Giáo trình Công trình nhân tạo Phần 2: Công nghệ Thi công Cầu, Hầm và Metro

Thế kỷ 21 chứng kiến sự ra đời của những công trình nhân tạo vượt xa trí tưởng tượng. 356 trang.

• Đề tài: Công Trình Nhân Tạo Phần 2

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG CÔNG TÁC VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG ÁP DỤNG TRONG THI CÔNG CẦU
• 1.1. CÔNG TÁC ĐÀO, ĐẮP ĐẤT
• 1.1.1. Công tác san tạo mặt bằng
• 1.1.2. Công tác đào đất trong hố móng
• 1.1.2.1. Thiết bị thi công
• 1.1.2.2. Các biện pháp đào đất trong hố móng
• 1.2. CÔNG TÁC BÊ TÔNG
• 1.2.1. Chuẩn bị vật liệu
• 1.2.2. Chế tạo vữa bê tông trên công trường
• 1.2.3. Vận chuyển vữa bê tông
• 1.2.4. Đổ và đầm bê tông

Tóm tắt

I. Khám phá các công trình nhân tạo vĩ đại nhất thế kỷ 21

Thế kỷ 21 chứng kiến sự ra đời của những công trình nhân tạo vượt xa trí tưởng tượng. Các siêu công trình thế kỷ 21 không chỉ là những khối bê tông và thép khổng lồ. Chúng là minh chứng cho sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật và khát vọng chinh phục của con người. Từ những cây cầu vượt biển dài nhất nối liền các vùng đất, đến các đập thủy điện lớn nhất thế giới cung cấp năng lượng cho hàng triệu người, mỗi công trình đều là một kỳ quan kiến trúc hiện đại. Những dự án này định hình lại cảnh quan, thúc đẩy kinh tế và trở thành những biểu tượng kiến trúc mới của các quốc gia. Chúng giải quyết các vấn đề cấp bách về giao thông, năng lượng và không gian sống. Việc nghiên cứu các công trình này không chỉ mang lại kiến thức về kỹ thuật mà còn mở ra tầm nhìn về tương lai của ngành xây dựng. Các phương pháp thi công, vật liệu mới và quy trình quản lý dự án phức tạp đều được đẩy đến giới hạn. Tài liệu "Công trình nhân tạo Phần II" của tác giả Hồ Xuân Nam và cộng sự cung cấp nền tảng kiến thức chuyên sâu về các công nghệ thi công cốt lõi, từ công tác đất, bê tông đến kích kéo, là cơ sở để hiện thực hóa những ý tưởng táo bạo này. Phân tích các công trình này cho thấy sự kết hợp giữa nghệ thuật và kỹ thuật, giữa tầm nhìn và khả năng thực thi, tạo nên những di sản bền vững cho các thế hệ tương lai.

1.1. Định nghĩa và phân loại các kỳ quan kiến trúc hiện đại

Một kỳ quan kiến trúc hiện đại được định nghĩa là một công trình có quy mô, độ phức tạp kỹ thuật hoặc tác động xã hội mang tính đột phá. Chúng thường phá vỡ các kỷ lục về chiều cao, chiều dài hoặc khối lượng. Việc phân loại có thể dựa trên chức năng. Nhóm thứ nhất là công trình hạ tầng giao thông, bao gồm các cầu vượt biển dài nhất, hệ thống đường hầm và sân bay quy mô lớn. Nhóm thứ hai là công trình năng lượng, tiêu biểu là các đập thủy điện lớn nhất thế giới và nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới. Nhóm thứ ba là các tòa nhà chọc trời và khu đô thị phức hợp, giải quyết vấn đề không gian ở các siêu đô thị. Nhóm cuối cùng là các công trình đặc biệt như Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) hay các kính viễn vọng không gian, đại diện cho khát vọng vươn ra ngoài Trái Đất của nhân loại.

1.2. Vai trò của các biểu tượng kiến trúc mới đối với kinh tế

Các biểu tượng kiến trúc mới không chỉ có giá trị về mặt kỹ thuật mà còn là động lực tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ. Chúng trở thành điểm đến thu hút khách du lịch toàn cầu, tạo ra doanh thu khổng lồ cho ngành dịch vụ. Sự xuất hiện của một công trình biểu tượng thường kéo theo sự phát triển của cơ sở hạ tầng xung quanh, nâng cao giá trị bất động sản và thu hút đầu tư nước ngoài. Hơn nữa, quá trình xây dựng các siêu công trình này tạo ra hàng chục nghìn việc làm, từ kỹ sư, kiến trúc sư đến công nhân xây dựng. Chúng cũng thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp phụ trợ, như sản xuất vật liệu xây dựng đột phá và chế tạo máy móc hạng nặng. Về lâu dài, những công trình này trở thành niềm tự hào quốc gia, nâng cao vị thế và hình ảnh của đất nước trên trường quốc tế.

II. Phân tích thách thức khi xây dựng siêu công trình hiện đại

Việc xây dựng các siêu công trình thế kỷ 21 luôn đi kèm với những thách thức kỹ thuật vô cùng lớn. Quy mô và độ phức tạp của dự án đòi hỏi các giải pháp chưa từng có tiền lệ. Các kỹ sư phải đối mặt với điều kiện địa chất phức tạp, thời tiết khắc nghiệt và những yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và bền vững. Một trong những thách thức lớn nhất là việc chinh phục thiên nhiên, ví dụ như xây dựng nền móng cho cầu vượt biển dài nhất trên nền đáy biển yếu hoặc thi công công trình ngầm xuyên qua các tầng địa chất không ổn định. Điều này đòi hỏi phải áp dụng các kỹ thuật xây dựng tiên tiến và các phương pháp khảo sát, phân tích địa chất cực kỳ chính xác. Giáo trình "Công trình nhân tạo Phần II" nhấn mạnh tầm quan trọng của công tác đo đạc trong việc "định vị tim mố trụ cầu", một công việc đòi hỏi "thực hiện nghiêm túc, thận trọng, có phương pháp". Sai số dù là nhỏ nhất cũng có thể dẫn đến những hậu quả thảm khốc. Ngoài ra, việc quản lý chuỗi cung ứng vật liệu khổng lồ, điều phối hàng nghìn nhân công và máy móc, và đảm bảo tiến độ trong nhiều năm liền cũng là một bài toán quản lý vĩ mô cực kỳ phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ và công nghệ quản lý dự án hiện đại.

