a. kỹ thuật thi công
4.3.1.Ưu nh-ợc điểm và ph-ơng án chọn máy
Ưu nh-ợc điểm của cọc khoan nhồi - Ưu điểm chính của cọc nhồi:
+ Hạn chế đ-ợc ảnh h-ởng đối với các công trình lân cận.
+ Hạn chế đ-ợc tiếng ồn với môi tr-ờng xung quanh so với cọc đóng.
+ Có thể đặt móng tới chiều sâu lớn khi gặp các tr-ờng hợp địa chất xen kẽ phức tạp và lớp đất tốt ở khá sâu.
+ Không có công đoạn vận chuyển,cẩu lắp.
+ Khả năng chịu tải của cọc nhồi là t-ơng đối lớn nếu việc thi công đảm bảo đ-ợc chất l-ợng.
- Nh-ợc điểm chính của cọc nhồi:
+ Đòi hỏi phải có máy móc thiết bị tốt và chuyên gia có nhiều kinh nghiệm. + Chi phí cho việc thi công cọc khoan nhồi là t-ơng đối tốn kém.
+ Khó kiểm tra chất l-ợng cọc khoan nhồi cho nên trong quá trình thi công phải tuân thủ quy trình kỹ thuật một cách chặt chẽ.
+ Thi công cọc khoan nhồi làm mất vệ sinh môi tr-ờng do gây ra nhiều bùn bẩn.
Lựa chọn công nghệ tạo lỗ và thiết bị khoan
- Lựa chọn công nghệ tạo lỗ:
Hiện nay tại Việt Nam có 3 ph-ơng pháp khoan tạo lỗ + Ph-ơng pháp phản tuần hoàn
+ Ph-ơng pháp dùng ống vách
+ Ph-ơng pháp dùng gầu đào đất (khoan bằng guồng xoắn) Ta sẽ phân tích từng ph-ơng pháp để lựa chọn
Công nghệ ống vách (All casing):
ống vách th-ờng dùng là ống kim loại dày 9-25 mm có chân xén bằng hợp kim cứng. Hạ ống vách bằng cách xoay, lắc rung. Sau đó dùng gầu ngoạm kiểu búa để lấy l-ợng đất đá phía trong ống vách.
ống vách th-ờng đ-ợc dùng trong tr-ờng hợp thi công nới có n-ớc mặt hoặc lỗ khoan cọc xuyên qua các tầng đất sét nhão, cát cuội sỏi dễ gây biến dạng mạnh về phía trong lỗ (cát sỏi có cấu trúc rời rạc hoặc tại vùng đất có nhiều hang động).
154
- Ưu điểm của ph-ơng pháp này là không cần dùng dung dịch bentonite hoặc dung dịch khác giữ thành, công tr-ờng sạch, chất l-ợng cọc đảm bảo.
- Nh-ợc điểm: khó làm đ-ợc cọc sâu do hạ ống vách xuống sâu rất khó khăn, máy thi công cồng kềnh, khi làm việc gây chấn động lớn.
Công nghệ khoan phản tuần hoàn: (Reverse Ciculatian Drill)
Công nghệ này dùng guồng xoắn để đào đất đá tạo thành các mảnh nhỏ. Các mảnh này sẽ đ-ợc trộn với dung dịch giữ thành rồi rút lên bằng cần khoan. Cách làm này đem lại giá trị kinh tế cao. Dung dịch bentonite còn dùng đẻ giữ thành hố khoan.
- Ưu điểm:
Giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản. Hiệu quả kinh tế cao.
- Nh-ợc điểm: Khoan chậm.
Quá trình khoan cần nhiều n-ớc, mặt bằng công tr-ờng bẩn. Cần diện tích rộng để bố trí thiết bị lọc, lắng.
Khi gặp các lớp đất rời, hạt to, cát hạt thô, cuội sỏi th-ờng khó có khả năng giữ cho vách khoan và cột n-ớc ổn định do vậy chất l-ợng cọc khó đảm bảo.
