I. Hướng dẫn tổng quan Đồ án Kỹ thuật thi công 2 lắp ghép
Đồ án Kỹ thuật thi công 2 là một học phần quan trọng, tập trung vào việc thiết kế biện pháp thi công cho các công trình cụ thể. Chủ đề thi công lắp ghép, đặc biệt là nhà công nghiệp một tầng, là một trong những nội dung cốt lõi. Tài liệu này trình bày chi tiết về một Đồ án Kỹ thuật thi công 2 mẫu, với đối tượng là công trình nhà công nghiệp 1 tầng, 3 nhịp sử dụng cột bê tông cốt thép lắp ghép và móng đổ tại chỗ. Giải pháp kết cấu chính bao gồm khung thép nhẹ tiền chế, tường gạch chèn và mái tôn liên kết với xà gồ. Công trình có quy mô lớn với chiều dài 255m, đòi hỏi việc bố trí khe nhiệt độ hợp lý. Việc phân tích kỹ lưỡng các điều kiện địa chất, thủy văn và năng lực của đơn vị thi công là bước khởi đầu không thể thiếu. Phong cách viết sẽ tuân thủ nguyên tắc Hemingway: súc tích, rõ ràng và đi thẳng vào vấn đề, giúp người đọc dễ dàng nắm bắt các khái niệm kỹ thuật phức tạp. Nội dung bài viết sẽ đi sâu vào từng giai đoạn, từ việc lựa chọn cấu kiện, tính toán khối lượng, đến việc đề xuất các biện pháp thi công tối ưu cho cả phần ngầm và phần thân, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế cho dự án.
1.1. Giới thiệu tổng thể công trình nhà công nghiệp 1 tầng
Công trình được thiết kế là nhà công nghiệp một tầng với 3 nhịp, sử dụng kết cấu khung chịu lực chính là cột bê tông cốt thép lắp ghép và móng đổ tại chỗ. Chiều dài công trình lên tới 255m, được hình thành từ 34 bước cột giữa (7,5m/bước). Do chiều dài lớn, việc bố trí 3 khe nhiệt độ là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo sự ổn định của kết cấu dưới tác động của nhiệt. Kết cấu bao che sử dụng tường gạch dày 220mm và các tấm nhẹ liên kết vào sườn tường. Mái sử dụng tấm tôn lợp trên hệ xà gồ và vì kèo thép. Vị trí xây dựng nằm trong khu công nghiệp đã được san lấp, gần đường giao thông, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư, cấu kiện và máy móc thi công.
1.2. Phân tích điều kiện thi công và năng lực nhà thầu
Điều kiện tự nhiên tại khu vực có hai mùa mưa và khô rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm là 27°C. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến việc lập tiến độ thi công và lựa chọn biện pháp bảo quản vật liệu. Đơn vị thi công cam kết có đủ năng lực về nhân sự, tài chính và thiết bị. Các máy móc, thiết bị đều được kiểm định theo quy định, đảm bảo an toàn và hiệu suất. Nguồn nhân công kết hợp giữa đội ngũ của đơn vị và lao động địa phương. Một yếu tố thuận lợi là sự hiện diện của các nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép có kinh nghiệm, đảm bảo chất lượng và tiến độ cung cấp sản phẩm cho công trình.
II. Phân tích và lựa chọn cấu kiện thi công lắp ghép tối ưu
Việc lựa chọn cấu kiện là giai đoạn then chốt trong một Đồ án Kỹ thuật thi công 2, quyết định đến trọng lượng cần cẩu lắp, phương án vận chuyển và biện pháp lắp dựng. Dựa trên bản vẽ thiết kế, các cấu kiện chính của công trình nhà công nghiệp được xác định và tính toán chi tiết. Các cấu kiện này bao gồm cột, dầm cầu trục, dàn vì kèo mái, tấm panel mái và dầm móng. Mỗi loại cấu kiện có kích thước, hình dạng và trọng lượng khác nhau, đòi hỏi sự tính toán cẩn thận để lựa chọn thiết bị nâng hạ phù hợp. Ví dụ, cột bê tông cốt thép lắp ghép trục C và D có trọng lượng lên tới 8,4 tấn, trong khi một dàn vì kèo mái thép chỉ nặng 1,63 tấn. Sự khác biệt lớn này yêu cầu phải có kế hoạch bố trí và lựa chọn máy cẩu linh hoạt. Các thông số kỹ thuật như chiều dài, chiều cao, tiết diện và khối lượng bê tông được thống kê chi tiết, làm cơ sở cho việc bóc tách khối lượng công tác và lập dự toán chi phí. Quá trình này đảm bảo mọi cấu kiện được sản xuất đúng tiêu chuẩn và sẵn sàng cho quá trình thi công lắp ghép tại công trường.
