Công tác TVGS thi công móng cọc khoan nhồi

Phần II. Giám sát chất l−ợng thi công công trình cầu

2.5 Công tác TVGS thi công móng cọc khoan nhồi

2.5.1 Những vấn đề chung cần chú ý trong TVGS thi công móng cọc khoan nhồi 2.5.1.1 Công nghệ và trang thiết bị thi công cọc khoan nhồi

Công nghệ hiện đại thi công cọc khoan nhồi chủ yếu là sử dụng máy – thiết bị đồng bộ nhập mua của các nước tiên tiến. Để đáp ứng được các quy định của Quy chế đấu thầu xây dựng, một số Tổng công ty và Công ty đ{ tự mua sắm một số máy khoan cọc nhồi bê tông với nhiều chủng loại khác nhau của một số h{ng n−ớc ngoài, bao gồm cả

việc h−ớng dẫn vận hành máy và chuyển giao công nghệ thi công cọc khoan nhồi. Có thể liệt kê sơ bộ nh− sau:

- Máy khoan vận hành ng−ợc TRC-15 của Nhật Bản chế tạo, có đ−ờng kính khoan từ 1.0m-1.5m, hạ sâu từ 50-60m; trình tự công nghệ khoan do Tổng công ty XD Thăng Long đảm nhận;

- Máy khoan thùng gầu xoay RT3-SOILMEC của Italia, có thể khoan cọc đ−ờng kính 1.5m-2.0m, xuống độ sâu 50-60m, trình tự công nghệ khoan do Tổng công ty XD Thăng Long đảm nhận;

- Máy khoan vận hành ng−ợc QJ 250-1 của Trung Quốc, có thể khoan cọc đ−ờng kính từ 2.0-3.0m với chiều sâu khoan đạt đến 100m, trình tự công nghệ khoan do Tổng công ty XD Thăng Long đảm nhận;

bê tông đồng thời để lại ống vách, không thể rút lên toàn bộ đ−ợc.

- Cũng trong những năm qua, Công ty T− vấn Xây dựng công trình thuỷ cùng Tổng công ty Xây dựng CTGT 4 đ{ nhập máy khoan 1500/800 HD-LEFFER của CHLB Đức và công nghệ làm móng cọc khoan nhồi đ−ờng kính kính 0.8m và 1.5m. Máy khoan này kèm theo bộ ống vách riêng có kích th−ớc φ0.8m và φ1.5m, nối thành đoạn dài đến 50m. Máy khoan này có thể khoan sâu đến 75m nhờ một đầu khoan xoay hoặc búa đập xoay trong lòng cọc. Nguyên lý vận hành của máy khoan loại này khác hẳn hệ máy đ{ kể trên. Máy có bộ kẹp vào ống vách để xoay dao động và hạ dần ống vách vào lòng đất, khi đổ bê tông vào lòng cọc đến đâu thì xoay dao động ống vách rồi rút dần lên bấy nhiêu; nh− vậy tiết kiệm đ−ợc phần lớn ống vách thép, không phải giữ lại trong lòng đất. Nhờ công nghệ này, khi làm móng cọc khoan nhồi cho một trụ gần bờ của cầu Hoà Bình không phải để lại tốn phí một đoạn ống vách nào. Khi làm móng cọc khoan nhồi trụ cầu Quán Hàu (Quảng Bình) cũng bằng thiết bị và công nghệ hạ cọc của h{ng LEFFER, phần dưới của cọc trong lòng đất không cần có ống vách, còn phần trên cọc trong dòng nước vẫn phải để lại ống vách thép đổ bê tông nhồi lòng cọc.

- Trước yêu cầu làm móng cọc khoan nhồi φ1.5m hạ sâu đến 85m để xây dựng cầu Lạc Quần (Nam Định), Công ty cầu 12 (thuộc TCT XDCTGT 1) đ{ phải nhập mua một dàn khoan hiện đại hơn do h{ng BAUER Spezialticfbau (CHLB

Đức) chế tạo. Máy khoan cọc có ký hiệu BS-680-R, nguyên lý vận hành t−ơng tự máy của h{ng LEFFER, kèm theo các thiết bị phụ trợ nh− gầu ngoạm BHG/C-1500, ống vách 15000/2000 có đế để cắt phá đá ở chân ống vách, bộ tách cát để làm sạch dung dịch bentonít và một trạm trộn dung dịch vữa bentonÝt.