Độ tin cậy không cao.
Khoan lỗ bằng gầu khoan (earth drill) và dung dịch Bentonite giữ vách:
Công nghệ này dùng gầu khoan cắt đất hoặc dùng chân vịt ruột gà lấy vít lên (th-ờng dùng gầu khoan). Cần gầu th-ờng dùng 3 đoạn dạng antena truyền đ-ợc chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu. Vách khoan th-ờng đ-ợc giữ ổn định bằng dung dịch bentonite. Trong công nghệ này ta có thể kết hợp sử dụng nhiều loại địa chất riêng rẽ do vậy năng suất cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ưu điểm:
Thi công nhanh, việc kiểm tra nền đất thuận tiện, rõ ràng. Đảm bảo vệ sinh môi tr-ờng.
ít ảnh h-ởng đến công trình lân cận. Sức chịu tải của cọc đ-ợc đảm bảo.
- Nh-ợc điểm:
Thiết bị chuyên dùng, giá cao.
Quy trình công nghệ chặt chẽ, cán bộ và công nhân phải lành nghề và kỹ thuật cao.
Do mũi khoan kiểu xén và cắt nên th-ờng bị mòn hoặc sứt mẻ do vậy chi phí cho khoan cọc lớn.
Qua phân tích ta thấy
Với công trình này do ta phải khoan qua lớp cát hạt thô nên việc giữ thành cho hố khoan là rất khó, tính tin cậy của cọc không cao. Mặt khác do số l-ợng
155 t-ơng đối lớn nên ph-ơng pháp khoan phản tuần hoàn không đáp ứng đ-ợc. Với ph-ơng pháp dùng ống vách ta cũng khó áp dụng đ-ợc do yêu cầu thiết kế cọc đặt đáy tại độ sâu lớn. Vậy quyết định dùng khoan bằng gầu trong dung dịch bentonite.
- Lựa chon máy khoan:
Sử dụng máy khoan cọc nhồi ED-5500.
Chiều sâu khoan lớn nhất: 58m Tốc độ quay: 15 – 30 vòng/phút Đ-ờng kính lỗ khoan: 600 – 1700mm áp lực lên đất: 0.8 kG/cm2
Momen quay: 60 kNm Trọng l-ợng: 57.4 T
4.3.2. Các b-ớc thi ccông cọc khoan nhồi.
- Dựa vào công nghệ thi công của cọc khoan nhồi từ đó ta có các b-ớc thi công cọc nhồi nh- sau:
1- Định vị tim cọc.
2- Khoan dẫn lỗ đặt ống định vị. 3- Hạ ống định vị.
4- Bơm dung dịch giữ thành.
5- Khoan tiết diện cọc và đo độ sâu.
Hình 4.8. Máy khoan cọc nhồi
156 6- Làm sạch đáy lỗ khoan, đo cặn lắng.
7- Đ-a lồng cốt thép vào lỗ cọc. 8- Đ-a ống rót bê tông vào.
9- Làm sạch cặn lắng lần thứ 2, thổi rửa đáy hố khoan. 10- Đổ bê tông.
11- Rút ống định vị lên.
12- Kiểm tra chất l-ợng cọc và hoàn thiện việc thi công cọc nhồi.
QUY TRìNH THI CÔNG CọC NHồI BằNG GầU KHOAN.
Chuẩn bị mặt bằng,địnhvị tim cọc Kiểm tra vị trí cọc bằng máy kinh vĩ . Cung cấp n-ớc.
Đ-a máy khoan vào đúng vị trí
Kiểm tra độ thẳng cần khoan (Kely) bằng máy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kinh vĩ. Khoan một chút để chuẩn bị hạ ống vách Trộn vữa Ben- -tonite
Theo dõi độ thẳng Kelly.
Kiểm tra vị trí cọc, độ lệch tâm của cọc. Hạ ống vách Bể chứa dung dịch benton it
Lấy mẫu đất , so sánh với tài liệu thiết kế. Khoan tới độ sâu thiết kế
Thổi rửa làm sạch đáy hố khoan . Đặt
lồng thép Kiểm tra đất cát trong gầu làm sạch, Đo chiều sâu
bằng th-ớc và quảdọi.