2.1. Vượt qua giới hạn địa chất và môi trường tự nhiên

Địa chất và môi trường là hai rào cản lớn nhất trong việc xây dựng các công trình vĩ đại. Thi công móng trong vùng nước sâu, chảy xiết hoặc trên nền đất yếu có hiện tượng "cát chảy dễ sập lở" là một ví dụ điển hình. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư phải sử dụng các giải pháp như đóng vòng vây cọc ván thép và áp dụng các biện pháp thi công dưới nước chuyên dụng. Các dự án như đảo nhân tạo ở Dubai hay đập thủy điện lớn nhất thế giới tại Trung Quốc đều phải xử lý khối lượng đất đá khổng lồ và đối phó với nguy cơ động đất, sạt lở. Việc đánh giá tác động môi trường và đưa ra các giải pháp giảm thiểu cũng là một yêu cầu bắt buộc, đảm bảo sự hài hòa giữa công trình và hệ sinh thái xung quanh.

2.2. Đảm bảo độ chính xác tuyệt đối trong công tác đo đạc

Độ chính xác là yếu tố sống còn. Với các công trình kéo dài hàng chục km như kênh đào nhân tạo hay các cây cầu vượt biển, sai số vài centimet có thể khiến các bộ phận không thể lắp ghép. Công tác đo đạc phải được tiến hành liên tục trong suốt quá trình thi công. Theo tài liệu gốc, việc "xây dựng hệ thống cọc mốc" và sử dụng các phương pháp đo đạc gián tiếp như "mạng tam giác đạc" là cực kỳ quan trọng. Ngày nay, công nghệ định vị toàn cầu (GPS) cho phép "xác định toạ độ của các điểm mà không cần tầm nhìn thông đến các điểm lân cận", mang lại độ chính xác cao và hiệu quả vượt trội. Mọi hạng mục, từ vị trí tim cọc khoan nhồi đến cao độ mặt dầm, đều phải được kiểm tra và hiệu chỉnh liên tục để đảm bảo tuân thủ tuyệt đối so với thiết kế.

III. Phương pháp thi công và các kỹ thuật xây dựng tiên tiến

Để vượt qua các thách thức khổng lồ, ngành xây dựng đã phát triển nhiều kỹ thuật xây dựng tiên tiến. Đây là những phương pháp mang tính cách mạng, cho phép con người thực hiện những điều không thể. Công nghệ thi công dưới nước là một lĩnh vực có nhiều đột phá quan trọng. Thay vì bơm cạn hoàn toàn một khu vực rộng lớn, các kỹ sư đã phát triển các biện pháp đổ bê tông trực tiếp trong môi trường nước. Sách "Công trình nhân tạo Phần II" mô tả chi tiết hai công nghệ phổ biến là "công nghệ vữa dâng và công nghệ rút ống thẳng đứng (ống Tremie)". Các công nghệ này là chìa khóa để xây dựng móng trụ cầu ở sông sâu, biển lớn hay thi công lớp bê tông bịt đáy cho các công trình ngầm. Một lĩnh vực quan trọng khác là công nghệ di chuyển và lắp ráp các cấu kiện siêu trường, siêu trọng. Việc lao lắp một nhịp dầm cầu nặng hàng nghìn tấn hay di chuyển một tổ hợp kết cấu phức tạp đòi hỏi các hệ thống kích, kéo chuyên dụng. Các thiết bị như kích thủy lực, bàn tời công suất lớn và hệ thống ròng rọc phức tạp (múp) đóng vai trò trung tâm trong các công tác này, giúp di chuyển vật nặng một cách chính xác và an toàn.

3.1. Công nghệ bê tông dưới nước Vữa dâng và rút ống Tremie

Thi công bê tông dưới nước là một kỹ thuật phức tạp nhằm đảm bảo chất lượng kết cấu trong môi trường ngập nước. Công nghệ vữa dâng được áp dụng bằng cách đổ cốt liệu thô (đá dăm) vào ván khuôn trước, sau đó bơm vữa xi măng từ dưới lên. Áp suất bơm sẽ đẩy nước ra ngoài và lấp đầy các lỗ rỗng, tạo thành một khối bê tông liền khối. Phương pháp này thường dùng cho lớp bê tông bịt đáy. Trong khi đó, công nghệ rút ống thẳng đứng, hay còn gọi là phương pháp Tremie, sử dụng vữa bê tông trộn sẵn. Vữa được rót qua một hệ thống ống kín, đầu ống luôn ngập sâu trong khối vữa đã đổ. Việc này ngăn bê tông tiếp xúc trực tiếp với nước, đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất. Đây là công nghệ ưu việt được áp dụng cho các kết cấu chịu lực quan trọng nằm dưới nước.

3.2. Phương pháp kích kéo và lao lắp kết cấu siêu trường

Công tác kích kéo là nghệ thuật di chuyển những vật thể khổng lồ. Nguyên lý cơ bản là sử dụng lực nhỏ để thắng lực cản lớn thông qua các thiết bị cơ khí và thủy lực. Để lao lắp một dầm cầu, người ta sử dụng các đường trượt ma sát thấp, kết hợp với hệ thống tời và pa lăng. Kích thủy lực là thiết bị không thể thiếu, có khả năng nâng hạ các kết cấu nặng hàng nghìn tấn với độ chính xác đến từng milimet. Tài liệu chuyên ngành mô tả chi tiết nguyên tắc sử dụng kích: "Đế kích phải đặt trên đệm chắc và bằng phẳng... Nếu dùng nhóm kích thì các kích đặt đối xứng qua trục trọng tâm". Sự kết hợp chính xác giữa các thiết bị này cho phép lắp đặt các bộ phận của cầu vượt biển dài nhất hay các module của giàn khoan dầu khí một cách an toàn.

IV. Top vật liệu xây dựng đột phá định hình kiến trúc thế kỷ 21

Sự phát triển của các siêu công trình thế kỷ 21 không thể tách rời khỏi cuộc cách mạng về vật liệu xây dựng. Các vật liệu xây dựng đột phá đã mở ra những khả năng thiết kế và thi công mới, cho phép các kiến trúc sư và kỹ sư tạo ra những kết cấu cao hơn, dài hơn và bền vững hơn. Bê tông, vật liệu truyền thống, đã được nâng lên một tầm cao mới với sự ra đời của bê tông cường độ siêu cao (UHPC) và bê tông tự lèn. Những vật liệu này không chỉ có khả năng chịu lực vượt trội mà còn có độ bền cao trước các tác động của môi trường, giúp kéo dài tuổi thọ công trình. Bên cạnh đó, vật liệu composite, đặc biệt là polyme cốt sợi carbon (CFRP), đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Với đặc tính nhẹ hơn thép nhưng cứng và bền hơn nhiều lần, CFRP được dùng để gia cường kết cấu cũ hoặc chế tạo các bộ phận cho những kỳ quan kiến trúc hiện đại đòi hỏi trọng lượng nhẹ. Sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất kính và các loại màng polymer như ETFE cũng góp phần tạo nên những diện mạo kiến trúc độc đáo, những không gian ngập tràn ánh sáng tự nhiên và những biểu tượng kiến trúc mới đầy ấn tượng.

