Bài giảng thi công cơ bản chương vii thi công cọc và cừ

Đặc điểm và yêu cầu của cọc tre Tre làm cọc phải là tre già trên 2 năm tuổi  Tre phải thẳng và tươi không cong vênh quá 1cm / 1m chiều dài  Tre làm cọc nên dùng tre đặc, nếu sử dụng t

Đặc điểm và yêu cầu của cọc tre

 Tre làm cọc phải là tre già (trên 2 năm tuổi)

 Tre phải thẳng và tươi (không cong vênh quá 1cm / 1m

chiều dài)

 Tre làm cọc nên dùng tre đặc, nếu sử dụng tre rỗng thì

độ dày tối thiểu của ống tre từ 10 – 15mm (khoảngtrống trong ruột tre càng nhỏ càng tốt)

 Chiều dài mỗi cọc tre từ 2 – 3m và có đường kính từ

60mm trở lên

 Đầu trên của cọc tre cưa vuông góc với trục cọc và cách

© 2019 BY

2 Cọc gỗ:

Phạm vi áp dụng

 Được sử dụng chủ yếu trong gia cố nền móng

những công trình có tải trọng truyền xuống không lớn lắm hoặc trong các công trình phụ tạm

ướt, ngập nước.

© 2019 BY

Đặc điểm, yêu cầu của cọc gỗ

 Gỗ làm cọc phải là gỗ tốt, còn tươi, nhóm gỗ càng cao

càng tốt

 Cây gỗ làm cọc phải thẳng, độ cong cho phép là dưới

1% chiều dài và không quá 12mm

 Đường kính cọc từ 18 – 30cm, độ chênh không quá

10mm/1m, chiều dài cọc phụ thuộc vào thiết kế(khoảng từ 4 – 12m)

 Khi chế tạo cọc cần làm dài hơn thiết kế 0,5m để đề

phòng trong quá trình đóng, đầu cọc bị dập nát vàphải cắt bỏ sau khi đóng xong

 Khi yêu cầu cọc dài có thể nối các đoạn cọc

 Mũi cọc được vót nhọn thành hình chóp tam giác hay

tứ giác, có khi vót tròn, có độ dài đoạn vót từ 1,5 – 2lần đường kính cọc

 Nếu cọc phải đóng qua các lớp đất rắn hoặc lẫn nhiều

sỏi cuội, rễ cây … thì mũi cọc cần được bảo vệ bằng

mũ thép gắn vào mặt vát bằng đinh

 Để tránh nứt vỡ đầu cọc khi đóng, ta lồng một vòng

đai làm bằng thép tấm hoặc tấm thép đệm hình tròntrên đầu cọc

© 2019 BY

Hình : Cọc gỗ

(a) Cọc gỗ thường (b) Cọc gỗ có bịt sắt

3 Cột xi măng đất:

 Được phát triển từ các ứng dụng của cột vôi đất

từ những năm 1960 ở Thụy Điển và ở Liên xô

cũ Nhật bản là nước phát triển phương pháp này đầu tiên trên thế giới.

khoan đĩa xoắn vào trong đất với độ sâu tương ứng với chiều dài của cột và xoay ngược chiều

để rút lên.

© 2019 BY

 Tác dụng hóa lý giữa vật liệu gia cố và đất xảy

ra, quá trình rắn chắc của đất phát triển theo thời gian và tạo thành các cột có sức chịu tải xác định.

thường là 60cm, độ dài có thể đến 25m.

 Cột đất xi măng thích hợp để gia cố nền đường,

móng các bồn chứa, các công trình dân dụng có tải trọng không lớn, các nhà từ 3 – 5 tầng ở các vùng đất yếu.

4 Giếng cát thoát nước thẳng đứng:

 Giếng cát được thi công thành lưới ô vuông hoặc lưới ô tam giác đều có đường kính ≤ 30cm

theo phương thẳng đứng.

xuống các lỗ đã được tạo ra trong đất bằng phương pháp đóng ống chống, bằng máy khoan hay tia nước phun áp lực cao.

