VẤN ĐỀ VỀ CỌC KHOAN NHỒI

Đối với các pha sét thì mực nước ngầm thấphơn đáy lỗ khoan hoặc nước thấm vào không đáng kể và có khả năng bơm hút cạn mà khồn sập thành vách, không ảnh hưởng chất lượng đổ bê tông. Côn

I. GIỚI THIỆU VỀ CỌC KHOAN NHỒI:

Cọc khoan nhồi được thi công bằng cách khoan lỗ sâu trong đất tới cao trìnhthiết kế rồi đổ bê tông lấp đầy lỗ, tạo ra cọc ngay tại vị trí thiết kế

1.1. Ưu điểm của cọc khoan nhồi:

 Máy móc và thiết bị hiện đại, thuận tiện trên mọi địa hình phức tạp Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể với tới được

 Thiết bị thi công nhỏ gọn nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật hẹp Trong quá trình thi công không gây trồi đất ở xung quanh, không gây lún nứt, các công trình kế cận và không ảnh hưởng đến các cọc xung quanh và phần nền móng và kết cấu của các công trình kế cận

 Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn

do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

 Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao, kết cấu thép dài liên tục11,7 mét, bê tông được đổ liên tục từ đáy hố khoan lên trên tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối nên tránh được tình trạng chấp nối giữa các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc Do đó nên tăng khả năng chịu lực và độ bền co móng của các công trình công nghiệp, tòa nhà cao tầng, cầu giao thông quy mô nhỏ,…

 Độ nghiêng lệch của các cọc nằm trong giới hạn cho phép

 Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (cùng các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn

 Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình Thời gian thi công nhanh.

 Tính an toàn lao động cao hơn cọc ép

Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đã giải quyết 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 hay búa rung có mặt cắt vuông hoặc tròn có đường kính D<600mm

1.2. Nhược điểm của cọc khoan nhồi:

 Yêu cầu kỹ thuật thi công cao, khó kiểm tra chính xác chất lượng

bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lành nghề của đội ngũ công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy trình thi công

 Môi trường thi công sình lầy, dơ bẩn

 Chiều sâu thi công bị hạn chế trong giới hạn từ 120→ 150 lần đường kính cọc

1.3. Phân loại cọc khoan nhồi:

a. Phân loại theo khả năng chịu lực của đất nền:

 Cọc khoan nhồi trong nền đất đồng nhất: kết hợp hai thành phần lực ma sát và lực chống dưới chân cọc

 Cọc chống trên đất cứng

 Cọc chống hoặc ngàm vào đá

b. Phân dạng theo hình dạng cọc:

 Cọc thẳng dạng hình trụ tròn đặc, tiết diện không đổi

 Cọc mở rộng chân hoặc có thể mở rộng thêm một số điểm trên thân cọc nhằm tăng khả năng chịu tải của cọc và giảm chiều dài cọc

c. Phân loại theo kích cỡ:

 Cọc có đường kính nhỏ: D 76cm

 Cọc có đường kính nhỏ: D 76cm

d. Phân loại theo công nghệ:

 Công nghệ đúc khô phù hợp với đất dính, sét chặt trong suốt chiều sâu khoan cọc Đối với các pha sét thì mực nước ngầm thấphơn đáy lỗ khoan hoặc nước thấm vào không đáng kể và có khả năng bơm hút cạn mà khồn sập thành vách, không ảnh hưởng chất lượng đổ bê tông.

 Công nghệ dùng ống vách: Được sử dụng trong trường hợp lỗ khoan có nước mặt và xuyên qua các tầng đất sét nhão, cát sỏi cuội rời rạc dễ iến dạng ngang về phía lỗ khoan hoặc lỗ khoan cọc mạch nước ngầm

 Công nghệ dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan: Công nghệ này

có thể kết hợp với dùng vách trên một đoạn ngắn cọc phía trên cónền đất yếu

1.4. Định vị công trình và hố khoan:

1.4.1. Định vị:

Đây là một công tác hết sức quan trọng và công trình phải xác định vị trí của các trục, tim của toàn công trường và vị trí chính xác của các giao điểm, của các trục đó trên cơ sở đó và hồ sơ thiết kế ta xác định vị trí tim cốt của từng cọc

