Cần phải phân tích, tìm nguyên nhân để khắc phục các sự cố nói trên trong khi phát hiện; có lúc phải đóng thử để xác định biện pháp thi công tiếp hoặc cũng có lúc phải đóng bổ sung khi những sự cố nào đó đ-ợc phát hiện lục đã đóng xong cọc.
Khi xẩy ra sự cố thân cọc bị hỏng, không thể đóng tiếp đ-ợc thì nguyên nhân có thể là:
Chất l-ợng cọc lúc sản xuất không tốt hoặc quá trình vận chuyển, xếp kho, điểm cẩu móc không chuẩn xác.
Lúc cẩu móc vị trí điểm cẩu móc không đúng, dây móc quá ngắn, thao tác móc không đúng. Lúc hạ cọc, c-ờng độ mũi cọc không đủ hoặc mũi cọc không đủ hoặc đầu cọc không bằng
phẳng, đệm đầu cọc không đều, búa đóng bị lệch tâm…, những điều đó tạo ra ứng suất tập
trung cục bộ quá lớn.
Lực xung kích lúc đóng cọc ở giai đoạn cuối quá lớn, v-ợt quá c-ờng độ đầu cọc. C-ờng độ mũi cọc không đủ hoặc trong đất có vật cản hoặc đá…
Lúc đóng cọc, c-ờng độ thân cọc không đủ, độ dài tự do của cọc t-ơng đối lớn trong khi cọc
vào lớp đất cứng xen kẹp, lực xung kích ở đầu cọc quá lớn, cọc đột ngột chui vào đất mà vẫn đóng, độ mảnh của cọc lớn, cự ly giữa các cọc t-ơng đối nhỏ, mật độ cọc dày… nên đất giữa
các cọc bị ép t-ơng đối chặt và dẫn đến cọc bị phá hỏng.
Để phòng ngừa và xử lý sự cố nói trên cần thực hiện các biện pháp sau:
1. Lúc vận chuyển, cẩu móc phải chờ đạt c-ờng độ theo yêu cầu của thiết kế thi công, điểm cẩu móc chính xác, nâng nhấc cọc một cách nhẹ nhàng, cấm việc nâng nhấc một đầu… móc chính xác, nâng nhấc cọc một cách nhẹ nhàng, cấm việc nâng nhấc một đầu…
2. Khi nâng bị hỏng phải gia c-ờng ngay bằng thép góc, vữa để tăng độ cứng cho cọc nếu h- hỏng nhỏ. hỏng nhỏ.
3. Dùng búa có trọng l-ợng thích hợp và độ cao rơi búa đ-ợc khống chế.
4. Dùng ph-ơng pháp đóng mồi hoặc khoan dẫn có đ-ờng kính thích hợp, đảm bảo sự đồng tâm của búa, đệm đầu cọc và cọc. tâm của búa, đệm đầu cọc và cọc.
133 | P a g e
6. Giảm chiều dài cọc, cải tiến việc bố trí cọc, tăng số cọc, giảm độ mảnh của cọc, tăng c-ờng độ chống uốn của cọc… chống uốn của cọc…
7. Xác định trình tự đóng cọc trên cơ sở tính chất đất nền và điều kiện môi tr-ờng xây dựng. 8. Đối vơí nền đất cát có thể dùng ph-ơng pháp đóng - dừng hoặc phân khu vực, đối với đất sét 8. Đối vơí nền đất cát có thể dùng ph-ơng pháp đóng - dừng hoặc phân khu vực, đối với đất sét
có thể dùng ph-ơng pháp đóng nhanh theo nhiều h-ớng.
9. Khi cọc bị hỏng nghiêm trọng, nói chung phải đóng bổ sung cọc mới. 10. Dùng thanh thép cứng để điều tra thăm dò vật cản trong đất. 10. Dùng thanh thép cứng để điều tra thăm dò vật cản trong đất.
Khi đất nằm trong vùng bị tr-ợt (th-ờng xẩy ra ở vùng bờ dốc hoặc đồi núi), điều này đã gặp ở vùng cảng Hải Phòng hoặc cảng Nhà Bè, nguyên nhân có thể là:
Tài liệu điều tra đất nền không giống vơí thực tế hoặc sai, làm cho ng-ời thiết kế không thực
hiện hoặc thực hiện sai trong tính toán ổn định.
Ng-ời thiết kế xem nhẹ việc kiểm tra mất ổn định của đất nền tuy đã có cảnh báo tr-ớc. Ph-ơng pháp và công nghệ thi công không đúng, gây ra áp lực n-ớc siêu tĩnh trong lỗ rỗng
của đất, dẫn đến việc đất bị ép chặt, chấn động v.v…làm mái đất bị mất ổn định. Trình tự đóng cọc không hợp lý.
