Nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường barret trong xử lý nền móng nhà cao tần

LỜI CÁM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Xây dựng Công trình thủy với đề tài “Nghiên c ứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường Barret trong xử lý nền móng nhà c

LỜI CÁM ƠN

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Xây dựng Công trình thủy với đề tài

“Nghiên c ứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường Barret trong xử lý nền

móng nhà cao t ầng” được hoàn thành với sự giúp đỡ về mọi mặt và tạo điều kiện tốt

nh ất của Đảng uỷ, Ban giám hiệu, phòng Đào tạo SĐH & ĐH, Khoa công trình

cùng các th ầy giáo, cô giáo, các bộ môn, cán bộ công nhân viên phục vụ của

Tr ường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình

Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn

khoa học của luận văn TS Dương Đức Tiến đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình

giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn

Tác giả cũng xin bày tỏ sự cảm ơn đối với các chuyên gia về cọc khoan nhồi và

t ường Barret đã góp ý, cho phép tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực

nghiên cứu trong luận văn này

Tác giả xin chân thành cám ơn Ban QLDA đầu tư và xây dựng quận Hà Đông (Nơi tác giả công tác) đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học

tập công tác

Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ động viên nhiệt tình

từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn

Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do trình độ và điều kiện thời gian có hạn,

luận văn không thể tránh khỏi những tồn tại, hạn chế Tác giả rất mong nhận được

sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp Những điều đó sẽ

giúp ích rất nhiều cho cá nhân tác giả trong việc hoàn thiện và phát triển nghề

nghiệp của bản thân trong những giai đoạn tiếp theo của sự nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà nội, tháng 11 năm 2010

Tác giả

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

1 Tính cấp thiết của đề tài: 7

2 Mục đích của đề tài 8

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 8

4 Kết quả dự kiến đạt được 8

Chương 1 9

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở NƯỚC TA, NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA 9

1 1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nền 9

1.1.1 Xử lý nền bằng cọc gỗ (hoặc tre): 9

1.1.2 Xử lý nền bằng cọc cát: 10

1.1.3 Xử lý nền bằng cọc xi măng đất (cọc trộn dưới đất sâu) 11

1.1.4 Xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn 12

1.1.5 Xử lý nền bằng cọc nhồi 13

1.1.6 Xử lý nền bằng tường barret 13

1.2 Khái niệm chung về móng công trình 14

1.3 Khái niệm chung về móng cọc, cọc khoan nhồi và tường barret 15 1.4 Tình hình thiết kế và thi công cọc khoan nhồi và tường barret 16 1.5 Các tồn tại chung trong việc thiết kế và thi công 17

16 Kết luận 18

Chương 2 19

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 19

2.1 Công tác chuẩn bị 19

2.2 Định vị vị trí đặt cọc 20

2.3 Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite 20

2.3.1 Hạ ống vách 20

2.3.2 Khoan tạo lỗ 22

2.3.2.1 Khoan cọc nhồi bằng máy khoan tuần hoàn thuận: 26

2.3.2.2 Cọc khoan nhồi bằng máy khoan tuần hoàn nghịch: 27

2.3.2.3 Cọc khoan nhồi bằng máy khoan xung kích: 28

2.3.3 Dung dịch bentonite 30

2.4 Xác nhận độ sâu hố khoan và xử lý cặn lắng đáy hố cọc 31

2.4.1 Xác nhận độ sâu hố khoan 31

2.4.2 Xử lý cặn lắng đáy hố khoan 32

2.5 Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép 36

2.6 Lắp ống đổ bê tông 40

2.7 Công tác đổ bê tông và rút ống vách 42

2.8 Một số sự cố và cách xử lý khi thi công cọc nhồi: 47

2.9 Đánh giá công tác thi công cọc khoan nhồi và đề xuất qui trình công nghệ 51

2.9.1 So sánh với các phương pháp xử lý nền khác 51

2.9.2 Đánh giá công tác thi công 52

2.9.3 Đề xuất qui trình thi công hợp lý 54

2.10 Kết luận chương 55

Ch ương 3 57

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRET 57

3.1 Đào móng tường 57

3.2 Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố đào cho tường barret 68

3.3 Đổ bê tông tường barret 68

3.4 Các sự cố đã xẩy ra khi thi công tường barret 70

3.4.1 Sập thành hố đào: 70

3.4.2 Sự cố trong quá trình đổ bê tông: 70

3.5 Đánh giá công tác thi công tường barret và đề xuất qui trình công nghệ 70

3.5.1 Đánh giá công tác thi công 70

3.5.2 Đề xuất qui trình thi công hợp lý 71

3.6 Kết luận chương 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các chỉ số đặc trưng của vữa bentonite 31

Bảng 3.1: Một số loại gầu thùng hãng Bachy 60

Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật của gầu DH6 Hãng Bauer sản xuất 62

Bảng 3.3: Đặc tính dung dịch bentonite 65

DANH MỤC HÌNH VẼ, H ÌNH ẢNH

Hình 2.1: Phương pháp hạ ống vách 22

Hình 2.2: Cấu tạo cần khoan và các loại mũi khoan 23

Hình 2.3: Phương pháp khoan tạo lỗ 24

Hình 2.4: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê 25

Hình 2.5: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê 26

Hình 2.6: Phương pháp nạo vét hố khoan 35

Hình 2.7: Phương pháp thổi rửa hố khoan 36

Hình 2.8 Phương pháp lắp đặt cốt thép 39

Hình 2.9: Lắp ống đổ bêtông, ống thổi rửa 41

Hình 2.10: Gía, ống dẫn vừa được dùng để đổ bê tông 42

Hình 2.11: Phương pháp đổ bê tông 45

Hình 2.12: Phương pháp rút ống vách tạm 46

Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi 55

Hình 3.1: Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo 59

Hình 3.2: Gầu đào thuỷ lực MASAGO 61

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ thi công tường barret 73

M Ở ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong hoàn cảnh hiện nay, nhà cao tầng ra đời là một hệ quả tất yếu của việc tăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá đất cao Thể loại công trình này cho phép có nhiều tầng hay nhiều không gian sử dụng hơn, tận dụng được mặt đất nhiều hơn, chứa được nhiều người và hàng hoá hơn trong cùng một khu đất Nhà cao tầng có thể được xem là cỗ máy tạo ra của cải hoạt động trong nền kinh tế đô thị

