thuyết minh đồ án thi công ép cọc khu thể thao quần ngựa

Cọc đợc vận chuyển đến công trờng bằng xe cơ giới và sắp xếp tại bãi chứa cọc của công trình cũng nh các vị trí đóng cọc ban đầu.. vào trong đất phải đảm bảo cho mũi cọc ở độ sâu thiết k

a – Thi công ép cọc

I Đặc điểm công trình đang thi công:

1 Vị trí xây dựng của công trình:

Công trình đợc thiết kế là Cung thể thao tổng hợp Quần Ngựa Hà Nội Công trình đợc xây dựng với quy mô lớn, có tính chất và tầm cỡ Quốc gia nhằm phục vụ cho SEAGAMES 2003 tại Việt Nam cũng nh tổ chức các cuộc thi đấu trong nớc & Quốc tế sau SEAGAMES 2003

Công trình thiết kế nằm trong 1 khu đợc quy hoạch làm khu thể thao với diện tích mặt bằng toàn công trình vào khoảng 7200m2 Khu này có mặt bằng rộng rãi, bằng phẳng, có khả năng thoát nớc rất tốt Xung quanh công trình là các khu làm việc, nhà dân và tuyến giao thông công cộng Cổng chính của công trình mở ra phố Liễu Giai, cổng phụ quay ra đờng Đốc Ngữ thuộc Quận Ba Đình - Hà Nội Mặt chính của công trình quay ra hớng Đông - Đông Nam, tạo điều kiện thông gió và chiếu sáng tự nhiên thuận lợi

2 Đặc điểm của công trình:

Về tổng thể, toàn bộ kết cấu công trình đợc chia thành từng phần riêng biệt phân cách nhau bằng các khe lún Lý do là mặt bằng công trình đợc phân chia rõ rệt bởi các khu có độ cao và chức năng khác nhau do đó tải trọng truyền xuống chân cột và móng ở các khu vực là khác nhau và chênh nhau nhiều Nh vậy công trình đợc tách làm 9 phần bao gồm:

 4 lõi cứng bố trí ở 4 góc để bố trí cầu thang và đỡ dàn mái công trình

 4 khu khán đài với sức chứa 5000 chỗ Bớc của khung khán đài là 7m và 7,5m Riêng đối với khung khán đài trục 7 - 8 có bớc khung là 9m

 Khu sàn thi đấu tách rời với bớc cột là 7m và 7,5m

Theo kết quả tính toán ở phần nền và móng thì công trình đợc thiết kế móng cọc đài thấp Đài cọc cao 1,0m đặt trên lớp bêtông bảo vệ mác M100 dày 0,1m

Đáy đài đặt tại cos -2,5m; vị trí này cách cos thiên nhiên một đoạn 1,3m Đầu cọc khi cha bị phá (để liên kết cốt thép với đài cọc) nằm ở cos - 1,0m so với cos thiên nhiên

Cọc đợc thi công theo công nghệ ép cọc Cọc ép dùng trong công trình là cọc bêtông cốt thép tiết diện 2525cm dài 12m gồm hai đoạn cọc C1 và C2 mỗi đoạn dài 6m Trong đó đoạn cọc C1 có mũi còn đoạn cọc C2 thì hai đầu bằng Bêtông làm cọc mác M300, cốt thép dọc trong cọc 416 thép AII Cọc đợc sản xuất tại nhà máy đúng kích thớc và vật liệu, mác bê tông, cờng độ thép, tải trọng thiết kế và qui phạm hiện hành

Cọc đợc vận chuyển đến công trờng bằng xe cơ giới và sắp xếp tại bãi chứa cọc của công trình cũng nh các vị trí đóng cọc ban đầu

II Kỹ thuật thi công ép cọc:

1 u và nh ợc điểm của cọc ép:

 u điểm: Điểm nổi bật của cọc ép là thi công êm, không gây trấn động đối với công trình xung quanh, thích hợp cho việc thi công trong thành phố

Có độ tin cậy, tính kiểm tra cao, chất lợng của từng đoạn cọc đợc thử dới lực ép, xác định đợc lực dừng ép

 Nhợc điểm: bị hạn chế về kích thớc và sức chịu tải của cọc Trong một số trờng hợp khi đất nền tốt thì rất khó ép cọc qua để đa tới độ sâu thiết kế

2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn cọc ép:

- Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả hai bên của thép dọc và trên suốt chiều cao vành

- Vành thép nối phải phẳng, không đợc vênh, nếu vênh thì độ vênh của vành nối nhỏ hơn 1%

