Biện phỏp kỹ thuật thi cụng cọc.

- Tải trọng: q= k.F γ

Thi cụng phần ngầm 8.1 Thi cụng cọc

8.1.2 Biện phỏp kỹ thuật thi cụng cọc.

8.1.2.1 Cụng tỏc chuẩn bị - Chuẩn bị mặt bằng:

+ Phải tập kết cọc trước ngày ộp từ 1 đến 2 ngày (cọc được mua từ cỏc nhà mỏy sản xuất cọc). Khu xếp cọc phải đặt ngoài khu vực ộp cọc, đường đi vận chuyển cọc phải bằng phẳng, khụng gồ ghề lồi lừm. Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử dụng mỏy kinh vĩ cõn chỉnh. Cần loại bỏ những cọc khụng đủ chất lượng, khụng đảm bảo yờu cầu kỹ thuật. Trước khi đem cọc đi ộp đại trà, phải ộp thớ nghiệm 1 – 2% số lượng cọc

+ Phải cú đầy đủ cỏc bỏo cỏo khảo sỏt địa chất cụng trỡnh, kết quả xuyờn tĩnh. + Vị trớ ộp cọc được xỏc định đỳng theo bản vẽ thiết kế: phải đầy đủ khoảng cỏch, sự phõn bố cỏc cọc trong đài múng với điểm giao nhau giữa cỏc trục. Để cho việc định vị thuận lợi và chớnh xỏc, ta cần phải lấy 2 điểm múc nằm ngoài để kiểm tra cỏc trục cú thể bị mất trong quỏ trỡnh thi cụng. Thực tế, vị trớ cỏc cọc được đỏnh dấu bằng cỏc thanh thộp dài từ 20 đến 30cm. Từ cỏc giao điểm cỏc đường tim cọc, ta xỏc định tõm của múng, từ đú ta xỏc định tõm cỏc cọc.

- Chuẩn bị thiết bị phục vụ thi cụng: + Chuẩn bị cẩu để phục vụ ộp cọc. + Chuẩn bị mỏy ộp cọc.

+ Cỏc loại mỏy khỏc phục vụ thi cụng - Yờu cầu kỹ thuật đối với thiết bị ộp cọc:

+ Lực ộp danh định lớn nhất của thiết bị khụng nhỏ hơn 1,4 lần lực ộp lớn nhất + Pộp max yờu cầu theo quy định thiết kế

+ Lức nộn của kớch phải đảm bảo tỏc dụng dọc trục cọc khi ộp đỉnh, khụng gõy lực ngang khi ộp

+ Chuyển động của pittụng kớch phải đều, và khống chế được tốc độ ộp + Đồng hồ đo ỏp lực phải tương xứng với khoảng lực đo

___________________________________________________________________ + Thiết bị ộp cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đỳng quy định về an toàn lao động khi thi cụng

+ Giỏ trị đo ỏp lực lớn nhất của đồng hồ khụng vượt quỏ 2 lần ỏp lực đo khi ộp cọc + Chỉ huy động từ (0,7 ữ 0,8) khả năng tối đa của thiết bị ộp cọc

+ Trong quỏ trỡnh ộp cọc phải làm chủ được tốc độ ộp để đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật

8.1.2.2 Tớnh toỏn lựa chọn thiết bị thi cụng cọc. - Tớnh toỏn chọn mỏy ộp cọc:

Chọn mỏy ộp cọc để đưa cọc xuống chiều sõu thiết kế, cọc phải qua cỏc tầng địa chất khỏc nhau tựy theo điều kiện cụ thể của địa chất cụng trỡnh.

Muốn cho cọc qua được những địa tầng đú thỡ lực ộp cọc phải đạt giỏ trị:

Pep ≥ K.Pc (8-1)

Trong đú :

• Pep – lực ộp cần thiết để cọc đi sõu vào đất nền tới độ sõu thiết kế

• K – hệ số K > 1; cú thể lấy K = 1,5 – 2 phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc • Pc – tổng sức khỏng tức thời của nền đất, Pc = Pmui + Pmasat

• Pmui : phần khỏng mũi cọc • Pmasat : ma sỏt thõn cọc

Như vậy, để ộp được cọc xuống chiều sõu thiết kế cần phải cú một lực thắng được lực ma sỏt bờn của cọc và phỏ vỡ cấu trỳc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ộp đú bằng trọng lượng bản thõn cọc và lực ộp bằng thủy lực. Lực ộp cọc chủ yếu do kớch thủy lực tạo ra.

• Cọc cú tiết diện 300x300.

• Sức chịu tải của cọc: Pcoc = PCPT = 79,416T

• Để đảm bảo cho cọc được ộp đến độ sõu thiết kế, lực ộp của mỏy phải thỏa món điều kiện:

Pep min ≥ 1,5Pcoc = 1,5 x 79,416 = 119,124T

• Vỡ chỉ nờn sử dụng 0,8 – 0,9 khả năng làm việc tối đa của mỏy ộp cọc, cho nờn ta chọn mỏy ộp thủy lực cú lực nộn lớn nhất 130T

• Vậy trọng lượng đối trọng mỗi bờn: P ≥ Pep/2 = 130/2 =65T, dựng mỗi bờn 13 đối trọng bờ tụng cốt thộp, trọng lượng mỗi khối nặng 5T cú kớch thước 1x1x2m

• Những chỉ tiờu kỹ thuật chủ yếu của thiết bị ộp :

+ Chọn đường kớnh piton thủy lực dầu (thường dựng 2 piton) : + Lấy Pdau = 150 kg/cm2. Suy ra :

Chọn D=25cm

___________________________________________________________________

Hỡnh 2.1. Mỏy ộp cọc

Hỡnh 2.2. Mặt bằng mỏy ộp cọc

- Tớnh toỏn chọn cẩu phục vụ thi cụng:

Việc cẩu cột khụng cú chướng ngại, do đú chọn tay cần theo αmax = 75o.

Dựng phương phỏp hỡnh học ta cú sơ đồ để chọn cỏc thụng số cần trục như sau: Chiều cao cần thiết puly đầu cần.

Hyc = HL + a + hck + htb + hcap (8-2) Trong đú:

Hyc- chiều cao cần thiết puly đầu cần.

___________________________________________________________________ a- chiều cao nõng bổng cấu kiện trờn vị trớ cao nhất: ( a = 0,5m)

hck- chiều dài cọc ( = 8m)

htb- chiều cao thiết bị treo buộc ( = 1,5m) hcap- chiều dài dõy cỏp ( = 1,5m)

→ Hyc = 8,5 + 0,5 + 8 + 1,5 + 1,5 = 20m. Chiều dài tay cần:

L = = = 19,15m. (8-3)

( với hc = 1,5m: chiều cao của khớp quay) Khoảng cỏch từ khớp quay tay cần tới cấu kiện:

S = L.cos75o = 19,15.0,259 = 4,96 m (8-4) Tầm với cần thiết của tay cần:

Ryc = S + Rc = 4,96 + 1,5 = 6,46 m. (8-5) ( Rc = 1,5m : khoảng cỏch từ khớp quay đến trục của quay của cần trục) Trọng lượng của vật cẩu:

Đối với cẩu cọc:

Qyc = qc + qtb = 1,8 + 0,02.1,8 = 1,836 T ( qtb- trọng lương thiết bị treo buộc lấy bằng 0,01-0,02 trọng lượng cấu kiện).

Đối với cẩu đối trọng:

Qyc = qđt + qtb = 5 + 0,01.5 = 5,05 T

Vậy chọn cẩu với cỏc thụng số yờu cầu, chọn cẩu XKG- 30 với cỏc thụng số: L = 25m ; R = 7-23m ; Q = 3-15T; H = 27m.

___________________________________________________________________ 8.1.2.3 Quy trỡnh cụng nghệ thi cụng cọc a- Phương phỏp ộp cọc: ẫp cọc thường dựng 2 phương phỏp: - ẫp đỉnh Lực ộp được tỏc dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống Ưu điểm

• Toàn bộ lực ộp do kớch thủy lực tạo ra được truyền trực tiếp lờn đầu cọc chuyển thành hiệu quả ộp. Khi ộp qua cỏc lớp đất cú ma sỏt nội tương đối cao như ỏ cỏt, sột dẻo cứng... lực ộp cú thể thắng lực cản do ma sỏt để hạ cọc xuống sõu dễ dàng. Nhược điểm

