- Căn cứ vào phần thiết kế nền mĩng ta cĩ loại cọc cơng trình sử dụng là cọc khoan nhồi. - Ta thi cơng cọc khoan nhồi theo TCVN 9395:2012- Cọc khoan nhồi-Thi cơng và nghiệm thu.
- Cơng tác thi cơng cọc khoan nhồi đƣợc tiến hành trƣớc khi đào hố mĩng. - Kích thƣớc cọc theo thiết kế là:
+ Đƣờng kính cọc là: D = 0,8 m.
+ Chiều dài cọc: 27 m, đáy cọc khoan nhồi nằm ở độ sâu -30,75 m.
2.1.1.1. Lựa chọn phƣơng án thi cơng cọc.
Hiện nay, cĩ rất nhiều phƣơng pháp thi cơng cọc khoan nhồi khác nhau, tuỳ thuộc vào năng lực của đơn vị thi cơng, điều kiện địa chất thuỷ văn, mặt bằng thi cơng cơng trình cũng nhƣ hình dáng, cấu tạo và độ sâu đặt mĩng mà ta cĩ các phƣơng án lựa chọn thi cơng khác nhau.
Phƣơng án thi cơng cọc bằng khoan gầu sử dụng ống vách.
- Việc khoan đƣợc thực hiện bởi các phƣơng tiện cơ giới (các khoan, gầu ngoạm…)
Dƣới sự bảo vệ của dung dịch khoan gồm nƣớc, bentơnite, tùy tình hình cĩ thêm đất sét, xi măng và các phụ gia.
- Đây là cơng nghệ khoan rất phổ biến. Phƣơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thơ hoặc cĩ lẫn sỏi.
- Ƣu điểm của phƣơng pháp này là: thi cơng nhanh, việc kiểm tra chất lƣợng thuận tiện rõ ràng, bảo đảm vệ sinh mơi trƣờng, ít ảnh hƣởng đến cơng trình xung quanh. Do phƣơng
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 119 pháp này khoan nhanh hơn và chất lƣợng bảo đảm hơn nên ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là sử dụng phƣơng pháp này.
- Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là: thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao, quy trình cơng nghệ chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và cơng nhân phải lành nghề và cĩ ý thức và kỷ luật cao.
2.1.1.2. Các yêu cầu kỹ thuật của cọc và thiết bị thi cơng.
a, Các yêu cầu của cọc:
- Vị trí của cọc phải đƣợc xác định chính xác từ lƣới cột và trục. Ngay trƣớc khi thi cơng cần phải kiểm tra vị trí của cọc so với lƣới cột.
- Vị trí cọc khơng đƣợc sai số quá 75mm theo bất kì hƣớng nào, đồng thời cũng phải đảm bảo sai số của tâm mĩng khơng đƣợc vƣợt quá chỉ số trên.
b, Các yêu cầu kỹ thuật của thiết bi thi cơng cọc.
- Máy mĩc thiết bị phải đảm bảo an tồn trong quá trình thi cơng. - Vật liệu đƣợc tập kết và kiểm tra trƣớc khi thi cơng.
- Để việc thi cơng cọc khốn nhồi đƣợc hiệu quả cao thì ngồi việc chuẩn bị các thiết bị thi cơng cần thiết, các tài liệu cĩ liên quan ta cịn phải kiểm tra khả năng vận chuyển, áp dụng các biện pháp ngăn ngừa tiếng ồn và chấn động…
- Cần chú ý máy khoan thuộc loại thiết bị lớn, rất nặng mà cơng trình lại nằm trong nội thành nên phải kiểm tra phƣơng án và lộ trình vận chuyển. Phải đảm bảo diện tích để lắp dựng thiết bị và bố trí mặt bằng để tập kết trang thiết bị và dụng cụ khoan. Gia cố mặt đƣờng và nền đất xung quanh khu vực thi cơng.
2.1.1.3. Cơng tác chuẩn bị thi cơng cọc.
Phải chuẩn bị đầy đủ các tài liêu liên quan đến việc thi cơng cũng nhƣ mặt bằng cơng
trình phục vụ cho cơng tác thi cơng phần ngầm.