- Bề mặt bê tông đầu cọc phải phẳng, không có ba via

- Trục cọc phải thẳng góc và đi qua tâm tiết diện cọc Mặt phẳng bê tông đầu cọc và mặt phẳng chứa các thép vành thép nối phải trùng nhau Cho phép mặt phẳng bê tông đầu cọc song song và nhô cao hơn mặt phẳng vành thép nối Ê 1mm

- Chiều dày của vành thép nối phải ³ 4mm

- Trục của đoạn cọc đợc nối trùng với phơng nén

- Bề mặt bê tông ở hai đầu đoạn cọc phải tiếp xúc khít Trờng hợp tiếp xúc không khít thì phải có biện pháp chèn chặt

- Khi hàn cọc phải sử dụng phơng pháp “hàn leo” (hàn từ dới lên) đối với các

đờng hàn đứng

- Kiểm tra kích thớc đờng hàn so với thiết kế

- Đờng hàn nối các đoạn cọc phải có trên cả bốn mặt của cọc Trên mỗi mặt cọc đờng hàn không nhỏ hơn 10cm

3 L a chọn giải pháp thi công cọc:

Việc thi công ép cọc ở ngoài công trờng có nhiều phơng án ép Trong đó có hai phơng án ép phổ biến:

 Nếu ép cọc xong mới xây dựng đài cọc và kết cấu bên trên gọi là phơng pháp ép trớc

 Nếu xây đài trớc để sẵn các lỗ chờ sau đó ép cọc qua lỗ chờ này gọi là phơng pháp ép sau Phơng pháp ép sau áp dụng trong công tác cải tạo, xây chen trong điều kiện mặt bằng xây dựng chật hẹp

Trong điều kiện công trình của đồ án này với công trình xây dựng đợc tiến hành từ đầu nên ta sử dụng phơng pháp ép trớc

Đối với phơng án ép trớc ta có hai biện pháp thi công sau:

 Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc Sau đó đặt máy móc, thiết bị ép xuống đáy hố móng và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết

- u điểm: Đào hố móng thuận lợi không bị cản trở bởi các đầu cọc Không phải ép âm

- Nhợc điểm: Việc di chuyển máy, thiết bị thi công dới hố đào gặp nhiều khó khăn ở những nơi có mạch nớc ngầm cao, việc đào hố móng trớc, rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện đợc Khi thi công ép cọc mà gặp trời ma thì nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nớc ra khỏi hố móng Với mặt bằng không rộng rãi, xung quanh đang tồn tại những công trình thì việc thi công theo phơng án này gặp nhiều khó khăn lớn, đôi khi không thực hiện đợc

 Tiến hành san mặt bằng cho phẳng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển cọc Sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu thiết kế Nh vậy để đạt

đợc cao trình đỉnh cọc thiết kế cần phải ép âm Ta phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc BTCT để cọc ép đợc tới chiều sâu thiết kế Sau khi ép cọc xong tiến hành đào đất hố móng để thi công đài cọc, hệ giằng

- Ưu điểm: Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời ma Không bị phụ thuộc vào mực nớc ngầm

Dễ dàng di chuyển máy, tốc độ thi công nhanh

- Nhợc điểm: Do phải dùng thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm, có nhiều khó khăn khi ép đoạn cọc cuối cùng xuống đến chiều sâu thiết kế, tăng

số mét dài cọc ép Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, khó cơ giới hoá

 Kết luận:

Căn cứ vào u điểm, nhợc điểm của hai biện pháp trên Căn cứ vào mặt bằng công trình thì ta chọn biện pháp ép âm để thi công ép cọc

Trình tự thi công: Hạ từng đoạn cọc vào trong đất bằng thiết bị ép cọc Các

đoạn cọc đợc nối và với nhau bằng phơng pháp hàn Sau khi hạ đoạn cọc cuối cùng

vào trong đất phải đảm bảo cho mũi cọc ở độ sâu thiết kế (đoạn cọc này đợc hạ vào

đất để đa mũi cọc xuống cos thiết kế bằng cọc dẫn)

3 L a chọn máy móc thiết bị thi công ép cọc:

3.1 Tính toán chọn máy ép cọc;

3.1.1 Các yêu cầu kỹ thuật của máy ép cọc:

Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất

Pe max yêu cầu theo qui định của thiết kế

Lực nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc nếu dùng phơng pháp ép

đỉnh, không gây lực ngang khi ép

Chuyển động của pít tông kích phải đều và khống chế đợc tốc độ ép cọc

Đồng hồ đo áp lực phải tơng xứng với khoảng lực đo

Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng qui định về an toàn lao động khi thi công

Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vợt quá hai lần áp lực đo khi ép cọc

Chỉ nên huy động (0,7 á 0,8) khả năng tối đa của thiết bị

Trong quá trình ép cọc phải làm chủ đợc tốc độ ép để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

3.1.2 Tính toán lựa chọn máy ép:

Để đa mũi cọc đến độ sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau

Cụ thể đối với điều kiện địa chất của công trình này, cọc phải xuyên qua các lớp

đất sau:

- Lớp đất cát pha ở trạng thái xốp dày trung bình 5,1m

- Lớp đất cát pha ở trạng thái chặt dày trung bình 7,2m

- Lớp đất cát hạt trung ở trạng thái chặt Mũi cọc cắm vào lớp đất này 0,7m

Nh vậy muốn đa cọc đến độ sâu thiết kế cần phải tạo ra một lực thắng đợc lực

ma sát mặt bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất ở bên dới mũi cọc Lực này bao gồm trọng lợng bản thân cọc và lực ép thủy lực do máy ép gây ra Ta bỏ qua trọng lợng bản thân cọc và xem nh lực ép cọc hoàn toàn do kích thủy lực của máy

ép gây ra Lực ép này đợc xác định bằng công thức:

Pe ³ KPc Trong đó:

 Pe: Lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền đến độ sâu cần thiết.

 K: Hệ số phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc Nh đã nói ở trên ta phải có K ³ 1,4 Trong trờng hợp này do lớp đất nền ở phía mũi cọc

là đất cát hạt trung ở trạng thái chặt nên ta chọn K = 1,5

 Pc: Tổng sức kháng tức thời của nền đất Pc bao gồm hai thành phần:

- Phần kháng của đất ở mũi cọc

- Phần ma sát của nền đất ở thành cọc (theo chu vi của cọc)

Theo kết quả tính toán ở phần thiết kế móng cho công trình, ta có:

Pc = P'đ = 721,52KN

Pe = 1,6721,52 = 1154,43KN = 115,443T

Do trong quá trình ép chỉ nên huy động từ 0,7 á 0,8 lực ép tối đa của thiết bị

ép nên lực ép tối đa cần thiết của máy ép phải là:

Pe max =

8 , 0

Pe =

8 , 0

443 , 115

= 144,304T

Chọn máy ép ICT0393 có các thông số kỹ thuật sau:

+ Máy có hai kích thủy lực với tổng lực nén lớn nhất của thiết bị do hai kích gây ra là: Pmax = 160T (mỗi kích 80T)

+Tiết diện cọc ép đợc đến 30cm

+ Chiều dài đoạn cọc: 6 á 9m

+ Động cơ điện 17,5KW

+ Số vòng quay định mức của động cơ: 4450v/phút

+ Đờng kính xi lanh thuỷ lực: 280mm

+ áp lực định mức của bơm: 400Kg/cm2 + Dung tích thùng dầu là: 300lít

3.2 Tính toán đối trọng:

Dùng đối trọng là các khối bêtông có kích thớc (311)m Trọng lợng của một cục đối trọng là:

Pđt = 3112,5 = 7,5(T)

Tổng trọng lợng của đối trọng phải lớn hơn Pép = 115,443T (không xét đến trọng lợng của khung và giá máy tham gia làm đối trọng) Nh vậy số cục đối trọng cần thiết cho máy là:

nđt =

dt

e

P

P =

5 , 7

443 , 115

= 15,39(cục)

Vậy ta bố trí khối đối trọng gồm 16 cục Số lợng đối trọng ở mỗi bên máy ép phụ thuộc vào vị trí của cọc cần ép sao cho mặt phẳng chứa hai khối đối trọng trùng với đờng tâm của ống thả cọc

3.3 Lựa chọn loại cần trục phục vụ cho công tác ép cọc:

Trong quá trình thi công, cần trục phải cẩu các đối trọng và cọc  Căn cứ vào trọng lợng của cọc cũng nh trọng lợng đối trọng, chiều cao nâng cọc và đối trọng

để chọn cần trục

Trọng lợng của một đoạn cọc là:

Gcọc = 1,10,250,2562,5 = 1,031(T) <7,5t = Pđt Khi thi công ép cọc, cần trục di chuyển trên khắp mặt bằng nên ta chọn cần trục tự hành bánh hơi

Từ những yếu tố trên ta chọn cần trục tự hành ô tô dẫn động thuỷ lực NK-200

có các thông số sau:

+ Hãng sản xuất: KATO - Nhật Bản

+ Sức nâng Qmax/Qmin = 20/6,5T

+ Tầm với Rmin/Rmax = 3/22m

+ Chiều cao nâng: Hmax = 23,5m.

