Cọc Ván Thép

Cọc Ván Thép là một cấu kiện được sản xuất với me khóa (interlocks) ở cả hai biên cánh cọc, được liên kết chặt chẽ để tạo thành một tường cừ vây liên tục. Cọc ván thép được thiết kế đặc trưng để tạo ra một tường chắn đất và nước vững chắc, đồng thời chống chịu các áp lực ngang bằng khả năng chịu uốn và chịu cắt lớn. Khả năng làm việc của cọc ván thép được chọn khi thiết kế phụ thuộc vào cấu tạo của các lớp địa chất mà cừ sẽ được đóng vào.

Cọc ván thép thường được sử dụng trong hai ứng dụng: các kết cấu vĩnh viễn và các công trình tạm thời. Cọc ván thép trong ứng dụng vĩnh cửu là một tường chắn làm việc sau khi đóng vào và lưu lại trong đất. Trong các ứng dụng tạm thời, vòng vây cọc ván thép sẽ cung cấp môi trường thi công an toàn trong các khu vực bị giới hạn hoạc bị hạn chế bởi nước hay sạt lở đất. Các cọc Cọc ván thép sẽ được rút lên sau khi công việc thi công được hoàn tất.

Có thể liệt kê một số lợi ích của Cọc ván thép như sau:

* Dễ dàng trong vận chuyển và lắp đặt.
* Trọng lượng nhẹ.
* Tường chắn hiệu quả với mô đun kháng uốn tối đa.
* Là một giải pháp linh hoạt trong mọi địa thế.
* Có thể tái chế và tái sử dụng.
* Thích hợp cho các công việc, các hố đào sâu trong thi công công trình, trong các cấu trúc bờ kè, xây dựng tầng hầm các cao ốc & xây dựng các bãi xe ngầm, xây dựng các kênh thu thoát cho nhà máy điện, cầu kè, nạo vét các dòng sông, trạm xử lý nước thải nhà máy, cầu đường sắt, tường chắn công trình đường hầm, xây dựng đường cao tốc, và các ứng dụng chung cho các công trình hố đào và nền móng.


Ứng dụng

Chúng tôi xin tạm chia ra các ứng dụng sau theo địa hạt ứng dụng của cừ ván thép

1. Các kết cấu cầu cảng.
Cừ ván thép phù hợp cho xây dựng các kết cấu bến kè vì nó được thiết kế chuyên dụng chịu các tải trọng theo phương dọc, khả năng chịu lực phương ngang và mô men kháng uốn lớn cùng với khả năng thi công nhanh chóng. Một vài ứng dụng trong các cấu trúc bên bờ sông như bến tàu, bến cảng, đê chắn sóng và bờ chắn các đường trượt để hạ thủy tàu.

2. Đê kè
Cừ ván thép được sử dụng để bảo vệ, chắn đất và làm đẹp bờ kè sông. Nó cũng có chức năng kết hợp làm tường ngăn lũ lụt trong mùa mưa hoặc lúc triều cường.


3. Tầng hầm
Cừ ván thép có thể được sử dụng trong biện pháp xây dựng từ trên xuống dưới topdown (tường cừ vĩnh cửu) hoặc xây dựng từ dưới lên bottom - up (tường vây tạm thời); cả hai phương pháp đòi hỏi chiều rộng tối thiểu và tiết kiệm thời gian cung cấp cùng chi phí đáng kể. Cừ ván thép cũng có thể hỗ trợ tải trọng theo phương thẳng đứng từ các cấu trúc ở bên trên.

4. Đường sắt và đường hầm
Trong quá trình xây dựng đường sắt và xây dựng các đường hầm, Cừ ván thép giúp giảm thiểu công việc đào đất và xử lý các các hố đào, do đó tăng tốc độ xây dựng.

5. Các công trình đào hố, hầm
Các công trình đào đất tạm thời liên quan đến việc khai quật, hay xây dựng nền móng và bảo vệ các cấu trúc dưới lòng đất, cừ ván thép giúp giảm thiểu khối lượng đào và duy trì an toàn cho các công trình trong khu vực xung quanh.

6. Xây dựng đường cao tốc
Trong hầu hết các ứng dụng, cọc ván thép đóng vai trò như một tường vây cho hạng mục đào xới. Chúng có thể được thi công dễ dàng và rút lên bất cứ lúc nào khi các công trình xây dựng được hoàn tất. Các tấm cọc ván thép có thể được tái sử dụng và được luân chuyển cho các công tác xây dựng sau này.

7. Mố trụ cầu
Cọc ván thép có thể ứng dụng bảo vệ các mố cầu và kè các đường dẫn chân cầu, với khả năng thi công nhanh chóng với không gian tối thiểu cũng như tốn rất ít thời gian xây dựng, sau khi hoàn thành thi công từng cừ đã làm việc ngay.

THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ VÁN THÉP

SAU ĐÂY LÀ BÀI GIẢNG SỐ 25 CỦA GIÁO SƯ L. Prieto-Portar năm 2008
Bài giảng dành cho các sinh viên kết cấu bao gồm bốn phần:
- Tường cừ đơn dạng conson (không neo, không giằng chống)
- Tường cừ có hệ neo
- Tường cừ trọng lực (cellular cofferdam)
- Các tổ hợp trong cầu cảng.

Cọc ván thép thép ban đầu được sử dụng cho giếng kín thi công các công trình tạm. Kể từ năm 1930 nó được sử dụng cho các công trình hàng hải thường xuyên, ví dụ như các kết cấu tường cầu cảng, cầu tàu, đê điều, ụ khô, âu tàu, bến cảng và tường ngăn lũ. Tuy nhiên các ứng dụng của cừ ván thép bị hạn chế do thiếu hiểu biết về kết cấu và các đ85c tính kỹ thuật. Giáo sư Gregory Tchebotarioff tại Trường Princeton đã có những đóng góp lớn về phân tích và thiết kế của cừ ván thép trong năm 1950.

Cọc ván thép cũng được sử dụng cho trụ cầu chịu lực đứng, tường chắn đất bảo vệ chống sạt lở trong các hố đào, cho các đường hầm, hầm chui đường sắt và đường cao tốc, và ứng dụng vĩnh cữu làm tường hoàn thiện trong các bãi đậu xe ngầm.

Cọc ván thép có khả năng chịu lực nén,lực kéo, chịu lực ngang với cường độ tải trọng lớn và linh hoạt.


Các loại cọc bản.

1) Cọc gỗ thường có kích cở nhỏ và liên kết âm dương (đực - cái)và chỉ hữu ích cho những các hố đào cạn với độ cao tự do H = 3 m. Hiện nay cọc bản gỗ chỉ được sử dụng
để ổn định các bức tường của hầm tạm thời trong khi lắp đặt các hệ thống cống rãnh và tiện ích khác. Nó có khả năng làm việc chịu lực từ ƒw 0,65-0,95fy

2) Cọc ván bê tông dự ứng lực.

3)Cọc ván thép được sử dụng thông dụng nhất bởi vì nó là loại duy nhất có sức kháng mũi cao xuyên qua các loại đá mềm hoặc đất sỏi. Nó được đóng hoặc rung vào các loại đá mềm hoặc đất sỏi và khả năng chịu lực cao từ ƒw = 0,60 -0,90 Fy.
Những lợi thế của việc sử dụng cọc ván thép làm tường chắn, (1)khả năng kháng mũi cao và chịu lực lớn khi thi công, (2) có trọng lượng tương đối nhẹ, (3) chiều dài cọc có thể được hàn nối gia tăng, và (4) chúng sẽ được rút lên sau khi thi công xong, và có thể sử dụng lại.

4) cọc ván nhôm.

5) Cọc ván nhựa (PVC).








Cừ ván thép.

Chi phí thấp
Độ đàn hồi, chịu lực cao
Thường được sử dụng
Có thể tái sử dụng
Chiều dài cọc được tăng lên bằng cách hàn hoặc nối bản mã bu lông
Bị ăn mòn
Có thể bảo dưỡng (sơn phủ, mạ kẽm chống ăm mòn điện hóa)

Cọc ván nhôm.

Không ăn mòn
Trọng lượng nhẹ (so với thép 490PCF)
Đắt
Giòn
Ít được sử dụng
Thép không gỉ là một giải pháp tốt hơn để thay thế cho nhôm

Các tiết diện thông thường của cọc ván thép như chữ U, chữ Z, dạng tấm phẳng.

Ứng dụng của cọc ván thép - giếng kín

Một trong những ứng dụng phổ biến của cọc ván thép là để xây dựng giếng kín.

Trước hết ta cùng tìm hiểu thuật ngữ "giếng kín" là gì?