Để có đủ điều kiện tham gia ứng thầu trong các dự án xây dựng cầu lớn hiện đại, các Tổng công ty trên đ{ phải bỏ ra từ 20 tỷ đến 50 tỷ đồng VN để mua công nghệ và máy khoan cọc nhồi đ−ờng kính lớn.

2.5.1.2 Những vấn đề kỹ thuật cần giải quyết

Theo các chuyên gia, cùng với sự phát triển công nghệ xây dựng kết cấu phần d−ới, hiện nay ngành xây dựng cầu ở nước ta cần phải giải quyết tiếp 3 vấn đề kỹ thuật sau:

- Mô hình tính móng cọc và giả thuyết tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi ch−a

đạt độ tin cậy cao, chưa phù hợp với khả năng chịu lực thực của cọc, ảnh hưởng của yếu tố vận hành máy đối với các công nghệ khoan hạ cọc khác nhau.

- Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo phương pháp nén tĩnh hay phương pháp thử động, phương pháp nào phù hợp với từng loại hình móng khác nhau và có giá tiền thử rẻ hơn.

trình giao thông và phù hợp với máy-thiết bị đặc chủng hiện có ở Việt Nam.

2.5.1.3 Nh÷ng ®iÒu cÇn lưu ý

Công tác thi công cọc khoan nhồi cần tuân theo các yêu cầu của 22TCN 257-2000:

Cọc khoan nhồi - Quy trình thi công và nghiệm thu và từ điều 5.9 đến 5.13 của 22TCN 266-2000: Cầu và cống - Quy phạm thi công và nghiệm thu:

- Điều 5.10 trong 22TCN 266-200 quy định: Cho phép sử dụng áp lực của cột nước hoặc dung dịch vữa sét giữ thành vách lỗ khoan để thi công cọc khoan nhồi; nếu vị trí lỗ khoan cách ngôi nhà hoặc công trình hiện có nhỏ hơn 40m, cần lựa chọn giải pháp thi công thích hợp để đảm bảo an toàn ổn định cho các công trình lân cận đó. Trường hợp tạo lỗ cho cọc khoan không dùng ống vách (ống thép, ống BTCT) để giữ vách lỗ khoan mà dùng gầu ngoạm đất (đặc biệt

đối với lỗ khoan có nước) cần phải hoàn chỉnh mặt trong lỗ khoan đến đường kính thiết kế bằng thiết bị ống doa hình trụ tròn (ống chuẩn làm cữ).

- Điều 5.11 trong 22TCN 266-200 quy định: Để giữ không cho lồng cốt thép của cọc bị đẩy lên hoặc dịch chuyển trong quá trình rót đổ bê tông vào lỗ, cũng nh−

trong mọi tr−ờng hợp bố trí lồng cốt thép không hết toàn bộ chiều dài của cọc, cần phải có kết cấu gông giữ cố định lồng thép theo đúng vị trí thiết kế.

- Điều 5.12 trong 22TCN 266-200 quy định: Trường hợp gặp lỗ khoan khô trong lớp cát, lỗ khoan có ống vách (ống thép hoặc ống BTCT) cũng nh− lỗ khoan không có ống vách do xuyên qua địa tầng á sét và sét tại vị trí cao hơn mức nước ngầm nhưng không xuất hiện lớp cát hoặc á cát ở đáy lỗ, cho phép đổ bê tông lòng cọc không dùng ống dẫn mà đổ rót tự do ở độ cao rơi không quá 6m.

Trường hợp gặp lỗ khoan đầy nước, thi công đổ bê tông trong lòng cọc theo phương pháp rút ống đổ theo chiều thẳng đứng, được quy định trong 22TCN 209-92: Quy trình thi công bê tông d−ới n−ớc bằng ph−ơng pháp vữa dâng.

Trong công tác thi công cọc khoan nhồi, để quản lý và đảm bảo tốt chất l−ợng thi công nhà thầu cần phải chú ý đến 3 khâu quan trọng sau:

- Công nghệ tạo lỗ (đào, đóng, ép, khoan), cách giữ thành lỗ cọc (ống vách suốt chiều dài cọc hoặc dùng dung dịch khoan) và chất l−ợng lỗ (đúng vị trí, không nghiêng quá vị trí cho phép, cặn lắng ở đáy đ−ợc thổi rửa theo đúng yêu cầu);

- Chế tạo , lắp đặt lồng cốt thép và giữ lồng cốt thép ổn định trong quá trình đổ bê tông;

- Khối l−ợng bê tông, chất l−ợng và công nghệ đổ bê tông.

