Bài giảng thi công ép cọc

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

CÔNG NGHỆ THI CÔNG ÉP CỌC

A ÉP CỌC THÔNG THƯỜNG

1 Một số định nghĩa

- Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây

nên xung lượng lên đầu cọc.

- Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác

dụng lên cọc.

- Lực ép nhỏ nhất (Pep) min là lực ép do Thiết kế quy định

để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy

bằng 150 ¸ 200% tải trọng thiết kế;

- Lực ép lớn nhất (Pep)max là lực ép do Thiết kế quy định,

không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200 - 300% tải trọng thiết kế.

2 Ưu nhược điểm của phương

pháp thi công ép cọc

Hiện nay có nhiều phương pháp để thi công cọc như búa đóng, kích ép,

khoan nhồi Việc lựa chọn và sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào địa chất công trình và vị trí công trình Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều dài cọc, máy móc thiết bị phục vụ thi công

Một trong các phương pháp thi công cọc đó là ép cọc bằng kích ép

Ưu điểm: Êm, không gây ra tiếng ồn, Không gây ra chấn động cho các

công trình khác, Khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơn: từng đoạn cọc được

ép thử dưới lực ép và ta xác định được sức chịu tải của cọc qua lực ép cuối cùng

Nhược điểm: Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất

xấu cọc phải xuyên qua quá dầy

3 Chuẩn bị mặt bằng thi công

• Tập kết cọc trước ngày ép từ 1 đến 2 ngày (mua từ

các nhà máy sản xuất cọc)

• Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử

dụng máy kinh vĩ cân chỉnh

• Cần loại bỏ những cọc không đủ chất lượng, không

đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

• Trước khi đem cọc đi ép đại trà, phải ép thí nghiệm

1 – 2% số lượng cọc

• Phải có đầy đủ các báo cáo khảo sát địa chất công

trình, kết quả xuyên tĩnh

4 Vị trí ép cọc

• Vị trí được xác định đúng theo bản vẽ thiết kế: phải

đầy đủ khoảng cách, sự phân bố các cọc trong đài móng với điểm giao nhau giữa các trục.

• Cần phải lấy 2 điểm móc nằm ngoài để kiểm tra

các trục có thể bị mất trong quá trình thi công Thực

tế, vị trí các cọc được đánh dấu bằng các thanh

thép dài từ 20 đến 30cm

• Từ các giao điểm các đường tim cọc, ta xác định

tâm của móng, từ đó ta xác định tâm các cọc

5 Lựa chọn phương án thi công ép cọc

5.1 Phương án 1

Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc, sau đó mang máy móc, thiết bị

ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết.

- Ưu : Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc, Không phải ép âm

- Nhược : Ở những nơi có mực nước ngầm cao, việc đào hố móng trước rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện được Nhất là gặp trời mưa phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng Với mặt bằng thi công chật hẹp, thi công theo phương án này gặp nhiều khó khăn,

5.2 Phương án 2

- Nội dung: Tiến hành san phẳng mặt bằng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu Như vậy, để đạt được cao trình đỉnh cọc cần phải ép sâu (âm) Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép để cọc ép được tới chiều sâu thiết kế Sau khi ép cọc xong ta sẽ tiến hành đào đất để thi công phần đài, hệ giằng đài cọc

- Ưu : Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời mưa Không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm Tốc độ thi công nhanh

- Nhược : Phải thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, thời gian thi công laua vì rất khó thi công cơ giới hóa

6 Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn ép cọc

- Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả 2 bên của thép dọc và trên suốt chiều cao vành

- Vành thép nối phải phẳng, không được vênh

- Bề mặt ở đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau.

- Kích thước các bản mã đúng với thiết kế và phải ≥ 4mm

- Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén

- Kiểm tra kích thước đường hàn so với thiết kế,

đường hàn nối cọc phải có trên cả 4 mặt của cọc Trên mỗi mặt cọc, chiều dài đường hàn không nhỏ hơn 10cm

7 Yêu cầu kỹ thuật với thiết bị ép cọc

- Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần

lực ép lớn nhất

- Pép max yêu cầu theo quy định thiết kế

- Lức nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép

đỉnh, không gây lực ngang khi ép

- Chuyển động của pittông kích phải đều, và khống chế được tốc

độ ép

- Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo

- Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công

- Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vượt quá 2 lần áp lực đo khi ép cọc

- Chỉ huy động từ (0,7 ÷ 0,8) khả năng tối đa của thiết bị ép cọc

- Trong quá trình ép cọc phải làm chủ được tốc độ ép để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Phương pháp ép cọc và chọn máy ép cọc

9.1 Ép đỉnh

- Lực ép được tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống

- Ưu : Toàn bộ lực ép truyền trực tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu quả ép

- Nhược : Cần phải có hai hệ khung giá Hệ khung giá cố định và hệ khung giá di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung giá này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc:

- Nhược điểm: Ép cọc từ hai bene hông cọc thông qua 2 chấu ma sát do do

khi ép qua các lớp ma sát có nội ma sát tương đối cao như á sét, sét dẻo cứng lực ép hông thường không thể thắng được lực cản do ma sát tăng

để hạ cọc xuống sâu

Nói chung, Ép ôm không được sử dụng rộng rãi bằng phương pháp ép đỉnh

9.5 Chọn máy ép cọc

Tùy theo điều kiện cụ thể của địa chất công trình.

