PHẦN 3:THI CÔNG CHƯƠNG 10: THI CÔNG TẦNG HẦM THEO PHƯƠNG PHÁP TOP - DOWN
III. THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Việc thi công cọc khoan nhồi cần tuân thủ các tiêu chuẩn:
TCXD 206:1998 – Cọc khoan nhồi – Yêu cầu về chất lƣợng thi công
TCXDVN 326:2004 – Cọc khoan nhồi – tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu
Các cọc cần đƣợc thi công xen kẽ nhau để tránh việc thi công cọc sau tạo những chấn động làm ảnh hưởng chất lượng cọc thi công trước đó (trong quá trình ninh kết của bê tông). Việc thi công cọc khoan nhồi gồm các bước sau đây:
1. ĐỊNH VỊ ĐIỂM KHOAN
- Ngay trước lúc bắt đầu thi công cọc, vị trí cọc được xác định dựa vào các mốc trắc đạc đã dẫn về. Hiện nay, máy toàn đạc điện tử thường được dùng thay cho máy kinh vĩ quang học.
- Không thể đánh dấu tại vị trí tim cọc (vị trí này sẽ dịch chuyển trong quá trình thi công), do đó, vị trí tim cọc đƣợc gửi ra 4 điểm chung quanh (chọn những điểm cố định và có thể ngắm bằng máy toàn đạc). Tốt nhất, 4 điểm đƣợc gửi cách đều tim cọc và nằm trên hai đường thẳng vuông góc nhau.
2. CHUẨN BỊ MÁY KHOAN
- Kiểm tra máy và vận hành thử máy trước khi đưa vào khoan chính thức - Đƣa máy vào vị trí:
+ Định vị tim cọc xong, đƣa máy vào vị trí. Trên máy khoan có level để cân chỉnh máy nằm trên mặt phẳng ngang.
+ Cần khoan phải đƣợc điều chỉnh thẳng đứng và đúng tim cọc, độ nghiêng của cần khoan không vƣợt quá 1%.
+ Kiểm tra độ thẳng đứng cần khoan bằng quả dọi hoặc bằng máy kinh vĩ. Với chiều dài 1 đoạn thường là 15m thỡ độ lệch giữa 2 đầu cần phải nhỏ hơn 15cm tương ứng với ẵ đường kính cần khoan.
3. HẠ ỐNG VÁCH DẪN HƯỚNG a. Nhiệm vụ của ống vách:
- Định vị cọc và dẫn hướng cho máy khoan.
- Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan và chống sập thành phần trên hố khoan.
- Bảo vệ để đất đá, thiết bị không cho rơi xuống hố khoan.
- Làm chỗ dựa lắp sàn đỡ tạm và thao tác để buộc nối và lắp dựng cốt thép,lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bêtông.
- Ống vách thường được rút lên ngay sau khi đổ bê tông để sử dụng cho nhiều hố. Trong trường hợp vị trí khoan quá sát công trình lân cận, có thể để luôn trong hố khoan mà
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 281
không lấy đi. Trong trường hợp này, ống vách bê tông cốt thép được dùng sẽ tiết kiệm hơn ống vách thép. Nguy cơ sập lở vách đất sẽ đƣợc triệt tiêu hoàn toàn khi dùng ống vách vĩnh cửu đặt suốt chiều dài cọc. Tuy nhiên, đây là giải pháp không kinh tế.
b. Cấu tạo ống vách
- Kích thước ống vách phải lớn hơn đường kính gầu khoan để không ảnh hưởng đến việc di chuyển của gầu khoan trong ống vách, ống vách có đường kính lớn hơn đường kính gầu khoan 100mm. Ống vách dài từ 3 mét hoặc dài hơn (có khi dài suốt chiều dài cọc nếu cần thiết).
- Với đường kính cọc 800mm, ống vách phải có đường kính 900mm ( thường làm bằng thép tấm cuộn tròn đường kính 10mm ). Chiều dài ống vách là 6m, nhô lên mặt đất 0.3m.
- Đầu trên của ống vách hàn 2 tai để ống vách không bị tuột xuống sâu quá ngoài ý muốn c. Phương pháp hạ ống vách
- Trước khi được hạ xuống, ống vách cần được kiểm tra về hình dạng, kích thước. Tránh để ống vách méo mó, tránh để đường kính trong ống vách bé hơn đường kính gàu khoan làm gàu không di chuyển đƣợc.
