Bài viết nghiên cứu biện pháp thi công, các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) có tiết diện lớn của các dự án ở Việt Nam, từ đó đề xuất những lưu ý kỹ thuật trong quy trình thi công.
nNgày nhận bài: 22/4/2021 nNgày sửa bài: 07/5/2021 nNgày chấp nhận đăng: 03/6/2021 Một số lưu ý kỹ thuật thi cơng ép cọc PHC có tiết diện lớn Some technical notes when constructing PHC piles with a large cross-section > TH.S KS LÊ BÁ SƠN Bộ môn Công nghệ tổ chức thi công, Khoa Xây dựng -Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: leson.dhkt@gmail.com; Tel: 0987 631 985 TÓM TẮT: Bài báo nghiên cứu biện pháp thi công, tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) có tiết diện lớn dự án Việt Nam, từ đề xuất lưu ý kỹ thuật quy trình thi cơng Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo giúp đơn vị tư vấn nhà thầu thi cơng thiết kế biện pháp thi cơng tối ưu quy trình thực thi cơng cọc PHC có tiết diện lớn hiệu Từ khóa: Biện pháp thi cơng cọc, cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) ABSTRACT: The article studies construction methods, technical standards related to Prestressed High-Strength Concrete Piles (PHC piles) with large cross-sections in Vietnam projects, then proposes some technical notes in the construction process The research results are a reference to help consultants and construction contractors design more optimal construction methods and more efficient construction processes of PHC piles with large crosssections Keywords: Construction method of piles, Prestressed highstrength concrete piles (PHC) ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong năm gần cọc bê tông ly tâm ứng suất trước cường độ cao (PHC) có đường kính lớn PHC500, PHC600, PHC700 thi công Việt Nam ngày nhiều phát huy nhiều ưu tiến độ thi công nhanh, tối ưu vật liệu sử dụng, chất lượng cao sản suất nhà máy mang lại hiệu kinh tế cho dự án nhà cao tầng nhà máy khu công nghiệp Mặc dù tồn khó khăn vấn đề kỹ thuật thi công dẫn đến hư hỏng cọc lệch tim cọc, gãy cọc, trôi cọc số công trình Đồng Sơng Hồng Sơng Cửu Long Vì báo này, tác giả tập trung nghiên cứu: Các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến chế tạo thi công cọc PHC; Công tác sản xuất chế tạo cọc PHC; Các biện pháp kỹ thuật tổ chức thi công ép cọc PHC đào đất số cơng trình; Quy trình thi cơng nghiệm thu cọc ép PHC Từ đề xuất lưu ý mặt kỹ thuật thi công dành cho cọc PHC có đường kính lớn Bài báo tài liệu tham khảo cho đơn vị thực thi công tối ưu hiệu NỘI DUNG: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THI CƠNG CỌC PHC ĐƯỜNG KÍNH LỚN Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC cọc sản xuất phương pháp quay ly tâm, có cường độ chịu nén bê tơng với mẫu thử hình trụ (150 x 300) mm khơng nhỏ 80 MPa [1] Do có nhiều ưu điểm, cọc PHC ngày sử dụng rộng rãi (bảng 1) Trong báo tác giả quan niệm cọc PHC có đường kính ≥500mm coi lớn Với đặc tính có sức chịu tải thơng thường lớn 180 tấn, máy ép cọc có trọng lượng lớn, thể tích chiếm chỗ đất lớn ép xuống gây trồi đất Bảng 1: Một vài cơng trình sử dụng phương án cọc PHC đường kính lớn Cơng trình Địa điểm Cọc sử dụng Nhà máy giấy bao bì Jia Yang Khu công nghiệp Yên Mỹ, Huyện Yên Mỹ, Hưng Yên PHC500 Trung tâm thương mại dịch vụ - giải Phố Thống Nhất, Phường Lê Thanh Nghị, TP Hải Dương, Tỉnh Hải Dương PHC600 trí phức hợp Khu hộ Vịnh Thủy Aquabay Khu đô thị sinh thái Ecopark, Xuân Quan, Văn Giang, Hưng Yên PHC500 Chung cư Starklake Tây Hồ Tây Khu đô thị Tây Hồ Tây, Quân Tây Hồ, Hà Nội PHC700 Một số ưu điểm bật cọc PHC sử dụng cho cơng trình là: cho cơng trình; + Về vật liệu cấu tạo: Tối ưu hóa vật tư vật liệu sử dụng sản + Về chất lượng: Khi tuân thủ yêu cầu kỹ thuật có biện xuất cọc; Tổ hợp cọc linh hoạt; pháp thi công phù hợp, chất lượng cọc đảm bảo mang đến chất + Về tiến độ: Tối ưu tiến độ; lượng tốt cho cơng trình + Về giá thành: Tối ưu giá thành, mang lại hiệu kinh tế Một số thách thức bật thi cơng cọc PHC đường kính lớn TT ISSN 2734-9888 06.2021 57 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC cho cơng trình: + Cọc PHC đường kính lớn có mơ men chịu uốn chịu cắt nhỏ so với cọc đặc có tiết diện, thi công chịu tải trọng ngang so với cọc đặc đường kính + Về biện pháp thi cơng: Cần có biện pháp thi cơng phù hợp với cơng trình điều kiện cụ thể (chọn máy, sơ đồ ép cọc, cho máy di chuyển, số lượng tim ép ứng với máy….) + Về chế tạo: Là cọc có cường độ cao từ B60 đến B80, Vì u cầu cơng nghệ vật liệu bê tơng cần đáp ứng tiêu chí kỹ thuật cao; + Vận chuyển, cẩu lắp, bố trí mặt cần có biện pháp hợp lý Nhiều trường hợp thực công tác không hợp lý gây nứt cọc + Về thực thi công: Các công tác từ trắc đạc, ép, nối đoạn cọc tiếp tục ép cần có quy trình thực đảm bảo nghiêm ngặt bước Chỉ công đoạn không phù hợp gây hư hỏng cọc ép ép; + Khi đào đất hố móng khơng có biện pháp phù hợp dẫn đến dịch chuyển đất gây dịch cọc, gãy cọc Như vậy, dẫn chế tạo, sản xuất, thi cơng nghiệm thu cọc PHC đường kính lớn theo tiêu chuẩn hành Trong báo này, tác giả đề xuất thêm lưu ý kỹ thuật đặc thù cọc PHC đường kính lớn cơng trình Việt Nam, mục tiêu để cọc thi công nghiệm thu xong tuân thủ yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam hành hồ sơ thiết kế cơng trình CƠ SỞ ĐỂ CHẾ TẠO, SẢN XUẤT, THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU CỌC PHC ĐƯỜNG KÍNH LỚN 2.1 Về cơng tác sản xuất, chế tạo cọc hàn nối cọc Cần tuân thủ theo tài liệu [1] [7] Trong tiêu chí kỹ thuật chủ đạo cần đánh giá bao gồm: - Hình dạng kích thước cọc; - u cầu kỹ thuật: Về vật liệu, bê tơng, kích thước sai lệch kích thước, ngoại quan khuyết tật cho phép, ứng suất hữu hiệu cọc, độ bền thân cọc, mối nối cọc - Thí nghiệm thử cọc: Về độ nén bê tông, uốn nứt thân cọc … 2.1 Về công tác thi công nghiệm thu Cần tuân thủ theo tài liệu [1], [3], [4], [5] [7] Trong tiêu chí kỹ thuật chủ đạo cần đánh giá bao gồm: - Biện pháp thi công ép cọc; - Thiết bị ép cọc; - Định vị giữ thăng máy ép; - Công tác hàn mũi cọc thi công đoạn cọc; - Điều kiện kết thúc dừng ép cọc - Chất lượng cọc sau thi cơng xong thơng qua thí nghiệm hồn công MỘT SỐ LƯU Ý KỸ THUẬT KHI THI CƠNG CỌC PHC CĨ TIẾT DIỆN LỚN 3.1 Biện pháp thi công ép cọc a) Về Lựa chọn máy thi công ép cọc - Với công nghệ nay, để ép cọc PHC có tiết diện lớn, thường sử dụng máy