Bối cảnh và mục tiêu thiết kế thi công
Đồ án môn học Kỹ thuật thi công (Đồ án Kỹ thuật thi công công trình) do sinh viên Phạm Kim Dương (Mã số sinh viên: 20DQ5803011031, Lớp D20KXC1), Khoa Xây dựng – Trường Đại học Xây dựng Miền Trung thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên Lương Minh Sang vào tháng 6 năm 2022. Đề tài tập trung giải quyết các bài toán kỹ thuật thi công thực tế cho công trình dân dụng nhiều tầng đặt trong môi trường đô thị.
Bối cảnh thực tế của đồ án được xác định dựa trên các điều kiện hiện trường cụ thể:
- Mặt bằng công trình tương đối bằng phẳng nhưng diện tích chật hẹp, tiếp giáp trực tiếp với các khối nhà cấp IV đã phá dỡ và các công trình kiên cố lân cận đang sử dụng.
- Mực nước ngầm xuất hiện ở cao trình -5,0 m (hoặc -4,0 m theo mặt cắt địa chất đáy đài móng), địa tầng đáy móng chủ yếu là cát pha.
- Thi công xây dựng trong khu vực nội đô đông đúc, đòi hỏi giải pháp thi công phải hạn chế tối đa chấn động cơ học, độ rung và tiếng ồn nhằm bảo đảm an toàn kết cấu cho các công trình liền kề.
Mục tiêu và nhiệm vụ kỹ thuật của đồ án bao gồm:
- Thiết kế và tổ chức công tác chuẩn bị mặt bằng, công tác trắc đạc định vị tim trục và giác móng công trình.
- Lựa chọn giải pháp kỹ thuật, tính toán thiết bị, tải trọng đối trọng và quy trình công nghệ cho công tác ép cọc bê tông cốt thép (BTCT).
- Lập phương án tổ chức thi công đào đất hố móng kết hợp giữa cơ giới và thủ công; tính toán cân bằng khối lượng đào - đắp và lựa chọn máy đào, phương tiện vận chuyển đất.
- Thiết kế, tính toán kiểm tra khả năng chịu lực và biến dạng của hệ ván khuôn thép định hình cho kết cấu móng; lập biện pháp đổ, đầm và bảo dưỡng bê tông thương phẩm khối móng.
- Thiết kế và kiểm tra khả năng chịu lực của hệ ván khuôn, thanh đỡ, đà dọc, đà ngang và hệ cây chống cho các cấu kiện phần thân: cột, dầm chính và sàn điển hình.
Đối tượng nghiên cứu và thiết kế là toàn bộ giải pháp kỹ thuật thi công phần ngầm (cọc ép BTCT $250 \times 250$ mm, 4 dạng đài móng M1, M2, M3, M4) và hệ kết cấu cốp pha phần thân (ô sàn điển hình, dầm chính D2 kích thước $300 \times 650$ mm, cột chịu lực tiết diện $500 \times 600$ mm). Phạm vi tính toán bao gồm việc kiểm tra cường độ, độ võng, tính năng suất máy móc và định mức dây chuyền thiết bị tại công trường.
Tiêu chuẩn kỹ thuật và phương pháp thiết kế thi công
Văn bản thiết kế áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành cùng các mô hình tính toán cơ học kết cấu chuyên ngành:
- Tiêu chuẩn quy phạm áp dụng: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453:1995 "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu" để xác định tải trọng tĩnh, hoạt tải thi công (áp lực ngang bê tông tươi khi đầm dùi, xung lực máy bơm bê tông, người và thiết bị), công thức tính toán tải trọng và sai số hình học cho phép trong nghiệm thu.
- Khung lý thuyết tính toán:
- Mô hình dầm liên tục chịu tải trọng phân bố đều và tải trọng tập trung trên các gối tựa đàn hồi hoặc gối cứng để kiểm tra trạng thái giới hạn thứ nhất (điều kiện bền uốn theo ứng suất pháp: $\sigma \le [\sigma]$) và trạng thái giới hạn thứ hai (điều kiện biến dạng theo độ võng: $f \le [f]$) của ván khuôn thép, sườn đỡ và đà gông.
