Luận văn thạc sĩ về ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi trong quản lý xây dựng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu quản lý xây dựng ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực

• Tác giả: Trần Huy Thuận
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ và quản lý xây dựng
• Đề tài: Ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp nền móng phổ biến trong xây dựng, đặc biệt là cho các công trình cao tầng. Thi công cọc khoan nhồi đòi hỏi sự chính xác và kỹ thuật cao, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian thi công và chi phí của dự án. Việc ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi là rất quan trọng để đảm bảo tiến độ và hiệu quả của dự án. Các yếu tố như chiều sâu khoan, đường kính cọc và địa chất hố khoan đều có tác động lớn đến thời gian thi công. Do đó, việc xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi là cần thiết để hỗ trợ cho các nhà quản lý trong việc lập kế hoạch và kiểm soát tiến độ thi công.

1.1. Tầm quan trọng của việc ước lượng thời gian thi công

Việc ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi không chỉ giúp nhà quản lý lập kế hoạch hợp lý mà còn giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn lực. Quản lý xây dựng hiệu quả yêu cầu phải có những dự đoán chính xác về thời gian thi công để có thể điều chỉnh kịp thời các yếu tố ảnh hưởng. Ước lượng thời gian thi công cũng giúp các nhà thầu có thể đưa ra các đề xuất hợp lý trong quá trình đấu thầu, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh. Theo nghiên cứu, việc xác định thời gian thi công chính xác có thể giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh trong quá trình thực hiện dự án.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thi công

Thời gian thi công cọc khoan nhồi chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố này có thể được chia thành hai nhóm chính: yếu tố khách quan và yếu tố chủ quan. Yếu tố khách quan bao gồm chiều sâu khoan cọc, đường kính cọc và địa chất của hố khoan. Những yếu tố này thường không thể thay đổi và có ảnh hưởng lớn đến thời gian thi công. Ngược lại, các yếu tố chủ quan như năng lực máy móc, kinh nghiệm của nhà thầu và quy trình thi công có thể được cải thiện và điều chỉnh. Việc phân tích và đánh giá các yếu tố này là cần thiết để xây dựng mô hình ước lượng thời gian thi công chính xác hơn.

2.1. Chiều sâu khoan cọc

Chiều sâu khoan cọc là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến thời gian thi công. Nghiên cứu cho thấy rằng chiều sâu khoan càng lớn thì thời gian thi công càng kéo dài. Điều này là do việc khoan sâu hơn yêu cầu nhiều công sức và thời gian hơn để hoàn thành. Các nhà quản lý cần phải xem xét kỹ lưỡng chiều sâu khoan khi lập kế hoạch thi công để đảm bảo rằng thời gian ước lượng là chính xác và hợp lý.

2.2. Đường kính cọc

Đường kính cọc cũng là một yếu tố quan trọng trong việc ước lượng thời gian thi công. Cọc có đường kính lớn thường yêu cầu nhiều thời gian hơn để thi công so với cọc có đường kính nhỏ. Điều này là do khối lượng bê tông cần thiết và quy trình thi công phức tạp hơn. Việc xác định đường kính cọc phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và điều kiện địa chất là rất quan trọng để tối ưu hóa chi phí thi công và thời gian thi công.

III. Mô hình ước lượng thời gian thi công

Mô hình ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi được xây dựng dựa trên các yếu tố ảnh hưởng đã được xác định. Nghiên cứu sử dụng phương pháp hồi quy để phân tích mối quan hệ giữa thời gian thi công và các yếu tố như chiều sâu khoan, đường kính cọc và địa chất. Các mô hình hồi quy đơn biến và đa biến được áp dụng để tìm ra mối quan hệ chính xác nhất. Kết quả của mô hình sẽ cung cấp cho các nhà quản lý một công cụ hữu ích trong việc lập kế hoạch và kiểm soát tiến độ thi công.

3.1. Phương pháp hồi quy đơn biến

Phương pháp hồi quy đơn biến được sử dụng để phân tích mối quan hệ giữa thời gian thi công và chiều sâu khoan cọc. Kết quả cho thấy rằng có một mối quan hệ tuyến tính giữa hai biến này, cho phép các nhà quản lý dự đoán thời gian thi công dựa trên chiều sâu khoan. Mô hình này có thể được áp dụng trong thực tế để ước lượng thời gian thi công cho các dự án cụ thể.

3.2. Phương pháp hồi quy đa biến

Phương pháp hồi quy đa biến được áp dụng để xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố cùng lúc, bao gồm chiều sâu khoan, đường kính cọc và địa chất. Mô hình này cho phép các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian thi công và từ đó đưa ra các quyết định hợp lý hơn trong việc lập kế hoạch thi công. Kết quả của mô hình hồi quy đa biến sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thi công và giảm thiểu rủi ro trong dự án.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ước lượng thời gian thi công cọc khoan nhồi là một yếu tố quan trọng trong quản lý xây dựng. Các mô hình ước lượng thời gian thi công dựa trên chiều sâu khoan, đường kính cọc và địa chất đã được xây dựng và chứng minh tính hiệu quả. Các nhà quản lý cần áp dụng các mô hình này để lập kế hoạch thi công chính xác hơn, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí. Ngoài ra, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình ước lượng thời gian thi công để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu thực tiễn trong ngành xây dựng.

4.1. Đề xuất cải tiến mô hình

Để nâng cao độ chính xác của mô hình ước lượng thời gian thi công, cần xem xét thêm các yếu tố khác như điều kiện thời tiết, kinh nghiệm của đội ngũ thi công và công nghệ thi công được sử dụng. Việc tích hợp các yếu tố này vào mô hình sẽ giúp cải thiện khả năng dự đoán và hỗ trợ tốt hơn cho các nhà quản lý trong việc lập kế hoạch thi công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu. Chương này sẽ xác định vấn đề cần nghiên cứu, mục tiêu và phạm vi của nghiên cứu. Chương này có vai trò giới thiệu nội dung của luận văn và làm cơ sở để triển khai các chương tiếp theo. Chương 2: Tổng quan.

Chương này sẽ khái quát các đặc điểm của quá trình thi công cọc, trình bày tổng quan về các nghiên cứu trước đây và giải thích lý do để đi đến cách lựa chọn cho phương pháp nghiên cứu ở chương 3. Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 3 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long Chương 3: Phương pháp nghiên cứu. Chương này sẽ trình bày các lý thuyết, các quan niệm và các kỹ thuật cần thiết để xây dựng mô hình cho nghiên cứu này. Chương 4: Kết quả nghiên cứu.

Chương này sẽ trình bày kết quả nghiên cứu sau khi thực hiện các bước được trình bày trong chương 3. Chương 5: Kết luận và kiến nghị. Chương này sẽ trình bày những kết luận mà nghiên cứu đã đạt được và kiến nghị hướng phát triển đề tài. Phần phụ lục sẽ gồm tập dữ liệu thu được, một bộ hồ sơ nghiệm thu thi công cọc khoan nhồi thực tế.

Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 4 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long Chương 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về thi công cọc khoan nhồi 2. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi: Công nghệ thi công cọc nhồi bê tông hay bê tông cốt thép là công nghệ đúc cọc bê tông tại chỗ vào trong nền đất. Cọc bê tông đổ tại chỗ, được hình thành bằng cách dùng các loại máy khoan tạo lỗ trong đất, đá, có đường kính và độ sâu theo thiết kế, sau đó tiến hành hạ lồng thép và đổ bê tông.

Kích thước của cọc khoan nhồi thay đổi trong khoảng khá rộng: Đường kính từ 400mm đến 2.500mm, cá biệt có thể lên đến 3000mm, chiều sâu khoan có thể tới 120m. Cọc khoan nhồi thường được dùng cho móng công trình có tải trọng lớn (hiện dùng phổ biến cho các chung cư, toà nhà làm việc cao tầng) với khả năng chịu lực của cọc từ 75 tấn đến hơn 4000 tấn. Trên thế giới có rất nhiều thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi nhưng có 2 nguyên lí được sử dụng trong tất cả các phương pháp thi công là: cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách giữ thành toàn bộ hố đào và cọc khoan nhồi không dùng ống vách. Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách giữ thành toàn bộ hố đào: Loại này thường được sử dụng khi thi công những cọc nằm kề sát với công trình có sẵn hoặc do những điều kiện địa chất đặc biệt.

