PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Do trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt hạn chế như: Cọc BTCT thường hay xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc do biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông. Cọc BTCT thường khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảm khả năng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong các môi trường ăn mòn mạnh. Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có các ưu điểm mà cọc bê tông cốt thép thường không đáp ứng được với các ưu điểm: Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt). Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặc chắc chịu được tải trọng cao không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến trọng lượng của cọc giảm.
Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về kinh tế. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về giải pháp thi công cọc ống bê tông ứng suất trước. 2 Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho các công trình xây dựng.
Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quả cao.Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu giải pháp thi công cọc ly tâm ứng suất trước bằng Robot. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Với điều kiện thực tế xây dựng xây dựng hiện nay đại đa số các công trình đều sử dụng cọc cho xử lý nền nhất là cọc ống cọc Ly tâm ứng suất trước nên việc nghiên cứu đề tài này hoàn toàn áp dụng được cho thực tiễn 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CỌC ỐNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG ÉP CỌC BẰNG ROBOT 1.1 Khái niệm về cọc ống ly tâm dự ứng lực - Định nghĩa. Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước là cọc được chế tạo với bê tông mác cao từ 60Mpa đến 85 Mpa trong nhà máy, với dây chuyền công nghệ cao. Trong đó cọc được đổ bê tông với định lượng đã được tính toán trước vào trong khuôn thép bịt kín và được căng kéo thép trước.
Bệ căng neo giữ thép chính là ván khuôn cọc và được quay ly tâm ở tốc độ cao bê tông được văng đều ra bên ngoài tạo thành phần thân cọc theo hình tròn rỗng và được trưng hấp trong bể cao áp từ 6 giờ đến 8 giờ sau đó được tháo dỡ ván khuôn và có thể vận chuyển được ngay khi tháo ván khuôn đến bãi tập kết. - Phân loại cọc Cọc bê tông li tâm ứng lực trước thường PC là cọc bê tông li tâm ứng lực trước được sản suất bằng phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B40 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC là cọc bê tông li tâm ứng lực trước được sản suất bằng phương pháp quay li tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60 - Cấu tạo: 4 chiÒu dµi cäc ®- ê n g k Ýn h c ä c 30x50=1500 a100 30x50=1500 ThÐp b¶n § - êng kÝnh lç luån thÐp vßng «m ®Çu cäc lí p bt b¶o vÖ chiÒu dµy kho¶ng c¸ ch tim thÐo chñ ThÐp b¶n kho¶ng c¸ ch rçng B B mÆt bÝch cäc ®- êng kÝnh cäc sè l- î ng vµ ®- êng kÝnh thÐp thÐp ®ai chiÒu dµy cäc b¶o vÖ lí p bt § - êng kÝnh lç rçng § - êng kÝnh cäc chiÒu cao vßng «m MÆt c ¾t a -a c h i t iÕt mÆt b Ýc h MÆt c ¾t b -b ThÐp b¶n mòi cäc § - êng hµn nèi cäc ThÐp b¶n h mòi cäc § - êng kÝnh cäc § - êng hµn h c c § - êng kÝnh cäc § - êng kÝnh cäc § - êng kÝnh mòi cäc chieu cao mui MÆt c ¾t c -c c h i t iÕt h µn n è i 2 ®o ¹ n c h i t iÕt mò i c ä c Hình 1.1 Chi tiết cấu tạo cọc - Phạm vi áp dụng: Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực xây dựng từ nhà ở dân dụng, nhà xưởng công nghiệp, nhà máy đến các công trình bến cảng, và thủy lợi… - Ƣu nhƣợc điểm: a. Ưu điểm Cọc được sản xuất trong nhà máy bằng quy trình khép kín nên chất lượng cọc ổn định, dễ kiểm soát khi thi công và đảm bảo chất lượng Do bê tông được ứng suất trước nên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ không bị biến dạng, bị nứt trong quá trình vận chuyển, lắp dựng và sử dụng. Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho bê tông của cọc đặc chắc chịu được tải trọng cao, không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate trong giai đoạn khai thác công trình.
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện bê tông và cốt thép dẫn đến trọng lượng cọc giảm thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công lên hiệu quả kinh tế cao hơn cọc thông thường. Cọc có chiều dài lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có ít mối nối hơn 5 Sức chịu tải theo đất nền tăng do: Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả năng chịu tải. Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều. Theo Terzaghi tính toán về sức kháng mũi của cọc thì.
Sức kháng mũi của cọc tròn tăng so với cọc vuông vì tăng hệ số từ 0,4 lên 0,6. Việc sử dụng bê tông cường độ cao sẽ làm giảm kích thước ngang của cấu kiện, giảm trọng lượng của cấu kiện, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế, kỹ thuật Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn. Nhược điểm: Khả năng chịu cắt của cọc tương đối kém Khả năng chịu tải trọng do đập kém Cọc chỉ nên được ứng dụng tại những địa điểm có điều kiện địa chất tương đối ổn định mềm có thể đóng ép trực tiếp được, nhưng vùng có lớp đá phong hóa hoặc cát chặt phải dùng biện pháp khoan dẫn Kinh phí đầu tư nhà máy lớn Hình 1.2 Cọc ly tâm ứng suất trước 6 1. Các biện pháp thi công hạ cọc hiện hành Hiện có nhiều phương pháp thi công hạ cọc ly tâm ứng suất trước cụ thể: 1.1 Ép tĩnh: là phương pháp ép bằng máy ép thủy dùng lực nén vào đầu cọc ép cọc xuống đất.3 Máy ep tĩnh theo phương cổ điển *Ưu điểm: - Không gây ra tiếng động lớn *Nhược điểm: - Không ép được cọc đường kính lớn và tải trọng lớn - Thời gian thi công chậm do phải xếp tải bằng cẩu phục vụ - Không gian cho hàn nối cọc hẹp rất khó 1.
Đóng: là phương pháp sử dụng búa đóng để hạ cọc 7 Hình 1.4 Máy đóng cọc * Ưu điểm: - Đóng được cọc đường kính lớn với tải trọng cao. - Hạ cọc vào trong đất nhanh * Nhược điểm: - Gây tiếng động và rung lớn - Thường hay làm vỡ đầu cọc 1. Ép cọc bằng phương pháp sói nước: Cọc Ly tâm rỗng nên có thể dùng phương pháp sói nước vào trong lòng cọc để hạ cọc * Ưu điểm: - Thi công được những khu vực giáp ranh với sông biển ít phải xử lý mặt bằng hơn các biện pháp khác, chủ yếu phụ thuộc vào tầm với của thiết bị thi công. * Nhược điểm: 8 - Không thi công được cọc ở độ sâu lớn 1.
Rung hạ cọc: Sử dụng búa rung để hạ cọc * Ưu điểm: - Không gây tiếng ồn lớn * Nhược điểm: - Phương pháp này thường chỉ sử dụng cho các khu vực có địa chất yếu và cọc sử dụng cho công trình là cọc ma sát - Không rung hà được cọc có đường kính và chiều sâu lớn 1. Khoan thả: Dùng phương pháp khoan dẫn lấy đất nên trước sau đó đổ một lượng vữa bê tông mác thấp xuống hố khoan sau đó hạ cọc xuống, phương pháp này chủ yếu dùng cho các vùng đất lớp trên yếu lớp dưới cứng, cần đặt mũi cọc ngàm với lớp đá cứng.5 Máy khoan tạo lỗ cọc * Ưu điểm: - Cọc được khoan tạo lỗ trước không cần phải tác động lực lớn nên thân cọc nên rất an toàn cho cọc khi hạ vào đá * Nhược điểm: - Chi phí thi công đắt - Thời gian thi công chậm - Phải vận chuyển đất khoan đổ đi 1. Ép cọc bằng Robot: là phương pháp ép tĩnh theo phương pháp ép ôm sử dụng các chấu là các tấm thép cong theo hình cọc ôm lấy thân cọc ép cọc xuống đất * Tính năng của Robot: Robot ép cọc có rất nhiều tính năng nổi bật trong công nghệ ép cọc như: - Có khả năng tự hành di chuyển ngang, dọc, xoay máy trong ép cọc rất thuận tiện trong thi công. - Tự cẩu hạ cọc và cẩu cọc vào bộ phận ép mà không cần nhờ đến cẩu hỗ trợ bên ngoài - Do tính năng ép ôm bằng các má kẹp ôm lấy thân cọc rồi ép xuống nên có khả năng ép được cọc dài, đoạn cọc dài bao nhiêu phụ thuộc vào sức nâng của cẩu cẩu được vào bộ phận nồng ép.
- Lực ép là tĩnh nên rất giảm thiểu được tiếng ồn - Có khả năng ép cọc được đường kính lớn, hiện nay đến đường kính 600mm và lực ép nên đến xấp xỉ 1000 tấn. - Thân máy rộng dài và rộng lên rất vững không sợ bị lật khi ép tải cao bênh máy 10 Hình 1.
