10 Phương pháp thi công cọc bằng búa rung 1 Tổng quan
10.1.2 Nguyên lý của búa rung
Phương pháp thi công cọc bằng búa rung là phương pháp truyền lực dao động cưỡng bức (lực dao động, biên độ dao động, gia tốc) từ búa sang cọc thông qua thiết bị ngàm của búa, làm yếu đi tạm thời sự liên kết giữa các hạt đất ở xung quanh cọc, giảm lực ma sát hai bên và lực cản đầu mũi cọc, đóng cho cọc lún xuống nhờ trọng lực của búa rung và cọc.
Nguyên lý sinh ra dao động của búa rung là xoay ngược cùng pha các khối lệch tâm được tạo thành một nhóm cùng hợp thành máy tạo xung, sử dụng lực ly tâm sinh ra trên các trục như là lực dao động theo chiều lên xuống với tần số từ 10 Hz đến 40Hz, ngun lý này được mơ tả ở Hình 40.
Hình 40 - Nguyên lý sinh ra dao động 10.1.3 Máy thi công
Bảng 15 - Các thiết bị chủ yếu dùng trong phương pháp thi công cọc bằng búa rung Điều kiện thi công
Phân loại Thiết bị
Thi công trên
đất liền dưới nướcThi cơng
Các thiết bị máy
móc cơ bản Búa rungThiết bị kẹp dùng cho ống thép ∆O*3 ∆O*3
Máy phát điện (dùng cho búa rung) O O
Máy thi cơng chính Thi cơng trên
đất liền Cần trục bánh xích O
*1 ─
Cần trục địa hình gồ ghề O*1 ─
Máy đóng cọc kiểu 3 điểm O*1 ─
Thi công dưới
nước Tàu cần trục ─ O *1 Tàu đóng cọc ─ O*1 Xà lan cần trục ─ O*1 Cần trục hỗ trợ Cần trục bánh xích ∆*2 ─ Xà lan cần trục ─ ∆ Cần trục địa hình gồ ghề ∆*2 ─
Tàu tác nghiệp Xà lan (dùng để chở cọc) ─ O
Tàu kéo ─ O
Tàu xử lý neo ─ ─
Tàu lặn ─ ─
Vật liệu dẫn Cọc dẫn, khuôn dẫn*4 O ∆
CHÚ THÍCH:
1) Ký hiệu trong Hình thể hiện nội dung như sau: O: thường sử dụng, ∆: chỉ sử dụng khi cần, —: không sử dụng
2) *1, *2: lựa chọn theo điều kiện thao tác (các hạn chế về sân bãi thao tác, v.v...) 3) *3: Nếu cọc có đường kính lớn hơn 600mm thì thường sử dụng trục gá ống thép. 4) *4: Khơng sử dụng khi thi cơng bằng tàu đóng cọc.
thông thường (trên 90 kW). Thời gian gần đây đang phổ biến loại búa rung dùng điện kiểu mômen biến đổi (trên 90 kW) có thể thiết lập tùy ý biên độ dao động ứng với điều kiện đóng cọc trong lúc vận hành mà không làm sinh ra dao động cộng hưởng cho nền đất hay cần trục của máy cơ sở khi khởi động và dừng lại. Bên cạnh đó, loại búa rung thủy lực kiểu tần số siêu cao biến đổi, giải quyết các vấn đề về độ rung và tiếng ồn tốt hơn cũng đã được chế tạo ra và đưa vào sử dụng ngày càng rộng rãi tại các cơng trường đóng cọc có quy mơ tương đối nhỏ hơn. Ngồi ra, khi sử dụng loại búa rung thủy lực, khơng có quy định rõ ràng về hình thức quản lý ngừng đóng cọc, do đó cần thực hiện xem xét riêng đối với việc quản lý thi công.
Búa rung ngồi những loại đã nêu ở trên cịn có nhiều thiết bị đặc biệt khác. Ví dụ như cịn có loại gia tăng cơng suất bằng cách tạo khóa liên động cơ khí nhiều búa rung lại với nhau như trong Hình 41, hoặc búa rung kiểu dùng chuyên dụng để xử lý cọc nghiêng, có ống nối thiết bị kẹp dùng để đóng cọc trong nước.
Hình 41 - Khóa liên động cơ khí Hình 42 - Trục gá ống thép
Trục gá ống thép được gắn cố định vào đầu dưới búa rung, giữ cọc ống thép bằng áp suất dầu, truyền lực dao động của búa rung đến cọc ống thép. Trong Hình 42 là ví dụ về trục gá. Trục gá ống thép có thể điều chỉnh cho khớp với đường kính ngồi của cọc và độ dày tấm ván để trực tiếp siết chặt phần đầu cọc, do đó có thể thi cơng mà khơng cần gia cơng phần đầu cọc.
Hình 43 - Đĩa mâm cặp
Phương pháp này có thể sử dụng đối với các cọc có đường kính ngồi lớn hơn 600mm do các giới hạn về cấu tạo. Về phương pháp giữ cọc, ngoài phương pháp sử dụng trục gá ống thép này cịn có phương pháp hàn đĩa mâm cặp. Trong Hình 43 là ví dụ về đĩa mâm cặp. Phương pháp này gắn sẵn đĩa mâm cặp có độ dày phù hợp với cơng suất của búa rung, đường kính ngồi của cọc và bề dày tấm ván vào phần đầu cọc bằng cách hàn, đĩa kẹp ống được giữ chặt bằng búa rung. Thông thường, phương pháp này được áp dụng cho cọc có đường kính ngồi nhỏ hơn 600 mm, nếu do điều kiện thi công mà khơng thể sử dụng trục gá ống thép thì cọc có đường kính lớn hơn 600 mm cũng có thể áp dụng phương pháp hàn đĩa mâm cặp.
Ngoài ra, nếu sử dụng đĩa mâm cặp thì nên xử lý cắt đĩa mâm cặp, v.v... để lắp đặt chốt chống trượt trong xử lý đầu cọc sau khi ép cọc ống thép.
10.2 Thi công
Thứ tự thi công cơ bản trong trường hợp thi công trên mặt đất với cần trục là máy thi cơng chính được trình bày như Hình 44.
Hình 44 - Thứ tự thi cơng cơ bản trong trường hợp cần trục là máy thi cơng chính 10.2.1 Lắp đặt cọc
Phương pháp thi công cọc bằng búa rung chủ yếu dùng cần trục làm máy thi cơng chính. Đối với việc treo cọc trong trường hợp này, thông thường sẽ sử dụng thêm cần trục hỗ trợ. Các thao tác khi dựng cọc trong trường hợp sử dụng máy đóng cọc kiểu 3 điểm làm máy thi cơng chính tương tự như phương pháp thi cơng cọc bằng búa đóng.
10.2.2 Hạ cọc