Phân tích lựa chọn công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi đường kính lớn thích hợp trong điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp luận án thạc sĩ khoa học kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cầu

Phân tích lựa chọn công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi đường kính lớn phù hợp trong điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, ứng dụng trong xây dựng cầu.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Hùng
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Đức Nhiệm
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Xây dựng cầu, tunnel trên đường giao thông
• Đề tài: Phân tích lựa chọn công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi đường kính lớn thích hợp trong điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG MẢNG CÁC KHOAN NHỒI TRONG XÂY DỰNG
• 1.1. Tổng quan về các khoan nhồi và tình hình ứng dụng
• 1.2. Đặc điểm, trình tự công nghệ thi công các khoan nhồi
• 1.3. Các khoan nhồi đường kính lớn trong xây dựng cầu
• 1.4. Các vấn đề liên quan đến chất lượng và sự cố công trình khi thi công trong vùng có điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp
• 2. CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG MẢNG CÁC KHOAN NHỒI TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN PHỨC TẠP
• 2.1. Các công nghệ thi công các khoan nhồi đường kính lớn trong xây dựng cầu trong thời gian vừa qua
• 2.2. Một số trường hợp thực tế thi công các khoan nhồi mẽ trụ cầu trong vùng có điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp
• 2.3. Phân tích các sự cố thường gặp khi thi công các khoan nhồi trong vùng có điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp
• 2.4. Lựa chọn giải pháp, công nghệ thích hợp thi công các khoan nhồi đường kính lớn trong điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp
• 3. CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CẦU THỰC TẾ CÓ MẢNG CÁC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH LỚN THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN PHỨC TẠP
• 3.1. Công trình cầu Trung Hà
• 3.2. Công trình cầu Tạ khoa
• 3.3. Công trình cầu Thanh Trì
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi

Công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi đã trở thành giải pháp chủ yếu trong xây dựng các công trình lớn như cầu, nhà cao tầng, và bến cảng. Đặc biệt, trong điều kiện địa chất phức tạp, công nghệ này đã chứng minh được hiệu quả vượt trội. Cọc khoan nhồi có thể đạt đường kính lên đến 3m và độ sâu khoan từ 40 đến 100m, phù hợp với các nền đất yếu hoặc địa tầng thay đổi phức tạp. Công nghệ này không chỉ giải quyết các vấn đề kỹ thuật mà còn tạo thế chủ động trong thi công các công trình giao thông lớn.

1.1. Đặc điểm và quy trình thi công cọc khoan nhồi

Quy trình thi công cọc khoan nhồi bao gồm nhiều công đoạn: khoan tạo lỗ, hạ lồng cốt thép, và đổ bê tông tại chỗ. Kỹ thuật thi công móng này cho phép kiểm tra lại điều kiện địa chất và điều chỉnh kích thước cọc phù hợp với thực tế. Cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải trọng lớn, cả tải trọng thẳng đứng và ngang, đồng thời ít gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận.

1.2. Ứng dụng trong điều kiện địa chất phức tạp

Cọc khoan nhồi đặc biệt thích hợp cho các công trình xây dựng trong vùng có địa chất công trình phức tạp như đất yếu, đá mồ côi, hoặc vùng có hang karst. Công nghệ này đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án cầu lớn tại Việt Nam, giúp hạn chế các sự cố và đảm bảo chất lượng công trình.

II. Phân tích và lựa chọn công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn

Trong điều kiện địa chất phức tạp, việc lựa chọn công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn đòi hỏi sự phân tích kỹ lưỡng. Các công nghệ thi công hiện đại như khoan tuần hoàn ngược và khoan đất đã được áp dụng để đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công. Tuy nhiên, các sự cố như sụt thành vách lỗ khoan hoặc chất lượng bê tông không đồng nhất vẫn là thách thức lớn.

2.1. Các sự cố thường gặp và giải pháp khắc phục

Các sự cố thường gặp khi thi công cọc khoan nhồi bao gồm sụt thành vách lỗ khoan, chất lượng bê tông không đồng nhất, và sự cố liên quan đến địa chất. Để khắc phục, các giải pháp như bơm vữa xi măng gia cường mũi cọc hoặc bổ sung cọc đã được áp dụng. Phân tích công nghệ và đánh giá hiệu quả của các giải pháp này là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng công trình.

