* Nguyên lý chung
Phơng pháp thi công đóng đỉnh ống casing là một phơng pháp thi công nhanh và có thể sử dụng các dạng búa đóng thông thờng để thi công. Dới đáy ống casing đợc hàn một tấm thép dùng để bịt ống casing, đặt một nút bê tông khô nh các dạng cọc Franki thông thờng. Tuy nhiên, việc đóng ống casing làm tăng ứng suất trong ống. Theo đó, tiếng ồn khi thi công cao hơn so với các cọc Franki thông thờng (đợc đóng trong ống). Sau khi ống casing đợc đóng tới độ sâu yêu cầu, một búa đóng tạo chân cọc mở rộng đợc sử dụng. Thân cọc dạng này thờng đợc thi công bằng vữa bê tông ớt (có độ sụt cao) mà không phải đầm nén. Sau đó, ống casing đợc rút lên bằng búa rung nhỏ.
* Phơng pháp chế tạo:
- ống casing đợc hàn bịt đáy tạm thời bằng một tấm thép.
- Đóng ống casing bằng búa từ trên đỉnh ống.
- Sau khi đóng ống đến độ sâu theo yêu cầu, tiến hành phá bỏ tấm bịt đáy ống casing.
- Đổ bê tông khô vào đáy cọc, tạo chân cọc mở rộng bằng búa đóng trong ống.
- Hạ lồng thép.
- Đổ bê tông tạo thân cọc bằng vữa bê tông có độ sụt cao. - Hoàn thành quá trình đổ bê tông.
- Rút ống casing bằng phơng pháp rung.
- Thi công nhanh tuy nhiên có độ ồn cao và khi rút ống casing lên có độ rung nên không thích hợp khi thi công ở những nơi yêu cầu hạn chế độ ồn và rung. II. 4. 4. Cọc Franki VB
* Nguyên lý chung
Cọc Franki VB (Verdrọngungsbohr) là dạng cọc
“khoan chuyển vị”, do ngời Đức ứng dụng. Loại cọc này tận dụng các u điểm của cọc khoan nhồi (phơng pháp thi công cọc) và hiệu quả của cọc đóng mở rộng đáy. Một trục khoan lớn đợc hoạt động bằng sự kết hợp giữa lực xoay và lực nén dùng để đa ống casing xuống. Sau khi đa ống casing tới độ sâu yêu cầu, tiến hành thi công mở rộng chân cọc bằng phơng pháp đóng thông thờng. Sau đó tiến hành hạ lồng thép neo vào chân cọc, đổ bê tông thân cọc.
Cọc Franki VB đợc áp dụng tại những nơi mà cọc đóng Franki thông thờng không đợc áp dụng vì các điều kiện môi trờng. Bởi vì cọc Franki VB Pfahl khi thi công không có tiếng ồn và độ rung, do vậy nó rất thích hợp
khi thi công trong khu vực thành phố. Hệ thống cọc VB rất đa dạng và có thể thi công với nhiều dạng đờng kính và chiều dài cọc.
* Phơng pháp chế tạo:
- ống casing đợc thi công tới độ sâu
theo yêu cầu bằng phơng pháp nén kết hợp với xoay. Đáy ống casing đợc hàn kín bởi một tấm thép.
- Khi hạ ống casing tới độ sâu theo yêu cầu, tiến hành thi công mở rộng đáy cọc Franki nh thông thờng.
- Tiến hành hạ lồng thép, neo lồng thép vào chân cọc mở rộng.
- Đổ bê tông thân cọc, luôn bơm bổ
sung bê tông trong khi rút ống casing lên để đảm bảo chất lợng thân cọc. - Kết thúc quá trình đổ bê tông, hoàn thành cọc Franki VB.
II. 4. 5. Cọc Mini Franki
Cọc Franki Mini là một dạng cọc Franki đờng kính 250mm , là dạng cọc có đờng kính nhỏ nhất trong hệ thống cọc Franki, đã đợc phát triển và chế tạo bởi Franki hơn 50 năm qua. Cọc Franki này đợc gợi ý thích hợp khi thi công qua các tầng đất chịu nén cả trên và dới mức nớc ngầm. Dạng cọc này có thể thi công tựa mũi cọc trực tiếp lên nền đất thiên nhiên mà còn có thể mở rộng đáy cọc tại những lớp đất màng sét hoặc cát thô.
Cọc Franki Mini có đờng kính đặc trng là 250mm, tải trọng làm việc là 250kN, khả năng chịu kéo là 75kN, thi công tới chiều sâu max là 16m.
Dạng cọc này kinh tế, giá cả thấp và thi công nhanh, do vậy nó rất thích hợp với các công trình nh:
- Các nhà máy công nghiệp và các kho chứa hàng.
- Các căn hộ thấp tầng và các cửa hàng. - Khu phát triển dân c.
- Khu giải trí cao cấp. - Những tấm tờng cừ…
II. 4. 6. Một số loại cọc mở rộng đáy khác
Ngoài các dạng cọc ở trên, còn có một số các dạng cọc khác mà khi cần thiết có thể thi công mở rộng đáy hoặc mở rộng thân để tăng cờng sức chịu tải của cọc. Đó là các dạng cọc sau: - Dạng cọc anpha; - Hệ thống cọc Brechtl; - Dạng cọc nút đáy; - Dạng cọc Delta; - Dạng cọc khoan nhồi đờng kính lớn; - Dạng cọc Lorenz; - Hệ thống dạng cọc Mast; - Dạng cọc MV; - Dạng cọc khoan nhồi đờng kính nhỏ; - Hệ thống dạng cọc Soilex; - Hệ thống dạng cọc Zeissl; Và một số dạng cọc khác...
Hiện nay, Hãng Franki đã có những thiết bị và có những kỹ năng thành thạo để thi công cọc trong những khu vực hạn chế với độ ồn nhỏ nhất và độ rung trong cả khu vực trên bề mặt nhỏ hơn 2,4m.
Với những nơi mà lối vào khó khăn, Franki đề nghị:
- Cọc khoan và cọc phun bê tông đợc nâng lên đờng kính 500mm.
- Nhóm cọc và những cọc mở rộng đáy nguyên bản với tải trọng lớn nhất trong khu vực hạn chế.
- Sử dụng cọc đổ trong ống tại những vị trí mà nớc ngầm là một vấn đề cần quan tâm.
- Sử dụng dạng cọc Bawang, cọc ống mở rộng đáy.
Loại cọc này đợc ứng dụng phụ thuộc vào tải trọng yêu cầu và điều kiện sử dụng. Thiết bị sử dụng là một trong hai loại sau: Lỡi khoan Franki mini và giá khoan 2 chân truyền thống. Phạm vi ứng dụng bao gồm:
- Nền móng, trụ gia cố, Mở rộng cải tạo cầu tại những khu vực khó khăn...
- Cải tạo, gia cố các công trình đang sử dụng nh cửa hàng, ga tàu điện...
Tổ hợp hệ thống cọc truyền thống có thể đợc tháo rời để cho phép vào những khu vực khó vào.
Đặc điểm cơ bản của cọc Bawang là mở rộng để tăng khả năng chịu tải của cọc sau khi cọc đã tới đợc độ sâu theo thiết kế.
II. 5. Biện pháp kiểm tra độ rung khi thi công mở rộng đáy cọc II. 6. Kết luận chơng
Nh vậy, ta có thể thấy rằng, với các thiết bị thi công hiện đại, sức chịu tải của cọc khoan nhồi có thể đợc tăng lên đáng kể nhờ công nghệ thi công mở rộng chân cọc và mở rộng từng đoạn thân cọc, nhằm tăng sức kháng mũi cọc và sức kháng ma sát thân cọc. Các dạng cọc nh cọc anpha, hệ thống cọc Brechtl, cọc Delta, cọc khoan nhồi đờng kính lớn, đờng kính nhỏ… hoàn toàn có thể áp dụng các công nghệ và máy móc hiện đại nhằm tăng sức chịu tải của cọc bằng công nghệ mở rộng chân cọc và mở rộng từng đoạn thân cọc.
Cọc Franki là một dạng cọc đợc mở rộng đáy, sau khi đợc mở rộng đáy, thân cọc đợc thi công bằng các phơng pháp khác nhau. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị hiện đại thi công cọc Franki đợc sản xuất, cho phép thi công những cọc có đờng kính lớn, độ sâu hạ cọc lớn và tăng sức chịu tải của cọc Franki.
Dựa vào công thức tính toán nền móng thông thờng cùng với các công thức thực nghiệm, ta có thể tính toán và dự báo đợc sức chịu tải của cọc, từ đó có thể tính toán thiết kế nền móng công trình.
Chơng iIi: tính toán sử dụng cọc franki cho nhà từ 12 tầng đến 24 tầng
trong điều kiện đất nền hà nội
III. 1. 1. Giới thiệu chung
Theo báo cáo Đề tài Thu thập, kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ sung lập bản đồ phân vùng đất yếu Hà nội - Đề tài trọng điểm cấp thành phố 2002- 2004 (Mã số TC-ĐT/06-02-3) do Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất , ta có thể tóm tắt qua về đặc tính về địa hình, địa tầng lớp đất tại Hà nội nh sau:
III. 1. 1. 1. Vị trí địa lý
Thủ đô Hà Nội nằm gần giữa đồng bằng châu thổ sông Hồng đợc giới hạn bởi tọa độ:
105043'40'' - 105056'30'' Kinh Đông
20053'20'' - 21023'00'' Kinh Bắc
Bao gồm 9 quận và 5 huyện với tổng diện tích 920.97km2. Hà Nội tiếp giáp với
Thái Nguyên ở phía Bắc, Vĩnh Phúc ở phía Tây Bắc, Bắc Giang, Bắc Ninh ở phía Đông Bắc, Hng Yên ở phía Đông Nam, Hà Tây ở phía Nam và Tây Nam.
III. 1. 1. 2. Địa hình
Qua báo cáo nghiên cứu cho thấy, địa hình khu vực Hà Nội mang tính phân bậc rõ rệt, bao gồm: địa hình đồi và núi thấp, địa hình đồng bằng - đồi, đồng bằng tích tụ "cao" kiểu tam giác châu, đồng bằng tích tụ thấp.
Địa hình đồi và núi thấp phân bố chủ yếu ở huyện Sóc Sơn, chiếm diện tích
khoảng 104km2, địa hình đồng bằng - đồi (Pdiment) phát triển rộng rãi ở phía
Đông Bắc Sóc Sơn, còn phía Tây Nam và Đông Nam, dải đồng bằng - đồi hẹp hơn, đôi chỗ không có, khi đó núi tiếp giáp trực tiếp với đồng bằng bồi tích mà không có vùng chuyển tiếp.
Trên 90% diện tích Hà Nội là đồng bằng với bề mặt hơi nghiêng thoải về phía Đông Nam, trong đó có hai kiểu. Kiểu đồng bằng cao phân bố chủ yếu ở Đông Anh và phần còn lại thuộc huyện Sóc Sơn, Cổ Nhuế, Xuân La, Xuân Đỉnh thuộc huyện Từ Liêm. Với cao độ thay đổi từ 6 - 15m, kiểu đồng bằng thấp bằng phẳng hơn, có nhiều ô trũng, ao đầm, phân bố chủ yếu ở phần Đông Nam của thành phố với cao độ 2 - 6m. Nhiều nơi dọc theo các Sông Hồng, Sông Cầu, Sông Đuống, sông Cà Lồ phát triển các hồ móng ngựa, đầm lầy liên quan chặt chẽ với hoạt động cũ của sông Hồng và các sông nhánh của nó.
III. 1. 1. 3. Địa tầng của đất nền Hà nội
Trong diện tích thành phố Hà Nội có mặt không liên tục các phân vị địa tầng từ Proterozoi đến Kainozoi với tổng bề dày của địa tầng trớc Đệ tứ là 2.133,5m và của Đệ Tứ là 213,8 m; bao gồm có 11 phân vị địa tầng. Các đá gốc chiếm khoảng trên
100 km2 trong tổng số 922,8 km2 diện tích thành phố Hà Nội. Chúng phân bố chủ
yếu ở vùng đồi núi thuộc huyện Sóc Sơn. Diện tích còn lại khoảng 800 km2 là diện
phân bố của các thành tạo Đệ Tứ trên địa bàn các huyện còn lại và 7 quận nội thành. Tóm tắt kết quả tổng hợp các nguồn tài liệu nghiên cứu địa chất ở tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000 thuộc diện tích thành phố Hà Nội (cũ) và vùng phụ cận (1973, 1989, 1994) địa tầng thành phố Hà Nội (mới) có thể phân chia từ cổ đến trẻ nh sau:
a. Giới Proterozoi (PR)
Các đá biến chất tuổi Proterozoi ở vùng Hà Nội không lộ ra trên mặt, mà chỉ gặp trong các lỗ khoan địa chất thủy văn ở vùng tây thị trấn Đông Anh với diện tích nhỏ hẹp. Thành phần bao gồm đá phiến thạch anh, quarzit, đá hoa… với chiều dày > 83,5 m.
a. Hệ Trias - Thống trung
* Hệ tầng Khôn Làng - T2kl
Diện lộ của các đá thuộc hệ tầng Khôn Làng phân bố thành dải ở Vệ Linh, núi Dõm, núi Cửa Rừng, núi Hàm Lợn, núi Đôi,với đặc trng là các đá lục nguyên xen ít thấu kính phun trào. Các đá của hệ tầng bao gồm: phần dới là trầm tích lục nguyên xen các thấu kính phun trào dacit với ban tinh plagioclas và thạch anh (15
muscovit (5%), ít hạt epidot và tuf của chúng; ở phần trên là các đá lục nguyên. Trong bột kết của hệ tầng gặp hóa thạch Chân rìu, Costatoria goldfussi Alb, đặc tr-
ng cho tuổi Trias giữa (T2).
Quan hệ dới của hệ tầng không quan sát đợc, còn quan hệ trên chuyển tiếp lên hệ tầng Nà Khuất.
Tổng chiều dày của hệ tầng là 750m.
* Hệ tầng Nà Khuất - T2nk
Các đá thuộc hệ tầng Nà Khuất phân bố ở các dải núi phía Bắc và Tây Bắc
huyện Sóc Sơn, kéo dài thành dải ở núi Đền, núi Vành, núi Chân chim. Theo kết quả nghiên cứu thạch học và cổ sinh, hệ tầng đợc phân ra làm 2 phân hệ tầng:
- Phân hệ tầng dới (T2nk1) bao gồm cát kết, bột kết, sét kết màu xám vàng, hồng
nhạt, xám tím, xám nâu xen nhịp đều đặn. Trong sét kết và bột kết chứa Plagiostoma sp; Trigonodus sp; Costatoria sp. Chuyển dần lên trên là cát kết, bột kết màu xám vàng xen đá phiến sét, trên cùng chủ yếu là bột kết màu xám vàng. Chiều dày 450m.
- Phân hệ tầng trên (T2nk2) gồm các đá cát kết, cát kết xen lớp mỏng sét kết, bột
kết. Chiều dày 490 m. Quan hệ dới của hệ tầng: nằm phủ trực tiếp trên hệ tầng Khôn Làng, quan hệ trên không quan sát đợc.
Tổng bề dày của hệ tầng là 940 m.
b. Hệ Jura - thống dới - giữa
* Hệ tầng Hà Cối - J1-2hc
Các đá thuộc hệ tầng Hà Cối lộ ra không liên tục với diện tích nhỏ hẹp ở vùng Kim Anh, Tân Dân, Hiền Lơng thuộc huyện Sóc Sơn. Thành phần thạch học bao gồm sỏi sạn kết, cát kết, cát bột kết, ít sét kết màu xám xen nhau, nhng đa phần là thành phần hạt thô phân lớp xiên.
Quan hệ dới của hệ tầng không quan sát đợc, còn quan hệ trên theo tài liệu lỗ khoan thì chúng bị các trầm tích Neogen phủ bất chỉnh hợp lên trên.
Chiều dày của hệ tầng > 100 m.
c. Hệ Jura - Creta thống dới
* Hệ tầng Tam Đảo (J - K1tđ )
Các đá thuộc hệ tầng Tam Đảo lộ ra với diện tích nhỏ hẹp ở vùng Nam C ờng, Hiền Lơng (Sóc Sơn). Thành phần thạch học của hệ tầng bao gồm ryolit porphyr, ryolitdacit màu xám sẫm, đôi nơi có các hạt pyrit xâm tán.
B. Giới Kainozoi
a. Hệ Neogen, thống Pliocen
* Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2 vb)
Trong diện tích thành phố Hà Nội trầm tích thuộc hệ tầng không lộ ra trên mặt mà chủ yếu gặp trong các lỗ khoan tại phía Nam, Đông Nam huyện Đông Anh ở
độ sâu từ 77m trở xuống. ở khu vực Cầu Diễn hệ tầng Vĩnh Bảo gặp ở độ sâu <
40m. Hầu hết các lỗ khoan cha xuyên qua hết đợc hệ tầng Vĩnh Bảo, thờng chỉ gặp đợc phần trên của mặt cắt. Thành phần thạch học của hệ tầng bao gồm: cuội kết, sỏi- sạn kết, cát kết, cát- bột kết màu xám, xám sáng.
Chiều dày 270 – 350 m.
b. Hệ Đệ Tứ (Q).
Các trầm tích Đệ tứ ở thành phố Hà Nội chiếm diện tích khoảng 800km2 với
các nguồn gốc khác nhau, đợc hình thành từ Pleistocen sớm đến Holocen muộn. Kết quả xử lý, tổng hợp các kết quả phân tích về thành phần vật chất, cổ sinh,
hoá lý môi trờng, địa vật lý (carota lỗ khoan), tuổi tuyệt đối (C14) cho phép phân
chia trầm tích Đệ tứ ở Hà Nội nh sau:
* Thống Pleistocen :
Hệ tầng gồm các trầm tích sông không lộ ra trên bề mặt mà chỉ bắt gặp trong
các lỗ khoan thuộc tuyến I, II, III ở độ sâu 45ữ69,5m. Trong không gian chúng
phân bố từ Nhổn kéo dài đến Văn điển và phát triển rộng về phía Nam- Đông Nam của thành phố. Nhìn chung thành tạo của hệ tầng nằm phủ không chỉnh hợp lên trên hệ tầng Vĩnh Bảo. Hệ tầng đợc chia làm 3 tập.
Tập 1:(Phần dới) gồm cuội, sỏi có độ mài tròn tốt, sỏi lẫn ít cát, bột, sét: Dày 20m.
Tập 2: (Phần giữa) gồm cát, bột màu vàng xám. Dày 3 - 10 m
Tập 3: (Phần trên) gồm bột, sét, cát màu xám, xám đen do lẫn vật chất hữu cơ. Các đá này chứa bào tử phấn hoa và tảo nớc ngọt cho tuổi Pleistocen (Centrophyceae). Chiều dày 1 - 4,5m.
Tổng chiều dày của hệ tầng 25 - 30m.
- Phụ thống Pleistocen giữa-trên. Hệ tầng Hà Nội, (ap, am Q12-3 hn)