* Sơ lợc về quy trình chế tạo cọc Franki bao gồm 6 bớc, bao gồm:
- Định vị ống.
- Cố định, lèn chặt nút (vật liệu bê tông khô) vào trong ống. - Đóng ống thép tới độ sâu yêu cầu (theo thiết kế).
- Thi công mở rộng đáy (bằng phơng pháp đóng, lèn chặt nút bê tông khô, mở rộng chân cọc).
- Tiến hành hạ lồng thép.
- Rút ống thép lên dần trong quá trình đổ bê tông. Việc thi công thân cọc Franki có thể thực hiện bằng phơng pháp đầm nén từng lớp bê tông hoặc bằng ph- ơng pháp đổ bê tông vữa dâng. Chú ý quan trắc liên tục tới độ sụt không của bê tông đợc đầm nện vào trong đất.
- Kết thúc đổ bê tông, chuyển sang thi công cọc khác.
Hình 2.3: Quá trình thi công cọc Franki điển hình
* Các bớc quy trình thi công cọc Franki nh sau: a. Định vị ống và tim cọc:
Căn cứ vào bản đồ định vị công trình do văn phòng kiến trúc s trởng hoặc cơ quan tơng đơng cấp, lập mốc giới công trình, các mốc giới này phải đợc cơ quan có thẩm quyền kiểm tra và chấp nhận.
Từ mặt bằng định vị móng cọc của nhà thiết kế lập hệ thống định vị và lới khống chế cho công trình theo hệ toạ độ X:Y. Các lới định vị này đợc chuyển dời và cố định vào các công trình lân cận hoặc lập thành các mốc định vị. Các mốc này đợc rào chắn và bảo vệ chu đáo và liên tục kiểm tra đề phòng xê dịch do va chạm và lún gây ra.
Tính toán toạ độ tim cọc. Dùng máy toàn đạc điện tử bố trí điểm tính toán ra thực địa từ các điểm cơ sở (điểm gốc) đã biết toạ độ. Từ tim cọc đã bố trí, gửi ra
theo 2 phơng vuông góc, cách tim 1 đoạn (L > 2Rcọc), tiến hành hạ ống casing và
tiến hành kiểm tra lại các điểm so với tim cọc.
Cần đặt giá búa ở vị trí làm việc sao cho trục của ống dẫn trên các mặt phằng nằm ngang và thẳng đứng trùng với các trục cọc. Trên mặt phẳng nằm ngang, độ sai lệch cho phép là gần 1cm đối với cọc đơn và nhỏ hơn 5cm đối với nhóm cọc. Để đặt ống chính xác, cần vạch trên mặt đất một vòng đờng kính bằng đờng kính ngoài của ống dẫn. Vị trí của ống trên mặt phẳng đứng đợc điều chỉnh bằng kích vít đặt trên khung giá búa.
Theo TCXD 206:1998 - Cọc khoan nhồi - Yêu cầu về chất lợng thi công, sai số cho
phép về lỗ cọc khoan nhồi có thể lấy theo bảng sau:
Bảng II.13 : Sai số cho phép về lỗ cọc khoan nhồi
Phơng pháp tạo lỗ cọc Sai số đ- ờng kính cọc, mm Sai số độ thẳng đứng, % Sai số về vị trí cọc, mm Cọc đơn, cọc dới móng băng theo trục ngang, cọc biên trong nhóm cọc Cọc dới móng băng theo trục dọc, cọc ở trong nhóm cọc 1. Cọc khoan giữ thành bằng dd D≤1000mm -0.1D và≤ -50 1 D/6 nhng khônglớn hơn 100 D/4 nhng không lớn hơn 150 D>1000mm -50 100 + 0.01H 150 + 0.01H 2. Làm lỗ bằng cách đóng ống hoặc rung D≤500mm -50 1 70 150 D>500mm -20 100 150
3. Khoan guồng xoắn có
mở rộng đáy cọc -20 1 70 150
Chú thích:
- Giá trị âm ở sai số cho phép về đờng kính cọc là chỉ chỗ mặt cắt cá biệt, khi có
mở rộng đáy cọc thì sai số cho phép ở đáy mở rộng là ± 100mm.