Đường thẳng đi qua 2 điểm R6 và R5 là trục hoành (trục x) của tọa độ

Đường vuông góc với trục hoành tại điểm R6 là trục tung (trục Y) của trục tọa độ

Xác định đường định vị công trình: là đường thẳng song song với trục

hoành, cách trục hoành 9800mm về phía Nam

Xác định điểm A: nằm trên đường định vị công trình, cách trục tung

9880mm về phía Đông

Xác định điểm B: nằm trên đường định vị công trình, cách trục tung

29380mm về phía Đông

Điểm A & B được lấy làm 2 điểm định vị công trình

Trục đi qua 2 điểm A & B (đường định vi công trình) là trục D của công trìnhĐiểm A chính là tâm cột D2 của công trình;

Điểm B chính là tâm cột D5 của công trình

Đường thẳng vuông góc với trục D, cắt trục D tại điểm A là trục 2 của công trình

Đường thẳng vuông góc với trục D, cắt trục D tại điểm B là trục 5 của công trình

Kiểm tra song song và vuông góc của các trục D, 2 , 5 từ đó xác định các trục còn lại của công trình

1.4.2. Giác móng:

 Đồng thời với quá trình định vị, xác định các trục chi tiết

trung gian Tiến hành tương tự để xác định chính xác giao điểm của các trục và đưa các trục ra ngoài phạm vi thi công móng, cố định các mốc bằng cột bê tông chôn sâu xuống đất

1.4.3. Xác định tim cọc:

 Dựa vào mốc giới do bên A bàn giao tại hiện trường, căn cứ vào tọa độ gốc và hệ tọa độ của các cọc thi công Dùng máy toàn đạc điện tử định vị các lỗ khoan chẩn bị thi công Các trục được đánh dấu cẩn thận và được gửi ra các vị trí cố định xung quanh công trường để thường xuyên kiểm tra tim cọc trong thời gian thi công

và bàn giao sau này

 Tim cọc được xác định bằng bốn tim mốc kiểm tra A1, A2 và B1,B2 được đóng bằng các cọc tiêu thép D = 14, chiều dài cọc 1,5 mvuông góc với nhau và đều cách tim cọc một khoảng cách bằng nhau được bố trí như hĩnh vẽ:

 Trước khi hạ casing cho mỗi lỗ khoan phải gửi 4 cọc mốc vuông góc và thẳng hàng với nhau cách tim cọc 2 - 2,5m để hạ casing đúng vị trí

 Sau khi hạ xong casing dùng 4 mốc gửi, kết hợp máy toàn đạc như hình vẽ để kiểm tra tim cọc

II. HỐ KHOAN VÀ CÔNG NGHỆ KHOAN TẠO LỖ:

 Bảo vệ cọc bêtông cốt thép trong trường hợp sông có vận tốc dòng chảy lớn và nhiều phù sa

 Đồng thời là ống dẫn hướng trong suốt quá trình khoan tạo lỗ

 Mặt trong và ngoài ống phải nhẵn phẳng, ít ma sát tạo điều kiện thuận lợi khi hạ cũng như khi rút ống được dễ dàng

 Độ dài ống vách tuỳ theo điều kiện thuỷ văn, địa chất, độ sâu khoan cọc và thiết bị công nghệ sử dụng

1.1.1.3 Cấu tạo:

 Ống vách được chế tạo từ thép bản cuộn tròn thành từng đoạn thường từ 3m đến 10m trong các xưởng cơ khí chuyên dụng, chiều dày ống thường từ 6mm đến 16mm

 Trong trường hợp cần thiết có thể chế tạo cả chiểu dài cọc

 Độ dài ống phụ thuộc vào điều kiện thủy văn, địa chất, độ sâu khoan cọc và thiêt bị sử dụng

 Cao độ chân ống đảm bảo sao cho áp lực cột dung dịch lớn hơn áp lực chủ động cua đất nền và hoạt tải thi công phía bên ngoài.

• Khi cọc nằm bên cạnh những công trình đã xây dựng, cần chú ý không để xảy ra hiện tượng sạt lở dưới lỗ khoan làm đất lún sụt  khoan đến đâu chống vách đến

đó và khi cọc sát công trình nên để lại ống vách không rút lên; trường hợp đặt chân ống vách cao hơn chân cọc phải có biện pháp xử lý

• Nếu dưới cùng là tầng đất dính, chân ống vách có thể kết thúc tại đó ở trong tầng đó Khi tầng không thấm ở quá sâu cũng có thể đặt chân ống tại lớp trên ít nhất không nhỏ hơn 1.5 lần độ sâu từ mặt đất đên MNN

 Tuỳ theo điều kiện địa chất công trình, kích thước ống vách, chiều sâu hạ để tính toán và chọn thiết bị hạ ống vách cho phù hợp

 Ống vách nên đóng vào tầng không thấm nước, hoặc ít nhất phải lớn hơn 1,5 lần độ sâu từ mặt đất đến mực nước ngầm

 Trường hợp ống vách đóng trong đất thấm nước, chiều sâu tối thiểu hạ ống vách tính theo công thức:

Trong đó:

h: chiều cao ống so với mực nước ngầm, h > 2m

L: chiều sâu đóng ống trong đất.

