3.1. Bố trí mặt bằng cơng trường
− Bố trí mặt bằng thi công mố và các hạng mục khác được thể hiện trong phần bản vẽ sơ đồ biện pháp thi công.
3.2. Giải pháp kỹ thuật và công nghệa. Thi công cọc khoan nhồi a. Thi công cọc khoan nhồi
− Theo hồ sơ thiết kế loại cọc khoan nhồi sử dụng cho móng mố cầu là loại cọc có đường kính D =1m, số lượng cọc và chiều dài dự kiến các cọc như sau:
♦ Mố M1: 13 cọc, chiều dài dự kiến L=46m
♦ Mố M2: 13 cọc, chiều dài dự kiến L=46m
− Nhà thầu sử dụng thiết bị thi công cọc nhồi chuyên dụng, có dùng đoạn ống vách miệng lỗ và ổn định thành lỗ khoan bằng dung dịch vữa Bentonite.
− Nhà thầu áp dụng quy trình cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi trên cạn bao gồm các công đoạn:
♦ Công tác chuẩn bị mặt bằng thi công
♦ Công tác định vị tim cọc
♦ Công tác hạ ống vách khoan và bơm dung dịch Bentonite
♦ Xác nhận độ sâu hố khoan và xử lí cặn lắng đáy hố cọc
♦ Cơng tác chuẩn bị và hạ lồng thép
♦ Lắp ống đổ bê tông
♦ Công tác đổ bê tông và rút ống thép
*Công tác chuẩn bị
− Để việc thi cơng cọc khoan nhồi đạt hiệu quả cao thì ngồi việc phải chuẩn bị các loại thiết bị thi công cần thiết phải điều tra khả năng vận chuyển, áp dụng các biện pháp ngăn ngừa tiếng ồn và chấn động,... còn phải tiến hành điều tra đầy đủ các mặt về tình hình phạm vi quanh hiện trường.
− Cần chú ý máy khoan thuộc loại thiết bị lớn rất nặng nên nhất thiết phải điều tra đầy đủ về phương án và lộ trình vận chuyển. Phải đảm bảo có đủ diện tích hiện trường để lắp dựng thiết bị, ngồi ra cịn phải thực hiện việc xử lý gia cố mặt đường và nền đất trong khu vực thi công để thuận tiện cho công việc lắp dựng thiết bị và xe cộ đi lại.
− Đối với thi công cọc khoan nhồi trên hệ nổi cần phải chuẩn bị lắp đặt hệ nổi, kiểm tra hệ thống an toàn hoạt động của các thiết bị và máy móc trên hệ nổi. Các phương án đảm bảo giao thông đường sông trong q trình thi cơng.
− Phải có các biện pháp hạn chế tác hại của tiếng ồn và chấn động. Các biện pháp giảm tiếng ồn như sau:
♦ Giảm tiếng ồn từ động cơ nổ: chú ý hướng phát ra tiếng ồn và đặt chụp hút âm ở động cơ nổ.
♦ Điện khí hố nguồn động lực: dùng động cơ điện thay thế cho máy nổ, máy nén khí.
− Cần chú ý xác nhận chủng loại và vị trí của các vật kiến trúc ngầm và xem xét khả năng gây ảnh hưởng đến khu vực và cơng trình lân cận để có biện pháp xử lí thích hợp.
*Dọn dẹp mặt bằng thi cơng
− Đối với các mố M1, M2 tiến hành dùng máy kết hợp thủ công san ủi mặt bằng đến cao độ thi công để thi công cọc khoan nhồi.
− Mặt bằng phải đủ để diện tích để thao tác máy thi cơng
*Định vị vị trí cọc
− Dùng máy thủy chuẩn, ống nivô cân chỉnh cho máy nằm trên mặt phẳng ngang, dùng máy trắc địa hoặc quả dọi căn chỉnh theo 2 hướng cho cần khoan thẳng đứng.
*Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch Bentonite
− Ống vách là một ống thép có đường kính D=1100mm, ống vách có chiều dài theo hồ sơ thiết kế.
− Ống vách có tác dụng:
♦ Định vị và dẫn hướng cho máy khoan.
♦ Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan và chống sập thành phần trên hố khoan
♦ Bảo vệ để đất đá, thiết bị không rơi xuống hố khoan
♦ Làm sàn đỡ tạm và thao tác để buộc nối và lắp dựng cốt thép, lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bê tông.
− Sau khi đổ bê tông cọc nhồi xong, ống vách sẽ được rút lên và thu hồi lại.
− Đối với công tác khoan cọc khoan nhồi trên cạn, sử dụng máy khoan để hạ ống vách: Lắp vào gầu khoan thêm một đai sắt để mở rộng hố đào khoan đến hết độ sâu của ống vách, dùng cần cẩu hoặc máy đào đưa ống vách vào vị trí và hạ xuống cao trình cần thiết, dùng cần gõ nhẹ lên ống vách để điều chỉnh độ thẳng đứng. Sau khi đặt ống vách xong phải chèn chặt bằng đất sét và nêm để ống vách khơng dịch chuyển được trong q trình khoan.
Cơng tác khoan tạo lỗ:
− Khi máy đã cân bằng, cần khoan đã thẳng đứng, mũi khoan đúng tim cọc thì từ từ hạ mũi khoan xuống và tiến hành khoan với tốc độ chậm. Khi gàu khoan đầy đất, kéo cần mũi khoan từ từ lên khỏi miệng hố khoan rồi quay sang đổ đất ra ngồi. Q trình trên được lặp đi lặp lại cho đến khi khoan đến cao độ thiết kế.
− Đường kính của gầu khoan ở đáy nhỏ hơn đường kính cọc một chút có lắp dao gọt ngồi, nên làm cho lưỡi dao hơi mở rộng ra để đề phòng khi nhấc gầu khoan lên sinh ra trạng thái chân không làm cho thành lỗ bị lở.
− Trong quá trình khoan phải thường kiểm tra sự cân bằng của máy, sự xê dịch tim khoan và độ thẳng đứng cùa cần khoan. Đồng thời phải thường xuyên bơm dung dịch Bentonite xuống hố khoan sao cho cao độ dung dịch khoan trong lỗ phải luôn giữ sao cho áp lực của dung dịch khoan luôn lớn hơn áp lực của đất và nước ngầm phía ngồi lỗ khoan, để tránh hiện tượng sập thành trước khi đổ bê tông. Cao độ dung dịch khoan cần cao hơn mực nước ngầm ít nhất là 1.5m. Khi có hiện tượng thất thốt dung dịch trong hố khoan nhanh thì phải có biện pháp xử lý kịp thời.
− Trong khi khoan do cấu tạo nền đất thay đổi hoặc gặp dị vật phải lưu ý để xử lý kịp thời kết hợp với một số công cụ đặc biệt như mũi khoan phá, mũi khoan cắt, gầu ngoạm, búa máy...
Dung dịch Bentonite:
− Dung dịch sét Bentonite có hai tác dụng chính:
♦ Giữ cho thành hố đào không bị sập nhờ dung dịch chui vào khe nứt quyện với cát rồi tạo thành một màng đàn hồi bọc quanh thành vách hố giữ cho cát và các vật thể vụn không bị rơi và ngăn không cho nước thẩm thấu qua vách.
♦ Tạo môi trường nặng nâng đất đá vụn, mùn khoan nổi lên mặt trên để trào ra hoặc hút khỏi hố khoan.
