Trong thời gian gần đây cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được coi là một phương pháp thi công xây dựng hữu ích đặc biệt trong xử lý nền móng các công trình dân dụng hay các công trình ngầm. Bài viết sẽ phân tích ưu, nhược điểm của loại cọc này, khả năng ứng dụng và quy trình thi công với các công trình tại Hà Nội.
KHOA HC & CôNG NGHê Qui trỡnh thi cụng cc khoan nhồi đường kính nhỏ khu vực Hà Nội Construction procedure of small diameter bored pile in Hanoi area Tường Minh Hồng Tóm tắt Trong thời gian gần cọc khoan nhồi đường kính nhỏ coi phương pháp thi cơng xây dựng hữu ích đặc biệt xử lý móng cơng trình dân dụng hay cơng trình ngầm Trên giới phương pháp nghiên cứu áp dụng thời gian dài Trong báo này, tác giả phân tích ưu, nhược điểm loại cọc này, khả ứng dụng qui trình thi cơng với cơng trình Hà Nội Từ khóa: cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, phương pháp thi cơng, khu vực Hà Nội Abstract Recently, the Small Diameter Bored Pile has been utilized as a useful construction method, especially for foundation reinforcement of civil engineering and underground constructions, this method has been studied and applied for a long time in the world In this paper, based on analyzing advantages and disadvantages of Small Diameter Bored Pile, the application ability and construction procedure of this pile in Ha Noi is proposed in detail Keywords: the Small Diameter Bored Pile, construction method, Hanoi area Tổng quan Tại Hà Nội năm gần nhu cầu xây dựng cơng trình có quy mô từ – 15 tầng với đến tầng hầm điều kiện xây chen phố lớn Việc xây dựng loại cơng trình nói đặt nhiều vấn đề kỹ thuật công nghệ cho nhà thầu kích thước hệ kết cấu móng cơng trình phải nhỏ gọn phải đảm bảo khả chịu tải trọng lớn truyền xuống từ phía trên, biện pháp thi cơng phải hợp lý điều kiện chật hẹp, biện pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách hố đào nói riêng biện pháp thi công hạng mục phầm ngầm nói chung phải đảm bảo an tồn kinh tế điều kiện xây chen Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ nghiên cứu, ứng dụng từ lâu giới xử lý móng cơng trình dân dụng hay cơng trình ngầm.Trong vài năm trở lại Việt Nam cọc khoan nhồi đường kính nhỏ sử dụng ngày nhiều Nghiên cứu tập trung vào việc đưa qui trình thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Hà Nội Giới thiệu cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Cọc khoan nhồi cọc bê tông (tiết diện tròn) đổ chỗ hố sâu tạo phương pháp khoan ống thiết bị, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ thường có đường kính từ 300–600 (mm) Chiều sâu khoan cọc lên tới 40m 2.1 Ưu điểm cọc khoan nhồi đường kính nhỏ • Giá thành hợp lý so với loại móng cọc bê tông cốt thép khác nhờ vào khả chịu tải đầu cọc cao nên số lượng cọc móng giảm • Thi cơng nhanh, gọn giám sát chặt chẽ, thiết bị thi công đơn giản • Độ an tồn thiết kế thi cơng cao Có thể khoan xun tầng đất cứng Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ khoan tới lớp đất chịu lực tốt mà số giải pháp cọc khác khơng làm • Thi cơng hầu hết điều kiện mặt bằng, địa hình, dễ dàng thay đổi chiều sâu mũi cọc, tiết diện cọc theo yêu cầu 2.2 Nhược điểm • Dễ gặp cố thi công: sập thành vách lỗ khoan, bê tông thân cọc không đặc chắc, bê tông mũi cọc bị xốp nước hay bùn khoan lắng đọng đáy hố • Khó kiểm tra xác chất lượng cọc cọc nhỏ khơng đặt ống siêu âm • Q trình thi cơng thép, bê tơng khó khăn đường kính cọc nhỏ ThS Tường Minh Hồng Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: minhhong1905@gmail.com • Mơi trường thi công 2.3 Phạm vi sử dụng • Các cơng trình nhà cao tầng xây chen thành phố, có mặt thi cơng chật hẹp khơng thể đưa máy móc thơng thường vào sử dụng • Móng cơng trình xây chen, chật hẹp • Các cơng trình có u cầu đảm bảo an tồn cho cơng trình lân cận, tránh xảy tranh chấp, đền bù q trình thi cơng • Các cơng trình có địa tầng xen kẹp phức tạp, nhiều vật cản lòng đất • Các cơng trình cải tạo, sửa chữa nâng tầng • Tường chắn đất, tường tầng hầm, chống trượt • Gia cố Quy trình thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Hà Nội 3.1 Công tác chuẩn bị thi công cọc khoan nhồi - Chuẩn bị vật liệu: 80 Mác bê tông theo hồ sơ thiết kế không nhỏ M250, thông thường sử dụng M300 Bê tông trộn máy trộn nhỏ, độ sụt đạt 18 ± Thơng thường để bê T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình Thiết bị khoan cọc nhồi – Cần khoan tháo lắp, Cần khoan tự hành Hình Định vị tim cọc Hình Kiểm tra độ sâu hố khoan tông dễ xuống gia tăng áp lực vữa bê tông lên thành lỗ khoan ta lấy cận độ sụt yêu cầu + Hố khoan tim cọc định vị trình hạ ống vách Tim cọc xác định tim mốc kiểm tra A B vng góc với cách tim cọc khoảng Kiểm tra dụng cụ đo cấp phối, xác định tỷ lệ trộn kiểm tra chất lượng loại vật liệu theo tiêu chuẩn Lấy mẫu thử để kiểm tra mác bê tông cần thiết 3.3 Hạ ống vách • Máy nén khí thổi rửa cọc, máy trộn bê tông Ống vách dùng cho cọc khoan nhồi đường kính nhỏ khơng ngắn 2m dùng để bảo vệ thành hố khoan phần đầu cọc, tránh tượng sập lở đất bề mặt đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thi cơng, ống vách đặt thẳng đứng phải kiểm tra Ống vách thường hạ trực tiếp máy khoan cọc sau tháo bỏ cần khoan • Ống đổ bê tông 3.4 Khoan tạo lỗ, kiểm tra độ sâu hố khoan - Chuẩn bị thiết bị thi công: Thiết bị dùng thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ gồm: • Máy khoan tạo lỗ • Máy bơm bùn áp lực cao • Các dụng cụ đo, thí nghiệm a Khoan tạo lỗ Có dạng máy khoan tạo lỗ bản: Cần khoan tháo lắp cho mặt chật hẹp cần khoan gắn thiết bị tự hành bánh xích Trước khoan tạo lỗ phải kiểm tra độ thẳng đứng theo dây dọi (hoặc dựa vào mực thủy chuẩn) tháp hướng dẫn cần khoan để đảm bảo lỗ khoan không bị lệch nghiêng 3.2 Công tác định vị tim cọc Trong trình khoan tạo lỗ dung dịch khoan tuần hoàn từ đáy giếng khoan trồi lên hố lắng mang theo phần mùn khoan nhỏ lên Nếu trình khoan gặp địa tầng thấm lớn dung dịch khoan bị thấm nhanh, phải nhanh chóng điều chỉnh tỉ trọng dung dịch Trong trường hợp ngừng thi công thời tiết nghỉ qua đêm cầm kiểm tra chắn hố khoan đầy dung dịch không bị thấm tiêu hao ngừng thi công + Chọn trục vẽ vng góc tạo thành hệ tọa độ khống chế, mốc gửi đến chỗ không bị ảnh hưởng q trình thi cơng Từ hệ trục xác định vị trí tim cọc xách định lại, đo kiểm tra tim cọc trước tiến hành khoan + Sai số định vị tim cọc không vượt 5cm S¬ 27 - 2017 81 KHOA H“C & CôNG NGHê Hỡnh Gia cụng lng thộp b Kiểm tra độ sâu hố khoan Dựa số lượng cần khoan đo cần khoan cuối để xác định chiều sâu hố khoan Kiểm tra lại cách dùng thước dây có treo dọi thẳng xng đáy hố khoan sau lấy hết mùn khoan (Hình 3) 3.5 Công tác lấy mùn khoan Một phần mùn khoan đưa lên theo dòng dung dịch, nhiên sau khoan phải dùng