ép cọc robot tự hành Công suất máy ép phải lớn 1,4 lần lực ép lớn Pmax thiết kế quy định [7] - Mỗi máy ép cần có thiết bị kiếm sốt độ cân máy nhằm đảm bảo máy ép vận hành trạng thái cân suốt trình thi cơng, dựa theo thiết bị người thợ vận hành chỉnh nhằm đảm bảo máy hoạt động ổn định theo mặt phẳng nằm ngang, lực ép máy tạo theo chiều thẳng đứng, vng góc với bề mặt thao tác Hệ thống thủy lực máy ép phải kín khít khơng bị chảy dầu Các máy móc thiết bị phục vụ thi cơng cần phải trình giấy tờ đăng kiểm Cán thợ cần có cấp, chứng 58 06.2021 ISSN 2734-9888 đáp ứng trước tiến hành thi công Các máy móc thiết bị cần tiến hành kiểm tra phù hợp với tiêu chuẩn liên quan Vị trí cọc nên cách cơng trình hữu ≥ m để máy ép đạt 100% công suất ép (Do kích thước máy) b) Số lượng máy ép cọc tiến độ thực Số lượng máy lựa chọn nên phù hợp với diện tích mặt thi cơng, với tiến độ mong muốn Sao cho số lượng máy ép đảm bảo tổ chức ép cọc phân khu khác cơng trình lớn, nhằm tránh nguy dồn ép, đẩy trồi đất tiến hành ép tập trung khu vực Theo kinh nghiệm số nhà thầu thi công, số lượng tim cọc cho máy ép ngày cần giới hạn từ 8-14 tim cọc, sau dừng cho đất hồi tiến hành ép tiếp vào ngày hôm sau c) Sơ đồ di chuyển máy ép Máy ép cọc nên di chuyển cho thứ tự ép cọc đảm bảo nguyên tắc tránh chèn ép đất cọc ép sau đến cọc ép, hạn chế đẩy trồi đất Do cọc PHC có đường kính lớn ép xuống chiếm chỗ đất cơng trình Vì biện pháp thi cơng lập ép từ cơng trình lan xung quanh biên Hoặc ép từ đầu đến đầu cơng trình Cần phải có tốn tính tốn đẩy trồi đất ép cọc phương án khoan dẫn rút đất để giảm áp lực đất đẩy trồi cần thiết d) Chuẩn bị mặt máy thi công Nền cho khu vực thi công ép cọc phải đảm bảo phẳng, chắn theo yêu cầu cho công tác tổ hợp máy, cấp tải cho cơng tác thí nghiệm Một số dự án khơng làm tốt cơng tác gây sai sót lớn kỹ thuật tác động dịch chuyển đất mặt ép cọc vận chuyển trang thiết bị Do phải chịu tải trọng phát sinh tháo, lắp máy cho công tác ép cọc; phương tiện vận chuyển cẩu phục vụ, hạ hàng Với máy ép cọc lắp dựng thi cơng mang tải trọng máy từ 600 đến 1200 tấn, công tác làm bắt buộc Hình 1: Sử dụng cát đá dăm san nền, lu lèn làm phẳng mặt phục vụ thi công Đặc biệt dự án xây dựng khu vực đất sét dẻo cát pha yếu, công tác làm cần chặt chẽ Giải pháp kiến nghị thực sử dụng đá dăm cát thơ rải tạo phẳng Cần có tính tốn chiều dày san lấp, cao độ so với cơng trình thi cơng cơng trình xung quanh Có biện pháp lu đạt độ chặt khoảng K90 đến K95 Đồng thời nên có tính tốn tải trọng máy ép tác dụng xuống trình di chuyển để phân tích nguy dịch chuyển tác động nên cọc c) Biện pháp khoan dẫn Với dự án xây chen khu đô thị, dự án có mật độ cọc dày, cần phải lập biện pháp thi cơng khoan dẫn, tính tốn đẩy trồi đất ép cọc tác động đến cơng trình lân cận, nguy tác động xấu cọc ép sau đến cọc ép (nếu có) 3.2 Vật liệu cọc thí nghiệm liên quan Cọc PHC đường kính lớn sử dụng để thi công sản xuất nhà máy nhà thầu cung cấp Công việc sản xuất cọc cần tuân thủ theo quy trình quản lý chất lượng mà bên liên quan phê duyệt Việc sản xuất nhà máy phải tuân thủ theo vẽ thiết kế phê duyệt hệ thống quy chuẩn - tiêu chuẩn xây dựng