- Lý thuyết cân bằng tĩnh học để kiểm tra độ ổn định của hệ máy ép cọc thủy lực bao gồm điều kiện chống nhổ ($Q \ge P_{\text{ép max}}$) và điều kiện chống lật ($M_{\text{giữ}} \ge 1,15 M_{\text{lật}}$).
- Phương pháp phân tích chu kỳ công tác và hệ số sử dụng thời gian, hệ số tơi xốp, hệ số đầy gầu để xác định năng suất dây chuyền cơ giới đào đất, vận chuyển vật liệu và bơm bê tông.
- Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp phân tích so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các giải pháp thi công thay thế; phương pháp giải tích kỹ thuật kết cấu công trình.
- Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc và kết cấu móng; biểu đồ địa tầng trắc dọc địa chất công trình; thông số catalogue kỹ thuật thiết bị công nghiệp gồm máy ép cọc ETC 03-93, cần trục tự hành bánh lốp Kato-NK 200 E, máy đào gầu nghịch EO-3322B1, xe tự đổ TK20GD (Nissan Diesel Motor), máy bơm bê tông cần Putzmeister M43, xe bồn vận chuyển bê tông Kamaz-5511 và hệ phụ kiện cốp pha thép Hòa Phát.
Nội dung chính theo từng phần thi công
Công tác chuẩn bị mặt bằng và trắc đạc định vị móng
Công tác chuẩn bị mặt bằng bao gồm việc phát quang cây bụi, phá dỡ các công trình nhà cấp IV hiện hữu trên khu đất chật hẹp, tổ chức hệ thống tiêu thoát nước mặt, thiết lập mạng lưới cấp điện - cấp nước thi công và bố trí hệ thống đường giao thông tạm, kho bãi tập kết vật liệu, lán trại hợp lý.
Quy trình định vị và giác móng được triển khai chặt chẽ bằng thiết bị chuyên dụng gồm máy kinh vĩ, máy thủy bình, mia đo, thước thép $20 - 30$ m và dây thép 0,1 mm:
- Căn cứ vào hệ mốc giới hiện trường do bên A bàn giao (mốc A, B), đặt máy kinh vĩ tại điểm B ngắm về A và mở góc bằng $\alpha$ theo hồ sơ thiết kế để xác định hướng đến điểm M; đo khoảng cách để xác lập điểm M. Chuyển máy sang M, ngắm về B và mở góc bằng $\beta$ để xác định điểm N.
- Sử dụng đồng thời hai máy kinh vĩ đặt tại điểm N và H, chiếu vuông góc để kiểm tra độ chính xác của điểm M, sau đó dịch chuyển máy trên trục MH kết hợp thước thép để vạch toàn bộ các trục kết cấu.
- Gửi toàn bộ hệ trục công trình ra ngoài phạm vi thi công đào đất, đánh dấu lên các mảng tường lân cận; lập các mốc chuẩn chính bằng cọc bê tông có nắp đậy bảo vệ và cọc chuẩn phụ bằng thép chôn trong bê tông.
- Giác móng và định vị tim cọc trên mặt đất thông qua 4 tim mốc kiểm tra $A_1, A_2, B_1, B_2$ bố trí vuông góc và cách đều tim cọc.
Biện pháp kỹ thuật và tính toán thi công ép cọc
Tác giả so sánh hai phương pháp hạ cọc cơ bản: phương pháp búa đóng và phương pháp ép cọc thủy lực. Do công trình thi công trong khu đô thị chật hẹp, tiếp giáp nhiều nhà ở hiện hữu, phương án đóng cọc bị loại trừ vì gây chấn động mạnh và tiếng ồn lớn. Phương pháp ép cọc được lựa chọn.
Đối với công tác ép cọc, tác giả phân tích hai phương án thi công:
- Phương án 1: Đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc rồi mới đưa máy vào ép. Phương án này bộc lộ nhược điểm nghiêm trọng khi gặp trời mưa dễ ngập úng, mực nước ngầm nông gây sạt lở, không ép được cọc ở các góc sát vách đất và máy ép di chuyển rất khó khăn trên nền đất đào.
- Phương án 2 (Được chọn): San phẳng mặt bằng, di chuyển thiết bị ép cọc âm từ mặt đất tự nhiên bằng các đoạn cọc dẫn chuyên dụng, sau đó mới tiến hành đào đất thi công đài và giằng móng. Phương án này bảo đảm đường di chuyển máy thông suốt, không phụ thuộc mực nước ngầm và tăng tốc độ thi công.