2.2. Lựa chọn công nghệ thi công phù hợp

Việc lựa chọn công nghệ thi công phù hợp phụ thuộc vào điều kiện địa chất và thủy văn của khu vực. Các công nghệ như khoan tuần hoàn ngược và khoan đất đã được áp dụng thành công trong các dự án cầu lớn như cầu Trung Hà và cầu Tạ Khoa. Ứng dụng công nghệ trong xây dựng đã giúp hạn chế các sự cố và đảm bảo tiến độ thi công.

III. Phân tích và đánh giá các công trình thực tế

Các công trình cầu lớn như cầu Trung Hà, cầu Tạ Khoa, và cầu Thanh Trì đã được phân tích để đánh giá hiệu quả của công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn trong điều kiện địa chất phức tạp. Các công trình này đã chứng minh được tính ưu việt của công nghệ này trong việc đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công.

3.1. Công trình cầu Trung Hà

Cầu Trung Hà là một trong những công trình tiêu biểu áp dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính lớn. Các giải pháp kỹ thuật như bơm vữa xi măng gia cường mũi cọc đã được áp dụng để khắc phục các sự cố liên quan đến địa chất. Phân tích công nghệ và đánh giá hiệu quả của các giải pháp này đã giúp đảm bảo chất lượng công trình.

3.2. Công trình cầu Tạ Khoa

Cầu Tạ Khoa cũng là một ví dụ điển hình về việc áp dụng công nghệ cọc khoan nhồi trong điều kiện địa chất phức tạp. Các giải pháp kỹ thuật như khoan tuần hoàn ngược và bổ sung cọc đã được áp dụng để đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công. Ứng dụng công nghệ trong xây dựng đã giúp hạn chế các sự cố và đảm bảo chất lượng công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, ngành xây dựng giao thông tại Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng với hàng ngàn km đường và hàng trăm cây cầu lớn được xây dựng hiện đại. Tuy nhiên, việc thi công các công trình này trong điều kiện địa chất phức tạp vẫn là thách thức lớn, đặc biệt là đối với các công nghệ khoan nhồi đường kính lớn. Khoan nhồi đường kính lớn, với khả năng khoan sâu từ 40 đến 100m, đã trở thành giải pháp chủ đạo để xử lý nền móng cho các công trình cầu đường, nhà cao tầng và bến cảng trong các vùng địa chất yếu hoặc phức tạp.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích, đánh giá các công nghệ thi công khoan nhồi đường kính lớn trong điều kiện địa chất phức tạp tại Việt Nam, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và tổ chức thi công phù hợp nhằm nâng cao chất lượng, tiến độ và giảm chi phí xây dựng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình cầu lớn tại Hà Nội và các tỉnh lân cận trong giai đoạn 2002-2006, điển hình là dự án cầu Thanh Trì với chiều dài 3084m và rộng 33m, sử dụng hơn 584 cọc khoan nhồi đường kính từ 1m đến 1,5m.

Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc lựa chọn công nghệ thi công khoan nhồi phù hợp, góp phần đảm bảo an toàn, ổn định công trình trong điều kiện địa chất phức tạp, đồng thời thúc đẩy phát triển ngành xây dựng giao thông bền vững tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết cơ học đất và địa kỹ thuật: Giúp phân tích tính chất cơ lý của các lớp đất, đá, đặc biệt là các lớp đất yếu, đất sét, đất cát pha và các vùng có hang castơ phức tạp. Các chỉ số như giá trị SPT, PDA, và các phép thử nén mẫu được sử dụng để đánh giá sức chịu tải và biến dạng của nền đất.

• Mô hình khoan nhồi và gia cố nền móng: Áp dụng các phương pháp khoan tạo lỗ, gia cố bằng bê tông cốt thép, sử dụng các kỹ thuật bơm vữa xi măng áp lực cao và phun vữa áp lực cao để xử lý các khuyết tật, tăng cường độ bền và ổn định của cọc khoan nhồi.

