Bài giảng Kỹ thuật thi công - CĐ Công nghiệp và xây dựng

Chia sẻ: Ochuong_999 Ochuong_999 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Bài giảng Kỹ thuật thi công cung cấp cho người học các kiến thức: Công tác đất và gia cố nền móng, Công tác bê tông và bên tông cốt thép, công tác xây, Công tác lắp ghép, công tác hoàn thiện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật thi công - CĐ Công nghiệp và xây dựng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP & XÂY DỰNG  BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT THI CÔNG Dùng cho hệ Cao đẳng chuyên nghiệp (Lưu hành nội bộ) Người biên soạn: Trần Minh Quang Uông Bí, năm 2010
Lêi nãi ®Çu Để đáp ứng kịp thời nhu cầu về tài liệu giảng dạy cho giáo viên và tài liệu học tập cho sinh viênchuyên ngành Xây dựng. Khoa xây dựng đã tiến hành tổ chức biên soạn cuốn " Giáo trình kỹ thuật thi công" Trong lần biên soạn này, các tác giả tham gia biên soạn Giáo trình đã tiếp thu nghiêm túc những đóng góp của người đọc về những điểm cần chỉnh lý và bổ sung, kiến thức mới đảm bảo tính cơ bản , hiện đại và chính xác, khoa học của giáo trình " Giáo trình kỹ thuật thi công" là tài liệu chính thống, bắt buộc sử dụng trong đào tạo chuyên ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp. Đồng thời Giáo trình còn là tài liệu tốt cho các bạn đọc quan tâm khác. Tham gia biên soạn Giáo trình là tập thể cán bộ giảng dạy khoa Xây dựng. Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng sau đây. 1. KSXD. Hà Văn Lưu - Trưởng khoa xây dựng 2. KS. Trần Minh Quang - Chủ biên Tập thể người chỉ đạo, biên soạn giáo trình của khoa xây dựng trường cao đẳng công nghiệp và xây dựng xin giới thiệu cuốn sách với độc giả, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp có tính xây dựng của bạn đọc cho lần tái bản sau. Quảng Ninh, ngày 15/08/2009 Chủ biên KS. Trần Minh Quang 1
CHƯƠNG 1 CÔNG TÁC ĐẤT VÀ GIA CỐ NỀN MÓNG ************************ A. CÔNG TÁC ĐẤT I. KHÁI NIỆM. 1. Các loại công trình và công tác đất. - Xây dựng bất kỳ công trình nào cũng đều có phần công tác đất. - Khối lượng công tác đất phụ thuộc vào qui mô, tính chất và địa hình công trình. Những nơi có địa hình và địa chất phức tạp, thi công đất có thể gặp nhiều khó khăn. - Có những công trình công tác đất chiếm một khối lượng lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng và tiến độ thi công công trình. 1.1- Phân loại công trình đất: Có nhiều cách - Theo mục đích sử dụng: có 2 loại chủ yếu: + Các công trình bằng đất: mương máng, đường sá, bãi chứa .... + Các công trình phục vụ công trình khác: hố móng, rãnh đặt đường ống ..... - Theo thời gian sử dụng: có 2 loại: + Các công trình sử dụng lâu dài: đê, đập, đường sá .... + Các công trình sử dụng ngắn hạn: đê quai, hố móng, rãnh thoát nước ..... - Theo hình dạng công trình: có 2 loại: + Các công trình tập trung: hố móng, san ủi mặt bằng ... + Các công trình chạy dài: đê, đường sá, mương máng.... 1.2- Các dạng công tác đất: - Đào đất: là hạ độ cao mặt đất tự nhiên xuống bằng độ cao thiết kế (như đào móng, đào mương....). Thể tích đất đào thường được kí hiệu là V+ - Đắp đất: là nâng độ cao mặt đất tự nhiên lên bằng độ cao thiết kế (như đắp nền nhà, đắp đê... ). Thể tích đất đắp thường được kí hiệu là V- - San đất: là làm bằng phẳng một diện tích nào đó của mặt đất. Trong san đất bao gồm cả công tác đào và công tác đắp. Lượng đất trong khu vực san có thể vẫn được giữ nguyên, có thể đào bỏ đi hoặc có thể đắp thêm vào.... để đạt đến một cao trình nào đó (như san mặt bằng, san nền đường ....) - Hớt (bóc) : là bóc bỏ lớp đất phía trên không sử dụng như: lớp thực vật, lớp đất phân hoá... Lớp này không có khả năng chịu lực. Thực chất đây là công tác đào nhưng không theo một cao trình cụ thể nào cả mà phụ thuộc vào chiều dày lớp đất cần bóc bỏ. - Lấp đất: là làm cho những chỗ trũng cao bằng khu vực xung quanh. Thực chất đây là công tác đắp, khối lượng đắp phụ thuộc vào cao độ tự nhiên của khu vực xung quanh hoặc độ sâu của vùng đất yêu cầu xử lý. - Đầm đất: là đầm nén các lớp đất mới đổ cho đặc chắc. 2. Các tính chất kỹ thuật của đất và ảnh hưởng của nó đến kt thi công đất. 2.1- Trọng lượng riêng của đất (): Là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất, được xác định bằng công thức: G  = V [g/cm3 ] hoặc [t/m3 ] 2
