(Thuyết minh + Bản vẽ) Tốt nghiệp_Cọc khoan nhồi phục vụ công trình cầu vượt sông

Công nghệthi công khoan cọc nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng của nớc takhông những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho cả các công trìnhcảng biển, cảng sông, nhà cao

Lời nói đầu

Trong suốt quá trình vừa qua, đợc sự giúp đỡ tận tình của các thày côgiáo trờng Đại học Xây dựng, đặc biệt là sự quan tâm dạy bảo của các thàycô giáo trong khoa Cơ khí Xây dựng cùng với những nỗ lực học tập của bảnthân em đã đợc giao nhận , hoàn thành đồ án tốt nghiệp _môn học cuối cùngtrớc khi trở thành một kỹ s

Hiện nay và trong tơng lai , ở nớc ta cùng với sự phát triển của nền kinh

tế quốc dân, nghành xây dựng đang phát triển với tốc độ nhanh chóng, nớc

ta đang rất cần có những công nghệ hiện đại, áp dụng những thành quả khoahọc kỹ thuật vào công cuộc xây dựng phát triển các đô thị hiện đại, cáccông trình lớn nh nhà cao tầng, cầu cống, sân bay, bến cảng…trong đó việcgiải quyết xử lý nền móng cho các công trình lớn là một vấn đề rất quantrọng và cần thiết.Công nghệ thi công khoan cọc nhồi có tác dụng rất hữuích trong việc xử lý các vấn đề trên Công nghệ khoan cọc nhồi ( cọc đổ bêtông tại chỗ ) có thể giải quyết đợc các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong nền

địa chất phức tạp , ở những nơi mà các loại cọc đóng bằng búa xung kích,búa rung, loại cọc ống thép không thực hiện đợc hoặc đòi hỏi kinh phí rấtcao , tiến độ thi công kéo dài không đảm bảo tiến độ công trình Công nghệthi công khoan cọc nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng của nớc takhông những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho cả các công trìnhcảng biển, cảng sông, nhà cao tầng…

Thấy rõ đợc vai trò quan trọng trong công nghệ thi công khoan cọcnhồi đối với các công trình giao thông, đợc sự phân công của bộ môn MáyXây dựng trờng Đại học Xây dựng , dới sự hớng dẫn chỉ bảo trực tiếp củathày Th.s Phan Văn Thảo em đã đợc nhận làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Giải pháp thi công khoan cọc nhồi trên mặt nớc phục vụ xây dựng móng trụcầu vợt sông”

Thi công móng trụ cầu là một trong các lĩnh vực phức tạp và tốn kémnhất khi xây dựng các hạng mục trong công trình cầu, đặc biệt đối vớinhững cầu qua sông lớn Trong điều kiện địa chất phức tạp, giá thành xâydựng móng có thể chiếm tới 35%- 45% tổng giá thành công trình( vật liệuxây dựng móng chiếm 20%-30% phần còn lại chi phí cho nhân lực và trangthiết bị thi công), về phơng diện thời gian xây dựng móng cầu thờng chiếmquá nửa thời gian xây dựng toàn công trình.Vấn đề đặt ra cần có một giảipháp thi công khoan cọc nhồi phục vụ xây dựng móng trụ cầu một cách đơn

giản , hiệu quả nhất cả về chất lợng, kỹ thuật và kinh tế, thời gian thi côngnhanh nhất Do trình độ còn hạn chế, công nghệ khoan cọc nhồi là một lĩnhvực rất rộng , tuy cố gắng hết sức trong việc tìm tòi, thu thập tài liệu thựchiện làm đồ án, nhng không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rấtmong đợc sự chỉ bảo , hớng dẫn của các thày cô để em có thể hoàn thành đồ

án tốt nghiệp này với kết quả tốt nhất

Một lần nữa, em xin trân thành cảm ơn các thày cô giáo trờng Đại họcXây dựng, khoa Cơ khí Xây dựng, bộ môn Máy Xây dựng, đặc biệt là thàygiáo Th.s Phan Văn Thảo đã tạo điều kiện , trực tiếp giúp đỡ hớng dẫn emhoàn thành bản đồ án này

Hiện nay ở nớc ta đang có rất nhiều công trình thi công cầu vợt sông,nhằm đáp ứng tạo điều kiện thuận lợi một cách tốt nhất cho sự phát triển cácngành kinh tế khác Thi công móng trụ cầu vợt sông là một lĩnh vực rất phứctạp và tốn kém, nó đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng câù vợtsông

Khi tiến hành thi công móng ở trên cạn ta cần phải thực hiện các côngviệc chính nh : định vị trí đào hố móng và đặt móng, đào và vận chuyển đất,gia cố thành hố móng, hút nớc( trờng hợp có nớc ngầm), san nền đổ lớp lót

đáy và xây dựng móng, sau đó là công tác hoàn thiện gồm lấp đất khe hốmóng, thu dọn mặt bằng, tháo dỡ các thiết bị và công trình phụ tạm…

Việc tiến hành thi công cọc trên cạn có nhiều điều kiện thuận lợi hơn

so với việc tiến hành thi công trên mặt nớc phục vụ thi công móng trụ cầu.ởtrên cạn , ta có thể dễ dàng tận dụng đợc nhiều điều kiện thuận lợi , cơ độngtuỳ theo điều kiện, vị trí địa lý mặt bằng thi công để có thể tiến hành lựachọn phơng án thi công một cách hiệu quả nhất Việc bố trí thiết kế xâydựng các công trình phụ trợ phục vụ cho việc thi công thuận tiện, mặt bằngthi công ở trên cạn nên ta có thể xây dựng bố trí các công trình nh đờngcông vụ để vận chuyển máy móc thiết bị, nguyên vật liệu , các hệ thống ( hệthống cung cấp nớc: giếng nớc , mơng máng dẫn nớc, máy bơm, bể chứa ,

hệ thống đờng ống…) đợc thực hiện ngay tại nơi thi công, sử dụng các loạimáy móc thiết bị thông dụng phổ biến để thi công Việc cung cấp nguồn

điện năng phục vụ cho thi công cũng thuận tiện hơn so với việc thi công ở

d-ới nớc, ta có thể truyền dẫn trực tiếp nguồn điện từ trong thành phố hoặc sửdụng máy phát điện, còn khi thi công ở dới nớc nhất là ở những nơi nớc sâu

ở xa bờ việc truyền tải trực tiếp nguồn điện từ trong thành phố là rất khókhăn, thờng phải sử dụng máy phát điện phục vụ riêng cho các thiết bị trongquá trình thi công công trình.Trong quá trình đào đất lấy từ hố móng ta cầnvận chuyển đất ra khỏi phạm vi hố móng bằng các thiết bị chuyên dùng nh ôtô ben, toa xe goòng bố trí dới tầm với gầu xúc…Trong quá trình thi công hốmóng ở trên cạn nhiều loại thiết bị thông dụng đợc sử dụng cho năng suấtcao nh máy ủi, máy xúc( thuận nghịch, gầu quăng), máy xúc gầu quăngdùng thi công móng mố trụ cầu thờng dùng máy xúc có dung tích gầukhoảng 0,25 – 0,5 m3 tùy theo năng suất của máy xúc thay đổi từ 20- 40

m3/h…

Thi công trên nớc , nhất là những nơi nớc sâu cách xa bờ thì việc tiếnhành thi công khó khăn hơn nhiều so với thi công trên cạn Khi thi công ởtrên nớc trớc tiên ta phải xem xét , kiểm tra kỹ lỡng điều kiện địa hình , địachất khí tợng thuỷ văn, bố trí mặt bằng thi công cho hợp lý, việc xây dựngmặt bằng thi công cũng là một vấn đề cần giải quyết , cần phải tính toán khảnăng chịu lực của hệ nổi sao cho hệ nổi luôn luôn ổn định trong quá trìnhthi công công trình, đảm bảo an toàn trong mọi trờng hợp nhất là khi xảy ranhững biến động bất ngờ ( nh bão lụt ), các thiết bị thi công đặt trên hệ nổicần đợc lựa chọn hợp lý, hạn chế việc di chuyển thiết bị hạng nặng do việc

di chuyển nó gặp nhiều khó khăn trên hệ nổi

Khi xây dựng ở những chỗ có nớc mặt ( dới sông, trong lòng hồ…) khácvới khi xây dựng trên cạn ở chỗ ngoài việc đào đất chống vách còn phảingăn nớc luôn luôn ở mức cao hơn mặt đất Do đó nhất thiết phải tạo ra mộtvòng vây tạm, để đồng thời ngăn nớc, đào đất và hút nớc trong hố móng đợc

an toàn.Vấn đề chống thấm , chống xói lở và chống hiện tợng cát đùn phải

đợc quan tâm đặc biệt, so với mức nớc thi công đỉnh vòng vây phải cao hơn

ít nhất 0,7m đề phòng nớc mặt tràn vào hố móng khi sóng to và khi mực nớcthi công ( kể cả khi chiều cờng) dâng lên bất thờng Các yêu cầu khác tơng

tự nh đối với thi công hố móng trên cạn, nh phải đảm bảo độ bền và độ ổn

định dới tác dụng của mọi tải trọng và tác động bên ngoài không bị biếndạng, sụt lở, nghiêng lệch quá mức trong mọi tình huống đào đất, hút nớc…Kích thớc mặt bằng của chân vòng vây so với kích thớc móng phải mở rộngthêm một khoảng để khơi rãnh và hố tụ nớc, đặt thiết bị vật liệu và bố trínhận lực khi thi công móng và xử lý những sự cố trong hố móng Đối vớinhững sông có thông thuyền hoặc lu tốc dòng chảy khá lớn, vòng vây hốmóng phải thu hẹp tới mức tối thiểu , diện ngăn nớc không đợc chiếm quá

