Thi công và công nghệ khoan cọc nhồi - P4

Trong hoàn cảnh hiện nay, nhà cao tầng ra đời là một hệ quả tất yếu của việc tăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá đất cao. Thể loại công trình này cho phép có nhiều tầng hay nhiều khô

Trang 1

4/5/2008Nguyen Duc Manh1

Kiểmtrachấtlượngcọc

Giớithiệucôngnghệmởrộnglàmsạchvàbơmvữaxửlýñáycọc

I Cácbướcthicông

Trang 2

Thi công hạ ống vách

Khoan đếncao độ đáy cọc

Thổi rửa,vétcặn lắng vàthay dd mới

Cẩu hạ lắp lồng hạ cốtthép

Lắp ống đổbê tôngĐổ bê tôngcọc và san lấp bề mặt

Thải cặnlắngXử lý

Bentonite đểtái sử dụngChuẩn bị

điều chế ddBơm cấp Bentonite

Lắp ráp cơ giới, địnhvị và cân chỉnh máy

Sơ ủồcụng nghệthi cụng cọc khoan nhồi

nghệ, tài liệu khảo sỏt ủịa chất cụng trỡnh, cỏc cụng trỡnh ngầm trong mặt bằng thi cụng như ủiện, cỏp quang, hệ thống thoỏt nước, cấp nước

mốc, hệ trục cụng trỡnh, ủường vào, hệ thống ủặt cỏc thiết bị cơ sở, khu vực thi cụng lồng thộp, kho cỏc cụng trỡnh phụ trợ Cỏc cỏn bộkĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc như ủịa chất cụng trỡnh, ủường kớnh, cấu tạo cốt thộp, ủỏy cọc ủỏy ủài, cao ủộ cắt cọc cấu tạo ống siờu õm

1 Cụng tỏc chuẩn bị

Trang 3

trình thi công và chất lượng thi công.

tông, kiểm tra dung dich bentonite.

suất của máy móc thiết bị thi công.

thẳng ñứng, chắc chắn không bị xô lệch, trượt trong quá trình thi công.

èng v¸ch dÉn h−íngBóa rung

thuû lùc

Trang 5

3 Khoan tạo lỗ

èng v¸ch dÉn h−íngDung dÞch v÷a

CÇn khoanGÇu khoanBentoniteB¬m dung dÞch

sÐt Bentonite

Trang 6

Đầu nối với

Cửa lấy đấtChốt giật

Răng cắt đất

Nắp mở đất có bản lề mở nắp cần khoan

Cấu tạo gầu khoan

thi cụng phổ biến nhất khi thi cụng hạng mục cọc khoan nhồi

- Trước khi tiến hành khoan cần chỉnh chớnh xỏc ủộ nằm ngang của mỏy khoan và ủộ thẳng ủứng của cần khoan bằng mỏy trắc

ủạc, vị trớ mỏy ủứng phải ủược gia cố chắc chắn bằng cỏc tấm tụn hoặc tấm bờ tụng.

Bentonite ủược bơm vào hố khoan khi khoan ủạt ủộ sõu 1,5 2 m và liờn tục trong quỏ trỡnh khoan ủể duy trỡ ỏp lực vào thành hố khoan Bentonite phải luụn ủược kiểm tra và ủảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật trong quỏ trỡnh thi cụng Mực dung dịch khoan luụn duy trỡ cao hơn mức nước ngầm trong hố khoan- Mựn khoan và dung dịch Bentonite lẫn ủất ủược vận chuyển

Trang 7

-4/5/2008Nguyen Duc Manh13

- Cần kelly phải luôn thẳng ñứng trong suốt quá trình khoan, tim cần khoan luôn trùng với tim cọc và thường xuyên ñược kiểm tra bằng máy kinh vĩ

- Công tác khoan ñược tiến hành liên tục trong phạm vi 1 cọc, tránh hiện tượng lắng cặn và sập thành vách do gián ñoạn Trong quátrình khoan phải theo dõi, mô tả mặt cắt ñịa chất của các lớp ñất ñákhoan qua và ñược thể hiện bằng các báo cáo chi tiết Ở các ñiểm ñịa tầng sai khác nhiều so với hồ sơ khảo sát ñịa chất ban ñầu phải tiến hành lấy mẫu và ghi chép ñầy ñủ vào nhật ký, báo cáo với ñơn vị thiết kế và công trình ñể có biện pháp kỹ thuật xử lý trực tiếp phù hơp.