− Các đặc tính kỹ thuật của bột Bentonite:
♦ Độ ẩm 9 - 11%
♦ Độ trương nở 14- 16 ml/g
♦ Khối lượng riêng 2.1T/m3
♦ Độ pH của keo với 5% 9.8 – 10.5
♦ Giới hạn lỏng Alterberg > 400- 450
♦ Chỉ số dẻo 350 - 400
♦ Độ lọt sàng cỡ 100: 98 - 99%
♦ Độ tồn trên sàng cỡ 74: 2.2 - 2.5%
− Dung dịch Bentonite bao gồm nước, sét Bentonite, đất sét thông thường, xi măng và chất phụ gia
− Các thông số kỹ thuật chủ yếu của dung dịch Bentonite được khống chế như sau:
Tên chỉ tiêu Chỉ tiêu tính năng Phương pháp kiểm tra
1. Khối lượng riêng Từ 1.05 g/cm³ đến 1.15 g/cm³ Tỷ trọng kế hoặc Bomê kế 2. Độ nhớt Từ 18 s đến 45 s Phễu 500/700 cm³
3. Hàm lượng cát < 6 %
4. Tỷ lệ chất keo > 95 % Đong cốc
5. Lượng mất nước < 30 mL/30min Dụng cụ đo lượng mất nước 6. Độ dày áo sét Từ 1 mm đến 3 mm sau 30 min Dụng cụ đo lượng mất nước
7. Lực cắt tĩnh 1 min: từ 20 mg/cm2 đến 30 mg/cm2
10 min: từ 50 mg/cm2 đến 100 mg/cm2
Lực kế cắt tĩnh
8. Tính ổn định < 0.03 g/cm2
9. Độ pH 7 đến 9 Giấy thử pH
− Do dung dịch Bentonite có tầm quan trọng đặc biệt với chất lượng hố khoan do đó phải cung cấp dung dịch Bentonite tạo thành áp lực dư giữ cho thành hố khoan khơng sập. Cao trình dung dịch Bentonite ít nhất phải cao hơn cao trình mực nước ngầm từ 1-2m.
− Trong q trình khoan, chiều sâu của hố khoan có thể uớc tính nhờ cuộn cáp hoặc chiều dài cần khoan. Để xác định chính xác hơn dùng một quả dọi đáy bằng đường kính khoảng 5cm buộc vào đầu thước dây thả xuống đáy để đo chiều sâu hố đào. Trong suốt quá trình đào, phải kiểm tra độ thẳng đứng của cọc thông qua cần khoan.
*Xác định độ sâu hố khoan:
− Khi tính tốn Tư vấn thiết kế chỉ dựa vào một số mũi khoan khảo sát địa chất để tính tốn độ sâu trung bình cần thiết của cọc nhồi. Trong thực tế thi cơng do mặt cắt địa chất có thể thay đổi, các địa tầng có thể khơng đồng đều giữa các mũi khoan nên không nhất thiết phải khoan đúng như độ sâu thiết kế đã qui định mà cần có sự điều chỉnh.
− Trong thực tế, thiết kế chỉ qui định địa tầng đặt đáy cọc và khi khoan đáy cọc phải ngập vào địa tầng đặt đáy cọc ít nhất là một lần đường kính của cọc. Để xác định chính xác điểm dừng này khi khoan Nhà thầu lấy mẫu cho từng địa tầng khác nhau và ở đoạn cuối cùng lấy mẫu cho từng gầu khoan.
− Đo đạc trong khi khoan gồm kiểm tra tim cọc bằng máy kinh vĩ và đo đạc độ sâu các lớp đất qua mùn khoan lấy ra và độ sâu hố khoan theo thiết kế. Các lớp đất theo chiều sâu khoan phải được ghi chép trong nhật ký khoan và hồ sơ nghiệm thu cọc. Cứ khoan được 2m thì lấy mẫu đất một lần. Nếu phát hiện thấy địa tẩng khác so với hồ sơ khảo sát địa chất thì báo ngay cho thiết kế và chủ đầu tư để có biện pháp điều chỉnh, xử lý kịp thời. Sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế, dừng khoan 30 phút để đo độ lắng. Độ lắng được xác định bằng chênh lệch chiều sâu giữa hai lần đo lúc khoan xong và sau 30 phút. Nếu độ lắng vượt quá giới hạn cho phép thì tiến hành vét bằng gầu vét và xử lý cặn lắng cho tới khi đạt yêu cầu
− Tư vấn giám sát hiện trường xác nhận đã đạt được chiều sâu yêu cầu, ghi chép đầy đủ, kể cả bằng chụp ảnh mẫu khoan làm tư liệu báo cáo rồi cho dừng khoan.
