Chương 7. THIẾT KẾ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG CÁC CÔNG TÁC CHỦ YẾU PHẦN NGẦM
7.3. Biện pháp thi công đào đất
7.3.1. Chọn biện pháp thi công:
Khi thi công đào đất có 2 phương án: Đào bằng thủ công và đào bằng máy.
Nếu thi công theo phương pháp đào thủ công thì tuy có ưu điểm là dễ tổ chức theo dây chuyền, nhưng với khối lượng đất đào lớn thì số lượng nhân công cũng phải lớn mới đảm bảo rút ngắn thời gian thi công.
Khi thi công bằng máy, với ưu điểm nổi bật là rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo kỹ thuật. Tuy nhiên việc sử dụng máy đào để đào hố móng tới cao trình thiết kế là không nên vì một mặt nếu sử dụng máy để đào đến cao trình thiết kế sẽ làm phá vỡ kết cấu lớp đất đó, làm giảm khả năng chịu tải của đất nền, hơn nữa sử dụng máy đào khó tạo được độ bằng phẳng để thi công đài móng.
Vì vậy cần phải bớt lại một phần đất để thi công bằng thủ công. Việc thi công bằng thủ công tới cao trình đế móng sẽ được thực hiện dễ dàng hơn bằng máy.
→ Từ những phân tích trên, ta chọn kết hợp cả 2 phương pháp đào đất hố móng.
7.3.2. Chọn phương án đào đất:
Có các phương án sau:
Đào từng hố độc lập: Áp dụng khi kích thước hố đào nhỏ, hố đào riêng rẽ.
Đào thành rãnh: Áp dụng khi các hố đào nằm sát nhau theo một phương nào đó.
Đào toàn bộ mặt bằng công trình: Phương án này được áp dụng khi các hố đào nằm sát nhau, kích thước mặt bằng nhỏ.
→ Từ việc phân tích trên, và căn cứ vào đặc điểm các hố móng, kích thước của mặt bằng công trình. Do khoảng cách từ mép 2 đài móng liền kề lớn hơn 1m nên ta chọn giải pháp thi công đào đất cho toàn bộ công trình từ mặt đất tự nhiên(cao trình -1,05) đến đỉnh cọc (cao trình -4,40) , đào từng hố cho phần còn lại .Trong quá trình thi công đào đất cũng như thi công phần ngầm để giữ vách hố đào ta dùng cừ thép Larsen đóng xung quanh chu vi mặt bằng công trình để chống giữ vách hố đào, chỉ chừa 1 dốc cho xe, máy lên xuống.Việc thi công hạ cừ được thực hiện trước khi đào đất.
Quá trình đào tiến hành như sau:
* Đào bằng máy:
Đợt 1:Đào bằng máy từ cao trình -1,05 m (cốt vỉa hè) đến cốt -4,40 m. Như vậy với mực nước ngầm ở độ sâu -5,8m sẽ ít bị ảnh hưởng, tuy vậy cũng cần có biện pháp tiêu nước hợp lý.
Đợt 2: Đào bằng máy đến cao trình đáy bê tông đài cọc (-5,40m ) và chỉ đào ở những vị trí có đài móng. Đào bằng máy đến cao trình đáy bê tông đài cọc (-7,50m ) tại vị trí hố móng thang máy. Như vậy sẽ bị ảnh hưởng bởi mực nước ngầm cốt -6,85, nên phải có hạ mực nước ngầm cục bộ.
Đào thủ công 0,1m đến cao trình cần để tránh phá hoại cấu tạo nền đất sau khi đào bằng máy tại vị trí có đài móng.
Sau khi đập đầu cọc xong thì tiến hành đổ bê tông lót móng, sau đó lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông giằng móng và đài cọc.
Khi bê tông đài cọc đạt cường độ thì thi công tường tầng hầm BTCT 7.3.3. Tính khối lượng đất đào
Hình 0.1: Sơ đồ di chuyển máy đào (Xem phụ lục I) 7.3.3.2.Khối lượng đất đào bằng máy
Chiều dày lớp đất đào là: H = 3,35 m (Từ cao trình tự nhiên -1,05m xuống cao trình đỉnh cọc -4,40 m).
