Thi công cọc xi măng đất

Nờn hiện nay cụng nghệ cọc vữa và chựm cụng nghệ cọc vữa cải tiến được ỏp dụng phổ biến tại Nhật Bản và cỏc nước Đụng Nam Á khỏc. Những yêu cầu kỹ thuật về khảo sát - thí nghiệm, thiết

 Cụng nghệ cọc vữa ra đời và ỏp dụng tại Nhật Bản khoảng 30 năm, cựng với những ưu điểm : thi cụng nhanh, tiết kiệm, ớt ụ nhiễm, gọn nhẹ… đặc biệt kiểm tra chất lượng hoàn toàn bằng điện toỏn nờn cú độ chớnh xỏc, chất lượng cao Nờn hiện nay cụng nghệ cọc vữa và chựm cụng nghệ cọc vữa cải tiến được ỏp dụng phổ biến tại Nhật Bản và cỏc nước Đụng Nam Á khỏc.

 Những yêu cầu kỹ thuật về khảo sát - thí nghiệm, thiết kế, thi công và nghiệm thu trụ đất xi măng dùng để xử lý - gia cố nền đất yếu trong xây dựng nhà và công

trình có tải trọng nhẹ, khối đắp, cũng như trong ổn định mái dốc theo

 TCXDVN 385 : 2006 (Stabilization of Soft Soil by the Soil Cement Column Method)

 Một số Cụng ty đó cử nhõn viờn sang Nhật đào tạo cụng nghệ : vận hành thiết bị, thiết kế cọc, quản lý chất lượng…CNCV đó ỏp dụng và thi cụng tại TP HCM, Hậu Giang, Nha Trang, Vũng Tàu, Đà Nẵng … :

 Cọc XMĐ là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi như:

 Làm tường hào chống thấm cho đê đập,

 gia cố nền móng cho các công trình xây dựng,

 sửa chữa thấm mang cống và đáy cống,

 ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc,

 gia cố đất yếu xung quanh đường hầm,

 gia cố nền đường, mố cầu dẫn

ưu điểm

=>đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác.

Giới thiệu chung

Quá trình nén chặt cơ học

 Gia cố nền bằng cọc cát - xi măng - vôi

Dùng thiết bị chuyên dụng đưa một lượng vật liệu vào nền đất dưới dạng cọc hỗn hợp cát - xi măng - vôi

Lượng vật liệu cát, xi măng và vôi này sẽ chiếm chỗ các lỗ hổng trong đất làm cho độ lỗ rỗng giảm đi, các hạt đất sắp xếp lại, kết quả là đất nền được nén chặt Xét một khối đất có thể tích ban đầu Vo , thể tích hạt rắn Vho , thể tích lỗ rỗng ban đầu Vro, ta có:

 Vo = Vho + Vro

 Biểu thức (4) cho thấy:

Sự thay đổi thể tích khối đất khi gia cố chính

là sự thay đổi thể tích lỗ rỗng trong khối đất.

Quá trình cố kết thấm

tác dụng

hỗn hợp cát - xi măng – vôi sẽ hút nước trong đất nền để tạo ra vữa xi măng,

lớn chứa trong lỗ hổng của đất, nghĩa là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất Quá trình này xảy ra ngay

sau khi bắt đầu gia cố và kéo dài cho đến khi nền đất

được gia cố xong, toàn bộ cọc xi măng đất trở thành một loại bê tông

Quá trình biến đổi hoá lý

thời kỳ ninh kết và thời kỳ rắn chắc Trong thời kỳ ninh kết, vữa

xi măng mất dần tính dẻo và đặc dần lại nhưng chưa có cường

độ Trong thời kỳ rắn chắc, chủ yếu xảy ra quá trình thuỷ hoá các thành phần khoáng vật của clinke, gồm