Toàn bộ khối lượng cọc và thiết bị phục vụ công tác ép cọc được tính toán chi tiết:
- Cọc sử dụng là cọc BTCT tiết diện $250 \times 250$ mm, tổng chiều dài mỗi cọc là 32 m (gồm 4 đoạn dài 8 m), cấu tạo gồm chiều dài từ đáy đài -31 m, đoạn ngàm vào đài 0,25 m và phần đập đầu cọc chừa thép neo 0,6 m. Bê tông cọc có mác không nhỏ hơn 200 đối với cọc ép đỉnh và 250 đối với cọc ép ôm. Đường hàn nối cọc phải hàn trên cả 4 mặt với chiều dài mỗi đường hàn $\ge 10$ cm bằng phương pháp hàn leo.
- Số lượng móng và cọc: Đài M1 (1 móng) chứa 35 cọc; Đài M2 (26 móng) chứa $26 \times 9 = 234$ cọc; Đài M3 (8 móng) chứa $8 \times 15 = 120$ cọc; Đài M4 (9 móng) chứa $9 \times 8 = 72$ cọc. Tổng số cọc ép toàn công trình là 461 cọc (tương ứng 1844 đoạn cọc 8 m).
- Vận chuyển cọc: Sử dụng xe tải trọng tải 8 tấn, cự ly vận chuyển 15 km, vận tốc trung bình 25 km/h. Thời gian một chu kỳ vận chuyển tính toán là 132 phút.
- Máy ép cọc: Lực ép cọc thiết kế nhỏ nhất $P_{\text{ép min}} = 70$ T, lớn nhất $P_{\text{ép max}} = 100$ T (hoặc tính toán kiểm tra tới 140 T). Máy ép được chọn là model ETC 03-93, trang bị 2 kích thủy lực với tổng lực nén danh định lớn nhất $P_{\max} = 160$ T (mỗi kích 80 T), động cơ điện 17,5 kW (4450 vòng/phút), áp lực bơm dầu lớn nhất 400 kG/cm$^2$, dung tích thùng dầu 300 lít, ép được cọc tiết diện đến $300 \times 300$ mm.
- Khối đối trọng: Sử dụng 24 khối bê tông kích thước $3 \times 1 \times 1$ m bố trí đối xứng mỗi bên 12 khối trên giá ép (mỗi vị trí đứng ép được 6 cọc). Kết quả kiểm tra ổn định chống nhổ yêu cầu trọng lượng $Q \ge 100$ T; kiểm tra chống lật theo cạnh dài và cạnh ngắn yêu cầu $Q \ge 172,5$ T. Trọng lượng của 24 khối bê tông đáp ứng đầy đủ điều kiện an toàn chống lật.
- Thiết bị cẩu lắp: Cần trục tự hành bánh lốp Kato-NK 200 E được lựa chọn để cẩu lắp đoạn cọc (trọng lượng nâng 17,5 kN, chiều cao nâng cần thiết 16 m) và cẩu lắp khối đối trọng bê tông (trọng lượng nâng 80 kN, chiều cao nâng cần thiết 9 m) với góc nâng tay cần $\alpha_{\max} = 75^\circ$.
- Biện pháp thí nghiệm và nghiệm thu cọc: Tiến hành thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường với khối lượng bằng 1% tổng số cọc (chọn 3 cọc đại diện). Tiêu chuẩn dừng ép cọc quy định lực ép đạt trị số thiết kế duy trì liên tục trên chiều sâu xuyên $3a = 3 \times 0,75 = 2,25$ m với vận tốc ép không vượt quá 1 cm/s. Văn bản nêu rõ quy trình xử lý khi gặp sự cố cọc chưa tới cao trình đã đạt tải (khoan dẫn, chờ đất giảm độ chặt) hoặc cọc đã tới cao trình thiết kế nhưng chưa đủ tải (hàn nối thêm đoạn cọc).
