Thuyết minh ĐATN_Cọc khoan nhồi mở rộng đáy

Các bạn doawnload cả phần Winzar để có được bản vẽ nhé. Thiết kế cọc khoan nhồi mở rộng đáy hiện có khá mới mẻ tại VN. Do đó, tài liệu này dùng để tham khao rất bổ ích cho các bạn sinh viên làm đồ an, làm nghiên cứu khoa học được tốt hơn.

Mục lục

1.1.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi 9 1.1.2.1 Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách 9 1.1.2.2 Cọc khoan nhồi không dùng ống vách 9 1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy 10 1.1.3.1 Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy 10 1.1.3.2 Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm 12 1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy 13 1.1.4 Chế tạo dung dịch Bentonite (bùn khoan) 17 1.1.5 Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố khoan cho cọc khoan nhồi mở

1.1.6 Đổ bê tông cọc khoan nhồi mở rộng đáy 19 1.1.7 Kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi mở rộng đáy 21 1.2 Các loại máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy

1.2.1 Thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy

2323 1.2.1.1 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan

1.2.1.2 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan

đất

1.2.2 Một số máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy thờng sử dụng

ở Việt Nam hiện nay

1.3 Lựa chọn phơng án thiết kế - Giới thiệu máy thiết kế - Nội dung đồ

án tốt nghiệp

1.3.1 Lựa chọn phơng án thiết kế

1.3.2 Giới thiệu máy thiết kế

1.3.3 Nội dung đồ án tốt nghiệp

2.1.3 Thông số động học 47 2.2.Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu

2.2.1 Tính toán thiết kế thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy

2.2.1.1 Mô hình tính toán

484848 2.2.1.2 Lập phơng trình chuyển động của một điểm bất kỳ trên lỡi cắt

49

2.2.2 Tính lực nâng cần Kelly và gầu khoan

2.2.3 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng đầu khoan

2.2.4 Tính lực tác dụng lên xilanh điều chỉnh cần Kelly

2.2.5 Tính lực nâng cần chính Sc

2.2.6 Tính momen cản sinh ra khi quay bàn quay

2.2.7 Tính toán cơ cấu di chuyển

2.3 Tính công suất các cơ cấu

2.3.1 Công suất thiết bị mở rộng đáy cọc khoan nhồi

5556575859616262

2.3.4 Công suất cơ cấu điều chỉnh cần Kelly 65 2.3.5 Công suất cơ cấu nâng cần chính

2.3.6 Công suất cơ cấu quay của máy

6566

Chơng 3: Tính toán thiết kế gầu khoan mở rộng đáy

3.1 Sơ đồ cấu tạo gầu khoan mở rộng đáy 68 3.2 Tính toán – thiết kế thanh đẩy

3.2.1 Phân tích lực tác dụng lên thanh đẩy và xylanh mở cánh khoan

7070 3.2.2 Tính toán – thiết kế xylanh mở cánh khoan 74 3.2.3 Tính toán chốt liên kết thanh đẩy và cánh khoan 75 3.2.4 Tính toán chốt liên kết thanh đẩy và giá đỡ 77 3.2.6 Tính toán chốt liên kết cần xylanh và giá đỡ 78 3.2.7 Tính toán chốt liên kết cần Kelly và gầu khoan 80Chơng 4: Tính toán hệ thống thủy lực cho máy thiết

83

4.1 Giới thiệu chung về thiết bị thủy lực

4.2 Sơ đồ hệ thống thủy lực chung của máy thiết kế

4.3 Thiết kế mạch thủy lực đóng mở gầu

4.4 Thiết kế mạch thủy lực dẫn động đầu khoan

Chơng 5: Một số quy định khi lắp dựng và sử dụng

9393939596

bị khác

Đối với một sinh viên máy xây dựng, để học và hiểu biết tất cả các loại máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng là rất khó và đòi hỏi thời gian lớn Do đó, trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mỗi sinh viên chỉ có thể

đi sâu vể một loại máy nhất định Riêng bản thân em, do điều kiện thực tế và ham muốn tìm hiểu sâu về phần thi công nền móng nên em đã chọn đề tài:

“Thiết kế thiết bị thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy” là bớc đầu cho quá trình học tập, nghiên cứu sau này.

Đối với những công trình cao tầng thì việc gia cố nền móng rất quan trọng, trong đó cọc khoan nhồi mở rộng đáy mang lại nhiều lợi ích to lớn về mặt kinh tế cũng nh thời gian thi công so với cọc khoan nhồi không mở rộng

đáy, loại cọc này trên thế giới đợc sử dụng rất phổ biến, trong khi đó ở Việt Nam cọc khoan nhồi mở rộng đáy và thiết bị mở rộng đáy cọc khoan nhồi vẫn còn mới và cha sản xuất chế tạo đợc thiết bị này Vì lợ ích của loại cọc khoan nhồi mở rộng đáy này mang lại nên việc nghiên cứu và tìm hiểu về thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy là rất cấp thiết để có thể khai thác hết khả năng của thiết bị, làm chủ công nghệ và tiên tới chế tạo thành công thiết bị này

Trong quá trình làm Đồ án tốt nghiệp đợc sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS.Trơng Quốc Thành , em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn và đầy đủ khối lợng mà bộ môn đã giao Em vô cùng cảm ơn sự giúp

đỡ của thầy, thầy đã bổ xung cho em một khối lợng kiến thức lớn giúp em hiểu hơn về ngành nghề và sẽ đi sâu vào nó trong quá trình làm việc sau này

Tuy nhiên, do thời gian, trình độ có hạn chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để kiến thức khoa học kỹ thuật của em ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2011

Sinh viên

Trần Thanh Hải

Chơng 1: Tổng quan về cọc khoan nhồi 1.1 Công nghệ khoan cọc nhồi

1.1.1 Các khái niệm về cọc nhồi

Cọc nhồi là loại cọc đợc chế tạo tại chỗ bằng cách khoan những hố khoan trong nền đất, sau đó trực tiếp rót vật liệu (bê tông, bê tông cốt thép hoặc cát) vào các hố đó để tạo thành cọc Loại cọc này khắc phục đợc nhiều nhợc điểm các phơng pháp hạ cọc cứng vào nền đất nh chiều sâu, tiết diện cọc giới hạn, yếu tố môi trờng Vì vậy, khi yêu cầu đờng kính cọc, chiều sâu cọc lớn thì tốt nhất sử dụng cọc khoan nhồi