Cọc khoan nhồi có dùng ống vách thép rất thuận lợi cho thi công vì không phải lo việc sập thành hố khoan, công trình ít bị bẩn vì không phải sử dụng dung dịch Bentonite, chất lượng cọc rất cao. Nhược điểm của phương pháp này là máy thi công lớn, cồng kềnh, khi máy làm việc thì gây rung và tiếng ồn lớn và rất khó thi công đối với những cọc có độ dài trên 30m. Cọc khoan nhồi không dùng ống vách: Đây là công nghệ khoan rất phổ biến. Ưu điểm của phương pháp này là thi công nhanh, đảm bảo vệ sinh môi trường và ít ảnh huởng đến các công trình xung Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 5 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long quanh.

Phuơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thô hoặc có lẫn sỏi cỡ hạt từ 20-100mm. Có 2 phương pháp dùng cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách: a. Phuơng pháp khoan thổi rửa (phản tuần hoàn): Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite được bơm xuống hố để giữ vách hố đào. Mùn khoan và dung dịch được máy bơm và máy nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên đưa vào bể lắng để lọc tách dung dịch Bentonite tái sử dụng.

Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thường. + Ưu điểm : Phương pháp này có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ + Nhược điểm : Tốc độ khoan chậm, chất lượng và độ tin cậy chưa cao. Phương pháp khoan gầu: Theo công nghệ khoan này, gầu khoan thường có dạng thùng xoay cắt đất và đưa ra ngoài. Cần gầu khoan có dạng lồng Ăng-ten, thường là 3-4 đoạn truyền được chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh.

Vách hố khoan được giữ ổn đình nhờ dung dịch Bentonite. Quá trình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch Bentonite. Trong quá trình khoan có thể thay các gầu khác nhau để phù hợp với nền đất đào và để khắc phục các dị tật trong lòng đất. + Ưu điểm : Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lượng dễ dàng thuận tiện, đảm bảo vệ sinh môi trường và ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận.

+ Nhược điểm : Phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao. Phương pháp này đòi hỏi quy trình công nghệ rất chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và công nhân phải thành thạo, có ý thức tổ chức kỷ luật cao. Do phương pháp này khoan nhanh hơn và chất lượng đảm bảo hơn các phương pháp khác, nên hiện nay các công trình lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng phuơng pháp này bằng các thiết bị của Đức (Bauer, Liebherr), Italia (Soil-Mec) và của Nhật (Hitachi, Sumitomo, Nippong Sharyo)… Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 6 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long 2. Qui trình thi công cọc khoan nhồi: Công tác chuẩn bị Trộn bentonite Định vị tim cọc Gia công lồng thép Hạ ống vách Cất chứa bentonite Khoan tạo lỗ Tập kết Cung cấp bentonite Vệ sinh lần 1 lồng thép Lắp dựng cốt thép Lọc bentonite Lắp đặt ống đổ Thu hồi bentonite Vệ sinh lần 2 Vận chuyển Đổ bê tông Bê tông Rút ống vách Kiểm tra, kết thúc Hình 2.1 : Quy trình thi công cọc khoan nhồi 2.

Công tác chuẩn bị và định vị hố khoan: a. Công tác chuẩn bị + Trước khi thi công cọc khoan nhồi cần chú ý nghiên cứu kĩ các tài liệu thiết kế kĩ thuật, quy trình công nghệ, tài liệu khảo sát địa chất công trình,. và các Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 7 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long công trình ngầm trong mặt bằng thi công như điện, cáp quang, hệ thống thoát nước, cấp nước. + Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi công, xác định vị trí các tim mốc, hệ trục công trình, đường vào, hệ thống đặt các thiết bị cơ sở, khu vực thi công lồng thép, kho các công trình phụ trợ.

