Bài giảng Kỹ thuật xây dựng công trình biển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KỸ THUẬT BIỂN BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BIỂN BÀI GIẢNG KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN Người biên soạn: PGS.TS. Lê Xuân Roanh Hiệu đính : TS. Thiều Quang Tuấn Hà Nội 2011 Lời nói đầu Tập bài giảng này được viết theo chỉ đạo của Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi sau khi nâng cấp và chuyển đổi tài liệu học tập, nhằm cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về công nghệ thi công công trình ven biển. Nội dung của cuốn sách biên soạn trên cơ sở của các nguồn tài liệu tham khảo chính, bao gồm: giáo trình thi công công trình thủy lợi tập 1 và 2 của trường Đại học Thủy lợi, giáo trình thi công công trình ven biển và xa bờ- Do giáo sư Ben C. Gerwick, Jr., California, USA, in năm 2007. Nội dung trong cuốn bài giảng được viết ngắn gọn lại với những kiến thức cơ bản của hai nguồn tài liệu chính trên và các tài liệu liên quan khác, và được trình bày thành ba phần kỹ thuật và một phần bổ sung thêm về quản lý xây dựng. Nội dung như sau: Phần thứ nhất trình bày về phương pháp dẫn dòng thi công, công tác hố móng, thi công công trình đất đá. Phần thứ hai giới thiệu công nghệ thi công công trình bê tông. Phần thứ ba trình bày về công nghệ thi công các công trình biển. Phần thứ tư giới thiệu về quản l ý xây dựng. Tập bài giảng là tài liệu tham khảo cho người học chương trình đại học, thuộc chương trình đào tạo kỹ sư ngành kỹ thuật biển. Nó cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác trong nhóm ngành xây dựng công trình thủy. Bài giảng biên soạn lần đầu, không tránh khỏi những sai. Bộ môn và tác giả xin chân thành đón nhận những góp ý của người học để hoàn chỉnh hơn trong lần biên soạn tới. Bộ môn Kỹ thuật công trình biển Trưởng bộ môn PGS. TS. Lê Xuân Roanh 2 Mục lục Phần thứ nhất....................................................................................................... 11 DẪN DÒNG, NGĂN DÒNG, THI CÔNG ĐẤT VÀ ĐÁ ................................. 11 Chương 1: MỞ ĐẦU........................................................................................... 11 U 1.1. Sự hình thành và phát triển của xây dựng công trình thủy .......................... 11 1.1.1 Sự hình thành ......................................................................................... 11 1.1.2. Nội dung ................................................................................................ 11 1.1.3. Trình tự trong quản l y đầu tư và xây dựng công trình ......................... 11 1.2. Sơ lược về sự phát triển của công trình thuỷ ở Việt Nam ........................... 11 1.3. Tính chất của thi công các công trình thủy, công trình biển........................ 11 1.4. Những nguyên tắc cơ bản trong xây dựng thủy, công trình biển................. 12 1.5. Đặc điểm thi công các công trình bảo vệ bờ biển, công trình xa bờ............ 12 CHƯƠNG 2: DẪN DÒNG THI CÔNG ............................................................. 13 2.1. Các phương pháp dẫn dòng thi công............................................................ 13 2.1.1. Đắp đê quai ngăn dòng một đợt............................................................ 13 2.1.2. Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt......................................................... 13 2.1.3 Dẫn dòng thi công qua lòng sông không thu hẹp (thi công trên bãi bồi)14 2.2. Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng................................................................ 14 2.2.1 Chọn tần suất thiết kế............................................................................. 14 2.2.2. Chọn thời đoạn dẫn dòng...................................................................... 14 2.3.1. Xác định cao trình đỉnh đê quai............................................................ 15 2.3.2 Bố trí mặt bằng đê quai......................................................................... 15 2.3.3 Vật liệu đê quai thi công công trình biển.............................................. 15 2.3.3.1 Đê quai cống hộp bê tông ........................................................................15 2.3.3.2 . Đê quai cừ thép.......................................................................................16 Chương 3: THI CÔNG ĐẤT.............................................................................. 18 3.1. Kỹ thuật đầm đất .......................................................................................... 