Thi cong cau

95,140 views

Published on

Giao trinh thi cong cau

5 Comments
29 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
95,140
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
6
Actions
Shares
0
Downloads
877
Comments
5
Likes
29
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Thi cong cau

  1. 1. L B ình Thi công c ày thay th trình Thi công và s ãc òn phù h trình gi B ình g ình Thi công c và T ình Thi công c ùng cho các l ên ngành C à trong ên so êng cho nh ên thì có th à h Giáo trình ên so ùh à c ùh ào t ình do các tác gi ên so n Nh àn b T ình àn ch ài gi ã cung c ã c ch ch òn thi ót r sau s ã nh ên này. M Chuvietbinhch@Yahoo.com , xin CÁC TÁC GI
  2. 2. CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG1.1- ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC.1.1.1- Môn học Thi công cầu và đối tượng nghiên cứu của môn học. Xây dựng cầu là một chuyên ngành khoa học kỹ thuật tổng hợp liên quan đến rấtnhiều lĩnh vực, trong đó thi công cầu là một bộ phận của ngành cầu chịu ảnh hưởngnhiều nhất của cuộc cách mạng khoa học công nghệ hiện nay. Cùng với sự phát triểnchung của khoa học kỹ thuật, công nghệ thi công cầu không ngừng đổi mới và luôn cầnđuợc nghiên cứu ứng dụng những tiến bộ của khoa kỹ thuật để ngày càng hoàn thiệnhơn. Thi công là giai đoạn quan trọng nhất của một dự án xây dựng, thông qua các hoạtđộng sản xuất của con người làm cho công trình kiến trúc từ ý tưởng sáng tạo thể hiệntrong bản vẽ thiết kế trở thành hiện thực vật chất trên thực địa. Sự ra đời của một cây cầu chứa đựng ước vọng của một cộng đồng dân cư đôngđúc, làm thay đổi diện mạo của cả một vùng trong bức tranh phát triển kinh tế, xã hội vàvăn hóa. Ngay sau khi cắt băng khánh thành, trở thành tài sản chung của xã hội, chiếccầu như một cuốn sách mở chứa đựng các kiến thức, kinh nghiệm và những sự kiện, hòavào với đời sống xã hội. Với tuổi thọ hàng trăm năm của mình chiếc cầu là chứng nhâncủa biết bao biến cố lịch sử. Bản thân công trình nói lên rất nhiều điều trong đó thể hiệntrình độ khoa học công nghệ không những của đội ngũ những người làm cầu mà của cảmột nền khoa học kỹ thuật tại thời điểm đó. Cầu là một công trình kiến trúc có tầm vóclớn, có đầu tư ban đầu cao, chiếm một tỉ trọng đáng kể trong nguồn lực của một ngànhhay của một địa phương. Công việc thi công xây lắp khó khăn và phức tạp cần tập trungtrí tuệ và công sức của nhiều người trong một thời gian dài có khi cả xương máu và sinhmạng của những người tham gia xây dựng. Các hoạt động thi công tác động không ítđến môi trường và sinh hoạt của nhân dân. Quá trình thi công một công trình cầu thu hútsự qua tâm của rất nhiều người, thậm chí của cả toàn xã hội. Có thể nhận định rằng, thicông cầu không chỉ là một hoạt động sản xuất hay công nghệ thuần túy mà nó còn mangnhiều yếu tố xã hội và nhân văn. Để có thể trở thành một kỹ sư cầu, người học phải hội đủ kiến thức của ba lĩnhvực trong ngành cầu bao gồm : thiết kế, thi công và khai thác sửa chữa. Ba lĩnh vực nàynhư ba điểm tựa ổn định tạo nên nền tảng kiến thức vững chắc cho hoạt động nghềnghiệp của một chuyên gia xây dựng cầu tương lai. Việc phân chia ra các môn học trongngành cầu chỉ có ý nghĩa giúp cho việc truyền đạt và tiếp thu kiến thức được thuận lợido đó môn học Thi công cầu không phải là một môn khoa học độc lập mà chỉ là mộtlĩnh vực trong chuyên ngành Khoa học xây dựng cầu. Đối tượng nghiên cứu của mônhọc là : những biện pháp công nghệ áp dụng để thi công cho từng bộ phận của các loạicầu và tổ chức để thực hiện những biện pháp đó cho một công trình hoàn chỉnh. Mỗi biện pháp công nghệ bao hàm ba nội dung cần phải nghiên cứu : - Trình tự công nghệ mà chúng ta quen gọi là các bước thi công. - Kỹ thuật thi công . - Tổ chức thi công. 1
  3. 3. Nghiên cứu trình tự công nghệ bao gồm : nội dung của các bước thi công, điềukiện tiến hành và thứ tự thực hiện. Trình tự công nghệ rất ít thay đổi theo thời gian vàtheo trình độ công nghệ của mỗi quốc gia, mỗi công ty. Sau này khi đi vào nội dungchính của chương trình, người học dễ hiểu lầm trình tự công nghệ là biện pháp côngnghệ thi công. Trình tự công nghệ chỉ đề ra giải pháp và mang tính khái quát, địnhhướng thực hiện, chỉ trả lời được câu hỏi : Làm gì? mà chưa trả lời được câu hỏi : Làmnhư thế nào? Trình tự công nghệ của nhiều biện pháp gần như một điều tất yếu, hiểnnhiên ví dụ chúng ta muốn tát cạn một khu vực để thi công, giải pháp là be bờ vây kínxung quanh sau đó bơm nước nhưng làm như thế nào thì công việc này lại chiếm cả mộtchương sách . Kỹ thuật thi công là nội dung quan trọng và phong phú. Kỹ thuật thi công baogồm cách thức, kinh nghiệm, thiết bị, vật liệu, tiêu chuẩn và tính toán. Kỹ thuật làm đổimới và thay đổi công nghệ . Tổ chức thi công bao gồm qui hoạch mặt bằng thi công hay còn gọi là công địa,bố trí sử dụng thiết bị và nhân lực trong phạm vi công địa theo không gian và thời gianmột cách hợp lý và khoa học.1.1.2- Quá trình thực hiện một dự án và các các bước tiến hành trong giai đoạn thi công cầu. Theo Luật Xây dựng ban hành năm 2003 và Nghị định 16/2005/NĐ-CP của Chínhphủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình thì các dự án xây dựng giao thôngtrong đó có công trình cầu ngoài dự án quan trọng mang tính quốc gia do Quốc hộithông qua chủ trương đầu tư, các dự án còn lại phân thành ba nhóm A,B và C theo giátrị tổng mức đầu tư. - Nhóm A : > 600 tỉ (VNĐ). - Nhóm B : 7÷ 600 tỉ . - Nhóm C : < 7 tỉ . Những công trình thuộc dự án nhóm C chỉ thực hiện theo hai giai đoạn là : thiết kếvà thi công, trong đó giai đoạn thiết kế chỉ có một bước gọi là Báo cáo Kinh tế – Kỹthuật ( BCKT-KT). Những công trình thuộc nhóm A và B phải qua ba giai đoạn thực hiện gồm : giaiđoạn lập Dự án đầu tư xây dựng cơ bản ( XDCB), giai đoạn thiết kế kỹ thuật (TKKT)và giai đoạn thi công. Công trình trọng điểm quốc gia phải qua bốn bước bao gồm : Báo cáo đầu tưXDCB, lập Dự án đầu tư XDCB, giai đoạn TKKT và thi công. TKKT được phân làm ba dạng : thiết kế một bước là TKKT và thiết kế bản vẽ thicông (BVTC). Thiết kế hai bước bao gồm : thiết kế cơ sở (TKCS) mà chúng ta thườnggọi là thiết kế sơ bộ và thiết kế kỹ thuật-bản vẽ thi công. Thiết kế ba bước gồm: TKCS,TKKT và thiết kế BVTC. Như vậy, theo Luật Xây dựng 2003 và Nghị định 16-CP năm 2005 dù công trìnhnhóm nào thi công cũng là một giai đoạn và là giai đoạn quan trọng quyết định cuốicùng kết quả của một dự án đầu tư. Môn thi công cầu xem xét tất cả các công việc liên quan đến quá trình một côngtrình cầu bắt đầu từ giai đoạn tiếp nhận mặt bằng cho đến khi hoàn thành xây lắp đưacông trình vào khai thác. Trong giai đoạn thi công bất luận quy mô công trình như thếnào cũng trải qua ba bước cơ bản sau :2
  4. 4. 1- Công tác chuẩn bị thi công : công tác này mang tính chất nội nghiệp là chính,gồm các công việc nghiên cứu TKKT và lập các BVTC đối với công trình thiết kế babước , thiết kế tổ chức thi công (TKTCTC), lập các Qui trình công nghệ thi công. 2- Triển khai kế hoạch thi công là bước thi công chính bao gồm ba công tác: - Xây dựng mặt bằng công trường, chuyển quân, mua sắm và tập kết vật tư thiết bị máy móc. - Chế tạo các cấu kiện lắp ghép bao gồm cả kết cấu BTCT và kết cấu thép như cọc BTCT, dầm cầu, gối và các bộ phận phục vụ khai thác trên cầu. - Thi công từng hạng mục . 