Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật thi công công trình Cấp thoát nước là tài liệu đào tạo chuyên môn do Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 (Bộ Xây dựng) ban hành theo Quyết định số 368ĐT/QĐ-CĐXD1 ngày 10 tháng 08 năm 2021. Giáo trình do tác giả Lê Thị Minh Nga làm chủ biên, với sự tham gia góp ý chuyên môn của tập thể giảng viên Bộ môn Cấp Thoát nước thuộc Khoa Quản lý Xây dựng và Đô thị.

Trong khung chương trình đào tạo, học phần giữ vị trí chuyên ngành cốt lõi dành cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật tài nguyên nước và các chuyên ngành kỹ thuật hạ tầng môi trường ở trình độ cao đẳng. Mục tiêu học tập tập trung vào việc trang bị cho người học kiến thức hệ thống về quy trình công nghệ, nguyên tắc kỹ thuật và phương pháp tổ chức thi công các công trình cấp nước, thoát nước bên trong cũng như bên ngoài công trình xây dựng. Người học được trang bị khả năng lựa chọn, vận hành các loại máy móc thi công chuyên dụng, đồng thời nắm vững quy trình nghiệm thu chất lượng các hạng mục công trình xây dựng dân dụng cấp III và mạng lưới đường ống cấp thoát nước cho đô thị loại IV.

Giáo trình được cấu trúc khoa học gồm một chương mở đầu, sáu chương lý thuyết chuyên sâu và một phần bài tập đọc bản vẽ kỹ thuật. Cách tiếp cận của tài liệu đi từ các quy định pháp lý về quản lý chất lượng công trình, các công tác xây dựng nền tảng (công tác đất, công tác xây, công tác bê tông cốt thép) đến quy trình lắp đặt chi tiết hệ thống đường ống chuyên ngành. Điểm đặc sắc của tài liệu là việc chuẩn hóa nội dung bài giảng theo hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành như Nghị định 15/2013/NĐ-CP, Thông tư 27/2009/BXD, TCVN 4055:1985, TCVN 4453:1995 và TCVN 8163:2009.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung của giáo trình được triển khai qua các chương trọng tâm:

