CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ THI CÔNG CỌC VÁN
V. CÔNG ĐOẠN ĐÓNG CỌC
1. Búa đóng cọc: Cọc có thể được đóng với nhiều kiểu búa, để có thể xuyên qua độ sâu thiết kế hoặc đạt được sức chịu tải tính toán mà không bị hư hại. Búa , mũ cọc, đế và cọc phải đồng trục và chồng khít lên nhau. Trọng lượng hay tác dụng của búa phải đủ đảm bảo độ xuyên cuối cùng không qúa 5mm/1 lần đóng, trừ khi đã đóng tới nền đá cứng. Trường trong thực tế người ta dùng búa có trọng lượng lớn nhất để giới hạn số lần rơi tránh phá hoại cọc. Khi lực chọn kích thước của búa cần chú ý tới mục đích là để đóng cọc đến khả năng chịu tải tính toán hay là đến độ sâu tính toán. Khi búa rơi 10 lần đã đạt độ chối, những đợt rơi lặp lại được tiến hành cẩn trọng và tránh đóng liên tục khi cọc đã gần như không xuống được nữa, đặc biệt khi sử dụng búa có trọng lượng trung bình. Nên ghi lại toàn bộ qúa trình đóng cọc, bất kỳ sự thay đổi đột ngột nào trong tốc độ hạ xuống của cọc mà không thể gán cho những thay đổi thông thường trong nền đều phải chú ý và cần xác định nguyên nhân trước khi tiếp tục đóng cọc xuống. Nếu đóng cọc theo từng nhóm thì.
2. Lựa chọn búa đóng cọc : (theo TCXD205-1998)
- Có rất nhiều loại búa đóng cọc có thể sử dụng để hạ cọc như búa rơi tự do, búa đơn động (hơi nước hoặc khí), búa song động, búa vi sai (khí, hơi nước hoặc thủy lực), búa diezen và búa rung.
- Đối với cọc ván DUL thường sử dụng búa rung để thi công hạ cọc. Như hình minh họa ta thấy nguyên lý cơ bản về hoạt động của thiết bị đóng cọc rung gồm : truyền lực động thẳng đứng từ bộ phận có 2 qủa nặng quay lệch tâm.
Qủa nặng được định vị sao cho những thành phần lực theo phương nằm ngang cân bằng với nhau, nhưng lại sinh ra thành phần lực thẳng đứng. Có thể phân loại búa rung thành 2 loại là búa rung và búa rung tần số cao. Loại có tần số hoạt động 30 vòng/giây và được cung cấp năng lượng do động cơ điện hoặc động cơ thủy lực gọi là búa rung tần thấp. Máy đóng cọc rung tần số cao có tần số hoạt động trong phạm vi 80-120 vòng/giây, được cung cấp năng lượng do động cơ đốt trong.
- Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động được thể hiện như hình vẽ dưới đây.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của búa rung
- Việc lựa chọn búa cho công việc cụ thể phụ thuộc vào kinh nghiệm của kỹ sư và nhà thầu đóng cọc, ngoài ra còn phụ thuộc vào khả năng sẵn có của loại búa.
- Một số số liệu về thiết bị hạ cọc rung:
Hãng sản xuất Kiểu
Trọng lượng chung (Kip)
HP lớn nhaát
Taàn soá
(v/s) Lực (kip)
Bodine (Mỹ) B 22 1000 0-150 63/100 đến
175/100 Foster (pháp) 2-17 6.2 34 18-21 -
2-35 9.1 70 14-29 62/19
2-50 11.2 100 11-17 101/17
ICE (Myõ) 1412 31.7 550 6.67-20 500
416 13.1 200 6.67-25 200
1/4 chu kyứ 1/4 chu kyứ 1/4 chu kyứ 1/4 chu kyứ
F=mew2
+ +
1 2 3 - 4 Thời gian
Nguyên lí của bộ giao động cơ học
Bộ đóng cọc rung (Prakasa, 1981) Cáp cần cẩu
Heọ thoàng treo Thaân chính
Trọng lượng lệch tâm Biên độ dao động Kẹp giữ cọc
Cọc Động cơ
Xích truyền động
Mensk (Đức) MVB22-30 4.8 50 - 48
MVB65-30 2.0 75 - 14
MVB44-30 8.6 100 - 97
MKT(myõ) V-36 18.8 550 26.67 386
V-30 15 510 26.67 320
V-20 12.5 315 28.34 214
V-17 12 260 26.67 160
V-5B 6.8 99 26.67 80
Nga BT-5 2.9 37 42 48/42
VPP-2 4.9 54 25 49/25
100 4 37 13 44/13
VP 11 80 6.7 35/7
VP-4 25.9 208 - 198
Vulcal (myõ) Vulcal 1150 6.5 125 1600 85.6 Uraga (Nhật) VHD-1 8.4 40 16-20 43/20
VHD-2 11.9 80 16-20 86/20
VHD-3 15.4 120 16-20 129/20
(ghi chuù: theo Vesic 1977, catalo cuûa Pileco, Houston, Vulacl Iron Work, Matthew…) 3. Xói nước (theo BS8004:1986):
- Xói nước có thể sử dụng để làm giảm hoặc triệt tiêu sứ kháng ở chân cọc, giảm sức kháng ma sát dọc thành cọc. Bằng cách giảm phản lực ở chân cọc này có thể tránh được trường hợp rất khó đóng và phải sử dụng chấn động, đồng thời tốc độ đóng và độ sâu hạ cóc có thể lớn hơn so với phương pháp va đập. Xói nước có hiệu qủa trong đất rời như cát, sỏi và các đất mịn miễn là chứa ít hạt sét. Phương pháp này không hiệu qủa và không được dùng với đất sét.
- Chỉ tiến hành xói nước khi đựơc phép của kỹ sư thiết kế và phải làm thế nào để không làm giảm khả năng chịu tải của cọc đã đóng. Giảm tính ổn định của đất hay độ an toàn của bất cứ công trình nào gần đó.
- Lượng nước cần thiết để thực hiện xói nước hiệu qủa có liên quan trực tiếp với tiết diện ngang của cọc (kể cả ống xói nước ngoài). Có thể cần đến 2 lít nước/phút cho 100mm2 mặt cắt ngang của cọc trong điều kiện đất rời chặt, đối với đất xốp thì cần ít nước hơn. Aùp lực cần trong khoảng 5- 10kg/cm2 hoặc có thể lớn hơn (hiện nay có những máy tạo áp lực lên đến 300kg/cm2 để xói hạ cọc). Nếu sử dụng lượng nước lớn có thể phải làm
đóng xuống thẳng đứng người ta sử dụng thanh dẫn cứng và đóng cọc xuống từ từ, sau khi xói nước, dưới tác dụng của trọng lượng cọc và búa làm cọc tiến xuống, tốc độ xuống được kiểm soát bằng dây tời. Khi đã đat độ xuyên biểu kiến cực đại bằng phương pháp này, nói chung có thể hạ tiếp cọc trong đất rời bằng đóng nhẹ đồng thời với xói nước. Khi dừng việc xói nước cần tiếp tục đóng cọc tới vị trí thiết kế.