mũi vét đặc biệt (mũi lapel) để vét hết đất lại đáy, mũi vét điều kiện địa tầng khác phải dùng loại gầu vét khác nhau, điều kiện mũi cọc nằm tầng đất rời >2m dùng lapel thổi rửa, điều kiện đất dính dùng lapel gầu vét- thổi rửa Cấu tạo gầu vét giống với gầu vét sử dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính lớn Sau vét phơi khoan đáy hố tiến hành bước thả lồng sắt ống đổ bê tông xuống tận đáy hố Trong q trình lấy phơi vét đất lên khỏi lòng lỗ khoan, dung dịch ln ln bơm xuống phần phía bên lỗ khoan để tạo áp nhằm đẩy khối đất nằm bên gầu vét lapel, hỗ trợ lực tời máy khoan 3.6 Công tác cốt thép lắp ống đổ Căn vào vẽ thiết kế để gia công cốt thép Đường kính cốt thép, loại thép, đường kính cốt đai, thép dọc hai bên nghiệm thu trước hạ vào lòng hố khoan Lớp bảo vệ bê tơng thường quy định sau: -Cọc D300 lớp bảo vệ cm -Cọc D400 lớp bảo vệ 7cm Kiểm tra kê bảo vệ, thả đoạn lồng sắt vào hố khoan, nối hàn 15d, nối buộc >30d Định vị chắn lồng thép miệng ống Casting tránh bị tụt đổ bê tông Sau hạ lồng sắt tiến hành lắp ống đổ bê tông, cần làm bùn đất, vữa bê tơng dính vách trong, vách ống sau đổ bê tông, lúc bảo quản di chuyển 3.7 Công tác thổi rửa đáy hố khoan Đây công tác quan trọng q trình thi cơng cọc khoan nhồi Sau vét phôi khoan mũi lapel lượng mùn khoan lắng đọng trở lại hố khoan mà q trình vét khơng đưa lên khỏi hố khoan Vì sau hạ lồng thép ống đổ bê tông cần phải vệ sinh đáy hố khoan a.Phương pháp dùng khí nén (Thổi rửa tuần hồn nghịch) 82 Hình Hạ lồng thép Dùng ống PVC chun dụng có đường kính lòng từ 10 đến 20mm đưa vào lòng ống đổ bê tơng đầu ống cách đáy hố khoảng đảm bảo dung dịch tuần hồn khơng để mực dung dịch hố bị tụt thấp (từ 1m đến 1,5m) Dùng khí nén áp suất khoảng 4-5kg/cm2, bơm vào ống PVC, dung dịch khoan lòng ống đổ hòa lẫn với khơng khí nên giảm tỷ trọng chênh áp theo miệng ống đổ, tạo thành dòng dung dịch chảy ngược mạnh từ đáy hố khoan lên miệng ống đổ ngoài, theo cặn lắng mùn sót lại đáy hố khoan Trong trình thổi rửa tuần hoàn nghịch, dung dịch khoan bơm liên tục vào miệng hố khoan để đảm bảo mực dung dịch lỗ khoan ln ln đầy Q trình thổi rửa liên tục xoay ống đổ để đảm bảo dòng dung dịch chảy theo phương mũi cọc, rút ngắn thời gian thổi rửa, tăng hiệu suất thổi rửa b.Phương pháp dùng bơm cao áp lưu lượng lớn (thổi rửa tuần hồn thuận) Đối với địa tầng có tính bở rời, dễ bị sạt lở địa tầng cát, cát, bùn lỏng… ta phải dùng bơm ép ngược trình vệ sinh hố khoan Dùng bơm cao áp bơm dung dịch khoan vào lòng ống đổ, với lưu lượng dung dịch bơm vào đạt tới 50m3/h dung dịch theo ống đổ xuống đến đáy hố khoan trào ngược miệng lỗ khoan theo vành khuyên thành ống đổ lỗ khoan, q trình vận động dung dịch lòng hố khoan từ đáy hố lên miệng hố, dung dịch mang theo mùn cặn lắng lơ lửng lòng hố khoan Ưu điểm lớn phương pháp thổi rửa thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ mực dung dịch lòng hố khoan khơng bị tụt xuống, dung dịch đáy hố trước lúc đổ bê tơng có thơng số tương đương dung dịch bơm vào hố, thích hợp với địa tầng chất bở rời để thổi rửa trì chống cặn lắng sau thổi đáy lỗ hố khoan máy nén khí Sau thổi xong đổ bê tơng thời gian không chậm phút công tác chuẩn bị đầy đủ Tùy theo địa chất đường kính cọc áp dụng biện pháp thổi rửa kết hợp hai phương pháp thổi q trình thi cơng 3.8 Quy trình đổ bê tơng T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Bê