Hmin = 4,0m

+ Độ dài cần chính L: 10,28 á 23,5m

+ Độ dài cần phụ l: 7,2m

+ Thời gian thay đổi tầm với: 1,4phút

+ Vận tốc quay cần: 3,1v/phút

4 Biện pháp thi công ép cọc:

4.1 Chuẩn bị tài liệu:

Báo cáo khảo sát địa chất công trình, các biểu đồ xuyên tĩnh, bản đồ các công trình ngầm

Mặt bằng móng công trình

Hồ sơ thiết bị ép cọc

Hồ sơ kỹ thuật về sản xuất cọc

Lực ép giới hạn tối thiểu yêu cầu tác dụng vào cọc để cọc chịu sức tải dự tính Chiều dài tối thiểu của cọc ép theo thiết kế

4.2 Công tác chuẩn bị mặt bằng thi công và cọc:

Việc bố trí mặt bằng thi công ảnh hởng trực tiếp đến tiến độ thi công nhanh hay chậm của công trình Việc bố trí mặt bằng thi công hợp lí để các công việc

không bị chồng chéo, cản trở lẫn nhau có tác dụng giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, rút ngắn thời gian thi công công trình

Trớc khi thi công mặt bằng cần đợc dọn sạch, phát quang, phá vỡ các chớng ngại vật, san phẳng

Xác định hớng di chuyển của thiết bị ép cọc trên mặt bằng và hớng di chuyển máy ép hợp lý trong mỗi đài cọc

Cọc phải đợc bố trí trên mặt bằng sao cho thuận lợi cho việc thi công mà vẫn không cản trở máy móc thi công

Vị trí các cọc phải đợc đánh dấu sẵn trên mặt bằng bằng các cột mốc chắc chắn, dễ nhìn

Đánh dấu các vị trí công trình ngầm (nếu có)

Căn cứ báo cáo địa chất hố khoan xem xét khả năng thăm dò dị tật địa chất,

dự tính các phơng án xử lý (nếu có)

Cọc phải đợc vạch sẵn các đờng tâm để sử dụng máy ngắm kinh vĩ.

4.3 Biện pháp giác đài cọc và cọc trên mặt bằng:

4.3.1 Giác đài cọc trên mặt bằng:

Ngời thi công phải kết hợp với ngời làm công tác đo đạc trải vị trí công trình trong bản vẽ ra hiện trờng xây dựng Trên bản vẽ tổng mặt bằng thi công phải xác

định đầy đủ vị trí của từng hạng mục công trình, ghi rõ cách xác định l ới ô tọa độ, dựa vào vật chuẩn có sẵn hay dựa vào mốc quốc gia, cách chuyển mốc vào địa

điểm xây dựng

Trải lới ghi trong bản mặt bằng thành lới ô trên hiện trờng và toạ độ của góc nhà để giác móng nhà chú ý đến sự phải mở rộng hố móng do làm mái dốc

Muốn cố định móng trên công trình trên mặt đất sau khi đã đo đạc ngời ta làm các giá ngựa

Giá ngựa đơn gồm hai cột (d = 12; L = 1,2m) và một tấm ván đợc bào phẳng chiều dày 2cm, bản rộng 15cm, chiều dài lớn hơn kích thớc móng phải đào 40cm Mặt trên của tấm ván phải thật ngang bằng Giá ngựa phải song song với cạnh ngoài của công trình và đặt cách cạnh đó một khoảng 1,5 á 2m để cho chúng không cản trở đến việc đào đất và xây móng sau này Trên các giá ngựa trớc hết phải xác định các đờng tâm cho thật đúng Đóng đinh ghi dấu trục của móng và 2

mép móng, sau đó đóng 2 đinh nữa vào

vị trí mép đào đã kể đến mái dốc Tất cả

móng đều có bộ giá ngựa đánh dấu trục

móng

Căng dây thép 1mm nối các đờng

mép đào Lấy vôi bột rắc lên dây thép

căng mép móng này làm cữ đào

2 Giác cọc trong móng:

Sau khi giác móng xong ta đã xác

định đợc vị trí của đài, ta tiến hành xác

định vị trí cọc trong đài theo biện pháp

thủ công

ở phần móng trên mặt bằng ta đã

xác định đợc tim đài nhờ các điểm1, 2,

3, 4 Các điểm này đợc đánh dấu bằng

các mốc

Căng dây trên các mốc, lấy thăng

bằng sau đó từ tim đo các khoảng cách

xác định vị trí tim cọc theo thiết kế

Xác định tim cọc bằng phơng pháp thủ công: Dùng quả dọi thả từ các giao

điểm trên dây đã xác định tim cọc để xác định tim cọc thực dới đất, đánh dấu các vị trí này lại bằng cách đóng xuống 1 đoạn gỗ hoặc một đoạn thép