Cơ giới hóa công tác đất và đào hố móng
Phương án đào đất hố móng được phối hợp linh hoạt giữa cơ giới và thủ công nhằm tối ưu hóa tiến độ và bảo vệ trạng thái nguyên thổ của đất nền:
- Đợt 1 (Đào máy): Sử dụng máy đào gầu nghịch bóc toàn bộ mặt bằng hố móng chung từ mặt đất tự nhiên xuống cao trình -1,9 m (tương ứng cốt -3,1 m so với mốc $\pm 0,00$). Đất đào một phần lưu lại quanh mép hố để lấp móng, phần lớn chuyển lên ô tô chở ra bãi thải.
- Đợt 2 (Đào thủ công): Tiến hành đào đất cục bộ từng hố móng độc lập M1, M2, M3, M4 từ cốt -3,1 m xuống cốt -4,1 m (đáy lớp bê tông lót, chiều sâu đào thủ công là 1 m). Việc đào thủ công nhằm tránh va chạm máy móc làm vỡ đầu cọc BTCT đã ép âm và không phá vỡ kết cấu lớp cát pha chịu lực dưới đáy đài. Giữ lại lớp bảo vệ đáy móng tối thiểu 20 cm trước khi đổ bê tông lót. Hệ số mái dốc hố móng cát pha được chọn là $m = 0,67$.
Bảng tổng hợp khối lượng công tác đất và bê tông lót:
| Hạng mục công việc |
Kích thước hình học tính toán (m) |
Khối lượng |
Đơn vị tính |
Phương thức thi công |
| Đào đất hố móng lớn (Đợt 1) |
Đáy: $43,6 \times 25,6$; Cao: 1,9; Miệng: $46,15 \times 28,15$ |
2314,64 |
$\text{m}^3$ |
Máy đào gầu nghịch |
| Đào thủ công móng M1 |
Đáy: $7,2 \times 5,2$; Sâu: 1,0 (trừ 35 cọc) |
41,20 |
$\text{m}^3$ |
Nhân công thủ công |
| Đào thủ công 26 móng M2 |
Đáy: $3,2 \times 2,7$; Sâu: 1,0 (trừ 9 cọc) |
269,76 |
$\text{m}^3$ |
Nhân công thủ công |
| Đào thủ công 8 móng M3 |
Đáy: $5,2 \times 2,7$; Sâu: 1,0 (trừ 15 cọc) |
132,68 |
$\text{m}^3$ |
Nhân công thủ công |
| Đào thủ công 9 móng M4 |
Đáy: $3,2 \times 2,7$; Sâu: 1,0 (trừ 8 cọc) |
94,84 |
$\text{m}^3$ |
Nhân công thủ công |
| Bê tông lót móng B7,5 (dày 0,1 m) |
M1 ($3,15,\text{m}^3$); M2 ($15,44,\text{m}^3$); M3 ($10,15,\text{m}^3$); M4 ($5,35,\text{m}^3$); Giằng ($12,78,\text{m}^3$) |
46,87 |
$\text{m}^3$ |
Đổ thủ công, đầm bàn |
| Bê tông đài móng và giằng móng |
Tổng thể tích đài và giằng móng |
507,235 |
$\text{m}^3$ |
Bơm bê tông cần |
| Đất đắp hố móng hoàn trả |
Khối lượng đất đào trừ thể tích bê tông móng |
2346,25 |
$\text{m}^3$ |
Đầm cóc, đầm thủ công |
Lựa chọn thiết bị phục vụ công tác đất:
- Máy đào gầu nghịch EO-3322B1: Dung tích gầu $q = 0,5,\text{m}^3$, bán kính đào lớn nhất $R = 7,5$ m, chiều sâu đào $4,2$ m, chiều cao đổ $4,8$ m, chu kỳ làm việc $T_{\text{ck}} = 17$ giây. Với đất loại I ($k_đ = 1,3; k_t = 1,2$), năng suất thực tế đạt $80,29,\text{m}^3/\text{h}$. Tổng thời gian đào máy yêu cầu 5 ca làm việc (bố trí 2 nhân công phụ trợ).
- Phương tiện vận chuyển đất: Sử dụng 5 xe ben chuyên dùng TK20GD (Nissan Diesel Motor), trọng tải 8 tấn, thể tích thùng xe $5,2,\text{m}^3$. Tuyến đường vận chuyển đến bãi thải là $L = 1$ km, vận tốc xe chạy có tải 10 km/h, không tải 20 km/h. Thời gian một chu kỳ vận chuyển là 0,277 giờ, bảo đảm khớp nhịp với năng suất máy xúc.
