Phần 3 Đo đạc, Định vị cầu
5.2.1. Sản xuất các loại cọc
5.2.1. Sản xuất các loại cọc
5.2.1.1. Cọc gỗ
5.2.1.1.1. Yêu cầu chất lượng gỗ cọc
Gỗ để làm móng cọc cho mố, trụ cầu thường là loại gỗ dẻ, thông, muồng, tràm,v.v..Cây gỗ để làm cọc phải thẳng, độ cong một chiều của cây gỗ không được quá
1% chiều dài. Không dùng các cây gỗ cong theo hai chiều.
Đường kính thân cây gỗ thay đổi không được quá 1cm trên một 1m dài thân.
Thường dùng loại cây gỗ có đường kính 20 - 32cm làm cọc. Đường kính thân cây gỗ ở
đầu nhỏ không được bé hơn 18cm. Khi tính toán lấy đường kính trung bình cộng của hai
đường kính đầu to và đầu nhỏ cây gỗ. Cây gỗ phải rắn và không có tật. Đối với loại cọc
đóng làm dàn giáo, với chiều dài tự do không lớn, phải dùng loại gỗ nhóm 3.
Riêng đối với các cọc gỗ định vị khung dẫn hướng để đóng các cọc khác, cần ưu tiên chọn các cọc gỗ tốt nhất trong số gỗ được cung cấp, nếu cần có thể đẽo tròn để đảm bảo dạng hình trụ của cọc.
2 5.2.1.1.2. Sản xuất cọc
Cọc gỗ có hai dạng :cọc đơn (làm bằng một thân cây ), và cọc tổ hợp (ghép từ 3 ữ 4 thân cây). Thân cây gỗ làm cọc được chặt hết cành, đẽo hết mấu và róc vỏ. Nên sản xuất cọc có chiều dài lớn hơn chiều dài theo thiết kế khoảng 0.2 ữ 0.5m, để sau này cắt bỏ phần đầu cọc bị toè trong lúc đóng.
Mũi cọc đẽo vát thành hình chóp 3 hay 4 mặt (hình 5.2.1, a), mũi nhọn nằm đúng trên trục cọc. Chiều dài đoạn đẽo vát nhọn lấy tuỳ theo độ chặt của nền đất, thường bằng 1.5 đến 2 lần đường kính đầu dưới cọc. Để tránh mũi cọc bị dập nát khi đóng, phải đẽo từ
đầu mũi cọc trên một đoạn dài 10m. Trường hợp đất nền rắn chắc,có thể làm vỏ chụp thép đầu mũi cọc (hình 5.2.1, b).
Đối với cọc đóng vào tầng đất mềm yếu, có thể ốp thêm vào đoạn dưới của cọc những khúc gỗ ốp một tầng, hoặc hai tầng (hình 5.2.1,c).
Đầu trên của cọc được cắt phẳng và vuông góc với trục thân cọc. Khi dùng búa hơi
đơn động, hay búa trọng lực để đóng cọc, thì đầu cọc cần gọt nhỏ bớt để đủ lồng vòng đai thép, giữ đầu cọc khỏi nứt vỡ. Vòng đai này được hàn từ thép bản, mặt cắt khoảng 50ì12mm đến 100ì20mm. khi đóng cọc bằng búa hơi song động, có kèm theo chụp đầu cọc, thì không cần làm vành đai đầu cọc.
Khi cần thiết có thể nối hai cây gỗ để làm cọc đủ dài. Tại chỗ nối, đường kính của hai đoạn cọc phải bằng nhau và không nhỏ hơn 20cm. Mặt phẳng khe nối phải thật phẳng và vuông góc với trục dọc cọc. Liên kết mối nối cọc có nhiều kiểu : lập lách, dùng sắt ốp (hình 5.2.1 d), dùng thép ống (hình 5.2.1c). Bu lông liên kết có đường kính 19ữ25mm.
Cũng có thể dùng kiểu nối vòng đai (hình 5.2.1f).
H×nh 5.2.1
Vị trí mối cọc phải tuân theo các yêu cầu sau:
- Vị trí mối nối phải ngập sâu trong đất ít nhất 2 m.
- Độ chênh cao của các mối nối của 2 cọc gần nhau trong nhóm cọc ít nhất 0.75m - Trong một mố hay trụ, số mối nối cọc trên cùng một cao độ không được lớn hơn
25% tổng số cọc trong bệ móng.