- Khi khoan, tốc ñộ khoan phải khống chế thích hợp với ñịa tầng khoan qua Gầu khoan ñược ñưa lên, xuống từ từ và xoay ñể tránh ảnh hưởng chân không và ma sát với thành hố khoan gây sập vách.

- Dùng mũi khoan bằng hợp kim cứng khi gặp các lớp ñịa chất như: lớp sỏi cuội to, bột cát kết, sét kết

Sau khi khoan ñạt tới ñộ sâu thiết kế và tư vấn giám sát nghiệm thu xác nhận, tiến hành chờ lắng trong khoảng 1-2 h và dùng gầu vét vệ sinh ñáy hố khoan trước khi hạ lồng thép

Trang 8

4 Công tác thép

Gia công chếtạo lồng thép

Trang 9

Trước khi hạcốt thộp, kiểm tra hốkhoan vềchiều sõu, ủộthẳng ủứng, tỡnh trạng thành vỏch, ủường kớnh, ủộsạch

Cỏc lồng thộp ủược liờn kết chắc chắn theo ủỳng thiết kế Cỏc con kờ bờ tụng hoặc thộp ủược sửd ng ủể ủảm bảo chiều dày lớp bờ tụng bảo vệcốt thộp.

Cần cúbiện phỏp kỹthuật ủểtrỏnh cốt thộp bịtụt hoặc bị ủẩy trồi: cỏc mối nối phải thật ủảm bảo, lồng thộp sau khi hạ ủược liờn kết chặt chẽv i ống vỏch ởphớa trờn.

Cốt thộp ủảm bảo ủỳng và ủầy ủủvếsố lượng, cường ủộ, vịtrớvàkớch thước theo ủỳng yờu cầu của thiết kế.

Việc hạlồng thộp phải ủược thực hiện từtừ, nhẹnhàng trỏnh va ủập vào thành hốkhoan.

Khi hạlồng thộp ủến cao ủộthiết kếthỡtiến hành treo cố ủịnh lồng thộp vào ống vỏch, trỏnh chuyển vịlồng trong quỏtrỡnh ủ bờ tụng.

Thép góc dựng tạm cốt thép

Tai định vị cốt thép

sét BentoniteDung dịch vữa

Trang 10

Thổi rửa lần 2

Trước khi ủổ bờ tụng phải kiểmtra lại chiều sõu và ủộ sạch củahố khoan.

- Trường hợp ủộ lắng ≤ 10 cmthỡ hố khoan ủạt yờu cầu về ủộsạch và tiến hành ủổ bờ tụng - Trường hợp ủộ lắng ≥ 10 cm

thỡ phải làm vệ sinh ủỏy hốkhoan bằng phương phỏp thổi rửa hố khoan.

Làm sạch bằng việc thay thế dungdịch Bentonite cũ lẫn ủất cỏt bằng dung dịch mới ủạt tiờu chuẩn.

khí ống dẫn ống vách

ống bơm bê tông và thổi rửa

dẫn hướngBentonite

bentonitebentoniteđưa về máy lọc

Khí,bùn vàKhí nén

5 ðổbờ tụng

ống đổ bê tôngđược nhấc dầnlên khi ống đổ

Bể thu hồiBentoniteVan trượt

Ô tô đổ bê tông

Trang 12

Trước khi ñổ bê tông cần phải có kế hoạch chặt chẽ về việc cung cấp bê tông giữa ñơn vị thi công và ñơn vị cung cấp Cụ thể, bê tông phải ñảm bảo cung cấp về số lượng, chất lượng, liên tục không gián ñoạn.