Cần phải có dự kiến về các sự cố có thể xảy ra và các biện pháp sửa chữa khắc phục bao gồm cả sự cố trong quá trình thi công và cả những cọc đ{ thi công xong nh−ng không đạt yêu cầu thiết kế.

nghiệm việc giữ thành lỗ khoan tr−ớc khi khởi công công trình tại 3 lỗ khoan ở ngoài khu vực móng và theo dõi thời gian không nhỏ hơn 4h mà không có dấu hiệu sụt lở thành lỗ. Trong trường hợp không có đất trống thì có thể dùng vị trí cọc trong móng công trình để thử theo quyết định của TVTK.

2.5.2 Những khuyết tật th−ờng gặp

2.5.2.1 Những nguyên nhân có thể dẫn tới h− hỏng cọc khoan nhồi

- Do kém hiểu biết một phần hay toàn bộ cấu tạo địa chất của đất nền và địa chất thuỷ văn của khu vực xây dựng;

- Do không kiểm tra đầy đủ trên công trường của chủ đầu tư và của TVGS. Năng lực của TVGS quá yếu kém;

- Do Hợp đồng quy định quá eo hẹp hoặc kế hoạch thi công với tiến độ không thích hợp dẫn tới phải dồn ép công việc;

- Do năng lực của nhà thầu quá yếu kém, những người tham gia chưa đủ kinh nghiệm hoặc thiếu các kỹ năng cần thiết.

2.5.2.2 Những h− hỏng có thể xảy ra ở giai đoạn tạo lỗ

- Kỹ thuật, thiết bị khoan hoặc loại cọc đ{ lựa chọn không thích hợp với đất nền;

- Mất dung dịch khoan đột ngột (khi gặp các hang caxtơ hoặc thạch nhũ) hoặc sự trồi lên nhanh chóng của đất bị sụt lở vào thành vách lỗ khoan;

- Sự quản lý kém khi khoan tạo lỗ do sử dụng dung dịch khoan có thành phần không phù hợp với điều kiện đất nền và công nghệ khoan, hoặc kiểm tra sự biến

đổi thành phần dung dịch (nhất là mật độ và độ nhớt,…) không tốt;

- Sự nghiêng lệch, bấp bênh của hệ thống máy khoan lỗ khi gặp đá mồ côi hoặc lớp đá nghiêng, Những sai lệch vị trí kiểu này phụ thuộc vào hiệu quả và sự kiểm soát của thiết bị dẫn hướng. Nhiều khi vượt quá độ nghiêng lệch cho phép của cọc;

- Làm sạch mùn khoan trong đáy lỗ cọc không tốt, đáy lỗ khoan có lớp mùn lắng dày, tạo ra một lớp tiếp xúc xấu d−ới chân cọc, làm nhiễm bẩn và giảm chất l−ợng bê tông.

2.5.2.3 Các sai sót ở công đoạn đổ bê tông Do một số nguyên nhân sau:

- Thiết bị đổ bê tông không thích hợp hoặc tình trạng làm việc không tốt;

- Chỉ đạo đổ bê tông kém: sai sót trong việc cung cấp bê tông không liên tục, gián

đoạn trong khi đổ, rút ống đổ quá nhanh;

- Sử dụng bê tông có thành phần không thích hợp, độ sụt hoặc tính dẻo không phù hợp và dễ bị phân tầng;

- Sự sắp xếp lại của đất nền do chấn động khi khoan sẽ dẫn đến sự suy giảm ma sát thành bên hoặc sức chống ở mũi cọc;

- Sử dụng khoan địa chất đối với cọc có đường kính quá bé, lúc đó bê tông không có đủ thời gian để chiếm chỗ trong lỗ cọc sẽ gây ra các lỗ rỗng xốp ở thân và mũi cọc….