Kích thước của lập lách, bu lông nối cọc tham khảo bảng 5.2.1
Bảng 5.2.1 Kích thước lập lách và bu lông nối cọc
§êng kÝnh
cọc, cm Lập lách thép Bu lông nối cọc mặt cắt,mm chiều dài,cm đường kính,
mm chiều dài,
cm khoảng
cách, cm
24 8×85 90 19 26 10
26 10×85 90 19 28 10
28 10×100 90 19 30 10
Bảng 5.2.2 Đặc trưng mặt cắt cọc tổ hợp
3 Tổ hợp
mặt cắt Diện tích, cm Momen quán tính,
cm4 Bán kính quán tính,
cm Chu vi ,
cm 1 cây gỗ
F1 Bó cọc F 1 cây gỗ
E1 Bó cọc E 1cây gỗ
r1 bó cọc r2 3 cây gỗ
tròn 0.74d2 2.22 d2 0.041 d4 0.423 d4 0.235 d 0.437 d 6.28d 4 cây gỗ
tròn 0.74 d2 2.96 d2 0.043 d4 0.78 d4 0.24d 0.513d 7.33d 4 cọc gỗ
vuông a2 4a2 0.083a4 1.33a4 0.289a 0.578a 8a
Chú thích : d - Đường kính gỗ tròn
a - Cạnh gỗ vuông
Các cọc tổ hợp (bó cọc ) như trong hình vẽ 5.2.2 có thể làm dài đến 25m, ghép từ 3ữ4 thân cây bằng liên kết kiểu lập lách và bu lông φ19ữ25 đặt cách nhau 0.5ữ1.0m, trên
đoạn gần đầu cọc và đoạn gần mũi cọc thì cự ly bu lông gần sát nhau hơn, đén 0.2ữ0.3m.
Các mối nối riêng của các cọc trong bó cọc cần so le nhau ít nhất 1.5m, và không gần nhau ít hơn 6 lần đường kính cây gỗ thân cọc. Sau khi lắp ghép thành cọc tổ hợp, mới vát nhọn mũi cọc, và lắp vỏ chụp thep mũi cọc. Đầu cọc tổ hợp cũng lồng vành đai chung bằng thép. Bảng 5.2.2 cho thấy các đặc trưng mặt cắt cọc tổ hợp.
Khi sản xuất các loại cọc gỗ phải đảm bảo sai số kích thước không lớn hơn quy
định của bảng 5.2.3.
H×nh 5.2.2
Bảng 5.2.3 Sai số cho phép của kích thước cọc gỗ
Tên sai số Sai số cho phép, mm
- Đường kính đầu trên cọc - Chiều dài mũi cọc đẽo vát - Độ lệch của tâm mũi cọc so với trục
dọc thân cọc
- Độ ngiêng của mặt phẳng đầu cọc và khe nối so với mặt ohẳng vuông
góc với trục dọc thân cọc
-20
±30 10
≤ 1%
5.2.1.2. Cọc thép
Các loại cọc thép dùng trong xây dựng cầu gồm : cọc ống thép,cọc ray, cọc ghép bằng các dạng thép chữ I, U. Nói chung chỉ dùng cọc thép trong trường hợp hãn hữu.
Ví dụ khi đóng sâu 15ữ20m vào đất sỏi sạn.
5.2.1.2.1. Cọc ống thép
làm bằng ống thép có đường kính D khoảng 250ữ600mm, Chiều dày thành ống δ khoảng 8ữ14mm. Khi cần đóng các cọc dài có thể sản xuất từng phần đoạn cọc có chiều
4 dài phù hợp khả năng vận chuyển, cẩu lắp, sau đó ghép nối các đoạn cọc trước hoặc sau lúc đóng. Mối nối các đoạn cọc có các bản thép nốỉ bên ngoài và mối hàn điện tại công trường.Đối với các ống thép có D< 450mm có thể bịt mũi cọc bằng vỏ thép hình nón hàn từ thép bản.
5.2.1.2.2. Cọc ống thép xoắn ốc
gồm một ống thép có đầu dưới hàn với cánh thép xoắn ốc làm tăng khả năng chiụ lực của cọc xoắn ốc từ 10 đến 15 lần so với cọc ống thép thường có cùng độ dày và đường kính.