Xử lý Bento-
nite thu hồi
Đặt ống bơm vữa bê tông và đặt
bơm thu hồi vữa sétBentonite.
Kiểm tra chiều dài ống
Tremie,cách đáy cọc 5cm.
Kiểm tra lần cuối chiều sâu lỗ khoan. Làm sạch lần 2 Thu hồi ben- to-nite
Đổ bê tông Kiểm tra độ sụt bê tông
(18cm).Kiểm tra độ dâng bê tông để cắt ốngTremie.(đầu
ống cách mặt bê tông 3m). Cắt cốt thép , rút ống vách.
157 a) Công tác chuẩn bị.
Về công tác chuẩn bị hầu nh- giống với ph-ơng pháp thi công t-ờng vây chỉ có khác ở chỗ là không cần xây t-ờng dẫn. Cụ thể nh- sau:
+ Nghiên cứu kỹ bản vẽ thiết kế, tài liệu địa chất công trình các yêu cầu kỹ thuật đối với cọc khoan nhồi.
+ Lập ph-ơng án kế hoạch thi công hợp lý, lựa chọn thiết bị thi công.
+ Do công trình nằm trong thành phố nên máy móc, thiết bị đ-ợc tháo rời vận chuyển đến công truờng sau đó lắp ráp lại.
+ Nghiên cứu thiết kế mặt bằng thi công.
+ Biện pháp đối với tiếng ồn và chấn động khi thi công:
- Với các động cơ nổ sử dụng các chụp hút âm ở chổ cửa mở phía tr-ớc bệ thao tác và chỗ cửa mở của bộ tỏa nhiệt phía sau.
-Với các tiếng ồn gây ra khi đổ bêtông và khi xe chuyển trộn bêtông phải chờ đợi thì nên đổ bêtông vào ban đêm, bãi chờ của xe chuyển trộn bêtông phải ở xa khu vực đông dân c-.
+ Xử lý các vật kiến trúc ngầm:
Cho một tổ đội công nhân dùng máy dò điện kết hợp với đào hố thăm dò xác định và tháo dỡ những vật kiến trúc ngầm có thể gây ảnh h-ởng tới quá trình thi công. Khi điều tra hiện tr-ờng cho công nhân đào hố thăm độ sâu khoảng 1.5m (hoặc sâu hơn nếu cần) sau đó dùng thuốn (thanh sắt 16mm) để thuốn sâu xuống xác định công trình ngầm. Ngoài ra có thể dùng biện pháp thăm trên mặt đất để thăm dò thêm, hoặc căn cứ vào các biểu hiện nổi trên mặt đất nh- cửa kiểm tra, bulông, cửa van. Cách xử lý các công trình ngầm này có thể là bảo quản, xây lại hoặc dỡ bỏ...và phải căn cứ từng điều kiện cụ thể mà có các biện pháp xử lý hợp lý. Với các công trình ngầm không thể di chuyển thì phải thay đổi vị trí cọc hoặc sửa đổi thiết kế.
+ Biện pháp cấp thoát n-ớc và cấp điện thi công
Khi khoan tạo lỗ có sử dụng dung dịch giữ thành Bentonite, để cấp n-ớc cho việc trộn bentonite,n-ớc rửa ống dẫn bêtông,ống chống ta dùng ống n-ớc 50 (l-u l-ợng khoảng 0.12m3/ph) tùy công tr-ờng mà phải chuẩn bị sẵn 1 téc chứa n-ớc khoảng 10m3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Chuẩn bị ống dẫn cho việc đổ bêtông d-ới n-ớc. Độ dài của ống phải đảm bảo cho hệ thống áp lực của Bentônít và áp lực n-ớc ngầm sao cho thành ống không bị phá vỡ. ống trong tr-ờng hợp này dài 6 m.