© 2019 BY

5 Cọc cát:

công trình ở nơi đất yếu và mực nước ngầm cao.

phương pháp rung hoặc được đầm nện trong các

II Các loại cọc của móng cọc

1.Cọc ống thép:

 Đường kính của ống từ 16 – 60cm, thành ống dày 6 – 14mm.

 Mũi cọc được làm nhọn và hàn kín để dễ đóng

và không cho đất vào bên trong ống.

 Sau khi đóng xong thì đổ bê tông vào trong ống để làm tăng khả năng sử dụng của cọc.

© 2019 BY

Ưu điểm:

 Trọng lượng tương đối nhỏ

 Bền và cứng, ít hư hỏng khi vận chuyển và khiđóng

 Sức chịu tải lớn (250 – 300 tấn)

nhỏ được dùng trong xây dựng công trình dân dụng ởnhững khu vực chật hẹp, được hạ xuống bằng máy épthủy lực

© 2019 BY

Các loại cọc vít

 Chiều dài của mỗi đoạn cọc từ 6 – 11m, cọc của cáccông trình cảng dài tới 25m hay hơn nữa, cọc BTCT rấtnặng, đến 10 tấn.

 Chiều dài và tiết diện của cọc bị giới hạn bởi công suấtcác thiết bị , phương tiện vận chuyển và đóng cọc

 Ngoài ra, chiều dài và tiết diện của cọc còn có sự tươngquan với nhau

4 Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước:

 Hiện tượng nứt nẻ nhỏ thường hay xuất hiện khi vận chuyển và đóng cọc BTCT.

 Nước có thể thấm qua các các khe hở đó vào thân cọc làm gỉ cốt thép và phá hoại bê tông.

hiện tượng đó do bê tông được nén trước, không chịu ứng suất kéo.

© 2019 BY

5 Cọc nhồi bê tông cốt thép:

 Cọc nhồi BTCT có tiết diện tròn, đường kính 600, 800,

1000, 1200, 1500, 1800 …3000

 Chiều dài cọc có thể đến 70m

 Cọc được thi công bằng phương pháp đổ bê tông tạichỗ

 Sức chịu tải lớn có thể lên đến hàng ngàn tấn

 Cọc được sử dụng cho móng nhà nhiều tầng, móng trụcầu …

 Cọc nhồi BTCT được thi công trong các điều kiện thủyvăn và địa chất phức tạp khác nhau

6 Cọc Barette:

 Cọc Barette là cọc BTCT được thi công bằng phươngpháp đổ bê tông tại chỗ

 Cọc có tiết diện chữ nhật, cạnh ngắn từ 0,4m đến 1m,cạnh dài từ 2 – 6m, chiều sâu có thể đến 60m

 Cọc barette có thể thi công theo tiết diện bất kì, sứcchịu tải của cọc rất lớn, được sử dụng trong các nhànhiều tầng có chiều cao và tải trọng lớn

 Cọc barette còn được nối với nhau tạo thành bức tườngliên tục có khả năng cách nước, được dùng là tường

© 2019 BY

Các loại cọc barette

© 2019 BY

Các loại móc nối của ván cừ thép

Các loại ván cừ thép (a) Ván phẳng, (b) ván cừ khum,

(c) ván cừ lác - sen

2 Ván cừ bê tông cốt thép:

 Ván cừ BTCT thường là ván cừ BTCT dự ứng lực

 Ván cừ BTCT có ưu điểm hơn ván cừ thép là không bị

ăn mòn, tuy nhiên nó có một số nhược điểm là:

 Chiều dài hạn chế, không có khả năng nối dài

 Tính chịu uốn và chống va đập thấp

 Khả năng sử dụng lại hầu như không có

 Chống thấm khó khăn, vận chuyển phức tạp

© 2019 BY

 Tường cừ BTCT chỉ sử dụng hiệu quả cho các công trình cảng, kè ven bờ, các đường đào sâu hoặc đắp cao từ 3-4m.

lớn) nên dễ gây biến dạng cho các công trình xung quanh, không thích hợp cho các công trình xây chen.

