Tại sao ống bê tông cốt thép là lý tưởng cho việc kích ống ngầm

Ngày đăng: 04/05/2021

1616 Lượt xem

0 Đánh giá

Vào năm 1842 tại Mohawk, New York, đường ống bê tông hiện đại được ghi nhận là lâu đời nhất đã được lắp đặt và nó tồn tại hơn 100 năm. Khái niệm thanh thép trong ống bê tông lần đầu tiên được giới thiệu ở Pháp vào năm 1896 và được biết đến với tên gọi bằng sáng chế Monier. Nó được đưa đến Hoa Kỳ vào năm 1905 và kể từ đó đã được sử dụng rộng rãi trong việc lắp đặt cống, ống thoát nước mưa và các ứng dụng ống áp lực. Tuổi thọ lâu dài của ống bê tông cốt thép (RCP), sức mạnh và độ bền của nó, đã làm cho nó trở thành sự lựa chọn kinh tế cho các nhà thầu và chủ sở hữu tài sản.

Ống bê tông cốt thép đúc sẵn là vật liệu ống được ưa chuộng cho các hoạt động khoan kích ống ngầm, liên quan đến việc lắp đặt sâu mà các phương pháp đào mở thông thường không khả thi - về mặt môi trường hoặc kinh tế. (Để so sánh các vật liệu làm ống, hãy xem Tuổi thọ của Ống thép, đất sét, nhựa & composite.)

Ống bê tông cốt thép (RCP)

Tại sao ống bê tông cốt thép là lý tưởng cho việc kích ống ngầm? RCP về cơ bản là một ống bê tông, nhưng được gia cố bằng thép, tạo thêm sức mạnh và tính linh hoạt để chịu áp lực đất và các lực khác tác động lên ống. Các vật liệu cần thiết để sản xuất RCP là xi măng, cốt liệu, cốt thép và phụ gia, được trộn theo thông số kỹ thuật tiêu chuẩn. RCP đúc sẵn được coi là một trong những ống mạnh nhất hiện có và có thể được thiết kế cho các điều kiện tải cụ thể.

Sức mạnh vốn có của RCP làm cho nó bền độc lập, do đó ít cần phụ thuộc vào đất xung quanh hỗ trợ hơn, mặc dù đó là một phần cần thiết của bất kỳ công trình lắp đặt đường ống nào.

RCP có khả năng chịu được lực kích đáng kể cần thiết để đẩy nó xuống đất trong quá trình vận hành kích ống. Việc kích ống bê tông đầu tiên được thực hiện ở Bắc Mỹ vào năm 1896 bởi Đường sắt Bắc Thái Bình Dương để lắp đặt hệ thống thoát nước dưới đường ray.

Kể từ đó, sự tiến bộ trong công nghệ và việc bổ sung thép trong bê tông đã cho phép lắp đặt các đường ống bê tông có đường kính lớn tới 3.350 mm bằng phương pháp kích ống.

Quy trình kích ống ngầm

Kích ống yêu cầu hai trục: một trục ở đầu và trục kia ở cuối tuyến đường được chỉ định. Trục phóng đóng vai trò như một bệ đỡ để đặt thiết bị kích và các bộ phận liên quan của nó. Một khối lực đẩy ở phía sau trục cung cấp bề mặt tác động cần thiết để giúp kích ống về phía trước.

Đất ở đầu đường ống được đào bằng phương pháp đào thủ công, máy đào siêu nhỏ (MTBM) hoặc máy khoan hầm (TBM) tùy theo đường kính của đường ống cần kích. Các trục kích trung gian đôi khi được sử dụng khi phải lắp đặt đường ống chạy dài. Điều này làm giảm lực đẩy dọc trục cần thiết để đẩy đường ống.

Đường ống đi qua một tấm chắn cắt có kích thước cần thiết, điều này cũng bảo vệ công nhân khỏi các mảnh vỡ rơi xuống. Đường ống đã lắp đặt thoát ra ở trục tiếp nhận ở cuối chiều dài ổ, kết thúc quá trình kích.

Các loại tải trọng trên ống có lỗ cắm

Tải dọc trục

Tải trọng trục trên đường ống bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như phương pháp đào, loại chất bôi trơn, đường kính ống, ma sát đất và chiều dài đường ống. Tải trọng phải được phân bố đồng đều xung quanh chu vi đường ống để ngăn chặn sự tập trung ứng suất trong một số khu vực nhất định.

Diện tích mặt cắt ngang (CSA) của đường ống thường đủ để chịu áp lực trong quá trình kích, nhưng lực kích dự kiến mà đường ống sẽ gặp phải cần được xác định trước khi kích. Đối với áp suất kích quá lớn, có thể yêu cầu ống bê tông có cường độ nén cao hơn. Vật liệu đệm như ván cứng hoặc ván ép lõi đặc sẽ giúp phân bổ lực đều xung quanh chu vi đường ống.

Tải bên

Nếu khung kích không thẳng hàng với đường ống kích, các tải trọng bên có thể phát huy tác dụng. Nó cũng có thể xảy ra khi đường ống bị mất đường và cấp và đường ống được điều chỉnh để thiết kế lại. Hành động này tạo ra tải trọng cắt trên chuông và đầu cọc của đường ống.

Trái đất và tải trực tiếp

Đường ống chôn lấp phải chịu tải trọng từ đất phía trên nó và cả các phương tiện di chuyển có thể đi qua đường ống. Độ bền của ống yêu cầu phụ thuộc vào các yếu tố như độ sâu của lớp phủ đất, khối lượng của đất, độ cắt và tải trọng sống, nếu có. Phần thừa thường được bơm vữa sau khi hoàn tất thao tác kích.

Đặc điểm đường ống

Đường ống cần thiết cho hoạt động kích ống ngầm phải đáp ứng các tiêu chuẩn vật liệu và sản xuất được nêu trong hướng dẫn của Hiệp hội Kiểm tra và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) và Hiệp hội Kỹ sư Dân dụng Hoa Kỳ (ASCE). Ống kích có chứa hai lồng cốt thép hình tròn trong thùng ống. Cần đảm bảo rằng lồng cốt thép là hình tròn chứ không phải hình elip. Một số dung sai được yêu cầu đối với các đường ống được sử dụng trong các hoạt động kích, chẳng hạn như:

Cường độ nén của bê tông được sử dụng không bao giờ được nhỏ hơn 40 MPa.

Lồng cốt thép bên ngoài phải kéo dài vào rãnh ống và lồng cốt thép bên trong phải kéo dài vào lưỡi của ống.

Các ống có đường kính trong và ngoài thay đổi từ 1.200 mm đến 3.000 mm không được thay đổi so với đường kính thiết kế quá +/- 1% hoặc +/- 10 mm, tùy theo giá trị nào nhỏ hơn.

Độ dày thành ống tại bất kỳ điểm nào không được thay đổi quá +/- 5% hoặc 5 mm, tùy theo giá trị nào lớn hơn.

Đường kính ngoài của ống phải là một hình tròn thực sự và không được thay đổi quá 1% so với đường kính đó.

Độ côn của nòng ống không được chênh lệch quá 3 mm tính từ chuông đến đầu ống.

Chiều dài ống không được thay đổi từ chiều dài được chỉ định quá +/- 5 mm đến biến thiên tối đa là +/- 10 mm.

Các phương pháp không dùng rãnh như kích ống và tạo đường hầm siêu nhỏ đã loại bỏ sự cần thiết phải đào rãnh để lắp đặt đường ống. Như đã biết, việc đào rãnh chiếm nhiều diện tích và ảnh hưởng đến kinh tế, doanh nghiệp trên địa bàn. Kích ống có thể được sử dụng để lắp đặt ống RCP khi cần tránh sự gián đoạn bề mặt, chẳng hạn như khi ống phải được lắp đặt dưới bờ kè, sân bay hoặc đường cao tốc, và cả khi độ sâu lắp đặt lớn.

Độ bền cao của RCP thích hợp cho các hoạt động kích vì nó có thể chịu được lượng lớn các lực kích cần thiết để đẩy đường ống về phía trước. Một ưu điểm khác là RCP không dễ dàng bị lệch khỏi dòng và cấp vì bề mặt bên ngoài nhẵn nên có khả năng chống ma sát ít hơn nhiều.

Điểm mạnh vốn có của RCP là có thể chịu được tải trọng chết tác động lên nó từ lớp phủ đất và tải trọng trực tiếp từ các phương tiện di chuyển đi qua đường ống.