Một số sự cố cọc khoan nhồi đặc biệt trong vùng Casto

Một số sự cố cọc khoan nhồi đặc biệt trong vùng Casto

Về số cố cọc khoan nhồi, đặc biệt vïng cast¬ PGS.TS Ngun viÕt Trung Th.S Ngun tn Anh Giới thiệu Các cố điển hình cọc khoan nhồi đà đợc tổng kết phân tích nhiều tài liệu giáo khoa báo khoa học Trong khuôn khổ báo cáo khoa học ỏ Hội nghị này, xin đề cập đến dạng cố cọc khoan nhồi đà gặp nhiều công trình Việt nam nhng đợc thảo luận tổng kết Đó cố cọc khoan nhồi vùng castơ Qua chục năm áp dụng, thông qua việc nghiên cứu, thí nghiệm, tổng kết, đà có đợc Quy trình Thiết kế móng cọc 22TCN-21-86 có quy định việc thiết kế cọc khoan nhồi, Quy trình Thi công Nghiệm thu cäc khoan nhåi 22TCN-257-2000 Chóng ta ®· quen thc với phơng pháp tính toán khả chịu tải thẳng đứng nằm ngang cọc khoan nhồi nói chung theo Tiêu chuẩn quốc tế Việt nam, nhng tham số để xác định khả chịu tải cọc khoan nhồi vùng có hang động castơ đến cha đợc tổng kết Trong quy trình quy phạm trên, cha có tài liệu dẫn chi tiết việc khảo sát thiết kế công trình đặt vùng địa chất có hang động castơ Trớc xúc việc giải vấn đề liên quan đến cố thi công cọc khoan nhồi cầu đờng Hồ Chí Minh qua khu vực hang động castơ Bộ GTVT đà có văn số 351/GTVT-CGĐ ngày 12 tháng năm 2001 hớng dẫn trình khảo sát thiết kế thi công công trình tuyến đờng Hồ Chí Minh vùng địa chất có hang động castơ, chờ ban hành thức Hớng dẫn chi tiết quy định khảo sát thiÕt kÕ, thi c«ng cäc khoan nhåi vïng hang động Castơ Tuy nhiên nội dung công văn cha đa biện pháp cụ thể nhằm khắc phục cố phát sinh trình thi công nh nguyên tắc thiết kế cọc khoan nhồi vùng hang động castơ Một số công trình điển hình sử dụng cọc khoan nhồi vùng castơ : Đối với Việt Nam, đặc điểm địa hình chủ yếu đồi núi (chiếm đến 3/4 diện tích) Trong đá vôi đợc coi tài nguyên khoáng sản lớn thứ châu á, sau Trung Qc víi gÇn 6000 km2 lé diƯn, chiÕm gÇn 20% diện tích nớc (tài liệu VIBEKAP) Chúng ta có hang động tiếng nh động Phong Nha (Quảng Bình) với hệ thống sông ngầm dài hàng trăm số, động Hòa Bình Việc xử lý móng công trình qua khu vực vấn đề khó khăn, giải pháp cọc khoan nhồi lựa chọn hiệu Một số công trình tiêu biểu nh : Móng trụ cầu Đông Kinh (Lạng Sơn ) sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính 100 cm, dài 10 ữ15 m, khả chịu tải cọc 500 ữ 600 Cọc xuyên qua địa tầng có hang động castơ, chân cọc tựa đá vôi, thi công máy khoan GPS 1500 Trung Quốc Móng trụ cầu Non Nớc (Ninh Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m, cọc dài 40 ữ 60m, khả chịu tải cọc 910 ữ 950 Cọc xuyên qua địa tầng có hang động castơ, chân cọc tựa đá vôi, thi công máy khoan Leffer Móng mố trụ cầu Đá Bạc Quốc lộ 10, sử dụng móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5 2m Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ (có hang castơ sống castơ chết), thi công máy khoan QJ250-1 Móng mố trụ cầu Bợ (Hoà Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ sống, trình khoan thờng xuyên bị dung dịch, sử dụng máy khoan BAUER Móng nhà máy xi măng Tam Điệp Đan Mạch thiết kế giám sát thi công, sử dụng hàng trăm cọc khoan nhồi đờng kính 100 ữ125 cm Toàn nhà máy nằm khu vực hang động castơ Móng mố trụ cầu Hoàng Long (Thanh Hoá) sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính 2m xuyên qua địa tầng hang castơ Trong trình khoan tạo lỗ đà sử dụng kết hợp loại thiết bị: máy khoan gầu xoay ED 4000 để khoan tầng đất, sau dùng máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngợc TRC để khoan tiếp vào tầng đá gốc Móng nhà máy xi măng Hải Phòng thi công, sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính D = 1m ữ1.25m, khối lợng cọc lớn Các cọc xuyên qua địa tầng hang castơ phức tạp Đặc biệt đờng Hồ Chí Minh giai đoạn I vợt qua khu vực Quảng Bình gồm nhánh (nhánh Đông nhánh Tây) Trong nhánh Tây đỉnh hệ thống hang động Phong Nha Các cầu xây dựng khu vực sử dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi để xuyên qua địa tầng hang động castơ Tiêu biểu nh: Cầu Troóc (Bố Trạch - Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đờng kính D = 80 cm, sức chịu