© 2019 BY

B THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC VÀ CỪ

I Búa đóng cọc Diesel

ống dẫn hướng (xilanh) để tạo ra lực đóng cọc

Nguyên lý hoạt động :

Giai đoạn 1: Khởi động búa

Dùng móc kéo piston lên cao, không khí nạp vào xi lanhqua lỗ, rãnh sẽ điều khiển bơm bơm dầu vào lõm với ápsuất khoảng 1,5 đến 2 kG/cm2 Khi móc va chạm vào cò thì

© 2019 BY

Giai đoạn 2 : Piston rơi và nén không khí

Piston rơi xuống đóng kín lỗ thoát nạp khí thì không khítrong xilanh bắt đầu được nén, áp suất và nhiệt độ tăng,vào cuối hành trình, áp suất khoảng 30 kG/cm2, nhiệt độkhoảng 600C Khi phần lồi trên piston va đập vào phầnlõm trên đế búa thì truyền lực đóng cọc, đồng thời làmcho dầu văng tung toé thành những hạt nhỏ

Giai đoạn 3 : Hỗn hợp nhiên liệu cháy và giãn nở sinhcông

Dầu diesel ở trạng thái những hạt nhỏ hoà trộn với khôngkhí ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ tự bốc cháy, áp suất vànhiệt độ trong xilanh tăng nhanh Một phần áp lực khícháy sẽ đẩy piston lên cao, phần còn lại tác dụng lên đếbúa và truyền xuống cọc

Muốn cho búa dừng thì giật dây điều khiển cho bơm dầungừng hoạt động.

Với nguyên lý hoạt động như trên, trong một chu kỳ

có hai thành phần lực tác dụng lên cọc : lực động do piston va đập vào đế búa và lực do hỗn hợp khí cháy giãn nở sinh công.

© 2019 BY

© 2019 BY

© 2019 BY

II Búa rung

Nguyên lý hoạt động:

 Nguyên lý chìm cọc khi đóng bằng búa rung lợi dụng lực

gây rung do trục lệch tâm hay đĩa lệch tâm sinh ra đểtruyền vào cọc

 Búa rung đặt trên đỉnh cọc và truyền lực rung động cho

cọc, cọc dao động sẽ làm giảm lực ma sát giữa cọc vànền

Phân loại:

Có 3 loại búa rung: búa rung nối cứng, búa rung nối mềm

và búa rung – va đập (búa va rung)

© 2019 BY

Ưu điểm:

 Búa rung có kích thước đầu búa nhỏ gọn, tính

cơ động cao, dễ điều khiển, làm việc tin cậy Đóng cọc bằng búa rung ít gặp hiện tượng chối giả, cọc không bị vỡ như khi dùng búa va đập.

 Có thể dùng búa rung để nhổ cọc.

đầu búa.

Nhược điểm:

 Lực rung động làm giảm tuổi thọ của động cơ và gâyảnh hưởng xấu đến các công trình lân cận Để giảm lựcrung động truyền ra các công trình lân cận, có thể đàođường hào để ngăn cách

 Thay vì dùng giá dẫn hướng thì búa rung phải dùng cầntrục tự hành để nâng hạ búa khi đóng cọc; phải sửdụng các thiết bị phát lực như máy phát điện, máy bơmthuỷ lực Máy phát điện cung cấp năng lượng điện chođầu búa hoạt động, máy bơm thuỷ lực cung cấp dầuthuỷ lực có áp suất cao cho bộ phận xilanh kẹp cọc dưới

 Búa rung nhổ cọc rất hiệu quả nên được dùng để đóng

và nhổ ống vách khi thi công cọc khoan nhồi; đóng vànhổ dùi dẫn bấc thấm hay ống dẫn cát để xử lý nền đấtyếu