30 % diện tích ớt của dòng chảy, để tránh không cho lu tốc đột ngột tăng lênquá nhiều làm xói mòn đáy sông và sạt lở chân vòng vây , đồng thời khônggây trở ngại cho giao thông đờng thủy

Điều kiện thi công trên nớc phức tạp hơn khi xây dựng ở trên cạn nhkhâu đo đạc và định vị công trình, các phơng án vận chuyển vật liệu, trangthiết bị và ngời từ bờ ra để thi công vòng vây, đào đất xây móng, nội dung

và cách tổ chức thi công phức tạp hơn Cần phối hợp ngay từ đầu với các dự

án xây dựng các công trình phụ tạm, phụ trợ, nh giàn giáo , cầu tạm…đểthực hiện kế hoạch thi công một cách hiệu quả nhất Trong xây dựng móng

mố trụ cầu ở những nơi sông nớc, thờng sử dụng những vòng vây ngăn nớc

và xây dựng bệ móng ( vòng vây đất, đá hộc , bao tải đất, cọc ván gỗ, cọcván gỗ kép, cọc ván thép, thùng chụp, vòng vây bê tông…), thờng sử dụngvòng vây cọc ván thép do có cờng độ cao , khớp mộng chặt chẽ nên cơ bảnngăn chặn đợc nớc thâm nhập qua tờng vòng vây, có khả năng đóng sâutrong hầu hết các loại nền đất đá, tạo ra một màn chắn nớc ngầm trong cáclớp đất thấm và đảm bảo ổn định khi đào móng

ơng II Tổng quát công nghệ khoan cọc nhồi

Cùng với sự phát triển các công trình xây dựng có quy mô lớn trong cácngành xây dựng công nghiệp , nhà cao tầng, các công trình giao thông cầu ,bến cảng… móng cọc khoan nhồi đã đợc nghiên cứu và áp dụng nhiều trongxây dựng cầu đờng, bến cảng, các vùng đất khác nhau , đặc biệt là ở nhữngvùng đất yếu địa chất phức tạp Công nghệ khoan cọc nhồi đã đợc sử dụngnhiều trong các công trình cầu lớn của nớc ta nh móng trụ neo móng trụtháp phần cầu chính cầu Mỹ Thuận, sử dụng 36 cọc khoan nhồi đờng kính

250 cm , dài 55-100 m , khả năng chịu tải của cọc là 3900T, cọc xuyên qua

địa tầng sét chảy đến sét dẻo mịn, ngàm vào tầng cát chặt 2-3m bằng gầungoạm hình bán cầu KD F3 _2400 E(S) của Đức, giữ ổn định vách lỗ khoanbằng ống vách và dung dịch Bentonite ; thi công móng mố trụ cầu Lạc Quần(Nam Định) dùng cọc khoan nhồi đờng kính 150 cm , dài 85m, khả năngchịu tải của cọc 920-950T , cọc xuyên qua địa tầng sét chảy đến sét dẻomềm, ngàm vào tầng cát chặt 2-3m thi công bằng máy khoan BS_680_Rcủa Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và dung dịch Bentonite

…và nhiều công trình cầu lớn khác

Công nghệ khoan cọc nhồi có thể áp dụng thích hợp với các loại nền

đất đá, kể cả vùng có hang castơ, thích hợp với các công trình cầu lớn tảitrọng nặng, địa chất nền đất là đất yếu hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp.Thích hợp cho nền móng các công trình cầu vợt xây dựng trong thành phốhay đi qua các khu dân c đông đúc vì nó đảm bảo đợc các vấn đề về môi tr-ờng cũng nh tiến độ thi công cầu, thích hợp cho móng có tải trọng lớn nh :nhà cao tầng có tầng ngầm các công trình cầu( cầu dầm đơn giản, cầukhung T, cầu dầm liên hợp liên tục, cầu treo dây xiên nhất là khi kết cấunhịp siêu tĩnh vợt khẩu độ lớn, tải trọng truyền xuống móng lớn mà lại yêucầu lún rất ít hay hầu nh không lún

Khác với hạ cọc phải đúc sẵn thành từng đoạn từng khẩu, chờ đủ cờng

độ mới hạ cọc bằng nhiều công nghệ khác nhau , cọc khoan nhồi là loại cọc

đợc đúc ngay tại vị trí thiết kế , đã khoan lỗ sẵn trong đất nền

Cọc nhồi có u điểm:

Rút bớt đợc công đoạn đúc sẵn cọc , không còn khâu xây dựng bãi đúc,lắp dựng ván khuôn , chế tạo mặt bích hoặc mối nối cọc Đặc biệt, khôngcần điều động những công cụ vận tải và bốc xếp cồng kềnh trong khâu vậnchuyển cẩu lắp khá phức tạp, nhất là đối với những đoạn cọc quá dài hoặccọc ống thành mỏng dễ bị nứt vỡ Đồng thời cũng không cần đóng hạ cọc và

độn ruột , hai công đoạn khá phức tạp , nhất là khi gặp chớng ngại vật hoặc

dị vật

Vì cọc đúc ngay tại móng, nên có khả năng thay đổi kích thớc hìnhhọc, chẳng hạn chiều dài , đờng kính cọc , số lợng cốt thép so với bản vẽthiết kế để phù hợp với thực trạng của đất nền đợc xác định chính xác hơntrong quá trình thi công Độ cao đầu cọc cũng có thể quyết định lại cho phùhợp với điều kiện địa hình và địa chất nhằm mục đích tránh lãng phí vật liệukhi phải đập đầu cọc để liên kết với bệ móng Trong đất dính , bất cứ tạiphần nào , điểm nào, trên thân cọc vẫn có thể mở rộng thêm : chân cọc vàphần thân cọc có thể mở rộng gấp 2-3 lần đờng kính để tăng khả năng chịutải của cọc tính theo vật liệu chịu đợc mômen lớn có thể phát sinh ở đỉnhcọc

Cọc khoan nhồi có khả năng sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau

dễ dàng vợt qua đợc những chớng ngại vật, nếu kích thớc dị vật đó nhỏ hơn1/3 đờng kính, có thể loại bỏ trực tiếp; nếu lớn hơn có thể dùng những công

cụ đặc biệt để phá bỏ chẳng hạn nh dùng đầu khoan choòng, máy phá đá,hoặc cho nổ mìn, sử dụng hoá chất… về nguyên tắc có thể đặt chân cọc ở bất

cứ độ sâu nào( kể cả khoan sâu vào đá gốc) , với cùng một công nghệ tơng

đối nhất quán( khác với rung hạ cọc bằng búa chấn động ) để tạo ra các sơ

đồ chịu lực khác nhau: cọc chống , cọc ma sát , ngàm chân, tựa khớp hoặccác sơ đồ hỗn hợp

Cọc khoan nhồi thờng tận dụng hết khả năng chịu lực theo vật liệu, do

đó giảm đợc số lợng cọc móng và cũng nh cọc ống , một vài cọc có đờngkính lớn có thể thay thế cho cả nhóm cọc đóng, tạo điều kiện cho thi côngtập trung, giảm thời gian , giảm vật liệu Đặc biệt cốt thép chỉ bố trí theoyêu cầu chịu lực khi khai thác, không cần bố trí bổ sung nhiều cốt thép nhcọc đúc sẵn chỉ để chịu lực trong quá trình thi công cọc( bốc xếp, vậnchuyển , đóng cọc )

Không gây tiếng ồn, chấn động mạnh, làm ảnh hởng tới môi trờng sinhhoạt xung quanh, một điều kiện rất quan trọng khi xây dựng những công

trình trong thành phố, nhất là khi phải thi công trong những địa bàn chậthẹp, xen kẽ bên cạnh những công trình đô thị khác đã có.

