c, Đầm lăn
3.3.2.3Phương pháp thi công hạ cọc:
- Hạ cọc bằng thủ công : Dùng vồ gỗ rắn để đóng , để tránh dập nát đầu cọc phải dùng bịt đầu cọc bằng sắt. Cọc đóng xong phải cưa bỏ phần dập nát đầu cọc. Trường hợp nền đất yếu bùng nhùng mà khi đóng cọc bằng vồ cọc bị nẩy lên thì nên hạ cọc bằng phương pháp gia tải, kết hợp rung lắc.
- Hạ cọc bằng máy : Có thể dùng gầu máy đào để ép cọc nếu có thể.
- Sơ đồ hạ cọc : Nếu là khóm cọc hoặc ruộng cọc gia cố nền thì tiến hành đóng từ giữa ra. Nếu là dải cọc hoặc hàng cọc thì đóng theo hàng tuần tự. Đối với cọc cừ kè vách hố đào thì đóng từ hàng cọc xa mép hố đào nhất trở vào.
Gia cố nền móng :
- Cọc tre có thể đóng thủ công hoặc đóng bằng máy.
- Cọc tre chỉ thi công đợc tại những nơi có mực nớc ngầm cao, cọc tre đợc phải đợc đóng ngập xuống dới mực nớc ngầm để tránh mối, mọt ... gây h hỏng cọc trong quá trình sử dụng. - Cọc tre chỉ sử dụng tại những công trình có yêu cầu không lớn về tải trọng.
* Trình tự đóng cọc tre :
- Cọc đóng theo quy tắc cái đinh ốc, đóng từ vòng ngoài vào trong, từ xa vào gần tim móng. - Cọc lớn đóng trớc, cọc nhỏ đóng sau trong trong cùng một loại móng hoặc từng m2 móng băng.
- Cọc đóng xuống phải thẳng, không gẫy, dập, cong vênh.
* Sau khi đóng xong toàn bộ, cần phủ lên đầu cọc 1 lớp cát vàng dày 10 cm rồi tiến hành đổ bê tông lót và thi công phần tiếp theo.
CHUYÊN ĐỀ 4. CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC 4.1 Cọc chế tạo trước (cọc đúc sẵn)
4.1.1 Phương pháp thi công: Đóng (búa)
4.1.1.1. Phương pháp
Sử dụng búa đóng cọc hạ cọc xuống đất theo yêu cầu.
4.1.1.2. Kỹ thuật • Khái niệm
Búa đóng cọc là thiết bị để hạ cọc xuống đất làm móng công trình xây dựng.
- Búa treo (còn gọi là búa rơi tự do): quả búa bằng gang nặng 100 - 3.000 kg được kéo lên bằng tời đến độ cao khoảng từ 2 đến 4 m cách đầu cọc rồi dùng dây kéo chốt làm cho quả búa rơi tự do xuống đầu cọc.
- Búa hơi: hoạt động bằng lực khí nén, nâng quả búa cho đập vào đầu cọc.
+Búa hơi đơn động: nếu khí nén chỉ nâng quả búa, để quả búa rơi tự do đập xuống là búa đơn động.
+Búa hơi song động: Nếu quả búa rơi xuống lại có lực của khí nén đè thêm vào, được gọi là búa song động
- Búa thủy lực: hoạt động bằng thủy lực, nâng quả búa cho đập vào đầu cọc
- Búa Diezel: hoạt động bằng năng lượng do đốt cháy hơi đốt là hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí tác động trực tiếp lên quả búa
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
- Búa treo (còn gọi là búa rơi tự do): Sử dụng lực nâng kéo búa lên đến độ cao yêu cầu rồi thả búa rơi tự do. Thế năng rơi búa sẽ tạo lực hạ cọc xuống.
- Búa hơi: Kết cấu máy bao gồm hai bộ xi lanh pit tông, xi lanh búa và xi lanh nén, giữa hai xi lanh là bộ phận điều khiển. Máy làm việc nhờ áp suất thay đổi của không khí nén trong xi lanh tác dụng vào pit tông búa. Áp suất cực đại của không khí là 4 at. Khối lượng bộ phận rơi là đặc tính kĩ thuật chủ yếu của máy. Loại máy này chỉ còn chế tạo với khối lượng bộ phận rơi lớn nhất là 1.000 kg và nhỏ nhất là 50 kg. Từ chuyển động quay
của động cơ qua cơ cấu biên - tay quay làm pit tông nén thực hiện chuyển động tịnh tiến.