4.1. Bê tông cường độ siêu cao UHPC và ứng dụng thực tiễn

Bê tông cường độ siêu cao (Ultra-High Performance Concrete - UHPC) là một bước nhảy vọt trong công nghệ bê tông. Với cường độ chịu nén có thể vượt 150 MPa, cao gấp 5-8 lần bê tông thông thường, UHPC cho phép tạo ra các kết cấu mảnh mai, thanh thoát hơn nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực. Đặc tính này đặc biệt hữu ích trong việc xây dựng các nhịp cầu khẩu độ lớn, các cột nhà siêu cao tầng, hoặc các tấm facade trang trí phức tạp. Ngoài ra, cấu trúc vi mô dày đặc của UHPC giúp nó có khả năng chống thấm và chống ăn mòn cực tốt, rất phù hợp cho các công trình chinh phục thiên nhiên trong môi trường biển hoặc hóa chất khắc nghiệt.

4.2. Vật liệu composite và sợi carbon trong các kết cấu nhẹ

Vật liệu composite, đặc biệt là sợi carbon, đang thay đổi ngành xây dựng. Ban đầu được phát triển cho ngành hàng không vũ trụ, nơi các bộ phận của kính viễn vọng không gian hay vệ tinh đòi hỏi vật liệu vừa nhẹ vừa cứng, composite nay đã được ứng dụng trong các công trình dân dụng. Chúng được sử dụng dưới dạng các thanh, tấm hoặc vải để gia cường, sửa chữa các kết cấu bê tông và thép bị xuống cấp. Ngoài ra, composite còn được dùng để chế tạo toàn bộ các kết cấu mới như cầu đi bộ, mái che sân vận động, giúp giảm đáng kể trọng lượng bản thân công trình và giảm yêu cầu về móng, tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

V. Case study Các công trình chinh phục thiên nhiên ấn tượng

Lý thuyết và công nghệ chỉ thực sự có ý nghĩa khi được áp dụng vào thực tế. Các công trình chinh phục thiên nhiên là những minh chứng sống động nhất cho năng lực của con người. Mỗi dự án là một câu chuyện về việc giải quyết các bài toán kỹ thuật độc nhất. Đập Tam Hiệp, đập thủy điện lớn nhất thế giới, là một ví dụ điển hình về quản lý một dự án xây dựng vĩ mô với khối lượng bê tông khổng lồ và những thách thức về địa chất, thủy văn. Cầu Hồng Kông – Chu Hải – Ma Cao, cầu vượt biển dài nhất thế giới, lại là một bản giao hưởng của nhiều công nghệ đỉnh cao: cầu dây văng, đường hầm dìm dưới biển và các đảo nhân tạo phức tạp. Dự án mở rộng kênh đào nhân tạo Panama cho thấy khả năng nâng cấp một kỳ quan thế kỷ 20 để đáp ứng nhu cầu của thế kỷ 21. Những công trình vĩ đại ít người biết hơn như hệ thống kiểm soát lũ lụt Maeslantkering ở Hà Lan cũng thể hiện sự sáng tạo không giới hạn. Việc phân tích các case study này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự kết hợp giữa lý thuyết trong các tài liệu như "Công trình nhân tạo Phần II" và thực tiễn thi công trên công trường.

5.1. Đập Tam Hiệp Đập thủy điện lớn nhất thế giới ở Trung Quốc

Đập Tam Hiệp trên sông Dương Tử là một siêu công trình thế kỷ 21 về mọi mặt. Với chiều dài hơn 2,3 km và chiều cao 185 mét, con đập này đòi hỏi một khối lượng bê tông lên tới 27,2 triệu mét khối. Những thách thức chính bao gồm việc chuyển hướng dòng sông lớn nhất châu Á, xử lý nền móng phức tạp và kiểm soát nhiệt độ trong khối bê tông khổng lồ để tránh nứt vỡ. Công nghệ làm lạnh bê tông và hệ thống giám sát ứng suất, biến dạng liên tục đã được áp dụng. Công trình không chỉ là đập thủy điện lớn nhất thế giới mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lũ lụt và cải thiện giao thông đường thủy.

5.2. Cầu Hồng Kông Chu Hải Ma Cao Kỳ quan vượt biển

Đây không chỉ là một cây cầu mà là một tổ hợp gồm cầu, đảo nhân tạo và đường hầm ngầm. Với tổng chiều dài 55 km, đây là hệ thống cầu vượt biển dài nhất thế giới. Phần hầm ngầm dài 6,7 km được thi công bằng phương pháp dìm các đốt hầm đúc sẵn xuống đáy biển, một kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối. Hai hòn đảo nhân tạo được xây dựng ở hai đầu đường hầm để làm điểm chuyển tiếp. Việc xây dựng trên nền đất yếu ở vùng châu thổ sông Châu Giang là một thách thức địa kỹ thuật khổng lồ, đòi hỏi các phương pháp xử lý nền móng tiên tiến. Công trình này là một kỳ quan kiến trúc hiện đại thực sự.

VI. Viễn cảnh tương lai Thành phố thông minh và công trình ngầm

Tương lai của ngành xây dựng và kiến trúc đang hướng đến sự thông minh, bền vững và hiệu quả hơn. Các công trình nhân tạo không còn là những cấu trúc độc lập mà sẽ được tích hợp vào một hệ sinh thái lớn hơn. Xu hướng phát triển thành phố thông minh (Smart City) là một minh chứng rõ ràng. Trong đó, các tòa nhà, hệ thống giao thông và cơ sở hạ tầng được kết nối với nhau bằng công nghệ IoT, AI và dữ liệu lớn để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, quản lý giao thông và nâng cao chất lượng sống cho người dân. Một xu hướng quan trọng khác là việc mở rộng không gian sống và làm việc xuống lòng đất. Khi bề mặt Trái Đất ngày càng chật chội, việc phát triển các công trình ngầm trở thành một giải pháp tất yếu. Đó không chỉ là các hệ thống tàu điện ngầm hay bãi đỗ xe, mà còn là các trung tâm thương mại, khu văn phòng, thậm chí là các trang trại thẳng đứng dưới lòng đất. Những dự án này đòi hỏi các kỹ thuật xây dựng tiên tiến trong đào hầm, thông gió và đảm bảo an toàn, mở ra một chương mới cho các công trình nhân tạo.