tải cọc 420 ữ 450 Chiều dài cọc thay đổi từ 18 ữ 28m Trong bề dày lớp đất phủ khoảng 8m, lại đá vôi phong hoá nứt nẻ, hang rÃnh castơ, có hang vòm cao 2.4m Sử dụng máy khoan đập cáp CZ-30 Trung Quốc Giữ thành hố khoan ống vách, việc khoan cọc gặp nhiều khó khăn Cầu Trạ Ang (Bố Trạch- Quảng Bình): Sử dơng mãng cäc khoan nhåi ®êng kÝnh D = 100 cm Sức chịu tải cọc 500 ữ 600 Chiều dài cọc thay đổi D = 19 ữ39 m Bề dày tầng đất lớp phủ khoảng ữ10m Còn lại đá vôi nứt nẻ, hang rÃnh castơ, có cọc vợt qua ữ3 tầng hang Sử dụng máy khoan GPS đập cáp CZ-30 Trung Quốc, giữ thành lỗ khoan ống vách thép Việc khoan cọc khó khăn, nhiều thời gian, có cọc khoan đến tháng Cầu Vĩnh Sơn (Bố Trạch - Quảng Bình) thuộc nhánh Đông đờng Hồ Chí Minh: Sư dơng kÕt cÊu cäc khoan nhåi ®êng kÝnh D = m (mè cäc, trô cäc), khoan kiểm tra mùn đầu cọc phát bên dới mũi cọc hang động castơ (trần vòm hang khoảng m ), phải xử lý nhiều thời gian số cố công trình cã cäc khoan nhåi vïng cast¬ ë níc ta: Sau trình bày số cố đà gặp số cầu sử dụng kết cấu móng cọc nhồi qua vùng hang động castơ 3.1 Ví dụ trạng castơ nhà máy xi măng Tam Điệp: Nhà máy xi măng Tam Điệp (Ninh Bình) Đan Mạch thiết kế giám sát thi công Móng sư dơng kÕt cÊu cäc khoan nhåi Toµn bé kÕt cấu móng sử dụng khoảng gần nghìn cọc Trớc khoan cọc nhồi, T vấn giám sát đà cho khoan kiểm tra castơ tim cọc Tài liệu khoan kiểm tra castơ 175 cọc cho kết nh sau: Hình 1: Nhà máy xi măng Tam §iƯp k h o a n k iĨ m t r a k a r s t e r t © m c ä c n h å i c « n g t r ×n h : n h m y x i m ă n g t a m ® iƯ p - n in h b ×n h H ×n h t r l ç k h o a n l ç k h o aLnK : T o ¹ X: độ lỗ khoan: Y: X u ấ t h iƯ n : m M ùc n­íc d­íi ®Êt: ỉ n đ ịn h : m Ngày khởi công: L ý t r ìn h : N g y h o µ n t h µ n h 5: / / 0 1 Ký hiÖu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) C a o đ ộ l ỗ 5k1 h9 o 0a m : T ỷ l1 Ö :2 0 n / Trụ cắt hố đào M ô tả đ ịa t ầ n g S ố h iệ u m ẫ u Đ ộ sâ u m ẫ u (m ) S Ð t p h a lÉ n d ă m s n T rạ n g th i d ẻ o c ứ n g 24 M ẫ u lư u Đ vôi m ầu xám xanh phong hoá nứt nẻ m ạnh, x u Ê t h i Ö n n h i Ò u h a n g , r · n h K a r s t e r ® ­ ỵ c9 lÊ 2p 1n h6Ð 0t b ï n s Ð t - 11 0 8 11 0 11 0 11 0 11 0 11 > Đ v ô i m ầ u x m x a n h l iÒ n k h è i C ø n g c h ¾ c 12 k h o a n k iÓ m t r a k a r s t e r t © m c ä c n h å i c « n g t r ìn h : n h m y x i m ă n g t a m ® iƯ p - n in h b ×n h H ìn h t r ụ l ỗ k h o a n T l ỗ k h Lo K a n8 o : ¹ X: X u Ê t h mi Ư n : ® é l ỗ k h o a M :ự c n ­ í c d ­ í i ® Ê t : n Y: ổ n đ ịn m : h C a o đ ộ l1 ỗ 9k h mo ûa n/ Ö:2 :0 T l Ng y k h i cô ng : L ý t r ×n h : N g µ y h o µ n t1 h4 / µ1 1n / h 0: Ký hiƯu líp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) Tr ụ c ắ t 1 h ố đ S ố h iệ u m ẫ u M ô tả Đ ộ sâ u m ẫ u (m ) đ ịa t Ç n g S Ð t p h a lẫ n d ă m s n T r n g th i d ẻ o c ø n g 11 15 1 91 96 0 11 97 0 3 11 98 6 52 90 1 42 91 02 92 7 52 94 Đ vôi m ầu xám xanh phong hoá nứt nẻ m ạnh, x u ấ t h i Ö n n h iÒ u h a n g , r · n h K a r s te r đ ợ c lấ p n h é t b ï n s Ð t M É u l­ u - 0 12 97 2 32 99 9 43 92 3 > § v ô i m ầ u x m x a n h liÒ n k h è i C ø n g c h ¾ c 73 99 0 HiƯn tr¹ng Castơ nhà máy Xi măng Tam Điệp 21 34 Không có hang Castơ Có tầng Castơ Có tầng Castơ Có tầng Castơ 111 Có tầng Castơ Có tầng Castơ - 111 cọc (chiếm 63%) tợng castơ - 34 cọc (chiếm 19%) xuyên qua tầng hang castơ - 21 cọc (chiếm 12%) xuyên qua tầng hang castơ - cọc (chiếm 4%) xuyên qua tầng hang castơ - cọc (chiếm 0.6%) xuyên qua tầng hang castơ - cọc (chiếm 0.6%) xuyên qua tầng hang castơ Hang castơ có chiều cao vòm từ 0.3 ữ 3.2m Trong số 99 hang castơ có 77 hang castơ sống (trong chứa nớc bùn nhÃo) chiếm 78%, lại hang castơ chết Có thể nói cấu trúc địa tầng vùng núi đá vôi Việt Nam nh Hoà Bình, Ninh Bình, Thanh Hoá, Quảng Bình phức tạp Cho nên việc thiết kế kết cấu móng công trình xây dựng khu vực cần phải đặc biệt trọng đến công tác khảo sát địa chất, nhằm đa giải pháp móng thích hợp 3.2 số ví dụ thĨ vỊ sù cè mãng cÇu dïng cäc khoan nhồi vùng hang castơ 3.2.1 Cầu T: A- Giới thiệu chung: Hình 2: Cầu T - đờng HCM Cầu T nằm gần khu vực động Phong Nha Các mè trơ cã kÕt cÊu mãng cäc khoan nhåi ®êng kính 800mm Chiều dài cọc thay đổi L = 18 ữ 29m - Trong trình khảo sát thiết kế kỹ thuật (mỗi mố, trụ lỗ khoan tim) Phát thấy có tợng hang động castơ đà thiết kế cọc khoan nhồi định dùng công nghệ khoan tạo lỗ có ống vách để lại ống vách sau đổ bê tông cọc Trong bớc vẽ thi công, vị trí tim cọc khoan xăm lỗ khoan địa chất để xác định chiều dài cọc thức cọc, với nguyên tắc mũi cọc phải đặt đá liền khối tối thiểu m Kết khoan xăm cho thấy cao độ đặt mũi cọc khác điều chứng tỏ hệ thống hang động castơ bên dới phát triển phức tạp Ngoài cờng độ đá vôi lớn R' = 1400 kG/cm2 B- Công nghệ khoan cọc nhồi cầu T : (1) Dới thiệu lực máy khoan CZ-30 Trung Quốc : - Phơng pháp khoan : Dùng phơng pháp khoan đập - Đờng kính khoan : 600 ữ1500 mm - ChiỊu s©u khoan lín nhÊt : 80m - Träng lợng búa 2.5 - Bảo vệ thành hố khoan ống vách thép để lại sau đổ bê tông (2) Trình tự bớc công nghệ : *Bớc : - San mặt công trờng, làm lán trại, đờng vào công trờng, đắp cạp mở rộng mặt thi công mố Đối với trụ đắp đờng công vụ cho máy khoan xuống đắp đào thi công trụ Thi công hệ thống thoát nớc tạm * Bớc : Lập, dựng định vị ống vách Dùng búa đóng cọc chấn động để đóng ống vách xuống Để cho thành ống vách phía không bị biến dạng, phải đặt miƯng èng tÊm thÐp dµy 30mm Dïng bóa đập đất, đá lòng ống vách, lấy mùn khoan gàu Kiểm tra độ lắng động mùn lỗ khoan Kiểm tra cao độ đáy lộ khoan Nghiệm thu lỗ khoan * Bớc : Lòng cốt thép đợc gia công chế tạo thành đoạn bờ sau đợc đa vị trí thi công Lắp đặt lồng cốt thép vào lỗ khoan máy khoan hệ thống cáp, puli đỉnh tháp khoan Cố định lồng thép vào thành ống vách đ n g h c h í m in h đ o n : k h e g ¸ t - u b ß ( k m - k m 62 ) G ia i đ o n : t h iÕ t k Õ k ü t h u Ë t H ìn h t r ụ l ỗ k h o a n c Ç u t r o ó c - L K l ỗ k h o L Kn : a X u Ê t h i Ưm : n M ùc n­íc d­íi ®Êt: ổ n đ ị n h :m C a o đ ộ l ỗ 3k 4h0 om a nT û l /Ö 2: 0 : N g y k h i c ô n g2 :2 / / 0 L ý t r ì n h m ầ1 u : K c + N g µ y h o µ n t h µ 2n h/ 0: / 0 T h Ý n g h iÖ m S P T SPT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) (N +N ) Sè bóa t r ª n Đ t ShP ịT N 15 cm N N 1N 2N 10 20 30 40 50 hố đào M ô tả đ ịa t ầ n g Độ sâu (m) Ký hiệu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) Trơ c¾t 5 06 01 ND1 - 2 0 08 01 1 0 5 07 01 n4 g9 5n â u đ ỏ , đ S ét pha m ầu xám lẫ n c t p h a , c u é i s 0á0 i ND2 - «i chỗ 04 06 ND3 - ND4 0 03 04 - 61 0 08 01 0 - ND5 - 1 ND6 a - 61 - 61 1 - 61 00 - 61 0 - 61 0 - 16 2 - ND7 Đ v ô i m ầ u x m trắ n g , p h o n g h o ¸ n ø t - n ẻ m n h , đ ô i c h ỗ v ỡ v n X e n k Đ p n h iÒ u h a n h r · n h C a s t đ ợ c lấ p n h é t đ ầ y b ë i K N D s Ð t p h a lẫ n d ă m s n - KND9 - N D 10 - 2 3b 5 - 26 0 Đ v « i li Ị n k h è i m ầ u x m t r ắ n g C ø n g ch ¾c N D 11 - 2 N D 12 - ® ­ ê n g h å c h Ý m in h đ o n : k h e g ¸ t - u b ß ( k m - k m 62 ) G ia i ® o ¹ n : t h iÕ t k Õ k ü t h u Ë t H ×n h t r ụ l ỗ k h o a n c Ç u t r o ã c - L K l ỗ k h o La Kn : X u Ê t h i Ö mn : M ực nước đất: ổ n đ ị n h :m C a o đ ộ l ỗ 5k0 h0 om a nT û l /Ö 2: 0 : N g µ y k h ë i c « n g /7 /2 0 : L ý t r × n h m Ç1 u :6 K c + N g µ y h o µ n t h µ n8 h : / 0 / N 1N 2N Sè hiÖu mÉu 10 20 30 40 50 0 05 07 2 Độ sâu mẫu (m) SPT (N +N ) Sè bóa t r ª n § å t ShP ÞT N 15 cm N Trơ cắt M ô tả h ố đ o đ ịa t ầ n g Độ sâu (m) Ký hiệu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) BỊ dÇy líp (m) T h Ý n g h iÖ m S P T ND1 - S Ð t p h a m Ç u x m v n g0 n â u đ ỏ , đ ô i c h ỗ N D - 07 01 lÉ n c ¸ t p h a , c u é i s 4á5 i 10 10 0 ND3 - ND4 8 - ND5 - - 01 00 - 01 - 2 3a - 01 0 ND6 Đ v ô i m ầ u x m tr ắ n g , p h o n g h o ¸ n ø t ND7 n ẻ m n h , đ ô i c h ỗ v ỡ v ụ n X e n k Đ p n h iỊ u - h a n h rà n h C a s tơ đ ợ c lấ p n h é t đ ầ y b ë i KND8 s Ð t p h a lẫ n d ă m s n - - 01 00 - 01 - 01 00 - 10 0 - 1 20 ND9 - KND10 - ND11 2 - ND12 3b Đ v ô i l iề n k h ố i m ầ u x m t r ¾ n g C ø n g ch¾c - 20 0 - ND13 - Lắp đặt ống tremie Chuẩn bị điều kiện để phục vụ công tác đổ bê tông * Bớc 4: Bê tông đúc