Muốn cho cọc qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị:

Pep ≥ K Pc

Trong đó:

Pep – lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế

K – hệ số K > 1; có thể lấy K = 1,5 – 2 phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc

Pc – tổng sức kháng tức thời của nền đất,

Pc = Pmui + Pmasat

Pmui : phần kháng mũi cọc

Pmasat : ma sát thân cọc

ÉP CỌC BTCT DỰ ỨNG LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP KHOAN + ÉP

• Thiết bị và Công nghệ thi công của Nhật Bản và

Hàn Quốc, công nghệ được dùng rất phổ biến ở

Nhật Bản và Hàn Quốc.

• Công nghệ chuyên dùng để thi công cọc ống (cọc

bê tông ly tâm dự ứng lực, cọc ống thép) có đường kính từ D=0,3-1,0m có nhiều ưu điểm so với các công nghệ thi công hạ cọc khác đang được áp

dụng hiện nay.

• Thi công móng cọc nhà cao tầng, công trình cầu …

bằng cọc bê tông ly tâm dự ứng lực đang dần dần thay thế cọc khoan nhồi và các loại cọc khác vì

công nghệ này có chất lượng cao, giá thành hạ

Công nghệ thi công hạ cọc ống bêtông ly tâm dự ứng lực

bằng phương pháp khoan ép , khoan thả có nhiều ưu điểm

và khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp

hạ cọc khác như sau:

– Không làm ảnh hưởng chất lượng cọc do lực ép đầu cọc nhỏ

– Không làm hóa mềm nền đất do được lấy đất từ bên trong lòng

– Thi công được ở các khu vực diện tích chật hẹp trong đô thị có

công trình kiến trúc lân cận Vì không gây tiếng ồn

– Tận dụng tối đa chiều dài cọc, không phải chặt bỏ đầu cọc khi thi công đài cọc

– Mở rộng được đầu cọc để tăng sức chịu tải của cọc

Các Quy Định Chung Về Thi Công Cọc Khoan Ép

• Cọc khoan ép là cọc được hạ bằng

năng lượng tĩnh,khơng gây nên xung

lượng lên đầu cọc nhưng lực ép nhỏ do được lấy đất từ long cọc ra ngoài.

• Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng nhỏ

do Thiết kế dự tính tác dụng lean cọc.

• Để có đầy đủ số liệu cho thi công móng cọc, nhất là trong điều kiện địa chất phức tạp, Nhà thầu phải

–tiến hành ép các cọc thử và

–tiến hành thí nghiệm cọc bằng tải trọng tĩnh theo đề cương của Tư

vấn hoặc Thiết kế đề ra

Chuẩn toạ độ cọc

• Trắc đạc định vị các trục móng cần được tiến hành từ các

mốc chuẩn theo quy định hiện hành.

• Mốc định vị trục thường làm bằng các cọc đóng, nằm cách

trục ngoài cùng của móng không ít hơn 10m

• Trong biên bản bàn giao mốc định vị phải có sơ đồ bố trí

mốc cùng tọa độ của chúng cũng như cao độ của các mốc chuẩn dẫn từ lưới cao trình thành phố hoặc quốc gia

• Việc định vị từng cọc trong quá trình thi công phải do các

trắc đạt viên có kinh nghiệm tiến hành dưới sự giám sát

của kỹ thuật thi công cọc phía Nhà thầu và trong các công trình quan trọng phải được Tư vấn giám sát kiểm tra

• Lưới trục định vị phải thường xuyên được kiểm tra, Độ sai

lệch của các trục so vời thiết kế không được vượt quá 1cm trên 100m chiều dài tuyến.

Bảo quản cọc

• Chuyên chở, bảo quản, nâng cọc vào vị

trí hạ cọc phải tuân thủ các biện pháp

chống hư hại cọc

• Khi chuyên chở cọc bê tông coat thép dự

ứng lực cũng như khi sắp xếp xuống bãi tập kết phải có hệ con kê bằng gỗ ở dưới móc cẩu.

• Nghiêm cấm việc lăn hoặc kéo cọc

BTLT dự ứng bằng dây.

