II. Thi cụng cọc khoan nhồi:
2.4. Lựa chọn phương phõp thi cụng cọc khoan nhồ
Từ cõc phđn tớch trớn cựng với sự ứng dụng thực tế vă mức độ cú mặt thực tế cụng nghệ trớn thị trường Việt Nam hiện nay ta chọn phương phõp thi cụng tạo lỗ bằng gầu xoay kết hợp với dung dịch vữa sĩt Bentonit giữ võch hố khoan.
Cụng tõc thi cụng cọc khoan nhồi được tiến hănh trớn một diện tớch xđy dựng lă 1566 m2. Số lượng cọc khoan nhồi lă 129 cọc cú đường kớnh lă 0,8m, cột cú kớch thước 100 x 100 cm tại chđn cột.
Quy trỡnh thi cụng được thể hiện theo sơ đồ sau :
2.4.1. Cụng tõc chuẩn bị :
Trước khi tiến hănh thi cụng cọc ta phải thực hiện một số cụng tõc sau: 2.4.1.1. Vệ sinh mặt bằng cụng trỡnh: Cung cấp nước. Trộn vữa Ben- -tonite Bể chứa dung dịch bentonit Chuẩn bị mặt bằng , định vị tim cọc Xử lý bentonit thu hồi
Đưa mõy khoan văo đỳng vị trớ
Thu hồi bentonit Khoan một chỳt để , chuẩn bị hạ ống võch Bớ tụng thương phẩm. Hạ ống võch t l ng thĩp , treo v h n nh Đặ ồ ă ă đị v ị l ng thĩp v o ng võch.ồ ă ố
Khoan tới độ sđu thiết kế
Đặt ống bơm vữa bớ tụng vă đặt bơm thu hồi vữa sĩt Bentonite
Thổi rửa, lăm sạch đõy lỗ khoan
Lăm sạch lần 2
Kiểm tra vị trớ cọc bằng mõy kinh vĩ .
Đổ bớ tụng
Kiểm tra độ thẳng cần khoan (Kely) bằng mõy kinh vĩ.
Cắt cốt thĩp , rỳt ống võch.
Theo dừi độ thẳng Kely.
Kiểm tra vị trớ cọc, độ lệch tđm của cọc.
Kiểm tra chiều dăi ống Tremie , cõch đõy cọc 25cm.
Lấy mẫu đất , so sõnh với tăi liệu thiết kế.
Kiểm tra lần cuối chiều sđu lỗ khoan. Kiểm tra đất cõt trong gầu lăm sạch , Đo chiều sđu bằng thước vă quả dọi.
Kiểm tra độ sụt bớ tụng
(17±2cm). Kiểm tra độ dđng
bớ tụng để thõo ống Treme (đầu ống cõch mặt bớ tụng
1,5ữ3m).
Kiểm tra cao độ bớ tụng. Kiểm tra chất lượng cọc
α β B A M H K N a b
Để đảm bảo cho việc thi cụng được an toăn ,cũng như đảm bảo chất lượng trong quõ trỡnh thi cụng thỡ trước khi thi cụng cõc cụng tõc khõc ta phải tiến hănh vệ sinh mặt bằng cụng trỡnh :dọn cỏ rõc ,chuẩn bị tuyến giao thụng cho xe vận chuyển nguyớn vật liệu phục vụ cho quõ trỡnh thi cụng vă việc lưu
thụng trớn cụng trường.
2.4.1.2. Định vị cụng trỡnh :
Để định vị trớ của một điểm cần xõc định trớn mặt bằng ta lăm như sau:
Ta chọn điểm A nằm sõt đường Tổng lăm điểm mốc. Đặt mõy kinh vĩ tại điểm A lấy hướng lă điểm mốc B .Mở gúc bằng α, ngắm về hướng điểm M, cố định hướng vă đo khoảng cõch a theo hướng xõc định của mõy sẽ xõc định chớnh xõc điểm M. Đưa mõy đến điểm M vă ngắm về điểm A, cố định hướng vă mở một gúc β xõc định hướng điểm N. Theo hướng xõc định đo chiều dăi b từ M sẽ xõc định điểm N. Tiếp tục như vậy ta sẽ định vị được cụng trỡnh trớn mặt bằng xđy dựng.
2.4.1.3.Giõc múng:
Đồng thời với quõ trỡnh định vị,
xõc định cõc trục chi tiết trung gian giữa MN vă NK. Tiến hănh tương tự để xõc định chớnh xõc giao điểm của cõc trục vă đưa cõc trục ra ngoăi phạm vi thi cụng múng, cố định cõc mốc bằng cột bớ tụng chụn sđu xuống đất.
2.4.1.4. Xõc định tim cọc:
Sau khi giõc múng cụng trỡnh, trước khi khoan căn cứ văo cõc trục đờ được xõc định tiến hănh định vị cõc tim cọc như sau:
Đặt hai mõy kinh vĩ tại hai điểm mốc A ,B nằm trớn hai trục vuụng gúc nhau.Tại đú hai cụng nhđn trắc đạt ngắm hai tia vuụng gúc nhau ,điểm giao nhau của hai hỡnh chiếu hai tia lă tim cọc cần xõc định.
Sau khi định vị xong tim cọc, đưa mõy khoan văo vị trớ để khoan mồi một đoạn khoảng 0,5 để hạ ống võch.
Sau khi định vị xong vị trớ tim cọc, quõ trỡnh hạ ống võch được thực hiện bằng thiết bị rung. Đường kớnh ống D = 0,8m. Mõy rung kẹp chặt văo thănh ống vă từ từ ấn xuống; khả năng chịu cắt của đất sẽ giảm đi do sự rung động của thănh ống võch. Ống võch được hạ xuống độ sđu thiết kế (6 m). Trong quõ trỡnh hạ ống, việc kiểm tra độ thẳng đứng được thực hiện liớn tục bằng cõch điều chỉnh vị trớ của mõy rung thụng qua cẩu. 2.4.2. Hạ ống võch: Mỏy kinh vĩ 1 Mỏy kinh vĩ 2 Tim cọc Cọc gỗ Đinh 15 00 1500 A B
2.4.2.1. Thiết bị:
Ống võch cú kớch thước vă cấu tạo như sau:
55006000 6000 80 0 ỉ 800 500
Bỳa rung được sử dụng cú nhiều loại. Cú thể chọn đại diện bỳa rung ICE 416. Bảng dưới đđy cho biết chế độ rung khi điều chỉnh vă khi rung mạnh của bỳa rung ICE 416. Chế độ Thụng số Tốc độ động cơ (vũng/ phỳt) Âp suất hệ kẹp (bar) Âp suất hệ rung (bar) Âp suất hệ hồi (bar) Lực li tđm (tấn) Nhẹ 1800 300 100 10 ≈50 Mạnh 2150 ữ 2200 300 100 18 ≈64
Bỳa rung để hạ võch chống tạm lă bỳa rung thuỷ lực 4 quả lệch tđm từng cặp 2 quả quay ngược chiều nhau, giảm chấn bằng cao su. Bỳa do hờng ICE (International Construction Equipment) chế tạo với cõc thụng số kỹ thuật sau:
Thụng số Đơn vị Giõ trị Model KE – 416 Moment lệch tđm Kg.m 23 Lực li tđm lớn nhất KN 645 Số quả lệch tđm 4 Tần số rung Vũng/ phỳt 800, 1600 Biớn độ rung lớn nhất Mm 13,1 Lực kẹp KN 1000
Cụng suất mõy rung KW 188
Lưu lượng dầu cực đại Lớt/ phỳt 340
Âp suất dầu cực đại Bar 350
Trọng lượng toăn đầu rung Kg 5950
Kớch thước phủ bỡ: - Dăi - Rộng - Cao mm mm mm 2310 480 2570 Trạm bơm: động cơ Diezel tốc
2.4.2.2. Quõ trỡnh hạ ống võch: - Đăo hố mồi :
Khi hạ ống võch của cọc đầu tiớn, thời gian rung đến độ sđu 6m, kĩo dăi khoảng 10 phỳt, quõ trỡnh rung với thời gian dăi, ảnh hưởng toăn bộ cõc khu vực lđn cận. Để khắc phục hiện tượng trớn, trước khi hạ ống võch người ta dựng mõy đăo thủy lực, đăo một hố sđu 2,5m rộng 1,5x1,5m ở chớnh vị trớ tim cọc. Sau đú lấp đất trả lại. Loại bỏ cõc vật lạ cú kớch thước lớn gđy khú khăn cho việc hạ ống võch (casing) đi xuống. Cụng đoạn năy tạo ra độ xốp vă độ đồng nhất của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiệu chỉnh vă việc nđng hạ casine thẳng đứng đỳng tđm.
- Chuẩn bị mõy rung:
Dựng cẩu chuyển trạm bơm thủy lực, ống dẫn vă mõy rung ra vị trớ thi cụng.
- Lắp mõy rung văo ống võch:
Cẩu đầu rung lắp văo đỉnh casine, cho bơm thủy lực lăm việc, mở van cơ cấu kẹp để kẹp chặt mõy rung với casine, õp suất kẹp đạt 300bar, tương đương với lực kẹp 100 tấn, cho rung nhẹ để rỳt casine đưa ra vị trớ tđm cọc.
- Rung hạ ống võch:
Từ hai mốc kiểm tra đặt thước để chỉnh cho võch casine văo đỳng tim. Thả phanh cho võch cắm văo đất, sau đú lại phanh giữ. Ngắm kiểm tra độ thẳng đứng. Cho bỳa rung chế độ nhẹ, thả phanh từ từ cho võch chống đi xuống, vừa rung vừa kiểm tra độ nghiớng lệch (nếu casine bị nghiớng, xớ dịch ngang thỡ dựng cẩu lõi cho
casine thẳng đứng vă đỳng tđm) cho tới khi xuống hết đoạn dẫn hướng 2,5m. Bắt đầu tăng cho bỳa hoạt động ở chế độ mạnh, thả phanh chựng cõp để casine xuống với tốc độ lớn nhất.Võch chống được rung cắm xuống đất tới khi đỉnh của nú cõch mặt đất 6m thỡ dừng lại. Xả dầu thuỷ lực của hệ rung vă hệ kẹp, cắt mõy bơm. Cẩu bỳa rung đặt văo giõ. Cụng đoạn hạ ống hoăn tất.
Chỳ ý: Khi hạ ống võch nếu õp lực ở đồng hồ lớn thỡ ta phải thử nhổ ngược lại vă nhổ ống võch lớn chừng 2cm, nếu cụng việc năy dễ dăng thỡ ta mới được phĩp đúng ống dẫn xuống tiếp.
Do ống võch cú nhiệm vụ dẫn hướng cho cụng tõc khoan vă bảo vệ thănh hố khoan khỏi bị sụt lở của lớp đất yếu phớa trớn, nớn ống võch hạ xuống phải đảm bảo thẳng đứng. Vỡ vậy, trong quõ trỡnh hạ ống võch việc kiểm tra phải được thực hiện liớn tục bằng cõc thiết bị đo đạc vă bằng cõch điều chỉnh vị trớ của bỳa rung thụng qua cẩu.
2.4.3. Khoan tạo lỗ:
Quõ trỡnh năy được thực hiện sau khi đặt xong ống võch tạm.
2.4.3.1. Mõy thi cụng:
Độ sđu hố khoan so với mặt bằng thi cụng (cốt – 1,0 m) lă 38,0 m; cú một loại cọc đường kớnh D = 800 .
Chiều dăi giõ khoan(m) 19 Đường kớnh lỗ khoan
(mm) 600ữ1500
Chiều sđu khoan(m) 43 Tốc độ quay(vũng/phỳt) 12ữ24 Mụ men quay(KNm) 40ữ51 Trọng lượng(T) 36,8 Âp lực lớn đất(MPa) 0,017 10 11 12 1 3 4 5 9 10 12 8 7 6 2 3710 4490 4350 13 00 0 20 62 0 19 45 26 70 52 10 37 70 45 60 99 5 31 75 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -Mõy trộn Bentụnite:
Mõy trộn theo nguyớn lý khuấy bằng õp lực nước do bơm ly tđm:
Loại mõy BE-15A
Dung tớch thựng trộn(m3) 1,5
Lưu lượng (l/phỳt) 2500
Âp suất dũng chảy (kN/m2) 1,5
-Thiết bị cấp nước:
Gồm hai mõy cụng suất 5, 5 KW với cụng 1 m3/phỳt trong đú chỉ sử dụng một mõy, cũn mõy kia dự phũng. Lượng nước lấy từ nguồn cung cấp nước chung của thănh phố. Đường ống dẫn nước đến mõy bơm cú đường kớnh ( 25, với lượng nước 0,08 m3/phỳt. Ngoăi ra để rửa ống chống vă ống dẫn bớ tụng cú đường ống cấp nước đường kớnh ( 25. Xõc định dung lượng bể lắng: Để kể đến nhđn tố rũ rỉ vă đủ để lắng đọng thỡ dung tớch phải bằng 1,5 thể tớch của hố khoan.
- Thiết bị điện: Cõc thiết bị điện vă điện lượng ghi ở bảng sau: Mõy hăn điện 2 mõy 10 KWA Dựng hăn rồng thĩp nối thĩp Mõy trộn Bentonit
Bơm nước 2 mõy 5,5 KW Dựng để cấp nước xử lý bựn, rửa vậtliệu
Mụ tơ điện 1 mõy 100 KW
Mõy nĩn khớ 7m3/phỳt Dựng thổi rửa
Bỳa rung chấn động 30 KW Dựng đúng ống giữ thănh
Đỉn pha 3 KW Chiếu sõng
2.4.3.2. Cụng tõc chuẩn bị:
Trước khi tiến hănh khoan tạo lỗ cần thực hiện một số cụng tõc chuẩn bị như sau:
- Lắp đường ống dẫn dung dịch bentonite từ mõy trộn vă bơm ra đến miệng hố khoan, đồng thời lắp một đường ống hỳt dung dịch bentonite về bể lọc.
- Trải tụn dưới hai bõnh xớch mõy khoan để đảm bảo độ ổn định của mõy trong quõ trỡnh lăm việc, chống sập lở miệng lỗ khoan. Việc trải tụn phải đảm bảo khoảng cõch giữa 2 mĩp tụn lớn hơn đường kớnh ngoăi cọc 10cm để đảm bảo cho mỗi bớn rộng ra 5cm.
- Điều chỉnh vă định vị mõy khoan nằm ở vị trớ thăng bằng vă thẳng đứng; cú thể dựng gỗ mỏng để điều chỉnh, kớ dưới dải xớch. Trong suốt quõ trỡnh khoan luụn cú 2 mõy kinh vĩ để điều chỉnh độ thăng bằng vă thẳng đứng của mõy vă cần khoan.
- Kiểm tra, tớnh toõn vị trớ để đổ đất từ hố khoan đến cõc thiết bị vận chuyển lấy đất mang đi.
- Kiểm tra hệ thống điện nước vă cõc thiết bị phục vụ, đảm bảo cho quõ trỡnh thi cụng được liớn tục khụng giõn đoạn.
2.4.3.3. Yớu cầu đối với dung dịch Bentonite.
Bentonite lă loại đất sĩt thiớn nhiớn, khi hoă tan văo nước sẽ cho ta một dung dịch sĩt cú tớnh chất đẳng hướng, những hạt sĩt lơ lửng trong nước vă ổn định trong một thời gian dăi. Khi một hố đăo được đổ đầy bentonite, õp lực dư của nước ngầm trong đất lăm cho bentonite cú xu hướng rũ rỉ ra đất xung quanh hố. Nhưng nhờ những hạt sĩt lơ lửng trong nú mă quõ trỡnh thấm năy nhanh chúng ngừng lại, hỡnh thănh một lớp võch bao quanh hố đăo, cụ lập nước vă bentonite trong hố. Quõ trỡnh sau đú, dưới õp lực thuỷ tĩnh của bentonite trong hố thănh hố đăo được giữ một cõch ổn định. Nhờ
khả năng năy mă thănh hố khoan khụng bị sụt lở đảm bảo an toăn cho thănh hố vă chất lượng thi cụng. Ngoăi ra, dung dịch bentonite cũn cú tõc dụng lăm chậm lại việc lắng xuống của cõc hạt cõt ... ở trạng thõi hạt nhỏ huyền phự nhằm dễ xử lý cặn lắng.
Tỉ lệ pha Bentonite khoảng 4%, 20ữ50 Kg Bentonite trong 1m3 nước.
Dung dịch Bentonite trước khi dựng để khoan cần cú cõc chỉ số sau (TCXDVN 326-2004): + Độ pH >7. + Dung trọng: 1,05-1,15 T/m3. + Độ nhớt: 18-45 giđy. + Tỷ lệ chất keo > 95%. + éộ dăy õo sĩt 1ữ3 mm / 30 phỳt + Hăm lượng cõt: <6%. 2.4.3.4. Cụng tõc khoan Hạ mũi khoan:
- Mũi khoan được hạ thẳng đứng xuống tđm hố khoan với tốc độ khoảng 1,5m/s. - Gúc nghiớng của cần dẫn từ 78,50ữ830, gúc nghiớng giõ đỡ ổ quay cần Kelly cũng phải đạt 78,50ữ830 thỡ cần Kelly mới đảm bảo vuụng gúc với mặt đất.
- Mạch thuỷ lực điều khiển đồng hồ phải bõo từ 45ữ55 (kg/cm2). Mạch thuỷ lực quay mụ tơ thuỷ lực để quay cần khoan, đồng hồ bõo 245 (kg/cm2) thỡ lỳc năy mụ men quay đờ đạt đủ cụng suất.
Việc khoan:
- Khi mũi khoan đờ chạm tới đõy hố mõy bắt đầu quay.
- Tốc độ quay ban đầu của mũi khoan chậm khoảng 14-16 vũng/phỳt, sau đú nhanh dần 18-22 vũng/phỳt.
- Trong quõ trỡnh khoan, cần khoan cú thể được nđng lớn hạ xuống 1-2 lần để giảm bớt ma sõt thănh vă lấy đất đầy văo gầu.
- Nớn dựng tốc độ thấp khi khoan (14 v/p) để tăng mụ men quay. Khi gặp địa chất rắn khoan khụng xuống nớn dựng cần khoan xoắn ruột gă (auger flight) cú lắp mũi dao (auger head ) để tiến hănh khoan phõ nhằm bảo vệ mũi dao vă bảo vệ gầu khoan; sau đú phải đổi lại gầu khoan để lấy hết phần phụi bị phõ.
- Chiều sđu hố khoan được xõc định thụng qua chiều dăi cần khoan.
Việc rỳt cần khoan được thực hiện khi đất đờ nạp đầy văo gầu khoan; từ từ rỳt cần khoan lớn với tốc độ khoảng 0,3 ữ 0,5 m/s. Tốc độ rỳt khoan khụng được quõ nhanh sẽ tạo hiệu ứng pớt-tụng trong lũng hố khoan, dễ gđy sập thănh. Cho phĩp dựng 2 xi lanh ĩp cần khoan (kelly bar) để ĩp vă rỳt gầu khoan lấy đất ra ngoăi.
Đất lấy lớn được thõo dỡ, đổ văo nơi qui định vă vận chuyển đi nơi khõc.
Yớu cầu:
Trong quõ trỡnh khoan người lõi mõy phải điều chỉnh hệ thống xi lanh trong mõy khoan dể đảm bảo cần khoan luụn ở vị trớ thẳng đứng. Độ nghiớng của hố khoan khụng được vượt quõ 1% chiều dăi cọc .
Khi khoan qua chiều sđu của ống võch, việc giữ thănh hố được thực hiện bằng dung dịch bentonite.
Trong quõ trỡnh khoan, dung dịch bentonite luụn được đổ đầy văo lỗ khoan. Sau mỗi lần lấy đất ra khỏi lũng hố khoan, bentonite phải được đổ đầy văo trong để chiếm chỗ vă phải luụn cao hơn mực nước ngầm 1,5m. Như vậy chất lượng bentonite sẽ giảm dần theo thời gian do cõc thănh phầm của đất bị lắng đọng lại.
Khoan trong đất bờo hoă nước khi khoảng cõch mĩp cõc lỗ khoan nhỏ hơn 1.5m nớn tiến hănh cõch quờng 1 lỗ, khoan cõc lỗ nằm giữa hai cọc đờ đổ bớ tụng nớn tiến hănh sau ớt nhất 24 giờ từ khi kết thỳc đổ bớ tụng. ( theo TCXDVN 326-2004)
2.4.3.5. Kiểm tra hố khoan:
Sau khi khoan đến chiều sđu thiết kế, dừng khoảng 30 phỳt để đo độ lắng. éộ lắng được xõc định bằng chớnh lệch chiều sđu giữa hai lần đo lỳc khoan xong vă sau 30 phỳt. Nếu độ lắng vượt quõ giới hạn cho phĩp thỡ tiến hănh vĩt bằng gầu vĩt vă xử lý