Thiết kế ván khuôn và công nghệ thi công bê tông móng
Công tác ván khuôn móng sử dụng hệ ván khuôn thép định hình Hòa Phát tấm phẳng kết hợp phụ kiện liên kết chốt U, chốt L, sườn đứng, sườn ngang và cây chống xiên tựa vào thành đất hố móng:
- Số lượng ván khuôn thành kích thước $500 \times 1500$ mm cho từng loại đài: Đài M1 ($4,5 \times 6,5 \times 1,5$ m) sử dụng 22 tấm; Đài M2 ($2,0 \times 2,5 \times 1,5$ m) cho 26 móng cần 234 tấm; Đài M3 ($2,0 \times 4,5 \times 1,5$ m) cho 8 móng cần 104 tấm; Đài M4 ($2,0 \times 2,5 \times 1,5$ m) cho 9 móng cần 81 tấm.
- Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực cho móng điển hình M1:
- Tải trọng ngang tác dụng tính theo TCVN 4453:1995 gồm áp lực ngang vữa bê tông tươi khi dùng đầm dùi (với chiều cao lớp tính toán $H = 0,75$ m), hoạt tải đổ bê tông bằng máy bơm và hoạt tải đầm rung.
- Kiểm tra ván khuôn thép (nhịp gối tựa giữa các sườn ngang $l_{\text{sn}} = 50$ cm): Mô men lớn nhất phát sinh $M_{\max} = 15,22$ kN.cm; ứng suất uốn thực tế $\sigma = 2,28,\text{kN/cm}^2 \le [\sigma] = 21,\text{kN/cm}^2$; độ võng $f = 0,004,\text{cm} \le [f] = l/400 = 0,125,\text{cm}$, thỏa mãn điều kiện ổn định.
- Sườn đứng bằng thép hộp Hòa Phát kích thước $50 \times 50 \times 2$ mm, khoảng cách $a = 750$ mm; sườn ngang cấu tạo bằng thép hộp $50 \times 50 \times 2$ mm; cây chống xiên bằng gỗ tiết diện $50 \times 50$ mm ($F = 25,\text{cm}^2 \ge F_{\text{yc}} = 9,244,\text{cm}^2$), bảo đảm an toàn chịu lực.
Quy trình công nghệ thi công bê tông móng:
- Sử dụng bê tông thương phẩm mác B25 cung cấp từ nhà máy bê tông Việt Úc (khoảng cách vận chuyển 2 km).
- Thiết bị bơm: Ô tô bơm bê tông cần Putzmeister M43, chiều dài cần vươn 31,85 m, bán kính bơm ngang 27,99 m, chiều sâu vòi bơm 19,76 m, áp suất bơm 70/112 Bar, công suất bơm $109/65,\text{m}^3/\text{h}$.
- Thiết bị vận chuyển: Huy động 5 xe bồn trộn Kamaz-5511 (dung tích bồn $6,\text{m}^3$), thực hiện tổng cộng 101,45 chuyến xe để đổ hết $507,235,\text{m}^3$ bê tông đài và giằng móng.
- Thiết bị đầm: Sử dụng máy đầm dùi U21, năng suất đầm $6,\text{m}^3/\text{h}$, bán kính tác dụng $20 - 35$ cm, chiều sâu mỗi lớp đầm 30 cm, đầu đầm cắm vuông góc và ngập sâu vào lớp bê tông trước 10 cm, thời gian đầm duy trì $15 - 60$ giây/vị trí.
- Bảo dưỡng và tháo dỡ: Bê tông móng dùng phụ gia đông kết nhanh, bảo dưỡng ẩm liên tục 7 ngày đêm (tưới nước 2 giờ/lần trong 2 ngày đầu). Tháo ván khuôn khi bê tông đạt cường độ 25 kG/cm$^2$ (khoảng $1 - 2$ ngày sau đổ). Tiến hành lấp đất hố móng thủ công theo từng lớp dày $40 - 50$ cm và dùng máy đầm chặt.