18 3.1.1. Nguyên lý cơ bản của đầm nén đất ....................................................... 18 3.1.2.1. Lượng ngậm nước....................................................................................18 3.1.2.2. Loại đất ....................................................................................................18 2.1.2.3. Sự tổ hợp cấu tạo hạt ...............................................................................19 3.2. Các loại công cụ đầm nén ........................................................................... 19 3.2.1. Đầm lăn ép ............................................................................................ 19 3.2.1.1. Đặc điểm ..................................................................................................19 3.2.1.2. Cấu tạo và đặc điểm làm việc..................................................................19 3.2.2. Tính năng xuất của đầm lăn ép............................................................. 22 3 3.2.3. Đầm xung kích....................................................................................... 22 Chương 4: ............................................................................................................ 25 KỸ THUẬT THI CÔNG ĐẬP ĐẤT, ĐÊ BẰNG KỸ THUẬT ĐẦM NÉN TRÊN KHÔ......................................................................................................... 25 4.1. Khái niệm ..................................................................................................... 25 4.1.1. Đặc điểm của thi công đất đầm nén...................................................... 25 4.1.2. Những yêu cầu chủ yếu khi thi công đập đất ........................................ 25 4.2. Công tác bãi vật liệu..................................................................................... 25 4.2.1. Nguyên tắc chọn bãi vật liệu................................................................. 25 4.2.2. Kế hoạch sử dụng bãi vật liệu............................................................... 26 4.3. Đào và vận chuyển đất ................................................................................. 26 4.3.1. Nguyên tắc chọn phương án................................................................. 26 4.3.2. Tổ chức vận chuyển............................................................................. 26 4.4. Công tác trên diện thi công .......................................................................... 27 4.4.1. Công tác chuẩn bị ................................................................................. 27 4.4.2. Công tác trên mặt diện thi công............................................................ 27 4.5. Biện pháp tổ chức thi công mùa mưa lũ ...................................................... 29 CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ- ĐÊ BIỂN, ĐẬP PHÁ SÓNG, MỎ HÀN .................................................................. 30 5.1 Kỹ thuật xử l y nền đất yếu dưới đê ............................................................... 30 5.1.1 . Xử lý nền đê bằng đệm cát ................................................................... 30 5.1.2 Xử lý nền bằng bấc thấm........................................................................ 31 5.1.3 . Sử dụng vải địa kỹ thuật để gia cố đê .................................................. 31 5.1.4 Xử lý nền đê bằng bè cây ..................................................................... 32 5.1.5 Xử lý nền bằng đệm cọc cát ................................................................... 33 5.1.6 Xử l y nền bằng khoan phụt áp lực cao................................................... 34 5.2.1 Thi công đê biển .................................................................................... 