Một bộ phận hết sức quan trọng trong các công trình xây dựng nói chung

và nhà cao tầng nói riêng là móng công trình Một công trình bền vững có độ

ổn định cao, có thể sử dụng an toàn lâu dài phụ thuộc vào chất lượng móng công trình Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng được áp dụng khá phổ biến để xây dựng nhà cao tầng trên thế giới và ở Việt Nam vào những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồi đáp ứng được các đặc điểm riêng biệt của nhà cao tầng như:

- Tải trọng tập trung rất lớn ở chân các cột

- Nhà cao tầng rất nhạy cảm với độ lún, đặc biệt là lún lệch vì lún sẽ gây tác động rất lớn đến sự làm việc tổng thể của toàn bộ toà nhà

- Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân

cư, mật độ nhà có sẵn khá dày Vì vậy vấn đề chống rung động và chống lún để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận là một đặc điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhà này

Vì vậy, nghiên cứu biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret trong điều kiện ở Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn cao

2 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài đưa ra Biện pháp thi công cọc khoan nhồi, tường

barret tối ưu trên cơ sở đảm bảo hợp lý về điều kiện kinh tế, kỹ thuật

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Khảo sát đánh giá biện pháp thi công cọc khoan nhồi, cọc barret ở một số công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam, kế thừa các thành tựu KHCN về cọc khoan nhồi, tường barret trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn các biện pháp khả thi để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta

Khi nghiên cứu kế thừa kinh nghiệm nước ngoài, đề tài ưu tiên chọn các giải pháp đã được khẳng định và đưa vào tiêu chuẩn, quy chuẩn hoặc thử nghiệm thành công trên công trình thực tế

4 Kết quả dự kiến đạt được

Đưa ra được biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret hợp lý

Ch ương 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN PHÁ P THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở

N ƯỚC TA, NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA

1 1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nền

Móng cọc đã được sử dụng rất sớm từ khoảng 1200 năm trước, những

người dân của thời kỳ đồ đá mới Thụy Sỹ đã biết sử dụng các cọc gỗ cắm xuống các hồ nông để xây dựng nhà trên các hồ cạn (Sower, 1979) Ngoài ra,

người dân đã biết sử dụng các vật liệu có sẵn như thân cây gỗ đóng thành hàng cọc để làm tường chắn đất, dùng thân cây, cành cây để làm móng nhà Ngày nay, cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung móng cọc ngày càng được cải tiến, hoàn thiện, đa dạng về chủng loại, cũng như phương pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cho từng loại nền móng công trình

Hiện nay, do khoa học phát triển nên có rất nhiều phương pháp được áp dụng vào việc xử lý nền đất yếu bằng móng cọc, tuỳ vào từng loại công trình (cấp công trình, địa hình, địa chất, mật độ dân cư, các công trình liền kề …)

mà ta chọn phương pháp xử lý nền đất yếu bằng loại cọc nào cho phù hợp Sau đây là một số phương pháp chính :

1.1.1 Xử lý nền bằng cọc gỗ (hoặc tre):

Được áp dụng với công trình chịu tải trọng nhỏ như (móng nhà dân, các

tường kè nhỏ, cống nhỏ … )

Cọc gỗ (hoặc tre) chỉ sử dụng được ở những vùng đất luôn ẩm ướt, ngập

nước để không bị mục nước, nếu đóng trong đất khô hoặc khô ướt thay đổi thì

gỗ bị mục nát và làm nền đất yếu đi

Cọc gỗ (hoặc tre) có ưu điểm là tận dụng được vật liệu địa phương, biện pháp thi công đơn giản, giá thành thấp, tiến độ thi công nhanh, thường được

người dân sử dụng để xử lý nền khi làm nhà ở

1.1.2 Xử lý nền bằng cọc cát:

Cọc cát là một giải pháp xử lý nền được áp dụng phổ biến đối với các

trường hợp công trình có tải trọng không lớn trên địa tầng có dạng cơ bản với chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn

Cọc cát có một số đặc điểm sau:

Có tác dụng làm cho độ rỗng, độ ảm của nền giảm đi, trọng lượng thể tích, môdun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên do vậy biến dạng của nền giảm và cường độ nền tăng

Khi xử lý nền bằng cọc cát nền đất được nén chặt lại, do sức chịu tải của nền tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều của nền đất dưới đế móng các công trình giảm đi một cách đáng kể

Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng giữa các cọc

Khi dùng cọc cát quá trình cố kết của nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều

so với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc cứng Khi trong nền có cọc cát thì ngoài tác dụng nén chặt đất, còn làm việc như các giếng cát thoát nước,

nước trong đất có điều kiện thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng của tải trọng ngoài, do đó cải thiện được tình hình thoát nước của nền đất, điều này là không thể có được đối với nền đất thiên nhiên hoặc là đối với nền

có sử dụng các loại cọc cứng Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường kết thúc trong quá trình thi công do đó tạo điều kiện cho công trình mau chóng đạt được đến giới hạn ổn định

Vật liệu dùng cọc cát rất thuận lợi, dồi dào và rẻ hơn nhiều so với các loại vật liệu làm các loại cọc cứng như: gỗ, thép, bê tông, bê tông cốt thép và không bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính xâm thực

Về mặt thi công, cọc cát có phương pháp thi công tương đối đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp

Ở Việt Nam cọc cát đã được áp dụng vào các công trình lớn như:

+ Dự án mở rộng đường Láng – Hoà Lạc đoạn qua các huyện Từ Liêm, Quốc Oai, Thạch Thất, thành phố Hà Nội

+ Dự án đường cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương đoạn nối

từ Tân Tạo đi chợ đệm (KM0+800 đến LM8+200)

+ Dự án xử lý nền các nhà kho chứa sét của nhà máy xi măng Cái Lân, thị

xã Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

Hiện nay hàng loạt các đường cao tốc liên tỉnh đang sử dụng rất thành công theo phương pháp này

1.1.3 Xử lý nền bằng cọc xi măng đất (cọc trộn dưới đất sâu)

Cọc xi măng đất là một phương pháp mới dùng để gia cố nền đất yếu, nó

sử dụng xi măng, vôi … để làm chất đóng rắn, nhờ vào máy trộn dưới sâu để trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn (dung dịch hoặc dạng bột), lợi dụng một loạt các phản ứng hoá học - vật lý xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và

có cường độ nhất định

Phương pháp này thích hợp với các loại đất được hình thành từ các nguyên nhân khác nhau như đất sét bão hoà, bão hoà bùn nhão, đất bùn, đất sét và đất sét bột … Độ sâu gia cố từ 50- :-60m nhưng áì hiệu quả nhất cho độ sâu gia cố từ 15- :-20m và loại đất yếu khoáng vật đất sét có chứa đá cao lanh,