4.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc:

Trớc khi ép cọc đại trà, phải tiến hành ép để làm thí nghiệm nén tĩnh cọc tại những điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu nhằm lựa chọn đúng đắn loại cọc, thiết

bị thi công và điều chỉnh đồ án thiết kế Số lợng cọc cần kiểm tra với thí nghiệm nén tĩnh từ (0,5 á1)% tổng số cọc ép nhng không ít hơn 3 cọc

Cọc đợc nén theo từng cấp, tính bằng % của tải trọng thiết kế Tải trọng đợc tăng lên cấp mới nếu sau một giờ quan sát độ lún của cọc nhỏ hơn 0,02mm và giảm dần sau mỗi lần dọc trong khoảng thời gian trên

4.5 Vận hành máy ép:

4.5.1 Các b ớc vận hành máy ép cọc:

Vận chuyển và lắp ráp thiết bị ép cọc vào vị trí ép đảm bảo an toàn

Chỉnh máy ép sao cho đờng trục của khung máy, trục của kích, trục của cọc thẳng đứng và nằm trong cùng 1 mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chuẩn nằm ngang (mặt phẳng chuẩn đài cọc), độ nghiêng không đợc vợt quá 0,5%

Lần lợt cẩu đối trọng đặt lên dầm đỡ sao cho mặt phẳng chứa trọng tâm của 2 khối đối trọng trùng với đờng tâm của ống thả cọc Phần đối trọng nếu nhô ra ngoài dầm phải có gỗ kê thật vững

Trớc khi cho máy vận hành phải kiểm tra liên kết cố định máy, tiến hành chạy thử, kiểm tra tính ổn định của thiết bị ép cọc (gồm chạy không tải và có tải)

Cắt nguồn điện vào máy bơm thuỷ lực, đa máy bơm đến vị trí thuận tiện cho việc điều khiển

Nối giắc thuỷ lực và giắc điện máy bơm thuỷ lực cho máy hoạt động, điều khiển cho khung máy xuống vị trí thấp nhất

Cẩu cọc và thả cọc vào trong khung dẫn và điều chỉnh cọc thoả mãn các yêu cầu đã nêu ở phần trên

Điều khiển máy ép, tiến hành ép cọc

4.5.2 Di chuyển máy ép sang vị trí khác:

Cắt giắc thuỷ lực, cuốn gọn tuyô thuỷ lực lên trạm

Cắt giắc điện cầu dao, cắt giắc động cơ điện, thu gọn dây điện

Cẩu tháo đối trọng đến vị trí sao cho dễ dàng lắp nhất

Các thao tác tiếp theo nh phần trên Cứ nh vậy tiến hành đến khi ép xong toàn

bộ cọc cho công trình theo thiết kế

4.6 Tiến hành ép cọc:

4.6.1 é p đoạn cọc C1 (đoạn cọc có mũi):

Đoạn cọc C1 phải đợc lắp dựng cẩn thận vào thanh dẫn Dùng hai máy kinh vĩ

đặt theo hai phơng vuông góc với trục của vị trí ép cọc để điều chỉnh cọc Cần phải căn chỉnh chính xác để trục của cọc trùng với phơng nén của thiết bị ép và đi qua

điểm định vị cọc, độ sai lệch tâm không lớn quá 1cm Đầu trên của đoạn cọc C1 phải đợc gắn chặt vào thanh định hớng của khung máy

Khi thanh chốt tiếp xúc chặt với đỉnh cọc thì điều khiển van tăng dần áp lực dầu Trong những giây đầu tiên áp lực tăng lên chậm, đều để đoạn cọc C1 cắm vào

đất một cách nhẹ nhàng, tốc độ xuyên không lớn hơn 1cm/sec Với những lớp đất phía trên thờng chứa nhiều dị vật nhỏ tuy cọc có thể xuyên qua nhng dễ bị nghiêng chệch Khi phát hiện thấy nghiêng phải dừng lại và căn chỉnh ngay