Không có biện pháp khống chế tốc độ thi công cọc.
Vị trí xếp cọc ở hiện tr-ờng không đúng tạo thành sự v-ợt tải trên đất. Trong thời gian đóng cọc lại đào đất ở chân mái dốc.
Trong thời gian đóng cọc, mực n-ớc sông đột ngột hạ thấp.
Trong thời gian đóng cọc lại đào hố móng sâu ở gần nơi đóng cọc…
Cách phòng ngừa và xử lý các tình huống nói trên nh- sau: 1. Điều tra kỹ đất nền, giảm khoảng cách các lỗ khoan thăm dò.
2. Cần kiểm toán sự ổn định trong thiết kế thi công cọc ở vùng bờ – mái dốc, nếu hệ số an toàn
không đủ phải có biện pháp t-ơng ứng tr-ớc khi tiến hành đóng cọc.
3. Tìm mọi cách để giảm mọi ảnh h-ởng của chấn động, ít hoặc không ép chặt đất trong biện pháp thi công, giảm một cách có hiệu quả áp lực n-ớc lỗ rỗng siêu tĩnh, dùng ph-ơng pháp pháp thi công, giảm một cách có hiệu quả áp lực n-ớc lỗ rỗng siêu tĩnh, dùng ph-ơng pháp khoan dẫn hoặc ép để hạ cọc vào đất.
4. Dùng trình tự đóng cọc từ gần đến xa. 5. Dùng tiến độ thi công chậm. 5. Dùng tiến độ thi công chậm.
6. Giảm thiểu tải trọng thi công, đình chỉ việc gia tải trong vùng bờ mái dốc có khả năng mất ổn định. định.
7. Theo dõi kỹ môi tr-ờng xây dựng: thuỷ văn của sông, biển, khí t-ợng, chú ý sự thay đối mực n-ớc, có biện pháp phòng ngừa mực n-ớc đột ngột hạ thấp. n-ớc, có biện pháp phòng ngừa mực n-ớc đột ngột hạ thấp.
8. Trong vùng đóng cọc, tr-ớc hoặc trong khi đóng cọc, phải nghiêm cấm việcđào móng sâu, sau khi đóng cọc xong, phải kiểm toán sự ổn định của đất xong mới đào móng. sau khi đóng cọc xong, phải kiểm toán sự ổn định của đất xong mới đào móng.
9. Phải đo đạc áp lực n-ớc lỗ rỗng và chuyển vị của nền đất để làm căn cứ cho việc soạn thảo trình tự đóng cọc và khống chế tiến độ đóng cọc. Ngoài ra phải dự kiến biện pháp xử lý nếu trình tự đóng cọc và khống chế tiến độ đóng cọc. Ngoài ra phải dự kiến biện pháp xử lý nếu phát hiện sự mất ổn định.
134 | P a g e
Trong thi công đóng cọc, việc xác đinh tiêu chuẩn dừng đóng cọc theo yêu cầu kỹ thuật thiết kế là vấn đề quan trọng cần giải quyết. Thông th-ờng việc dừng hẳn việc đóng cọc đ-ợc dựa vào 2 dấu hiệu để khống chế: một là, theo độ sâu mũi cọc dự định trong thiết kế và hai là, theo độ xuyên cuối cùng của cọc vào đất (có khi còn gọi theo độ chối cuối cùng). Có nhiều nhân tố ảnh h-ởng đến độ xuyên cuối cùng của cọc và điều kiện cũng rất phức tạp. Ví dụ nh-: hình dạng cọc, chiều dài, loại búa, độ cao rơi búa, sự thay đối công suất búa đóng, số l-ợng và mật độ nhóm cọc, trình tự và tiến độ thi công, những thay đổi trong thi công, đất nền và sự đồng đều của nó, thay đổi công nghệ thi công, sự thay đổi mực n-ớc ngầm và khí hậu, thay đổi độ nghiêng của giá đóng cọc, độ cong của thân cọc, độ lệch tâm của búa v.v… Những nhân tố nói trên khó dùng ph-ơng pháp
tính toán để xác định. Mặt khác trong thiết kế thi công đã chứng tỏ nếu những nhân tố này là giống nhau tại một vùng đất nhất định nh-ng độ xuyên cuối cùng của các cọc cũng khác nhau rõ rệt. Hiên t-ợng này là do tính không đồng nhất của các lớp đất nền, khi cọc xuyên vào, đất bị xáo động bởi ảnh h-ởng tác động động lực không giống nhau. Ngoài ra, hiệu suất của búa, độ cứng của mũ đệm đầu cọc, năng l-ợng xung kích v.v… trong qua trình đóng không phải là trị số không
đổi. Hiện t-ợng nói trên ta thấy rất rõ khi đóng cọc trong đất yếu và đất cát rời.
