5.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY
5.1.2 TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY
Đây là giai đoạn ban đầu chuẩn bị cho quá trình thi công nên có vai trò rất quan trọng. Việc chuẩn bị mặt bằng phải căn cứ vào các điều kiện địa hình, vị trí, đặc điểm địa chất khu vực xây dựng. Bao gồm việc chuẩn bị:
- Mạng lưới đường giao thông nội bộ trong phạm vi công trường, đảm bảo quá trình làm việc của máy móc, thiết bị, vật tư phục vụ thi công và quan trọng nhất là phục vụ cho quá trình di chuyển của các máy khoan bánh xích có trọng lượng rất lớn.
- Các hệ thống cung cấp nước, hệ thống cung cấp điện phục vụ cho toàn bộ quá trình thi công coc khoan nhồi.
- Hệ thống cung cấp và tuần hoàn vữa sét, hệ thống cung cấp bê tông, các sàn đạo thi công, các khung dẫn hướng…
- Các bãi gia công, chế tạo lồng cốt thép và các công trình phụ trợ khác nếu cần thiết.
b) ẹũnh Vũ Hoỏ Khoan
Quá trình định vị là một quá trình đòi hỏi phải có độ chính xác cao, nó có tính chất quyết định đến quá trình thi công cọc và quá trình làm việc của cọc trong đất. Giai đoạn này thường được thực hiện bằng máy kinh vĩ có độ tin cậy rất cao. Căn cứ vào vị trí của cọc trên các bản vẽ thiết kế người ta xác định vị trí tim cọc cần khoan theo phương pháp sau: sử dụng 2 máy kinh vĩ nằm ở 2 trục vuông góc nhau sao cho giao điểm trùng với vị trí tâm cọc. Từ tâm cọc xác định 2 điểm móc kiểm tra nằm trên 2 trục và cách tâm định vị một khoảng 5d-10d. Ngoài ra, trong quá trình khoan cũng cần phải tiếp tục sử dụng các máy kinh vĩ để kiểm tra độ chính xác theo phương thẳng đứng của cần khoan và ống chống vách khi tiến hành lắp dựng.
c) Khoan Mồi-Lắp Đặt Ống Chống Vách
Sau khi định vị chính xác vị trí tim cọc, tiến hành hạ đầu khoan của thiết bị khoan đến đúng vị trí tim cọc, thực hiện quá trình khoan mồi. Việc khoan mồi thường được thực hiện đến độ sâu 5-6m, sau đó tiến hành hạ ống chống vách. Ống vách được hạ vào đất bằng các phương pháp: đóng, ép, rung, xoay hoặc các phương pháp kết hợp để cắm vào trong đất. Ống chống vách này có vai trò dẫn hướng, định vị cho quá trình khoan, đồng thời có tác dụng ngăn cản sự sạt lỡ của các lớp đất xung quanh đầu cọc. Khi cọc khoan nhồi nằm trong vùng bị ảnh hưởng của nứơc thủy triều thì đỉnh ống vách phải cao hơn mức nước cao nhất tối thiểu là 2 m. Trường hợp khi khoan trên cạn thì đỉnh ống vách phải cao hơn mặt đất hiện tại tối thiểu là 0.3m.
d) Khoan Tạo Lỗ Phần Thân Cọc (Đường Kính d) Hỡnh 5 -1: ẹũnh vũ hoỏ khoan.
Hình 5 -2: Khoan mồi và lắp đặt ống chống vách.
Sau khi khoan mồi và lắp đặt ống dẫn hướng, tiếp tục tiến hành khoan tạo lỗ phần thân cọc. Quá trình khoan được thực hiện bằng các máy chuyên dùng theo các nguyên tắc khoan đất hoặc khoan phản tuần hoàn. Trong quá trình khoan vấn đề giữ ổn định thành vách có vai trò rất quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ công tác thi công cọc khoan nhồi và ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cọc trong đất. Đối với 2 phương pháp thi công đã nêu ở trên, thì biện pháp giữ ổn định thành vách thừơng dùng là sử dụng dung dịch bentonite. Ngoài ra, trong một số trường hợp đặc biệt dễ gây sạt lỡ như khi gặp phải các tầng đất bùn, đất cát có sự xuất hiện của dòng thủy động thì có thể sử dụng ống chống vách để giữ ổn định thành vách trong quá trình khoan.
Trong quá trình khoan cần phải bổ sung dung dịch bentonite một cách liên tục, đồng thời phải thường xuyên kiểm tra các đặc tính của nó để có những thay đổi phù hợp. Cao độ dung dịch khoan luôn được giữ cao hơn mực nứơc ngầm hoặc nước mặt 2m. Trong mọi trường hợp không được để cho dung dịch khoan trrong hố khoan hạ thấp hơn 1m so với độ cao quy định.
e) Khoan Mở Rộng Đáy Dưới Mũi Cọc
Sau khi khoan hết chiều dài phần thân cọc, tiếp tục tiến hành quá trình khoan mở rộng đáy. Đây cũng là một công đoạn quan trọng đối với cọc khoan nhồi mở rộng đáy vì thành phần sức kháng mũi cọc chiếm tỷ lệ rất lớn trong khả năng mang tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Quá trình khoan mở rộng đáy được thực hiện bằng các đầu khoan chuyên dụng, nguyên tắc của các đầu khoan này là khi hạ xuống độ sâu thiết
Hình 5 -3: Lắp đặt máy khoan và tiến hành khoan phần thân cọc.
kế lưỡi khoan sẽ bật ra xung quanh và tiến hành cắt xén phần đất xung quanh mũi cọc, thực hiện quá trình mở rộng đáy cọc. Hiện nay cũng có 2 nhóm thiết bị khoan mở rộng đáy thường dùng là mở rộng đáy theo phương pháp khoan đất và mở rộng đáy theo phương pháp phản tuần hoàn. Cấu tạo và cơ chế hoạt động của của 2 nhóm thiết bị này có thể được mô tả trong hỡnh veừ sau ủaõy:
Quá trình khoan mở rộng đáy phải được tiến hành một cách cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác. Trong suốt giai đoạn này cần phải sử dụng các phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng, hình dáng đáy mở rộng được tạo ra, theo dõi và xử lý kịp thời các sự cố sạt lỡ, sập đáy mở rộng hố khoan.
Sau khi hoàn tất giai đoạn khoan mở rộng đáy, sử dụng các hệ thống bơm hút hoặc hệ thống bơm khí nén để tiến hành làm sạch đáy hố khoan lần thứ nhất.
Hình 5 -5: Nguyên lý làm việc của các thiết bị khoan MRĐ theo phương pháp phản tuần hoàn.
Kiểu hạ và trượt Kiểu mở dưới Kiểu mở trên Kiểu đua ra ngoài Hình 5-4: Nguyên lý làm việc của các thiết bị khoan MRĐ
theo phương pháp khoan đất.
f) Kiểm Tra Chất Lượng Lỗ Khoan
Sau khi khoan khi thực hiện quá trình khoan mở rộng đáy, làm sạch đáy hố khoan chúng ta tiếp tục tiến hành kiểm tra chất lượng hố khoan, kiểm tra độ nguyên vẹn cấu tạo cọc, bao gồm kiểm tra các vấn đề sau: kiểm tra hình dạng của lỗ khoan, hình dạng đáy mở rộng, các sự cố sạt lỡ thành vách, đáy mở rộng. Ngoài ra, cần kiểm tra độ thẳng đứng của kết cấu, chiều sâu, đặc trưng cơ lý của các lớp đất xung quanh cọc và dưới mũi cọc.
Có thể sử dụng các phương pháp siêu âm, thử động biến dạng nhỏ, phương pháp tia gamma hoặc phương pháp trở kháng cơ học để kiểm tra các yeâu caàu treân.
Hình 5-7: Kiểm tra chất lượng lỗ khoan.
Hình 5-6: Tiến hành khoan mở rộng đáy cọc.
g) Lắp Đặt Lồng Cốt Thép
Lồng cốt thép sử dụng cho cọc khoan nhồi và cọc khoan nhồi mở rộng đáy có thể được chế tạo sẳn ở nhà máy hoặc trực tiếp ở công trường phải đảm bảo được gia công đúng thiết kế. Các cấu tạo cốt ngang, cốt dọc, các mối nối sử dụng đường hàn hoặc dây buộc cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi hạ xuống hố khoan. Đối với các cọc có đường kính lớn, lồng cốt thép phải được giữ tại 4-6 điểm trong quá trình nâng chuyển để hạn chế biến dạng.
Quá trình lắp dựng lồng cốt thép vào lỗ khoan cần phải được thực hiện một cách khẩn trương để hạn chế tối đa lượng mùn khoan sinh ra trước khi đổ bê tông. Khi hạ lồng thép đến cao độ thiết kế phải treo lồng thép lên phía trên để hạn chế đâm thủng nền đất và tránh hiện tượng uốn dọc trong quá trình đổ bê tông.
Thông thường cọc khoan nhồi thường có chiều dài rất lớn trong khi lồng cốt thép không thể cấu tạo quá dài, thường là khoảng từ 8-10m. Cho nên lồng cốt thép trong cọc thường được chia thành nhiều đoạn trước khi được hạ xuống lỗ khoan. các đoạn lồng thép được nối với nhau bằng cách hàn các thanh cốt dọc với nhau hoặc nối buộc tại chỗ hay nối bằng dây ép ống nối. Trước khi nối, lồng cốt thép thường được giữ treo trên các giá đỡ cố ủũnh.
Hình 5-8: Lắp đặt lồng cốt thép vào hố khoan.
h) Tiến Hành Đổ Bê Tông Tạo Cọc
Quá trình đổ bê tông thường được thực hiện trong điều kiện không thuận lợi: thường bê tông được đổ trong nước hoặc trong dung dịch bentonite nên quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc đổ từ dưới lên trên. Hỗn hợp bê tông được đổ vào hố khoan bằng một dụng cụ gọi là ống tremie. Đáy ống được bịt kín bằng một quả cầu, quả cầu này có thể làm bằng gỗ, bằng nhựa hoặc bằng các miếng xốp có dạng hình cầu hoặc bán cầu.
Trước khi đổ bê tông, phải tiến hành làm sạch đáy hố khoan lần thứ 2 đồng thời kết hợp với các biện pháp kiểm tra hố khoan lần cuối cùng. Sau đó, hệ thống ống dẫn sẽ được hạ xuống cách đáy hố khoan khoảng 20cm.
Quả cầu được đặt thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cỗ phễu khoảng từ 20-40cm và tiếp xúc kín khít với thành ống dẫn. Hỗn hợp bê tông phải được bơm rót dần vào cạnh phễu, không được rót trực tiếp lên quả cầu làm lật cầu.
Trong quá trình đổ bê tông phải giữ mũi ống luôn ngập vào trong bê tông tối thiểu là 2m và tối đa là 5m. Phải đổ bê tông chậm để không làm dịch chuyển lồng thép và tránh làm bê tông bị phân tầng.
Trong quá trình đổ bê tông cần thường xuyên kiểm soát mối tương quan giữa thể tích bê tông thực đổ và thể tích bê tông dự kiến tương ứng với các độ sâu của hố khoan, nhằm kiểm tra độ an toàn nguyên vẹn thân cọc, phát hiện và xử lý kịp thời những sự cố sạt lỡ thành vách hố khoan.
i) Kết Thúc Đổ Bê Tông-Hoàn Thiện
Ở giai đoạn cuối của quá trình đổ bê tông thường gặp các vữa hạt nhỏ nổi lên bên trên. Điều đó cho thấy rằng hỗn hợp bê tông đi từ đáy cọc lên phía trên chưa đồng nhất. Vì vậy cần tiếp tục đổ bê tông để toàn bộ phần vữa
Hình 5-9: Thi công đổ bê tông tạo cọc.
đồng nhất dâng lên và lắp đầy cao độ đỉnh cọc thiết kế. Tiến hành lấy mẫu để xác định mật độ đá dăm trên lớp mặt bê tông theo TCVN 3110-1979.
j) Rút Ống Chống Vách Tạm Thời-Lấp Đầu Cọc
Sau khi kết thúc giai đoạn đổ bê tông, ống vách tạm thời được rút ra khỏi hố khoan trong lúc bê tông chưa bắt đầu ninh kết, nhằm tránh hiện tượng lớp bê tông bảo vệ cốt thép bị trồi lên. Ống rút phải theo phương thẳng đứng, đồng trục với cọc, có thể thực hiện rút ống chống vách kết hợp với phương pháp rung với tốc độ chậm.
Truớc khi lấp đầu cọc cần phải kiểm tra đảm bảo chất lượng bê tông đầu cọc, nhằm có những đánh giá cần thiết cuối cùng. Sau cùng lấp đầu cọc đến cao độ thiết kế và dọn dẹp vệ sinh khu vực xung quanh cọc.