3- Hoàn thiện, kết thúc quá trình thi công, đưa công trình vào khai thác bao gồmcác nội dung : thi công các công trình phục vụ khai thác trên mặt cầu, xây phần tư nónvà các công trình chỉnh trị dòng chảy, thử tải cầu, lập hồ sơ hoàn công, bồi hoàn lại mặtbằng và thanh thải dòng chảy cũng như không gian dưới cầu, nghiệm thu bàn giao côngtrình và theo dõi bảo hành trong thời hạn theo luật định.1.1.3- Nội dung của môn học thi công cầu. Nội dung chương trình nhằm cung cấp cho sinh viên ngành xây dựng cầu đườngnhững kiến thức cơ bản trong lĩnh vực thi công cầu. Nội dung được hệ thống theo banhóm kiến thức: cơ sở, chuyên môn và tổ chức quản lý. Chương trình nghiên cứu vàgiảng dạy được chia thành hai học phần : học phần một bao gồm những kiến thức cơ sởvà thi công kết cấu phần dưới , học phần hai gồm thi công các dạng kết cấu nhịp và tổchức thi công cầu. Để nghiên cứu những biện pháp công nghệ thi công cầu cần phải nắm được nhữngkiến thức cơ sở áp dụng chung trong xây dựng và những vấn đề chung đặc trưng chomôn thi công cầu đó là : - Các công tác xây dựng và công nghệ thi công nghiên cứu những công tác xâydựng phổ biến như công tác bê tông, công tác cốt thép, công tác đóng cọc ... cũng nhưnhững kỹ thuật rất cần thiết trong ngành cầu là các công việc liên quan đến công táckích kéo. - Thiết kế và thi công các công trình phụ trợ để phục vụ thi công các bộ phậntrong công trình cầu. Các công trình phụ trợ có vai trò quan trọng và mang tính quyếtđịnh trong thi công cầu, được sử dụng trong tất cả các giai đoạn thi công. Kỹ sư cầukhông những phải thiết kế thành thạo các công trình chính mà còn phải biết thiết kế cáccông trình phụ trợ. Những nội dung thuộc về kiến thức chuyên môn hệ thống theo trình tự công việcliên quan đến quá trình thi công một công trình hoàn chỉnh bao gồm : - Công tác chuẩn bị mặt bằng công trường : là những công việc khởi đầu sau khinhà thầu nhận bàn giao toàn bộ diện tích khu vực xây dựng đã được giải phóng và tiếnhành tạo lập mặt bằng công trường bao gồm : xây dựng hệ thống đường công vụ, cáccông trình phụ tạm , kho bãi, xưởng sản xuất, trạm cấp năng lượng và mặt bằng côngnghệ thi công kết cấu nhịp. Những hạng mục này được bố trí và xây dựng theo một thiếtkế riêng phù hợp với biện pháp thi công tổng thể đã được chọn . - Công tác đo đạc nhằm xác định và khống chế vị trí cầu, vị trí của các bộ phậnở trên thực địa, định dạng và định kích thước cho mỗi bộ phận của công trình cầu mộtcách chính xác đúng như trong đồ án thiết kế . - Công tác chế tạo các cấu kiện lắp ghép của cầu bê tông và cầu thép trong điềukiện công xưởng và ở trên công trường. Đây là một mảng công việc của ngành xây 3
  5. 5. dựng cầu nhằm cung cấp những sản phẩm chế sẵn cho thi công theo phương pháp lắpghép. Đối với cầu bê tông cốt thép, các cấu kiện đúc sẵn có thể được chế tạo trongxưởng dầm chở đến chân công trình hoặc đúc ở ngay trên bãi đúc của công trường sau.Đối với cầu thép, các bộ phận của kết cấu nhịp bắt buộc phải được gia công chế tạo tạixưởng sau đó mới lắp ráp tại công trường bằng các hình thức liên kết như hàn, bulôngcường độ cao v.v.. - Thi công mố trụ bao gồm các công đoạn thi công móng , thi công thân mố, trụvới các biện pháp công nghệ áp dụng thích hợp cho từng loại móng và các dạng trụ, mốthi công trong những điều kiện tự nhiên phong phú ,đa dạng và ở những trình độ kỹthuật khác nhau. Đây là công đoạn khó khăn và phức tạp nhất trong thi công cầu, chiếmmột nửa và hơn nửa thời gian của tiến độ thi công toàn công trình . - Thi công kết cấu nhịp được chia thành 3 nhóm : thi công kết cấu nhịp cầuBTCT, thi công kết cấu nhịp cầu thép ,và thi công cầu treo, cầu dây văng . Đối với mỗiloại cầu nghiên cứu những biện pháp công nghệ thi công phù hợp, những công nghệ nàyđã và đang được áp dụng ở trong nước và trên thế giới . - Tổ chức thi công cầu là công tác lập kế hoạch và biện pháp bố trí nguồn lực,sử dụng trang thiết bị một cách thích hợp để tiến hành thi công một công trình cầu .1.2- KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG . Trong một công trình cầu có nhiều bộ phận kết cấu hợp thành, những bộ phận kếtcấu này phân ra theo hai nhóm . - Kết cấu phần dưới gồm móng , mố và trụ cầu . - Kết cấu phần trên bao gồm kết cấu nhịp, hệ mặt cầu và các chi tiết phục vụ khai thác trên cầu. Mỗi bộ phận kết cấu trên có một chức năng làm việc riêng biệt được gọi là mộthạng mục công trình. Trong mỗi hạng mục công trình có những bộ phận thành phần nhỏ hơn có kết cấuđộc lập cấu tạo nên, những bộ phận thành phần đó được gọi là một hạng mục kết cấu.Kết cấu độc lập là kết cấu có đủ các thành phần cấu tạo và nếu đặt riêng thì có khả năngchịu lực . Ví dụ móng trụ Pi là một hạng mục công trình, hạng mục này bao gồm các cọcBTCT và bệ móng đúc tại chỗ, thì các cọc BTCT là một hạng mục kết cấu và bệ mónglà một hạng mục kết cấu. Kết cấu nhịp cầu dầm thép là một hạng mục công trình, trongđó bao gồm các hạng mục kết cấu là các dầm chủ, hệ liên kết ngang, hệ liên kết dọc. Để thi công mỗi một hạng mục kết cấu chúng ta cần phải chia ra làm nhiều bướcthực hiện, mỗi bước gọi là một công đoạn, trong mỗi công đoạn thực hiện một loạt cáccông việc xây dựng, các công việc này được tiến hành liên tục theo một trình tự nhấtđịnh. Công việc là bộ phận chia nhỏ nhất của cả quá trình thi công công trình. Công việcđòi hỏi một số thao tác cơ bản và sử dụng cùng một loại công cụ lao động. Công việcđược thực hiện giống nhau đối với tất cả các hạng mục kết cấu có sử dụng cùng một loạivật liệu và cho một sản phẩm xây dựng tương tự. Để có một sản phẩm xây dựng ở dạnghoàn chỉnh hoặc dạng bán thành phẩm thì cần phải thực hiện nhiều loại công việc. Ví dụ để có được toàn bộ khung cốt thép của một phiến dầm bê tông ta cần tiếnhành các công việc : nắn thẳng các thanh cốt thép ; đo ,cắt và uốn từng thanh cốt théptheo hình dạng và kích thước ghi trong bản vẽ ; bó từng loại thanh đã uốn vào theo từngnhóm và ghi tên đánh dấu sau đó cất vào kho hoặc đưa ra lắp dựng và buộc thành4
  6. 6. khung cốt thép của dầm. Để chế tạo khung cốt thép của một đoạn cọc BTCT đúc sắncũng yêu cầu những công việc hoàn toàn như trên , chúng ta có thể liên hệ tới các ví dụkhác tương tự để hiểu rõ khái niệm. Sản phẩm của các công việc này là khung cốt thép,dưới dạng bán thành phẩm chưa phải là một sản phẩm xây dựng. Tất cả các công việc để chế tạo nên một khung cốt thép yêu cầu một loại côngnhân chuyên nghiệp là thợ cốt thép, khi thực hiện mỗi công việc, người công nhân nàyphải thực hiện một kỹ thuật thao tác và sử dụng một loại công cụ như : để nắn thẳng cốtthép cần tay vam hoặc máy nắn, khi uốn cần bàn vam hoặc máy uốn cốt thép và khi lắpdựng khung cốt thép cần kìm buộc thép hoặc máy hàn. Để thi công một khung cốt thépta phải thực hiện một loạt các công việc và được gọi chung là công tác cốt thép. Như vậy, một nhóm các công việc cùng được thực hiện để hoàn thành một sảnphẩm của một công đoạn thi công gọi là một công tác xây dựng . Công tác xây dựng đòi hỏi cùng một loại công nhân chuyên nghiệp để thực hiệnvà sử dụng cùng một nhóm thiết bị . Kết quả hoàn thành của công tác xây dựng cho mộtkhối lượng có thể đo đếm được, sản phẩm của công tác xây dựng không phải là một sảnphẩm xây dựng hoàn chỉnh mà dưới dạng bán thành phẩm, được tiếp nhận để thi côngcác công đoạn tiếp theo. Trong một hạng mục kết cấu chúng ta phải tiến hành nhiều công tác xây dựngnhưng trong đó có một công tác chính, công tác này cần có một loại thiết bị chủ đạo vàphải áp dụng một kỹ thuật đặc trưng. Một công tác xây dựng được nghiên cứu và đúcrút kinh nghiệm từ thực tế sản xuất trong nhiều năm và xây dựng thành một phươngpháp xây dựng để phổ biến rộng rãi. Công tác xây dựng là một khái niệm chung, mỗi công tác bao gồm nhiều côngviệc, mỗi loại công việc có thể được thực hiện theo nhiều cách thức và công cụ khácnhau, tổ hợp các cách thức tiến hành các công việc trong một công tác chúng ta có mộtphương pháp, phương pháp được đặc trưng bởi biện pháp thực hiện và công cụ áp dụngcủa công việc chính . Những công việc thể hiện trong hình 1.1 là một phương pháptrong công tác bê tông thân trụ cầu. Phương pháp này tóm tắt như sau: vữa bê tông đượcsản xuất tại trạm trộn của công trường, vận chuyển ra chân công trình bằng xe chở bêtông chuyên dụng và đổ rót vào khuôn bằng xe bơm , dùng đầm dùi để đầm, bê tôngthân trụ được bảo dưỡng bằng biện pháp tưới nước với chế độ tưới theo qui định của quiphạm . 1 2 3 4 5 Hình 1.1- Các công việc trong công tác bê tông . 1- Trộn vữa bê tông. 2- Vận chuyển vữa bê tông . 3- Đổ bê tông . 4- Đầm bê tông 5- Bảo dưỡng bê tông. 5
