Móng cọc đường kính lớn

Đồ án tốt nghiệp là một môn học cuối cùng của sinh viên, đánh dấu bước ngoặt để trở thành một kỹ sư đường bộ sau khi ra trường. Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp đã giúp em tổng hợp tất cả các kiến thức đã học ở trường trong hơn 4 năm qua. Đây là thời gian quý báu giúp chúng em làm quen với công tác thiết kế, tập giải quyết các vấn đề sẽ gặp trong công việc ở tương lai. Trong thời gian thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô đã giúp em học hỏi nhiều kiến thức trong thiết kế, thi công một công trình đường cụ thể, và các hoạt động sản xuất thực tiễn; đồng thời giúp em liên hệ và áp dụng lý thuyết với thực tế, củng cố và phát triển kiến thức đã được học trong nhà trường để phục vụ các công việc ngoài thực tiễn sản xuất. Bởi vậy em mới có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, học hỏi nhiều kiến thức chuyên môn phục vụ cho công việc sau này Sau khi hoàn thành Đồ án này chúng em như trưởng thành hơn, sẵn sàng trở thành một kỹ sư có chất lượng tham gia vào các công trình xây dựng giao thông của đất nước. Em xin chân thành cảm ơn và ghi nhớ công ơn quý báu của các Thầy Cô trong trường, đặc biệt là các Thầy Cô trong Bộ môn Đường Bộ đã dạy bảo em trong 4 năm học qua! Em xin chân thành cám ơn PGS.TS Lã Văn Chăm, đã hết lòng hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ của Đồ án được giao! Mặc dù đã cố gắng nhưng do hạn chế về trình độ và kinh nghiệm thực tế vì vậy không thể tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự chỉ dẫn ở các Thầy Cô ! Em xin chân thành cám ơn !

Chương 3 móng cọc đường kính lớn

Bμi 1: Giới thiệu về cọc đường kính lớn

I Vấn đề chung về cọc đường kính lớn

1 Khái quát chung

Hiện nay, các cầu lớn vμ các nhμ cao tầng đều sử dụng móng cọc lμ cọc đường kính lớn

2 Ưu điểm của cọc đường kính lớn

chỉ có thể tăng số cọc mμ không có khả năng tăng kích thước vμ chiều dμi cọc vì những hạn chế của thiết bị đóng cọc Khi đó phải mở rộng bệ cọc gây lãng phí lớn về kính tế Nếu thay bằng cọc đường kính lớn nên có thể hạ đến độ sâu lớn hơn nhiều so với cọc đường kính nhỏ, vμ do đó có thể đặt mũi cọc ở các tầng

đất tốt hoặc tầng đá gốc nằm ở dưới sâu

kính nhỏ, vì vậy số lượng cọc trong móng giảm đi đáng kể, có nghĩa lμ kích thước bệ cọc cũng có thể giảm đi vμ công tác thi công sẽ rút ngắn lại lμm giảm thời gian thi công công trình, do đó giảm được chi phí về quản lý chung, về nhân công vμ chi phí kho bãi

có độ cứng tốt hơn so với hệ bệ~cọc của móng cọc đường kính nhỏ, do đó móng cọc đường kính lớn có khả năng chịu lực ngang vμ mômen tốt hơn

cμng mở ra nhiều triển vọng phát triển móng cọc đường kính lớn

3 Nhược điểm của móng cọc đường kính lớn

• Móng cọc đường kính lớn chỉ kinh tế khi số lượng cọc trong móng nhiều, còn nếu số lượng cọc ít thì móng cọc đường kính lớn thường không có tính kinh tế

• Phải đầu tư máy móc thiết bị hiện đại, do đó giá trị đầu tư máy móc thiết bị ban

đầu thường cao, nên có thể lμm cho các nhμ thầu gặp khó khăn về tμi chính

• Do số lượng cọc ít vμ sức chịu tải của một cọc lớn, vì vậy khi thi công nếu để xảy

ra vấn đề hỏng hay cọc có vấn đề về chất lượng thì sẽ rất khó khăn để xử lý móng Do đó trong khi thi công đòi hỏi mμy móc phải chuyên dụng vμ ở tình trạng phục vụ tốt, trình độ nhân viên kỹ thuật phải nắm vững vμ có chuyên môn giỏi, do đó cũng lμm cho nhμ thầu gặp khó khăn trong vấn đề nhân lực

II Ưu nhược điểm của cọc ống B.t.c.t đường kính lớn

Cọc ống B.T.C.T đường kính lớn đã sử dụng cho các công trình xây dựng cầu ở Việt Nam có các loại đường kính từ 800mm đến 1600mm Nhưng hay sử dụng nhất lμ loại

có đường kính 1000mm Cọc ống bê tông cốt thép đường kính lớn đã được chế tại

đúc nằm với đường kính từ 3m cho cầu Việt Trì - Vĩnh Phú nhưng không được sử dụng Đường kính cọc ống còn phụ thuộc vμo khả năng rung hạ của các thiết bị hiện

có (≤ 1.6m) Năm 1964, cọc bê tông cốt thép Φ1550 được áp dụng ở cầu Hμm Rồng Loại đường kính thường được áp dụng trong thời gian qua lμ 1000 mm, ví dụ như cầu Đò Quan, Phú Lương, Quang Trung – Cần Thơ, Trung Hμ

Việc đúc cọc ống Φ1600mm có thể sử dụng phương pháp đúc ly tâm hoặc phương pháp đúc nằm tại bãi đúc gần công trường Việc hạ cọc ống bê tông cốt thép được thực hiện bằng búa chấn động kết hợp xói hút lấy đất trong lòng cọc

Khi hạ cọc đến cao độ thiết kế thường lấp lòng cọc bằng bê tông đổ theo phương pháp ống dịch chuyển thẳng đứng

1 Ưu điểm

thuộc nhiều vμo điều kiện thời tiết cũng như điều kiện địa chất thuỷ văn

mềm yếu, hạ cọc qua tầng cát chảy hoặc hạ cọc nơi có mực nước ngầm cao Đối với các trường hợp nμy khi thi công bằng móng cọc khoan nhồi phải sử dụng phương pháp khoan vách xoay hoặc các phương pháp khác có ống chống để lại không rút lên sau khi thi công, gây ra tốn kém lớn

lượng trước khi rung hạ Khi rung hạ đến cao độ thiết kế có thể yên tâm về chất lượng

không (tuỳ thuộc vμ điều kiện cụ thể của công trình), vì thế cọc ống B.T.C.T

đường kính lớn so với các loại cọc khác thì cọc ống lμ loại tiết kiệm vật liệu nhất

2 Nhược điểm

• Việc hạ cọc ống thường lμ phức tạp vμ tốn nhiều thời gian thi công so với cọc khoan nhồi Đặc biệt khi hạ cọc qua các tầng địa chất phức tạp có lẫn đá tảng hoặc vật liệu phế thải do công tác lấy các chướng ngại vật gặp nhiều khó khăn

• Hạ cọc bằng búa chấn động nên tạo ra rung chấn ảnh hưởng vùng xung quanh nên thi công ở những công trình mμ gần các công trình khác đang bị biến dạng thì sẽ gây nguy hiểm

III Ưu nhược điểm của móng cọc khoan nhồi

1 Ưu điểm

- Thời gian thi công nhanh, nếu điều kiện địa chất không có gì đặc biệt thì một ngμy có thể thi công từ 1 ~ 2 cọc, do đó giảm đáng kể thời gian thi công móng

- Có thể xây dựng công trình gần những công trình kiến trúc mμ trong quá trình

sử dụng lây dμi đã có biến dạng lớn Phương án đóng cọc, rung hạ cọc hoặc tường vây cọc ván thép sẽ gây ra rung động lμm phát triển biến dạng đối với các công trình lân cận

- Thi công trong khu dân cư, thμnh phố…những nơi theo tiêu chuẩn môi trường không cho phép gây tiếng ồn lớn

- Móng công trình đặt trên bãi thải, có các loại vật liệu khác nhau không sử dụng được các giải pháp nền móng khác về mặt kỹ thuật

- Vì điều kiện đất nền hoặc tải trọng mμ kích thước cọc vượt quá kích thước cọc

• Đòi hỏi dây chuyền máy móc thi công đồng bộ, giá trị đầu tư cao

• Khi thi công qua vùng có hang động Karst, nơi đá bị nứt nẻ lớn hoặc nền đất yếu phải sử dụng ống chống để lại không rút lên, sau đó đổ bê tông nên giá thμnh cao

• Khó kiểm tra chất lượng lỗ cọc vμ thân cọc sau khi đổ bê tông cũng như việc tiếp xúc giữa mũi cọc vμ hố móng nếu không đưa ra chương trình quản lý chất lượng tốt vμ thiết bị kiểm tra không đạt độ chính xác yêu cầu