đá cao lanh nhiều nước và đá măng tô thì hiệu quả tương đối cao, gia cố loại

đất tính sét có chứa đá si lic và hàm lượng chất hữu cơ cao, độ trung hoà pH

tương đối thấp thấp

Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong xử lý nền móng và nền đất yếu cho các công trình: Xây dựng giao thông,Thuỷ lợi, Sân bay, Bến cảng … làm tường hào chống thấm cho đê đập, sữa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt cho

mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn …

Phương pháp thi công nhanh, tiết kiệm thời gian thi công đến 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao

Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với án cọc đóng, rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước

1.1.4 Xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn

Cọc bê tông đúc sẵn có hai loại: Cọc bê tông đúc sẵn thông thường và cọc

bê tông đúc sẵn dự ứng lực kéo trước cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có kích thước 0,1 đến 1,0m Ở Việt Nam hay dùng kích thước 0,2 đến 0,4m, mác

bê tông thường được dùng cho cọc là 250- :-300 Kg/cm2, còn với cọc bê tông

dự ứng lực thường dùng 350- :-450 Kg/cm2

Ở Việt Nam hiện nay phương pháp xử lý nền bằng cọc đóng được dùng rất phổ biến, nó được áp dụng cho những công trình có tải trọng không lớn, chiều sâu lớp đất yếu không quá sâu như nhà dân có chiều cao <5 tầng, móng trạm bơm, cống tưới tiêu có qui mô lớn, móng cầu có tải trọng nhỏ …

Chính vì tính ưu việt của cọc bê tông cốt thép mà hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều Công ty sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn với chất lượng, kích cỡ rất đa dạng

Phương pháp tính toán đã được nhiều tổ chức, cơ quan viết các phần mềm chuyên dụng để dùng tính toán cho cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

Biện pháp thi công, hiện nay có khá nhiều biện pháp thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn với các loại máy móc thiết bị đa dạng Vì vậy việc thi công cọc bê tông cốt thép đúc sẵn không gặp nhiều khó khăn, tốc độ thi công nhanh, đảm bảo diều kiện kinh tế kỹ thuật

1.1.5 Xử lý nền bằng cọc nhồi

Cọc nhồi được giới thiệu ở Việt Nam vào năm 1990, kích thước phổ biến (1-:-2)m, chiều sâu (20 -:-70)m

Cọc khoan nhồi hiện nay được ứng dụng khá phổ biến ở Việt Nam, nó

thường được sử dụng để gia cố nền đất yếu có chiều sâu và tải trọng công trình tương đối lớn như các chưng cư cao tầng, các công trình công cộng có chiều cao lớn và tải trọng lớn, địa chất nền phức tạp và các cầu đường bộ mà các phương pháp khác như cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông cốt thép, cọc xi

măng đất hay cọc cát đều không thể giải quyết được

Hiện nay ở Việt nam có rất nhiều công ty mua lại các phần mềm tính toán nên trong thiết kế việc lựa chọn các đơn vị tư vấn cũng rất phong phú

Thiết bị thi công nhỏ gọn, nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật hẹp Không gây ảnh hưởng bất kỳ nào đối với nền móng và kết cấu của các công trình kế cận Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao

Gía thành rẻ hơn các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép nhờ vào khả

năng chịu tải trên mối đầu cọc cao nên số lượng cọc trong móng giảm, do đài cọc nhỏ gọn nên tránh hiện tượng chịu tải trọng lệch tâm

Tuy nhiên thi công cọc nhồi tạo nên môi trường sình lầy, dơ bẩn Chất

lượng cọc tuỳ thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc

1.1.6 Xử lý nền bằng tường barret

Tường barret thường được dùng cho những công trình có tải trọng rất lớn

và các phương pháp xử lý nền khác đều không đáp ứng được yêu cầu Nó

thường được dùng cho những toà nhà cao trên 40m, móng các cầu dẫn lớn … sức chịu tải trên mối đầu cọc từ 600- :-3600 tấn

1.2 Khái niệm chung về móng công trình

Móng là phần công trình kéo dài xuống dưới đáy mặt đất làm nhiệm vụ chuyển tiếp giữa công trình bên trên với nền đất Móng tiếp nhận tải trọng từ công trình và truyền vào đất nền thông qua các phần tiếp xúc của nó với đất Thông thường, khả năng tiếp nhận tải trọng của các loại vật liệu công trình lớn hơn của đất nền rất nhiều, do đó móng thường có kích thước mở rộng hơn

so với công trình bên trên để giảm tải trọng lên nền đến mức đất có thể tiếp nhận được Sự mở rộng này có thể theo bề ngang, theo chiều sâu hoặc cả hai

hướng Sự mở rộng theo chiều ngang làm tăng diện tích tiếp xúc của đáy móng với đất nền do đó làm giảm áp lực đáy móng, trong khi sự mở rộng theo chiều sâu làm tăng diện tích mặt bên với đất do đó làm tăng diện tích ma sát bên Như vậy móng là một bộ phận của công trình có nhiệm vụ đỡ công trình bên trên, tiếp nhận tải trọng công trình và phân phối tải trọng đó vào đất nền thông qua phản lực nền và ma sát bên

Móng thường có hai loại là móng nông và móng sâu:

a Móng nông: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền chủ yếu thông qua diện tích tiếp xúc của đáy móng với đất do đó thường có kích

thước mở rộng theo phương ngang Trong tính toán móng nông, ma sát bên của móng với đất thường bỏ qua sự tồn tại của lớp đất trên mức đáy móng được thay thế bằng tải trọng tương đương với tải trọng của bản thân đất Móng nông có thể được xây dựng cho riêng từng cấu kiện tiếp đất của công

trình được gọi là móng đơn, cho nhiều cấu kiện trong một hướng gọi là móng

băng, cho trên cả hai hướng gọi là móng bè

b Móng sâu: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền thông qua cả diện tích tiếp xúc của đáy móng và thông qua ma sát giữa đất nền và thành bên của móng Móng sâu thông dụng và hay gặp hơn cả là móng cọc, móng tường trong đất

1.3 Khái niệm chung về móng cọc, cọc khoan nhồi và tường barret

Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn

có lớp đất tốt nằm sâu dưới lòng đất Hai loại cọc phổ biến dùng trong móng cọc là cọc chế tạo sẵn và cọc khoan nhồi

Cọc đổ tại chỗ thường gọi là cọc nhồi, có dạng hình tròn đường kính cọc nhồi khoảng 0,6-5,0m Kích thước hay dùng ở Việt Nam trong khoảng 1,0-2,0m