cọc đợc cấp từ trạm trộn đặt bờ Đổ bê tông cọc ống dẫn thẳng đứng (ống tremie) * Bớc 5: Kiểm tra mùn đáy cọc cách khoan lòng ống thép đặt sẵn (đáy ống cách mũi cọc 50m) Kiểm tra chất lợng bê tông cäc * Bíc 6: - NghiƯm thu cäc èng v¸ch C- Sự cố kỹ thuật: Trong trình thi công cäc khoan nhåi ë cÇu Trỗc Cã sù cè sảy công đoạn khoan tạo lỗ Việc xử lý cố nhiều thời gian, nhân lực nguy hiểm đến tính mạng công nhân Búa khoan (1) Sự cố búa khoan dới đáy lỗ: - Sự cố xảy khoan tạo lỗ cọc số mố cố m ất búa kho an dướ i đáy lỗ Mo Theo kết khoan thăm dò địa chất, cọc số dài 22m (tính từ đáy bệ) khoan gần đến cao độ mũi cọc, đá gốc nứt nẻ, hang hốc búa khoan bị trợt kẹt vào hốc đá Đơn vị thi công đà dùng máy khoan để giật búa lên nhng không đợc, giật, búa kẹt sâu thêm Sau đơn vị thi công đà phải dùng kích thủy lực 25 đặt bên, làm tay đòn thép, buộc cáp, kích đầu búa Kết quả búa bị đứt làm đôi, phần búa bật lên, toàn phần dới búa kẹt lại dới đáy lỗ khoan Sau cố xảy ra, bên hữu quan : Ban QLDA HCM, Ban khu vùc, t vÊn giám sát, t vấn thiết kế, đơn vị thi công đà bàn cách khắc phục, đa nhiều biện pháp để xử lý, có biện pháp khoan bổ sung 01 cọc bên cạnh, đổ bê tông lÊp cäc ®· khoan Sau rÊt nhiỊu thêi gian cố đợc giải (2) Sự cố trợt búa, tụt ống vách: Sự cố xảy khoan cäc sè trô T1 Khi khoan cäc sè đến độ sâu khoảng gần 20m Khi búa đập đá đáy lỗ khoan có tợng ống vách bị kéo tụt xuống Đơn vị thi công ngừng khoan, cho ngời xuống điều tra nguyên nhân: Một phần tiết diện lỗ khoan có đá gốc tạo thành mặt nghiêng Trong trình hạ ống vách búa, đáy ống vách bị xé rách, quăn lại trợt theo mặt đá Khi búa khoan đập đất đá đà đập vào ống vách kéo ống vách tụt xuống Việc giải cố không nguy hiểm, khó khăn nh cố nhng nhiỊu thêi gian èng v¸ch Bó a kho an sù cè tr ­ỵ t bóa, tơt è n g v ¸ch 3.2.2 CÇu T- A : A- Giíi thiƯu chung: Mè trơ cÇu cã kÕt cÊu mãng cäc khoan nhồi đờng kính D = 100 cm Các đặc trng mặt cắt địa chất cọc nh sau : Trong trình thiết kế kỹ thuật đà phát thấy hệ thống hang động castơ phức tạp bên dới Trong bớc BVTC tiến hành khoan săm địa chất tim cọc để định cao độ mũi cọc Kết khoan cho thấy cao độ mũi cọc khác Trong cọc dài L = 39m, xuyên qua tầng hang castơ Kết thí nghiệm nén mẫu đá cầu Trạ Ang cho thấy đá vôi có cờng độ cao ( R' = 1400 kG/cm2) B- C«ng nghƯ : ViƯc thi công cọc khoan nhồi cầu T-A lúc sử dụng loại máy khoan : Máy khoan đập cáp CZ -30 cđa Trung Qc M¸y khoan xoay: GPS -15 Trung Quốc (tuần hoàn thuận) + Đờng kính lỗ khoan: 0.8m, 1m, 1.2m 1.5m + Độ sâu lỗ khoan đạt: Đá 50m, tầng phủ 80m + Động điện: Kiểu Y200L-4 Cả hai loại máy sử dụng ống vách thép để lại để giữ thành lỗ khoan trình khoan tạo lỗ Do đá vôi có cờng độ lớn, cứng việc khoan máy khoan xoay tỏ hiệu Cả ngày có khoan đợc khoảng 20cm C- Trình tự bớc công nghệ: Gièng nh cÇu T D- Sù cè kü thuËt : Do địa tầng đặt móng mố trụ cầu T-A có hệ thống hang động castơ phức tạp có cọc qua tầng hang, mặt hang lồi lõm, nghiêng dẫn đến việc khoan khó khăn thờng xuyên xảy cố Sự cố hay gặp khoan cố kẹt búa, rơi búa máy khoan đập cáp CZ-30 Trong nguy hiểm búa rơi độ sâu 30m (tính từ mặt đất thiên nhiên), việc giải cố nhiều gian, dẫn đến thời gian khoan riêng cọc gần nửa năm xong Tuy nhiên, trình khoan cầu Trạ-ang cho thấy, địa tầng hang hốc castơ mà đá gốc cứng việc sử dụng máy khoan xoay (nh loại GPS 15) tỏ không hiệu quả, tiến ®é rÊt chËm ViƯc sư dơng m¸y khoan ®Ëp c¸p tiến độ nhanh nhng hay gặp cố kỹ thuật phải xử lý 10 Đ n g h å c h Ý m in h ® o n : k h e g t - u b ß ( K m - K m 62) g ia i đ o n : t h iÕ t k Õ k ü t h u Ë t H ×n h t r l ç k h o a n c Ç u t r ¹ a n g - l k l ç k h L Ka 1n : o X u Ê t h mÖ n : i M ùc n ­í c d ­í i ® Êt: ỉ n ® Þ n hm : C a o ® é 3l 9â k 0h mT û 1nl / :Ö2 :0 o a N g µ y k h ë i c « n3 /g4 /: 0 L ý t r × n h c2 Ç +u 6: K m N g µ y h o µ n t 2h 0µ/ 4n / 2h : 0 T h Ý n g h iÖ m S P T Sè hiÖu mÉu 10 20 30 40 50 N N NN S é t m ầ u x m n â u , đ ô i c h ỗ l ẫ n đ tNả D g1 n lă n , tr n g t h i c ứ n g - 3 05 10 28 07 10 Độ sâu mẫu (m) SPT (N +N ) Sè bóa t r ê n Đ St Ph T ị N h ố đ o đ ịa t ầ n g c m Độ sâu (m) Ký hiệu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) Tr ụ c ắ t M « t ¶ 7 N D - N D S Ð t m ầ u đ ỏ n â u l o a8 0n3 g07 l08æ ,01 l5É n d ¨ m s6 ¹ -n 5, m ả n h đ p h o n g h o , tr n g th ¸ i n a N D cøng 6 04 5a 80 0 7 81 2 2 6 82 1 82 83 84 00 00 0 - 7 06 - N D5 N D - N D - 87 6a K N D Đ v ô i m ầ u x m t r ắ n g n ø t n Ỵ n h i1Ị u 2, - tro n g q u trìn h k h o a n đ b ị v ỡ v ụ n v µ m Ê t n ­ í c T r o n g l í p c ã n h i Ò u r · n Kh N D C a s t ¬ l Ê p n h Õ t b ë i s Ð t p h a d ă m s1 ạ9 n - KN D 10 D Ỵo m ềm đến dẻo cứng - 32 81 N D 11 2 - 2 1 22 84 0 72 85 N D 12 - N D 13 6 - N D 14 82 88 2 - N D 15 - 6b Đ v ô i l i Ò n k h è i m ầ u x m t r ắ n g C Nø D g1 n - ch ¾c N D 17 83 - 11 § ­ ê n g h å c h Ý m in h ® o ¹ n : k h e g ¸ t - u b ß ( K m - K m 62) g ia i đ o n : t h iÕ t k Õ k ü t h u ậ t H ìn h t r ụ l ỗ k h o a n c Ç u t r ¹ a n g - l k La l ç k h o K 4n : X u Ê t h imƯ n : M ùc n ­í c d ướ i đ ất: ổ n đ ị n hm : m C a o ® é l4 2â 1k1 h o Ta û n 1l: / Ö2 :0 N g µ y k h ë i c « 2n 3g/ 4: / 0 L ý t r × nK hm c Ç1 u 4: + N g µ y h o µ n t h µ0 /n4 /h2 :0 0 4 Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) SPT (N +N ) Số búa tả t r ê n Đ St Ph T ị N t ầ n g 15 cm N N NN3 10 20 30 40 50 Tr ụ c M ô h ố đ o đ ịa Độ sâu (m) Ký hiệu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) T h í n g h iÖ m S P T S Ð t m ầ u x m n â u 2, 0đ ô i c h ỗ l ẫ n đ t N nD g ả - 05 07 01 l ă n , t r n g t h ¸ i2 c ø5 n g N D 08 1 - 00 04 50 41 - N D S Ð t m ầ u đ ỏ n â u l o7 a8 n05 g 09 l 01æ 1, 20l0É n d ă m s 6ạ n- ,7 m ả n h đ p h o n g h8 o2 á5 , t r n g t h ¸ i n a 0 cøng 05 08 01 N D 5 05 07 01 9 11 N D 0 03 05 08 - N D 1 - N D - N D 11 00 11 6a 11 11 00 0 2 11 21 21 00 3 21 0 6 21 4 21 0 21 6b 4 - N D - Đ v ô i m ầ u x m t r ¾ n g n ø t n Î n h iÒ u , tr o n g q u t r ìn h k h o a n đ b ị v ỡ v ụ n v µ K N D 10 m Ê t n ­ í c T r o n g l í p c ã n h i Ị u r · n2 h0 - C a s t ¬ l Ê p n h Õ t b ë i s Ð t p h a d ă m s ạK nN D 1 D ẻo m ề m đế n dẻ o cø ng - 2 K N D 12 - K N D 13 - N D 14 - N D 15 Đ v ô i l i Ị n k h è i m Ç u x m t r ắ n g C ø9 n 8g - N D 16 ch¾c - 31 0 N D 12 - 3.2.3 CÇu VS 12 Khuyết điểm Quá trình khoan thăm dò địa chất bớc thiết kế kỹ thuật không phản ánh hết mức độ hang castơ dới địa tầng dẫn đến cố phải xử lý thời gian vµ tèn kÐm Mãng mè trơ sư dơng cäc khoan nhåi ®êng kÝnh D=1m (mè cäc, trơ cäc) Sau khoan đổ bê tông cọc khoan nhồi trụ T2 Tiến hành khoan kiểm tra mùn mũi cọc phát thấy chân cọc đặt vòm hang castơ mà trần hang mỏng Sau đơn vị thi công đà phải tiến hành mở rộng bƯ mãng trơ, khoan bỉ sung cäc MÊt rÊt nhiỊu thời gian lÃng phí 3.2.4 Cầu Đá bạc: Trong thiết kế kỹ thuật, trụ nhịp liên tục (P5 P6) đợc thiết kế đặt móng giếng chìm hở Tại trụ P5 (đặt gối di động) đờng kính giếng chìm 12m, trụ P6 (đặt gối cố định) đờng kính giếng chìm 14m Còn hai trụ biên nhịp chính, trụ nhịp dẫn mố đợc thiết kế đặt móng cọc khoan nhồi đờng kính D=1.5m Do công nghệ thi công giếng chìm phải đầu t nhiều công nghệ nên đơn vị trúng thầu Nhà thầu đà xin đổi móng giếng chìm trụ P5, P6 thành móng cọc khoan nhồi đờng kính 2m đồng với công nghệ thi công móng kết cấu bên dới toàn cầu Địa chất khu vực xây dựng cầu xấu, cấu tạo địa tầng gồm lớp bùn sét dẻo chảy sét pha chiều dày trung bình ữ 12m dới lớp đá phong hoá nứt nẻ mạnh, có nhiều hang castơ, xuất tất trụ cầu gây khó khăn cho công tác thi công cọc khoan nhồi Phơng án thi công cọc khoan nhồi: Dùng máy khoan QJ250-1 hệ sàn đạo để khoan cọc khoan nhồi Các bớc thi công tiến hành bình thờng nh công nghệ khác Tuy nhiên, trình khoan cọc khó khăn gặp hang castơ sống (mất dung dịch khoan) hang castơ chết không dung dịch khoan nhng việc xử lý bề mặt đá nghiêng phức tạp phân tích Các cè thêng x¶y cho cäc khoan nhåi vïng hang động castơ: Cọc khoan nhồi vùng hang động castơ gặp cố thông thờng nh cọc khoan nhồi vùng địa chất thông thờng, cã thĨ tỉng kÕt c¸c sù cè chÝnh u nhÊt nh: 13 4.1 Các dạng cố điển hình thi c«ng mãng cäc khoan nhåi nãi chung: 4.1.1 Trong công đoạn khoan tạo lỗ: Lựa chọn phơng