Thi công cọc khoan nhồi: Các sự cố thường gặp và cách khắc phục

Chia sẻ: Trần đăng Khoa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

898
lượt xem 241
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

- Khái quát công nghệ : Điều kiện địa chất chủ yếu là bùn, cát pha, sét pha, sỏi sạn, mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá 50 cm. Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành trong suốt quá trình khoan. Ông vách được giữ lại không rút lên.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thi công cọc khoan nhồi: Các sự cố thường gặp và cách khắc phục

Thi công cọc khoan nhồi: các sự cố thường gặp và cách khắc phục SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH THI CÔNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI ******* PGS.TS. Nguyễn viêt Trung Đại học Giao thông Vận tải Gồm các chuyên đề sau: 1 - không rút được đầu khoan lên 2 - không rút được ống vách lên trong phương pháp thi công có ống vách 3 - sập vách hố khoan 4 - trồi cốt thép khi đổ bê tông 5 - tụt cốt thép chủ trong công nghệ khoan xoay vách (cầu Đuống) 6 - Các hư hỏng về bê tông cọc khoan nhồi 7 - gặp hang caster khi khoan 1. SỰ CỐ KHÔNG RÚT ĐƯỢC ĐẦU KHOAN CỌC NHỒI LÊN - Khái quát công nghệ : Điều kiện địa chất chủ yếu là bùn, cát pha, sét pha, sỏi sạn, mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá 50 cm. Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành trong suốt quá trình khoan. Ông vách được giữ lại không rút lên. - Diễn biến sự cố: Do một nguyên nhân nào đó như mất điện máy phát, hỏng cẩu.v.v.. làm gián đoạn quá trình khoan cọc, cần phải rút đầu khoan lên ngay ngay sau khi mất điện thì đầu khoan bị kẹt ở đáy lỗ không cẩu lên được cũng không thể nhổ lên được. - Nguyên nhân: Hiện tuợng sập vách phần đất đã khoan duới đáy ống vách chưa kịp hạ xảy ra ngay sau khi mất điện làm nghiêng đầu khoan, đầu khoan bị vướng vào đáy ống vách và bị toàn bộ phần đất sập xuống bao phủ. Do vậy không thể rút đầu khoan lên được.
- Biện pháp xử lý: • Cách 1: Rút ống vách lên khoảng 20 cm sau đó mới rút đầu khoan, sau khi rút được đầu khoan lên rồi sẽ lại hạ ngay ống vâch xuống. • Cách 2: Nếu không thể nhổ được ống vách do ống vách đã hạ sâu, lực ma sát lớn, ta phải dùng biện pháp xói hút . Cách tiến hành như sau: Dùng vòi xói áp lực cao xói hút phần đất đã bị sập và xói sâu xuống dưới đầu khoan mục đích làm cho đầu khoan trôi xuống dưới theo phương thẳng đứng để khỏi bị nghiêng vào thành vách. Sau đó mới cẩu rút đầu khoan. * Lưu ý: Trong suốt quá trình xói hút luôn giữ cho mực nước trong lỗ khoan ổn định đầy trong ống vách để giữ ổn định thành lỗ khoan dưới đáy ống vách. còn tiếp... 2. SỰ CỐ KHÔNG RÚT ĐƯỢC ỐNG VÁCH LÊN TRONG PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÓ ỐNG VÁCH Nguyên nhân: - Do điều kiện đất (chủ yếu là tầng cát). Lực ma sát giữa ống chống với đất ở xung quanh lớn hơn lực nhổ lên ( lực nhổ và lực rung) hoặc khả năng cẩu lên của thiết bị làm lỗ không đủ. Trong tầng cát thì sự cố kẹp ống thường xảy ra, do ảnh hưởng của nước ngầm khá lớn, ngoài ra còn do ảnh hưởng của mật độ cát với việc cát cố kết lại dưới tác dụng của lực rung. Còn trong tầng sét, do lực dính tương đối lớn hoặc do tồn tại đất sét nở v.v... - Ống vách hoặc thiết bị tạo lỗ nghiêng lệch nên thiết bị nhổ ống vách không phát huy hết được năng lực. - Lưỡi nhọn ống vách bị mài mòn lên làm tăng lực ma sát giữa ống vách với tầng đất. - Thời gian giữa hai lần lắc ống dài quá cũng làm cho khó rút ống đặc biệt là khi ống vách đã xuyên vào tầng chịu lực. - Bê tông đổ một lượng quá lớn mới rút ống vách hoặc đổ bê tông có độ sụt quá thấp làm tăng ma sát giữa ống vách và bê tông. Biện pháp phòng ngừa, khắc phục: - Chọn phương pháp thi công và thiết bị thi công đảm bảo năng lực thiết bị đủ đáp ứng nhu cầu cho công nghệ khoan cọc.
- Sau khi kết thúc việc làm lỗ và trước lúc đổ bê tông phải thường xuyên rung lắc ống, đồng thời phải thử nâng hạ ống lên một chút ( khoảng 15 cm) để xem có rút được ống lên hay không. Trong lúc thử này không được đổ bê tông vào. - Khi sử dụng năng lực của bản thân máy mà nhổ ống chống không lên được thì có thể thay bằng kích dầu có năng lực lớn để kích nhổ ống lên. - Trước khi lắc ống lợi dụng van chuyển thao tác, lúc lắc với một góc độ nhỏ làm cho lực cản giảm đi, để cho nó từ từ trở lại trạng thái bình thường rồi lại nhổ lên, và phải đảm bảo hướng nhổ lên của máy trùng với hướng nhổ lên của ống. Nếu ống bị nghiêng lệch thì phải sửa đổi thế máy cho chuẩn. - Nếu phát hiện ra lưỡi nhọn ống vách bị mài mòn phải kịp thời dùng phương pháp hàn chồng để bổ xung. còn tiếp... 3. SỰ CỐ SẬP VÁCH HỐ KHOAN a. Nguyên nhân: - Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái tĩnh: + Độ dài của ống vách tầng địa chất phía trên không đủ qua các tầng địa chất phức tạp. + Duy trì áp lực cột dung dịch không đủ. + Mực nước ngầm có áp lực tương đối cao + Trong tầng cuội sỏi có nước chảy hoặc không có nước, trong hố xuất hiện hiện tượng mất dung dịch. +Tỷ trọng và nồng độ của dung dịch không đủ. + Sử dụng dung dịch giữ thành không thoả đáng. + Do tốc độ làm lỗ nhanh quá nên chưa kịp hình thành màng dung dịch ở trong lỗ. - Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái động: + ống vách bị biến dạng đột ngột hoặc hình dạng không phù hợp.
+ ống vách bị đóng cong vênh, khi điều chỉnh lại làm cho đất bị bung ra. +Dùng gầu ngoạm kiểu búa, khi đào hoặc xúc mạnh cuội sỏi dưới đáy ống vách làm cho đất ở xung quanh bị bung ra. + Khi trực tiếp để bàn quay lên trên ống giữ, do phản lực chấn động hoặc quay làm giảm lực dính giữa ống vách với tầng đất. + Khi hạ khung cốt thép va vào thành hố phá vỡ màng dung dịch hoặc thành hố. + Thời gian chờ đổ bê tông quá lâu ( qui định thông thường không quá 24 h) làm cho dụng dịch giữ thành bị tách nước dẫn đến phần dung dịch phía trên không đạt yêu cầu về tỷ trọng nên sập vách. Ngoài ra còn có một nguyên nhân khá quan trọng khác là áp dụng công nghệ khoan không phù hợp với tầng địa chất. b. Biện pháp phòng tránh và khắc phục: - Các biện pháp đề phòng sụt lở thành hố: Theo các nguyên trên, để đề phòng sụt lở thành hố phải chú ý các việc sau: + Khi lắp dựng ống vách phải chú ý độ thẳng đứng của ống giữ. + Công tác quản lý dung dịch chặt chẽ trong phương pháp thi công phản tuần hoàn. + Khi xuất hiện nước ngầm có áp, tốt nhất là nên hạ ống vách qua tầng nước ngầm. Khi làm lỗ nếu gặp phải tầng cuội sỏi mà làm cho rò gỉ mất nhiều dung dịch thì phải dừng lại để xem xét nên tiếp tục sử lý hay thay đổi phương án. Vì vậy công tác điều tra khảo sát địa chất ban đầu rất quan trọng. + Duy trì tốc độ khoan lỗ theo qui định tránh tình trạng tốc độ làm lỗ nhanh quá khiến màng dung dịch chưa kịp hình thành trên thành lỗ nên dễ bị sụt lở.
+ Cần phải thường xuyên kiểm tra dung dịch trong quá trình chờ đổ bê tông để có giải pháp sử lý kịp thời tránh trường hợp dung dịch bị lắng đọng tách nước làm sập vách. + Khi làm lỗ bằng guồng xoắn, để đề phòng đầu côn quay khi lên xuống làm sạt lở thành lỗ, phải thao tác với một tốc độ lên xuống thích hợp và phải điều chỉnh cho vừa phải thành ngoài của đầu côn quay với cạnh ngoài của dao cắt gọt cho có cự ly phù hợp. + Khi thả khung cốt thép phải thực hiện cẩn thận tránh cho cốt thép va chạm mạnh vào thành lỗ. Sau khi thả khung cốt thép xong phải thực hiện việc dọn đất cát bị sạt lở, thuờng dùng phương pháp trộn phun nước, sau đó dùng phương pháp không khí đây nước, bơm cát v.v... để hút thứ bùn trộn ấy lên, lúc này phải chú ý bơm nước áp lực không đuợc quá mạnh tránh làm cho lỗ khoan bị phá hoại nhiều hơn. + Nếu nguyên nhân sụt lở thành vách do dụng dịch giữ thành không đạt yêu cầu thì biện pháp chung là bơm dung dịch mới có tỷ trọng lớn hơn vào đáy lỗ khoan và bơm đuổi dung dịch cũ ra khỏi lỗ khoan. Sau đó mới tiến hành xúc đất và vệ sinh lỗ khoan. Trong quá trình lấy đất ra khỏi lỗ khoan luôn luôn duy trì mức dung dịch trong lỗ khoan đảm bảo theo qui định cao hơn mực nước thi công 2m. + Nếu nguyên nhân do ống vách chưa hạ qua hết tầng đất yếu thì giả pháp duy nhất là tiếp tục hạ ống vách xuống qua tầng đất yếu và ngập vào tầng đất chịu lực tối thiểu bằng 1m. + Nếu do lực ma sát lớn không hạ được ống vách chính thì dùng các ống vách phụ hạ theo từng lớp xuống dưới để giảm ma sát thành vách. Số luợng ống vách phụ phụ thuộc vào chiều sâu tầng đất yếu.Ông vách phụ trong cùng có chiều dài xuyên suốt và đường kính bằng ống vách chính ban đầu. Các lớp ống vách phụ hạ trước đó có chiều dài ngắn hơn một đoạn theo khả năng hạ được của thiết bị hạ ống vách chịu ma sát trên đoạn đó và có đường kính lớn hơn 10 cm theo từng lớp từ trong ra ngoài. 4. SỰ CỐ TRỒI CỐT THÉP KHI ĐỔ BÊ TÔNG a. TRƯỜNG HỢP TRỒI CỐT THÉP DO ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH RÚT ỐNG VÁCH:
+ Nguyên nhân 1: Thành ống bị méo mó, lồi lõm. Cách phòng ngừa: Kiểm tra kỹ thành trong ống vách nhất là ở phần đáy. Nếu bị biến dạng hoặc méo mó thì phải nắn sửa. + Nguyên nhân 2: Cự ly giữa đường kính ngoài của khung cốt thép với thành trong của ống vách nhỏ quá, vì vậy sẽ bị kẹp cốt liệu to vào giữa khi rút ống vách cốt thép sẽ bị kéo lên theo. * Cách phòng ngừa: Quản lý chặt chẽ cốt liệu bê tông. Cự ly giữa thành trong ống vách và thành ngoài của cốt đai lớn đảm bảo gấp 2 lần đường kính lớn nhất của cốt liệu thô. + Nguyên nhân 3: Do bản thân khung cốt thép bị cong vênh, ống vách bị nghiêng làm cho cốt thép đè chặt vào thành ống. * Cách phòng ngừa: Phải tăng cường độ chính xác ở khâu gia công cốt thép, đề phòng khi vận chuyển bị biến dạng và kiểm tra độ thẳng đứng của ống vách trước khi thả lồng cốt thép. * Cách sử lý sự cố : Khi bắt đầu đổ bê tông thấy phát hiện cốt thép bị trồi lên thì phải lập tức dừng việc đổ bê tông lại và kiên nhẫn rung lắc ống vách , di động lên xuống hoặc quay theo một chiều để cẳt đứt sự vướng mắc giữa khung cốt thép và ống vách. Trong khi đang đổ bê tông, hoặc khi rút ống lên mà đồng thời cố thép và bê tông cùng lên theo thì đây là một sự cố rất nghiêm trọng : hoặc thân cọc với tầng đất không được liên kết chặt, hoặc là xuất hiện khoảng hổng. Cho nên trường hợp này không được rút tiếp ống lên trước khi gia cố tăng cường nền đất đã bị lún xuống. b. TRƯỜNG HỢP CỐT THÉP BỊ TRỒI LÊN DO LỰC ĐẨY ĐỘNG CỦA BÊ TÔNG (ĐÂY LÀ LÀ NGUYÊN NHÂN NHÂN CHÍNH GÂY RA SỰ CỐ TRỒI CỐ THÉP) Lực đẩy động bê tông xuất hiện ở đáy lỗ khoan khi bê tông rơi từ miệng ống xuống (thế năng chuyển thành động năng ). Chiều cao rơi bê tông càng lớn, tốc độ đổ bê tông càng nhanh thì lực đẩy động càng lớn. Cốt thép sẽ không bị trồi nếu lực đẩy động nhỏ hơn trọng lượng lồng thép. • Vì vậy có thể giảm thiểu sự trồi cốt thép nếu hạn chế tối đa chiều cao rơi bê tông và tốc độ đổ bê tông. Chiều cao này có thể không chế căn cứ vào trọng lượng lồng thép. • Mặt khác có thể coi bê tông rơi xuống đáy lỗ khoan là trên nền đàn hồi, vì vậy việc giảm thiểu tốc độ đổ bê tông sẽ làm giảm thiểu phản lực đẩy ở đáy lỗ khoan.
Công nghệ - biện pháp thi công cọc khoan nhồi. I/ Giới thiệu chung: Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng ở trên thế giới và ở Việt Nam. Chúng thường được thiết kế để mang tải lớn nên chất lượng của cọc luôn luôn là vấn đề được quan tâm nhất. Khâu quan trọng nhất để quyết định chất lượng của cọc là khâu thi công, nó bao gồm cả kỹ thuật, thiết bị, năng lực của đơn vị thi công, sự nghiêm túc thực hiên qui trình công nghệ chặt chẽ, kinh nghiệm xử lý khi gặp các trường hợp cụ thể. Ở phần này chúng ta sẽ nghiên cứu chi tiết quá trình thi công cọc khoan nhồi và một số kinh nghiệm với mục đích cung cấp cho các kỹ sư thi công một số kiến thức và kinh nghiệm ban đầu của công nghệ này. Đặc điểm công nghệ và các thiết bị thiết bị thi công cọc khoan nhồi: Trên thế giới có rất nhiều công nghệ và các loại thiết bị thi công cọc khoan nhồi khác nhau. Ở Việt nam hiện nay chủ yếu là sử dụng 3 phương pháp khoan cọc nhồi với các loại thiết bị và quy trình khoan khác nhau như sau: * Phương pháp khoan thổi rửa. (còn gọi là phương pháp khoan phản tuần hoàn). * Phương pháp khoan dùng ống vách. * Phương pháp khoan gầu trong dung dịch bentonite. A. Phương pháp khoan thổi rửa (hay phản tuần hoàn): Xuất hiện đã lâu và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc. Tại Việt Nam một số đơn vị xây dựng liên doanh với Trung Quốc vẫn sử dụng trong công nghệ khoan này. Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất. dung dịch bentonite được bơm xuống để giữ vách hố đào. Mùn khoan và dung dịch được máy bơm và máy nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên đưa vào bể lắng. Lọc tách đung dịch bentonite cho quay lại và mùn khoan ướt được bơm vào xe téc và vận chuyển ra khỏi công trường. Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thường. - Ưu điểm: giá thiết bị rẻ. thi công đơn giản, giá thành hạ. - Nhược điểm: Khoan chậm chất lượng và độ tin cậy chưa cao. B. Phương pháp khoan dùng ống vách: Xuất hiện từ trập niên 60~70 của thế kỷ này ống vách được hạ xuống và nâng lên bằng cách vừa xoay vừa rung. Trong phương pháp này không cần dùng đến dung dịch bentonite để giữ vách hố khoan. Đất trong lòng ống vách được lấy ra bằng gầu ngoạm. Việc đặt cốt thép và đổ bê tông được tiến hành hình thường. - Ưu điểm của phương pháp này là: không cần đến dung dịch benlonitc, công trường sạch, chất lượng cọc đảm bảo. - Nhược điểm của phương pháp này là khó làm được cọc đến 30m, máy cồng kềnh, khi làm việc gây chấn động rung lớn, khó sử dụng cho việc xây chen trong thành phố.
C. Phương pháp khoan gầu: Trong công nghệ khoan này gầu khoan thường ở dạng thùng xoay cắt đất và đưa ra ngoài, cần gầu khoan có dạng ăng ten thường là 3 đoạn truyền được chuyển động xoay từ máy dài xuống gầu đào nhờ hệ thống rãnh. Vách hố khoan được giữ ổn định bằng dung địch betonite. Quá trình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch sét bentonite. Dung dịch sét bentonite được thu hồi lọc và tái sử dụng vừa đảm bảo vệ sinh và giảm khối lượng chuyên chở. Trong quá trình khoan có thể thay các đầu đào khác nhau để phù hợp với nền đất và có thể vượt qua các dị vật trong lòng đất. Việc đặt cốt thép và đổ bê tông được tiến hành trong dung dịch bentonite. Các thiết bị đào thông dụng ở Việt Nam là Bauer (Đức), Soil-Mec (Italia) và Hitachi (Nhật Bản). - Ưu điểm: thi công nhanh, việc kiểm tra chất lượng thuận tiện rõ ràng, bảo đảm vệ sinh môi trường. Ít ảnh hưởng đến công trình xung quanh. - Nhược điểm: thiết bị chuyên dụng, giá đắt, giá thành cọc cao, quy trình công nghệ phải tuân thủ chặt chẽ, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và công nhân phải lành nghề và có ý thức công nghiệp và kỷ luật cao. Do phương pháp này khoan nhanh hơn và chất lượng đảm bảo hơn nên ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp khoan này. còn tiếp Một vài ý kiến: - Với việc hiểu được các phương pháp thi công từ bài trên. Người cán bộ dự toán có thể áp dụng được các mã đơn giá, mã hiệu định mức rất rõ ràng. Không còn tình trạng rất hay gặp trong các hồ sơ dự toán: Sử dụng phương pháp khoan dùng ống vách, nhưng vẫn có đầu việc Sử dụng dung dịch bentonite chống sụt thành hố khoan. - Xem qua phân tích nhược điểm nói trên, căn cứ vào điều kiện cụ thể của công trình (về địa chất, về khả năng huy động thiết bị, lượng chi phí...) có thể chọn phương pháp thi công từ đó đơn giá tương ứng trong bản dự toán. - Dung dịch betonite trong các phương pháp được sử dụng tuần hoàn (lọc tách sử dụng lại), mùn khoan tách ra được chở đi. Hiểu được vấn đề này việc áp dụng đơn giá cho 2 công tác này sẽ rõ ràng. - Phương pháp dùng ống vách, ống được hạ xuống và nâng lên, chấn động rung lớn, tính chi phí hao phí ống vách là rất cần thiết. - Định mức dùng để xác định chi phí (giá) cho công tác khoan cọc nhồi trong tập ĐM dự toán XDCT phần xây dựng số 1776/BXD-VP có mã hiệu AC.3000 cho 2 phương pháp: + AC.31000 Khoan tạo lỗ bằng phương pháp khoan có ống vách (không sử dụng dung dịch khoan) + AC.32000 Khoan tạo lỗ bằng phương pháp khoan xoay phản tuần hoàn (có sử dụng dung dịch khoan). Thi công tầng hầm TOP - DOWN TS. Võ Quốc Bảo là thầy dạy môn kỹ thuật thi công của TA, bài viết về công nghệ thi công Top - Down của thầy Bảo đăng trên tạp chí xây dựng số 4/2000. TA được thầy tặng tuyển tập các bài viết khi còn đi học. Năm 2003 TA được kiểm chứng thực tế các vấn đề
lý thuyết này tại công trình thi công toà nhà Vincom - Bà Triệu. Giờ xin chia sẻ với các bạn theo khía cạnh tìm hiểu các đầu mục công việc để lập dự toán cho đúng, cho đủ. Để ý danh mục công việc, trình tự thi công ở phần Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN" ở bài viết dưới đây sẽ giúp chúng ta hình dung được các đầu công việc phải lập dự toán. Nhà cao tầng thường có một vài tầng hầm để làm tầng kĩ thuật, chứa đựng máy móc thiết bị, hệ thống kĩ thuật và xử lý như: bể nước thô, hệ thống bơm nước, thiết bị lọc, bể nước sạch hệ thống bể chứa phế thải và xử lý, hệ thống biến áp và tủ điều khiển, tủ phân phối điện. Ngoài ra, còn làm kho chứa hàng hóa, vật liệu và gara ô tô. Về góc đọ chịu lực tầng hầm giúp công trình đỡ bớt tải nềnđất phía trên đưa trọng tâm công trình thấp xuống, giúp công trình chịu lực ngang của gió, bão, động đất tốt hơn. Tuy nhiên việc thi công tầng hầm nói riêng và phần ngầm nói chung thường rất khó khăn và là thách thức đối với nhiều nhà thầu. Mỗi công trình đều có những đặc diềm riêng về cấu tạo nền đất, mặt cắt địa chất, chiều cao mực nước ngầm... nên không thể chỉ sử dụng kinh nghiệm mà đòi hòi cần có hiểu biết đầy đủ về khoa học và công nghệ mới đáp ứng được yêu cầu xây dựng của công trình. Như chúng ta đã biết, các phương pháp thi công phần ngầm truyền thống thường dùng tường chắn và hệ thanh chống để dào đất và thi công phần ngầm công trình từ dưới lên mà đại diện của các phương pháp này là: Phương pháp sử dụng tường chắn bằng ván cừ thép (Sheel piles) và hệ thống thanh chống (Bracing System); Phương pháp sử dụng tường chăn Ba rét và hệ thống neo trong đất (Anchors). Các phương pháp này bên cạnh một số ưu điểm thì bộc lộ nhiều nhược điểm cơ bản là tốn kém về kinh tế tiến độ thi công chậm và độ chính xác kém. Công nghệ thi công tầng hầm 'TOP-DOWN' là công nghệ tiên tiến hiện nay. Trong công nghệ này người ta thi công các tầng hầm từ trên xuống (TOP-DOWN). Có nghĩa là người ta thi công kết cấu sàn tầng trệt trước rồi đào đất và thi công tầng ngầm thứ nhất và cứ như vậy tiếp tục các tầng hầm khác, đến tầng ngầm cuối cùng người ta thi công cùng với đài cọc và hệ thống dầm móng. Công nghệ thi công tầng hàm "TOP-DOWN" dựa trên cơ sở săn có của tường vách cứng (Diaphagm Wall) với công nghệ tường Ba rét, sử dụng các sàn tầng trệt và các tầng hầm làm hệ thống chống đỡ tường tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công dầm từ trên xuống dưới. Công nghệ thi công tầng hầm "TOP-DOWNN có những ưu điểm sau: - Không cần dùng hệ thống chống tạm (Bracsing System) để chống đỡ vách tường tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công các tầng hầm. Hệ thanh chống tạm này thường rất phức tạp vướng không gian thi công và rất tốn kém. - Không tốn kém hệ thống giáo chống, coppha cho kết cấu dầm sàn tầng hầm vì thường thi công ngay trên mặt đất. - Khi thi công các tầng hầm đã có sẵn tầng trệt, nên giảm ảnh hưởng xấu của thời tiết. - Tiến đó thi công nhanh, sau khi đã thi công sàn tầng trệt, có thể tách hoàn toàn việc thi công phần thần và thi công phần ngầm. Có thể thi công đồng thời các tầng hầm và kết cấu phần thân. Với nhà có 3 tầng hầm thường tiết kiệm được thời gian thi công từ 5 dấn 6 tháng. Tuy nhiên công nghệ thi công tầng hầm "TOP-DOWN" là một công nghệ mới và phức tạp cần được nghiên cứu kĩ lưỡng.
Một số vấn đề kĩ thuật cần thiết trong thi công tầng bầm theo phương pháp "TOP- DOWN" 1. Cốt thép đỡ tạm: Khi thi công tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN" phải sử dụng các cột thép để đỡ các sàn tầng hầm và nếu thi công kết cấu phần thân đồng thời với thi công tầng hầm thì các cột thép chống tạm này phải chịu được thêm cả 2 sàn tầng 1 và tầng 2 nữa. Số lượng các sàn mà cột thép chống tạm cần phải đỡ sẽ được lấy theo tiến độ thi công phần thân nhà. Các cột thép đỡ tạm sau này sẽ được nhồi và bọc bê tông trở thành những cột chịu lực của công trình. Việc tinh toán các cột này sẽ theo những phương pháp tinh toán và quy định riêng. Trong thực tế người ta dùng thép I có gia cường thép góc hoặc ống thép với khả năng chịu lực từ 200 - 1000 tấn. Các cột thép đỡ tạm phải được đặt đúng vào vị trí các cột chịu lực của công trình và thường được cắm sẵn vào các cọc khoan nhồi từ khi thi công cọc khoan nhồi. 2. Bê tông Do yêu cầu thi công liên tục, phải tháo ván khuôn sớm để tiến hành đào đất thi công tiếp tục phần dưới, nên cần dùng phụ gia để giúp bê tông nhanh chóng đạt được cường độ yêu cầu trong mót thời gian ngăn. Có thể sử dụng các phương pháp sau: - Sử dụng phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo giảm tỉ lệ nước nhưng vẫn giữ nguyên độ sụt yêu cầu làm tăng cường độ của bê tông. - Sử dụng các phụ gia tăng trưởng cường độ nhanh, có thế đạt trên 90% cường độ thiết kế trong vòng 7 ngày. Khi thi công cột và vách cứng, cần phải dùng bê tông có phụ gia trương nở để vá các đầu cột, đầu lõi nơi tiếp giáp với dầm sàn. Phụ gia trương nở nên sử dụng loại khoáng, khi tương tác với nước xi măng tạo ra các cấu tử nở CaOAl2O33CaSo4(31-32)H2O. Hàm lượng phụ gia trương nở thường được sử dụng là từ 5 - 15% của lượng xi măng, không nên dùng bột nhóm hoặc các chất sinh khí để làm bê tông trương nở bới chúng gây ăn mòn cốt thép. Bê tông sàn nơi tiếp giáp với tường tầng hầm nơi có thép chờ vả ở sàn đáy phải được chống thấm bằng những phương pháp hữu hiệu, việc sửa chữa những chỗ bị rò rỉ, thấm sau khi đã thi công bê tông là rất khó khăn và tốn kém. 3. Hạ mực nước ngấm để thi công các tầng hầm: Khi thi công các tầng hầm bằng phương pháp "TOP-DOWN" thường gặp nước ngầm gây khó khăn rất nhiều cho việc thi công, thông thường người ta phải kết hợp cả hai phương pháp là hạ mực nước ngầm bằng ống kim lọc và hệ thống thoát nước bề mặt gồm các mương tích nước. hố thu nước và máy bơm. Việc thiết kế các hệ thống hạ mực nước ngầm và thoát nước này phải được tính toán riêng cho từng độ sâu thi công theo từng giai đoạn. Khi thi công cũng phải coi trọng và luân thủ đúng yêu cầu thiết kế của công tác này. Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN" (các bạn chú ý đầu việc để đưa vào bản dự toán và bản tiến độ trong Microsoft Project nhé) Giả sử có một công trình gồm có 3 tầng hầm. Móng cọc khoan nhồi và cọc Barét đã được thi công các cọc đỡ tạm bằng thép đã được cắm vào cọc khoan nhồi và cọc barét theo đúng thiết kế. Tường vách cứng (Diaphagm Wall) đã được thi công thành một chu vi kín. Ta tiến hành thi công các tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN" theo quy trình sau: Bước 1 : Thi công sàn tầng trệt (cốt 0.00)
- Đào đất để tạo chiều cao cho việc thi công tầng trệt - Ghép ván khuôn dầm sàn tầng trệt - Đặt cốt thép dầm sàn tầng trệt, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách. - Chống thấm cho các mối nối giữa sàn và tường vách - Đổ bê tông dầm sàn tầng trệt - Bảo dưỡng đến khi bê tông sàn tầng trệt đạt cường độ yêu cầu. Bước 2 : Thi công láng hầm thứ nhất - Tháo ván khuôn dầm sàn tầng trệt - Đào đất để tạo chiều cao cho việc thi công tầng hầm thứ nhất. - Ghép ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ nhất. - Chống thấm cho các mối nối giữa sàn tầng hầm thứ nhất và tường vách. - Đặt cốt thép dầm sàn tầng hầm thứ nhất, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách. - Đổ bê tông dầm sàn tầng hầm thứ nhất - Cốt thép ván khuôn và đổ bê tông lõi vách cứng, lồng cầu thang máy, nhồi và bọc cột thép từ tầng hầm thứ nhất đến tầng trệt. Bảo dưỡng đén khi bê tông sàn tầng hầm thứ nhất đạt cường độ yêu cầu Bước 3 : Thi công tầng hầm thứ hai - Tháo ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ nhất - Đào đất để tạo chiều cao cho việc thi công tầng hầm thứ hai - Ghép ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ hai - Chống thấm cho các mối nối giữa sàn tầng hầm thứ hai và tường vách. - Đặt cốt thép dầm sàn tầng hầm thứ hai, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách. - Đổ bê tông dầm sàn tầng hầm thứ hai. - Cốt thép ván khuôn và đổ bê tông lõi vách cứng. lồng cầu thang máy, nhồi và bọc cột thép từ tầng hầm thứ hai đến tầng hầm thứ nhất. - Bảo dưỡng đến khi bê tông sàn tầng hầm thứ hai đạt cường độ yêu cầu. Bước 4 : Thi công tầng hầm thứ ba (tầng đáy) - Tháo ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ hai - Đào đất đến cốt thi công dài cọc - Bê tông lót, chống thấm đáy dài cọc và dầm giằng - Thi công dài cọc và dầm giảng - Bê tông lót và chống thấm cho sàn đáy của tầng hầm, kể cả các mối nối với tường vách. - Đặt cốt thép sàn đáy tầng hầm, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách. - Đổ bê tông sàn đáy tầng hầm. - Cốt thép ván khuôn đổ bê tông lõi vách cứng, lồng cầu thang máy, nhồi và bọc cột thép của tầng hầm cuối cùng. - Bảo dưỡng bê tông sàn đáy tầng hầm. Hướng Nâng Cao Chất Lượng Cọc Khoan Nhồi Trong hơn mười năm qua, công nghệ cọc khoan nhồi đã được áp dụng mạnh mẽ trong
xây dựng công trình ở nước ta. Hiện nay, ước tính hàng năm chúng ta thực hiện khoảng 50 ¸ 70 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đường kính 0,8 ¸ 2,5m, với chi phí khoảng 300 ¸ 400 tỷ đồng. Vì vậy việc tìm ra các biện pháp kinh tế - kỹ thuật để sử dụng móng cọc khoan nhồi có hiệu quả hơn là một vấn đề cần thiết không những chỉ đối với các nhà nghiên cứu mà còn đối với cả các nhà thiết kế, nhà thầu, tư vấn giám sát. Bài viết đề cập đến một số hướng công nghệ nhằm nâng cao chất lượng xây dựng móng cọc khoan nhồi ở nước ta trong thời gian tới. Công nghệ khoan: Hiện nay các nhà thầu ở nước ta đủ khả năng đạt đến độ sâu • khoan 100m và đường kính khoan 2,5m. Đây cũng là phạm vi tối đa xét về tính kinh tế của cọc khoan nhồi. Các nhà thầu có đủ phương tiện để hạ ống vách đường kính 2,5m có chiều dài đến 40 ¸ 50m vào trong nền đất sét có độ chặt trung bình. Công nghệ khoan khô hay trong dung dịch cắt qua các tầng đất khác nhau đã trở thành bình thường đối với các nhà thầu. Độ sâu cần thiết chôn mũi cọc vào đá được thực hiện không có gì khó khăn. Công nghệ đổ bê tông: Các nhà thầu đã đủ phương tiện, thiết bị để đổ bê tông • mác cao, có các phụ gia yêu cầu, tốc độ đổ đảm bảo tiến độ trong các điều kiện thi công khác nhau. Công nghệ đánh giá chất lượng: Chúng ta đã có các công nghệ: Gamma để đánh • giá độ đồng nhất, siêu âm để đánh giá chất lượng, thử động biến dạng nhỏ để đánh giá độ nguyên vẹn và thử động biến dạng lớn để đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi. ở nước ta, việc thử tải bằng hộp Osterberg và công nghệ bơm vữa sau (post - grouting) để nâng cao sức chịu tải cho cọc dài, công nghệ siêu âm để quan trắc hình học lỗ khoan sau khi đào, công nghệ thử tải cọc có gắn thiết bị đã được áp dụng, nhưng còn do nhà thầu nước ngoài thực hiện. Đánh giá sức chịu tải: Việc đánh giá này thường dựa vào các chỉ dẫn thiết kế, • trong đó mặc định sức chịu mũi và ma sát thành bên đạt đến một tỷ lệ nhất định của giá trị giới hạn mà không xét đến ảnh hưởng của chiều dài thân cọc cũng như tính chất cơ lý của lớp đất mang tải mũi cọc. Tỷ lệ thí nghiệm đánh giá sức chịu tải của cọc trên hiện trường rất thấp do bị hạn chế về kinh phí, và chúng ta vẫn chưa mạnh dạn áp dụng các công nghệ thử tải mới như PDA, Osterberg, Statnamic. Một số hướng nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi ở nước ta. Để đáp ứng yêu cầu xây dựng của đất nước thời gian tới, trong xây dựng móng cọc khoan nhồi cần chú ý các hướng sau:
1 - Tăng cường các công nghệ đánh giá chất lượng thi công cọc. Siêu âm truyền qua ống: Cần sử dụng kỹ thuật tomography, tức là dùng 3 - 4 • đầu đo đồng thời và xử lý kết quả thu được theo phần mềm tomography để có được các hình ảnh ba chiều, từ đó dễ dàng xác định được chính xác hơn vị trí và mức độ khuyết tật của cọc. Quan trắc hình học hố khoan sau khi đào: ở cầu Mỹ Thuận công nghệ này đã • được sử dụng và cho kết quả khá tốt, cần được tăng cường sử dụng. Công nghệ thử tải Osterberg: ở nước ta công nghệ này đã được áp dụng khi xây • dựng trụ sở của Vietcombank - Hà Nội vào năm 1995 và cầu Mỹ Thuận năm 1998, nhưng rất tiếc là sau đó không được ủng hộ sử dụng tiếp. Phương pháp này cho kết quả tin cậy và giá thành thấp hơn thử tĩnh truyền thống. Công nghệ thử tải tĩnh động Statnamic: Đây là công nghệ thử tải cọc duy nhất • chưa được sử dụng ở nước ta. Hiện nay công nghệ này được phổ biến khá mạnh ở Mỹ và các nước phát triển khác do tính kinh tế và khả năng nhanh chóng cho kết quả của nó. Thời gian tới chúng ta cần áp dụng công nghệ này, đặc biệt là cho các móng công trình thuỷ công. 2 - Phun vữa sau để tăng sức chịu tải. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi phụ thuộc vào hai thành phần: Sức chịu mũi và ma sát thành bên. Trong thực tế hai thành phần này thường không được huy động đồng thời do các nguyên nhân sau: - Sự không phù hợp về biến dạng giữa sức chịu mũi và ma sát bên xét về quan hệ với các yêu cầu chuyển vị. Thành phần ma sát bên tới hạn đạt được trong các chuyển vị thân cọc tương đối nhỏ so với các chuyển vị cần thiết để huy động được sức chịu mũi tới hạn. Theo AASHTO, 1997 thì ma sát thành bên có thể đạt 50% tới hạn ứng với chuyển vị khoảng 0,2% của đường kính thân cọc (D) và phát huy hoàn toàn trong khoảng 0,5 đến 1,0% D (theo Bruce,1986). Ngược lại, sức chịu mũi đòi hỏi 10 đến 30 lần nhiều hơn chuyển vị thân cọc để huy động cùng một tỷ lệ phần trăm giá trị tới hạn như của thành phần ma sát bên. Điều đó có nghĩa là thành phần ma sát bên đạt đến cường độ tới hạn trước và chuyển sang trạng thái dư trong thời gian sức chịu mũi được huy động. Ngoài ra yêu cầu chuyển vị tải trọng khai thác thường vượt xa giá trị mà sức chịu mũi có thể được huy động. - Vùng mũi cọc thường bị xáo trộn do các quá trình thi công bình thường. Sự xáo trộn đó có thể xảy ra bởi chùng ứng xuất đất do đào phần bên trên, dòng thấm nước ngầm do bị giảm áp lực thuỷ tĩnh hoặc do chuyển động nhanh của các thiết bị đào đất trong quá trình thi công. Sự xáo trộn đất vùng mũi cọc do các quá trình thi công thông thường rất khó hoặc gần như không thể loại trừ được. Các chuyển vị cần thiết để khắc phục sự xáo trộn này và huy động sức chịu mũi thường vượt quá các giới hạn khai thác cho phép. Trong các trường hợp đất chịu tải yếu, vấn đề này còn phức tạp hơn nữa. - Các trình tự và phương pháp thi công có thể để lại đất vụn hoặc đất mềm ở đáy hố đào. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến là: Nói chung không làm sạch kỹ đáy hố đào, sự phân bố không đều các mảnh vụn ở đáy đầu tiên làm giảm diện tích truyền tải của thân cọc lên đất, dung dịch khoan có hàm lượng cát cao, thời gian đặt khung thép và đổ bê tông quá
dài, sự lắng cặn của chính dung dịch khoan tại đáy hố đào. Các yếu tố liên quan đến thi công cũng còn gây tăng chuyển vị cần để huy động sức chịu mũi so với khi mũi được làm sạch. Để khắc phục hiện tượng trên, ở Châu Âu và Mỹ người ta đã ứng dụng phương pháp phun vữa dưới mũi cọc sau khi bê tông thân cọc đã đông cứng, hay còn gọi là phun vữa sau. ở nước ta, tại công trình cầu Mỹ Thuận, nhà thầu CHLB Đức đã sử dụng công nghệ này. Theo tổng kết của Hội nghị phát triển thiết kế và công nghệ mới trong móng sâu Geo - Denver 8/2000 ở Mỹ, người ta cho rằng cả ba loại đất chịu tải ở mũi (đất dính, đất rời và đá nứt nẻ) đều có thể áp dụng công nghệ trên, nhưng với mức độ hiệu quả khác nhau. Trong đất cát và bùn: Nói chung phun vữa sau có hiệu quả rõ rệt làm tăng khả năng chịu tải của mũi cọc. Trong đất sét: Phun vữa sau trong đất sét chỉ có hiệu quả tối thiểu đối với sức chịu mũi nhờ việc cố kết có thể xảy ra trong thời gian đông cứng của vữa. Hiệu quả hơn cả là dùng súng phun vữa hoặc trộn đất sâu phía dưới mũi cọc. Trong đá nứt nẻ: Có thể dùng hiệu quả phun vữa áp lực thấp để lấp kín các khe hở, vết nứt... hoặc trong đá castơ. Về kỹ thuật phun vữa, Có thể chia làm hai loại là phun vữa thấm qua và phun vữa làm chặt. Trên thực tế thường dùng phối hợp, đầu tiên là thấm qua và sau đó là giai đoạn làm chặt. Trong đất dính có thể dùng các kỹ thuật đặc biệt như súng phun vữa hoặc trộn đất sâu phía dưới mũi cọc. Hướng chủ yếu trong thời gian tới là tiếp tục ứng dụng các công nghệ mới để đảm bảo chất lượng vững chắc hơn và nâng cao sức chịu tải. Đó cũng chính là các biện pháp chủ yếu để giảm giá thành cọc khoan nhồi. Hình ảnh gầu đào cọc ba rét, răng gầu, phụ kiện và quy trình cấp bentonite
Trench Cutter - Gầu đào
1. Cutter frame 2. Feed cylinder 3. Mud pump 4. Gear box 5. Cutter wheels 6. Suction box 7. Steering plates 8. Pulley 9. Hydraulic hoses 10. Mud hose Răng gầu
Cutter head: đầu cắt Shock absorber: Ejector plates: Suction box: Flipper tooth: Đường đi của đất đá và quy trình cấp bentonite