GIỚI THIỆU CHUNG Khi đào hố để đặt công trình ngầm nếu không mở được vách dốc hoặc do hiện trường hạn chế không thể chắn giữ bằng cọc trộn được hay ở những chỗ không được đóng/hạ cọc bả
Trang 1Chương 6 TƯỜNG CHẮN BẰNG CỌC NHỒI BÊ TÔNG CỐT THÉP 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Khi đào hố để đặt công trình ngầm nếu không mở được vách dốc hoặc do hiện trường hạn chế không thể chắn giữ bằng cọc trộn được hay ở những chỗ không được đóng/hạ cọc bản vì sẽ gây chấn động và ồn không cho phép thì có thể chắn giữ bằng hàng cọc khoan nhồi Cọc nhồi khoan lỗ, hoặc cọc đào bằng nhân công có đường kính lớn
đều có thể tạo thành tường chắn
800 1000mm
φ = −
Kết cấu chắn giữ bằng hàng cọc nhồi có thể chia làm:
(1) Chắn giữ bằng cọc hàng theo kiểu dãy cột
Khi đất xung quanh hố tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa 2 cọc gần nhau (ví dụ dùng cọc nhồi khoan lỗ hoặc cọc đào lỗ đặt thưa) để chắn giữ thành hố đào như hình 6.1a
(2) Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục
Trong đất yếu thì thường không thể hình thành được vòm đất, nên cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục (hình 6.1b) Cọc khoan lỗ dày liên tục có thể tiếp xúc nhau, hoặc khi cường độ bê tông thân cọc còn chưa hình thành thì làm 1 cọc dễ cây bằng bê tông không cốt thép ở giữ 2 cây cọc để nối liền cọc hàng khoan lỗ lại, như hình 6.1e Cũng có thể dùng cọc hàng ở dạng chồng tiếp (giao cắt) nhau như hình 6.1d, với thi công lần 1 cọc
số 1,3,5 và lần 2 cọc số 2,4… Cũng có công nghệ dùng thiết bị thi công một lúc từ 3-5 cọc
(3) Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp
Trong vùng đất yếu mà có mục nước ngầm tương đối cao có thể dùng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc xi măng đất, như hình 6.1e Đây là giải pháp khắc phục nhược điểm của tường bằng cọc khoan nhồi vì chúng dễ bị xuyên nước Căn cứ vào độ sâu hố đào và tình hình chịu lực của kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng
có thể chia làm mấy loại sau đây:
(1) Kết cấu chắn giữ không có chống (congxon): Khi độ sâu hố đào không lớn và có thể lợi dụng được tác dụng congxon để chắn giữ được khối đất ở phía sau tường
Trang 2(2) Kết cấu chắn giữ có 1 tầng chống: Khi độ sâu hố đào lớn hơn, không thể dùng được kiểu không có chống thì có thể dùng 1 hàng chống đặt ở phía đỉnh của kết cấu chắn giữ (hoặc là dùng neo kéo)
(3) Kết cấu chắn giữ nhiều tầng chống: Khi độ sâu hố đào là khá sâu, có thể đặt nhiều tầng chống, nhằm giảm bớt nội lực của tường chắn
Với loại hố đào có độ sâu trên 10m, trước đây hay dung tường ngầm liên tục trong đất, có nhiều tầng thanh chống, tuy là chắc chắn tin cậy nhưng giá thành cao, gần đây đã dùng cọc khoan lỗ Φ800-1000mm để thay thế cho tường và kết hợp với cọc trộn dưới sâu
để ngăn nước, có nhiều tầng thanh chống và đảo trung tâm, kết cấu chắn giữ loại này đã ứng dụng thành công ở hố đào có độ sâu tới 13m
Tính toán kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng bao gồm tính nội lực của thân tường, tính thanh chống và tính ổn định của hố móng…Chương này chủ yếu giới thiệu về tính nội lực của thân tường, những phương pháp tính toán này và phương pháp đã giới thiệu trong chương 5 đều có thể áp dụng kết hợp với nhau Phân tích ổn định của hố móng sẽ giới thiệu trong chương 7
6.2 CẤU TẠO VÀ BỐ TRÍ CỌC