- Sai số về độ nghiêng của cọc nghiêng không lớn hơn 15% góc nghiêng của cọc. - H là khoảng cách giữa cốt cao mặt đất ở hiện trờng thi công với cốt cao đầu cọc quy định trong thiết kế, D là đờng kính thiết kế cọc.
b. Tiến hành đóng ống casing:
- Sau khi ống bao casing bằng ống thép dày đợc định vị trên nền theo phơng dọc. Một ống bơm bê tông đặc biệt đợc sử dụng để đổ một lợng bê tông có độ sụt thấp (gần nh là bê tông khô) vào đáy ống với khối lợng sao cho có thể tạo thành
một nút bê tông khô cao khoảng từ 0,8 -1,0m. Bê tông đợc đầm nện bằng búa đóng từ 2 đến 8 tấn, chiều cao đầu búa rơi khoảng 1.0m, trong khi đó thì ống thép đợc giữ cố định bởi dây cáp bằng thép. Chiếc búa này đợc rơi từ độ cao khoảng vài mét. Dới sức va chạm của búa đóng, bê tông đợc nén tạo thành nút tại đáy của ống casing và thấm vào đất không đáng kể.
Bởi vì độ nén của nút bê tông, do vậy tạo nên một nút kín nớc mà có thể ngăn đợc nớc và đất xâm nhập vào ống casing.
Sau đó, ống casing có thể đợc thi công bằng phơng pháp đóng, sử dụng búa đóng thông thờng. Trong trờng hợp này, quá trình đóng ống casing có thể gặp đá mồ
côi dới nền. Khi đó, ống casing có thể đợc đóng bởi
một mũi khoan thân lớn (VB-pile).
Trong trờng hợp khi chiều dài ống dẫn không đủ, ngời ta đặt thêm một ống phụ sau khi đóng ống dẫn cách mặt đất chừng 50cm. Nếu vị trí liên kết hạ thấp hơn mực nớc ngầm thì ngời ta đặt các vật liệu nén chặt (dây gai tẩm nhựa hoặc đệm cao su) vào khe hở ở đầu dới của đoạn ống phụ. Nối đoạn ống phụ với ống dẫn bằng dây cáp. Việc đóng ống dẫn có thêm đoạn ống phụ vẫn tiến hành theo phơng pháp thông thờng.
Chú ý: Nếu nút bê tông không đủ chiều cao yêu cầu có thể bị tụt khỏi ống dẫn casing, do vậy cần phải quan trắc chiều cao nút bê tông liên tục, nếu thiếu có thể đổ bổ sung thêm lợng bê tông vào ống cho đến khi đạt tới chiều cao theo yêu cầu và sau khi đầm chặt xong, tiến hành đóng tiếp ống tới độ sâu theo thiết kế.