- Ống vách được hạ bằng phương pháp rung - Sai số cho phép với ống vách:
Sai số về độ nghiêng không quá 1%.
Kiểm tra độ nghiêng: Đo trên miệng ống vách. Để tăng độ chính xác, dùng thước thẳng dài từ 3 m đặt trên miệng ống vách. Đo độ chênh lệch cao độ 2 đầu thước thẳng bằng thước thép hoặc máy toàn đạc. Nếu độ lệch cao độ 1/100 chiều dài thước là đạt yêu cầu.
Sai số toạ độ tâm ống vách trên mặt bằng không quá 7cm theo mọi phương.
Sai số tọa độ tâm ống vách trên mặt bằng có thể kiểm tra lại bằng máy toàn đạc hoặc kiểm tra so với 4 điểm gửi ban đầu.
d. Hạ ống bao
Ống bao là ống thép có đường kính bằng 1500mm (1,7 lần đường kính ống vách), chiếu cao ống là 1m. Ống đƣợc hạ đồng tâm với ống vách và đƣợc cắm vào đất 30-40cm. Ống bao có tác dụng không cho dung dịch khoan tràn ra mặt bằng thi công. Trên thân ống bao có 1 lỗ 10cm để lắp ống thu hồi dung dịch Bentonite.
4. CHUẨN BỊ DUNG DỊCH BENTONITE
Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của dd để giữ ổn định thành hố khoan (giống nhƣ thi công tường vây)
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 282
5. KHOAN TẠO LỖ
- Quá trình này đƣợc thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm. Trong quá trình đó, vừa khoan vừa bơm dung dịch Bentonite vào để giữ thành hố khoan.
- Đất lấy ra khỏi lòng cọc đƣợc thực hiện bằng thiết bị khoan đặc biệt, đầu khoan lấy đất có thể là loại guồng xoắn cho lớp đất sét hoặc là loại thùng cho lớp đất cát. Cần khoan có dạng ống lồng, gồm những ống lồng vào nhau và truyền đƣợc chuyển động xoay, ống trong cùng nối với gầu khoan và ống ngoài cùng nối với dây cáp đƣợc gắn với động cơ xoay của máy khoan. Cần có thể kéo dài đến độ sâu cần thiết.
- Cần của máy khoan có tốc độ quay từ 20 – 30 vòng/phút.
- Khi khoan đẩy đất, gầu sẽ đƣợc kéo lên với vận tốc khoảng 0.3 – 0.5 m/s để không gây nên hiệu ứng piston làm đổ thành hố khoan.
- Trong quá trình khoan phải thường xuyên kiểm tra sự cân bằng của máy và độ thẳng đứng của cần khoan, giới hạn độ nghiêng cho phép không đƣợc quá 1%. Đồng thời phải thường xuyên bơm dung dịch bentonite xuống hố khoan sao cho mực dung dịch trong hố khoan luôn cao hơn mực nước ngoài ống vách.
- Trong quá trình khoan tạo lỗ phải thường xuyên theo dõi các lớp địa chất mà mũi khoan đi qua và đối chứng với tài liệu khảo sát địa chất.
- Công tác khoan nên tiến hành liên tục và không đƣợc phép nghỉ nếu không có sự cố gì về máy móc và thiết bị khoan.
- Kiểm tra độ sâu hố khoan bằng thước dây mềm có quả dọi nặng ở đầu.
6. XÁC NHẬN ĐỘ SÂU HỐ KHOAN VÀ XỬ LÝ CẶN LẮNG ĐÁY HỐ a. Xác nhận độ sâu hố khoan:
- Trong thực tế, người thiết kế chỉ qui định địa tầng đặt đáy cọc và khi khoan đáy cọc phải ngập vào địa tầng đặt đáy cọc ít nhất là một lần đường kính của cọc. Để xác định chính xác điểm dừng này khi khoan người ta lấy mẫu cho từng địa tầng khác nhau và ở đoạn cuối cùng nên lấy mẫu cho từng gầu khoan.