 Thiết bị hạ ống vách thường có những dạng sau:

• Sử dụng thiết bị xylanh thủy lực kèm theo máy khoan

để xoay lắc ống vách hạ hoặc nhổ ống vách lên

• Hạ bằng kích thủy lực ép xuống

• Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bên trong lòng ống vách bằng máy khoan, gàu ngoạm hoặc hút bùn

2.1.1.2 Vữa sét (bùn khoan):

Trong cọc khoan nhồi thường dùng vữa sét có tỷ trọng cao hay còn gọi

là dung dịch bentonite, một dung dịch vữa sét có hạt rất mịn, hoạt tính và xúc biến cao, có tỷ trọng lớn hơn nước.

1.1.2.1 Mục đích:

 Giữ cho vách khoan ổn định, không bị sạt lở là vì vữa sét có tính xúc biến cao chui vào kẽ hở giữa các hạt rời tạo thành màng liên kết dày 2÷ 4mm bọc quanh vách lỗ khoan và nó có

tỷ trọng lớn nên tạo ra áp lực ngang đủ đảm bảo điều kiện cân bằng cơ học cho phần tử vách và nước bên ngoài không thấm được qua vách

 Là dịch thể có tỷ trọng cao và ở trạng thái sệt, lực đẩy nối làm cho mạt khoan và cát đá không bị lắng chìm được dưới đáy lồ khoan nên lấy lên dễ dàng

1.1.2.2 Tính năng:

 Tính ổn định: Đặc trưng của tính ổn định là không bị lắng đọng tùy vào yêu cầu nó có thể giữ ổn định vài ngày hoặc lâu hơn

 Tính xúc biến: Đặc trưng của tính xúc biến là khi dung dịch ở trạng thái tĩnh phải có lực kết cấu nội tương đối lớn để chống lại một phần ngoại lực Trong quá trình khoan thường phải bơm bổ sung, dung dịch vữa sét phải giữ được độ lưu động tốt

 Tính bám vách: Khi bị các tầng đất hút nước, dung dịch vữa sét bị thẩm thấu một phần nhỏ hoặc bám vào thành vách tạo thành màng mỏng giữ cho vách lỗ khoan không bị sạt lở Nếu lượng mất nước càng lớn thì màng bùn sét sẽ dày và xốp làm cho các tác dụng bám vách kém đi

1.1.2.3 Tính toán:

 Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật tiến hành trộn thử dung dịch đất sét với các tỷ lệ khác nhau theo trọng lượng giữa nước,

bentonite, và các phụ gia hóa học khác

 Để xác định hàm lượng betonite cho lm3 dung dịch vữa sét có thể tham khảo công thức sau:

Trong đó:

P- trọng lượng bentonite cho lm3 dung dịch vữa sét (t).γ2 - trọng lượng đơn vị của bentonite (t/m3).

γ1 - tỷ trọng cua dung dịch vừa sét (t/m3)

γn - tỷ trọng của nước (t/m3)

 Thông thường 1m3 dung dịch cần pha trộn 40÷60kg bentonite.Khi pha trộn trước hết cho nước và phụ gia hóa học vào máy trộn quấy trong vòng 8÷10 phút sao cho các chất phụ gia tan đều trong nước, sau đó cho bột bentonite thương phẩm vào và trộn trong vòng 40 phút cho nhuyễn thành dung dịch vừa sét

1.1.2.4 Yêu cầu:

Dung dịch vữa sét trong cọc khoan nhồi phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:

 Tỷ trọng phải lớn để tạo ra áp lực tác dụng lên vách lỗ khoan giữ ổn định thành vách  dung dịch bentonite có tỷ trọng 1.05-1.25kg/cm3, các dung dịch khác 1.15-1.35kg/cm3

 Chỉ tiêu này được đo bằng tỷ trọng kế ở hiện trường

 Để chống sự lắng đọng của mạt khoan, dung dịch có độ nhớt Marsh từ 1-20s đến 30-36s, đây là 1 đặc điểm biểu thị tính linh động dung dịch  Chỉ tiêu này được xác định bằng côn Marsh hoặc đo bằng thời gian chảy của 500cm3 dung dịch quaphễu chuẩn

 Độ pH của nước cao hay thấp đều có khả năng ảnh hưởng chất lượng dung dịch vì gây ra phản ứng hoá học Độ pH cho phép từ 7-9.5 Vùng nước lợ và nước mặn dung dịch sẽ bị phân huỷ  phải xử lý trước khi sử dụng.

