2.6. Công tác đóng cọc
2.6.2. Thiết bị đóng cọc
Có hai phương pháp đóng cọc: đóng cọc bằng giá búa và đóng cọc bằng khung dẫn hướng.
a. Giá búa:
Bao gồm khung giàn giữ ổn định và một cột cao dựng trên sàn có tác dụng:
+ Treo quả búa và treo cọc.
+ Di chuyển đưa cọc đặt vào đúng vị trí và cắm cọc vào nền đến một chiều sâu nhất định.
+ Dẫn hướng cho dịch chuyển của quả búa và của cọc trong quá trình đóng cọc.
Có ba loại giá búa: Dạng giàn, dạng cột và dạng tự hành.
+ Dạng dàn: điều chỉnh độ nghiêng theo một góc nhất định hoặc không điều chỉnh được độ nghiêng. Do vậy khi đóng cọc xiên thì phải nghiêng sàn.
+ Dạng cột: điều khiển được cả độ nghiêng của giá búa và tự xoay quanh vị trí đứng, cột được giữ ổn định và điều chỉnh bằng hai kích thuỷ lực chống xiên từ thân xuống sàn.
+ Dạng tự hành: chạy trên bánh xích.
Giá búa có thể di chuyển trên ray đặt trực tiếp trên mặt đất, sàn đạo hoặc hệ nổi để di chuyển đóng các cọc trong hố móng.
b. Khung dẫn hướng:
Để định hướng cho các cọc người ta dựng một khung thép hoặc bằng gỗ và thép cố định chắc chắn vào vị trí móng cọc. Vị trí của mỗi cọc được xác định sẵn trên mặt bằng khung và khống chế bởi các xà kẹp ở cả bốn phía thành cọc. Hướng đi của cọc cũng được khống chế bằng hai tầng xà kẹp trên và dưới. Khi đóng, dùng cần cẩu cẩu cọc theo phương thẳng đứng và luồn cọc vào lỗ định vị trên khung dẫn hướng, thả cho cọc cắm xuống nền sau đó dùng cần cẩu cẩu quả búa chụp lên đầu cọc phía trên quả búa vẫn được treo giữ bằng cần cẩu. Khi búa đóng cọc lún xuống, người điều khiển thả dần móc cẩu xuống theo độ sụt của cọc.
c. Búa đóng cọc:
Theo cấu tạo động cơ, có 3 loại: búa Diezel, hơi nước và thuỷ lực. Trong đó búa Diezel được dùng phổ biến nhất, có hai nhóm: búa đơn động và búa song động.
+ Búa đơn động là loại búa động cơ chỉ hoạt động theo chiều nâng quả búa lên và để quả búa rơi tự do. Có các kiểu là kiểu cột dẫn và kiểu ống.
+ Búa song động là loại búa hoạt động hai chiều nâng quá búa lên và nén quả búa xuống, do đó loại búa này có năng suất cao hơn búa đơn động, kiểu ống.
Các chỉ tiêu cơ bản của búa Diezel : + E- năng lượng đóng.
+ Q- trọng lượng búa.
+ Qrơi- trọng lượng phần rơi.
+ H- chiều cao phần rơi.
Chọn búa Diezel theo khả năng chịu tải của cọc trong thiết kế và trọng lượng cọc. Năng lượng tối thiểu của nhát búa đập theo quy định tại mục 6.2 TCVN 9394-2012 như sau:
+ Năng lượng xung kích của búa : E = 1,75.a.Pgh
Trong đó:
Hình 2.32 - Các loại giá búa
E là năng lượng đập của búa, tính bằng kG.m;
a là hệ số bằng 25 kG.m/T;
Pgh là khả năng chịu tải giới hạn của cọc theo thiết kế, tính bằng T + Năng lượng nhát đập thỏa mãn hệ số thích dụng : bua coc
tt
Q Q
E k
Trong đó:
Ett = 0,9QrơiH đối với búa ống Ett = 0,4QrơiH đối với búa cần
Qbúa là trọng lượng toàn phần của búa, tính bằng kG;
Qcọc là trọng lượng cọc (gồm mũ và đệm đầu cọc), tính bằng kG;
k là hệ số thích dụng, theo bảng sau (trường hợp có kết hợp xói nước nhân thêm 1,5):
Loại búa Cọc BTCT
Đơn động 5,0
Song động 6,0
Búa treo 3,0
d. Độ chối khi đóng cọc: là độ sụt xuống của cọc sau một nhát búa đóng ở tại thời điểm cọc đạt đến khả năng chịu tải giới hạn theo đất nền. Nó được xác định:
2 1 1
. . . . . . .
