Chương 10 Thi công cọc khoan nhồi

Tài liệu “ Thi công chuyên môn” được biên soạn với mục đích đáp ứng nhu cầu về tài liệu cho môn kỹ thuật thi công các công trình xây dựng, và phục vụ cho công tác dạy và học tập của giáo viên

Chương 10

THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 10.1 Khoan tạo lỗ

Lựa chọn thiết bị:

Một số loại máy khoan

10.1.1 Thiết bị khoan tạo lỗ sử dụng trong phương pháp thi công ống chống

Thi công cọc khoan nhồi (khoan tạo lỗ bằng ống chống).

Phương pháp thi công này thường sử dụng dây cáp để treo gầu ngoạm, gầu ngoạm sẽ lấy đất đá trong lòng ống đưa ra ngoài, quá trình khoan tạo lỗ sẽ đưa dần ống chống xuống dưới

Thiết bị đào gầu ngoạm KD F3 – 2400S và hoạt động thi công

đào đất hố khoan bằng gầu ngoạm

Đối với nền đất cứng phải dùng đầu khoan xung kích có lưỡi dao ngang để phá đá cứng

Một vài dạng đầu khoan đá

10.1.2 Thiết bị tạo lỗ dùng trong phương pháp khoan phản tuần hoàn

Phương pháp khoan phản tuần hoàn tức là tức là trộn lẫn đất khoan và dung dịch giữ thành rồi rút lên bằng cần khoan, có thể sử dụng hút bùn, dùng dòng khí đẩy bùn, phun tuần hoàn hoặc bơm đặt chìm

10.1.3 Thiết bị tạo lỗ guồng xoắn

Mũi khoan có cấu tạo guồng xoắn, khi khoan đến đâu đất đùn lên đến đó

10.2 Lắp đặt cốt thép

10.2.1 Chế tạo khung cốt thép

Địa điểm chế tạo khung cốt thép phải được lựa chọn sao cho việc lắp dựng và vận chuyển khung cốt thép được thuận tiện, tốt nhất là làm ngay tại hiện trường

Hình ảnh xưởng gia công lồng cốt thép cọc khoan nhồi

Khung cốt thép chiếm một không gian khá lớn, khi cần cất giữ nhiều phải xếp thành từng đống, khi đó cần phải buộc thêm các cốt thép tăng cường và chồng tối đa cho phép

là 3 tầng

Các công việc khoan tạo lỗ, buộc cốt thép, đổ bêtông thường do các ca, các tổ khác nhau thực hiện cho nên việc phối hợp ăn khớp giữa các công việc với nhau là rất quan trọng Ngoài ra còn phải chuẩn bị đầy đủ về nguồn điện, nước, các thiết bị phục vụ, hệ thống giao thông

Khi lựa chọn vị trí để khung cốt thép dầm cần phải chú ý đến điều kiện vệ sinh, tình trạng thoát nước để đảm bảo độ sạch của bề mặt cốt thép

10.2.2 Phương pháp buộc cốt thép

Trên nguyên tắc cốt thép của cọc khoan nhồi được gia công sẵn thành từng đoạn với

độ dài thoả đáng, sau đó vừa thả vào lỗ vừa nối dài Ngoài yêu cầu về độ chính xác trong gia công và lắp ráp còn cần phải đảm bảo có đủ cường độ để chịu được các tải trọng trong quá trình vận chuyển, bốc xếp, cẩu lắp Do đó muốn nâng cao năng suất phải gia công các giá đỡ buộc cốt thép Việc chế tạo giá buộc cốt thép tuy có tốn kém hơn nhưng đảm bảo về mặt chất lượng và hiệu quả, thuận tiện khi sử dụng

Gia công lồng cốt thép trên các khuôn giá

10.2.3 Chia độ dài của khung thép

Chiều dài của khung thép càng lớn thì sẽ tiết kiệm được mối nối và tránh được một

số khiếm khuyết trong kết cấu Tuy nhiên nếu chia đoạn quá dài sẽ làm biến dạng khung cốt thép dễ gây hư hỏng khung cốt thép đồng thời việc thi công các khung cốt thép càng dài thì yêu cầu thiết bị cẩu lắp càng lớn Trái lại nếu làm khung cốt thép ngắn quá sẽ gây mất nhiều vật liệu và thời gian để nối khung cốt thép và mặt khác tính liên tục trong kết cấu khó được đảm bảo