Cấu tạo cánh xoắn ốc được chọn tuỳ theo đất nền : đối với đất rắn chắc, dùng loại cánh xoắn ốc có bán kính nhỏ, nhưng bước xoắn dài (hình 5.2.3a) ; đối với đất nền mềm yếu, dùn loại cánh xoắn ốc có bán kính lớn, nhưng bước xoắn ngắn (hình 5.2.3b); đối với đất rắn chắc thì ở mũi cọc và đầu cọc có khoan các lỗ nhỏ (hình 5.2.3c) để kết hợp xói nước trong quá trình đóng cọc.
H×nh 5.2.3 5.2.1.2.3. Cọc ray
thường làm từ các thanh ray cũ, dưới dạng cọc đơn hoặc cọc tổ hợp với liên kết hàn ghÐp (h×nh 5.2.4).
5.2.1.2.4. Cọc thép hình
thường ghép từ các thép hình chữ I (hình 5.2.5). Mối nối cọc dùng liên kết bu lông hay liên kết hàn.
5.2.1.3. Cọc bê tông cốt thép 5.2.1.3.1. Cọc đặc bê tông cốt thép
nên chế tạo tại nhà máy hoặc xưởng chuyên dụng. Trường hợp ở xa xôi không thuận tiện chuyên chở có thể chế tạo cọc bê tông cốt thép ngay tại công trường dưới dạng cọc
đăc vuông hay chữ nhật, có chiều dài từng phân đoạn phù hợp với chiều cao cẩu và năng lực của thiết bị cẩu trục và các điều kiện thi công khác. Đặc trưng cọc ghi ở bảng 5.2.4.
Bảng 5.2.4 Cọc bê tông cốt thép mặt cắt đặc Loại cọc Mặt cắt, cm Chiều dài cọc, m
5 8 12 13 15 16 20
Trọng lượng, T
Cọc BTCT thường 30ì30 1.20 1.84 2.74 - - - -
35×35 - 2.50 3.71 4.03 4.95 - -
40×40 - - - 5.28 6.45 - -
Cọc BTCT dự ứng lực 30ì30 1.20 1.84 2.74 2.96 3.41 - - 35×35 - 2.50 3.71 4.03 4.64 4.95 6.11
40×40 - - - 6.45 8.04
5 Cọc bê tông cốt thép thường và dự ứng lực mặt cắt đặc làm bằng bê tông có mác ít nhất là 300.
Khi đúc cọc tại công trường nên bố trí bãi đúc cọc gần nơi đóng cọc và có điều kiện vận chuyển cọc thuận tiện. Trên bãi đúc, làm san đổ bê tông cọc có thể lát ván gỗ kê trên các thanh gối đặt trực tiếp trên đất, cách nhau 0.7ữ1m, sàn ván phải khít, vững và đảm bảo cho cạnh dưới của cọc được thẳng. Khi số lượng cọc phải đúc nhiều, cần lát sàn đúc bằng bê tông dày 10ữ20cm, bên dưới là lớp đệm đá dăm - cát dày 5ữ7cm đầm chặt.
Diện tích mặt sàn đúc cọc tính theo công thức:
F=k.N.t.l.(b+b1 ) (5.2.1) Trong đó:
N - Năng suất bãi đúc cọc (số lượng cọc làm được trong 1 ngày )
t – Thời gian cần để đúc cọc và bảo dưỡng đến khi đạt cường độ thiết kế, ngày.
l - Chiều dài cọc, m b - Chiều rộng cọc, m
b1 - Khoảng cách giữa 2 cọc đúc gần nhau, m
k - Hệ số xét đến đường đi lại và các khoảng trống khác, thường lấy k =1.05
Để tiết kiệm diện tích bãi đúc có thể đúc cọc thành nhiều tầng chồnglên nhau. Khi
đó chỉ được phép đổ bê tông cọc của tầng trên khi bê tông cọc tầng dưới đã đạt 25%
cường độ thiết kế. Công thức tính diện tích sàn đúc cọc trong trường hợp này là : )
b b .(
l n .
t t ) 1 n [(
kN
F= − 1+ + 1 (5.2.2)
Trong đó : k = 1.1
n - Số tầng cọc được đúc chồng lên nhau.
t1 - Thời gian cần thiết để bê tông đạt 25% cường độ thiết kế.