Thiết kế và kiểm tra khả năng chịu lực hệ ván khuôn cột, dầm, sàn
Hệ kết cấu đỡ cốp pha sàn, dầm và cột tầng điển hình được tính toán chi tiết theo các điều kiện kỹ thuật của TCVN 4453:1995:
- Thiết kế ván khuôn sàn:
- Tải trọng tính toán phân bố trên $1,\text{m}^2$ ván sàn đáy gồm: trọng lượng bản thân bê tông sàn, cốt thép, ván khuôn, người và thiết bị thi công, tải trọng rơi vữa khi bơm; tổng tải trọng tính toán đạt $q^{\text{tt}} = 12,106,\text{kN/m}^2$.
- Tấm khuôn mặt sàn dùng mã hiệu HP1260 ($1200 \times 600 \times 55$ mm).
- Đà ngang đỡ ván khuôn bằng thép hộp $50 \times 50 \times 2$ mm, khoảng cách giữa các đà ngang tính toán theo điều kiện bền và độ võng là $l_{\text{đn}} = 60$ cm.
- Đà dọc bằng thép hộp $50 \times 50 \times 2$ mm đỡ hệ đà ngang, khoảng cách giữa các đà dọc bố trí $l_{\text{đd}} = 60$ cm.
- Cây chống đơn bằng kim loại mã hiệu Hòa Phát K-103 (sức chịu tải cho phép 1300 kG), bước bố trí cây chống $l_{\text{cc}} = 120$ cm, bảo đảm điều kiện biến dạng và ổn định chịu nén.
- Thiết kế ván khuôn cột:
- Cột lớn nhất tiết diện $500 \times 600$ mm, chiều cao tính toán $H = 3,0$ m. Cạnh 500 mm dùng tấm khuôn HP1500x250x55, cạnh 600 mm dùng tấm HP1500x300x55.
- Gông cột đặt cách nhau $a = 50$ cm. Tải trọng ngang tiêu chuẩn lớn nhất do áp lực vữa và đổ bê tông là $P^{\text{tc}} = 22,75,\text{kN/m}^2$.
- Kiểm tra ứng suất ván khuôn cột đạt $\sigma = 7,42,\text{kN/cm}^2 \le [\sigma] = 21,\text{kN/cm}^2$; độ võng $f = 0,022,\text{cm} \le [f] = l/400 = 0,125,\text{cm}$.
- Thiết kế ván khuôn dầm:
- Kiểm tra dầm chính D2 tiết diện $300 \times 650$ mm. Đáy dầm dùng tấm thép HP1230 ($1200 \times 300 \times 55$ mm); thành dầm dùng tấm HP0630 ($600 \times 300 \times 55$ mm).
- Sườn đứng đỡ thành dầm bằng thanh gỗ $50 \times 50$ mm, khoảng cách giữa các sườn đứng $l_{\text{sđ}} = 100$ cm kết hợp cây chống xiên một góc $45^\circ$.
- Đà ngang đỡ đáy dầm bằng gỗ dài 150 cm, tiết diện $50 \times 50$ mm, khoảng cách đặt đà ngang $l_{\text{đn}} = 100$ cm, thỏa mãn hoàn toàn điều kiện võng cho phép $[f] \le l/400$.