• Lượng đất vμ bùn thải lớn gây ảnh hưởng đến mặt bằng khu vực thi công, gây

ô nhiễm môi trường, đặc biệt khi thi công trong thμnh phố

• Phải đặc biệt quan tâm đến điều kiện địa chất khu vực thi công, nếu không có biện pháp chống vách hợp lý có thể gây ra lún sập lμm biến dạng cả vùng đất xung quanh, rất nguy hiểm cho công trình liền kề

• Đòi hỏi đội ngũ cán bộ thi công phải có trình độ cao về chuyên ngμnh địa kỹ thuật

Bμi 2: cấu tạo móng cọc ống Đường kính lớn

Cốt thép dọc được bố trí trên suốt chiều dμi của cọc nhưng có thể thay đổi số lượng thanh thép

khoảng giữa phần chiều dμy bê tông thμnh cọc Còn nếu số lượng nhiều thì

được bố trí thμnh 2 lớp về hai mép của bê tông thμnh cọc

(2) Cốt thép đai

còn ở giữa đốt cọc bước cốt đai từ 100 ~ 200mm

3 Mối nối giữa các đốt cọc

Thường có mấy cách nối sau:

(1) Nối bằng bulông + mặt bích

- Ưu: thi công nhanh vμ thuận tiện Không đòi hỏi máy móc hỗ trợ

không sẽ khó lắp ráp ở hiện trường Đồng thời phải có biện pháp chống gỉ cho bulông nối

(2) Nối bằng hμn

kiểm soát Vμ khi hμn do nhiệt độ cao cũng lμm ảnh hưởng đến tính chất của bê tông vμ thép ở vùng xung quanh chỗ hμn Đồng thời cũng phải chú ý đến việc chống gỉ cho mối nối

4 Liên kết cọc vμo bệ cọc vμ chân cọc vμo tầng đá gốc

(1) Liên kết cọc vμo bệ cọc

Cọc sau khi thi công, phần bê tông đầu cọc bị đập vỡ để chừa cốt thép dọc ra ngoμi

vμ được đổ cùng bê tông bệ cọc, phần cọc không bị đập vỡ ngập vμo trong bệ cọc với chiều dμi tối thiểu lμ 15 cm Phần cốt thép dọc của cọc sau khi đập vỡ phần bê tôngóit nhất dμi 20D~40D (D: đường kính cốt thép), vμ sẽ được bố trí cấu tạo lại đầy

đủ cùng với các cốt đai của cọc như trong thiết kế kỹ thuật, rồi mới được đổ bê tông

bệ cọc

(2) Liên kết chân cọc vμo tầng đá gốc

Khi hạ cọc đến tầng đá gốc, lấy sạch đất trong lòng cọc, dùng mũi khoan đá để khoan tạo lỗ vμo trong tầng đá gốc ít nhất một chiều sâu bằng D (đường kính cọc) hoặc ít nhất lμ 1m Sau đó cũng lắp dựng một lồng thép có đầy đủ cốt dọc vμ cốt đai (với chiều dμi tối thiểu lμ 2D) Cuối cùng lμ đổ bê tông một đoạn chân cọc với chiều dμi ít nhất lμ 2D (nếu lòng cọc không đổ bê tông lấp lòng)

• Mối nối giữa các đốt bằng 32 bu lông 22mm tại vị trí mặt bích

• Chiều dμy thμnh cọc 120 mm

Việc chế tạo cọc ống bê tông cốt thép Φ1000 mm cần chú ý đến việc chế tạo mặt bích

vμ bảo dưỡng bê tông sau khi đúc

Độ chính xác của mặt bích quyết định độ chính xác vμ khả năng nối ghép giữa các

đoạn cọc ống Sau khi đúc cọc 4h có thể bảo dưỡng cọc bằng hơi nước nóng trong lòng cọc đối với việc đúc tại bãi ngoμi hiện trường

Các sai số cho phép khi chế tạo mặt bích như sau:

Các sai số cho phép khi chế tạo cọc ống:

Bμi 3 Thi công cọc ống đường kính lớn

II Công nghệ hạ cọc bê tông cốt thép đường kính lớn

1 Thiết bị vμ lựa chọn thiết bị

Hạ cọc ống bê tông cốt thép đường kính lớn thường sử dụng búa chấn động kết hợp với việc lấy đất trong lòng cọc Để lấy đất trong lòng cọc có thể sử dụng gầu ngoạm hoặc xói hút

Búa chấn động có bộ phận chính lμ quả lệch tâm Khi thi công, do búa được gắn chặt vμo đầu cọc, vì vậy khi cho búa hoạt động quả lệch tâm quay tạo ra một chuyển

động dao động dọc trục, chuyển động nμy truyền dọc theo chân cọc lμm phá vỡ kết cấu của đất xung quanh thân cọc vμ dưới mũi cọc lμm giảm ma sát, dưới trọng lượng của búa vμ cọc, cọc sẽ được hạ đến chiều sâu thiết kế

Việc chọn búa để hạ cọc ống phải phù hợp với sức chịu tải của cọc Búa phù hợp có các thông số kỹ thuật thoả mãn các đẳng thức sau:

Q K

P nK

N

7.0

1.1505

.0

đầu cọc (T)

Đối với việc hạ cọc ống đường kính lớn cho các công trình cầu trong thời gian qua thường sử dụng loại búa chấn động BП170 vμ BY16

2 Trình tự thi công

Cọc ống bê tông cốt thép đường kính 1000 mm thi công bằng búa chấn động kết hợp với xói hút đất trong lòng cọc được thực hiện qua các bước sau:

1) Lắp dựng hệ thống sμn đạo, khung dẫn hướng phục vụ thi công

2) Dùng cần nổi cẩu cọc ống (một đốt rời hoặc hai đốt đã liên kết với nhau tuỳ thuộc vμo khoảng cách từ cao độ đáy sông đến đỉnh sμn thi công) vμ đặt vμo ô

dự kiện hạ cọc của khung dẫn hướng Cọc phải đặt chính xác vμo vị trí vμ đảm bảo độ chính xác theo phương thẳng đứng Bằng trọng lượng bản thân cọc có thể cắm sâu vμo tầng bùn phủ đến 2 m Kẹp cọc vμo khung dẫn hướng trước khi tháo móc cẩu tránh cọc tiếp tục tụt xuống Cẩu nối đốt tiếp theo, tháo hệ thống kẹp cọc với khung dẫn hướng, hạ móc cẩu, cọc có thể tụt xuống bằng trọng lượng bản thân

3) Búa chấn động BП170 hoặc tương đương được lắp tổ hợp với chụp đầu cọc trên sμn thi công, dùng cẩu nổi cẩu tổ hợp búa chấn động lên đầu cọc, liên kết giữa búa chấn động vμ chụp đầu cọc cũng như giữa chụp đầu cọc vμ mặt bích đầu cọc phải dùng rông đen vênh để chống lỏng Nối nguồn điện 380V/50 Hz qua

tủ điều khiển vμo búa chấn động Đóng điện chờ búa chấn động hoạt động khoảng 1-2 phút, dừng lại để xiết lại các bulông liên kết Việc hạ cọc được thực hiện theo từng chu kỳ từ 5 đến 10 phút, sau đó dừng lại để kiểm tra tình trạng các liên kết Khi mép đμ giáo còn cách sμn thi công khoảng 0,5 m thì dừng lại, tháo búa chấn động đặt xuống sμn thi công để nối đoạn cọc tiếp theo

4) Tiếp tục hạ cọc cho đến khi tốc độ hạ cọc giảm xuống 2 ~ 5 cm/phút thì ngừng hạ coc, tháo búa chấn động ra, lắp máy hút bùn có gắn vòi xói (Máy xói hút kết hợp) để lấy đất trong lòng cọc Trong quá trình xói hút luôn đảm bảo lưu lượng bơm vμo lòng cọc lớn hơn lưu lượng nước hút ra Phải khống chế cao độ xói hút cao hơn cao độ chân cọc từ 0.5 ữ 2 m tuỳ thuộc vμo lớp đất cọc xuyên qua trừ trường hợp lớp đất đang hạ cọc lμ lớp sét dẻo cứng có thể xói hút đến chân cọc Sau đó tiếp tục lắp búa chấn động hạ cọc

5) Để hạ đầu cọc xuống cao độ thiết kế sử dụng đoạn cọc dẫn bằng thép

6) Lμm vệ sinh trong lòng cọc, đặt lồng cốt thép (nếu có) đổ bê tông độn ruột cọc bằng phương pháp rút ống thẳng đứng, cần chú ý đến độ linh động của bê tông

vμ chiều sâu nằm trong bê tông của ống đổ bê tông

Đối với những trường hợp cần hạ cọc ống đến tầng đá gốc vững chắc thường sử dụng một trong hai loại khoan xoay vμ khoan choòng Khoan xoay có ưu điểm lμ trọng lượng nhỏ nhưng tốc độ khoan chậm hơn nhiều so với khoan choòng Trong quá trình hạ cọc, nếu tốc độ hạ giảm đột ngột cần dừng lại Việc xử lý các chướng ngại vật như các tảng đá mồ côi, các vỉa đá nghiêng… được thực hiện như sau:

1 Lμm sạch lòng cọc để lộ chướng ngại vật hoặc vỉa đá

2 Đổ bê tông bịt đáy che phủ

3 Dùng khoan khoan phá chướng ngại vật

4 Tiếp tục hạ cọc

Bμi 4: Cấu tạo cọc khoan nhồi

I cấu tạo cọc khoan nhồi đường kính lớn

Một số tiêu chuẩn của Bộ GTVT vμ Bộ Xây Dựng dùng cho thiết kế, thi công vμ nghiệm thu cọc khoan nhồi:

(1) Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông 22TCN 272-05

(2) Tiêu chuẩn XDVN 326-2004: Cọc khoan nhồi, thi công vμ nghiệm thu (3) Tiêu chuẩn TCXD 206-1998: Cọc khoan nhồi – Thi công vμ nghiệm thu (4) Tiêu chuẩn 22TCN 257-2000: Tiêu chuẩn thi công vμ nghiệm thu cọc khoan nhồi

(5) Tiêu chuẩn 22TCN 272-05: Tiêu chuẩn thiết kế cầu

1 Thông số của cọc

Các cọc bê tông đúc tại chỗ có thể có mặt cắt đều đặn hoặc có thể có dạng thon trên một đoạn bất kỳ nếu đúc trong các vỏ ống thép hoặc có mở rộng ở chân nếu đúc trong các lỗ hoặc giếng khoan

mũi cọc ít nhất phải lμ 32300 mm2 Với các đoạn kéo dμi phía trên chân cọc, kích thước nhỏ nhất phải lấy theo quy định đối với cọc đúc sẵn trong Điều 5.13.4.3

9 Đường kính cọc khoan thường D=800 ~ 2500mm (có thể lên tới 3000 ~ 4000 mm) vμ tối thiểu không được nhỏ hơn 750mm Nếu trụ dạng thân cột thì

đường kính của cột trụ ít nhất phải bằng đường kính cọc khoan Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có mác ≥ 300

9 Chiều sâu chôn cọc khoan phải đủ để cung cấp các khả năng chịu tải thẳng

đứng vμ ngang phù hợp vμ chuyển vị chấp nhận được Chiều dμi cọc thường từ 30 ~ 50 m (có thể đến 100m)

Mũi cọc thường được đặt vμo tầng đá gốc hoặc ở lớp đất tốt có chỉ số SPT thường khoảng 50 Thực tế thiết kế, nếu đặt mũi cọc tại tầng đá cứng hay sét chặt có trị số SPT khoảng N≥ 50 thì mới tính tới thμnh phần sức chống mũi cọc, còn nếu không chỉ tính phần ma sát thμnh bên khi xác định sức chịu tải của cọc

9 Trong đất sét cứng có thể sử dụng cọc mở rộng chân để tăng diện tích mũi cọc để giảm áp lực chống mũi hay để tăng sức kháng nhổ

Với các cọc ngμm vμo đá yêu cầu có các ống vách xuyên qua các lớp đất bên trên, các hồ sơ thi công phải chỉ rõ rằng đường kính hốc đá khoan ít nhất phải nhỏ hơn đường kính trong của vách lμ 150 mm Với các cọc ngμm vμo đá không cần có các ống vách qua các lớp đất bên trên, đường kính hốc khoan có thể bằng đường kính thân cọc qua lớp đất Việc thiết kế phải dựa vμo đường kính hốc đá cụ thể

Trong đất dính cứng, có thể dùng đáy mở rộng, loe hình chuông hoặc doa

ở mũi cọc để tăng thêm diện tích tựa nhằm giảm áp lực đầu cọc đơn vị hoặc để tạo thêm sức kháng chống tải trọng kéo lên

Khi đáy của hố khoan được dọn sạch vμ kiểm tra trước khi đổ bê tông, toμn bộ diện tích đáy có thể coi lμ hữu hiệu trong việc truyền tải

Trong thực tế, phải xét tới việc chôn cọc tới độ sâu lớn hơn để tránh các khó khăn vμ chi phí cho việc đμo mở rộng đáy

9 Tránh dùng cọc nghiêng Khi cần tăng sức kháng đỡ theo phương ngang thì nên tăng đường kính cọc hay số lượng cọc

9 Giá thμnh của cọc khoan nhồi dựa trên hai yếu tố: đường kính cọc vμ chiều sâu lỗ khoan

2 Bê tông cho cọc khoan nhồi

Bê tông cọc khoan nhồi được đổ trực tiếp tại hiện trường theo phương pháp đổ bê tông trong nước, do đó các yêu cầu về chất lượng của bê tông phải đặc biệt quan tâm

Về cấp phối bê tông: Xi măng, cát, đá, nước trước khi đưa vμo sản xuất bê tông phải

được kiểm tra về chất lượng theo các quy định hiện hμnh: Đá sử dụng kích cỡ 5~20

Nước không có tạp chất vμ muối theo đúng quy định của quy trình chế tạo bê tông hiện hμnh Phụ Gia có thể dùng loại kéo dμi thời gian sơ ninh vμ duy trì độ lưu động Nếu bê tông được đổ dưới nước thì phải đạt yêu cầu kỹ thuật về bê tông dưới nước Phải thiết kế cấp phối đúng quy trình quy phạm hiện hμnh vμ bảo đảm các yêu cầu của vữa bê tông khi đổ bê tông dưới nước, như: Độ sụt: 16~18 cm; Cường độ bê tông dưới nước: theo yêu cầu của thiết kế; Thời gian duy trì độ lưu động > 40 phút, trong thời gian nμy độ sụt không dưới 15 cm

Cũng như việc thiết kế cấp phối bê tông khác, phải đúc mẫu vμ ép thử cường độ trước khi cấp bê tông Kết quả thí nghiệm tỷ lệ phối trộn phải được duyệt mới đưa ra

sử dụng

Việc thiết kế cấp phối bê tông phải đảm bảo cường độ bê tông, độ sụt (độ linh động) trước khi đổ, thời gian sơ ninh của bê tông cũng như thời gian duy trì độ sụt Cấp phối bê tông phải nhuyễn để việc đổ bê tông được thuận tiện, tránh gây tắc ống dẫn trong khi đổ Để đảm bảo các yêu cầu của bê tông đổ cọc khoan nhồi cần phải sử dụng phụ gia siêu dẻo có độ tin cậy cao Các yêu cầu về thiết kế cấp phối bê tông ví

dụ như:

• Cường độ đến 28 ngμy: Theo yêu cầu thiết kế

nhỏ hơn MW 25, vμ bước xoắn 150 mm Cốt thép phải được kéo dμi thêm 3000mm xuống phía dưới mặt phẳng mμ tại đó địa chất cho lực kháng bên đầy đủ

Cốt thép của cọc khoan nhồi thường được chế tạo sẵn thμnh từng lồng cốt thép tại hiện trường với chiều dμi từ 8~12m (thường bằng chiều dμi của một thanh thép lμ 12m) Đường kính trong lồng cốt thép phải lớn hơn đường kính ngoμi vị trí mối nối của ống đổ bê tông ≥ 100 mm, sai số cho phép của lớp bê tông bảo vệ cốt thép chủ

± 20 mm

(1) Cốt thép chủ

Phòng D=40), loại có gờ Số thanh do tính toán quyết định Cốt thép dọc được

bố trí trên suốt chiều dμi của cọc hay có thể chỉ một phần phía trên của cọc Số lượng thanh cốt dọc có thể thay đổi, ở phần cọc phía trên gần mặt đất thường

số lượng thanh gần gấp đôi đoạn cọc phía dưới

bê tông

(2) Cốt thép đai

(nhưng thường lμ bố trí đều) ở phần hai lồng cốt thép nối với nhau thì bước cốt

đai dμy hơn từ 50~ 75mm

- Ngoμi ra trên suốt chiều dμi của

vμ đường kính của con kê nμy bằng chiều dμy của lớp bê tông bảo vệ

0.5~1m một cái vμ bố trí đối xứng, còn trên chiều đứng thì cứ cách 2m lại bố trí một tầng đai nμy Chiều dμy uốn của đai thép bằng chiều dμy lớp bê tông bảo

vệ Đai thép lμm bằng thép bản có chiều dμy 7~10mm

- Dùng vật liệu nhựa tổng hợp lμm con kê

Cốt đai Cốt thép chủ

Thành hố đào

Hình 90 - Lμm cữ bằng thép để đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ ≥ 7cm