Trong đó: G - trọng lượng của khối đất có thể tích là V. Trọng lượng riêng của đất thể hiện sự đặc chắc của đất. Thông thường, đất có trong lượng riêng càng lớn thì càng đặc chắc. 2.2- Độ ẩm của đất (W): Là tỉ lệ phần trăm của nước có trong đất. G  G0 W G0 x 100 (%) Trong đó: G0- là trọng lượng khô của đất Muốn thi công dễ dàng thì cần phải có độ ẩm thích hợp cho từng loại đất. Thông thường theo độ ẩm của đất, người ta phân đất ra làm 3 loại: Đất có: - W ≤ 5% : đất khô - W ≤ 30% : đất ẩm - W ≥ 30% : đất ướt. Theo kinh nghiệm, ngoài hiện trường thi công, người cán bộ chỉ huy có thể xác định tương đối chính xác độ ẩm của đất bằng cách bốc một nắm đất bóp chặt lại rồi thả ra, nếu nắm đất vỡ rời ra là đất khô, nếu nắm đất giữ nguyên hình dạng là đất đủ ẩm, nếu nắm đất dính bét trên tay là đất quá ướt. 2.3- Độ dốc của mái đất (i): Là góc lớn nhất của mái dốc khi đào đất (với đất nguyên thể) hoặc khi ta đổ đống hay đắp đất mà đất không bị sạt lở. + Độ dốc của mái đất phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất (), độ dính của đất (C), độ ẩm của đất (W), tải trọng tác dụng lên mặt đất và chiều sâu của hố đào (H). + Xác định độ dốc (i): H Từ hình vẽ 1-1 ta có: i = tg = B Trong đó: i - là độ dốc tự nhiên của đất;  - là góc của mặt trượt; H - chiều cao hố đào (mái dốc); Hình 1-1 : Độ dốc của mái đất B - chiều rộng của hố đào (mái dốc). Thông thường người ta cho độ soải m của mái dốc: 1 B m= i = H = cotg m - còn gọi là hệ số mái dốc. Việc xác định chính xác độ dốc của mái đất có ý nghĩa quan trọng tới sự đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi công và giảm tới mức tối thiểu khối lượng đào. 2.4- Độ tơi xốp của đất (  ): là tính chất biến thiên thể tích của đất trứơc và sau khi đào. Độ tơi xốp được xác định theo công thức: V  V0  x100(%) V0 Trong đó: V0 - thể tích đất nguyên thổ. V - thể tích đất sau khi đào lên. 3
Có 2 hệ số tơi xốp: Độ tơi xốp ban đầu  0 là độ tơi xốp khi đất vừa đào lên chưa đầm nén; và độ tơi xốp cuối cùng  là độ tơi xốp khi đất đã được đầm chặt. Đất càng rắn chắc thì độ tơi xốp càng lớn, đất xốp rỗng có độ tơi xốp nhỏ, có trường hợp có giá trị âm. 2.5- Độ chống xói mòn của đất: là tính không bị dòng nước cuốn trôi khi có dòng nước chảy qua. Muốn không xói lở thì lưu tốc của dòng nước trên mặt đất không vượt quá lưu tốc cho phép. Lưu tốc cho phép là trị số lưu tốc mà ở đấy hạt đất bắt đầu bị cuốn đi. Đất có lưu tốc cho phép càng lớn thì khả năng chống xói lở càng cao. Lưu tốc cho phép của một số loại đất thông thường như sau: - Đối với đất cát: lưu tốc cho phép: v = 0,15 - 0,80 m/s - Đối với đất sét chắc : v = 0,80 - 1,80 m/s - Đối với đất đá : v = 2,00 - 3,50 m/s Những công trình bằng đất có tiếp xúc với dòng chảy cần lưu ý đến tính chất này khi chọn đất thi công. 3. Phân cấp đất. Trong các công tác thi công đất, người ta dựa vào mức độ khó dễ khi thi công để phân cấp. Cấp đất càng cao thì càng khó thi công, mức độ chi phí nhân công và chi phí máy càng lớn. 3.1- Phân cấp đất theo phương pháp thi công thủ công: Phân đất thành 9 cấp, mức độ khó cho thi công tăng dần từ cấp 1 đến cấp 9. (xem bảng, trang 9, GT-KTTC) 3.2- Phân cấp đất theo phương pháp thi công cơ giới: Phân loại đất thành 11 cấp. Từ cấp 1 đến cấp 4 là đất, từ cấp 5 đến cấp 11 là đá . Phân cấp của đất dựa vào chi phí lao động để đào 1m3 đất, còn phân cấp đá dựa vào thời gian khoan 1m dài lỗ khoan.(xem bảng, trang 10, GT KTTC) Việc phân cấp đất đá giúp ta chọn được loại máy thi công và phương pháp thi công hợp lý. II . TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC ĐẤT - Mục đích: Hầu hết các công trình xây dựng đều có liên quan đến công tác đất. Việc xác định khối lượng công tác đất làm cơ sở để lập phương án thi công, lập dự toán hợp lý. Do đó, việc tính toán xác định công tác đất phải tiến hành cẩn thận và chính xác. - Nguyên tắc tính toán: + Đối với những công trình có địa hình đơn giản: Dùng các công thức hình học đơn giản để tính toán. + Đối với những công trình có hình dạng không rõ ràng : thì ta qui đổi thành các hình đơn giản rồi áp dụng các công thức như trên. 1. Tính khối lượng công tác đất theo hình khối: - Đối với hình đống cát : h V= [ab + (a+c)(b+d) + dc] 6 - Đối với khối lập phương : V= a3 4
