20 3.Điều kiện mạng lưới chung.
2.3.3 Thi cụng cọc khoan nhồ
Cọc khoan nhồi là loại cọc BTCT đỳc chỗ trong lỗ khoan sẵn vào nền. Hiện nay thường sử dụng cỏc loại cọc khoan nhồi đường kớnh: 0,8m; 1m; 1,2m; 1,5m; 2m …Do cú tiết diện và chiều dài lớn nờn cọc khoan nhồi cú sức chịu tải vượt xa cỏc loại cọc chế sẵn thi cụng bằng phương phỏp đúng cọc vỡ vậy nú được ỏp dụng cho những múng chịu tải trọng lớn.
Trỡnh tự thi cụng cọc khoan nhồi bao gồm cỏc cụng tỏc sau: Khoan tạo lỗ - vệ sinh đỏy lỗ khoan-cốt thộp – đổ bờ tụng – kiểm tra chất lượng cọc.
Về phương diện thi cụng cú thể nhận xột về loại múng này như sau :
-Ưu điểm:
+ Khụng gõy chấn động trong thi cụng, khụng gõy tiếng ồn, phự hợp với điều kiện xõy
dựng trong thành phố, xen kẽ giữa những cụng trỡnh đó xõy dựng.
+ Thi cụng trong những điều kiện địa chất phức tạp, cú thể vượt qua những lớp đất cú cấu
tạo khụng bỡnh thường để đặt mũi cọc ở lớp cú cấu tạo địa chất ổn định .
+ Lấy mẫu trực tiếp khu vực thớ nghiệm
- Nhược điểm:
+ Yờu cầu thiết bị hiện đại, đồng bộ và trỡnh độ cụng nghệ cao.
+ Khú kiểm soỏt và kiểm tra chất lượng bờ tụng cọc .
+ Là dạng cọc dễ xảy ra những khiếm khuyết và sự cố trong thi cụng.
-Phạm vi sử dụng :
+ Dựng ở cỏc địa hỡnh khỏc nhau: nền đất yếu, ỏ sột, ỏ cỏt, đỏ vụi, hang động karst.
+ Dựng cho cỏc cụng trỡnh bờn cạnh cỏc cụng trỡnh đó xõy dựng. Cỏc cụng trỡnh trong
thành phố cần trỏnh tiếng ồn thi cụng.
+ -Dựng cho cỏc cầu cú chiều dài nhịp lớn, chịu tải trọng lớn.
2.3.3.1.Cụng tỏc khoan tạo lỗ:
Thi cụng cọc khoan nhồi gồm 2 cụng đoạn chớnh là khoan tạo lỗ và đổ bờ tụng thõn cọc. Trong đú, cụng tỏc khoan tạo lỗ là quan trọng nhất, quyết định toàn bộ quỏ trỡnh thi cụng nờn biện phỏp thi cụng cọc khoan nhồi được phõn loại theo cụng tỏc khoan tạo lỗ.
Những biện phỏp khoan tạo lỗ: gồm hai nhúm với năm biện phỏp thi cụng.
Phương phỏp thi cụng khụ: ỏp dụng để thi cụng cỏc cọc ngắn nằm ở trờn cạn trong đú cú
Khoan bằng mỏy khoan mũi xoắn ruột gà, khụng cần biện phỏp chống vỏch, lỗ khoan cú đường kớnh nhỏ ≤ 50cm.
Hỡnh 2. 45 Mỏy khoan ruột gà
Đào giếng đứng bằng thủ cụng, cú thể cú biện phỏp chống vỏch bằng vỏn ộp ngang, đào đến
đõu thỡ dựng vỏch chống cho tới khi đến đỏy hoặc cỏc đốt giếng hạ tụt dần xuống, ỏp dụng để thi cụng cọc cú đường kớnh lớn.