Nói chung, tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể của thiết kế và thi công để quyết định độ dài của đoạn khung cốt thép Thông thường không nên dài quá 8m, khi thực hiện thêm các biện pháp hỗ trợ có thể đạt dài trên dưới 12m

10.2.4 Phòng ngừa khung cốt thép bị biến dạng

Trong khi vận chuyển, bốc xếp và lắp ghép, khung cốt thép rất dễ bị biến dạng mà việc sửa chữa là rất phức tạp, làm giảm độ tin cậy và kéo dài thời gian thi công

Cốt đai và cốt chủ được liên kết với nhau bằng liên kết hàn hoặc liên kết buộc Liên kết này rất dễ bị hư hỏng khi khung thép bị biến dạng, cho nên cần phải có các biện pháp phòng ngừa như sau:

Bố trí móc cẩu hợp lý (ít nhất 2 móc cẩu)

Ở những chỗ cần thiết phải bố trí cốt dựng khung được liên kết chặt chẽ với cốt chủ

để tăng độ cứng của khung thép

Cho dầm chống vào trong khung để gia cố làm cứng khung, khi đặt cốt thép vào lỗ thì tháo bỏ dầm chống

Đặt một cột đỡ vào thành trong, thành ngoài của khung cốt thép

10.2.5 Thả và nối tiếp khung thép

Dùng cần cẩu để cẩu cốt thép vào ống cọc, chú ý cốt thép chủ phải thật chính xác và thẳng đứng, khi thả thì sẽ thò phần nối cọc lên trên miệng ống chống Tiến hành cố định tạm thời bằng các thanh đỡ ngang rồi cẩu nối tiếp đoạn khung thép tiếp theo (cốt chủ phải trùng nhau), sau đó thì tiến hành hàn nối

Khi thả phải thả từ từ, tránh và chạm vào thành ống chống

Kỹ thuật nối lồng thép

10.2.6 Lớp bảo vệ cốt thép

Để đảm bảo độ dày lớp bảo vệ thì mặt ngoài của cốt thép chủ được gắn dụng cụ định vị làm bằng thép tròn φ 9 φ÷ 13 uốn thành hình vòng cung hàn nối cốt chủ vào cọc, trên một mặt cắt có gắn từ 4÷6 cái, theo chiều dài cọc khoảng cách này từ 2÷10m, thích hợp nhất là từ 3÷6m

10.3 Bêtông

10.3.1 Nguyên tắc

Thi công bêtông cọc khoan nhồi phải tuân theo các quy định về đổ bêtông trong nước Trường hợp trong ống không có nước thì cũng phải dùng ống dẫn bơm bêtông vào

lỗ

Bêtông cọc khoan nhồi sau khi làm xong sẽ rất khó kiểm tra cho nên để biết rõ trạng thái sau khi đổ và hình dạng của cọc bắt buộc phải nghiên cứu thật kỹ về kế hoạch, biện pháp đổ bêtông, lượng bêtông phải đổ và có biện pháp quản lý thật chính xác

* Kiểm tra chất lượng cọc

Để đảm bảo điều kiện bơm rót bêtông được dễ dàng cũng như chất lượng bêtông trong quá trình vận chuyển thì cần phải lựa chọn tỷ lệ cấp phối cho hợp lý, thường chọn

độ sụt của bêtông từ 13÷18cm và sử dụng một số loại phụ gia để tăng độ dẻo và kéo dài thời gian sơ ninh của bêtông

Quá trình đổ bêtông nếu bị gián đoạn thì dễ sinh ra sự cố đứt cọc cho nên đổ bêtông phải thật liên tục Nếu để phần bêtông đổ trước đã vào giai đoạn ninh kết sẽ trở ngại cho bêtông đổ sau chuyển động trong ống

Trong phương pháp ống dẫn, đặc biệt coi trọng là khoảng thời gian 1,5h sau khi bắt đầu đổ bêtông phải đổ cho hết vì khi bêtông vận chuyển đến nơi đổ độ lưu động đã kém

dễ gây ra hiện tượng tắc ống dẫn đặc biệt là trong điều kiện mùa hè

Trong quá trình đổ bêtông đáy của ống dẫn bắt buộc phải cắm sâu vào trong bêtông tối thiểu là 2m, mặt dâng của bêtông, độ sâu của ống chìm vào trong bêtông đã đổ có liên quan tới nhau và là nhân tố trọng yếu quyết định độ dài nối tiếp của ống dẫn Phải thường xuyên kiểm tra các việc sau:

- Mỗi lần đổ một xe bêtông cần phải kiểm tra độ dâng lên của bêtông trong lỗ để

so sánh với mặt dâng tính toán qua thể tích ống, từ đó rút ra nhận xét hiện tượng

- Từ mối quan hệ của ống dẫn và mặt dâng của bêtông mà quyết định độ dài nhấc lên của ống

- Khi rút ống lên, bêtông sẽ lấp vào phần không gian của ống và mặt bêtông bị giảm xuống

- Khi kiểm tra mặt dâng lên của bêtông, nếu đường kính của cọc lớn hơn 1m thì phải đo 3 điểm và lấy giá trị sâu nhất

- Thường dây đo mặt dâng của bêtông có thể bị giãn dài trong quá trình sử dụng nên thường xuyên phải kiểm tra và điều chỉnh

Công tác thí nghiệm bêtông trước khi đổ và hoạt động đổ bêtông cọc khoan nhồi

Cốt thép chờ và ống kiểm tra cọc khoan nhồi

10.3.2 Quản lý thi công

- Kiểm tra độ thẳng đứng và đường kính đầu cọc;

- Quản lý dung dịch chống thành;

- Quản lý chất lượng thi công bêtông;

- Quản lý thi công cốt thép;

- Phải có các biên bản nghiệm thu;

- Kiểm tra chất lượng của cọc

Khoan lấy mẫu bêtông cọc khoan nhồi

Thiết bị đo siêu âm CODEN DM-682

đo kiểm tra độ thẳng đứng và đường kính hố khoan

10.3.3 Một số sự cố có thể xảy ra

10.3.3.1 Sự sụt lở thành hố khoan trong phương pháp thi công không ống chống Nguyên nhân:

- Có mực nước ngầm có áp lực cao hoặc là duy trì áp lực cột nước không đủ;

- Do có tầng cuội sỏi;

- Do sử dụng dung dịch giữ thành không thoả đáng;

- Do ống giữ thành bị biến dạng, bị cong vênh làm đất bị bung ra trong quá trình điều chỉnh;

- Do các lực chấn động khi thi công;

- Do hạ khung cốt thép va vào thành lỗ phá vỡ màng dung dịch

10.3.3.2 Không rút được ống chống lên trong quá trình thi công ống chống

Nguyên nhân:

- Do lực ma sát do ống và đất xung quanh lớn hơn lực nhổ của thiết bị;

- Do cọc bị nghiêng;

- Thiết bị thi công rơi vào hố: do đứt cáp, do bulông vặn lỏng hoặc do bulông liên kết cần khoan bị hỏng, do không kịp thời rút ống dẫn;

- Đề phòng khung thép bị trồi lên: cao độ của khung cốt thép trong quá trình bơm

bị dâng lên hơn cao đọ thiết kế Nguyên nhân chủ yếu là do khung cốt thép bị

cong vênh, do ống chống bị vênh, méo, nghiêng, do dính bám của bêtông với thành ống;

- Khung cốt thép bị nén cong vênh, nguyên nhân là do cốt đai bị tuột hoặc cốt thép bị nén khi đã đạt đến vị trí xác định

10.3.3.3 Có khí độc ở trong lỗ khoan (mêtan, sunfua,…)

10.4 Kiểm tra thi công cọc khoan nhồi

Kiểm tra các khuyết tật trên thân cọc:

- Tiết diện cọc bị thu nhỏ mà ngay dưới đó tiết diện được mở rộng;

- Cọc bị đứt đoạn;

- Bêtông bị đứt đoạn do độ sụt không hợp lý;

- Bêtông không lọt ra ngoài lồng cốt thép;

- Cọc bị di chuyển ngang cục bộ do rút ống chống

Ngoài các biện pháp kiểm tra trong quá trình thi công cần phải kiểm tra chất lượng cọc sau khi thi công bằng cách gia tải tĩnh, khoan lấy mẫu, siêu âm…