Cho phép có thể trực quan kiểm tra các lớp địa tầng bằng mẫu đấtl lấylên từ hố đào, nếu cần có thể tiến hành trực tiếp tại hiện trờng, đánh giá khảnăng chịu lực của nền đất dới đáy hố khoan, trớc khi quyết định đổ bê tôngtạo hình cho cọc đúc tại chỗ

Nh

ợc điểm của cọc khoan nhồi:

Giá thành trên 1m dài cọc vẫn còn cao so với loại hình cọc đóng, cọc

ép, cọc rung hạ

Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoannhồi cao hơn nhiều so với móng cọc khác, bởi vì việc thiết kế cọc khoannhồi cần biết chi tiết về các tính chất cơ - lý – hoá của đất, nớc,cần dự báo

đúng về các hiện tợng cát chảy, đất sập…

Sản phẩm trong suốt quá trình thi công đều nằm sâu dới lòng đất, cáckhuyết tật dễ xảy ra không kiểm tra trực tiếp đợc bằng mắt thờng, khó xác

định chất lợng sản phẩm và nhất là các chỉ tiêu về sức chịu tải của cọc Chấtlợng phụ thuộc chủ quan vào trình độ kỹ thuật , khả năng tổ chức và kinhnghiệm chuyên môn của nhà thầu và đơn vị sản xuất, mặc dầu có thể đợctrang bị máy móc chuyên dụng và đồng bộ , kể cả những thiết bị kiểm trachất lợng và thử nghiệm công trình hiện đại

Thờng đỉnh cọc nhồi phải kết thúc trên mặt đất, khó có thể kéo dài thâncọc lên phía trên, do đó buộc phải làm bệ móng ngập sâu dới mặt đất hoặc

đáy sông Vì vậy không có lợi về mặt thi công nhất là đối với những côngtrình thi công trên sông biển , phải làm vòng vây ngăn nớc tốn kém so vớimóng cọc đài cao

Rất dễ xảy ra khuyết tật ảnh hởng đến chất lợng cọc chẳng hạn nh:-Hiện tợng thắt hẹp cục bộ thân cọc hoặc thay đổi kích thớc tiếtdiện khi qua nhiều lớp đất đá khác nhau

-Bê tông xung quanh cọc dễ bị rửa trôi lớp xi măng khi gặp mạchngầm và gây ra hiện tợng rỗ “ kẹo lạc” ngay cả trong trờng hợp dùng ốngvách tạm thời( nhng phải rút lên khi bê tông cha kịp đông cứng )

-Ngoài ra còn rất nhiều nguyên nhân chủ quan khác làm cho cọckhoan nhồi kém phẩm chất nh do chất lợng khoan tạo lỗ không đúng kíchthớc , nghiêng lệch sụt lở vách khoan, chất lợng xục rửa đaý lỗ khoan chatốt còn sót lại nhiều cặn lắng, bêtông bị trở ngại không xuống đợc cao độ

thiết kế, phải tựa trên một lớp vật liệu rời rạc, dễ lún.Do khối lợng chất lợngtrộn bê tông không đều,chất lợng đổ bê tông không đúng quy cách, bị gián

đoạn , tắc nghẽn, miệng ống dẫn không ngập sâu trong bê tông , tốc độ bêtông xuống quá nhanh, thời gian tháo lắp ống quá lâu bê tông bị gián đoạntạo ra những điểm dừng đổ và phân tầng…Nói chung là do không nắm vữngquy trình công nghệ , chủ quan, không tìm hiểu tình hình và dự liệu các biệnpháp phù hợp

Thi công cọc phụ thuộc nhiều vào thời tiết, không những trong quátrình khoan tạo lỗ chịu ảnh hởng của biến động thời tiết( có khi phải ngừngthi công và lấp lỗ khoan tạm thời), mà đổ bê tông đúc cọc ngoài trời, nhất làtại vị trí sông nớc , lại càng chịu ảnh hởng lớn của ma bão, tác động khôngnhỏ tới chất lợng sản phẩm Do đó , phải có dự kiến phơng án khắc phục.Riêng đối với đất cát nhiều khó khăn phức tạp có thể xảy ra , mở rộngchân cọc rất khó thực hiện đúng với kích thớc mong muốn vì thành vách dễ

bị sạt lở Trái với cọc đóng làm chặt cát sỏi , khi khoan cọc sẽ làm cho cátsỏi bị rời lỏng, cấu trúc tự nhiên dù vốn có chặt chẽ nhng dễ bị phá huỷ Cọcnhồi nếu bị lún trong cát sẽ gây ra hiện tợng sụt mặt đất và dẫn tới những

ảnh hởng xấu cho cả những công trình xung quanh

Chi phí cho thiết bị kiểm tra chất lợng cọc tơng đối cao, thí nghiệm thửtải cọc phức tạp và giá thành cao

II.1.Công nghệ thi công khoan cọc nhồi.

Trên thế giới có rất nhiều công nghệ và các loại thiết bị thi công cọckhoan nhồi khác nhau ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là sử dụng 3 phơngpháp khoan cọc nhồi với các loại thiết bị và quy trình khoan khác nhau

* Phơng pháp khoan thổi rửa ( phản tuần hoàn )

* Phơng pháp khoan dùng ống vách

* Phơng pháp khoan gầu trong dung dịch Bentônite

A Ph ơng pháp khoan thổi rửa: ( hay phản tuần hoàn )

Xuất hiện đã lâu và hiện nay vẫn đợc sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc.Tại Việt Nam một số đơn vị liên doanh với Trung Quốc vẫn sử dụng côngnghệ khoan này Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịchBentônite đợc bơm xuống để giữ vách hố đào, mùn khoan và dung dịch đợcmáy bơm và máy nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên đa vào bể lắng Lọc táchdung dịch Bentônite cho quay lại và mùn khoan ớt đợc bơm vào xe téc và

vận chuyển ra khỏi công trờng, công việc đặt cốt thép và đổ bêtông đợc tiếnhành bình thờng.

Ưu điểm của phơng pháp này là giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giáthành hạ

Nhợc điểm là khoan chậm, chất lợng và độ tin cậy cha cao

B Ph ơng pháp khoan dùng ống vách.

Xuất hiện từ thập niên 60 -70 của thế kỷ này, ống vách đợc hạ xuống vànâng lên bằng cách vừa xoay vừa rung Trong phơng pháp này không cầndùng đến dung dịch Bentônite để giữ vách hố khoan, đất trong lòng ốngvách đợc lấy ra từ gầu ngoạm

Ưu điểm là không cần đến dung dịch Bentônite, công trờng sạch chất ợng cọc đảm bảo

l-Nhợc điểm là khó làm đợc cọc tới 30m , máy cồng kềnh, khi làm việcgây chấn động rung lớn, khó sử dụng cho việc xây chen trong thành phố

C Ph ơng pháp khoan gầu.

Trong công nghệ khoan này gầu khoan thờng ở loại thùng xoay cắt đất

và đa ra ngoài , cần gầu khoan có dạng ăngten, thờng là 3 đoạn truyền đợcchuyển động xoay từ máy đào xuống gầu đào nhờ hệ thống rãnh Quá trìnhtạo lỗ đợc thực hiện trong dung dịch sét Bentônite Dung dịch Bentônite đợcthu hồi , lọc và tái sử dụng vừa đảm bảo vệ sinh và giảm khối lợng chuyênchở, trong quá trình khoan có thể thay các đầu đào khác nhau để phù hợpvới nền đất và có thể vợt qua các dị vật trong lòng đất, việc đặt côt thép và

đổ bêtông đợc tiến hành trong dung dịch Bentônite

Ưu điểm của phơng pháp là thi công nhanh, việc kiểm tra chất lợngthuận tiện rõ ràng, đảm bảo vệ sinh môi trờng, ít ảnh hởng đến công trờngxung quanh

Nhợc điểm là thiết bị chuyên dụng , giá đắt, giá thành cọc cao , quytrình công nghệ chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và công nhân phải lành nghề và có

ý thức công nghiệp , kỷ luật cao

Thi công hạ ống vách Khoan đến cao độ đáy

cọc

Thổi rửa,vét cặn lắng và thay dd mới

Cẩu hạ lắp lồng hạ cốt thép

Lắp ống đổ

bê tông

Đổ bê tông cọc và san lấp bề mặt

Thải cặn lắng

Xử lý Bentonite để tái sử dụng

Chuẩn bị

điều chế dd Bơm cấp Bentonite

điều tra đầy đủ về tình hình phạm vi xung quanh hiện trờng

Về mặt vận chuyển thiết bị phải xem xét chủng loại, kích thớc, trọng ợng của thiết bị ( kích thớc và trọng lợng khi tháo rời để vận chuyển ), khảnăng tự hành đợc hay không, có kinh tế không… để lựa chọn đợc phơng ánthích hợp nhất Điều cần chú ý là máy khoan thuộc loại thiết bị lớn, trọng l-ợng nặng, nên nhất thiết phải điều tra đầy đủ trớc về phơng án và lộ trìnhvận chuyển Khi tiến hành điều tra các công việc này, phải tìm hiểu kỹ vềtrọng tải của xe vận tải , năng lực chở của xe kéo ( rơmooc), máy bốc xếp,

l-bề rộng đờng đi bán kính quay, độ dốc, cờng độ mặt đờng, độ cao thôngthuỷ của các vật chớng ngại trên đờng đi, tải trọng của cầu cống, có quy

định hạn chế của bộ giao thông hay không…Phải bảo đảm có đủ diện tích ởhiện trờng thi công để lắp dựng thiết bị , chỗ xếp dụng cụ, phải thực hiệnviệc xử lý, gia cố mặt đờng và nền đất trong hiện trờng để tạo điều kiện choviệc lắp dựng thiết bị và xe vận chuyển bê tông, đi lại Phải nghiên cứu trớc

về vận chuyển đất thừa, bùn giữ thành hố, thiết bị xử lý, dọn dẹp các chớngngại chìm dới mặt đất, cấp thoát nớc, thiết bị điện, số lợng đờng ống cầncó…phải có các biện pháp hạn chế tiếng ồn và chấn động, điều tra tình hìnhhiện trờng…

Khi thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần phải điều tra và thu thập các tài liệu sau:

1 Bản vẽ thiết kế móng cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải, các yêucầu thử tải và phơng pháp kiểm tra nghiệm thu.

