ViÖc lùa chän c«ng nghÖ cäc khoan nhåi chÝnh lµ viÖc lùa chän c«ng nghÖ khoan t¹o lç.. Còng nh c¸c c«ng nghÖ khoan t¹o lç kh«ng sö dông v¸ch xoay, viÖc gi÷ æn ®Þnh thµnh v¸ch b»ng dung [r]
(1)Chương 5
mãng cäc ®êng kÝnh lớn Bài 1: Giới thiệu cọc đường kính lớn
I Vấn đề chung cọc đường kính lớn
1 Kh¸i qu¸t chung
Cọc đường kính lớn thường có đường kính 800~2500 mm (và cịn lớn hơn) Hiện nay,
cầu lớn nhà cao tầng sử dụng móng cọc cọc đường kính lớn 2 Ưu điểm cọc đường kính lớn
- Đối với móng sử dụng cọc vng (đường kính nhỏ) tải trọng tăng tăng số cọc mà khơng có khả tăng kích thước chiều dài cọc hạn chế thiết bị đóng cọc Khi phải mở rộng bệ cọc gây lãng phí lớn kính tế Nếu thay cọc đường kính lớn nên hạ đến độ sâu lớn nhiều so với cọc đường kính nhỏ, đặt mũi cọc tầng đất tốt tầng đá gốc nằm sâu
- Sức chịu tải cọc đường kính lớn thường lớn nhiều so với cọc đường kính nhỏ, số lượng cọc móng giảm đáng kể, có nghĩa kích thước bệ cọc giảm cơng tác thi công rút ngắn lại làm giảm thời gian thi cơng cơng trình, giảm chi phí quản lý chung, nhân cơng chi phí kho bãi
- Cọc đường kính lớn có độ cứng tương đối lớn, nên độ cứng hệ bệ~cọc có độ cứng tốt so với hệ bệ~cọc móng cọc đường kính nhỏ, móng cọc đường kính lớn có khả chịu lực ngang mơmen tốt
- Hiện có nhiều cơng nghệ đại thi cơng cọc đường kính lớn, mở nhiều triển vọng phát triển móng cọc đường kính lớn
3 Nhược điểm móng cọc đường kính lớn
Móng cọc đường kính lớn kinh tế số lượng cọc móng nhiều, cịn số lượng cọc móng cọc đường kính lớn thường khơng có tính kinh tế
(2) Do số lượng cọc sức chịu tải cọc lớn, thi công để xảy vấn đề hỏng hay cọc có vấn đề chất lượng khó khăn để xử lý móng Do thi cơng địi hỏi mày móc phải chun dụng tình trạng phục vụ tốt, trình độ nhân viên kỹ thuật phải nắm vững có chuyên mơn giỏi, làm cho nhà thầu gặp khó khăn vấn đề nhân lực
II Ưu nhược điểm cọc ống B.t.c.t đường kính lớn
Cọc ống B.T.C.T đường kính lớn sử dụng cho cơng trình xây dựng cầu Việt Nam có loại đường kính từ 800mm đến 1600mm Nhưng hay sử dụng loại có đường kính 1000mm Cọc ống bê tơng cốt thép đường kính lớn chế đúc nằm với đường kính từ 3m cho cầu Việt Trì - Vĩnh Phú khơng sử dụng Đường kính cọc ống cịn phụ thuộc vào khả rung hạ thiết bị có (≤1.6m) Năm 1964, cọc bê tông cốt thépΦ1550 áp dụng cầu Hàm Rồng Loại đường kính thường áp dụng thời gian qua 1000 mm, ví dụ cầu Đò Quan, Phú Lương, Quang Trung–Cần Thơ, Trung Hà
Việc đúc cọc ốngΦ1600mm sử dụng phương pháp đúc ly tâm phương pháp đúc nằm bãi đúc gần công trường Việc hạ cọc ống bê tông cốt thép thực búa chấn động kết hợp xói hút lấy đất lịng cọc
Khi hạ cọc đến cao độ thiết kế thường lấp lịng cọc bê tơng đổ theo phương pháp ống dịch chuyển thẳng đứng
Bên cạnh phương án cọc ống B.T.C.T, giải pháp cọc ống B.T.C.T ứng suất trước tổ chức Tư vấn thiết kế quan tâm Giải pháp cọc ống B.T.C.T ứng suất trướcΦ1000 mm sử dụng cho cầu An Dương II Hải Phòng Quốc Lộ Ưu điểm mômen uốn gây nứt cho phép lớn so với thích hợp với trường hợp cọc chịu tải trọng ngang lớn dễ dàng việc vận chuyển, cẩu lắp, khắc phục phần xâm thực nước biển kéo dài tuổi thọ cọc Nhưng giải pháp chưa thực chưa tự sản xuất cọc ống B.T.C.T ứng suất trước đường kính lớn mà phải nhập ngoại giá thành tới chân cơng trình q cao
1 Ưu điểm
- So vi cc khoan nhồi, cọc ống có ưu điểm việc thi công cọc không phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết điều kiện địa chất thuỷ văn