II cấu tạo bệ cọc đường kính lớn

1 Cao độ

* Cao độ mặt trên: tuỳ thuộc vμo yêu cầu vμ mức độ của công trình mμ cao độ đỉnh

bệ có thể thấp hơn MNTN hay có thể cao hơn (ví dụ khi sông có tμu bè tải trọng lớn

đi qua thì để tránh va chạm của tμu bè vμo thân trụ nguy hiểm thì có thể để bệ nổi trên mặt nước)

Hình 91 - Cấu tạo cọc khoan nhồi móng cầu Kiền (Hải Phòng)

* Cao độ mặt dưới: tuỳ thuộc vμo cao độ mặt trên, điều kiện địa chất - địa chất thuỷ

tim hai hμng cọc gần nhất

Cọc đường kính lớn thì thường bố trí đối xứng trên mặt bằng móng, còn trên mặt

đứng do thi công nghiêng lμ rất khó nên cọc thường được bố trí thẳng đứng

Chiều dầy bệ cọc thường từ 3~5m vμ cũng phải đảm bảo các yêu cầu:

- Đủ chiều dầy liên kết cọc vμo bệ (ít nhất > D hay > 1.2m theo 22TCN 18-79)

Bμi 5: Thi công cọc khoan nhồi

I Khái quát chung về thi công cọc khoan nhồi

Việc lựa chọn phương án móng cọc khoan nhồi lμ dựa trên cơ sở so sánh nhiều yếu

tố, dựa trên ưu khuyết điểm của từng phương án về các mặt kinh tế kỹ thuật, bao gồm các yếu tố chính như sau:

xây dựng

Các bước trong thi công cọc khoan nhồi :

1 Khoan tạo lỗ

2 Gia công vμ hạ lồng cốt thép

3 Đổ bê tông cọc vμ hoμn thiện

II Công nghệ khoan tạo lỗ

1 Lựa chọn công nghệ khoan tạo lỗ

Việc lựa chọn công nghệ cọc khoan nhồi chính lμ việc lựa chọn công nghệ khoan tạo

lỗ Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ được trình bμy ở Bảng 3.2 (Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ) Việc lựa chọn loại hình công nghệ khoan tạo lỗ phụ thuộc vμo các tiêu chí sau:

• Điều kiện mặt bằng khu vực thi công: Mặt bằng thi công cụ thể lμ thi công trên cạn hay thi công dưới nước Nếu lμ thi công dưới nước thì thi công trên sμn cứng hay đắp đảo hoặc thi công trên hệ nổi… Nếu lμ thi công trên cạn cần phải xét đến mặt bằng khu vực thi công, hệ thống cấp thoát nước, đường thi

công… Tĩnh không phạm vi thi công cũng như các công trình xây dựng liền kề cũng hết sức quan trọng

• Điều kiện địa chất thuỷ văn: Cụ thể lμ các lớp đất đá cọc xuyên qua, cao độ mực nước ngầm, hiện tượng cát chảy

• Năng lực của máy móc thiết bị: Phạm vi thích dụng của các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ được trình bμy ở Hình 93 (Phạm vi thích dụng của các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ)

Đối với các công trình lớn để đảm bảo tiến độ thi công có thể sử dụng nhiều loại hình công nghệ để phát huy thế mạnh của mỗi loại Ví dụ như các trụ dưới sông cầu

Đuống sử dụng máy khoan vách xoay kẹp lắc, còn các trụ trên cạn sử dụng máy khoan gầu xoay

Ngay cả khi việc thi công mỗi đốt cọc có thể dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau như sử dụng máy khoan gầu xoay để khoan lớp đất bên trên, máy khoan tuần hoμn ngược để khoan lớp đá gốc bên dưới cho các trụ trên cạn cầu Hoμng Long – sông Mã

Hình 93 - Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ

Máy khoan gầu xoay

Khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược

2 Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ

(1) Khoan tạo lỗ bằng máy khoan guồng xoắn

Đầu khoan guồng xoắn được lắp trên các giá cơ bản (giá búa đóng cọc) Cũng như các công nghệ khoan tạo lỗ không sử dụng vách xoay, việc giữ ổn định thμnh vách bằng dung dịch Bentonite hoặc dung dịch Super Mud Đường kính guồng xoắn thường lμ 300mm, 450mm, 600mm vμ 800mm Lõi đất khoan được đưa lên qua guồng xoắn Tuy nhiên, với một số đất sét dẻo cần dùng thủ công để lấy đất ra khỏi guồng khoan Việc tạo lỗ bằng máy khoan guồng xoắn thường được áp dụng cho các cọc khoan đường kính từ 300 mm đến 800 mm, chiều sâu khoan nhỏ hơn 35 m qua các tầng cát sét, cuội sỏi, đặc biệt lμ qua các tầng cuội sỏi kẹp

Khoan vách xoay Khoan giữ vách bằng dung dịch

Điều kiện địa chất thuỷ văn

Kiểu xoay tròn

Kiểu kẹp lắc

Khoan gầu xoay

Khoan phản tuần hoμn

Khoan guồng xoắn

Đất yếu ở giữa hoặc đáy cọc xx xx x x x

Chú thích: xx: Thích hợp x : Tốt o : Không thích hợp

(2) Khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay

Khác với máy khoan guồng xoắn, khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay có thể khoan được cọc đường kính lớn hơn, sâu hơn trong các tầng cát, á sét, sét, sỏi sạn vμ cuội sỏi Tốc độ khoan theo phương pháp nμy nhanh hơn so với tất cả các phương pháp khác, tốc độ khoan có thể đạt tới 10 ữ 15 m/h

Khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay thường áp dụng cho cọc khoan đường kính

từ 800 mm đến 2000 mm, chiều sâu cọc khoan đến 68 m trong các tầng đất có giá trị xuyên tiêu chuẩn N ≤ 50

(3) Khoan tạo lỗ bằng máy khoan theo nguyên lý tuần hoμn ngược

Việc khoan tạo lỗ bằng máy khoan tuần hoμn ngược áp dụng cho các móng của trụ cầu dưới sông, không thể thi công đắp đảo hay thi công trên hệ nổi mμ chỉ có thể thi công trên sμn cứng Phương pháp nμy có thể khoan qua các tầng đá phong hoá để đặt móng vμo tầng đá gốc cho cọc có đường kính từ 800 mm đến 4000 mm, chiều sâu tới 100m

Đối với công trình mặt bằng thi công chật hẹp, tĩnh không thấp như gầm cầu (công trình nâng cấp), mống máy trong nhμ xưởng có thể áp dụng việc khoan tạo lỗ bằng máy khoan tuần hoμn ngược kiểu TBH Trong các trường hợp nμy có thể khoan cọc

có đường kính từ 600 ữ 1500 mm, chiều sâu tới 50 m

(4) Khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay

So với phương pháp khoan tạo lỗ giữ thμnh vách bằng dung dịch, việc khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay có những ưu điểm sau:

• Không bị ô nhiểm môi trường bởi đất thải vμ bùn tạo ra do dung dịch khoan

• Có thể khoan qua các chướng ngại vật như đá mồ côi, nền móng bê tông, cọc thép vμ các tầng đá gốc nghiêng vμ khoan qua lớp đất yếu, cát chảy

• Độ chính xác theo phương thẳng đứng rất cao, bê tông được đổ vμo trong lòng ống vách do vậy, độ tin cậy cao hơn nhiều so với các phương pháp khác

Do những ưu điểm trên, khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay thường được sử dụng cho các công trình đòi hỏi độ chính xác theo phương thẳng đứng lớn, độ tin cậy cao, các công trình có nhiều chướng ngại ngầm, qua lớp cát chảy, nơi có cao độ mực nước ngầm cao

3 Một số thiết bị khoan tạo lỗ

a) Máy khoan xoay lắc hạ ống vách

Dùng thiết bị vừa xoay ống vách có chân cắt vừa ấn ống vách tiến sâu vμo trong đất,

đảm bảo thμnh vách không bị sụt lở trong quá trình trình tạo lỗ Việc tạo lỗ được thựa hiện bằng gầu ngoạm Một số máy khoan loại nμy được sử dụng ở Việt nam như: LEFFER-VRM 1500/800 HD của CHLB Đức, BAURER BV 1500-2000 HDR

Nguyên lý hoạt động của máy khoan LEFFER: ống vách với các chân cắt phía dưới

được kẹp chặt vμ xoay dao động bởi xy lanh thuỷ lực với mômen xoắn từ 1660~8350kN.m, lực ép từ 1530~7250kN Nhờ đó, các ống vách (được nối với nhau bởi các khớp nối đặc biệt) sẽ khoan dần đến độ sâu cần thiết, đố sâu tối đa 75m