6.1. Xu hướng phát triển đô thị và các công trình ngầm

Không gian ngầm là biên giới mới của đô thị hóa. Các thành phố hàng đầu thế giới như Singapore, Helsinki đang đi tiên phong trong việc quy hoạch và xây dựng các công trình ngầm quy mô lớn. Việc đưa hạ tầng giao thông, hệ thống logistics, và các cơ sở tiện ích xuống dưới lòng đất giúp giải phóng không gian bề mặt cho cây xanh, khu vực công cộng và cải thiện môi trường sống. Kỹ thuật đào hầm bằng máy TBM (Tunnel Boring Machine) ngày càng hiện đại, cho phép thi công nhanh hơn, an toàn hơn và ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Tương lai sẽ chứng kiến sự ra đời của các mạng lưới công trình ngầm phức hợp, kết nối liền mạch và tạo thành một thành phố thứ hai dưới lòng đất.

6.2. Tích hợp công nghệ vào các thành phố thông minh bền vững

Một thành phố thông minh là nơi công nghệ được sử dụng để tạo ra một môi trường sống bền vững và hiệu quả. Các tòa nhà tương lai sẽ được trang bị cảm biến để tự điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ, tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng. Lưới điện thông minh sẽ cân bằng giữa nguồn cung và cầu, tích hợp hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo. Hệ thống giao thông thông minh sẽ giảm thiểu tắc nghẽn và ô nhiễm. Các biểu tượng kiến trúc mới không chỉ đẹp về mặt hình thức mà còn phải "thông minh" về mặt vận hành, sử dụng các vật liệu xây dựng đột phá có khả năng tái chế cao và thân thiện với môi trường, góp phần xây dựng một tương lai bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Công trình nhân tạo (Phần II) — hay Giáo trình Thi công Cầu, Hầm và Metro (Phần 2) — là tài liệu giảng dạy đại học do Nhà xuất bản Giao thông Vận tải (Hà Nội) ấn hành năm 2017. Công trình được biên soạn bởi tập thể giảng viên Bộ môn Cầu Hầm thuộc Trường Đại học Giao thông Vận tải (Phân hiệu tại Thành phố Hồ Chí Minh), bao gồm TS. Hồ Xuân Nam (Chủ biên), ThS. Chu Viết Bình, ThS. Nguyễn Xuân Lam và ThS. Chu Văn An, cùng sự tham gia đóng góp ý kiến chuyên môn của PGS. Trần Thế Truyền.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, tài liệu trực tiếp phục vụ học phần Công trình nhân tạo F2 dành cho sinh viên các chuyên ngành "Kinh tế Xây dựng Công trình Giao thông" và "Kinh tế Quản lý Khai thác Cầu đường", đồng thời làm tài liệu tham khảo kỹ thuật cho kỹ sư ngành cầu - đường bộ và công trình ngầm.

Mục tiêu học tập của giáo trình là trang bị hệ thống kiến thức giúp người học:

• Phân biệt các công đoạn kỹ thuật trong quá trình thi công từng hạng mục công trình giao thông.
• Phân chia, bóc tách các hạng mục thi công và kiểm soát dây chuyền tổ chức sản xuất của một dự án xây dựng cầu.
• Nắm vững các phương pháp thi công thông dụng và các biện pháp công nghệ áp dụng trong xây dựng mố, trụ, kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép, cầu thép, công trình hầm và hệ thống đường sắt đô thị (Metro).

Về cấu trúc và cách tiếp cận, giáo trình được xây dựng trên cơ sở tích hợp giữa đề cương môn học của Trường Đại học Giao thông Vận tải và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của ngành Giao thông Vận tải Việt Nam (như Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, Tiêu chuẩn 22 TCN 18-79, Tiêu chuẩn thi công cầu đường bộ 02:2010/TCĐBVN, và Quy trình thi công và nghiệm thu cầu cống 266/QĐ-2000). Toàn bộ nội dung gồm 9 chương, tiếp cận từ các công tác kỹ thuật thành phần, công trình phụ trợ, biện pháp thi công hạ bộ - thượng bộ, tổ chức sản xuất đến các công trình ngầm đô thị.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 9 chương với sự phân công biên soạn cụ thể:

• Chương 1: Những công tác và công nghệ xây dựng áp dụng trong thi công cầu (TS. Hồ Xuân Nam biên soạn): Trình bày 6 công tác kỹ thuật nền tảng:
  • Công tác đào, đắp đất: San tạo mặt bằng, đào đất hố móng bằng máy đào gầu nghịch bánh xích ($P = V \cdot n \cdot k_1 \cdot k_2 \cdot k_3$), máy đào gầu ngoạm, thiết bị xói hút thủy động và khí động, máy hút bùn thả chìm. Các biện pháp đào hố móng trần ($H < 3{,}0\text{ m}$), hố móng có tường ván chống vách ($H > 3{,}0\text{ m}$), và đào hố móng trong vòng vây cọc ván thép ngập nước (thi công trên đảo nhô khi $H_n < 2\text{ m}$ hoặc trên hệ sà lan phao nổi khi $H_n > 2\text{ m}$).
  • Công tác bê tông: Chuẩn bị vật liệu, chế tạo vữa bằng máy trộn rơi tự do (dung tích 250, 400, 800, 1200 lít) hoặc trạm trộn cưỡng bức ($P = 3{,}6 \cdot \frac{V}{\sum t} \cdot k$); vận chuyển vữa bằng xe Mixer, máy bơm tĩnh pít-tông (đẩy xa 300 m, cao 30 m) và bơm cần (công suất 90–160 $\text{m}^3/\text{h}$, vươn xa 32 m, xả cao 36 m); kỹ thuật đổ bê tông qua ống vòi voi ($h_{\text{rơi}} \le 1{,}5\text{ m}$); tính toán tốc độ đổ tối thiểu $v_{\min} = \frac{1{,}25R}{t - t_v}$; kỹ thuật đầm bê tông (đầm bàn, đầm dùi, đầm gắn cạnh); công nghệ đổ bê tông dưới nước bằng phương pháp vữa dâng (sử dụng lồng thép chống bẹp $\ge 200\text{ mm}$, đá dăm $> 4\text{ cm}$, tỷ lệ $X/C = 1/1 \div 1/1{,}5$) và phương pháp rút ống thẳng đứng Tremie ($\varnothing 200–300\text{ mm}$, nút quả cầu thông, độ sụt 16–24 cm, lượng xi măng tăng 20%); quy trình độn đá hộc ($\le 20%$ thể tích); công tác bảo dưỡng (tưới nước 7 ngày đêm, dưỡng hộ nhiệt hơi nước) và xử lý khuyết tật bề mặt (keo Sikadur gốc Epoxy, vữa polyme).
  • Công tác cốt thép: Quy định thí nghiệm kiểm tra lô hàng dưới 20 tấn (lấy 9 mẫu: 3 mẫu uốn nguội, 3 mẫu kéo đứt, 3 mẫu mối nối hàn); gia công nắn, cắt, uốn cốt thép; biện pháp định vị lồng thép bằng con kê vữa ($3{,}5 \times 3{,}5\text{ cm}$) hoặc con kê nhựa; các dạng mối nối (buộc, cóc bản ép cho cọc khoan nhồi, nối ren qua công nghệ chồn đầu tiện ren hoặc tiện gọt gân cán ren cho cốt thép $\varnothing \le 28\text{ mm}$ và $\varnothing > 28\text{ mm}$).
  • Công tác ván khuôn: Phân tích cấu tạo ván khuôn gỗ xẻ (nhóm 5, 6 dày 3–4 cm, nẹp đứng dày 6–8 cm cách 70–80 cm, bu lông giằng $\varnothing 14$–$\varnothing 16$), ván khuôn phủ phim (dày 12–18 mm) và ván khuôn thép định hình (tấm $1250 \times 2500\text{ mm}$, tôn dày 2{,}5–3 mm, thép góc viền L75–L80); kỹ thuật lắp dựng, quét chất chống dính, điều chỉnh tháo dỡ bằng nêm hai mảnh hoặc kích vít; quy định cường độ tháo ván khuôn thành ($R \ge 2{,}5\text{ MPa}$) và ván khuôn đáy ($R \ge 75% R_{\text{thiết kế}}$).
  • Công tác kích kéo: Nguyên lý ma sát trượt ($f_1 = 0{,}05–0{,}40$, trượt thép-thép bàn máp thuyền, trượt Teflon) và ma sát lăn ($f_2 = 0{,}05–0{,}08\text{ cm}$, xe rùa); cấu tạo tời quay tay, tời điện (khoảng cách tới puli $\ge 11\text{ m}$); thiết kế hố thế đứng và hố thế nằm (tính toán hệ số chống nhổ $k = 2$, hệ số ép cục bộ $n = 0{,}25$); phân loại 7 dạng bện dây cáp thép và phụ tùng (cóc cáp cự ly $5d$, ma ní chữ U, puli $D \ge 18d$, bộ múp); thiết bị treo trục (cần trục tự hành bánh xích/bánh lốp/phao nổi, cần trục tháp, cần trục chân cứng, cần trục cổng, cần cẩu chân dê, cầu trục xưởng, hệ dây thiên tuyến); pa-lăng xích, pa-lăng điện trên giá chữ A/giá long môn; kích thủy lực (hành trình nâng $\le 2/3$ pít-tông, sức nâng dự trữ 25–50%, kết hợp kê chèn chồng nề tà vẹt/dầm thép chữ I).
  • Công tác đo đạc: Xây dựng mạng lưới cọc mốc khống chế tim mố trụ; phương pháp định vị trực tiếp (thước thép, máy kinh vĩ cho cầu $< 100\text{ m}$ qua hệ cầu tạm cọc gỗ $\varnothing 12–16\text{ cm}$); phương pháp đo gián tiếp qua lưới tam giác đạc cho cầu lớn ($\ge 200\text{ m}$ lập tối thiểu 2 cơ tuyến dốc $< 1%$, sai số giao hội $\le 1{,}5\text{ cm}$); ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu GPS; đo dẫn cao độ bằng máy thủy bình (sai số giới hạn theo công thức $\pm 20\sqrt{L}\text{ mm}$, sai số tuyệt đối $< 10\text{ mm}$).
• Chương 2: Những công trình phụ trợ trong thi công cầu (ThS. Chu Văn An biên soạn).
• Chương 3 & Chương 5: Biện pháp thi công các loại móng và thân mố, trụ cầu trong các điều kiện thi công khác nhau; Công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép (ThS. Nguyễn Xuân Lam biên soạn).
• Chương 4 & Chương 7: Công nghệ thi công kết cấu nhịp cầu thép; Biện pháp kỹ thuật chuyên sâu (TS. Hồ Xuân Nam biên soạn).
• Chương 8: Biện pháp tổ chức thi công cầu (ThS. Chu Viết Bình biên soạn).
• Chương 9: Thi công đường hầm và Metro (ThS. Chu Viết Bình biên soạn).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp cơ sở lý thuyết và công thức tính toán phục vụ thiết kế biện pháp thi công:

• Cơ học đất ứng dụng trong thi công: Bảng tra quy chuẩn góc dốc taluy hố móng đào trần theo chiều sâu ($H < 1{,}5\text{ m}$ và $1{,}5 \le H \le 3{,}0\text{ m}$) trên các loại nền (đất đắp, cát sỏi, đất pha cát, đất thịt, đất sét rắn, đất đồi khô); công thức tính thể tích hố đào dạng hình máng $V = [ab + cd + (a+c)(b+d)] \cdot \frac{H}{6}$ kèm số gia hiệu chỉnh $\Delta V$ theo độ dốc địa hình.
• Cơ học vật liệu và công nghệ bê tông: Quan hệ giữa tốc độ đổ bê tông, thời gian linh động của vữa và bán kính tác dụng của thiết bị đầm ($R_{\text{đầm bàn}} = 0{,}4\text{ m}$; $R_{\text{đầm dùi}} = 0{,}7\text{ m}$; $R_{\text{đầm cạnh}} = 1{,}0\text{ m}$); điều kiện ngập sâu của ống đổ Tremie trong bê tông ($5{,}0 < t < 2Kl$).
• Nguyên lý tĩnh học và kích kéo: Cân bằng lực kéo dọc, phản lực ma sát đường trượt và tính toán sức chịu tải của cọc neo, hố thế chịu lực nhổ/lực ép cục bộ.
• Trắc địa công trình giao thông: Cơ sở toán học của phương pháp giao hội góc, đo lưới tam giác đạc và bình sai lưới trắc địa định vị tim cầu, mố trụ.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Tính toán lựa chọn tổ hợp máy thi công (máy đào, số lượng xe tải ben $N_{\text{xe}} = \frac{T \cdot P}{V_{\text{xe}} \cdot \gamma} + 1$, trạm trộn, máy bơm vữa); kiểm soát chỉ tiêu thí nghiệm kiểm tra cốt thép (kéo đứt, uốn nguội, mối hàn); vận hành kích nâng thủy lực và kê chèn chồng nề đúng quy trình kỹ thuật.
• Kỹ năng phân tích giải pháp: Lựa chọn biện pháp đào hố móng (đào trần, chống vách hay thi công trong vòng vây cọc ván thép); lựa chọn công nghệ đổ bê tông ngập nước phù hợp với điều kiện địa chất (vữa dâng đối với lớp bịt đáy hoặc rút ống Tremie cho kết cấu chịu lực).
• Kỹ năng thực hành đo đạc và nghiệm thu: Thiết lập hệ thống mốc phụ, vận hành máy thủy bình dẫn cao độ và thiết kế lưới quan trắc phục vụ nghiệm thu hình học công trình cầu, hầm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm

Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận theo chuỗi quy trình công nghệ xây dựng thực tế. Kiến thức lý thuyết cơ sở được gắn liền với quy trình vận hành thiết bị cơ giới, các tiêu chuẩn thiết kế và thi công chuyên ngành (22 TCN 272-05, 02:2010/TCĐBVN, 266/QĐ-2000). Nội dung phân cấp rõ ràng từ công tác chuẩn bị mặt bằng, công tác chế tạo vật liệu, công tác cấu kiện đến kỹ thuật lắp dựng và hoàn thiện.

Bài tập, thảo luận và câu hỏi kiểm tra

Hệ thống câu hỏi lý thuyết, nội dung thảo luận và bài tập thực hành được bố trí chi tiết ở cuối mỗi chương. Ví dụ tại Chương 1, hệ thống kiểm tra bao gồm:

1. Phân biệt khái niệm "công việc" và "công tác" trong xây dựng; xác định căn cứ phân chia các công việc thi công cho một hạng mục kết cấu.
2. Phân tích nguyên nhân và các dạng kết cấu chống vách áp dụng cho hố móng kích thước lớn.
3. Xác định danh mục thiết bị, máy móc phục vụ công tác đào đất hố móng bằng biện pháp xói hút thủy lực.
4. Phân tích vai trò của chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép; phân biệt vai trò của cốt thép cấu tạo theo kết cấu và cốt thép cấu tạo trong lắp dựng.
5. So sánh phạm vi ứng dụng giữa máy bơm tĩnh và xe Mixer; phân loại ống vòi voi; định nghĩa và ý nghĩa của thông số tốc độ đổ bê tông.

Phương pháp đánh giá và tự học

• Đánh giá học phần: Kết hợp giữa bài tập tính toán định lượng (tính chọn thiết bị, xác định chu kỳ xe vận chuyển đất, tính toán năng suất trộn bê tông), thảo luận chuyên đề về giải pháp công nghệ trên công trường và thi kết thúc học phần.
• Hướng dẫn tự học: Người học cần phân tích kỹ các sơ đồ chuỗi công tác của máy móc (sơ đồ tầm với máy đào, sơ đồ hệ thống dây thiên tuyến, cấu tạo ván khuôn đơn, sơ đồ rút ống Tremie), tự giải các bài toán kỹ thuật theo các công thức giải tích được cung cấp trong từng mục và đối chiếu với tiêu chuẩn thi công hiện hành.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Hệ thống hóa các công nghệ thi công hiện đại: Giáo trình cập nhật các công nghệ thi công tiên tiến trong ngành xây dựng cầu:
  • Công nghệ nối cốt thép: Giới thiệu chi tiết kỹ thuật nối cốt thép đường kính lớn ($\varnothing \ge 28\text{ mm}$) bằng phương pháp chồn đầu tiện ren thủy lực và cốt thép đường kính nhỏ ($\varnothing \le 28\text{ mm}$) bằng phương pháp tiện gọt gân cán ren kết hợp ống nối ren chế tạo sẵn tại nhà máy; biện pháp nối lồng thép cọc khoan nhồi bằng cóc bản ép 6 hàng bu-lông.
  • Vật liệu ván khuôn mới: Đưa vào nội dung giảng dạy ván khuôn gỗ ép phủ phim chịu nước (dày 12–18 mm) song song với ván khuôn gỗ xẻ truyền thống và ván khuôn thép định hình.
  • Hóa chất xây dựng và hoàn thiện bề mặt: Cập nhật quy trình sử dụng keo gốc Epoxy biến tính Sikadur, phụ gia làm chậm ninh kết xử lý mạch ngừng đứng, và vữa xi măng Polyme cải tiến trong sửa chữa khuyết tật rỗ tổ ong.
• Tích hợp công nghệ định vị vệ tinh GPS: Trình bày quy trình thiết kế lưới, thiết lập ca đo, khoảng cách an toàn với trạm phát sóng ($> 200\text{ m}$) và đường điện cao thế ($> 50\text{ m}$), cùng phương pháp trút số liệu bình sai mạng lưới phục vụ định vị tim mố trụ cầu lớn.
• Mở rộng phạm vi đào tạo sang công trình ngầm và Metro: Bổ sung chuyên đề thi công đường hầm và mạng lưới đường sắt đô thị (Metro) tại Chương 9, đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông đô thị hiện đại.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Tài liệu học tập chính khóa cho sinh viên các ngành Kinh tế Xây dựng Công trình Giao thông, Kinh tế Quản lý Khai thác Cầu đường, Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông (chuyên ngành Cầu - Hầm, Đường sắt, Công trình Giao thông Đô thị).
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành học phần Công trình nhân tạo Phần 1 (F1), nắm vững kiến thức các môn học cơ sở ngành: Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Cơ học đất, Vật liệu xây dựng, và Trắc địa công trình.
• Giảng viên: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn, xây dựng bài giảng lý thuyết, hướng dẫn đồ án môn học, bài tập lớn và biên soạn ngân hàng đề thi học phần F2.
• Kỹ sư và cán bộ quản lý: Tài liệu tra cứu thực tế cho kỹ sư tư vấn thiết kế biện pháp tổ chức thi công, kỹ sư tư vấn giám sát, chỉ huy trưởng công trường và cán bộ quản lý dự án thi công cầu, hầm và Metro.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên đại học ngành Kinh tế Xây dựng Công trình Giao thông và Kinh tế Quản lý Khai thác Cầu đường, đồng thời là tài liệu tham khảo cho sinh viên khối ngành kỹ thuật công trình giao thông và kỹ sư tại hiện trường.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành học phần Công trình nhân tạo Phần I và có kiến thức nền tảng về Cơ học đất (để tính toán đào đắp hố móng), Vật liệu xây dựng (bê tông, cốt thép), Trắc địa (máy kinh vĩ, máy thủy bình, định vị mốc) và Cơ học kết cấu.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu thi công khác là gì?

Giáo trình kết hợp đồng thời giữa các tính toán kỹ thuật thi công thực hành (năng suất máy đào, máy trộn, hố thế neo, kích thủy lực) với các công nghệ thi công hiện đại (nối cốt thép bằng ren, trắc địa GPS, bê tông Tremie) và mở rộng phạm vi sang hạng mục công trình ngầm, Metro.

4. Làm sao để tự học giáo trình hiệu quả?

Người học nên kết hợp việc đọc hiểu lý thuyết với việc phân tích chi tiết các hình vẽ sơ đồ cấu tạo thiết bị, áp dụng các công thức tính toán vào bài toán cụ thể và hoàn thành toàn bộ hệ thống câu hỏi lý thuyết, bài tập cuối mỗi chương.

