Thi công cọc cừ ván thép cừ larsen và thép hình, gia công lắp dựng kết cấu thép hình văng chống vách tầng hầm

Cừ ván thép  và thép hình (thuật ngữ tiếng anh là steel sheet pile) hay còn gọi là cọc ván thép cừ thép, cừ Larssen, cọc bản, là một cấu kiện dạng tấm có các rãnh khoá (me cừ) để hợp thành một tường chắn khép kín. Nhằm mục đích ngăn nước và chắn đất trong hầu hết các trường hợp ứng dụng. 
Ván cừ bao gồm các mặt cắt thu được bằng cách cán, kéo, gấp nếp - dập hoặc được tạo hình dáng trong các máy lặn, hoặc bằng cách lắp ráp các bộ phận đã được cán (ví dụ như bằng sự tán đinh, hàn, hoặc gấp nếp). Những mặt cắt này có thể được gắn với nhau bằng cách được khoá liên động hoặc thậm chí bằng cách mang các cạnh dọc được đặt cạnh nhau. Với mục đích này, ít nhất trên các cạnh dọc, cả hai kiểu đều có các bộ phận nối (ví dụ như rãnh, bích, khoá liên động). 

Nhóm này bao gồm: 

(1) Góc ván cừ hoặc các mẩu góc, là những mặt cắt dùng để tạo các góc; với mục đích này thì sử dụng hoặc là các mặt cắt đã được rèn, hoặc những mặt cắt đã được cắt dọc theo chiều dài của chúng, những bộ phận thu được bằng cách đó sau đó được hàn hoặc tán đinh để tạo thành một góc.
(2) Các mặt cắt ván cừ lắp ráp với ba hoặc bốn cạnh để làm các vách ngăn.
(3) Các mặt cắt ván cừ mắc nối mà hình dạng của chúng cho phép chúng sẽ được sử dụng để nối các dạng tấm cừ khác nhau.
(4) Các cột và đường ống ván cừ mà được dẫn tiếp đất theo cách như thế sao cho chúng lắp ráp với nhau mà không được khoá liên động bằng lực. Các đường ống ván cừ được làm gợn sóng (tạo nếp) trên hình dạng. Các cột ván cừ được làm thành có hai mặt cắt được hàn với nhau. 

Ván cừ thường được sử dụng để làm tường trên đất có cát, úng nước hoặc bị chìm ngập cho các nhà máy cơ khí dân dụng như đập, đê hoặc mương. 

Cừ ván thép đã được sử dụng cho mọi kết cấu công trình tạm (làm xong nhổ lên) cũng như vĩnh cữu (đóng bỏ). Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cừ ván thép được sử dụng ngày càng phổ biến. Từ các công trình thủy công như cảng, bờ kè, cầu tàu, giếng kín, đê kè chắn sóng, công trình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đường hầm đến các công trình dân dụng như bãi đậu xe ngầm, tầng hầm nhà nhiều tầng, nhà công nghiệp, ngăn chống cho các hố đào nền móng, xử lý nước thải, các đường vượt, hầm ngầm. Cọc ván thép không chỉ được sử dụng trong các công trình tạm thời mà còn có thể được xem như một loại vật liệu xây dựng, với những đặc tính riêng biệt, thích dụng với một số bộ phận chịu lực trong các công trình xây dựng. 

Về kích thước, cọc ván thép có bề rộng bản thay đổi từ 400mm đến 750mm. Sử dụng cọc có bề rộng bản lớn thường đem lại hiệu quả kinh tế hơn so với cọc có bề rộng bản nhỏ vì cần ít số lượng cọc hơn nếu tính trên cùng một độ dài tường chắn. Hơn nữa, việc giảm số cọc sử dụng cũng có nghĩa là tiết kiệm thời gian và chi phí cho khâu hạ cọc, đồng thời làm giảm lượng nước ngầm chảy qua các rãnh khóa của cọc. Chiều dài cọc ván thép có thể được chế tạo lên đến 30m tại xưởng, tuy nhiên chiều dài thực tế của cọc thường được quyết định bởi điều kiện vận chuyển (thông thường từ 9 đến 15m), riêng cọc dạng hộp gia công ngay tại công trường có thể lên đến 72m. 

Lịch sử của việc sản xuất cọc ván thép. 