+ Chuẩn bị vách chống tạm: là ống thép mạch hàn đứng dày 12 mm t-ơng ứng với cọc có đ-ờng kính 1,2m. Đ-ờng kính của ống này phải đảm bảo tiết diện
Bê tông th-ơng
phẩm.
Kiểm tra cao độ bê tông. Kiểm tra chất l-ợng cọc
158 cọc nh- thiết kế và phải lớn hơn đ-ờng kính ngoài của gầu khoan tối thiểu là 100-150 mm hay 20% đ-ờng kính gầu.
+ Xử lý mặt đất nền để đảm bảo cho khi máy hoạt động đ-ợc ổn định không bị nghiêng ngả.
+ Xác định c- ly tối thiểu giữa cọc và cọc để tránh ảnh h-ởng chất l-ợng giữa các cọc do đó ta phải thi công các cọc liên tiếp thì các cọc phải cách nhau tối thiểu là 5D, D là đ-ờng kính cọc.
+ Dung dịch Bentonite:
Dung dịch bentonite ảnh h-ớng rất lớn chất l-ợng cọc trong ph-ơng pháp thi công trong dung dịch bentonite.
Các thông số chủ yếu của dung dịch Bentonite:
Bảng 4.2: Đặc tính dung dịch Bentonite Thông số Giá trị Trọng l-ợng riêng 1,05 1,15T/m3 Độ nhớt 18 45s Hàm l-ợng cát <6% Tỷ lệ chất keo >95% L-ợng mất n-ớc 30 ml/30 phút
Độ dầy của áo sét 130 mg/30 phút
Lực cắt tĩnh: 1 phút 10 phút 2030mg/cm2 2030mg/cm2 Tĩnh ổn định 0,03g/cm2 Trị số pH 79
Trong quá trình sử dụng dung dịch Bentonite cần phải tuân theo một số nguyên tắc sau:
Dung dịch phải luôn cao hơn mực n-ớc ngầm 1.5 m .
Tr-ớc khi đổ bê tông, cần kiểm tra khối l-ợng riêng trong khoảng 500mm kể từ đáy lỗ phải nhỏ hơn 1.25, hàm l-ợng cát 8%, độ nhớt 28s.
Phải duy trì ổn định của thành lỗ cho đến khi kết thúc việc đổ bê tông. Mục đích của việc sử dụng bentonite là:
- Hình thành lớp màng dày 2-4 mm bọc quanh vách lỗ khoan giữ cho thành hố khoan đ-ợc ổn định không bị sạt lở.
- Dung dịch bentonite là dịch thể có tỷ trọng cao và ở trạng thái sệt nên lực đẩy nổi làm cho cát đá không lắng chìm xuống tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý cặn lắng.
b) Công tác định vị tim cọc, khoan mồi và hạ ống chống tạm.
Hố khoan và tim cọc đ-ợc định vị trong quá trình hạ ống chống.Tim cọc đ-ợc xác định bằng hai tim mốc kiểm tra A và B vuông góc với nhau và đều cách tim
159 cọc một khoảng bằng nhau. Các mốc A và B này là cơ sở xác định chính xác vị trí cọc trong quá trình khoan.
Hình 4.9. Định vị tim cọc khoan nhồi
Sau khi định vị xong tim cọc, đ-a máy khoan vào vị trí để khoan tr-ớc một số gầu. Mục đích là nhằm định vị để đ-a ống vách xuống, quá trình hạ ống vách đ-ợc thực hiện bằng thiết bị rung.Máy rung kẹp chặt vào thành ống và từ từ ấn xuống, ống vách đ-ợc hạ xuống độ sâu thiết kế, ống vách nhô lên khỏi mặt đất khoảng 0.5m. Trong quá trình hạ ống, việc kiểm tra độ thẳng đứng đ-ợc thực hiện liên tục bằng cách điều chỉnh vị trí của máy rung thông qua cần cẩu.