Kích thớc cọc khoan nhồi hiện nay cho phép từ Φ1,00m đến Φ3,00m qua mọi địa tầng với chiều sâu từ 10m đế 120m Công nghệ thì công cọc khoan nhồi đờng kính lớn đã giải quyết đợc các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong điều kiện địa chất phức tạp

Từ những thập kỷ 60 đến thập kỷ 80 của thế kỷ 20, các phơng pháp thiết

kế và công nghệ thi công đợc phát triển mạnh và cọc khoan nhồi đợc xem nh

là hệ thống hệ móng tin cậy nhất cho các công trình giao thông tại Mỹ, Anh

và một số nớc khác Cọc khoan nhồi ngày càng phát triển và đợc sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nớc trên thế giới và là phơng pháp thi công móng cho hầu hết các công trình chịu tải trọng lớn nh nhà cao tầng, móng trụ cầu Trong quá trình sử dụng, nhiều công nghệ thi công thích hợp đã đợc áp dụng nhằm nâng cao sức mang tải của cọc khoan nhồi làm giảm đáng kể giá thành của móng Thế nhng việc thi công cọc khoan nhồi mới đợc áp dụng đại trà vào Việt Nam, chủ yếu do các công ty liên doanh hoặc nớc ngoài đầu t, nhng lịch sử phát triển cọc nhồi đã đợc ghi nhận khá sớm.

Trong khoảng hơn chục năm trở lại đây, cùng với sự xuất hiện của rất nhiều công trình giao thông, thuỷ lợi, đặc biệt là nhà cao tầng và công nghiệp cũng đòi hỏi chất lợng công trình khắt khe hơn thì việc lựa chọn đợc giải pháp móng hợp lý rất đợc quan tâm Giải pháp cọc nhồi thuộc loại móng công trình khuất, có nhiều u điểm nh thi công ít ồn, ít rung động và thiết kế chọn kích th-

ớc cọc linh hoạt phù hợp với tải trọng công trình và địa tầng xây dựng thay đổi nên có thể thay thế móng bè, móng hộp, móng khối, móng trụ và cả móng cọc

đúc sẵn không đủ năng lợng đóng cọc tới tầng đất ở sâu Vì vậy, móng cọc khoan nhồi ngày càng đợc a chuộng và phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam

Theo phơng thức truyền tải xuống nền ngời ta phân ra 3 loại cọc nhồi nh sau (Hình 1.1):

a) Cọc tựa

Là loại cọc mà đầu cọc đợc tựa lên tầng đất cứng chịu lực Tải trọng truyền từ đầu cọc xuống nền Trong trờng hợp này ngời ta không tính đến ma sát giữa thân cọc với đất Cọc tựa đợc chia làm 2 loại:

- Cọc tựa hình trụ còn gọi là cọc thẳng

- Cọc mở rộng đáy: loại cọc này ngày càng phát triển và đợc ứng dụng rộng rãi vì nó có những u điểm lớn về khả năng chịu lực và kinh tế

b) Cọc ma sát

Là loại cọc mà đợc thiết kế chịu tải trọng nhờ ma sát giữa thân cọc với đất, không tính đến lực cản đầu cọc.

c) Cọc kết hợp

Là loại cọc vừa chịu tải đầu cọc, vừa chịu lực ma sát, cọc này có kết cấu giống nh hai loại trên nhng tải trọng công trình truyền qua cả đầu cọc và ma sát thành bên

b2 Đáy mở rộng dạng vòm

Tầng đất

yếu

Tầng đất yếu

Tầng đất cứng Tầng đất

cứng

thô và ráp

Vách hố thô và ráp Không có áp lực

đầu cọc (giả thiết) Ma sát bên Ma sát bên

áp lực đầu cọc

Hình 1.1 Các loại cọc khoan nhồi

1.1.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi

Trên thế giới có rất nhiều công nghệ và thiết bị thi công khoan nhồi nhng

có hai nguyên lí đợc sử dụng trong tất cả các phơng pháp thi công là:

- Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách

- Cọc khoan nhồi không dùng ống vách

1.1.2.1 Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách:

Loại này thờng đợc 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 lợng cọc rất cao

Nhợc điểm của phơng pháp này là máy thi công lớn, cồng kềnh, khi máy làm việc thì gây rung, tiếng ồn lớn và rất khó thi công đối với những cọc có độ dài trên 30m

1.1.2.2 Cọc khoan nhồi không dùng ống vách:

Đây là công nghệ khoan rất phổ biến Ưu điểm của phơng pháp này là thi công nhanh, đảm bảo vệ sinh môi trờng vì ít ảnh hởng đến các công trình xung quanh.

Phơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thô hoặc lẫn sỏi có cỡ hạt từ 20-100mm

Có 2 phơng pháp dùng cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách:

a) Phơng pháp thổi rửa (phản tuần hoàn):

Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite đợc bơm xuống hố để giữ vách hố đào Mùn khoang và dung dịch đợc máy bơm và máy nén khí đẩy từ hố khoan lên đa vào bể lắng để lọc tách dung dịch Bentonite tái

sử dụng

Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thờng

- Ưu điểm: Phơng pháp này có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ

- Nhợc điểm: Tốc độ khoan chậm, chất lợng và độ tin cậy cha cao

b) Phơng pháp khoan gầu:

Theo công nghệ khoan này, gầu khoan thờng có dạng thùng xoay cắt đất

và đợc đa ra ngoài Cần gầu khoan có dạng Ăng-ten, thờng là 3 đoạn truyền

đ-ợc chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh

Vách hố khoan đợc giữ ổn định nhờ dung dịch Bentonite Quá trình tạo lỗ

đợc thực hiện trong dung dịch Bentonite Trong quá trình khoan có thể thay thế 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 lợng dễ dàng thuận tiện,

đảm bảo vệ sinh môi trờng và ít làm ảnh hởng đến các công trình lân cận

- Nhợc điểm: Phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao

Phơng 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 phơng pháp này khoan nhanh hơn và chất lợng đảm bào hơn các phơng pháp khác, nên hiện nay các công trình lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng ph-

ơng pháp này bằng các thiết bị của Đức (Bauer), Italia (Soil-Mec)và của Nhật Bản (Hitachi)

1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy.

1.1.3.1 Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy.