Công nghệ cọc ván thép ở Nhật Bản được bắt đầu từ việc sử dụng cọc ván thép trong các công trình tường chắn đất của toà nhà Misui năm 1930 
Hiện nay, hình dạng cọc ván thép được sản xuất ra là hình chữ U hay hình đường thẳng, ngoài ra nó còn có dạng hình chữ H. 
Lịch sử của cọc ván thép ở Nhật Bản: 

•    1931: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ U (dạng Lakawana)”Kiểu SPII”
•    1955: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình đường thẳng “SP-F”
•    1959: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ z “Z-45”
•    1960: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ U (dạng Laruzen) “SP…”
•    1967: Thành lập Tiêu chuẩn JIS: JIS A5528: 1967
•    1987: Ngừng sản xuất cọc ván hình chữ U dạng Lakawana
•    1997: Ngừng sản xuất cọc ván thép hình chữ Z.
•    1997: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép cỡ lớn hình chữ U với chiều rộng có hiệu là 600mm
•    2000: Sửa đổi lại Tiêu chuẩn JIS thành tiêu chuẩn “JIS A5523:2000. Cọc ván thép cán nóng dùng cho hàn” 

Lịch sử lý thuyết tính toán 
Từ năm 1940 đến những năm 50, ở nước ngoài, thành quả nghiên cứu thực tế và lý thuyết của Terzaghi hay Rowe về cơ bản đã được xác lập trong thời kỳ này về lý thuyết. Ở Nhật Bản cũng vậy, trải qua một thời gian dài trưởng thành từ năm 1950 đến những năm 70, công nghệ cọc ván thép đã phát triển vượt bậc cả về chất lượng và số lượng. Gần đây nó cũng được áp dụng trong việc giảm tiếng ồn, giảm rung lắc và cũng được áp dụng trong các công trình ở các thành phố. Cọc ván thép ở Nhật Bản, trải qua hơn 70 năm, đến nay Nhật Bản trở thành nước có sản lượng cọc ván thép rất lớn trên thế giới, nó được xuất khẩu sang các nước khác nhiều hơn là ở Nhật Bản. Trong bài này tác giả sẽ trình bày về sự biến đổi về mặt vật liệu và thi công cuả công nghệ ván cọc thép ở Nhật Bản cũng như các công nghệ sử dụng cọc ván thép.[3] 
Ưu điểm 
Có thể liệt kê một số ưu điểm nổi bật của cọc ván thép như sau: 
•    Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trong quá trình sử dụng). 
•    Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé. 
•    Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài.
•    Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả về mặt kinh tế. 

 
•    Với các công trình đường bộ, hầm giao thông đi qua một số địa hình đồi dốc phức tạp hay men theo bờ sông thì việc sử dụng cọc ván thép để ổn định mái dốc hay làm bờ bao cũng tỏ ra khá hiệu quả. 

 
•    Trong các công trình dân dụng, cọc ván thép cũng có thể được sử dụng để làm tường tầng hầm trong nhà nhiều tầng hoặc trong các bãi đỗ xe ngầm thay cho tường bê tông cốt thép. Khi đó, tương tự như phương pháp thi công topdown, chính cọc ván thép sẽ được hạ xuống trước hết để làm tường vây chắn đất phục vụ thi công hố đào. Bản thân cọc ván thép sẽ được hàn thép chờ ở mặt trong để có thể bám dính chắc chắn với bê tông của các dầm biên được đổ sau này. Trên các rãnh khóa giữa các cọc ván thép sẽ được chèn bitum để ngăn nước chảy vào tầng hầm hoặc có thể dùng đường hàn liên tục để ngăn nước (trong trường hợp này nên dùng cọc bản rộng để hạn chế số lượng các rãnh khóa). Trong thiết kế, cọc ván thép ngoài việc kiểm tra điều kiện bền chịu tải trọng ngang còn phải kiểm tra điều kiện chống cháy để chọn chiều dày phù hợp. Bề mặt của cọc ván thép bên trong được sơn phủ để đáp ứng tính thẩm mỹ đồng thời cũng để bảo vệ chống ăn mòn cho cọc ván thép. 

 Cũng không quên nhắc lại lĩnh vực mà cọc ván thép được sử dụng nhiều nhất đó là làm tường vây chắn đất hoặc nước khi thi công các hố đào tạm thời. Ta có thể thấy cọc ván thép được sử dụng khắp mọi nơi: trong thi công tầng hầm nhà dân dụng, nhà công nghiệp, thi công móng mố trụ cầu, hệ thống cấp thoát nước ngầm, trạm bơm, bể chứa, kết cấu hạ tầng, thi công van điều áp kênh mương,…tùy theo độ sâu của hố đào cũng như áp lực ngang của đất và nước mà cọc ván thép có thể đứng độc lập (sơ đồ công-xon) hay kết hợp với một hoặc nhiều hệ giằng thép hình (sơ đồ dầm liên tục). Đa phần hệ giằng được chế tạo từ thép hình I nhằm thuận tiện trong thi công. Kinh nghiệm chống nước chảy qua các rãnh khoá của cọc ván thép trong các công trình tạm thời này là sử dụng hỗn hợp xi măng trộn đất sét, vừa tiết kiệm chi phí lại đạt hiệu quả khá cao (gần như ngăn nước tuyệt đối). 

Rõ ràng cọc ván thép không chỉ đơn thuần là một loại phương tiện phục vụ thi công các hố đào tạm thời mà còn có thể được xem như là một chủng loại vật liệu xây dựng được sử dụng vĩnh cữu trong một số công trình xây dựng. Sản phẩm cọc ván thép được cung cấp trên thị trường cũng rất đa dạng về hình dáng, kích cỡ (bề rộng bản, độ cao, chiều dày) nên cũng khá thuận tiện cho việc chọn lựa một sản phẩm phù hợp. Tất nhiên, ứng với một công trình cụ thể luôn có nhiều giải pháp thiết kế khác nhau sử dụng các loại vật liệu khác nhau. Và khi đó, việc chọn lựa nên hay không sử dụng cọc ván thép còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa hình địa chất, tình trạng mực nước ngầm, giá thành, điều kiện thi công...Tuy nhiên một điều chắc chắc là nhà đầu tư càng có nhiều thêm cơ hội chọn lựa sao cho đạt được mục tiêu của mình. 

Thi công ép cừ ván thép (steel sheet pile) có rất nhiều biện pháp, nhưng có lẽ ở VN, thường dùng nhất là ép bằng búa rung.[5]Có 2 loại búa rung: loại dùng điện (thi công với xe cẩu) và loại thuỷ lực gắn trên máy đào (excavator).Tần số rung thường trong khoảng từ 20 đến 40 Hz. Lực ly tâm do búa tạo ra có thể lên đến 4000 kN (tương đương 400 tấn). 

 
 Ngoài ra người ta còn dùng các máy chuyên dùng truyền động thủy lực như Giken Silent Piler Dưới đây là một vài hình ảnh thực tế thi công rút cọc cừ tại công trường xây dựng tòa nhà bộ Công an trên đường Phạm Văn Đồng. 

Tổng thể máy 

  

 Phần chân kẹp cọc, có tác dụng giữ vững máy khi rút cọc 

  
 Một số dự án sử dụng cừ ván thép
 

CẦU CẦN THƠ - GÓI 3 - AU 20, AU 25 SHEET PILE

 

CIPUTRA - NAM THĂNG LONG HÀ NỘI - OT 22, SKSP IV SHEET PILE

 PHÚ MỸ HƯNG - TẦNG HẦM CAO ỐC IMV - PU 22 SHEET PILE

 CẢNG ICD PHƯỚC LONG - AU 20 SHEET PILE

KIM LIÊN INTERSECTION UNDERPASS SKSP III, IV SHEET PILE

 ĐẠI LỘ ĐÔNG TÂY TP. HCM - OT 22, SKSP III, PU 22 SHEET PILE

ĐẠI LỘ ĐÔNG TÂY TP. HCM - OT 22 SHEET PILE

 

 CẦU BÀ CHIÊM - PHÚ MỸ HƯNG - AU 14 SHEET PILE

PHÚ MỸ HƯNG CAO ỐC H 19 & SKY GARDEN 3 - OT 22 SHEET PILE

Tường chắn đất thi công đào tầng hầm 

 

   
Một số hình ảnh cừ ván thép làm ván khuôn thi công trụ cầu thi công văng chống vách tầng hầm ép cọc khoan cọc nhồi mini cỡ đường kính nhỏ Fi 500 Fi 600

 

Nguon: www.cocbetong.com