Đồ án kỹ thuật thi công - TÍNH TOÁN BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP CỌC

- Tổng số tim cọc phải ép là 762 tim, được vận chuyển từ đơn vị sản xuất đến công trình bằng ôtô tải, bãi chứa cọc để ép không được làm ảnh hưởng đến tầm hoạt động của dàn đế và cần trục

1 TÍNH TOÁN BIỆN PHÁP THI CÔNG ÉP CỌC

Mặt bằng tính toán thi công ép cọc:

1.1 Tính toán và lựa chọn biện pháp thi công cọc ép

Khái quát

- Công tác ép cọc được tiến hành trước khi hoàn thành công tác đào đất Cao trình

đặt thiết bị ép cọc là 0.000 m Xe cẩu tự di chuyển trên mặt đất tự nhiên

- Tổng số tim cọc phải ép là 762 tim, được vận chuyển từ đơn vị sản xuất đến công trình bằng ôtô tải, bãi chứa cọc để ép không được làm ảnh hưởng đến tầm hoạt động của dàn đế và cần trục

- Cọc ép xong phải thỏa các yêu cầu sau :

 Chiều dài cọc được ép sâu vào trong lòng đất không nhỏ hơn chiều dài ngắn nhất do thiết kế qui định

 Lực ép cuối cùng phải đạt trị số thiết kế, vận tốc xuyên không quá 1 (cm/s)

Công tác chuẩn bị:

- Làm việc với các cơ quan quản lý để xin lắp đặt địên, nước, lắp đặt các thiết bị thi công và hệ thống thông tin

- Làm việc với các cơ quan sở tại cho công tác an toàn an ninh xã hội khu vực thi công công trường

- Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ, công cụ thi công cần thiết đến hiện trường phù hợp với thi công trong từng giai đoạn

- Kiểm tra hàng rào bảo vệ khu vực thi công và bố trí bảo vệ công trường

- Khảo sát vị trí đặt máy phát điện khi mất điện lưới, đảm bảo cho công trình được thi công liên tục

- Xác định sơ bộ vị trí cọc mốc giới quy hoạch, xác định sơ bộ tim, cốt công trình trên mặt bằng thực tế

- Việc bố trí mặt bằng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công nhanh hay chậm của công trình Việc bố trí mặt bằng thi công hợp lý để các công việc không

bị chồng chéo, cản trở lẫn nhau có tác dụng giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, rút ngắn thời gian thi công công trình

- Trước khi thi công mặt bằng cần được dọn sạch, phát quang, phá vỡ các chướng ngại vật, san phẳng…

- Xác định hướng di chuyển của thiết bị ép cọc trên mặt bằng và hướng di chuyển máy ép hợp lý trong mỗi đài cọc

1.1.1 Khối lượng công tác

 Công trình có 2 loại móng M1 (54 cái) ; M2 (46 cái)

+ Số lượng tim cọc của móng M1 là 9 tim cọc, móng M2 là 6 tim cọc

 Mỗi tim cọc có chiều dài 24m (gồm 3 đoạn, mỗi đọan dài 8 m ghép nối lại) Vậy tổng chiều dài cọc ép là:

Lc = 24 x ( 54 x 9 + 46 x6 ) = 24 x 762 = 18288 m

1.1.2 Chọn máy thi công ép cọc

Để đưa mũi cọc đến độ sâu 23.7m, cọc phải qua các lớp đất:

- Lớp đất 1( cát, trạng thái chặt vừa.)  Lớp đất 2 (bùn sét Trạng thái nhão)  Lớp đất 3 (cát ,Trạng thái chặt vừa)  Lớp đất 4 (Sét, độ dẻo trung bình Trạng thái rắn)

- Như vậy muốn đưa cọc đến độ sâu thiết kế cần phải tạo ra một lực thắng được lực

ma sát mặt bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất ở bên dưới mũi cọc Lực này bao gồm trọng lượng bản thân cọc và lực ép thủy lực do máy ép gây ra Ta bỏ qua trọng lượng bản thân cọc và xem như lực ép cọc hoàn toàn do kích thủy lực của máy ép gây ra Lực ép này được xác đinh bằng :

