Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng cọc cừ trong thi công hố móng cống vùng triều

LỜI CẢM ƠN. Sau thời gian học tập tại trường Đại học Thủy Lợi và quá trình làm luận văn được sự giúp đỡ của các thầy cô trong trường, các cán bộ và lãnh đạo Công ty cổ phần tư vấn Sông Đà, đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Do thời gian có hạn nên luận văn không tránh được hạn chế, và còn tồn tại nhiều thiết sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và trao đổi chân thành để tác giả có thể phát triển, nghiên cứu nhiều hơn, sâu hơn góp phần đưa kiến thức đạt được vào phục vụ sản xuất trong thực tế. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Trọng Tư đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, và cung cấp những thông tin khoa học cần thiết để tác giả có thể hoàn thành luận văn này. Sau cùng tác giả xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để cho tác giả hoàn thành luận văn. Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được nhận những ý kiến đóng góp bổ sung của quý thầy cô cùng các đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, tháng 02 năm 2013. Tác giả Lâm Trọng Kiên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình tự tìm tòi, nghiên cứu độc lập của bản thân với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn. Những thông tin, dữ liệu đưa ra trong luận văn được trích dẫn rõ ràng, đầy đủ về nguồn gốc. Những số liệu thu thập và tổng hợp của cá nhân đảm bảo tính khách quan và trung thực. Hà Nội, tháng 02 năm 2013. Tác giả Lâm Trọng Kiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 Chương 1.....................................................................................................................3 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CỐNG VÙNG TRIỀU..............................................3 1.1. Khái niệm chung về cống vùng triều. .........................................................3 1.1.1 Khái niệm..............................................................................................3 1.1.2 Đặc điểm. ..............................................................................................3 1.1.3 Mục đích xây dựng. ..............................................................................3 1.2. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta..................3 1.2.1. Đặc điểm vùng cửa sông nước ta..........................................................3 1.2.2. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta............4 1.3. Công nghệ xây dựng cống vùng triều. ........................................................6 1.3.1. Xây dựng cống theo công nghệ truyền thống. ......................................6 1.3.2. Công nghệ cống đập trụ đỡ. ..................................................................7 1.3.3. Công nghệ đập xà lan............................................................................8 1.4. Một số biện pháp thi công cống vùng triều truyền thống. ..........................9 1.4.1. Các biện pháp thi công cống vùng triều. ..............................................9 1.4.2. Các kết cấu làm đê quây ngăn nước. ..................................................11 Chương 2...................................................................................................................13 TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CỌC CỪ VÁN THÉP TRONG XÂY DỰNG..........13 2.1 Sự ra đời, hình thành và phát triển của cọc cừ thép trong xây dựng. .......13 2.1.1 Sự ra đời và hình thành. ......................................................................13 2.1.2 Sự phát triển của cọc ván thép ............................................................13 2.2 Ưu điểm.....................................................................................................15 2.3 Nhược điểm...............................................................................................15 2.4 Chế tạo ......................................................................................................16 2.4.1. Trong phương pháp cán nóng .............................................................16 2.4.2. Trong phương pháp dập nguội............................................................17 2.5 Ứng dụng cọc cừ ván thép trong các ngành xây dựng..............................17 2.5.1. Trong thi công công trình dân dụng....................................................18 2.5.2. Trong công trình giao thông ...............................................................18 2.5.3. Thi công công trình thủy lợi ...............................................................19 2.5.4. Thi công công trình cảng. ...................................................................20 Chương 3...................................................................................................................22 ỨNG DỤNG CỌC CỪ VÁN THÉP TRONG THI CÔNG HỐ MÓNG CỐNG VÙNG TRIỀU ..........................................................................................................22 3.1 Phân tích kết cấu khung vây cọc cừ. .........................................................22 3.1.1. Khung vây một hàng cọc cừ ván thép.................................................22 3.1.2. Khung vây hai hàng cọc cừ ván thép. .................................................23 3.2 Lựa chọn kết cấu cho thi công các hạng mục cống. .................................24 3.3 Biện pháp thi công cọc cừ ván thép. .........................................................24 3.3.1 Thiết bị thi công cọc cừ ván thép........................................................24 3.3.2 Biện pháp đóng cọc cừ ván thép vào trong đất...................................26 3.3.3 Biện pháp nhổ cọc cừ ván thép ...........................................................27 3.4 Phân tích lựa chọn chiều sâu cắm cọc cừ ván thép vào đất. .....................28 3.4.1 Các hình thức khung vây chắn giữ hố móng. ..........................................28 3.4.2 Phân tích các chiều sâu chôn cọc cừ ván thép ........................................28 3.5 Tính toán nội lực và chuyển vị khung vây cừ ván thép. ...........................31 3.5.1 Phân tích phương pháp phần tử hữu hạn hệ thanh trên nền đàn hồi...32 3.5.2 Tính toán kiểm tra ổn định của kết cấu cọc cừ ván thép. ...................39 3.6 Tính toán tầng chống.................................................................................40 3.6.1. Giới thiệu ............................................................................................40 3.6.2. Thiết kế và thi công thanh chống........................................................41 3.6.3. Tính toán kiểm tra ổn định thanh chống. ............................................46 3.7 Tính toán kiểm tra ổn định hố móng.........................................................46 3.7.1 Kiểm tra ổn định chống trồi của hố móng ..........................................47 3.7.2 Kiểm tra ổn định chống chảy thấm vào hố móng. ..............................50 3.8 Kết luận Chương 3 ....................................................................................52 Chương 4...................................................................................................................53 ỨNG DỤNG CỌC CỪ VÁN THÉP THI CÔNG HỐ MÓNG CỐNG THỦ BỘ ....53 4.1. Tổng quan về công trình. ..........................................................................53 4.2. Giới thiệu công trình. ................................................................................54 4.2.1 Tên công trình: Cống Thủ Bộ. ...........................................................54 4.2.2 Vị trí địa lý công trình.........................................................................57 4.2.3 Điều kiện tự nhiên vùng công trình. ...................................................58 4.3. Biện pháp thi công hố móng bằng khung vây cọc cừ ván thép. ...............61 4.3.1 Biện pháp thi công hố móng trụ pin và dầm ngưỡng. ........................61 4.3.2 Biện pháp thi công hố móng âu thuyền. .............................................62 4.4. Trường hợp và sơ đồ tính toán khung vây cọc cừ ván thép......................62 4.4.1 Trường hợp tính toán. .........................................................................62 4.4.2 Sơ đồ tính toán. ...................................................................................63 4.5. Thông số tính toán khung vây cọc cừ ván thép.........................................64 4.5.1 Thông số mực nước, cao trình hố móng cống ....................................64 4.5.2 Chỉ tiêu cơ lý đất hố móng cống .........................................................64 4.5.3 Thông số cọc cừ ván thép ...................................................................64 4.5.4 Thông số cọc bê tông cốt thép ............................................................65 4.5.5 Thông số thanh chống chống ..............................................................65 4.6. Kết quả tính toán và kiểm tra ổn định.......................................................66 4.6.1 Trường hợp thi công hố móng trụ pin, dầm ngưỡng ..........................67 4.6.2 Trường hợp thi công hố móng khoang âu thuyền...............................73 4.7 Kết luận chương 4. ....................................................................................78 4.7.1. Đối với khung vây cọc cừ thi công trụ pin, dầm ngưỡng. ..................78 4.7.2. Đối với khung vây cọc cừ thi công âu thuyền. ...................................78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................81 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các cống vùng triều tiêu biểu Việt Nam đến năm 2013 ............................5 Bảng 3.1: Tham khảo bảng để lựa chọn loại máy thích hợp.....................................25 Bảng 4.1: Thông số chính của công trình. ................................................................54 Bảng 4.2: Điều kiện địa chất hố móng cống Thủ Bộ................................................59 Bảng 4.3: Thông số mực nước, cao trình hố móng cống ..........................................64 Bảng 4.4: Chỉ tiêu cơ lý đất hố móng cống...............................................................64 Bảng 4.5: Thông số hình học cọc cừ ván thép chọn. ................................................65 Bảng 4.6: Chỉ tiêu cơ lý cọc cừ ván thép chọn .........................................................65 Bảng 4.7: Chỉ tiêu cơ lý cọc bê tông cốt thép. ..........................................................65 Bảng 4.8: Thông số hình học thanh chống chọn.......................................................66 Bảng 4.9: Chỉ tiêu cơ lý thanh chống chọn ...............................................................66 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo cống truyền thống ..........................................................................6 Hình 1.2: Cấu tạo cống đập trụ đỡ. .............................................................................7 Hình 1.3: Cấu tạo đập xà lan.......................................................................................8 Hình 1.4: Mặt bằng thi công cống trên bãi sông.........................................................9 Hình 1.5: Mặt bằng thi công cống trên toàn lòng sông.............................................10 Hình 1.6: Mặt bằng thi công cống trên một phần lòng sông....................................10 Hình 1.7: Cấu tạo đê quây bằng đất đá .....................................................................11 Hình 1.8: Cấu tạo khung vây đất và cọc ván gỗ .......................................................12 Hình 2.1: Một số dạng cọc cừ ván thép ....................................................................14 Hình 2.2: Các loại me, móc nối liên động cừ. ..........................................................16 Hình 2.3: Sản xuất cán nóng cọc cừ ván thép. ..........................................................16 Hình 2.4: Sản xuất cán nguội cọc cừ ván thép..........................................................17 Hình 2.5: Hố móng dự án Donphin plaza, Từ Liêm. ................................................18 Hình 2.6: Hố móng hầm đường bộ Kim Liên ...........................................................19 Hình 2.7: Hố móng cống Bà Đầm – Ô môn Xà No. .................................................19 Hình 2.8: Công trình bờ kè đường Bạch Đằng (Thị xã Thủ Dầu Một) ....................20 Hình 3.1: Kết cấu khung vây 1 hàng cọc cừ ván thép. .............................................22 Hình 3.2: Kết cấu khung vây 2 hàng cọc cừ ván thép ..............................................23 Hình 3.3: Chi tiết thiết bị dẫn hướng đóng cọc cừ ván thép. ....................................26 Hình 3.4: Sơ đồ phân bố áp lực đất, mômen biến dạng ............................................30 của tường cọc cừ với các độ sâu cắm vào trong đất khác nhau ................................30 Hình 3.5: Sơ đồ xác định chiều sâu chôn cọc cừ ......................................................30 Hình 3.6: Sơ đồ tính áp lực đất và áp lực nước.........................................................32 Hình 3.7: Rời rạc hữu hạn………………………………………………………….34 Hình 3.8: Sơ đồ tính phần tử dầm ………………………………………………...34 Hình 3.9: Sơ đồ 1…………………………………. ....................................................35 Hình 3.10: Sơ đồ 2 ……………………………………………………………….35 Hình 3.11: Phần tử dầm trên nền đàn hồi Winkler ...................................................37 Hình 3.12: Sơ đồ tính tính toán cọc cừ ván thép.......................................................39 Hình 3.13: Chống giữ thanh nén một nhịp................................................................42 Hình 3.14: Chống giữ thanh nén nhiều nhịp. ............................................................42 Hình 3.15: Sơ đồ tính toán thanh chống…………………………………………...43 Hình 3.16: Điều kiện cân bằng thanh nén chịu uốn một nhịp……………………...43 Hình 3.17: Cân bằng của thanh nén uốn liên tục nhiều nhịp. ...................................45 Hình 3.18: Sơ đồ tính toán chống trồi.......................................................................47 Hình 3.19: Quan hệ KL – D/H khi đông thời kể đến c, ϕ ........................................49 Hình 3.20: Sơ đồ kiểm tra phun trào đáy móng........................................................50 Hình 4.1: Mô hình thủy lực cống Thủ Bộ.................................................................57 Hình 4.2: Vị trí Cống Thủ Bộ ...................................................................................58 Hình 4.3: Biện pháp thi công hố móng trụ Pin, dầm ngưỡng ...................................61 Hình 4.4: Biện pháp thi công khoang âu thuyền.......................................................62 Hình 4.5: Sơ đồ tính toán hố khung vây thi công trụ Pin, dầm ngưỡng ...................63 Hình 4.6: Sơ đồ tính toán khung vây thi công âu thuyền..........................................63 Hình 4.7: Mặt cắt cọc cừ ván thép đại diện. .............................................................65 Hình 4.8: Mặt cắt thanh chống đại diện ....................................................................66 Hình 4.9: Đường đẳng chuyển vị khi bơm nước hố móng đến -9.5 ........................67 Hình 4.10: Đường đẳng chuyển vị khi đào hố móng đến -12.5...............................68 Hình 4.11: Mômen uốn của cọc cừ ván thép khi bơm nước hố móng đến -9.5.......68 Hình 4.12: Mômen uốn của cọc cừ ván thép khi đào đất hố móng đến -12.5. ........69 Hình 4.13: Chuyển vị của hố móng khi bơm nước hố móng đến -9.5.....................69 Hình 4.14: Chuyển vị của hố móng khi đào đất hố móng đến -12.5. ......................70 Hình 4.15: Mặt trượt nguy hiểm nhất khi bơm nước hố móng đến -9.5.................70 Hình 4.16: Mặt trượt nguy hiểm nhất khi đào đất hố móng đến -12.5. ..................71 Hình 4.17: Đường đẳng chuyển vị khi bơm cát vào giữa 2 hàng khung vây. .........73 Hình 4.18: Đường đẳng chuyển vị khi bơm nước để thi công hố móng..................73 Hình 4.19: Mômen của cọc cừ ván thép khi bơm cát vào giữa 2 hàng khung vây .74 Hình 4.20: Mômen của cọc cừ ván thép khi bơm nước để thi công hố móng. ........74 Hình 4.21: Chuyển vị khi bơm cát vào giữa 2 hàng khung vây...............................75 Hình 4.22: Chuyển vị khi bơm nước để thi công hố móng......................................75 Hình 4.22: Mặt trượt nguy hiểm nhất khi bơm cát vào giữa 2 hàng khung vây......76 Hình 4.23: Mặt trượt nguy hiểm nhất khi bơm nước để thi công hố móng .............76 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài: - Trong giai đoạn phát triển công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, biến đổi khí hậu đã làm cho mực nước biển dâng cao, các nước ven biển như nước ta ngày càng phải chú trọng tới việc giữ ngọt và ngăn mặn tại các nơi vùng trũng, vậy nên các công trình khu vực ven biển đang được chú trọng đầu tư xây dựng. Đặc điểm của các công trình này là xây dựng trên nền đất yếu là phổ biến, chịu tác dụng của nước thuỷ triều, đặc biệt khu vực ven biển có nhiều kênh rạch đầm lầy các cửa sông. Các công trình phục vụ phát triển kinh tế xã hội như cầu cống được cải tạo, nâng cấp xây dựng mới nhiều. Các công trình cầu cống xây dựng trong khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng của nước trong sông và thuỷ triều. - Ngày nay, công nghệ xây dựng cống được phát triển rất nhanh, có thể thi công được trong điều kiện dưới nước mà không cần hố móng khô ráo, xong phần lớn các công trình cống vùng triều đều phải thi công tại chỗ, tức là thi công hố móng trong điều kiện khô ráo, công việc rất khó khăn đối với các công trình ở cửa sông bởi mực nước sông lớn, điều kiện địa chất yếu, mặt bằng thi công chật hẹp bởi không thể đào kênh dẫn dòng. Do vậy việc nghiên cứu giải pháp thi công hố móng khô ráo là rất quan trọng và cấp thiết nhưng phải đảm bảo thỏa mãn điều kiện về kỹ thuật, kinh tế và thi công nhanh nhất. 2. Mục đích của đề tài. - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp ứng dụng cọc cừ ván thép thay cho biện pháp truyền thống trong thi công hố móng cống vùng triều. - Ứng dụng khung vây cọc cừ ván thép vào thi công hố móng cống vùng triều. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. 3.1. Cách tiếp cận 2 - Thu thập số liệu các công nghệ thi công xây dựng cống vùng triều ngày nay, và các phương pháp thi công cống vùng triều truyền thống. - Thu thập tài liệu liên quan từ mạng internet và các nguồn khác. - Đề xuất giải pháp bảo vệ hố móng cống vùng triều bằng khung vây cọc cừ ván thép. 3.2 Phương pháp nghiên cứu. - Phân tích biện pháp thi công cọc cừ ván thép trong thi công hố cống vùng triều thực tế đã thi công để lựa chọn kết cấu cọc cừ ván thép . - Nghiên cứu lý thuyết tính toán cọc cừ ván thép bảo vệ hố móng. - Sử dụng phần mềm tính toán thiết kế cọc cừ ván thép bảo vệ hố móng cống. 4. Kết quả đạt được. - Đưa ra kết cấu khung vây cọc cừ ván thép đảm bảo ổn định trong quá trình thi công cống vùng triều. - Đưa ra các biện pháp và giải pháp thi công cọc cừ ván thép. 3 Chương 1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CỐNG VÙNG TRIỀU 1.1. Khái niệm chung về cống vùng triều. 1.1.1 Khái niệm. Cống vùng triều là công trình thủy lợi cấp thoát nước được xây dựng ở hạ lưu các cửa sông ven biển. 1.1.2 Đặc điểm. Cống được xây dựng ở hạ lưu, cửa sông tiếp giáp với biển nên chịu ảnh hưởng bởi địa chất yếu, thủy triều và mực nước dâng. 1.1.3 Mục đích xây dựng. Ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm cho nguồn nước ngày càng cạn kiệt, nước biển dâng cộng với việc các nước ở thượng nguồn các con sông phát triển kinh tế ngày càng mạnh, sẽ dùng hết nguồn nước đầu nguồn làm cho đồng bằng ven biển sẽ thiếu nước ngọt trầm trọng. Vậy nên cấp thiết cần xây dựng các công trình ngăn sông ở các cửa sông trong đó có cống vùng triều, với mục đích xây dựng: • Ngăn mặn, giữ ngọt không cho nước thủy triều dâng vào đồng ruộng. • Cấp nguồn nước tưới cho nông nghiệp và công nghiệp. • Tiêu thoát lũ trong lũ chính vụ. • Ngăn xâm nhập mặn vào nội thành các thành phố Đồng bằng sông cửu long. 1.2. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta. 1.2.1. Đặc điểm vùng cửa sông nước ta. • Nước ta là nước có đường bờ biển kéo dài với hơn 3260km kéo dài từ Móng Cái tới Hà Tiên, vậy nên địa hình bờ biển rất phức tạp không bằng phẳng chỗ cao chỗ thấp, có nhiều sông ngòi cắt ngang, cứ khoảng 20km có một con sông • Đặc điểm bờ biển nước ta phần lớn là bờ biển cát và bùn. Bờ biển cát thường xuất hiện ở miền Trung có nhũng nơi có đụn, đồi cát rất lớn và cao với độ dốc từ 1/5-1/500. Còn trong bờ bùn thường xuất hiện ở các vùng có cửa sông lớn mang nhiều phù xa như vùng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long có độ dốc từ 1/5- 4 1/2000. Bên cạnh đó rải rác cũng có bờ biển là đá, cuội sỏi hay nhũng vùng bờ biển có sét cao, đặc biệt vùng có bờ bằng đá cuội dài hàng trăm cây số được sóng và dòng chảy sắp xếp thành nhiều bậc như bờ biển bắc xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận • Thủy triều. Thủy triều ở vùng biển ven bờ Việt Nam rất phong phú và đa dạng, bao gồm cả 4 kiểu thủy triều chính của thế giới: Nhật triều, nhật triều không đều, bán nhật triều không đều, bán nhật triều. Theo GS. Nguyễn Ngọc Thụy ở Việt Nam có bốn loại thủy triều truyền vào sông như sau: - Thủy triều có biên độ lớn truyến rất sâu vào đồng bằng lớn đó là đồng bằng sông Cửu Long. Sóng triều truyền khá nhanh trung bình khoảng 15÷20km/h. Dòng triều hoạt động cách biển 50-100km, lưu tốc có thể đạt 0,75÷2,0m/s - Thủy triều có biên độ lớn truyền khá sâu vào đồng bằng đó là đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình gồm nhiều hướng truyền khác nhau. Dòng triều hoạt động trong khoảng 150÷180km, lưu tốc dòng chính đạt 1÷2m/s. - Thủy triều truyền vào một số đồng bằng nhỏ của Việt Nam với ít cửa vào và giới hạn truyền vừa phải nằm ở miền Trung: sông Mã, sông Chu…. - Thủy triều truyền vào một số sông có độ dốc lớn khoảng cách rất hạn chế ở các núi giáp biển miền Bắc và miền Trung Việt Nam. 1.2.2. Sự phát triển và tình hình xây dựng cống vùng triều ở nước ta. • Trong giai đoạn hiện nay, nước ta tập trung công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước: trước tiên cần pháp triển nông nghiệp để tránh tình trạng thiếu đói, và các công trình thủy lợi được xây dựng để phục vụ cho nông nghiệp, trong đó cống ngăn mặn ngày càng nhiều, quy mô khác nhau do công nghệ thi công phát triển nhanh ở trong nước và trên thế giới . 5 • Với khí hậu ngày càng khắc nghiệt, nhiệt độ tăng cao làm băng tan chảy dẫn tới mực nước biển tăng lên, trong khi ở nước ta đặc biệt là Đồng bằng sông Cửu Long thường bị triều cường dâng cao làm ngập lụt, do vậy cấp thiết cần xây dựng hệ thống cống vùng triều để ngăn mặn và chống triều cường vào thành phố, đồng ruộng. • Một số công trình tiêu biểu cống vùng đã được xây dựng đến nay. Bảng 1.1: Các cống vùng triều tiêu biểu Việt Nam đến năm 2013 TT 1 2 Tên Công trình Quy mô Nhiệm vụ Địa điểm xây dựng Năm xdhoàn thành Cống ngăn mặn 15khoang x31m giữ ngọt Thảo Long - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Huyện Phú Vang - 2001-2007 cấp nước, cải tạo phù xa Thừa thiên Huế Cống Đò Điệm - Ngăn mặn giữ ngọt, cấp Huyện Thạch Hà – 2004-2007 nước tưới Hà Tĩnh 16khoang x 8m Cống kiểm soát 2khoangx22,5m Triều Nhiêu Lộc 2khoangx6,5m - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt Cống vùng Ô 10 cống Môn – Xà No - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Hậu Giang, Kiên 2012giữ ngọt cấp nước sinh Giang, Cần Thơ hoạt Cống Thủ Bộ - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, Long An giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2011-2014 Cống Kinh Lộ - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2011-2014 Cống Chuối Mương - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2011-2014 - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2003-2007 8 Công Trình B = 10m Kiểm Soát Nước Triều Cầu Bông Công Trình B = 20m Kiểm Soát Nước Triều Bình Triệu - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2003-2007 9 Công Trình B = 20m Kiểm Soát Nước Triều Bình Lợi - Kiểm soát lũ, ngăn mặn, TP.Hồ Chí Minh giữ ngọt cấp nước sinh hoạt 2003-2007 3 4 5 4 khoang cống - Âu thuyền 6 7 10 2010-2012 6 1.3. Công nghệ xây dựng cống vùng triều. 1.3.1. Xây dựng cống theo công nghệ truyền thống. Trước khi có công nghệ thi công xây dựng cống hiện đại như cống trụ đỡ, hay cống đập xà lan, thì cống theo công nghệ truyền thống đã được áp dụng chủ yếu, với các đặc điểm: 1.3.1.1. Cấu tạo Gồm: Bản đáy dày 0.5-:-1.5m, trụ pin, kết cấu tiêu năng, cửa van, mang cống, cầu công tác, cầu giao thông. Hình 1.1: Cấu tạo cống truyền thống 1.3.1.2. - Nguyên lý làm việc Ổn định chịu lực ngang (chống trượt và chống lật) bằng trọng lượng bản thân - Chống thấm: theo đường viền ngang giữa đáy và nền. - Chống xói hạ lưu bằng kết cấu nối tiếp tiêu năng. 1.3.1.3. Điều kiện thi công Làm đê quây trong lòng sông để thi công cống trong hố móng khô ráo. 1.3.1.4. Ưu điểm: Thi công đơn giản, dễ dàng kiểm soát trong thi công. 1.3.1.5. Nhược điểm. - Khối lượng thi công lớn. - Mặt bằng thi công rộng, đền bù giải phóng mặt bằng. - Ảnh hưởng môi trường, thời gian thi công lâu. 7 1.3.2. Công nghệ cống đập trụ đỡ. 1.3.2.1 Cấu tạo. Gồm trụ chịu lực, dầm đỡ van, khung vây chống thấm, thảm đá chống xói phía hạ lưu, cửa van, mang cống, và cầu công tác có thể kết hợp làm cầu giao thô ng. Hình 1.2: Cấu tạo cống đập trụ đỡ. 1.3.2.2 Nguyên lý làm việc của cống. - Ổn định chịu lực ngang (chống trượt, chống lật) bằng từng trụ độc lập trên hệ cọc ngàm sâu vào trong đất nền (cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi). - Ổn định chống thấm. Theo đường viền thẳng đứng bằng hệ cừ thấm (cừ BTCT hoặc cừ thép). - Ổn định chống xói. Mở rộng khẩu độ cống để có lưu tốc sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của nền, chỉ cần gia cố bằng thảm đá. 1.3.2.3 Điều kiện thi công. - Thi công cống trong lòng chảy giữa sông. 1.3.2.4 Ưu điểm: - Giá thành giảm 30% so với thi công cống truyền thống cùng nhiệm vụ. - Không phụ thuộc chế độ thủy văn nên thời gian thi công rút ngắn. - Thi công được trên trên sông rộng và sâu 8 1.3.2.5 Nhược điểm. - Mặt bằng thi công chật hẹp. 1.3.3. Công nghệ đập xà lan. 1.3.3.1 Cấu tạo - Đập xà lan hộp mà đáy và trụ pin đều là hộp rỗng để di rời và đánh đắm - Đập xà lan bản dầm mà loại mà đáy và trụ pin đều bản dầm cùng với hai bản mặt thượng hạ lưu cấu tạo thành hộp nổi để di chuyển để đánh đắm các bộ phận khác như đập trụ đỡ. Hình 1.3: Cấu tạo đập xà lan 1.3.3.2 Nguyên lý làm việc. - Ổn định lún: Giảm trọng lượng cống tác dụng lên nền. - Ổn định chống trượt: Bằng đường viền ngang giữa bản đáy và đất nền. - Ổn định chống xói: Mở rộng khẩu độ cống để lưu tốc sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền. 1.3.3.3 Điều kiện thi công. Cống được đúc trên cạn sau đó lai dắt đến vị trí xây dựng và đánh chìm. 1.3.3.4 Ưu điểm: - Giá thành giảm 60% so với thi công cống truyền thống cùng nhiệm vụ. - Không phụ thuộc chế độ thủy văn nên thời gian thi công rút ngắn. - Chế tạo và lắp ghép theo tính chất công nghiệp. 1.3.3.5 Nhược điểm. 9 - Phải lai dắt từ vị trí xây dựng tới vị trí xây dựng cống - Đánh chìm cống cần có biện pháp định vị chính xác . 