- Cọc ống bê tơng cốt thép đường kính lớn rung hạ qua nhiều tầng đất mềm yếu, hạ cọc qua tầng cát chảy hạ cọc nơi có mực nước ngầm cao Đối với trường hợp thi cơng móng cọc khoan nhồi phải sử dụng phương pháp khoan vách xoay phương pháp khác có ống chống để lại khơng rút lên sau thi công, gây tốn lớn
(3)- Cọc ống sau hạ xuống đến chiều sâu thiết kế đổ bê tơng lấp lịng khơng (tuỳ thuộc điều kiện cụ thể cơng trình), cọc ống B.T.C.T đường kính lớn so với loại cọc khác cọc ống loại tiết kiệm vật liệu
2 Nhược điểm
Việc hạ cọc ống thường phức tạp tốn nhiều thời gian thi công so với cọc khoan nhồi Đặc biệt hạ cọc qua tầng địa chất phức tạp có lẫn đá tảng vật liệu phế thải công tác lấy chướng ngại vật gặp nhiều khó khăn
Hạ cọc búa chấn động nên tạo rung chấn ảnh hưởng vùng xung quanh nên thi công cơng trình mà gần cơng trình khác bị biến dạng gây nguy hiểm
III Ưu nhược điểm móng cọc khoan nhồi 1 Ưu điểm
- Thời gian thi công nhanh, điều kiện địa chất khơng có đặc biệt ngày thi cơng từ 1~2 cọc, giảm đáng kể thời gian thi cơng móng
- Có thể xây dựng cơng trình gần cơng trình kiến trúc mà trình sử dụng lây dài có biến dạng lớn Phương án đóng cọc, rung hạ cọc tường vây cọc ván thép gây rung động làm phát triển biến dạng cơng trình lân cận
- Thi cơng khu dân cư, thành phố…những nơi theo tiêu chuẩn môi trường khơng cho
phÐp g©y tiÕng ån lín
- Móng cơng trình đặt bãi thải, có loại vật liệu khác không sử dụng giải pháp móng khác mặt kỹ thuật
- Vì điều kiện đất tải trọng mà kích thước cọc vượt q kích thước cọc đóng - Thi công trường hợp chiều cao thi công hạn chế nhà xưởng họăc
gÇm cÇu
- Móng cơng trình đặt đất đá phong hố có thành phần độ chặt khác - Thi cơng cải tạo nâng cấp cơng trình sử dụng
2 Nhược điểm
Đòi hỏi dây chuyền máy móc thi cơng đồng bộ, giá trị đầu tư cao
Khi thi công qua vùng có hang động Karst, nơi đá bị nứt nẻ lớn đất yếu phải sử dụng ống chống để lại khơng rút lên, sau đổ bê tơng nên giá thành cao
(4) Lượng đất bùn thải lớn gây ảnh hưởng đến mặt khu vực thi công, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt thi công thành phố
Phải đặc biệt quan tâm đến điều kiện địa chất khu vực thi cơng, khơng có biện pháp chống vách hợp lý gây lún sập làm biến dạng vùng đất xung quanh, nguy hiểm cho cơng trình liền kề
Địi hỏi đội ngũ cán thi cơng phải có trình độ cao chuyên ngành địa kỹ thuật
Bµi 2: cÊu tạo móng cọc ống Đường kính lớn
I Cọc ống bê tông cốt thép
1 Thông số cäc
- §êng kÝnh cäc D = 800~2000 mm
- Chiều dài cọc thường từ 20~50 m (có thể lớn 50 ~70m nữa) Chiều dài
một đốt cọc từ 5~10m
- Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có mác #300 Chiều dày bê tông thành cọc thường từ 8~20cm
2 Cèt thÐp cho cäc (1) Cèt thÐp däc
- Thường có đường kính từ 12~25mm (CT5), số tính tốn định Cốt
thép dọc bố trí suốt chiều dài cọc thay đổi số lượng thép
- Cốt thép dọc, có số lượng mặt cắt ngang bố trí lớp đặt khoảng phần chiều dày bê tơng thành cọc Cịn số lượng nhiều bố trí thành lớp hai mép bê tông thành cọc
(2) Cèt thép đai
- Dùng cốt đai xoắn có đường kÝnh tõ 6~10mm
- Bước cốt đai từ 50~200mm, đầu đốt cọc bước cốt đai dày từ 50, 75mm
giữa đốt cọc bước cốt đai từ 100~200mm
(5)Th êng cã cá ch nối sau:
(1) Nối bulông + mỈt bÝch
- Ưu: thi cơng nhanh thuận tiện Khơng địi hỏi máy móc hỗ trợ
- Nhược: tính đồng đốt cọc Cần chế tạo xác khơng khó lắp ráp trường Đồng thời phải có biện pháp chống gỉ cho bulông nối
(2) Nèi b»ng hµn
- Ưu: thi cơng nhanh đảm bảo tính an tồn cao
- Nhược: tính đồng đốt cọc Chất lượng đường hàn cần phải kiểm soát Và hàn nhiệt độ cao làm ảnh hưởng đến tính chất bê tông thép vùng xung quanh chỗ hàn Đồng thời phải ý đến việc chống gỉ cho mối nối