Diện tích hố móng là:
Fhm =25,5X51,5= 1313,25m2. Khối lượng đất đào bằng máy là:
V1 = Fhm.H = 1313,25x3,35 = 4399,39( m3).
Tại vị trí các móng,ta dùng máy đào thành các hố độc lập.
Chiều dày lớp đất đào là: H = 1,0m (Từ cao trình -4,40m xuống cao trình -5,4m).
Khối lượng đất đào cho 16 hố móng M1 là:
a=4,0+1=5,0 m; b=4,8+1=5,8 m
c=5,0+0,25x1,0x2= 5,5 m; d=5,8+0,25x1,0x2= 6,3 m V2= 1, 0 (5 5,8 (5 5,5)(5,8 6,3) 5,5 6,3)
31, 78 6
x x + + + + x = (m3)
Khối lượng đất đào cho 4 móng M2 là:
a=4,0+1=5,0 m; b=6,4+1=7,4 m
c=5,0+0,25x1,x2= 5,5 m; d=7,4+0,25x1,x2= 7,9 m V3= 1,0 (5 7, 4 (5 5,5)(7, 4 7,9) 5,5 7,9)
40,18 6
x x + + + + x = (m3)
Khối lượng đất đào cho móng 5 M3 là:
a=1,6+1=2,6 m; b=1,6+1=2,6 m
c=2,6+0,25x1,0x2= 3,1 m; d=2,6+0,25x1,0x2= 3,1 m V3= 1,0 (2,6 2,6 (2,6 3,1 2, 6 3,1)( ) 3,1 3, )
6 8 14
1 ,
x x + + + + x = (m3)
Chiều dày lớp đất đào là: H = 3,1m (Từ cao trình -4,40m đến -7,50m).
Khối lượng đất đào cho 1 hố móng thang máy:
a=5,6+1=6,6 m; b=7,6+1=8,6 m
c=6,6+0,25x3,1x2= 8,15 m; d=8,6+0,25x3,1x2= 10,15 m V4= 3,1 (6,6 8,6 (6,6 8,15)(8, 6 10,15) 8,15 10,15)
214,96 6
x x + + + + x = (m3)
Thể tích phần cọc chiếm chổ :
Vcọc=nxFcọcxh=101x(π.0,82/4)x1=50,77 (m3)
=>Khối lượng đất đào bằng máy là:
Vđm = 4399,39+16x31,78+4x40,18+5x8,14+214,96-50,77 = 5273,48(m3) 7.3.3.3.Khối lượng đất đào bằng thủ công.
Chiều dày lớp đất đào là 0,1m ở mỗi vị trí đài móng.
Khối lượng đất đào cho 16 hố móng M1 là:
V1= 5,0x5,8x0,1= 2,9 (m3)
Khối lượng đất đào cho 4 móng M2 là:
V2= 5,0x7,4x0,1= 3,7 (m3)
Khối lượng đất đào cho 5 móng M3 là:
V3= 2,6x2,6x0,1= 0,676 (m3)
Khối lượng đất đào cho 1 hố móng thang máy:
V4=6,6x8,6x0,1=5,676 (m3) Khối lượng đất đào bằng thủ công:
Vtc = 16x2,9 + 4x3,7+ 5x0,676 + 5,676= 73,96 (m3) 7.3.3.4.Tính khối lượng đất đắp.
a) Lắp đất đợt 1:
Đắp đất từ cao trình đáy lớp bê tông lót hố móng thang máy tại cao trình -7,60m đến cao trình -5,60m.
Thể tích hố móng thang máy M4 từ -7,60m đến -5,60m V’4=2 (6,6 8,6 (6,6 7,6)(8,6 9,6) 7,6 9,6)
129,39 6
x x + + + + x = (m3)
Khối lượng đất đắp đợt 1 là:
Vđ1=129,39 - 6x8x0,1 - 5,6x7,6x1,9= 43,73(m3) b) Lắp đất đợt 2:
Đắp đất từ cao trình đáy lớp bê tông lót đài cọc tại cao trình -5,50m và hố móng thang máy tại cao trình -5,60m đến cao trình -4,50m.