• Cần phải cú hai hệ khung giỏ. Hệ khung giỏ cố định và hệ khung giỏ di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung giỏ này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc: nếu 1 đoạn cọc dài 6m thỡ khung giỏ phải từ 7 ữ 8m mới cú thể ộp được cọc. Vỡ vậy khi thiết kế cọc ộp, chiều dài một đoạn cọc phải khống chế bởi chiều cao giỏ ộp trong khoảng 6 – 8m

-. ẫp ụm

Lực ộp được tỏc dụng từ hai bờn hụng cọc do chấu ma sỏt tạo nờn để ộp cọc xuống Ưu điểm

• Do biện phỏp ộp từ 2 bờn hụng của cọc, mỏy ộp khụng cần phải cú hệ khung giỏ di động, chiều dài đoạn cọc ộp cú thể dài hơn.

___________________________________________________________________ Nhược điểm

• ẫp cọc từ hai bờn hụng cọc thụng qua 2 chấu ma sỏt do do khi ộp qua cỏc lớp ma sỏt cú nội ma sỏt tương đối cao như ỏ sột, sột dẻo cứng... lực ộp hụng thường khụng thể thắng được lực cản do ma sỏt tăng để hạ cọc xuống sõu.

• Núi chung, phương phỏp này khụng được sử dụng rộng rói bằng phương phỏp ộp đỉnh

b- Thi cụng ộp cọc

- Chuẩn bị mặt bằng thi cụng và cọc

Việc bố trớ mặt bằng thi cụng ộp cọc ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi cụng nhanh hay chậm của cụng trỡnh. Việc bố trớ mặt bằng thi cụng phải hợp lý để cỏc cụng việc khụng bị chồng chộo, cản trở lẫn nhau, giỳp đẩy nhanh tiến độ thi cụng, rỳt ngắn thời gian thực hiện cụng trỡnh.

Cọc phải được bố trớ trờn mặt bằng sao cho thuận lợi cho việc thi cụng mà vẫn khụng cản trở mỏy múc thi cụng

Vị trớ cỏc cọc phải được đỏnh dấu sẵn trờn mặt bằng bằng cỏc cột mốc chắc chắn, dễ nhỡn.

Cọc phải được vạch sẵn cỏc đường trục để sử dụng mỏy ngắm kinh vĩ + Giỏc đài cọc trờn mặt bằng

• Người thi cụng phải kột hợp với người làm cụng tỏc đo đạc. Trờn bản vẽ tổng mặt bằng thi cụng phải xỏc định đầy đủ vị trớ của từng hạng mục cụng trỡnh, ghi rừ cỏch xỏc định lưới toạ độ, dựa vào cỏc mốc chuẩn cú sẵn hay dựa vào mốc quốc gia, chuyển mốc vào địa điểm xõy dựng

• Thực hiện cỏc biện phỏp để đỏnh dấu trục múng, chỳ ý đến mỏi dốc taluy của hố múng

+ Giỏc cọc trong múng

• Giỏc múng xong, ta xỏc định được vị trớ của đài, ta tiến hành xỏc định vị trớ cọc trong đài

• Ở phần múng trờn mặt bằng, ta đó xỏc định được tim đài nhờ cỏc điểm chuẩn. Cỏc điểm này được đỏnh dấu bằng cỏc mốc

• Căng dõy trờn cỏc mốc, lấy thăng bằng, sau đú từ tim đo ra cỏc khoảng cỏch xỏc định vị trớ tim cọc theo thiết kế

• Xỏc định tim cọc bằng phương phỏp thủ cụng, dựng quả dọi thả từ cỏc giao điểm trờn dõy đó xỏc định tim cọc để xỏc định tim cọc thực dưới đất, đỏnh dấu cỏc vị trớ này

___________________________________________________________________ Cọc ộp sau nờn thời điểm bắt đầu ộp cọc tuỳ thuộc vào sự thoả thuận giữa thiết kế chủ cụng trỡnh và người thi cụng ộp cọc

Vận chuyển và lắp rỏp thiết bị ộp cọc vào vị trớ ộp đảm bảo an toàn

Chỉnh mỏy để cỏc đường trục của khung mỏy, đường trục kớch và đường trcj của cọc đứng thẳng và nằm trong một mặt phẳng, mặt phẳng này phải vuụng gúc với ặt phẳng chuẩn nằm ngang (mặt phẳng chuẩn đài múng). Độ nghiờng của nú khụng quỏ 5%

Kiểm tra 2 múc cẩu của dàn mỏy thật cẩn thận kiểm tra 2 chốt ngang liờn kết dầm mỏy và lắp dàn lờn bệ mỏy bằng 2 mỏy

Khi cẩu đối trọng, dàn phải được kờ thật phẳng, khụng nghiờng lệch, kiểm tra cỏc chốt vớt thật an toàn.

• Lần lượt cẩu cỏc đối trọng lờn dầm khung sao cho mặt phẳng chứa trọng tõm 2 đối trọng trựng với trọng tõm ống thả cọc. Trong trường hợp đối trọng đặt ngoài dầm thỡ phải kờ chắc chắn

• Dựng cẩu tự hành cẩu trạm bơm đến gần dàn mỏy, nối cỏc giắc thuỷ lực vào giắc trạm bơm, bắt đầu cho mỏy hoạt động

Chạy thử mỏy ộp để kiểm tra độ ổn định của thiết bị (chạy khụng tải và cú tải) Kiểm tra cọc và vận chuyển cọc vào vị trớ cọc trước khi ộp

+ Kiểm tra cỏc chi tiết nối cọc và mỏy hàn

• Trước khi ộp cọc đại trà, phải tiến hành ộp để làm thớ nghiệm nộn tĩnh cọc tại những điểm cú điều kiện địa chất tiờu biểu nhằm lựa chọn đỳng đắn loại cọc, thiết bị thi cụng và điều chỉnh đồ ỏn thiết kế, số lượng cần kiểm tra với thớ nghiệm nộn tĩnh là 1% tổng số cọc ộp nhưng khụng ớt hơn 3 cọc.

+ Chuẩn bị tài liệu

• Phải kiểm tra để loại bỏ cỏc cọc khụng đạt yờu cầu kỹ thuật

• Phải cú đầy đủ cỏc bản bỏo cỏo khảo sỏt địa chất cụng trỡnh, biểu đồ xuyờn tĩnh, bản đồ cỏc cụng trỡnh ngầm.

• Cú bản vẽ mặt bằng bố trớ lưới cọc trong khi thi cụng

• Cú phiếu kiểm nghiệm cấp phối, tớnh chất cơ lý của thộp và bờ tụng cọc • Biờn bản kiểm tra cọc

• Hồ sơ thiết bị sử dụng ộp cọc -Lắp đoạn cọc đầu tiờn

___________________________________________________________________ • Đoạn cọc đầu tiờn phải được lắp chớnh xỏc, phải cõn chỉnh để trục của C1 trựng

với đường trục của kớch và đi qua điểm định vị cọc độ sai lệch khụng quỏ 1cm • Đầu trờn của cọc được gắn vào thanh định hướng của khung mỏy

• Nếu đoạn cọc C1 bị nghiờng sẽ dẫn đến hậu quả của toàn bộ cọc bị nghiờng + Tiến hành thi cụng ộp cọc

• Khi đỏy kớch (hoặc đỉnh pittong) tiếp xỳc với đỉnh cọc thỡ điều chỉnh van tăng dần ỏp lực, những giõy đầu tiờn ỏp lực dầu tăng dần đều, đoạn cọc C1 cắm sõu dần vào đất với vận tốc xuyờn ≤ 1m/s.

• Trong quỏ trỡnh ộp dựng 2 mỏy kinh vĩ đặt vuụng gúc với nhau để kiểm tra độ thẳng đứng của cọc lỳc xuyờn xuống. Nếu xỏc định cọc nghiờng thỡ dừng lại để điều chỉnh ngay.

• Khi đầu cọc C1 cỏch mặt đất 0,3 ữ 0,5m thỡ tiến hành lắp đoạn cọc C2, kiểm tra về mặt 2 đầu cọc C2 sửa chữa sao cho thật phẳng.

• Kiểm tra cỏc chi tiết nối cọc và mỏy hàn.