4 Liên kết cọc vào bệ cọc chân cọc vào tầng đá gốc (1) Liên kết cọc vào bệ cọc
Cọc sau thi công, phần bê tông đầu cọc bị đập vỡ để chừa cốt thép dọc đổ bê tông bệ cọc, phần cọc không bị đập vỡ ngập vào bệ cọc với chiều dài tối thiểu 15 cm Phần cốt thép dọc cọc sau đập vỡ phần bê tơngóit dài 20D~40D (D: đường kính cốt thép), bố trí cấu tạo lại đầy đủ với cốt đai cọc thiết kế kỹ thuật, đổ bê tông bệ cọc
(2) Liên kết chân cọc vào tầng đá gốc
Khi hạ cọc đến tầng đá gốc, lấy đất lòng cọc, dùng mũi khoan đá để khoan tạo lỗ vào tầng đá gốc chiều sâu D (đường kính cọc) 1m Sau lắp dựng lồng thép có đầy đủ cốt dọc cốt đai (với chiều dài tối thiểu 2D) Cuối đổ bê tông đoạn chân cọc với chiều dài 2D (nếu lịng cọc khơng đổ bê tơng lấp lịng)
VÝ dơ vỊ c¸c th«ng sè cđa cäc èng D=1000mm
Đối với cọc bê tông cốt thép 1000 mm thường đúc nằm chỗ đốt dài m, thông số chủ yếu sau: Mác bê tông đúc cọc: R400 kg/cm2, cốt thép chủ: 32
Φ 22mm CT5, cốt đai xoắn Φ6mm bước 50mm đoạn đầu đốt, bước 100 mm đoạn đốt Mối nối đốt 32 bu lơng 22mm vị trí mặt bích Chiều dày thành cọc 120 mm Việc chế tạo cọc ống bê tông cốt thépΦ1000 mm cần ý đến việc chế tạo mặt bích bảo dưỡng bê tơng sau đúc Độ xác mặt bích định độ xác khả nối ghép đoạn cọc ống Sau đúc cọc 4h bảo dưỡng cọc nước nóng lịng cọc việc đúc bãi ngồi hin trng
(6)Đường kính mặt bích: + mm Đường kính mặt bích: mm
Cự ly tim lỗ bắt bu lông: mm
Độ nghiên mặt bích so với đường tim cọc: 0.2 % Các sai số cho phÐp chÕ t¹o cäc èng:
Chiều di t cc: 20 mm
Đường kính ngoài: + mm
ChiỊu dµy thµnh èng: + 10 mm0 mm
Chiều dày lớp phòng hộ: + mm–0 mm
(7)SEC
T
IO
N
B
-B
SCA
LE
1:10
SECT
IO
N
A
-A
SCA
LE
1:10
A
SECT
IO
N
A
-A
SCA
LE
1:2
0
A
B
(8)H×nh 88 - Cèt thÐp cọc ống BTCT cầu Tân Đệ (Thái bình)
Bài 3 Thi công cọc ống đường kính lớn
II Công nghệ hạ cọc bê tông cốt thép đường kính lớn
1 Thiết bị lựa chọn thiết bị
Hạ cọc ống bê tơng cốt thép đường kính lớn thường sử dụng búa chấn động kết hợp với việc lấy đất lòng cọc Để lấy đất lịng cọc sử dụng gầu ngoạm xói hút
Búa chấn động có phận lệch tâm Khi thi công, búa gắn chặt vào đầu cọc, cho búa hoạt động lệch tâm quay tạo chuyển động dao động dọc trục, chuyển động truyền dọc theo chân cọc làm phá vỡ kết cấu đất xung quanh thân cọc mũi cọc làm giảm ma sát, trọng lượng búa cọc, cọc hạ đến chiều sâu thiết kế
Việc chọn búa để hạ cọc ống phải phù hợp với sức chịu tải cọc Búa phù hợp có thơng số kỹ thuật thoả mãn đẳng thức sau:
Q K
P nK
N
Q d tt
7 . 0 1 . 150 5 . 0 (158) Trong ú:
Ptt Sức chịu tải tính to¸n cđa cäc (T)
Q Trọng lượng tồn hệ thống chấn động gồm: cọc, búa chấn động, đầu cọc (T) Nd Công suất danh nghĩa động điện búa chấn động (kW)
K Mômen lệch tâm búa chấn động (T.cm) n Số vòng quay lệch tâm phút λ Hệ số phụ thuộc vào tính chất đất
Đối với việc hạ cọc ống đường kính lớn cho cơng trình cầu thời gian qua thường sử dụng loại búa chấn động BП170 BY16
2 Trình tự thi công
Cc ng bờ tụng cốt thép đư ờng kính 1000 mm thi cơng búa chấn động kết hợ p vớ i xói hút đất lòng cọc đư ợ c thực qua cá c bư c sau:
(9) Dùng cần cẩu cọc ống (một đốt rời hai đốt liên kết với tuỳ thuộc vào khoảng cách từ cao độ đáy sông đến đỉnh sàn thi công) đặt vào ô dự kiện hạ cọc khung dẫn hướng Cọc phải đặt xác vào vị trí đảm bảo độ xác theo phương thẳng đứng Bằng trọng lượng thân cọc cắm sâu vào tầng bùn phủ đến m Kẹp cọc vào khung dẫn hướng trước tháo móc cẩu tránh cọc tiếp tục tụt xuống Cẩu nối đốt tiếp theo, tháo hệ thống kẹp cọc với khung dẫn hướng, hạ móc cẩu, cọc tụt xuống trọng lượng thân