Pepmax = K x Pep

Cọc sử dụng cho móng cọc có tiết diện 0.3 m x 0.3m và chiều dài 8 m Cọc được ép đến độ sâu –23.7 m Do đặc điểm địa chất công trình, đất nền cấu tạo chủ yếu là lớp cát

và bùn sét và do địa điểm thi công, nên phương pháp hạ cọc thích hợp là hạ cọc bằng phương pháp ép, có ưu điểm không gây tiếng ồn, không rung động trong lòng đất và không ảnh hưởng xấu đến các công trình và các đường ống lân cận

Nguyên lý chọn máy thi công ép cọc theo mục 6.1 TCXDVN286:2003: Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1.4 lần lực ép lớn nhất Pepmax yêu cầu theo thiết

kế quy định

Lực ép của thiết bị phải đảm bảo tác dụng đúng dọc trục tâm cọc khi ép từ đỉnh cọc và tác dụng đều lên các mặt bên cọc, không gây ra lực ngang lên cọc

Thiết bị phải có chứng chỉ kiểm định thời hiệu về đồng hồ đo áp và các van dầu cùng bảng hiệu chỉnh kích do cơ quan có thẩm quyền cấp

- Móng được đúc bê tông ,B22.5(M300) có Rbt = 1 MPa (Cường độ chịu kéo của bê tông); Rb = 13 Mpa (Cường độ chịu nén của bê tông); mô đun đàn hồi E = 2.9*107 (KN/m2) Trước tiên ta tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

1.1.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Đoạn cọc gồm 3 đoạn 8m nên chiều dài cọc:

Pvl = mφφ (RbAb+RsAs) Trong đó:

Rs = 280MPa

Rb = 13MPa

As: diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc

As = 4π142/4 = 616 (mm2)

Ap: Diện tích tiết diện ngang của cọc

Ap = 300 * 300 = 90000 (mm2)

Ab: diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc:

Ab = Ap – As = 90000 - 616 = 89384 (mm2)

φ = 1 – hệ số uốn dọc

m= 1 – hệ số điều liện làm việc, phụ thuộc loại cọc và số lượng cọc trong móng

Pvl = m φ (RbAb+RsAs) = 1*1(13*103*89384*10-6 + 280*103*616*10-6) =1660 (KN)

Vì sức chịu tải của vật liệu quá lớn so với thực tế nên ta chọn sức chịu tải của cọc

và TCVN 286-2005 trang 4 (Quy định chung)

Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Dựa theo mặt cắt địa chất ta có bảng số liệu của các lớp đất như sau:

Lớp đất Bề

dày(m)

(T/m3) (độ) c (T/m2) qc(T/m2) N

 Sức chịu tải của cọc theo c và :

Qu = Qm + Qs

Với Qm = cNc +  'vNq = 0.8x5.7 + 0 = 4.56 (T)

(cọc được đặt ở lớp sét có góc  = 0o nên ta tra bảng: Nc = 5.7, Nq = 0)

Qs = u f lsi i

Trong đó: fsi = ca + 'Ksitan(a)

cai = 2/3 ci ; ai2 / 3i

Ksi = (1.21.4)*(1 – sin(i)

Lớp đất cai

ai

 Ksi  'v fsi li

Cát (1)

Bùn nhão(2’) 0.53 5.44 1.03 9.73 1.485 18.9

Qs = u f lsi i = 42.9 (T)

Hệ số an toàn đối với mũi cọc lấy bằng 3

Hệ số an toàn ma sát hông lấy bằng 2

Pdn = Qu =

4.56 42.9

23( )

Q Q

T

Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do thiết kế dự tính tác dụng lên cọc

Lực ép nhỏ nhất (Pep)min là lực ép do thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150-200% tải trọng thiết kế

Lực ép lớn nhất (Pep)max là lực ép do thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc: được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200-300% tải trọng thiết kế

Dùng phương pháp ép trước, đối trọng được đặt lên dàn thép, hai bên được gắn 2 kích ép

Hệ kích thủy lực của thiết bị cần ép được cọc với tải trọng không nhỏ hơn 2 lần sức chịu tải cho phép của cọc theo dự kiến

Hệ thống bơm dầu áp lực phải kín có tốc độ và lưu lượng thích hợp Đồng hồ đo

áp lực nhất thiết cần được kiểm chứng tại cơ quan có thẩm quyền và được cấp chứng chỉ

Hệ thống định vị kích và cọc ép cần chính xác, được điều chỉnh đúng tâm, không gây lực ngang tác dụng lên đầu cọc Trong trường hợp hệ ép cọc bằng hệ ép cọc bao gồm nhiều kích ép, tổng hợp lực của các kích ép phải trùng với trục đi qua tâm cọc

Chân đế hệ thống kích ép phải ổn định và đặt phẳng trong suốt quá trình ép cọc

Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép nhỏ nhất của máy phải thỏa mãn điều kiện:

Lực ép lớn nhất:

(Pep)max = min [Pvl; (2 - 3) * Ptk] = (166; (46 – 69)]T

 Vậy chọn (Pep)max = 69T

Lực ép nhỏ nhất:

(Pep)min = (1.5 – 2 ) * Ptk = (1.5 – 2) * 23= (34.5 – 46)T

 Vậy chọn (Pep)min = 46T

Do trong quỏ trỡnh ộp chỉ huy động từ 0.7 – 0.8 lực ộp cọc tối đa của thiết bị ộp nờn lực ộp tối đa cần thiết của mỏy ộp và theo TCVN 286-2003, lực ộp danh định lớn nhất của thiết bị khụng nhỏ hơn 1.4 lần lực ộp lớn nhất Pepmax yờu cầu theo thiết kế quy định

 Pepmax thte = 69/0.8 = 86.25 T (ok) lấy gần bằng 90T

Chọn máy ép ICT0393 có các thông số kỹ thuật sau:

+ Máy có hai kích thủy lực với tổng lực nén lớn nhất của thiết bị do hai kích gây

ra là: Pmax = 160T (mỗi kích 80T)

+Tiết diện cọc ép đợc đến 30cm

+ Chiều dài đoạn cọc: 6 á 9m

+ Động cơ điện 17,5KW

+ Số vòng quay định mức của động cơ: 4450v/phút

+ Đờng kính xi lanh thuỷ lực: 280mm

+ áp lực định mức của bơm: 400Kg/cm2

+ Dung tích thùng dầu là: 300lít

1.1.4 Tớnh toỏn đối trọng

Dùng đối trọng là các khối bêtông có kích thớc (211)m Trọng lợng của một cục

đối trọng là:

Pđt = 2112,5 = 5(T)

Tổng trọng lợng của đối trọng phải lớn hơn Pép = 90 T (không xét đến trọng lợng của khung và giá máy tham gia làm đối trọng) Nh vậy số cục đối trọng cần thiết cho máy là:

nđt =

Pe

Pdt = 905 = 18(cục).

Vậy ta bố trí khối đối trọng gồm 18 cục Số lợng đối trọng ở mỗi bên máy ép phụ thuộc vào vị trí của cọc cần ép sao cho mặt phẳng chứa hai khối đối trọng trùng với đờng tâm của ống thả cọc

Trọng lượng 1 đoạn cọc là : 0.3x0.3x8x2.5 = 1.8(T) < 5 (T) Vậy lấy khối lượng của 1 khối đối trọng bờ tụng vào tớnh toỏn

- Sức trục yờu cầu: Đảm bảo để nõng được khối đối trọng bờ tụng

qyc = qck + qt

Trong đó: qck: Trọng lượng cấu kiện cần nâng lắp qck = 5 T

qt : Tổng trọng lượng thiết bị phụ kiện treo buộc

Tra theo sổ tay chọn máy thi công, ta chọn thiết bị treo buộc mã hiệu 1095R-21 có sức nâng [Q] = 10(T), trọng lượng qt = 0.338(T) và chiều cao thiết bị treo buộc ht = 1.6(m)

