CHƯƠNG 2: LẬP BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THI CÔNG
2.1 THI CÔNG PHẦN NGẦM
2.1.1 LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC
2.1.1.1 Lựa chọn phương pháp thi công cọc
- Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, tiết diện cọc, sức chịu tải cọc, mặt bằng thi công, vị trí xây dựng công trình chọn phương án thi công cọc ép tiết diện 30×30cm sâu 12,15 m nối từ 2 đoạn cọc dài 6 m và 6,15m. Đã có các công trình xây dựng xung quanh, dân cư tập trung nên đảm bảo ít chấn động và tiếng ồn => Sử dụng phương án thi công bằng máy ép cọc (ép âm).
2.1.1.2 Công tác chuẩn bị
1. Tính toán khối lượng cọc cần thi công
Bảng 1: Khối lượng thi công cọc
TT Tên móng
Số móng
Số cọc trong 1
đài
Chiều dài 1
cọc
Chiều dài cọc
ép âm
Tổng chiều dài các đoạn cọc
trong đài
1 ĐC1 4 8 12,15 m 1,2 m 427,2 m
2 ĐC2 12 7 12,15 m 1,2 m 1121,4 m
3 ĐC3 1 14 12,15 m 1,2 186,9 m
Tổng 1735,5 m
2. Chuẩn bị mặt bằng thi công, cọc và điều kiện khác - Tiến hành thí nghiệm ép cọc thử.
- Kiểm tra chất lượng cọc ép.
- Trên mặt bằng thi công cọc phải vạch đường đi, chỗ xếp cọc.
- Định vị mặt bằng móng và tâm cọc, tập kết cọc về vị trí đã xếp đặt.
- Vạch tim ở các mặt bên của cọc để theo dõi độ thẳng đứng theo 2 phương cọc bằng máy kinh vĩ khi ép cọc. Vạch độ dài suốt thân cọc 10 cm để theo dõi tốc độ và độ sâu đóng cọc.
2.1.1.3 Các yêu cầu kĩ thuật của cọc và thiết bị thi công cọc 1. Các yêu cầu về kĩ thuật của cọc
Vật liệu cọc
Cọc bê tông cốt thép :
- Cọc bê tông cốt thép đặc, tiết diện vuông. Bê tông cọc phải đảm bảo cấp độ bền thiết kế, cọc được nghiệm thu theo tiêu chuẩn TCVN 9394 -2012 :
- Kiểm tra cọc tại nơi sản xuất gồm các khâu sau đây:
+Vật liệu :
- Chứng chỉ xuất xưởng của cốt thép, xi măng; kết quả thí nghiệm kiểm tra mẫu thép, và cốt liệu cát, đá (sỏi), xi măng, nước theo các tiêu chuẩn hiện hành.
- Cấp phối bê tông.
- Kết quả thí nghiệm mẫu bê tông.
- Đường kính cốt thép chịu lực.
- Đường kính, bước cốt đai.
- Lưới thép tăng cường và vành thép bó đầu cọc.
- Mối hàn cốt thép chủ vào vành thép.
- Sự đồng đều của lớp bê tông bảo vệ.
Kích thước hình học :
- Sự cân xứng của cốt thép trong tiết diện cọc.
- Kích thước tiết diện cọc.
- Độ vuông góc của tiết diện các đầu cọc với trục.
- Độ chụm đều đặn của mũi cọc.
- Không dùng các đoạn cọc có độ sai lệch về kích thước vượt quá quy định trong bảng 1, và các đoạn cọc có vết nứt rộng hơn 0,2 mm. Độ sâu vết nứt ở góc không quá 10 mm, tổng diện tích do lẹm, sứt góc và rỗ tổ ong không quá 5% tổng diện tích bề mặt cọc và không quá tập trung.
Bảng 2: Độ sai lệch cho phép về kích thước cọc
TT Kích thước cấu tạo Độ sai lệch cho phép
1 Chiều dài đoạn cọc, m < 10 < 30 mm
2 Kích thước cạnh (đường kính ngoài) tiết diện của cọc đặc (hoặc rỗng giữa)
+ 5 mm
3 Chiều dài mũi cọc < 30 mm
4 Độ cong của cọc (lồi hoặc lõm) 10 mm
5 Độ võng của đoạn cọc 1/100 chiều dài đốt cọc
6 Độ lệch mũi cọc khỏi tâm 10 mm
7
Góc nghiêng của mặt đầu cọc với mặt phẳng thẳng góc trục cọc:
- cọc tiết diện đa giác
nghiêng 1%
8 Khoảng cách từ tâm móc treo đến đầu đoạn cọc < 50 mm 9 Độ lệch của móc treo so với trục cọc 20 mm
10 Chiều dày của lớp bê tông bảo vệ < 5 mm 11 Bước cốt thép xoắn hoặc cốt thép đai < 10 mm 12 Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chủ < 10 mm
13 Đường kính cọc rỗng < 5 mm
14 Chiều dày thành lỗ < 5 mm
15 Kích thước lỗ rỗng so với tim cọc < 5 mm Các yêu cầu về kỹ thuật của thiết bị ép cọc
Theo tiêu chuẩn TCVN 9394-2012, lựa chọn thiết bị ép cọc cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Công suất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất do thiết kế quy định.
- Lực ép của thiết bị phải đảm bảo tác dụng đúng dọc trục tâm cọc khi ép từ đỉnh cọc và tác dụng đều lên mặt bên cọc khi ép ôm, không gây ra lực ngang lên cọc.
- Thiết bị phải có chứng chỉ kiểm định thời hiệu về đồng hồ đo áp và các van dầu cùng bảng hiệu chỉnh kích do cơ quan có thẩm quyền cấp.
- Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện vận hành và an toàn lao động khi thi công.
2.1.1.4 Lựa chọn thiết bị thi công cọc 1. Tính toán lựa chọn máy ép cọc
- Cọc có tiết diện (30x30)cm nối từ 2 đoạn cọc mỗi đoạn 6m và 6,15m - Theo kết quả tính từ phần thiết kế móng :
Có sức chịu tải của cọc: Pcọc = 439,145 kN = 43,9 T
- Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thỏa mãn điều kiện:
ep c
P P Trong đó :
ep c
P 2P 2.43, 987, 8 (T)
- Thực tế chỉ cần sử dụng 70% 80% khả năng làm việc tối đa của máy (để đảm bảo máy làm việc được bền lâu). Nên ta chọn máy ép thủy lực có lực ép danh định của máy ép:
may ep ep
P 87,8
P = = (109, 75 ÷ 125, 43) T
0,8 ÷ 0, 7 0,8 ÷ 0, 7
Vậy chọn rô bốt ép cọc có Pép = 180T
Chọn máy ép cọc thủy lực ZYB 180 là thiết bị ép cọc robot tự hành điều khiển thủy lực với hiệu quả cao với lực ép lớn nhất 180T.
Máy gây tiếng ồn thấp, không rung động và không ô nhiễm.
Làm việc liên tục, hiệu quả cao, ép cọc nhanh.
Lực ép lớn nhất (KN) 1800
Phù hợp với cọc vuông (mm) F150-F400 Phù hợp với cọc tròn (mm) Φ250-Φ400
Tốc độ ép cọc (m/ phút) 12(m/min)
Chu kỳ ép cọc (m) 1,8
Áp suất tải
Chân dài (Mpa) 7,5x1,1 (mxm) Chân ngắn (Mpa) 2,2x2,8 (mxm)
Khoảng cách ép cọc bên (mm) 300
Quay (độ/ thời gian) 9
Công suất định mức (Kw) 63
Kích thước (A x B x C) (m) 10,5x2,6x2,9
Trọng lượng (T) 78
Tính toán đối trọng
Trọng lượng đối trọng phải thỏa mãn Qdt1,1.Pep 1,1.87,8 96,47(T) Chọn sơ bộ đối trọng theo lực ép:
+ Dùng đối trọng là các khối bê tông có kích thước là (3x1x1) m. Vậy trọng lượng của 1 khối là Pđ=3.1.1.2,5=7,5(T)
+ Tổng trọng lượng của đối trọng phải lớn hơn 1,1.Pép
Số cục đối trọng sơ bộ: ep
d
1,1.P 1,1.87,8
n 12,87
P 7,5
=> chọn 14 (cục)
Tính toán số máy ép cọc
Tổng chiều dài cọc là 1735,5 m (tính cả phần cọc ép âm).
Năng suất làm việc của máy ép Robot là 300m / 1 ca máy.
Vậy số ca máy cần thiết 1735,5
n 5,785 (ca)
300
Trong 1 ngày máy làm việc 2 ca, thuê 1 máy, thời gian ép cọc dự kiến 3 ngày, chưa kể thời gian thí nghiệm nén tĩnh cọc.
2.1.1.5 Thi công cọc thử 1. Mục đích ép cọc thử
- Để xác định sức chịu tải thực của cọc ép trong điều kiện địa chất của công trình phải tiến hành ép cọc thử và nén tĩnh trước khi ép cọc đại trà. Các số liệu về tải trọng biến dạng, độ lún của cọc thí nghiệm sẽ làm cơ sở cho việc thiết kế cọc, chọn thiết bị thi công cọc đại trà.
2. Thời điểm, số lượng, vị trí ép thử
- Thời điểm ép thử: Sau công tác chuẩn bị cho ép cọc và trước khi tiến hành ép đại trà toàn bộ cọc.
Số lượng cọc ép thử lấy bằng 0,5 - 1% tổng số cọc và không nhỏ hơn 3 cọc. Công trình này lấy 3 cọc ép thử.
Tiến hành ép thử cọc tại các vị trí đã được quy định trong thiết kế, thường là những điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu.
Sau khi ép thử, tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc, dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thủy máy với hệ phản
lực là dàn chất tải. Kết quả của thí nghiệm nén tĩnh sẽ được sử dụng để điều chỉnh thiết kế móng cọc.
3. Quy trình thử tải nén tĩnh
- Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến (150-200% tải trọng thiết kế), mỗi cấp gia tải không lớn hơn 25 % tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ lún đầu cọc đạt ổn định (Không quá 0,25 mm/h đối với cọc chống vào đất hòn lớn, đất cát, đất sét từ dẻo đến cứng; 0,1 mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mền đến dẻo chảy) nhưng không quá 2h. Giữ cấp tải trọng lớn nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc theo phương án thí nghiệm được duyệt.
- Sau khi kết thúc gia tải, nếu cọc không bị phá hoại thì tiến hành giảm tải về 0, mỗi cấp giảm tải bằng lần cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30 phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu hơn nhưng không quá 6h.
Bảng 3: Bảng thời gian tác dụng các cấp tải trọng
% Tải trọng thiết kế Thời gian giữ tải tối thiểu
25 1h
50 1h
75 1h
100 1h
75 10 phút
50 10 phút
25 10 phút
0 10 phút
100 6h
125 1h
150 6h
125 10 phút
100 10 phút
75 10 phút
50 10 phút
25 10 phút
0 1h
Theo dõi, vẽ biểu đồ quan hệ tải trọng-chuyển vị; thời gian-chuyển vị của từng cấp tải trọng để theo dõi diễn biến kết quả thí nghiệm.
Cọc thí nghiệm được coi là không đạt khi:
- Tổng chuyển vị đầu cọc vượt quá 10% đường kính hoặc bề rộng tiết diện cọc - Vật liệu cọc bị phá hoại
- Chuyển vị lớn nhất và biến dạng của cọc vượt quá so với quy định nêu trong phương án thí nghiệm.
2.1.1.6 Lập biện pháp thi công cọc cho công trình Sơ đồ thi công cọc
Kỹ thuật thi công cọc
Sau khi tiến hành tập kết cọc, kiểm tra máy ép, chuẩn bị dụng cụ cho ép cọc, tiến hành ép cọc theo các bước:
- Bước 1:
Cẩu đoạn cọc C1 từ vị trí tập kết vào máy ép. Điều chỉnh mũi cọc cẩn thận vào đúng vị trí thiết kế, điều chỉnh trục cọc thẳng đứng, độ sai lệch tâm của cọc không được quá 10mm.
Ban đầu, lực ép cọc phải tăng từ từ sao cho vận tốc xuyên của mũi cọc không quá 1cm/s, khi phát hiện cọc bị nghiêng phải dừng lại căn chỉnh ngay.
- Bước 2:
a b c d e
1 2 3 4
a b c d e 4
Khi ép đoạn mũi cách mặt đất chừng 0,5 - 0,7m thì dừng lại để nối cọc. Kiểm tra bề mặt 2 đầu đoạn cọc thứ 2 xem có phẳng không,nếu không phải sửa chữa cho thật phẳng. Đoạn cọc thứ 2 phải được chỉnh trùng với đường trục cọc, độ nghiêng của đoạn 2 không quá 1%.
Gia tải lên cọc một lực tạo tiếp xúc sao cho áp lực ở mặt tiếp xúc khoảng 3 – 4 kG/cm2 rồi mới tiến hành hàn nối cọc theo quy định của thiết kế. Thời điểm đầu ép đoạn 2 vận tốc xuyên của cọc không quá 1cm/s, khi cọc chuyển động đều thì tăng dần lực ép để các đoạn cọc xuyên vào đất với vận tốc không quá 2 cm/s.
Tiếp tục ép đoạn cọc C2 cách mặt đất chừng 0,5 – 0,7m thì dừng lại tiến hành nối cọc. Làm tương tự với cọc C2 tiếp theo. Vận tốc ép đoạn 3d cuối cùng không quá 1cm/s.
- Bước 3: Ép âm
Trong quá trình thi công, khi ép tới đoạn cọc cuối cùng, ta phải tiến hành biện pháp ép âm để đưa cọc đến vị trí cao độ thiết kế bằng cách sử dụng 1 đoạn cọc dẫn làm bằng thép.
Thông thường máy ép chỉ ép được cách mặt đất tự nhiên 1 khoảng 0,5-0,6m, vậy nên để đưa cọc xuống độ sâu thiết kế,nên sử dụng đoạn thép có chiều dài 6m.
Khi thi công ép âm cần chú ý tránh xảy ra việc làm nghiêng đầu cọc chính, nguyên nhân là do đầu cọc đoạn cọc thép chỉ liên kết tạm thời với đầu cọc chính nên tính ổn định không được đảm bảo.
* Điều kiện để một cọc được coi là thi công xong + Chiều sâu ép cọc xấp xỉ bằng chiều sâu thiết kế.
+ Lực ép lớn nhất đạt theo yêu cầu thiết kế (Kiểm tra đồng hồ đo và quy đổi về lực ép).
2.1.1.7 Các sự cố khi thi công cọc và biện pháp giải quyết
- Khi đang ép cọc mà lực nén tăng đột ngột tức là mũi cọc đã gặp lớp đất cứng hơn ( hoặc gặp dị vật đá mồ côi, móng công trình cũ) cần phải giảm tốc độ nén để cọc có đủ khả năng vào đất cứng hơn. Nếu không được thì dùng biện pháp khoan dẫn.
- Khi lực ép tăng liên tục mà cọc không xuống, do tốc độ ép quá nhanh hoặc đất bị lèn chặt. Nên dừng ép chờ cho đất hồi lại trạng thái ban đầu rồi tiếp tục ép.
- Nếu ép qua lớp cát dày cọc không xuống, phải nhổ lên và dùng khoan dẫn.
- Ép cọc bị nghiêng: Nếu ép chưa sâu thì dùng kích điều chỉnh, nếu đã ép sâu thì phải nhổ lên ép lại.
- Cọc bị gãy: Nếu chưa ép sâu thì dùng kích nhổ lên và thay cọc khác. Nếu đã ép sâu rồi thì dùng biện pháp khoan dẫn hoặc ép bên cạnh.