• Khái niệm về công nghệ thi công khoan nhồi đường kính lớn: Bao gồm các loại máy khoan guồng xoắn, máy khoan gầu xoay, các phương pháp khoan tuần hoàn ngược và khoan tạo lỗ có ống vách nhằm đảm bảo ổn định thành lỗ khoan và kiểm soát áp lực dung dịch khoan.

Các khái niệm chính bao gồm: khoan nhồi đường kính lớn, dung dịch khoan bentonite, kiểm tra chất lượng cọc bằng siêu âm (Sonic-Test), thử tải PDA, và xử lý khuyết tật cọc bằng bơm vữa áp lực cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các dự án thi công thực tế tại Việt Nam, đặc biệt là dự án cầu Thanh Trì, cầu Trung Hà, cầu Tạ Khoa và cầu Thanh Trì. Dữ liệu bao gồm kết quả thử nghiệm SPT, PDA, siêu âm kiểm tra cọc, các biên bản nghiệm thu, hồ sơ kỹ thuật thi công và báo cáo đánh giá chất lượng.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp phân tích định lượng và định tính:

• Phân tích số liệu thử nghiệm cơ lý đất và kết quả kiểm tra cọc để đánh giá hiệu quả công nghệ thi công.

• So sánh các phương pháp xử lý khuyết tật cọc và hiệu quả cải thiện sức chịu tải.

• Đánh giá chi phí, tiến độ và các rủi ro kỹ thuật trong quá trình thi công.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2002 đến 2006, tập trung vào giai đoạn thi công và nghiệm thu các công trình cầu lớn tại Hà Nội và các vùng lân cận.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả khoan nhồi đường kính lớn trong điều kiện địa chất phức tạp: Các công trình sử dụng khoan nhồi đường kính từ 1m đến 3m, với chiều sâu khoan từ 40 đến 100m, đã đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ, tại dự án cầu Thanh Trì, 584 cọc khoan nhồi được thi công thành công với sức chịu tải thiết kế đạt từ 500 đến 950 tấn, trong đó các cọc được kiểm tra bằng siêu âm và thử tải PDA cho thấy sức chịu tải sau xử lý tăng lên gấp 2,5 lần so với thiết kế ban đầu.

2. Phương pháp xử lý khuyết tật cọc hiệu quả: Hai phương pháp chính được áp dụng là bơm vữa xi măng qua ống sonic (phương pháp 1) và phun vữa áp lực cao (phương pháp 2). Kết quả thử nghiệm PDA sau xử lý cho thấy sức chịu tải của các cọc nhóm B (khuyết tật nhỏ) đạt 1775 tấn, vượt 30% so với yêu cầu thiết kế 1300 tấn. Các cọc nhóm C, D, E (khuyết tật lớn hơn) cũng được cải thiện đáng kể, đảm bảo an toàn công trình.

3. Tính đa dạng và linh hoạt của công nghệ khoan: Các loại máy khoan guồng xoắn, máy khoan gầu xoay và các phương pháp khoan tuần hoàn ngược được lựa chọn phù hợp với từng loại địa chất và kích thước cọc. Việc sử dụng dung dịch bentonite giúp duy trì áp lực thành lỗ khoan, giảm thiểu sạt lở và ô nhiễm môi trường.

4. Chi phí và tiến độ thi công được kiểm soát tốt: So với các phương pháp truyền thống như đóng cọc bê tông, khoan nhồi đường kính lớn tiết kiệm khoảng 20-30% chi phí và rút ngắn thời gian thi công từ 15-20%. Tuy nhiên, chi phí khảo sát địa chất và kiểm tra chất lượng cọc cao hơn do yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của thành công trên là do việc áp dụng đồng bộ các công nghệ khoan hiện đại, kết hợp với quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt và xử lý khuyết tật kịp thời. So với các nghiên cứu trong ngành xây dựng cầu tại các nước phát triển, kết quả này tương đương về mặt kỹ thuật và có tính thích ứng cao với điều kiện địa chất Việt Nam.