2.1.1.4. Tính tốn máy mĩc và chọn thiết bị.
Chọn máy thi cơng cọc.
1. Máy khoan.
- Cơng trình chỉ dùng một loại cọc khoan nhồi đƣờng kính D = 0,8 m, chiều dài cọc L = 27 m. Chiều sâu hố khoan tính từ cốt +0,000 là -30,75 m.
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 120
Bảng 2.1. Thơng số kỹ thuật máy khoan KH-100.
Thơng số Máy KH-100
Chiều dài giá khoan (m) 19 Đƣờng kính lỗ khoan (mm) 600¸1500
Chiều sâu khoan (m) 43
Tốc độ quay của máy (vịng/phút) 12¸24
Mơ men quay (KNm) 40¸51
Trọng lƣợng máy (T) 36,8 Áp lực lên đất (MPa) 0,017
2. Chọn cần cẩu để thi cơng hạ lồng cốt thép.
- Chọn thiết bị treo buộc là dây cẩu đơn, mĩc lồng cốt thép tại ba điểm. - Tính tốn các thơng số làm việc.
+ Sức nâng yêu cầu: Q = qLT+ qtb=1,55 + 0,05 =1,6 (tấn). Với qLT = 1,55 (tấn): Trọng lƣợng lồng thép.
+ Chiều cao nâng mĩc cẩu: Chiều cao mĩc cẩu: Hm= h1+h2+h3 h1= 1m (Khoảng cách an tồn).
h2= 2m (Chiều cao dây treo buộc). h3= 11,7m (Chiều cao lồng thép). Hm= 1 + 2 + 11,7 = 14,7m
+ Chiều cao puli đầu cần: H = Hm + h4 = 14,7 + 1,5 = 16,2 m (h4 = 1,5 m: là chiều cao tính từ mĩc cẩu dến puli đầu cần) + Chiều dài tay cần tối thiểu Lmin= m
Sin Sin h H c 2 , 15 75 5 , 1 2 , 16 750 0
Tầm với tối thiểu Rmin = r + m
tg L 5,43 75 5 , 1 5 , 12 5 , 1 cos . 0 max min
Chọn cần cẩu bánh xích MKG -16M tay cần dài 18 m, cĩ Rmin=5 m, Rmax=15 m cĩ các đặc trƣng kỹ thuật: [Q]= 6,1 tấn, [Hm]= 17,5 m thõa mãn các yêu cầu.
3. Máy trộn bentơnite.
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 121
Bảng 2.2- Thơng số kỷ thuật của máy trộn Bentơnite BE-15A
Loại máy BE-15A
Dung tích thùng trộn (m3) 1,5 Năng suất (m3 /h) 1518 Lƣu lƣợng (l/phút) 2500 Áp suất dịng chảy (kN/m2) 1,5 4. Chọn búa rung để hạ ống vách.
Búa rung để hạ vách vách là búa rung thuỷ lực 4 quả lệch tâm từng cặp 2 quả quay ngƣợc chiều nhau, giảm chấn bằng cao su. Chọn búa do hãng ICE chế tạo với các thơng số kỹ thuật sau:
Bảng 8.3- Thơng số kỷ thuật của búa rung hạ ống vách
Thơng số Đơn vị Giá trị
Model KE – 416 Moment lệch tâm Kg.m 23 Lực li tâm lớn nhất KN 645 Số quả lệch tâm 4 Tần số rung Vịng/ phút 800, 1600 Biên độ rung lớn nhất Mm 13,1 Lực kẹp KN 1000
Cơng suất máy rung KW 188
Lƣu lƣợng dầu cực đại Lít/ phút 340
Áp suất dầu cực đại Bar 350
Trọng lƣợng tồn đầu rung Kg 5950 Kích thƣớc phủ bì: - Dài - Rộng - Cao mm mm mm 2310 480 2570 Trạm bơm: động cơ Diezel
Tốc độ
KW Vịng/ phút
220 2200
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 122
5. Máy bơm bê tơng và xe vận chuyển.
- Khối lƣợng bê tơng cần đổ cho một cọc: VBT =
2 . . 4 c D L .1,1
Trong đĩ: VBT : Thể tích bê tơng cần đổ cho một cọc.