2.1. Đặc điểm các loại cột bê tông cốt thép lắp ghép
Công trình sử dụng nhiều loại cột khác nhau tùy theo vị trí trục. Cột biên (trục A, F) có tiết diện chữ nhật 400x800mm. Cột giữa trục B, E có tiết diện chữ I vai bằng, nặng 5,2 tấn. Đặc biệt, cột giữa trục C, D có tiết diện chữ I vai lệch, chiều dài lên tới 14m và trọng lượng nặng nhất là 8,4 tấn. Việc xác định chính xác trọng lượng và kích thước các loại cột này là yếu tố đầu vào quan trọng cho bài toán lựa chọn máy cẩu và thiết kế biện pháp cẩu lắp an toàn.
2.2. Thông số kỹ thuật của dầm cầu trục và dàn vì kèo mái
Hệ dầm và mái là các cấu kiện chịu lực quan trọng. Dầm cầu trục được chọn có chiều dài 7450mm, cao 1000mm và nặng 5,2 tấn, được đặt trên vai các cột giữa. Trong khi đó, dàn vì kèo mái bằng thép cho các nhịp 22m có trọng lượng 1,63 tấn. Dàn cửa trời bằng thép có trọng lượng nhẹ hơn, chỉ 0,41 tấn. Việc tổ hợp dàn vì kèo và cửa trời dưới mặt đất trước khi cẩu lắp là một giải pháp hiệu quả để đẩy nhanh tiến độ và đảm bảo an toàn lao động trên cao. Các tấm panel mái bê tông cốt thép có kích thước 7,5x3m, nặng 2,3 tấn mỗi tấm.
2.3. Lựa chọn kích thước móng và dầm móng cho công trình
Móng công trình là móng đơn đổ tại chỗ, được thiết kế dưới dạng cốc để liên kết với chân cột lắp ghép. Kích thước móng thay đổi tùy theo vị trí cột và tải trọng, với chiều sâu đặt móng dao động từ -1,5m đến -1,9m. Có 6 loại móng chính (M1 đến M6), bao gồm cả móng tại vị trí thông thường và móng đôi tại vị trí khe nhiệt. Ví dụ, móng M5 dưới cột trục C có kích thước đáy 3x3,6m. Dầm móng cũng được lựa chọn với tiết diện hình thang, trọng lượng 1,2 tấn mỗi dầm, đóng vai trò giằng các móng và đỡ tường xây.
III. Bí quyết thi công móng đổ tại chỗ cho nhà lắp ghép
Thi công phần ngầm, đặc biệt là hệ móng, là công đoạn nền tảng quyết định sự ổn định của toàn bộ công trình lắp ghép. Trong Đồ án Kỹ thuật thi công 2 này, biện pháp thi công móng đổ tại chỗ được trình bày chi tiết qua ba công tác chính: đào đất, gia công lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông. Đầu tiên, khối lượng công tác được tính toán chính xác cho từng loại móng (M1-M6). Dựa trên khối lượng đất đào và đặc điểm mặt bằng, phương án đào hố móng độc lập bằng máy kết hợp sửa thủ công được lựa chọn. Việc này giúp tránh phá vỡ kết cấu đất tự nhiên dưới đáy móng. Tiếp theo, các công tác ván khuôn, cốt thép và bê tông được bóc tách khối lượng cụ thể. Ví dụ, một móng M1 cần 11,325 m² ván khuôn và 3,057 m³ bê tông. Việc tính toán chi tiết này là cơ sở để lập kế hoạch vật tư, nhân công và máy móc, đảm bảo quá trình thi công diễn ra liên tục, đồng bộ và hiệu quả, tạo tiền đề vững chắc cho công tác thi công lắp ghép phần thân sau này.
3.1. Tính toán khối lượng công tác ván khuôn và bê tông
Khối lượng công tác được tính toán chi tiết cho 6 loại móng đơn. Ví dụ với móng M1, tổng diện tích ván khuôn là 11,325 m², bao gồm ván khuôn đế móng, cổ móng và hốc móng. Thể tích bê tông cho móng M1 là 3,057 m³. Tương tự, móng M6 (móng đôi tại khe nhiệt trục C, D) có khối lượng lớn nhất, yêu cầu 19,96 m² ván khuôn và 8,947 m³ bê tông. Hàm lượng cốt thép được giả định là 80 kg/m³ bê tông, từ đó tính ra khối lượng thép cho từng loại móng. Các tính toán này là nền tảng cho việc lập dự toán và kế hoạch cung ứng vật tư.
3.2. Thiết kế biện pháp thi công đào đất hố móng hiệu quả
Dựa trên khoảng cách giữa các móng, phương án đào đất được chọn là đào thành từng hố độc lập với mái dốc tự nhiên. Chiều sâu đào nông (1,5m - 2m) cho phép áp dụng giải pháp này. Biện pháp thi công kết hợp giữa cơ giới và thủ công: máy đào sẽ đào đến cao độ -1,2m (đối với móng biên) và -1,7m (đối với móng giữa), phần còn lại sẽ được đào thủ công để đảm bảo đáy móng không bị xáo trộn. Tổng khối lượng đất đào bằng máy là 7508,08 m³ và đào thủ công là 576,56 m³. Máy ủi D253 và máy đào gàu nghịch EO-3322B1 được chọn để thực hiện công tác đất.
IV. Phương pháp thi công lắp ghép cột dầm và vì kèo hiệu quả
Đây là giai đoạn trung tâm của Đồ án Kỹ thuật thi công 2 về thi công lắp ghép. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối trong việc định vị và liên kết các cấu kiện. Phương pháp thi công được chia thành các bước tuần tự: lắp dầm móng, lắp cột, lắp dầm cầu trục, và cuối cùng là lắp dựng hệ kết cấu mái bao gồm dàn vì kèo và tấm lợp. Sơ đồ lắp ghép dọc theo từng gian nhà được lựa chọn là phương án hợp lý nhất cho nhà công nghiệp một tầng. Mỗi công tác lắp dựng đều yêu cầu tính toán và lựa chọn thiết bị treo buộc, máy cẩu có tầm với và sức nâng phù hợp. Ví dụ, để lắp cột bê tông cốt thép lắp ghép nặng 8,6 tấn (bao gồm thiết bị) ở trục C, cần sử dụng máy cẩu XKG-30 với tay cần dài 20m. Công tác chuẩn bị, quy trình cẩu lắp, căn chỉnh và cố định tạm thời, cố định vĩnh viễn được mô tả chi tiết cho từng loại cấu kiện, đảm bảo an toàn và chất lượng cho toàn bộ hệ khung chịu lực của công trình.
4.1. Quy trình lắp dựng cột bê tông cốt thép trong cốc móng
Công tác lắp cột là bước quan trọng nhất. Sau khi chuẩn bị mặt bằng và vạch tim trên móng, cột được treo buộc bằng đai ma sát. Máy cẩu từ từ nâng cột vào vị trí thẳng đứng và hạ vào cốc móng. Việc căn chỉnh được thực hiện bằng máy kinh vĩ và xà beng để đảm bảo tim cột trùng với tim móng và cột thẳng đứng tuyệt đối. Cột được cố định tạm bằng các nêm gỗ, nêm thép và hệ dây neo có tăng đơ. Cuối cùng, việc cố định vĩnh viễn được thực hiện bằng cách đổ bê tông chèn chân cột mác cao, đông kết nhanh. Quá trình này được thực hiện cho cột nặng nhất là 8,4 tấn (trục C, D), yêu cầu máy cẩu XKG-30.
4.2. Biện pháp lắp đặt dầm cầu trục lên vai cột
Sau khi các cột được cố định vĩnh viễn, công tác lắp dầm cầu trục được tiến hành. Dầm nặng 5,2 tấn được cẩu lên và đặt chính xác vào vị trí vai cột đã được chuẩn bị sẵn. Công nhân làm việc trên sàn công tác di động để đón và điều chỉnh dầm. Việc kiểm tra cao độ và tim trục được thực hiện bằng máy thủy bình và máy kinh vĩ. Nếu có sai lệch, các bản đệm thép sẽ được sử dụng để căn chỉnh. Dầm được cố định vĩnh viễn bằng cách xiết chặt bu lông và hàn các bản thép chờ. Máy cẩu được chọn cho công tác này là XKG-30 hoặc MKG-25BR tùy thuộc vào tầm với yêu cầu.
