 : 1,25 Cát, sỏi ẩm không bão hòa nước 1 :  0,50 1 : 1 1 : 1 Cát pha sét có độ ẩm tự nhiên 1 : 0,25 1 : 0,67 1 : 0,85 Sét pha cát có độ ẩm tự nhiên 1 :  0 1 : 0,5 1 : 0,75 Đất sét có độ ẩm tự nhiên 1 :  0 1 :  0,25 1 :  0,50 Đất đá rời 1 :  0 1 :  0,1 1 :  0,25 Đất đá chặt 1 :  0 1 :  0 1 :  0,10 9/16/2013 5 302 Thi công móng nông đào trần (t.theo) – Các tải trọng thi công, tĩnh tải đất đắp cần phải đặt xa mép hố móng tối thiểu là 1m. Độ dốc của taluy trong trường hợp có tĩnh tải và hoạt tải ở mép mố tham khảo ở bảng sau: Tên đất Taluy của vách hốmóng Khi có tĩnh tải ở mép hố Khi có hoạt tải ở mép hố Cát, cuội, sỏi 1 : 1 1 : 1.25 Cát pha sét 1 : 0.67 1 : 1 Sét pha cát 1 : 0.5 1 : 0.75 Đất sét lẫn cát đá 1 : 0.33 1 : 0.67 Nham thạch 1 : 0 1 : 0 303 Thi công móng nông đào trần (t.theo) – Đối với móng sâu và rông, đào trong đất có nhiều lớp thì có thể đào trần thành nhiều cấp, mỗi cấp cao không quá 2‐3m. – Mái dốc mỗi cấp tùy theo điều kiện của đất đá 9/16/2013 6 304 5.2.2. Thi công móng nông gia cố vách – Khi thi công hốmóng trong nền đắp, đất cát quá ẩm thì nhất thiết phải gia cố vách. Móng có vách chống dùng ván lát ngang: 305 Thi công móng nông gia cố vách (t.theo) – Khi đất tốt có thể sử dụng những ván gỗ bề rộng lớn để lát.  Đối với đất không tốt có thể sử dụng tấm gỗ bề rộng nhỏ hơn để lát dần xuống khi đào. – Cạnh trên của ván ốp đầu tiên nên bố trí cao hơn miệng hố móng ít nhất 15cm. – Sau khi xây dựng xong có thể lấp hố và tháo ván ốp dần từ dưới lên. – Nếu hốmóng không sâu (H<3m), đất thuộc loại dính và không thấm nước, ván gỗ có thể đặt thưa (ví dụ cách nhau một quãng hở 10‐20cm) để tiết kiệm vật liệu. 9/16/2013 7 306 Thi công móng nông gia cố vách (t.theo) – Một số sơ đồ bố trí các thanh chống ngang. 307 Thi công móng nông gia cố vách (t.theo) Kết hợp thép hình I và ván ngang – Thép hình I được hạ trước vào trong đất nền theo chu vi hốmóng với khoảng cách 1.2 đến 1.5m. – Việc hạ thép hình I có thể được tiến hành bằng búa đóng, búa rung, hoặc khoan tạo lỗ trước với độ sâu chân cọc bằng hoặc thấp hơn đáy hốmóng. 9/16/2013 8 308 Thi công móng nông gia cố vách (t.theo) – Đào đất và lắp dần các ván gỗ vào khe giữa hai cánh chữ I. – Khi đóng các nêm ở hai bên cánh, ván sẽ ốp sát vào vách đất. Sau đó dùng các nẹp đứng, tiết diện nhỏ đóng vào ván để hãm không cho nêm bị tuột, lỏng. – Phương án này có cấu tạo chắc chắn, thi công nhanh chóng và thuận tiện để gia cố vách hốmóng. 309 5.2.3. Thi công hốmóng sử dụng vòng vây cọc ván – Có thể áp dụng cho thi công hốmóng trên cạn nhưng phương pháp này đặc biệt có hiệu quả khi thi công các hốmóng: • Trong trường hợp mức nước ngầm cao hơn đáy hốmóng,  đất ngậm nước dễ bị sạt lở;  • Đặc biệt khi thi công móng ở nơi có nước thì ngoài việc phải gia cố thành hốmóng thì việc ngăn nước mặt là yêu cầu rất quan trọng. 5.2.3.1. Phân loại VVCV theo kết cấu đỡ cọc ván – Loại tự đứng; – Loại có thanh chống (hoặc khung chống); – Loại có thanh neo. 9/16/2013 9 310 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Vòng vây cọc ván tự đứng: 311 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Vòng vây cọc ván có thanh chống, khung chống: 9/16/2013 10 312 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Vòng vây cọc ván có khung chống 313 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Vòng vây cọc ván có khung chống 9/16/2013 11 314 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Vòng vây cọc ván có khung chống 315 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Vòng vây cọc ván có thanh neo: 9/16/2013 12 316 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) 5.2.3.2. Phân loại theo vật liệu làm cọc ván: – Cọc ván gỗ; – Cọc ván BTCT; – Cọc ván thép và cọc ống thép; 317 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) • Vòng vây cọc ván gỗ: – Sử dụng với hốmóng không sâu quá 4‐5m vì gỗ để chế tạo cọc cũng chỉ có độ dài hạn chế (khoảng 6‐8m). – Cọc ván gỗ thích hợp với các loại đất tương đối yếu và không lẫn các chướng ngại vật như gỗ, đá v.v 9/16/2013 13 318 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Cấu tạo vòng vây cọc ván gỗ 319 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Ưu điểm:  • Chế tạo đơn giản; • Thi công tương đối nhẹ nhàng. – Nhược điểm: • Chiều dài hạn chế; • Cường độ tương đối thấp; • Độ khít của các khe mộng ngăn nước kém; • Không sử dụng được nhiều lần; • Hạ cọc ván gỗ trong sỏi, cuội và sét cứng thường gặp nhiều khó khăn – Phạm vi sử dụng: • Hiện nay hầu như không được sử dụng nhằm đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường. 9/16/2013 14 320 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) • Vòng vây cọc ván BTCT: – Cọc ván BTCT thường chỉ dùng để thi công móng trong trường hợp tường cọc ván được dùng kết hợp là một bộ phận của công trình hoặc làm tường cừ cố định để bảo vệ móng. – Rất ít khi cọc ván BTCT dùng để làm các vòng vây tạm thời trong thi công móng cầu. – Nhược điểm: kích thước lớn, trọng lượng nặng – Để giảm khối lượng có thể sử dụng cọc ván BTCT dự ứng lực: • Hiện nay ở Việt Nam đã sản xuất được cừ ván dự ứng lực (công ty Vina‐PSMC tại Nghi Sơn). 321 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Cọc ván cừ BTCT dự ứng lực chuẩn bị xuất xưởng: ‐ Để tiện cho vận chuyển bằng ô tô,  chiều dài cọc ván BTCT dự ứng lực thông thường chỉ dài 12m ‐ Với chiều dài lớn hơn phải chuyên chở bằng phương tiện đặc biệt hoặc sử dụng đường thủy. 9/16/2013 15 322 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Lắp đặt ống nước cao áp vào đầu béc của cọc: ‐ Cọc BTCT dự ứng lực được hạ bằng phương pháp rung kết hợp xói nước. => cần cấu tạo ống nước cao áp trong thân cọc để sử dụng nước cao áp xói đất tại mũi cọc. 323 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Kiểm tra áp lực nước trước khi hạ cọc ván BTCT dự ứng lực: 9/16/2013 16 324 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Hạ cọc ván BTCT dự ứng lực bằng rung kết hợp xói: Cần kiểm tra quan sát  bằng máy kinh vĩ và  bằng mắt thường  trong quá trình hạ  cọc, đảm bảo cọc hạ  theo phương thẳng  đứng cả 2 phương  ngang và phương  dọc. Tránh trường  hợp đóng cọc xéo  theo 2 phương. 325 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Hàng cọc ván BTCT dự ứng lực sau khi hạ đến cao độ thiết kế: 9/16/2013 17 326 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) • Vòng vây cọc ván thép: – Sử dụng rất phổ biến trong xây dựng cầu nhất là khi: • Chiều sâu cắm vào đất > 6m với đất nền là đất sỏi và sét; • Các hốmóng sâu (h>5m); • Chiều sâu nước lớn hơn 2m; • Ở những vị trí phải đóng qua lớp đất đá cứng mà cọc ván gỗ,  BTCT không đóng xuống được. – Do thành cọc có chiều dày tương đối mỏng và làm bằng vật liệu có cường độ cao nên cọc ván thép có thể đóng qua được lớp sỏi cuội và những lớp đá không quá rắn. – Các khớp mộng trong vòng vây cọc ván thép rất chặt chẽ, có khả năng chịu kéo (xé) lớn và bảo đảm ngăn nước tốt hơn nhiều so với các loại cọc ván khác. 327 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Mặt bằng móng sử dụng vòng vây cọc ván thép: 9/16/2013 18 328 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Mặt bằng móng sử dụng vòng vây cọc ván thép: 329 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Chi tiết vòng vây cọc ván thép: Thép góc cÊu t¹o cäc gãc Khung dÉn h−íng Khung dÉn h−íng §Öm t¹m thêi Cäc v¸n thÐp Cäc Cäc 9/16/2013 19 330 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Chi tiết vòng vây cọc ván thép: 331 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Chi tiết vòng vây cọc ván thép: 9/16/2013 20 332 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Vòng vây cọc ống thép: 333 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Khung dẫn hướng của vòng vây cọc ống thép 9/16/2013 21 334 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Mặt bằng cấu tạo vòng vây cọc ống thép 335 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Mặt bằng cấu tạo vòng vây cọc ống thép cầu Nhật Tân 9/16/2013 22 336 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) Cấu tạo mối nối giữa 2 ống thép liền kề 337 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Vòng vây cọc ván thép kết hợp cọc thép định hình: 9/16/2013 23 338 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) 5.2.3.3. Một số yêu cầu chính đối với hốmóng sử dụng vòng vây cọc ván – Trên mặt bằng: kích thước của VVCV lớn hơn kích thước thiết kế của móng ít nhất là 30cm (ở phần đổ BT trong nước) và phải phù hợp với việc bố trí ván khuôn (ở phần đổ BT trên cạn) – Khi cọc chịu lực đóng xiên thì đầu của cọc ván cách cọc móng không nhỏ hơn 1m (khi không sử dụng bê tông bịt đáy) và không nhỏ hơn 0.5m (khi sử dụng bê tông bịt đáy). – Đỉnh vòng vây cọc ván cao hơn mực nước ngầm 0.3m và cao hơn mực nước trên sông 0.7m.  – Cọc ván thép có thể nối dài bằng các bản thép ốp hai bên và dùng liên kết hàn hoặc đinh tán để có chiều dài tới 35‐40m. 339 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Nếu lớp đất ít thấm nước nằm không sâu lắm thì tốt nhất nên đóng chân cọc ván tới lớp đó. – Nước chỉ lọt vào hố móng qua các khe hở không khít giữa các cọc ván. – Phải bố trí thuận tiện cho việc bơm cạn nước khỏi hốmóng và tránh hiện tượng cát trồi lên từ đáy hốmóng. 9/16/2013 24 340 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Nếu lớp đất ít thấm nước nằm ở sâu, để đảm bảo cường độ và ổn định cho công trình cọc ván, chân cọc ván phải hạ xuống dưới cao độ đáy móng một đoạn bằng t (m). • Đối với đất dính, cát thô, sỏi cuội thì: t ≥ 1m  • Đối với đất sét chảy, sét dẻo chảy hoặc á sét và á cát, hoặc bùn no  nước, hoặc cát hạt nhỏ, cát mịn thì: t  ≥ 2m – Nếu có dùng lớp lót ngăn nước thì chiều sâu đóng cọc ván không nhỏ hơn 1m trong mọi loại đất. 341 Thi công hốmóng sử dụng VVCV (t.theo) – Để giảm bớt chiều dài cọc ván thì có thể hạ cao độ của đỉnh tường xuống thấp hơn mặt đất tự nhiên, gần tới mức nước ngầm (phải cao hơn mực nước ngầm tối thiểu 0.3m) => Khi đó, phần hốmóng phía trên có thể đào trần không vách chống.