Theo Wikipedia Giếng kín - Cofferdams là một vòng bao vây trong môi trường nước được xây dựng lên để ngăn nước sau đó dùng bơm để rút nước đưa ra ngoài với mục đích tạo ra một môi trường làm việc khô ráo bên trong giếng. Giếng kín thường được sử dụng để xây dựng giàn khoan dầu và sửa chữa, xây dựng mố trụ cầu và làm kè, đập, giếng kín thường là một cấu trúc thép hàn tạm thời, và được tháo dỡ sau khi công việc hoàn tất. Các loại vật liệu để tạo nên giếng kín thường bao gồm cọc ván thép, hệ thanh giằng, và hệ văng chống. Giếng kín cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp đóng tàu và sửa chữa tàu, khi việc đưa một chiếc tàu vào trong ụ tàu để sửa chữa hoặc thay đổi là không đạt hiệu quả kinh tế. Một ví dụ của ứng dụng này là trong việc kéo đấu nối dài thân tàu. Trong một số trường hợp, khi thân tàu được cắt rời trong khi vẫn còn trong nước, và một phần mới của tàu được kéo vào để hàn đấu nối dài con tàu. Việc cắt thân tàu được thực hiện bên trong một giếng kín hàn trực tiếp vào thân tàu, và sau đó được tách xả hai phần thân tàu trôi rời ra. Giếng kín sau đó được thay thế khi các phần thân tàu được hàn nối vào với nhau. Tuy chi phí có cao nhưng điều này có thể thực hiện được, việc sử dụng một ụ tàu thậm chí có thể đắt hơn nhiều lần. Xin xem thêm thùng chắn caisson.
Giếng kín cũng đã được sử dụng để phục hồi tàu chìm trong vùng nước nông.
Theo Tratu.vn ngoài nghĩa giếng kín (rút hết nước để xây móng cầu) còn có nghĩa tường chắn thủy công và đê quai
Từ định nghĩa trên, chúng ta cũng có thể lưu ý hữu ích của giếng kín trên nhiều địa hạt ứng dụng như xây dựng, đóng tàu và thậm chí các công trình khảo cổ học. Tuy nhiên, bất kể sử dụng trong lĩnh vực nào, chức năng chính của giếng kín một là cung cấp một khu vực khô để làm việc và để ngăn chặn việc xâm nhập của nước vào khu vực làm việc khi công việc được tiến hành.
Tại sao cọc ván thép được sử dụng rộng rãi cho Giếng kín?

Điều này là do kết cấu chịu lực của cọc ván thép, quá trình làm việc ngăn nước chặt chẽ do khả năng liên kết của các rãnh khóa (me cừ) và sức kháng mũi lớn xuyên sâu trong hầu hết các loại địa chất. Khả năng được đóng xuyên sâu vào trong lòng đất là rất quan trọng vì điều này ngăn chặn các lớp địa chất yếu chảy lở, hay các "túi rỗng" sập ở dưới cùng của hố đào và ngăn chặn nước xuyên thấm vào các khu vực làm việc.Cọc ván thép được sử dụng để xây dựng giếng kín thường là loại có rãnh khóa (khớp nối liên động) kiểu Larssen thông dụng hoặc kiểu Frodingham (kiểu tay nắm). Loại được sử dụng phổ biến trong các giếng kín thường là loại tiết diện chữ U. Điều này là do thiết kế tốt của tiết diện này bao gồm khả năng liên kết linh động vào nhau và có thể xuyên sâu vào trong đất với ít trở lực nhất. Bên cạnh đó là khả năng tái sử dụng cao của tiết diện chữ U.
Khi làm việc, các giếng kín với tường chắn cọc ván thép chống chịu cả áp lực đất và áp lực nước từ bên ngoài tác động lên tường vây, và áp lực sẽ càng tăng tỉ lệ với chiều sâu hố đào. Vì vậy, để giảm các áp lực, việc giằng chống trong lòng của giếng kín, liên kết lại cho vững vàng hơn đúng là rất quan trọng và để duy trì sự toàn vẹn và an toàn của các khu vực làm việc nội bộ cũng như các công trình, hoạt động xung quanh.Việc thi công giếng kín bắt đầu bằng cách xác định vị trí và hình dạng của các hố đào. Công việc này được thực hiện từ bước khảo sát địa hình. Sau đó công việc đóng cọc được tiến hành. Các biên pháp thi công đóng (búa rung, búa rơi) hoặc ép cọc bằng máy thủy lực ép tĩnh tùy theo điều kiện công trường. Trong quá trình đóng/ép cọc cần đảm bảo cọc được điều chỉnh và hạ xuống thẳng đứng là rất quan trọng. Cần có khung dẫn để quá trình thi công hạ cọc được thuận lợi hơn. Các khung dẫn trên đất có thể được làm thành hai tầng. Một tấng khung dẫn ở trên mặt đất trong khi tầng kia định vị ở vị trí cao hơn. Khung dẫn này có thể được làm kèm một chân đỡ để nó có thể dễ dàng chuyển dịch một đầu gối vào tường cừ đã thi công xong và đầu kia đứng trên chân đỡ. Tuy nhiên đối với việc thi công trên mặt nước, các khung dẫn cần được cố định bằng cọc gỗ hoặc thép được đóng vào trong đất. Vì thế so với việc làm việc trên mặt đất, công việc chuẩn bị thường là nhiều hơn. Cần phải cố định sà lan để không bị trôi nổi tròng trành trên mặt nước.