- Đối với khối hộp chữ nhật : V= a.b.h - Đối với hình nón : h  V= 3 R2 2. Tính khối lượng công tác đất của công trình chạy dài: Với các công trình chạy dài thường gặp như móng băng, đường, mương máng,... thường có kích thước theo chiều dài lớn hơn nhiều lần so với kích thước hai phương còn lại. Do mặt đất tự nhiên không bằng phẳng nên chiều cao tính toán h của công trình luôn thay đổi. Để khối lượng tính toán chính xác, thông thường người ta chia công trình thành nhiều đoạn sao cho trong mỗi đoạn, chiều cao của công trình thay đổi không đáng kể. Công trình càng chia nhỏ làm nhiều đoạn thì số liệu tính toán càng chính xác nhưng đồng thời khối lượng tính toán sẽ tăng lên. Sau khi đã chia ra từng đoạn, ta xác định các thông số hình học của các tiết diện ở hai đầu đoạn. Thể tích của hình chạy dài tính gần đúng theo công thức sau: F1  F2 V1 = 2 .L (1-1) hoặc V2 = Ftb.L (1-2) Trong đó : F1 - diện tích của tiết diện trước; F2 - diện tích của tiết diện sau; L - chiều dài của đoạn công trình cần tính; Ftb - diện tích của tiết diện trung bình mà ở đó chiều cao của tiết diện bằng trung bình cộng của chiều cao hai tiết diện trước và sau. Hình 1-3 : Sơ đồ để tính khối lượng công tác đất của công trình chạy dài Thể tích thực V của đoạn công trình luôn nhỏ hơn V1 và lớn hơn V2. V1 > V > V2 Vì vậy các công thức trên chỉ nên áp dụng cho các công trình có chiều dài L
Với các công trình khác, người ta thường sử dụng công thức của Winkler. Cách thành lập công thức như sau: Cho trượt tiết diện bé theo trục công trình đến khi chồng lên tiết diện lớn. Các điểm A’, B’, C’, D’ sẽ trùng lên các điểm A, B, C, D của tiết diện lớn. Từ hai đường CC’ và DD’ ta kẻ hai mặt phẳng thẳng góc xuống mặt đáy công trình (C’D’EF) chia đoạn công trình ra làm ba khối. Một khối (V1) nằm giữa hai mặt phẳng `thẳng đứng và hai khối chóp (V1, V2 ) nằm ngoài hai mặt phẳng đó. Hình 1-4 : Sơ đồ để tính toán theo phương pháp Winkler Thể tích của đoạn công trình được tính theo công thức: V = V1 + V1 + V2 (1-3) Theo (1-1) ta có: ( F1  1   2 )  F2 V1 = 2 .L (1-4) Trong đó: 1, 2 - diện tích đáy tam giác của các khối hình chóp; F1, F2 - diện tích các tiết diện ở 2 đầu đoạn công trình; L - chiều dài đoạn công trình. 1 1 Và: V1 = 3 1 L ; V2 = 3 2 L (1-5) Thay (1-4), (1-5) vào (1-3) ta được: ( F1  1   2  F2 ).L 1 1 V= 2 + 3 1 L + 3 2 L F1  F2 1  V = 2 .L - 6 L (1 + 2) (1-6) Với một đoạn công trình, độ nghiêng của đáy công trình không lớn và hệ số mái dốc của hai bên sườn công trình bằng nhau, ta có thể chấp nhận một sai số để có 1 = 2. Như vậy: 1 1 = 2 = 2 (h - h’)2 m (1-7) h1  h2 h3  h4 Trong đó: h= 2 ; h’ = 2 ; 6
m - độ soải của mái dốc hai bên sườn xem như bằng nhau. Nếu hai bên sườn m1  m2 có độ soải khác nhau thì khi đó lấy: m = 2 ; với m1, m2 lần lượt là độ soải của mái dốc 2 bên. Thay (1-7) vào (1-6) ta được công thức Winkler: F1  F2 1 V = [ 2 - 6 (h - h’)2 m ] . L III . CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG NỀN ĐẤT 1. Giải phóng mặt bằng thi công : Giải phóng mặt bằng bao gồm một số công việc sau: đập phá công trình cũ không sử dụng đến, di chuyển mồ mả hoặc những công trình có sẵn trên mặt bằng thi công, tháo dỡ bom mìn ( nếu có ), đào bỏ cây và rễ cây, phá đá mồ côi trên mặt bằng (nếu cần thiết), xử lý thảm thực vật thấp, dọn sạch chướng ngại vật tạo thuận lợi cho thi công. Trước khi thi công cần phải thông báo trên các phương tiện thông tin đại chúng để những người có công trình ngầm nổi trong khu vực thi công (mồ mả, đường điện, đường nước....) biết để có kế hoạch di chuyển. Sau một thời gian qui định, chủ đầu tư phải làm các thủ tục để di chuyển. Đối với việc di chuyển mồ mả phải theo đúng phong tục và qui định về vệ sinh. Nếu khu vực có bom mìn chưa nổ phải thuê công binh dò mìn và kịp thời vô hiệu hoá bom mìn. Đối với các công trình cũ như nhà cửa, công trình xây dựng phải có thiết kế phá dỡ bảo đảm an toàn và vệ sinh môi trường; tận thu vật liệu còn sử dụng được. Nếu trong mặt bằng thi công có cây to thì phải chặt hạ hoặc di chuyển, rễ cây phải được đào bỏ hết để tránh mối mục làm hư và yếu nền đất sau này. Nếu có đá mồ côi thì có thể giải phóng bằng việc đánh mìn. Hòn nào cần để lại phải do kiến trúc sư quyết định. Những lớp đất cỏ hoặc đất màu nên hớt bỏ thu gom vào một chỗ để sau này sử dụng vào việc trồng cỏ và cây trên mặt bằng. Những nơi lấp đất nếu có bùn phải tát nước vét bùn để tránh nền đất sau này không ổn định. 2. Tiêu nước mặt - Hạ nước ngầm: 2.1 Tiêu nước mặt: Là hạn chế nước chảy vào mặt bằng thi công. Thường dùng một số biện pháp sau: - Đào rãnh thoát nước: Để cho nước không tràn vào mặt bằng công trình mỗi khi có mưa, ở phía cao của khu đất thi công ta đào các rãnh thoát nước để dẫn nước đi hướng khác. Còn ở phía thấp công trình có thể đào hệ thống rãnh xương cá để dẫn nước từ công trình ra ngoài. Tiết diện của rãnh phụ thuộc vào điều kiện địa chất, lưu lượng dòng chảy. Nếu không có điều kiện thoát nước tự chảy phải bố trí hệ thống bơm tiêu nước. Độ dốc của rãnh thoát nước theo chiều nước chảy phải  0.003. 7