Tường barret là một loại cọc nhồi, không thi công bằng lưỡi khoan hình tròn mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật Tường barret thông thường là có tiết diện hình chữ nhật với chiều rộng từ 0,6m-1,5m và chiều dài từ 2,2m đến 6,0m Tường barret còn có thể có các loại tiết diện khác như: chữ thập (+), chữ T, chữ I, hình ba chạc …

Vật liệu chủ yếu để làm cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông và cốt thép

+ Bê tông dùng cho cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông Mác ≥300, dùng không ít hơn 400kg xi măng PCB 30 cho 1m3 bê tông

+ Cốt thép: thép chịu lực là loại thép có đường kính (16÷32mm) loại AII, AIII; thép đai thường dùng có đường kính (12÷16mm), loại AI, AII

Việc phát triển nhà cao tầng là xu hướng tất yếu của xây dựng đô thị ở

nước ta Xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi có tầng hầm với các lý do:

+ chôn sâu phần móng tạo sự ổn định công trình

+ thêm diện tích sử dụng cho các phần kỹ thuật

+ thực hiện đường lối xây dựng hoà bình không mất cảnh giác với chiến tranh oanh tạc hiện đại

Cọc khoan nhồi và tường barret là giải pháp hữu hiệu khi phải xây dựng các tầng hầm của công trình

1.4 Tình hình thiết kế và thi công cọc khoan nhồi và tường barret

Hiện nay, do việc phát triển của khoa học công nghệ cũng như các biện pháp thi công tiên tiến, việc thiết kế và thi công cọc khoan nhồi đã đạt được những bước tiến nhất định, được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam Nó thường sử dụng để gia cố nền đất yếu có chiều sâu và tải trọng lớn như các chung cư cao tầng, công trình công cộng lớn, công trình cầu dẫn, địa chất nền phức tạp …

Về công tác khảo sát địa chất thuỷ văn công trình: Hiện nay chúng ta vẫn dùng cách khảo sát thu thập số liệu cho các loại cọc đúc sẵn để áp dụng cho cọc khoan nhồi nên không phù hợp trong việc thiết kế và thi công cũng như

chưa dự đoán trước được các sự cố có thể xẩy ra cho cọc khoan nhồi

Về tính toán thiết kế thì trước đây các tiêu chuẩn thiết kế trong nước ta

thường chủ yếu là dựa trên tiêu chuẩn của một số nước, chẳng hạn như 20TCN 21-86 dựa theo tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô, TCXD 195 -1997 dựa theo tiêu chuẩn thiết kế ISO

Về thi công cọc khoan nhồi và tường barret thì ở Việt Nam và trên thế giới có rất nhiều công trình đã được thi công như:

- Công trình cầu Mỹ Thuận dùng cọc khoan nhồi có D=2,5m; sâu 100m, Mác M350

- Công trình cầu Lạc Quần tỉnh Nam Định, dùng cọc có D=1,5m; L=84m, Mác M350

- Chưng cư CT1, Khu đô thị mới Văn Khê, dùng cọc nhồi có

D=1,5m; chiều sâu 60m, M350

- Vietcombank Tower, 98 Trần Quang Khải, Hà Nội có hai tầng hầm

và 22 tầng nổi, dùng tường barret 0,8x2,8m sâu 55m ; Mác bê tông

350 đổ tại chỗ

- Công trình Toà nhà văn phòng 27 Láng Hạ được dùng cọc barret có kích thước 2,8x1,5,43,5m và 2,8x1,0x40,5m

1.5 Các tồn tại chung trong việc thiết kế và thi công

Nước ta thuộc nhóm các nước đang phát triển vì vậy việc thiết kế, thi công các công trình xử lý nền bằng phương pháp móng cọc nhồi và tường barret nói chung còn nhiều vấn đề cần giải quyết:

- Về thiết kế: còn một số sai sót do trình độ chuyên môn chưa cao, đa số các công trình lớn đều thuê chuyên gia Tư vấn nước ngoài (như Cầu Thanh Trì, hầm Thủ Thiêm, hầm Kim Liên … ) Mặt khác tài liệu khảo sát nhiều chỗ còn chưa chính xác dẫn đến thiết kế đôi khi đánh giá sai thực trạng địa chất của nền Vì vậy có thể đưa ra những biện pháp xử lý nền không hợp lý Ngoài

ra việc áp dụng các công nghệ, phần mềm tiến bộ vào trong quá trình thiết kế còn hạn chế

- Về thi công: trình độ nhân lực thi công còn thấp kém, đội ngũ công nhân chủ yếu là công nhân chưa được đào tạo qua trường lớp hoặc đào tạo rất

sơ lược, vừa làm vừa đào tạo Vì vậy dễ dẫn đến sai sót trong quá trình thi công, sản phẩm tạo ra chưa được như mong muốn Cán bộ giám sát thi công lực lượng còn thiếu, kinh nghiệm ít không kiểm soát được hết các tình huống, khi có sự cố thì việc xử lý chậm trễ gây ảnh hưởng đến chất lượng công trình

16 Kết luận

Hiện nay nhân loại đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật và công nghệ Nhiều loại công nghệ mới ra đời và được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, trở thành động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế

và xã hội của nhiều quốc gia Vào cuối thế kỷ XX, công nghệ xử lý nền đất yếu bằng công nghệ thi công mới như cọc nhồi, tường barret như một sự kết hợp hài hoà, nhuần nhuyễn giữa các giải pháp về kết cấu, vật liệu xây dựng và công nghệ thi công Với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và tiến độ thi công nhanh giá thành thấp, các công nghệ xử lý bằng móng cọc đối với kết cấu có tải trọng lớn và rất lớn nhanh chóng được công nhận và áp dụng vào thực tiễn trên khắp thế giới

Việt Nam đã xây dựng nhiều công trình giao thông, dân dụng có qui mô lớn nhiều công trình đó được xử lý bằng cọc khoan nhồi và tường barret một cách có hiệu quả và kinh tế Hiện nay với trình độ kỹ thuật và điều kiện kinh

tế cho phép, xu hướng xử lý nền bằng các loại móng cọc hiện đại cho các công trình xây dựng ngày càng nhiều, hàng loạt các công trình xử lý nền đất yếu bằng móng cọc nhồi đã và đang triển khai như cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh Tuy, Toà tháp Keangnam…