5. Có những tài liệu và tiêu chuẩn bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu được biên soạn dựa trên và khuyến nghị đọc kèm các tiêu chuẩn: 22 TCN 272-05 (Tiêu chuẩn thiết kế cầu), 22 TCN 18-79, Tiêu chuẩn 02:2010/TCĐBVN (Thi công cầu đường bộ), Quy trình 266/QĐ-2000 (Thi công và nghiệm thu cầu cống) và đề cương môn học Công trình nhân tạo F1, F2 của Trường Đại học Giao thông Vận tải.

---

Kết luận

Giáo trình Công trình nhân tạo (Phần II) là tài liệu học thuật hệ thống hóa toàn diện các công tác xây dựng, biện pháp kỹ thuật và quy trình công nghệ thi công từ phần hạ bộ, thượng bộ cầu đến các công trình ngầm và tuyến Metro.

Lộ trình học tập khuyến nghị bắt đầu từ việc nắm vững 6 công tác kỹ thuật cơ bản tại Chương 1, nghiên cứu các công trình phụ trợ tại Chương 2, đi sâu vào biện pháp thi công hạ bộ - thượng bộ cầu tại các Chương 3–7, làm chủ phương pháp tổ chức sản xuất tại Chương 8 và mở rộng sang công nghệ công trình ngầm, Metro tại Chương 9. Để đạt hiệu quả tối ưu, người học cần đối chiếu chặt chẽ nội dung giáo trình với hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng công trình giao thông hiện hành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1, 4 và 7; đồng thời là chủ biên. Chu Viết Bình viết các chương 8 và 9. Nguyễn Xuân Lam viết các chương 3 và 5. Chu Văn An viết các chương 2 và 6.

Các tác giả xin cảm ơn Trường Đại học Giao thông Vận tải, các đồng nghiệp trong Bộ môn Cầu Hằm đã giúp đỡ và tạo điều kiện hoàn thành giáo trình này. : Chúng tôi bày tỏ lòng biết ơn đến PGS. Trần Thế Truyền đã đóng góp những nhận xét, góp ý quý báu để hoàn thiện giáo trình này. Mọi ý kiến xin gửi về theo địa chi: hxnam@utc.

Xin chan thanh cảm ơn. Cac tac gia CTNT Phan 2 * 3 4* CTNT Phần 2 _ Chương Í | NHỮNG CÔNG TÁC VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG AP DUNG TRONG THI CONG CAU 1. CONG TAC DAO, DAP DAT Công tác làm đất là những công việc đào, đắp đất, đá trong xây dựng. Trong thi công cầu, công tác làm đất bao gồm các công việc như san ủi tạo mặt bằng thi công, đào đất trong hồ móng, đắp đất đầu cầu hay đắp đảo nhân tạo hay đường công vụ phục vụ thi công các hạng mục.

Cần lựa chọn loại máy thi công phù hợp, đồng thời tính toán chi phí ca máy phục vụ cho công tác lập kế hoạch, dự toán và tổ chức thi công. Công tác san tạo mặt bằng Trong thi công cầu, công tác san tạo mặt bằng được thực hiện trong giai đoạn xây dựng công trường và trong giai đoạn thi công móng mồ trụ nằm trong khu vực khô cạn. Việc di chuyên các công trình hạ tầng phải phối hợp với các đơn vị trực tiếp quản lý những công trình này để có phương án chuyển dời, kinh phí di chuyển được thê hiện trong dự toán. Công trình cũ có thể là cả một cầu cũ hoặc chỉ một vài hạng mục còn sót lại như mồ, trụ hoặc móng cũ mà ảnh hưởng đến các vị trí của cầu mới.

Nếu là cả một công trình cầu cũ cần tháo đỡ khi đó công việc này sẽ hình thành một dự án riêng. Nếu chỉ một vài hạng mục lẻ thì thuộc dự án cầu mới và được ghi vào dự toán thi công, nhà thâu thi công phải thực hiện. Biện pháp phá dỡ công trình cũ được thiết kế và tính toán với khối lượng cụ thể. Công tác san những mô cao và đắp lấp những chỗ trũng thấp không để tụ nước cục bộ.

Cao độ của từng hạng mục công trình phụ tạm như kho, bãi căn cứ vào thiết kê của từng hạng mục này, khi xây dựng sẽ được san đắp riêng. Thiết bị chủ yếu là may wl. Công tác đào đất trong hố móng 1. Thiết bị thi công Đào đất trong hỗ móng chủ yếu bằng máy, nhân lực chỉ kết hợp để đào xả ở: những vị trí góc chết mà máy không tiếp cận được va xu ly day mong.

Máy sử dụng để đào đất trong hỗ móng bao gồm máy đào gầu nghịch, máy đào gau ngoạm. và thiết bị xói hút. Máy đào gau nghịch chạy trên bánh xích được sử dụng pho bién dé dao hé mong vì máy di chuyên trên những địa hỉnh. phức tạp, máy có thể đào được ở vị trí thấp hơn cao độ máy đứng, đất đào lên được đỗ đồng hoặc đỗ lên thùng bên của ô tô tự đổ.

Các máy đào đều có cần điều khiển bằng thủy lực nên làm việc linh hoạt và hiệu suất cao. Mỗi mã hiệu máy đều có sơ đồ chuỗi công tác của máy trong đó xác ˆ_ định các bán kính và chiều sâu đào. Những thông số cơ bản của máy bao gồm: CTNT Phan 2 * 5 V: Dung tích gầu mỉ Ra: Bán kính đào tối đa m Rumax: Bán kính đào sâu nhất m Hma„: Chiều sâu đào tối đa m Ruaøng: Bán kính đào vach dimg m Hạøg: Chiều sâu đào vách đứng m n: Chu kỳ hoạt động của máy gầu/h: Đmax 0 -1 2 -3 4 -5 6 7 -8 -9 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Om RHmax — Rmax Hình 1. May dao gau nghich và sơ đồ chuỗi công tác của máy Năng suất làm việc của máy đào xác định theo công thức: P=Vnk,kk, (mì) AD Trong đó : V - dung tích của gầu, tra theo lý lịch máy mì n- số chu kỳ hành trình đào và đỗ một gầu của máy.

k¡- hệ số triết giảm do không lấy đầy gầu (thường lấy bằng 0,95) kạ - hệ số triết giảm đo thời gian di chuyển (thường lẫy bằng 0,85) kạ - hệ số sử dụng máy không liên tục (thường lấy bằng 0,75). Công tác vận chuyển và đổ đất thải (có khối lượng riêng y): cần xác định số lượng xe tải có trọng tải G, lượng đất mỗi lần chở V„e Ty , thời gian của một chuyến xe gồm thời gian đi về, thời gian lùi vào vị trí đổ và trút đổ một ben đất khoảng 5 phút (khoảng 0,12h), tốc độ chạy xe trên công trường là 5km/h, khoảng cách vận chuyên là L(km), do đó tổng thời gian vận chuyển của một chuyến xe là T (h) được tính theo công thức: 6 * CTNT Phần 2 =2.2) Số lượng xe ô tô cần phối hợp sử dụng trong quá trình đào là: TP - có N=-——+l (1.3) "` xe Trong đó: k là hệ số đỗ đầy ben (thường lấy bằng 0,9), m Cáp chồng xoay ˆ 3 sâu ` Hình 1. Máy đào gau ngoam 1- Ham gau. 3- Đầu nâng dưới.

