Các phương pháp thi công cọc bằng phương pháp đóng đã được áp dụng trong nhiều công trình xây dựng trong những năm trước đây.. Tại nhiều công trình, các cọc được khoan mồi có tỷ lệ gẫy t
Trang 1Phương pháp khoan nhồi cọc DTH Phương pháp khoan nhồi cọc DTH
(Down To Hole Methods) (Down To Hole Methods)
TS Trần đình Ngọc Tóm tắt:
Tóm tắt: Phương pháp khoan nhồi cọc DTH được mô tả vắn tắt trong bài báo Một số đặc
điểm chính của phương pháp này cũng được xem xét và đánh giá
Abstract
Abstract: The Down To Hole (DTH) methods are described in briefly in this paper Some main characters of these method are evaluated
1. Đặt vấn đềĐặt vấn đềĐặt vấn đề:
Công tác thi công cọc là phần quan trọng trong xây dựng công trình Các phương pháp thi công cọc bằng phương pháp đóng đã được áp dụng trong nhiều công trình xây dựng trong những năm trước đây Phương pháp đóng cọc có ưu điểm nổi bật là giá rẻ, độ tin cậy cao, dễ kiểm soát chất lượng Tuy nhiên, trong thực tế, việc đóng cọc qua các tầng đất cát chặt là rất khó khăn Các giải pháp khắc phục như khoan mồi khó cho kết quả tốt bởi dưới tác động của nước ngầm, các hố khoan mồi dễ bị sập tại tầng có cát chặt Tại nhiều công trình, các cọc được khoan mồi có tỷ lệ gẫy trong quá trình đóng rất cao Ngoài ra, việc đóng cọc gây nên chấn động ảnh hưởng bất lợi đến công trình lân cận và gây nên tiếng ồn lớn Nhằm loại trừ ảnh hưởng của chấn động và tiếng ồn, phương pháp ép cọc đã
được sử dụng thành công trong nhiều công trình hiện nay Phương pháp ép cọc vẫn chưa khắc phục được nhược điểm của phương pháp đóng khi cần đưa cọc qua các lớp cát chặt Mặt khác, để có thể ép được cọc, cần có một khối lượng lớn đối trọng phục vụ cho công tác ép cọc Trong nhiều trường hợp, các đối trọng này đã tác động lên nền đất gây nên dịch chuyển nền đất dẫn đến làm hư hỏng các công trình lân cận và gây nên dịch chuyển
đáng kể các cọc đã được thi công trong mặt bằng công trình Các phương pháp khoan nhồi cọc khắc phục được các nhược điểm của phương pháp đóng và ép cọc Một số phương pháp khoan nhồi cọc được kể đến trong phần sau
2. PhưPhưPhương pháp khoan nhồi cọcơng pháp khoan nhồi cọcơng pháp khoan nhồi cọc:
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khoan nhồi cọc Để chống sập thành hố khoan, người ta sử dụng dung dịch giữ thành hoặc ống vách Phương pháp giữ thành bằng dung dịch có ưu điểm nổi bật là giá thành rẻ, kinh phí đầu tư ban đầu không lớn Tuy nhiên, các dung dịch giữ thành lại là tác nhân làm giảm khả năng chịu tải ma sát bên của cọc Phương pháp giữ thành bằng ống vách khắc phục được nhược điểm giảm khả năng chịu tải ma sát bên của cọc nhưng đòi hỏi đầu tư thiết bị lớn để có thể hạ và rút được ống vách Với những cọc có kích thước lớn, việc hạ và rút ống vách đến hết chiều sâu hạ cọc rất khó khăn cần có thiết bị chuyên dụng có đủ khả năng thi công nâng, hạ ống vách Các thiết bị chuyên dụng này có giá cao và có thể là nguyên nhân chính chưa phổ biến tại Việt nam Trong các phương pháp cọc khoan nhồi, có hai loại vật liệu nhồi khác nhau Loại thứ nhất là nhồi vữa bê tông vào hố khoan theo phương pháp vữa dâng Phương pháp thi công này đơn giản, giá thành thi công rẻ, lợi nhuận có khả năng cao Tuy nhiên, chính do phương pháp đổ bê tông trong điều kiện dưới đất nên cọc khó đạt được chất lượng cao Nhằm kiểm soát được chất lượng cọc, ngoài các thí nghiệm kiểm tra vật thông thường,
Trang 2người ta tiến hành thêm các thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm siêu âm cọc (SONIC)
và thí nghiệm kiểm tra độ đồng nhất biến dạng nhỏ (PIT) Mặc dù đã bổ sung các thí nghiệm kiểm tra chất lượng tại hiện trường, chất lượng vật liệu thi công cọc vẫn khó đạt