Việc sử dụng dung dịch bentonite và các phương pháp phun vữa áp lực cao đã giải quyết hiệu quả các vấn đề về sạt lở thành lỗ khoan và khuyết tật bê tông cốt thép trong cọc. Các biểu đồ so sánh sức chịu tải trước và sau xử lý PDA minh họa rõ ràng hiệu quả cải thiện lên đến 150-250%.

Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại một số khó khăn như chi phí khảo sát địa chất cao, yêu cầu kỹ thuật vận hành máy khoan phức tạp và cần nhiều nhân lực có trình độ chuyên môn cao. Do đó, việc đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ thi công là rất cần thiết.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng đồng bộ công nghệ khoan nhồi đường kính lớn phù hợp với từng loại địa chất: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu là nâng cao hiệu quả thi công và đảm bảo chất lượng cọc, thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, chủ thể là các nhà thầu xây dựng và tư vấn thiết kế.

2. Tăng cường công tác khảo sát địa chất và kiểm tra chất lượng cọc: Triển khai các phương pháp thử nghiệm hiện đại như siêu âm, PDA để phát hiện và xử lý kịp thời các khuyết tật, giảm thiểu rủi ro công trình. Thời gian áp dụng ngay trong các dự án mới, chủ thể là các đơn vị tư vấn và giám sát.

3. Đào tạo nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ thi công: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành máy khoan, xử lý dung dịch bentonite và kỹ thuật bơm vữa áp lực cao. Mục tiêu nâng cao tay nghề, giảm thiểu sai sót kỹ thuật, thời gian 6-12 tháng, chủ thể là các công ty xây dựng và cơ sở đào tạo nghề.

4. Phát triển quy trình quản lý chất lượng và an toàn thi công: Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng chặt chẽ, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn lao động. Thời gian triển khai trong vòng 1 năm, chủ thể là chủ đầu tư và các cơ quan quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà thầu xây dựng cầu đường: Nghiên cứu giúp lựa chọn công nghệ thi công phù hợp, nâng cao hiệu quả và chất lượng công trình trong điều kiện địa chất phức tạp.

2. Tư vấn thiết kế và giám sát công trình: Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá, kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi, từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật tối ưu.

3. Các cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng và giao thông: Hỗ trợ trong việc xây dựng tiêu chuẩn, quy trình thi công và kiểm soát chất lượng công trình cầu đường.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng cầu đường, địa kỹ thuật: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về công nghệ khoan nhồi đường kính lớn và xử lý nền móng trong điều kiện địa chất phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

1. Khoan nhồi đường kính lớn có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
   Khoan nhồi đường kính lớn cho phép thi công cọc có đường kính từ 1m đến 3m, khoan sâu đến 100m, phù hợp với nền đất yếu và phức tạp. Phương pháp này giảm thiểu rung động, ô nhiễm môi trường và tăng khả năng chịu tải của móng so với đóng cọc truyền thống.

2. Dung dịch bentonite có vai trò gì trong thi công khoan nhồi?
   Dung dịch bentonite giúp duy trì áp lực thành lỗ khoan, ngăn ngừa sạt lở thành lỗ, làm mát mũi khoan và vận chuyển đất đá lên bề mặt. Việc kiểm soát chất lượng dung dịch bentonite là yếu tố quan trọng để đảm bảo thành lỗ khoan ổn định.

3. Phương pháp xử lý khuyết tật cọc khoan nhồi hiệu quả nhất hiện nay là gì?
   Hai phương pháp chính là bơm vữa xi măng qua ống sonic và phun vữa áp lực cao. Các thử nghiệm PDA cho thấy sức chịu tải của cọc được cải thiện đáng kể sau xử lý, giúp đảm bảo an toàn và độ bền công trình.

4. Chi phí thi công khoan nhồi đường kính lớn có cao không?
   Chi phí khảo sát địa chất và kiểm tra chất lượng cọc cao hơn so với các phương pháp truyền thống, nhưng tổng chi phí thi công và thời gian hoàn thành được tiết kiệm khoảng 20-30% nhờ hiệu quả thi công và giảm rủi ro.

5. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng cọc khoan nhồi trong điều kiện địa chất phức tạp?
   Cần thực hiện khảo sát địa chất kỹ lưỡng, lựa chọn công nghệ khoan phù hợp, kiểm tra chất lượng cọc bằng các phương pháp siêu âm, PDA, và xử lý khuyết tật kịp thời. Đồng thời, đào tạo đội ngũ thi công và áp dụng quy trình quản lý chất lượng nghiêm ngặt.

Kết luận

• Khoan nhồi đường kính lớn là giải pháp kỹ thuật hiệu quả cho các công trình cầu đường trong điều kiện địa chất phức tạp tại Việt Nam.
• Việc áp dụng đồng bộ các công nghệ khoan hiện đại và xử lý khuyết tật cọc giúp nâng cao sức chịu tải và độ bền công trình.
• Công tác khảo sát địa chất và kiểm tra chất lượng cọc đóng vai trò then chốt trong thành công của dự án.
• Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho đội ngũ thi công là yêu cầu cấp thiết để đảm bảo chất lượng thi công.
• Các đề xuất và giải pháp kỹ thuật trong luận văn có thể được áp dụng rộng rãi cho các dự án xây dựng cầu đường trong tương lai.

Next steps: Triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất trong các dự án mới, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ khoan và xử lý nền móng.

Các nhà thầu, tư vấn và cơ quan quản lý nên phối hợp chặt chẽ để nâng cao hiệu quả thi công và đảm bảo chất lượng công trình giao thông bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i ---------------  ---------------- nguyÔn m¹nh hïng Ph©n tÝch lùa chän c«ng nghÖ thi c«ng mãng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p luËn v¨n th¹c sü kü thuËt hµ néi -2005 bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i ---------------  ---------------- nguyÔn m¹nh hïng Ph©n tÝch lùa chän c«ng nghÖ thi c«ng mãng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p chuyªn ngµnh : x©ydùng cÇu,tuynen trªn ®­êng giao th«ng m· sè 2.10 luËn v¨n th¹c sü kü thuËt ng­êi h­íng dÉn : pgs. trÇn ®øc nhiÖm hµ néi -2005 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng Môc lôc më ®Çu Ch­¬ng I: Tæng quan vÒ øng dông c«ng nghÖ thi 7 c«ng cäc khoan nhåi trong x©y dùng 1. Tæng quan vÒ cäc khoan nhåi vµ t×nh h×nh øng dông 7 cäc khoan nhåi trong x©y dùng 1. §Æc ®iÓm, tr×nh tù c«ng nghÖ thi c«ng cäc khoan nhåi 12 1.

Cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín trong x©y dùng cÇu 35 vµ c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn chÊt l­îng vµ sù cè c«ng tr×nh khi thi c«ng trong vïng cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p Ch­¬ng II: ph©n tÝch vµ lùa chän c«ng nghÖ thi 43 c«ng Cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p 2. C¸c c«ng nghÖ thi c«ng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh 43 lín trong x©y dùng cÇu trong thêi gian võa qua 2. Mét sè tr­êng hîp thùc tÕ thi c«ng cäc khoan nhåi mè 44 trô cÇu trong vïng cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p 2. Ph©n tÝch C¸c sù cè th­êng gÆp khi thi c«ng cäc khoan nhåi 59 trong vïng cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n ph­c t¹p 2.

Lùa chän gi¶i ph¸p , c«ng nghÖ thÝch hîp thi c«ng cäc 69 khoan nhåi ®­êng kÝnh lín trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p KÕt luËn ch­¬ng 80 1 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng Ch­¬ng III: Ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ mét sè c«ng 82 tr×nh cÇu thùc tÕ cã mãng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín thi c«ng trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p 3. C«ng tr×nh cÇu Trung hµ 82 3. C«ng tr×nh cÇu T¹ khoa 95 3. C«ng tr×nh cÇu Thanh tr× 120 KÕt luËn ch­¬ng 150 kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 151 Tµi liÖu tham kh¶o 154 Phô lôc 155 2 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng më ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ngµnh x©y dùng giao th«ng ®¹t ®­îc nh÷ng thµnh tùu ®¸ng kÓ m¹ng l­íi giao th«ng ph¸t triÓn víi tèc ®é rÊt nhanh, hµng ngµn Km ®­êng cïng hµng tr¨m chiÕc cÇu lín, hiÖn ®¹i ®­îc x©y dùng.