- Dùng đê quai: Trường hợp mưa lớn rãnh không thể thoát nước kịp thì ở phía thấp của rãnh người ta thường đắp thêm đê quai. 2.2. Hạ nước ngầm: Khi đào móng mà cốt đáy móng thấp hơn mực nước ngầm thì cần phải lập biện pháp hạ mực nước ngầm. Muốn xác định mực nước ngầm có thể dựa vào kết quả khoan thăm dò địa chất hoặc có thể đào một giếng thăm. Hạ mực nước ngầm là làm cho nước ngầm hạ thấp cục bộ ở một vùng nào đó bằng cách nhân tạo nhằm bảo đảm thông suốt quá trình thi công trong khu vực. Có mấy cách hạ mực nước ngầm như sau: a) Đào rãnh lộ thiên: thường áp dụng khi hố móng rộng và sâu, và mực nước ngầm ở khá cao. Người ta đào các rãnh ở chân hố móng sâu hơn đáy móng khoảng 0,81m. Theo chiều dài rãnh cứ 10m lại đào một hố ga tích nước và đặt bơm vào các hố ga này bơm nước ra ngoài.(hình 1-5b) Nếu lưu lượng nước ngầm lớn mà ta bơm như trên thì đất ở đáy hố móng và bờ vách sẽ bị trôi theo nước làm hỏng vách đất hố móng. Khi đó người ta không dùng loại hố móng với mái dốc nghiêng được mà dùng hệ thống tường cừ để đỡ vách đất.(hình 1-5a). Để máy bơm hoạt động tốt, thành hố tích nước không bị sạt lở và đất không chảy theo nước, ta thường sử dụng ống sành hoặc bêtông có đk từ 40 đến 60cm và cao 1m để làm thành. a) Khi MNN lớn b) Khi MNN nhỏ Hình 1- 5 : Rãnh lộ thiên để hạ mực nước ngầm Trường hợp hố móng đào ở nơi đất cát hạt vừa và nhỏ thì ở phần dưới của hố tích nước thường rải một lớp sỏi nhỏ. b) Rãnh ngầm: Xung quanh hố móng chừng 5 - 10m người ta đào một hệ thống rãnh sâu hơn đáy móng khoảng 1-2m rồi lấp bằng những cuộn vật liệu thấm nước hoặc bằng các ống thấm (ống sành có khía lỗ) xung quanh bọc bằng các tấm thấm nước để dòng nước Hình 1- 6 : Rãnh ngầm 8 để hạ mực nước ngầm
tiêu chảy được dễ dàng. Để dễ thoát nước, đáy rãnh thường phải có độ dốc khoảng 0.03-0.04. Miệng rãnh lấp bằng đất sét không thấm nước dày khoảng 50cm để cho nước đục trên mặt không mang những hạt mịn thấm vào tầng lọc ở bên dưới. Hệ thống rãnh này được dẫn đến các hố thu nước rồi từ đó dùng máy bơm đẩy nước ra ngoài. c) Dùng giếng thấm: Áp dụng khi mực nước ngầm không sâu lắm, đất có lưu lượng nước ngầm nhỏ, hệ số thấm lớn, chiều sâu hố móng không lớn. Hệ thống giếng thấm được đặt ngoài phạm vi hố móng. Khi bơm nước trong giếng thấm, nước ngầm trong đất sẽ hạ xuống theo hình phễu nên mỗi giếng chỉ hạ mực nước ngầm trong một phạm vi nhất định. Vì vậy, phải căn cứ vào lưu lượng nước ngầm, công suất của máy bơm để bố trí các giếng thấm sao cho hố móng lúc nào cũng khô. Dùng giếng thấm có các nhược điểm là: thi công giếng tốn nhiều công, lắp ráp giếng phức tạp và có cát lẫn trong nước khi máy bơm hút nước làm máy bơm mau hỏng. d) Dùng ống kim lọc: Ống kim lọc dùng để hạ nước ngầm trong đất cát, đất cát lẫn sỏi, có hệ só thấm k = 1m đến 100m/ngày đêm. Thiết bị này là một hệ thống giếng lọc có đường kính nhỏ bố trí sát nhau theo đường thẳng ở xung quanh hố móng. Các giếng lọc nhỏ này được nối với máy bơm chung bằng các ống tập trung nước. Kim lọc là một ống thép nhỏ có đk 50-68mm, dài tới 10m và có 3 phần chính: - Đoạn trên là ống thép đầu hút nước (1). Độ dài đoạn này tuỳ theo ý đồ hạ mực nước ngầm tại vị trí hút. - Đoạn lọc gồm 2 ống lồng vào nhau có khoảng hở ở giữa. Ống bên trong là ống thu nước không đục lô (2), nối liền với ống hút ở trên. Ống bên ngoài là ống thấm nước có khoan lỗ (3), đường kính lớn hơn ống đoạn trên một chút. Bên ngoài ống thấm được quấn bằng dây thép uốn kiểu lò xo (4). Bên ngoài cuộn dây thép là lưới lọc. Bên ngoài nữa bố trí thêm một lưới cứng và thô hơn (5) để bảo vệ lưới lọc khỏi bị hư hỏng khi hạ xuống và rút lên khỏi lỗ. - Đoạn cuối gồm có van hình khuyên (6), van hình vành cầu (7) Hình 1- 7 : Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của kim lọc 9 a) Khi hạ ống kim lọc vào đất b) Khi hút nước ngầm lên
và bộ phận xói đất hình răng cưa (8). *Nguyên lý hoạt động của kim lọc: Khi đưa kim lọc vào đúng vị trí cần hạ, dùng búa gõ nhẹ cho phần đầu của kim cắm vào đất. Sau đó nối miệng ống hút với bơm cao áp rồi bơm nước vào trong ống với áp lực cao (6-8 atm). Nước trong ống bị nén, nó đẩy van hình khuyên đóng lại và mở van hình cầu. Nước theo các lỗ ở các răng nhọn phun ra ngoài. Với áp suất lớn trong ống, các tia nước phun ra xung quanh làm cho đất ở khu vực đầu kim lọc bị xói lở kéo theo bùn đất phun lên mặt đất. Do trọng lượng bản thân và sức nén của người, ống kim lọc được từ từ hạ xuống đến độ sâu cần hạ (hình 1-7a). Đến khi đạt độ sâu, người ta ngừng bơm. Sau đó đổ vào xung quanh phần lọc của ống một lớp cát và sỏi to để tạo thêm máng lọc. Trên miệng lỗ ta chèn thêm một lớp đất sét để giữ cho không khí không lọt vào ống kim lọc. Tiếp đó đến giai đoạn hoạt động của kim lọc. Ống hút nước của kim lọc được nối với ống gom nước và bơm hút nước. Khi bơm hút hoạt động, nước được hút lên, nước ngầm sẽ ngấm qua hệ thống lọc vào và đẩy van hình khuyên mở ra để tràn vào ống hút. Đồng thời do áp suất của nước ngầm đẩy van hình cầu đóng lại không cho nước lẫn bùn đất chui vào ống kim lọc(hình 1-7b). Hệ thống kim lọc có ưu điểm là thi công gọn nhẹ, hiệu quả cao, kết cấu của nền đất không bị phá huỷ như các biện pháp khác. Sơ đồ bố trí hệ thống kim lọc tuỳ thuộc vào MNN và diện tích khu vực cần hạ. Hệ thống kim lọc có thể bố trí theo chuỗi hoặc theo vòng khép kín tuỳ thuộc vào khu vực cần hạ mực nước ngầm. Nếu hố đào hẹp nên bố trí một hàng chạy dọc công trình(hình 1-8a). Nếu hố đào rộng thì bố trí hai hàng hai bên(hình 1- 8b). Hình 1- 8 : Sơ đồ bố trí hệ thống kim lọc a) Đối với hố đào hẹp b) Đối với công trình rộng (1) - kim lọc (2) - ống gom nước (3) - máy bơm (4) - mực nước ngầm (5) - mực nước hạ 10
3. Định vị công trình và chống sạt lở 3.1- Định vị công trình: Là xác định vị trí của công trình sẽ xây dựng trên thực địa. Trước khi thi công, các bên liên quan tiến hành họp bàn giao mốc chuẩn cho đơn vị thi công. Mốc chuẩn thường được làm bằng bêtông cốt thép và được đặt ở vị trí không vướng vào công trình và được bảo vệ cẩn thận. Nội dung định vị công trình là dùng hệ thống cọc phụ để xác định tim cốt của công trình (móng, cột ....) và các số liệu liên quan khác. Định vị công trình có thể tiến hành bằng các loại máy trắc đạc hiện đại như máy kinh vĩ, máy thuỷ bình... hoặc có thể dùng các biện pháp thủ công đơn giản (như cân dây nước, thước dây...), nhưng phải đảm bảo số liệu chính xác. 3.2- Giác móng công trình : Muốn cố định vị trí móng công trình trên mặt đất sau khi đã định vị, ta tiến hành làm các cọc ngựa, bởi vì sau khi định vị (rắc vôi hoặc vạch dấu trên đất) thì các kích thước móng sẽ được thi công và đào đi mất. Để kiểm tra lại tim móng và các kích thước móng thì các giá ngựa đóng vai trò quan trọng. Điểm đặt giá ngưa cách mép trên hố móng khoảng 1,5-2m. Mỗi góc công trình đặt một giá ngựa kép và mỗi đầu trục tim đặt một giá ngựa đơn. Giá ngựa kép gồm 3 cọc nằm ở 3 đỉnh của một tam giác vuông cân. Đóng vào 3 cọc 2 miếng ván sao cho các cạnh trên của miếng ván tạo thành một mặt phẳng ngang. Trên mặt trên của ván ta đóng các đinh để đánh dấu tim móng hay kích thước móng. Muốn kiểm tra hay xác định tim hoặc kích thước móng ta chỉ việc căng dây và dọi xuống hố móng là xác định được ngay. Để cố định chắc chắn các cọc ta có thể đóng các thanh giằng ngang và chéo. Ở các trục giữa của công trình thường đặt các giá ngựa đơn. Khi đó chỉ cần 2 cọc và 1 miếng ván. 3.3- Giác mặt cắt hố đào: a. Nếu mặt bằng phía trên hố đào bằng phẳng: thì khoảng cách từ tâm hố đào đên mép hố đào là: l = b/2 + m.H Trong đó: b - chiều rộng của đáy hố đào, H - chiều sâu của hố đào, m - hệ số mái dốc hố đào. b. Nếu mặt bằng phía trên hố đào có độ dốc: giả sử mặt đất có độ dốc đều với hệ số mái dốc là n thì chiều rộng của hố đào tính từ tim hố về hai bên là: - Về phía thấp: 11