Trình tự thi công (19 steps)

1 Định vị tim cọc theo hồ sơ thiết kế.

2 Lắp đặt cần khoan vào trong lòng cọc ống BTLT dự

ứng lực.

3 Di chuyển máy khoan đến vị trí cọc, dùng cần cẩu

phụ trợ lắp đặt cọc và cần khoan vào vị trí cần khoan ép và định vị chính xác.

4 Triển khai khoan và ép cùng lúc, khi khoan đất được

theo cần khoan ruột vịt đưa vào trong long cọc.

5 Khi khoan, không được xoay cọc để ép trong đoạn >

5m sâu tính từ mặt đất.

6 Cùng lúc với việc hạ cọc thì cần cẩu phụ trợ lắp cần

khoan vào đoạn thứ 2 để chuẩn bị.

7 Trong khi hạ cọc, dùng hệ thống định vị thẳng đứng

cần máy khoan trên máy khoan và máy kinh vĩ để

theo dõi độ thẳng đứng cọc.

Trình tự thi công

8 Sau khi ha xongï đoạn thứ 1 cách mặt đất khoảng 1.2 – 1.5m thì dừng ép, di chuyển máy khoan ra ngoài, đồng thời cần cẩu phụ trợ sẽ lắp đặt đoạn thứ 2 lên trên đoạn thứ 1

9 Kiểm tra mặt tiếp xúc của 2 mặt bích đầu cọc cho

chính xác, đảm bảo 2 mặt bích đầu cọc hoàn toàn tiếp xúc nhau

10 Kiểm tra độ thẳng đứng của 2 đoạn cọc bằng máy kinh vĩ và thước có bọt thủy.

11 Hàn nối 2 đoạn cọc bởi đường hàn 10mm bằng 2

máy hàn (nếu có điều kiện thì dùng máy hàn bán tự động, hàn day…)sau khi hàn xong quét bitum quanh mối nối và mặt bích cọc.

12 Di chuyển máy khoanvào vị trí và tiếp tục khoan ép như đoạn 1 để hạ cọc xuống lòng đất.

13 Nếu cọc thiết kế có đoạn thứ 3, 4….thì trình tự thi

16 Cấp khối vữa ximăng M200 cho 1 vữa sẽ được TN trong phòng TN hợp chuẩn Lượng vữa ximăng bơm vào trong lòng cọc có chiều cao lớn hơn 2.4m (0.4 lần đk cọc) , có phụ gia đông cứng nhanh.

17 Sauk hi khoan ép được 7 ngày để vữa xm đạt cường độ, dùng búa đống cọc 8tấn với chiều cao rơi 1.5m (hoặc búa đống cọc thủy lực hoặc

diezen có năng lượng xung kích tương đương) đống chiều dài cọc đến độ xâu thiết kế hoặc đạt độ khối thiết kế đề ra.

18 Trong thời gian thi công cọc, đơn vị thi công đảm bảo hạ đầu cọc

xuống mặt đất thiên nhiên tại vị trí cọc ít nhất là 3m, cố gắng hạ càng xâu càng tốt nhằm giảm chi phí cho chủ đầu tư.

19 Sau khi đống từ 14-21 ngày, có thể thực hiện các biện pháp kiểm tra chất lượng như: thử PDA hoặc nén thử tĩnh cọc.

7 steps for quality

1 Kiểm tra độ thẳng đứng

• Phương án 1: bằng thiết bị định vị thẳng

đứng của máy khoan ép,

• Phương án 2: Bằng máy toàn đạt điện tử

đo theo 2 phương vuông góc

7 steps for quality

2 Kiểm tra mối hàn: bằng mắt thường

nhằm kiểm tra chiều dày đường hàn, các khuyết tật đường hàn…

3 Đoạn mũi cọc cần được lắp đặt cẩn

thận, kiểm tra theo 2 phương vuông góc sao cho độ lệch tâm không quá 10mm

4 Khi phát hiện cọc bị nghiêng cần ngưng

ép để cân chỉnh.

7 steps for quality

5 Trước khi hàn cọc cần kiểm tra bề mặt 2 đầu

đoạn cọc, sữa chữa cho mặt thật phẳng,

6 Kiểm tra chi tiết mối nối lắp dựng đoạn cọc

phải trùng tâm với đoạn cọc kế trước Độ

nghiêng so với phương thẳng đứng không quá 1%.

7 Sau khi đơn vị thiết kế và chủ đầu tư quyết định

chiều dài cọc đại trà thì cần phải hạ cọc chính xác độ sâu được yêu cầu hoặc đạt độ chôn

thiết kế.

