a)xác định lực ép cần thiết trong thi công:
Để đƣa mũi cọc đến độ sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa
chất khác nhau. Cụ thể đối với điều kiện địa chất của công trình này, cọc phải xuyên qua các lớp đất sau:
- Lớp đất lấp chiều dày trung bình 0,9m.
- Lớp sét nhão dày trung bình 6,2m.
- Á sét dày trung bình 4,8m.
- Á cát dày trung bình 6,6m.
-Cát hạt trung chiều dày cắm sâu 2,7m
Nhƣ vậy muốn đƣa cọc đến độ sâu thiết kế cần phải tạo ra một lực thắng được lực ma sát mặt bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất ở bên dưới mũi cọc. Lực này bao gồm trọng lƣợng bản thân cọc và lực ép thủy lực do máy ép gây ra. Ta bỏ qua trọng lƣợng bản thân cọc và xem nhƣ lực ép cọc hoàn toàn do kích thủy lực của máy ép gây ra. Lực ép này đƣợc xác định bằng công thức:
PVL Pe K Pc Trong đó:
PVL: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
Pe: Lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền đến độ sâu cần thiết.
K: Hệ số phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc K 1 5 2 2, , . Trong trường hợp này do lớp đất nền ở phía mũi cọc là đá cát kết nên ta chọn K = 2,0.
Pc: Tổng sức kháng tức thời của nền đất. Pc bao gồm hai thành phần:
- Phần kháng của đất ở mũi cọc.
- Phần ma sát của nền đất ở thành cọc (theo chu vi của cọc).
Theo kết quả tính toán ở phần thiết kế móng cho công trình, ta có:
Pc = Px =550 KN.
Pe = 550x2 = 1100 KN≤ Pvl = 992,083 KN
Vì chỉ nên sử dụng 0,8-0,9 khả năng làm việc tối đa của máy ép cọc,cho nên ta chọn máy ép thủy lực có lực ép lớn nhất 1200 KN
Vậy trọng lƣợng đối với mỗi bên Pe = 1100/0,8= 1375 KN b)chọn kích ép thủy lực:
đường kính kích ép được xác định theo công thức sau 2.
3,14.
D pe
qd
Trong đó : pe lực ép cần thiết trong thi công
Qd áp lực dầu trong tuy ô lấy trong khoảng (150,200)KG/cm2
Vậy 2. 2.1375 24,16
3,14. 3,14.1,5
D pe cm
qd
Chọn đường kính thuỷ lực D = 25 cm
Chọn thiết bị ép cọc là hệ kích thuỷ lực, gồm hai kích thuỷ lực Loại máy ép VPP-4 (hãng sản xuất KATO-Nhật bản)
- bệ máy ép cọc gồm 2 thanh hình chữ I loại lớn liên kết với dàn máy ứng với hai hàng cọc có thể tại 1 vị trí có thể ép 2 hàng cọc mà không cần di chuyển bệ máy, dàn máy có thể dịch chuyển nhờ chỗ lỗ bắt các bu lông có thể ép 1 lúc nhiều cọc bằng cách nối bu lông đăy dàn máy sang vị trí ép cọc khác bố trí trong cung 1 hàng cọc.
* Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị ép cọc.
- Lực nén của kích thuỷ lực phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép đỉnh, không gây lực ngang khi ép.
- Lực nén của kích phải đảm bảo tác dụng đều trên mặt bề mặt bên cọc khi ép (ép ôm), không gây lực ngang khi ép.
- Chuyển động của pittông kích phải đều và khống chế đƣợc tốc độ ép cọc.
- Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo.
- Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành, theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công.
* Tính toán lựa chọn đối trọng:
Để xác định đ-ợc số đối trọng cần thiết ta phải căn cứ vào điều kiện chống lật theo 2 ph-ơng: dọc, ngang
- Kiểm tra lật theo ph-ơng dọc:
+ Mômen của các lực giữ : Mgĩ- =
2
Qx 8,8 = 4,4.Q (Tm)
+ Mômen của các lực gây lật : Mlât = Pép .3,75 = 1100x3,75 = 412.5 (Tm) Theo điều kiện chống lật : Mgĩ- Mlật => 4,4.Q 452,4 T
=> Q 93,75 (T) (1) - Kiểm tra lật theo ph-ơng ngang:
+ Mômen của các lực giữ: Mgĩ- = 1,5.Q (Tm)
+ Mômen của các lực gây lật: Ml = Pep .1,1 = 1100x1,1= 121(Tm) Theo điều kiện chống lật: Mg Ml => 1,5.Q 121
=> Q 88,7 (T) (2)
Từ 2 điều kiện chống lật (1) và (2) ta lấy Q 93,75 (T).
Tổng trọng l-ợng tối thiểu phải lớn hơn pep=93,75(T).
- Đối trọng của máy ép đƣợc chất lên khung định hình phải có lực ép tối thiểu bằng lực ép cọc.Thường được lấy bằng 1,8 sức chịu tải của cọc.
- Đối trọng đƣợc chất đều 2 bên vậy ta có đối trọng chất vào một bên giá ép là:
Pđ.tr=2,5 1 Pc=2,5 1 550 = 1375 (KN)
Ta chọn đối trọng là các khối bê tông có kích thước 1 1 3 (m) Khối lƣợng của 1 khối bê tông là : 3 1 1 25 = 75 (KN)
- Tổng trọng lƣợng các khối bê tông đối trọng phải lớn hơn lực ép Pe=1100(KN)
(Không kể trọng lƣợng của khung và giá máy tham gia làm đối trọng ) Số cọc bê tông cần thiết làm đối trọng là :n=1375/75=18,33 . chọn mỗi bên 11 đối trọng kích thước (3 1 1)m ,có tổng là : 11 75= 825 (KN)
+ Trọng lƣợng 1 đoạn cọc C1 : = 0,25 0,25 25 7= 10,937 KN.
+ Trọng lƣợng 1 đoạn cọc C2 : = 0,25 0,25 25 7= 10,937 KN.
- Số cọc phải ép = (ncọc nM1 + ncọc nM2 + ncọc nM3 + ncọc nM4) = (6 18 + 12 18+40) = 364 cọc . ( giả thiết móng lõi thang máy cần 40 cọc)
*Tính toán số máy ép cọc và thời gian ép cọc - Số mét cọc phải ép =344x21 = 7224 m
- Tra định mức tiết diện cọc và máy ép < 1500(KN) đƣợc 3,05ca/100m cọc, Ta sử dụng máy ép cọc cả 2 ca
Vậy số ngày cần thiết : 7224.3,05 110 100.2
m ngày
* Chọn cần cẩu thi công ép cọc.
- Cẩu đƣợc dùng trong thi công ép cọc phải đảm bảo các công việc :cẩu cọc và cẩu đối tải .
- Các thông số yêu cầu :
+ Khi cẩu cọc :Qyc=Qck + Qtb
Trong đó: Q là trọng lƣợng cấu kiện cẩu lắp
Qck = 0,25x0,25x7x25 = 10,93 (KN)
Qtb là trọng lƣợng các thiết bị và dây treo lấy Qtb=2 (KN) => Qyc = 10,93 + 2 = 12,93 KN
Xác định chiều cao nâng cần thiết từ cao trình máy đến puli đầu cầu trục.
Hyc =HL+ h1 + h2 + h3+ h4
Trong đó: HL = 4 (m) là chiều cao của khối bê tông có sẵn h1 = 0,5 (m) là chiều cao nâng cao hơn vị trí lắp
h2 = 7 (m) là chiều cao cấu kiện
h3 = 1 (m) là chiều cao của thiết bị treo buộc h4 = 1,5 (m) là chiều cao của móc nâng Hyc = 4+ 0,5 + 7+ 1 + 1,5 = 14 m Chiều dài tay cần yêu cầu:
( ) 14 1,5
12,9( ) sin sin 750
Hyc hc
Lyc r m
Bán kính tay cần
Ryc = Lyc x cos = 12,9 x cos750 = 3,35 (m)
Do trong quá trình ép cọc cần trục phải di chuyển trên khắp mặt bằng nên ta chọn cần trục tự hành bánh hơi.
Từ những yếu tố trên ta chọn cần trục tự hành ô tô dẫn động thủy lực NK- 200 có các thông số sau:
+ Hãng sản xuất: KATO - Nhật Bản.
+ Sức nâng Qmax/Qmin = 20 / 6,5 (T) + Tầm với Rmin/Rmax = 3 / 22 (m)
+ Chiều cao nâng : Hmax = 23,6 (m), Hmin = 4 (m) + Độ dài cần chính L: 10,28 23,6(m)
+ Độ dài cần phụ l : 7,2 (m) + Thời gian : 1,4 phút + Vận tốc quay cần : 3,1 v/phút.
cần trục tự hành ôtô nk-200
* Chọn xe vận chuyển cọc.
Chọn xe vận chuyển cọc của hãng Hyundai có trọng tải 150 KN .
- Tổng số cọc trong mặt bằng là 344 cọc, mỗi 1 cọc có 3 đoạn ( C1 dài 7m và 2 đoạn C2 dài 7 m) nhƣ vậy tổng số đoạn cọc cần phải chuyên chở đến mặt bằng công trình là 1032 đoạn. Đoạn cọc C1 có tải trọng là 10,937 (KN), đoạn cọc C2 có tải trọng là 10,937 KN.
Số lƣợng cọc mà mỗi chuyến xe vận chuyển đƣợc là : n = 150
10,937 = 12 cọc
-Số chuyến xe cần thiết để vận chuyển hết số cọc đến mặt bằng công trình là :
nchuyến
1032
12 =86 chuyến.