n b    m.H  l1 = n  m  2  - Về phía cao: n b    m.H  l2 = n  m  2  Trường hợp không xác định được độ dốc của mặt đất thì có thể dùng máy thuỷ bình và thước đo góc để giác vị trí hố đào. 3.4- Giác mặt cắt nền đắp: a. Nếu mặt bằng nền đắp bằng phẳng: thì khoảng cách từ tâm khối đắp đến chân mái dốc là: l = b/2 + m.H Trong đó: b - chiều rộng của đỉnh nền đắp, H - chiều cao của nền, m - hệ số mái dốc khối đắp. b. Nếu mặt bằng nền đắp có độ dốc: giả sử mặt đất có độ dốc đều với hệ số mái dốc là n thì khoảng cách từ tâm khối đắp đến chân mái dốc khối đắp về hai phía là: - Về phía thấp: n b    m.H  l1 = n  m  2  - Về phía cao: n b    m.H  l2 = n  m  2  Trường hợp độ dốc của mặt đất không đều thì có thể dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để giác mặt cắt nền đắp. 3.5. Các biện pháp chống sạt lở đất khi đào: Khi thi công đào đất, ta phải giữ cho tường đất của chúng ổn định, vững chắc và không bị sụt lở, an toàn trong suốt quá trình thi công. Muốn vậy ta phải đào theo mái dốc hoặc phải dùng các biện pháp chống đỡ vách đất của tường hố đào. Chống đỡ vách đất rất cần thiết trong các trường hợp sau: - Đất có độ dính nhỏ, nếu đào theo biện pháp mái dốc thì khối lượng đào sẽ rất lớn. - Có những trường hợp không thể đào theo mái dốc vì địa hình hoặc mặt bằng không cho phép. 12
- Mực nước ngầm cao hơn cốt đáy móng. Khi đào đất, nếu chiều sâu hố đào không lớn, đất có độ dính tốt, cốt đáy móng trên mực nước ngầm và thời gian để ngỏ hố móng ngắn hạn thì cho phép đào thẳng đứng mà mà không cần chống đỡ theo phạm vi giới hạn cho ở bảng sau đây: Bảng cho chiều sâu hố đào theo vách thảng đứng mà không cần chống đỡ đối với một số loại đất. Thứ Tên các loại đất Chiều sâu cho phép tự (m) 1 Đất cát, đất sỏi đắp. không quá 1,00m 2 Đất cát pha sét, đất sét pha cát. không quá 1,25m 3 Đất thịt và đất sét. không quá 1,50m 4 Các loại đất rắn chắc không quá 2,00m Hoặc chiều sâu hố đào khi đào vách thẳng đứng có thể tính theo công thức sau:   1  2c    q     K .tg  450   htd =   2  Trong đó: htd: chiều sâu cho phép đào thẳng đứng; ,c,: trọng lượng riêng, độ dính đơn vị và góc nội ma sát của đất. K: hệ số an toàn, thường lấy K=1,5 - 2,5 q: phụ tải đè lên mặt đất. Các giá trị , c hay phụ thuộc vào độ ẩm W của đất cho nên htd cũng phải thay đổi khi đất khô hoặc ướt. Khi chiều sâu hố móng đào lớn hơn, ta phải đào theo mái dốc để không bị sạt lở, nhưng khi đó phát sinh các vấn đề như: khối lượng thi công đào đất tăng lên, mặt bằng thi công không cho phép đào mái dốc....Khi đó ta cũng đào thẳng đứng nhưng phải dùng các biện pháp chống sạt lở cho vách hố đào. Có các biện pháp sau: a. Chống đỡ bằng ván ngang: Sử dụng khi hố đào có độ sâu tương đối lớn (3 - 5m) mà độ dính của đất nhỏ, ở những vùng không có hoặc có nước ngầm rất ít. Các tấm ván dày 4-5 cm được ghép với nhau thành những mảng ván rộng 0,5 đến 1m. Sau khi đào xuống một quãng bằng hoặc lớn hơn bề rộng mảng ván thì tiến hành chống đỡ vách đất bằng cách đặt các mảng ván áp sát vào hai bên vách đất rồi dùng những thanh chống ngang (thanh văng gỗ 8x10 hoặc gỗ tròn 12 đến 18cm) tỳ lên các nẹp đứng 5x25x50mm. Thanh văng phải cắt dài hơn khoảng cách giữa hai nẹp đứng 2-3cm. Khi văng dùng búa gõ chỉnh để thanh văng vuông góc với nẹp. Nếu thanh văng hụt thì dùng nêm chèn cho chặt. Mảng ván trên cùng đặt cao hơn mặt đất một ít để đất đá không lăn vào hố móng và rơi vào đầu người. 13
Tiếp tục đào sâu từng đợt và áp ván chống vách như trên cho đến khi đạt cốt thiết kế. Khi đã đào hết độ sâu thì đặt một nẹp đứng dài suốt từ miệng đến đáy hố đào bên cạnh các nẹp phụ. Rồi lại dùng thanh văng tỳ vào các nẹp đứng chạy suốt đó để chống đỡ và liên Hình 1-9a : Chống sạt lở vách hố đào kết các mảng ván với nhau. bằng ván ngang với hố móng hẹp. Nếu đất có độ dính tốt như 1. Ván ngang, 2. Thanh chống, đất sét và đất chắc mà độ sâu hố 3. Thanh văng, 4. Nẹp đỡ. đào không sâu quá 3m thì có thể đặt những mảng ván thưa với khe hở 10 - 20 cm để đỡ tốn ván. Nếu hai vách hố đào cách xa nhau thì thường dùng thanh chống chéo chống vào thanh chống đứng ( hình 1- 9b). Chống kiểu này đơn giản, dễ thực hiện nhưng các thanh chống xiên làm cản trở đến công tác thi công đất. Khi chiều sâu hố đào từ 2m trở lên, chiều rộng hố đào quá lớn và mặt bằng thi công cho phép thì thường dùng thanh giằng (hình 1 - 9c). Khoảng cách đoạn giằng B phải đảm bảo: B > H/tg Hình 1 - 9b : Dùng thanh chống chéo để tăng cường cho thanh chống đứng Hình 1 - 9c : Dùng thanh giằng gia cố thành hố đào. Trong đó: H - chiều sâu hố đào được tính bằng mét.  - góc nội ma sát của đất. b. Chống đỡ bằng ván dọc: Sử dụng khi đất có độ dính nhỏ hoặc đất rời rạc, trong vùng đất ướt hoặc đất chảy với chiều sâu hố đào từ 3 - 4 m. Dùng các Hình 1-10 : Chống sạt lở vách tấm ván dày 5cm vót nhọn một hố đào bằng ván dọc với hố móng hẹp. 1. Ván dọc, 2. Nẹp ngang, 14 3. Thanh văng, 4. Nẹp đỡ.