Tuy nhiên đối với công nghệ xử lý nền bằng cọc khoan nhồi và tường barret ở nước ta mới chỉ đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển Phần lớn là dựa vào kinh nghiệm thiết kế và thi công của nước ngoài, chưa có những tổng kết, đánh giá mang tính hệ thống đầy đủ, đặc biệt đối với công trình lớn phải

có sự tham gia của các chuyên gia nước ngoài trong việc thiết kế và thi công Chính vì vậy để áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường barret vào Việt Nam một cách an toàn, nhanh chóng, rộng rãi và hiệu quả thì cần phải có những nghiên cứu sâu sắc phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội của Việt Nam

Ch ương 2 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI

Cọc nhồi là một loại móng cọc thuộc loại móng cọc sâu được thi công ngay tại hiện trường bằng cách đổ bê tông tươi vào hố (lỗ) khoan trước đó So

với các loại cọc khác, lịch sử cọc khoan nhồi tương đối mới Trên thế giới cọc khoan nhồi được thi công từ những năm 1908-:-1920, cọc được khoan có đường kính nhỏ 0,3m; dài 6-:-12m, được thi công bằng máy khoan chạy bằng

hơi nước Cuối những năm 1940-:-1950 công nghệ khoan cọc nhồi đã khá phát triển Người ta có thể khoan mở rộng chân, khoan phá đá, cũng như đã

biết sử dụng dung dịch bentonite để giữ thành hố khoan

Ở Việt Nam cọc khoan nhồi hiện đại được giới thiệu vào những năm

1990, kích thước phổ biến )1-2)m; chiều sâu từ 20-:-70m

Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công cọc khoan nhồi khác nhau, ở đây tác giả chỉ trình bày phương pháp thi công điển hình và hay gặp tại Việt Nam là thi công cọc khoan nhồi theo công nghệ làm lỗ ướt như sau

phương án và lộ trình vận chuyển Phải đảm bảo có đủ diện tích hiện trường

để lắp dựng thiết bị, ngoài ra còn phải thực hiện gia cố mặt đường và nền đất trong khu vực thi công để thuận lợi cho công việc lắp dựng thiết bị và xe cộ đi lại

Phải có biện pháp hạn chế tiếng ồn của động cơ máy nổ, điện khí hoá nguồn động lực

Chuẩn bị đầy đủ hồ sơ địa chất của khu vực thi công, có đầy đủ tài liệu thiết kế cọc nhồi cho mặt bằng công trình như vị trí, cấu tạo, cao độ, cốt thép cọc, thuyết minh hướng dẫn và các yêu cầu về chất lượng

Có đủ số liệu ghi chép tìm hiểu về các tư liệu thử nghiệm, thực hiện về khoan tạo lỗ cũng như khả năng kết quả chịu tải của các cọc khoan nhồi các công trình lân cận quanh vùng đã được thi công trước

Cấp nước, điện thi công, đường ra vào công trình, chuẩn bị vữa bentonite

và bể lắng bentonite, đường thoát nước, nhà tạm công trường

2.2 Định vị vị trí đặt cọc

Đây là 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

Phải dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí đặt cọc Việc định vị được tiến hành trong thời gian dựng ống vách có tác dụng đầu tiên

Vị trí tim cọc từng trụ được xác định trên cơ sở toạ độ của các cọc và hệ mốc thiết kế được giao bằng hệ máy toàn đạc

2.3 Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite

2.3.1 Hạ ống vách

ống vách có tác dụng giữ cho phần vách khoan ở trên không bị sập lại,

ngăn không cho lớp đất trên chui vào hố khoan

ống vách cọc nhồi nên dùng ống thép chuyên dùng có chiều dày 4-8mm, ống vách bằng thép phải có độ cứng nhất định không dễ biến dạng, phía trên ống vách nên bố trí 1– 2 lỗ tràn vữa

ống vách được cấu tạo bằng các ống nối liền, ống ngắn từng đoạn từ 1,5 :- 3m chúng được đào và đặt sâu trong nền Chiều sâu chôn ống vách nên căn

-cứ vào địa chất (từng loại đất) và chiều sâu mức nước ngầm mà quyết định

- Đối với đất sét không nhỏ hơn 1m

- Đối với đất cát không nhỏ hơn 1,5m

Cao độ phần trên ống vách phù hợp với các cao độ của mức vữa bentonite trong ống vách Chiều sâu hố đào nên sâu hơn chiều sâu chôn ống vách khoảng 40-50cm, đường kính hố đào cần rộng hơn đường kính ngoài của ống vách khoảng 80-100cm, trước khi đặt ống vách vào hố đào nên đầm chặt một

lớp đất sét dính dày 40-50cm Kiểm tra cao độ, vị trí rồi đặt ống vách ăn sâu vào lớp đất sét đầm chặt, xung quanh ống vách ta tiếp tục đắp đất sét dính và đầm chặt từng lớp, đỉnh trên của ống vách cao hơn mặt đất khoảng 20-30cm

Tuỳ điều kiện thực tế do ảnh hưởng của nước dâng cao hoặc do điều kiện

đổ bê tông trong nước bị hạn chế mà ống vách có thể đặt cao hay thấp, có thể đặt sâu đến tầng lớp đất không thấm nước, ống vách chỉ được tháo bỏ khi

cường độ bê tông của cọc nhồi ≥25% cường độ thiết kế

Sau khi định vị xong vị trí của cọc thông qua ống vách, quá trình hạ mang ống vách được thực hiện bằng thiết bị rung Để tránh hiện tượng rung ảnh

hưởng tới khu vực xung quanh, trước khi hạ ống vách ta đào sẵn một hố tại vị trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất mặt để giảm thời gian rung Trong quá trình hạ ống vách việc kiểm tra độ thẳng đứng của nó được thực hiện liên tục bằng cách điều chỉnh vị trí của búa rung thông qua cẩu, ống vách được cắm xuống sâu

Hình 2.1: Ph ương pháp hạ ống vách

2.3.2 Khoan tạo lỗ

Sau khi đặt xong ống vách thì người ta đưa máy khoan vào vị trí khoan, vị trí đặt máy phải bằng phẳng, máy phải thăng bằng và thẳng đứng, kiểm tra

máy bằng máy kinh vĩ sao cho chiều đứng cần khoan ở phạm vi sai số <2% Sai số vị trí của đầu mũi khoan và tâm ống vách ≤15mm (đối với khoan xoay), đối với khoan xung kích thì sai số ≤30mm Sau khi điều chỉnh xong,

tuỳ theo loại đầu khoan mà có biện pháp gá giữ làm cho mũi khoan đúng

hướng mà không phát sinh hiện tượng nghiêng lệch hoặc di chuyển vị trí máy khi khoan