4- Đầu nâng trên. 5- Vong móc vào cân cấu. 7- Hàm mang ca. 9- Dây cáp đóng mở.

10- Day cáp treo vào cẩn cẩu. Thiết bị xói hút gồm hai bộ phận xói làm rã rời đất thành bùn và bộ phận đầu hút để hút bùn đất ra ngoài khu vực đào. Hai bộ phận này về nguyên tắc là hoạt động riêng nhưng cũng có thể ghép chung thành một thiết bị tổ hợp gọi là thiết bị xói hút. -Vòi xói là một máy bơm nước có đầu vòi tạo áp lớn bắn phá đất và trộn với nước.

Loại máy này sử dụng nhiều ở các mỏ khai thác quặng gọi là súng _ bắn nước, đầu xói của máy có thể đùng để đào phá đất khi đào hố móng ngập chìm trong nước. Sung băn nước (4) và đấu xói của súng băn nước được sử dụng lam voi xói (b) Đầu hút có hai loại: đầu hút hoạt động bằng dòng khí nén, đầu hút hoạt động băng dòng nước. Đâu hút hoạt động băng khí nén còn gọi là đâu hút khí động bao CTNT Phần 2 * 7 gồm ống hút có đường kính 100-250mm, song song với ống hút là đườngôống dẫn hơi ép hoặc dòng nước từ máy bơm thôi vào buồng hút bố trí gần sát cửa hútở phía dưới. Tại đây đường ốngô hơi ép đổi chiều và thổi ngược lên theo một đầu ống thu nhỏ lại để tăng tốc độ thôi.

Đường hút nối với buồng hút theo một góc chéo 20- 25 so với phương thẳng, từ miệng hút nước và bùn bị cuốn vảo rồi theo luồng khí ép chảy dọc theo đường ống xả ra ngoài. Máy có thể cuốn theo lên cả những viên đá kích cỡ lớn có thể làm tắc đường ống, do đó ở miệng hút phải có lưới chặn chỉ cho những viên đá có kích thước nhỏ hơn 1/4 đường kính ống ô lọt qua. Biện pháp xói hút không áp dụng được đối với nền sét dẻo bởi dễ bị làm tắc đường ống trong quá trình bơm hút. Đầu hút hoạt động bằng dòng nước còn gọi là đầu hút thủy động có cầu tạo tương tự như đầu hút khí động nhưng thường được chế tạo tại công trường, đầu hút được lắp với máy bơm nước.

l nước cao ap ~— —— — Bun (2-3)d | J | Hình 1. Đầu hút thủy động (a) và đầu lút khí động (b) Trong công tác nạo vét, đào đất trong hỗ móng và khai thác quặng người ta sử dụng máy hút bùn là loại máy bơm cánh quạt hướng trục, thả chìm di động. Để không bị các hạt rắn phá hỏng, cánh quạt được chế tạo dưới dạng đĩa được đúc bằng hợp kim rắn. Đầu hút có lưới lọc “chỉ cho phép hút những hạt có đường kính phù hợp với kích thước của họng máy và ống bơm.

Máy! hút bùn thả chìm. Cae biện pháp đào đất trong hồ móng Khi chiều sâu của hố móng H <3 ,0m và không có hiện tượng cát trôi, cát chây vách hố móng được đào bạt ta luy không cần gia cố chống vách gọi là hỗ móng đào trần, Độ dốc của taluy 1:m phụ thuộc vào chiều sâu hồ và địa chất của nên. \ ¢ _ | CĐTN xZVYWX7YXX7Y* 0. Hinh dang và kích thước hồ móng đào tran - Khi hố móng có dạng hình máng được đào sau khi đã san ủi mặt bằng, thể tích khôi đào có thê xác định theo công thức: V = [abted +(a+ eV +a)}— (1.4) Trong đó: a, b c, d: kich thuéc hai chiéu của day va mat trén hố móng (m).

Trong trường hợp không. thé tạo mặt bằng thì chiều sâu hố đào lẫy theo giá trị thấp nhất (tính theo cao độ mặt đất hiện hữu), thể tích được tính theo công thức (1.4) và cộng thêm phần hiệu chỉnh do độ dốc của mặt đất tự nhiên như sau: AV =c.5) Trong do: 1/m,: d6 dốc của mặt đất mép hỗ móng. 1/m: độ dốc của ta luy hỗ móng. Độ dốc của ta luy vách hỗ móng đào trần Chiều sâu hỗ móng H (m) <1,5.

1,5-3,0 Loai dat nén lcm Đất đắp, độ âm tự nhiên 1:0,25 1:1,00 Dat cat, dat sdi,am =| 1:0,50 1:1,00 Đất pha cát, âm tự nhiên 1:0,25 — 1:0,70 Đất thịt, âm tự nhiên 1:0,00 1:0,50 Đất sét rắn 1:0,00 1:0,25 Dat ddi, khd 1:0,00 —- 1:0,50 CTNT Phần 2 * 9 Dùng máy đào gầu nghịch, đứng ở vị trí sao cho mép bánh lốp hoặc cạnh dải xích cách mép hỗ móng 1,0m và di chuyên đọc theo chiều dải cạnh hỗ để đào lấy đất lần lượt từng lớp. Kết hợp nhân lực sửa sang ta luy hố móng. Khi đào đến vị trí cách cao độ thiết kế của đáy móng 0,5m thì phải đào hoàn toàn bằng thủ công. Dat thai được vận chuyển lên miệng hỗ móng bằng thủ công, đi theo bậc lên xuông tạo trên ta luy hồ móng hoặc xúc đỗ vào thùng chứa rồi dùng cần cầu đưa lên khỏi hồ móng và đỗ lên ôtô.

Vị trí đứng của ôtô thay đổi theo hành trình đi chuyển của máy đào. Đào đất trong hỗ móng đào trần bằng máy đào gầu nghịch Khi hồ móng có chiều sâu H> 3m hoặc nền đất yếu có hiện tượng cát chảy dễ sập lở, ngoài ra để giảm bớt diện tích miệng hỗ móng vách hỗ móng đào thắng đứng, khi đó thành hỗ móng phải được kè chống bằng kết cấu tạm thời gọi là tường ván chống vách.