  7. 7. Một phương pháp xây dựng được hoàn thiện nhờ nghiên cứu và áp dụng nhữngtiến bộ của kỹ thuật mới, tiến hành theo một qui trình chặt chẽ và đồng bộ có thể kiểmsoát được chất lượng của sản phẩm , định trước được thời gian hoàn thành, phươngpháp đó được gọi là một công nghệ thi công. Trong thi công cầu chúng ta sẽ phải tiến hành rất nhiều công tác xây dựng, ápdụng nhiều phương pháp và công nghệ thi công. Có những phương pháp và công nghệmang tính phổ biến áp dụng chung và giống nhau trong ngành xây dựng, nhưng cónhững phương pháp và công nghệ mang tính chất đặc thù mà chỉ riêng ngành cầu mớicó. Ví dụ công tác đóng cọc BTCT đúc sẵn là phổ biến trong ngành xây dựng nói chungnhư xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựng thủy lợi và xây dựng cầunhưng phương pháp đóng cọc trong mỗi ngành có những đặc điểm khác nhau và cónhững công nghệ đóng cọc khác nhau. Công tác kích kéo nói chung thì các ngành xâydựng đều phải áp dụng, nhưng công tác lao dọc kết cấu nhịp cầu trên đường trượt conlăn thì lại là một công tác đặc thù, hay công tác hạ giếng chìm chở nổi thì chỉ trongngành cầu mới áp dụng.1.3 - BIỆN PHÁP THI CÔNG VÀ BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THI CÔNG Biện pháp thi công và biện pháp tổ chức thi công là hai khái niệm khác nhau. Biện pháp thi công là cách thức áp dụng những phương pháp xây dựng, nhữngcông nghệ thích hợp, sử dụng hợp lý các công trình phụ trợ để thi công một hạng mụccông trình theo một trình tự nhất định. Theo định nghĩa trên để có biện pháp thi công tốt cần phải có sự tìm kiếm và sángtạo. Đứng trước bài toán thi công bao gồm : đối tượng, điều kiện và tiến độ yêu cầungười kỹ sư phải tìm ra lời giải đúng tức là đề xuất được biện pháp thi công hợp lý. Trong chương trình học chúng ta sẽ đi sâu nghiên cứu những biện pháp thi côngcủa các bộ phận trong công trình cầu áp dụng cho các dạng kết cấu và trong những điềukiện thi công điển hình. Chẳng hạn nghiên cứu biện pháp thi công móng cọc bệ caotrong điều kiện nước ngập nông và biện pháp thi công móng cọc bệ cao trong điều kiệnnước ngập sâu; biện pháp thi công kết cấu nhịp cầu BTCT theo công nghệ đúc hẫng ...Những biện pháp này được nghiên cứu kỹ, cụ thể có cả những tính toán thiết kế cầnthiết nhưng không thể áp dụng ngay được trong thực tế, bởi vì cũng giống như toánhọc, các bài toán thi công không có lời giải sẵn mà chỉ có phương pháp giải và nhữnglời giải mẫu. Đứng trước một công trình cụ thể với các điều kiện thực tế người kỹ sưphải xây dựng được biện pháp thi công cụ thể phù hợp với yêu cầu của nhiệm vụ dựatrên cơ sở những kiến thức đã học, những kinh nghiệm đã tích luỹ được và cả sựu sángtạo của bản thân. Để phân biệt biện pháp thi công mang tính sách vở có ý nghĩa như một lời giảimẫu với biện pháp thi công được thiết kế cho một công trình cụ thể, trong thực tế ngườita gọi các thiết kế biện pháp thi công của một công trình là biện pháp thi công chỉ đạo.Tại sao gọi nó là biện pháp chỉ đạo, bởi nó được các chuyên gia thống nhất đánh giá làphù hợp với điều kiện thực tế, được cơ quan có thẩm quyền duyệt chấp thuận và buộcnhà thầu thi công phải thực hiện theo. Biện pháp thi công chỉ đạo mang tính địnhhướng, trong hồ sơ thiết kế nó được thể hiện một cách khái quát bằng lời thuyết minhvắn tắt và một bản vẽ mô tả trình tự các bước công nghệ. Trong trao đổi hàng ngàyngười ta có thể nói tắt là biện pháp thi công nhưng cần phải hiểu đó là biện pháp thicông chỉ đạo.6
  8. 8. Biện pháp thi công chỉ đạo được lập cùng với TKCS và TKKT do tư vấn thiết kếthực hiện . Biện pháp công nghệ thi công là biện pháp thi công mà trong các phương phápcó áp dụng và/hoặc gắn liền với một công nghệ thi công nào đó. Ví dụ biện pháp côngnghệ thi công cọc khoan nhồi, khi thi công cọc áp dụng hàng loạt những công nghệ nhưcông nghệ khoan tuần hoàn nghịch và công nghệ đổ bê tông dưới nước theo phươngpháp rút ống thẳng đứng. Trong thi công cầu có nhiều biện pháp thi công được gọi làbiện pháp công nghệ. Hình 1.2- Biện pháp chỉ đạo thi công trụ cầu. Bước 1: đóng cọc BTCT bằng giá búa lắp dựng trên hệ phao và hạ vòng vây cọc ván thép bằng búa rung. Bước 2: Đổ đất tôn cao nền và đổ bê tông bịt đáy bằng công nghệ vữa dâng. Bước 3: thi công bệ cọc bằng biện pháp đổ bê tông tại chỗ. Bước 4: Thi công thân trụ bằng biện pháp đổ bê tông tại chỗ . Trong một công trình cầu( hoặc hạng mục công trình) có nhiều hạng mục ( côngtrình hoặc kết cấu) tương tự nhau như cùng một dạng móng và thân trụ, cùng một dạngnhịp với điều kiện thi công không khác xa nhau được thi công theo cùng một biện pháp.Cần phải bố trí thi công hạng mục nào trước, hạng mục nào sau, qui hoạch mặt bằng thicông của mỗi hạng mục như thế nào cho gọn , phối hợp các công đoạn thi công vớinhau để có thể điều hành được công việc, kiểm soát được chất lượng và tiết kiệm đượcchi phí, đẩy nhanh tiến độ thi công. Một cách thức xắp xếp, bố trí thi công các hạngmục của một công trình theo một trình tự thời gian và không gian thích hợp để thực hiệncác biện pháp công nghệ đã được lựa chọn gọi là biện pháp tổ chức thi công . Biện pháp tổ chức thi công được lập để thi công mỗi hạng mục công trình và lậpcho toàn công trình. Tổ chức thi công được hiểu nôm na là cách bày binh, bố trận đểthực hiện công việc xây dựng theo biện pháp thi công chỉ đạo. Thời gian là trình tựcông nghệ, không gian là mặt bằng. Để thực hiện theo biện pháp thi công chỉ đạo sẽ cónhiều biện pháp tổ chức thi công bởi cách sử dụng thiết bị khác nhau, con người khácnhau, tổ chức mặt bằng khác nhau và trình độ công nghệ, trình độ tổ chức khác nhau.Thực tế đã cho thấy rằng trên cùng một công trình, mỗi nhà thầu thi công một nửa hoàntoàn đối xứng theo cùng một biện pháp thi công chỉ đạo nhưng theo những biện pháp tổchức thi công khác nhau và tất nhiên hiệu quả xây dựng của mỗi bên là không giốngnhau. Loại trừ trình độ tổ chức quản lý, việc lựa chọn biện pháp tổ chức thi công thích 7
  9. 9. hợp có vai trò quan trọng trong thành công của nhà thầu. Như vậy có biện pháp tổ chứcthi công của từng hạng mục công trình và biện pháp tổ chức thi công của toàn bộ côngtrình. Khi lập biện pháp tổ chức thi công của toàn công trình phải phù hợp với biện pháptổ chức thi công của mỗi hạng mục. Biện pháp tổ chức thi công do nhà thầu lập khi tiếnhành lập hồ sơ thiết kế tổ chức thi công . Thiết kế tổ chức là hồ sơ trong đó thể hiện biện pháp tổ chức thi công và các kếhoạch để triển khai thi công. Hồ sơ thiết kế tổ chức thi công bao gồm các bản vẽ và cácbảng biểu, biểu đồ thể hiện biện pháp tổ chức thi công, quy hoạch mặt bằng côngtrường, kế hoạch cung cấp vật tư, thiết bị máy móc, kế hoạch thực hiện khối lượng vàcác biểu đồ tiến độ thi công. Thiết kế tổ chức thi công và thiết kế thi công là hai khái niệm khác nhau vì, thiếtkế thi công là thiết kế các công trình phụ trợ phục vụ thi công như đà giáo, ván khuôn,vòng vây, hệ nổi... và cũng do nhà thầu thi công lập.1.4- ĐẶC ĐIỂM CỦA MÔN HỌC THI CÔNG CẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Môn thi công cầu có ba đặc điểm chính sau : 1- Nội dung bao quát rộng, có rất nhiều vấn đề yêu cầu phải nghiên cứu, tìm hiểu.Biện pháp thi công của từng hạng mục phải được xem xét dưới những góc độ bao gồmtính thực tế, tính hiện đại và tính khả thi. Mỗi bộ phận của công trình cầu lại có nhiềudạng thức kết cấu khác nhau, vật liệu khác nhau đòi hỏi phải áp dụng những biện phápthi công khác nhau. Công nghệ thi công phải xem xét cả mới và cũ, thiết bị cần đề cậpđến cả thô sơ và hiện đại để phù hợp với những điều kiện thi công và trình độ thi công ởnhững địa phương khác nhau. 2- Môn thi công cầu có liên quan đến nhiều kiến thức cơ bản và cơ sở và nhữnglĩnh vực khác. Ngoài kiến thức của các môn học thiết kế cầu đương nhiên phải nắmvững vì nằm trong hệ thống kiến thức chuyên ngành, ngoài ra để tiếp thu và đi sâunghiên cứu môn học cần phải được trang bị nền kiến thức cơ bản tốt đặc biệt là về Vậtlý. Cần phải vận dụng các qui luật, nguyên lý của vật lý trong tính toán và giải quyết cácbài toán thi công. Hầu hết các kiến thức cơ sở của ngành Công trình đều được sử dụngmột cách thành thạo trong thi công cầu. Chúng tôi muốn nhấn mạnh yêu cầu sử dụngthành thạo có nghĩa là làm chủ được kiến thức đó để áp dụng đúng và linh hoạt, ví dụđối với kết cấu thép trong thi công cầu chúng ta sẽ gặp những trường hợp như phải chếsửa, vá đắp kết cấu cũ để sử dụng lại, chế tạo những kết cấu phi tiêu chuẩn phù hợp vớiyêu cầu sử dụng, và thiết kế sao cho tận dụng những loại vật tư sẵn có... Những bài toáncơ học trong thi công ngoài yêu cầu những tính toán chi tiết và chính xác còn cần cả kỹnăng tính nhanh và ước lượng gần đúng để trong thức tế thi công có thể có được nhữngquyết định kịp thời. Những lĩnh vực khác như máy móc cơ khí, điện kỹ thuật, vật tưtổng hợp là những kiến thức cũng đã được trang bị trong trường, còn những lĩnh vựckhác như pháp lý, xã hội cũng cần được tự hoàn thiện bởi như phần đầu đã nêu thi côngcầu còn chứa đựng những yếu tố xã hội và nhân văn trong quá trình triển khai trên thựcđịa. 