đầu đóng xuống cả hai bên mép hố đào, đồng thời với việc móc đất cho đến khi đạt độ sâu yêu cầu. Sau đó dùng các thanh nẹp ngang 5x25cm liên kết các tấm ván dọc lại với nhau rồi dùng các thanh văng ngang kết hợp với gỗ tỳ để tạo thành một hệ thống chống vách đất. Đối với những hố sâu thì phải dùng nhiều tầng chống bằng ván dọc. c. Chống đỡ bằng ván cừ: Sử dụng khi mực nước ngầm cao, đất yếu và không ổn định. Ván cừ có thể sản xuất bằng gỗ hoặc bằng thép. Bức tường chắn đất do ván cừ tạo nên gọi là tường cừ. Việc đào đất sẽ được tiến hành sau khi đóng xong ván cừ. *Ván cừ gỗ: Sử dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, ván cừ được đóng sâu xuống dưới đáy móng từ 0,5-0,75m. Nếu chiều sâu đóng ván cừ  2,5m thì dùng ván dày từ 5-7cm. Nếu chiều sâu đóng ván cừ từ 3-4m thì dùng ván dày từ 8- 12cm. Cách nối ghép ván cừ gỗ như sau: Hình 1-11 : Nối ghép ván cừ gỗ. a) Nối kiểu đuôi én với ván dày  10cm b) Nối kiểu mộng vuông với ván dày hơn 10cm Đào đến độ sâu 1m thì bắt đầu dùng các thanh nẹp ngang và các thanh văng để giữ ổn định cho các tấm ván cừ. Khoảng cách giữa các thanh nẹp ngang theo chiều sâu từ 0,8-1,2m. *Ván cừ bằng thép: áp dụng khi hố đào có chiều sâu lớn hơn 3m, áp lực của đất và nước lớn. Dùng ván cừ thép có nhiều ưu điểm vì sẽ giảm số thanh chống ngang, giảm tối đa lượng nước vào hố và sử dụng được nhiều lần. Tuy nhiên chi phí mua ban đầu lớn. Theo hình dáng tiết diện, có 3 loại ván cừ thép phổ biến là: ván cừ phẳng, ván cừ khum và ván cừ lacsen. Hình 1 - 12 : Các dạng mặt cắt của ván cừ thép. 15
Chiều dài ván cừ thép từ 8-15 m, dày từ 12-16 ly, khoảng cách giữa hai mép ván cừ từ 320-450. Với ván cừ khum và ván cừ lacsen thì hai thanh liền nhau được ghép một úp một ngửa (hình 1-13). Hình 1 - 13 : Nối ghép ván cừ thép. a) Ghép ván cừ khum b) Ghép ván cừ lacsen Trình tự thi công: Dùng máy đóng cọc hoặc ép cọc đóng (ép) ván cừ sâu xuống dưới đáy móng từ 0,5 đến 1m, sau đó tiến hành đào đất, đào đến độ sâu 1m thì bắt đầu dùng các thanh nẹp ngang và các thanh văng để giữ ổn định cho các tấm ván cừ. IV . CÔNG TÁC ĐÀO VÀ VẬN CHUYỂN ĐẤT 1. Đào và vận chuyển đất bằng thủ công: 1.1- Dụng cụ đào đất: Thường dùng một số loại dụng cụ truyền thống như: cuốc, xẻng, xà beng, quang gánh .... 1.2- Tổ chức đào đất: Việc đào đất bằng thủ công phải sử dụng nhiều nhân công, vì vậy phải phân công các tổ đội theo các tuyến làm việc, tránh tập trung nhiều người vào một chỗ. mặt bằng phải bằng phẳng để thuận tiện cho việc vận chuyển. Biện pháp thi công cụ thể cho một số trường hợp như sau: - Đào các hố móng hẹp và sâu  1,5m: thường dùng cuốc bàng, xẻng và xà beng để đào và hất đất lên khỏi miệng hố. - Đào các hố móng sâu hơn 1,5m và rộng, hoặc những hố móng hẹp sâu nhưng kéo dài thì phải đào kiểu bậc thang theo từng lớp một, mỗi lớp sâu từ 20 đến 30cm, rộng từ 2 đến 3m, 2 đến 3 công nhân đào một bậc. Hình 1-14 : Đào hố móng rộng theo kiểu bậc thang. Hình 1-15 : Đào hố móng hẹp và sâu theo kiểu bậc thang. - Đào những hố móng có nước ngầm hoặc trong mùa mưa, để đề phòng nước chảy tràn lan trên mặt bằng; ở mỗi lượt đào ta nên đào trước một rãnh sâu thu nước vào một chỗ để bơm thoát đi (hình 1-16). 16
Trước tiên ta đào một rãnh tiêu nước (1) xuống một độ sâu nào đó rồi mới đào lan ra phía nông hơn. Nếu hố móng có chiều dài lớn thì nên đào từ hai đầu vào giữa để tăng tuyến và sử dụng cùng lúc được nhiều người. 1.3 Vận chuyển đất: Có thể dùng băng chuyền hoặc ròng rọc để chuyển đất lên cao, dùng xe rùa để vận chuyển gần và dùng xe cải tiến hoặc xe goòng để vận chuyển đất đi xa. Thời điểm tốt nhất để thi công đất là mùa khô, ít mưa. Nếu phải thi công đất vào mùa mưa thì phải có biện pháp xử lý thích hợp. 2. Đào và vận chuyển đất bằng cơ giới: 2.1- Đào đất bằng máy đào gầu thuận: a. Đặc điểm: Máy đào gầu thuận có tay cần và tay gầu khá ngắn nên rắn chắc và khoẻ, đào được đất từ nhóm I đến nhóm IV với khối lượng lớn, hố đào sâu và rộng. Máy chỉ làm việc tốt ở những nơi đất khô ráo. Sử dụng thuận tiện trong trường hợp vừa đào vừa đổ đất lên xe để vận chuyển đi xa. Nhược điểm của loại này là phải đào thêm những đường lên xuống cho máy và xe vận chuyển, vì vậy khối lượng đào đất tăng lên, xe tải phải lên xuống hố nhiều lần. b. Các kiểu đào: Có hai kiểu đào là đào dọc và đào ngang * Đào dọc: Máy và ô tô chạy dọc theo khoang đào, đào thành khoang dài. Kiểu này áp dụng khi đào các hố móng lớn như kênh mương hay lòng đường, Hình 1-17 : Máy đào gầu thuận đào đất theo kiểu đào dọc đổ bên. 17 Hình 1-18 : Máy đào gầu thuận đào đất theo kiểu đào dọc đổ sau.
