thuyết trình cọc khoan nhồi

Khái niệm: Cọc khoan nhồi là cọc tiết diện tròn, thi công bằng phương pháp khoan tạo lỗ trong đất, sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép.. Giới thiệu phương pháp tạo lỗ cọc thông dụngKh

Bored pile Construction, check and acceptanceGVHD: Trần Quang Huy

Group: 1

Khái niệm: Cọc khoan nhồi là cọc tiết diện tròn, thi công bằng phương pháp khoan tạo lỗ trong đất, sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép

Phân loại:

 Theo cách thi công: Loại có dùng dung dịch khoan và không dùng dung dịch khoan

 Theo cấu tạo cọc: Cọc tròn, Cọc mở rộng đáy, Cọc mở rộng thân và đáy (SCT tăng 5 – 10%), cọc barret

 Theo Đường Kính Cọc: 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1500; 2000mm

 Cọc mini (Micropile): d < 300mm (ở Pháp dùng 250mm)

 Cọc đường kính nhỏ (Small Diameter Bored Pile): 300; 400; 500; 600mm

 Cọc đường kính lớn (Large Diameter Bored Pile): 600 – 3000mm

Phần 1: Tạo lỗ khoan

Tạo lỗ khoan

1 Định vị

 Thực hiện: (như môn trắc địa)

 Chú ý:

 Trục được đánh dấu và gửi ra các vị trí cố định

 Tim cọc được đóng bằng các cọc tiêu thép, d14; dài 1.5m; vuông góc với nhau và bố trí

Tạo lỗ khoan

2 Khoan tạo lỗ

3 PP phổ biến ở VN:

• PP dùng ống vách

• PP thổi rửa theo chu trình thuận

nghịch hay phản tuần hoàn

• PP khoan gầu

Giới thiệu phương pháp tạo lỗ cọc thông dụng

Khoan tạo lỗ

Dùng ống vách tạm

Giữ thành bằng dung dịch khoan (bentonite)

a.Cấu tạo:

- Hệ thống cần khoan và đầu mũi khoan Toàn bộ hệ thống này thường được lắp vào cần trục bánh xích nặng khoảng 30 đến 80 T, chủ yếu sử dụng động cơ thuỷ lực Cần khoan làm bằng thép gồm 3 đến 5 đoạn lồng vào nhau như cột ăng ten, chiều dài cần từ 12 m đến 18 m Khi khoan các đoạn phía trong tự thò ra cho đến khi ra hết cả 5 đoạn, chiều sâu khoan từ 30 m cho đến 64 m Gầu khoan hình thùng phuy có đường kính các loại từ 600 mm đến 2.000 mm

a Gău xoay khoan đất

Mũi khoan đất có câc câc hăng răng cắt

để cắt đất

cê b¶n lÒ N¾p mị ®Ít Cöa lÍy ®Ít

t¹o lì khoan

Dao gôt thµnh

§ íng kÝnh R¨ng c¾t ®Ít

mị n¾p

Chỉt giỊt §Ìu nỉi víicÌn khoan

GẦ U KHOAN TẠ O LỖ

Mũi khoan đá có nhiều quả chòng nhỏ có trục quay trên mũi khoan, mỗi quả lại có nhiều răng nhỏ bằng thép chịu va đập chịu mài mòn Khi mũi khoan quay thì các răng nhỏ này miết vỡ đá dưới đáy lỗ khoan Quả chùy có tác dụng tạo lực đè lên mũi khoan.

b Gàu xoay khoan đá

c Phạm vi áp dụng:

Các vùng đồi núi có mực nước ngầm thấp, đường kính lỗ khoan không lớn lắm

Máy này có nhược điểm là mũi khoan khó chế tạo và nó không thể khoan sâu 30- 35 m và đường kính của nó tối đa cũng chi được 600mm

2 Khoan tạo lỗ

2.2 Dùng mũi khoan ruột gà

 Cao độ đỉnh ống hơn mặt đất hoặc nước cao nhất tối thiểu 0.3m ; Cao độ chân ống

đảm bảo cho áp lực cột dung dịch lớn hơn áp lực chủ động của đất nền và hoạt tải thi

công bền ngoài

 Hạ ống bằng thiết bị thủy lực hoặc thiết bị rung kèm theo máy khoan; hoặc dùng búa

rung đóng kết hợp lấy đất bằng gầu

Tác dụng của ống vách:

- Định vị và dẫn hướng cho máy khoan

- Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan và chống sập thành phần trên hố khoan