- Người giám sát hiện trường xác nhận đã đạt dược chiều sâu yêu cầu, ghi chép đầy đủ, kể cả băng chụp ảnh mẫu khoan làm tƣ liệu báo cáo rồi cho dừng khoan, sử dụng gầu vét để vét sạch đất đá rơi trong đáy hố khoan, đo chiều sâu hố khoan chính thức và cho chuyển sang công đoạn khác.
b. Xử lý cặn lắng đáy hố khoan:
Ảnh hưởng của cặn lắng đối với chất lượng cọc: Cọc khoan nhồi chịu tải trọng rất lớn nên để đọng lại dưới đáy hố khoan bùn đất hoặc bentonite ở dạng bùn nhão sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng chịu tải của mũi cọc, gây sụt lún cho kết cấu bên trên,
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 283
làm cho công trình bị dịch chuyển gây biến dạng và nứt. Vì thế mỗi cọc đều phải đƣợc xử lí cặn lắng rất kỹ lƣỡng.
Các bước xử lý cặn lắng:
- Bước 1: Xử lý cặn lắng thô: Đối với phương pháp khoan gầu, sau khi lỗ đã đạt đến độ sâu dự định, chờ 30 phút rồi hạ gầu xoay để vét bùn đất cho đến khi đáy hố hết cặn lắng mới thôi.
- Bước 2: Xử lí cặn lắng hạt mịn: bước này được thực hiện sau khi hạ cốt thép cọc và ống đổ bê tông.
7. HẠ LỒNG THÉP
Sau khi kiểm tra đáy hố khoan, nếu lớp bùn cát lắng dưới đáy không quá 10cmthì có thể hạ lồng cốt thép.
Công tác cốt thép và gia công cốt thép:
- Cốt thép đưa vào sử dụng phải đúng kích thước và chủng loại theo đúng yêu cầu thiết kế - Mổi lần vận chuyển thép tới công trường đều phải lấy hai tổ mẫu để kiểm tra, mổi tổ có
ba mẩu, một tổ kiểm tra nén, một tổ kiểm tra uốn
- Cốt thép trong cọc khoan nhồi đƣợc chế tạo thành các lồng dài 11,7m (do chiều dài tiêu chuẩn thép thanh). Để đặt thép dễ dàng và tránh biến dạng lồng thép người ta đặt những thép gia cường 20 khoảng cách a=1m suốt chiếu dài lồng thép. Trước khi đặt lồng thép, các thanh thép dọc đƣợc đặt lên giá, chia làm 2 nhóm, sau đó đặt thép gia cuòng, hàn 2 thanh thép dọc đầu tiên vào thép gia cường hình thành khung. Đai tăng cường đặt ở mép ngoài cốt chủ, cốt chủ không có uốn móc, móc làm theo yêu cầu công nghệ thi công không được thò vào bên trong làm ảnh hưởng đến hoạt động của ống dẫn bê tông.
- Các lồng thép phải được kiểm tra trước và sau khi khoan hoàn thành, các đoạn lồng thép sẽ đƣợc tập kết gần hố khoan.
- Trước khi hạ cốt thép xuống, lắp các ống ở vị trí thiết kế để về sau thực hiện biện pháp kiểm tra cọc bằng tia gamma.Ống siêu âm (thường là ống thép đường kính 60mm) cần đƣợc buộc chặt vào cốt thép chủ, đáy ống đƣợc bịt kín và hạ sát xuống đáy cọc, nối ống bằng hàn, có măng xông, đảm bảo kín, tránh rò rỉ nước xi măng làm tắc ống, khi lắp đặt cần đảm bảo đồng tâm. Chiều dài ống siêu âm theo chỉ định của thiết kế, thông thường đƣợc đặt cao hơn mặt đất san lấp xung quanh 20cm. Sau khi đổ bê tông các ống đƣợc đổ đầy nước sạch và bịt kín, tránh vật lạ rơi vào làm tắc ống.
Chú thích: Số lượng ống siêu âm cho 1 cọc thường quy định như sau:
2 ống cho cọc có đường kính < 60cm;
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 284
3 ống cho cọc có đường kính 60cm < D < 100cm;
4 ống cho cọc có đường kính D > 100cm.
- Đường kính cọc D=800 mm nên ta chọn 3 ống siêu âm cho cọc.