Búa chấn động BП170 tương đương lắp tổ hợp với chụp đầu cọc sàn thi công, dùng cẩu cẩu tổ hợp búa chấn động lên đầu cọc, liên kết búa chấn động chụp đầu cọc chụp đầu cọc mặt bích đầu cọc phải dùng rông đen vênh để chống lỏng Nối nguồn điện 380V/50 Hz qua tủ điều khiển vào búa chấn động Đóng điện chờ búa chấn động hoạt động khoảng 1-2 phút, dừng lại để xiết lại bulông liên kết Việc hạ cọc thực theo chu kỳ từ đến 10 phút, sau dừng lại để kiểm tra tình trạng liên kết Khi mép đà giáo cịn cách sàn thi cơng khoảng 0,5 m dừng lại, tháo búa chấn động đặt xuống sàn thi công để nối đoạn cọc
Tiếp tục hạ cọc tốc độ hạ cọc giảm xuống ~ cm/phút ngừng hạ coc, tháo búa chấn động ra, lắp máy hút bùn có gắn vịi xói (Máy xói hút kết hợp) để lấy đất lịng cọc Trong q trình xói hút ln đảm bảo lưu lượng bơm vào lòng cọc lớn lưu lượng nước hút Phải khống chế cao độ xói hút cao cao độ chân cọc từ 0.5 ữ m tuỳ thuộc vào lớp đất cọc xuyên qua trừ trường hợp lớp đất hạ cọc lớp sét dẻo cứng xói hút đến chân cọc Sau tiếp tục lắp búa chấn động hạ cọc
Để hạ đầu cọc xuống cao độ thiết kế sử dụng đoạn cọc dẫn thép
Làm vệ sinh lòng cọc, đặt lồng cốt thép (nếu có) đổ bê tơng độn ruột cọc phương pháp rút ống thẳng đứng, cần ý đến độ linh động bê tông chiều sâu nằm bê tông ống đổ bê tông
Đối với trường hợp cần hạ cọc ống đến tầng đá gốc vững thường sử dụng hai loại khoan xoay khoan chng Khoan xoay có ưu điểm trọng lượng nhỏ tốc độ khoan chậm nhiều so với khoan chng Trong q trình hạ cọc, tốc độ hạ giảm đột ngột cần dừng lại Việc xử lý chướng ngại vật tảng đá mồ cơi, vỉa đá nghiêng…được
thùc hiƯn nh sau:
- Làm lòng cọc để lộ chướng ngại vật vỉa đá
- Đổ bê tông bịt đáy che phủ
- Dùng khoan khoan phá chướng ngại vật
- TiÕp tơc h¹ cäc
Bài 4: Cấu tạo cọc khoan nhồi
I cấu tạo cọc khoan nhồi đường kính lớn
(10)(1) Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông 22TCN 272-05
(2) Tiêu chuẩn XDVN 326-2004: Cọc khoan nhồi, thi công nghiệm thu (3) Tiêu chuẩn TCXD 206-1998: Cọc khoan nhồiThi công nghiệm thu
(4) Tiêu chuẩn 22TCN 257-2000: Tiêu chuẩn thi công nghiƯm thu cäc khoan nhåi (5) Tiªu chn 22TCN 272-05: Tiêu chuẩn thiết kế cầu
1 Thông số cäc
Các cọc bê tơng đúc chỗ có mặt cắt đặn có dạng thon đoạn đúc vỏ ống thép có mở rộng chân đúc lỗ giếng khoan
Diện tích chân cọc nhỏ phải 64 500 mm2 Diện tích mặt cắt ngang mũi
cọc phải 32300 mm2 Với đoạn kéo dài phía chân cọc, kích
thc nh nht phải lấy theo quy định cọc đúc sẵn Điều 5.13.4.3
Đường kính cọc khoan thường D=800 ~ 2500mm (có thể lên tới 3000 ~ 4000 mm) tối thiểu không nhỏ 750mm Nếu trụ dạng thân cột đường kính cột trụ phải đường kính cọc khoan Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có mác≥300
Chiều sâu chôn cọc khoan phải đủ để cung cấp khả chịu tải thẳng đứng ngang phù hợp chuyển vị chấp nhận Chiều dài cọc thường từ 30 ~ 50 m (có thể đến 100m)
Mũi cọc thường đặt vào tầng đá gốc lớp đất tốt có số SPT thường khoảng 50 Thực tế thiết kế, đặt mũi cọc tầng đá cứng hay sét chặt có trị số SPT khoảng N50 tính tới thành phần sức chống mũi cọc, cịn khơng tính phần ma sát thành bên xác định sức chịu tải cọc
Trong đất sét cứng sử dụng cọc mở rộng chân để tăng diện tích mũi cọc để giảm áp lực chống mũi hay để tăng sức kháng nhổ
Với cọc ngàm vào đá yêu cầu có ống vách xuyên qua lớp đất bên trên, hồ sơ thi công phải rõ đường kính hốc đá khoan phải nhỏ đường kính vách 150 mm Với cọc ngàm vào đá khơng cần có ống vách qua lớp đất bên trên, đường kính hốc khoan đường kính thân cọc qua lớp đất Việc thiết kế phải dựa vào đường kính hốc đá cụ thể