Nh÷ng thµnh tùu cña nghµnh giao th«ng xøng ®¸ng lµ ®éng lùc thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. Nh÷ng c«ng tr×nh to lín, hiÖn ®¹i ®­îc x©y dùng ngµy cµng nhiÒu nh­ nhµ cao tÇng, cÇu, cèng, s©n bay, bÕn c¶ng. §Ó x©y dùng ®­îc c¸c c«ng tr×nh nµy vµ ®¶m b¶o cho nã ®­îc æn ®Þnh bÒn l©u th× viÖc x©y dùng nÒn mãng lµ mét c«ng viÖc v« cïng quan träng vµ khã kh¨n. §Çu nh÷ng n¨m 90, ë ViÖt Nam lÇn ®Çu tiªn ngµnh x©y dùng cÇu ®· øng dông c«ng nghÖ cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh Φ1.4m h¹ s©u 30m khi thi c«ng cÇu ViÖt Tr×.

Tõ ®ã ®Õn nay c«ng nghÖ thi c«ng cäc khoan nhåi ®­îc ph¸t triÓn nhanh chãng. HiÖn t¹i chóng ta ®· lµm chñ c«ng nghÖ thi c«ng cäc ®­êng kÝnh lín cã thÓ tíi 3m, khoan s©u trong c¸c líp ®Þa chÊt 40 ÷ 60m, thËm chÝ s©u ®Õn 80 ÷ 100m. Cäc khoan nhåi hiÖn nay cã thÓ nãi lµ gi¶i ph¸p chñ yÕu ®Ó gi¶i quyÕt kü thuËt mãng s©u cho c¸c c«ng tr×nh nhµ cao tÇng, cÇu ®­êng, bÕn c¶ng. x©y dùng trong vïng cã c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt ®Êt yÕu hoÆc c¸c vïng cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt phøc t¹p.

C«ng nghÖ thi c«ng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín ®· gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò kü thuËt mãng s©u trong nÒn ®Þa chÊt phøc t¹p, ®· t¹o thÕ chñ ®éng cho ngµnh x©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng nh­ cÇu lín, c«ng tr×nh c¶ng biÓn, c¶ng s«ng, nhµ cao tÇng. ®Æc ®iÓm sö dông mãng cäc khoan nhåi trong x©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng Cäc khoan nhåi (hay cßn gäi lµ cäc ®æ bª t«ng t¹i chç) ®­îc t¹o ra b»ng mét qu¸ tr×nh nhiÒu c«ng ®o¹n gåm: dïng thiÕt bÞ m¸y chuyªn dông 3 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng khoan hoÆc ®µo ®Êt ®Ó t¹o lç trong ®Êt tíi cao ®é thiÕt kÕ, h¹ lång cèt thÐp vµo trong lç khoan, ®æ bª t«ng t¹i chç ®Ó t¹o thµnh cäc bª t«ng cèt thÐp. Cäc khoan nhåi cã kÝch thuíc mÆt c¾t, chiÒu dµi cäc lín (®­êng kÝnh cäc tíi 300cm, chiÒu dµi cäc cã thÓ dµi ®Õn 120m), chÞu ®­îc t¶i träng th¼ng ®øng vµ t¶i träng ngang lín. So víi c¸c lo¹i cäc kh¸c th× cäc khoan nhåi thi c«ng thuËn lîi trong c¸c vïng gÇn c«ng tr×nh ®· x©y tr­íc, trong khu ®«ng d©n c­.

Qu¸ tr×nh thi c«ng Ýt g©y ¶nh h­ëng ®Õn c¸c c«ng tr×nh bªn c¹nh vµ kh«ng g©y tiÕng ån lín. Víi ®Æc ®iÓm thi c«ng lµ c«ng ®o¹n khoan t¹o lç ®i tr­íc nªn cã thÓ kiÓm tra l¹i ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh cña tõng cäc vµ cã thÓ dÔ dµng thay ®æi kÝch th­íc, nhÊt lµ chiÒu sau ®Ó phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh thùc tÕ. Ph¹m vi ¸p dông cña cäc khoan nhåi: + ThÝch hîp víi c¸c lo¹i nÒn ®Êt, ®¸, kÓ c¶ vïng cã hang cast¬; + ThÝch hîp cho c¸c c«ng tr×nh cÇu lín, t¶i träng nÆng, ®Þa chÊt nÒn mãng lµ ®Êt yÕu hoÆc cã ®Þa tÇng thay ®æi phøc t¹p. + ThÝch hîp cho nÒn mãng c¸c c«ng tr×nh cÇu v­ît x©y dùng trong thµnh phè hay ®i qua khu d©n c­ ®«ng ®óc, v× nã ®¶m b¶o ®­îc c¸c vÊn ®Ò vÒ m«i tr­êng còng nh­ tiÕn ®é thi c«ng cÇu.

+ ThÝch hîp cho mãng cã t¶i trong lín nh­: nhµ cao tÇng cã tÇng ngÇm, c¸c c«ng tr×nh cÇu (cÇu dÇm gi¶n ®¬n, cÇu khung T, cÇu dÇm liªn hîp liªn tôc, cÇu treo d©y xiªn, nhÊt lµ khi kÕt cÊu nhÞp siªu tÜnh v­ît ®é khÈu ®é lín, t¶i träng truyÒn xuèng mãng lín mµ l¹i yªu cÇu lón rÊt Ýt hay hÇu nh­ kh«ng lón). Tuy nhiªn khi chän ph­¬ng ¸n cäc khoan nhåi cÇn ph¶i xÐt ®Õn c¸c nh­îc ®iÓm sau: • Gi¸ thµnh trªn 1m dµi cäc hiÖn vÉn cßn cao so víi c¸c lo¹i h×nh cäc ®ãng, cäc Ðp, cäc rung h¹. 4 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng • ViÖc kiÓm tra chÊt l­îng cäc khoan th­êng chØ thùc hiÖn ®­îc sau khi ®· thi c«ng xong cäc. Chi phÝ cho thiÕt bÞ kiÓm tra chÊt l­îng t­¬ng ®èi cao.

ThÝ nghiÖm thö t¶i cäc phøc t¹p vµ gi¸ thµnh cao; • SuÊt huy ®éng c­êng ®é vËt liÖu cÊu t¹o cäc thÊp; • ChÊt l­îng cäc phô thuéc nhiÒu vµo tr×nh ®é vµ c«ng nghÖ ®æ bª t«ng cäc; • Møc ®é triÕt gi¶m ma s¸t mÆt bªn cäc vµ søc kh¸ng mòi cäc nhiÒu h¬n so víi c¸c lo¹i cäc kh¸c; • DÔ sôt thµnh v¸ch lç khoan trong giai ®o¹n t¹o lç, ®iÒu nµy ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt lµm viÖc cña ®Êt xung quanh cäc, t¹i ch©n cäc, lµm thay ®æi kÝch th­íc tiÕt diÖn cäc, t¨ng khèi l­îng bª t«ng vµ träng l­îng b¶n th©n cäc mét c¸ch v« Ých; • Chi phÝ kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh cho viÖc thiÕt kÕ mãng cäc khoan nhåi cao h¬n nhiÒu so víi nhiÒu so víi c¸c d¹ng mãng cäc kh¸c. Nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do viÖc thiÕt kÕ cäc khoan nhåi cÇn biÕt chi tiÕt vÒ c¸c tÝnh chÊt c¬ - lý - ho¸ cña ®Êt, n­íc, cÇn dù b¸o ®óng vÒ c¸c hiÖn t­îng c¸t ch¶y, ®Êt sËp v. VÊn ®Ò x¶y ra sù cè trong qu¸ tr×nh thi c«ng cäc khoan vµ bÖ cäc kh«ng ph¶i lµ hiÕm gÆp trong thùc tiÔn thi c«ng nh÷ng n¨m qua, lµm ¶nh h­ëng rÊt nhiÒu ®Õn tiÕn ®é còng nh­ chÊt l­îng c«ng tr×nh. Nguyªn nh©n cña nh÷ng sù cè nµy vÒ phÝa kh¸ch quan chñ yÕu lµ do c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p, c¹nh ®ã mét phÇn lµ do sù kh«ng hoµn thiÖn vÒ mÆt c«ng nghÖ, kh«ng tu©n thñ quy tr×nh thi c«ng cña c¸c nhµ thÇu.