Kết quả tính toán kỹ thuật và đóng góp thực tiễn
Đồ án hoàn thành trọn vẹn tập hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công với hệ số an toàn cao, minh chứng qua các số liệu tính toán cụ thể:
| Hạng mục kỹ thuật |
Thông số / Thiết bị được chọn |
Giá trị định mức / Kiểm tra an toàn |
Trạng thái kỹ thuật |
| Ép cọc âm móng |
Máy ép ETC 03-93; 24 khối đối trọng ($3 \times 1 \times 1$ m) |
$P_{\max} = 160$ T; $Q_{\text{đối trọng}} \ge 172,5$ T |
Thỏa mãn ổn định lật và nhổ |
| Cẩu lắp cọc & tải |
Cần cẩu tự hành Kato-NK 200 E |
Sức nâng cẩu đối trọng 80 kN, cọc 17,5 kN |
Thỏa mãn tầm với và độ cao nâng |
| Công tác đất |
Máy đào EO-3322B1 ($q = 0,5,\text{m}^3$); 5 xe ben TK20GD |
Năng suất đào $80,29,\text{m}^3/\text{h}$; thời gian 5 ca |
Hoàn thành đào $2314,64,\text{m}^3$ đất máy |
| Bê tông móng |
Bơm cần Putzmeister M43; 5 xe bồn Kamaz-5511 |
Công suất $109,\text{m}^3/\text{h}$; 101,45 chuyến vận chuyển |
Đổ liên tục $507,235,\text{m}^3$ bê tông B25 |
| Cốp pha móng M1 |
Tấm thép Hòa Phát; sườn đứng hộp $50 \times 50 \times 2$ |
$\sigma = 2,28,\text{kN/cm}^2 \le 21,\text{kN/cm}^2$; $f \le l/400$ |
Thỏa mãn điều kiện bền và võng |
| Cốp pha sàn tầng |
Tấm HP1260; đà ngang & dọc hộp $50 \times 50$; chống K-103 |
Khoảng cách đà 60 cm; bước chống 120 cm |
Đảm bảo chịu tải $q^{\text{tt}} = 12,106,\text{kN/m}^2$ |
Đóng góp kỹ thuật thực tiễn của tác giả:
- Thiết lập giải pháp thi công cọc ép âm kết hợp đào đất hai giai đoạn (cơ giới đợt 1 và thủ công đợt 2) tối ưu cho công trình đô thị chật hẹp, triệt tiêu nguy cơ rung chấn gây nứt nẻ công trình lân cận và ngăn ngừa sự cố sạt trượt hố móng do nước mặt/nước ngầm.
- Chuẩn hóa quy trình lắp dựng và phối hợp tổ hợp module ván khuôn thép định hình Hòa Phát cho cả phần ngầm lẫn kết cấu phần thân chịu lực, thay thế ván khuôn gỗ truyền thống nhằm nâng cao chất lượng bề mặt bê tông, giảm thiểu hao hụt vật tư và rút ngắn chu kỳ luân chuyển cốp pha trên công trường.
Hạn chế và phạm vi áp dụng
Dựa trên phạm vi và nội dung văn bản, đồ án tồn tại một số giới hạn kỹ thuật:
- Đồ án mới tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật thi công cho phần kết cấu móng và hệ cốp pha phần thân (cột, dầm chính, sàn điển hình); chưa tính toán mở rộng cho các cấu kiện phụ như vách thang máy, cầu bộ, sê-nô mái hay biện pháp an toàn bao che công trình khi lên cao.
- Các thông số tính toán vận chuyển (cự ly bãi đổ đất 1 km, cự ly trạm trộn bê tông 2 km, cự ly chở cọc 15 km) mang tính chất giả định phục vụ môn học, cần khảo sát thực địa chính xác khi áp dụng vào một dự án cụ thể.
- Phần gia công cốt thép dầm, sàn chỉ mới dừng ở nguyên lý định hình, chưa triển khai chi tiết bảng thống kê khối lượng thép cắt uốn và mặt bằng bố trí mối nối buộc/hàn cho từng phân đoạn đổ bê tông.
Giá trị tham khảo chuyên ngành
Tài liệu đồ án có giá trị thực tiễn và học thuật đối với:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng (Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp): Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh về phương pháp thuyết minh, tính toán lựa chọn thiết bị cơ giới (máy đào, máy ép cọc, cần trục, máy bơm) và các bước kiểm tra bền - võng hệ ván khuôn theo TCVN 4453:1995.
- Kỹ sư hiện trường và cán bộ kỹ thuật lập biện pháp thi công (Method Statement): Tham khảo trực tiếp sơ đồ tính toán kiểm tra ổn định chống lật - chống nhổ của dàn máy ép cọc có tải trọng đối trọng lớn; giải pháp kết hợp đào đất bảo vệ đầu cọc trong điều kiện địa chất cát pha có mực nước ngầm nông.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao tác giả lựa chọn phương án ép âm cọc thay vì phương án đào hố móng tới đáy đài rồi mới đưa máy vào ép?
Phương án đào hố móng trước rồi mới ép cọc gặp nhược điểm nghiêm trọng khi thi công trong mặt bằng chật hẹp: nền đất đào dễ sạt lở khi gặp mưa, khó thoát nước ngầm nông, máy ép nặng di chuyển rất khó khăn và đặc biệt không thể ép được các cọc biên/cọc góc sát vách đất lân cận. Phương án san phẳng rồi ép âm cọc bằng đoạn cọc dẫn chuyên dụng bảo đảm nền di chuyển vững chắc cho máy ép, không phụ thuộc mực nước ngầm và tăng tốc độ thi công tổng thể.