Đồng thời với quá trình khoan của ống vách, đất đá được lấy ra khỏi lỗ khoan nhờ

dùng búa rơi để phá vỡ đá trước khi dùng gầu ngoạm đưa ra ngoμi

b) Máy khoan xoay

Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị khoan xoay với các tính năng kỹ thuật khác nhau

vμ ngμy cμng được cải tiến để đáp ứng mọi yêu cầu thi công thuận lợi Máy khoan xoay thường lμ loại máy khoan lưỡi xoắn ốc (Auger), máy khoan gầu xoay…

(1) Máy khoan xoắn ốc: ở Việt Nam đã sử dụng máy SANWA D-60KP-SE vμ D80KP

Đây lμ loại máy khoan không gây chấn động, không gây ồn, vì vậy giải quyết

được việc thi công móng cọc trong các vùng dân cư, khu đô thị

(2) Máy khoan gầu xoay: các loại máy khoan ED4000 vμ ED5500 do hãng Nippon

Sharyo do Nhật Bản chế tạo Máy được dùng để khoan tạo lỗ với đường kính D=1500mm cho tất cả các loại đất, D=1700mm cho đất sét hoặc bùn phù sa Nếu dùng mũi doa có thể mở rộng đường kính tới 2000mm Chiều sâu khoan có thể

đạt tới 43m (ED5500 đạt tới 58m) Chiều dμi cần cẩu 18m (23m) Gầu khoan có nắp mở đáy, vừa có chức năng cắt đất, vừa có chức năng chứa đất để lấy phoi đất

ra khỏi lỗ khoan Gầu khoan có hai tốc độ: tốc độ cao 28vòng/phút vμ tốc độ chậm 14vòng/phút Sau khi khoan đến cao độ thiết kế, gầu khoan được thay thế bằng loại gầu đặc biệt để dọn sạch đáy lỗ khoan

Một số loại máy khoan gầu xoay khác như: RT3-Soilmex của Italia, máy khoan Ruston Bucyrus do hãng ISHIKO của nhật Bản chế tạo

(3) Máy khoan theo nguyên lý tuần hoμn thuận, ngược: lμ loại máy khoan đưa đất

đá phoi khoan ra bên ngoμi nhờ dòng dung dịch khoan của máy bơm hút hoặc máy bơm đẩy trong quá trình mũi khoan lμm việc Căn cứ vμo điều kiện địa chất, vμo chiều sâu khoan vμ đường kính của cọc thiết kế để chọn loại lưỡi dao khoan thích hợp, cũng như phương pháp tuần hoμn dung dịch khoan

Với đường kính cọc khoan nhỏ hoặc có địa tầng dễ bị sập vách có thể tuần hoμn dung dịch thuận, trường hợp nμy dung dịch khoan được bơm theo ống trong cần khoan xuống đáy lỗ khoan vμ được hút bằng bơm ở mặt dung dịch trong lỗ khoan

Đối với cọc khoan có đường kính lớn, phương pháp tuần hoμn thuận kém hiệu quả vì vận tốc dung dịch đi lên trong hố khoan nhỏ, không đủ sức đưa phoi khoan ra ngoμi, vì vậy phải chọn phương pháp tuần hoμn ngược Phương pháp tuần hoμn ngược sử dụng bơm hút có lưu lượng lớn để hút dung dịch từ đáy lỗ khoan theo ống đặt trong cần khoan Vì đường kính ống nμy không lớn nên vận tốc dòng chảy trong ống cao đủ sức cuốn các phoi khoan đưa ra ngoμi (với chiều sâu hút <60m) Cũng có thể sử dụng hơi ép để hút dung dịch dọc theo ống cần khoan theo phương pháp hút bùn không khí, phương pháp nμy chiều sâu hố khoan cμng lớn cμng tốt

Loại máy khoan tuần hoμn ngược có thể sử dụng cho mọi loại địa tầng với các mũi khoan khác nhau: mũi khoan cánh cho đất rời, đất sỏi sạn, mũi khoan bánh răng cho đất cứng, đá (các răng khoan thường bằng thép hợp kim cứng hoặc gắn kim cương)

Một số loại máy khoan tuần hoμn ngược như: TRC 15 của Nhật; QJ-250-1 do Trung Quốc sản xuất; máy khoan KP3500 lμ loại thiết bị thuỷ lực-điện vμ thuỷ lực

dễ điều khiển vμ vận hμnh an toμn, tin cậy Thiết bị nμy có thể dùng cho cả tuần hoμn thuận vμ ngược

4 ổn định vách hố trong trường hợp khoan không có ống vách

Các vỏ thép dùng cho các cọc đúc tại chỗ phải có đủ độ dμy vμ cường độ để duy trì hình dạng cọc vμ để chứng tỏ lμ không có các cong vênh nghiêm trọng trong khi

đóng hoặc sau khi vỏ thép của cọc kề bên được đóng xong vμ lõi đóng, nếu có, được

kéo lên

a) ống vách tạm

Đối với phương pháp khoan tạo lỗ không sử dụng vách khoan, việc đặt vách tạm lμ hết sức cần thiết Vách tạm có các chức năng cơ bản sau:

a ổn định lớp đất mặt: Khi thi công các trụ dưới sông phải đặt vách tạm từ mặt sμn thi công qua cao độ xỏi lở ở đáy sông đến cao độ cần thiết Khi thi công trên cạn, máy móc thiết bị di chuyển xung quanh vị trí khoan cọc, hơn nữa lớp

đất trên cùng thường lμ lớp đất mượn, do vậy, việc đặt vách tạm ở đoạn trên

2 2 1

1

e

e L

L e

e L

H

+

+Δ+

′

ư+

+Δ

• Đối với việc khoan cọc bằng máy khoan

guồng xoắn, sau khi khoan đủ chiều sâu

đặt vách sử dụng hệ thống thuỷ lực gắn

kèm giá cơ bản ép vách xuống

• Đối với việc khoan bằng máy khoan gầu

xoay, trong khi khoan chiều sâu đặt

vách, gầu khoan được mở rộng bằng

điều chỉnh vị trí dao cạnh, khi khoan đủ

chiều sâu dùng cẩu đặt vách vμo vị trí,

điều chỉnh độ thẳng đứng của ống vách,

nhấc ống vách lên vμ thả tời cho ống

Dùng gầu máy xúc điều chỉnh độ thẳng

đứng của ống vách vμ lặp lại việc thả rơi

sử dụng lại Việc rút ống vách lên cần phải chú ý các yếu tố sau:

• Khi bắt đầu đổ bê tông đến phần ống vách thì tốc độ đổ bê tông phải phù hợp với tốc độ rút ống vách, tránh để ống vách ngập quá sâu vμo trong bê tông lμm cho ma sát giữa bê tông vμ ống vách quá lớn vμ việc rút ống vách sẽ gặp khó khăn

• Muốn rút ống vách phải sử dụng thiết bị nhổ phù hợp

• Khi bê tông đổ đến ống vách, người ta tiến hμnh xoay nhúc nhắc ống vách

xoắn lồng cốt thép lμm lồng cốt thép bị biến dạng)

• Trong quá trình đổ bê tông thỉnh thoảng phải nhấc thử ống vách lên một ít

được thì ngay lập tức phải tìm ra nguyên nhân vμ khắc phục, tránh để sau nμy cμng khó rút ống vách

b) Vữa sét bentonite để ổn định vách hố khoan

Thμnh vách được giữ ổn định trong quá trình thi công bằng áp lực cột nước, dung dịch vữa sét bentonite hoặc dung dịch Super Mud Việc giữ ổn định thμnh vách bằng cột nước phù hợp với công nghệ khoan tạo lỗ theo nguyên lý tuần hoμn ngược, trong

điều kiện có thể nối cao vách tạm Vì vách tạm đặt cao ảnh hưởng đến các thao tác thi công khác nên ít khi được áp dụng

Sét bentonite được đóng thμnh từng bao vμ được hoμ trộn thμnh dung dịch tại hiện trường Dung dịch vữa sét được chứa trong các thùng sắt lớn để bơm xuống hố khoan trong qúa trình khoan; được thu hồi, tách cát vμ sử dụng lại sau khi đã bổ sung dung dịch mới để đảm bảo độ nhớt Dung dịch bentonite được sử dụng cho hầu hết các dự án Dung dịch bentonite có các tác dụng cơ bản sau:

Chỉ tiêu ban đầu của vữa sét được xác định qua bảng sau:

1 Khối lượng riêng 1.05 ~ 1.15 Tỷ trọng kế dung dịch sét hoặc

Bomkế

2 Độ nhớt 18~25s Phương pháp phễu 500, 700 cc

3 Hμm lượng cát < 6%

4 Tỷ lệ chất keo > 95% Phương pháp đong cốc

5 Lượng mất nước <30 ml/30 phút Dụng cụ đo mất nước

6 Độ dμy của áo sét 1-3mm/30 phút

Bảng 50 - Chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch Bentonite

Khối lượng riêng vμ độ nhớt của dung dịch vữa sét cần lựa chọn thích hợp với điều

kiện địa chất công trình vμ phương pháp sử dụng dung dịch Trong thời gian sử

dụng thi công cao độ dung dịch trong cọc phải cao hơn mực nước cao nhất của mực

nước ngầm ít nhất lμ 1.5m

Trước khi đổ bê tông, khối lượng riêng của dung dịch trong khoảng 0.5m kể từ đáy

lỗ khoan phải nhỏ hơn 1.25; hμm lượng cát ≤ 8%, độ nhớt ≤ 25s có thể đẩy lên trong

quá trình đổ bê tông

II Gia công vμ hạ lồng cốt thép

1 Gia công lồng cốt thép

Lồng cốt thép được gia công thμnh từng đoạn tại hiện trường, chiều dμi mỗi đoạn

thường bằng chiều dμi một thanh thép (12m) vμ cũng còn tuỳ thuộc vμo năng lực

thiết bị cẩu Nói chung chiều dμi lồng cốt thép thường 8 ~ 12 m

Lồng cốt thép, ngoμi việc phải phù hợp với yêu cầu thiết kế như quy cách cốt thép,

chủng loại vμ phẩm chất que hμn, quy cách mối hμn, chiều dμi đường hμn… Ngoμi ra

còn phải đảm bảo sai số cho phép khi chế tạo lồng cốt thép như sau:

Lồng cốt thép nằm ở gần bãi cần được kê lên khỏi mặt đất bằng tμ vẹt gỗ Khi cẩu

phải cẩn thận nhằm tránh lμm lồng cốt thép bị biến dạng Khi nối, phải kiểm tra

chiều dμi buộc nối (thường lμ 20 lần đường kính với thép có gờ), kiểm tra chất lượng mối buộc hoặc chất lượng vμ chiều dμi đường hμn

2 Hạ lồng cốt thép

Dùng cẩu, cẩu lồng cốt thép vμo lỗ khoan Khi hạ lồng cốt thép xuống hố khoan phải xác định tâm của lồng cốt thép sao cho trùng với tâm của lỗ khoan, đồng thời phải hạ nhẹ nhμng, tránh va quệt vμo vách hố khoan lμm cho vách hố bị sập cục bộ hoặc sập vách

Khi hạ đến gần miệng hố khoan thì treo lồng thứ nhất bằng hệ thống khung đỡ bằng thép hình hoặc treo trên đỉnh ống vách tạm (nếu có thể được nhưng phải rất cẩn thận khi dùng cách nμy) rồi tiến hμnh cẩu lồng tiếp theo vμo hố Các lồng cốt thép sẽ được hμn (hoặc buộc) với nhau tại đỉnh hố khoan cho đủ chiều dμi cần thiết Lồng cốt thép cần treo cách đáy lỗ khoan ≥ 20 cm

Để tránh hiện tượng trong khi đổ bê tông, do trọng lượng bản thân của bê tông kéo lồng cốt thép xuống, cao độ đỉnh lồng cốt thép có thể thấp hơn cao độ yêu cầu, do đó trước khi đổ bê tông cần kéo cao lồng cốt thép lên từ 20~40 cm so với cao độ dự kiến,

để sau nμy dưới trọng lượng bê tông đỉnh lồng cốt thép tụt xuống lμ vừa

Trong quá trình đổ bê tông luôn để cốt thép ở trạng thái treo, tránh tình trạng chống lồng cốt thép xuống hố khoan lμm lồng cốt thép bị biến dạng hoặc bị tuột mối nối lμm tụt lồng cốt thép xuống vμ cọc sẽ có đoạn không có cốt thép

III Đổ bê tông thân cọc

trường hoặc sử dụng bê tông thương phẩm Công suất thực tế của trạm phải đáp ứng đủ yêu cầu cung cấp bê tông Thời gian đổ bê tông phải đảm bảo khi xe bê tông cuối cùng đổ vμo thì xe bê tông đầu tiên chưa ninh kết Thời gian sơ ninh của bê tông thường lμ 4 giờ Nếu công suất của một trạm không đáp ứng, có thể

sử dụng hai trạm kết hợp Phải căn cứ vμo khối lượng cần đổ để tính ra năng xuất máy trộn yêu cầu để chọn máy Nên bố trí máy trộn cμng gần cọc cμng tốt

để giảm thời gian vận chuyển

2 Chế tạo bê tông tươi :

- Hệ thống cân đong của trạm trộn phải được kiểm tra vμ điều chỉnh chính xác nhằm cân đong cốt liệu đảm bảo yêu cầu của quy trình hiện hμnh

- Thời gian trộn đảm bảo theo tính năng máy trộn

- Phải có cán bộ thí nghiệm đặc trách việc theo dõi công tác trộn bê tông vμ thí nghiệm độ sụt của từng mẻ trộn vμ ghi sổ theo dõi đầy đủ

- Việc thiết kế cấp phối bê tông phải đảm bảo cường độ bê tông, độ sụt (độ linh động) trước khi đổ, thời gian sơ ninh của bê tông cũng như thời gian duy trì độ sụt (Độ sụt: 17.5 ± 2.5cm)

3 Vận chuyển bê tông : được thực hiện bằng xe MIX, số lượng xe phải đủ để

quay vòng (khi xe cuối cùng đổ thì xe đầu tiên đã có mặt tại công trường) Tuy nhiên trạm trộn dự phòng vμ xe vận chuyển dự phòng hết sức cần thiết

Các phương tiện vận chuyển bê tông phải bảo đảm không chảy mất vữa xi măng Nếu trạm trộn ở xa nên vận chuyển bê tông bằng xe trộn tự hμnh Thời gian từ khi trộn xong đến khi đổ vμo cọc không được quá 30 phút, vμ phải đảm bảo độ sụt > 15 cm tại vị trí đổ bê tông

Bê tông tươi tốt nhất được vận chuyển bằng xe trộn tự hμnh Xe trộn cấp bê tông tươi trực tiếp ống dẫn, hoặc cho máy bơm bê tông Máy bơm cung cấp bê tông cho các ống dẫn

3 Lắp đặt các ống dẫn vμo lòng cọc gồm các như sau:

- Đánh dấu chiều cao ống

- Lắp đặt hệ dầm kê kẹp cổ trên sμn cứng hoặc mặt ống vách Dùng cẩu lắp từng đoạn ống dẫn vμo lỗ cọc khoan theo tổ hợp tính toán Các đốt ống lắp với nhau bằng ren, sử dụng cờ lê xích xiết chặt hết vòng ren

- Toμn bộ hệ thống ống dẫn được treo bằng kẹp cổ trên sμn kẹp đảm bảo ống thẳng đứng

- ống được rút lên hạ xuống bằng cần cẩu

- Sau khi tổ hợp xong, dùng cẩu nhấc ống cao trên đáy hố móng 2 m,

định vị đúng tâm hố, đảm bảo ống không chạm vμo lồng thép vμ cố

định dầm kẹp cổ để dẫn hướng ống khi kéo lên hạ xuống

Tuỳ thuộc vμo điều kiện mặt bằng thi công có thể dùng xe rót thẳng vμo hố khoan hoặc dùng xe bơm bê tông vμo cọc Trong quá trình đổ bê tông phải

thường xuyên để ống dẫn bê tông ngập sâu trong bê tông 2m, nhưng không nên

để ngập quá 7m vì nếu không do dính bám của bê tông có khả năng sau nμy không rút được ống dẫn Thường xuyên kiểm tra cao độ bê tông bằng cắt bớt chiều dμi ống dẫn đổ bê tông

5 Đúc mẫu bê tông: phải đúc mẫu vμ ép thử cường độ trước khi cấp bê tông Ngoμi

ra, phải thí nghiệm độ sụt, thời gian duy trì độ sụt cũng như thời gian sơ ninh của bê tông Trước khi đổ bê tông vμo cọc nhất thiết phải kiểm tra độ sụt của mỗi xe vμ đúc mẫu Mỗi cọc thường đúc 3 tổ mẫu, mỗi tổ gồm 3 mẫu Việc lấy mẫu phải đảm bảo tính đại diện cho khối lượng bê tông đúc cọc

6 Dọn lại đáy hố khoan: Ngay trước khi đổ bê tông dùng ngay ống dẫn bê tông đã

lắp trong lòng cọc, đầu ốngdẫn chưa lắp phễu đổ, lắp một ống cong nối chế tạo sẵn vμo đầu trên ống dẫn, ống cong nμy nối với ống hút của máy bơm hút để hút vữa sét dọn đáy lại

Khống chế thời gian từ khi dọn đáy lại đến lúc bắt dầu đổ bê tông không vượt quá 1 giờ Ngay trước lúc đổ bê tông cần có một dụng cụ có nắp để lấy dung dịch khoan ngay dưới đáy hố khoan để thí nghiệm dung trọng vμ hμm lượng cát đánh giá độ sạch của hố móng