Khối lượng đất đắp cho 16 hố móng M1 là:
V’1=31,78 + 2,9 – 4,4x5,2x0,1 - 4x4,8x0,9= 15,11(m3) Khối lượng đất đắp cho 4 móng M2 là:
V’2=40,18 + 3,7 - 4,4x6,8x0,1 - 4x6,4x0,9= 17,85 (m3) Khối lượng đất đắp cho 5 móng M3 là:
V’3=8,14 + 0,676 – 2x2x0,1 – 1,6x1,6x0,9= 6,11 (m3) Khối lượng đất đắp hố móng thang máy M4 đợt 2 là:
V”4=214,96 + 5,676 – 129,39 – 5,6x7,6x1= 48,69(m3) Khối lượng đất đắp đợt 2 là:
Vđ2=16x15,11 + 4x17,85 + 5x6,11 + 48,69= 392,4(m3) c) Lắp đất đợt 3: :
Đắp đất từ cao trình -4,50m đến cao trình -3,75m.
Giằng móng kích thước 0,5x1,0m, có tổng chiêu dài là 136,25m.
Khối lượng đất đắp đợt 3 là:
Vđ2= 1313,25x0,75 – (16x4x4,8+4x4x6,4+5x1,6x1,6+5,6x7,6)x0,75 – 136,25x(0,5x0,65+0,9x0,1) = 587,35(m3)
d) Lắp đất đợt 4:
Đắp đất từ cao trình -3,75m đến cao trình mặt đất tự nhiên -1,05m.
Khối lượng đất đắp đợt 4 là:
Vđ4= 1313,25x2,7 – 1076,344x0,35 – 950,737x2,35 = 934,82(m3)
*Tổng khối lượng đất đắp để lại là:
Vđ= 43,73 + 392,4 + 587,35 + 934,82 = 1957,3(m3)
*Tổng khối lượng vận chuyển đi là:
Vvc= 5273,48 + 73,96 – 1957,3 = 3390,14(m3) 7.3.4. Lựa chọn tổ hợp máy thi công
7.3.4.1.Đào đất và vận chuyển đất đi
Máy đào đất được chọn sao cho đảm bảo kết hợp hài hoà giữa đặc điểm sử dụng máy với các yếu tố cơ bản của công trình như :
Cấp đất đào, mực nước ngầm.
Hình dạng kích thước, chiều sâu hố đào.
Điều kiện chuyên chở, chướng ngại vật.
Khối lượng đất đào và thời gian thi công....
=>Chọn máy đào gàu nghịch EO-3322B1 có các thông số kỹ thuật sau:
+Dung tích gàu : q = 0,5 (m3).
+Bán kính đào lớn nhất: Rđào max= 7,5 (m).
+Chiều sâu đào lớn nhất: Hđào max= 4,8 (m).
+Chiều cao đổ đất lớn nhất: Hđổ max= 4,2 (m).
+Chu kỳ kỹ thuật: Tck = 17 giây.
+Hệ số đầy gàu: Kd = 1,3
(Kd phụ thuộc vào loại gầu, cấp độ ẩm của đất. Với gầu nghịch, đất sét pha thuộc đất cấp I ẩm ta có Kd = 1.2 ÷ 1.4. Lấy Kd = 1.3).
K1 = 1,15 1,15Kd = 1,3 =1,13. Tính năng suất máy đào:
Chu kỳ đào (góc quay khi đổ = 900):
tđck = tck xkvtxkquay = 17x1,1x1,1 = 20,57 (giây).
Với: kvt = 1,1 khi đổ trực tiếp lên thùng xe
Kquay = 1,1 - lấy với góc quay ϕ = 110o. Số chu kỳ đào trong 1 giờ: nck = 20,573600 =175.
Năng suất ca máy đào:
Wcs = txqxnckxk1xktg = 7x0,5x175x1,13x0,75 = 519,09 (m3/ca).
Thể tích đất do máy đào: V = Vmáy =5273,48 (m3).
