CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG ÉP NHỒI CỌC BTCT ƯLT VÀO HỐ KHOAN VỮA XI MĂNG 1. Tổng quan về việc sử dụng và chất lượng thi công các loại móng cọc hiện nay Móng cọc sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng - công nghiệp, cầu đường, thuỷ lợi - thuỷ điện, hợp lý đối với các công trình chịu tải trọng lớn mà điều kiện địa chất, địa hình phức tạp, lớp đất tốt nằm dưới sâu mà các loại móng nông không đáp ứng được (như vùng có đất yếu hoặc công trình trên sông .), giảm được biến dạng lún và lún không đều. Đồng thời, khi dùng móng cọc làm tăng tính ổn định cho các công trình có chiều cao lớn, tải trọng ngang lớn như các nhà cao tầng, nhà tháp,. Phương pháp thi công móng cọc sử dụng tại Việt Nam khá phổ biến và nhiều loại như : cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc Barrette, cọc khoan nhồi mở rộng đáy, cọc khoan nhồi – cọc Barrette kết hợp phụt vữa gia cố nền (Jet Grounting, Bachy Soletanche) ., với các đặc điểm cụ thể như sau: (1) Đối với công nghệ cọc đóng và cọc ép, cọc ống BTCT ƯST đang dần thay thế cho loại cọc vuông đặc không ƯST truyền thống vì những ưu điểm vượt trội.
Tuy nhiên thực tế thi công các cọc ống BTCT ƯST đang diễn ra ở nước ta đã gặp phải một số bất ổn, có thể làm cho kết cấu công trình làm việc không như mong muốn của người thiết kế, như tình trạng cọc bị gãy, nứt dọc, vỡ đầu, lệch trên mặt bằng, liên kết không tốt với kết cấu bên trên. (2) Đối với công nghệ cọc khoan nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng của nước ta, không những trong những công trình nhà cao tầng mà cả cho công trình cảng biển, cảng sông, cầu lớn. Cọc khoan nhồi chịu được tải trọng lớn, so với các loại cọc khác thì cọc khoan nhồi thi công thuận lợi trong các vùng gần công trình đã thi công trước, trong khu đông dân cư, ít gây ảnh hưởng đến các công trinh kế bên và không gây tiếng ồn lớn. Nhưng cọc khoan nhồi cũng có nhiều nhược điểm: -13- o Giá thành trên 1m dài cọc vẫn còn cao, việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi thường chỉ thực hiện được sau khi đã thi công xong cọc; o Thí nghiệm thử tải cọc phức tạp và giá thành cao.
Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoan nhồi cao hơn so với móng cọc khác (tính chất cơ-lý-hóa của đất, nước, các dự báo về hiện tượng cát chảy, đất sập.v…) o Chất lượng cọc tùy thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc. Dễ sụt thành vách lỗ khoan trong giai đoạn taọ lỗ, làm thay đổi kích thước tiết diện cọc, tăng khối lượng bê tông và tăng trọng lượng bản thân cọc một cách vô ích; o Mức độ chiết giảm ma sát mặt bên cọc và sức kháng mũi cọc nhiều hơn so với các loại cọc khác. Mô tả công nghệ thi công ép nhồi cọc BTCT ƯLT vào hố khoan vữa xi măng 1. Giới thiệu chung Tại Nhật Bản, hầu hết móng cọc đều sử dụng cọc bê tông đúc sẵn được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn được hạ vào các lỗ khoan được đào sẵn trước đó và được chèn đầy bằng vữa xi măng và vữa tăng cứng cho đáy cọc – Phương pháp BASIC®.
Phương pháp khoan tạo lỗ trước với đáy được mở rộng, trong đó phần xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình khoan, được sử dụng phổ biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu tải theo phương đứng mà phương pháp này đem lại. Thông thường, đường kính của phần vữa đáy được mở rộng 1.[6] o So sánh với cọc khoan nhồi bê tông, chiều dài cọc tương đương. Độ lớn về khả năng chịu tải cọc (α) thì cọc BASIC là 315÷320, cọc khoan nhồi là 120. Ngoài ra, khả năng ma sát thành cọc theo BASIC có thể cao hơn cọc khoan nhồi có cùng đường kính; o So sánh với cọc ép, cọc Basic có thể thi công cọc có độ sâu lớn hơn cọc ép.