Lc: Chiều dài cọc, Lc = 27 (kể cả phần bê tơng đập đầu cọc là 0,9m). D: Đƣờng kính cọc D = 0,8 m.
1,1: Hệ số sai lệch do khoan và hao hụt bê tơng. VBT= 3,14 . .27. 1,1 = 14,92 m3
Chọn máy bơm bê tơng:
- Điều kiện chọn máy bơm bê tơng: Qmax. > Trong đĩ: Qmax: Năng suất lớn nhất của máy bơm.
= 0,4 0,8. Hiệu suất làm việc của máy bơm. : Lƣợng bê tơng phải bơm.
Chọn = 0,8 Qmax > = BT V = (m3)
Vì cọc cĩ Lc =27 (m) nên thời gian cho phép đổ là khơng quá 5 giờ. Ta chọn đổ trong 2,5 giờ.
- Lƣợng bê tơng cần đổ trong 1 giờ: Vh= (m3)
Chọn máy bơm mã hiệu S284A, năng suất kỹ thuật 40m3/h, năng suất thực tế là15 m3
/h, cơng suất động cơ 45 KW.
Chọn xe vận chuyển bê tơng:
- Trạm trộn bê tơng nằm cách cơng trƣờng xây dựng : L = 8(Km) - Chọn ơ tơ mã hiệu SB-92B cĩ các thơng số kỹ thuật sau:
+ Dung tích thùng: q = 5 m3 + Ơ tơ cơ sở: KMAZ-5511: + Độ cao đổ phối liệu vào 3,5m.
+ Thời gian đổ bê tơng ra t = 10 (phút).
+Thời gian gián đoạn khi vận chuyển T =10(phút) = 0,167(giờ) + Vận tốc di chuyển trung bình: S = 40 km/h -Số xe cần thiết: n = Qmax. L T q S = = 1,36(xe). Chọn n = 2 (xe).
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 123
2.1.1.4. Thi cơng cọc thử.
- Cọc khoan nhồi khi thi cơng sẽ gặp rất nhiều yếu tố mà khi thiết kế khơng kể đến đƣợc, Chính vì thế cơng tác thi cơng cọc thử nhằm kiểm tra xem sức chịu tải của cọc cĩ đúng với sức chịu tải đem tính tốn hay khơng. Nếu kết quả giống với thiết kế mới đƣợc phép thi cơng tồn bộ.
- Số lƣợng cọc thi cơng nén tĩnh thƣờng do đơn vị tƣ vấn và thiết kế quy định tùy theo tính chất cơng trình, điều kiện đất nền và cơng nghệ thi cơng cọc. Thơng thƣờng lấy bằng (0,5% 1%) tổng số cọc nhƣng khơng ít hơn hai cọc và vị trí cọc thí nghiệm đƣợc đơn vị thiết kế và tƣ vấn chỉ định tại chỗ cĩ điều kiện bất lợi về đất nền hoặc tập trung tải trọng cao.
2.1.1.5. Quy trình thi cơng cọc.
a, Yêu cầu thi cơng cọc.
Bảng 8.4: Sai số cho phép về lỗ khoan cọc.
Phƣơng pháp tạo lỗ cọc Sai số độ thẳng đứng % Sai số vị trí cọc (cm) Cọc đơn, cọc dƣới mĩng băng theo trục ngang, cọc biên trong nhĩm cọc Cọc dƣới mĩng băng theo trục dọc, cọc phía trong nhĩm cọc Cọc giữ thành bằng dung dịch D 1000 mm 1 D/6 nhƣng 10 D/4 nhƣng 15 D > 1000 mm 1 10+0,01.H 15+0,01.H Đĩng hoặc rung ống D 500 mm 1 7 15 D> 500mm 1 10 15
Bảng 2.5: Sai số cho phép chế tạo lồng thép.