7 Phương pháp đổ bê tông: thường có 3 phương pháp: ống dịch chuyển thẳng đứng,

đổ bằng bơm trực tiếp bê tông vμo hố khoan vμ đổ bê tông bằng thùng có nắp van

a Đổ bê tông bằng ống dịch chuyển:

1 Trước khi đổ bê tông cọc khoan, hệ thống ống dẫn được hạ xuống cách

đáy hố khoan 20 cm Lắp phễu đổ vμo đầu trên ống dẫn

2 Đặt Cầu: treo cầu bằng giây thép 2-3 mm, hoặc giây thừng Cầu được đặt thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cổ phễu khoảng 80 cm, cầu phải tiếp xúc kín khít với thμnh ống dẫn

3 Máy bơm bê tông rót dần bê tông vμo phễu, tránh bê tông rót trực tiếp lên cầu lμm lật cầu Chú ý vữa xi măng cát bôi trơn máy bơm bê tông cấm không được đổ vμo cọc Khi bê tông đầy phễu, thả sợi dây thép giữ cầu, hoặc chặt giây thừng, để bê tông ép cầu xuống Bê tông được cấp liên tục vμo phễu

4 Đổ bê tông với tốc độ chậm, để giữ cho bê tông khỏi phân tầng vμ khỏi lμm dịch chuyển vị trí cốt thép Tốc độ đó khoảng 6m/h

5 Trong quá trình đổ bê tông phải giữ đầu ống luôn ngập trong bê tông lớn hơn 2 m vμ không quá 5 m

6 Tốc độ đổ bê tông, nếu quá cao bê tông sẽ trμo ra khỏi phễu vμ rải xuống

hố khoan, bê tông sẽ bị rửa nước vμ lμm cho việc xác định cao độ bê tông tốt không chính xác

7 Cấm các chuyển động ngang của ống Khi dịch chuyển ống thẳng đứng phải xác định chính xác mặt bê tông vμ đầu dưới của ống dẫn để tránh kéo ống lên quá quy định của quy định 5 Tốc độ rút hạ ống cũng không

được quá lớn có thể tạo ra sự lộn bùn vμo trong bê tông tốc độ nμy khống chế khoảng 1.5 m/phút Nếu rút ống quá nhanh sẽ tạo ra khoảng hở giữa chân ống dẫn với mặt đỉnh bê tông đổ trước, lμm nước ngầm kéo theo bùn

đất xung quanh thμnh cọc trμn ngập vμo bê tông tươi, tạo ra sự phân tầng giữa mặt bê tông cũ vμ bê tông đổ sau

8 Bê tông tươi trước khi xả vμo máy bơm phải được thí nghiệm viên kiểm tra chất lượng bằng mắt vμ bằng cách đo độ sụt Nếu độ sụt thấp, thí nghiệm viên phải điều chỉnh cẩn thận bằng cách thêm vữa xi măng, để giữ nguyên tỷ lệ N/X Nếu độ sụt không đúng, không được bơm vμo cọc Cấm mọi sự thêm nước tuỳ tiện

9 Trong quá trình đổ bê tông, nếu tắc ống, cấm không được lắc ống ngang, cấm dùng đòn kim loại đập vμo vách ống lμm méo ống, phải sử dụng vồ

gỗ để gõ, vμ dùng biện pháp kéo lên hạ xuống nhanh để bê tông tụt ra, muốn xử lý theo phương pháp nμy phải xác định chính xác cao độ mặt bê tông vμ cao độ chân ống dẫn để tránh rút ống ra khỏi mặt bê tông,ít nhất chân ống dẫn còn ngập 1m

10 Trong khi bơm bê tông, cấm rửa máy bơm lμm nước bắn vμo bê tông lμm giảm chất lượng bê tông

11 Trong khi đổ bê tông, sau mỗi mẻ bê tông phải đo đạc vμ ghi chép quan

hệ giữa lượng bê tông vμ cao độ mặt bê tông, để đánh giá tình trạng cọc (đường kính, sụt vách) tại các cao độ vμ đánh giá tình trạng chung của cọc sau khi đổ bê tông

12 Đầu cọc lμ bộ phận quan trọng nối cọc với kết cấu bên trên Việc thi công

đòi hỏi thận trọng đặc biệt tránh bất kỳ điều kiện bất lợi nμo cho việc đổ

bê tông

13 Bê tông đoạn đầu cọc phải có cấp phối đồng nhất tốt, trong khi ở giai

đoạn cuối nμy thường có vữa nổi, phải tiếp tục đổ bê tông để mặt bê tông

có đủ mật độ đá răm lên đến cao độ quy định, lúc đó mới ngừng đổ bê tông Để xác định chính xác mặt bê tông có đủ mật độ đá răm phải dùng một quả đo đặc biệt vμ phải thử nghiệm tuyển chọn về hình dáng, kích thước, vật liệu lμm quả đo Những người đo đạc nμy phải lμ chuyên trách

vμ thực tập đo đạc nhiều lần để có kinh nghiệm

chiều cao nμo đó, phần cao dư đó coi như chất lượng xấu vμ sẽ đục bỏ sau nμy

b Đổ bê tông bằng máy bơm:

Bơm bê tông ngμy cμng được dùng nhiều để đổ bê tông một cách trực tiếp các cọc khoan Bê tông tươi dùng trực tiếp ống dẫn, được máy bơm bê tông đưa xuống hố khoan

Kỹ thuật nμy có ưu điểm:

- Người ta có thể dùng bê tông có hμm lượng nước ít hơn khi đổ bê tông bằng ống dẫn cổ điển vμ kết quả độ chặt tốt hơn

- Người ta được lợi, để đổ bê tông, không chỉ nhờ trọng lượng của cột bê tông trong ống mμ còn do áp lực được cung cấp bởi máy bơm có thể rất lớn Kết quả lμ các thao tác khác nhau để lμm cho bê tông xuống được huỷ bỏ Trái lại, người ta có thể khi đang đổ bê tông lắp lại ống dẫn nếu lồng cốt thép có khuynh hướng trồi lên Máy bơm được dùng phải lμ một máy bơm piston khoẻ, có công suất lớn ( ống ∅ 100 đến 120 mm) vμ có trạng thái tốt ống dẫn phải cứng (ống kim loại) nhẵn cả trong lẫn ngoμi vμ có chiều dầy lớn vμ có quán tính đủ lớn để chống lại các tác động ngang bất lợi gây ra bởi tác động của piston, vμ nó phải được tạo thμnh từ các chi tiết bắt vít ren vμo ống

không khí, nước hoặc bùn ống dẫn phải được lắp ở phía trên một chi tiết

đặc biệt gồm ống đổ bê tông, ống mồi vμ ống cong ống đổ bê tông, ống mồi được bịt kín ở mút trên bởi một nắp vặn vặn, có khả năng được thay bằng một phễu đổ vμ nó được nối với ống dẫn ở đầu mút phía dưới của

nó Phễu cho phép dùng ống dẫn như ống dẫn cổ điển trong trường hợp máy bơm hỏng ống cong giúp tránh các bọt khí có hại cho sự bơm Nó

được nối với ống nằm ngang của máy bơm bằng ống mềm

không thể đưa vμo trực tiếp một nút vữa trong máy bơm Người ta dùng phương pháp sau đây:

- Mở nắp bịt của ống đổ bê tông vμ đưa vμo một nút mồi (bằng bột dẻo

xi măng với sợi kim loại)

- Trong quá trình bơm, nắp bịt vẫn để hở để không khí thoát ra khi bơm

đầy ống

- Đóng nắp bơm bình thường khi bê tông tiếp xúc với nút Việc đuổi nước hoặc bùn ra được thực hiện như trong phương pháp ống dẫn

đổ bê tông có thể được thi công một lèo không phải nhấc lên, không có các

cử động thay đổi ống dẫn, không có nguy cơ mất mồi

c Đổ bê tông bằng thùng có nắp van:

Phương pháp thứ 3 nμy ở đây chỉ được nêu ra để ghi nhớ bởi vì trước hết, nó phục vụ cho việc đổ bê tông các giếng chìm có mặt cắt lớn, hãn hữu mới có thể

8 Rút ống vách tạm: Đối với việc thi công cọc bằng máy khoan vách xoay, phải

khống chế tốc độ bê tông phù hợp với tốc độ xoay (kẹp lắc) kéo vách lên Cũng như vậy, khi đổ bê tông đến phần ống vách tạm thì cũng phải kết hợp với tốc độ đổ vμ tốc độ trút ống vách tạm sao cho hợp lý, tránh hiện tượng sau nμy khó rút ống vách lên