Trong trường hợp này, giá trị N là, cọc ép là 22, cọc Basic là 60. Hơn nữa, ma sát thành cọc Basic (có sử dụng dung dịch vữa xi măng) có thể đạt gấp 2 lần cọc ép có cùng chiều sâu.1 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP BASIC.2 : Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo PP Hyper-MEGA. Phương pháp Hyper-MEGA là một loại của phương pháp pháp khoan tạo lỗ trước với đáy được mở rộng. Các đặc điểm nổi trội của phương pháp này cũng tương tự như cọc Basic cộng thêm việc sử dụng cọc có mấu, khoan mở rộng đáy lên -15- từ 1 đến 2 lần, và kéo dài hơn phần mở rộng đáy làm tăng sức chịu mũi của cọc tăng khoảng gấp hơn 2 lần so với cọc Basic.3 : So sánh hiệu quả PP Hyper – Mega so với cọc khoan nhồi.
Lập bảng so sánh sự giống và khác nhau của PP Basic và PP HM, từ đó rút ra phần phân tích chung, phần phân tích riêng. Bảng tổng hợp đặc điểm giống và khác nhau của phương pháp thi công Phương pháp BASIC® & Phương pháp Hyper-MEGA. Phương pháp Hyper- Diễn giải Phương pháp BASIC® MEGA Phương pháp thi công Giống nhau Giống nhau Thiết bị sử dụng Giống nhau Giống nhau Điều kiện áp dụng Giống nhau Giống nhau Sử dụng cọc PHC cho phần Sử dụng cọc PHC cho Loại cọc sử dụng thân và cọc có mấu nodular toàn bộ cọc cho phần mũi cọc 1. Phương pháp thi công Một quy trình thi công tổng quát cho phương pháp thi công được trình bày trong (Hình 1.
Các bước từ (1) đến (5) trong hình giải thích ngắn gọn như sau: -16- Hình 1.4 : Các bước thi công tổng quát. (1) Định vị tâm cọc – khoan bình thường: tạo lỗ khoan trung gian trong đất bằng lưỡi khoan ruột gà tới độ sâu dự kiến để hàn nối cọc; (2) Mở rộng đáy hố khoan; bơm vữa (vữa xi măng): thi công cọc bắt đầu bằng việc khoan đến độ sâu mong muốn theo thiết kế, kiểm tra lại cao độ dừng khoan trước khi tiến hành bơm vữa xi măng. Cần khoan ruột gà được sử dụng đồng thời lấy phôi trong lổ khoan; (3) Tiến hành trộn và khuấy liên tục lỗ khoan: Bơm phun nước vữa cải tạo nền vào hố khoan, trộn nước vữa kết dính với đất ở đáy cọc tạo nên cột hỗn hợp đất & vữa kết dính (vữa xi măng đất) trong lòng hố khoan. Sử dụng cấp phối vữa mác cao ở phần mũi cọc, sau khi hoàn tất trộn vữa mũi cọc và thấp hơn ở phần trên; (4) Hình thành vữa đáy – rút cần khoan lên: Sử dụng cấp phối vữa mác cao ở phần mũi cọc, sau khi hoàn tất trộn vữa mũi cọc và thấp hơn ở phần trên; (5) Hạ các đoạn cọc BTCT vào trong hố khoan: Dùng cần khoan để hạ cọc đến độ sâu thiết kế.
Sử dụng máy thủy bình để kiểm tra cao độ đầu cọc sau khi hạ cọc vào lổ khoan. Kiểm tra cao độ, kết thúc.5 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp BASIC®.6 : Tóm lược thi công cọc theo phương pháp Hyper - MEGA. Thiết bị thi công Hình 1.7 : Thiết bị và dụng cụ thi công chính. (1) Máy khoan chính: Mô tơ khoan đất kiểu ruột gà sử dụng mũi khoan mở rộng đáy.
