Thạc Sĩ Nghiên cứu công nghệ TOP-DOWN thi công móng các công trình thủy lợi

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
MỤC LỤC 2
PHẦN MỞ ĐẦU 9
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI . 9
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI . 9
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 10
IV. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC . 10
V. NỘI DUNG LUẬN VĂN : . 10
CHƯƠNG 1 11
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM
TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG . 11
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 11
1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ CÔNG TRÌNH
NGẦM ĐẶT NÔNG . 11
1.1.1 Phương pháp thi công dào mở toàn bộ hố móng ( Open cut) 12
1.1.2 Phương pháp thi công theo trình tự từ trên xuống ( Top-down) 12
1.1.3 Phương pháp thi công theo trình tự dưới lên ( Bottom up). 12
1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC VÀO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN . 13
1.2.1 Các phương pháp thi công đường hầm. 13
1.2.1.1 Phương pháp khoan- nổ . 13
1.2.1.2. Phương pháp NATM 15
1.2.1.3. Phương pháp cơ giới toàn bộ (TBM) . 21
1.2.1.4 Phương pháp bằng khiên. 22
1.2.1.6. Phương pháp đánh chìm từng đoạn hầm 25
1.2.1.7. Phương pháp kích ống 26
1.2.2 Các công đoạn thi công đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện . 28
1.3 THI CÔNG MÓNG TẦNG HẦM TRẠM BƠM ĐỨNG TRONG CÔNG
TRÌNH THỦY LỢI 31
Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 3 -
1.3.1. Sàn lắp ráp và gian điều khiển của trạm bơm 31
1.3.2. Gian đặt máy bơm 33
1.3.3. Buồng đặt ống hút . 33
1.3.4. Xử lý móng tầng hầm buồng đặt ống hút . 36
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 38
CHƯƠNG 2 39
THI CÔNG XỬ LÝ MÓNG TRẠM BƠM ĐỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TOP-DOWN 39
2.1 ĐẶC ĐIỂM TRẠM BƠM ĐỨNG . 39
2.1.1 Mục đích xây dựng 39
2.1.2 Các kiểu trạm bơm đứng . 40
2.2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TOP - DOWN XỬ LÝ MÓNG . 42
TRẠM BƠM ĐỨNG 42
2.2.1 Khái niệm chung về các phương pháp thi công . 42
2.2.2 Áp dụng phương pháp Top-down để thi công trạm bơm đứng 43
2.2.3 Trình tự thi công theo phương pháp top-down . 44
2.2.4 Các hệ thống chống đỡ trong quá trình thi công trạm bơm đứng 49
2.2.5 Thi công bê tông . 60
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 61
CHƯƠNG 3 62
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG . 62
TỰ LÈN VÀO THÁP ĐIỀU ÁP NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 62
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 62
3.2 ĐẶC TÍNH VÀ VẬT LIỆU SẢN XUẤT BÊ TÔNG TỰ LÈN 63
3.2.1. Khái niệm về bê tông tự lèn ( BTTL) . 63
3.2.2.Đặc điểm của bê tông tự lèn 64
3.2.3.Vật liệu cho sản xuất bê tông tự lèn. 65
3.3 QUY TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTTL 66
3.3.1. Quy trình thiết kế cấp phối BTTL 66
3.3.2. Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông tự lèn 68
Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 4 -
3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTTL 68
3.4.1. Thiết kế thành phần BTTL theo phương pháp bê tông truyền thống: . 68
3.4.2 Thiết kế thành phần BTTL của hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) . 70
3.4.3. Thiết kế thành phần BTTL bằng phương pháp của hiệp hội bê tông
Nhật Bản (JSCE) kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối. 72
3.5 LỰA CHỌN VẬT LIỆU . 73
3.5.1. Xi măng . 73
3.5.2.Cốt liệu . 74
3.5.3 Đá dăm sử dụng 75
3.5.4. Phụ gia mịn 76
3.5.5. Phụ gia giảm nước 77
3.6 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL . 77
3.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HỖN HỢP BTTL . 79
3.7.1 Phương pháp xác định độ linh động (độ chẩy xoè) của hỗn hợp BTTL . 79
bằng rút côn 79
3.7.2 Phương pháp xác định khả năng tự đầm của hỗn hợp BTTL bằng khuôn
hình L 80
3.8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG TỰ LÈN . 81
3.8.1 Lựa chọn và chuẩn bị vật liệu để sản xuất hỗn hợp BTTL 82
3.8.2 Cân đong vật liệu . 83
3.8.3 Trộn hỗn hợp BTTL 83
3.8.4 Vận chuyển bê tông tự lèn 84
3.8.5 Đổ bê tông tự lèn . 84
3.8.6 Bảo dưỡng BTTL . 84
3.9. HIỆU QUẢ KỸ THUẬT- KINH TẾ - XÃ HỘI ĐEM LẠI . 84
3.9.1 Hiệu quả kỹ thuật 84
3.9.2 Hiệu quả kinh tế 85
3.9.3 Hiệu quả xã hội . 85
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 86
Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 5 -
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TÍNH CHẤT CỦA HỖN
HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN . 87
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN
TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG NÓI CHUNG VÀ THỦY LỢI NÓI
RIÊNG 88
CHƯƠNG 4 89
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL CHO TRẠM BƠM BẮC NAM
HÀ . 89
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH . 89
4.1.1 Vị trí công trình . 89
4.1.2 Nhiệm vụ công trình . 90
4.1.3 Các thông số kỹ thuật . 91
4.2. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL TRẠM BƠM . 91
4.2.1. Các yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bê tông tự lèn và bê tông tự lèn91
4.2.2. Tính toán thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm. 92
4.2.3. Một số tính chất của bê tông tự lèn M250 94
4.2.4. Lưu ý công tác sản xuất, vận chuyển và đổ bê tông 99
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100
1. NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN 100
2. NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ . 101
3. KIẾN NGHỊ . 101
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO . 102
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN . 104

Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 6 -
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Các dạng chính của nổ mìn lỗ nông.
Hình 1-2: Trình tự đào phân đoạn đường hầm Hải Vân
Hình 1-3: Hình ảnh hầm Hải Vân sau khi hoàn thiện
Hình 1-4: Máy đào đường hầm TBM.
Hình 1-5: Sơ đồ thi công bằng khiên
Hình 1-6: Lai dắt đốt hầm Thủ thiêm.
Hình 1-7: Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy
Hình 1-8: Kích ống và giếng kích ống qua sông Sài gòn cho loại D3000mm.
Hình 1-9: Mặt cắt ngang đường hầm không áp
Hình 1-10 : Mặt cắt ngang đường hầm dẫn nước có áp
Hình 1-11: Bố trí các cụm thiết bị sữa chữa trên sàn lắp ráp và gian máy
Hình 1-12: Cắt dọc và bố trí gian động cơ, gian điều khiển
Hình 1-13: Bố trí buồng hút máy bơm
Hình 1-14: Biện pháp thi công xử lý móng buồng hút
Hình 2-1: Nhà máy bơm loại buồng ướt máy đặt chìm
Hình 2-2: Nhà máy bơm loại buồng khô
Hình 2-3: Trình tự các bước thi công
Hình 2-4: Sử dụng cọc ván thép để ổn định mái dốc
Hình 2- 5: Sử dụng ván thép để làm tường tầng hầm
Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý làm việc của các loại máy rung
Hình 2-7: Bố trí hệ thanh chống ngang một nhip (a) hoặc nhiều nhịp (b)
Hình 2-8: Thép dầm chữ I.
Hình 2-9: Tường thi công trong hào vữa sét
Hình 3-1: Thí nghiệm xác định độ chẩy xoè của hỗn hợp BTTL
Hình 3-2: Thiết bị thí nghiệm khả năng tự lèn của hỗn hợp BTTL.
Hình 3-3: Rút côn kiểm tra độ linh động của hỗn hợp BTTL
Hình 3-4: Thí nghiệm độ chẩy xòe của hỗn hợp BTTL
Hình 3-5: Thí nghiệm kiểm tra khả năng tự lèn của HHBTTL bằng khuôn chữ U
Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 7 -
Hình 3-6: Khuôn hình chữ U để kiểm tra khả năng tự lèn của HHBT
Hình 3-7: Thi công BTTL tại nút dầm– cột nhà 34 tầng – T34 Dự án Trung hòa
Hình 3-8: Thi công đập xà lan di dộng bằng bê tông tự lèn tại bãi đúc
Hình 3-9: Bơm bê tông tự lèn vào bản đáy của đập xà lan
Hình 4-1: Đường biểu thị sự tổn thất độ chẩy xoè theo thời gian của hỗn hợp bê
tông tự lèn.
Hình 4-2: Biểu đồ thời gian đông kết của hỗn hợp BTTL
Hình 4-3: Biểu đồ độ hút nước của BTTL
Hình 4-4: Biểu đồ sự phát triển cường độ nén theo thời gian