được cao Nhằm khắc phục nhược điểm này, người ta quy định cường độ kháng nén của vật liệu cọc thấp đi khi tính toán thiết kế Dù cho mác bê tông là rất cao, giá trị này chỉ
được quy định là 60 daN/cm2 tại Việt nam và 100 daN/cm2 tại một số nước có trình độ thi công cao Thực tế cho thấy, tại nhiều hiện trường nhất là tại những nơi mũi cọc được
đặt vào tầng đá cứng, khả năng chịu tải cho phép theo vật liệu cọc thấp hơn nhiều so với khả năng chịu tải của nền đất Đây chính là sự lãng phí tài nguyên Đã có nhiều ý kiến muốn nâng cao hơn giá trị khả năng chịu tải của vật liệu cọc khoan nhồi vữa bê tông Tuy nhiên, để có thể có một giá trị cao hơn cần có công nghệ thi công có trình độ tốt hơn hoặc thay đổi bản chất của công nghệ thi công và đó chính là loại vật liệu nhồi thứ hai_không nhồi vữa bê tông mà là nhồi cọc đúc sẵn
(1a) (1b) (1c) (1d)
Hình 1 Phương pháp khoan nhồi cọc đúc sẵn giữ thành bằng ống vách
Thi công theo phưong pháp khoan nhồi cọc đúc sẵn giữ thành bằng ống vách được thực hiện theo trình tự sau (minh họa bằng các hình ảnh trong hình 1)
(1a)_ Khoan đến độ sâu thiết kế, thành hố khoan được giữ bằng ống vách Trong quá trình khoan, ống vách được xoay và nâng hạ bằng hệ thống thủy lực
(1b)_ Cần khoan được rút ra khỏi hố khoan sau khi bơm vữa xuống đáy hố khoan (1c)_ Thả cọc vào hố khoan
(1d)_ Rút ống vách
Phương pháp thi công khoan nhồi cọc giữ thành bằng ống vách thừa hưởng các ưu
điểm của phương pháp khoan nhồi trước đó Ngoài ra, sức chịu tải của cọc được tăng lên
Trang 3đáng kể bởi không làm giảm khả năng chịu tải ma sát bên và khả năng chịu tải theo vật liệu cọc được tính toán theo cường độ bê tông thực tế của cọc đúc sẵn Do cọc được đúc sẵn trên mặt đất nên việc kiểm tra chất lượng cọc đơn giản và đễ dàng hơn khi đúc cọc trong hố khoan Với phương pháp này, không cần tiến hành các thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc (PIT và SONIC) Kích thước của cọc phụ thuộc vào thiết bị thi công Đầu tư ban đầu để mua máy móc thiết bị tương đối lớn Trên các hình 2 và hình 3 trình bày một
số hình ảnh của thiết bị khoan nhồi cọc
Hình 2 Khoan hạ ống vách
Hình 3 Nhồi cọc vào lòng ống vách
Trang 43. Tính toán sức chịu tải các cọc khoan nhồiTính toán sức chịu tải các cọc khoan nhồiTính toán sức chịu tải các cọc khoan nhồi:
Phụ thuộc vào đặc điểm thi công các cọc, sức chịu tải của các cọc khoan nhồi Rp (kN)
được xác định theo công thức sau:
Rp = min (Rps, Rpc)
trong đó: Rpc là sức chịu tải cọc xác định theo vật liệu cọc;
Rps là sức chịu tải cọc xác định theo đất nền
Rpc và Rps được xác định theo các công thức trong bảng dưới đây phụ thuộc vào phương pháp nhồi cọc
giữ thành bằng dung dịch giữ thành bằng dung dịch giữ thành bằng ống váchgiữ thành bằng ống vách
Nhồi vữa BT
Nhồi vữa BT
R pc = 60 A
Rps = A.fp + CL.fs.K
K <1
R pc = 60 A
Rps = A.fp + CL.fs.K
K = 1
Nhồi cọc đúc sẵn
Nhồi cọc đúc sẵn
R pc = R c A
Rps = A.fp + CL.Fs.K
K ≈ 0
R pc = Rc A
R ps = A.fp + CL.Fs.K
K >1
trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang của cọc, m2;
C, L là chu vi và chiều dài cọc, m;
fp và fs là sức kháng đơn vị đầu mũi cọc và ma sát bê thân cọc kN/m2;
K là hệ số huy động ma sát thành bên thay đổi tùy theo biện pháp hạ cọc;
Rc là cường độ kháng nén của bê tông cọc đúc sẵn, kN/m2
4. Kết luậnKết luậnKết luận:
Phương pháp khoan nhồi cọc giữ thành bằng ống vách thừa hưởng các ưu điểm của phương pháp khoan nhồi vữa bê tông và khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp khoan nhồi trước đó Đây là phương pháp thi công cọc phù hợp với hầu hết các vùng
đất và loại công trình xây dựng hiện nay