Trong đất dính cứng, dùng đáy mở rộng, loe hình chng doa mũi cọc để tăng thêm diện tích tựa nhằm giảm áp lực đầu cọc đơn vị để tạo thêm sức kháng chống tải trọng kéo lên
(11)Trong thực tế, phải xét tới việc chôn cọc tới độ sâu lớn để tránh khó khăn chi phí cho việc đào mở rộng đáy
Tránh dùng cọc nghiêng Khi cần tăng sức kháng đỡ theo phương ngang nên tăng đường kính cc hay s lng cc
Giá thành cọc khoan nhồi dựa hai yếu tố: đường kính cọc chiều sâu lỗ khoan
2 Bê tông cho cäc khoan nhåi
Bê tông cọc khoan nhồi đổ trực tiếp trường theo phương pháp đổ bê tơng nước, u cầu chất lượng bê tông phải đặc biệt quan tâm
Về cấp phối bê tông: Xi măng, cát, đá, nước trước đưa vào sản xuất bê tông phải kiểm tra chất lượng theo quy định hành: Đá sử dụng kích cỡ 5~20 mm cường độ 600-800kg/cm2 Cát có mơ-đun =2.4~2.8 dùng xi măng porland Nước khơng có tạp chất muối theo quy định quy trình chế tạo bê tơng hành Phụ Gia dùng loại kéo dài thời gian sơ ninh trì độ lưu động
Nếu bê tơng đổ nước phải đạt yêu cầu kỹ thuật bê tông nước Phải thiết kế cấp phối quy trình quy phạm hành bảo đảm yêu cầu vữa bê tông đổ bê tông nước, như: Độ sụt: 16~18 cm; Cường độ bê tông nước: theo yêu cầu thiết kế; Thời gian trì độ lưu động > 40 phút, thời gian độ sụt không 15 cm
Cũng việc thiết kế cấp phối bê tông khác, phải đúc mẫu ép thử cường độ trước cấp bê tông Kết thí nghiệm tỷ lệ phối trộn phải duyệt đưa sử dụng Việc thiết kế cấp phối bê tông phải đảm bảo cường độ bê tông, độ sụt (độ linh động) trước đổ, thời gian sơ ninh bê tơng thời gian trì độ sụt Cấp phối bê tông phải nhuyễn để việc đổ bê tông thuận tiện, tránh gây tắc ống dẫn đổ Để đảm bảo yêu cầu bê tông đổ cọc khoan nhồi cần phải sử dụng phụ gia siêu dẻo có độ tin cậy cao Các yêu cầu thiết kế cấp phối bê tông ví dụ như:
Cường độ đến 28 ngày: Theo yêu cầu thiết kế Thời gian ninh kết :
§é sơt : 17.52.5
Hàm lượng ximăng: ≥350 kg
Đường kính cốt liệu thô không lớn 50 mm 1/3 cự ly mép cốt thép chủ, thường sử dụng đá ~
3 Cèt thÐp cho cäc
Diện tích cốt thép dọc không nhỏ 0,8% Ag, với cốt thép xoắn không nhỏ
(12)Cốt thép cọc khoan nhồi thường chế tạo sẵn thành lồng cốt thép trường với chiều dài từ 8~12m (thường chiều dài thép 12m) Đường kính lồng cốt thép phải lớn đường kính ngồi vị trí mối nối ống đổ bê tông≥100 mm, sai số cho phép lớp bê tông bảo vệ cốt thép chủ 20 mm
(1) Cèt thÐp chñ
- Thường có đường kính từ 25 ~ 32mm (có thể cịn lớn hơn, Vd cầu Kiền-Hải Phịng D=40), loại có gờ Số tính tốn định Cốt thép dọc bố trí suốt chiều dài cọc hay phần phía cọc Số lượng cốt dọc thay đổi, phần cọc phía gần mặt đất thường số lượng gần gấp đơi đoạn cọc phía
- Cự ly mép cốt thép chủ phải lớn lần đường kính hạt cốt liệu thô bê tông
(2) Cốt thép đai
- Dùng cốt đai rời đai xoắn có đường kính từ ~ 20 mm
- Bước cốt đai từ 100~200 mm, bước cốt đai thường bố trí thay đổi (nhưng thường bố trí đều) phần hai lồng cốt thép nối với bước cốt đai dày từ 50~ 75mm
Ngoài suốt chiều dài lồng cốt thép cịn sử dụng cố thép đai cứng có đường kính từ 16~25mm bố trí phía cốt thép chủ với khoảng cách từ 1~2m
Để định vị lồng cốt thép tim cọc hạ lúc đổ bê tơng cần phải định vị lồng cốt thép thật chắn Thường có hai cách định vị lồng cốt thép sau:
- Dùng kê bê tông, kê phải chế tạo dạng bánh xe đường kính kê chiều dày lớp bê tông bảo vệ
Hình 89 - Bánh xe làm cữ chất dẻo
- Dựng cỏc thộp, hàn đai thép với cốt thép chủ mặt khoảng 0.5~1m bố trí đối xứng, cịn chiều đứng cách 2m lại bố trí tầng đai Chiều dày uốn đai thép chiều dày lớp bê tông bảo vệ Đai thép làm thép có chiều dày 7~10mm
(13)Hình 90 - Làm cữ thép để đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ7cm.
II cấu tạo bệ cọc đường kính lớn
1 Cao độ
* Cao độ mặt trên:tuỳ thuộc vào u cầu mức độ cơng trình mà cao độ đỉnh bệ thấp MNTN hay cao (ví dụ sơng có tàu bè tải trọng lớn qua để tránh va chạm tàu bè vào thân trụ nguy hiểm để bệ mặt nước)
(14)(15)2 Sơ đồ bố trí cọc kích thước bệ cọc
Cách bố trí cọc định đến kích thước bệ cọc (theo 22TCN 272-05):
- Khoảng cách tối thiểu tim hai hàng cọc gần không nhỏ 3D (D đường kính cọc) (4D theo 48SHTO 2007) Nếu cọc nhỏ 6D phải qui định trình tự thi công hợp đồng
- Khoảng cách từ tim hàng cọc ngồi đến mép móng khơng nhỏ D/2 +300mm
Hình 92 - Bố trí cọc móng theo 272-05 Do số lượng cọc đường kính lớn móng thường ít, nên để tăng độ cứng cho hệ thường tăng khoẳng cách tim cọc có lợi hơn, đồng thời làm giảm hiệu ứng nhóm cọc
Cọc đường kính lớn thường bố trí đối xứng mặt móng, cịn mặt đứng thi cơng nghiêng khó nên cọc thường bố trí thẳng đứng
Chiều dầy bệ cọc thường từ 3~5m phải đảm bảo cỏc yờu cu:
- Đủ chiều dầy liên kết cäc vµo bƯ (Ýt nhÊt > D hay > 1.2m theo 22TCN 18-79)
- Chịu mômen uốn
- Chèng chäc thđng bƯ cäc
3 VËt liƯu bệ cọc
* Bê tông:M300~M400
* Ct thộp:c bố trí theo tính tốn mơmen bệ cọc, đường kính D=20~40mm Thường chủ yếu lưới cốt
thép bố trí chịu lực phía đáy bệ Tuy nhiên để liên kết cọc vào bệ cốt thép thân trụ ngàm vào bệ tốt lưới cốt thép đỉnh bệ thường có cấu tạo lớn
(16)I Kh¸i qu¸t chung vỊ thi c«ng cäc khoan nhåi
Việc lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi dựa sở so sánh nhiều yếu tố, dựa ưu khuyết điểm phương án mặt kinh tế kỹ thuật, bao gồm yếu tố sau:
- Đặc điểm cơng trình - Điều kiện cụ thể đất - Độ lớn loại tải trọng
- Những yêu cầu môi trường tiếng ồn rung động trình xây dựng
- ảnh hưởng cơng trình xây dựng lân cận cơng trình ngầm - Khả thi cơng có nhà thầu
- Khả tài chủ dự án thời gian đưa dự án vào sử dụng
Các bước thi công cọc khoan nhồi : 1.Khoan tạo lỗ; Gia công hạ lồng cốt thép; Đổ bê tơng cọc hồn thiện
II Công nghệ khoan tạo lỗ
1 Lựa chọn công nghệ khoan tạo lỗ
Việc lựa chọn công nghệ cọc khoan nhồi việc lựa chọn công nghệ khoan tạo lỗ Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ trình bày Bảng 3.2 (Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ) Việc lựa chọn loại hình công nghệ khoan tạo lỗ phụ thuộc vào tiêu chí sau:
Điều kiện mặt khu vực thi công: Mặt thi công cụ thể thi công cạn hay thi công nước Nếu thi cơng nước thi cơng sàn cứng hay đắp đảo thi công hệ nổi…Nếu thi công cạn cần phải xét đến mặt khu vực
thi cơng, hệ thống cấp nước, đường thi công…Tĩnh không phạm vi thi công
nh công trình xây dựng liền kề quan träng
Điều kiện địa chất thuỷ văn: Cụ thể lớp đất đá cọc xuyên qua, cao độ mực nước ngầm, tượng cát chảy
(17)Đối với cơng trình lớn để đảm bảo tiến độ thi cơng sử dụng nhiều loại hình cơng nghệ để phát huy mạnh loại Ví dụ trụ sông cầu Đuống sử dụng máy khoan vách xoay kẹp lắc, trụ cạn sử dụng máy khoan gu xoay
Hình 93 - Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ 2 Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ
(1) Khoan tạo lỗ máy khoan guång xo¾n
Đầu khoan guồng xoắn lắp giá (giá búa đóng cọc) Cũng công nghệ khoan tạo lỗ không sử dụng vách xoay, việc giữ ổn định thành vách dung dịch Bentonite dung dịch Super Mud Đường kính guồng xoắn thường 300mm, 450mm, 600mm 800mm Lõi đất khoan đưa lên qua guồng xoắn Tuy nhiên, với số đất sét dẻo cần dùng thủ công để lấy đất khỏi guồng khoan Việc tạo lỗ máy khoan guồng xoắn thường áp dụng cho cọc khoan đường kính từ 300 mm đến 800 mm, chiều sâu khoan nhỏ 35 m qua tầng cát sét, cuội sỏi, đặc biệt qua tầng cuội si kp
Bảng 48 -Phạm vi thích dụng loại hình công nghệ khoan tạo lỗ Tạo lỗ thủ công
Tạo lỗ máy móc
Tạo lỗ ống vách
Máy khoan vách xoay kiểu xoay tròn
Máy khoan vách xoay kiểu kẹp lắc
Máy khoan guồng xoắn Tạo lỗ không sử dụng
ống vách (chỉ có vách tạm)
Máy khoan gầu xoay Khoan theo nguyên lý
(18)Điều kiện địa chất thuỷ văn
Khoan v¸ch xoay Khoan giữ vách dung dịch
Kiểu xoay
tròn Kiểu kẹplắc Khoan gầuxoay
Khoan phản tuần
hoàn
Khoan guồng xoắn
t yu đáy cọc xx xx x x x
Lớp cát mịn giứa thân cọc xx xx o o o
Cuéi sái d < 100 mm xx xx x x x
Cuéi sái d > 100 mm xx xx o o x
Đá tảng xx xx o o o
Lớp đất chịu lực
N > 50 xx xx o x x
Đá phong hoá xx o o x o
Đá cứng 200 MPa xx o o o o
Mực nước ngầm cao xx xx o o o
Lớp đá nghiêng xx x o o o
ChiỊu s©u khoan ≥60 m 40 m 57 m 100 m 35 m
Đường kính 800ữ3000 800ữ2000 800ữ2000 800ữ4000 300ữ800
thẳng đứng 1/500 1/200 1/100 1/100 1/100
Chó thÝch: xx:Thích hợp x :Tốt o :Không thích hợp
(2) Khoan tạo lỗ máy khoan gầu xoay
Khỏc với máy khoan guồng xoắn, khoan tạo lỗ máy khoan gầu xoay khoan cọc đường kính lớn hơn, sâu tầng cát, sét, sét, sỏi sạn cuội sỏi Tốc độ khoan theo phương pháp nhanh so với tất phương pháp khác, tốc độ khoan đạt tới 10
÷15 m/h
(19)(3) Khoan tạo lỗ máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược
Việc khoan tạo lỗ máy khoan tuần hồn ngược áp dụng cho móng trụ cầu sông, thi công đắp đảo hay thi cơng hệ mà thi cơng sàn cứng Phương pháp khoan qua tầng đá phong hố để đặt móng vào tầng đá gốc cho cọc có đường kính từ 800 mm đến 4000 mm, chiều sâu tới 100m
Đối với cơng trình mặt thi cơng chật hẹp, tĩnh khơng thấp gầm cầu (cơng trình nâng cấp), mống máy nhà xưởng áp dụng việc khoan tạo lỗ máy khoan tuần hoàn ngược kiểu TBH Trong trường hợp khoan cọc có đường kính từ 600 ữ1500 mm,
chiỊu s©u tíi 50 m
(4) Khoan tạo lỗ máy khoan vách xoay
So với phương pháp khoan tạo lỗ giữ thành vách dung dịch, việc khoan tạo lỗ máy khoan vách xoay có ưu điểm sau:
Không bị ô nhiểm môi trường đất thải bùn tạo dung dịch khoan
Có thể khoan qua chướng ngại vật đá mồ cơi, móng bê tơng, cọc thép tầng đá gốc nghiêng khoan qua lớp đất yếu, cát chảy
Độ xác theo phương thẳng đứng cao, bê tơng đổ vào lịng ống vách vậy, độ tin cậy cao nhiều so với phương pháp khác
Do ưu điểm trên, khoan tạo lỗ máy khoan vách xoay thường sử dụng cho cơng trình địi hỏi độ xác theo phương thẳng đứng lớn, độ tin cậy cao, cơng trình có nhiều chướng ngại ngầm, qua lớp cát chảy, nơi có cao độ mực nước ngm cao
3 Một số thiết bị khoan tạo lỗ