c. Thi công mở rộng đáy cọc Franki:
Khi ống đợc đóng tới chiều sâu theo yêu cầu, ống casing đợc kéo lên nhẹ nhàng và định vị bởi dây cáp thép. Sau đó, nút bê tông đợc đẩy
ra bằng những nhát búa mạnh. Phải chắc chắn rằng hoàn toàn lợng bê tông đã đợc đầm nén còn lại trong ống casing sẽ đợc ngăn cản không cho bất kỳ 1 lợng n- ớc hay đất nào thấm vào thân cọc. Chiều cao nhỏ nhất của nút bê tông phụ thuộc vào áp lực thuỷ tĩnh và tính thấm nớc của đất, có trị số từ 10-30cm, áp lực thuỷ tĩnh và tính thấm nớc của đất càng lớn thì chiều cao đó càng lớn. Quá trình thực hiện này có thể đợc kiểm soát bởi những điểm đánh dấu trong dây cáp của búa đóng và
trên cáp nâng. Dấu trên dây cáp đầu búa dùng để kiểm tra vị trí bề mặt của cọc bê tông so với đáy ống dẫn, tức là chiều cao nút bê tông, dấu trên tay với (cáp nâng) dùng để xác định thời điểm ngừng đổ bê tông và tiến hành tạo đỉnh cọc tại vị trí thiết kế. Mở rộng đáy cọc đợc tạo bởi quá trình nén bê tông khô, cần thiết phải
thiết lập bởi việc xác định lại “những nhát búa đóng”, dùng để làm t liệu xác định
đờng kính mở rộng của đáy cọc và dự tính sức chịu tải của cọc (điều này đợc lu vào hồ sơ cọc). Đáy cọc đợc mở rộng thành hình quả cầu (hình củ tỏi), đem lại cho cọc có khả năng chịu tải cao.
Chú ý: Nếu nút bê tông khô đóng ra quá chậm thì nên đổ vào ống casing (khoảng 5-8 lít nớc), sau đó có thể tiến hành đóng nút tiếp, chú ý rằng nếu nút bê tông quá mềm có thể làm thủng đáy cọc. Do vậy, cần đổ bê tông thêm cho đến khi chiều cao nút bê tông đạt tới chiều cao yêu cầu, sau đó đổ vào ống từng phần bê tông nhỏ có độ sụt thấp và đầm sao cho luôn giữ chiều cao tối thiểu của nút. Sau khi đạt yêu cầu thì tiến hành đóng nút bê tông mở rộng chân cọc.
d. Đổ bê tông thân cọc
Thân cọc đợc thi công bằng tiến trình đầm nén những lớp bê tông có độ sụt thấp (bê tông khô), trong lúc đó thì ống casing đợc nâng lên từ từ (khoảng 0.2 đến 0.5m một lần). Búa đóng sẽ chuyển dời phần bê tông bên rìa trong đất trớc đây đ- ợc nén bởi quá trình đóng ống. Cụ thể là đổ đầy bê tông vào máng đổ bê tông, nâng búa lên khoảng 2m, sau đó nâng máng, đổ bê tông vào ống dẫn (yêu cầu chiều cao của thân vữa bê tông không đ- ợc lớn hơn 0.9m), nâng búa lên khoảng
7m để bê tông rơi xuống, sau đó tiến hành hạ đầu búa xuống sát mặt vữa bê tông và kéo ống casing lên (khoảng từ 0.2 đến 0.5m). Chú ý đảm bảo chiều cao vữa bê tông trong ống phải còn từ 0.2 đến 0.3m. Kiểm tra độ căng của dây cáp, nếu thấy độ căng bị giảm đi thì có thể xảy ra trờng hợp vữa xi măng bám vào thành ống dẫn và lên theo, làm đứt thân cọc. Trong trờng hợp này cần từ từ ngừng kéo ống, đập một vài nhát búa từ chiều cao 0.2 đến 0.3m rồi từ thử kéo ống lên. Việc đầm nén, mở rộng thân cọc đợc thực hiện bằng cách đóng búa từ chiều cao rơi khoảng từ 1 đến 1.5m, cho tới khi chiều cao thân cọc trong ống đạt từ 0.2 đến 0.3m từ ngừng và tiếp tục các thao tác trên. Do quá trình đầm nén, bê tông sẽ đợc nén chặt vào trong
đất và trong quá trình đó thì thân cọc đợc tạo thành, và đợc tựa lên phần đáy cọc đã đợc mở rộng, đợc tạo thành từ độ chối của các lớp chịu lực.