- Cấp phối bê tông phải ñảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế, không sử dụng cốt liệu ñá lớn hơn 20mm Bê tông trước khi ñổ phải có ñộ sụt là16-20 cm.

- Công nghệ ñổ bê tông ñược thực hiện sao cho bê tông cấp cho cọc liên tục không bị gián ñoạn, tránh bê tông bị phân tầng.

- Trường hợp dùng xe trộn ñể cấp bê tông, cần tính toán thời gian vận chuyển, nghiên cứu phương án ñường ñi và lựa chọn ñộ sụt xuất xưởng thích hợp.

- Bê tông sử dụng cho cọc khoan nhồi có thể ñược trộn thêm phụ gia hoá dẻo với tỷ lệ từ 0.8-1.2 % tuỳ thuộc vào môi trường cũng như cự ly vận chuyển.

- Bê tông trong ống ñổ phải ñủ ñộ cao và luôn luôn lớn hơn áp lực dung dịch xung quanh ống ñổ có thể ñược nâng lên hạ xuống trong quá trình cấp bê tông nhưng không ñược thao tác quá mạnh và nhiều ñể tránh bê tông bị phân tầng Trong quá trình ñổ, ống ñổ ñược tháo dần ra song phải luôn ñảm bảo nằm ngập trong bê tông Việc ñổ diễn ra liên tục tạo thành dòng chảy tự do và bê tông chiếm chỗ ñẩy dần bentonite ra khỏi hố khoan.

- Các ống ñổ bê tông ñược ñặt lên giá ñỡ và vệ sinh ngay sau khi tháo ñểtránh hiện tượng tắc ống cho những lần ñổ sau.

- Trong suốt quá trình ñổ bê tông tránh không ñể bê tông tràn ra miệng phễu rơi vào trong lòng cọc làm ảnh hưởng tới chất lượng của bentonite và bê tông cọc.

- Trong quá trình ñổ bê tông phải thường xuyên kiểm tra theo dõi cao ñộchân ống cho phù hợp và kiểm soát ñược chất lượng thành vách hố khoan.- Cao ñộ ñổ bê tông cuối cùng phải cao hơn cao ñộ ñáy ñài cọc tốt thiểu là1 –1.5 m tuỳ theo thiết kế.

- Quá trình ñổ bê tông ñược thể hiện trong các báo cáo chi tiết theo các biểu mẫu có sẵn và có sự xác nhận của cán bộ thi công và tư vấn giám sát.

Trang 13

6 Rút ống vách vàlấp ñầu cọc

Rút ống vách

Ống vách cần ñược rút lên ngay trong thời gian ñịa chất xung quanh chưa cốkết chắc chắn vàbê tông còn có ñộdẻo và chưa ninh kết nhằm ñảm bảo bê tông không bịkéo theo khi rút ống vàpháv kết cấu ban ñầu của bê tông.

Trong quátrình rút ống vách phải ñảm bảo ống giữthẳng ñứng và ñồng trục với cọc.

Sau khi ống ñược rút lên cần kiểm tra khối lượng bê tông và cao ñộ ñầu cọc nhằm ñảm bảo tiết diện cọc không bịthu nhỏvàbê tông không bị ẫn bùn ñất xung quanh do áp lực của ñất, nước, mùn khoan…trong trường hợp cần thiết phải bổxung ngay bê tông trong quátrình rút ống.

Bóa rungthñy lùc

Bª t«ng cäc

Bóa rungthñy lùc

Bª t«ng cäc

Trang 14

Lấp ñầu cọc

Cọc sau khi ñổ bê tông ñến cao ñộthiết kếvàbê tông cọc ñã ninh kết sẽ ñược lấp lại ñể ñảm bảo tránh các tác ñộng của bên ngoài ñến sựhình thành cường ñộcọc và ñồng thời trảlại mặt bằng thi công các cọc tiếp theo, thuận tiện cho máy móc thi công di chuyển.