*Xử lý cặn lắng đáy hố khoan:
− Ảnh hưởng của cặn lắng đối với chất lượng cọc: Cọc khoan nhồi chịu tải trọng rất lớn nên để đọng lại dưới đáy hố khoan bùn đất hoặc bentonite ở dạng bùn nhão sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng chịu tải của mũi cọc, gây sụt lún cho kết cấu bên trên, làm cho cơng trình bị dịch chuyển gây biến dạng và nứt. Vì thế mỗi cọc đều phải được xử lí cặn lắng rất kỹ lưỡng.
− Có 2 loại cặn lắng:
♦ Cặn lắng hạt thơ: Trong q trình tạo lỗ đất cát rơi vãi hoặc khơng kịp đưa lên sau khi ngừng khoan sẽ lắng xuống đáy hố. Loại cặn lắng này tạo bởi các hạt đường kính tương đối to.
♦ Cặn lắng hạt mịn: Đây là những hạt rất nhỏ lơ lửng trong dung dịch bentonite, sau khi khoan tạo lỗ xong qua một thời gian mới lắng dần xuống đáy hố.
*Các bước xử lý cặn lắng:
− Bước 1: Xử lý cặn lắng thô: Đối với phương pháp khoan gầu sau khi lỗ đã đạt đến độ sâu dự định không đưa gầu lên ngay mà tiếp tục cho gầu xoay để vét bùn đất cho đến khi đáy hố hết cặn lắng mới thôi.
− Đối với phương pháp khoan lỗ phản tuần hồn sau khi kết thúc cơng việc tạo lỗ phải mở bơm hút cho khoan chạy không tải độ 10 phút, đến khi bơm hút ra khơng cịn thấy đất cát mới ngừng và nhấc đầu khoan lên.
− Bước 2: Xử lí cặn lắng hạt mịn: bước này được thực hiện trước khi đổ bê tông. Phương pháp xử lý cặn lắng hạt mịn bằng phương pháp luân chuyển bentonite:
♦ Dùng máy bơm công suất 45-60m3/h treo vào một sợi cáp và thả xuống đáy hố khoan nhưng luôn nằm trong ống đổ bê tơng. Một đường ống đường kính φ=80-100 mm được gắn vào đầu trên của máy bơm và được cố định vào cáp treo máy bơm, ống này đưa dung dịch bùn bentonite về máy lọc. Trong quá trình luân chuyển dung dịch bentonite luôn luôn được bổ sung vào miệng hố khoan và thường xuyên kiểm tra các chỉ tiêu của bùn bentonite bơm ra. Khi dung dịch này đạt chỉ tiêu sạch và độ lắng đạt yêu cầu ≤10cm thì ngừng bơm và kết thúc công đoạn luân chuyển bentonite này.
*Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép
− Cốt thép đảm bảo các tiêu chuẩn và yêu cầu thiết kế.
− Lồng cốt thép được gia cơng trước theo đúng thiết kế, có gắn ống thăm dò để kiểm tra chất lượng cọc và gắn các con cữ (tai định vị) để định vị lồng đúng tâm khi hạ. Chiều dài lồng phù hợp với khả năng cẩu lắp và ít phải nối nhất. Q trình bảo quản, vận chuyển, cẩu lắp phải chú ý không được làm biến dạng.