 Độ phân tầng lớn sẽ gây ra kết tủa cơ học (tách nước) Độ phân tầng 1 ngày đêm không lớn hơn 4-8%; đây là 1 đặc trưng cho tính ổn định cấu trúc của dung dịch  Đo bằng trọng lượng nước trên mặt dung dịch trong ống nghiệm sau 1 ngày đêm

 Độ thất thoát nước biểu thị khả năng ổn định hàm lượng

nước khi tiếp xúc với đất đá Trị số thất thoát cho phép

khoảng 10-25cm3 sau 30 phút, nếu lớn hơn sẽ thay đổi chất lượng dung dịch và tạo ra lớp vỏ dày bọc xung quanh lỗ khoan

quá 4mm  Chỉ tiêu này đo bằng hiệu tỷ trọng của 2 nửa cột dung dịch ở phía trên và phía dưới 1 ống đặc biệt có mở khoá

ở giữa trong 1 ngày đêm

 Ứng suất cắt tĩnh là đặc trưng độ bền cấu trúc và tính xúc

biến của dung dịch, trị số này khoảng 15-40mg/cm2

 Hàm lượng cát trong dung dịch phải <8% theo trọng lượng và

độ lắng cát phải <5%  Hàm hượng này được xác định bởi sựlọc rửa dung dịch thí nghiệm

1.1.2.5 Chú ý:

 Càng khoan sâu vữa sét càng giảm mật độ vì các hạt sét đã xâm nhập vào những lỗ rỗng để tạo vách  phải bổ sung và điều chỉnh tỷ lệ thành phần vữa sét trong lỗ khoan

 Nếu mực dung dịch tụt đột ngột phải dừng khoan để tìm nguyên nhân và có biện pháp xử lý kịp thời

 Khi cần tăng tỷ trọng có thể cho thêm các hạt barít hoặc ôxít sắt

 Nước dùng trộn vữa sét phải là nước sạch, nếu dùng nước lợ hoặc nước mặn dung dịch sẽ bị phân hủy, tốt nhất nên dùng nước uống được

 Bơm vữa sét vào lỗ khoan thường dùng các loại máy bơm chuyên dụng, áp suất có thể tới 49MPa, bơm đến 1 khối lượngvữa sét 1403 lít/phút

 Cát trong dung dịch sẽ làm cho dung dịch lắng nhanh, màng bùn sét bám vào vách bị xốp và do đó độ thất thoát nước lớn, ngoài ra còn ảnh hưởng đến độ nhớt và có tính bào mòn nên giảm tuổi thọ máy bơm dung dịch

 Nếu hàm lượng cát lớn hơn yêu cầu thì phải tuần hoàn thay thế dần để tăng độ nhớt hoặc cho máy khoan chạy không để cát nổi lên, có thể bơm tuần hoàn và dùng máy tách cát

2.1.2. Đảm bảo chất lượng hố khoan:

 Qua các lớp đất yếu và rời rạc nên chống sạt lở bằng ống vách tạm thời, trong khi đổ bêtông có thể rút dần lên để dùng cho cọc khác.

 Mặt trong ống vách không được có đất dính bám, nhất là trướckhi đổ bêtông đúc cọc

 Ống vách cần hạ xuống lớp đất không thấm nước ở độ sâu đủ

để nước không thấm vào lỗ khoan kể từ lúc vệ sinh đáy lỗ cho tới khi bêtông đúc cọc đã cao hơn mực nước ngầm

 Khối lượng đất đá lấy ra phải phù hợp với thể tích lý thuyết, căn cứ vào mức độ dư thừa sẽ đánh giá mức độ ổn định của lỗ khoan Cần so sánh đất đá lấy ra khỏi lỗ khoan với số liệu thiết

kế Khi cần thiết nhất là khi tới đất tốt đặt chân cọc, cần lấy mẫu đất thí nghiệm để kiểm tra số liệu thiết kế

 Nếu lỗ khoan nông và đường kính nhỏ mà người không thể xuống được, lúc đó phải dùng đèn chiếu rọi xuống lỗ khoan Nếu chưa sạch hết đất đá, vụn khoan cần vệ sinh lại

 Khi khoan lỗ đủ rộng nên cho người xuống thị sát ngay trước khi đổ bêtông Nếu không khả năng đổ bêtông khô (do không hút hết nước) phải chuyển sang phương pháp ống đổ rút thẳng đứng