Hạng mục Sai số cho phép mm Cự ly của các cốt chủ 10 Cự ly cốt đai hoặc cốt lị xo 20 Đƣờng kính lồng thép 10 Độ dài lồng thép 50
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 124 Các quy trình chủ yếu của thi cơng cọc khoan nhồi:
Cơng tác chuẩn bị + Định vị tim cọc + Rung hạ ống vách + Khoan tạo lỗ + Vét đáy hố khoan + Lắp đặt cốt thép + Lắp ống đổ bê tơng + Thổi rửa hố khoan + Đổ bê tơng
+ Rút ống vách tạm
c, Kỹ thuật thi cơng cọc.
Định vị lỗ khoan trên mặt bằng.
Hình 8.2. Cơng tác định vị tim cọc.
- Dựng máy kinh vĩ để xác định tim cọc.
- Dùng 2 máy kinh vĩ đặt ở hai trục vuơng gĩc để định vị lỗ khoan. Riêng máy kinh vĩ thứ 2, ngồi việc định vị lỗ khoan, phải dùng máy để kiểm tra độ thẳng đứng của cần khoan. - Việc định vi đƣợc tiến hành trong thời gian dựng ống vách. Trong quá trình lấy đất ra khỏi lồng cọc đảm bảo thành hố khoan khơng bị sập.
Hạ ống vách.
* Sau khi định vị tim cọc ta tiến hành hạ ống vách vào trong lịng đất.
- Ống vách là ống thép cĩ đƣờng kính lớn hơn đƣờng kính gầu khoan khoảng 10 cm, ống vách dài khoảng 6m đƣợc đặt trên miệng hố nhơ lên mặt đất khoảng 0,3 m.
MÁY KINH VĨ 1 1500 1500 CỌC GỖ DẪN MỐC TIM CỌC MÁY KINH VĨ 2
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 125 - Ống vách cĩ nhiệm vụ:
+ Định vị và dẫn hƣớng cho máy khoan.
+ Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan và chỗng sập thành phần trên hố khoan. + Bảo vệ đất đá, thiết bị khơng rơi xuống hố khoan.
+ Làm sàn đỡ tạm và thao tác để buộc nối và lắp dựng cốt thép, lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bê tơng. Sau khi đổ bê tơng cọc khoan nhồi xong, ống vách sẽ đƣợc rút lên và thu hồi lại.
*Ống vách đƣợc hạ bằng phƣơng pháp rung.
Phương pháp rung:
- Là sử dụng loại búa rung thơng thƣờng, để đạt độ sâu khoảng 6m phải mất khoảng 10 phút, do quá trình rung dài ảnh hƣởng đến tồn bộ khu vực lân cận nên để khắc phục hiện tƣợng trên, trƣớc khi hạ ống vách ngƣời ta đào sẵn một hố sâu từ 2,5m đến 3m tại vị trí hạ cọc với mục đích bĩc bỏ lớp cứng trên mặt đất giảm thời gian của búa rung xuống cịn khoảng 2-3 phút. Thiết bị rung: Búa rung ICE 416.
Khoan trong lịng cọc.
- Quá trình này đƣợc thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm. Trƣớc khi khoan, ta cần làm trƣớc một số cơng tác chuẩn bị sau:
- Lắp đặt và kiểm tra thiết bị khoan, máy trộn Bentonit và máy bơm Bentonit.
- Lắp đƣờng ống dẫn dung dịch bentonite từ máy trộn và bơm ra đến miệng hố khoan, đồng thời lắp một đƣờng ống hút dung dịch bentonite về bể lọc.
- Điều chỉnh và định vị máy khoan nằm ở vị trí thăng bằng và thẳng đứng.
- Kiểm tra hệ thống điện nƣớc và các thiết bị phục vụ, đảm bảo cho quá trình thi cơng đƣợc liên tục khơng gián đoạn.
- Chuẩn bị dung dịch Bentonite:
Bentonite giữ ổn định thành vách, đảm bảo an tồn cho thành hố khi thi cơng.