2.5.2.4 Một số h− hỏng và khuyết tật điển hình

Các h− hỏng và khuyết tật th−ờng gặp ở cọc khoan nhồi rất đa dạng và do nhiều nguyên nhân khác nhau nh− trình bày trong bảng 2.3

Bảng 2.3: Một số h− hỏng và khuyết tật trong cọc khoan nhồi Mục Loại h−

hỏng Nguyên nhân có thể H− hỏng một chỗ H− hỏng nhiều chỗ 1. Sai lệch vị trí Định vị sai và thân cọc

không thẳng Quan sát và đo đạc Quan sát và đo đạc

2. Đứt g{y ở chân cọc

Thiết bị thi công va phải đầu cọc

Thử bằng siêu âm hoặc kiểm tra bằng ph−ơng pháp biến dạng nhỏ PIT, MIM

Kiểm tra bằng siêu âm hoặc gama trong các ống chôn sẵn hoặc các lỗ khoan nằm ngoài lồng thÐp

3.

Th©n ph×nh ra hoặc thắt lại

Đi qua vùng xốp

Phối hợp kiểm tra chất l−ợng bằng quan sát với một số tổ hợp các ph−ơng pháp NDT th−ờng dùng

Nh− môc 2

4. Có lỗ rỗng

Do khoan qua cát trong n−ớc không có ống vách hoặc dùng dung dịch

Nh− môc 3 Nh− môc 2

5. Mũi cọc bị rỗ, xốp

Do vách bị lở hoặc không làm sạch hoàn toàn đáy

Phối hợp kiểm tra chất l−ợng bằng quan sát với kiểm tra bằng siêu

âm hoặc gama trong các ống qua đáy cọc

Nh− môc 2

6. Cã thÊu kÝnh bùn hoặc cát

Do ống đổ bê tông bị rút ra khỏi bề mặt bê tông

Nh− môc 3 Nh− môc 2

7. H− hỏng lớp Do độ sụt bê tông quá Nh− mục 3 Kiểm tra chất l−ợng

vệ thép quá dày bằng siêu âm hoặc gama trong các ống hoặc lỗ khoan nằm ngoài lồng cèt thÐp

8.

Rỗ tổ ong hoặc mất vữa tạo thành những lỗ rỗng trong bê tông

Do l−ợng n−ớc không cân bằng hoặc do đổ bê tông trực tiếp vào n−íc

Nh− môc 3 Nh− môc 2

9. Lẫn các mảnh vụn

Do không làm sạch mùn khoan

§o cÈn thËn khèi l−ợng bê tông và kết hợp với mục 3

Đo cẩn thận khối l−ợng bê tông và kết hợp với môc 2

2.5.3 Kiểm tra và nghiệm thu

2.5.3.1 Những vấn đề cần chú ý về quản lý và kiểm tra chất l−ợng

Về mặt quản lý và kiểm tra chất l−ợng cọc thì chia làm 2 giai đoạn: Tr−ớc khi hình thành cọc và sau khi đ{ thi công xong cọc. Các chỉ tiêu cần phải kiểm tra và đánh giá

gồm có:

- Chất lượng lỗ cọc trước khi đổ bê tông;

- Chất l−ợng và khối l−ợng bê tông đổ vào cọc;

- Sự ổn định vị trí của lồng thép (sự liên tục, nghiêng lệch, trồi,…);

- Chất l−ợng sản phẩm (tình trạng cọc, kích th−ớc thân cọc và sức chịu tải cọc,…);

- Nếu dùng dung dịch sét (hoặc hoá phẩm khác) để ổn định thành lỗ cọc thì phải quản lý chất l−ợng dung dịch này về mặt:

+ Chế tạo dung dịch đạt chỉ tiêu kỹ thuật đề ra của thiết kế;

+ Điều chỉnh dung dịch (mật độ và độ nhớt,…) theo điều kiện địa chất công trình - địa chất thuỷ văn và công nghệ khoan cụ thể;

+ Thu hồi, làm giàu và sử dụng lại dung dịch;

+ Hệ thống thiết bị để kiểm tra chất lượng dung dịch tại hiện trường.

2.5.3.2 Kiểm tra công tác khoan tạo lỗ

Chất l−ợng lỗ cọc là một trong các yếu tố có ý nghĩa quyết định chất l−ợng cọc.

Trong quá trình khoan cọc cần kiểm tra các thông số về số lỗ khoan theo điều 7.4 trong 22 TCN 257-2000 nh− trong bảng2.4 d−ới đây:

TT Thông số kiểm

tra Ph−ơng pháp kiểm tra

1

Tình trạng lỗ - Kiểm tra bằng mắt và đèn dọi.

- Dùng ph−ơng pháp siêu âm hoặc camera ghi chụp thành lỗ khoan

2

Độ thẳng đứng và

độ sâu

- So sánh khối l−ợng đất lấy lên với thể tích hình học của cọc.