Qyc = 5 + 0.338 = 5.338 (T)

móc yêu cầu: Đảm bảo cẩu được cọc vào giá đóng

Hyc = hat+hck+ht +

hp

Trong đó:

(0.5-1)m

hck: Chiều cao cấu kiện.hck=8 m

ht: Chiều cao thiết bị treo buộc ht=1.6 m

hp: chiều dài puli hp=1.5 m

hc =1.5 m, hc :khoảng cách từ khớp quay tay cần đến cao trình của cần trục đứng

r = 1m, là khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục quay của cần trục

Hyc = 0.5+8+1.6+1.5 = 11.6 (m)

H= Hyc -hc = 11.6-1.5=10.1 m

Chiều dài cẩu yêu cầu Lyc = H/sin(75)= 10.1/sin(75)=10.5 m

Do điều kiện công trình nên chọn máy cẩu thuộc loại tự hành không vật cản cẩu cấu kiện

có bề rộng nhỏ

- Tầm với:

R = S + r = 2.61+1=3.61m

Trong đó:

S: Khoảng cách ngắn nhất từ tâm quay của cầu trục đến mép công trình hoặc chướng ngại vật

Tính S = cos75 x10.1 =2.61m

r : Khoảng cách từ trục tâm quay đến tay cần

3.3 Lựa chọn loại cần trục phục vụ cho công tác ép cọc:

Trong quá trình thi công, cần trục phải cẩu các đối trọng và cọc Căn cứ vào trọng lợng của cọc cũng nh trọng lợng đối trọng, chiều cao nâng cọc và đối trọng

để chọn cần trục.

Trọng lợng của một đoạn cọc là:

Khi thi công ép cọc, cần trục di chuyển trên khắp mặt bằng nên ta chọn cần trục tự hành bánh hơi.

Từ những yếu tố trên ta chọn cần trục tự hành ô tô dẫn động thuỷ lực NK-200

có các thông số sau:

+ Hãng sản xuất: KATO - Nhật Bản.

+ Độ dài cần chính L: 10,28  23,5m.

+ Thời gian thay đổi tầm với: 1,4phút.

+ Vận tốc quay cần: 3,1v/phút.

Vỡ mặt bằng cụng trỡnh khỏ dài nờn ta chọn 2mỏy ộp, 2dàn ộp và 1 cần trục để tiết kiệm thời gian cũng như tiến độ được nhanh hơn

Hướng ộp cọc tiến hành theo chiều dài của cụng trỡnh để thuận lợi cho hoạt động của cỏc thiết bị ộp cọc Dựa theo tiờu chớ đường đi là ngắn nhất, và khụng vướn cỏc thiết bị khỏc (cọc, xe…) ở bờn cạnh nhằm mục đớch thi cụng dễ dàng và tiết kiệm thời

1.2 Biện phỏp thi cụng ộp cọc

1.2.1 Chuẩn bị tài liệu

- Trước hết ta chuẩn bị mặt bằng gồm cỏc cụng tỏc:

- San phẳng nền đất để thi cụng dễ dàng

- Tổ trắc địa định vị cỏc tim cọc theo mặt bằng thiết kế, đỏnh dấu bằng cỏc thanh sắt ỉ6, đầu trờn cú buộc dõy màu đỏ để dể nhận diện

- Nếu đất lỳn thỡ phải dựng gỗ chốn lút xuống trước để đảm bảo chõn đế ổn định và phẳng ngang trong suốt quỏ trỡnh ộp cọc

- Vận chuyển cọc: sử dụng cần trục để cẩu xếp cọc

1.2.2 Ép cọc

+ Bước 1:

- Cẩu lắp khung đúng vị trí hố móng thiết kế

- Cẩu lắp khung cố định vào khung ép

- Cẩu đối trọng vào khung đế

- Cẩu dựng cọc vào giá ép, điều chỉnh mũi cọc vào đúng vị trí thiết kế và điều chỉnh trục cọc thẳng đứng, kiểm tra bằng máy kinh vĩ

+ Bước 2:

- Tiến hành ép cọc đến độ sâu thiết kế Trong quá trình ép cọc, phải chất thêm đối trọng lên khung sườn đồng thời với quá trình gia tăng lực ép Theo yêu cầu, trọng lượng đối trọng phải bằng 1,5 lần lực ép Do cọc gồm nhiều đoạn nên khi ép xong mỗi đoạn cọc, phải tiến hành nối cọc bằng cách nâng khung di động của giá ép lên, cẩu dựng đọan

kế tiếp vào khung ép và nối hàn cọc, sao đó tiếp tục ép, trước và sau khi hàn phải kiểm tra độ thẳng đứng của cọc

+Bước 3:

- Khi ép đoạn cọc cuối cùng (đoạn thứ 3) đến mặt đất, cẩu dựng đoạn cọc lói (bằng thép) chụp vào đầu cọc rồi tiếp tục ép lói cọc để đầu cọc cắm đến độ sâu thiết kế Đọan lói này sẽ được kéo lên để tiếp tục dùng cho cọc khác

- Sau khi ép xong một cọc, trượt hệ giá ép trên khung đế đến vị trí tiếp theo

để tiếp tục ép Trong quá trình ép cọc trên móng thứ nhất, dùng cần trục cẩu dàn

đế thứ hai vào vị trí hố móng thứ 2

1.2.3 Công tác nối cọc

- Kiểm tra bề mặt hai đầu của đoạn cọc giữa, sửa chữa cho thật phẳng

- Hàn đủ chiều dày, chiều dày hàn, mối hàn bảo đảm liên tục, không chứa gỉ hàn

- Vành nối đảm bảo phẳng không cong vênh, sai số cho phép không quá 1%

- Kiểm tra nghiệm thu mối nối, để mối hàn nguội mới tiến hành ép đoạn tiếp theo

+ SƠ ĐỒ ÉP CỌC:

- Ở móng M1 ta có 9 cọc, ta tiến hành đóng theo sơ đồ ruộng cọc

- Ở móng M2 ta có 6 cọc, ta tiến hành đóng theo sơ đồ ruộng cọc

MẶT BẰNG THỨ TỰ ÉP MÓNG M1

MẶT BẰNG THỨ TỰ ÉP MÓNG M2 1.3 Những điểm cần lưu ý trong quá trình ép cọc.

Đang ép đột nhiên cọc xuống chậm rồi dừng hẳn, nguyên nhân do cọc gặp vật cản,

ta có biện pháp xử lý như sau:

- Nếu chiều sâu đóng đã đạt tới 85% thì kỹ sư cho phép dừng hẳn và báo thiết kế

- Trong trường hợp khác không cố ép mà nhổ cọc lên, dùng cọc thép khoan phá vật cản mới tiến hành đóng lại Khi tiến hành nhổ cọc làm khung sắt

ôm cọc rồi dùng cần cẩu để đưa cọc lên

Cọc bị nghiêng không thẳng đứng ( cọc bị nghiêng có 2 nguyên nhân):

- Do lực ép đầu cọc không đúng tâm cọc, không cân bằng

- Ma sát mặt biên đối xứng của cọc với mặt biên đất không bằng nhau Trong trường hợp này có 2 cách sử lý:

- Nếu cọc cắm vào đất sâu rồi thì có thể dùng tời nắn cho thẳng đứng rồi đóng tiếp

- Nếu cọc đã cắm vào đất sâu rồi thì nhổ cọc lên để ép lại Việc nhổ cọc được tiến hành như sau: Làm khung sắt ôm quanh cọc, xiết chặt bằng bu lông, dùng ngay kích của máy đóng tải thật chậm để nâng cọc dần lên

1.4 Tính toán số lượng và bãi chứa cọc

Ta có số lượng cọc: 762 x 3 = 2286 cọc

Ta sử dụng các bãi cọc có kích thước bxh = 2.5 x 3m bao gồm 49 cọc chia làm 7 hàng và 7 cột

Vậy số bãi cọc là : n = 2286 / 49 = 46.65(bãi) -> chọn 47 bãi tập kết cọc