- Cốt thép đƣợc hạ xuống từng lồng một và đƣợc cố định tạm thời nhờ 2 ống thép gác qua ống vách ở vị trí dưới đai tăng cường buộc sẵn, cách đầu trên của lồng là 1,5m. Dùng cần trục đưa lồng tiếp theo nối với lồng dưới bằng nối buộc (bằng kẽm trắng). Sau khi nối xong, thanh đỡ đƣợc lấy ra để việc hạ lồng thép đƣợc tiếp tục và tiếp tục hạ xuống đế khi kết thúc. Toàn bộ lồng thép cọc nhồi đƣợc treo vào miệng ống vách bằng 6 sợi thép 18. Các sợi thép này được cắt đi trước khi rút ống vách.
- Khi hạ cốt thép phải tiến hành rất cẩn thận và giữ cho ống thép luôn luôn thẳng đứng để tránh va chạm lồng thép vào hố khoan làm sập thành, gây khó khăn cho việc nạo vét thổi rửa.
- Để đảm bảo chiều dày lớp bêtông bảo vệ, thường người ta lắp vào cốt thép đai một dụng cụ định vị cốt thép bằng bê tông, bằng chất dẻo hoặc hàn thêm tai bằng thép tròn vào mặt ngoài lồng thép. Cự ly chiều dài của dụng cụ định vị cốt thép từ 3 – 6m và để tránh lệch tâm, số lƣợng dụng cụ định vị ở mỗi một mặt cắt là 4 đến 6 cái.
- Để khắc phục hiện tƣợng lồng thép bị đẩy lên khi đổ bêtông, cần hàn 3 đoạn thép góc tạo thành hình tam giác đều trên miệng ống vách để giữ lồng thép.
8. LẮP ỐNG TREMIE ĐỔ BÊ TÔNG
- Ống tremie đƣợc lắp ngay sau khi hạ lồng cốt thép để kết hợp làm công tác xử lý cặn lắng (dọn lỗ lần 2).
- Sử dụng ống tremie là ống thép dày 3mm, đường kính 30cm, được chế tạo thành các đoạn có module cơ bản là 0,5m; 1,0m;1,5m; 2m; 2,5m; 3m; 5m; 6,0m.
- Ống tremie được lắp dần từ dưới lên, nối với nhau bằng măng sông mà lòng ống không có mấu nhô.
- Miệng trên cùng của ống trémie vẫn lắp măng sông để làm gờ tựa cho toàn ống lên mặt giá tựa. Giá tựa là một hệ giá đỡ đặc biệt đặt trên miệng ống vách, trên giá có 2 nửa vành khuyên có bản lề, miệng của mỗi đoạn ống đổ có đường kính to hơn nhờ đó khi thả xuống thì bị giữ lại trên 2 nửa vành khuyên đó.
- Đáy dưới của ống được đặt cách hố khoan 20cm để tránh bị tắc ống. đáy ống được cấu tạo nhƣ hình vẽ để bêtông dễ dàng thoát ra khỏi ống.
9. XỬ LÝ CẶN MỊN Tương tự phần tường barret.
10. ĐỔ BÊ TÔNG VÀ RÚT ỐNG VÁCH
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 285
- Bê tông đƣợc đổ khi việc hạ lồng thép đã hoàn tất, độ sạch hố khoan đã đƣợc kiểm tra, các thiết bị dùng cho việc thổi rửa hố khoan đƣợc tháo dỡ xong.
- Ống tremie đƣợc dùng khi thổi rửa sẽ đƣợc dùng để đổ bê tông. Trong quá trình đổ bêtông thì dùng 1 nút hãm đặt vào đáy phễu đổ để ngăn cách giữa bê tông và dung dịch bentonite trong ống đổ. Dùng nút hãm loại van trƣợt, làm bằng bóng cao su mỏng, bơm khí.
- Phễu đổ đƣợc lắp vào đầu ống tremie bằng măng sông.
- Bê tông tươi được đưa đến công trường liên tục bằng các xe chuyên dụng. Bê tông được đổ trực tiếp từ xe vào phễu. Ngay khi đưa bê tông đến công trường, bê tông phải được kiểm tra độ sụt (từ 120mm đến 160mm) và lấy mẫu để kiểm tra cường độ khi cần thiết.
- Miệng dưới của ống đổ luôn ngập trong bê tông từ 2 – 3m. Như vậy, bê tông mới được đưa xuống sâu trong lòng bê tông đã đổ trước, nâng phần bê tông đổ trước lên. Do đó, chỉ có một phần bê tông trên cùng tiếp xúc với bùn khoan. Lớp bê tông kém phẩm chất này sẽ đƣợc đập bỏ.