Qúa trình khoan được thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm Đất lấy ra khỏi lòng cọc được thực hiện bằng thiết bị khoan đặc biệt, đầu khoan lấy đất

có thể là loại guồng xoắn cho lớp đất sét hoặc là loại thùng cho lớp đất cát Điểm đặc biệt của thiết bị này là cần khoan, cần có dạng anten gồm 3 ống lồng vào nhau và truyền được chuyển động xoay của máy khoan Cần có thể kéo dài đến độ sâu cần thiết

Trong khi khoan do cấu tạo nền đất thay đổi hoặc có khi gặp dị vật đòi hỏi

người chỉ huy khoan phải có kinh nghiệm để xử lý kịp thời kết hợp với một số công cụ đặc biệt như mũi khoan phá, mũi khoan cắt, gầu ngoạm, búa máy

Hình 2.3: Ph ương pháp khoan tạo lỗ

Hình 2.4: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê

Hình 2.5: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê

2.3.2.1 Khoan cọc nhồi bằng máy khoan tuần hoàn thuận:

Khi bắt đầu khoan, trước hết nên cho vào ống vách một lượng vữa bùn (bentonite) hoặc một số tảng đất sét nhất định Tiếp đến nâng mũi khoan lên cao trên bentonite sau đó ép nước vào trong cần khoan (nước sạch) và khuấy thành vữa Khởi động bơm vữa tuần hoàn, chờ cho vữa bùn được khuấy đều rồi khoan từ từ Để cho thành hố khoan không bị lở xuống, áp lực thuỷ tĩnh của vữa bùn trong ống vách tác dụng lên thành vách đất lỗ khoan phải đạt được một trị số nhất định, cao độ vữa bùn trong ống vách phải ở mức độ thích hợp Cao độ vữa bùn trong ống vách phụ thuộc vào hai điều kiện sau đây:

- Phải căn cứ vào giá trị góc ma sát φ:

+ khi φ > 220

thì cao độ cột nước thích hợp là 1-1,5m

+ khi φ ≈ 220

thì cao độ cột nước thích hợp là 1,5-2m + khi gặp hiện tượng cát chảy thì ta lấy cao độ là 3m

Khi bắt đầu khoan nên quay với tốc độ chậm khi đã khoan sâu hơn chân ống vách 1m, đã tạo được một lớp màng bùn vách đất bao quanh lỗ khoan, thì tuỳ theo tình hình mặt cắt địa chất của lỗ khoan mà trở lại với tốc độ khoan bình thường Gặp trường hợp vách đất tơi xốp và phát sinh hiện tượng mất vữa bùn (bentonite) thì lập tức nâng mũi khoan lên, cho thêm đất sét vào hố khoan, sau đó hạ mũi khoan xuống và quay để vữa bùn lấp ngay các lỗ thấm ở thành lỗ, việc khoan sâu lại được tiếp tục như trước Cần kiểm tra quan sát các điều kiện địa chất thực tế của lỗ khoan để quyết định nồng độ vữa bùn thích hợp

Khi khoan vào tầng đất sét nên nên chọn loại đầu mũi khoan nhọn với tốc

độ quay trung bình, bơm có lưu lượng lớn vữa bùn loãng Trường hợp gặp lớp đất cát, đất nhão dễ sụp lở khi khoan nên dùng đầu mũi khoan bằng, khống chế mức ấn xuống và áp lực đầu mũi khoan khi khoan Tốc độ khoan chậm,

lượng bơm lớn, mật độ vữa bùn đặc Trường hợp lớp đất cứng nên dùng loại vữa bùn chất lượng cao, tốc độ khoan chậm, lượng bơm lớn và thực hiện thao tác khoan hai bậc

Mỗi lần khoan 5-8m phải kiểm tra một lần, dùng thiết bị kiểm tra hố khoan chuyên dùng thả xuống hố khoan để kiểm tra Thiết bị kiểm tra hố khoan là các vòng thép được hàn thành một cột lưới thép, đường kính cột lưới thép bằng đường kính lưỡi khoan, khoảng cách giữa các vòng lưỡi thép bằng 3-5 lần đường kính mũi khoan Nếu thả cột lưỡi thép này đến tận đáy lỗ khoan thì coi như lỗ khoan đạt yêu cầu

2.3.2.2 Cọc khoan nhồi bằng máy khoan tuần hoàn nghịch:

- Khi khoan sâu >50m nên dùng phương pháp khí nâng tuần hoàn nghịch

- Đối với lỗ khoan sâu <50m nên dùng phương pháp bơm hút - tuần hoàn nghịch theo trình tự sau: sau khi mũi khoan cắm vào trong ống vách, cho

nước sạch vào đầy bơm chân không, đóng khoá van lại và khởi động bơm chân không, nước sẽ nạp đầy vào bơm vữa bùn, cho máy bơm vữa bùn vận hành, tắt bơm chân không, như vậy chế độ bơm tuần hoàn nghịch được thực hiện Tiếp đó cho mũi khoan quay và từ từ khoan xuống, áp lực vữa bùn ở đầu đẩy yêu cầu phải lớn hơn 200Kpa thì nên điều chỉnh khống chế van đầu

ra giảm bớt lưu lượng ra hoặc mở rộng van nước nhiều lần làm cho áp lực bên trong bơm sẽ trở lại bình thường

Sau khi thực hiện xong chiều sâu khoan của một đoạn cần khoan, ta cho khoan ngừng quay nhưng hệ thống tuần hoàn nghịch vẫn tiếp tục làm việc cho đến khi cặn đáy lỗ khoan được làm sạch ta mới tắt máy bơm vữa bùn và tiếp tục nối dài cần khoan Cần khoan được nối với nhau bằng liên kết mặt bích, giữa hai mặt bích nên có đệm cao su dày 3-5mm Sau khi nối dài cần khoan xong, phải nâng cần khoan lên 200-300mm và khởi động lại hệ thống tuần hoàn nghịch, đo lưu lượng của vữa bùn trở lại bình thường, hạ mũi khoan xuống và tiếp tục công việc khoan