tơng đổ sau kết thúc cơng tác vệ sinh Hình Sơ đồ hệ thơng thổi rửa hố khoan Hình Đổ bê tông cọc nhồi hố khoan khoảng thời gian không phút Thời gian đổ bê tông cọc không để đảm bảo độ liên tục chất lượng bê tông cọc Trước đổ bê tông cần kiểm tra van ngăn cách đảm bảo cho dung dịch không trở lại xâm nhập bê tông đổ mẻ bê tông đầu tiên, bảo đảm giữ cho mẻ bê tông liên tục xuống tới đáy để choán chỗ đáy hố khoan (chỉ ngừng thổi đổ bê tông máng trộn có khối lượng vữa bê tơng lớn dung tích ống đổ dung tích 0,8m cọc) thi công, công tác quản lý kiểm tra phải thực nghiêm ngặt (trước, sau thi công) nhằm đảm bảo chất lượng cọc Trong q trình thi cơng cọc nhồi đường kính nhỏ, ảnh hưởng đến cơng trình lân cận khơng đáng kể, dó giảm chi phí phát sinh đền bù, sửa chữa cơng trình lân cận, đẩy nhanh tiến độ thi cơng tổng thể tồn cơng trình 3.9 Rút ống Vách Sau kết thúc đổ bê tông 15- 20 phút, ta tiến hành rút ống Vách lên 3.10 Kiểm tra chất lượng cọc Với mặt thi công cho phép thể kiểm tra sức chịu tải cọc thí nghiệm nén tĩnh (tải thí nghiệm lấy 1,5÷3 lần tải thiết kế) Với cọc D400 trở lên đặt hai ống siêu âm dùng đầu đo siêu âm kiểm tra chất lượng cọc thử PlT Kết luận Cọc nhồi đường kính nhỏ (300÷600) sử dụng thi cơng xử lý móng nhiều cơng trình Việt Nam thể ưu điểm định tạo độ tin cậy cho người sử dụng Với phương pháp tính theo TCVN 10304:2014, sức chịu tải cọc thực tế lớn đáng kể so với tính tốn thiết kế ban đầu đảm bảo yêu cầu thiết kế sức chịu tải Thiết bị thi công cấu tạo đơn giản, thiết bị rẻ, dễ vận hành chế tạo Cũng cọc nhồi đường kính lớn, q trình thi cơng cọc nhồi đường kính nhỏ đòi hỏi kinh nghiệm kĩ sư Tuy nhiên, chưa có tiêu chuẩn, dẫn cụ thể qui trình thi cơng, giám sát cho cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Do cần thiết phải có nghiên cứu tổng kết phạm vi nước sớm ban hành tiêu chuẩn thi cơng cọc nhồi đường kính nhỏ làm cho công tác quản lý chất lượng thi công./ Tài liệu tham khảo TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9395 - 2012: Cọc khoan nhồi – Thi công nghiệm thu TCVN 9396 - 2012: Cọc khoan nhồi – Xác định tính đồng bê tông Phương pháp xung siêu âm Đỗ Đình Đức, Lê Kiều, Kỹ thuật thi cơng tập 1, Nhà xuất xây dựng, 2004 Nguyễn Đình Thám, Trần Hồng Hải, Cao Thế Lực, Kỹ thuật thi công xây dựng Tập I - Công tác đất, cọc thi công bê tông chỗ, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2013 Cấn Ngọc Lĩnh (2010), Cọc nhồi đường kính nhỏ thị Việt Nam – Luận văn thạc sỹ (Đại học Kiến Trúc Hà Nội) Phạm Đức Mạnh (2011), Ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ thi cơng tầng hầm cơng trình xây chen thành phố Hà Nội – Luận văn thạc sỹ ( Đại học Kiến Trúc Hà Nội) S¬ 27 - 2017 83 ... lớn, q trình thi cơng cọc nhồi đường kính nhỏ đòi hỏi kinh nghiệm kĩ sư Tuy nhiên, chưa có tiêu chuẩn, dẫn cụ thể qui trình thi cơng, giám sát cho cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Do cần thi t phải... học Kiến Trúc Hà Nội) Phạm Đức Mạnh (2011), Ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ thi cơng tầng hầm cơng trình xây chen thành phố Hà Nội – Luận văn thạc sỹ ( Đại học Kiến Trúc Hà Nội) S¬ 27 -... ban hành tiêu chuẩn thi công cọc nhồi đường kính nhỏ làm cho cơng tác quản lý chất lượng thi công. / Tài liệu tham khảo TCVN 10304:2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thi t kế TCVN 9395 - 2012: Cọc khoan