Ph-ơng pháp khống chế theo độ sâu mũi cọc hiện đ-ợc dùng rộng rãi khi đóng cọc trong đất yếu. Nh-ng do tài liệu địa chất công trình không phải lúc nào cũng phản ánh đầy đủ về độ sâu và sự thay đổi chiều dày của các lớp đất và tính chất không đồng nhất của đất…, nên thực tế thi công
đóng cọc đã gặp cọc tuy ch-a đạt đến độ sâu yêu cầu nh-ng độ xuyên rất bé. Lúc này nếu cứ dựa vào sự khống chế vào độ sâu thì phải tiếp tục đóng cọc, điều đó sẽ dẫn đến số nhát đóng quá nhiều, độ xuyên khó, ứng suất va đập tăng và cọc có thể bị phá hoại mỏi hoặc làm hỏng búa. Có lúc ng-ợc lại: cọc đạt độ sâu nh-ng độ xuyên của cọc qúa lớn và do đó sức chịu tải cực hạn của cọc sẽ bị giảm còn lún sẽ lớn.
Nh- vậy, không thể dùng một tiêu chuẩn duy nhất nào (theo độ sâu hay độ xuyên) để quy định việc dừng đóng cọc vì nh- thế là không thoả đáng, chẳng hợp lý và có lúc không thể thực hiên đựợc. Do đó thông th-ờng phải xem xét cụ thể về tính chất trạng thái nền đất và tính chất làm việc của cọc để chọn ra tiêu chuẩn khống chế việc dừng đóng cọc. Ví dụ đối với cọc ma sát trong đất yếu và cọc ma sát và chống trong đất rời có thể dùng tiêu chuẩn khống chế theo độ sâu làm tiêu chuẩn bổ sung. Muốn xác định cụ thể lấy tiêu chuẩn khống chế theo độ xuyên làm tiêu chuẩn bổ sung, là điều hợp lý, còn đối với cọc chống trong đất cứng thì lấy tiêu chuẩn khống chế theo độ xuyên cuối cùng làm chính và tiêu chuẩn khống chế theo độ sâu làm tiêu chuẩn bổ sung. Muốn xác định cụ thể lấy tiêu chuẩn nào làm chính có thể thực hiện việc đóng thử.
Tóm lại, tiêu chuẩn khống chế việc dừng đóng cọc là:
1. Nếu mũi cọc đặt vào tầng đất thông th-ờng thì lấy độ sâu thiết kế làm tiêu chuẩn chính còn độ xuyên thì dùng để tham khảo. độ xuyên thì dùng để tham khảo.
2. Nếu mũi cọc đặt vào tầng đất cát từ chặt vừa trở lên thì lấy đọ xuyên sâu làm tiêu chuẩn chính còn độ sâu của cọc làm tiêu chuẩn tham khảo. chính còn độ sâu của cọc làm tiêu chuẩn tham khảo.
3. Khi độ xuyên sâu đã đạt theo yêu cầu thiết kế nh-ng cọc ch-a đạt đến độ sâu yêu cầu thì phải đóng tiếp tục 3 đợt. Mỗi đợt 10 nhát, với độ xuyên của 10 nhát này không đ-ợc lớn hơn độ đóng tiếp tục 3 đợt. Mỗi đợt 10 nhát, với độ xuyên của 10 nhát này không đ-ợc lớn hơn độ xuyên quy định của thiết kế.
135 | P a g e
5.4. Nghiệm thu công tác đóng cọc
Nghiệm thu chất l-ợng hạ cọc phải chú ý các điểm sau: 1. Chất l-ợng mối nối giữa các đoạn cọc.
2. Sai lệch vị trí cọc phải dựa vào tính chất kết cấu của móng do thiết kế quy định, có thể tham khảo bảng 9-4. khảo bảng 9-4.
3. Sai lệch về độ cao đầu cọc th-ờng không quá 50100mm.
4. Độ nghiêng của cọc: đối với cọc thẳng đứng: không quá 1%, đối với cọc xiên: không quá 1.5% góc nghiêng giữa trục dọc của cọc và đ-ờng nghiêng của búa. góc nghiêng giữa trục dọc của cọc và đ-ờng nghiêng của búa.
5. Bề mặt cọc: nứt, méo mó, không bằng phẳng v.v...
5.5. Sự cố công trình trên cọc đóng
Những biến dạng của công trình trên móng cọc th-ờng gặp nh- sau:
1. Cọc không xuyên qua hết lớp đất có khả năng chịu lực bé (nh- đất lún -ớt, cát mịn bão hoà n-ớc, đất sét bùn...). n-ớc, đất sét bùn...).