pháp khoan máy khoan Phơng pháp khoan lỗ Phạm vi áp dụng Loại đất Đờng kính lỗ (cm) Chiều sâu (m) Tác dụng bentonit Khoan xoay tuần hoàn Đất cát, sét, sỏi sạn, thuận cuội đá 80 ữ 200 30 ữ 100 Làm mùn giữ vách Tuần hoàn nghịch Sét, cát, sỏi sạn, cuội đá 80 ữ 200 < 40 Giữ vách Tuần hoàn thuận máy Bùn sét, sét, cát, sạn chìm đá cuội 80 ữ 150 < 50 Làm mùn giữ vách Tuần hoàn nghịch máy Sét, cát, sỏi sạn, cuội chìm đá 80 ữ 150 < 40 Giữ vách Đập ngoạm Các loại đất đá ống vách 80 ữ 200 < 40 Không cần bentonnit Khoan đập 80 ữ 200 < 50 Làm mùn giữ vách Các loại đất đá vùng có hang castơ nên dùng phơng pháp khoan đập ngoạm có ống vách xoay liên tục máy khoan LEFFER hay BAUER Việc lựa chọn công nghệ tạo lỗ không phù hợp hay xảy cố - Vị trí khoan bị vớng phải vật cản nh cọc thép, dầm thép hình, cọc bê tông cốt thép hay cấu kiện cứng nằm sâu lòng đất gây khó khăn cho việc khoan tạo lỗ, trục vớt vật cản lên đợc - Không hạ ống chống đến cao độ yêu cầu khoan không xuống: Do gặp đá mồ côi vật cản khác - Sập thành vách lỗ khoan - Dung dịch bentonit đông tụ nhanh nhiều xuống đáy lỗ khoan - Lớp màng áo sét bám quanh thành vách hố khoan dày 4.1.2 Trong công đoạn gia công cốt thép: - Không hạ đợc lồng cốt thép vào lỗ khoan - ống vách bị lún (do treo lồng thép nặng vào ống vách) 4.1.3 Trong công đoạn đổ bê tông cọc: - Tắc nghẽn bê tông ống - Mực bê tông bị hạ xuống rút ống vách lên - Khi rút ống vách lên làm kéo theo khối bê tông phần cọc dới ống vách bị lồng thép kéo lên theo tạo thành vòng rỗng bê tông - Bê tông thân cọc bị phân tầng, rỗ có vật lạ (nh : thấu kính bùn, đất, vữa bentonit ) 14 Ngoài tính chất phức tạp địa tầng, cọc khoan nhồi vùng hang động castơ gặp phải cố khác, đặc biệt công đoạn khoan tạo lỗ Có thể kể cố điển hình sau: 4.2 Các dạng cố điển hình thi công móng cọc khoan nhồi vùng hang động castơ: 4.2.1 Sự cố không rút đợc đầu khoan lên - Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía chủ yếu bùn, cát pha, sét pha, mũi cọc đợc thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm, vùng hang động castơ đá gốc thờng cứng Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành suốt trình khoan ống vách đợc giữ lại không rút lên - Diễn biến cố: Do nguyên nhân nh điện máy phát, hỏng cẩu.v.v làm gián đoạn trình khoan cọc, cần phải rút đầu khoan lên ngay sau điện đầu khoan bị kẹt đáy lỗ không cẩu lên đợc nhổ lên đợc Hoặc đầu khoan bị mắc hang hốc đá, có dây cáp bị đứt làm búa rơi xuống kẹt vào khe đá 4.2.2 Hiện tợng không hạ đợc ống chống xuống cao độ yêu cầu ống chống bị tụt xuống thi công: - Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía chủ yếu bùn, cát pha, sét pha, phủ bên trên, bên dới lớp đá với hang hốc, bề mặt lồi lõm, mũi cọc đợc thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm, vùng hang động castơ đá gốc thờng cứng (cờng độ có lên đến 1400 kG/cm2) Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành suốt trình khoan ống vách đợc giữ lại không rút lên - Diễn biến cố: ống chống hạ xuống mặt đá bị trợt, bị xé rách búa đập đất đá, lại tác dụng vào ống chống làm h hỏng ống chống kÐo tơt èng chèng xng 4.2.3 Sù cè cäc bÞ xiên búa khoan vào hang hốc castơ mặt đá nghiêng: - Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía lớp phủ mỏng vỉa đá gốc lộ bề mặt (nh trụ T2 cầu Troóc), bề mặt đá gốc ngiêng có hang castơ, mũi cọc đợc thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành suốt trình khoan, ống vách đợc giữ lại không rút lên dung công nghệ khoan không sử dụng ống vách - Diễn biến cố: Khi búa khoan đập đất đá đóng ống chống bị trợt theo mặt đá nghiêng theo mặt đá làm lệch vị trí cọc làm tim cọc bị nghiêng góc so với phơng thẳng đứng 4.2.4 Sự cố không rút đợc ống vách lên phơng pháp thi công có ống vách: 15 Đây tợng phổ biến phơng pháp thi công cọc có ống vách, việc rút ống vách khó hay không tuỳ thuộc vào chất đất mà ống vách qua thao tác rút ống vách Ngoài bề mặt đá gốc bị nghiêng lệch hang hốc castơ làm cho tim cọc bị nghiêng lệch làm cho thiết bị nhổ ống vách không phát huy hết đợc lực 4.2.5 Sự cố sập vách hố khoan Với phơng