NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG CHO CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC BẰNG ROBOT ÉP CỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - KHÚC VĂN NGÂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG CHO CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC BẰNG ROBOT ÉP CỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng & Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN Hải Phòng, 2015 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài Do cơng trình xây dựng sử dụng cọc bê tơng cốt thép thường có mặt hạn chế như: Cọc BTCT thường hay xuất sớm vết nứt cọc biến dạng không tương thích thép bê tơng Cọc BTCT thường cọc chịu kéo uốn, phần bê tông cọc phát sinh vết nứt làm giảm khả chống ăn mịn cọc, từ làm giảm tuổi thọ cọc, mơi trường ăn mịn mạnh Để khắc phục hạn chế cọc bê tơng cốt thép thường cọc bê tơng ly tâm ứng suất trước có ưu điểm mà cọc bê tông cốt thép thường không đáp ứng với ưu điểm: Bê tông nén trước điều kiện khai thác phần bê tông không suất ứng suất kéo (hoặc có suất giá trị nhỏ không gây nứt) Do bê tông ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm làm cho cọc đặc chịu tải trọng cao không nứt, tăng khả chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mịn sulphate Do sử dụng bê tơng thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến trọng lượng cọc giảm Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn cọc bê tơng cốt thép thường nên đóng sâu vào đất tận dụng khả chịu tải đất dẫn đến sử dụng cọc đài móng Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi kinh tế Mục đích nghiên cứu Trên sở khảo sát thực tế kết nghiên cứu tác giả nước giải pháp thi công cọc ống bê tông ứng suất trước Thay cọc bê tông cốt thép thường cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho cơng trình xây dựng Bằng ứng dụng công nghệ đại vào thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu cao 3.Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu giải pháp thi công cọc ly tâm ứng suất trước Robot Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Với điều kiện thực tế xây dựng xây dựng đại đa số cơng trình sử dụng cọc cho xử lý cọc ống cọc Ly tâm ứng suất trước nên việc nghiên cứu đề tài hoàn toàn áp dụng cho thực tiễn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG ÉP CỌC BẰNG ROBOT 1.1 Khái niệm cọc ống ly tâm dự ứng lực - Định nghĩa Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước cọc chế tạo với bê tông mác cao từ 60Mpa đến 85 Mpa nhà máy, với dây chuyền công nghệ cao Trong cọc đổ bê tơng với định lượng tính tốn trước vào khn thép bịt kín căng kéo thép trước Bệ căng neo giữ thép ván khn cọc quay ly tâm tốc độ cao bê tông văng bên tạo thành phần thân cọc theo hình trịn rỗng trưng hấp bể cao áp từ đến sau tháo dỡ ván khn vận chuyển tháo ván khuôn đến bãi tập kết - Phân loại cọc  Cọc bê tông li tâm ứng lực trước thường PC cọc bê tông li tâm ứng lực trước sản suất phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén bê tông không nhỏ B40  Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC cọc bê tông li tâm ứng lực trước sản suất phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén bê tông không nhỏ B60 - Cu to: a100 30x50=1500 Thép vòng ôm đầu cọc thép đai B Đ - ờng kính lỗ rỗng Đ - ờng kính cọc Mặt c a -a chiều cao vòng ôm Mặt c b -b c h i t iÕt mỈt b Ýc h Thép mũi cọc Đ - ờng hàn h Đ - ờng kính cọc c Đ - ờng hàn nối cọc h Thép mũi cọc Đ - ờng kính cọc c Thép mặt bích cọc B chiều dày cọc số l- ợ ng đ- ờng kính thép chiều dày Đ - ờng kính lỗ luồn thép khoảng cá ch rỗng đ- ờng kính cọc lớ p bt khoảng cá ch tim théo chủ lớ p bt bảo vệ bảo vệ 30x50=1500 Đ - ờng kính cọc đ- ê n g k Ýn h c ä c chiÒu dài cọc Đ - ờng kính mũi cọc chieu cao mui c h i t iÕt mò i c ä c Mặt c c -c c h i t iết h àn n ố i đo n Hình 1.1 Chi tiết cấu tạo cọc - Phạm vi áp dụng: Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước ứng dụng nhiều lĩnh vực xây dựng từ nhà dân dụng, nhà xưởng công nghiệp, nhà máy đến cơng trình bến cảng, thủy lợi… - Ƣu nhƣợc điểm: a  Ưu điểm Cọc sản xuất nhà máy quy trình khép kín nên chất lượng cọc ổn định, dễ kiểm soát thi công đảm bảo chất lượng  Do bê tông ứng suất trước nên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước không bị biến dạng, bị nứt trình vận chuyển, lắp dựng sử dụng  Do bê tông ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm làm cho bê tông cọc đặc chịu tải trọng cao, khơng nứt, tăng khả chống thấm, chống ăn mịn cốt thép, ăn mòn sulphate giai đoạn khai thác cơng trình  Do sử dụng bê tơng thép cường độ cao nên giảm tiết diện bê tông cốt thép dẫn đến trọng lượng cọc giảm thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công lên hiệu kinh tế cao cọc thơng thường  Cọc có chiều dài lớn cọc bê tông cốt thép thường nên có mối nối  Sức chịu tải theo đất tăng do: Với tiết diện cọc trịn có diện tích ma sát nhiều cọc vng tăng khả chịu tải  Do cọc có hình dạng trịn nên cọc có khả chịu tải  Theo Terzaghi tính tốn sức kháng mũi cọc Sức kháng mũi cọc trịn tăng so với cọc vng tăng hệ số từ 0,4 lên 0,6 qp = 1,3.c.Nc + .Df.Nq + 0,6 .R N(đối với cọc tròn) qp = 1,3.c.Nc + .Df.Nq + 0,4 .b N(đối với cọc vuông)  Việc sử dụng bê tơng cường độ cao làm giảm kích thước ngang cấu kiện, giảm trọng lượng cấu kiện, làm tăng hiệu kinh tế, kỹ thuật  Có độ cứng lớn có độ võng biến dạng bé b Nhược điểm:  Khả chịu cắt cọc tương đối  Khả chịu tải trọng đập  Cọc nên ứng dụng địa điểm có điều kiện địa chất tương đối ổn định mềm đóng ép trực tiếp được, vùng có lớp đá phong hóa cát chặt phải dùng biện pháp khoan dẫn  Kinh phí đầu tư nhà máy lớn Hình 1.2 Cọc ly tâm ứng suất trước 1.2 Các biện pháp thi công hạ cọc hành Hiện có nhiều phương pháp thi cơng hạ cọc ly tâm ứng suất trước cụ thể: 1.2.1 Ép tĩnh: phương pháp ép máy ép thủy dùng lực nén vào đầu cọc ép cọc xuống đất Hình 1.3 Máy ep tĩnh theo phương cổ điển *Ưu điểm: - Không gây tiếng động lớn *Nhược điểm: - Không ép cọc đường kính lớn tải trọng lớn - Thời gian thi công chậm phải xếp tải cẩu phục vụ - Không gian cho hàn nối cọc hẹp khó Đóng: phương pháp sử dụng búa đóng để hạ 1.2.2 cọc Hình 1.4 Máy đóng cọc * Ưu điểm: - Đóng cọc đường kính lớn với tải trọng cao - Hạ cọc vào đất nhanh * Nhược điểm: - Gây tiếng động rung lớn - Thường hay làm vỡ đầu cọc 1.2.3 Ép cọc phương pháp sói nước: Cọc Ly tâm rỗng nên dùng phương pháp sói nước vào lòng cọc để hạ cọc * Ưu điểm: - Thi công khu vực giáp ranh với sông biển phải xử lý mặt biện pháp khác, chủ yếu phụ thuộc vào tầm với thiết bị thi công * Nhược điểm: - Không thi công cọc độ sâu lớn 1.2.4 Rung hạ cọc: Sử dụng búa rung để hạ cọc * Ưu điểm: - Không gây tiếng ồn lớn * Nhược điểm: - Phương pháp thường sử dụng cho khu vực có địa chất yếu cọc sử dụng cho cơng trình cọc ma sát - Khơng rung hà cọc có đường kính chiều sâu lớn 1.2.5 Khoan thả: Dùng phương pháp khoan dẫn lấy đất nên trước sau đổ lượng vữa bê tơng mác thấp xuống hố khoan sau hạ cọc xuống, phương pháp chủ yếu dùng cho vùng đất lớp yếu lớp cứng, cần đặt mũi cọc ngàm với lớp đá cứng Hình 1.5 Máy khoan tạo lỗ cọc * Ưu điểm: - Cọc khoan tạo lỗ trước không cần phải tác động lực lớn nên thân cọc nên an toàn cho cọc hạ vào đá * Nhược điểm: - Chi phí thi công đắt - Thời gian thi công chậm - Phải vận chuyển đất khoan đổ 1.2.6 Ép cọc Robot: phương pháp ép tĩnh theo phương pháp ép ôm sử dụng chấu thép cong theo hình cọc ơm lấy thân cọc ép cọc xuống đất * Tính Robot: Robot ép cọc có nhiều tính bật cơng nghệ ép cọc như: - Có khả tự hành di chuyển ngang, dọc, xoay máy ép cọc thuận tiện thi công - Tự cẩu hạ cọc cẩu cọc vào phận ép mà không cần nhờ đến cẩu hỗ trợ bên ngồi - Do tính ép ôm má kẹp ôm lấy thân cọc ép xuống nên có khả ép cọc dài, đoạn cọc dài phụ thuộc vào sức nâng cẩu cẩu vào phận nồng ép - Lực ép tĩnh nên giảm thiểu tiếng ồn - Có khả ép cọc đường kính lớn, đến đường kính 600mm lực ép nên đến xấp xỉ 1000 - Thân máy rộng dài rộng lên vững không sợ bị lật ép tải cao bênh máy 10 ... chọn giải pháp ép Robot mang lại 13 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC BẰNG ROBOT 2.1 - Chế tạo cọc bê tông ly tâm ứng suất trước 2.1.1 Lý thuyết bê tông ứng suất. .. lý cọc ống cọc Ly tâm ứng suất trước nên việc nghiên cứu đề tài hoàn toàn áp dụng cho thực tiễn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG ÉP CỌC BẰNG ROBOT. .. đề ứng dụng Robot thi công cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trước * Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật: - Đường vào thi cơng có đáp ứng xe tải trọng lớn vận vào cơng trình để thi cơng - Yếu tố mặt thi