2. Mũi cọc nằm vào lớp đất cát mà trên đó là lớp bùn, phía trên lớp bùn là lớp đất lấp san nền dày đến 4m. Kết quả là lớp bùn đ-ợc nén lún cố kết d-ới tải trọng phân bố đều của lớp đất dày đến 4m. Kết quả là lớp bùn đ-ợc nén lún cố kết d-ới tải trọng phân bố đều của lớp đất đắp, sản sinh ra ma sát âm lên mặt bên của cọc, làm giảm sức chịu tải của cọc và công trình bị nứt do lún không đều của nền gây ra.
3. Mũi cọc phần này của nhà đặt vào lớp bùn hoặc sét yếu, phần kia của nhà trên lớp cát. Ví dụ, một công trình trên móng cọc qua 14 tháng theo dõi một bên thì lún đến 12mm với tốc độ lún một công trình trên móng cọc qua 14 tháng theo dõi một bên thì lún đến 12mm với tốc độ lún 0.5-1 mm/tháng, còn đầu kia của công trình thì độ lún không quá 4mm.
4. Gãy đầu cọc ở đáy đài. Móng cọc d-ới nhà công nghiệp có cầu chạy: cọc dài 11m, tiết diện 30x30cm, 10-12 cọc/cột. Qua theo dõi độ lún thấy có 4 cột lún đến 342, 82, 117và 26 mm. Cọc 30x30cm, 10-12 cọc/cột. Qua theo dõi độ lún thấy có 4 cột lún đến 342, 82, 117và 26 mm. Cọc xuyên qua lớp đất đắp, á sét bùn và á sét ít dẻo với mũi nằm trong lớp cuội sỏi, mác bê tông cọc là 300, tải trọng thiết kế cho mỗi cọc không quá 700kN. Đã tiến hành thí nghiệm nén tĩnh đến 200 cọc (trong tổng số hơn 150.000 cọc). Theo kết quả thử này thì sức chịu tải của cọc bằng 1000-1600kN. Nh- vậy tải trọng thiết kế (700 kN) nhỏ hơn sức chịu tải của nó. Vì vậy không rõ nguyên nhân nào gây nên độ lún lớn nói trên.
Có 4 nguyên nhân chính gây ra độ lún nói trên là:
a. Cọc bị v-ợt tải do ảnh h-ởng của ma sát âm xuất hiện khi lớp đất đắp quanh thân cọc bị lún d-ới tác dụng của tải trọng hữu ích. d-ới tác dụng của tải trọng hữu ích.
b. Do lực ngang ch-a đ-ợc kể đến trong thiết kế bởi chuyển vị ngang có thể xẩy ra của lớp đất đắp bão hoà n-ớc. đắp bão hoà n-ớc.
c. Đài cọc không đủ c-ờng độ. d. Cọc bị gãy. d. Cọc bị gãy.
Sau khi gia c-ờng móng, ng-ời ta đào một hố sâu 9m bên cạnh đài mới phát hiện ra rằng nguyên nhân gây ra độ lún lớn cho móng cọc là một số cọc bị gãy ngay d-ới đáy đài. Vì vậy các giả thiết còn lại, đặc biệt là sự quá tải của cọc do ảnh h-ởng của ma sát âm là không đúng.
136 | P a g e
5. Đặt mũi cọc vào trong đất có độ chặt khác nhau khi lớp đất chịu lực nằm ở thế nghiêng. ở
một đầu công trình, đỉnh lớp cuội sỏi nằm cao lên còn ở đầu kia thì lớp cuội sỏi lại nằm thấp hẳn xuống. Với cọc có cùng chiều dài, ở đầu này mũi cọc nằm trong lớp á sét, bão hào n-ớc có tính nén co lớn thì đầu kia mũi cọc nằm trong lớp cuội sỏi. Mặc dù công trình t-ơng đối nhẹ nh-ng lớp chịu lực có tính nén khác nhau (cuội sỏi và á sét nén co lớn) nên trên các kết cấu chịu lực xuất hiện các vết nứt nghiêm trọng.
Nói chung công trình trên móng cọc có độ lún nhỏ và ít xảy ra h- hỏng nếu thiết kế không mắc sai lầm, không để xẩy ra sai sót trong thi công hoặc khảo sát địa chất công trình không đầy đủ. Tuy nhiên th-ờng gặp một số tr-ờng hợp sau cần phải tiến hành gia c-ờng móng cọc trong qúa trình xây dựng do những nguyên nhân khác nhau, nh-: độ nghiêng không cho phép của cọc trên mặt bằng; cọc không đóng đến lớp đất chịu lực do đó sức chịu tải sẽ không đủ so với yêu cầu của thiết kế; tăng tải trọng sau khi đã bắt đầu xây dựng do thay đổi công nghệ hoặc thêm tầng; chiều dài cọc bị giảm đi so với thiết kế hoặc làm đài cọc bằng bê tông mác thấp... Cũng có thể xuất hiện