pháp thi công cọc khoan nhồi khoan lỗ phản tuần hoàn ( dùng dung dịch giữ thành vách) cố xảy nhiều so với phơng pháp thi công dùng hoàn toàn ống vách nhân tố chủ yếu địa chất tác động đến trình khoan có nhân tố tác động chủ yếu khác dung dịch giữ thành hố móng, việc quản lý dung dịch trình thi công đóng vai trò quan trọng Ngoài tác động chủ yếu khác tác động từ thao tác công nghệ gây Diễn biÕn sù cè: + Trong hè xt hiƯn hiƯn tỵng dung dịch khoan qua hang động castơ chết + Trong hố xuất hiện tợng dâng cao ®é ngét cđa cét dung dÞch khoan qua hang hốc castơ sống (có bùn nhÃo) 4.3 Các nguyên nhân g©y sù cè cäc khoan nhåi vïng hang động castơ: 4.3.1 Các nguyên nhân khâu quản lý, thiÕt kÕ (1) Do kÐm am hiĨu mét phÇn hay toàn chất đất điều kiện địa chất, thuỷ văn khu vực xây dựng công trình: Hiện nay, công tác khảo sát, thăm dò địa chất nhiều cha đợc quan tâm mức Do kinh phí, đề cơng khảo sát thờng đợc trình duyệt với số lợng khoan hạn chế Kết khoan khảo sát cha phản ánh đợc hết mức độ phức tạp địa tầng bên dới Mặt khác công tác điều tra, thí nghiệm phòng để xác định yếu tố địa chất, thuỷ văn cha đợc quan tâm mức dẫn đến việc dùng công nghệ, thành phần dung dịch khoan không thích hợp dẫn đến cố (2) HiƯn nay, mỈc dï ë níc ta mãng cäc khoan nhồi đợc áp dụng phổ biến nhng cha ban hành đợc Tiêu chuẩn hớng dẫn quy trình khảo sát thiết kế, thi công cọc khoan nhồi vùng hang động castơ dẫn đến thi công cọc khoan nhồi gặp hang động caster Chủ đầu t, T vấn giám sát Đơn vị thi công lúng túng việc xử lý công nghệ, định chiều dài cọc đặc biệt xử lý cố xảy Kinh nghiệm cho thấy cố xảy trình thi công cọc khoan nhồi gặp hang caster, việc xử lý sù cè thêng mÊt rÊt nhiÒu thêi gian, tèn kÐm, nguy hiĨm vµ viƯc xư lý phơ thc rÊt nhiỊu vào lực chuyên môn nhà thầu 16 (3) Do trình độ, kinh nghiệm kỹ s thiết kế: Trên sở số liệu khoan thăm dò địa chất với số lợng hạn hẹp, kỹ s thiết kế cha ®đ kinh nghiƯm ®Ĩ dù ®o¸n hÕt tÝnh chÊt phøc tạp địa tầng khu vực, không đánh giá hết ảnh hởng hang động castơ trình thi công dẫn đến đồ án lu ý cần thiết để nhà thầu chuẩn bị công nghệ phù hợp (4) Do hợp đồng quy định eo hẹp tiến độ thi công với tiến độ không thích hợp làm cho công tác chuẩn bị không chu đáo, công tác kiểm tra bị bỏ sót dẫn đến cố xảy trình thi công (5) Do lực chuyên môn đạo đức nghề nghiệp đội ngũ T vấn giám sát trờng cha cao, trình giám sát thi công bỏ qua số công tác chuẩn bị nhà thầu, việc kiểm tra kỹ thuật công đoạn không đến nơi đến chốn dẫn đến trình thi công xảy cố 4.3.2 Các nguyên nhân lực nhà thầu, công nghệ: (1) Do nhà thầu không đủ lực cẩu thả trình thi công, khoan cọc nhồi hang động caster việc thờng gặp cố thông thờng gặp nhiều cố khác tính chất phức tạp địa tầng (2) Do không nắm vững đợc thị trờng có tầm nhìn tổng quan nên nhiều dây chuyền máy móc thiết bị công nghệ nhập đạt hiệu cha cao, sử dụng cho vài dự án mà khả sử dụng lại sử dụng lại công trình khác hay bị trục trặc gây cố (3) Do dây chuyền thiết bị không đồng bộ, công nghệ đa không phù hợp với thực tế địa hình, địa chất, thuỷ văn dẫn đến gặp nhiều cố trình thi công không đảm bảo chất lợng cọc nên phải xử lý khoan cọc khác thay gây thiệt hại kinh tế ảnh hởng đến tiến độ thi công công trình (4) Do lực kinh nghiệm củ đội ngũ công nhân cán kỹ thuật nhà thầu hạn chế, trình thi công không tuân theo quy trình gây cố không đáng có 4.3.3 Các nguyên nhân điều kiện địa tầng phức tạp - Một nguyên nhân khách quan khác dẫn đến cố thờng hay gặp phải trình thi công cọc khoan nhồi vùng có hang động castơ tính phức tạp địa tầng Địa tầng chủ yếu có lớp phủ mỏng, không ổn định, bên dới lớp đá gốc cứng, cờng độ có đến 1400 kG/cm2, mặt đá lồi lõm nghiêng đặc biệt bên dới hang hốc, có nhiều tầng hang liên tiếp Sự phức tạp địa tầng dẫn đến thực tế khó tránh khỏi cố trình thi công cọc khoan nhồi vùng hang động castơ, điều phải chấp nhận tìm cách hạn chế tối thiểu cố xảy 17 4.3.4 Sự cố trình thi công phơng pháp quản lý chất lợng cọc khoan nhồi: Cọc khoan nhồi thuỳ theo điều kiện địa chất công trình thuỷ văn trờng, thi công theo phơng pháp khô ớt Thực