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1: Tính chất vật lý của xi măng PCB40 Hà Tiên I.
Bảng 3-2: Các chỉ tiêu tính chất của cát
Bảng 3-3: Thành phần hạt của cát
Bảng 3-4. Các chỉ tiêu tính chất của đá dăm sau khi đã sơ tuyển
Bảng 3-5. Thành phần hạt của đá dăm 10 – 20
Bảng 3-6. Thành phần hạt của đá dăm 5 – 10
Bảng 3-7: Tính chất cơ lý Tro bay - Phả lại
Bảng 4-1: Kết quả thành phần cấp phối bê tông tự lèn cho trạm bơm
Bảng 4-2: Kết quả thí nghiệm sự tổn thất độ chẩy của hỗn hợp BTTL theo thời gian.
Bảng 4-3: Thời gian đông kết của hỗn hợp BTTL
Bảng 4-4: Độ hút nước của BTTL
Bảng 4-5: Kết quả thí nghiệm cường độ nén của BTTL
Bảng 4-6: Kết quả thí nghiệm chống thấm nước của mẫu BTTL



Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 8 -


DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

BTTL : Bê tông tự lèn
C : Cát
CLL : Cốt liệu lớn
CKD : Chất kết dính
Đ : Đá
N : Nước
X, XM : Xi măng
PG : Phụ gia
T : Tro bay
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam











Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 9 -
PHẦN MỞ ĐẦU

I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Từ lâu trên thế giới các công trình ngầm đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy lợi - thuỷ điện và an
ninh quốc phòng. Đặc biệt tại các nước phát triển thì trong xây dựng dân dụng các
công trình ngầm hay hạ tầng ngầm để phục vụ tiện ích cuộc sống như tầng hầm các
nhà cao tầng, hầm gara ô tô, Trong lĩnh vực giao thông dễ thấy nhất là xây dựng
hệ thống thông ngầm dưới lòng đất (Metro) trong đô thị, hầm để vượt núi, vượt
sông, vượt biền để tránh các nguy cơ tai nạn và rút ngắn được tuyến đường. Trong
công nghiệp khai thác mỏ hầm ngầm được xây dựng phổ biến để khai thác các
nguồn tài nguyên quí giá trong lòng đất. Trong lĩnh vực an ninh quốc phòng công
trình ngầm cất giữ vũ khí, quân lương đảm bảo bí mật và giảm thiểu thương vong.
Trong thuỷ lợi-thủy điện đường hầm được xây dựng để dẫn nước vào tổ máy turbin,
xây dựng bể ngầm, xi phông
Đặc điểm chung của các công trình thủy lợi là móng công trình chủ yếu đặt trên
nền địa chất phức tạp. Và công trình thi công trong điều kiện phức tạp về điều kiện
địa chất thủy văn, tiến độ thi công đòi hỏi nhanh và cấp thiết để đáp ứng được bài
toán kinh tế và kỹ thuật đặt ra.
Hiện nay ở Việt Nam đang xây dựng, nâng cấp nhiều hệ thống thủy lợi nhằm
phục vụ yêu cầu mới. Trong đó có nhiều hạng mục công trình ngầm trong đất như
các hầm dẫn nước, tháp điếu áp .và đặc biệt là các trạm bơm đứng có quy mô lớn.
Do vậy phải lựa chọn phương pháp thi công thích hợp khác với phương pháp thi
công truyền thống để đạt được hiểu quả cao nhất. Một trong những phương pháp thi
công đang được áp dụng hiện nay là phương pháp “Top - down”.
Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu công nghệ Top down thi công móng các công trình
thủy lợi’’ là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn trong giai đoạn hiện nay.
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu công nghệ Top –Down thi công móng các công trình thủy lợi.
Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 10 -
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a) Cách tiếp cận
Nghiên cứu thông qua việc thu thập các tài liệu có liên quan tới đề tài như :
Các giáo trình về địa kỹ thuật, các giáo trình về thiết kế và thi công hầm thủy công,
thủy điện, hầm giao thông và các bài giảng về xây dựng các công trình ngầm .Đồng
thời nghiên cứu và tiếp cận với các tài liệu về chuyên nghành vật liệu xây dựng đặc
biệt là vật liệu bê tông. Kết hợp với tham khảo các tài liệu chuyên ngành trong nước
và nước ngoài, trên báo và mạng internet .
b) Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính
toán. Lựa chọn một phương pháp tính toán phù hợp với điều kiện Việt Nam.
IV. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Đưa ra được tính ưu việt hơn so với các phương pháp thi công truyền thống.
- Ứng dụng công nghệ Top-down cho thi công một công trình thủy lợi.
- Đề xuất đưa vào ứng dụng vật liệu bê tông tự lèn vào thi công móng công trình
thủy lợi theo phương pháp Top-down.
- Đưa ra giải pháp vật liệu cũng như công nghệ sản xuất và thi công cho trạm
bơm Bắc Nam Hà.
V. NỘI DUNG LUẬN VĂN :
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về các phương pháp thi công công trình ngầm trong xây
dựng và thi công công trình thủy lợi.
Chương 2: Thi công xử lý móng trạm bơm đứng bằng phương pháp Top - down
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào thi công móng các
công trình thủy lợi.
Chương 4: Thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm Bắc Nam Hà.
Kết luận và kiến nghị