- Bê tông phải đổ đến đủ độ cao. Khi rót mẻ cuối cùng, lúc nâng ống vách đƣợc 1,5m nên đổ thêm bê tông để bù vào lƣợng bê tông chảy lan vào những hốc quanh vách.
- Lƣợng bê tông dự kiến cung cấp cần lớn hơn thể tích tính toán của cọc 10%.
- Đổ bêtông phải đƣợc tiến hành liên tục từ khi bắt đầu đến khi kết thúc 1 cọc.Chọn tốc độ đổ bêtông là 0,6m3/ phút. Thời gian đổ bêtông 1 cọc là 4h, mẻ bêtông đầu tiên sẽ bị đẩy lên trên nên cần có phụ gia ninh kết.
11. RÚT ỐNG VÁCH, LẤP ĐẤT ĐẦU CỌC
- Lúc này các giá đỡ, các giá treo cốt thép vào ống vách đều đƣợc tháo dỡ. Ống vách đƣợc kéo lên từ từ bằng cần cẩu và đƣợc kéo thẳng đứng để tránh làm xê dịch tim cọc. Có thể gắn thêm thiết bị rung để rút dễ dàng hơn.
- Đối với các cọc có cao độ đỉnh đổ bê tông thấp hơn cao độ mặt đất tự nhiên thì một phần đất khoan lên đƣợc chọn lọc để lấp lại vào đầu cọc sau khi đổ bê tông. Thời gian lấp đất lại nên thực hiện sau khi bê tông đổ đã ninh kết (khoảng 24 giờ sau khi đổ) 12. HOÀN THÀNH CỌC
- Mỗi cọc hoàn thành phải có các báo cáo kèm theo,các báo cáo phải chứa các thông tin sau:
Số hiệu cọc;
Cao trình cắt cọc;
Cao trình mặt đất;
Cao trình ống vách;
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 286
Kích thước cọc;
Vị trí cọc;
Các thông số của lồng cốt thép;
Mác bê tông, nhà máy cung cấp bê tông, phụ gia, độ sụt, số mẫu thử;
Ngày đổ bê tông;
Ngày đào và hoàn thành cọc;
Độ sâu cọc tính từ mặt đất;
Độ sâu cọc từ cao trình cắt cọc;
Chiều dài ống vách;
Khối lƣợng bê tông theo lý thuyết và thực tế;
Cao trình đỉnh bê tông sau mỗi xe;
Thời gian bắt đầu đổ từng xe và kết thúc;
Miêu tả các lớp đất;
Thời tiết khi đổ bê tông;
Các thông số của dung dịch vữa sét;
Các sự cố nếu có.
13. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM
- Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bằng phương pháp xung siêu âm là thực hiện phương pháp kiểm tra không phá huỷ cho phép xác định tính đồng nhất và khuyết tật của bê tông trong phạm vi từ điểm phát đến điểm thu. Trong mọi trường hợp khuyết tật của bê tông cọc khoan nhồi được phát hiện bằng phương pháp xung siêu âm cần được hiểu đây là sự cảnh báo hoặc sự xác định gián tiếp về tồn tại khuyết tật trong bê tông. Để khẳng định và đánh giá đặc điểm khuyết tật cần kết hợp thực hiện thêm các phương pháp khác nhƣ: khoan lấy mẫu ở lõi bê tông, thí nghiệm nén mẫu bê tông vv..
- Phương pháp này có khả năng kiểm định chất lượng các loại trụ móng bê tông và tường móng bê tông. Chỉ cần một hốc đủ để đặt máy và lấy máy phát – nhận sóng siêu âm là có thể tiến hành kiểm định chất lƣợng. CSL sử dụng kỹ thuật đo thời gian truyền sóng siêu âm từ máy xuyên qua vật trung gian đến máy thu. Khi đo trong bê tông chất lƣợng tốt và đều, thời gian truyền sóng siêu âm với hai khoảng cách bằng nhau nhìn chung là hằng số, đồng thời, tốc độ truyền từ đáy ống đến miệng ống là một tốc độ hợp lý (không có thay đổi lớn). Thời gian xuyên qua bị kéo dài chứng tỏ trong bê tông có tồn tại khiếm khuyết về chất lƣợng, có lỗ hổng, rỗ tổ ong hoặc lẫn bùn.
a. Phân tích kết quả kiểm định: