PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Công cuộc đổi mới và hiện đại hóa đất nước đang diễn ra mạnh mẽ trong đời sống xã hội đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế. Sự phát triển mạnh của kinh tế đòi hỏi ngày càng cấp bách đầu tư xây dựng và mở rộng cơ sở hạ tầng. Đó là việc xây dựng mới và hiện đại hóa các khu công nghiệp, các nhà máy, các khu dân cư nhà cao tầng, các công trình giao thông như: cầu đường, bến cảng, kho hàng nặng.Quá trình xây dựng các công trình tại những vùng địa chất yếu, phức tạp đặt ra cho các chuyên gia, các kỹ sư xây dựng những thách thức trong việc tìm kiếm và áp dụng các giải pháp xử lý nền móng công trình trên nền địa chất phức tạp.
Ở nước ta hiện nay, phương án móng cọc được lựa chọn thiết kế cho hầu hết các công trình dân dụng và công nghiệp có tải trọng lớn trên nền đất yếu. Thi công cọc có nhiều giải pháp khác nhau, như dùng búa đóng cọc Diezen, dùng búa rung động hạ cọc dùng máy ép cọc tĩnh, cọc khoan nhồi bê tông cốt thép. Tuy nhiên tùy thuộc đặc điểm công trình, điều kiện địa chất mặt bằng thi công mỗi gải pháp cọc có những ưu điểm, nhược điểm riêng khác nhau. Móng cọc đúc sẵn do nhược điểm gây chấn động mạnh, tiếng ồn lớn hoặc ô nhiễm môi trường trong quá trình thi công cọc bằng búa đóng Diezen nên phạm vi sử dụng bị hạn chế trong xây dựng ở các thành phố hay khu vực đông dân cư; giải pháp ép trực tiếp hoặc khoan lỗ rồi hạ cọc đúc sẵn cũng có nhiều hạn chế như lực ép thường không lớn, kích thước cọc (đường kính, độ dài) không thể tăng tùy ý, dẫn tới sức chịu tải của loại cọc này cũng không lớn.
Do đó, giải pháp cọc khoan nhồi bê tông cốt thép ngày càng được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Đặc điểm công nghệ thi công cọc khoan nhồi là khoan tạo lỗ trong nền đất, giữ ổn định vách hố khoan bằng ống vách dung dịch bentonite. Sau đó tiến hành đúc cọc theo phương pháp đổ bê tông dưới nước. Do vậy có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thi công và có thể xảy ra nhiều sự cố, ảnh hưởng đến chất lượng cọc khoan nhồi.
Giải pháp cọc khoan nhồi xây dựng trên nền đá, hang động castơ có những khó khăn và sự cố riêng bên cạnh các sự cố thường gặp khi thi công trên nền 1 đất. Hiện nay chúng ta vẫn chưa có các quy chuẩn, tiêu chuẩn, các chỉ dẫn kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi trên nền đá. Do vậy tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi trên nền đá, áp dụng tại công trình nhà máy Xi măng Dầu khí 12-9.” để tìm hiểu, nghiên cứu thực trạng về công nghệ thi công cọc khoan nhồi trên nền đá; trên cơ sở công trình thực tế áp dụng, cũng nhằm đưa một số biện pháp kỹ thuật để hoàn thiện quy trình, công nghệ thi công, nâng cao công tác kiểm soát chất lượng, đẩy nhanh tiến độ thi công cọc trên nền đá. Mục đích của đề tài - Đề xuất một số biện pháp thi công cọc khoan nhồi trên nền đá - Nghiên cứu lựa chọn các biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi áp dụng tại dự án xi măng Dầu khí 12-9.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu các ứng dụng về quy trình thi công cọc khoan nhồi trên nền đá, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thi công, kiểm tra, kiểm soát chất lượng của cọc khoan nhồi trên nền đá. Phạm vi nghiên cứu Phân tích và đề xuất biện pháp kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi cho các hạng mục công trình tại dự án xi măng Dầu khí 12-9. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Để phân tích, nghiên cứu giải quyết vấn đề của đề tài, tác giả dự kiến sử dụng một số phương pháp sau: - Phương pháp kế thừa: Kế thừa các nghiên cứu lý luận khoa học, các dự án, các văn bản quy định của nhà nước liên quan đến đề tài.
- Phương pháp thống kê. - Phương pháp tổng hợp và phân tích thông tin. - Phương pháp chuyên gia: Tham vấn các chuyên gia trong lĩnh vực thi công. - Một số các phương pháp khác.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 1. Giới thiệu tổng quan về cọc khoan nhồi 1. Khái niệm, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng 1. Khái niệm Cọc khoan nhồi (hay còn gọi cọc đổ bê tông tại chỗ) được thi công theo một quy trình gồm nhiều công đoạn: dùng thiết bị máy khoan hoặc đào đất để tạo lỗ trong đất tới cao độ thiết kế, sử dụng dung dịch giữ thành hố khoan, thi công hạ lồng cốt thép vào trong lỗ khoan, đổ bê tông tại chỗ.
Cọc khoan nhồi được thiết kế có kích thước mặt cắt và chiều dài lớn (đường kính cọc tới 300cm, chiều dài cọc có thể dài đến 120m), sức chịu tải của cọc lớn thường từ 30 - 140 tấn trên một đầu cọc. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng a. Ưu điểm So với các loại cọc khác thì cọc khoan nhồi thi công thuận lợi trong các vùng lân cận công trình đã xây trước, trong khu đông dân cư. Quá trình thi công cọc nhồi có dung chấn nhỏ hơn so với cọc đóng, không gây tiếng ồn lớn, ít gây ảnh hưởng đến các công trình bên cạnh (lún sụt cục bộ).
Thi công cọc nhồi không gây hiện tượng trồi đất ở xung quanh, không đẩy các cọc sẵn có xung quanh sang ngang. Với đặc điểm thi công là công đoạn khoan tạo lỗ đi trước nên có thể kiểm tra lại điều kiện địa chất công trình của từng cọc và có thể đưa ra giải pháp thay đổi kích thước, chiều sâu để phù hợp với điều kiện địa chất công trình thực tế. Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá gốc mà giải pháp cọc đóng hoặc ép khả thi. Cọc có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn thi công bằng đóng hoặc ép cọc, do vậy sức chịu tải cọc khoan nhồi thường lớn hơn nhiều so với các giải pháp móng cọc khác.
3 Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (cùng các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn. Cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính nhỏ có độ ổn định cao hơn nhiều so với ép cọc bê tông cốt thép. Giá thành ngang bằng hoặc rẻ hơn (tùy vào điều kiện công trình cụ thể). Do vậy khoan nhồi bê tông cốt thép được sử dụng khá rộng rãi.
Nhược điểm Giá thành trên 1m dài cọc hiện vẫn còn cao so với các giải pháp cọc đóng, cọc ép, cọc rung hạ (trong điều kiện tải trọng công trình không quá lớn). Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi thường chỉ thực hiện được sau khi đã thi công xong cọc. Chi phí cho thiết bị kiểm tra chất lượng và các thí nghiệm thử tải cọc khá cao, yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Suất huy động cường độ vật liệu cấu tạo cọc thấp.
Chất lượng cọc tùy thuộc nhiều vào trình độ và công nghệ thi công bê tông cọc. Trong tính toán mức độ chiết giảm ma sát mặt bên cọc và sức kháng mũi cọc nhiều hơn so với các loại cọc khác. Quá trình thi công dễ sụt thành vách lỗ khoan, điều này ảnh hưởng đến tính chất làm việc của đất xung quanh cọc, tại chân cọc, làm thay đổi kích thước tiết diện cọc, tăng khối lượng bê tông và trọng lượng bản thân cọc. Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoan nhồi cao hơn nhiều so với móng cọc khác.
Khảo sát chi tiết về các tính chất cơ-lý- hoá của đất, nước ngầm, cần dự báo đúng về các hiện tượng cát chảy, đất sập,. Phạm vi áp dụng Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ. Thích hợp cho các công trình cầu lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất yếu hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp. 4 Thích hợp cho nền móng các công trình xây dựng trong thành phố hay trong các khu vực dân cư đông đúc vì đảm đảo được các vấn đề về môi trường cũng như tiến độ thi công công trình.
Thích hợp cho móng công trình có tải trọng lớn như: Nhà cao tầng có tầng ngầm, các công trình cầu (cầu dầm giản đơn, cầu khung T, cầu dầm liên hợp liên tục, cầu treo dây xiên, nhất là khi kết cấu nhịp siêu tĩnh vượt khẩu độ lớn, tải trọng truyền xuống móng lớn mà lại yêu cầu nghiêm ngặt về độ lún). Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cọc khoan nhồi a. Biện pháp thi công - Trình độ quản lý của ban điều hành tại công trường. - Trình độ, nghiệp vụ, năng lực của đội ngũ cán bộ kỹ thuật: Kỹ sư điều hành thi công tại công trường, tay nghề công nhân làm việc.
- Thiết bị máy móc thi công tại công trường có thích hợp với các điều kiện thi công cụ thể hay không. Điều kiện địa chất tại địa điểm công trình xây dựng - Đối với đất nền đất sét: Hố đào không bị sạt lở, ảnh hưởng không nhiều đến chất lượng bê tông cọc. - Đối với đất nền đất cát: Ảnh hưởng đến chất lượng thi công cọc, độ cứng của thành vách thường không ổn định. - Đối với đất nền đất bùn nhão: Ảnh hưởng rất lớn đến việc thi công cọc.
Do độ cứng của thành vách không đảm bảo, dễ sạt lở. - Đối với nền đá, hang castơ, địa chất phức tạp thời gian khoan tạo lỗ lâu, đòi hỏi thiết bị chuyên dùng, hiện tại chưa có chỉ dẫn cụ thể lựa chọn thiết bị thi công khoan qua nền đá, hang castơ, biện pháp thi công bê tông cần tính toán lựa chọn cho phù hợp, hiệu quả và đảm bảo chất lượng. Tiến độ thi công Tiến độ thi công phải tuân thủ theo đúng TCVN để đảm bảo chất lượng cọc. Việc đẩy nhanh tiến độ thi công nhanh hoặc thi công quá chậm dẫn đến những sai sót trong quá trình thi công, có thể dẫn đến sạt lở thành vách hố đào trong quá trình thi công bê tông.
Quy trình thi công cọc khoan nhồi [1] Công nghệ thi công cọc khoan nhồi thường bao gồm 10 công đoạn chính như sau, minh họa trong hình vẽ 1.