Hỡnh 2. 46 Cỏc bước thi cụng đào khụ
Phương phỏp thi cụng ướt: là phương phỏp chủ yếu để thi cụng cọc khoan nhồi, ỏp dụng
cho tất cả cỏc trường hợp thi cụng cọc cú chiều dài lớn, nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của nước ngầm hoặc bị ngập nước. Cú ba biện phỏp sau :
Hỡnh 2. 47 Cỏc bước thao tỏc khoan tạo lỗ bằng mỏy khoan vỏch xoay
- Đõy là loại mỏy khoan cú ống chống vỏch hạ suốt chiều dài xuống tận đỏy cọc bằng biện
phỏp xoay lắc liờn tục, đầu khoan làm việc theo nguyờn lý của mỏy đào gầu ngạm. Gầu đào cú hai lưỡi cắt được treo trờn cần cẩu và thả rơi xuống để miệng gầu cạp vào nền. Khi kộo lờn miệng gầu tự đúng lại giữ lấy đất. Gầu được kộo ra khỏi lỗ khoan, lờn đến miệng ống vỏch cần cẩu xoay sang bờn xả đất.
Hỡnh 2. 48 Cấu tạo gầu đào và thiết bị hạ ống vỏch
-Do gầu đào cú trọng lượng lớn và được thả rơi tự do gõy ra lực xung kớch nờn rất dễ làm sập
lở thành lỗ khoan, để giữ ổn định thành vỏch trong suốt quỏ trỡnh khoan đào người ta sử dụng ống chống vỏch bằng thộp hạ dần xuống cựng với chiều sõu khoan cọc.
-Khi làm việc, mỏy phải được đứng trờn mặt nền ổn định khụng lỳn và đủ ma sỏt giữ cho sàn
mỏy khụng bị xoay theo khi thiết bị xoay ộp hạ ống vỏch. Thụng thường người ta phải dựng những tấm panen BTCT đỳc sẵn rải xuống kờ lút chỗ đứng cho mỏy khoan. Trường hợp dựng tấm thộp để lút thỡ phải dựng loại trờn bề mặt cú dập hoa chống trượt.
-Ưu điểm: thành vỏch luụn được giữ ổn định, lỗ khoan thẳng, cú thể khắc phục được hiện
-Nhược điểm: giỏ thành đắt do phải khấu hao ống chống vỏch, cụng nghệ thi cụng phức tạp, khụng qua được lớp đất cú lẫn sỏi cuội, chiều sõu khoan cọc bị hạn chế.
-Phạm vi ỏp dụng:
Dựng cho nền cỏt, cỏt pha khụng cú cuội sỏi chiều sõu khoan cọc khụng quỏ 40m
Khoan guồng xoắn: Mỏy đào gầu xoay
-Biện phỏp này sử dụng mỏy khoan xoay với đầu khoan cú trang bị lưỡi cắt hoặc cỏc răng
gầu để phỏ đất đỏ đồng thời là gầu chứa đất và đưa ra khỏi lỗ khoan. Thành vỏch lỗ khoan được giữ ổn định bằng một đoạn ống vỏch trờn miệng lỗ, phần cũn lại giữ ổn định bằng vữa sột. Đầu khoan liờn tục lấy ra khỏi lỗ khoan để xả đất và cần khoan được nối dài dần theo chiều sõu lỗ khoan. Khi đất lấy ra khỏi lỗ khoan, vữa sột liờn tục được cấp bự vào lỗ khoan để tạo ỏp lực giữ ổn định thành vỏch .
Hỡnh 2. 50 Mỏy khoan gầu xoay và chu trỡnh khoan lỗ
-Ưu điểm của biện phỏp khoan gầu xoay: dễ thực hiện, giỏ thành rẻ .
-Nhược điểm: kớch thước lỗ khoan khụng chớnh xỏc, dễ sập lở do phải liờn tục lấy đầu khoan
lờn, tốc độ khoan chậm .
-Thiết bị khoan: mỏy khoan tự hành, cần khoan treo trờn cần cẩu của mỏy khoan được cấu
tạo gồm nhiều đốt lồng vào nhau nờn cú thể đẩy dài ra theo độ sõu của lỗ khoan. -Phạm vi ỏp dụng: nền đất tốt ổn định, chiều sõu cọc dưới 40m.
Biện phỏp khoan tuần hoàn:
-Tuần hoàn là biện phỏp khoan cú sử dụng dung dịch khoan để chống vỏch, đất đỏ trong lỗ
khoan bị đầu khoan gọt phỏ tạo thành mựn khoan và bị khấy trộn lẫn cựng với dung dịch khoan, hỗn hợp này được lấy lờn khỏi lỗ khoan bằng bơm hỳt hoặc đẩy.