Trờng hợp thân cọc xuyên qua lớp đất mềm hoặc lớp đất có độ dẻo cao, khi đó thân cọc thờng đợc thi công bằng phơng pháp cho một ống thép có đờng kính phù hợp đợc lồng vào trong ống hạ (ống casing) và mẻ bê tông khô đợc nhồi vào trong ống khuôn. Sau đó bê tông đợc nén chặt bằng búa để ống và đáy cọc tiếp xúc chặt. Sau đó, ống hạ đợc rút lên cùng với quá trình nhồi bê tông thờng.
Ngoài ra, thân cọc còn có thể đợc thi công bằng phơng pháp bê tông ớt (bê tông có độ sụt cao), có thể tăng nhanh tiến độ thi công. Quá trình này tơng tự với quá
trình thi công cọc tại chỗ thông thờng. Ngoài ra, thân cọc chế tạo sẵn cũng đợc áp
dụng.
Sau khi thi công xong cọc cần bảo dỡng bê tông đầu cọc bằng cách đổ đầy cát vào hố khoan, đảm bảo an toàn trên công trờng.
e. Cọc bê tông cốt thép:
Khi cọc Franki đợc thiết kế để chịu tải trọng quan trọng hoặc tải trọng kéo, chúng có thể đợc thiết kế lồng thép suốt dọc thân cọc hay một phần thân cọc. Lồng thép này đợc thiết kế bao gồm ít nhất là 4 thanh thép, tiết diện từ D12mm đến D35mm. Lồng thép đợc thiết kế bằng đai xoắn trôn ốc, đờng kính thép đai từ 5- 8mm, khoảng cách đai từ 10-25cm. Đờng kính ngoài của lồng thép có giá trị phụ thuộc vào loại ống đóng đợc sử dụng.
Bê tông thân cọc đợc đập bằng búa rơi, đờng kính búa nhỏ hơn đờng kính trong của lồng thép. Thiết kế cho cọc chịu kéo, lồng thép đợc neo vào trong phần đáy cọc đợc mở rộng, có thể chịu đợc lực kéo lớn.
f. Cọc Franki nghiêng (mái dốc):
Trục cọc Franki có thể đợc thi công theo phơng nghiêng. Phụ thuộc vào thiết bị
hay độ sâu theo thiết kế, độ nghiêng của cọc có thể từ 180 đến 250 . Trục cọc thờng
đợc thiết kế với lồng thép đặt suốt chiều dài cọc. Chúng có thể chịu đợc ứng suất động và đặc biệt thích hợp với những công trình chứa các máy móc và có công trình chịu tải trọng động.
* Ghi chép quá trình hạ cọc:
Khi tiến hành thi công cọc Franki, cần thiết phải ghi lại biên bản hạ cọc đối với
mỗi cọc, bất cứ một sự biến đổi nào về điều kiện địa chất hoặc những thay đổi đột
ngột về sức kháng của đất trong thời gian đóng cọc phải đợc thông báo cho t vấn thiết kế.
Bảng II.14: Biên bản hạ cọc bê tông mở rộng đáy cọc (Cọc Franki)
Ngày:………. T vấn giám sát:…………... Công trình:……….. Nhà thầu thi công:…………... Kích thớc cọc:………
Cao độ mặt đất tự nhiên:……….. Toạ độ cọc đóng:………
Búa và số liệu rơi búa:…………. Cờng độ bê tông cọc quy định:……
Trọng lợng búa:……….
Độ cao rơi của búa đối với ống casing:……….. Độ cao rơi của búa khi thi công mở rộng chân cọc:…………. Độ cao rơi của búa thi công tạo thân cọc:……….
Độ cao ngừng đổ bê tông cọc:………. Cao độ cắt đầu cọc:………
Ghi chú:
Biên bản đóng ống casing: Biên bản thi công thân cọc:
Độ sâu
ft (m) Số nhát búa Khối lợng bê tông Số nhát búa
0-1 (0.3) 2 (0.6) 3 (0.9) 4 (1.2) 5 (1.5) 6 (1.8)
7 (2.1) 8 (2.4) 9 (2.7) 10 (3.0) ………..