1.4. Một số biện pháp thi công cống vùng triều truyền thống. • Do đặc thù cống vùng triều thi công dưới mực nước thủy triều do đó nhất thiết phải phải tạo vòng vây tạm để đồng thời vừa ngăn nước, đào đất hố móng và hút nước trong hố móng trong quá trình thi công. Vòng vây phải đảm bảo thu hẹp tới mức tối thiểu để tránh cho lưu tốc dòng chảy tăng lên đột ngột quá nhiều làm xói mòn đáy sông và sạt lở chân vòng vây đồng thời gây cản trở cho giao thông đường thủy. • Đặc điểm nữa là vùng cửa sông thường có bồi lắng cát và bùn có chiều dày lớn nên trong quá trình thi công hố móng thường xảy ra tình trạng thấm nước vào hố móng, nên cần chọn biện pháp thi công cho hố móng là khô ráo nhất. • Về điều kiện thi công vùng triều phức tạp hơn rất nhiều khi thi công trên cạn cũng như thi công trên lòng sông như: khâu đo đạc, định vị công trình, phương án vận chuyển vật liệu trang thiết bị, nhân lực để thi công vòng vây, hố móng. Nội dung và cách tổ chức thi công hố móng vì vậy cũng phức tạp hơn nhiều, cần phải tính toán các biện pháp thi công hố móng khác nhau để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. • Một số biện pháp thi công hố móng cống vùng triều được áp dụng: 1.4.1. Các biện pháp thi công cống vùng triều. 1.4.1.1. Xây dựng cống trên bãi sông tại vị trí dòng sông cong. §Ëp ng¨n s«ng S«ng Th−îng l−u Cèng H¹ l−u Hình 1.4: Mặt bằng thi công cống trên bãi sông 10 Đào hố móng cống và xây dựng cống trên bãi sông, dẫn dòng thi công qua dòng sông cũ nên không anh hưởng tới quá trình thi công cống, sau khi hoàn thiện cống tiến hành đào kênh dẫn thượng hạ lưu cống và đắp đập ngăn sông sông cũ lại, biện pháp này thường làm trong đoạn sông cong. 1.4.1.2. Xây dựng cống trên toàn lòng sông. Kªnh dÉn dßng S«ng §ª quai th−îng l−u S«ng Cèng §ª quai h¹ l−u Hình 1.5: Mặt bằng thi công cống trên toàn lòng sông. Cách này thường áp dụng cho dòng sông thẳng mặt bằng thi công rộng để đảm bảo cho thi công đào kênh dẫn dòng bên phía bờ sông sau đó tiến hành đắp đê quai thượng hạ lưu khu vực xây dựng cống. Sau khi thi cống cống xong tiến hành phá dỡ đê quai thi công để dòng chảy qua cống hoàn thiện và lấp kênh dẫn dòng. 1.4.1.3. Xây dựng cống trên một phần lòng sông. Biện pháp này thường áp dụng cho xây dựng cống tại vị trí lòng sông không sâu và lòng sông rộng: tiến hành đắp đê quai dọc sông và dẫn dòng qua phần sông còn lại, xây dựng cống trong lòng đê quai, sau khi thi công xong thì đắp đê quai phần sông còn lại và dẫn dòng thi công qua phần cống đã thi công xong. Hè mãng cèng S«ng §ª quai Hình 1.6: Mặt bằng thi công cống trên một phần lòng sông. 11 1.4.2. Các kết cấu làm đê quây ngăn nước. 1.4.2.1. Đê quai bằng đất đá hỗn hợp. Đây là loại vòng vây đơn giản nhất và phổ biến khi thi công hố móng cống. - Trong trường hợp khi hố móng cống vùng triều thi công ở nơi có mực nước không sâu lắm (h < 2m-:-3m), lưu tốc dòng chảy không lớn(v<0.5m/s), song nước không mạnh thường sử dụng vòng vây đất hoặc bao tải đất cấu tạo khép kín cả bốn phía. Mặt cắt ngang của vòng vây đất có dạng hình thang mái dốc phía ngoài thường 1:2 đến 1:3, phía trong thay đổi từ 1:1 đến 1:1.5, tùy theo địa chất, đồng thời chân cách móng hố móng lớn hơn 1.0m, trong trường hợp phía ngoài vòng vây lưu tốc dòng chảy lớn có thể gia cố thêm bằng đắp lớp đá hộc, bao tải đất hoặc xếp rọ đá phía dưới chân để ổn định mái đắp vòng vây. - Trong trường hợp thi công hố móng cống vùng triều mực nước triều lớn và hố móng cống rộng thì sử dụng phương pháp đắp đất đá hỗn hợp kết hợp với lõi bằng đất sét hoặc cọc ván để ngăn nước thấm qua Hình 1.7: Cấu tạo đê quây bằng đất đá 1. Đất đá hỗn hợp 2. Tường chống thấm (lõi sét) - Phương pháp này có ưu điểm: là tận dụng vật liệu địa phương, và được áp dụng công trình nhỏ và gần bờ. - Nhưng nhược điểm: là thi công lâu, nhân lực, máy móc nhiều, chỉ thi công được khi mực nước thủy triều xuống và diện tích lấn chiếm dòng chảy lớn trong trường hợp thi công ở cửa sông. 1.4.2.2. Khung vây đất và cọc ván gỗ.