3- Kiến thức của môn thi công về cơ bản được hình thành và xây dựng trên cơ sởlý luận, nhưng gắn liền với thực tiễn sản xuất, những vấn đề nảy sinh trong thực tế đượcnghiên cứu hoàn thiện, những kinh nghiệm được chắt lọc và kiểm chứng bằng cơ sởkhoa học mới được đưa thành lý thuyết. Vì vậy có những nội dung, những thiết bị và8
  10. 10. phương tiện thi công đối với nhiều người chưa được tiếp xúc với thực tế rất khó hìnhdung. Ngoài ra kiến thức thi công thường xuyên được cập nhật do sự phát triển của khoahọc và công nghệ, cần phải theo dõi và tìm hiểu ở thực tế sản xuất, phải hiểu và nắm bắtngay khi được tiếp xúc với thực tế. Yêu cầu khi nghiên cứu môn học này trước hết là phải nhận thức đầy đủ banguyên tắc sau : 1- Không được coi thi công cầu như một môn dạy nghề và học nghề mà phải xác định là một bộ môn khoa học kỹ thuật thuộc chuyên ngành khoa học xây dựng cầu với đối tượng nghiên cứu là các công nghệ thi công cầu và tổ chức xây dựng cầu. Từng vấn đề đặt ra của môn học đều phải được phân tích trên cơ sở khoa học,được tổng hợp thành phương pháp và công nghệ, có triển khai áp dụng hoặc kiểmchứng qua thực tiễn sản xuất. Những kinh nghiệm thực tế, những hiện tượng hiệntrường được tập hợp và phân tích qua đó có thể bổ sung cho biện pháp và công nghệ đểhoàn thiện thêm cho kiến thức về mặt lý thuyết. Từ nhận thức này yêu cầu về cách dạy và cách học môn học thi công cầu trongtrường Đại học giao thông không thể như cách dạy và cách học ở trong các trường Caođẳng hoặc dạy nghề. Sự khác biệt là ở tính chất nghiên cứu, người dạy và người học đềulà những người đang nghiên cứu không phải là ở các đề tài được đăng ký mà ở ngaytrong quá trình dạy và học. Nghiên cứu không phải là chỉ để tìm ra cái mới, bản thânviệc học tập của sinh viên đại học là nghiên cứu khoa học, trong đó người thày hướngdẫn cho sinh viên phương pháp và cung cấp những thông tin cần thiết cho sinh viên,trên cơ sở đó sinh viên tự tìm hiểu và hoàn thiện kiến thức của bản thân mình. 2- Không được tách rời giữa thiết kế và thi công mà phải đặt sự hiểu biết của mình về hai lĩnh vực này trong mối liên hệ hữu cơ của một hệ thống kiến thức thống nhất . Sự thực trong các công trình cầu, khi kết cấu dự định thi công theo công nghệ nàothì phải được thiết kế để có cấu tạo và năng lực chịu tải phù hợp theo điều kiện thi côngcủa công nghệ đó và ngược lại, khi kết cấu đã được thiết kế để thi công theo một côngnghệ ấn định thì khi triển khai thi công phải thực hiện theo công nghệ mà người thiết kếđã đề ra. Như vậy khi thiết kế phải dự kiến trước biện pháp thi công và hiểu rõ công nghệcủa biện pháp đó để lựa chọn hình thức cấu tạo và phân tích nội lực đúng đắn. Ví dụ nộilực phát sinh và tồn tại trong kết cấu nhịp dầm BTCT thi công theo công nghệ đúc hẫngcân bằng khác kết cấu nhịp dầm BTCT thi công theo công nghệ đúc trên đà giáo diđộng. Mặc dù cũng là dạng cầu dầm liên tục, số bậc siêu tĩnh có thể như nhau, cùng thicông đúc tại chỗ nhưng cấu tạo khác nhau, phân tích nội lực khác nhau và bố trí cốt thépDƯL trong dầm chủ khác nhau. Đương nhiên là không có bản vẽ kết cấu thì không thể thi công được, nhưng đọcvà hiểu bản vẽ chưa đủ mà phải phân tích được bản vẽ như chính tác giả của bản thiếtkế đó mới có thể thực hiện đúng thiết kế. 3- Gắn kiến thức học với thực tế, không những biết vận dụng kiến thức đã học mà vận dụng một cách sáng tạo. Thi công cầu là một môn khoa học ứng dụng, học để làm , để áp dụng đúng đắnnhững kiến thức đã học được vào trong thực tế. Trong khi nghiên cứu môn học luônphải đặt ra các tình huống liên hệ với thực tế để tìm cách giải quyết. 9
  11. 11. Việc làm các bài tập thi công là một cách rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức.Người kỹ sư cũng là người thợ cầu, cần phải có bản lĩnh của một người thợ dù khôngtrực tiếp thao tác nhưng phải có những khái niệm về các công việc của người thợ . Việctham gia vào các nội dung chương trình thực tập, tham quan dã ngoại một cách chủđộng tích cực là một hình thức giáo dục nghề nghiệp tốt và cần thiết đối với sinh viênngành cầu. Sinh viên thường hỏi những câu hỏi như : kiến thức thi công học nhiều như thếsau này đi làm thực tế có sử dụng hết không? Tại sao thấy ở công trình A, công trình Bcông việc này người ta lại không tiến hành giống như những điều đã học, có phải kiếnthức chỉ là để học còn thực tế là kinh nghiệm không? Sau này ra trường sẽ có ngườichuyên làm công việc tư vấn thiết kế, có người làm công tác nghiên cứu, có người làmtư vấn giám sát, có người sẽ đi chỉ đạo thi công, vậy có nên ưu tiên cho lĩnh vực nàotheo định hướng việc làm sau này hay không? Lượng kiến thức mà môn học này cung cấp là cần thiết đủ cho sinh viên có thểvận dụng vào các hoạt động nghề nghiệp sau này của mình bất kể ở cương vị công tácnào trên công trường xây dựng cầu.1.5- NHỮNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU HIỆN ĐẠI ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG THÀNH CÔNG Ở VIỆT NAM .1.5.1- Những công nghệ thi công hiện đại: Nhiều công nghệ thi công cầu hiện đại trong các lĩnh vực gồm thi công móng, thicông kết cấu nhịp cầu thép và kết cấu nhịp cầu BTCT khẩu độ lớn được áp dụng trênthế giới và khu vực trong những năm gần đây, đặc biệt là vào thời kỳ đổi mới, mở cửađã theo các dự án xây dựng lớn đưa vào nước ta. Những công nghệ này một phần đượcchuyển giao, một phần chúng ta đã tìm hiểu nghiên cứu và cải tiến vận dụng cho phùhợp với điều kiện thực tế của Việt nam , có công nghệ trở thành thế mạnh riêng của mộtvài công ty xây dựng cầu. + Công nghệ thi công bulông cường độ cao áp dụng phổ biến ở nước ta bắt đầu từcông trình cầu Thăng long do Liên xô(cũ) giúp ta xây dựng. Đến nay một số nhà máycủa ta có thể chế tạo được bulông CĐC và trong một số công trình đã sử dụng loạibulông CĐC xiết đứt đầu, bulông có mũ tròn. + Công nghệ thi công lắp hẫng cầu giàn thép, được áp dụng cũng bắt đầu từ côngtrình cầu Thăng long để lắp tại chỗ các nhịp giàn thép liên tục ba nhịp khẩu độ L=112mnằm trong khu vực dòng chính của sông Hồng. + Công nghệ chế tạo kết cấu nhịp giàn thép tổ hợp hàn,liên kết bulông CĐC.Trước đây các KCN giàn thép chúng ta đều phải nhập khẩu của nước ngoài, hiện nay từsản phẩm thép tấm và bằng công nghệ hàn tự động tiên tiến, các xưởng dầm của TổngCông thi XD cầu Thăng long và nhiều đơn vị khác đã có thể chế tạo các nhịp giàn thépkhẩu độ 50m và trên 50m phục vụ xây dựng thay thế các cầu trên đường sắt. + Các công nghệ chế tạo dầm BTCT ƯST theo công nghệ căng trước và căngsau, tại công xưởng và trên bãi đúc công trường. + Công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng cầu dầm BTCT, bắt đầu áp dụng vào thicông cầu Phú lương( Hải Dương) vào năm 1993, cầu Sông Gianh ( Quảng Bình). Banđầu chúng ta phải nhập xe đúc của nước ngoài và thuê chuyên gia căng kéo cốt thépDƯL, hiện nay các công ty có thể thiết kế và tự chế tạo các bộ xe đúc cải tiến gọn nhẹ10