Giếng kín tường đơn
Các tấm cọc được hạ xuống lần lượt hết cây này đến cây khác, đóng chẵn lẻ hay thi công theo từng mảng cục bộ. Giếng kín có thể là tường đơn hoặc thiết kế tường đôi.
Một giếng kín tường đơn chỉ có một vòng vây tường cừ như hình minh họa trên đây.

Giếng kín tường đôi

Trong giếng kín tường cừ đôi, có 2 lớp vòng vây cừ. Khoảng trống giữa 2 lớp vòng vây cừ được đổ đầy đất hoặc các vật liệu khác. Giếng kín tường đôi có thể chịu được áp lực lớn hơn giếng kín tường đơn.Nhiều khi có những giếng kín rất lớn có thể được thi công tạo thành từ những giếng kín nhỏ hình tròn được gọi là các ô ngăn trọng lực. Các ô ngăn nhỏ này được tạo nên từ cọc ván thép tiết điện U, Z hay tiết diện phẳng (straight web) được thi công rất gần và liên kết với nhau. Chúng ta có thể thấy các giếng kín rất lớn như vậy trong các ứng dụng của các dự án như xây đập, nơi con sông cần phải được chuyển dòng, lấn biển... Kèm theo đây là hình ảnh cấu tạo và các dự án dạng này trong quá trình thi công.

Giới thiệu công nghệ cọc ván thép

Phi Tuấn
Thứ Tư, 25/11/2009, 21:51 (GMT+7)

(TBKTSG Online) - Việt Nam sẽ phải sử dụng nhiều đến phương pháp thiết kế kết cấu cọc ván thép và công nghệ mới trong các công trình xây dựng, tiến sĩ Thái Hà Phi phát biểu tại hội thảo “Phương pháp thiết kế kết cấu cọc ván thép và công nghệ thi công mới ở Nhật Bản”.

Hội thảo do tập đoàn thép Nippon, Nhật Bản, phối hợp với Đại học Giao thông Vận tải tổ chức vào ngày 25-11 tại TPHCM.

Trao đổi với TBKTSG Online bên lề hội thảo, ông Phi nói rằng đây sẽ là một xu thế mới cho ngành xây dựng Việt Nam. Các công trình về đô thị và các công trình ngầm, các đê chắn sóng hay những công trình liên quan đến nước sẽ phải sử dụng nhiều đến các cọc ván thép, thay cho các phương pháp thi công bê tông hay cừ gỗ vốn phổ biến trong xây dựng Việt Nam trước đây.

Tiến sĩ Phi, trưởng ban tổ chức hội thảo, nhận xét rằng các loại cọc ván thép có nhiều ưu điểm vượt trội như nhẹ, bền, đẹp, đa dạng, thân thiện môi trường, và được sử dụng nhiều lần nên chiếm một tỷ lệ cao trong xây dựng.

Các công trình xây dựng lớn ở Việt Nam gặp bất lợi vì có nền địa chất yếu, đòi hỏi phải có kỹ thuật xử lý nền móng cao cùng với khấu kiện cao cấp, trong khi đó các công trình phức tạp thường kéo theo kinh phí lớn cho việc xử lý kỹ thuật. Vì thế theo ông, rào cản lớn nhất chính là kinh phí.

Một số ý kiến tại hội thảo cũng nêu ra tính hiệu quả của công nghệ mới cùng các phương pháp thiết kế công trình xử lý nền đất yếu có sử dụng đến cọc ván thép, đồng thời thực hiện công việc chuyển giao công nghệ của Nhật Bản cho Việt Nam.

Tuy nhiên, ông Phi nói rằng việc ứng dụng công nghệ cũng cần phải có lộ trình, vì thế trước mắt các công ty Việt Nam vẫn phải áp dụng dựa trên những máy móc thiết bị sẵn có.

Cọc ván thép được sử dụng lần đầu tiên là ở Mỹ năm 1908, và sau đó được sử dụng rộng rãi trên thế giới vì những ưu điểm vượt trội so với cọc gỗ hay bê tông. Ở Việt Nam cọc ván thép đã được sử dụng trong nhiều công trình lớn như Nhiệt điện Phả Lại II, nhà máy đóng tàu Dung Quất cùng một số cao ốc trụ sở, các công trình bờ kè, tường chắn và vòng vây ngăn nước.


Blogger: Link tải về cuốn cẩm nang thiết kế và thi công cừ ván thép, cọc ống thép: