Nâng cao năng lực quản lý chất lượng khảo sát thiết kế các công trình thủy lợi trên địa bàn thành phố hải phòng

1 LỜI CÁM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chun nghành Xây dựng Cơng trình thủy với đề tài “Nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi tường Barret xử lý móng nhà cao tầng” hoàn thành với giúp đỡ mặt tạo điều kiện tốt Đảng uỷ, Ban giám hiệu, phòng Đào tạo SĐH & ĐH, Khoa cơng trình thầy giáo, giáo, môn, cán công nhân viên phục vụ Trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học luận văn TS Dương Đức Tiến trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ thời gian thực luận văn Tác giả xin bày tỏ cảm ơn chuyên gia cọc khoan nhồi tường Barret góp ý, cho phép tham khảo tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu luận văn Tác giả xin chân thành cám ơn Ban QLDA đầu tư xây dựng quận Hà Đông (Nơi tác giả công tác) động viên, tạo điều kiện thuận lợi q trình học tập cơng tác Sự thành cơng luận văn gắn liền với trình giúp đỡ động viên nhiệt tình từ gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Trong khn khổ luận văn thạc sĩ, trình độ điều kiện thời gian có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi tồn tại, hạn chế Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Những điều giúp ích nhiều cho cá nhân tác giả việc hoàn thiện phát triển nghề nghiệp thân giai đoạn nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, tháng 11 năm 2010 Tác giả Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thuỷ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Mục đích đề tài Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến đạt Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở NƯỚC TA, NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA 1 Tổng quan phương pháp xử lý 1.1.1 Xử lý cọc gỗ (hoặc tre): 1.1.2 Xử lý cọc cát: 10 1.1.3 Xử lý cọc xi măng đất (cọc trộn đất sâu) 11 1.1.4 Xử lý cọc bê tông đúc sẵn 12 1.1.5 Xử lý cọc nhồi 13 1.1.6 Xử lý tường barret 13 1.2 Khái niệm chung móng cơng trình 14 1.3 Khái niệm chung móng cọc, cọc khoan nhồi tường barret 15 1.4 Tình hình thiết kế thi công cọc khoan nhồi tường barret 16 1.5 Các tồn chung việc thiết kế thi công 17 16 Kết luận 18 Chương 19 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ THI CƠNG CỌC KHOAN NHỒI 19 2.1 Công tác chuẩn bị 19 2.2 Định vị vị trí đặt cọc 20 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thuỷ 2.3 Công tác hạ ống vách, khoan bơm dung dịch bentonite 20 2.3.1 Hạ ống vách 20 2.3.2 Khoan tạo lỗ 22 2.3.2.1 Khoan cọc nhồi máy khoan tuần hoàn thuận: 26 2.3.2.2 Cọc khoan nhồi máy khoan tuần hoàn nghịch: 27 2.3.2.3 Cọc khoan nhồi máy khoan xung kích: 28 2.3.3 Dung dịch bentonite 30 2.4 Xác nhận độ sâu hố khoan xử lý cặn lắng đáy hố cọc 31 2.4.1 Xác nhận độ sâu hố khoan 31 2.4.2 Xử lý cặn lắng đáy hố khoan 32 2.5 Công tác chuẩn bị hạ lồng thép 36 2.6 Lắp ống đổ bê tông 40 2.7 Công tác đổ bê tông rút ống vách 42 2.8 Một số cố cách xử lý thi công cọc nhồi: 47 2.9 Đánh giá công tác thi công cọc khoan nhồi đề xuất qui trình cơng nghệ 51 2.9.1 So sánh với phương pháp xử lý khác 51 2.9.2 Đánh giá công tác thi công 52 2.9.3 Đề xuất qui trình thi cơng hợp lý 54 2.10 Kết luận chương 55 Chương 57 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ THI CƠNG TƯỜNG BARRET 57 3.1 Đào móng tường 57 3.2 Chế tạo lồng cốt thép thả vào hố đào cho tường barret 68 3.3 Đổ bê tông tường barret 68 3.4 Các cố xẩy thi công tường barret 70 3.4.1 Sập thành hố đào: 70 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ 3.4.2 Sự cố q trình đổ bê tông: 70 3.5 Đánh giá công tác thi công tường barret đề xuất qui trình cơng nghệ 70 3.5.1 Đánh giá công tác thi công 70 3.5.2 Đề xuất qui trình thi cơng hợp lý 71 3.6 Kết luận chương 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các số đặc trưng vữa bentonite 31 Bảng 3.1: Một số loại gầu thùng hãng Bachy 60 Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật gầu DH6 Hãng Bauer sản xuất 62 Bảng 3.3: Đặc tính dung dịch bentonite 65 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ DANH MỤC HÌNH VẼ, H ÌNH ẢNH Hình 2.1: Phương pháp hạ ống vách 22 Hình 2.2: Cấu tạo cần khoan loại mũi khoan 23 Hình 2.3: Phương pháp khoan tạo lỗ 24 Hình 2.4: Máy khoan tạo lỗ khu đô thị Văn Khê 25 Hình 2.5: Máy khoan tạo lỗ khu đô thị Văn Khê 26 Hình 2.6: Phương pháp nạo vét hố khoan 35 Hình 2.7: Phương pháp thổi rửa hố khoan 36 Hình 2.8 Phương pháp lắp đặt cốt thép 39 Hình 2.9: Lắp ống đổ bêtơng, ống thổi rửa 41 Hình 2.10: Gía, ống dẫn vừa dùng để đổ bê tơng 42 Hình 2.11: Phương pháp đổ bê tông 45 Hình 2.12: Phương pháp rút ống vách tạm 46 Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi 55 Hình 3.1: Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo 59 Hình 3.2: Gầu đào thuỷ lực MASAGO 61 Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ thi công tường barret 73 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong hoàn cảnh nay, nhà cao tầng đời hệ tất yếu việc tăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng giá đất cao Thể loại cơng trình cho phép có nhiều tầng hay nhiều khơng gian sử dụng hơn, tận dụng mặt đất nhiều hơn, chứa nhiều người hàng hoá khu đất Nhà cao tầng xem cỗ máy tạo cải hoạt động kinh tế đô thị Một phận quan trọng cơng trình xây dựng nói chung nhà cao tầng nói riêng móng cơng trình Một cơng trình bền vững có độ ổn định cao, sử dụng an toàn lâu dài phụ thuộc vào chất lượng móng cơng trình Cọc khoan nhồi giải pháp móng áp dụng phổ biến để xây dựng nhà cao tầng giới Việt Nam vào năm gần đây, cọc khoan nhồi đáp ứng đặc điểm riêng biệt nhà cao tầng như: - Tải trọng tập trung lớn chân cột - Nhà cao tầng nhạy cảm với độ lún, đặc biệt lún lệch lún gây tác động lớn đến làm việc tổng thể toàn nhà - Nhà cao tầng thường xây dựng khu vực đơng dân cư, mật độ nhà có sẵn dày Vì vấn đề chống rung động chống lún để đảm bảo an tồn cho cơng trình lân cận đặc điểm phải đặc biệt lưu ý xây dựng loại nhà Vì vậy, nghiên cứu biện pháp thi công cọc khoan nhồi tường barret điều kiện Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ Mục đích đề tài Mục đích đề tài đưa Biện pháp thi công cọc khoan nhồi, tường barret tối ưu sở đảm bảo hợp lý điều kiện kinh tế, kỹ thuật Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Khảo sát đánh giá biện pháp thi công cọc khoan nhồi, cọc barret số cơng trình xây dựng Việt Nam, kế thừa thành tựu KHCN cọc khoan nhồi, tường barret ngồi nước, từ lựa chọn biện pháp khả thi để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta Khi nghiên cứu kế thừa kinh nghiệm nước ngoài, đề tài ưu tiên chọn giải pháp khẳng định đưa vào tiêu chuẩn, quy chuẩn thử nghiệm thành cơng cơng trình thực tế Kết dự kiến đạt Đưa biện pháp thi công cọc khoan nhồi tường barret hợp lý Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở NƯỚC TA, NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA 1 Tổng quan phương pháp xử lý Móng cọc sử dụng sớm từ khoảng 1200 năm trước, người dân thời kỳ đồ đá Thụy Sỹ biết sử dụng cọc gỗ cắm xuống hồ nông để xây dựng nhà hồ cạn (Sower, 1979) Ngoài ra, người dân biết sử dụng vật liệu có sẵn thân gỗ đóng thành hàng cọc để làm tường chắn đất, dùng thân cây, cành để làm móng nhà Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật nói chung móng cọc ngày cải tiến, hoàn thiện, đa dạng chủng loại, phương pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cho loại móng cơng trình Hiện nay, khoa học phát triển nên có nhiều phương pháp áp dụng vào việc xử lý đất yếu móng cọc, tuỳ vào loại cơng trình (cấp cơng trình, địa hình, địa chất, mật độ dân cư, cơng trình liền kề …) mà ta chọn phương pháp xử lý đất yếu loại cọc cho phù hợp Sau số phương pháp : 1.1.1 Xử lý cọc gỗ (hoặc tre): Được áp dụng với cơng trình chịu tải trọng nhỏ (móng nhà dân, tường kè nhỏ, cống nhỏ … ) Cọc gỗ (hoặc tre) sử dụng vùng đất ẩm ướt, ngập nước để khơng bị mục nước, đóng đất khơ khơ ướt thay đổi gỗ bị mục nát làm đất yếu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thuỷ 10 Cọc gỗ (hoặc tre) có ưu điểm tận dụng vật liệu địa phương, biện pháp thi công đơn giản, giá thành thấp, tiến độ thi công nhanh, thường người dân sử dụng để xử lý làm nhà 1.1.2 Xử lý cọc cát: Cọc cát giải pháp xử lý áp dụng phổ biến trường hợp công trình có tải trọng khơng lớn địa tầng có dạng với chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn Cọc cát có số đặc điểm sau: Có tác dụng làm cho độ rỗng, độ ảm giảm đi, trọng lượng thể tích, mơdun biến dạng, lực dính góc ma sát tăng lên biến dạng giảm cường độ tăng Khi xử lý cọc cát đất nén chặt lại, sức chịu tải tăng lên, độ lún biến dạng không đồng đất đế móng cơng trình giảm cách đáng kể Dưới tác dụng tải trọng, cọc cát vùng đất nén chặt xung quanh cọc làm việc đồng thời, đất nén chặt khoảng cọc Khi dùng cọc cát trình cố kết đất diễn biến nhanh nhiều so với đất thiên nhiên đất dùng cọc cứng Khi có cọc cát ngồi tác dụng nén chặt đất, cịn làm việc giếng cát thoát nước, nước đất có điều kiện nhanh theo chiều dài cọc tác dụng tải trọng ngồi, cải thiện tình hình nước đất, điều khơng thể có đất thiên nhiên có sử dụng loại cọc cứng Phần lớn độ lún đất có cọc cát thường kết thúc q trình thi cơng tạo điều kiện cho cơng trình mau chóng đạt đến giới hạn ổn định Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ 64 Thi cơng cọc barret gầu cắt, thùng gầu nặng 25-60tấn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành xây dựng cơng trình thuỷ 65 Để đảm bảo cho gầu đào vị trí xuống thẳng cần phải làm sau, đào tay hố đào kích thước tiết diện cọc barret sâu khoảng 0,8-:-1,0m đặt vào hố đào nói khung cữ thép chế tạo sẵn Nếu khơng có khung cữ thép chế tạo sẵn đổ bê tông xây tường gạch xi măng mác cao Sau đổ bê tơng tường xong bỏ khung cữ sắt miệng hố đập phần bê tông gạch xây cữ định hướng Chế tạo dung dịch bentonite (bùn khoan): Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật khoan, đào tính chất địa tầng mà hoà tan 20kg đến 50kg bột bentonite cho 1m3 nước Một dung dịch trước lúc sử dụng phải có đặc tính sau đây: Bảng 3.3: Đặc tính dung dịch bentonite Thơng số Gía trị Trọng lượng riêng 1,05-:-1,15 T/m3 Độ nhớt 18-:-45s Hàm lượng cát 95% Lượng nước 30ml/30phút Độ dày áo sét 1-:-30mg/30 phút Lực cắt tĩnh: phút 20-:-30mg/cm2 10 phút 20-:-30mg/cm2 Tĩnh ổn định 0,03g/cm2 Trị số pH 7-:-9 Qúa trình chế tạo, sử dụng, thu hồi, xử lý tái tạo sử dụng dung dịch bentonite (dung dịch khoan, bùn khoan) thực sau: - Các bao bột chứa kho silô (bột) - Chế tạo dung dịch bentonite: dùng phễu trộn đơn giản dùng máy trộn Thường trộn 20-:-50kg bột bentonite với 1m3 nước (tuỳ theo Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ 66 u cầu thiết kế) Ngồi theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể mà cho thêm vào, khắc phục khả vón cục bentonite, tăng thêm độ sệt ngược lại giảm độ sệt cách chuyển thành thể lỏng, chống lại nhiểm bẩn xi măng thạch cao, giảm độ pH tăng lên, giảm tính tách nước Sau đổ dung dịch khoan chứa vào bể chứa thép, bể chứa xây gạch, bể chứa cao su có khung thép tuỳ điều kiện cụ thể mà mà sử dụng loại bể chứa Sử dụng dung dịch bentonite cách tuần hoàn Trong khoan đào hố phải luôn đổ đầy dung dịch khoan hố, dung dịch khoan dung dịch gầu đào đến đâu phải bổ sung dung dịch khoan cho đầy hố Trong đào dung dịch bentonite bị nhiễm bẩn (do đất, cát) làm giảm khả giữ ổn định thành hố, phải thay Để làm việc đó, phải hút bùn bẩn từ hố khoan, đào lên để đưa trạm xử lý Có thể dịng loại bơm chìm đặt đáy hố đào bơm hút có màng để mặt đất Dung dịch khoan đưa trạm xử lý, tạp chất bị khử đi, lại dung dịch khoan để tái sử dụng Dung dịch sau xử lý phải có đặc tính sau đây: - Dung trọng 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt) - Độ nhớt nằm >35 giây - Độ tách nước 30cm3 - Hàm lượng cát tối đa 0% Chú ý: - Dung trọng thông thường đo cân dung trọng (như cân Baroid) - Độ nhớt đo phễu tiêu chuẩn có vịi lỗ chảy đường kính 4,75mm lít dung dịch bentonite chảy qua Trong thời gian chảy hết lít dung dịch bentonite phải lớn 35 giây Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ 67 - Độ tách nước đo dụng cụ lọc ép Baroid áp lực 0,7Mpa 30 giây - Hàm lượng cát đo dụng cụ êlutriomêtre - Đường kính hạt đo rây tiêu chuẩn có đường kính lỗ rây thích hợp Đào hố cọc gầu ngoạm: Dùng loại kích thước gầu đào thích hợp để đảm bảo kích thước hố đào với kích thước cọc barret theo thiết kế Gầu đào phải thả cữ định hướng đặt sẵn, hố đào phải đảm bảo vị trí thẳng đứng Trong lúc đào, phải cung cấp thường xuyên dung dịch bentonite (bùn khoan) mới, tốt vào đầy hố đào Mặt khác, mức cao dung dịch bentonite hố đào tối thiểu 2,0m dung dịch bentonite tuần hoàn xử lý để hố đào thường xuyên có có dung dịch bentonite tốt, sạch, Phải đảm bảo cho kích thước hình học (tiết diện chiều sâu) hố đào thiết kế không bị sạt lở thành hố Muốn vậy, phải đảm bảo cho dung dịch bentonite thu hồi chứa cặn lắng đất cát 5% Đồng thời kiểm tra độ thẳng đứng tượng sạt lở hố đào thường xuyên cách đơn giản dây dọi với đầu dây dọi đủ nặng Khi đào đến độ sâu thiết kế, phải tiến hành thổi rửa có áp để làm đáy hố Có thể dùng loại bơm chìm để hút cặn lắng đất cát nhỏ lên Còn cát to, cuội sỏi, đá vụn dùng gầu ngoạm vét đưa lên Lượng cặn lắng thường khó vét hồn tồn, thực tế cho phép chiều dày lớp cặn lắng đáy hố đào nhỏ thua 10cm Để kiểm tra chiều dày lớp cặn lắng dùng dây dọi với nặng đủ để người đo cảm nhận dùng thiết bị đo phương pháp chênh lệch điện tử Việc thổi rửa đáy hố đào cẩn thận quan trọng, phải sử dụng thiết bị chuyên dùng, thích hợp người thực phải có tay nghề thành thạo, có kinh nghiệm có tinh thần trách nhiệm, đảm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ 68 bảo đáy hố sức chịu tải cọc tốt Sau đào xong hố cọc barret, phải kiểm tra lại lần cuối kích thước hình học Kích thước cạnh ngắn tiết diện sai số