Việc bố trí cọc nhồi thành hàng với khoảng cách thưa hoặc dày là tùy thuộc vào tính chất của đất cũng như kích thước hố móng Trên hình 6.2a là ví dụ về tường cọc kết hợp
Trang 3với thanh chống ngang và dọc để giữ ổn định tường còn trên hình 6.2b tường cọc nhồi kết hợp cọc xi măng đất để tạo vòm truyền áp lực đất lên cọc chịu lực và để ngăn nước
Như đã chỉ trên hình 5.1 (chương 5) có thể thay cọc nhồi bằng cọc BTCT đúc sẵn hoặc cọc thép hình và khoảng giữa 2 cọc có thể dùng vữa xi măng cát phun lên lưới thép cài sẵn để làm màng ngăn nước
Độ cao của vòm (hình 6.2b) f = (1/4 ÷ 1/2)L Khi tính toán có thể tính đổi mặt chịu tải dạng vòm thành bản tường phẳng chịu tải của tường liên tục có cùng chiều dày tuy rằng thực tế nó là một kết cấu không gian có độ cứng lớn hơn nhiều kết cấu phẳng Tại một công trình ở thành phố Nam Kinh đã dùng cọc nhồi bê tông Φ1000mm, dài 16m, đặt cách nhau 3m và cọc xi măng đất Φ300m, f = L/4 =3000/4 =750m, cho hố đào sâu 10,3m
So với phương án dùng cọc nhồi bê tông đặt sát nhau có một tầng neo đã tiết kiệm được
Trang 4140 tấn thép Loại hình tường chắn vừa nêu thích dụng trong đất cát, đất sét và cNn thận khi dùng trong đất yếu hoặc đất bùn
Có thể bố trí cọc chịu lực (có cốt thép) cùng với cọc trộn trên cùng một hàng như hình 6.3
Do cọc nhồi của tường chăn có độ cứng lớn nên thường chúng được kết hợp với tường ngoài hoặc hàng cột ngoại vi của công trình ngầm để thành kết cấu chỉnh thể và vĩnh cửu của công trình Các dạng kết hợp như vậy khá phong phú và mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật đáng kể (xem [12])
6.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG CỌC
Thân tường chắn bằng cọc khoan nhồi bố trí thành hàng có thể thi công theo các yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuNn thi công cọc khoan nhồi thông thường
Khi khoan lỗ, để đề phòng làm sụt lở hoặc hư hại bê tông của cọc lân cận, thời gian gián cách để thi công cọc lân cận không được dưới 72 giờ Trong thực tế thi công, thương
áp dụng biện pháp thi công nhảy cách 2 3 cây cọc Khi đó, trong một khoảng nhảy cách luôn có một cây cọc được thi công xen vào khi bên trái bên phải đã có cọc Để có thể xác định vị trí cọc được chính xác, yêu cầu sai số thi công cho phép của cọc làm tường vây phải nhỏ hơn cọc công trình bình thường Sai lệch vị trí của cọc phải khống chế trung bình 30mm Sai lệch độ thẳng đứng thân cọc nhỏ hơn 1/200 Biến đổi đường kính thân cọc phải khống chế trong 5/100 Vì thế, trong vùng đất yếu có mực nước ngầm khá cao, khi làm lỗ
Trang 5Trên các hình 6.13, 6.14 trình bày sơ đồ nguyên tắc thi công cọc khoan nhồi cho tường cừ
Theo hình 6.14 thì trình tự thi công như sau:
Lần đầu làm cọc số lẻ A và lần 2 làm cọc số chẵn B:
Trang 6(a) Khoan guồng xoắn;
(b) Rút khoan và bơm/rót vữa;
(c) Kết thúc bơm vữa;
(d) Đặt đốt cốt thép hoặc thép hình;
(e) Khoan guồng xoắn giữ các cọc đã làm;
(f) Rút khoan và bơm vữa;
(g) Kết thúc bơm vữa;
(h) Đặt cốt thép và thép hình
Để giữ thành lỗ khoan có thể dùng dung dịch sét bentonite hoặc ống vách
Hẵng Bauer (CHLB Đức) có sản xuất loại máy khoan guồng xoắn gồm 3 – 5 đầu khoan một lúc nên công nghệ tường chắn bằng cọc có ưu thế hơn so với tường liên tục trong đất
Việc kiểm tra chất lượng cọc làm tường chắn này cũng giống như đối với cọc khoan nhồi, chỉ có khác là yêu cầu về sai số kích thước có nghiêm khắc hơn như vừa nêu trên đây
Trang 7Trên hình 6.15 trình bầy một ví dụ công trình hố đào được giữ thành bằng cọc khoan nhồi và neo đất