2 Tài liệu điều tra về địa chất, thuỷ văn , nớc ngầm

3 Tài liệu về bình đồ, địa hình nơi thi công, các công trình hạ tầngtại chỗ nh đờng giao thông, mạng điện, nguồn nớc phục vụ thicông

4 Nguồn vật liệu cung cấp cho công trình, vị trí đổ đất khoan

5 Tính năng và số lợng thiết bị thi công có thể huy động cho côngtrình

6 Các ảnh hởng có thể tác động đến môi trờng và công trình lâncận

bộ đi kèm, hệ thống cung cấp và tuần hoàn vữa sét, hệ thống cấp vàxả nớc, hệ thống cấp điện, hệ thống đờng công vụ

2 Lập các bản vẽ thể hiện các bớc thi công, các tài liệu hớng dẫn cácthao tác thi công đối với các thiết bị chủ yếu Lập hớng dẫn côngnghệ thi công và các hớng dẫn các thiết bị đồng bộ

3 Lập tiến độ thi công công trình

4 Lập biểu kế hoạch sử dụng nhân lực

5 Lập biểu kế hoạch sử dụng thiết bị

6 Lập bảng tổng vật t thi công công trình

7 Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động và chất lợng công trình

Trớc khi thi công khoan cọc nhồi, phải căn cứ vào các bản vẽ thiết

kế thi công để tiến hành xây dựng các công trình phụ trợ nh:

1 Đờng công vụ để vận chuyển máy móc thiết bị vật t phục vụ thicông

2 Hệ thống cung cấp nớc gồm nguồn nớc ( giếng nớc,mơng máng dẫnnớc), các máy bơm, các bể chứa, hệ thống đờng ống

3 Hệ thống cấp điện gồm nguồn điện cao thế, hệ thống truyền dẫncao và hạ thế, trạm biến áp, trạm máy phát điện…

4 Hệ thống cung cấp và tuần hoàn vữa sét gồm kho chứa bộtBentonite , trạm trộn vữa sét, các máy bơm, các bể lắng, hệ thống lọcxoáy và hệ thống đờng ống

5 Hệ thống cung cấp bê tông gồm các trạm bê tông, các kho xi măng,các máy bơm bê tông, và hệ thống đờng ống…

6 Các sàn đạo thi công và các khung dẫn hớng…

II.1.2.Công tác khoan tạo lỗ.

Phơng pháp khoan lỗ và máy khoan lỗ sẽ khác nhau căn cứ vào phơngpháp thi công và các thiết bị đã đợc lựa chọn Để nâng cao chất lợng tạo lỗthì khi thi công phải rất cẩn thận và lu tâm toàn diện.Công tác khoan tạo lỗ

có thể chia thành hai dạng chủ yếu theo phơng thức bảo vệ thành vách lỗkhoan đó là : ( khoan lỗ không có ống vách dùng dung dịch Bentônite đểgiữ vách và khoan tạo lỗ có ống vách.)

a)Thiết bị khoan tạo lỗ.

Thiết bị khoan lỗ khác nhau tuỳ theo tình hình của địa chất và từngloại cọc, thiết bị dùng cho mỗi loại phơng pháp khoan đều đã có sản phẩm

định hình, ngoài việc dùng thiết bị khoan tiêu chuẩn , có khi còn dùng cácthiết bị cải tiến hoặc thiết bị gia công theo tiêu chuẩn mới

Các loại thiết bị làm lỗ tiêu chuẩn của máy thi công khoan cọc nhồi:

1 Thiết bị làm lỗ dùng trong phơng pháp thi công có ống chống( gầungoạm)

2 Thiết bị tạo lỗ dùng trong phơng pháp khoan lỗ phản tuần hoàn( trộn lẫn

đất khoan và dung dịch giữ thành rồi rút lên bằng cần khoan)

3 Phơng pháp khoan lỗ bằng guồng xoắn

b)

ố ng vách.

Theo đặc điểm kỹ thuật có thể chia ống vách làm hai loại:

- ống vách thuộc thiết bị khoan có kích thớc về đờng kính, chiều dài mỗi

đoạn ống đợc chế tạo theo tính năng, công suất của từng loại máy khoan.ống vách này đợc rút lên trong quá trình đổ bê tông

- ống vách theo yêu cầu thi công không thuộc thiết bị khoan và đợc để lạitrong kết cấu với mục đích: gĩ thành vách, hoặc làm ván khuôn đối với phầncọc ngậm nớc, cao hơn đáy sông ; bảo vệ cọc bê tông cốt thép trong trờnghợp sông có vận tốc lớn và nhiều phù sa

ống vách đợc chế tạo bằng thép bản cuốn và hàn thành từng đoạn ống tạicác xởng cơ khí chuyên dụng.

Nói chung ống vách có nhiệm vụ là định vị và dẫn hớng cho máy khoan, giữ

ổn định cho bề mặt hố khoan đảm bảo không bị sập thành phía trên hốkhoan, ống vách bảo vệ hố khoan để đá sỏi và thiết bị không rơi xuống hốkhoan Ngoài ra ống vách còn có thể làm sàn đỡ tạm và thao tác cho việcbuộc nối và lắp dựng cốt thép, lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bê tông, ống vách

đợc thu hồi lại sau khi đổ bê tông cọc nhồi xong

Định vị cọc trên mặt bằng cần dựa vào các mốc tọa độ chuẩn đợc xác định

và xây dựng trớc , vị trí , kích thớc và cao độ chân ống vách phải đợc định vị

và hạ đúng theo quy định thiết kế

Thiết bị hạ ống vách tùy thuộc vào điều kiện địa chất công trình , kích thớcống vách, chiều sâu hạ để tính toán và chọn thiết bị hạ ống vách cho phùhợp, thiết bị hạ ống vách thờng có những dạng sau:

* Sử dụng thiết bị xi lanh thủy lực kèm theo máy khoan để xoay lắcống vách hạ hoặc nhổ ống vách lên

* Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bêntrong lòng ống vách bằng máy khoan, gầu ngoạm, hoặc hút bùn Hạ ốngvách bằng kích thủy kích thủy lực ép xuống

ố

ng vách đ ợc hạ xuống bằng nhiều ph ơng pháp:

* Phơng pháp rung : sử dụng búa rung thông dụng thờng hạ 6m ốngvách trong vòng 10 phút nhng quá trình rung ảnh hởng đến toàn bộ khu vựclân cận Để khắc phục hiện tợng trên trớc khi hạ ống vách ngời ta đào sẵnmột hố sâu khoảng 2,5 -3m nhằm để bóc bỏ lớp đất cứng trên bề mặt nền

đất, biện pháp này làm giảm thời gian rung của búa xuống còn 2-3 phút vàgiảm bớt ảnh hởng đến công trình lân cận

* Phơng pháp ép : Ngời ta sử dụng máy ép để ép ống vách xuống độsâu cần thiết , phơng pháp này tránh đợc rung động nhng thiết bị ép và tảilại cồng kềnh, khó khăn cho việc thi công và bố trí mặt bằng.

* Phơng pháp sử dụng chính máy khoan với gầu có lắp thêm đai cắt để

mở rộng đờng kính, khoan sẵn một lỗ đến hết độ sâu của ống vách, sử dụngcần cẩu hoặc máy đào đa ống vách vào vị trí, hạ xuống đúng cao trình cầnthiết, cũng có thể dùng cần Kelly Bar để gõ nhẹ lên ống vách, điều chỉnh độthẳng đứng và đa ống vách xuống đến vị trí , sau khi đặt ống vách xong phảichèn chặt ống vách bằng đất sét và nêm lại không cho ống vách dịch chuyểntrong quá trình khoan ( phơng pháp này hay sử dụng)

Khi sử dụng máy khoan không có ống vách đi kèm thì cần phải bổ sung cácyêu câu dới đây:

*Sản xuất các ống vách thép theo chiều dài mà thiết kế thi công yêucầu

* Làm các thí nghiệm để chọn tỷ lệ pha trộn thành phần vữa sét phùhợp với yêu cầu của lỗ khoan

Dựa trên cơ sở phơng pháp và thiết bị máy khoan, tùy theo từng vị trí cụ thểcủa cọc mà phải chuẩn bị mặt bằng để lắp đặt máy khoan Khi khả năngchịu tải của đất nền không đảm bảo để đặt máy và thiết bị thi công có thểchọn giải pháp gia cố nền đất sau:

* Dùng xe ủi san và nén chặt đất

* Đào bỏ lớp đất yếu thay đất tốt

* Gia cố đất bằng tà vẹt hoặc xi măng…

* Lát mặt bằng tà vẹt, ván đầy bằng gỗ hoặc lát bằng thép tấm, théphình

Khi kê bằng thép tấm cần chống trợt và xoay chân chống máy khoan

Đối với các máy khoan xoắn ốc hay máy khoan gầu xoay dùng để thi côngtrên cạn, máy cơ bản( bộ phận chính của máy) phải đợc đặt trên các tấm tôndày 20mm , các chân máy phải đợc kê cứng và cân bằng để khi khoankhông bị nghiêng hoặc di động.