-Trong biện phỏp tuần hoàn, đầu khoan khụng lấy lờn khỏi lỗ khoan mà liờn tục khoan phỏ đất đỏ ở đỏy lỗ khoan.
-Trờn miệng lỗ khoan cú sử dụng một đoạn ống chống vỏch để định vị và dẫn hướng lỗ
khoan đồng thời giữ ổn định thành vỏch.
-Sau khi lắng lọc đất đỏ thải tỏch ra khỏi hỗn hợp cũn dung dịch khoan được bổ sung thờm
hoạt chất và bơm trở lại lỗ khoan. Việc cung cấp dung dịch khoan và bơm hỳt mựn khoan tạo thành một chu trỡnh kớn liờn tục gọi là phương phỏp khoan tuần hoàn.
-Căn cứ vào biện phỏp lấy mựn khoan người ta phõn ra hai biện phỏp tuần hoàn thuận và
tuần hoàn nghịch.
Biện phỏp khoan tuần hoàn thuận .
-Thiết bị khoan cú cần khoan treo trờn cần cẩu của mỏy khoan và được nối dài trong quỏ
trỡnh khoan, trờn đầu cần khoan nối với ống bơm, dung dịch khoan được bơm vào dọc theo cần khoan và đi thẳng xuống dưới, đẩy hỗn hợp gồm mựn khoan trộn lẫn dung dịch khoan chảy dõng lờn miệng lỗ rồi tự chảy tràn ra khỏi lỗ khoan hoặc được bơm hỳt ra bể chứa để lắng lọc, bựn cỏt thải ra ngoài cũn dung dịch khoan được thu hồi, bổ sung thờm hoạt chất đảm bảo độ nhớt và bơm trở lại lỗ khoan. Đầu khoan mài nghiền nhỏ đất hoặc đỏ tạo thành mựn cú thể nổi lờn trờn miệng lỗ khoan cựng với dung dịch khoan. Chu trỡnh khoan và ộp đẩy mựn được thực hiện liờn tục cho đến khi lỗ khoan đạt cao độ thiết kế
-
Hỡnh 2. 51 Biện phỏp khoan bằng tuần hoàn thuận
-Biện phỏp tuần hoàn thuận chỉ phự hợp với nền đất mềm khi bị khoan phỏ thành mựn khoan
cú tỉ trọng tương đương với tỉ trọng của vữa sột như vậy mới tạo thành hỗn hợp và cú thể đẩy nổi lờn trờn miệng lỗ khoan .
-Ưu điểm của biện phỏp tuần hoàn là tốc độ khoan nhanh, thành lỗ khoan khụng bị va chạm
xõy xỏt nờn ớt bị sụt lở. Riờng biện phỏp tuần hoàn thuận cú ưu điểm là cần khoan gọn, dung dịch khoan cú thể tự chảy mà khụng cần bơm hỳt.
-Nhược điểm của biện phỏp tuần hoàn thuận là dung dịch khoan dễ bị mất nước do trộn lẫn
mựn khoan, dung dịch trở thành bựn nhóo, cản trở đầu khoan và cần khoan làm việc. Vữa sột bơm vào lỗ khoan từ phớa dưới đỏy và đẩy hỗn hợp mựn khoan lờn trờn miệng lỗ nờn toàn bộ chiều dài lỗ khoan bị nhiễm bẩn, để vệ sinh lỗ khoan trước khi hạ lồng cốt thộp cọc cần bơm một lượng lớn vữa sột mới cú thể đẩy hết lượng mựn này ra hết khỏi lỗ khoan vỡ vậy tốn nhiều vữa sột cho cụng đoạn này.
Biện phỏp khoan tuần hoàn nghịch (cũn gọi là biện phỏp phản tuần hoàn).
-Tương tự như biện phỏp khoan tuần hoàn thuận, trong biện phỏp khoan tuần hoàn nghịch
được thực hiện nhờ dũng chảy của dung dịch khoan lưu thụng tuần hoàn theo một chu trỡnh kớn, nhưng đặc điểm khỏc so với biện phỏp thuận là ở chỗ dung dịch khoan bơm vào lỗ khoan từ phớa trờn miệng lỗ khoan và chảy ộp xuống đỏy lỗ, tại đõy mựn khoan hũa lẫn cựng với dung dịch và được thổi ngược lờn dọc theo cần khoan bằng hơi ộp và xả ra theo đường ống rồi dẫn vào bể lắng. Đất đỏ thải xả ra ngoài cũn dung dịch khoan sau khi tỏi chế được bơm quay trở lại sử dụng tiếp. Cỏc cụng đoạn tiếp theo thực hiện tương tự như những biện phỏp khoan trong vữa sột khỏc.
Hỡnh 2. 52 Biện phỏp khoan bằng tuần hoàn nghịch
Ống vỏch:
-Biện phỏp khoan gầu xoay và cỏc biện phỏp khoan tuần hoàn thành vỏch được giữ ổn định
bằng dung dịch khoan là chớnh, nhưng trờn miệng lỗ khoan cần bố trớ một đoạn ống chống vỏch bằng thộp với vai trũ :
-Tạo thành vũng cổ ỏo giữ cho đất nền quanh mộp lỗ khoan khụng bị lở do ỏp lực mặt đất và
những va chạm cơ học.
-Chống giữ vỏch lỗ khoan nằm trong lớp đất phớa trờn thường là lớp mềm yếu như cỏt
chảy,bựn nhóo dễ bị sụt lở
-Chịu ỏp lực chủ động của đất nền tỏc dụng lờn thành vỏch trong phạm vi mà ỏp lực thủy tĩnh
của vữa sột chưa đủ lớn để cõn bằng .
-Tăng chiều cao cột ỏp của dung dịch khoan làm tăng ỏp lực lờn thành lỗ khoan ở đoạn phớa
dưới khụng cú ống chống vỏch.
-Giữ cho vữa sột trong khi khoan và vữa bờ tụng trong khi đỳc cọc khụng bị rửa trụi do ảnh
hưởng của dũng nước ngầm lưu động trong phạm vi lớp đất phớa trờn mặt đối với trường hợp khoan cọc trờn mặt đất hoặc trờn đảo. Giữ vữa sột và cú vai trũ như vỏn khuụn bảo đảm cho vữa bờ tụng khụng bị hũa tan trong nước khi khoan cọc trờn sàn đạo hoặc khoan trờn hệ nổi.
-Dẫn hướng cho đầu khoan đi thẳng theo tim cọc ở những một khoan đầu tiờn .
-Như vậy việc sử dụng đoạn ống chống phớa trờn miệng lỗ khoan là khụng thể thiếu đối với
1- Ống chống dựng bằng ống thộp cỏn đối với cọc khoan đường kớnh nhỏ hoặc được chế tạo từ thộp bản bằng cỏch cuốn lại theo đường xoắn ốc và hàn, chiều dày thành ống δ=6ữ 16mm. Mỗi đoạn ống được chế tạo dài từ 6ữ 10m. Đường kớnh trong ống bằng với đường kớnh của cọc. Khi phải nối dài ống chống, cỏc đoạn ống nối với nhau bằng biện phỏp hàn tại chỗ.
2- Cao độ chõn ống vỏch đặt phớa dưới đường xúi cục bộ theo tớnh toỏn là 1m và vượt qua tầng đất yếu. Độ ngàm vào nền tối thiểu phải đạt được bằng 2 lần đường kớnh ống để đảm bảo giữ ổn định cho đoạn ống khi khoan .
3- Ống vỏch phải hạ đến vị trớ mà tại đú ỏp lực của đung dịch khoan trong ống lớn hơn ỏp lực ngang chủ động của đất nền tỏc dụng lờn thành lỗ khoan .
4- Khi khoan trong vựng ngập nước cao độ miệng ống đặt cao hơn mức nước thi cụng là 2m. Trường hợp khoan trờn cạn hoặc trờn đảo nhõn tạo, đỉnh cọc phải cao hơn mặt đất xung quanh tối thiểu 0,3m và cao hơn mực nước ngầm 2m .
Hạ ống vỏch:
-Ống vỏch được hạ bằng bỳa rung như hạ cọc ống vào trong nền, do đỏy ống hở nờn rung hạ
phải hết hợp với đào lấy đất trong lũng ống .