• Lắp đoạn cọc C2 vào vị trớ ộp, căn chỉnh để đường trục cọc C2 trựng với trục kớch và trục đoạn cọc C1, độ nghiờng ≤ 1%

• Tỏc động lờn cọc C2 1 lực tạo tiếp xỳc sao cho ỏp lực ở mặt tiếp xỳc khoảng 3 – 4kg/cm2 rồi mới tiến hành nối 2 đoạn cọc theo thiết kế

• Làm tương tự với cỏc đoạn cọc sau + Thao tỏc ộp õm

Trong quỏ trỡnh ộp cọc, khi ộp cọc tới đoạn cuối cựng, ta phải cú biện phỏp đưa đầu cọc xuống một cốt õm nào đú so với cốt tự nhiờn. Cú thể dựng 2 phương phỏp

Phương phỏp 1: Dựng cọc phụ

• Dựng một cọc BTCT phụ cú chiều dài lớn hơn chiều cao từ đỉnh cọc trong đài đến mặt đất tự nhiờn một đoạn (1 – 1,5m) để ộp hạ đầu cọc xuống cao trỡnh cốt õm cần thiết.

• Thao tỏc: Khi ộp tới đoạn cuối cựng, ta hàn nối tiếp một đoạn cọc phụ dài ≥ 2,5m lờn đầu cọc, đỏnh dấu lờn thõn cọc phụ chiều sõu cần ộp xuống để khi ộp cỏc đầu cọc sẽ tương đối đều nhau, khụng xảy ra tỡnh trạng nhấp nhụ khụng bằng nhau, giỳp thi cụng đập đầu cọc và liờn kết với đài thuận lợi hơn. Để xỏc định độ sõu này cần dựng mỏy kinh vĩ đặt lờn mặt trờn của dầm thộp chữ I để xỏc định cao trỡnh thực tế của dầm thộp với cốt ±0,00, tớnh toỏn để xỏc định được chiều sõu cần ộp và đỏnh dấu lờn thõn cọc phụ (chiều sõu này thay đổi theo từng vị trớ mặt đất của đài mà ta đặt dầm thộp của mỏy ộp cọc). Tiến hành thi cụng cọc phụ nhưn cọc chớnh tới chiều sõu đó vạch sẵn trờn thõn cọc phụ

___________________________________________________________________ • Ưu điểm: khụng phải dựng cọc ộp õm nhưng phải chế tạo thờ số một dài cọc

BTCT làm cọc dẫn, thi cụng xong sẽ đập đi gõy tốn kộm, hiệu quả kinh tế khụng cao.

Phương phỏp 2: Phương phỏp ộp õm

• Phương phỏp này dựng một đoạn cọc dón để ộp cọc xuống cốt õm thiết kế sau đú lại rỳt cọc dẫn lờn ộp cho cọc khỏc, cấu tạo cọc ộp õm do cỏn bộ thi cụng thiết kế và chế tạo.

• Cọc ộp õm cú thể là bằng BTCT hoặc thộp

• Vỡ hành trỡnh của pitụng mỏy ộp chỉ ộp được cỏch mặt đất tự nhiờn khoảng 0,6 – 0,7m, do vậy chiều dài cọc được lấy từ cao trỡnh đỉnh cọc trong đài đến mặt đất tự nhiờn cộng thờm một đoạn 0,7m là hành trỡnh pitụng như trờn, cú thể lấy ra thờm 0,5m nữa giỳp thao tỏc ộp dễ dàng hơn.

• Ưu điểm: Khụng phải dựng cọc phụ BTCT, hiệu quả kinh tế cao hơn, cọc dẫn lỳc này trở thành cọc cụng cụ trong việc hạ cọc xuống cốt õm thiết kế.

• Nhược điểm: thao tỏc với cọc dẫn phải thận trọng trỏnh làm nghiờng đầu cọc chớnh vỡ cọc dẫn chỉ liờn kết khớp tạm thời với đầu cọc chớnh (chụp mũ đầu cọc lờn đầu cọc). Việc thi cụng những cụng trỡnh cú tầng hầm, độ sõu đỏy đài lớn hơn thi cụng dẫn khú hơn, khi ộp xong rỳt cọc lờn khú khăn hơn, nhiều trường hợp cọc ộp chớnh bị nghiờng.

- Kết thỳc cụng việc ộp cọc

Cọc được coi là ộp xong khi thoả món 2 điều kiện:

+Chiều dài cọc đó ộp vào đất nền trong khoảng Lmin ≤ Lc ≤ Lmax

Trong đú: Lmin , Lmax là chiều dài ngắn nhất và dài nhất của cọc được thiết kế dự bỏo