Cọc khoan nhồi mở rộng đáy là cọc khoan nhồi có đờng kính đáy cọc đợc

mở rộng hơn đờng kính thân cọc Sức mang tải của cọc này sẽ tăng lên do tăng sức mang tải dới mũi cọc

Việc mở rộng đáy cọc nhồi đợc áp dụng từ cuối thế kỷ XIX ở các nớc trên thế giới, và phát triển mạnh ở đầu thế kỷ 90 của thế kỷ XX Năm 2002, đã có thiết bị khoan có thể đợc khoan với đờng kính tới 6m, xuống chiều sâu 80m với khả năng mở rộng đáy với đờng kính tới 10m Sức chịu tải của các cọc này

có thể lên tới từ 1000 tấn đến 2000 tấn đối với cọc thẳng và từ 3000 tấn đến

4000 tấn đối với cọc mở rộng đáy

ở Việt Nam, hiện nay ngày càng nhiều các công trình xây dựng qui mô lớn, đòi hỏi nên móng có khả năng chịu tải lớn, theo công nghệ truyền thống thì chúng phải tăng số lợng cọc hoặc tăng đờng kính cọc, điều này làm giá thành thi công công trình cao, giải pháp hợp lí là mở rộng đáy cọc khoan nhồi

để nâng cao khả năng chịu tải của cọc

Cùng với sự phát triển của KHCN và với xu thế hội nhập thì nhiều công ty,

đơn vị thi công nền móng trong nớc đã trang bị cho mình những máy móc thiết bị hiện đại Hiện nay, mũi khoan chuyên dùng mở rộng cọc đáy khoan nhồi đã đợc một vài đơn vị nhập về và đa vào công nghệ khoan cọc nhồi mở rộng đáy ứng dụng ở trong nớc Có thể kể đến nh Công ty TNHH TONECO, Công ty Cổ phần xây dựng nền móng JIKON

Công trình đã ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy điển hình

nh công trình Đài truyền hình Việt Nam năm 2006 với 300 cọc khoan nhồi

mở rộng đáy, Công trình nâng cấp Bệnh viện Bạch Mai

1.1.3.2 Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm.

a) Ưu điểm nổi bật của cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

- Cùng điều kiện đất nền, cọc mở

rộng đáy có sức chịu tải lớn hơn

khoảng 2 lần so với cọc thẳng

cùng đờng kính

- So với cọc thẳng cùng tải trọng thì cọc mở rộng đáy giảm đợc khoảng 50% khối lợng bê tông cần

đổ và khoảng 50% số lợng đất cần khoan đào vận chuyển

Hình 1.2 So sánh giữa cọc trụ và cọc mở rộng đáy

- Rút ngắn đợc thời gian thi công và giảm giá thành xây dựng

- Tăng khả năng chống nhổ của cọc

Có trờng hợp những lớp đất cứng nằm ở độ sâu nào phía trên mũi cọc,

ng-ời ta thực hiện việc mở rộng thân cọc trên lớp đất ấy, nhiều trờng hợp mở rộng 2-3 đốt trên thân cọc, với khoảng cách tối u giữa hai đốt từ 1,25ữ1,5 đ-ờng kính đáy cọc mở rộng

b) Phạm vi áp dụng của công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

Trong thực tế ngời ta ít khi tạo đáy mở rộng đối với những cọc có đờng kính bé hơn 760mm Cọc khoan nhồi mở rộng đáy thờng áp dụng cho loại đất

đồng nhất với sức chịu tải tính toán từ 100 đến 500 tấn, hoặc cho đất cứng với sức chịu tải tính toán từ 500 đến 4000 tấn Một cọc khoan nhồi trong đất đồng nhất có đợc năng lực chịu tải nhờ tổ hợp sức tăng thành phần sức chịu tải đáy cọc

Kỹ thuật mở rộng đáy cọ khoan nhồi trong quá trình tạo lỗ thờng đợc áp dụng cho các loại đất có khả năng tự ổn định không cần chống giữ, tốt nhất là trong đất sét dẻo đến cứng

Việc tạo ra các đáy cọc mở rộng trong các loại đất không dính có chứa nớc

sẽ đòi hỏi phải sử dụng các loại máy khoan xoay chạy bằng thuỷ lực hoạt

động dới dung dịch sét Bentonite

Nhìn chung không thể tạo đợc phần mở rộng đáy trong đất thoát nớc dạng hạt (granular soils) nằm dới mực nớc ngầm Ngoài ra cũng nên tránh lựa chọn làm cọc mở rộng đáy trong đất kém ổn định hay ngập nớc, luôn luôn có nguy cơ sập lở phần đáy mở rộng trong quá trình tạo lỗ cũng nh khi đổ bê tông cọc.Những điều kiện có thể không thích hợp với cọc rộng đáy:

+ Lớp địa chất quá mềm yếu;

+ Đất pha cát, lẫn sỏi rời rạc;

+ Cuội sỏi có đờng kính Φ 10ữ15mm hoặc lớn hơn;

+ Lớp chịu tải nằm nghiêng 300 hoặc dốc hơn;

+ Chịu áp lực bên dới mực nớc ngầm;

+ Dới dòng nớc chảy ngầm (hơn 3m/phút);

+ Lớp mang tải quá cứng

1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy

Các phơng pháp thi công mở rộng đáy cọc đợc ứng dụng trên thế giới có thể liệt kê nh sau:

a) Đào thủ công:

Phơng pháp này đợc ứng dụng trong việc đào những hố đào khô và mực

n-ớc ngầm ở phía dới đáy hố ở phơng pháp đào thủ công này hố đào đợc bảo

vệ bởi các tấm chắn bằng gỗ hoặc bằng thép, đợc sử dụng cho cọc tơng đối ngắn

b) Nổ mìn mở rộng đáy.

c) Khoan mở rộng đáy:

Có hai phơng pháp khoan mở rộng đáy đang đợc ứng dụng là phơng pháp khoan phản tuần hoàn và phơng pháp khoan đất Đây là hai phơng pháp thi công mở rộng đáy chủ yếu hiện nay.

* Mở rộng đáy hố bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn

Đây là phơng pháp khoan đợc sử dụng sớm nhất và đến nay vẫn còn sử dụng rộng rãi trong việc khoan mở rộng đáy cọc

Công đoạn khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi đợc tiến hành khi đã khoan hoàn tất cọc nhồi theo đờng kính quy định

Hệ thống bơm hút: đất cắt ra đợc bơm lên cùng với nớc thùng chứa ở thùng chứa, đất sẽ đợc lắng xuống đáy, còn nớc sẽ đợc bơm trở lại hố khoan

Hệ thống bơm khí nén: đợc ứng dụng trong trờng hợp hố khoan quá sâu, nếu sử dụng bơm hút sẽ gặp khó khăn khi vận chuyển đất lên, ngời ta dùng hệ thống khí nén Khí nén đợc cung cấp qua ống dẫn khí chạy song song với ống hút Khí nén đợc bơm vào ống hút qua vòi bơm đặt phía đáy ống khoan Nh vậy trọng lợng riêng của hỗn hợp khí và nớc trong ống giảm và nhỏ hơn trọng lợng riêng của nớc bên ngoài ống khoan Nói cách khác là ta đã tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa trong và ngoài ống hút Và nh vậy, hỗn hợp đất và nớc

ở trong ống bị đẩy lên Hỗn hợp này đợc đa vào bể chứa, ở đây đất sẽ lắng lại trong thùng chứa còn nớc sẽ đợc bơm trở lại hố khoan

Hiện nay đã có rất nhiều loại thiết bị khoan đợc trang bị bơm chìm đặt ở dới

đáy cùng với việc ứng dụng các lỡi cắt cải tiến, đất cắt ra đợc đẩy lên trên thùng chứa

Thi công mở rộng đáy cọc nhồi bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn đã

đợc ứng dụng rất sớm và rất phổ biếnvì nó có những u điểm nổi bật nh sau:

- Hiệu suất khoan cao, đất đợc đẩy lên cùng với nớc nên hiệu suất khoan cao và giảm đợc thời gian thi công

- Không gây ồn và rung động ảnh hởng đến môi trờng xung quanh

- Không cần ống chống do sử dụng ống định hớng và bùn khoan

- Có thể khoan những hố khoan có đờng kính lớn, qua tầng đất cứng khi sử dụng những lỡi khoan đặc biệt.

- Có thể khoan móng cạnh các công trình khác, do áp suất thuỷ tĩnh không

đổi lên thành hố khoan nên không ảnh hởng đến mực nớc ngầm và giữ ổn định cho vùng đất ngay bên cạnh

- Có thể áp dụng cho nhiều loại đất, nhiều loại công trình lớn nhỏ khác nhau vì thiết bị khoan đợc dễ dàng tháo lắp vào máy cơ sở

- Đất đào khó có thể tái sử dụng vào những nơi khác

* Mở rộng đáy hố bằng phơng pháp khoan đất:

Đây là phơng pháp mở rộng đáy hố bằng gàu khoan (drill bucket) Trong phơng pháp này, quá trình cắt đất mở rộng đáy cũng tơng tự nh trong phơng pháp khoan phản tuần hoàn, nhng ở đây, đất cắt ra rơi vào bên trong gầu và bộ phận này đợc gọi là thùng chứa Sau khi đầy thùng chứa, các cánh cắt của gàu

đóng lại, gàu đợc nâng lên

Sau khi lên khỏi hố khoan, máy cơ sở (cần trục chuyên dùng) quay gàu

đến vị trí đổ đất, mở đáy gàu và đổ đất thành đống hoặc vào phơng tiện vận chuyển Sau đó lại đa gàu quay về vị trí hố đào, hạ gàu xuống đáy hố, mở cánh cắt và tiếo tục chu kỳ làm việc mới

Các bớc tiến hành thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy nh sau:

Hình 1.3 Các bớc thi cộng cọc khoan nhồi mở rộng đáy

1.Định tâm

2.Bắt đầu khoan

3.Đặt ống xiên-chống nghiêng

4.Bơm bentonite vào hố khoan

5.Khoan đến độ sâu thiết kế

6.Đa gầu khoan đặc biệt dạng quả

chuông vào hố

7.Khoét rộng đáy hố khoan

8.Đo lại độ sâu hố khoan9.Đặt lồng thép gia cờng vào hố khoan

10.Lắp ống đổ bê tông11.Thổi sách bùn trong hố khoan12,13.Đổ bê tông

14.Hoàn tất

1.1.4 Chế tạo dung dịch Bentonite (bùn khoan)

Dung dịch bentonite dùng để giữ cho thành hố khoan của cọc khoan nhồi mở rộng không bị sạt lở

a Tính chất của dung dịch Bentonite mới (trớc khi dùng):

Bentonite bột đợc chế tạo sẵn trong các nhà máy, thờng đợc đóng thành từng bao 50 kg Hiện nay nớc ta vẫn phải nhập Bentonite từ nớc ngoài chủ yếu

là từ Đức do công ty ERBSLOH chế tạo Tùy theo yêu cầu của kỹ thuật khoan, tính chất địa tầng mà hòa tan từ 20 đến 50 kg bột Bentonite vào 1m3 nớc.

Dung dịch mới trớc lúc sử dụng có các đặc tính sau đây:

- Dung dịch có dung trọng trong khoảng từ 1,01 đến 1,05 (trừ trờng hợp loại bùn sét đặc biệt có thể đến 1,15)

- Dung trọng thờng đợc đo bằng cân dung trọng (cân Bariod)

- Độ nhớt Marsh đợc đo trong các phễu tiêu chuẩn có vòi lỗ chảy đờng kính 4,75mm để 1 lít dung dịch Bentonite chảy qua Thời gian chảy hết 1 lít dung dịch phải lớn hơn 35 giây

- Độ tách nớc đợc đo bởi dụng cụ lọc ép bariod dới áp lực 0,7 Mpa trong 30 phút

- Hàm lợng cát đợc đo bởi dụng cụ “êlutriomêtre”

- Đờng kính hạt đợc đo bằng dây tiêu chuẩn có đờng kính lỗ dây thích hợp

b Sử dụng và xử lý dung dịch Bentonite (bùn khoan)

Quá trình thực hiện nh sau:

* Chế tạo dung dịch mới:

- Các bao Bentonite bột đợc chứa trong kho (bao) hoặc trong xylo (bột)

- Chế tạo dung dịch có thể dùng phễu trộn đơn giản hoặc dùng máy trộn

- Thờng trộn 20 đến 50 kg bột Bentonite với 1m3 nớc (theo thiết kế), ngoài ra tùy theo yêu cầu cụ thể mà phải cho thêm 1 số chật phụ gia mục đích

là làm cho dung dịch nặng thêm, khắc phục khả năng vón cục, tăng thêm độ sệt hoặc giảm độ sệt bằng cách chuyển nó thành thể lỏng, chống lại sự nhiểm bẩn của nó bới xi măng hoặc thạch cao, giảm độ PH của nó hoặc tăng thêm, giảm tính tách nớc của nó

- Sau đó đổ dung dịch khoan mới vào bể chứa bằng thép, bể chứa xây gạch, bể chứa bằng cao su có khung thép hoặc bằng xylo tùy từng điều kiện cụ thể mà lựa chọn

c Sử dụng dung dịch Bentonite một cách tuần hoàn:

Trong khi khoan hố phải luôn đổ đầy dung dịch trong lỗ khoan Phải đổ dung dịch mới, gầu khoan sâu đến đâu thì phải bổ sung ngay dung dịch cho

đầy hố Trong khi đào nh vậy dung dịch Bentonite sẽ bị nhiểm bẩn (do đất cát) làm giảm khả năng giữ ổn định thành hố nên phải thay thế Để làm việc đó phải hút bùn khoan từ hố khoan lên để đa về trạm xử lý Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở dới đáy hố khoan hoặc dùng loại bơm hút có màng lọc đặt trên mặt

đất

Dung dịch bùn khoan đợc đa về trạm xử lý, các tạp chất bị khử đi còn lại dung dịch khoan nh mới đợc tái sử dụng

Dung dịch sau khi xử lý phải đảm bảo các đặc tính sau đây:

- Dung trọng dới 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt)

- Độ nhớt nằm trong khoảng 35 đến 40 giây

- Hàm lợng cát < 5%

1.1.5 Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố khoan cho cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

Chế tạo lồng cốt thép theo đúng thiết kế

Sai số cho phép về kich thớc hình học của lồng cốt thép nh sau:

- Cự ly giữa các cốt thép đai: ± 2mm

- Kích thớc dờng kính tiết diện: ± 5mm

- Độ dài tổng hợp của lồng thép: ± 50mmChiều dài của mỗi đoạn lồng cốt thép, tùy theo khả năng của cẩu mà dài

từ 6 đến 12m Ngoài việc phải tổ hợp lồng thép nh thiết kế, tùy tình hình thực

tế nếu cần còn phải tăng cờng các thép đai chéo (có đờng kính lớn hơn cốt đai)

để gông lồng cốt thép lại cho chắc chắn không bị xộc lệch khi vận chuyển

Khi thả từng đoạn lồng cốt thép vào hố đào phải căn chỉnh cho chính xác, phải thẳng đứng và không đợc va chạm với thành hố khoan

Nối các đoạn lồng thép với nhau khi thả xong từng đoạn có thể dùng phơng pháp buộc (nếu cọc chỉ chịu nén) hoặc phơng pháp hàn điện (nếu cọc chịu cả lực nén, uốn, và lực nhổ)

1.1.6 Đổ bê tông cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

Sau khi vét sạch đáy hố (trong dung dịch Bentonite), thổi sạch hố khoan

đào bằng phơng pháp phản tuần hoàn (thổi khí xuống, đẩy bùn đất lên, cấp bù bentonite mới), trong khoảng thời gian không quá 3 giờ phải tiến hành đổ bê tông Phơng pháp đổ bê tông thờng dùng là phơng pháp vữa dâng hay còn gọi

là đổ bê tông trong nớc

Đổ bê tông bằng phễu hoặc máng nghiêng nối với ống dẫn, ống dẫn làm bằng kim loại, có đờng kính trong lớn hơn 4 lần đờng kính của cốt liệu và th-ờng ≥ 120 mm ống dẫn đợc tổ hợp từ các ống dẫn có chiều dài từ 2 đến 3m,

đợc nối với nhau rất kín khít bằng ren nhng đồng thời tháo lắp dễ dàng

Trớc khi đổ bê tông vào phễu hoặc ván nghiêng phải nút tạm (bằng vữa

xi măng cát ớt) ở đầu ống dẫn Khi bê tông đã đầy ắp phễu, trọng lợng của bê tông sẽ đẩy nút vữa xuống để dòng bê tông chảy liên tục xuống hố, làm nh vậy để tránh cho bê tông bị phân tầng

ống đổ bê tông có chiều dài đúng bằng chiều cao của cọc, trớc lúc đổ

bê tông nó chạm đáy, sau đó đợc nâng lên 15cm để dòng bê tông (sau khi bỏ nút tạm) chảy liên tục xuống đáy hố và dâng dần lên trên

Khi đổ bê tông từ đáy hố dâng lên dần dần, thì cũng rút ống dẫn bê tông dần dần lên, nhng luôn phải đảm bảo cho đầu ống dẫn ngập trong bê tông tơi một đoạn từ 2 đến 3m Làm nh vậy để bê tông không bị phân tầng và sau khi ninh kết thì bê tông không có khuyết tật

Tốc độ đổ bê tông không đợc chậm quá mà cũng không đợc nhanh quá, tốc độ hợp lý là khoảng 0,6m3/phút Phải tính đợc khối lợng bê tông cần thiết

đổ cho xong mỗi cọc, nh vậy có thể chủ động trong việc chuẩn bị số xe bê tông cần thiết một cách hợp lý, đầy đủ và kịp thời Khối lợng bê tông thực tế phải nhiều hơn tính toán (theo kích thớc hình học của hố khoan cho cọc) khoảng từ 5% đến 20%

Chú ý:

- Khi đổ bê tông đến gần đỉnh cọc thì đầu ống dẫn bê tông chỉ cần ngập trong bê tông tơi khoảng 1m

- Nên đổ bê tông cao hơn mực đỉnh cọc lý thuyết là 5cm, khi rút ống ra phải từ từ nhẹ nhàng tránh cho bê tông khỏi bị xáo trộn

- Phải đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ cốt thép tối thiểu cũng dày 7cm

- Khi khoan hố thi công cọc và lúc đổ bê tông cọc phải lu ý không đợc thực hiện khi trong chiều sâu của cọc đang có dòng nớc ngầm chảy vì nó sẽ làm sụt lở thành cọc

1.1.7 Kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

Quy trình bảo đảm chất lợng thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy cũng giống nh cọc khoan nhồi hình trụ bình thờng, đợc thực hiện theo tiêu chuẩn TCXD 206:1998-Cọc khoan nhồi-Yêu cầu về chất lợng thi công Khi bê tông đã ninh kết xong (sau 28 ngày) thì kiểm tra bằng phơng pháp không phá hủy.

Có nhiều phơng pháp để kiểm tra chất lợng cọc bê tông nhng phơng pháp phổ biến nhất và bảo đảm độ tin cậy nhất là phơng pháp siêu âm truyền qua

Nhờ phơng pháp siêu âm truyền qua mà ngời ta phát hiện đợc nhng khuyết tật của bê tông trong thân cọc một cách tơng đối chính xác Phơng pháp kiểm tra này sử dụng 2 bộ phận chủ yếu:

- Một đầu phát sang dao động đàn hồi (xung siêu âm) có tần số truyền sóng từ 20 đến 100 kHz

- Một đầu thu sang

Đầu phát và đầu thu đợc điều khiển lên xuống đồng thời nhờ hệ thống cáp tời

điện và nằm trong 2 ống đựng đầy nớc sạch

- Căn cứ vào vận tốc truyền qua: vận tốc sóng âm truyền qua bê tông càng nhanh, chứng tỏ bê tông càng đặc chắc và ngợc lại

- Quan hệ giữa cờng độ bê tông và vận tốc âm

* Số lợng cọc cần kiểm tra:

Căn cứ TCXD 206:1998 “Cọc khoan nhồi-Yêu cầu về chất lợng thi công”:

- Số cọc cần đặt ống siêu âm là 50%

- Số cọc cần kiểm tra ngẫu nhiên là 25%

1.2 Các loại máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy 1.2.1 Thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy.

Hình 1.4 Các bộ phận chính của máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy

1.Máy cơ sở; 2.Cần giàn; 3.Khung trớc; 4.Cần khoan; 5.Bàn khoan

6.Gầu khoan(thiết bị) mở rộng đáy

* Bàn quay: Bàn quay đợc liên kết với máy cơ sở bằng khung trớc Toàn

bộ hệ thống động lực của thiết bị làm việc đợc đặt ở đây gồm có môtơ thuỷ lực, hộp số và hệ thống truyền động

Bàn quay là bộ phận truyền chuyển động quay cho cần khoan Vị trí của bàn quay đợc định vị bằng các xilanh thuỷ lực gắn ở khung trớc

Trên hình vẽ là bàn quay NIPPON SHAYO có momen quay là 10,7 T.m, tốc độ lớn nhất là 20v/phút Trên bàn quay t còn nhìn they hai tời cuốn các ống dầu cho các xylanh thủy lực đóng mở gầu khoan.

* Cần khoan ( Trục kelly):

Cần khoan gồm các ống lồng nhau đợc gắn với gàu khoan, truyền chuyển

động quay từ bàn quay cho gàu khoan và đợc nâng lên hạ xuống bằng tời chính của cần cẩu Với máy khoan sử dụng ED6200H, cần khoan gồm 5 đoạn ống lồng nhau, có thể khoan mở rộng đáy hố cọc nhồi ở độ sâu 62m

* Gàu khoan (thiết bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi:

Gàu khoan đợc lắp vào máy cơ sở có thể là gàu khoan cọc nhồi hoặc gàu khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi Trên một máy cơ sở ngời ta có thể lắp các loại gàu khoan khác nhau tuỳ theo đờng kính cọc đợc thiết kế và tuỳ theo công suất có thể của máy cơ sở, với máy cơ sở ED6200H, có thể lắp gàu khoan cọc với đờng kính cọc thẳng đến 3m, đờng kính mở rộng đáy đến 4,1 m với công suất máy cơ sở 184kW Các máy cơ sở thờng đợc thiết kế, chế tạo bởi các công ty máy xây dựng nh SoilMc (Italy), các hãng Hitachi, Sumitomo (Nhật Bản), Công ty Bauer (Đức), Benoto (Pháp), NIPPOP SHAYRO, LTD (Nhật Bản)

đã ra đời năm 1892 Phơng pháp này đã đợc trình bày ở hình 1.5a, trong đó, khi đào ngơi ta sử dụng các ống bao bằng gỗ, đợc nối bằng các vòng thép Các ống bao có chiều dài tối thiểu là 3.5ft (1,07m), đáy cọc hình chuông đợc đào bằng thủ công.

Tiếp sau đó phơng pháp Gaw ra đời dựa trên cơ sở phơng pháp Chicago (hinh 1.5b), ở đây ống bao bằng gỗ đợc thay thế bằng các ống lồng thép: ống

đầu tiên có chiều dài 6ft(1.83m), ống thứ hai nằm trong ống thứ nhất có đờng

kính nhỏ hơn 2in (5.1cm) Các ống đợc nối liên tục vào nhau Đáy mở rộng

đ-ợc đào bằng thủ công

Năm 1930, ở Nhật Bản, Kira Deep Foundation Company đã phát triển

“Phơng pháp móng sâu Kida” mà nguyên lý làm việc của nó vẫn đợc sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay Trong phơng pháp này, khi đào hố ngời ta sử dụng các ống thép chống sụp và các ống này đợc nối với nhau bằng các vòng thép

Hố cọc và phần mở rộng đáy đều đợc đào bằng thủ công Đờng kính các vòng thép từ 1,4ữ5m, có thể đào tới độ sâu khoảng 10ữ20m

Đến năm 1955, Công ty nền móng Shimizu đã có những cải tiến trong

ph-ơng pháp này nh: ống chống đợc đa vào bằng các thiết bị thuỷ lực, hố cọc đợc

đào bằng máy Đáy hố cọc mở rộng vẫn đợc đào bằng thủ công, trớc khi đào

đáy hố mở rộng, ngời ta dùng bơm hút hết nớc Phơng pháp này đánh dấu một tiến bộ mới trong công nghệ thi công móng cọc nhồi ở Nhật Bản là lần đầu tiên hố cọc nhồi đợc đào bằng các thiết bị cơ giới

Năm 1971, Công ty máy xây dựng Hokushin đã ứng dụng phơng pháp dùng ống bao trên toàn bộ độ sâu của hố khoan Cọc đợc đào bằng máy, còn