Trong quá trình đổ bê tông phải ghi chép chiều cao đổ bê tông mỗi xe để lập đường cong tiêu thụ bê tông thực tế, lμm cơ sở đánh giá chất lượng cọc

Công tác hoμn thiện: Sau khi bê tông đã ninh kết, phải đục bỏ lớp bê tông xấu ở phía trên đầu cọc (lớp bê tông nμy lμ không thể tránh khỏi), vì vậy cao độ đổ bê tông thường phải kết thúc cao hơn so với cao độ thiết kế thường lμ từ 0.4~ 1m tuỳ thuộc vμo điều kiện cụ thể vμ tuỳ thuộc vμo kinh nghiệm thi công của nhμ thầu

Bμi 6: Các sự cố khi thi công vμ khuyết tật

của cọc khoan nhồi

I Các sự cố khi thi công cọc khoan nhồi

khoan, ống chống bị kẹp chặt, cốt thép bị trồi lên hay bị uốn cong, sai sót khi đổ bê tông

1 Đề phòng sụt lở vách hố khi thi công

Với phương pháp thi công cọc khoan nhồi không ống chống, khả năng sụt lở thμnh

hố khoan có thể do các nguyên nhân ở trạng thái tĩnh, trạng thái động vì sai sót trong công tác quản lý

a Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái tĩnh:

giữa tầng đất mềm yếu, dưới tác dụng của nước ngầm, giữa các hố khoan gần nhau dễ sinh ra hiện tượng xuyên thông, sẽ rất khó đảm bảo mực nước trong lỗ

hiện tượng nước chảy đi mất

lỗ

b Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái động:

nghiêng hoặc trượt máy khoan vμ lμm cho cọc bị nghiêng, bị lệch tâm…Đối với máy khoan guồng xoắn, máy dễ bị nghiêng về phía đổ đất Đối với cọc khoan nhồi có ống vách, trong lượng của máy khi nhổ ống vμ phản lực khi nhổ sẽ tập trung vμo phía trước của cọc, cho nên phải đầm chặt chỗ nền đất đặt máy vμ lắp

đặt máy cho thật chắc chắn

- ống vách bị đóng cong vênh, khi điều chỉnh lại lμm cho đất bị bung ra

quệt mạnh cũng lμm lở thμnh, cho nên thực hiện một tốc độ lμm lỗ hợp lý cũng

lμ một biện pháp hữu hiệu để phòng, tránh lở thμnh

cho đất xung quanh bị bung ra

Do ống vách bị nghiêng lμm cho đường tim ống vách không trùng với hướng của lực nhổ Hay do lồng cốt thép bị kẹp với ống vách bởi các viên cốt liệu to vμ đè vμo ống vách lμm tăng lực nhổ, hoặc do lồng cốt thép bị nghiêng tỳ vμo ống vách vμ giữ chặt ống vách

b Khi lực cản của ma sát

xung quanh lỗ khoan lớn

quá

Khi nhổ mãi mμ vẫn thấy khó khăn thì

phải nghĩ ngay đến khả năng chọn sai phương pháp

(1) Khi thấy lμ khó nhổ lên: khó nhổ lên thì bao giờ cũng gắn với khó lắc, vì vậy lμ trước tiên phải lμm cho nó ở trạng thái có thể lắc được Lúc lắc với một góc độ nhỏ lμm cho lực cản giảm đi, để cho nó từ từ trở về trạng thái bình thường rồi lại nhổ lên

(2) Khi thấy không thể nhổ lên được: phải lμm cách khác như kích, nếu cứ lắc bừa thì phía sau của máy sẽ bị trượt

c Khi phương thức lμm

lỗ không phù hợp

Mặc dù đất sét hoặc bùn tích lμ loại đất dễ lμm lỗ, cũng phải đưa ống chống xuống một cách thoả đáng, phải đảm bảo cho gầu ngoạm vμ đầu nhọn của ống chống có cùng một độ sâu Trong khi lμm lỗ phải nhiều lần cẩn thận lắc ống chống, vừa nhấc lên hạ xuống vừa tạo lỗ

(1) Không nên để cho mặt dâng lên của bê tông có độ cao tiếp xúc với lưỡi nhọn của ống chống quá dμi

(2) ở đầu trên của ống chống lắp một đoạn ống ngắn, khi bắt đầu đổ bê tông thì cho ít hơn để hình thμnh ngay được trạng thái có thể nhổ lên

hoặc lμm cho máy không ổn

định, hoặc lμm cho bộ phận lắc bị sự cố, hoặc lμm cho khoá cố định bị hỏng Khi nhận thấy đã thể hiện trạng thái có thể nhổ lên được thì phải chuẩn bị trước các điều kiện để có thể nhổ lên được

Lμm cho hướng nhổ lên của máy trùng với hướng nhổ lên của ống

(2) Khi máy không thể

phát huy hết năng lực

nhổ lên hoặc năng lực

của máy bị giảm đi

Trước khi bắt đầu lμm việc, nhất lμ trước khi bắt đầu đổ bê tông nhất định phải lμm

động tác rung lắc để nhổ lên

Trường hợp nμy nếu ống bị nghiêng lệch thì phải sửa đổi thế của máy cho chuẩn

đất đặt máy thật chắc chắn vμ phải đảm bảo chính xác độ thẳng đứng của ống chống

c Khi mặt trong tay cầm

d Sự cố ở bộ phận áp lực

dầu (nhấc lên, rung lắc)

Phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên Sửa ngay thiết bị

3 Đề phòng thiết bị thi công rơi vμo trong hố

- Do bulông liên kết cần khoan bị lỏng, bị hỏng lμm cho đầu côn xoắn rơi vμo trong ống

bị rời ra rơi vμo trong lỗ

dẫn lên được

4 Đề phòng khung cốt thép bị trồi lên

Sau khi tạo lỗ, lúc đổ bê tông có khi khung cốt thép bị trồi lên – khung cốt thép đã

đặt đúng vị trí, độ sâu thiết kế nhưng trong quá trình đổ bê tông hoặc rút ống lên thấy khung cốt thép lại cao hơn vị trí đã định, nguyên nhân có thể lμ:

(1) Thμnh trong của ống chống bị lμm

dính vữa hoặc đất cát, do ống bị

méo mó thμnh trong lồi lõm không

đều khi rút ống lên thì kéo cả cốt

thép lên

- Trước khi tạo lỗ phải kiểm tra kỹ thμnh trong của ống chống ở phần đáy Khi bị bám dính nhiều thứ thì phải cạo sạch, nếu thấy có bị biến dạng thì phải sửa lại Khi kết thúc việc tạo lỗ có thể mở gầu ngoạm ra rồi nâng lên hạ xuống mấy lần cho gầu cạo sạch đất cát dính trong ống, lμm phẳng đáy lỗ

(2) Cự ly giữa đường kính ngoμi của

khung cốt thép với thμnh trong của

ống chống quá nhỏ, có khi giữa cốt

đai vμ thμnh ốn bị những hòn đá

kẹp vμo

- Phải lμm cho cự ly giữa thμnh ngoμi của cốt đai với thμnh trong của ống chống to gấp 2 lần kích thứơc lớn nhất của cốt liệu thô

tự do tụt xuống đáy lỗ, cũng không được đập mạnh trên

đầu khung cốt thép Khi đưa ống chống xuống cũng phải rất chú ý độ thẳng đứng của ống

(5) Có cặn lắng hoặc có hiện tượng cát

ùn vμo, xung quanh cốt thép bị cát

- Xử lý triệt để cặn lắng, xem kỹ để xác nhận không có cát

ùn vμo

ra, trước khi đổ bê tông, nhất định phải hơi nhấc ống chống lên một chút, để xác nhận xem khung cốt thép có bị trồi lên không

5 Đề phòng khung cốt thép bị nén cong vênh

khi đã đạt đến vị trí xác định lại vẫn còn cho cốt thép xuống nữa Trường hợp nμy phần lớn xảy ra khi khung cốt thép bị đập mạnh vμo đầu

vặn xoắn nên khi mới bắt đầu đổ bê tông cốt thép đã trồi lên

đập mạnh vμo đầu khung thép

khung cốt thép bị uốn

vênh

6 Đề phòng sự cố khi đổ bê tông

kín nước tuy lμ một trong những dụng cụ tương đối đơn giản, nhưng về tính năng sử dụng hoặc về thao tác nếu không được chu đáo sẽ gây ra khuyết tật nghiêm trọng

bị rò nước Nếu bị nước vμo trong ống dẫn thì không những lμm cho bê tông bị phân ly, lμm hỏng độ dẻo của bê tông mμ có trường hợp còn để lại những khuyết tật nặng nề trong thân cọc

bê tông phải liên tục Nếu để phần bê tông đổ trước đã vμo giai đoạn sơ ninh thì

sẽ trở ngại cho phần bê tông đổ tiếp sau chuyển động trong ống