 Thời gian lúc khoan đến khi đúc cọc không để kéo dài quá 6h Thời gian sau khi làm vệ sinh đáy lỗ khoan tới khi đổ bêtông còn quy định chặt chẽ hơn

2.1.3. Thổi rửa lỗ khoan:

 Vệ sinh đáy và thành lỗ khoan trước khi đúc cọc là 1 việc rất quan trọng vì:

• Các lớp mạt khoan, đất đá và dung dịch vữa sét sẽ lắng đọng tạo ra 1 lớp đệm yếu dưới chân cọc khi chịu lực sẽlún

• Nếu không đùn hết cặn lắng, khi đổ bêtông sẽ tạo ra những ổ mùn đất làm giảm sức chịu tải của cọc

 Vì vậy, khi khoan xong cũng như trước khi đổ bêtông phải thổi rửa sạch lỗ khoan.

 Phương pháp thổi rửa tuỳ thiết bị và công nghệ khoan cọc, nhưng thường phải tiến hành theo 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Ngay sau khi kết thúc khoan tạo lỗ, phải

đưa hết các mạt khoan và sỏi cát hạt thô ra ngoài

Đối với công nghệ dùng ống vách: sau khi khoan xong 20-30 phútchờ lắng đọng dùng gàu ngoạm lấy lên và cuối cùng bơm hút nước tới khi nước xã không còn lẫn cát sỏi

Đối với công nghệ khoan vận hành ngược: sau khi kết thúc công việc khoan lỗ  cho máy chạy không tải 10 phút mở bơm hút tới khi chỉ còn nước trắng thải ra ngoài

Đối với công nghệ dùng đầu khoan kiểu thùng: sau 1 thời giancặn lắng đọng  dùng lưỡi xén gạt vào thùng và lấy ra ngoài

• Giai đoạn 2: Trước khi đổ bêtông cần đẩy ra ngoài tất

cả các hạt mịn còn lại ở trạng thái lơ lửng bằng ống hút dùng khí nén

Miệng phun khí nén đặt sâu dưới mặt nước ít nhất 10m

và cách miệng ống hút bùn ít nhất 2m về phía trên Miệng ống hút bùn di chuyển liên tục dưới đáy lỗ để làm

 Sau khi làm vệ sinh lỗ khoan, cần kiểm tra cẩn thận chiều sâu đáy cọc nhất là trước khi đổ bêtông để so sánh với độ sâu lớn nhất mũi khoan.

2.1.4. Vấn đề an toàn lao động:

 Nếu có người xuống làm việc ở đáy lỗ khoan, phải treo 1 ống nhỏ hơn lỗ khoan 1 chút để bảo vệ an toàn cho công nhân không bị thương vong do đất đá vách hố khoan sụt lở Bản thân ống treo cũng phải cột buộc chắc chắn và miệng ống phảinhô cao khỏi mặt đất, bảo vệ dụng cụ và đất đá không rơi vào

lỗ khoan

 Công nhân làm việc trong hố khoan phải đội mũ và đeo dây bảo hiểm để khi bị thương hoặc gặp hơi ngạt có thể kéo lên nhanh chóng để cấp cứu

 Khi có người làm việc dưới đáy lỗ khoan, trên mặt đất phải bốtrí người cảnh giới, túc trực thường xuyên, bảo đảm không cho

cũ mới đều xem xét

 Đèn an toàn và các máy dò khí độc cũng phải luôn luôn mangtheo khi kiểm tra và làm việc dưới lỗ khoan cọc

2.2. Công nghệ khoan tạo lỗ:

 Dây chuyền công nghệ đúc cọc tại chỗ loại đường kính lớn gồm 3 công đoạn chính:

• Tạo lỗ trong nền đất đá

• Chế tạo và hạ lồng thép

• Đổ bêtông đúc cọc

 Để đảm bảo chất luợng và hiệu quả kinh tế, điểu cốt yếu là phải chọn được tổ máy khoan đồng bộ và chuyên dụng, phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn cụ thể nơi xây dựng và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

 Tùy theo điểu kiện địa chất, thủy văn và yêu cầu kỹ thuật, các nhà chế tạo đã sản xuất những tổ hợp máy khoan có tính năng phù hợp,đảm bảo năng suất và hiệu quả cao Mặc dù có nhiều loại khác nhau, nhưng căn cứ vào nguyên tắc hoạt đông nói chung thiết bị khoan tạo lỗ chuyên dụng cho cọc nhồi có thể nhóm lại trong 3 kiểu chủ yếu sau:

2.3. Máy khoan dùng ống vách:

2.3.1. Nguyên tắc chung:

 Ống vách thường cỏ chân xén bằng hợp kim cứng, được hạ bằng cách xoay ống hoặc rung Trọng lượng bản thân ống và thiết bị xoay ống làm cho ống hạ dần xuống đất

 Sau đó thả gầu ngoạm vào trong lòng ống để lấy đất ra Thả gàu ngoạm kiểu búa nặng xuống để phá và đào lấy đất trong ống vách

ra, ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoài sạt lở vào

lỗ đào

2.3.2. Chú ý:

 Loại máy này sử dụng ống vách chắn đất trên toàn bộ chiều dài cọc, ống vách có thể được rút lên để tái sử dụng hoặc để lại trong đất

 Đầu khoan có khối lượng lớn hoạt động theo nguyên tắc gầu ngoạm lấy đất trong lòng ống vách, nhưng có khối lượng rất nặng, bảo đảm năng suất phá và bốc đất đá cao

 Hàm ngoạm có răng bịt hợp kim cứng có thể khoan trong mọi loại đất đá (trừ đá cứng)

Hình 8: Gàu ngoạm kiểu búa

 Nếu chỉ dùng tạm thời để khoan và lấy đất đá, sau đó rút lẻn dần dần dồng thời với đổ bêtông đúc cọc, các đoạn ống vách được liên kết bằng bulông đầu chìm tiện tháo lắp; ngược lại cóthể dùng liên kết hàn.

 Thường phải đào tiền trạm trước khi hạ ống vách trong đất dính Hàm gầu ngoạm có răng bịt hợp kim rắn, gầu thường rất nặng và phải được chọn sao cho các hàm phải mở được tối đa trong ống Đường kính trong của ống vách lớn hơn đường kính đầu khoan từ 4÷15cm

 Ống vách thường có chiều dày từ 6÷16mm, chiều dài mỗi đoạn từ 6÷10m có thể nối lại với nhau bằng mối nối hàn (nếu

để lại) hoặc bulông đầu chìm nếu rút dần lên trong quá trình

đổ bêtông

 Nếu trong ống vách có nước sẽ cản trở và làm giảm năng suất gầu, vì vậy cần khắc phục bằng cách ghép thêm các khối nặng lên gầu  Trong trường hợp khoan cọc nhồi ở vùng bị ảnh

hưởng của nước thuỷ triều, nếu dùng dung dịch vữa sét

(bentonnite) đê giữ ôn định vách, thì đỉnh ống vách phải cao hơn mức nước cao nhất tối thiểu là 2m Khi khoan trên cạn, ngoài những yêu cầu trên cần phải đặt ống vách cao hơn mặt đất hiện tại tối thiểu 0,3m

• Nếu khối đá kích cỡ nhỏ từ 10-50cm, dù kẹt dưới chân ống vách cũng có thể ngoạm lên được sau khi lừa khối

đá vào trong ống 1 cách khéo léo (rút nhẹ và xoay ống vách để lái khối đá vào bên trong)

• Nếu gặp khối đá lớn không đưa được ống vào, có thể phá đá bằng phương pháp khác: dùng thuốc nổ nhưng khống chế mức tối thiểu từ 30-100g cho mỗi ngòi nổ rồi dùng gàu ngoạm đào lên; trường hợp không được gây nổphải dùng máy phá đá có lưỡi đục tất cả nặng 4tấn hoặc

có thể dùng hoá chất

• Nguyên tắc hạ ống vách ở nơi đất cứng: trước khi hạ phải cho đầu khoan đi tiền trạm 1 đoạn nếu cần còn phảiđào rộng thêm ra khoảng 20cm để ống vách bớt cản lực

ổn định của đất trong ống vách không bị trồi

 Khi khoan và hạ ống vách thường xảy ra các trường hợp sau:

• Trong lớp đất cát sỏi ngậm nước, nếu đào tiền trạm cát

sẽ đùn vào làm cho đất xung quanh bị rời rã và tạo

những khe rỗng bên ngoài ống vách Mặc nhiên, đường kính cọc sẽ rộng hơn đường kính danh định, ảnh hưởng

tới khối lượng bêtông đúc cọc sau này Cho nên thường phải bơm thêm nước vào lỗ khoan, tạo độ chênh mực nước trong lỗ khoan cao hơn mực nước ngầm bên ngoài