đáy cọc vẫn phải mở rộng bằng phơng pháp thủ công sau khi dùng bơm hút hết nớc ra khỏi hố

Hình 1.6 Các thiết bị khoan mở rộng đáy hố khoan nhồi đầu tiên

Năm 1966, ở Luân đôn, trong Hội nghị Quốc tế về các phơng pháp đóng cọc, có hai thiết bị khoan mở rộng đáy cọc đợc giới thiệu(hình 1.6) Khi so sánh hai loại thiết bị trên, một số nhận xét đợc rút ra nh sau:

- ở thiết bị mở từ trên xuống (up- open), năng suất cao hơn Hành trình của con trợt ngắn hơn so với loại mở từ dới lên (0.76m)

- ở thiết bị mở từ dới lên (down- open), cơ cấu làm việc an toàn hơn.Nguyên lý làm việc của cả hai thiết bị giống nhau ở chỗ là: các thiết bị này

đều nhận chuyển động quay từ bàn quay qua cần khoan (trục kelly) Đất cắt ra

đợc đa ra bằng gàu Đờng kính đáy đợc mở rộng tới 3.7m, trong trờng hợp đặc biệt có thể mở rộng đáy tới 7.3m Tuy vậy, trong thời gian này đào thủ công vẫn rất phổ biến vì đào bằng máy chậm hơn và không hiệu quả Trong trờng hợp gặp đất đá cứng thì phải đào thủ công

Năm 1972, Tchevotaliov đã giới thiệu phơng pháp mở rộng đáy cọc trong xây dựng dân dụng, ông đã đa ra ý kiến là cọc mở rộng đáy cũng rất hiệu quả trong trờng hợp đất hoàng thổ Cũng năm 1972 việc mở rộng đáy cọc đã đợc thực hiện ở trên đất cát chặt hạt ở Đức Thiết bị thi công ở đây tơng tự nh hai thiết bị ở hình 1.6 và đặt trên những máy cơ sở có công suất lớn, gàu khoan đ-

ợc điều khiển bằng thuỷ lực Tuy vậy, kết quả của việc thi công này không

đ-ợc báo cáo rõ ràng Tóm lại, có thể coi là việc ứng dụng thiết bị và kỹ thuật thi công mở rộng đáy cọc nhồi đợc chia thành ba giai đoạn phát triển nh sau:

- Giai đoạn 1: Thi công cọc bằng thủ công, mở rộng đáy bằng thủ công

- Giai đoạn 2: Thi công cọc bằng máy, mở rộng đáy bằng thủ công

- Giai đoạn 3: Thi công toàn bộc cọc và mở rộng đáy bằng máy

ở Hoa Kỳ và các nớc Châu Âu nh Anh, Nga, Đức thì thiết bị và phơng pháp thi công cọc nhồi mở rộng đáy đợc thiết kế cho đất sét cứng hoặc đất hoàng thổ, rất khó ứng dụng trong đất có nớc ngầm Phần đáymở rộng khi đào

thủ công nên vấn đề an toàn rất quan trọng Nừu điều kiện đất đạt yêu cầu để

đáy cọc tựa lên thì mở rộng đáy là một biện pháp rất tốt và có nhiều u điểm Tuy có lịch sử phát triển khá sớm nhng việc ứng dụng thiết bị khoan mở rộng đáy cọc còn dè dặt Nguyên nhân vì mở rộng đáy bằng máy chậm hơn và không áp dụng tốt đối với đất cứng Dần dần cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo, thiết bị khoan mở rộng đáy cọc nhồi ngày càng hoàn thiện hơn

Từ những năm 1970, nhiều máy cơ sở với công suất lớn đợc chế tạo, việc ứng dụng truyền động thuỷ lực cùng với sự hoàn thiện của công nghệ chế tạo

đã thúc đặy ra đời của rất nhiều loại thiết bị khoan nhồi mở rộng đáy khác nhau Từ những báo cáo và những nghiên cứu của các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực máy xây dựng ta có thể tổng quát tình hình phát triển của các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc nhồi nh sau:

1.2.1.1 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn:

1 2

3 4

5

Hình 1.7 Nguyên lý làm việc của thiết bị khoan mở rộng đáy hố khoan bằng

phơng pháp khoan phản tuần hoàn

1 Dao cắt; 2 Thanh truyền; 3 Trục truyền chính;

4 Con trợt; 5 Đầu chống

Thiết bị mở rộng đáy từ trên xuống Khi khoan cọc thẳng các lỡi cắt 1 đợc thu

về sát với trục truyền Khi khoan mở rộng đáy các xylanh thủy lực sẽ đẩy các con trợt 4 xuống dọc trục 3 và đẩy các lỡi cắt xuống

1.2.1.2 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan

đất:

Các gàu khoan có trang bị các lỡi cắt đất Các lỡi này đợc điều khiển mở

ra hai bên bằng xilanh thuỷ lực, khí nén hoặc bằng trọng lợng

Đất cắt ra rơi vào trong gàu, khi gàu đầy đất, nó đợc nâng khỏi hố khoan,

đất đợc đổ đống hoặc cho vào phơng tiện vận chuyển

Phơng pháp khoan đất có rất nhiều u điểm xét về mặt kinh tế và môi trờng Phơng pháp này ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi Theo tổng kết của giáo sYODEN, thì năm 1985 có 13 phơng pháp khoan cọc đợc ứng dụng ở Nhật Bản thì có đến 12 phơng pháp là phơng pháp khoan phản tuần hoàn và chỉ có 1 ph-

ơng pháp là phơng pháp khoan đất Nhng chỉ đến năm 1991 đã có 8 phơng pháp khoan đất với 21 thiết bị khoan khác nhau đợc ứng dụng Sử dĩ chỉ trong thời gian ngắn mà phơng pháp khoan đất đã thay thế phơng pháp khoan tuần hoàn trên rất nhiều công trờng xây dựng (80%) vì những nguyên nhân sau:

- Giá thành rẻ hơn so với phơng pháp khoan phản tuần hoàn;

- Không đòi hỏi diện tích công trờng lớn vì không cần nhiều loại thiết bị;

- Xử lí đất đã đợc khoan xong dễ hơn;

- Khoan chính xác theo kích thớc thiết kế

Thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan đất có 2 dạng chính:

Dạng 1: Dùng trực tiếp lực đẩy dọc trục của cần Kelly của máy khoan

cọc nhồi để mở cánh khoan của thiết bị gàu khoan thông qua cơ cấu tay đòn giữa thân mũi khoan và cánh khoan Khi khoan xong, rút cần Kelly lên thì cánh khoan tự đóng lại

Hình 1.8 Gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 1

Dạng 2: Cơ cấu điều chỉnh góc mở của cánh khoan đợc điều khiển bằng

xilanh thuỷ lực thông qua hệ thống điều khiển điện tử với sensor giám sát góc

mở của cánh khoan Dạng này có kết cấu phức tạp do phải bố trí xilanh thuỷ lực và sensor trong gàu khoan

Hình 1.9 Gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 2

Một số đặc điểm của hai dạng gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc nhồi:

Bảng 1 - Đặc điểm của gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 1 và dạng 2

- Kết cấu đơn giản - Kết cấu phức tạp

- Lực mở cánh khoan nhỏ do lực đẩy - Lực mở cánh khoan lớn nhờ xilanh

của cần Kelly nhỏ thuỷ lực.

- Chất lợng lỗ khoan mở đáy không

ổn định ở các địa chất khác nhau

- Chất lợng lỗ khoan mở đáy ổn định

ở các địa chất khác nhau

Nh phân tích so sánh trên đây, có thể nói những hạn chế và nhợc điểm của dạng 1 thì lại chính là những u điểm của dạng 2 Nói cách khác, gàu khoan dạng 2 có một số u điểm nổi trội là: Góc mở cánh khoan đợc giám sát và hiển thị liên tục trong quá trình khoan, lực mở cánh khoan lớn nhờ xilanh thuỷ lực;

có thể điều chỉnh góc mở cánh khoan theo chơng trình tự động hoặc bán tự

động bằng tay- điều chỉnh mở nhanh hay chậm dễ dàng đáp ứng ở các tầng địa chất khoan khác nhau Điều đặc biệt quan trọng là nhờ việc giám sát liên tục góc mở cánh khoan nên khi kết thúc công việc khoan mở đáy thì đồng nghĩa với việc đảm bảo hố khoan mở đáy theo đúng yêu cầu thiết kế

Nền móng công trình đóng vai trò rất quan trọng và cũng chiếm tỷ trọng cao trong giá thành công trình Vì vậy, việc đảm bảo thi công theo đúng thiết

kế kỹ thuật nền móng sẽ giúp cho việc đảm bảo tiến độ thi công của công trình và cũng giúp giảm thiểu phát sinh trong việc xử lý nền móng Với phân tích trên đây thì gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc khoan nhồi nh dạng

2 rất có ý nghĩa trong việc đảm bảo tiến độ thi công và giảm thiểu chi phí phát sinh.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của gàu khoan mở rộng đáy dạng 2

Hình 1.10 Gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 2

Hình 1.11 Cấu tạo gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 2

1.Xylanh thủy lực; 2.Bệ đẩy; 3.Tay đòn; 4.Cánh khoan cọc nhồi; 5.Hạn chế hành trình; 6.Đai ốc; 7.Bu lông điều chỉnh; 8.Răng khoan; 9.Sensor đo hành trình; 10.Dẫn hớng.

Thông qua hệ thống điều khiển, khi dầu thuỷ lực đẩy cần xilanh thuỷ lực 1 duỗi ra, bệ đẩy 2 di chuyểnn xuống, kết quả là cánh khoan 4 mở ra nhờ tay

đòn 3 Ta có thể điều chỉnh đờng kính mở đáy (tức là điều chỉnh góc mở tối đa của cánh khoan) nhờ hạn vị hành trình 5, đai ốc khoá 6 và bulông điều chỉnh

7 Sensor hành trình 9 đo hành trình của xilanh và gửi tín hiệu về hệ thống

điều khiển Khi co cần xilanh lại thì cánh khoan sẽ đóng lại

Nh vậy, góc mở của cánh khoan đợc giám sát gián tiếp nhờ sensor hành trình 9 thông qua cơ cấu tay đòn.

Gàu khoan đợc nối vào cần khoan (trục Kelly-bar) bằng chốt, và qua đó nó nhận đợc chuyển động quay từ nguồn động lực Khi khoan mở rộng đáy hố khoan, các piston của cả xilanh đứng sẽ đẩy con trợt chuyển động xuống đồng thời hai thanh truyền cũng chuyển động xuống và đẩy các lỡi cắt ra để mở lỡi cắt và giữ lỡi cắt trong quá trình làm việc

Trong quá trình thiết kế gàu khoan mở rộng đáy phải thoả mãn các yêu cầu thực tế nh:

- Chống lại đợc lực xô ngang

- Thoả mãn các tiêu chuẩn trong thiết kế xây dựng về cọc nhồi mở rộng

đáy nh: D ≤ 3d, hoặc góc mở rộng đáy α ≤ αgh

Ta nhận thấygàu khoan sử dụng trong phơng pháp khoan đất đợc chia làm hai phần: phần trên và phần dới Phần trên làm nhiệm vụ cắt đất thuần tuý Phần dới của thiết bị vừa làm cánh cắt vừa là thùng chứa Khi thiêt kế phải tính trọng lợng vừa đủ để máy cơ sở có thể nâng đợc

1.2.2 Một số máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy thờng sử dụng ở Việt Nam hiện nay

Bảng 2: Đặc tính kỹ thuật một số loại máy khoan mở rộng đáy của hãng NIPPON SHARYO ( Nhật Bản )

Đờng kính tối đa (m)

2.0 3.1 58*(68)

3.0 4.1 62

3.0 4.1 71

2.5 3.1

45.5 Momen xoắn lớn nhất

6.0

30/15 7.5t x 8m

10.7

20/10 15t

13.4

33/18/10 4.9 x 14m

20**(30)

4.6~18.5 6t

114/155 57.8 0.80

184/250

*83.5 1.10

147/200

*116.6 1.40

184/250

*93 1.37

bình (kg/cm 2 )

Ghi chú: * trọng lợng khi vận hành không có gầu

Bảng 3: Chọn máy cơ sở ứng với mỗi gầu khoan mở rộng đáy khác nhau:

Gầu khoan

Đờng kính thân cọc (d) (mm)

Đờng kính đáy cọc mở rộng (D) (mm)

B¶ng 4: Th«ng sè cña mét sè gÇu khoan d¹ng 2 do h·ng Nippon Sharyo