(2) Máy khoan phụ: Mô tơ khoan dùng để xoay và ép hạ cọc. -19- (4) Máy phát điện phục vụ máy khoan, hàn nối cọc, máy trộn vữa. (5) Cần khoan và mũi khoan.9 : Hình ảnh cần khoan và mũi khoan. (6) Hệ thống trạm trộn và bơm vữa kết dính.
(7) Xe cần cẩu phục vụ: Cẩn cẩu có tầm vươn lớn hơn chiều dài cọc BTCT cần hạ hoặc ống casing là 12,0m. -20- (8) Thép tấm dày: để lót đường giữ ổn định cho Xe máy khoan (xe máy cơ sở) và Cần cẩu phục vụ, khi hoạt động trong khu vực thi công. (9) Hệ thống đường ống bơm vữa Hình 1.10 : Hệ thống trạm trộn và bơm vữa xi măng. (10) Bộ liên kết đầu cọc.
(11) Tấm neo cọc và tháo ráp bộ khoan cụ. (12) Nguồn nước và nguồn điện. (13) Bồn chứa nước dự phòng. Danh sách thiết bị thi công chủ yếu STT Tên thiết bị Đặc tính kỹ thuật Ghi chú + DH608-120M, 1.
Thiết bị xe máy cơ sở + Leader 30m + Máy khoan chính (khoan tạo lổ) 2. Thiết bị khoan + Máy khoan phụ (hạ cọc) + Mũi khoan + Cần khoan 3. Cẩu phục vụ + Sumitomo LS218 – 80 tấn + Nippon Sharyo 400 KVA 4. Máy phát điện + Nippon Sharyo 220 KVA Định vị tim trục và cao + Máy toàn đạc 5.
độ + Máy thủy bình -21- + Silo xi măng + Phểu cân 6. Hệ thống trạm trộn + Máy trộn vữa xi măng + Máy bơm vữa 1. Chiều sâu thi công Điều kiện đất nền và chiều sâu thi công lớn nhất ứng dụng cho phương pháp như sau: (1) Đất xung quanh mũi cọc: Đất cát, đất sỏi, đất sét; (2) Đất xung quanh thân cọc: Đất cát (bao gồm đất sỏi) hoặc đất sét (bao gồm bùn sét); (3) Chiều sâu thi công lớn nhất: 68.5m khi đất xung quanh mũi cọc là đất cát hoặc sỏi, và 60.0m khi là đất sét. Đặc điểm kỹ thuật 1.
Công tác sản xuất cọc BTCT ƯST ¾ Các quy định chung về chế tạo và chất lượng cọc BTCT ƯST o Việc chế tạo cọc tuân theo các quy định của thiết kế về kích thước và loại vật liệu, mác bê tông, cường độ thép, tải trọng cọc thiết kế và quy phạm hiện hành về sản xuất cọc BTCT ƯLT; o Cọc được kiểm tra chặt chẽ trước khi xuất xưởng theo quy trình công nghệ sản xuất cọc bê tông ly tâm đã được thiết kế sản xuất cọc – sản phẩm công nghiệp. ¾ Phương pháp sản xuất cọc thi công bằng phương pháp Hyper - MEGA Cọc sử dụng phương pháp Hyper - MEGA có thể được ứng dụng bao gồm cọc có mấu (bao gồm mở rộng mũi cọc có mấu) với đường kính lớn nhất tại mấu là 1200mm (đường kính thân 1000mm), và thân cọc (gồm mũi cọc được mở rộng) như cọc PHC, cọc PRC (căng trước và bê tông cường độ cao), cọc SC (ống thép nhồi bê tông cường độ cao).11 : Hình dạng của đoạn mũi cọc (Ø1000-800). Cọc có mấu là cọc bên tông đúc sẵn có những chỗ lồi lõm dưới dạng các nút tại các khoảng cố định suốt thân cọc.