hành Các nội dung yêu cầu vật tư, vật liệu trước đưa vào sử dụng để sản xuất cần phải có: - Hồ sơ lực nhà máy - Giấy chứng nhận xuất xứ (CO) Giấy chứng nhận chất lượng (CQ) tất vật liệu sản xuất cọc - Kết thí nghiệm cho thép, xi măng, đá, cát nước vật liệu sản xuất cọc Nhà sản xuất cần phải đưa thiết kế cấp phối phù hợp với sản phẩm cọc theo hồ sơ thiết kế Cọc phải thí nghiệm theo TCVN 7888: 2014 3.3 Giao hàng kiểm tra Để đảm bảo có sản phẩm (cọc PHC) đạt chất lượng chuyển đến công trường, quy trình kiểm sốt chất lượng phải tn thủ suốt trình sản xuất phù hợp vời quy chuẩn - tiêu chuẩn hành hồ sơ thiết kế phê duyệt Cọc thi công chuyển đến công trường mẫu thử đạt 100% cường độ thiết kế Các cọc PHC cần tiến hành kiểm tra trường kích thước ngoại quan Với hư hại yếu tố không phù hợp, cọc bị loại không đạt chất lượng Một số nội dung cần kiểm tra gồm: Chiều dài cọc (hình 2), đường kính chiều dày thành cọc (hình 3), bề mặt đầu cọc phương ngang vng góc (hình 4, 5, 6), kiểm tra vết nứt cọc quan sát phun nước (hình 7) Hình 2: Kiểm tra chiều dài cọc Hình 3: Kiểm tra đường kính chiều dày Hình 4: Kiểm tra bề mặt đầu cọc theo phương ngang chi tiết đầu cọc Hình 5: Kiểm tra chi tiết đầu cọc theo phương vuông góc Hình 8a: Biện pháp cẩu lắp cọc móc hai đầu Hình 8b: Cẩu lắp cọc cọc Hình 9: Biện pháp cẩu lắp cọc Hình 10 Xếp cọc hàng mặt thi công Để nghiệm thu chấp thuận cọc phép đưa vào sử dụng, việc kiểm tra trực tiếp trường hồ sơ cho đợt cấp hàng cần phải cung cấp đế kiểm tra xác minh đầy đủ: Phiếu giao hàng; Giấy xác nhận đạt chất lượng xuất xưởng; Đánh dấu chiều dài cọc 3.5 Lưu ý ép cọc a) Công tác trắc đạc chuẩn bị tiến hành ép thức Những việc cần làm đề xuất bước bao gồm: Định vị tim cọc, kiểm tra cân máy ép (hình 12), kiểm tra hàn mũi cọc, ép khoảng m đoạn C1, tiến hành kiểm tra lại tọa độ cọc ép Công tác trắc đạc định vị phải tuân thủ theo vẽ thiết kế phê duyệt Trước tiến hành định vị cọc, hệ thống trắc đạc phục vụ cho cơng tác kiểm tra, kiểm sốt q trình thi công phải thiết lập Định vị bước 1: Rải tim cọc mặt thi công với hồ sơ thiết kế duyệt Các vị trí cọc đánh dấu cọc với số thứ tự ghi đỉnh cọc, cọc đánh dấu phải bảo vệ thi công Việc định vị thực máy trắc đạc chuyên dụng với kỹ sư trắc đạc có đủ lực Định vị bước 2: Một lưu ý đặc biệt máy thi cơng di chuyển có tải trọng lớn, va vào gây mốc tọa độ làm dịch chuyển mốc tọa độ cọc Vì cần có bước bắn lại tim cọc trước ép (hình 11a, 11b) Hình 11a: Định vị tim cọc Hình 11b: Định vị tim cọc Mũi cọc hàn nghiệm thu mũi cọc hàn trước ép (hình 13) Hình 6: Kiểm tra bề mặt đầu cọc Hình 7: Phun nước kiểm tra nứt theo phương ngang chi tiết đầu cọc 3.4 Chuẩn bị cọc cho thi công Khu vực xếp cọc công trường phải làm phẳng đảm bảo độ ổn định chắn, Mỗi lô cọc xếp không cao lớp, phải kê cao khỏi mặt đất xà gồ gỗ (hình 10) Trong suốt trình nâng, hạ cọc, đế tránh hư hỏng cọc hay tai nạn xảy ra, điểm móc cáp hay cáp vải lên cọc phải theo dẫn thiết kế cho M1 M2 (hình 8a, 8b) Và giám sát nghiêm ngặt công tác để đảm bảo tuân thủ theo dẫn (hình 9) Hình 12 Máy kiểm tra cân ngang, bọt thủy phải bên vòng tròn nhỏ đồng hồ cân Hình 13 Đầu cọc kiểm tra chất lượng hàn lại trước lắp đặt ISSN 2734-9888 06.2021 59 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Định vị bước 3: Với cọc, tim cọc gửi vị trí xung quanh Khi cọc ép khoảng 1m tiến hành kiểm tra tọa độ cọc Song song với công tác kiểm tra độ thẳng đứng cọc theo hai phương vng góc với (hình 15a, 15b) độ cân máy đạt (hình 12) Khi tiến hành ép thức (hình 14a, 14b) Hình 17a Sau hàn, kéo ép đẩy ngang cọc để giảm nghiêng Hình 14a Vị trí cọc cần kiểm tra kỹ cọc lắp đặt sâu 1m Hình 14b Vị trí cọc cần kiểm tra kỹ cọc lắp đặt sâu 1m Hình 17b Sau hàn, vừa ép vừa đẩy ngang cọc - Trong trường hợp cọc bị nghiêng 1/100, Cọc thử kéo lắp lại theo quy định cho phép Nếu không kéo cọc, Cần thông báo với bên liên quan để có phương án xử lý c) Thực ép cọc hàn nối cọc - Đầu cọc phải làm trước cẩu lắp hàn nối (hình 18a, 18b) b) Thực ép cọc, kiểm tra độ thẳng đứng cọc ép, kiểm tra vận tốc ép Kiểm tra dây dọi: Độ lệch cho phép vịng 1/100 (2 góc giao bên phải Một từ phía Người vận hành, hướng lại hướng trực giao (90 °) Nếu độ lệch 1/100, ngừng ép đặt lại cọc (hình 15a, 15b) Hình 18a Đáy cọc thứ và đoạn cần nối phải làm Hình 15a: Dùng dây dọi để kiểm tra độ thẳng đứng theo phương X Hình 15b: Dùng dây dọi để kiểm tra độ thẳng đứng theo phương Y Cọc phải đảm bảo độ lệch 4mm, phải đặt lại cọc - Không tháo đồ gá nâng trước độ hở rễ cọc nhỏ 4mm trường hợp cần xoay cọc Hình 19a Hàn cao từ 900mm đến 1200mm Hình 16a Độ nghiêng cọc ( 1/ 100 ) Hình 16b Cọc hàn giống góc cọc Sau đó, cọc nối lắp đặt giữ ngun góc vịng 1/100 Để điều chỉnh độ thẳng đứng, cọc cần lưu ý tuyệt đối không thực thao tác sau đây: - Sau hàn cọc cọc dưới, điều chỉnh độ thẳng đứng cọc điều chỉnh máy kéo ép đẩy cọc Việc làm tạo vết nứt thân cọc (hình 17a); - Sau đặt đoạn cọc trên, cọc đẩy di chuyển cọc để điều chỉnh độ thẳng đứng vị trí cọc Việc làm tạo vết nứt thân cọc (hình 17b) 60 06.2021 ISSN 2734-9888 Hình 18b Đáy đoạn cọc làm Hình 19b Cơng tác làm bề mặt máy chà trước hàn mối nối Sai lệch tuyến tính phải kiểm tra ln nhỏ 2mm Trường hợp sai lệch tuyến tính hai đoạn cọc lớn 2mm phải đặt lại cọc (hình 20a, 20b) Hình 20a Đo sai lệch tuyến tính Hình 20b Đo sai lệch tuyến tính Kiểm tra sau hàn: kiểm tra trực quan bề mặt mối hàn (vết nứt, hố, lỗ thổi, vết cắt, kích thước mối hàn gia cố, v.v.) Thử nghiệm thẩm thấu (hình 21a, 21b) Hình 21a Cơng tác hàn Hình 21b Kiểm tra mối hàn d) Điều kiện dừng ép - Kiểm tra đồng hồ đo áp suất 200mm từ áp lực ép đạt 100% tải trọng thiết kế tính tốn (Ptt) tất hành trình sau 100% Ptt phải sử dụng tốc độ ép chậm/tổng số cặp xi lanh hệ thống thủy lực ép - Bắt đầu lại để chèn cọc cách nhấn - Ngừng nhấn gặp điều kiện uốn lượn/ cong/ vỡ cọc chưa đạt Pmax - Điều kiện dừng ép [7] (hình 23): + Khi ép Áp lực đạt Pmax với chiều dài cọc đất (Lép) < chiều dài cọc thiết kế (Ltk min) tối thiểu dừng ép, giảm tốc độ ép, ép nhấn lại lần để kiểm tra lại theo tải Pmax Tổng Độ lún trung bình lần phải < 3.5 mm dừng (theo kinh nghiệm đề xuất) Nếu chưa đạt nhấn theo áp lực Pmax đến đạt độ lún trung bình đạt < 3.5mm + Khi ép Áp lực đạt Pmax với chiều dài cọc đất khoảng Chiều dài cọc thiết kế tối thiểu tối đa (Ltkmin < Lép