Đối với các máy khoan thuận hoặc nghịch đầu khoan đợc treo bằng giákhoan hoặc bằng cần cẩu , trớc khi khoan phải định vị giá khoan cân bằng,

đúng tim cọc thiết kế , các sàn công tác phải đảm bảo ổn định dới tải trọngthi công và tải trọng động

d) Đo đạc trong khi khoan.

công tác đo đạc trong khi khoan nhằm đạt đợc các mục tiêu sau:

* Định vị chính xác vị trí khoan

* Theo dõi chiều dày lớp địa chất của lỗ khoan

* Xác định vị trí, cao độ đầu khoan

định vị tim đầu khoan hoặc tim ống vách bằng các thiết bị đo đạc côngtrình theo các cọc mốc đã đợc xây dựng từ trớc, trong quá trình khoan phảitheo dõi tim cọc bằng máy kinh vĩ, đo đạc độ sâu lỗ khoan , đồng thời phảiluôn quan sát và ghi chép sự thay đổi các lớp địa chất qua mùn khoan lấy ra

Mốc chuẩn

Mốc phụ Tim cọc

Hình 2 - sơ đồ định vị tim cọc

e) Khoan lỗ.

Phải lựa chọn thiết bị khoan đủ năng lực và phù hợp với điều kiện địa chấtthủy văn của công trình để đảm bảo cho việc tạo lỗ khoan đạt yêu cầu thiếtkế

Thiết bị thiết kế có các loại sau:

* Thiết bị trong phơng pháp thi công có ống vách: gồm ống vách cóchân sắc, gầu ngoạm đợc treo bằng đầu múp cáp.

* Thiết bị trong phơng pháp khoan phản tuần hoàn: đầu khoan đợc nốivới cần khoan cùng với dung dịch giữ thành kéo đất khỏi lỗ khoan

* Máy tạo lỗ trong phơng pháp tạo lỗ bằng guồng xoắn

Khi lựa chọn thiết bị cần căn cứ vào tình hình địa chất cụ thể, kích thớc cọc,phơng pháp thi công để lựa chọn cho thích hợp

Nhóm máy khoan dùng ống vách chỉ nên sử dụng trong đất đá mềm,những nơi không có nớc mặt mức nớc ngầm thấp Những nơi có mực nớcngầm cao hoặc cần dung dịch giữ thành chỉ nên dùng khi chiều sâu lỗ khoankhông lớn, vì trong điều kiện đó các máy khoan mới phát huy tốt

Nhóm máy khoan vận hành ngợc có thể sử dụng trên tầng đất đá, đặcbiệt có hiệu quả khi đờng kính lỗ khoan lớn từ 30 – 100 m

Khi lựa chọn máy khoan cần xét tính kinh tế của mỗi loại máy với ờng kính và độ sâu cọc Không nên sử dụng máy khoan ống vách , trừ trờnghợp không có giải pháp hiệu quả khác, do kéo dài thời gian và tốn kém docông tác ống vách

đ-Trong trờng hợp đất là nền bình thờng thì việc tạo lỗ có đơn giản nhngtrong trờng hợp nền đất cứng , đá sỏi , đá mồ côi, hay tầng nham thạch thìtạo lỗ khó khăn thậm chí không làm nổi, tùy tình hình cụ thể mà vận dụngcác phơng pháp tạo lỗ cho thích hợp

Phơng pháp thi công có ống vách, công nghệ tạo lỗ sử dụng ống vách

có u điểm là vách lỗ khoan ổn định, đặc biệt khi tạo lỗ qua địa tầng bùn sụtcát chảy mà các phơng pháp khác khó có thể khắc phục, nhng cũng có nhợc

điểm sau: phải chi phí mua ống vách , hạ ống vách , đặc biệt có khi phải đểlại toàn bộ hay một phần ống vách; khi thi công trong địa tầng qua cuội sỏigây khó khăn cho hạ ống vách và tạo lỗ; ảnh hởng chất lợng bê tông và cọckhi rút ống vách Vì vậy công nghệ này áp dụng có hiệu quả trong địa tầngbùn sụt, cát chảy với chiều sâu không lớn

Công nghệ khoan vận hành ngợc, có tốc độ thi công nhanh, nhng tốc

độ khoan và tốc độ bàn quay phải phù hợp với đờng kính lỗ khoan và từngloại đất đá Công tác ổn định vách khoan cần đợc quan tâm , công tác này đ-

ợc ứng dụng rộng rãi khi có dung dịch giữ ổn định vách lỗ

Công nghệ khoan dùng guồng xoắn, thích hợp với đất dính, mềm , khi

đó có thể không cần ống vách thậm chí không cần dung dịch giữ thành hơn

nữa không gây tiếng ồn và chấn động lớn do đó thích hợp cho thi công ở đôthị, nhng làm phơng pháp này cần chú ý không làm sạt lở vách khi nhấcguồng xoắn và xử lý khi gặp đá mồ côi , tốt nhất khi gặp đá mồ côi thì nên

sử dụng công nghệ có ống chống vách Khi gặp đá tảng rất cứng ở sâu với lỗkhoan guồng xoắn hoặc khoan thùng không xuyên qua đợc phải dùng lỡikhoan đặc biệt có răng cứng để phá vỡ chúng bằng cách cho rơi tự do đầukhoan vào lỗ đã khoan hoặc có thể dùng thuốc nổ( nếu cho phép) hoặc lấymáy đục đá thả vào lỗ khoan để phá đá tảng, đá mồ côi hoặc tầng nhamthạch cứng.Trong quá trình khoan nếu xảy ra sự cố , hiện tợng bất thờng( sụt

lở thành vách, lỗ khoan không thẳng, có sự thay đổi sai lệch về đờng kính lỗkhoan thực tế so với yêu cầu thiết kế) thì nhà thầu phải nghiên cứu, đề xuấtgiải pháp xử lý Phơng án xử lý sự cố của nhà thầu chỉ đợc thực hiện khi chủ

đầu t, t vấn giám sát, t vấn thiết kế thống nhất chấp thuận Phải chờ đến khi

bê tông cọc bên cạnh trong cùng một móng đạt tối thiểu 70% cờng độ thiết

kế mới đợc phép khoan tiếp Việc quyết định chọn thời điểm khoan còn phụthuộc vào khoảng cách giữa các cọc trong móng, theo tiêu chuẩn thiết kếhiện hành thì cự ly tim các cọc ít nhất là bằng 3 lần đờng kính cọc.Đối vớinhững lỗ khoan sử dụng dung dịch vữa sét để giữ thành vách, cần bù phụdung dịch liên tục trong quá trình khoan , ngừng khoan hoặc đổ bêtông Không đợc để cao độ dung dịch trong lỗ khoan hạ xuống dới mức quy địnhgây sụt lở vách Khi ngừng khoan lâu phải rút đầu khoan ra khỏi lỗ khoan ,tránh mũi khoan bị chôn vùi khi sập vách, miệng hố khoan phải đợc đậynắp, khi đa mũi khoan lên để xả đất hoặc nối dài cần khoan phải rút từ từkhông đợc cho đầu khoan va chạm vào vách gây sụt lở

Cao độ dung dịch khoan giữ ổn định thành vách phải cao hơn mực nớcngầm hoặc mực nớc mặt trên 2 m , tại những nơi nớc ngầm hoặc có áp lựcngang khác cần phải tính toán kỹ để quyết định cao độ naỳ Trong quá trìnhkhoan phải luôn theo dõi việc cấp vữa sét cho bơm hút( phơng pháp tuầnhoàn ngợc ) , nếu hết vữa sét dự trữ thì phải ngừng ngay khoan, trong mọi tr-ờng hợp cấm để dung dịch khoan trong hố khoan bị hạ thấp hơn 1m so vớicao độ quy định

Trong khi khoan do cấu tạo nền đất rất khác nhau và có khi gặp dị vật nên

đòi hỏi ngời chỉ huy khoan phải có nhiều kinh nghiệm để xử lý kịp thời , kếthợp với một số công cụ đặc biệt

- Khi khoan đến lớp đất cát, đất sỏi trơn nên dùng gầu thùng

- Khi khoan đến lớp đất sét, đất sét rắn nên dùng đầu khoan guồngxoắn ruột gà, lúc này đất đợc lấy lên theo cánh guồng xoắn

- Khi khoan gặp đá tảng cỡ nhỏ, dị vật lớn hơn cửa gàu nên sử dụngloại đầu có cấu tạo nh gầu ngoạm hoặc kéo gắp bốc lên