4.3. Kỹ thuật lắp dựng dàn vì kèo mái và tấm panel
Hệ mái gồm dàn vì kèo thép (1,63 tấn) và tấm panel mái (2,3 tấn). Để tăng hiệu quả, dàn vì kèo và cửa trời được tổ hợp dưới đất trước khi cẩu lắp. Các thanh gỗ được dùng để gia cường tạm thời cho dàn trong quá trình nâng hạ để tránh biến dạng. Chiếc dàn đầu tiên được cố định bằng hệ dây neo thép. Các dàn tiếp theo được liên kết với dàn trước đó bằng hệ xà gồ và giằng. Sau khi hệ khung vì kèo ổn định, các tấm panel mái được cẩu lắp và liên kết vào hệ xà gồ. Công tác này yêu cầu máy cẩu MKG-25BR với tay cần dài 23,5m để đạt được chiều cao và tầm với cần thiết.
V. Cách chọn máy cẩu và thiết bị thi công lắp ghép tối ưu
Việc lựa chọn cần trục là bài toán kinh tế - kỹ thuật cốt lõi trong Đồ án Kỹ thuật thi công 2. Các thông số làm việc của cần trục phải được tính toán dựa trên ba yếu tố chính: trọng lượng cấu kiện nặng nhất (Q), chiều cao nâng yêu cầu (H), và tầm với xa nhất (R). Trọng lượng yêu cầu bao gồm trọng lượng bản thân cấu kiện và trọng lượng của thiết bị treo buộc. Chiều cao nâng được tính bằng tổng của cao trình lắp đặt, chiều cao cấu kiện, chiều cao thiết bị treo buộc và khoảng cách an toàn. Dựa trên các thông số này, một biểu đồ tính năng của cần trục sẽ được tra cứu để chọn loại máy phù hợp. Trong đồ án này, hai loại máy cẩu chính được đề xuất: máy cẩu XKG-30 cho việc lắp các cột nặng và máy cẩu MKG-25BR cho các cấu kiện nhẹ hơn như dầm, vì kèo và tấm mái. Việc lựa chọn sơ đồ di chuyển của cẩu (sơ đồ dọc biên nhịp hay dọc giữa nhịp) cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thi công lắp ghép, giúp tối ưu hóa bán kính làm việc và tận dụng tối đa sức nâng của thiết bị.
5.1. Tính toán thông số kỹ thuật để lựa chọn cần trục
Quá trình tính toán bao gồm xác định sức nâng yêu cầu (Q_yc), chiều cao móc cẩu (H_m) và tầm với (R). Ví dụ, khi lắp cột bê tông cốt thép lắp ghép trục C nặng 8,4 tấn, sức nâng yêu cầu là Q = 8,4 + 0,2 = 8,6 tấn. Chiều cao móc cẩu yêu cầu là H_m = 14m (cao độ lắp) + 1m (an toàn) + 1,5m (thiết bị) = 16,5m. Chiều cao đầu cần yêu cầu là H = 16,5 + 1,5 = 18m. Dựa trên các thông số này và tầm với cần thiết, máy cẩu bánh xích XKG-30 với tay cần 20m được lựa chọn. Khi kiểm tra với tầm với R = 11m, máy có sức nâng cho phép [Q] = 11 tấn > 8,6 tấn và chiều cao nâng [H] = 21m > 18m, hoàn toàn thỏa mãn.
5.2. Lựa chọn thiết bị treo buộc chuyên dụng cho từng cấu kiện
Thiết bị treo buộc phải đảm bảo an toàn tuyệt đối. Việc lựa chọn dựa trên trọng lượng cấu kiện và hình dạng điểm treo. Đối với cột, sử dụng đai ma sát để tránh làm hỏng bề mặt bê tông. Đối với dầm cầu trục và dàn vì kèo, sử dụng dây cáp thép với góc nghiêng hợp lý (thường là 45°). Lực căng trong mỗi nhánh cáp (S) được tính toán theo công thức S = (k * P) / (m * n * cosφ), trong đó P là trọng lượng cấu kiện và k là hệ số an toàn. Từ lực căng tính được, đường kính dây cáp phù hợp sẽ được chọn. Ví dụ, để cẩu dầm cầu trục 5,2 tấn, lực căng tính toán là 28,12 tấn, yêu cầu sử dụng dây cáp đường kính D = 25mm.