34 5.2.1.2 Thi công lớp bảo mái đê dạng rời và xây vữa ..........................................35 5.2.2 Thi công các khối dị hình cho mỏ hàn, lớp bảo vệ ................................ 35 5.2.3 Thi công mảng liên kết mềm................................................................... 36 5.2.4 Trồng cỏ mái phía đồng ......................................................................... 38 5.2.5 Thi công chân khay ................................................................................ 38 5.3. KỸ THUẬT THI CÔNG MỎ HÀN, THẢ RỒNG ĐÁ BẢO VỆ ĐÁY ..... 38 5.3.1 Thi công mỏ hàn..................................................................................... 38 5.3.2 Thi công bằng thiết bị dưới nước........................................................... 39 5.3.3. Thi công đập có sự kết hợp của cả thiết bị dưới nước và thiết bị trên cạn ................................................................................................................... 39 Phần thứ hai......................................................................................................... 41 4 KỸ THUẬT THI CÔNG BÊ TÔNG .................................................................. 41 Chương 6: KHÁI NIỆM CHUNG .................................................................... 41 Chương 7 : ........................................................................................................... 43 CÔNG TÁC VÁN KHUÔN ............................................................................... 43 7.1.Khái niệm chung ........................................................................................... 43 7.1.1 Định nghĩa.............................................................................................. 43 7.1.2 Tầm quan trọng ..................................................................................... 43 7.1.3. Các loại ván khuôn................................................................................ 43 7. 2 Xác định lực tác dụng lên ván khuôn và các bước thiết kế ......................... 43 7. 2.1 Lực tác dụng lên ván khuôn đứng ........................................................ 43 7. 2.2 Lực tác dụng lên ván khuôn ngang ....................................................... 43 7.2.3 - Chọn tổ hợp tính toán .......................................................................... 45 7.2.4- Các bước thiết kế .................................................................................. 45 7.3 Các loại ván khuôn và lắp dựng ( cố định) ................................................... 45 7.3.1.Ván khuôn gỗ.......................................................................................... 45 7.3.2 Ván khuôn thép....................................................................................... 46 7.3.3 Ván khuôn trượt...................................................................................... 48 Chương 8: ............................................................ Error! Bookmark not defined. KỸ THUẬT SẢN XUẤT BÊ TÔNG ................. Error! Bookmark not defined. 8.1. Tính cấp phối bê tông và phối liệu.............. Error! Bookmark not defined. 8.1.1. Tính cấp phôí: ( Giáo trình vật liệu xây dựng)Error! Bookmark not defined. 8.1.2. Công tác phôí liêu .................................. Error! Bookmark not defined. 8.2 Các phương pháp trộn bê tông, máy trộn bê tôngError! Bookmark not defined. 8.2.1. Trộn bê tông bằng tay ............................ Error! Bookmark not defined. 8.2.2. Trộn bê tông bằng máy .......................... Error! Bookmark not defined. 8.2.3. Thông số công tác của máy trộn bê tôngError! Bookmark not defined. 8.3.1. Yêu cầu đôí với trạm trộn....................... Error! Bookmark not defined. 8.3.2. Các hình thức bố trí trạm trộn ............... Error! Bookmark not defined. Chương 9:KỸ THUẬT VẬN CHUYỂN VỮA BÊ TÔNGError! Bookmark not defined. 9. l Khái niệm chung ........................................... Error! Bookmark not defined. 9.1.1. Những yêu cầu kỹ thuật khi vận chuyển vữa bê tôngError! Bookmark not defined. 9.1.2. Các phương án vận chuyển vữa bê tông Error! Bookmark not defined. 9.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng chọn phương án vận chuyểnError! Bookmark not defined 9.2 Các phương pháp vận chuyển vữa bê tông ... Error! Bookmark not defined. 9.2.1. Vận chuyển vữa bê tông bằng nhân lực .. Error! Bookmark not defined. 9.2.2. Vận chuyển bằng ô tô .............................. Error! Bookmark not defined. 9.2.3. Vận chuyển bằng đường ray, cần trục .... Error! Bookmark not defined. 5 9.2.4. Vận chuyển vữa bê tông liên tục ............ Error! Bookmark not defined. Chương 10. KỸ THUẬT ĐỔ, SAN, ĐẦM VÀ DƯỠNG HỘ BÊ TÔNGError! Bookmark 10.1. Phân khoảnh đổ bê tông ............................. Error! Bookmark not defined. 10.1.2. Sự cần thiết và nguyên tắc phân chia khoảnh đổError! Bookmark not defined. 10.1.3. Các hình thức phân chia khoảnh đổ ..... Error! Bookmark not defined. 10.1.3.1. Hình thức xây gạch ............................ Error! Bookmark not defined. 10.1.3.2. Hình thức kiểu hình trụ ...................... Error! Bookmark not defined. 10.1.3.3. Hình thức lên đều ............................... Error! Bookmark not defined. 10.2. Công tác chuẩn bị trước khi đổ bê tông ..... Error! Bookmark not defined. 10.2.1. Chuẩn bị nền ......................................... Error! Bookmark not defined. 10..2.2. Xử lý khe thi công (mạch ngừng thi công)Error! Bookmark not defined. 10.2.3. Kiểm tra trước khi đổ bê tông ............... Error! Bookmark not defined. 10.3. Đổ, san, đầm và dưỡng hộ bê tông............. Error! Bookmark not defined. 10.3.1. Đổ bê tông ............................................. Error! Bookmark not defined. 10.3.2. San bê tông ............................................ Error! Bookmark not defined. 10.3.3. Đầm bê tông .......................................... Error! Bookmark not defined. 10.3.3.1. Nguyên tắc hoạt động của máy đầm........Error! Bookmark not defined. 10.3.3.2. Các loại máy đầm ....................................Error! Bookmark not defined. 10.3.3.3. Yêu cầu kỹ thuật khi đầm .........................Error! Bookmark not defined. 10.3.4. Dưỡng hộ bê tông.................................. Error! Bookmark not defined. 10.4. Ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn ....... Error! Bookmark not defined. 10.4.1. Ứng suất nhiệt của bê tông ................... Error! Bookmark not defined. 10.4.1.1.Nứt nẻ bề mặt ............................................Error! Bookmark not defined. 10.4.1.2 Nứt xuyên ..................................................Error! Bookmark not defined. 10.4.2. Biện pháp giảm ứng suất nhiệt trong bê tôngError! Bookmark not defined. 10.4.2.1. Giảm lượng phát nhiệt của bê tông .........Error! Bookmark not defined. 10.4.2.2. Hạ thấp nhiệt độ đổ bê tông.....................Error! Bookmark not defined. 10.4.2.3. Tăng tốc độ toả nhiệt của bê tông ngay sau khi đổError! Bookmark not defined. Chương 11. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐẶC BIỆTError! Bookmark not def 11.1. Độn đá hộc trong bê tông ........................... Error! Bookmark not defined. 11.1.1. Ưu điểm ................................................. Error! Bookmark not defined. 11.1.2. Nhược điểm ........................................... Error! Bookmark not defined. 11.1.3. Yêu cầu về chất lượng của đá để độn bê tôngError! Bookmark not defined. 11.1.4. Phương pháp thi công độn đá hộc chủ yếuError! Bookmark not defined. 11.1.5. Những hiện tượng làm giảm chất lượng bê tông độn đá hộcError! Bookmark not 11.2. Đổ bê tông dưới nước................................. Error! Bookmark not defined. 11.2.1. Khái quát ............................................... Error! Bookmark not defined. 11.2.2. Các phương pháp đổ bê tông trong nướcError! Bookmark not defined. 11.3. Thi công bê tông bằng phương pháp lắp ghépError! Bookmark not defined. 6 11.3.1. Ưu điểm ................................................. Error! Bookmark not defined. 11.3.3. Vận chuyển bê tông ............................... Error! Bookmark not defined. 11.3.4. Lắp ráp: gồm các bước:........................ Error! Bookmark not defined. 11.4. Phun vữa và phun bê tông .......................... Error! Bookmark not defined. 11.4.1. Yêu cầu kỹ thuật .................................... Error! Bookmark not defined. 11.4.2. Yêu cầu đối với mặt cần phun và kỹ thuật phunError! Bookmark not defined. 11.5. Thi công bê tông bằng phương pháp chân khôngError! Bookmark not defined. Chương 12: TÍNH VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH NGOÀI KHƠI ........................... Error! Bookmark not defined. 12.1 Tổng quan.................................................... Error! Bookmark not defined. 12.2 Khoảng cách ngang và chiều sâu ................ Error! Bookmark not defined. 12.3 Nhiệt độ ....................................................... Error! Bookmark not defined. 12.4 Dòng chảy ................................................... Error! Bookmark not defined. 12.5 Sóng và sóng cồn......................................... Error! Bookmark not defined. 12.6 Gió và bão ................................................... Error! Bookmark not defined. 12.7 Thủy triều và sóng cồn................................ Error! Bookmark not defined. Chương 13: KHAI QUÁT THI CÔNG CÔNG TRÌNH BIỂNError! Bookmark not define 13.1: Giới thiệu chung......................................... Error! Bookmark not defined. 13.2 Các giai đoạn tiến hành xây dựng đối với các công trình ngoài khơiError! Bookmark 13.3: Các nguyên tắc thi công ............................. Error! Bookmark not defined. 13.4 Phương tiện và phương pháp chế tạo.......... Error! Bookmark not defined. 13.5 Hạ thủy ....................................................... Error! Bookmark not defined. 13.5.1 Hạ thủy tàu, sà lan ................................. Error! Bookmark not defined. 13.5.2: Cẩu và vận tải ....................................... Error! Bookmark not defined. 13.5.3: Xây dựng trong xưởng đóng tàu (cạn).. Error! Bookmark not defined. 13.5.4: Xây dựng ở lòng chảo ........................... Error! Bookmark not defined. 13.5.5: Lao trượt kết cấu từ đường dẫn hoặc sà lanError! Bookmark not defined. 13.5.6: Sàn đệm bằng cát .................................. Error! Bookmark not defined. 13.5.7: Hạ kiểu lăn tròn .................................... Error! Bookmark not defined. 13.5.8: Hạ giàn đỡ ............................................ Error! Bookmark not defined. 13.5.9 Hạ thủy sà lan bằng cách gia trọng....... Error! Bookmark not defined. 13.6: Lắp ráp và ghép nổi trên biển..................... Error! Bookmark not defined. 13.7: Lựa chọn nguyên vật liệu và quy trình ...... Error! Bookmark not defined. 13.8: Nguyên tắc thi công ................................. Error! Bookmark not defined. 13.9: Điều kiện đi lại ........................................... Error! Bookmark not defined. 13.10: Sai số cho phép......................................... Error! Bookmark not defined. 13.11: Kiểm soát công tác khảo sát..................... Error! Bookmark not defined. 7 13.12: Quản lí và đảm bảo chất lượng ................ Error! Bookmark not defined. 13.13 An toàn thi công ....................................... Error! Bookmark not defined. 13.14 Kế hoạch dự phòng ................................... Error! Bookmark not defined. Chương 14: KỸ THUẬT THI CÔNG CỌC CHO CÁC CÔNG TRÌNH BIỂNError! Book 14.1 Mở đầu ...................................................... Error! Bookmark not defined. 14.2 Cọc thép đúc sẵn, cọc ống ......................... Error! Bookmark not defined. 14.3 Vận chuyển cọc ......................................... Error! Bookmark not defined. 14.5 – Các phương pháp tăng khả năng thâm nhậpError! Bookmark not defined. 14.6 – Cọc lắp lồng ............................................. Error! Bookmark not defined. 14.7 – Cừ thép hình chữ H .................................. Error! Bookmark not defined. 14.8 – Làm tăng độ cứng và khả năng chịu lực cho cọcError! Bookmark not defined. 14.9 – Cọc bê tông dạng trụ dự ứng lực.............. Error! Bookmark not defined. 14.10 – Xử lý và định vị các cọc xây dựng trạm đầu mối ngoài khơiError! Bookmark not 14.12 Giếng khoan và cọc khoan lỗ đúc tại chỗ . Error! Bookmark not defined. 14.13 Những kinh nghiệm trong thi công hạ cọcError! Bookmark not defined. 14.14 Thi công cọc trong điều kiện địa chất đặc biệtError! Bookmark not defined. 14.15 Các phương pháp khác nhằm cải thiện sức chịu tải của cọcError! Bookmark not de Chương 15: KỸ THUẬT THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH CẦU CẢNG TRÊN SỐNG VÀ TRÊN BIỂN.......................... Error! Bookmark not defined. `15.1 Các công trình bến cảng........................... Error! Bookmark not defined. 15.1.1 - Các loại công trình bến cảng............... Error! Bookmark not defined. 15.1.3 - Đê, Kè .................................................. Error! Bookmark not defined. 15.3 - Các công trình trên sông ........................... Error! Bookmark not defined. 15.3.1 - Các kết cấu ô cừ ngăn nước ................ Error! Bookmark not defined. 15.3.2 Khuôn bê tông đúc sẵn —Kết cấu thi công trong nướcError! Bookmark not def 15.3.3 Các công trình bê tông nổi.................. Error! Bookmark not defined. 15.4 Nền móng cho các trụ cầu tràn nước.......... Error! Bookmark not defined. 15.4.1 - Giếng hở............................................... Error! Bookmark not defined. 15.4.2 - Giếng hơi ép......................................... Error! Bookmark not defined. 15.4.3 - Giếng đế trọng lực (Giếng hộp)........... Error! Bookmark not defined. 15.4.5 - Giếng chìm dạng hộp đỡ bởi hệ cọc .... Error! Bookmark not defined. 15.4.6 - Cọc dạng ống đường kính lớn ............. Error! Bookmark not defined. 15.4.7 – Nối cọc với khối chân đế (mũ cọc)...... Error! Bookmark not defined. 15.4.8 - Cọc khoan CIDH ................................. Error! Bookmark not defined. 15.4.9 - Cừ vây .................................................. Error! Bookmark not defined. 15.5 - Đường hầm chìm đúc sẵn (dạng ống)...... Error! Bookmark not defined. 15.5.1 – Mô tả ................................................... Error! Bookmark not defined. 8 15.5.2 – Thi công đúc các đốt hầm kiểu phối hợp thép – bê tôngError! Bookmark not de 15.5.3 – Đúc sẵn các đốt hầm bê tông toàn bộ . Error! Bookmark not defined. 15.5.4 – Chuẩn bị rãnh đào đón hầm ............... Error! Bookmark not defined. 15.5.5 – Lắp đặt các đốt hầm............................ Error! Bookmark not defined. 15.5.6 – San lấp................................................. Error! Bookmark not defined. 15.5.7 - Cổng nối............................................... Error! Bookmark not defined. 15.5.8 - Hầm được chống đỡ bởi cọc................ Error! Bookmark not defined. 15.5.9 – Đường hầm nổi trong nước................. Error! Bookmark not defined. 15.6.3 – Đê chắn sóng dâng Oosterschelde ( tham khảo)Error! Bookmark not defined. 15.7.Trạm đầu mối ngoài khơi ............................ Error! Bookmark not defined. Phần thứ tư: TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ QUẢN LÝ XÂY DƯNGError! Bookmark not d Chương 16: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG TỔ CHỨC THI CÔNGError! Bookma 16.1 Nhiệm vụ, đặc điểm của tổ chức thi công... Error! Bookmark not defined. 16.1.1Nhiệm vụ.................................................. Error! Bookmark not defined. 16.2 Các thời kỳ tổ chức thi công ....................... Error! Bookmark not defined. 16.2.1 Thời kỳ chuẩn bị thi công....................... Error! Bookmark not defined. 16.2.2. Thời kỳ thi công..................................... Error! Bookmark not defined. 16.2.3. Thời kỳ bàn giao công trình .................. Error! Bookmark not defined. 16.3 Đấu thầu ...................................................... Error! Bookmark not defined. 16.3.1. Hình thức lựa chọn nhà thầu ................ Error! Bookmark not defined. 16.3.2. Phương thức đấu thầu........................... Error! Bookmark not defined. 16.3.3. Quy trình tổ chức đấu thầu ................... Error! Bookmark not defined. 1. Mở thầu : ....................................................... Error! Bookmark not defined. 16.4. Hợp đồng.................................................... Error! Bookmark not defined. 16.5. Kế hoạch đấu thầu của dự án .................. Error! Bookmark not defined. 16.6. Luật xây dựng..