  12. 12. hơn và tự tính toán công nghệ căng kéo cốt thép. Đúc hẫng hiện là biện pháp phổ biếnđược áp dụng để thi công các cầu BTCT có khẩu độ vượt từ 70m trở lên. + Công nghệ thi công đúc đẩy cầu dầm liên tục BTCT, đã được áp dụng ở ba côngtrình cầu mà đầu tiên là cầu Mẹt ( Bắc Giang). Công nghệ đúc đẩy có phạm vi áp dụnghạn chế nhưng khi có điều kiện áp dụng một số công ty cầu có thể thực hiện được. + Công nghệ đúc dầm BTCT trên đà giáo di động áp dụng trong thi công cỏc nhịpdẫn cầu Thanh trì, khẩu độ nhịp là 50m. + Công nghệ thi công cầu dây văng theo phương pháp lắp hẫng, dây cáp căng kéotừng tao áp dụng trong thi công cầu Kiền ( Hải phòng), khẩu độ nhịp là ...m + Công nghệ thi công cầu dây văng thi công theo phương pháp đúc hẫng, đầu tiênáp dụng trong thi công cầu Mỹ thuận (Tiền Giang) sau đó là cầu Bãi Cháy( QuảngNinh) là chiếc cầu dây văng một mặt phẳng dây có khẩu độ lớn nhất thế giới là 435m.Trong thi công kết cấu nhịp cầu Bãi Cháy ngoài đúc hẫng dầm cứng còn phải giải quyếtnhiều vấn đề kỹ thuật phức tạp khác. Mặc dù công trình do nhà thầu Nhật Bản thi côngnhưng hầu hết các công đoạn là do kỹ sư và công nhân Việt Nam thực hiện , qua cáccông trình này chúng ta dần nắm bắt được các kỹ thuật và công nghệ thi công cầu dâyvăng nhịp lớn. + Công nghệ thi công cầu vòm ống thép nhồi bê tông tuy đã được áp dụng từnhững năm 60 của thế kỷ trước đặc biệt là ở Liên xô (cũ), song gần đây kết cấu nàyđược áp dụng trở lại với những thay đổi về kết cấu và công nghệ. Dạng cầu này đượcxây dựng nhiều ở Trung Quốc, gần đây bắt đầu được ứng dụng ở nước ta đầu tiên là ởcác cầu nằm trong khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng( T.P. Hồ Chí Minh) do nhà thầu TrungQuốc thi công, hiện nay đã có một số dự án khác được triển khai do chúng ta thiết kế vàthi công. + Các công nghệ thi công cọc khoan nhồi, đầu tiên được nhập thiết bị và áp dụngđể thi công móng trụ chính cầu Việt trì( Phú Thọ) là cầu giàn thép có đường sắt vàđường bộ chạy chung vào năm 1990. Hiện nay công nghệ thi công cọc khoan đã trởthành phổ biến với những công nghệ khoan tạo lỗ khác nhau và chúng ta có thể thi côngnhững cọc có đường kính lớn trên 2m và ở độ sâu đến 100m. + Thi công giếng chìm và giếng chìm hơi ép là biện pháp thi công truyền thốngnhưng hiện nay với các thiết bị tiên tiến, các công nghệ này có nhiều thay đổi. Trongbiện pháp thi công giếng chìm, chúng ta đã áp dụng biện pháp giếng chìm chở nổi trongthi công móng các trụ chính cầu Thăng long với đường kính trụ tròn 18m và xuống độsâu 30m. Công nghệ thi công giếng chìm hơi ép với những kỹ thuật tiên tiến đã đượcchuyển giao từ nhà thầu thi công Nhật bản trong dự án công trình cầu Bãi Cháy .1.5.2 – Một số công trình tiêu biểu: Chúng ta có nhiều công trình cầu lớn mang tầm cỡ quốc gia và khu vực tiêu biểucho trình độ kỹ thuật và công nghệ của đội ngũ những người làm cầu của Việt Nam,đánh dấu cho từng giai đoạn trưởng thành về mặt khoa học và công nghệ. 11
  13. 13. Hình 1.3- Cầu Hàm Rồng hiện nay được xây dựng lại sau chiến tranh phá hoại miềnBắc Trước năm 1975, ở miền Bắc chịu sự đánh phá ác liệt do chiến tranh phá hoại củaMỹ không một cây cầu nào được nguyên vẹn, nhiều cầu bị phá hủy. Có một chiếc cầuđược xây dựng xong ngay trước khi chiến tranh nổ ra và bị đánh phá dữ dội nhất nhưngđã đứng vững cho đến ngày chiến thắng là biểu tượng anh hùng của ngành GTVT vàcủa tỉnh Thanh Hóa, đó là cầu Hàm Rồng. Cầu giàn thép hai nhịp liên tục, khẩu độ 55m, móng cọc ống chôn trên nền đá và kết cấu nhịp được thi công theo phương pháp laokéo dọc trên đường trượt con lăn. Sau khi chấm dứt chiến tranh phá hoại cầu Hàm Rồngđược làm mới gồm 2 nhịp giàn thép giản đơn khẩu độ 2×80m cầu đường sắt chạychung với Quốc lộ 1A trong nhiều năm , hiện nay đoạn Quốc lộ 1A tách riêng chạy trêncầu Hoàng Long xây dựng phía hạ lưu. Ở miền Nam , các cầu lớn xây dựng trong thời kỳ này phải kể đến là cầu Sài gònvà cầu Đồng Nai lớn. Các cầu này đều là cầu dầm thép đặc khẩu độ lớn chiều cao thayđổi. Trong đó cầu Sài Gòn là cầu dầm mút thừa dầm đeo khẩu độ 82,3+102,9+82,3 (m)với nhịp đeo dài 61,7m. Cầu Đồng Nai là cầu dầm liên tục hai nhịp có mút thừa dầmđeo bố trí nhịp gồm hai liên đối xứng : 43+15 +2×73+15+43 +15+2×73+15+43 (m),tiết diện dầm thay đổi có đáy dầm là đường cong Parabol lồi. Cầu Thăng long mãi là niềm tự hào của những người làm cầu Việt nam bởi vì vàonhững năm khó khăn trong thời kỳ đất nước bị thiếu thốn về mọi mặt chúng ta đã xâydựng một chiếc cầu thép hiện đại có phần cầu chính gồm 15 nhịp thép chia làm 5 liênmỗi liên 3 nhịp giàn thép khẩu độ 112m, tổng cộng 1680m liên kết bulông CĐC theophương pháp lắp hẫng cân bằng. Cầu có hai tầng, tầng một dành cho hai chiều đườngsắt với tổng chiều dài cả cầu chính và cầu dẫn là 5500m, hai bên có hai làn dành cho xethô sơ với chiều dài 2700m, tầng trên có 4 làn đường ôtô phần cầu chính có kết cấu bảntrực hướngđặt trên các thanh mạ thượng của các nhịp thép chiều dài cầu ôtô là 3200m.12
  14. 14. Hình 1.4- Nhịp giàn thép cầu Thang long. Chiếc cầu bê tông cốt thép đầu tiên được áp dụng công nghệ đúc hẫng cân bằng làcầu Phú Lương hoàn thành vào năm 1996, mở đầu cho hàng loạt các cầu được xâydựng trong khoảng thời gian 10 năm theo công nghệ này do chúng ta tự thiết kế và thicông như cầu Hoàng Long (Thanh Hóa) với khẩu độ nhịp 120m, cầu Tân Đệ (TháiBình) khẩu độ nhịp 120m, cầu Tạ Khoa ( Sơn La) 130m... Hình 1.5- Cầu Bãi Cháy giai đoạn thi công đúc hẫng dầm cứng. Để vượt khẩu độ lớn cần phải áp dụng các hệ cầu dây treo trong đó cầu treo(Suspension Bridge) dầm mềm sử dụng dây cáp bện làm cáp chủ với khẩu độ vài chục 13
  15. 15. mét được áp dụng rộng rãi trong các cầu ở nông thôn miền núi, cầu treo nhịp lớn lầnđầu tiên áp dụng là cầu Thuận Phước nối ra bán đảo Sơn Trà của thành phố Đà Nẵng.Chiếc cầu dây văng khẩu độ lớn đầu tiên được xây dựng là cầu Mỹ Thuận bắc qua sôngTiền nối liền hai tỉnh Tiền Giang và Vĩnh Long có khẩu độ nhịp chính là 350m, thiết kếvà thi công chính do các nhà thầu của Ốtxrâylia thực hiện. Chiếc cầu dây văng lớn thứhai có kết cấu một mặt phẳng dây là cầu Bãi Cháy vượt qua Cửa Lục của thành phố HạLong( Quảng Ninh) được khánh thành 11-2006 có khẩu độ nhịp chính 435m , chiều caotĩnh không thông thuyền 50m. CÂU HỎI TỰ KIỂM TRA . 1- Trình tự các bước tiến hành để thực hiện một dự án xây dựng cầu. 2- Hãy giải thích các khái niệm : hạng mục kết cấu, hạng mục công trình. 3- Phân biệt một công việc xây dựng với một công tác xây dựng. Phương pháp xây dựng khác công nghệ xây dựng ở chỗ nào. 4- Hãy giải thích các khái niệm: biện pháp thi công, biện pháp thi công chỉ đạo, biện pháp công nghệ thi công và biện pháp tổ chức thi công. 5- Nội dung Thiết kế thi công khác Thiết kế tổ chức thi công như thế nào.14
  16. 16. CHƯƠNG 2 NHỮNG CÔNG TÁC XÂY DỰNG2.1- CÔNG TÁC LÀM ĐẤT : Công tác làm đất là những công việc đào, đắp đất, đá trong xây dựng. Trong thicông cầu công tác làm đất bao gồm : san ủi tạo mặt bằng thi công, đào đất trong hốmóng, đắp đất nền đắp đầu cầu và đắp đảo nhân tạo phục vụ thi công. Công tác làm đất phải đảm bảo yêu cầu thi công công trình đúng kích thước thiếtkế, mái đất ổn định, nền đắp đảm bảo độ chặt, không bị lún, nền đào giữ được trạngthái đất nguyên thổ. Công tác làm đất được tiến hành bằng máy hoặc máy kết hợp với thủ công, khikhối lượng đào đắp nhỏ có thể làm hoàn toàn bằng thủ công. Đối với mỗi loại đất việcđào, vận chuyển và đắp nền có những mức độ khó khăn khác nhau. Để đánh giá mức độkhó khăn trong thi công người ta phân loại đất theo cấp (Xem phụ lục ) và căn cứ vàobảng phân cấp đó ta có thể chọn loại máy thi công cho phù hợp đồng thời tính toán chiphí ca máy phục vụ cho công tác lập kế hoạch và dự toán.2.1.1- Xác định khối lượng thi công : Việc xác định khối lượng đào đắp rất cần thiết trong khi thiết kế, lập dự toán vàcần cho cả người thi công để lập kế hoạch, tổ chức thi công. Việc xác định chính xác khối lượng của nền đắp hoặc của hố móng có xét đến địahình của mặt đất thiên nhiên là rất phức tạp. Trong phạm vi sai số có thể chấp nhậnđược người ta sử dụng những công thức sau để xác định khối lượng đào đắp. Thể tích đoạn nền đất đắp như trên hình 2. 1 có thể tính như sau : ⎛ F + F2 ⎞L V =⎜ 1 + 2F ⎟ (m3) (2-1) ⎝ 2 ⎠ 3 Trong đó : F1- diện tích mặt cắt đầu. F2-diện tích mặt cắt cuối F- diện tích mặt cắt tại điểm giữa của đoạn nền đắp có chiều dài là L . Khi hố móng có dạng hình máng kích thước đáy a×b, kích thước trên mặt hố móng là c×d và Hình 2. 1- Sơ đồ xác định thể tích nền đắp chiều sâu H thì thể tích được tính theo công thức : H V = [ab + cd + (a + c )(b + d )] ( m3 ) (2-2) 6 Thông thường hố móng được đào sau khi đã san ủi tạo mặt bằng, nếu trong nhữngtrường hợp không thể tạo được mặt bằng thì chiều sâu H lấy theo giá trị thấp nhất vàtính thể tích hố móng theo công thức (2-2) sau đó cộng thêm một lượng hiệu chỉnh dođộ dốc của mặt đất tự nhiên :14