© 2019 BY

© 2019 BY

© 2019 BY

III Búa đóng cọc thủy lực

1 Búa hơi đơn động:

 Là búa hơi chỉ dùng áp lực của khí nén hay hơi nướcnâng búa lên độ cao đóng cọc, sau đó xả nhanh khí ra

từ xi – lanh cho búa rơi xuống và hạ cọc

 Búa là xi – lanh nặng từ 1 – 9 tấn được treo trên giánhờ tời cáp Độ cao nâng búa từ 0,7m – 1,6m

 Loại này có ưu điểm là đơn giản, trọng lượng hiệu dungđóng cọc cao, độ nâng thấp, có thể không cần giá búa.Tuy nhiên lại tốn thiết bị trung gian như nồi hơi, máynén, ống dẫn…

1 Xi lanh - búa

2 Đầu búa (cán pittong)

3 Khe không chế độ cao nâng búa

4 Pittong

5 Van điều khối khí.

© 2019 BY

2 Búa hơi song động:

 Là búa hơi khi nâng và hạ búa đều dùng áp lực của hơinước hay khí nén

 Búa có thể dùng để đóng cọc đường kính lớn tới 50cmhoặc có thể nhổ cọc nếu lắp bộ kẹp vào đầu búa

 Búa song động cũng có công dụng như búa đơn độngnhưng cọc được đóng có đường kính lớn hơn

 Búa có ưu điểm là hạ cọc nhanh, có thể đóng từ 200 –

500 nhát1 phút, ít phá đầu cọc, có thể tăng giảm lựcđóng cọc, có thể nhổ cọc Tuy nhiên máy có nhược điểm

là trọng lượng hữu ích của búa nhỏ (25%), thiết bị trunggian công kềnh

6 Khe nạp – thải khí trên

7 Khe nạp - thải khí dưới

8 Lớp đệm

© 2019 BY

IV Máy khoan cọc nhồi

© 2019 BY

1 Máy khoan xoắn ruột gà

 Dùng để khoan sâu đến hàng trăm mét với đường kính lỗ đến 2m xuống đất và đá cứng.

 Khi khoan dùng xi – lanh điều chỉnh vá ấn định hướng đường tâm lỗ khoan, cho mũi khoan ruột gà quay tồi thả cáp hạ mũi khoan xuống dần Tới độ sâu cần thiết thì cuộn cáp nâng dần ruột gà lên.

© 2019 BY

© 2019 BY

2 Máy khoan ống vách kiểu dao động

 Loại ống vách có mũi khoan hình ống, có thể nối dàibởi nhiều đoạn Hai bên thành ống được gắn với cácđầu pittong của hai xi lanh dao động Khoảng daođộng là khoang ¼ góc vuông

 Có một xi lanh ấn để hạ ống cắt dần dần

 Máy khoan ống vách khoan sâu đến 75m phù hợp nềnđất phức tạp

 Đường kính lỗ khoan đến 2m

© 2019 BY

3 Máy khoan kiểu quay tròn

 Loại này mũi khoan hay còn được gọi là đầu cắt đượctruyền động từ bộ dẫn động cơ khí hay động cơ thủy lực

 Đầu cắt sẽ quay tròn 360 độ liên tục nên tốc độ quaynhanh Quay liên tục nên răng cắt đỡ mòn

 Máy có cơ cấu cũng giống như máy khoan ruột gà, riêngmũi khoan ở dạng ống xoay, chân ống có răng và rãnhcắt

 Điển hình nhất là máy khoan RDM của Đức với lực nén từ

1900 – 3700kN và momen quay từ 1800 – 4200kNm

© 2019 BY

© 2019 BY

© 2019 BY

4 Máy khoan tường vách

 Dùng để khoan tường vách dạng rãnh, được khoan đào bằng gàu ngoạm với lực kẹp rất lớn.

1500mm.

 Loại này thường dùng trong các trường hợp không sử dụng cọc làm nền móng để tránh choán chỗ.

© 2019 BY

© 2019 BY

Đào cọc barette bằng gàu tự động hydrofraise

(có gia cường vách bằng bentonite)

 Máy ép cọc gồm các bộ phận: Bệ máy, kích thủy lực,

khung dẫn hướng và đối trọng

+ Bệ máy được sản xuất từ thép hình chữ I, U

+ Khung dẫn được sản xuất từ thép hình và có cấu tạo

ống lồng: Phần bên ngoài cố định, phần trong diđộng lên xuống trong quá trình ép cọc

+ Đối trọng là các khối bê tông cốt thép

MẶT BẰNG MÁY ÉP CỌC

1 Bệ máy; 2 Cơ cấu di chuyển dọc bệ máy; 3 Bu lông

© 2019 BY

2 Thiết bị ép neo:

 Máy ép neo đang được sử dụng ở Việt Nam có sức ép từ

20 đến 40 tấn

 Máy có thể ép cọc cách công trình cũ 20cm

 Máy ép cọc gồm các bộ phận: Bệ máy, kích thủy lực,

khung dẫn hướng và neo đất

 Máy ép cọc loại này thích hợp cho những công trình loại

nhỏ, những công trình xây chen có mặt bằng hẹp, xử lýlún nứt cho các công trình cũ hoặc ép cọc cho các côngtrình thi công theo phương pháp ép sau

© 2019 BY

MÁY ÉP NEO

1 Bệ máy; 2 Khung dẫn hướng; 3 Máy thủy lực; 4 Gỗ kê;

5 Neo đất; 6 Cọc bê tông cốt thép

C KỸ THUẬT THI CÔNG CỌC VÀ CỪ

I Các quá trình thi công đóng cọc BTCT

Kiểm tra lại bằng công thức:

Trong đó:

 K: Hệ số chỉ sự thích dụng của búa

 Q: Trọng lượng tổng cộng của búa

 q: Trọng lượng của cọc (kg)

© 2019 BY

Hệ số K phải nằm trong bảng trị số sau:

 Nếu K nhỏ hơn các giá trị trên là búa không đủ

nặng, hiệu quả đóng sẽ kém

 Nếu K lớn hơn là búa quá nặng so với cọc

Búa song động và Diesel kiểu ống 5 5.5 6

Búa đơn động và Diesel kiểu cọc 3,5 4 5

2 Vận chuyển cọc:

 Khi cẩu cọc, trong thân cọc sẽ sinh ra momen uốn

 Hai điểm cầu cọc phải đặt đúng vị trí như hình dưới đây:

3 Lắp cọc vào giá búa:

© 2019 BY

4 Chuẩn bị trước khi đóng cọc:

 Lập biện pháp thi công

 Dọn dẹp và san phẳng mặt bằng thi công

thẳng đứng khi đóng cọc (kết hợp với máy kinh vĩ)

dõi tốc độ đóng và chiều sâu đóng cọc.

5 Kỹ thuật đóng cọc:

 Đóng theo sơ đồ khóm

 Đóng theo sơ đồ ruộng

 Theo hình dưới đây:

© 2019 BY

II Các quá trình thi công ép cọc BTCT

1 Khái niệm:

 Cọc ép xâm nhập vào nước ta từ năm 1981

 Sử dụng phổ biến từ năm 1986 đến nay

 Các loại cọc hiện nay từ 14x14 – 40x40 (cm)