Tốc độ khoan nhanh hay chậm phụ thuộc vào loại đất nền, khoan nền cứng nên theo tốc độ số 1, treo thả sợi cáp thép để sợi cáp rơi sâu trong lỗ khoan Đối với tầng đất dính cho máy khoan làm việc ở tốc độ cấp 2 hoặc 3 Đối với tầng cát hoặc đất có lẫn sỏi cuội … khoan ở tốc độ quay cấp 1, 2 đồng thời phải khống chế chiều sâu ấn xuống của mũi khoan Tại tầng đất có nhiều

nước ngầm thì nền đất cát mịn dễ lở ta nên khoan với tốc độ chậm nhất, cần

tăng tỷ trọng của vữa bùn cũng như áp lực thuỷ đầu trong lỗ khoan

2.3.2.3 Cọc khoan nhồi bằng máy khoan xung kích:

Khoan xung kích thích hợp với các loại đất và các tầng đá phong hoá Song do tác động của lực xung kích chấn động nên đất đá cạnh thành lỗ

khoan rất dễ sụt lở và cũng ảnh hưởng đến quá trình ninh kết hoá rắn của các cọc nhồi đã đổ trước đó Do vậy chỉ khi bê tông cọc nhồi xung quanh đã được 50% cường độ thiết kế thì ta mới tiến hành thực hiện khoan xung kích

Khoan xung kích là trường hợp khoan tốn công, lao động nặng nhọc và phức tạp, máy chuyển dịch nhiều, vì thế nếu không phải là tầng đất cứng thì không nên dùng Trước khi tiến hành khoan, nên cho nhiêu tảng đất sét vào trong ống vách, sau khi làm cho sét nở tơi, ta cho thêm đá mạt, vữa bùn và

nước sạch vào Do xung kích tác dụng nhiều lần nên vữa bùn và đá mạt sẽ trám đầy lỗ vách, chèn chặt các lỗ hổng khiến cho vách lỗ khoan được ổn định Mỗi xung trình không được lớn hơn 1m và khi khoan xung kích đã xuống sâu hơn chân ống vách >3-4m, tuỳ theo điều kiện địa chất mà có thể

tăng xung trình (xung trình là chiều cao rơi của đầu khoan để tạo lực xung kích)

Khi khoan quá chân ống vách >3m nên khoan theo xung trình thấp (≈ 1 m), khoan vào lớp đất tơi và mềm nên cho thêm đá mạt và sét vào trong vữa bùn Gặp lớp đất sét và đất mịn nên chọn xung kích thấp vừa 1-2m, cho thêm

nước sạch hoặc vữa bùn loãng vào vữa bùn trước đó, đồng thời thường xuyên lau sạch bùn dính trên đầu mũi khoan

Gặp tầng cát mịn, cát vừa, cát thô nên chọn xung kích thấp và cẩn thận

hơn khi tháo cặn đáy lỗ khoan

Gặp tầng sỏi cuội nên chọn xung kích cao vừa 2-3m, mật độ vữa bùn :-1,5mm và rất thận trọng khi thực hiện tháo cặn đáy lỗ

1,3-Gặp trường hợp sụt lở lấp lỗ khoan nên thưch hiện xung kích theo xung trình thấp, làm đi làm lại nhiều lần, đồng thời cho thêm đất sét và đá mạt vào trong vữa bùn để mật độ vữa đạt 1,3-:-1,5mm

- Tạo môi trường nặng nâng đất đá vụn khoan nổi lên mặt trên trào ra hoặc hút khỏi hố khoan

Các đặc tính kỹ thuật của bột bentonite:

+ Độ ẩm 9-11%

+ Độ trương nở 14-16 ml/g

+ Khối lượng riêng 2,1 T/m3

+ Độ pH của keo với 5%

+ Giới hạn lỏng Aherberg>400-450

+ Chỉ số dẻo 350-400

+ Độ lọt sàng cỡ 100: 98-99%

+ Độ tồn trên sàng cỡ 74: 2,2 – 2,5%

Dung dịch bentonite có tầm quan trọng đặc biệt với chất lượng hố khoan

do đó phải cung cấp dung dịch bentonite tạo thành áp lực dư giữ cho thành hố khoan không bị sập Cao trình dung dịch bentonite ít nhất phải cao hơn cao trình mực nước ngầm 1–2m thông thường nên giữ cho cao trình dung dịch

bentonite cách mặt trên của ống vách để tăng thêm cao trình và áp lực của dung dịch bentonite nếu cần thiết

Trong quá trình khoan, chiều sâu của hố khoan có thể ước tính nhờ cuộn cáp hoặc chiều dài cần khoan Để xác định chính xác hơn người ta dùng một quả dọi đáy bằng đường kính khoảng 5cm buộc vào đầu thước dây thả xuống

đáy để đo chiều sâu hố đào, phải kiểm tra độ thẳng đứng của cọc thông qua cần khoan Giới hạn độ nghiêng cho phép của cọc không vượt quá 1%

Bảng 2.1 Các chỉ số đặc trưng của vữa bentonite

TT Các đặc trưng kỹ thuật Các chỉ số Ph ương pháp kiểm

< 30ml/30phút Thiết bị đo mất nước

6 Chiều dày màng vữa bùn

mà cần có sự điều chỉnh

Trong thực tế, người thiết kế chỉ qui định địa tầng đặt đáy cọc ít nhất là một lần đường kính của cọc Để xác định chính xác điểm dừng này khi khoan

người ta lấy mẫu cho từng địa tầng khác nhau và ở đoạn cuối cùng nên lấy mẫu cho từng gầu khoan

Người giám sát hiện trường xác nhận đã đạt được chiều sâu yêu cầu, ghi chép đầy đủ, kể cả băng chụp ảnh mẫu khoan làm tư liệu báo cáo rồi cho dừng khoan, sử dụng gầu vét để vét sạch đất đá rơi trong đáy hố khoan, đo chiều sâu hố khoan chính thức và cho chuyển sang công đoạn khác

Cặn lắng hạt thô: Trong quá trình tạo lỗ đất cát rơi vãi hoặc không kịp đưa lên sau khi ngừng khoan sẽ lắng xuống đáy hố, loại cặn lắng này tạo bởi các hạt đường kính tương đối to, do đó khi đã lắng đọng xuống đáy thì rất khó moi lên

Cặn lắng hạt mịn: Đây là những hạt rất nhỏ lơ lửng trong dung dịch bentonite, sau khi khoan tạo lỗ xong qua một thời gian mới lắng dần xuống đáy hố

Các bước xử lý cặn lắng:

Bước 1: Xử lý cặn lắng thô: Đối với phương pháp khoan gầu sau khi lỗ đã đạt đến độ sâu dự định mà không đưa gầu lên vội mà tiếp tục cho gầu xoay để vét bùn đất cho đến khi đáy hố hết cặn lắng mới thôi

Đối với khoan lỗ phản tuần hoàn khi kết thúc công việc tạo lỗ phải mở

bơm hút cho khoan chạy không tải khoảng 10 phút đến khi bơm hút ra không còn thấy đất cát mới ngừng và nhấc đầu khoan lên