2. Trọng lượng và số lượng khối đối trọng bê tông dùng cho máy ép cọc ETC 03-93 được xác định như thế nào?
Tác giả sử dụng các khối bê tông đối trọng kích thước $3 \times 1 \times 1$ m. Qua tính toán kiểm tra ổn định theo điều kiện chống nhổ ($Q \ge P_{\text{ép max}} = 100$ T) và điều kiện chống lật theo cạnh dài cũng như cạnh ngắn ($M_{\text{giữ}} \ge 1,15 M_{\text{lật}}$), tổng trọng lượng đối trọng yêu cầu tối thiểu là $172,5$ T. Tác giả chọn bố trí 24 khối bê tông (mỗi bên giá ép 12 khối), thỏa mãn đầy đủ các điều kiện an toàn ổn định.
3. Công tác đào đất hố móng được phân chia thành những giai đoạn nào và sử dụng phương tiện gì?
Công tác đào đất được chia làm 2 giai đoạn: Đợt 1 đào cơ giới bằng máy đào gầu nghịch EO-3322B1 ($q = 0,5,\text{m}^3$) bóc đất hố móng chung từ mặt đất tự nhiên xuống cao trình -1,9 m (tương ứng -3,1 m so với cốt $\pm 0,00$) với khối lượng $2314,64,\text{m}^3$, đất vận chuyển bằng 5 xe ben TK20GD (8 tấn). Đợt 2 đào thủ công từng hố móng độc lập sâu thêm 1 m (xuống cao trình -4,1 m đáy lớp lót) để không làm vỡ các đầu cọc đã ép âm và bảo vệ lớp đất nguyên thổ dưới đáy đài.
4. Dây chuyền đổ bê tông đài móng và giằng móng được tổ chức bằng những thiết bị nào?
Khối lượng bê tông đài và giằng móng là $507,235,\text{m}^3$ (bê tông thương phẩm mác B25 trạm trộn Việt Úc, cách 2 km). Dây chuyền thi công gồm: 01 ô tô bơm bê tông cần Putzmeister M43 (tầm với 31,85 m, áp lực $70/112$ Bar), 05 xe bồn trộn vận chuyển Kamaz-5511 (thùng trộn $6,\text{m}^3$, thực hiện 101,45 chuyến xe) và máy đầm dùi chuyên dụng U21 (năng suất $6,\text{m}^3/\text{h}$).
5. Các thông số cấu tạo chính của hệ ván khuôn sàn tầng điển hình được quy định ra sao?
Hệ ván khuôn sàn sử dụng các tấm cốp pha thép định hình Hòa Phát HP1260 ($1200 \times 600 \times 55$ mm). Ván khuôn được đỡ bởi hệ sườn đà ngang bằng thép hộp $50 \times 50 \times 2$ mm đặt cách nhau 60 cm; hệ đà ngang tựa lên đà dọc bằng thép hộp $50 \times 50 \times 2$ mm đặt cách nhau 60 cm; toàn bộ hệ thống được chống đỡ bởi hệ cây chống đơn Hòa Phát mã hiệu K-103 bố trí với khoảng cách bước chống là 120 cm.
Kết luận
Đồ án môn học Kỹ thuật thi công của sinh viên Phạm Kim Dương là một bản thiết kế biện pháp tổ chức thi công công trình toàn diện, thể hiện rõ tính chuẩn xác trong tính toán cơ học kết cấu và tính thực tiễn trong công nghệ xây dựng. Bằng việc phân tích thấu đáo các điều kiện địa chất thủy văn và không gian đô thị chật hẹp, tác giả đã lựa chọn chuỗi giải pháp kỹ thuật đồng bộ từ ép cọc âm, đào đất hỗn hợp máy - thủ công cho đến cơ giới hóa công tác bê tông và cốp pha thép định hình. Các số liệu tính toán kiểm tra bền, biến dạng theo TCVN 4453:1995 cùng phương án phân bổ máy móc hợp lý tạo nên một tài liệu kỹ thuật có độ tin cậy cao, phục vụ hiệu quả cho công tác học tập và ứng dụng thực tế trên công trường xây dựng.