tt
gh gh
Q k q q m n F Q H
e P Q q q
P n F
m
Trong đó :
n- hệ số tra theo bảng sau được tính bằng đơn vị T/m2 Phương pháp đóng Hệ số n (T/m2)
Cọc BTCT có mũ 150
Cọc thép có mũ 500
F- diện tích tiết diện cọc (m2).
Q- Trọng lượng phần rơi của quả búa (T).
H- Chiều cao rơi của quả búa (cm).
k- hệ số phục hồi sau va đập k2 = 0,2.
q- trọng lượng cọc và chụp đầu cọc (T).
q1- trọng lượng đoạn cọc dẫn (T).
Pgh- khả năng chịu tải của cọc theo thiết kế (T)
m- hệ số phụ thuộc vào loại móng và số lượng cọc trong móng.
Hệ số Số cọc trong bệ móng 1-5 6-10 11-20 >20
m 1,75 1,65 1,6 1,4
Để kiểm tra độ chối của cọc đóng, xem thêm các quy định tại mục 6.11 TCVN9394-2012 e. Chụp đầu cọc
- Để tránh va đập trực tiếp của quả búa lên đầu cọc, bảo vệ cho đầu cọc nguyên vẹn trong quá trình đóng cọc phải đệm lên đầu cọc.
- Chụp đầu cọc là một ống thép chia thành hai ngăn, ngăn trên dùng một khúc gỗ chèn chặt, đầu khúc gỗ nổi cao hơn miệng vành thép và được đai bằng thép. Ngăn dưới loe miệng bên trong dùng chiều lớp bao tải độn vào và chụp lên đầu cọc.
f. Cọc dẫn: làm bằng thép dưới dạng cột thép có các bản giằng, các nhánh cột làm bằng bốn thép góc loại lớn hoặc hai thép chữ [. Tiết diện cọc phải tương đương với khả năng chịu lực của cọc bê tông khi đóng.
g. Đóng cọc thử:
- Do khảo sát địa chất có thể chưa chính xác hoặc tại khu vực móng điều kiện địa chất có thể sai khác nên chiều dài cọc thiết kế chưa chính xác. vì vậy, trước lúc triển khai đúc cọc hàng loạt thì cần đóng một số cọc thử để qua đó xác định được chính xác chiều dài thực tế của cọc cần đúc.
- Đóng cọc thử cho ta giá trị độ chối thực tế để theo dõi các cọc khác trong bệ móng.
- Vị trí đóng cọc thử ngay tại vị trí móng. Số lượng cọc thử 2% số cọc trong mỗi móng và ít nhất 2 cọc.
- Dùng quả búa để thi công sau này để đóng cọc thử.
- Đóng cọc thử đến lúc khó khăn thì ngừng đóng và cho cọc nghỉ 35 ngày, sau đó đóng lại và đo độ xuống của cọc sau 10 nhát búa đóng, lấy giá trị này chia cho số nhát búa đóng ta xác định được độ chối thực tế :
th uc 10
e
- Nếu ethuc ett chiều dài cọc đúc bằng phần cọc đã đóng vào nền cộng với chiều dài ngàm cọc trong bệ và khoảng cách từ MĐTN đến đáy bệ.
h. Biện pháp nối cọc:
- Các đốt cọc được nối với nhau trong quá trình đóng cọc, vị trí nối thường cách mặt đất 70-80cm phù hợp với vị trí thao tác thi công nối cọc.
