Bài giảng Công trình bến - cảng - Chương 5: Công trình bến tường cọc

Chương 5. Công trình bến tường cọc.<br /> <br /> Chương 5.<br /> <br /> CÔNG TRÌNH BẾN TƯỜNG CỌC.<br /> 5.1. Khái niệm và phân loại công trình bến tường cọc<br /> 5.1.1. Khái niệm:<br /> <br /> Công trình bến tường cọc là loại kết cấu tường mỏng gồm nhiều cọc riêng lẻ đóng<br /> sát nhau sâu vào trong đất, ổn định của nó là nhờ phần cọc đóng vào trong đất và hệ<br /> thống neo giữ của tường mặt.<br /> 5.1.2.Phân loại:<br /> <br /> Tuỳ theo quan điểm mà tường cọc có thể phân thành các loại:<br /> 5.1.2.1. Theo trạng thái làm việc:<br /> <br /> Tường cừ được phân thành tường cừ tự do, cừ không neo và cừ có neo (tường cừ<br /> một neo, hai neo hay nhiều neo).<br /> 5.1.2.2. Theo vật liệu làm cừ:<br /> <br /> Có thể phân làm ba loại chính gồm: bến tường cừ gỗ, bến tường cừ thép và bến<br /> tường cừ bê tông cốt thép .<br /> 1) Công trình bến tường cừ gỗ:<br /> Thường được sử dụng ở những địa phương có nhiều gỗ, ở vùng nước không có hà,<br /> môi trường xâm thực ít. Gỗ ngập hoàn toàn trong nước sẽ tăng tuổi thọ, do đó có thể<br /> dùng gỗ làm các bến tường cừ đặc biệt là tường cừ không neo. Các loại bến này thích hợp<br /> với chiều sâu nhỏ không lớn hơn 3m.<br /> 2) Công trình bến tường cừ thép:<br /> Có ưu điểm tăng chiều cao của bến do sức chịu vật liệu cao nhất là cừ có neo, tầng<br /> neo càng nhiều càng giảm chiều sâu đóng cọc. Tiết dạng cừ nhiều dạng: cừ phẳng, chữ Z,<br /> chữ T, chữ I... Một ưu điểm nữa là cọc cừ cứngvà dài nên đóng được vào nhiều loại đất.<br /> Liên kết giữa các cọc cừ là khóa thép nên ngăn giữ đất lấp sau tường rất tốt.<br /> Nhược điểm của cừ thép là dễ bị ăn mòn do nước biển cho nên phải bảo vệ bằng<br /> cách sơn quét nhựa đường và các miếng kẽm chịu ăn mòn thay cho cọc ván thép. Loại<br /> này tốn nhiều thép cho nên giá thành thường cao.<br /> Chiều dài cừ thép trong khoảng (12÷30)m, vì vậy cừ thép được ứng dụng nhiều<br /> cho các loại bến dọc bờ có chiều sâu trước bến (10÷12)m.<br /> 3) Công trình bến tường cừ bê tông cốt thép:<br /> So với cừ thép cừ bê tông cốt thép chống tác động ăn mòn của nước biển tốt hơn<br /> song chiều sâu trước bến có phần giảm. Trong trường hợp làm bằng cọc bê tông cốt thép<br /> ứng suất trước thì tiết kiệm được vật liệu và còn đóng được cả vào đất cứng. Đối với<br /> nước ta sử dụng loại công trình này còn cho phép sử dụng được nguồn vật liệu địa<br /> phương.<br /> Với tường bến cao 10m thì cọc có thể dài 25m dày 0,5m nặng tới 15 tấn. Vì cọc dài<br /> và nặng nên thi công khó đảm bảo chất lượng, khó đóng sít, để ngăn đất lấp sau tường<br /> trôi ra ngoài cần phải dùng biện pháp hàn bít đặc biệt đó là vấn đề khó khăn trong thi<br /> công.<br /> 5-1<br /> <br /> Chương 5. Công trình bến tường cọc.<br /> <br /> 5.2. Cấu tạo công trình bến tường cọc không neo<br /> <br /> 4<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3b<br /> <br /> 5<br /> 3c<br /> 2<br /> <br /> 3a<br /> <br /> 1. DÇm mò<br /> 2. T−êng mÆt<br /> 3a. TÇng läc ng−îc<br /> 3b. Khèi ®¸ gi¶m t¶i<br /> 3c. C¸t (®Êt lÊp sau t−êng)<br /> 4. BÝch neo<br /> 5. §Öm va<br /> <br /> Hình 5_ 1 Cấu tạo công trình bến tường cọc không neo.<br /> Công trình bến tường cọc không neo có những bộ phận chính sau: dầm mũ, tường<br /> mặt, đất lấp sau tường, ngoài ra còn có kết cấu đậu tàu và bích neo tàu.<br /> 5.2.1. Dầm mũ.<br /> <br /> Dầm mũ của tường góc thường được làm bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, nhiệm<br /> vụ của nó là nối liền tất cả các cọc trong tường mặt làm thành bức tường liền và tạo thành<br /> một mặt phẳng trước bến để lắp đặt thiết bị đậu tàu tạo điều kiện cho tàu đậu bốc xếp<br /> hàng hoá một cách an toàn thuận tiện.<br /> Để thi công nhanh, đảm bảo chất lượng người ta còn làm dầm mũ đổ tại chỗ có các<br /> bản mặt lắp ghép bằng bê tông cốt thép thay cho các ván khuôn.<br /> Trường hợp tường mặt là cọc ván thép thì dầm mũ còn có tác dụng bảo vệ cọc<br /> không bị môi trường xâm thực, khi đổ dầm mũ phải bao trùm tường mặt dưới mực nước<br /> thấp thiết kế 0,2m.<br /> 5.2.2.Cấu tạo tường mặt<br /> <br /> Tường mặt của công trình bến tường cọc gồm nhiều cọc đơn được đóng liền, liên<br /> kết với nhau tạo thành bức tường.<br /> 1) Tường mặt là cọc bê tông cốt thép bao gồm các tiết diện sau:<br /> - Tiết diện hình chữ nhật, kích thước tiết diện bxh: 50x25; 50x30; 50x35; 50x40;<br /> 50x45.<br /> <br /> h<br /> <br /> Để chống hiện tượng đất lấp sau tường trôi ra ngoài khu nước người ta sử dụng các<br /> dạng liên kết sau:<br /> <br /> b<br /> <br /> Gê - R·nh<br /> <br /> R·nh - R·nh<br /> <br /> Hình 5_ 2 Tiết diện và liên kết cọc chữ nhật BTCT.<br /> 5-2<br /> <br /> Chương 5. Công trình bến tường cọc.<br /> <br /> - Tiết diện chữ T, kích thước:<br /> bc = 1,2÷2,0m<br /> hc = 0,15÷0,20m<br /> b = 0,3÷0,4m<br /> h = 0,45÷0,75m<br /> <br /> h<br /> <br /> hc<br /> <br /> bc<br /> <br /> b<br /> <br /> 25<br /> <br /> Hình 5_ 3 Tiết diện cọc chữ T BTCT<br /> <br /> 60<br /> <br /> Hình 5_ 4 Liên kết cọc chữ T BTCT<br /> - Tiết diện tròn – cọc trụ ống<br /> kích thước:<br /> D = 0,8÷2,0m<br /> δ = 0,10÷0,20m<br /> <br /> δ<br /> <br /> D<br /> <br /> Hình 5_ 5 Tiết diện và liên kết cọc ống BTCT.<br /> 2) Tường cọc là cọc ván thép<br /> <br /> Ph¼ng<br /> <br /> Ch÷ Z<br /> <br /> Hình 5_ 6 Tiết diện cọc ván thép.<br /> Liên kết giữa các cọc là liên kết khoá.