để khắc phục hiện tượng trên

2.4. Máy khoan vận hành ngược:

 Loại máy này có chu trình hoạt động khép kín liên tục từ khâu đào đất, hút nước và mùn khoan, bổ sung dung dịch khoan

 Các đầu khoan trong máy vận hành ngược cũng có nhiều loại khác nhau tùy theo đất đá Tuy nhiên, việc lựa chọn đầu khoannên căn cứ vào cường độ chịu nén của đất đá

 Các hoạt động đào đất, hút nước và mùn khoan, bổ sung dung dịch khoan, theo nguyên tắc tuần hoàn theo kiểu PS của hãngSalzgitter

 Thực chất công nghệ này là dùng cần khoan để hút dung dịch hỗn hợp mùn mạt khoan và vữa sét bằng nhiều cách khác nhau: máy hút thuỷ lực, erlip, bơm chìm, phun nước vòi xói,

 Chủng loại và tính năng các loại đầu khoan không giống nhau

2.4.1. Nguyên tắc chung:

 Cần khoan rỗng để gắn đầu khoan đồng thời là ống hút mùn khoan Khi đầu khoan hoạt động phá đất trộn lẫn vào nước tạothành mùn khoan, dùng máy hút hoặc nén khí để hút hoặc đẩy mùn khoan vào bể lắng

 Trong công nghệ này, thường dùng các đầu khoan đặc biệt gồm 3 phần cơ bản: phần cố định, phần chuyển động và phần các mũi dao Trục hoặc cần khoan đường kính khoảng 15cm

có tác dụng treo đầu khoan và làm ống hút dung dịch lẫn phôi mạt khoan ra ngoài

2.4.2. Chú ý:

 Khi khoan có thể không cần dùng ống vách mà chỉ cần bơm nước vào lỗ khoan cao hơn mực nước ngầm Trường hợp cần thiết có thể dùng dung dịch bentonite đổ ổn định vách đào

 Trong công nghệ khoan vận hành ngược có thể không dùng ống vách mà dùng áp lực cột nước tĩnh cao hơn MNN để giữ

ổn định cho vách khoan

 Tốc độ khoan tạo lỗ và tốc độ của bàn quay phải điều chỉnh phù hợp loại đất đá và đường kính đầu khoan Nếu quay nhanhquá  hoặc trục khoan sẽ bị rung lắc (đá rắn), hoặc lỗ đáy ốngcủa trục khoan có thể bị tắc đồng thời không đủ thời gian hình thành màng bùn và cũng có thể phá vỡ màng sét đang lọt vào bít những lỗ rỗng trong các hạt đất

 Nếu không đủ đảm bảo ổn định thành vách đào, phải bổ sung vữa sét bentonite hoặc dung dịch CMC, cần cho khoan tạo lỗ

 Tùy theo địa chất có thể sử dụng những loại đầu khoan:

• Đối với đất có trị số SPT N<50, thường dùng loại đầu khoan 4 hoặc 3 cánh hàm, răng bịt hợp kim cứng  trừ đầu khoan bánh răng vì dễ tắc nghẽn

• Đối với đất đá rắn, dùng đầu khoan kiểu bánh răng có tính năng là mũi dao được chế tạo từ hợp kim cứng có khả năng khoan vào đá cường độ tới 70MPa, có khi tới 97MPa Các bánh răng của đầu khoan tạo ra các chuyển động quay cho mũi dao trung tâm và 3 mũi dao vệ tinh Quỹ đạo của các mũi vệ tinh có dạng đặc biệt, đảm bảo các vết xén không trùng nhau, mà chỉ chờm vết sau lên vết trước; đồng thời lùa được phối khoan vào ống rỗng của cần khoan và được hút ra ngoài (vận hành ngược).

• Đối với loại nham thạch mềm hơn, cường độ khoản 30MPa, có thể dùng đầu khoan kiểu gàu ngoạm và đầu khoan kiểu bánh răng

 Trường hợp dùng đầu khoan kiểu bánh răng nếu gặp đá mồ côi

sẽ khó khăn, cho dù ống rỗng của cần khoan dùng tới mức tối

đa khoảng 326mm Do đó thường phải dùng gàu ngoạm hoặc đầu khoan bánh răng đặc biệt để phá đá

 Nếu đá mồ côi nằm tương đối nông, có thể dùng thợ lặn xuốngphá đá, hoặc đóng ống vách và bơm hút nước để phá đá bằng các biện pháp thông thường

 Khi máy hoạt động sẽ không tránh khỏi hiện tượng văng ngang của đầu khoan Vì không dùng ống vách nên đường kính lỗ khoan thường bị rộng hơn so với đường kính thiết kế, khối lượng bêtông sẽ tăng thêm Trong đất rời đường kính lỗ khoan tất nhiên lớn hơn trong đất dính Những đầu khoan có lắp bộ ổn định sẽ tránh được hiện tượng này

 Đầu khoan dạng gầu đất được chuyển ra ngoài từng gầu một

 Trường hợp đất dẻo và ngâm nước dùng đầu khoan kiểu gàu, đất do cánh xén cắt và được gạt vào gàu đến khi đầy được kéo lên đổ ra ngoài.