- Đƣa thiết bị khoan vào vị trí: tim mũi khoan, gầu khoan phải đúng tim cọc. Kiểm tra sự cân bằng của tháp khoan. Chèn chặt để trong quá trình khoan, xe khỏi dịch chuyển vị trí. - Hạ mũi khoan vào miệng hố, khi mũi khoan chạm đỉnh hố cho máy khoan bắt đầu quay với tốc độ quay ban đầu của mũi khoan chậm khoảng 14-16 (vịng/phút), sau đĩ
nhanh dần 18-22 (vịng/phút). Khi khoan đến độ sâu 4m thì tiến hành bơm dung dịch Bentonite vào hố khoan
SVTH: NGUYỄN TIẾN DUẪN Trang 126 cấp dung dịch Bentonite tạo thành áp lực giữ cho thành hố khoan khơng sập.
- Cao trình dung dịch Bentonite ít nhất phải cao hơn cao trình mực nƣớc ngầm ít nhất 1,5m. Sau mỗi lần lấy đất ra khỏi lịng hố khoan, dung dịch Bentonite lại đƣợc đƣa vào trong hố để chiếm chỗ. Khi cĩ hiện tƣợng thất thốt dung dịch trong hố khoan nhanh thì phải cĩ biện pháp xử lý kịp thời.
- Tốc độ khoan cùng phù hợp với loại đất.
- Trong quá trình khoan, chiều sâu hố khoan cĩ thể ƣớc tính nhờ cuộn cáp hoặc chiều dài cần khoan. Để xác định chính xác hơn ngƣời ta dùng một quả dọi đáy bằng đƣờng kính khoảng 5 cm buộc vào đầu thƣớc dây thả xuống đáy để đo chiều sâu hố đào và cao trình bê tơng trong quá trình đổ.
- Trong quá trình khoan, phải kiểm tra độ thẳng đứng của cọc thơng qua cần khoan. Giới hạn độ nghiêng cho phép của cọc khơng vƣợt quá 1%.
Xác nhận độ sâu hố khoan và xử lý cặn sạch đáy hố khoan
* Xác nhận độ sâu hố khoan.
- Khi tính tốn ngƣời ta chỉ dựa vào một vài mũi khoan khảo sát địa chất để tính tốn độ
sâu trung bình cần thiết của cọc nhồi. Trong thực tế thi cơng do mặt cắt địa chất cĩ thể thay đổi, các địa tầng cĩ thể khơng đồng đều giữa các múi khoan nên khơng nhất thiết phải khoan đúng nhƣ độ sâu thiết kế đĩ quy định mà vẫn cĩ sự điều chỉnh.
- Trong thực tế, ngƣời thiết kế chỉ quy định địa tầng và cao độ đặt đáy cọc. Để xác định chính xác điểm dừng ngƣời ta dùng một quả dọi đáy bằng đƣờng kính khoảng 5cm buộc vào đầu thƣớc dây thả xuống đáy để đo chiều sâu hố đào và kết hợp lấy mẫu
cho từng địa tầng khác nhau trong quá trình khoan và ở đoạn cuối cùng nên lấy mẫu cho từng gầu khoan.
* Xử lý cặn lắng đáy hố khoan:
- Ảnh hƣởng của cặn lắng đối với chất lƣợng cọc: Cọc khoan nhồi chịu tải trọng rất lớn nên để đọng lại dƣới đáy hố khoan bùn đất hoặc bentonite ở dạng bùn nhão sẽ ảnh
hƣởng chất lƣợng cọc, gây sụt lún cho kết cấu bên trên, làm cho cơng trình bị dịch chuyển gây biến dạng và nứt. Vì thế mỗi cọc đều phải đƣợc xử lí cặn lắng rất kỹ lƣỡng.
- Cĩ hai loại cặn lắng:
+ Cặn lắng hạt thụ: Trong quá trình tạo lỗ đất cát rơi vải hoặc khơng kịp đƣa lên sau khi ngừng khoan sẽ lắng xuống đáy hố. Loại lắng này tạo bởi các hạt cĩ đƣờng kính tƣơng đối to, nếu lắng đọng xuống đáy thì rất khĩ moi lên.