- Bảo vệ để đất đá, thiết bị không rơi xuống hố khoan

- Làm sàn đỡ tạm và thao tác để buộc nối và lắp dựng cốt thép, lắp dựng và tháo

2 Khoan tạo lỗ

2.4 Dung dịch khoan (bentonite)

 Dung dịch khoan là dung dịch gồm nước sạch và các hóa chất khác như bentonite, polime,… dùng để tạo màng cách nước, giữ ổn định thành hố khoan

 Chiều cao mức dung dịch phải đảm bảo cân bằng áp lực và cao hơn MNN tối thiểu 1.5m

 Trong khi khoan phải luôn đảm bảo hố có lượng bentonite phù hợp

 Tác dụng: Giữ cho mùn khoan không lắng đọng dưới đáy hố khoan và đưa chúng theo dung dịch ra ngoài.

 Dung dịch khoan có thể là nước thường tại nơi mà địa tầng là đất dính như: đất sét, á sét, đất thịt, hoặc gơ nai phong hoá, đá v.v…

 Bentonite sau khi được bơm lên từ quá trình thổi rửa hố khoan sẽ được lọc và tái sử dụng

10 phút 50 ÷100mg/cm2

Lực kế cắt tĩnh

Tạo lỗ khoan

3 Vệ sinh lần 1

- Sau khi khoan xong lần 1 tiến hành hạ mũi khoan núp B xuống để kéo hết sình đất còn lại lên công đoạn này có thể làm từ 1 đến 2 lần

- Khi hạ mũi khoan núp B vẫn thao tác như khi khoan mũi phá nhưng khi kéo lên thì không được xoay mũi khoan để tránh sình đất lọt xuống lại hố khoan

- Lớp mùn khoan có khả năng ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cọc Vì vậy khi kiểm tra độ sâu hố khoan cần xác định chiều sâu lớp mùn khoan cần nạo vét

- Những công việc tiếp theo của thi công cọc nhồi chỉ được phép tiếp tục khi độ sâu hố khoan đạt đến độ sâu thiết kế (Đo bằng thước dây)

• Khi đưa máy vào vị trí, căn chỉnh đúng tim mốc đã định vị trước đó Kê kích máy đảm bảo chắc chắn đảm bảo không bị lún nghiêng khi máy hoạt động.

• Kiểm tra độ thẳng đứng của tháp bằng 2 bọt thuỷ chuẩn được gắn ở hai bên thân tháp khoan (trong quá trình khoan cũng vẫn liên tục phải theo dõi hai bọt thuỷ này)

• Khi tiến hành khoan bằng mũi khoan phá tới cao độ thiết kế của cọc, cần theo dõi địa chất và ghi lại, nếu có khác biệt nhiều so với tài liệu thăm

dò địa chất thì báo ngay cho chủ đầu tư và tư vấn thiết kế biết để điều chỉnh chiều sâu cọc

• Thi công trong mực nước ngầm cao cần chú ý không khoan hai tim cọc gần nhau để tránh xông nước giữa cọc nọ qua cọc kia dẫn đến sạt lở thành vách

Tạo lỗ khoan

Chú ý

Kiểm tra lỗ khoan.

Kiểm tra tình trạng lỗ khoan theo các thông số trong bảng sau Sai số cho phép của lỗ cọc do thiết kế qui định

Phần 2: Hạ lồng thép – Đổ bê tông

1 Giới thiệu chung

Các công tác:

 Gia công theo bản vẽ

 Phải có móc treo để cẩu lồng thép, đủ khả năng giữ lồng thép khi treo vào

thành ống chống tạm mà không tụt xuống đáy hố khoan

2 Cốt chủ

 Chiều dài cốt chủ phụ thuộc vào đoạn chia của lồng thép Và chiều dài lồng thép không quá 15m vì chiều cao móc cẩu thường không quá 15m

 Lồng thép dài quá 15m sẽ thường được phân thành các đốt, khi ghép lại, thường đốt dài nhất được đặt dưới cùng

 Thường dùng thép cùng đường kính với cốt chủ

 Uốn thành vòng đặt phía trong lồng thép

 Khoảng cách 2.5 – 3m, liên kết với cốt chủ bằng hàn dính hoặc buộc

3 Cốt gia cường

4 Cốt đai

 Đai của lồng thép thường dùng thép d6 đến 16mm, uốn thành dạng lò xo

 Yêu cầu đủ độ cứng để giữ lồng thép và các ống siêu âm khi vận chuyển

 Đường kính vòng đai:

 Nhở hơn đường kính cọc 10cm với cọc không ống vách.

 Nhỏ hơn đường kính cọc 6cm với cọc có ống vách

 Chủ yếu dùng dây buộc (với cọc có đường kính < 1.2m và chiều dài toàn bộ lồng thép < 25m

 Khi cọc có chiều dài lớn, cần nối bằng bulong, cóc, … để đảm bảo mối nối không bị tuột

 Tại vị trí nối, các thanh thép phải so le nhau, không được nối quá 50% lượng thép tại 1 tiết diện

5 Nối lồng thép

6 Con kê

Có 2 loại: Con kê bằng bê tông và con kê bằng thép

 Con kê bằng thép (tai định vị): thường làm bằng thép trơn, hàn vào cốt thép chủ đối xứng qua tâm cọc và được gọi là thanh trượt

Kích thước thanh trượt được chọn căn cứ vào kích thước lồng thép và đường kính lỗ khoan

 Con kê bằng betong: hình tròn, làm từ ximang cát, theo nguyên lý bánh xe trượt, con kê được cố định vào giữa 2 thanh cốt chủ bằng

thanh thép trục

 Thường là ống thép đường kính 50/60mm; nếu có khoan lấy mẫu thì dùng ống 102/114mm

 Được buộc chặt vào cốt chủ, đáy ống bịt kín, đổ đầy nước sạch và hạ sát xuống đáy cọc

 Nối bằng hàn, có măng xông; đảm bảo kín để tránh rò rỉ nước ximang làm tắc ống

 Miệng ống đặt cao hơn mặt đất san lấp xung quanh cọc từ 10 – 20 cm

 Số lượng ống siêu âm cần đặt:

 2 ống cho cọc d <60cm

 3 ống cho cọc d 60 – 100cm

 4 ống cho cọc d > 100cm

7 Ống siêu âm

II Hạ lồng thép

 Dùng cần cẩu nâng lồng cốt thép lên theo phương thẳng đứng rồi từ từ hạ xuống trong lòng hố khoan, đến khi đầu trên của lồng cốt thép cách miệng ống vách khoảng 120 cm thì dừng lại Dùng hai ống thép tròn Φ60 luồng qua lồng thép và gác hai đầu ống thép lên miệng ống vách

 Tiếp tục cẩu lắp đoạn lồng thép tiếp theo như đã làm với đoạn trước, điều chỉnh để các cây thép chủ tiếp xúc dọc với nhau và đủ chiều dài nối thì thực

hiện liên kết theo yêu cầu thiết kế

 Sau khi kiểm tra các liên kết thì rút hai ống thép đỡ lồng thép ra và cần cẩu tiếp tục hạ lồng thép xuống theo phương thẳng đứng Công tác hạ lồng thép

đựợc lặp lại cho đến khi hạ đủ chiều sâu thiêt kế, lồng thép được đặt cách đáy hố đào 10 cm để tạo lớp bê tông bảo vệ

1 Các bước thực hiện:

2 Chú ý:

 Trước khi hạ lồng thép cần kiểm tra cao độ 4 điểm xung quanh và 1 điểm giữa đáy hố khoan, cao độ đáy hố không được sai lệch quá

10cm

 Thời gian hạ lồng thép không quá 1h kể từ khi thu dọn xong hố khoan

 Sau khi hạ lồng thép phải treo lồng phía trên để khi đổ bê tông đảm bảo 10cm dưới đáy hố khoan

 Lồng cốt thép sau khi kết nối phải thẳng, các ống thăm dò phải thẳng và thông suốt, Độ lệch tâm của ống tại vị trí nối lồng cốt thép không được vượt quá 1cm

3 Kiểm tra cốt thép.

Sai số cho phép về lồng cốt thép theo thiết kế

III Vệ Sinh Hố

Click icon to add picture

Để xác định độ sạch hố khoan, Có thể làm cụ thể như sau: Đổ vào hố khoan một số đá 1x2, khi bơm lên dùng lưới hứng lại để kiểm tra Nếu lượng đá 1x2 được bơm lên gần bằng với lượng đá bỏ xuống thì công đoạn vệ sinh hố khoan đạt yêu cầu

Loại hạt thô:

Loại cặn lắng có đường kính hạt tương đối lớn, để xử lý, sau khi tạo lỗ đạt tới độ sâu thiết kế, không được nâng ngay thiết bị tạo lỗ lên mà phải tiếp tục thao tác thải đất ra ngoài cho đến khi kiểm tra thấy sạch cặn lắng ở đáy lỗ khoan