TÝnh chÊt phøc t¹p cña c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n th«ng th­êng do bëi ®iÒu kiÖn tù nhiªn. Tuy nhiªn còng cã tr­êng hîp do cã sù can thiÖp cña con ng­êi, c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn nµy trë nªn phøc t¹p h¬n. 5 LuËn ¸n Th¹c sÜ khoa häc kü thuËt – NguyÔn M¹nh Hïng Cïng víi sù ph¸t triÓn chung cña nÒn kinh tÕ,trong nh÷ng n¨m qua chóng ta ®· tiÕn hµnh x©y dùng c¸c Nhµ m¸y thuû ®iÖn. Khi x©y dùng nhµ m¸y thuû ®iÖn cã nghÜa lµ dïng mét con ®Ëp lín chÆn l¹i dßng ch¶y ®Ó tÝch tr÷ n­íc dïng cho viÖc ch¹y m¸y ph¸t ®iÖn, viÖc nµy sÏ dÉn ®Õn ngËp mét vïng réng lín, cã nh÷ng n¬i tr­íc cßn lµ l­ng chõng nói th× sau khi x©y dùng thuû ®iÖn xong ®· bÞ ngËp s©u trong n­íc tõ vµi mÐt ®Õn vµi chôc mÐt thËm chÝ ®Õn h¬n tr¨m mÐt.

Mïa m­a lò l­u tèc dßng ch¶y rÊt lín ®ång thêi t¹i thêi ®iÓm ®ã Nhµ m¸y thuû ®iÖn còng x¶ n­íc do vËy vËn tèc dßng ch¶y vèn ®· lín l¹i cµng lín h¬n rÊt nhiÒu lÇn so víi dßng ch¶y tù nhiªn. Mïa c¹n lßng hå hÑp l¹i do cÊu t¹o lßng ch¶o, ®Ó ®¶m b¶o n¨ng l­îng ®iÖn cÇn thiÕt l­u l­îng n­íc ch¶y qua ®Ëp thuû ®iÖn vÉn ph¶i rÊt lín, do vËy møc n­íc trªn vïng hå rót xuèng mét c¸ch nhanh chãng, cã lóc rót kho¶ng 1m/ngµy. Nh÷ng vïng nµy l¹i th­êng cã ®Þa chÊt hang cast¬, ®¸ må c«i, tÇng c¸t h¹t mÞn dµy, ®é dèc lín ®Þa chÊt lín .TÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuû v¨n phøc t¹p nªu trªn , ë tr­íc vµ sau vïng hå chøa ®Òu lµ nh÷ng th¸ch thøc lín khi x©y dùng c«ng tr×nh. Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nh­ vËy , vÊn ®Ò thi c«ng mãng c«ng tr×nh võa ®¶m b¶o ®­îc tiÕn ®é , vïa ®¶m b¶o ®­îc chÊt l­îng, h¹n chÕ vµ tr¸nh sù cè lµ nhiÖm vô thùc sù khã kh¨n.

§· cã kh«ng Ýt sù cè x¶y ra ngay c¶ khi ®· dù liÖu tr­íc. Tõ nh÷ng lý do trªn cho thÊy viÖc ph©n tÝch, lùa chän c«ng nghÖ thi c«ng mãng cäc nãi chung vµ mãng cäc khoan nhåi ®­êng kÝnh lín trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, thuû v¨n phøc t¹p sÏ gióp chóng ta lµm chñ tiÕn ®é x©y dùng, h¹n chÕ c¸c sù cè vµ gi¸m ®¸ng kÓ gi¸ thµnh x©y dùng.