Vật liệu dùng ñểlấp ñầu cọc cóthểd ng ñất cấp II, gạch vỡhoặc c t thô ñầm kỹ.

7 Kiểm tra, nghiệm thu

Việc kiểm tra, giám sát chất lượng vànghiệm thu cọc khoan nhồi phải ñược thực hiện tại hiện trường vàphải căn cứvào kết quảthínghiệm của các phòng thínghiệm.

Các dụng cụ, thiết bịkiểm tra chất lượng thi công cọc phải ñảm bảo ñộchính xác, tin cậy.

Các hồ sơ, tài liệu nghiệm thu, các kết quảthínghiệm…phải ñầy ñủvà ñảm bảo chính xác.

Các cán bộkỹthuật, các thínghiệm viên làm công tác thínghiệm, kiểm tra, giám sát vànghiệm thu kỹthuật chất lượng phải có ñủtrình ñộchuyên môn và ñược ñào tạo.

Trang 15

thi công cọc khoan nhồi

1 – Không rút ñược ñầu khoan lên 2 – Không rút ñược ống vách lên3 – Sập vách hố khoan

4 – Trồi cốt thép khi ñổ bê tông5 – Gặp hang caster khi khoan

1 Không rút ñược ñầu khoan lên

Do một nguyên nhân nào ñó như mất ñiện máy phát, hỏng cẩu làm gián ñoạn quátrình khoan cọc, cần phải rút ñầu khoan lên ngay, ñầu khoan bịkẹt ở ñáy lỗkhông cẩu lên ñược cũng không thểnhổ lên ñược.

Nguyên nhân làdo hiện tuợng sập vách phần ñất ñã khoan duới ñáy ống vách, ñất sập làm nghiêng ñầu khoan, ñầu khoan bị vướng vào ñáy ống vách vàbịtoàn bộphần ñất sập xuống bao phủ Do vậy không thểrút ñầu khoan lên ñược

Trang 16

Cách tiến hành như sau:

Dùng vòi xói áp lực cao xói hút phần ñất ñã bịsập vàx i sâu xuống dưới ñầu khoan mục ñích làm cho ñầu khoan trôi xuống dưới theo phương thẳng ñứng ñểkhỏi bịnghiêng vào thành vách Sau ñómới cẩu rút ñầu khoan.

Lưu ý:Trong suốt quátrình xói hút luôn giữcho mực nước trong lỗkhoan ổn ñịnh ñầy trong ống vách ñểgiữổn ñịnh thành lỗ khoan dưới ñáy ống vách.

2 Không rút ñược ống vách lên

Nguyên nhân

Do ñiều kiện ñất (chủyếu làtầng cát) Lực ma sát giữa ống chống v i ñất ởxung quanh lớn hơn lực nhổlên ( lực nhổvàlực rung) hoặc khả năng cẩu lên của thiết bị àm lỗ không ñủ Trong tầng cát thìsựcốkẹp ống thường xảy ra, do ảnh hưởng của nước ngầm khálớn, ngoài ra còn do ảnh hưởng của mật ñộc t với việc cát cốkết lại dưới tác dụng của lực rung Còn trong tầng sét, do lực dính tương ñối lớn hoặc do tồn tại ñất sét nở

Ống vách hoặc thiết bịtạo lỗnghiêng lệch nên thiết bịnhổống vách không phát huy hết ñược năng lực.

Thời gian giữa hai lần lắc ống dài quácũng làm cho khórút ống

Trang 17

Biện pháp phòng ngừa, khắc phục

Sau khi kết thúc việc khoan lỗvà trước lúc ñổbê tông phải thường xuyên rung lắc ống, ñồng thời phải thửnâng hạống lên một chút ( khoảng 15 cm) ñểxem córút ñược ống lên hay không Trong lúc thửnày không ñược ñổbê tông vào.

Khi sửd ng năng lực của bản thân máy mànhổống chống không lên ñược thìcóthểthay bằng kích dầu có năng lực lớn ñểkích nhổống lên.