tế cho thấy cố có nhiều vấn đề chất lợng cọc phơng pháp thi công ớt Một nguyên nhân gây cố chất lợng cọc khoan nhồi thiếu sót khâu quản lý chất lợng thi công cọc mà chủ yếu khâu quan trọng sau : A- Quản lý chất lợng lỗ cọc : + Vị trí + Đờng kính + Độ sâu + Độ thẳng đứng + Tình trạng thành vách lỗ khoan Theo TCXD 206: 1998 sai số cho phép đờng kính lỗ khoan không đợc lớn 50mm Còn quy trình số nớc khác sai số 75mm Đối với sai số độ thẳng đứng lỗ khoan theo TCXD 206: 1998 1% Đối với hố khoan hoàn thành kiểm tra chiều sâu khoan tạo lỗ dọi Hình dạng lỗ khoan đờng kính hố khoan phơng pháp khoan xoay ống vách ta hoàn toàn yên tâm, phơng pháp bảo vệ thành hố khoan toàn ống vách yên tâm Đối với phơng pháp giữ ổn định thành hố khoan dung dịch vữa sét, hình dạng lỗ khoan đo máy đo sóng âm Những sai số mặt vị trí kích thớc cọc vào quy định tiêu chuẩn tơng ứng để xem xét đánh giá - Sai số cho phép lỗ cäc nhåi (theo TCXD 206 : 1998) - Sai sè cho phép lỗ cọc (theo Phụ lục C TCXD 206 : 1998) B- Độ đáy lỗ khoan (độ dày lớp cặn lắng cho phép): - Để tránh mũi cọc tiếp xúc xấu với lớp đất đá chịu lực phải tiến hành thổi rửa cặn lắng mùn khoan đáy lõ cọc trớc đổ bê tông Độ dày lớp cặn lắng (nếu còn) không đợc vợt quy định sau: - Cọc chống ≤ 50mm - Cäc ma s¸t + cäc chèng ≤ 10mmm - Cọc ma sát 200mm Phơng pháp kiểm tra chất lợng lỗ cọc lấy theo TCXD 206: 1998 C- Chất lợng dung dịch giữ thành ( dùng phơng pháp này) gồm : + Điều chế dung dịch phù hợp điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn công nghệ khoan; 18 + Thu hồi, làm giàu sử dụng lại; + Hệ thống thiết bị dụng cụ để kiểm tra chất lợng dung dịch trờng Những yêu cầu chất lợng dung dịch sét để giữ thành theo TCXD 206: 1998 Tuỳ theo công nghệ khoan điều kiện địa chất công trình cụ thể điều chỉnh tính dung dịch cho phù hợp để phòng tránh sập thành vách lỗ cọc Chỉ tiêu tính ban đầu dung dịch ( dùng ) ( Theo TCXD 206 : 1998) H¹ng mơc Khèi lợng riêng Độ nhớt Hàm lợng cát Tỉ lệ chất keo Lợng nớc Độ dày áo sét 7.Lực cắt tĩnh Tính ổn định Trị số pH Chỉ tiêu tính 1.05-1.15 18-45 s 95% < 30mm/30 1-3mm/ 30 phót : 20-30mg/cm2 10 : 50-100 mg/cm2 15 E- Kiểm tra chất lợng cọc sau thi công: Đối với cọc đóng, cọc rung hạ sau hạ cọc ®Õn cao ®é thiÕt kÕ kh«ng cã sù cè gÉy cọc, nứt cọc xem thi công thiết kế, cần kiểm tra khả chịu lực cọc Còn cọc khoan nhồi cho dù thi công phơng pháp nào, vấn đề bê tông thân cọc khả chịu lực cọc cha đợc xác định rõ mà phải có đánh giá sử dụng phơng pháp truyền thống nh xác định 19 * Các khuyết tật h hỏng điển hình cần phát cọc là: - Sai lệch vị trí tim cọc - Bê tông đầu cọc bị thiếu đập đầu cọc đến cao độ thiết kế mà bê tông cha đạt cờng độ yêu cầu - Cốt thép bị đẩy trồi tụt lồng cốt thép - Thân cọc bị phình thắt lại, thân cọc có hang hốc - Thấu kính cát nằm ngang thân cọc - Hiện tợng rỗ tổ ong vữa tạo thành hang bê tông - Mũi cọc bị xốp - Bê tông thân cọc lẫn mảnh vụn kết luận Cọc khoan nhồi ngày đợc ứng dụng ngày rộng rÃi công trình Tuy nhiên cố thi công mức độ nhiều hay hầu nh xảy công trình Qua báo cáo này, mong muốn trao đổi thông tin hẹp cố vùng có hang động castơ với đồng nghiệp hy väng chóng ta sÏ cïng tÝch l vµ phân tích cố phổ biến cho đông đảo kỹ s để cải thiện nà chất lợng thi công cọc khoan nhồi Các tài liệu tham khảo Nguyễn viết Trung, Lê Liêm Cọc khoan nhồi công trình giao thông Nhà xuất Xây dựng, Hà nội, 2002 Các tài liệu thi công số cầu Quốc lộ 10 Các tài liệu thi công số cầu tuyến đờng Hå chÝ Minh 20 ... tạp địa tầng, cọc khoan nhồi vùng hang động castơ gặp phải cố khác, đặc biệt công đoạn khoan tạo lỗ Có thể kể cố điển hình sau: 4.2 Các dạng cố điển hình thi công móng cọc khoan nhồi vùng hang động... công cọc khoan nhồi Phơng án thi công cọc khoan nhồi: Dùng máy khoan QJ250-1 hệ sàn đạo để khoan cọc khoan nhồi Các bớc thi công tiến hành bình thờng nh công nghệ khác Tuy nhiên, trình khoan cọc. .. nhân Búa khoan (1) Sự cố búa khoan dới đáy lỗ: - Sự cố xảy khoan tạo lỗ cọc số cđa mè sù cè m Êt bóa kho an d­í i đáy lỗ Mo Theo kết khoan thăm dò địa chất, cọc số dài 22m (tính từ đáy bệ) khoan