Thời gian đào đất bằng máy: tm = m 1.15 5273, 48519,091,15 11,68
CS
V W
× = × = (ca)
Với : 1,15- hệ số tơi xốp của đất khi đổ lên xe
⇒ Chọn 11,5 ca. Hệ số sử dụng thời gian làm việc bằng 1,02 7.3.4.2.Chọn xe phối hợp với máy để vận chuyển đất
Phần đất thừa được vận chuyển với cự ly vận chuyển trung bình L = 1 Km.
Thời gian một chuyến xe: t = tb + v1
L + tđ + v2
L + tch.
Trong đó: tb : là thời gian chờ đổ đất đầy thùng. Tính theo năng suất máy đào, máy đã chọn có:
Đào đợt 1: N = 519, 09
7 = 74,16 (m3/h).
Chọn xe vận chuyển là TK 20 GD-Nissan. Dung tích thùng là 5m3, để đổ đất đầy thùng xe (giả sử chỉ đổ 80% thể tích thùng) là:
Đào đợt 1: tb = 0,8 574,16× ×60= 3,24 phút.
v1 = 15 (km/h); v2 = 25 (km/h): Vận tốc xe lúc đi và lúc quay về.
v1
L = 1
15; v2
L = 1
25
Thời gian đổ đất và chờ tránh xe là: tđ = 2 phút; tch = 5 phút.
⇒: t = 3,24 + (1/15+1/25).60 + 2+5 = 16,64 (phút).
Số chuyến xe trong một ca: m = Tt =16, 647 60× =25, 24(chuyến).Chọn 26 chuyến Số xe cần thiết: n = q m×Q =519,095 26× =3,99. Chọn n = 4 (xe).
Như vậy khi đào móng bằng máy, thì phải cần 4 xe vận chuyển Thể tích đất vận chuyển: Vvc = 3390,14 (m3).
Thời gian vận chuyển đất: tm = vc 1.15 3390,1519,094 1,15 7,51
CS
V W
× = × = (ca)
Với : 1,15- hệ số tơi xốp của đất khi đổ lên xe
⇒ Chọn 7,5 ca. Hệ số sử dụng thời gian làm việc bằng 1,001.
7.3.4.3.Chọn xe vận chuyển đất đắp
Do đất đào là đất sét pha nên không cần phải vận chuyển đất về đắp mà dùng đất nầy để đắp lại.
7.3.5. Đào đất thủ công
Cơ cấu của tổ thợ chọn theo Định mức 726/ĐM-UB gồm 3 thợ (1 bậc 1, 1 bậc 2 và 1 bậc 3). Định mức hao chi phí lao động lấy theo Định mức 1776, số hiệu định mức AB- 1135 bằng 0,63 (công/m3).
Khối lượng đào đất bằng thủ công: V = 73,96 (m3).
Số công cần thiết đào bằng thủ công. 73,96 x0,63 = 46,6 (công) Chọn 2 tổ thợ gồm 12 người thi công đào đất thủ công.
Vậy tổng thời gian đào đất thủ công là: 46, 624 = 1,94 ca. Chọn 2 ca
⇒ Sau khi máy đào thực hiện đào đất bằng máy trong 1 ngày ta thực hiện đào đất thủ công trong 2 ngày.
7.3.6. Thiết kế tuyến di chuyển khi thi công đất 7.3.6.1.Thiết kế tuyến di chuyển của máy đào
Theo trên chọn máy đào gầu nghịch mã hiệu EO-3322B1, do đó máy di chuyển giật lùi về phía sau. Tại vị trí đào máy đào xuống đến cốt đã định, xe chuyển đất chờ sẵn bên cạnh, cứ mỗi lần đầy gầu thì máy đào quay sang đổ luôn lên xe vận chuyển.
Tuyến di chuyển của máy đào được thiết kế đào từng dãi cạnh nhau, hết dải này sang dải khác, sau khi cắm cừ xong thì tiến hành đào đất. Sơ đồ di chuyển máy cụ thể của máy đào thể hiên trên Bản vẽ TC-03.
7.3.6.2.Thiết kế tuyến di chuyển đào thủ công
Tuyến đào thủ công trùng với tuyến đào bằng máy, tuy nhiên đào đất thủ công chỉ thực hiện tại vị trí đài móng. Đất được đào lên và đổ thành từng đống tại những vị trí sau này không thi công đài móng trong mặt bằng.