 3CaO.SiO2 + nH2O ═> Ca(OH)2 + 2CaO.SiO2(n-1)H2O

 2CaO.SiO2 + mH2O ═> 2CaO.SiO2mH2O

 3CaO.Al2O3 + 6H2O ═> 3CaO.Al2O3.6H2O

 4CaO.Al2O3Fe2O3 + nH2O ═> 3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.mH2O

Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố

Khi trộn thêm xi măng và vôi vào cát, do hình thành liên kết xi măng - vôi trong cọc nên khả năng chịu lực nén và lực cắt của cọc gia cố tăng lên đáng kể

Lúc đó, sức kháng cắt của cọc XMĐ xác định theo biểu thức

ﺡ = σ tgφ + Cxm , với Cxm là lực dính được tạo nên bởi liên kết xi măng - vôi

Giá trị Cxm có thể xác định được nhờ thí nghiệm cắt các mẫu chế bị ở trong

phòng Như vậy, khác với cọc XMĐ có độ bền lớn nhờ lực dính trong hỗn hợp tạo cọc tăng lên Độ bền của cọc XMĐ phụ thuộc vào lực dính trong liên kết xi măng - vôi, nghĩa là phụ thuộc vào hàm lượng xi măng và vôi trong hỗn hợp tạo cọc.

CÁC CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT

nền đá nứt nẻ, quy trình thi công và kiểm tra đã khá hoàn chỉnh

ngầm cao hoặc nước có áp thì không kiểm soát được dòng vữa sẽ đi theo hướng nào.

Sơ đồ Khoan phụt truyền thống

 b Khoan phụt kiểu ép đất :

Khoan phụt kiểu ép đất là biện pháp sử dụng vữa

phụt có áp lực, ép vữa chiếm chỗ của đất.

Công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ- dưới sâu tạo

ra cọc XMĐ được gọi là công nghệ trộn sâu (Deep

Mixing-DM).

Công nghệ thi công cọc XMĐ

Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công

nghệ trộn khô (Dry Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing).

Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất,

chúng cắt đất sau đó trộn đất với vữa XM bơm theo trục khoan.

Phương pháp này dựa vào nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ

tầng đất Với lực xung kích của dòng phun và lực li tâm, trọng

lực sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một

tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt Sau khi vữa cứng lại sẽ thành cột XMĐ.

Máy thi công cọc XMĐ Máy đang thi công cọc XMĐ

Cọc XMĐ dùng thay cọc khoan nhồi

cho khách sạn tư nhân ở Nha trang

Đầu cọc XMĐ chuẩn bị thí nghiệm

Cọc XMĐ dùng làm tường vây cho một công trình ở Vũng tàu

Cọc XMĐ dùng làm tường vây cho một công trình ở Vũng tàu

VI TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT

Thi công cải tạo nền đất yếu bằng cọc XMĐ có thể theo các bước như sau:

 Định vị và đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế

 MỘT SỐ LƯU Ý KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỌC

XI MĂNG ĐẤT

nhưng giả thiết do vậy công tác thí nghiệm là rất quan trọng Sau đây là một số thí nghiệm cần lưu ý khi thiết kế:

a.Thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTU;

 MỘT SỐ LƯU Ý KHI THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT

 Khi thi công ngoài hiện trường cần có một số thí nghiệm, đo và quan trắc như sau:

a.Thí nghiệm xuyên cắt tiêu chuẩn, kết quả thí nghiệm sức kháng cắt được so sánh với

kết quả thí nghiệm trong phòng, giá trị hàm lượng xi măng được chấp thuận là giá trị sao cho cường độ kháng cắt của cọc tương đương với kết quả phòng thí nghiệm; b.Thí nghiệm nén ngang;

c Thí nghiệm nén tĩnh một cột;

d.Thí nghiệm đào cột;

e Thí nghiệm chất tải trên một cột;

f Thí nghiệm chất tải toàn phần;

g.Quan trắc đo lún trên hiện trường;

h Quan trắc đo áp lực nước trong khối gia cố;

i Quan trắc do độ lún theo độ sâu của tầng đất của khối gia cố……

 Dựa trên các kết quả thí nghiệm và quan trắc người kỹ sư thiết kế và thi công đề ra những biện pháp cần thiết cho việc xử lý nền móng công trình