a) Máy khoan xoay lắc hạ ống vách
Dùng thiết bị vừa xoay ống vách có chân cắt vừa ấn ống vách tiến sâu vào đất, đảm bảo thành vách không bị sụt lở trình trình tạo lỗ Việc tạo lỗ thựa gầu ngoạm Một số máy khoan loại sử dụng Việt nam như: LEFFER-VRM 1500/800 HD CHLB Đức, BAURER BV 1500-2000 HDR
Nguyên lý hoạt động máy khoan LEFFER: ống vách với chân cắt phía kẹp chặt xoay dao động xy lanh thuỷ lực với mômen xoắn từ 1660~8350kN.m, lực ép từ 1530~7250kN Nhờ đó, ống vách (được nối với khớp nối đặc biệt) khoan dần đến độ sâu cần thiết, đố sâu tối đa 75m Đồng thời với trình khoan ống vách, đất đá lấy khỏi lỗ khoan nhờ gầu ngoạm rơi đặc biệt Khi gặp đá cứng với cường độ > 450kG/cm2, dùng búa rơi để phá vỡ đá trước dùng gầu ngoạm đưa ngồi
(20)Hiện có nhiều loại thiết bị khoan xoay với tính kỹ thuật khác ngày cải tiến để đáp ứng yêu cầu thi công thuận lợi Máy khoan xoay thường loại máy khoan lưỡi xoắn ốc (Auger), máy khoan gầu xoay…
(1)Máy khoan xoắn ốc: Việt Nam sử dụng máy SANWA D-60KP-SE D80KP Đây loại máy khoan không gây chấn động, khơng gây ồn, giải việc thi cơng móng cọc vùng dân cư, khu đô thị
(2)Máy khoan gầu xoay: loại máy khoan ED4000 ED5500 hãng Nippon Sharyo Nhật Bản chế tạo Máy dùng để khoan tạo lỗ với đường kính D=1500mm cho tất loại đất, D=1700mm cho đất sét bùn phù sa Nếu dùng mũi doa mở rộng đường kính tới 2000mm Chiều sâu khoan đạt tới 43m (ED5500 đạt tới 58m) Chiều dài cần cẩu 18m (23m) Gầu khoan có nắp mở đáy, vừa có chức cắt đất, vừa có chức chứa đất để lấy phoi đất khỏi lỗ khoan Gầu khoan có hai tốc độ: tốc độ cao 28vòng/phút tốc độ chậm 14vòng/phút Sau khoan đến cao độ thiết kế, gầu khoan thay loại gầu đặc biệt để dọn ỏy l khoan
Một số loại máy khoan gầu xoay kh¸c nh: RT3-Soilmex cđa Italia, m¸y khoan Ruston Bucyrus hÃng ISHIKO nhật Bản chế tạo
(3)Mỏy khoan theo nguyên lý tuần hoàn thuận, ngược: loại máy khoan đưa đất đá phoi khoan bên nhờ dòng dung dịch khoan máy bơm hút máy bơm đẩy trình mũi khoan làm việc Căn vào điều kiện địa chất, vào chiều sâu khoan đường kính cọc thiết kế để chọn loại lưỡi dao khoan thích hợp, phương pháp tuần hồn dung dịch khoan
Với đường kính cọc khoan nhỏ có địa tầng dễ bị sập vách tuần hồn dung dịch thuận, trường hợp dung dịch khoan bơm theo ống cần khoan xuống đáy lỗ khoan hút bơm mặt dung dịch lỗ khoan
Đối với cọc khoan có đường kính lớn, phương pháp tuần hồn thuận hiệu vận tốc dung dịch lên hố khoan nhỏ, không đủ sức đưa phoi khoan ngồi, phải chọn phương pháp tuần hồn ngược Phương pháp tuần hoàn ngược sử dụng bơm hút có lưu lượng lớn để hút dung dịch từ đáy lỗ khoan theo ống đặt cần khoan Vì đường kính ống khơng lớn nên vận tốc dịng chảy ống cao đủ sức phoi khoan đưa ngồi (với chiều sâu hút <60m) Cũng sử dụng ép để hút dung dịch dọc theo ống cần khoan theo phương pháp hút bùn khơng khí, phương pháp chiều sâu hố khoan lớn tốt
Loại máy khoan tuần hồn ngược sử dụng cho loại địa tầng với mũi khoan khác nhau: mũi khoan cánh cho đất rời, đất sỏi sạn, mũi khoan bánh cho đất cứng, đá (các khoan thường thép hợp kim cứng gắn kim cương)