* Các công tác chuẩn bị khác khi thi công cọc Franki:
a. Lập tổng mặt bằng thi công cọc: Thiết kế tổng mặt bằng phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản về thiết kế tổng mặt bằng xây dựng, thể hiện đợc đầy đủ sự bố trí các công trình tạm nh: giao thông thi công, thứ tự thi công cọc, các khu vực gia công trên công trờng, hệ thống đờng điện, đờng nớc, vị trí đặt máy, vị trí xếp ống đổ bê tông, ống vách cho từng cọc, hệ thống ống dẫn.
b. Các công tác kiểm tra trớc khi thi công:
- Trớc khi thi công tạo lỗ cọc cần tiến hành kiểm tra nguồn điện, dây dẫn điện, nguồn nớc thi công.
- Kiểm tra tình trạng máy móc thi công.
- Nghiên cứu trớc bản vẽ thi công cọc nh: cao độ đáy cọc, cao độ đầu cọc, cao độ lắp đặt lồng thép, cao trình đài cọc…
- Kiểm tra hệ thống thoát nớc cho mặt bằng thi công nhằm đảm bảo mặt bằng thi công thoát nớc tốt.
- Chú ý kiểm tra giá búa, giá búa phải đợc tì trên 2 điểm tựa chắc chắn để giữ cho bệ búa đợc cân bằng trong quá trình đóng cọc, đảm bảo độ thẳng đứng của cọc khi đóng thẳng, độ xiên cần thiết khi đóng cọc xiên.
- Xác định trình tự đóng cho từng cọc trên toàn công trình. Trình tự đóng cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo giao thông trên công trờng không bị cản trở.
+ Thi công tạo lỗ hai hố đóng có tâm cách nhau < 3 lần đờng kính cọc thì chỉ đ- ợc đóng hố tiếp theo khi bê tông của cọc trớc đã đủ tuổi.
+ Trình tự đóng thờng là đóng từ giữa ra 2 đầu hoặc đóng từ giữa ra xung quanh. Nếu có cọc xiên 2 đầu, tiến hành đóng cọc từ đầu này sang đầu kia để giảm bớt sự thay đổi độ xiên của giá búa và xê dịch đờng di chuyển búa.
+ Trình tự đóng cọc căn cứ vào số lợng và sơ đồ bố trí cọc trên mặt bằng cũng nh tình hình địa chất, thuỷ văn…có thể đóng cọc theo nhiều cách: theo từng hàng, theo đờng xoắn ốc hoặc đóng theo phân đoạn. Với trờng hợp khoảng cách cọc lớn hơn 4-5 lần đờng kính cọc (hoặc cạnh) thì trình tự đóng cọc ít ảnh hởng tới biến dạng của đất nền, do đó chủ yếu dựa vào điều kiện thi công thuận tiện mà lựa chọn trình tự thi công đóng cọc.
- Khi đóng xong cần dùng bóng điện hạ thế thả vào trong lòng cọc để kiểm tra vách ống có bị thơng tổn gì không, hoặc có bùn, nớc chui vào không. Kết quả kiểm tra ghi vào sổ, nhật ký thi công cọc.
- Sau khi đóng cọc xong phải đo ngay cao độ đỉnh cọc và cao độ mặt đất trong hố móng. Cứ 3 ngày phải đo một lần để theo dõi xem đất trong hố móng sau khi đóng cọc xem có hiện tợng trồi lên hay không, đồng thời theo dõi biết đợc thời gian đất
ổn định (không trồi lên nữa). Nếu qua nhiều lần đo không thấy đất trồi lên nữa thì thôi.
- Chỉ sau khi đất trong hố móng đã ổn định mới đợc đổ bê tông bệ móng. Thời gian đất ổn định phải đợc theo dõi thực tế mà xác định.
Chú ý: Mặt bằng và biện pháp thi công cần phải đợc thiết kế và đợc chủ đầu t phê duyệt trớc khi thi công.