-Trước hết phải định vị ống vỏch, định vị ống vỏch cũng chớnh là định vị cọc và phải theo
những yờu cầu về độ chớnh xỏc trong Quy phạm thi cụng.
-Ở trờn cạn, sau khi xỏc định và đỏnh dấu vị trớ cọc bằng mỏy kinh vĩ và thước thộp, sau đú
cú thể tiến hành đào hố bằng thủ cụng với độ sõu 1ữ 1,5m, dựng cần cẩu đặt đoạn ống chống vỏch vào hố đào. Sau khi chỉnh vị trớ cho trựng với tim cọc và kiểm tra chiều thẳng đứng lấp đất chốn chặt xung quanh chõn ống chống.
-Dựng cần cẩu, chụp bỳa rung lờn đầu ống và tiến hành rung hạ .
-Trong vựng ngập nước hoặc trờn nền đất yếu khụng đủ ngàm giữ chõn phải dựng khung dẫn
hướng để hạ ống vỏch. Khung được giữ chắc bằng hệ thống cọc định vị, ống vỏch luồn qua khe dẫn hướng và tựa xuống nền. Dựng cần cẩu chụp bỳa lờn đầu ống và rung hạ .
-Trong một số trường hợp, việc giữ ổn định ống vỏch để rung hạ gặp khú khăn cú thể sử
dụng bộ thiết bị cặp xoay ộp thủy lực ( Ocsillaters) để hạ.
-Moi đất trong lũng ống được tiến hành theo ba phương phỏp :
+ Đào bằng mỏy xỳc gầu ngoạm .
+ Dựng đầu khoan gầu xoay của mỏy khoan để cạp lấy đất . + Dựng biện phỏp xúi hỳt (đặc biệt trong điều kiện ngập nước)
Vữa sột: (dung dịch khoan)
- Tỏc dụng của dung dịch khoan là :
1- Dung dịch khoan cú tỉ trọng cao hơn nước tạo nờn ỏp lực lờn thành lỗ khoan lớn hơn ỏp lực chủ động từ phớa đất nền tỏc dụng vào trong lũng lỗ khoan, mặt khỏc do cú độ nhớt, dung dịch khoan tạo màng trờn bề mặt thành lỗ cố kết cỏc hạt rời cú tỏc dụng làm ổn định chống được sụt lở thành vỏch .
2- Cú độ nhớt phự hợp làm cho mựn khoan được trộn lẫn với vữa sột tạo nờn trạng thỏi huyền phự để dễ dàng lấy mựn khoan ra khỏi lỗ khoan.
3- Và cú độ chỡm lắng thớch hợp để làm lắng cỏc hạt khi xử lý cặn vệ sinh đỏy lỗ khoan . Dung dịch khoan sử dụng phổ biến hiện nay là vữa sột Bentonite.
-Thành phần dung dịch vữa Betonite bao gồm :
Nước+ Bột Bentonite+ chất phụ gia CMC+chất phõn tỏn.
Bột Bentonite: Khoỏng vật sột+đỏ bentụ gốc can xi với chỉ tiờu 80ữ 100kg cho 1m3 vữa sột.
Chất CMC: Sodium Carboxy Methyl Cellose là chất bột phụ gia nõng cao độ nhớt và làm chậm thời gian giảm độ nhớt của vữa tỉ lệ trộn(0,05ữ0,2)% so với trọng lượng vữa sột.
Chất phõn tỏn : là chất phụ gia cú tỏc dụng ngăn ngừa sự keo hoỏ của vữa cho phộp sử dụng Betụnite được nhiều lần. Hai chất bột FCL(mầu đen) và SN(mầu nõu ) được dựng với tỉ lệ trộn ( 0,1ữ0,3) % so với trọng lượng vữa sột.
2.3.3.2.Cụng tỏc vệ sinh đỏy lỗ khoan:
Vệ sinh đỏy lỗ khoan là cụng việc quan trọng vỡ cỏc lớp mựn khoan, đất đỏ và dung dịch vữa sột sẽ lắng đọng tạo ra 1 lớp đệm yếu dưới chõn cọc, khi chịu lực sẽ lỳn trường hợp lỳn