 Đầu khoan kiểu gầu rất thông dụng đề dào đất Gàu có trọng lượng khá nặng và trang thiết bị các lưỡi xén đất hoặc nhiều mũi dao để phá vật chướng ngại và mở rộng lỗ khoan, nhờ trọng lượng này mà các mũi dao và lưỡi xén khi quay quanh trục khoan sẽ xén đất theo đường cắt nhất định, các mũi dao

có thể tiện đứt rễ cây hoặc phá các tảng chướng ngại vật khác như bêtông, gạch vụn

Hình 12: Máy khoan cọc nhồi kiểu MBC-1, 7

7 Gàu ngoạm 8 Đầu choòng 9 Đầu khoan xoắn

10 Cơ cấu mở rộng chân cọc

HÌNH 13 Máy khoan đất 2.5.2. Chú ý:

 Khi khoan trên cạn, có thể không cần dùng dung dịch khoan hoặc nước để chổng sạt vách hố khoan

 Khi khoan ở nơi có nước mặt hoặc nước ngầm cao, tốt nhất là dùng vữa sét để chống sạt vách hố khoan

 Kết hợp với chống vách bằng vữa sét, gàu khoan xoay có thể khắc phục những khó khăn nếu khoan trong nền đất yếu và cả đất xốp rời mà không cần dùng ống vách

 Do không dùng ống vách và nhiều trường hợp không dùng cả vữa sét, nên rất thông dụng trong các điều kiện địa chất khác nhau, kể cả đất có rê cây, đá tảng, đá mô côi,

 Chỉ khi nào đất có khả năng sạt lở vào lỗ khoan mới chống tạm bằng 1 đoạn ống vách, hạ ống vách bằng cách dùng ống kelly khoá đáy vào đầu ống vách để vặn và ép ống vách xuốngđất

 Về địa chất:

• Nếu khoan trong đất sét, á sét có thể chỉ dùng nước bơm

bổ sung vào lỗ, giữ cố định mực nước trong ống cao hơn bên ngoài khoảng 2m  gàu sẽ phát huy toàn bộ năng suất nhưng nếu khoan với tốc độ nhanh thường để

lại vết lõm xoắn ốc trên vách lỗ khoan khó suy ra thể tích bêtông cần theo dõi.

• Trong khi khoan tránh di chuyển gầu nhiều lần và nhấc

hạ gầu quá nhanh để giảm tổn hại cho vách hố khoan doxáo trộn nhiều, hình thành dòng chảy khá mạnh ở giữa gàu khoan và vách đào, đồng thời sinh ra sự chệnh lệch

áp lực giữa 2 không gian trên và dưới gàu khoan

• Có thể kết hợp dùng ống vách trên 1 đoạn ngắn để chống sạt vách.

• Đầu khoan đào đất dạng trục vít thi công hiệu quả trong đất khô, tốc độ đào đất khá nhanh, phoi đất chuyển dịch dọc theo rãnh xoắn của trục vít đi ra ngoài Trường hợp

có nước ngầm có thể dùng kêt hợp với ống vách để khoan

• Tuy nhiên, khi gặp các loại đá mồ côi thường, đầu khoankhó giải quyết mà phải dùng những biện pháp đã nêu trên

 Phải định kỳ thay thế lớp bịt mũi dao khi quá mòn hoặc bị gẫy,nếu không năng suất giảm, đồng thời trục khoan cũng dễ bị mài mòn vì lệch tâm

 Mũi khoan chủ yếu để xén và cắt đất yếu thông thường, nên khi gặp đất chặt hoặc lẫn nhiều cuội sỏi, lưỡi xén hay các mũi dao của gàu khoan dễ bị sứt mẻ hoặc mau mòn, tuy rằng cũng

2.6.2. Biện pháp thi công:

 Mở rộng chân cọc bằng phương pháp khoan thường dùng loại đầu khoan có cánh xén Có 2 loại cánh xén chính:

- Loại xén đất theo hĩnh nón cụt

- Loại xén đất theo hình chỏm cầu