ống vách có nhiệm vụ
+ Định vị và dẫn h-ớng cho mắt khoan
+ Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan đảm bảo không bị sập thành phía trên hố khoan
+ống vách bảo vệ hố khoan để không bị sói đá và thiết bị rơi xuống hố khoan + Ngoài ra ống vách còn có thể làm sâu đỡ tạm và thao tác cho việc lắp tạm cốt thép, lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bê tông...
+ống vách đ-ợc thu hồi sau khi đổ bê tông cọc nhồi xong. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Búa rung hạ ống vách dùng búa KE-416 do hãng ICE (International Construction Equipment) chế tạo với các thông số kỹ thuật sau:
Thông số Đơn vị Giá trị
160 Mômen lệch tâm Kg.m 23 Lực li tâm lớn nhất KN 645 Số quả lệch tâm 4 Tần số rung Vòng/ phút 800, 1600 Biên độ rung lớn nhất Mm 13,1 Lực kẹp KN 1000
Công suất máy rung KW 188
L-u l-ợng dầu cực đại lít/ phút 340
áp suất dầu cực đại Bar 350
Trọng l-ợng toàn đầu rung Kg 5950
Kích th-ớc phủ bì: - Dài - Rộng - Cao mm mm mm 2310 480 2570 Trạm bơm: động cơ Diezel
Tốc độ
KW vòng/ phút
220 2200
- Định vị máy khoan cọc: khi thiết bị đã ở trạng thái khoan thì di động máy khoan cho đầu côn nhằm trúng với tim cọc đã định. Trong công tr-ờng có rất nhiều máy móc hạng nặng cùng làm việc, để tránh sai lệch vị trí tim cọc thì khi xác định vị trí cọc xong phải chôn mốc tim cọc cho chắc chắn và bảo quản cẩn thận.
c) Công tác khoan tạo lỗ.
Quá trình này đ-ợc thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm. Tr-ớc khi khoan, ta cần làm tr-ớc một số công tác chuẩn bị sau:
- Lắp đ-ờng ống dẫn dung dịch bentonite từ máy trộn và bơm ra đến miệng hố khoan, đồng thời lắp một đ-ờng ống hút dung dịch bentonite về bể lọc. Do dung dịch Bentonite có tầm quan trọng đặc biệt với chất l-ợng lỗ khoan nên tr-ớc khi khoan phải kiểm tra dung dịch.
- Trải hai tấm tôn kích th-ớc 10000x1500x20 (mm) d-ới hai bánh xích máy khoan để đảm bảo độ ổn định của máy trong quá trình làm việc, chống sập lở miệng lỗ khoan. Việc trải tôn phải đảm bảo khoảng cách giữa 2 mép tôn lớn hơn đ-ờng kính ngoài cọc 10cm để đảm bảo cho mỗi bên rộng ra 5cm nh- hình vẽ d-ới:
161
Hình 3.10. Lót tôn sắt d-ới máy khoan cọc nhồi
- Kiểm tra các thiết bị khoan, đảm bảo công tác khoan đ-ợc liên tục.
- Kiểm tra, tính toán vị trí để đổ đất từ hố khoan đến các thiết bị vận chuyển lấy đất mang đi.
- Điều chỉnh độ nằm ngang của máy khoan và độ thẳng đứng của cầu khoan, xác định toạ độ của gầu khoan trên bàn điều khiển của máy khoan đầu các điểm đo thủy chuẩn vào gần máy.
- Trong suốt quá trình khoan luôn có 2 máy kinh vĩ để điều chỉnh độ thăng bằng và thẳng đứng của máy và cần khoan.
- Hạ mũi khoan: Mũi khoan đ-ợc hạ thẳng đứng xuống tâm hố khoan với tốc độ khoảng 1,5m/s.
- Trong quá trình khoan, cần khoan có thể đ-ợc nâng lên hạ xuống 1-2 lần để giảm bớt ma sát thành.
- Tốc độ quay ban đầu của mũi khoan chậm khoảng 14-16 vòng/phút, sau đó nhanh dần 18-22 vòng /1 phút (tốc độ quay đ-ợc điều chỉnh phù hợp với địa chất