  • Chương mở đầu – Những vấn đề chung về thi công công trình cấp thoát nước: Trình bày đặc điểm của công trình theo tuyến (tuyến ống cấp nước, cống thoát nước ngoài nhà) và công trình tập trung (trạm xử lý, trạm bơm, mạng lưới trong nhà); thiết lập quy trình kiểm tra và nghiệm thu ba bước theo Nghị định 15/2013/NĐ-CP; hướng dẫn lập bản vẽ hoàn công theo Thông tư 27/2009/BXD; quy định ghi chép và thiết lập 4 biểu mẫu nhật ký công trình theo tiêu chuẩn TCVN 4055:1985.
  • Chương 1 – Công tác chuẩn bị trước khi thi công công trình cấp thoát nước: Hướng dẫn kỹ thuật giải phóng mặt bằng bằng máy ủi, cưa máy; thiết kế rãnh thoát nước mặt với độ dốc dọc $i = 1‰ - 5‰$; kỹ thuật hạ mực nước ngầm (bơm trực tiếp tại hố móng, giếng thu cách mép móng 2–5m, hệ thống ống kim lọc); phương pháp khôi phục cọc mốc, định tuyến đường ống trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1/500 và cắm mốc thực địa; tính toán lựa chọn phương tiện vận chuyển vật liệu (ô tô tải 1,5–14 tấn, máy kéo bánh xích áp suất $0,20–0,60 \text{ kg/cm}^2$, đường sắt goòng khổ 600–760mm).
  • Chương 2 – Công tác đất trong thi công công trình cấp thoát nước: Phân loại công trình đất và 6 dạng công tác đất (đào, đắp, san, lấp, bóc, đầm); xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất gồm trọng lượng riêng $\gamma = G/V$, độ ẩm $W = \frac{G_w - G_{khô}}{G_{khô}} \times 100%$ (phân loại đất khô $W < 5%$, đất ẩm $5% \le W \le 30%$, đất ướt $W > 30%$), độ dốc tự nhiên $i = \tan\alpha = H/B$, hệ số mái dốc $m = B/H$, hệ số tơi xốp ban đầu $\rho_0$ và cuối cùng $\rho_e$, lưu tốc dòng chảy cho phép chống xói lở; công thức tính khối lượng đào hố móng $V = \frac{H}{6}[(a \cdot b + c \cdot d) + (a+c)(b+d)]$ và công trình chạy dài $V = \frac{F_1+F_2}{2} \cdot l$; kỹ thuật đào đất bằng máy đào gầu nghịch, máy ủi; quy trình đầm nén bằng đầm lăn mặt nhẵn 4–20 tấn, đầm chân cừu, đầm bánh hơi, đầm rung, đầm cóc và quy chuẩn lấy mẫu kiểm tra dung trọng khô sai lệch không quá $0,03 \text{ T/m}^3$.
  • Chương 3 – Công tác xây và hoàn thiện cho hệ thống cấp thoát nước: Phân tích quy cách gạch chỉ (Mác 50, 75, 100, 125, 150), gạch rỗng, gạch silicat, đá hộc, đá đẽo; kỹ thuật trộn vữa xi măng mác 25–150; nguyên tắc xây so le mạch vữa dày 7–15mm (chuẩn 10mm), kỹ thuật bắt mỏ nanh, mỏ giật; cấu tạo các loại dàn giáo (cố định, kép, di động, định hình); kỹ thuật trát tường 3 lớp dày 10–25mm (lớp lót 6–8mm, lớp đệm 6–10mm, lớp mặt) và công tác ốp lát sàn nền gạch ceramic, granite.
  • Chương 4 – Công tác bê tông và bê tông cốt thép: Cấu tạo và quy trình lắp dựng ván khuôn móng băng, móng cột độc lập giật cấp, ván khuôn cổ móng, ván khuôn tường theo TCVN 4453:1995; phân loại thép cán nóng nhóm AI ($R_k = 2100 \text{ kg/cm}^2$), AII ($R_k = 2700 \text{ kg/cm}^2$), AIII ($R_k = 3400–3600 \text{ kg/cm}^2$); tính toán độ giãn dài khi uốn thép ($45^\circ$ dãn $0,5d$; $90^\circ$ dãn $1d$; $180^\circ$ dãn $1,5d$); kỹ thuật nối buộc ($\Phi \le 16\text{mm}$), nối hàn hồ quang, hàn tiếp điểm, hàn đối đầu ($\Phi > 16\text{mm}$), nối ống ren theo TCVN 8163:2009 cho thép CII, CIII đường kính $\Phi 14–\Phi 50\text{mm}$; kỹ thuật phối trộn bê tông với sai số cân đong (xi măng $\pm 1%$, cát đá $\pm 3%$, nước $\pm 1%$), vận chuyển vữa không quá 2 giờ và cự ly cơ giới từ $0,5\text{km}$ đến vài chục km.
  • Chương 5 & Chương 6 – Thi công hệ thống cấp thoát nước trong và ngoài nhà: Hướng dẫn kỹ thuật nối phụ tùng ống, lắp đặt mạng lưới cấp nước, thoát nước bên trong công trình, lắp đặt thiết bị vệ sinh, đồng hồ đo nước; quy trình đào mương rải ống ngoài nhà, lắp đặt phụ tùng đường ống, lấp đất sơ bộ, thử nghiệm áp lực thủy lực tuyến ống, xây hố van, hoàn thiện và bàn giao công trình.
  • Phần 2 – Bài tập thực hành: Cung cấp hệ thống bài tập tổng hợp về kỹ năng đọc bản vẽ thi công hệ thống cấp nước ngoài nhà (HTCN NN) và bản vẽ thi công hệ thống thoát nước ngoài nhà (HTTN NN).

Logic phát triển nội dung đi từ nền tảng quản lý hồ sơ pháp lý $\rightarrow$ chuẩn bị hiện trường $\rightarrow$ kỹ thuật nền móng và kết cấu chịu lực $\rightarrow$ thi công lắp đặt hệ thống đường ống chuyên biệt $\rightarrow$ thực hành đọc bản vẽ kỹ thuật.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập cơ sở lý thuyết vững chắc trên ba trụ cột:

  1. Cơ học đất và thủy lực công trình: Bản chất ứng suất, góc dốc tự nhiên, độ tơi xốp của các loại đất, cơ chế thoát nước mặt, hạ mực nước ngầm và lưu tốc dòng chảy không gây xói lở.
  2. Vật liệu và kết cấu xây dựng: Cơ chế làm việc chịu nén của khối xây gạch đá, cường độ chịu kéo của cốt thép cán nóng, nguyên lý chịu lực đồng trục của mối nối ống ren, cơ chế thủy hóa và ninh kết của bê tông.
  3. Tiêu chuẩn hóa và quản lý chất lượng xây lắp: Khung pháp lý về thành phần tham gia nghiệm thu, biểu mẫu lưu trữ nhật ký công trình, sai số hình học cho phép của ván khuôn và kết cấu bê tông toàn khối.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Tính toán chính xác khối lượng đào đắp đất hố móng và tuyến mương chạy dài; xác định kích thước gia công cắt uốn cốt thép có kể đến độ dãn dài; thiết kế thành phần cấp phối vữa và bê tông; xác định bán kính làm việc của máy đào gầu nghịch và tải trọng lu lèn.
  • Kỹ năng phân tích và xử lý kỹ thuật: Đọc hiểu bản vẽ thi công hệ thống cấp thoát nước; phân tích địa chất hiện trường để lựa chọn phương án hạ mực nước ngầm hoặc chống sạt lở hố đào; đánh giá sai số dung trọng khô của lớp đất đắp.
  • Kỹ năng nghiệp vụ hiện trường: Lập và quản lý 4 bảng biểu nhật ký công trình; tổ chức kiểm tra nghiệm thu nội bộ và nghiệm thu với tư vấn giám sát/chủ đầu tư; thực hiện công tác thử áp lực đường ống và lập bản vẽ hoàn công.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn phục vụ phương pháp giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết công nghệ và thực hành nghiệp vụ. Về mặt sư phạm, tài liệu sử dụng phương pháp diễn dịch kết hợp các sơ đồ cấu tạo chi tiết (bản vẽ cấu tạo ván khuôn móng, sơ đồ rãnh thoát nước, chi tiết mối nối cốt thép bằng bulông/ống ren, biểu đồ phân lớp đầm nén) giúp người học trực quan hóa trình tự thi công.

Phần bài tập được thiết kế gắn liền với thực tế sản xuất thông qua các bài tập tổng hợp đọc bản vẽ thi công hệ thống cấp nước và thoát nước ngoài nhà. Sinh viên được rèn luyện kỹ năng giải quyết các bài toán kỹ thuật như: tính khối lượng đất đào theo công thức hình lăng trụ cụt, tính toán độ dãn dài cốt thép $45^\circ - 180^\circ$, và xác định số lượng mẫu kiểm tra dung trọng đất đắp tương ứng với khối lượng $100–200 \text{ m}^3$ cho đất cát pha sét hoặc $200–400 \text{ m}^3$ cho đất cát lẫn cuội sỏi.

Về phương thức kiểm tra đánh giá, giáo trình hỗ trợ đa dạng hình thức: đánh giá lý thuyết qua các thông số kỹ thuật (mác vữa, cấp phối bê tông, lưu tốc xói lở), đánh giá kỹ năng tính toán khối lượng, và đánh giá kỹ năng thực hành thông qua bài tập đọc bản vẽ, thiết lập biên bản nghiệm thu theo mẫu quy định. Đối với hoạt động tự học, giáo trình phân định rõ các nội dung sinh viên tự nghiên cứu như: kỹ thuật đào đất thủ công bằng dụng cụ cầm tay, phương pháp trộn bê tông thủ công cho các kết cấu phụ trợ cấp IV, giúp tối ưu hóa thời gian học tập trên lớp dành cho các công nghệ cơ giới hóa.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình Kỹ thuật thi công công trình Cấp thoát nước thể hiện rõ các điểm cập nhật mang tính thực tiễn cao:

  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật và pháp lý hiện hành: Toàn bộ quy trình nghiệm thu, lập hồ sơ chất lượng được xây dựng trực tiếp trên cơ sở Nghị định số 15/2013/NĐ-CP; thủ tục lập bản vẽ hoàn công tuân thủ Thông tư số 27/2009/BXD; công tác ván khuôn bê tông tuân thủ TCVN 4453:1995; quản lý nhật ký theo TCVN 4055:1985; và kiểm soát mối nối cốt thép theo TCVN 8163:2009.
  • Định hướng cơ giới hóa thi công hiện đại: Giáo trình cập nhật mức độ cơ giới hóa công tác đất đạt tỷ lệ $70% - 80%$ trong các công trình xây dựng; cung cấp bảng tra chọn thông số dung tích gầu máy đào nghịch ($0,25 - 1,25 \text{ m}^3$) theo chiều sâu và loại đất; giới thiệu đầy đủ các thiết bị lu lèn hiện đại như đầm rung, đầm chân cừu, đầm bánh hơi và đầm cóc cơ giới.
  • Cập nhật các giải pháp công nghệ vật liệu mới: Đưa vào nội dung giảng dạy phương pháp nối cốt thép bằng ống ren chịu lực tức thì cho các nhóm thép CII, CIII đường kính lớn ($\Phi 14 - \Phi 50\text{mm}$), giúp giảm nhân công và loại bỏ hao hụt do đoạn thép nối chồng; giới thiệu vật liệu gạch chịu axit, vữa chống thấm chuyên dụng, ván khuôn định hình và dàn giáo thép tiêu chuẩn (Minh Khai, Hòa Phát, Tân Trường Thành).
  • Chuẩn hóa hồ sơ nghiệm thu hiện trường: Tài liệu cung cấp chi tiết 4 bảng biểu quản lý thi công hàng ngày và phân định rõ trách nhiệm của 4 bên tham gia nghiệm thu (Nhà thầu, Tư vấn giám sát, Tư vấn thiết kế, Đại diện chủ sở hữu) đối với từng loại nghiệm thu công việc, bộ phận hay hoàn thành giai đoạn.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Giáo trình là tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên trình độ cao đẳng các ngành Công nghệ Kỹ thuật tài nguyên nước, Cấp thoát nước và Môi trường, Quản lý Xây dựng và Đô thị. Tài liệu phù hợp cho sinh viên trong các học kỳ chuyên ngành kỹ thuật thi công.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng trước khi tiếp cận giáo trình này, bao gồm: Vẽ kỹ thuật xây dựng, Trắc địa công trình, Cơ học đất, Thủy lực đại cương và Vật liệu xây dựng.
  • Giảng viên: Tài liệu cung cấp khung bài giảng chuẩn hóa, cơ sở dữ liệu số liệu kỹ thuật, bảng tra định mức cấp phối và hệ thống bài tập đọc bản vẽ phục vụ giảng dạy lý thuyết, hướng dẫn đồ án môn học và thực tập công trường.
  • Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật hiện trường: Là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các kỹ thuật viên thi công, cán bộ giám sát công trình xây dựng dân dụng cấp III, các đơn vị thi công mạng lưới cấp thoát nước đô thị loại IV tra cứu quy trình kiểm tra chất lượng, ghi nhật ký và nghiệm thu bàn giao.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Giáo trình được thiết kế cho sinh viên hệ cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật tài nguyên nước, sinh viên các ngành hạ tầng đô thị, đồng thời là tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật, tư vấn giám sát thi công công trình cấp thoát nước.

2. Cần kiến thức nền nào để học?
Người học cần có kiến thức cơ bản về Vật liệu xây dựng (xi măng, cốt liệu, cốt thép), Cơ học đất (trọng lượng riêng, độ ẩm, độ dốc tự nhiên), Trắc địa (đo đạc, định vị tim mốc) và đọc hiểu Bản vẽ kỹ thuật xây dựng.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu kỹ thuật thi công chung?
Giáo trình phân hóa sâu vào đặc thù công trình cấp thoát nước: kết hợp giữa kỹ thuật thi công tuyến chạy dài (đường ống ngoài nhà) và công trình tập trung (trạm xử lý, mạng lưới trong nhà); tích hợp quy chuẩn thử áp lực đường ống và các biểu mẫu nghiệm thu theo tiêu chuẩn chuyên ngành.

4. Làm sao để tự học giáo trình hiệu quả?
Người học nên kết hợp học lý thuyết kỹ thuật với việc tra cứu các tiêu chuẩn đi kèm (TCVN 4453:1995, TCVN 8163:2009); chủ động giải các bài toán tính khối lượng đào đắp, uốn cốt thép và rèn luyện kỹ năng đọc bản vẽ ở Phần 2. Các phần được chỉ định tự học (như đào đất, trộn vữa thủ công) cần được nghiên cứu kỹ để nắm vững bản chất công nghệ.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?
Giáo trình đi kèm hệ thống bản vẽ thiết kế thi công công trình cấp nước ngoài nhà (HTCN NN), bản vẽ thoát nước ngoài nhà (HTTN NN) ở phần bài tập, cùng hệ thống bảng biểu nhật ký thi công, bảng tra chọn dung tích gầu máy đào và bảng thông số nối cốt thép.

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật thi công công trình Cấp thoát nước cung cấp một hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ các quy định pháp lý về quản lý chất lượng, công nghệ thi công đất, xây gạch, bê tông cốt thép đến quy trình lắp đặt mạng lưới đường ống trong và ngoài công trình. Lộ trình học tập được thiết lập chặt chẽ: nắm vững quy trình nghiệm thu và trắc địa định tuyến $\rightarrow$ thực hành tính toán khối lượng và công nghệ thi công nền móng $\rightarrow$ thi công lắp đặt tuyến ống chuyên ngành $\rightarrow$ đọc hiểu và bóc tách bản vẽ kỹ thuật. Để bổ trợ cho quá trình học tập và nghiên cứu, người học cần kết hợp tham khảo các tiêu chuẩn quốc gia liên quan như TCVN 4453:1995 (kết cấu bê tông toàn khối), TCVN 8163:2009 (mối nối ren cốt thép) và TCVN 4055:1985 (tổ chức thi công và nhật ký công trình).