− Dùng cẩu lắp đặt lồng cốt thép vào lỗ khoan, hạ dần xuống.
− Căn chỉnh, treo để đầu dưới lồng thcp cách đáy lỗ khoan 10cm và cố định chắc chắn vị trí lồng thép để khơng bị trồi lên trong q trình đổ bê tơng.
− Trường hợp phải nối nhiều đoạn lồng thép thì thực hiện theo trình tự:
♦ Hạ từ từ đoạn thứ nhất vào trong lỗ khoan đến cao độ thuận lợi cho việc hàn nối đốt tiếp theo thì neo giữ lại bằng giá đỡ.
♦ Đưa đoạn tiếp theo vào, căn chỉnh; Nối các thanh cốt thép chủ dọc bằng dây buộc chiều dài nốì theo quy định của thiết kế; Nối ống siêu âm bằng hàn kín có măng xơng đảm bảo nước xi măng khơng lọt vào gây tắc ống.
♦ Dùng cẩu nâng giữ, tháo giá đỡ và hạ tiếp lồng thép xuống. Làm tương tự cho đủ chiều dài thiết kế.
*Công tác đổ bê tông và rút ống vách
− Bê tông dùng thi công cọc khoan nhồi phải được thiết kế thành phần hỗn hợp và điều chỉnh bằng thí nghiệm, các loại vật liệu cấu thành hỗn hợp bê tông phải được kiểm định chất lượng theo quy định hiện hành. Có thể dùng phụ gia bê tơng để tăng độ sụt
của bê tông và kéo dài thời gian ninh kết của bê tơng. Ngồi việc đảm bảo u cầu của thiết kế vể cường độ, hỗn hợp bê tơng có độ sụt là 18 -:- 20 cm
Trộn bê tông:
− Trước khi trộn bêtông phải xác định thành phần cốt liệu, thiết kế cấp phối bê tông sử dụng trong các kết câu đảm bảo thiết kế.
− Cốt liệu sau khi làm sạch (bằng phương pháp thủy lực hoặc rửa) phải đổ thành từng đống hoặc chứa trong thùng chứa đảm bảo róc nước ít nhất là 12 giờ trước khi đưa vào mẻ trộn.
− Trộn bê tông bằng trạm trộn, máy trộn có cơng suất đáp ứng được u cầu đổ bê tông.
− Khối lượng cát, nước, ximăng, đá, phụ gia cho mỗi mẻ trộn phải đúng số lượng ghi trong bảng hướng dẫn đặt tại cơng trường. Sai số trong q trình cân đong của thành phần vật liệu làm bê tơng như sau: Ximăng, nước và chất phụ gia là ±1%, cốt liệu ±2% so với hàm lượng thiết kế. Đối với mẻ trộn đầu tiên cho phép tăng 5% lượng xi măng để tính đến sự dính bám vữa xi măng vào thùng trộn.
− Mẻ trộn được chuyển đến máy trộn một cách riêng biệt và nguyên vẹn. Mỗi mẻ trộn được đổ gọn vào một máy trộn và khơng thất thốt, nếu có hơn một mẻ được trở trên xe tải thì khơng được để lẫn (có khoang riêng).
− Bê tơng trước khi đổ được Kỹ sư tư vấn giám sát kiểm tra chất lượng, độ sụt đạt yêu cầu. Cứ 75m3 của mỗi loại bê tông hoặc mỗi loại bê tông đổ mỗi ngày phải lấy ít nhất một lần mẫu gồm 3 tổ mẫu thử bê tơng hình trụ, kích thước 150x300mm theo các phương pháp tiêu chuẩn AASHTO quy định để phục vụ thí nghiệm.
Vận chuyển bê tơng:
− Vận chuyển bê tơng phải phù hợp với yêu cầu của AASHTO M157.
− Bê tông được vận chuyển đến cơng trình bằng: xe trộn, ống bơm, băng chuyền. Khi