khi khai thác đất hay vận chuyển vật liệu. Trong đào dọc còn chia làm hai loại sau: - Đào dọc đổ bên: Xe ô tô đứng ngang và chạy song song với đường di chuyển của máy đào. Cách này phù hợp khi khoang đào rộng, vị trí đứng của ô tô không hạn chế. - Đào dọc đổ sau: Xe ô tô đứng sau máy đào, lúc vào lấy đất xe ô tô phải lùi theo rãnh đào. Cách này sử dụng khi khoang đào hẹp và sâu. *Đào ngang: Phương đào vuông góc với với phương di chuyển của máy đào hoặc vuông góc với khoang đào. Kiểu này áp dụng khi khoang đào rất rộng. 2.2- Đào đất bằng máy đào gầu nghịch: Máy đào gầu nghịch chỉ đào được những hố móng nông, sâu nhất là khoảng 5,5m. Thường dùng để đào những mương rãnh nhỏ, chạy dài (phục vụ cho việc đào đường ống cấp thoát nước, cáp điện, móng băng của các công trình xây dựng). Máy loại này đào được đất nhóm I - II với loại có dung tích gầu đến 0.15 m3; đào được đất cấp III với loại có dung tích gầu chỉ đến 0,5 m3. Hình 1-20 : Các sơ đồ đào đất bằng máy đào gầu nghịch. a) Đào ngang b)Đào dọc Máy này có năng suất thấp hơn máy đào gầu thuận cùng dung tích gầu nhưng nó lại đào được ở những nơi có mạch nước ngầm, không cần đào thêm đường lên xuống cho bản thân nó và cho ô tô vận chuyển đất. Với những công trình nhỏ, đứng riêng lẻ hay các hố móng trụ độc lập ...có độ sâu không lớn thì nên dùng loại máy này. Với máy đào này cũng có hai kiểu đào như máy đào gầu thuận. 2.3- Đào đất bằng máy đào gầu dây: Máy đào gầu dây có cần dài lại có thêm gầu nối với cần bằng hệ thống dây cáp và ròng rọc có thể văng ra xa nên có phạm vi hoạt động lớn. Máy này đào được những hố móng sâu (tới 20m). Sử dụng thích hợp cho đất mềm và những nơi có nước.Thường dùng khi phải đào đất tại những nơi liền hố móng hoặc đổ đất vào nơi cần đắp. 2.4- Đào đất bằng máy đào gầu ngoạm: Máy đào gầu ngoạm đứng cao và đào sâu.Thường dùng để đào những hố thẳng đứng, đào giếng, đào hố sâu có thành là ván chắn, những nơi ngập 18
nước.Cũng có thể đặt máy trên một sà lan để đào các kênh mương ở vùng đồng bằng nhiều nước. 2.5- Năng suất của máy đào một gầu: Các máy đào một gầu làm việc theo chu kỳ nên năng suất của máy xác định theo công thức: 3600 K s .q. PKT = Tck 0 Trong đó: PKT: năng suất kỹ thuật của máy (m3/h) Tck : chu kỳ hoạt động của máy (s) q : dung tích của gầu (m3) Ks: hệ số xúc đất . 0: hệ số tơi xốp ban đầu của đất. Năng suất thực dụng của máy: PTD = PKT.Z.Kt Trong đó: Z: số giờ máy làm việc trong 1 ca. PTD: năng suất thực dụng của máy (m3/ca) Kt: hệ số sử dụng thời gian, thường lấy Kt = 0,8 - 0,85. Từ các công thức ta thấy, muốn nâng cao năng suất của máy xúc ta phải giảm Tck và nâng cao hệ số xúc đất Ks và làm sao cho hệ số sử dụng thời gian là tối đa (Kt=max). 2.6- Máy đào nhiều gầu: Là những máy đào có nhiều gầu gắn vào hệ thống chuyển động dạng xích hay dạng rôto. 2.7- Đào đất bằng máy ủi: a. Đặc điểm: Máy ủi đất thường là một máy kéo có lắp thiết bị ủi để đào và vận chuyển đất. Máy có thể làm việc độc lập hoặc kết hợp với các máy khác. Máy ủi thường được sử dụng cho những công việc sau: - Chuẩn bị hiện trường như nhổ gốc cây, san đất, gạt đất, gạt các bụi rậm. - San mặt bằng công trình, công trường hoặc san nền đường vận chuyển (đường tạm). - Bóc lớp đất thực vật hoặc lớp đất phong hoá trên bề mặt công trình. - Đào hố móng hoặc rãnh rộng, chiều sâu không lớn đồng thời vận chuyển đất (đến đất cấp III) đi đắp hoặc đi đổ. - Lấp đất những chổ trũng, hào, rãnh hố móng. - Đắp nền đất cao từ 1 đến 1.5m từ các bãi đất ở xung quanh. b. Các sơ đồ di chuyển của máy ủi: - Đào thẳng về lùi: Lùi Tiến Đào đất Vận chuyển Đổ đất Máy ủi chạy thẳng vừa đào vừa vận chuyển đất đến nơi đổ. Sau đó chạy giật lùi về vị trí đào. Sử dụng sơ đồ này khi vận chuyển lấp các hố rãnh cự ly 10 đến 50m. - Đào kiểu tiến quay: Máy ủi đào đất chạy dọc gần đến nơi đổ đất thì quay sang bên để đổ. Sau khi đổ xong thì máy chạy giật lùi về. Thường dùng kiểu này 19