Thiết bị xe

Xe khoan ruột

Vịt

 Hãy nhìn vào hình trên : trong khi máy trộn vữa đang vận hành, vữa được bơm với áp lực cao đưa vào lòng đất bằng cần khoan quay Ở đó tạo ra hỗn hợp đất, vữa ximăng và nước Như vậy

“cọc vữa” được tạo ra mà không phá huỷ nền đất, được gọi là : CÔNG NGHỆ CỌC VỮA.

 Không như những công nghệ khác CÔNG NGHỆ CỌC VỮA rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong việc làm chặt nền đất bằng vữa ximăng Đây là quá trình tạo ra những cọc trong đất bằng hỗn hợp ximăng.

1 Xe bơm cement.

2 Silo chứa cement.

3 Thùng nước.

4 Bể trộn vữa.

5 Bơm vữa.

6 Máy khoan cọc vữa.

6

2

3

4,5 1

1) Đặt mũi khoan ở tâm cọc để bắt đầu cho khoan.

2) Cần khoan đi xuống mang theo vữa và ximăng.

3) Vừa khoan vừa bơm vữa vào.

4) Đến độ sâu thiết kế :

+ Ngắt dòng vữa.

+ Cho quay ngược lại và rút cần khoan lên từ từ.

5) Kết thúc quy trình cọc vữa nằm lại trong đất.

Trong CNCV, việc trộn lẫn sao cho đất

và vữa ximăng hoà thật đều vào nhau đóng một vai trò rất quan trọng, sự phản ứng xúc tác giữa hai nguyên tố này sẽ quyết định độ cứng của thân trụ cọc Do

đó, lưỡi khoan được thiết kế rất đặc biệt

và được gọi là “Lưỡi khoan TENO” (bằng sáng chế Nhật Bản)

-Lỗ phun vữa xi măng : trong quá trình phun lỗ phun sẽ quay theo mũi khoan phun đều khắp cọc.

-Cánh tĩnh : trong khi Khoan cánh tĩnh đứng yên, có nhiệm vụ giữ đất ngay tại lưỡi khoan đứng yên.

Khi lưỡi khoan quay cánh

khoan để cắt đất dưới mũi

khoan và đi xuống.

Để kiểm soát chất lượng cọc trong quá trình thi công thì máy khoan được gắn một thiết bị điện toán cho phép kiểm tra :

• Vận tốc mũi khoan đi xuống

• Vận tốc mũi khoan đi lên

• Chiều sâu của mũi khoan

• Tốc độ phun vữa và lượng vữa phun

1 CHẤT LƯỢNG CAO:

Quá trình trộn lẫn đều, đồng nhất tạo ra cọc vữa trong nền đất với hiệu quả rất cao Dễ dàng san phẳng mặt bằng công trình, làm sạch đầu cọc.

2 AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG XÂY DỰNG :

Ít nguy hiểm trong vận hành, giảm thiểu lao động.

3 NHANH CHÓNG ĐEM LỢI NHUẬN VỀ CHO CÔNG TRÌNH :

Hiệu quả nhanh cùng với việc cải thiện đem lại, vô hại cho nền đất, cho phép chu kỳ thi công ngắn, đơn giản và tiết kiệm được nhiều nhiên liệu.

4 ỨNG DỤNG KÉP :

Công nghệ cọc vữa được sử dụng rộng rãi với nhiều loại đất : cát, sét có độ dẻo cao, đất nhiều mùn.

5 Giảm thiểu tiếng ồn và độ chấn động.

Với những công nghệ thi công khác thường gây nhiều tiếng ồn và chấn động thường không đáp ứng được yêu cầu của khách hàng và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh So với những CN khác, CNCV bảo đảm được yêu cầu này nên nó sẵn sàng đáp ứng mọi công trình ngày cũng như đêm.