  17. 17. 1 ΔV = c × m s (c + m s c × m ) d (m3) (2-3) 2 trong đó : -1: ms độ dốc của mặt đất mép hố móng -1: m độ dốc ta luy hố móng. Thể tích đất trong hố móng là thể tích khối chìm nằm trong trạng thái tự nhiên, khiđào lên trạng thái này bị phá vỡ và tăng thể tích, cần phải xác định thể tích đất sau khiđào lên để bố trí phương tiện vận chuyển đất thải cho phù hợp. Lượng đất thải tínhbằng thể tích khối chìm nhân với hệ số tơi xốp của mỗi loại đất. Loại đất Hệ số tơi xốp Đất thịt, đào thủ công 1,2÷1,3 Đất cát, cát sỏi sạn 1,08÷1,15 Đất thịt rắn,đào bằng nổ mìn 1,3÷1,45 Xác định khối lượng san ủi mặt bằng gồm có khối lượng đào ở chỗ cao và khốilượng đắp bù cho những vị trí thấp hơn so với cốt thiết kế. Có hai phương pháp xác định khối lượng san ủi mặt bằng : phương pháp lưới tamgiác và phương pháp lưới ô vuông. Trong tài liệu này giới thiệu phương pháp lưới tamgiác. Hình 2. 2- Xác định khối lượng san mặt bằng theo phương pháp lưới tam giác Tùy theo mức độ phức tạp của địa hình mà cạnh lưới ô vuông cắm từ 50÷10m, đểtăng độ chính xác địa hình càng phức tạp chia càng nhỏ. Sau đó mỗi ô vuông lại kẻ mộtđường chéo. Tại mỗi đỉnh của tam giác xác định cao độ tự nhiên và cao độ thiết kế củamặt bằng, hiệu số CĐTN-CĐTK = Hij – chiều cao của mỗi đỉnh. Hiệu số mang dấu (+)là phần đào, mang dấu (-) là thuộc phần đắp. Chỉ số của cao độ H gồm i- là số thứ tựhàng ngang, j- là số thứ tự các đỉnh trong một hàng. Mỗi tam giác cũng được đánh sốthứ tự 1,2,3,4.. . Thể tích của mỗi lăng trụ tam giác có cao độ cùng dấu được tính bằng công thức : 15
  18. 18. a 2 (H 1 + H 2 + H 3 ) VLangtru = . (2-4) 2 3 Tính thể tích của những khối lăng trụ trong những ô tam giác mà đỉnh của chúng cócao độ khác dấu ta phải tính theo ba bước. Bước 1 : tính theo công thức (2- 4) ta đượckhối lượng dư ra sau khi điều phối giữa phần đào và phần đắp, nếu kết quả mang dấu(+) tức là phần đào nhiều hơn phần đắp. Bước 2: tính thể tích của phần khối hình chóptam giác có chiều cao là H3, thể tích này mang dấu (+) nếu nó nằm trong vùng đào vàmang dấu (-) nếu nằm trong vùng phải đắp. a2H3 3 VΔ = ± (2- 5) 6(H 1 + H 3 )(H 2 + H 3 ) Bước 3: tính thể tích phần hình nêm còn lại: VNêm=VLang tru-VΔ Trong các công thức trên các cao độ H1,H2 và H3 lấy theo vị trí của chúng như hình2.2. Ví dụ : Xác định khối lượng đào đắp khi phải san tạo mặt bằng trong phạm vi bốnô 13,13’,14 và 14’ trên hình vẽ. Chiều dài cạnh lưới a=10m, cao độ tương đối của mặttự nhiên ở các đỉnh so với cao độ thiết kế là : H13=+1,8; H14=1,1; H15=-0,6; H23=+0,55 ; H24=-0,7 và H25=-1,3. Lần lượt xác định thể tích từng khối trong các tam giác. Thể tích của lăng trụ tam giác 13, cao độ đều mang dấu (+), nằm hoàn toàn trongphần đào đi : a 2 (H 13 + H 23 + H 14 ) 100(1,8 + 0,55 + 1,1) V13 = = = 57,5m 3 6 6 Thể tích khối 13’ gồm hai phần, phần đào và phần đắp, khối lượng dư ra sau điềuphối là : a 2 (H 23 + H 14 + H 24 ) 100(+ 0,55 + 1,1 − 0,7 ) V13 = = = +15,8m 3 6 6 giá trị (+) nghĩa là phần đào nhiều hơn phần đắp. Thể tích phần hình chóp, khối này nằm trong phần đắp nên mang dấu (-) 100 × 0,7 3 3 a 2 H 24 VΔ13 = − =− = −2,5m 3 6(H 24 + H 23 )(H 24 + H 14 ) 6(0,7 + 0,55)(0,7 + 1,1) Thể tích của phần phải đào hình nêm : VNêm 13’ = V13’ - VΔ13’ =15,5-(-2,5)= +18,3 m3 Tương tự chúng ta tính cho các ô 14 và 14’. Kết quả tổng hợp trong bảng sau : Khối N0 tam Cao độ tương đối của các đỉnh Khối lượng (m3) lượng giác tam giác Đào (+) Đắp (-) đất dư (m3) 13 +1,8 +1,1 +0,55 57,5 - 13’ +1,1 +0,55 -0,7 18,3 2,5 14 +1,1 -0,7 -0,6 7,2 10,5 14’ -0,7 -0,6 -1,3 - 43,316
  19. 19. Cộng 83,0 56,3 +26,72.1. 2 - Các công việc chuẩn bị : Trong công tác làm đất, những công việc chuẩn bị bao gồm : san dọn mặt bằng vàlên khuôn công trình trên thực địa. Công việc san dọn mặt bằng rất đa dạng, phụ thuộc vào đặc điểm địa hình và qui môcủa công trình đào đắp. Với điều kiện công trình nằm trong khu vực đô thị công tác chuẩn bị còn phải tổchức đường tránh đảm bảo giao thông, rào ngăn khu vực thi công và di dời những côngtrình ngầm đi qua khu vực đào hố móng. Với địa hình trũng, thấp cần đào hệ thống rãnh thoát dẫn nước ra ngoài khu vực thicông hoặc dẫn về hố tụ để bơm ra ngoài đảm bảo khu vực thi công không bị ngập nước. Trong mặt bằng khu vực thi công cần san bóc hết lớp đất hữu cơ phía trên, đào hếtcác gốc cây và tạo một địa hình tương đối bằng phẳng để tiện cho việc đo đạc lên khuôncông trình. Hình 2.3- Khuôn nền đường a) Khuôn nền đắp. b) Khuôn nền đào. Vị trí mép nền đắp xác định từ tim cốt theo các công thức : + Về phía dưới sườn dốc : n ⎛b ⎞ d1 = ⎜ + mH ⎟ (2- 6) n−m⎝ 2 ⎠ + Về phía trên sườn dốc : n ⎛b ⎞ d2 = ⎜ + mH ⎟ (2-7) n+m⎝ 2 ⎠ Vị trí mép nền đào hoặc hố đào tính từ tim cốt xác định theo các công thức : + Về phía dưới sườn dốc : n ⎛b ⎞ d1 = ⎜ + k + mH ⎟ (2- 8) n+m⎝ 2 ⎠ + Về phía trên sườn dốc : n ⎛b ⎞ d2 = ⎜ + k + mH ⎟ (2- 9) n−m⎝ 2 ⎠ 17
  20. 20. Những giá trị trên là hình chiếu của khoảng cách từ tim cốt đến chân ta luy còn khiđo khoảng cách trực tiếp trên mặt đất phải nhân thêm với một hệ số hiệu chỉnh độ dốcsườn ks : ks = n2 +1 (2-10) Biện pháp lên khuôn các vị trí nằm dưới đáy hố móng tiến hành như sau : Dùng cọc là những thanh gỗ dựng hàng rào chắc chắn vây quanh hố móng gọi là giá đo. Trên các thanh ngang của giá đo dùng thước xác định vị trí các góc của kết cấu và dùng cưa hoặc đinh đánh dấu điểm này. Khi muốn xác định vị trí điểm góc này dưới đáy hố móngHỡnh 2. 5- Biện phỏp dúng kớch thước xuống dưới dùng dây thép nhỏ căng qua những đỏy hố múng. điểm đã lấy dấu trên giá đo và dùng rọi dóng từ điểm giao cắt giữa haidây căng xuống cao độ cần xác định.2.1.3- Biện pháp đào đất trong hố móng :a) Đào đất trong hố móng trên cạn, không có kết cấu chống vách : Hố móng có chiều sâu tối đa là 3m, vách hố móng có mái dốc 1: 0,75÷1:1. Biện pháp thi công : Dùng máy đào gầu nghịch, đứng ở vị trí sao cho mép bánhlốp hoặc cạnh dải xích cách mép hố móng 1,0m và di chuyển dọc theo chiều dài cạnhhố để đào lấy đất lần lượt từng lớp. Đất đổ lên ôtô tự đổ và chuyển ra ngoài bãi thải củacông trường. Kết hợp nhân lực sửa sang ta luy hố móng. Khi đào đến vị trí cách cao độthiết kế của đáy móng 0,5m thì phải đào hoàn toàn bằng thủ công. Dùng nhân lực đàolấy đi từng lớp đất mỏng, vừa đào vừa kiểm tra mặt bằng đáy hố móng. Nền đất dướiđáy hố móng chỉ được đào đi mà không được đắp đất bù vào. Đất thải được vận chuyểnlên miệng hố móng bằng thủ công, đi theo bậc lên xuống tạo trên ta luy hố móng hoặcxúc đổ vào thùng chứa rồi dùng cần cẩu đưa lên khỏi hố móng và đổ lên ôtô. Trong hình2. 6 các con số chỉ tầm với của máy đào. Tùy theo kích thước hố móng và tầm với làmviệc của cần mà bố trí ôtô đứng trước hoặc đứng sau. Vị trí đứng của ôtô thay đổi theohành trình di chuyển của máy đào.18