- Khi khoan gặp lỡi đá non, đá cố kết nên dùng gầu đập , mũi phá,khoan đá kết hợp với nhau để vợt qua những trở ngại dạng này

- Khi khoan gặp gốc cây, thân cây cổ trầm tích ở sâu nên dùng guồngxoắn ruột gà xuyên qua rồi tiếp tục khoan nh thờng

Phơng pháp xử lý lắng cặn có khác nhau tùy theo từng loại kỹ thuật thi cônglàm cọc , thiết bị xử lý, và các bớc xử lý cũng khác nhau Cặn lắng có hạichia làm hai loại, loại chủ yếu là trong quá trình làm lỗ đất cát không kịp đalên sẽ lu lại ở gần đáy lỗ, sau khi dừng việc làm lỗ thì lắng xuống đáy lỗ,loại cặn lắng này tạo thành bởi những hạt có đờng kính tơng đối to , vì thếkhi đã lắng đọng xuống đáy rồi thì không thể dùng biện pháp giản đơn màmoi lên đợc Loại khác là những hạt rất nhỏ nổi trong nớc tuần hoàn hoặc n-

ớc trong lỗ, sau khi làm lỗ xong, qua một thời gian sẽ lắng dần xuống đáy

lỗ Từ đó ta thấy , phơng pháp xử lý cặn lắng có thể chia làm hai bớc: bớc1_ xử lý cặn lắng có hạt thô, bớc 2_xử lý cặn lắng có hạt siêu nhỏ

Xử lý cặn lắng bớc 1: là sau khi làm lỗ đạt đến độ sâu dự định , khôngnâng thiết bị làm lỗ lên ngay mà tiếp tục làm thao tác thải đất lên , cho đếnkhi hoàn toàn sạch sẽ cặn lắng ở gần đáy lỗ rồi mới thôi ,

Xử lý cặn lắng bớc 2 : sẽ thực hiện trớc khi thả khung cốt thép hoặctrớc khi đổ bê tông, phần lớn là dùng phơng pháp rút cặn lắng bằng khôngkhí đẩy nớc trong ống dẫn bình thờng, hoặc phơng pháp phản tuần hoànbơm hút

II.1.3.Dung dịch khoan.

Yêu cầu chung:

Tùy theo điều kiện địa chất, thủy văn, nớc ngầm, thiết bị khoan mà chọn

ph-ơng pháp giữ thành vách lỗ khoan và chọn dung dịch khoan cho thích hợp

Dung dịch vữa sét Bentônite dùng để giữ thành vách gồm : nớc, bột sét,CMC và tác nhân phân tán khác, dung dịch vữa sét có thể sử dụng đối vớinơi có lớp địa tầng dễ sụt lở và đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Có thể dùng ở mọi địa tầng

- Dùng cho mọi loại thiết bị khoan và dạng mũi khoan

- Giữ cho mùn khoan không lắng đọng dới đáy hố khoan và đa chúngtheo dung dịch ra ngoài

Dung dịch khoan có thể là nớc thờng tại nơi mà địa tầng là đất dính nh đấtsét, á sét, đất thịt, hoặc gơ nai phong hóa, đá…

Dung dịch khoan phải chọn dựa trên cơ sở tính toán theo nguyên lý cânbằng áp lực ngang, giữa cột dung dịch trong hố khoan và áp lực của đất, áplực xung quanh lỗ Đối với các lỗ khoan có lớp địa tầng dễ sụt lở, áp lực củacột dung dịch phải luôn lớn hơn áp lực ngang của đất và nớc bên ngoài.Dung dịch dùng trong khoan nhồi phải có chất lợng tốt và không bị h hỏngtheo thời gian , thành phần và tính chất của dung dịch vữa sét sử dụng chomỗi lỗ khoan cần phải bảo đảm sự ổn định trong thời gian thi công Cácthông số của dung dịch phải đợc chọn thích hợp với điều kiện của khu vựcxây dựng và đảm bảo các yêu cầu quy định trong quy trình, tùy theo điềukiện địa chất tại vị trí khoan cọc mà chọn các chỉ tiêu về độ nhớt và khối l-ợng riêng của dung dịch cho thích hợp

Sử dụng dung dịch sét nhằm mục đích :

- Tạo ra lớp màng mỏng trên thành lỗ cọc để chịu áp lực nớc tĩnh đề phòng

bị sập lở thành lỗ cọc

-Làm chậm tốc độ lắng xuống của các hạt cát, giữ trạng thái huyền phùnhằm hạn chế cặn lắng đáy lỗ cọc

Chế tạo dung dịch này phải dựa trên cơ sở thiết kế cấp phối tùy theo thiết

bị , công nghệ thi công, phơng pháp khoan lỗ và điều kiện địa chất côngtrình, địa chất thủy văn của địa điểm xây dựng

Quy trình trộn dung dịch Bentônite :

- Thờng trộn 20 -50 Kg bột Bentônite với 1m3 nớc ( tuỳ theo yêu cầuthiết kế ), ngoài ra tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể cho thêm vào dung dịchmột số chất phụ gia mục đích là làm cho nó nặng thêm , khắc phục khảnăng vón cục của bột Bentônite, tăng thêm độ sệt hoặc ngợc lại giảm độ sệtbằng cách chuyển nó thành thể lỏng, chống sự nhiểm bẩn của nó bởiximăng hoặc thạch cao…

- §æ 80 % lîng níc theo tÝnh to¸n vµo thïng trén.

- §æ tõ tõ lîng bét Bent«nite theo thiÕt kÕ

C¸c chØ tiªu cña dung dÞch v÷a sÐt:

H¹ng môc ChØ tiªu tÝnh n¨ng Ph¬ng ph¸p kiÓm tra

Khèi lîng riªng 1,05 – 1,15 Tû träng kÕ dÞch sÐt

3 Hµm lîng c¸t < 6%

5 Lîng mÊt níc < 300ml/30 phót Dông cô ®o lîng níc mÊt

6 §é dµy cña ¸o sÐt 1 -3 mm/30 phót Dông cô ®o lîng níc mÊt

Trạm sử lý bùn khoan

ống dẫn bùn mới

mt Bơm chìm

Hình 3 : Quá trình chế tạo, sử dụng , thu hồi, xử lý và tái sử dụng dung dịch

nh : vòng đai giữ cỡ lắp dựng khung quay dựng lồng phải đợc hàn với cốtthép chủ, cốt thép dùng cho cọc phải là cốt thép chịu hàn Trớc khi hạ lồngcốt thép vào vị trí , cần đo đạc kiểm tra lại , các thao tác dựng và đặt lồngcốt thép vào lỗ khoan phải đợc thực hiện khẩn trơng để hạn chế tối đa lợng

mùn khoan sinh ra trớc khi đổ bê tông Khi hạ lồng cốt thép đến cao độthiết kế phải treo lồng phía trên để khi đổ bê tông lồng cốt thép không bịuốn dọc và đâm thủng nền đất đáy lỗ khoan.

Các bớc cơ bản để lắp đặt và hạ các đoạn lồng cốt thép : nạo vét đáy lỗ; hạ

từ từ đoạn thứ nhất vào trong hố khoan cho đến cao độ đảm bảo thuận tiệncho việc nối đốt tiếp theo ; giữ lồng cốt thép bằng giá đỡ chuyên dụng đợcchế tạo bằng cốt thép đờng kính lớn hoặc thép hình; đa đoạn tiếp theo vàthực hiện công tác nối lồng cốt thép ; tháo giá đỡ và hạ tiếp lồng cốt thép ;kiểm tra cao độ phía trên của lồng cốt thép ; kiểm tra đáy lỗ khoan; neo lồngcốt thép để khi đổ bê tông lồng cốt thép không bị trồi lên

Hình 4 - Sơ đồ cấu tạo lồng thép

Các đoạn ống đợc liên kết với nhau bằng gen Chiều dài ống đổ phải tới tận

đáy hố khoan, khoảng cách giữa đáy ống đổ và đáy hố khoan tuỳ thuộc vào

đờng kính hố khoan và phải có biện pháp ống đổ dự phòng

ống đổ bê tông và mối nối đợc đảm bảo kín, cách nớc, luôn luôn kiểm trachiều dài khi nối ống, tháo ống trong quá trình đổ

Đoạn ống đầu tiên khi thi công đợc nút kín bằng bóng cao su hoặc bọt xốpdày >5 cm nhằm đảm bảo không có sự tiếp xúc trực tiếp của mẻ bê tông đầuvới đung dịch khoan

- Cấp phối bê tông phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế,không sử dụng cốt liệu đá lớn hơn 20mm Bê tông trớc khi đổ phải có độ sụt

liên tục tạo thành dòng chảy tự do và bê tông chiếm chỗ đẩy dần bentonite

- Trong quá trình đổ bê tông phải thờng xuyên kiểm tra theo dõi cao độ chânống cho phù hợp và kiểm soát đợc chất lợng thành vách hố khoan