6 LƯỢNG ĐẤT THẢI RẤT ÍT. Giảm thiểu đất thải CTXD là một trong

những đặc trưng hơn hẳn của CNCV

so với các công nghệ khác Hơn nữa công nghệ này

betonite cho nên khi thi công, công trình rất khô và sạch.

 Ổn định thành hố đào.

 Làm tường vây để xây dựng các công trình ngầm

 Gia cố nền đất yếu để giảm độ lún và lún lệch cho công trình

 Tăng khả năng chống trượt của mái dốc, triền dốc

 Tăng cường độ chịu tải của đất nền, bờ sông, biển

 Ngăn sự hóa mềm để chống lún, lệch, trồi đất, thẩm thấu mực nước ngầm

 Cọc chịu tải của nhà xưởng, nhà cao tầng

“CNCV” và các kết cấu cọc thuộc dạng vữa khác là một chùm công nghệ quý, mới đối với Việt Nam để xử lý nền đất yếu,

có khả năng đáp ứng được những yêu cầu của công trình cọc nhồi, cọc đóng, hay cọc cát Với những ưu điểm : đơn giản, nhanh, sử dụng ít vật tư, không sinh ra đất thải, không sử dụng hóa chất, không gây ô nhiễm môi trường, ít gây tiếng động, không làm mất tính ổn định của nền đất sau khi thi công, ít tốn nhân công…Nó được xem là một công nghệ có tính hiệu quả kinh

tế rất cao ở các nước đang phát triển

Chính vì vậy chúng tôi mong muốn sẽ đưa CNCV vào phục vụ nhằm nâng cao chất lượng thi công và tăng hiệu quả kinh tế

- Công ty được thành lập vào ngày 20/2/1995, là một trong những Công ty đầu tiên nhập công nghệ cọc khoan nhồi vào thị trường Việt Nam, đã thi công nhiều công trình lớn và hiệu quả.

- Với phương châm không ngừng nghiên cứu, tìm tòi, ứng dụng những công nghệ mới phù hợp với thị trường xây dựng Việt Nam nên một lần nữa Công nghệ Cọc Vữa đã được đưa vào thị trường Vịêt Nam thông qua Công ty Hữu Lộc

- Công ty Hữu Lộc với bộ máy vận hành đơn giản cùng với đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, đội ngũ công nhân lành nghề được đào tạo tại Nhật về công nghệ Cọc Vữa : vận hành thiết bị, thiết kế cọc, quản

lý chất lượng, quản lý công trình Công ty đã và đang đáp ứng được nhu cầu thị trường xây dựng Việt Nam

243 Hoàng Văn Thụ St., #227, W01, Tân Bình Dist., HCMC Tel: 84-8- 3842-1946 Fax: 84-8-842-2197

http://www.tnx.co.jp Email: vtnx_tenox@hcm.fpt.vn

45/2P Dien Bien Phu St., W15, Binh Thanh Dist., HCMC Tel: 84-8-3899-6513 Fax: 84-8-3899-3047

http://www.xdhuuloc.com Email: xdhuuloc@vnn.vn

Tính toán độ lún

Độ lún tổng (S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của

đất dưới khối gia cố:

S = S1 + S2 (C.1) trong đó: S1 - độ lún bản thân khối gia cố

S2 - độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi trụ

§é lón S1

Độ lún S2

Độ lún S2 được tính theo nguyên lý cộng lún từng lớp (xem phụ lục 3 TCXD

45-78) áp lực đất phụ thêm trong đất có thể tính theo lời giải cho bán không gian biếndạng tuyến tính (tra bảng) hoặc phân bố giảm dần theo chiều sâu với độ dốc (2:1)Như hình C.1 Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu m6 tại đó áp lực gây lúnkhông vượt quá 10% áp lực đất tự nhiên( theo quy định trong tiêu chuẩn thiết kế

nền nhà và công trình TCXD 45 - 78)

Ghi chú: Để thiên về an toàn, tải trọng (q) tác dụng lên đáy khối gia cố xem như không thay đổi suốt chiều cao của khối.

TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY CỌC VỮA XI MĂNG ĐẤT

H i(m)

Cao

độ đáy lớp

TL riêng

γ (T/m3)

Hệ số nén lún (cm2/kg)

Mô đun đàn hồi E(T/m2)

Lực dính c (T/m2)

Góc ma sát trong ϕ (độ)

1 A Sét lẫn sỏi sạn Laterit nâu đỏ , xám vàng,

trạng thái dẻo cứng 4 4 1,68 0,017 2271 0,317 15,31

Cát pha màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái

(Căn cứ hồ sơ báo cáo địa chất của Tư vấn Khảo sát lập)

Sơ đồ tính

Cao độ đáy lớp

TL riêng

Γ

(T/m3)

γ i*Hi (T/m2)

Lực dính

c (T/m2)

c*Hi (T/m)

Góc ma sát trong

4 4 1,68 6,72 0,317 1,27 7,66 37,35 52,66

2 B

Cát pha màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái dẻo

4 8 1,66 6,64 0,187 0,75 12,00 33,00 57,00

4.Tải trọng tác dụng lên cọc ximăng đất

q K

c z

γ

1

* 2

1 1

1 h Kcd c Kcd

2 2

2 1

2 h Kcd c Kcd

22

2 * * 2

4.2 Áp lực đất bị động theo Rankine:

Hệ số áp lực đất bị động:

bd

K c

B1 = 2

bd

bd c K K

h

) 2 / 45

bd h K c h K

E = 0 5 * γ 2 22 + 2 2 2

Áp lực đất bị động tác dụng :

Xác định hệ số an toàn chống trượt

cd

bd t

E

E B

c tg

Xác định hệ số an toàn chống nghiêng lật

Khoảng cách từ tim đến điểm lật b= 0,9 (theo phương ngang)

Khoảng cách từ Ecd đến điểm lật hcd= 1,57 (theo phương đứng)

Khoảng cách từ Ebd đến điểm lật hbd= 1,33 m (theo phương đứng)

=

+

=

cd cd

bd

bd l

h E

h E b

W

Kiểm tra ứng suất thân cọc:

Cường độ chịu nén giới hạn: Fc= Cường độ chịu nén cho phép: fc= Fc/4 Cường độ chịu kéo cho phép: ft= 0.15fcCường độ chịu cắt cho phép: fs= fc/3

Các thông số cường độ cọc

Kiểm tra ứng suất pháp tuyến:

Trong đó

)

6 1

(

max min

i

i i

i

B

e B

W

±

=

σ

Mi (T/m.m) Hợp lực momen uốn tại mặt cắt kiểm tra

Wi (T/m) Trọng lượng bản thân tường chắn bên trên mặt cắt kiểm traei=Mi/Wi (m) Độ lệch tâm

Tường chịu kéo (bị nhổ) điều kiện kiểm tra thỏa mãn khi | σ min | < f t

Điều kiện kiểm tra

Kiểm tra ứng suất cắt:

Điều kiện kiểm tra

s i

Kiểm tra khả năng chịu lực của đất nền dưới đáy cọc

5.4.1.Cường độ đất nền dưới đáy dải cọc

Áp lực đất dưới đáy dải cọc vữa:

)

6 1

(

max min

B

e B

W

±

=

σ

Trong đó

max

σ

=min

Thank for your attention.

 Cảm ơn các bạn đã lắng nghe

For more information

Please contact :

Dr: Nguyen An Ninh Mobil: 0908 426 634

Foundation treating PhuSy Joint-Stock Comp.

63 Str N3 ChuVanAn Apart- BinhThanh Disc, HCM City