 Sức chịu tải lên đến 80 tấn

 Dùng cho các công trình dưới 10 tầng trên nền đất yếu

2 Thi công cọc thử và nén tĩnh:

 Nhằm xác định sức chịu tải của cọc trong điều kiện địa

chất cụ thể trước khi ép đại trà

 Số lượng cọc ép thử bằng 1% tổng số cọc và không

nhỏ hơn 2 cọc trên 1 công trình

 Vị trí ép thử do thiết kế quy định

 Sau khi ép xong phải nén tĩnh cho cọc

 Kết quả nén tĩnh để điều chỉnh thiết kế móng cho công

© 2019 BY

3 Các giải pháp ép cọc:

 Có hai giải pháp là ép trước và ép sau

 Ép trước là giải pháp ép cọc xong mới tiến hành làm đài

móng

 Ép sau là giải pháp ép cọc sau khi đã thi công được vài

tầng nhà qua các lỗ chờ hình côn trong móng Sau khi

ép xong thi công mối nối giữa cọc và đài bằng thi công

có phụ gia trương nở Chiều dài cọc dùng để ép sauthường từ 2 – 2,5m

4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị ép cọc:

 Lý lịch máy, có kiềm định kỹ thuật

 Lưu lượng dầu của máy bơm (l/ph)

 Áp lực bơm dầu lớn nhất (kg/cm2)

 Hành trình pít tông của kích (cm2)

 Diện tích đáy pít tông của kích (cm2)

 Phiếu kiểm định chất lượng đồng hồ đo áp lực dầu và

van chịu áp

© 2019 BY

5 Chuẩn bị trước khi ép cọc:

 Định hình trước sự phát triển của lực ép theo chiều sâu

 Nghiên cứu kỹ thiết kế thi công và các quy định về thi

 Chuẩn bị máy ép có sức ép bằng 2 – 2,5 lần sức chịu

tải thiết kế của cọc

6 Kỹ thuật thi công ép cọc:

 Lắp đặt thiết bị vào vị trí ép an toàn

 Độ nghiêng bệ máy không quá 0,5%

 Chạy thử máy để kiểm tra tính ổn định của thiết bị

 Khi ép đoạn mũi cọc, ở những giây đầu tiên tốc độ

xuyên không lớn hơn 1cm/giây

 Khi ép đoạn mũi cọc cách mặt đất 50cm thì ngừng lại

để nối cọc

 Đoạn thứ 2 phải được chỉnh trùng với đường trục kích

© 2019 BY

 Gia tải lên cọc 1 lực tiếp xúc tạo áp khoảng 3 – 4kg/cm2

rồi tiến hành hàn nối

 Ban đầu vẫn ép theo tốc độ 1cm/giây, sau khi cọc

chuyển động đều thì ép 2cm/giây

 Cọc được công nhận là ép xong khi thỏa mãn các y/c:

 Đạt chiều sâu sấp xỉ chiều sâu thiết kế

 Lực ép cọc bằng 1,5 – 2 lần sức chịu tải của cọc

 Cọc được ngàm vào lớp đất tốt chịu lực 1 đoạn bằng

3-5 lần đường kính cọc (kể từ lúc áp lực kích tăngmạnh)

7 Ghi lực ép theo chiều sâu:

 Ghi chỉ số nén đầu tiên khi cọc cắm sâu vào đất

từ 30 – 50cm

 Sau khi cọc ép xuống 1m ghi lại lực ép tại thời

điểm đó cũng như khi lực ép thay đổi đột ngột

 Đến giai đoạn cuối cùng là khi lực ép đạt giá trị

0,8 giá trị ép giới hạn tối thiểu Bắt đầu từ giai đoạn này ghi giá trị lực ép với từng đoạn xuyên 20cm cho đến khi ép xong.

© 2019 BY

III Thi công cọc nhồi

1 Công tác chuẩn bị:

 Chuẩn bị diện tích hiện trường đủ để lắp đặt thiết bị

 Xử lý, gia cố nền đường và mặt bằng thi công

 Chuẩn bị dung dịch bentonite và máy móc thiết bị

 Từ mặt bằng định vị, xác định thứ tự thi công các cọc

sao cho khoảng cách hai cọc thi công liên tiếp phải lớnhơn 3 lần đường kính cọc