- Cao độ đổ bê tông cuối cùng phải cao hơn cao độ đáy đài cọc tối thiểu là 1–1.5 m tuỳ theo thiết kế

- Quá trình đổ bê tông đợc thể hiện trong các báo cáo chi tiết theo các biểumẫu có sẵn và có sự xác nhận của các bộ thi công và t vấn giám sát

Hình 6: Trình tự thi công cọc khoan nhồiTrong đó :

1 Chuẩn bị 8 Thổi rửa hố khoan

Sau khi ống chống đợc rút lên cần kiểm tra khối lợng bê tông và cao độ đầucọc nhằm đảm bảo tiết diện cọc không bi thu nhỏ và bê tông không bị lẫnbùn đất xung quanh do áp lực của đất, nớc, mùn khoan…trong trờng hợp cầnthiết phải bổ xung ngay bê tông trong quá trình rút ống Cần tiến hành lấp

đầu cọc , lấp hố thu dung dịch Bentônite, tạo mặt bằng thuận lợi cho việc thicông cọc khác, không đợc phép rung động hoặc khoan cọc khác trong vòng24h kể từ khi kết thúc đổ bê tông cọc trong phạm vi 5 lần đờng kính cọc

ii.2.Các loại thiết bị phục vụ thi công :

a) Máy khoan : là thiết bị dùng để khoan lỗ trong đất Một số loại máy

khoan đang đợc sử dụng ở Việt Nam :

- Máy khoan cọc nhồi hãng HITACHI : KH-100, KH-125, KH-180…

- Máy khoan cọc nhồi hãng BAUER : BG-15, BG-20, BG-30…

- Máy khoan cọc nhồi hãng SOILMEC : R-6G, R-9G, R-12G…

- Máy khoan cọc nhồi hãng NIPPON SHARYO : ED-4000, ED-5500

b) Thiết bị dùng để chế tạo và xử lý dung dịch bentônite.

- Máy trộn dung dịch( máy khuấy)

- Máy sàng cát, bơm ( bơm chìm hoặc bơm hút nớc)

- Thùng trộn, bể chứa dung dịch ( xi lô)

- Các ống dẫn

c) Các thiết bị phục vụ cho quá trình thi công cọc

Hệ nổi trở thiết bị khoan , phục vụ thi công , chuyên chở vật liệu,( phao nổi ,

sà lan…) khi thi công ở dới nớc

Cần cẩu, ô tô ben, mix, máy xúc máy ủi, máy đào gầu thuận , nghịch…máyhàn , máy phát điện, máy hàn, búa đóng cọc ( búa điezel, búa hơi, búa song

động…)

Bơm ly tâm, máy nén khí , máy hút thủy lực…

ii.3 Sự khác nhau giữa thi công móng trụ cầu và móng trụ nhà.

Việc thi công móng trụ cầu đợc tiến hành ở nhiều địa điểm , nhiều nơi có

địa hình vị trí phức tạp nh thi công ở trên cạn ( ở đô thị, đồi núi , ) , dới nớc( thi công các công trình cầu vợt sông…) Khi thi công móng trụ cầu , do

đặc điểm diện tích hố móng của móng trụ cầu đợc thi công có diện tích hạnchế nhỏ hơn so với thi công móng trụ nhà, các cọc khoan nhồi đợc thi côngvới khoảng cách gần nhau, khoảng cách giữa các cọc của móng trụ nhà đợcphân bố rộng hơn so với móng trụ cầu nên trong quá trình thi công ngời ta

dễ dàng sử dụng thiết bị thi công lần lợt từng cọc một , việc di chuyển thiết

bị thi công từ cọc này sang cọc khác thực hiện đợc , thi công móng mộtcách liên tục không phải chờ đợi cho từng cọc đủ cờng độ mới thi công cọctiếp theo Ta có thể sử dụng nhiều loại thiết bị phục vụ cho công việc thicông móng trụ nhà nh các loại máy khoan kiểu cần hộp (không thay đổi đợctầm với , có thể di chuyển trong quá trình thi công), máy khoan kiểu cầndàn ( có thể thay đổi tầm với thực hiện thi công ) Khi thi công móng trụ cầu, do diện tích hố móng không lớn lắm , việc di chuyển thiết bị thi công khókhăn nên ta cần phải lựa chọn loại thiết bị ít phải di chuyển nhng vẫn đảmbảo thi công ( sử dụng máy khoan kiểu cần giàn có thể thay đổi đợc tầm với,trong quá trình thi công máy có thể đứng yên tại một vị trí để thi công cáccọc khoan Khoảng cách giữa các cọc gần nhau nên trong quá trình thicông, sau khi thi công xong một cọc cần phải chờ một thời gian để cọc đủ c-ờng độ chịu lực sau đó mới có thể tiến hành thi công cọc tiếp theo

III Ph ơng án thi công cọc khoan nhồi cho móng trụ cầu v ợt sông.

Ph ơng án I : lắp cần giàn lên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lự c

Trong đó:

1 – Máy cơ sở

ớc, thiết bị đợc đặt trên hệ phao nổi Máy có thể

đứng tại một vị trí để tiến hành thi công nhiềucọc

2 Nh îc ®iÓm:

• MÊt thêi gian th¸o l¾p cÇn khi ®a m¸y thi c«ngc«ng tr×nh

• C¬ cÊu cÇn cång kÒnh

• Phøc t¹p khi di chuyÓn m¸y

II Ph ¬ng ¸n 2 : l¾p cÇn hép lªn m¸y xóc thuû lùc

Hình9 - Sơ đồ máy thi công khoan cọc nhồi kiểu cần hộp

1 Ưu điểm:

• Cơ cấu cần gọn nhẹ

• Việc nâng hạ cơ cấu quay đẫn động cần kelly dễ

dàng

• Dễ dàng di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác

• Nhờ hệ thống xilanh thuỷ lực mà cần có thể đa ra

phía trớc dễ dàng khi đa lồng cốt thép vào hố khoan

• Cần có thể gập lại khi di chuyển

• Dễ dàng thay thế các thiết bị hỏng trên máy

2 Nh ợc điểm:

• Việc chế tạo cần hộp khó khăn

• Giá thành sản xuất cao

• Chịu ảnh hởng của gió lớn khi thi công do cần đợc

chế tạo thành từng hộp

• ổn định của máy kém khi cần dài

• Không thay đổi đợc tầm với, nên trong quá trình tiến

hành khoan cọc phải di chuyển máy ( điều này rấtphức tạp khi thi công trong điều kiện trên nớc , đặtmáy trên hệ phao nổi)

1

5

3 4

III.Ph ơng án 3 Ph ơng pháp khoan cọc bằng máy khoan xoay ống vách

Hình 10 – Sơ đồ thi công khoan cọc nhồi băng máy khoan xoay ống vách

Đây là phơng pháp thi công có sử dụng ống vách trong quá trình thi côngkhoan cọc nhồi Phơng pháp này xét về mặt kinh tế tơng đối tốn kém(trongmột số trờng hợp thi công phải giữ lại ống vách nh trờng hợp cọc quá sát với

công trình nơi có địa chất dễ xảy ra hiện tợng xâm thực của dòng chảy khi

đáy sông bị xói lở

Trong phơng pháp này , ống vách thờng lắp chân xén bằng hợp kim cứng vàsắc, khi xoay ống trọng lợng bản thân và kích nén làm cho ống hạ dầnxuống đất

Việc hạ ống vách và tạo lỗ gặp khó khăn trong điều kiện thi công với địatầng qua cuội sỏi Trong quá trình rút ống vách dễ gây ảnh hởng tới chất l-ợng bê tông và cọc Khi tăng độ cứng , độ mài mòn của đất đá sẽ làm tăng

đáng kể độ mòn của dụng cụ khoan, giảm tốc độ khoan , khoan xoay trởthành phơng án không kinh tế

Trong điều kiện địa chất thi công là nền đá cứng , đá gốc ( đá mồ côi lớn,nham gốc…) việc hạ ống vách gặp nhiều khó khăn, để tạo lỗ ngời ta cóp thể

sử dụng các phơng pháp nh dùng phơng pháp nổ mìn, tạo lỗ bằng chấn

động, phơng pháp phá vỡ hoặc cắt đứt bằng búa xung kích và phơng phápdùng máy tạo lỗ bằng đầu khoan có răng Sử dụng máy khoan roto với đầukhoan dạng cầu, đây là loại máy có thể khoan trong điều kiện đất đá cứng ở

độ sâu lớn, phơng pháp này không thích hợp với điều kiện đất đấ mềm, dẻo( xem hình 10) Phơng pháp này không có khả năng tự hành , khi di chuyển

sử dụng cẩu để đa tới vị trí công tác

Từ các phơng án lựa chọn trên, để thích hợp với điều kiện thi công cọckhoan nhồi phục vụ cho xây cầu vợt sông , cách tốt nhất là ta lựa chọn máykhoan kiểu cần giàn để tiến hành thi công Đây là loại máy thích hợp , đảmbảo mọi điều kiện thuận lợi cho việc thi công móng cầu vợt sông một cáchhiệu quả nhất , kinh tế nhất

11 10

9

7

6 5

hệ nổi và cách bố trí các thiết bị khoan cọc nhồi

trên hệ.