• Khi trộn vữa bơm bịt đầu cọc cần phải được

đo lường cấp khối và lấy mẫu vữa khi bơm để kiểm tra (cứ 1 ngày thi công lấy mẫu vữa 1

lần)

• Trưởng hợp có nghi ngờ chủ đầu tư và đơn vị giám sát có thể khoang lấy mẫu vữa đầu cọc sau khi đã đạt cường độ để kiểm tra chất

lượng vữa sau khi bơm

• Cường độ mẫu vữa đầu cọc phải đạt cường độ > 50kg/cm2.

Biện pháp an toàn và đảm bảo vệ sinh

môi trường:

• Các thiết bị khoang ép phải được kiểm tra trước khi thi công,

• hệ thống đường dây điện phải được kiểm tra

thường xuyên không để trực tiếp trên mặt đất…

• Cử cán bộ phụ trách ATLD thường trực tại công trường.Tất cả cán bộ, công nhân và mội thành phần vào công trường phải có đầy đủ các dụng cụ bảo hộ lao động theo quy định hiện hành.

• Trong 1 ngày đêm thi công, chủ đầu tư, tư vấn giám sát, đơn vị thi công thực hiện ngay công tác nhiệm thu được chính xác đạt y/c theo quy định hiện hành.

Dự kiến sự cố và biện pháp sử lí khi có

sự cố xảy ra:

• Máy khoang quá tải không khoang được vào lòng đất : trong khi khoang cần lưu ý cột địa chất để xác định tốc độ vòng quay khoang, lực khoang cho phù hợp Khi cảm thấy quá tải cần rút cần khoang lên, thực hiện động tác khoang mồi.

• Trong trường hợp cọc xuống chậm thì cần tăng tải ép và khoang lấy vật chướng ngại chèn ép lên cọc.

• Trường hợp đang bơm vữa bị tắt thì xác định vị trí vữa bị tắt, tháo ráp cần mới và xem xét lại kết cấu vữa đã trộn tại máy trộn.

• Cọc đóng đạt chiều dài thiết kế nhưng không đạt độ chối hoặc ngược lại

Lưu ý Trước khi thi công hạ cọc

1 Nghiên cứu điều kiện địa chất của công trình vàđịa chất thụy văn, chiếu dày, thế nằm và đặc trưng cơ học của chúng

2 Thăm dò khả năng có chướng ngại dưới đất để có biện pháp loại bỏ chúng, sự có mặt của công trình ngầm và công trình lân cận để có biện pháp phòng ngừa ảnh hưởng xầu đến chúng

3 Xem xét điều kiện môi trường đô thị (tiếng ồn và chấn động) theo tiêu chuẩn môi trường liên quan khi thi công gần khu dân cư và

công trình có sẵn

4 Nghiệm thu mặt bằng thi công

5 Lập lưới trắc đạt định vị các trục móng và tọa độ các cọc thi công trên mặt bằng

6 Kiểm tra chứng chỉ xuất xưởng của cọc

7 Kiểm tra kích thước thực tế của cọc

8 Chuyên chở và sắp xếp cọc trên mặt bằng thi công

9 Đánh dấu chia đoạn lên than cọc theo chiều dài cọc

10.Tổ hợp các đoạn cọc trên mặt đất thành cây cọc theo thiết kế

11.Đặt máy trắc đạt để theo dổi độ thẳng đứng của cọc đo độ chối của

Hàn các đoạn cọc:

Chỉ bắt đầu hàn nối các đoạn cọc khi:

Kích thước các mã đúng với thiết kế;

Trục của đoạn cọc đã được kiểm tra thẳng đứng theo 2

phương vuông góc;

Bề mặt 2 đoạn cọc phải tiếp xúc that khit với nhau.

Đường hàn mối nối phải đảm bảo đúng quy định thiết

kế về chịu lực, không được co những khuyết tật

sau:

Kích thước đường hàn sai lệch so với thiết kế;

Chiều cao hoặc chiều rộng mối hàn không đồng đều;

Đường hàn không thẳng, bề mặt mối hàn bị rỗ,quá nhiệt, bị

nứt…

Chỉ được tiếp tục hạ cọc khi đã kiểm tra các mối hàn

không bị khuyết tật.

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO

SPT

Trong đó:

Na Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc

Ns Chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc

Ls Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp cát

Lc Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp sét

Ap Diện tích mũ cọc

d Đường kính cọc

B Xác định sức chịu tải của cọc theo đất

nền

Trong đó

• Qs : Sức chịu tải cực hạn của thành phần ma sát xung quanh thân cọc

• Qp : Sức kháng mũi cực hạn của cọc

• FSs : Hệ số an toàn của thành phần ma sát (theo phụ lục B của TCVN 205:1998, lấy FS s = 1.5 ÷ 2.0)

• FSp : Hệ số an toàn của thành phần chống mũi (theo phụ lục B của TCVN 205:1998, FS p = 2.0 ÷ 3.