- Theo l−ợng dung dịch giữ thành vách.

- Theo chiều dài cần khoan.

- Dùng quả dọi.

- Máy đo độ nghiêng, phương pháp siêu âm.

3

Kích thước lỗ - Mẫu, calip, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ của đường kÝnh.

- Theo đ−ờng kính ống vách.

- Theo độ mở của cánh mũi khoan khi mở rộng đáy

4

Tình trạng đáy lỗ khoan và độ sâu của mũi cọc.

- Lấy mẫu và so sánh với đất, đá lúc khoan. Đo độ sâu trong khoảng thời gian không nhỏ hơn 4 giờ.

- Độ sạch của n−ớc bơm thổi rửa.

- Dùng phương pháp thả quả rơi hoặc xuyên động.

- Ph−ơng pháp điện (điện trở, điện rung .v.v.)

Ngoài kích thước và vị trí hình học còn cần kiểm tra cặn lắng ở đáy cọc theo

điều 7.9 của 22 TCN 257-2000. Công tác kiểm tra cặn lắng trong lỗ phải đ−ợc thực hiện ngay sau khi kết thúc việc tạo lỗ và xử lý lắng cặn. Trước khi đổ bê tông phải đo lại cao độ đáy lỗ khoan, chiều dày của lớp cặn lắng xuống dưới đáy lỗ (nếu còn)phải ghi vào nhật ký khoan tạo lỗ và không đ−ợc v−ợt quá qui định trong bảng 2.5.

Bảng 2.5. Chiều dày của cặn lắng đáy lỗ cho phép

TT Loại cọc Sai số cho phép

1 2 3

Cọc chống

Cọc chống+ma sát Cọc ma sát

H<5cm H<10cm H<20cm

Trong điều 7.7 của 22 TCN 257-2000 quy định: tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của cốt liệu lớn thử theo TCVN 1772-1987 Đá, sỏi xây dựng – Ph−ơng pháp thử. Các loại vật liệu khác thực hiện kiểm tra theo điều 6.2. Thí nghiệm xác định thành phần hỗn hợp bê tông cọc thực hiện theo điều 6.3.

Trong điều 7.8 của 22 TCN 257-2000 cũng qui định số l−ợng cọc phải kiểm tra tuỳ vào mức độ quan trọng của công trình, cũng nh− sự hoàn thiện của thiết bị và kinh nghiệm của đơn vị thi công mà cơ quan thiết kế hoặc tổ chức t− vấn quyết định nh−ng không ít hơn tỉ lệ % (so với tổng số cọc) qui định trong bảng 2.6 sau ;

Bảng 2.6 Quy định kiểm tra cọc khoan nhồi

Sai số cho phép Đối t−ợng

kiÓm tra

Ph−ơng pháp kiÓm tra 1. Độ sai lệch cho phép về vị trí mặt bằng đỉnh và về trục

xiên (tgα) của cọc khoan so với thiết kế: (tính theo trị số D - đ−ờng kính cọc):

Khi bố trí một hàng cọc theo mặt chính cầu:

± 0,04 D; 1:200 - tr−ờng hợp thi công trên n−ớc.

± 0,02 D; 1:200 - tr−ờng hợp thi công trên cạn.

Khi bố trí hai hoặc nhiều hàng cọc theo mặt chính cầu:

± 0,1 D; 1:100 - tr−ờng hợp thi công trên n−ớc.

± 0,05 D; 1:100 - tr−ờng hợp thi công trên cạn.

Từng cọc

nt

nt nt

Đo bằng máy thuỷ bình, ống dọi và

th−íc d©y nt

nt nt 2. Sai sè cho phÐp (tÝnh theo cm) vÒ kÝch th−íc thùc tÕ

của lỗ khoan và kích thước mở rộng bầu đáy cọc so với thiÕt kÕ:

± 25 - theo chiều sâu lỗ khoan (ở cao trình).

± 5 - theo đ−ờng kính lỗ.

± 10 - theo chiều sâu của đoạn hình trụ mở rộng bầu.

± 10 - theo đ−ờng kính mở rộng.

± 5 - theo chiều cao đoạn hình trụ mở rộng.

Từng lỗ khoan

nt

Từng đoạn mở rộng

nt nt

Đo theo chỉ dẫn của thiết kế

nt

nt

nt nt 3. Sai số cho phép (tính theo cm) về vị trí đặt lồng cốt