  21. 21. Hình 2. 6- Đào đất trong hố móng đào trần bằng máy đào gầu nghịch.b) Đào đất trong hố móng trên cạn, có kết cấu chống vách : Khi hố móng có chiều sâu lớn hơn 3m hoặc nền đất yếu có hiện tượng cát chảy dễsập lở, ngoài ra để giảm bớt diện tích miệng hố móng vách hố móng đào thẳng đứng,khi đó thành hố móng phải được kè chống bằng kết cấu tạm thời gọi là tường vánchống vách. Giữa hai mặt tường ván đối diện nhau có hệ thống văng chống ngang tạo thànhcác ô hoặc các khe ngang gây khó khăn cho việc lựa gầu của máy đào lấy đất trong hốmóng. Tùy thuộc vào dạng của kết cấu văng chống mà sử dụng máy đào gầu nghịch haymáy đào gầu ngoạm. Hình 2. 7- Đào đất hố móng có kết cấu chống vách Nếu văng chống chỉ gồm một hàng các thanh chống ngang, tạo thành các khengang, dùng máy đào chạy dọc theo mép hố móng và lựa gầu lấy đất theo các khe này,đất đổ lên xe ô tô có ben tự đổ và chuyển ra bãi thải. Nếu kết cấu văng chống là một khung gồm các thanh chống theo chiều ngang vàthanh chống theo chiều dọc của hố móng tạo thành các ô thì không thể dùng máy đào,khi đó dùng máy xúc gầu ngoạm, thả gầu qua các ô để đào lấy đất trong hố móng. Đấtđưa lên có thể đổ lên ôtô hoặc đưa ra cách xa mép hố móng và đổ đống, sau đó dùngmáy ủi san phẳng. Cấu tạo của tường ván sẽ nghiên cứu trong chương 3. + Xác định năng suất của máy đào : P = 60vnk1k 2 k3 (m3/h) (2-11) trong đó : ν - dung tích của gầu, tra theo lý lịch máy m 3 n- số chu kỳ hành trình đào và đổ một gầu của máy trong 1 phút. 60 tính theo công thức n = . t t - thời gian của một chu kỳ ( phút) đối với máy đào có dung tích gầu ν =0,1÷0,3 m3 chế độ quay gầu 900,thời gian này là 0,5 phút k1- hệ số triết giảm do không lấy đầy gầu 0,95 k2 - hệ số triết giảm do thời gian di chuyển 0,85. k3 - hệ số sử dụng máy không liên tục 0,75. 19
  22. 22. + Xác định số lượng xe ô tô phối hợp với máy xúc : G Xe có trọng tải là G, lượng đất mỗi lần xe chở được là Vxe = (m3), trong γđó γ là khối lượng riêng của đất, với đất đổ đống lấy bằng 1,7 Tấn/m . Thời gian của 3một chuyến xe gồm thời gian đi về, thời gian lùi vào vị trí đổ và trút đổ một ben đấthết khoảng 5 phút. Với tốc độ chạy xe trên công trường là 5km/h, khoảng cách vậnchuyển là L ( km), thì thời gian vận chuyển của một chuyến xe tính bằng : L T = 2 + 0,12 (h) (2-12) 5 Số xe ôtô phối hợp là : T .P N= +1 (2- 13) 0,9Vxe 0,9 - là hệ số đổ đầy ben P- năng suất của máy đào (m3/h) tính theo (2-11) Giá trị trên làm tròn, nếu phần thập phân dưới 0,9 có thể chọn loại xe nhỏ hơn.c) Đào đất trong hố móng bị ngập nước : Ở khu vực ngập nước, với dạng móng có bệ ngập sâu vào trong nền người ta tiếnhành đóng vòng vây cọc ván xung quanh phạm vi móng và đào đất trong vòng vây đểtạo hố thi công bệ móng. Sau khi đào lấy đất đến cao độ thiết kế đáy móng được đổmột lớp bê tông và bơm cạn nước. Đào đất hố móng trong điều kiện ngập nước bằng một trong hai biện pháp: dùngmáy đào gầu ngoạm và bằng biện pháp xói hút.Hình 2.8- Đào đất hố móng trong điều kiện ngập nước bằng máy đào gầu ngoạm. a) Trường hợp nước ngập nông. b) Trường hợp nước ngập sâu. 1- Vòng vây cọc ván. 2- đường công vụ. 3- sà lan. So với MNTC, nếu chiều sâu ngập nước Hn < 2m, thiết bị đào và vận chuyển đấtthải phải đứng và di chuyển trên đường công vụ hoặc trên sàn đạo. Với chiều sâu ngậpnước Hn ≥ 2m , sử dụng các phương tiện nổi là sà lan hoặc hệ phao làm mặt bằng thicông trên mặt nước. Với nền sét, sét pha hoặc cát thô, cát lẫn sỏi sạn, trong hố móng không bị vướngcác đầu cọc thì nên sử dụng máy đào gầu ngoạm có dung tích gầu từ 1,2÷2,5m3. Khi Hn<2m, bố trí xe cẩu di chuyển trên đường công vụ để đào lấy đất ở các vị trí của hố móng20
  23. 23. và đất thải được đổ sang bên cạnh. Khi Hn ≥ 2m đặt xe cẩu đứng cố định trên phao thảgầu lấy đất ở trong hố móng rồi đổ đất ra sông hoặc đổ vào xà lan vận chuyển. Với nền cát, cát lẫn sỏi cuội rời rạc và đặc biệt nền đào bị vướng các đầu cọc đàođất hố móng bằng biện pháp xói hút hoặc hút thủy lực. Khi gặp nền đất chặt, sử dụng thiết bị xói hút có các đầu vòi xói nước để phá đấtnền thành bùn với các hạt rời và dùng đầu hút để hút hỗn hợp bùn thải ra ngoài. Máyhút bùn có hai loại : máy hút khí động thổi bằng hơi ép và máy hút thủy lực dùng bơmép nước. Cấu tạo máy hút khí động bao gồm ống hút có đường kính 100÷250mm, đi kèmsong song với ống hút là đường ống dẫn hơi ép xuống buồng hút bó trí gần sát cửa hút ởphía dưới. Tại đây đường ống hơi ép đổi chiều và thổi vào trong buồng hút một gócchéo 20÷250 so với phương thẳng đứng rồi theo đường ống đi ngược lên tạo nên mộtbuồng chân không tại khu vực cửa hút, do đó nước và bùn bị cuốn vào rồi theo luồngkhí ép chảy dọc theo ống hút để xả ra ngoài. Máy có thể cuốn theo lên cả những viên đákích cỡ lớn lớn có thể làm tắc đường ống, do đó ở miệng ống người ta hàn lưới để chặnlại chỉ cho những viên đá có kích thước nhỏ hơn 1/4 đường kính ống lọt qua. Biện phápxói hút không áp dụng được đối với nền sét dẻo bởi dễ bị làm tắc đường ống trong quátrình bơm hút. a) c) Nót A H¬i Ðp b) A BïnHình 2. 9- Cấu tạo máy xói hút khí động và biện pháp tổ chức đào đất bằng máy xói hút. a- Cấu tạo chung của máy xói hút ; b- đầu xói ; c- đầu hút Để đào xói đất phải có máy bơm áp lực nước 90m và lưu lượng 90m3/h, năng suấtcủa máy hút từ 2÷4m3/h. Chỉ tiêu hơi ép cho 1m3 bùn hút lên phụ thuộc vào độ sâu đàovà xác định theo đồ thị trong hình vẽ dưới đây, trong đó h là độ cao đưa bùn lên khỏimặt nước còn H tính từ cao độ đặt máy đến cao độ đầu hút. 21
  24. 24. 3 V( m ) B¶ng 2-1- C«ng suÊt mét sè lo¹i m¸y hót khÝ ®éng 4ChØ tiªu h¬i Ðp cho 1m3 bïn h=3 m C«ng suÊt ¸ p lùc C«ng suÊt Träng 3 m· hiÖu ®éng c¬ l−îng (m3/h) ( m) (kW) h=2m (daN) 2 hpg-2 28. 8 20 7 300 h=1m 3gp- 8 50 15 10 355 1 5gp- 8 100-250 34-38 40 950 0 (m) 6pc -9 250 43 75 1500 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8gpu -12 380 19. 5 55 2000 §é s©u h¹ ®Çu hót H Hình 2.10- Chỉ tiêu hơi ép và thông số kỹ thuật của một số máy hút khí động. Thiết bị xói hút được gắn trên giá chữ A và được di chuyển trên mặt sàn đạo dựngtrên mặt vòng vây của hố móng. Cấu tạo của máy hút thủy lực tương tự như máy hút khí động nhưng dùng dòngnước bơm với áp lực nước 1,0÷1,5 Mpa và lưu lượng 150m3/h để tạo thành dòng hút Với nền cát rời mềm thì không cần vòi xói để đào phá mà có thể dùng đầu hút trựctiếp hút đất cát lên. Trước tiên tạo lỗ lòng chảo sâu hơn mặt nền xung quanh 20÷30cmvà thả đầu hút xuống sát mặt nền , khi hút nước bị cuốn vào rồi tạo thành dòng chảy tốcđộ lớn làm xói đất nền và cuốn theo. Dùng cần cẩu hoặc giá chữ A di chuyển dần đầuhút để có thể đào rộng ra xung quanh và sâu dần xuống đến cao độ cần thiết. Khi những viên đá có kích cỡ lớn không lọt qua cửa hút của máy hút bùn đọng lạiở dưới đáy hố móng với khối lượng lớn người ta dùng một loại thiết bị gọi là lồng hútđá hoạt động theo nguyên lý của máy hút thủy lực nhưng chỉ hút những viên đá kíchthước 10÷25cm. Các viên đá này hút vào lồng chứa bằng thép, khi đầy cả đầu hút đượclấy lên để xả đá ra. 2 a) b) 5 nuíc cao ¸p Bïn 1 75 4 6 2000 (2-3)d d 20 (1,5-2)d 300 3 1250 Hình 2. 11 – Cấu tạo máy hút thủy lực (a) và lồng hút đá (b).22
  25. 25. 1- lồng chứa. 2-ống bơm nước. 3- buồng hút. 4- ống hút. 5- lưới chắn. 6- đá cuội đượchút lên.2. 2- CÔNG TÁC NỔ MÌN. Nổ mìn là sử dụng sức công phá của thuốc nổ để phá vỡ một khối lớn, rắn chắc.Trong xây dựng nổ mìn được dùng để đào phá đá mở đường, đào hầm và khai thác đátrong các mỏ vật liệu, phá dỡ công trình cũ, tạo mặt bằng.. . Trong thi công cầu một sốtrường hợp sau đây cũng cần phải áp dụng biện pháp nổ mìn để phối hợp với nhữngcông tác thi công khác : - Phá những tảng đá mồ côi. - Đào phá đá dưới đáy hố móng. - Phá móng và mố trụ cầu cũ. - Phá dỡ kết cấu nhịp cầu cũ. Khi gặp phải những trường hợp trên, đơn vị thi công thường phải thuê những đơn vị khác có chuyên môn và tư cách pháp nhân về nổ mìn thực hiện. Nếu đơn vị thi công có chứng chỉ về nổ mìn và xin cấp phép thì có thể tự tổ chức nổ phá. Dù sao người kỹ sư xây dựng cũng cần phải có kiến thức cơ bản về nổ phá mìn.2. 2. 1- Khái niệm về nổ mìn : Nổ là một phản ứng hóa học cực nhanh kèm theo giải phóng một năng lượng lớn, tại tâm nổ nhiệt độ lên tới 30000C, áp suất cao và tăng đột ngột làm cho môi trường xung quanh tâm nổ sinh ra làn sóng lan truyền va đập với vận tốc lớn, những tác dụng này có sức công phá và hủy hoại ghê gớm, càng gần tâm nổ ảnh hưởng này càng lớn. Quan sát môi trường sau khi nổ người ta phân biệt ba vùng tác dụng gồm Hỡnh 2. 12- Các vùng tác dụng : của nổ. 1-Vùng nén (nát vun). - Vùng nén, môi trường bị nén chặt đột 2- Vùng phá rời. 3- Vùng chấn ngột và bị nát vụn. động - Vùng phá rời : môi trường bị chia cắt, phá vỡ - Và vùng chấn động: làn sóng va đập không đủ phá vỡ kết cấu mà chỉ làm chấnđộng các phần tử tạo nên môi trường, vùng này được coi là còn nguyên vẹn sau khi nổ.Trong nổ phá chúng ta chỉ quan tâm đến hai vùng trong và gọi chung là vùng phá hoại. Hình 2. 13 – Ba hình thức nổ mìn : a) nổ hạn chế n<1 ; b) nổ tung n=1 ;c) nổ văng xa n>1 23
  26. 26. Một lượng thuốc nổ tập trung được chuẩn bị để nổ gọi là một phát mìn. Phát mìnđặt nằm áp sát vào đối tượng cần phá gọi là mìn đắp hay mìn ốp, phát mìn nằm sâu ởtrong đối tượng nổ phá gọi là mìn nạp. Loại mìn phổ biến được sử dụng là mìn nạp. Vớimìn nạp, khối thuốc được đặt vào trong môi trường cần phá và nén chặt lại, khi nổ nănglượng được giải phóng và sẽ phá nhiều về phía nào có lớp bảo vệ mỏng hơn. Một môitrường nổ phá có thể có một hoặc nhiều mặt thoáng. Khoảng cách ngắn nhất từ tâm nổđến mặt thoáng gọi là đường kháng và kí hiệu là w, còn bán kính đường tròn vĩ tuyếngiao cắt giữa vùng phá hoại với mặt thoáng gọi là bán kính phễu nổ r. Nếu cùng mộtlượng thuốc nổ, đối với những đường kháng khác nhau thì hình dạng và kích thướcphễu nổ sẽ khác nhau. Căn cứ vào hình dạng của phễu nổ người ta chia ra làm ba hìnhthức nổ mìn nạp : nổ hạn chế, nổ tung và nổ văng xa ( bắn mìn). Giữa giá trị đườngkháng và kích thước phễu nổ có mối quan hệ với nhau, đồng thời liên quan đến ba hìnhthức nổ trên. Để tạo ra các vụ nổ theo hình thức đã định người ta sử dụng một đại lượngphản ánh mối quan hệ này gọi là chỉ số tác dụng của phát mìn, tính bằng tỉ số giữa bánkính phễu nổ và đường kháng. r n= (2- 14) W n<1 – nổ mìn hạn chế, không bắn đi xa và ít chấn động xung quanh, trong đó: n ≤0,35 - nổ tạo bầu trong đất. n = 0,7 nổ om, đất đá vỡ nát nằm nguyên tại chỗ n=1 - nổ tung, tạo thành phễu nổ. n>1 : nổ văng xa, đất đá bị phá vụn và đẩy ra xa.2. 2. 2- Vật liệu nổ : Thuốc nổ : là một chất hoặc hợp chất hoá học trộn lẫn với một số chất phụ gia. Những chỉ tiêu cơ bản của thuốc nổ : + Độ nhạy :khả năng phát nổ do tác dụng của một xung lượng nào đó. + Sức nổ : khả năng sinh công phá hoại môi trường nổ ( cm3). + Sức công phá : khả năng phá hoại của thuốc nổ tác dụng vào môi trường nằmgần phát mìn. (mm) + Tốc độ kích nổ m/s + Độ chuyền nổ : khả năng kích nổ khi khởi nổ một thỏi thuốc trong một phátthuốc nổ có nhiều thỏi. Thử độ nhạy bằng cách cho rơi một quả nặng 8daN xuống 0,05g thuốc và xác địnhhai thông số : chiều cao rơi tối thiểu để quả nặng rơi xuống thuốc nổ gây ra nổ (cm) vàtính % số lần nổ khi cho rơi từ chiều cao 25cm. Thử sức nổ bằng cách cho 10g thuốc nổ vào lỗ tạo sắn kích thước ∅25mm, dài125mm trong khối chì hình trụ ∅200mm, cao 200mm và kích nổ bằng kíp. Sau khi nổlỗ trong khối chì bị biến dạng thành hình quả lê. Đo thể tích dãn ra trừ đi thể tích lỗtrước khi nổ ta được sức nổ tính bằng cm3. Thử sức công phá bằng cách cho 50g thuốc nổ gói chặt trên một miếng thép dày10mm, miếng thép này đặt trên thỏi chì nguyên chất ∅40mm,cao 60mm. Đáy thỏi chìđặt trên đế thép dày 20mm. Sau khi kích gói thuốc nổ bằng kíp,thỏi chì bị ép xuống, độchênh lệch chiều cao cho biết sức công phá của thuốc nổ.24
  27. 27. Một số chất nổ công nghiệp thông dụng : TNT ( Trinitrôtôlin) : Là loại thuốc nổ đơn chất, kết tinh mầu vàng, mùi thơm, vị đắng và rất độc. TNT sản xuất dưới dạng bột khô,vảy trấu, hoặc ép bánh. Đây là loại có sức nổ trung bình, an toàn, có thể nổ trong nước, tạo nhiều khói. Amônít : Là loại thuốc nổ hỗn hợp, thành phần gồm TNT, NaCl, bột nhôm, mùn cưa.. . Hạt nhỏ cứng và rời được đóng thành thỏi mầu vàng nhạt. Amônít được chia thành nhiều nhóm theo số hiệu. Amônít có sức nổ kém TNT nhưng sức công phá lại lớn hơn, an toàn, tan trong nước, khi nổ ít tạo khói. Dynamít : Là thuốc nổ hỗn hợp, thành phần chủ yếu là Nitro glyxêrin. Dẻo mầu nâu sẫm, sức nổ mạnh,kích nổ khi va chạm chà xát và nhiệt độ >80C, vì vậy kém an toàn. Dynamít nổ được trong nước, và khi nổ không tạo ra khí độc. Phương tiện gây nổ : để làm nổ một phát mìn cần cung cấp cho nó một năng lượngnhất định gọi là xung lượng kích nổ. Chất kích nổ là một lượng thuốc nổ nhỏ nhưngmạnh và nhạy, được chế tạo sẵn dưới dạng kíp nổ hoặc dây nổ. Đối với phát mìn lớn thìchất kích nổ chia làm 2 tầng: kích nổ - mồi nổ - khối thuốc nổ. Mồi nổ là lượng thuốcnổ gắn sau kíp có sức công phá mạnh. Hình 2. 14- Cấu tạo kíp đốt và kíp điện1-vỏ nhôm hoặc đồng. 2-thuốc kích nổ lần 2. 3-vỏ dựng thuốc kích nổ lần 1.4-thuốckích nổ lần 1. 5-điểm hoả ( mắt ngỗng). 6-chất cháy chậm.7-dây tóc bốc cháy. 8-dâyđiện; 9-chất cách ly. Kíp nổ có hai loại : kíp nổ đốt và kíp điện. 25
  28. 28. Kíp đốt được gắn vào dây cháy chậm, khi đốt một đầu dây thuốc cháy dần đến kípvà làm cho chất nổ trong kíp phát nổ. Kíp điện khác với kíp đốt là ở phía đuôi kíp có bộ phận gây cháy bằng dây tóc vàđốt nóng bằng dòng điện dẫn vào bằng dây dẫn. Cả hai loại kíp có vỏ bằng đồng hoặc nhôm, đường kính ∅=5,5÷7mm và có chiềudài theo số hiệu của kíp. Các bộ phận của hai loại kíp thể hiện trong hình 2.14. Để làm cho kíp phát nổ dùng biện pháp đốt nóng lượng thuốc kích nổ cực nhạy 4,khối này tiếp tục làm cho lượng thuốc 2 có sức công phá lớn ở đầu kíp phát nổ tạothành xung lượng kích nổ làm cho khối thuốc chính của quả mìn phát nổ. Nguồn nhiệt đốt nóng lượng thuốc số 4 là do đốt dây cháy chậm hoặc nung nóngdây tóc bằng dòng điện dẫn từ nguồn ở xa vào. Dây cháy chậm là một sợi dây có đường kính 5÷6mm, trong lõi đặt chất dẫn cháygồm thuốc nổ đen+bột than+diêm tiêu bọc bằng 3 lớp sợi bông phía ngoài phủ hắc ínđể chống ẩm. Dây chấy chậm được sản xuất thành cuộn dài, khi sử dụng phải cắt ratừng đoạn có chiều dài tính toán và lắp vào kíp đốt. Dây dẫn nổ : Dùng để truyền nổ từ nơi phát nổ đến quả mìn. Dây nổ có lõi làthuốc nổ mạnh ( Hexoghen,Têtrin) nhưng với lượng nhỏ bên ngoài có vỏ bọc bằng nhựabảo vệ, dây dẫn từ vị trí điểm hoả đến quả mìn, trên vỏ dây có chỉ hướng truyền nổ.Tốc độ truyền nổ 7000m/s. Nếu dùng dây dẫn nổ quấn quanh vật cần phá và cho nổ cóthể cắt đứt hoặc phá vỡ vật đó. Như vậy dây dẫn nổ là một loại mìn sợi dài. Để làm chodây dẫn phát nổ phải dùng kíp buộc ốp vào đầu dây và điểm hỏa, kíp nổ làm cho lõithuốc trong dây kích nổ và khối thuốc nổ ở cuối dây nổ theo.2. 2.3- Biện pháp nổ mìn : Có ba biện pháp nổ mìn : nổ mìn ốp, nổ mìn lỗ và nổ mìn buồng. Trong thi côngcầu chỉ sử dụng biện pháp nổ mìn lỗ nhỏ và nổ ốp. Nổ mìn ốp dùng để phá đá mồ côi, cắt đứt kết cấu. Thuốc nổ được gói chặt thànhquả bộc phá và buộc vào khối đá hoặc gài xuống phía dưới khối đá, trong gói thuốc nổđã gài kíp nổ. Lượng thuốc tính tóan đủ để làm vỡ khối đá thành những hòn nhỏ để cóthể vận chuyển đi được.26
  29. 29. Hình 2. 15- Biện pháp nổ ốp mìn. a) phá đá tảng trên cạn. b) phá đá và cắt cọc ở dưới nước.1- Gói bộc phá. 2- Dây cháy chậm có gài kíp. 3- Đất dẻo hoặc bột dẻo đắp ngoài Khi nổ mìn để cắt kết cấu thép có tiết diện tổ hợp, ứng với mỗi bộ phận của tổhợp tiết diện bố trí một lượng nổ riêng. Các lượng nổ đặt dối diện nhau để tăng hiệu ứngcắt.Hình 2. 16- Bố trí lượng nổ cắt kết cấu thép, các số chỉ vị trí các gói thuốc nổ, đơn vị tính bằng mm . Nổ mìn lỗ nhỏ để phá đá hố móng hoặc phá dỡ kết cấu bê tông. Lỗ khoan cóđường kính ∅42÷60mm. Chiều dài lỗ khoan căn cứ vào chiều dày lớp đá cần đào hoặccủa kết cấu bê tông cần phá. Cấu tạo một quả mìn nạp bao gồm : phía đáy lỗ mìn là thuốc nổ được lèn chặt,phần thuốc trên cùng có gài kíp và nối ra ngoài lỗ mìn bằng dây cháy chậm hoặc dâyđiện. Phần lỗ mìn còn lại phải được lèn chặt bằng mùn khoan của lỗ mìn, bằng đất sétdẻo. Phần chèn lấp này gọi là bua mìn, bua càng chặt, hiệu quả nổ phá càng cao. Chiềudài của đoạn bua phải không được nhỏ hơn 1/3 chiều dài toàn bộ lỗ mìn (Hình 2.17,b). a) b)Hình 2.17- Bố trí các lỗ mìn đào phá đá trong hố móng (a) và cấu tạo quả mìn nạp sử dụng kíp điện . 1- các thỏi thuốc nổ. 2- kíp điện 3- bua mìn 27

×