<br /> <br /> 5-3<br /> <br /> Lßng m¸ng<br /> <br /> Chương 5. Công trình bến tường cọc.<br /> <br /> Hình 5_ 7 Liên kết cọc ván thép.<br /> 5.2.3. Đất lấp sau tường: Thường dùng hai loại vật liệu là cát và đá hộc.<br /> <br /> Cát có góc ma sát giữa các hạt ϕ = 20÷35o<br /> Đá hộc có góc ma sát giữa các viên đá ϕ = 41÷45o<br /> Đất lấp sử dụng đá hộc có lợi về mặt chịu lực (làm giảm áp lực đất chủ động tác<br /> dụng lên tường mặt) song giá thành lại cao, vì vậy người ta kết hợp khối đá giảm tải và<br /> cát để lấp lòng bến.<br /> 20cm<br /> <br /> 3x4<br /> <br /> 20cm<br /> <br /> 1x2<br /> <br /> 20cm<br /> H−íng dßng ch¶y<br /> <br /> Hình 5_ 8 Cấu tạo tầng lọc ngược.<br /> Giữa cát và đá người ta xử lý tầng lọc ngược để chống hiện tượng cát theo dòng<br /> nước ngầm trôi vào lăng thể đá.<br /> Tầng lọc ngược được cấu tạo ba lớp có kích thước hạt lớn dần theo chiều dòng<br /> nước ngầm, mái dốc của tầng lọc ngược từ 1:1 đến 1:1,25.<br /> 5.3.Công trình bến tường cọc một tầng neo.<br /> Ngoài các bộ phận chính như: dầm mũ, tường mặt, đất lấp sau tường ra công trình<br /> bến tường cọc một tầng neo còn có thêm hệ thống bao gồm: thanh neo và gốc neo.<br /> 5.3.1.Thanh neo.<br /> <br /> Thường làm bằng gỗ, bê tông cốt thép tuy nhiên thông dụng nhất là sử dụng loại<br /> thanh neo bằng thép tròn. Đường kính và chiều dài thanh neo được xác định qua tính<br /> toán.<br /> 1) Khoảng cách giữa các thanh neo<br /> la = n(b + ∆)<br /> n - số cọc nằm giữa hai thanh neo;<br /> b - Kích thước cọc theo phương dọc bến;<br /> ∆ - Khoảng cách giữa hai cọc:<br /> Cọc BTCT tiết diện chữ nhật ∆=2÷5cm;<br /> Cọc chữ T liên kết khoá ∆=0;<br /> 5-4<br /> <br /> Chương 5. Công trình bến tường cọc.<br /> <br /> Cọc chữ Tt liên kết khác ∆=8÷10cm;<br /> Cọc ván thép ∆=0.<br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> la<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br /> la<br /> <br /> Hình 5_ 9 Bố trí hệ thống neo trên mặt bằng.<br /> Để đường kính thanh neo không quá lớn và quá bé chọn: la = 1,5÷2,5m.<br /> <br /> tn<br /> <br /> Ht<br /> <br /> hn<br /> <br /> ha<br /> <br /> 2) Điểm gắn neo<br /> <br /> Hình 5_ 10 Điểm gắn neo theo mặt cắt ngang.<br /> - Theo mặt cắt ngang:<br /> ha = (0,25÷0,35)cm;<br /> <br /> (5. 1)<br /> <br /> hn ≥<br /> <br /> 1<br /> tn<br /> 2<br /> <br /> (5. 2)<br /> <br /> tn ≤<br /> <br /> 1<br /> Ht<br /> 2<br /> <br /> (5. 3)<br /> <br /> Theo mặt bằng với cọc bê tông cốt thép hình chữ nhật thanh neo gắn với hai cọc,<br /> cọc chữ T thanh neo gắn vào sườn chữ T, cọc ống thanh neo bố trí vào giữa cọc, cọc ván<br /> thép thanh neo bố trí giữa cọc phía trong.<br /> <br /> 5-5<br /> <br />