Khi đúc cọc theo phương pháp xen kẽ nhiều tầng (hình 5.2.6) thì ở mỗi tầng lúc đầu chỉ đúc một nửa số cọc (cách nhau 1 cọc), khi bê tông đã đạt 25% cường độ thiết kế mới dỡ ván khuôn canh của các cọc đúc trước và đúc tiếp một nửa số cọc còn lại vào các khoảng trống giữa các cọc đúc trước. Như vậy công thức 5.2.2 phải được thay bằng :
.l.(b b )
n t t ) 1 n 2 [(
kN
F= − 1+ + 1 (5.2.3)
5.2.1.3.2. Cọ rỗng Bê tông cốt thép
có mặt cắt hình trụ rỗng thường chế tạo trong nhà máy bằng phương pháp quay ly tâm.
Mỗi đốt cọc được đúc dài 8ữ12m. Mối nối cọc theo kiểu mặt bích, được thực hiện tại nhà máy, hoặc tại vị trí đóng cọc, ngay trong quá trình đóng dần từng đốt. Trong bảng 5.2.5 cho đặc trưng loại cọc này.
H×nh 5.2.6
Bảng 5.2.5 Cọc BTCT hình trụ rỗng
6
§êng kính ngoài, m
Chiều dày thành cọc, cm
Chiều dài đốt cọc, m
8 9 10 11 12
Trọng lượng đốt cọc, T
0.4 8 1.7 1.9 2.2 2.4 2.6
0.55 8 2.4 - 3.0 - -
0.60 10 3.4 3.8 4.2 4.6 5.1
Bảng 5.2.6 Vị trí đặt vòng treo đầu cọc Loại cọc Các kích thước xem hình 5.2.7
A B C D
- Cọc BTCT thường
- Cọc BTCT dự ứng lực
0.2L 0.294L
0.6L 0.412L
0.3L 0.294L
0.7L 0.706L Mác bê tông của loại cọc bê tông cốt thép hình trụ rỗng không được thấp hơn 400
Đối với bất kỳ loại cọc bê tông cốt thép nào, ván khuôn gỗ thành cọc chỉ được dỡ khi bê tông cọc đã đạt 25kG/cm2. Ván khuôn thành cọc bằng thép có thể tháo dỡ ngay sau khi đúc xong bê tông cọc nếu hỗn hợp bê tông có tỷ lệ Nước/Xi măng là nhỏ hơn 0.4 và
được đầm kỹ bằng đầm rung.
Bề mặt của ván khuôn, của sàn đúc cọc và của các cọc đã đúc trước đó, phải quét chất nhờn để tránh bám dính với bê tông đúc cọc.
Cốt thép của cọc phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
- Phía gần đầu cọc và gần mũi cọc phải đặt cốt thép đai gần sát nhau hơn các chỗ khác.
- Vòng treo cẩu cọc được đặt cùng lúc với khung cốt thép, vị trí vòng treo xem hình 5.2.7 và bảng 5.2.6.
H×nh 5.2.7
Công tác đổ bê tông đúc cọc được thực hiện liên tục theo hướng từ mũi cọc đến đầu cọc.
Khi bê tông đúc cọc đạt cường độ ít nhất bằng 70% cường độ thiết kế mới được vận chuyển cọc trong phạm vi ngắn(nội bộ công trường), Khi bê tông cọc đạt 100% cường độ thiết kế mới được vận chuyển cọc đi xa và đóng cọc.
Trước khi dùng cọc bê tông cốt thép phải kiểm tra. ở công trường có thể áp dụng các phương pháp kiểm tra sau:
- Vảy nước để phát hiện các đuờng nứt mặt ngoài.
- Dùng thước kẹp cỡ lớn để kiểm tra đường kính trong và đường kính ngoài, cạnh của cọc.
- Dùng êke kiểm tra độ bằng phẳng và độ vuông góc của mặt phẳng đỉnh cọc so với
đường trục dọc thân cọc.
- Kiểm tra tim mũi cọc có nằm trên đường trục dọc thân cọc không.
7 - Dùng dây thép nhỏ và kính phóng đại kiểm tra bề rộng và sâu của vết nứt.
Bề mặt cọc và các mép cọc phải phẳng, vết rỗ và sứt mẻ cục bộ không được sâu quá
10mm.
Sai số cho phép về kích thước cọc ghi trong bảng 5.2.7.