Các cán bộ kĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc như địa chất công trình, đường kính, cấu tạo cốt thép, đáy cọc đáy đài, cao độ cắt cọc cấu tạo ống siêu âm. + Căn cứ vào các thiết bị có sẵn đã được duyệt, lập tiến độ thi công chi tiết cho từng cọc đảm bảo theo đúng yêu cầu bên A và tư vấn giám sát từ đó lập tiến độ thi công tổng thể và sơ đồ khoan cho toàn bộ khu cọc. + Chuẩn bị các bảng biểu nhật kí công trường, theo dõi quá trình thi công và chất lượng thi công. + Chuẩn bị đầy đủ thiết bị máy móc kiểm tra độ sụt của bê tông, kiểm tra dung dịch bentonite.

+ Dung dich Bentonite phải luôn đảm bảo chất lượng và số lượng cho công tác thi công. + Chuẩn bị đầy đủ và đảm bảo nguồn nước trộn Bentonite. + Hệ thống cung cấp điện phải an toàn và đáp ứng được công suất của máy móc thiết bị thi công. + Kiểm tra và đảm bảo chắc chắn tất cả các thiết bị trong tình trạng hoạt động tốt và sẵn sàng làm việc.

+ Vị trí của máy phải an toàn chắc chắn và thuận tiện. + Biện pháp tổ chức cấp điện, cấp thoát nước. + Chuẩn bị ống dẫn tạo điều kiện để đổ bê tông dưới nước. Định vị tim cọc Định vị phải căn cứ vào tài liệu thiết kế về quy hoạch tổng thể của dự án và mặt bằng bố trí cọc.

Việc xác định vị trí tim cọc được thực hiện bằng 2 máy kinh vĩ giao hội hoặc máy kinh vĩ điện tử. Khi thực hiện công tác này phải có sự kiểm tra nghiệm thu của kỹ sư tư vấn. Đồng thời lập các mốc phụ để xác định và kiểm tra lại tim, cốt cọc. Ngành công nghệ và Quản lý xây dựng Trang 8 Luận văn thạc sỹ CBHD: TS.Nguyễn Minh Tâm & TS.Lê Hoài Long 2.

Công tác khoan tạo lỗ a. Hạ ống vách: Sau khi định vị vị trí tim cọc, tiến hành khoan với tốc độ chậm đến chiều sâu bằng chiều dài ống vách. Dừng khoan và hạ ống vách, chiều dài ống vách được xác định căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất. Ống vách phải được hạ với chiều sâu tối thiểu qua các lớp đất yếu bên trên.

Trong quá trình thi công từng cọc, phụ thuộc vào đặc điểm địa chất các lớp đất phía trên, có thể hạ thêm ống vách nếu gặp phải địa chất yếu. Ống vách có tác dụng bảo vệ thành hố khoan ở đầu cọc, tránh trường hợp sập lở đất bề mặt khi thi công, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc neo giữ cốt thép. Ống vách phải được giữ thẳng đứng chắc chắn không bị xô lệch, trượt trong quá trình thi công. Vị trí ống vách, độ thẳng đứng phải được kỹ thuật bên A và tư vấn giám sát kiểm tra nghiệm thu.

Các phương pháp hạ ống vách : + Phương pháp rung: là sử dụng búa rung thông thường, để đạt độ sâu khoảng 6m phải mất khoảng 10 phút, do đó quá trình rung dài ảnh hưởng đến toàn bộ khu vực lân cận nên để khắc phục hiện tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta đào sẵn một hố sâu từ 2,5m đến 3m tại vị trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất cứng trên bề mặt đất giảm thời gian của búa rung xuống còn 2 đến 3 phút. + Phương pháp ép: là sử dụng máy ép để ép ống vách xuống độ sâu cần thiết. Phương pháp này chịu được rung động nhưng thiết bị cồng kềnh, thi công phức tạp và năng suất thấp. + Sử dụng chính máy khoan để hạ ống vách: đây là phương pháp phổ biến hiện nay.