Bước 2: Xử lý cặn lắng hạt mịn: Bước này được thực hiện trước khi đổ bê tông Có nhiều phương pháp để xử lý cặn lắng hạt mịn:

- Phương pháp thổi rửa dùng khí nén: Dùng ngay ống đổ bê tông để làm ống xử lý cặn lắng Sau khi lắp xong ống đổ bê tông người ta lắp đầu thổi rửa lên đầu trên của ống Đầu thổi rửa có hai cửa, một cửa được nối với ống dẫn

để thu hồi dung dịch Bentonite và bùn đất từ đáy hố khoan về thiết bị dung dịch, một cửa khác được thả ống ¢45, ống này dài khoảng 80% chiều dài của cọc Khi bắt đầu thổi rửa khí nén được thổi liên tục với áp lực 7kg/cm2 qua đường ống ¢45 đặt bên trong ống đổ bê tông Khi khí nén ra khỏi ống sẽ thoát lên trên ống đổ tạo thành một áp lực hút ở đáy hố đưa dung dịch Bentonite và cặn lắng theo ống đổ bê tông đến thiết bị lọc và thu hồi dung dịch Bentonite Trong suốt quá trình thổi rửa này phải liên tục cấp bù dung dịch Bentonite để đảm bảo cao trình và áp lực của Bentonite lên hố móng không thay đổi Thời gian thổi rửa thường 20-30phút Sau khi ngừng cấp khí nén, người ta thả dây

đo độ sâu, nếu lớp bùn lắng <10cm thì tiến hành kiểm tra dung dịch Bentonite lấy ra từ đáy hố khoan, lòng hố khoan được coi là sạch khi dung dịch ở đáy

hố khoan thoả mãn: Tỷ trọng γ =1,04-:-1,2g/cm3; Độ nhớt η=20-30 giây; Độ pH=9-12 Phương pháp này có ưu điểm là không cần bổ sung thêm thiết bị gì

và có thể dùng cho bất cứ phương pháp thi công nào

- Phương pháp luân chuyển Bentonite: Dùng một máy bơm công suất khoảng 45-60m3/h treo vào một sợi cáp và thả xuống đáy hố khoan nhưng luôn nằm trong ống đổ bê tông, một đường ống đường kính ¢=80-100mm được gắn vào đầu trên của máy bơm và được cố định vào cáp treo của máy

bơm, ống này đưa dung dịch bùn bentonite về máy lọc Trong quá trình luân

chuyển dung dịch bentonite luôn luôn được bổ sung vào miệng hố khoan và

thường xuyên kiểm tra các chỉ tiêu của bùn bentonite bơm ra Khi dung dịch này đạt chỉ tiêu sạch và độ lắng đạt yêu cầu <=10cm và ngừng bơm và kết thúc công đoạn luân chuyển bentonite này

Hình 2.6: Ph ương pháp nạo vét hố khoan

Hình 2.7: Ph ương pháp thổi rửa hố khoan

2 5 Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép

Trong các cọc khoan nhồi các nhà thiết kế chỉ đặt cốt thép tới 1/3 chiều dài của cọc nhưng cũng có thiết kế của Nhật hoặc một số nước khác lại đặt

cốt thép xuống tận đáy Cốt thép thường buộc sẵn thành từng lồng vận chuyển

và đặt lên giá gần hố khoan, sau khi kiểm tra đáy hố khoan nếu lớp bùn cát lắng dưới đáy hố <=10cm thì có thể tiến hành lắp đặt cốt thép Trong gia công cốt thép người ta có thể dùng hàn điện để cố định cốt đai, cốt khung, cốt chủ Khi dùng hàn điện để liên kết phải chú ý đến chất lượng có thể thay đổi hoặc tiết diện thép bị giảm đi Trường hợp cốt thép chịu lực là cốt thép cường độ cao thì không được hàn mà phải nối buộc bằng dây thép mềm 2mm hoặc dùng kẹp chữ U có bắt ốc Việc nối cốt thép phải được tính toán và theo dõi cẩn

thận để tránh rơi mất lồng thép

Về độ dài chia đoạn của lồng thép nếu càng dài càng giảm được số lượng khung thép và đầu nối cốt thép, như vậy càng tiết kiệm được thép và tránh được một số khuyết điểm trong kết cấu Tuy nhiên nếu chia đoạn dài quá thì

dễ gây ra biến dạng hoặc có thể làm bong, tuột các điểm nối, điểm buộc làm cho lớp bảo vệ không đều và thậm chí có khi làm cho khung thép bị trồi lên dẫn đến giảm chất lượng cọc Ngược lại nếu lồng thép làm quá ngắn thì sẽ tốn vật liệu, khi thao tác nối đầu khung thép sẽ tốn nhiều thời gian

Do từng phương pháp thi công khác nhau, phụ thuộc vào kết cấu công trình, thiết bị thi công và mặt bằng xây dựng thường độ dài chia đoạn của lồng thép dao động trong khoảng 8-12m

Cốt thép được hạ xuống hố khoan từng lồng một bằng cần trục và được treo tạm thời trên miệng hố vách bằng cách ngáng qua các đai tăng cường buộc sẵn cách đầu trên của lồng thép khoảng 1.5m Dùng cần trục đưa lồng thép tiếp theo nối với lồng dưới và tiếp tục hạ xuống cho đến khi kết thúc Cốt thép được cố định vào miệng ống vách nhờ các quang treo Trường hợp cốt thép không dài hết chiều dài của cọc thì cần phải chống lực đẩy nổi cốt thép lên khi đổ bê tông bằng cách hàn những thanh thép hình vào ống vách để cố định lồng thép

Khi hạ cốt thép phải tiến hành rất cẩn thận từ từ giữ cho lồng thép luôn thẳng đứng để tránh va chạm lồng thép vào thành hố khoan làm sập thành gây khó khăn cho việc nạo vét thổi rửa

Để đảm bảo độ dày của lớp bê tông bảo vệ thường gắn ở mặt ngoài cốt thép chủ một dụng cụ định vị cốt thép bằng bê tông, bằng chất dẻo hoặc gàn thêm tai thép tròn hay thép bản vào mặt ngoài lồng thép Cự ly theo chiều dài của dụng cụ định vị cốt thép thường từ 3-6m và để tránh lệch tâm số lượng dụng cụ định vị ở mỗi mặt cắt là 4-6 cái

Hình 2.8 Ph ương pháp lắp đặt cốt thép