Phải ñảm bảo hướng nhổlên của máy trùng với hướng nhổlên của ống Nếu ống bịnghiêng lệch thìphải sửa ñổi thếmáy cho chuẩn.

Chọn phương pháp thi công vàthiết bị thi công ñảm bảo năng lực thiết bị ñủ ñáp ứng nhu cầu cho công nghệkhoan cọc.

3 Sập vách hốkhoan

Các nguyên nhân chủyếu ởtrạng thái tĩnh:

ðộdài của ống vách tầng ñịa chất phía trên không ñủqua các tầng ñịa chất phức tạp.

Duy trìáp lực cột dung dịch không ñủ.

Mực nước ngầm cóáp lực tương ñối cao

Trong tầng cuội sỏi có nước chảy hoặc không có nước làm trong h khoan xuất hiện hiện tượng mất dung dịch.

Tỷtrọng vàn ng ñộcủa dung dịch không ñủ.

Do tốc ñộkhoan lỗnhanh quá nên chưa kịp hình thành màng dung dịch ở trong lỗ.

Trang 18

Các nguyên nhân chủyếu ởtrạng thái ñộng

Ống vách bịbiến dạng ñột ngột hoặc hình dạng không phùh p.

Ống vách bị ñóng cong vênh, khi ñiều chỉnh lại làm cho ñất bị bung ra.

Khi ñào hoặc xúc mạnh cuội sỏi dưới ñáy ống vách làm cho ñất ởxung quanh bịbung ra.

Khi hạkhung cốt thép va vào thành hốpháv màng dung dịch hoặc thành hố.

Thời gian chờ ñổbê tông quá lâu ( qui ñịnh thông thường không quá24 h) làm cho dung dịch giữthành bịtách nước dẫn ñến phần dung dịch phía trên không ñạt yêu cầu vềtỷtrọng nên sập vách.

Biện pháp xửlý khắc phục

Nếu nguyên nhân sụt lởthành vách do dung dịch giữthành không ñạt yêu cầu thìbiện pháp chung là bơm dung dịch mới cótỷtrọng lớn hơn vào ñáy lỗkhoan và bơm ñuổi dung dịch cũra khỏi lỗ khoan, sau ñómới tiến hành xúc ñất vàvệsinh lỗkhoan Trong quátrình lấy ñất ra khỏi lỗkhoan luôn luôn duy trìmức dung dịch trong lỗ khoan ñảm bảo theo qui ñịnh cao hơn mực nước thi công 2m.

Nếu nguyên nhân do ống vách chưa hạqua hết tầng ñất yếu thìgiải pháp duy nhất làtiếp tục hạống vách xuống qua tầng ñất yếu vàngập vào tầng ñất chịu lực tối thiểu bằng 1m.

Nếu do lực ma sát lớn không hạ ñược ống vách chính thìd ng các ống vách phụhạtheo từng lớp xuống dưới ñểgiảm ma sát thành vách Sốluợng ống vách phụphụthuộc vào chiều sâu tầng ñất yếu Ống vách phụtrong cùng cóchiều dài xuyên suốt và ñường kính

Trang 19

4 Trồi cốt thép khi ñổbêtông

4.1 Trường hợp trồi cốt thép do ảnh hưởng của quátrình rút ống vách

1 Nguyên nhân 1: Thành ống bịméo mó, lồi lõm.

2 Nguyên nhân2: Cựly giữa ñường kính ngoài của khung cốt thép vớthành trong của ống vách nhỏquá, vìvậy sẽbịkẹp cốt liệu to vào giữa khi rút ống vách cốt thép sẽbịkéo lên theo.