I v.1.hệ nổi, neo giữ hệ nổi

Việc bố trí các thiết bị phục vụ thi công khoan cọc nhồi trên hệ nổi cần đợc

đảm bảo ổn định , các máy móc thiết bị bố trí trên hệ nổi làm việc với năngsuất cao nhất Hệ nổi đợc chọn phải có đủ diện tích đặt các thiết bị phục vụthi công sao cho việc thi công đợc thuận lợi nhất

IV.1.1.các thiết bị chủ yếu bố trí trên hệ nổi phục vụ cho quá trình thi công khoan cọc nhồi

* Máy khoan cọc kiểu cần giàn : chọn máy khoan cọc của hãngHITACHI_máy KH 125-3 với các thông số kỹ thuật chủ yếu của máy nhsau:

• Trọng lợng của máy khoan : P1 = 47 (T)

• Kích thớc cơ bản của máy cơ sở:

• D x R x C = 5,035 x 4,01 x 3,005(m)

Trong đó : D _ Chiều dài của máy

R _ Chiều rộng của máy

C _ Chiều cao của máy

• Mô men quay của máy khoan : M = 4 (T.m)

• Độ sâu lớn nhất của lỗ khoan : L = 65 (m)

• Đờng kính khoan lớn nhất : Dmax = 1,7 (m)

→Diện dích chiếm chỗ của máy khoan :

S1 = D R = 5,035 4,01 = 20,19 (m2)

* Phòng điều hành:

Trong phòng điều hành là nơi làm việc của ngời quản lý công trờngthi công.Trong phòng điều hành đợc bố trí bàn làm việc của ngời điều hành ,cùng một số thiết bị phục vụ các công việc khác ( nh các thiết bị thí nghiệm,các dụng cụ sinh hoạt cho cán bộ quản lý công trờng …).Theo tiêu chuẩnxây dựng , cứ 1 ngời sử dụng 5 m2 diện tích mặt bằng văn phòng.Phòng điềuhành có hai ngời quản lý, cùng các vật dụng khác nên ta có diện tích phòng

là : S2 = 15 (m2)

• Trọng lợng của phòng : P2 = 1 (T)

* Hệ thống cung cấp dung dịch Betônite

2

π

=

57.4

1.14,3V

2

=

V = 45 (m3)

Dung trọng của dung dịch Betônite : γ=1,15 (T/m3)

Trọng lợng của dung dịch Bentônite là:

• Pk = V γ

• Pk = 45 1,15 = 51,75 (T)

→ Thể tích của bể chứa dung dịch Bentônite : V = 45 (m3)

→ Sơ bộ chọn kích thớc bể chứa dung dịch Bentônite:

Chiều dài x chiều rộng x chiều cao = 5 x 3 x 3 (m)

Diện tích chiếm chỗ của hai bể chứa đặt trên hệ nổi : Sbc = 2.5.3

Sbc = 30(m2)

Hệ thống cung cấp dung dịch Bentônite bao gồm hai bể chứa dungdịch( một bể chứa dung dịch Bentônite sạch , một bể chứa dung dịchBentônite bẩn), hai máy bơm ( một máy bơm có nhiệm vụ hút bùn bẩn từ lỗkhoan lên bể chứa để tiến hành lọc cát tái sử dụng, một máy dùng để cấpdung dịch Bentônite sạch từ bể chứa dung dịch Betônite sạch vào lỗ khoan ),máy trộn dung dịch Bentônite, máy lọc cát và kho chứa Bentônite

Trọng lợng của bể chứa dung dịch : + ta chọn sơ bộ bể chứa dung dịch là bể đợc ghép bởi thép tấm

có chiều dày δ=10(mm)( tra bảng 2-17 _ Sách sổ tay xây dựng cầu và cống _ Tập 1_ Nguyễn Viết Trung( chủ biên) _ Phạm Huy Chính _ Chu ViếtBình) ta có trọng lợng 1 m2 thép tấm có chiều dày 10mm là 78,5 kg

→trọng lợng của 2 bể chứa dung dịch Bentônite :

→ Vậy ta có trọng lợng của toàn bộ hệ thống cung cấp dung dịchbentônite là : P3 =( Pk + Mbc) 1,1

P3 = (51,57 + 12,246) 1,1

P3 = 70,2 (T)

( 1,1 là hệ số kể đến trọng lợng các máy bơm,trọng lợng của kho chứa baoBentônite dự trữ, các thiết bị phục vụ cho quá trình cung cấp dung dịchBentônite)

→ Diện tích chiếm chỗ của hệ thống cung cấp dung dịch Bentônite:

S3 = Sbc 1,2 (1,2_ hệ số kể đến diện tích chiếm chỗ của cácmáy bơm, kho để bột Bentônite dự trữ )

S3 = 30 1,2= 36 (m2)

* Máy phát điện

Máy phát điện đợc chọn dựa vào tổng điện năng sử dụng của các thiết

bị thi công trên công trờng Công suất điện cần thiết của máy phát đợc tính

từ công suất cần thiết của các máy móc thiết bị đợc máy phát cấp điện

Tổng công suất điện yêu cầu của dòng điện ba pha đợc xác định theocông thức sau:( Theo sách ‘Cung ứng kỹ thuật thi công xây dựng ’_PhạmHuy Chính_ NXB Xây Dựng_ Hà Nội _2005, trang 8)

+ϕ

+ϕ

4

4 4

3

3 3

2

2 2

1

1 1

cos

P.kcos

P.kcos

P.kcos

P.k.1,

1

S

Trong đó :

• S _ là tổng công suất yêu cầu

• 1,1 _ hệ số xét đến tổn hao công suất trong mạng điện

• k _ hệ số cung cấp đối với các phụ tải dùng điện.1

• k2 _ hệ số cung cấp đối với việc chiếu sáng bên trong

• k3 _ hệ số cung cấp đối với việc chiếu sáng bên ngoài

• k4 _ hệ số cung cấp đối với các thiết bị công nghệ vàsinh hoạt

• P1 _ công suất danh định của các phụ tải, kW

• P2 _ công suất yêu cầu để chiếu sáng bên trong, kW

• P3 _ công suất yêu cầu để chiếu sáng bên ngoài, kW

• P4 _ công suất yêu cầu cho các thiết bị công nghệ vàsinh hoạt

• cosϕ1, cosϕ2, cosϕ3, cosϕ4_ lần lợt là hệ số công suất

Máy cắt cốt thép có nhãn hiệu máy “ C-150A”

• Đờng kính lớn nhất của thép CT-3 : 40 (mm)

• Số lợng lớn nhất cắt đợc trong một phút : 32 thanh

• Công suất động cơ điện : 5,8(KW)

• Kích thớc máy: dài x rộng x cao = 1,6 x 0,7 x 0,9 (m)

• Trọng lợng máy 0,8(T).Thiết bị uốn cốt thép : Máy uốn cốt thép C- 145 ( Bảng 11-3,tr271)

• Công suất động cơ điện : 2,2 (KW)

• Kích thớc máy : dài x rộng x cao = 1,3 x 1 x 0,7 (m)

• Trọng lợng kể cả động cơ điện : 0,7 (T).Thiết bị hàn nối cốt thép : Máy hàn MCP-50( bảng 11-9 _ tr276)

• Công suất định mức : 50(KW)

• Kích thớc máy : dài x rộng x cao = 1,5 x 0,6 x 1,1 (m)

• Trọng lợng : 0,3 (T).Máy bơm :

• Công suất động cơ điện : 4 (KW)

• Trọng lợng : 0,3 (T).Chiếu sáng bên trong bằng điện : Công suất yêu cầu đối với phòng

• Hệ số cung cấp và hệ số công suất phục vụ sinh hoạt:

Ksh = 1 cosϕsh = 1

Tổng công suất yêu cầu là :

+ϕ

+ϕ

4

4 4

3

3 3

2

2 2

1

1 1

cos

P.kcos

P.kcos

P.kcos

P.k.1,

33 , 1 1 1

225 , 0 9 , 0 8 , 0

4 8 , 0 7 , 0

50 7 , 0 5

, 0

8 , 5 2 , 2 45 , 0 1

⇒ Tra bảng 2-1 ta sử dụng máy phát điện CΠ−128−4

Công suất danh định của máy phát : Smf = 200(KW)

kích thớc : dài x rộng x cao = 4,375 x 1,501 x 1805 (m)

Trọng lợng của máy phát Pmf =5,42(T) :Diện tích chiếm chỗ của máy phát: S4 = 4,357 1,301 = 6,58(m2)

* ống vách

ống vách phục vụ thi công cọc khoan nhồi có đờng kính 1 m, phải đợc chọnsao cho phù hợp với đờng kính cọc , đờng kính ngoài của đầu khoan và đặc

điểm địa hình , địa tầng nơi thi công

+Cọc khoan có đờng kính 1m →Chọn gầu khoan có :

≥ Với chiều dày ngàm trong tầng này sao cho ống

không bị lún thì chiều dài ống có thể tính theo công thức :