- Có hai hình thức cấu tạo mối nối: nối bằng bản táp và nối bằng hộp nối.
+ Nối bằng bản táp: là sử dụng thép góc L100x100x10 hoặc thép bản dày 20mm với chiều cao bằng 1,85 chiều cao nối đầu cọc để hàn liên kết hai đầu cọc với nhau.
+ Nối bằng hộp nối: là sử dụng một hộp nối bằng thép có kích thước đặt lọt vào tiết diện thân cọc, các góc hàn bản táp tăng cường để chống xé, ở giữa đặt bản thép hạn vị để khi chụp lên đầu cọc thì mép hộp trùng vào giữa bản thép bát hàn trên đầu cọc để tiến hành hàn liên kết. Nối bằng hộp nối dễ thực hiện, đảm bảo chất lượng tuy nhiên đòi hỏi công tác chế tạo có độ chính xác cao, chất lượng mối hàn phục thuộc bậc thợ.
i. Những hiện tượng xảy ra trong quá trình đóng cọc :
- Cọc bị lệch: thường xuất hiện khi không dùng khung dẫn hướng hoặc do giá búa bị dịch chuyển làm cho đầu cọc nghiêng theo. Yêu cầu phải phát hiện sớm để dịch chuyển lại giá búa, dịch chuyển để điều chỉnh lại hướng cọc chia thành một số đợt, sau mỗi đợt dịch chuyển lại đóng cho cọc xuống một đoạn cho đến khi khắc phục được độ lệch tâm thì tiến hành đóng bình thường.
- Cọc bị xoay: Thường gặp khi mũi cọc gặp lớp đất rắn hoặc đá mồ côi. Khi phát hiện thì dùng xà kẹp kẹp chặt vào thân cọc làm đòn bẩy và dùng tời kéo để xoay cọc ngược lại để các mặt cọc song song với cạnh của bệ, vừa xoay cọc vừa đóng cọc xuống.
- Vỡ đầu cọc: Do chất lượng bê tông đầu cọc không đạt mác thiết kế hoặc do chụp đầu cọc không đúng quy cách. Khi đó phải dùng búa nhẹ gõ bê tông đầu cọc, sửa sang cốt thép, lắp cốt đai và làm sạch bê tông cũ và đổ lại bê tông đầu cọc. Nếu do chụp đầu cọc thì phải chụp cho đúng quy cách.
- Gẫy cọc: Do cọc bị cong, nối cọc không thẳng tim hoặc do đóng cọc trên phao thì tời bị rơi. Nếu cọc gãy sâu thì nhổ cọc còn cọc gãy trên mặt nước thì nối cọc.
- Hiện tượng sụt giả: là hiện tượng mà khi ta đóng cọc đến cao độ thiết kế nhưng cọc vẫn xuống, không có biểu hiển của sự chối. Gặp trường hợp này có thể có nhiều nguyên nhân, thông thường là do quá trình đóng cọc làm cho đất hai bên thành và đầu cọc bị chảy nhão và suy giảm sức kháng. Gặp trường hợp này ta nên ngừng đóng một khoảng thời gian lâu hơn so với chối giả (có thể 10-15 ngày) để đất cố kết lại rồi tiến hành đóng tiếp. Nếu đạt độ chối tính toán là dừng đóng, nhưng vẫn có hiện tượng sụt thì mời tư vấn phân tích nguyên nhân, lấy số liệu thực tế để tính toán xác định lại chiều dài cọc và tiến hành nối cọc đóng cho đến khi đạt độ chối ett.
- Hiện tượng chối giả: là hiện tượng đóng cọc chưa đến chiều sâu thiết kế nhưng đã đạt độ chối theo tính toán ett, trường hợp này có thể do quá trình đóng làm cho nền đất bị lèn chặt gây tăng sức kháng đầu cọc. Gặp hiện tượng này ta dừng đóng 3÷5 ngày chờ cho đất cố kết trở lại thì tiếp tục đóng, nếu vẫn chối thì cần báo cáo Tư vấn để phân tích nguyên nhân và đưa ra giải pháp xử lý hợp lý.