- Búa hơi song động: Cấu tạo
1 - Xi lanh - búa ;2 - Đầu búa (cán pitông) ;3 - Khe khống chế độ cao nâng búa ;4 – Pitông ;5 - Van điều phối khí.
Búa là xilanh nặng từ 1 đến 9 tấn, được treo trên giá bằng tời cáp. Độ cao nâng búa từ 0,7 đến 1,6m.
Nguyên lý hoạt động: Khi đóng cọc, tỳ đầu búa 2 vào mũ cọc, mở van điều phối 5 cho khí vào phần trên xilanh - búa để nâng búa lên tới độ cao cho phép. Sau đó lại dùng van 5 xả nhanh khí ra làm xilanh - búa rơi xuống tác dụng lực hạ cọc. Búa diesel kiểu ống dẫn : piston là vật nặng rơi trong ống dẫn hướng (xilanh) để tạo ra lực đóng cọc.
Giai đoạn 1: khởi động búa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dùng móc kéo piston lên cao, không khí nạp vào xi lanh qua lỗ, rãnh sẽ điều khiển bơm bơm dầu vào lõm với áp suất khoảng 1,5 đến 2 kG/cm2. Khi móc va chạm vào cò thì móc trượt khỏi piston, piston rơi tự do.
Giai đoạn 2 : piston rơi và nén không khí
Piston rơi xuống đóng kín lỗ thoát nạp khí thì không khí trong xilanh bắt đầu được nén, áp suất và nhiệt độ tăng, vào cuối hành trình, áp suất khoảng 30 kG/cm2, nhiệt độ khoảng 6000C. Khi phần lồi trên piston va đập vào phần lõm trên đế búa thì truyền lực đóng cọc, đồng thời làm cho dầu văng tung toé thành những hạt nhỏ.
Giai đoạn 3 : hỗn hợp nhiên liệu cháy và giãn nở sinh công Dầu diesel ở trạng thái những hạt nhỏ hoà trộn với không khí ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ tự bốc cháy, áp suất và nhiệt độ
trong xilanh tăng nhanh. Một phần áp lực khí cháy sẽ đẩy piston lên cao, phần còn lại tác dụng lên đế búa và truyền xuống cọc.
Giai đoạn 4 : thải khí cháy, nạp khí mới, điều khiển bơm dầu
Khi piston văng lên đi qua lỗ thoát nạp khí thì khí cháy thoát nhanh ra ngoài, piston tiếp tục đi lên theo quán tính lại hút không khí vào xilanh, rãnh trên piston lại điều khiển bơm bơm dầu vào lõm. Vận tốc piston giảm dần đến không rồi rơi xuống tiếp tục một chu kỳ khác. Muốn cho búa dừng thì giật dây điều khiển cho bơm dầu ngừng hoạt động.
Loại này khi nâng hạ búa đều dùng áp lực hơi hay khí nén. Dùng nó có thể đóng cọc có đường kính lớn tới 50cm, có thể dùng để nhổ cọc nếu lắp bộ kẹp vào đầu búa. Bộ phận công tác chủ yếu la xi lanh-búa 1.Đó là khối thép rất nặng,trong long có khoắt buồng chứa khí, hai bên có rảnh trượt
Hai cọc dẫn hướng hình trụ,đường kính 5:7(cm),dài tới 4m.pít tông cố định trên bệ tỳ,búa được treo lên giá.
4.1.1.3. Ưu điểm, nhược điểm a, ưu điểm
- Búa treo: Đơn giản có thể sử dụng ở những địa hình phức tạp mà các búa có gắn thân không vào được.
- Búa hơi đơn động: Đơn giản về cấu tạo,đầu dạng ga được tạọ ra ngay trong xi lanh và các ưu điểm như búa 2 cọc dẫn. Loại này đơn giản, độ nâng thấp, chiếm ít diện tích, có thể không cần giá búa.
- Búa hơi song động: Tác dụng là 200 đến 500 nhát đóng trong 1 phút, ít phá đầu cọc, có thể tăng giảm được áp lực đóng cọc, có thể làm việc như một máy nhổ cọc. Trọng lượng thiết bị nhỏ,trọng lượng thiết bị nhỏ,không cần có thiết bị trung gian như động cơ ,máy nén khí,nồi hơi,dễ chăm sóc bảo dưỡng.
b) Nhược điểm
- Búa treo: lực xung kính bé, không thể đóng các cọc có kích thước lớn, những cọc cần lực xung kích lớn.
- Búa hơi đơn động: Là thiết bị trung gian gồm máy nén, nồi hơi, ống dẫn dễ hỏng. Trọng lượng hiệu dụng thấp ,công suất sử dụng nhỏ,tần số đóng cọc không cao,và cũng chỉ dung để đóng cọc ,không tác dụng với đất mềm
- Búa hơi song động: Trọng lượng đóng cọc nhỏ (25%), thiết bị trung gian cồng kềnh. Không hạ được cọc xuống nền đất mềm,hơn một nữa công suất dung để nén khí,đòi hỏi năng lượng là dầu nặng,tần số đóng cọc thấp 50:75 nhát/phút.
4.1.1.4. Phạm vi áp dụng và điều kiện thi công
- Búa treo: Thi công ở những địa hình khó khăn phức tạp mà búa gắn trên thân máy ko thể nào được.
- Búa hơi song động: Thi công được gần như tất cả các cọc trừ cọc ván thép. Đặc biệt là những cọc cần lực xung kích lớn.
- Búa thủy lực. Đóng được tất cả các cọc có thể chịu được lực xung kích và khu vực được phép đóng cọc bằng các thiết bị xung kích.
- Búa diezel: Dùng được tất cả các khu vực có thể đóng được cọc xung kích, và khu vực được phép đóng cọc bằng các thiết bị xung kích.
4.1.1.5. Những vấn đề cần lưu ý, sự cố khi thi công
Lệch tọa độ khi đóng cọc. Thường xuyên quan trắc trong quá trình đóng cọc để điều chỉnh kịp thời.
Cọc chối trước khi đến chiều sâu thiết kế. Có thể do búa chọn chưa phù hợp hoặc do địa chất gây ra hiện tượng chối giả, địa chất tại vị trí khác so với khảo sát v.v… chọn búa lớn hơn; kết với các biện pháp khác như rung, xói nước; thay đổi biện pháp hù hợp v.v…
Vỡ đầu cọc: do chọn búa chưa phù hợp hoặc cọc thiết kế sai. Cần chọn loại búa và sử dụng cọc hợp lý v.v…
4.1.2. Phương pháp hạ cọc bằng búa rung (Ép, lắc) 4.1.2.1. Phương pháp
Rung ép: kết hợp lực rung với lực ép cọc để đưa cọc xuống; Rung lắc: kết hợp với lắc ngang để đưa cọc xuống.
4.1.2.2. Kỹ thuật
Khi làm việc, quả búa liên tục truyền lên cọc dao động có tần số, biên độ và hướng nhất định, làm giảm lực ma sát giữa cọc và đất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mọi quả búa rung đều được cấu tạo từ hai bộ phận cơ bản: Bộ phận gây rung và thiết bị liên kết giữa quả búa và đầu cọc (ở đây gọi là đỉnh cọc).
Lực rung được tạo ra do hệ thống truyền động làm quay các khối lệch tâm, phụ thuộc: mômen lệch tâm (bằng tích số giữa khối lượng khối lệch tâm và độ lệch tâm), tốc độ quay của khối lệch tâm, tổng khối lượng toàn hệ thống tham gia dao động (quả búa, cọc, mũ cọc..) và cả đặc tính cơ lý của nền đất. Những thông số cơ bản của quả búa là: Lực xung, tần số và biên độ dao động. Lực rung là thông số cơ bản nhất quả búa, trị số của nó phụ thuộc vào momen lệch tâm và tốc độ quay của khối lệch tâm. Biên độ dao động giữ vai trò quyết định. Khi quả búa làm việc, toàn hệ thống (quả búa, mũ cọc, cọc… ) dao động, nếu biên độ dao động thẳng đứng tại vị trí tiếp xúc giữa cọc và nền không lớn hơn biến dạng đàn hồi của nền, cọc không thể đóng vào nền. Cọc chỉ có thể đóng vào nền khi biên độ dao động này lớn hơn chuyển vị đàn hồi và gây chuyển vị dư của nền. Tần số dao động ảnh hưởng trực tiết đến quá trình đóng cọc. Khi tần số dao động thấp (<200 lần/phút ) bắt đầu xuất hiện dao động yếu của cọc và nền, khi này cọc và líp bề mặt nền tại điểm tiết xúc chuyển vị đồng thời, quá trình đóng cọc không xảy ra. Chỉ khi tăng tần số dao động làm xuất hiện chuyển vị tương đối giữa cọc và nền, cọc bắt đầu được đóng xuống nền.
Mũ cọc liên kết quả búa và cọc. Khác với qúa trình làm việc theo nguyên lý va đập, ở đây để truyền dao động từ quả búa xuống cọc, mũ cọc cần được liên kết chặt với cọc và quả búa vì vậy còn gọi là kẹp cọc. Để thực hiện chức năng kẹp cọc, mũ cọc thường được sử dụng hai loại truyền động cơ bản là cơ khí và thuỷ lực.
Phân loại
Về cơ bản có thể phân chia búa rung thành các loại sau :
• Theo tần số: Máy có tần số trung bình, máy có tần số thấp, máy có tần số cao.
Máy có tần số thấp : Là những loại máy đóng cọc bằng rung động có tần số từ 5 đến 10 Hz, dùng để đóng những loại cọc nặng, lực cản mỗi cọc lớn, như các cọc ống thép dài lớn và các cọc bê tông
Máy có tần số trung bình : Là những máy có tần số rung từ 10 đến 30 Hz được sử dụng cho các loại cọc ván, cọc ống nhỏ.
Máy có tần số cao : Là những máy có tần số kích lớn hơn 30Hz
• Theo nguyên lý làm việc búa rung được chia ra làm hai loại: Rung và va rung, ở loại rung cũng được chia ra :Rung nối cứng và rung nối mềm.
Búa rung nối cứng Loại búa này có cấu tạo đơn giản. Bộ gây rung thường dùng các đĩa lệch tâm lắp trên trục quay để gây ra lực rung động. Có thể điều chỉnh lực gây rung bằng cách điều chỉnh lực lực gây rung bằng cách điều chỉnh vị chí của đĩa lệch tâm. loại búa này có nhược điểm là bộ gây rung làm ảnh hưởng tuổi thọ của động cơ. Loại búa này làm việc có tần số thấp: 300 đến 500 lần/phút, đóng được cọc lớn
Búa rung nối mềm. Sự khác giữa búa rung nối cứng và nối mềm là: Ở loại nối mềm động cơ được nối với bộ gây rung qua lò xo.
Va rung: Là loại búa kết hợp giữa lực rung và lực va (lực đóng). Nó được giả S.A Tsaplin và các cộng sự pháp minh năm 1949 với những đặc tính ưu việt.
Cấu tạo búa va rung của Tsaplin
Chọn búa rung và nguyên tắc trong thi công hạ cọc bằng búa rung
Loại búa rung hạ cọc chọn theo tỷ số K0/Qt tuỳ thuộc vào điều kiện đất nền và chiều sâu hạ cọc.
K0 - mô men lệch tâm, T.cm;
Qt - trọng lượng toàn phần gồm trọng lượng cọc, búa rung và đệm đầu cọc, tấn. Giá trị của tỷ số này khi dùng búa rung với tốc độ quay bánh lệch tâm 300÷500 vòng/ phút không được nhỏ hơn trị số cho trong bảng 4.
Bảng Tỷ số K0/Qt Tính chất đất mà
cọc xuyên qua Phương pháp hạ K0/Qt khi độ sâu hạ cọc
< 15 m >15 m Cát no nước, bùn, sét dẻo mềm và dẻo chảy Cát ẩm, đất sét, á sét dẻo mềm, cứng Sét cứng, nửa cứng, cát, sỏi, sạn
Không xói nước và lấy đất ra khỏi cọc
Xói nước tuần hoàn và lấy đất khỏi lòng cọc ống
Xói nước và lấy đất khỏi lòng cọc thấp hơn cả mũi cọc 0.80 1.10 1.30 1.0 1.30 1.60