Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 36
THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ
ThS. Ngô Ngọc Cường
Phó Trưởng Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung
Tóm tắt: Trong các năm gần đây ở các thành phố lớn xu hướng các nhà dân xây
dựng nhiều tầng ở khu nền đất có khả năng chịu tải nhỏ hoặc xây chen trong khu
dân cư có sẵn thường sử dụng giải pháp nền móng là Cọc khoan nhồi tiết diện
nhỏ hay cọc khoan nhồi mini bê tông cốt thép. Thường cọc khoan nhồi bê tông
cốt thép m
7 trang |
Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 562 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ini có đường kính từ 300 - 600mm, chịu tải trọng lớn, thường từ 30 -
160 tấn trên một đầu cọc. Trên thực tế cọc khoan nhồi mini bê tông cốt thép sử
dụng tốt nhất đối với những nhà nhiều tầng (3 - 10 tầng). Cọc khoan nhồi mini bê
tông cốt thép ổn định hơn cọc ép bê tông cốt thép. Giá thành thì lại chỉ ngang
bằng hoặc rẻ hơn cọc ép bê tông cốt thép, công nghệ thi công không quá phức
tạp. Chính giá thành và chất lượng của cọc khoan nhồi mini bê tông cốt thép đã
đem lại sự lựa chọn đúng đắn cho người sử dụng.
Từ khóa: Cọc nhồi tiết diện nhỏ, thi công cọc nhồi.
1. Đặc điểm cọc khoan nhồi tiết
diện nhỏ
1.1.Ưu điểm
Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa
chất, người thiết kế có thể xác định được
chiều sâu cọc sao cho sức chịu tải của
đất nền tương đương với sức chịu tải do
vật liệu làm cọc. Khả năng chịu tải trên
mỗi đầu cọc cao nên số lượng cọc trong
móng giảm. Vì vậy giá thành sẽ rẻ hơn
các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép
khác. Thêm vào đó, phần đài cọc nhỏ
gọn nên tránh hiện tượng đài consol (đài
cọc chịu tải trọng lệch tâm).
Thiết bị thi công nhỏ gọn nên có
thể thi công trong điều kiện xây dựng
chật hẹp. Không gây bất kỳ ảnh hưởng
nào đối với phần nền móng và kết cấu
của các công trình kế cận.
Độ an toàn trong thiết kế và thi
công cao. Bê tông đổ liên tục từ đáy hố
khoan lên trên nên tránh được tình trạng
chắp nối giữa các cọc. Nhờ thanh dẫn
hướng, độ nghiêng lệch của cọc đảm bảo
nằm trong giới hạn cho phép.
Không có khớp nối như cọc ép, cọc
đóng, đảm bảo truyền tải trọng đúng
tâm, thi công nhanh.
Có thể khoan xuyên tầng đất cứng.
Khi gặp chướng ngại vật hoặc tầng đất
tốt giả định có thể khoan phá để xuống
sâu hơn đến tầng đất chịu lực. Xác định
được địa tầng mà cọc xuyên qua, từ đó
xác định chính xác chiều sâu cọc để
đảm bảo an toàn. Xác định được độ
ngậm của cọc trong các tầng đất tốt.
Cọc khoan nhồi mini có thể khoan tới
lớp đất chịu lực tốt xen kẹp bên trên lớp
đất xấu mà không thể đóng hoặc ép cọc
bê tông cốt thép thông thường. Cọc
khoan nhồi không có mối nối nên giải
quyết được vấn đề lệch tim cọc so với
cọc ép hoặc đóng.
Chiều sâu khoan cọc có thể tới
40m, do đó điều kiện chống lật được loại
bỏ. Chiều sâu khoan cọc đảm bảo do đó
đài móng cũng giảm về kích thước.
Không phải đào bỏ đi phần nền móng
công trình cũ mà vẫn triển khai thi công
được móng cọc khoan nhồi. Khối lượng
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 37
đào đắp đất ít, không ảnh hưởng đến nhà
bên cạnh.
Đường kính cọc tăng giảm và tùy
theo sức chịu tải tính toán: 300, 400,
500, 600,...
Với công trình cần tải trọng lớn
hơn có thể thiết kế mở rộng đáy cọc.
1.2. Nhược điểm
Khó kiểm tra chính xác chất lượng
bê tông nhồi vào cọc sau khi thi công, 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.
2. Quy trình thi công cọc khoan
nhồi tiết diện nhỏ (300; 400;
500mm)
Để đảm bảo chất lượng cọc khoan
nhồi, trong quá trình thi công phải đảm
bảo thực hiện đầy đủ và đúng kỹ thuật
những bước sau:
2.1. Định vị tim cọc
Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để triển
khai, do đặc điểm hiện trường thi công
cọc nhồi rất sình lầy (vì phôi khoan và
dung dịch trộn lẫn) rất dễ làm mất dấu
định vị của các cọc, hoặc thiết bị khoan
di chuyển sẽ làm lệch, phá dấu định vị.
Do vậy cách làm tiện ích nhất như
sau: Chọn hai trục trên bản vẽ vuông góc
tạo thành hệ tọa độ khống chế, 4 mốc
của hệ trục này được gửi lên chỗ an toàn
nhất (có thể ở bên ngoài khu vực xây
dựng). Từ hệ tọa độ này sẽ triển khai xác
định các vị trí tim cọc. Trước khi tiến
hành khoan tại vị trí mỗi tim cọc phải
kiểm tra lại một lần nữa.
Sai số định vị tim cọc sau khi thi
công không được lệch quá 1/3 đường
kính cọc.
2.2. Khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng,
kiểm tra độ sâu
2.2.1. Khoan tạo lỗ
Trước khi khoan tạo lỗ phải kiểm
tra độ thẳng đứng của tháp dẫn hướng
cần khoan để đảm bảo lỗ khoan không bị
xiên lệch quá độ nghiêng cho phép
(1/100).
Kiểm tra độ thẳng đứng của tháp
bằng 2 bọt thủy chuẩn được gắn ở hai
bên thân tháp khoan (trong quá trình
khoan cũng vẫn liên tục phải theo dõi
hai bọt thủy này). Sau khi cân chỉnh
máy xong dùng mũi khoan phá khoan
một đoạn sâu bằng chiều dài ống vách
(ống vách có chiều dài thường là 2-
6m) để chống sạt lở và mất nước trong
khi khoan.
Trong quá trình khoan tạo lỗ, dung
dịch khoan sẽ đi tuần hoàn từ đáy giếng
khoan rồi trồi lên hố lắng và mang theo
một phần mùn khoan nhỏ lên cùng. Nếu
trong quá trình khoan gặp địa tầng thấm
lớn, dung dịch khoan sẽ bị thấm nhanh,
phải nhanh chóng điều chỉnh tỉ trọng của
dung dịch bằng cách hòa thêm vào một
lượng bột sét hoặc bentonite tương thích.
Ngoài nhiệm vụ vận chuyển mùn
khoan lên hố lắng, dung dịch còn có
nhiệm vụ giữ cân bằng thủy tĩnh nhằm
ổn định thành hố khoan. Do đó, trong
mọi trường hợp ngừng thi công do thời
tiết hay phải ngừng qua đêm, người kỹ
thuật phải xác định chắc chắn rằng hố
khoan đầy dung dịch và không bị thấm
đi trong thời gian ngừng thi công.
Trong khi khoan cần kiểm tra
lượng bentonite phù hợp. Đối với cọc
đường kính từ 500mm trở lên thì phải
kiểm tra các chỉ tiêu tính năng của dung
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 38
dịch bentonite bằng các thí nghiệm tỷ
trọng dung dịch, độ nhớt, độ lắng cát
theo tiêu chuẩn TCVN 9395-2012.
2.2.2. Kiểm tra địa tầng
Trước tiên kỹ thuật viên thi công
hoặc kỹ sư giám sát phải đọc kỹ hồ sơ
khảo sát địa chất để nắm rõ địa tầng mô
tả trước khi thi công. Kỹ thuật viên phải
có nhiều kinh nghiệm để nhận biết được
các địa tầng thực tế có thể sai lệch nhiều
hoặc gần đúng như cột địa tầng mô tả
trong hồ sơ khảo sát địa chất ban đầu.
Điều này phải dựa vào tốc độ khoan,
màu sắc dung dịch, thành phần mùn
khoan, mức độ rung, lắc của máy khoan.
Kết quả địa tầng của từng cọc được
ghi rõ trong hồ sơ lý lịch của cọc.
Trong trường hợp địa tầng mô tả ở
lý lịch cọc quá khác biệt với hồ sơ khảo
sát địa chất ban đầu, giám sát thi công
phải báo cho chủ đầu tư và tư vấn thiết
kế biết để có những quyết định cần thiết
(thay đổi chiều sâu cọc).
2.2.3. Kiểm tra độ sâu của hố khoan
Dùng thước dây có treo quả dọi
thả xuống hố khoan sau khi vệ sinh
hố khoan hoặc đo chiều dài của từng
cần khoan (hoặc ống đổ bê tông) để
xác định.
Trong khi khoan một số mùn
khoan còn nằm lại trong hố khoan nên ta
không thể thả dọi để kiểm tra trực tiếp
được, do đó lúc này ta kiểm tra cao độ
hố khoan dựa vào chiều dài và số lượng
cần khoan để tính.
Sau khi dùng gầu khoan lấy hết
mùn khoan lên ta thả dọi để kiểm tra hố
khoan sau đó mới thả lồng thép và ống
đổ bê tông.
Sau khi thả xong lồng thép và ống
đổ bê tông, tiến hành thổi rửa vệ sinh hố
khoan xong ta thả dọi đo cao độ hố
khoan một lần nữa để xác định lại lớp
cặn lắng ở đáy hố khoan phải đảm bảo
nhỏ hơn 10cm.
2.3. Lấy cặn lắng (phôi khoan) ở đáy
hố khoan
Ta dùng mũi khoan có nắp (mũi
khoan lapel) thả xuống tận đáy hố để
xoay nhẹ và kéo đất lên. Sau đó thả lồng
sắt và các ống đổ bê tông được nối
xuống hố khoan.
2.4. Gia công lắp đặt lồng thép
Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để kiểm
tra cốt thép. Đường kính của thép đai,
thép dọc, loại thép đều được kiểm tra bởi
giám sát của hai bên trước khi đưa vào
hố khoan.
Chiều dài phần thép nối chồng giữa
các cốt thép theo thiết kế, thường
khoảng 20d (với d: đường kính cốt thép
dọc). Kiểm tra con kê bảo vệ và neo
lồng thép vào miệng hố khoan.
Với các cọc cần kiểm tra bằng siêu
âm thì phải lắp ống kiểm tra:
+ Ống siêu âm được làm bằng
thép hoặc nhựa PVC có đường kính là
40 - 60mm, chiều dày là 3mm.
+ Bố trí hai ống đối xứng nhau
qua tim cọc suốt chiều dài từ đầu cọc
tới đáy cọc.
+ Ống siêu âm được buộc hay hàn
cố định vào cốt thép chủ để đảm bảo
định vị đúng vị trí và được nối với nhau
bằng măng xông có ren đảm bảo kín khít
tránh bê tông chảy vào làm tắc ống.
+ Trong khi hạ ống siêu âm phải
được bịt kín đầu dưới và hạ tới đâu phải
bơm đầy nước tới đó. Sau khi hạ xong
và bơm đầy nước vào ống ta bịt kín nốt
đầu trên để khi đổ bê tông tránh bê tông
rới vào làm tắc ống.
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 39
2.5. Lắp ống đổ bê tông
Ông đổ bê tông là một ống thép
đường kính từ 114mm đến 138 mm tuỳ
vào đường kính cọc, được nối bởi nhiều
đoạn bằng ren và được thả đến khi cách
đáy hố khoan khoảng 200, miệng ống đổ
được lắp một phiễu để rót bê tông.
Ống đổ bê tông phải được làm sạch
các bùn đất, vữa bê tông còn dính trong
lần đổ trước hoặc trong lúc bảo quản và
di chuyển.
2.6. Vệ sinh hố khoan
Đây là công đoạn quan trọng nhất
trong quá trình thi công cọc khoan nhồi.
Trong quá trình khoan lượng phôi khoan
không thể trồi lên hết. Thêm vào đó, khi
ngừng khoan, những phôi khoan lơ lửng
trong dung dịch sẽ lắng trở lại xuống
đáy hố khoan, hoặc những phôi khoan
có kích thước lớn mà dung dịch không
thể đưa lên khỏi hố khoan được. Vì vậy,
sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế cần
tiến hành vệ sinh hố khoan. Có 2
phương pháp vệ sinh hố khoan:
Phương pháp 1: Phương pháp dùng
khí nén. Dùng ống PVC hoặc ống kim loại
có đường kính từ 60 đến 100mm (càng lớn
càng dễ bơm) đưa vào trong lòng ống đổ
bê tông và xuống tới đáy hố. Dùng khí nén
áp suất cao, thổi ngược dung dịch từ trong
lòng ống đổ ra ngoài.
Trong khi đó, phía ngoài vành
xuyến (khoảng không gian giữa thành
ống đổ và thành giếng khoan), dung dịch
khoan được cấp bổ sung liên tục và di
chuyển vào bên trong ống đổ ra ngoài.
Trong quá trình vận động, dung dịch sẽ
mang các vật liệu còn sót lại trong hố
lên khỏi miệng hố khoan. Quá trình
được tiến hành cho đến khi không còn
cặn lắng lẫn trong dung dịch là được.
Chú ý:
+ Trong quá trình bơm khí nén,
hố khoan phải luôn luôn được cấp dung
dịch đủ nhằm ổn định thành hố khoan.
Phương pháp 2: Phương pháp
bơm ép ngược. Đối với những địa tầng
có tính bở rời, dễ bị sạt lở như địa tầng
cát, á cát, bùn lỏng, ta phải dùng bơm ép
ngược trong quá trình vệ sinh hố khoan.
Dùng máy Diezel bơm ép dung
dịch vào trong ống đổ, luồng dung dịch
này sẽ tuần hoàn trong ống đổ xuống
đáy thoát ra ở miệng dưới của ống đổ
tuần hoàn lên trên trong vành xuyến giữa
ống đổ và thành lỗ khoan, trào ra ngoài
về hố dung dịch. Trong quá trình tuần
hoàn này, dung dịch sẽ mang theo các
vật liệu bở rời lên khỏi hố khoan.
Chú ý: Trong quá trình bơm ép
ngược ta phải kê máng máy và chuẩn
bị dụng cụ đổ bê tông cho đầy đủ. Khi
dừng ép ngược thì phải đổ bê tông
ngay, tránh tình trạng vật liệu bở rời
lắng đọng.
2.7. Đổ bê tông
Đây là điều kiện rất quan trọng
trong thi công cọc nhồi. Người thi công
cũng như giám sát phải tuân thủ theo các
điểm sau:
Cấp phối bê tông phải đúng tiêu
chuẩn, vật liệu không lẫn lộn các loại
tạp chất.
Bê tông được tiến hành đo độ sụt
bằng côn đo tiêu chuẩn đảm bảo độ sụt
là 180 ± 20mm.
Trước khi đổ bê tông phải kiểm tra
dung tích các công cụ đo lường cấp phối
để qui ngược lại lượng bê tông tương
ứng cần thiết.
Thời gian đổ bê tông cho một cọc
không quá 6 giờ (để đảm bảo chất lượng,
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 40
độ đồng nhất và cường độ bê tông suốt
chiều dài cọc). Nếu trong quá trình thi
công đổ bê tông ống bị tắc cần có biện
pháp xử lý nhanh chóng, kể cả thời gian
xử lý thì thời gian đổ bê tông không
được vượt quá giới hạn nêu trên. Trong
trường hợp không xử lý được thì phải
ngừng thi công ít nhất là 24 giờ, sau đó
vệ sinh hố khoan lại một lần nữa (theo 2
phương pháp nêu ở trên) mới tiếp tục đổ
bê tông.
Đối với thi công cọc đường kính từ
400 trở lên cho các công trình lớn trước
khi đổ bê tông ta cần dùng quả bóng
ngăn nước (van trượt). Trước khi đổ bê
tông cần phải kểm tra van trượt hoặc
bong bóng cao su đã được đặt vào miệng
ống đổ. Van trượt hoặc bong bóng cao
su khi để vào miệng ống đổ dùng tay
kéo thử lên xuống nhẹ nhàng không
được lỏng hoặc chặt quá.
Thể tích bê tông đổ vào cọc không
lớn quá 20% thể tích cọc danh định. Nếu
khi đổ thấy lượng bê tông lớn hơn thì tư
vấn giám sát báo cho chủ đầu tư và tư
vấn thiết kế biết để xem xét xử lý.
Những cọc gần nhau thì khi thi
công cọc sau phải chờ cho bê tông cọc
trước đạt tối thiểu là 24 giờ mới tiến
hành khoan.
Chú ý:
+ Khi rút ống đổ: Kỹ thuật viên và
giám sát theo dõi cao độ của mức bê
tông dâng lên trong hố khoan bằng cách
tính sơ bộ lượng bê tông đổ qua từng mẻ
trộn và theo đường kính danh định của
cọc (thực tế đường kính sẽ lớn hơn
20% 40% tùy theo địa tầng khoan
qua). Ống đổ được rút lên sao cho đảm
bảo độ ngập của ống đổ trong bê tông là
1,5m 2m.
+ Khi bê tông dâng lên miệng hố
khoan, lớp bê tông trên cùng thường bị
nhiễm bùn trong quá trình dâng lên. Nên
cho lớp bê tông này trào ra khỏi miệng
hố khoan, bỏ đi cho tới khi xác định
được lớp bê tông kế tiếp đạt yêu cầu thì
ngừng đổ.
2.8. Rút ống vách
Sau khi đổ bê tông xong khoảng
20-30 phút, tiến hành rút ống vách lên.
Kết thúc quá trình thi công cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ.
3. Phương pháp kiểm tra cọc
Số lượng cọc cần kiểm tra sức chịu
tải được quy định dựa trên mức độ hoàn
thiện công nghệ của Nhà thầu, mức độ
rủi ro khi thi công, tầm quan trọng của
công trình, được quy định cụ thể theo
TCVN 9395:2012 nhưng tối thiểu là mỗi
loại đường kính 1 cọc, tối đa là 2% tổng
số cọc. Kết quả thí nghiệm là căn cứ
pháp lý để nghiệm thu móng cọc.
Phương pháp kiểm tra sức chịu tải của
cọc đơn chủ yếu là thử tĩnh (nén tĩnh,
nhổ tĩnh, nén ngang) theo tiêu chuẩn
hiện hành. Đối với các cọc không thể
thử tĩnh được (do điều kiện mặt
bằng,...) thì dùng phương pháp thí
nghiệm động biến dạng lớn (PDA),
Osterberg, Statnamic ...
3.1. Phương pháp kiểm tra bằng nén tĩnh
Theo bản vẽ thi công cọc, đơn vị
thiết kế chọn một số cọc thí nghiệm (số
lượng cọc thí nghiệm phụ thuộc tổng số
cọc trong công trình). Quy định trên 15
cọc thì bắt buộc phải có cọc thí nghiệm.
Trong quá trình thi công các cọc
dự định sau này phục vụ làm neo giằng
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 41
cho thí nghiệm nén tĩnh cọc khác sẽ
được để sắt leo chờ. Nếu mặt bằng thi
công cho phép nén tĩnh bằng chất tải
như cách thông thường đối ép cọc.
3.2. Phương pháp siêu âm
Trong quá trình thi công đơn vị thi
công phải đặt hai ống thép hoặc nhựa
chờ suốt chiều dài cọc phục vụ cho siêu
âm sau này. Đường kính ống siêu âm
phụ thuộc đơn vị thiết kế đưa ra nhưng
thường 40 - 60mm. Ống siêu âm thường
đặt 50% tổng số cọc và sẽ kiểm tra 25%
bất kỳ.
Phương pháp này có thể áp dụng
rộng rãi được nếu khâu quản lý chất
lượng thi công được đảm bảo. Việc
đảm bảo chất lượng thi công loại cọc
này có thể sẽ khó hơn so với loại cọc
khoan nhồi đường kính lớn nên cần
phải làm chủ được công nghệ, bởi vì
nếu làm hỏng thì rất khó sửa chữa hoặc
không sửa chữa được. Tùy điều kiện
kinh tế của chủ công trình mà có những
biện pháp thí nghiệm khác nhau. Với
công trình lớn thường chọn cả hai
phương án.
4. Kết luận
Cọc khoan nhồi là một giải pháp
móng có nhiều ưu điểm. Điều này với
phương pháp cọc đóng, nén tĩnh hoặc
ép neo không thực hiện được. Tổng
giá thành xây dựng của móng cọc
khoan nhồi bê tông cốt thép chỉ tương
đương với tổng giá thành của móng
cọc ép bê tông cốt thép. Đó là điều
kiện đưa đến giải pháp nền móng hợp
lý và kinh tế hơn.
Các công trình đã và đang sử dụng
Cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ ở thành
phố Tuy Hòa tỉnh Phú Yên: Khu đô thị
Hưng Phú; Cao ốc văn phòng Công ty
Pymepharco Phú Yên
BÁO CÁO TỔNG HỢP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Tên công trình:..
Địa điểm:...
1. Số hiệu cọc:...
2. Vị trí cọc X=...... ;Y= ....... Thời tiết:.
3. Bản vẽ số: ..
Ngày khởi công: . Ngày hoàn thành:..
4. Thông tin chung
TT Đặc điểm cọc Thiết kế Thực tế
1 Cao độ tự nhiên, m
2 Cao độ kết thúc đổ BT, m
3 Cao độ đáy cọc, m
4 Cao độ cắt cọc, m
5 Cao độ đỉnh ống vách, m
6 Cao độ đỉnh cốt thép, m
7 Chiều dài cọc, m
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 42
TT Đặc điểm cọc Thiết kế Thực tế
8 Đường kính cọc, m
9 Chiều sâu khoan, m
10 Chiều dài ống vách, m
11 Chiều dài cốt thép, m
12 Thể tích bê tông, m3
13 Chênh lệch bê tông, m3
14 Thời gian khoan tạo lỗ, h
15 Thời gian đổ bê tông, h
16 Tổng thời gian thi công, h
5. Độ lệch tâm x= y=
6. Ghi chú
Kỹ thuật nhà thầu Tư vấn giám sát
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Đình Đức, Lê Kiều. 2004. Kỹ thuật thi công tập 1, NXB Xây dựng Hà Nội,
254 trang.
[2] Nguyễn Văn Quảng. 2011. Chỉ dẫn thiết kế và thi công cọc Baret tường trong đất
và neo trong đất, NXB Xây dựng Hà Nội, 94 trang.
[3] Ngô Văn Quỳ. 2001. Các phương pháp thi công xây dựng, NXB Giao thông vận
tải - Hà Nội, 181 trang.
[4] Tiêu chuẩn quốc gia, TCVN 9395:2012. Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- thi_cong_coc_khoan_nhoi_duong_kinh_nho.pdf