3 Nguyên nhân 3:Do bản thân khung cốt thép bịcong vênh, ống vách bịnghiêng làm cho cốt thép ñèchặt vào thành ống.

* Cách xửlý sựcố:

Khi phát hiện cốt thép bịtrồi lên thìphải lập tức dừng việc ñổbê tông lại, rung lắc ống vách di ñộng lên xuống hoặc quay theo một chiều ñểc t ñứt sự vướng mắc giữa khung cốt thép vàống vách

Trong khi ñang ñổbê tông, hoặc khi rút ống lên mà ñồng thời cốt thép vàbê tông cùng lên theo thì ñây làmột sựcốrất nghiêm trọng : hoặc thân cọc với tầng ñất không ñược liên kết chặt, hoặc làxuất hiện khoảng hổng Cho nên trường hợp này không ñược rút tiếp ống lên trước khi gia cố tăng cường nền ñất ñã bị ún xuống.

4.2 Trường hợp cốt thép bịtrồi lên do lực ñẩy ñộng của bêtông (ðây lànguyên nhân chính gây ra sựcốtrồi cốt thép)

Lực ñẩy ñộng bê tông xuất hiện ở ñáy lỗ khoan khi bê tông rơi từmiệng ống xuống (thế năng chuyển thành ñộng năng ) Chiều cao rơi bê tông càng lớn, tốc ñộ ñổbê tông càng nhanh thìlực ñẩy ñ ng càng lớn Cốt thép sẽkhông bịtrồi nếu lực ñẩy ñộng nhỏ hơn trọng lượng lồng thép

Vìvậy cóthểgiảm thiểu sựtrồi cốt thép nếu hạn chếtối ña chiều cao rơi bê tông vàtốc ñộ ñổbê tông Chiều cao này cóthểkhông chế căn cứvào trọng lượng lồng thép.

Trang 20

5 Gặp hang caster khi khoan

Dấu hiệu thường thấy khi mũi khoan gặp hang caster là ñộlún c n khoan tăng ñột ngột, cao ñộdung dịch trong lỗkhoan cóthểbịtụt xuống khi gặp hang rỗng hoặc dâng lên khi trong hang có nước cóáp hoặc bùn nhão.

Sửd ng ống vách phụqua hang caster cũng làmột giải pháp ñang ñược áp dụng nhiều Trong trường hợp phát hiện trước cóhang caster thìsửd ng thiết bịkhoan xoay ống vách là phương pháp hiệu quảnhất

Việc sửd ng ống vách phụqua hang caster kết hợp với ống vách mởrộng bên ngoài ñược tiến hành như sau:

- Bước 1:Sửd ng ống vách mởrộng, rung hạbằng búa rung ñến cao ñộcho phép cóthểrút ñược ống vách lên tuỳ theo năng lực thiết bịhiện có Cóthểkết hợp ñào ñất hoặc xói hút trong ống vách ñểgiảm thiểu lực ma sát thành cọc.

- Bước 2:Khoan trong lòng ống vách mởrộng bằng máy khoan, sau ñódoa lỗ Ống vách thép phụ ñược ép hạ qua hang sau ñótiếp tục khoan và ñổbê tông bình thường.

Ống vách phụ ñược giữlại trong ñất còn ống vách mởrộng cóthể ñược rút lên sau khi khoan xong

Trang 21

III Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

1 Các phương pháp kiểm tra sức chịu tải của cọc

Phương pháp thửtải trọng tĩnh truyền thống

Phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg

Phương pháp thử tĩnh ñộng

Phương pháp thí nghiệm ñộng biến dạng lớn PDA

1.1 Phương pháp thửtải trọng tĩnh truyền thống

ðây là phương pháp trực tiếp xác ñịnh sức chịu tải của cọc, thực chất làxem xét ng xửcủa cọc (ñ lún) trong ñiều kiện cọc làm việc như thực tế dưới tải trọng công trình nhằm mục ñích chính làxác ñịnh ñộtin cậy của cọc ởtải trọng thiết kế, xác ñịnh tải trọng giới hạn của cọc, hoặc kiểm tra cường ñộvật liệu của cọc v i hệsốan toàn xác ñịnh bởi thiết kế.

Chi phícho việc làm ñối trọng sẽc ng lớn khi tải trọng cọc, thửc ng lớn vànhất là nơi sông nước.