 Đối với phương pháp khoan lỗ tuần hoàn ngược: sau khi kết thúc công tác khoan phải nâng đầu khoan lên cách đáy khoản 20cm, tiếp tục quay mũi khoan và bơm hút vữa sét Đồng thời tiến hành kiểm tra dung dịch khoan trong lỗ khoan Sau khi hoàn thành công việc phải rút đầu khoan lên với tốc

Loại hạt rất nhỏ,nổi trong nước tuần hoàn hoặc nước trong lỗ:

 Cần phải xử lý lắng cặn hạt nhỏ trước khi thả lồng cốt thép hoặc trước khi đổ bê tông Có thể dùng phương pháp bơm không khí xuống (phương pháp hút bùn không khí) hoặc phương pháp bơm hút tuần hoàn ngươc để hút bùn:

 Nếu dùng phương pháp bơm khí xuống lỗ khoan để hút bùn, phải để đầu hút bùn hoặc miệng phun nằm càng sâu vào trong nước càng hiệu quả

 Nếu dùng phương pháp tuần hoàn ngược thì cần phải cho miệng ống hút bùn di động ở đáy lỗ khoan để đẩy cặn lắng lên

 Trong quá trình hút phải luôn luôn bổ sung dung dịch khoan vào trong ống, không được để nước trong ống bị hạ thấp gây sụt lở thành vách

 Đối với các loại cọc có độ sâu nhỏ hơn 10m, thì không nên dùng phương pháp hút bùn không khí vì hiệu quả kém; nên dùng phương pháp bơm hút tuần hoàn ngược

Việc thổi rửa tiến hành theo các bước sau:

 Dùng cẩu thả ống thổi rửa xuống hố khoan, ống thổi rửa có đường kính Φ90, chiều dài mỗi đoạn là 3m được thả vào giữa ống đổ Các ống được nối với nhau bằng ren Một số ống có chiều dài thay đổi 0,5m , 1,5m , 2m để lắp linh động, phù hợp với chiều sâu hố khoan Đoạn dưới ống có chế tạo vát hai bên để làm cửa trao đổi giữa bên trong và bên ngoài Phía trên cùng của ống thổi rửa có hai cửa, một cửa nối với ống dẫn để thu hồi dung dịch bentonite và cát về máy lọc, một cửa dẫn khí có Φ45, chiều dài bằng 80% chiều dài cọc

 Tiến hành: Bơm khí với áp suất 7 at và duy trì trong suốt thời gian thổi rửa đáy hố Khí nén sẽ đẩy vật lắng đọng và dung dịch bentonite bẩn về

máy lọc

 Lượng dung dịch sét bentonite trong hố khoan giảm xuống Quá trình thổi rửa phải bổ sung dung dịch Bentonite liên tục Chiều cao của nước bùn trong hố khoan phải cao hơn mực nước ngầm tại vị trí hố khoan là 1,5m để thành hố khoan mới tạo được màng ngăn nước, tạo được áp lực đủ lớn không cho nước từ ngoài hố khoan chảy vào trong hố khoan

 Thổi rửa khoảng 20 ÷ 30 phút thì lấy mẫu dung dịch ở đáy hố khoan và giữa hố khoan lên để kiểm tra Nếu chất lượng dung dịch đạt so với yêu cầu của quy định kỹ thuật và đo độ sâu hố khoan thấy phù hợp với chiều sâu hố khoan thì có thể dừng để chuẩn bị cho công tác lắp dựng cốt thép

IV Nghiệm Thu Bentonite

Click icon to add picture

(Hình ảnh Thí nghiệm kiểm tra độ nhớt của bentonite)

1 Đo độ pH

Dụng cụ:

 Thang pH

 Giấy quỳ

Các bước thực hiện:

 1 Nhúng giấy quỳ vào dung dịch bentonite

 2 Sau vài giây thì lấy ra

 3 Chờ thêm vài giây cho giấy quỳ đổi màu

 4 Đối chiếu thang chỉ thị màu

 5 Kết luận và ghi sổ

Yêu cầu độ pH của dung dịch thường nằm trong khoảng 8 – 9.

2 Kiểm tra tỉ trọng dung dịch

 3 Đặt cân vào vị trí thiết kế trong hộp

 4 Điều chỉnh quả cân trên thang đo cho đến khi cân thăng bằng nằm ngang

 5 Đọc chỉ số đo và ghi sổ

Yêu cầu tỷ trọng dung dịch từ 1.03 – 1.035 g/cm3

3 Kiểm tra độ nhớt dung dịch

Dụng cụ:

 Phễu, côn 1500ml

 Đồng hồ bấm giờ

 Ca chia vạch 1000ml

 Giá đỡ kim loại

Các bước thực hiện:

 1 Lắp đặt thiết bị như hình bên

 2 Bịt ngón tay bên dưới phễu, rót vào phễu đến vạch 700 ml

 3 Thả ngón tay và bấm giờ đến khi bentonite ở ca đạt 500 ml

 4 Thời gian đếm được chính là độ nhớt (s)

Yêu cầu độ nhớt thông thường từ 29 – 41 sec.

 Nếu khoan qua tầng sét, bột kết thì một phần đất sét sẽ tan lẫn vào dung dịch dẫn đến quá trình vận chuyển mùn khoan, đất đá trong lòng lỗ khoan sẽ dễ dàng hơn và việc bổ sung thêm CMC để tăng độ nhớt là không cần thiết Độ nhớt của dung dịch trong khoảng 29 –

31 sec

 Nếu khoan qua tầng đất cát, cát sẽ theo dung dịch bentonite và lắng xuống trong bể chứa dẫn đến độ nhớt của dung dịch giảm nhanh Phải tùy theo từng trường hợp để xem xét cần duy trì độ nhớt hay không, nếu cần thì bổ sung thêm CMC để tăng độ nhớt thích hợp vào khoảng 34 – 36 sec

 Nếu khoan qua tầng đá cuội, sỏi nếu muốn đưa nhanh những loại mùn khoan có kích thước lớn từ 5 – 10 mm thì cần phải bổ sung thêm

1 lượng CMC vào dung dịch trong khoảng từ 1 – 1,5 kg/m3 để đạt tăng độ nhớt thích hợp vào khoảng 39 – 41 sec

 1 Đảo đều mẫu dung dịch bentonite

 2 Đổ dung dịch bentonite vào bình đến vạch quy định

 3 Đổ thêm nước sạch đến vạch quy định

 4 Lắc đều bình đo và đổ qua lưới rây

 5 Lật ngược rây, dùng nước sạch chuyển hết cát trên rây vào bình đo qua phễu

 6 Đọc chỉ số thang đo và ghi sổ

Yêu cầu hàm lượng cát < 6%

V Đổ Bê Tông

Click icon to add picture

Máy bơm bê tông phải đảm bảo công suất

để đổ bê tông được liên tục, thời gian từ khi trộn bê tông xong đến khi đổ không quá 30’

1 Chuẩn Bị

 Thu hồi ống thổi khí

 Tháo ống thu hồi dung dịch bentonite, thay vào đó là máng đổ bê tông trên miệng

 Đổi ống cấp thành ống thu dung dịch bentonite trào ra do khối bê tông đổ vào chiếm chỗ

3 Yêu cầu ống đổ bê tông:

 Ống phải kín đủ chịu áp lực trong quá trình bơm bê tông, ống phải nhẵn cả bên trong và bên ngoài, các mối nối ống không được lồi ra và móc vào lòng thép trong khi đỗ bê tông

 Mỗi đốt của ống nối dài khoảng 3 m, mối nối phải được cấu tạo để dễ tháo lắp (có ren vuông, hoặc mối nối hình thang hoặc khớp nối dây rút đặc biệt đảm bảo kín, khít, không lọt dung dịch khoan vào trong

 Chiều dày thành ống tối thiểu là 8mm

 Đường kính trong ống tối thiểu phải gấp 4 lần đường kính cốt liệu to nhất của hỗn hợp bê tông Ống đổ thường có đường kính 219 – 273 mm theo tổ hợp 0.5; 1; 2; 3; và 6m

 Đường kính ngoài của ống không được vượt quá 1 /2 đường kính danh định của cọc

 Đoạn ống đặc biệt nối từ máy bơm tới ống dẫn bê tông phải có cấu tạo cong để có thể thoát được bọt khí lẫn trong hỗn hợp bê tông ra ngoài

 Chiều dài ống căn cứ vào cao độ đáy lỗ khoan và cao độ sàn kẹp cổ ống để tính toán quyết định Thông thường đoạn mũi ống dẫn được bố trí bằng 1 m ống đặc biệt có tạo vát 2 bên để làm cửa xả