MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………………………………....……..……1
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………….…….....….2
CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG MÓNG TRỤ CẦU VƯỢT SÔNG...…3
CHƯƠNG II. TỔNG QUÁT CÔNG NGHỆ KHOAN CỌC NHỒI………..….7
II.1. Công nghệ thi công khoan cọc nhồi………………………………..…....10
II.1.1. Chuẩn bị thi công…………………………………………….……....….12
II.1.2. Công tác khoan tạo lỗ……………………………………….………....13
II.1.3. Dung dịch khoan…………………………………………….....…….…20
II.1.4. Công tác cốt thép…………………………………………….…..…….22
II.1.5. Công tác đổ bê tông cọc khoan………………………………..……..24
II.1.6. Rút ống vách…………………………………………………..…..…...26
II.2. Các loại thiết bị phục vụ thi công ………………………….……..…..…26
II.3. Sự khác nhau giữa thi công móng trụ cầu và móng trụ nhà………….…27
II.4. Phương án thi công cọc khoan nhồi cho móng trụ cầu vượt sông……...28
CHƯƠNG III. HỆ NỔI VÀ CÁCH BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ KHOAN CỌC NHỒI TRÊN HỆ…………………36
III.1. Hệ nổi, neo giữ hệ nổi………………………………..…………….....…..36
III.1.1. Các thiết bị chủ yếu bố trí trên hệ nổi phục vụ cho quá trình thi công khoan cọc nhồi ……………….36
III.1.2. Các phương án lựa chọn hệ nổi và cách bố trí các thiết bị phục vụ khoan cọc nhồi trên hệ nổi……………43
III.2. Tính toán hệ nổi…………………………………….……………...…….51
III.3. Quy trình thi công cọc khoan nhồi trên mặt nước phục vụ thi công cầu vượt sông……………60
III.3.1. Bước 1…………………………………………………………...…….61
III.3.2. Bước 2…………………………………………………………..……..62
III.3.3. Bước 3……………………………………………………….………..62
III.3.4. Bước 4……………………………………………….…….…………64
III.3.5. Bước 5………………………………………………………………..64
III.3.6. Bước 6 …………………………………………………...…………..65
III.3.7. Bước 7 ……………………………………………………………….65
III.4. Tính toán thiết kế tời điện………………………………………….….85
III.4.1. Tính toán thiết kế tời………………………………………….……..66
III.4.1.I. Xác định hiệu suất pa lăng cáp……………………………..……..66
III.4.1.2. Chọn cáp và chọn các kích thước của tang…………….……….67
CHƯƠNG IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG KHOAN CỘC NHỒI………78
IV.1. Chuẩn bị………………………………………………..……………..78
IV.1.1. Bêtông………………………………………………….……………78
IV.1.2. Cốt thép………………………………………………………..…….80
IV.1.3. Dung dịch Bentonite……………………………………...….…….80
IV.2. Định vị vị trí tim cọc…………………………………………………..81
IV.3. Hạ ống vách……………………………………………………..…….81
IV.4. Khoan tạo lỗ………………………………………………….………..82
IV.5. Xác nhận độ sâu hố khoan - nạo vét đáy hố………………....……84
IV.6. Hạ cốt thép…………………………………………………………….84
IV.7. Lắp ống đổ bêtông…………………………………………………….85
IV.8. Xử lý lắng cặn đáy hố khoan………………………………..……….85
IV.9. Đổ bêtông………………………………………………………....……87
IV.10. Rút ống vách …………………………………….…………..………88
IV.11. Trộn và thu Bentonite…………………………………………….…..88
IV.12. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi……………………..…….….89
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………….…..…..92
LỜI NÓI ĐẦU
Trong suốt quá trình vừa qua, được sự giúp đỡ tận tình của các thày cô giáo trường Đại học Xây dựng, đặc biệt là sự quan tâm dạy bảo của các thày cô giáo trong khoa Cơ khí Xây dựng cùng với những nỗ lực học tập của bản thân em đã được giao nhận , hoàn thành đồ án tốt nghiệp _môn học cuối cùng trước khi trở thành một kỹ sư.
Hiện nay và trong tương lai, ở nước ta cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, nghành xây dựng đang phát triển với tốc độ nhanh chóng, nước ta đang rất cần có những công nghệ hiện đại, áp dụng những thành quả khoa học kỹ thuật vào công cuộc xây dựng phát triển các đô thị hiện đại, các công trình lớn như nhà cao tầng, cầu cống, sân bay, bến cảng…trong đó việc giải quyết xử lý nền móng cho các công trình lớn là một vấn đề rất quan trọng và cần thiết.Công nghệ thi công khoan cọc nhồi có tác dụng rất hữu ích trong việc xử lý các vấn đề trên. Công nghệ khoan cọc nhồi (cọc đổ bê tông tại chỗ ) có thể giải quyết được các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong nền địa chất phức tạp , ở những nơi mà các loại cọc đóng bằng búa xung kích, búa rung, loại cọc ống thép không thực hiện được hoặc đòi hỏi kinh phí rất cao , tiến độ thi công kéo dài không đảm bảo tiến độ công trình. Công nghệ thi công khoan cọc nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng của nước ta không những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho cả các công trình cảng biển, cảng sông, nhà cao tầng….
Thấy rõ được vai trò quan trọng trong công nghệ thi công khoan cọc nhồi đối với các công trình giao thông, được sự phân công của bộ môn Máy Xây dựng trường Đại học Xây dựng, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo trực tiếp của thày: Th.s …………….. Thảo em đã được nhận làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Giải pháp thi công khoan cọc nhồi trên mặt nước phục vụ xây dựng móng trụ cầu vượt sông”.
Thi công móng trụ cầu là một trong các lĩnh vực phức tạp và tốn kém nhất khi xây dựng các hạng mục trong công trình cầu, đặc biệt đối với những cầu qua sông lớn. Trong điều kiện địa chất phức tạp, giá thành xây dựng móng có thể chiếm tới 35%- 45% tổng giá thành công trình( vật liệu xây dựng móng chiếm 20%-30% phần còn lại chi phí cho nhân lực và trang thiết bị thi công), về phương diện thời gian xây dựng móng cầu thường chiếm quá nửa thời gian xây dựng toàn công trình. Vấn đề đặt ra cần có một giải pháp thi công khoan cọc nhồi phục vụ xây dựng móng trụ cầu một cách đơn giản , hiệu quả nhất cả về chất lượng, kỹ thuật và kinh tế, thời gian thi công nhanh nhất. Do trình độ còn hạn chế, công nghệ khoan cọc nhồi là một lĩnh vực rất rộng , tuy cố gắng hết sức trong việc tìm tòi, thu thập tài liệu thực hiện làm đồ án, nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo , hướng dẫn của các thày cô để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này với kết quả tốt nhất.
Một lần nữa, em xin trân thành cảm ơn các thày cô giáo trường Đại học Xây dựng, khoa Cơ khí Xây dựng, bộ môn Máy Xây dựng, đặc biệt là thày giáo : Th.s …………….. đã tạo điều kiện, trực tiếp giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này.
Em xin trân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG MÓNG TRỤ CẦU VƯỢT SÔNG
Hiện nay ở nước ta đang có rất nhiều công trình thi công cầu vượt sông, nhằm đáp ứng tạo điều kiện thuận lợi một cách tốt nhất cho sự phát triển các ngành kinh tế khác. Thi công móng trụ cầu vượt sông là một lĩnh vực rất phức tạp và tốn kém, nó đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng câù vượt sông.
Khi tiến hành thi công móng ở trên cạn ta cần phải thực hiện các công việc chính như : định vị trí đào hố móng và đặt móng, đào và vận chuyển đất, gia cố thành hố móng, hút nước( trường hợp có nước ngầm), san nền đổ lớp lót đáy và xây dựng móng, sau đó là công tác hoàn thiện gồm lấp đất khe hố móng, thu dọn mặt bằng, tháo dỡ các thiết bị và công trình phụ tạm..
Điều kiện thi công trên nước phức tạp hơn khi xây dựng ở trên cạn như khâu đo đạc và định vị công trình, các phương án vận chuyển vật liệu, trang thiết bị và người từ bờ ra để thi công vòng vây, đào đất xây móng, nội dung và cách tổ chức thi công phức tạp hơn. Cần phối hợp ngay từ đầu với các dự án xây dựng các công trình phụ tạm, phụ trợ, như giàn giáo , cầu tạm… để thực hiện kế hoạch thi công một cách hiệu quả nhất.
CHƯƠNG II
TỔNG QUÁT CÔNG NGHỆ KHOAN CỌC NHỒI
Cùng với sự phát triển các công trình xây dựng có quy mô lớn trong các ngành xây dựng công nghiệp , nhà cao tầng, các công trình giao thông cầu , bến cảng… móng cọc khoan nhồi đã được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong xây dựng cầu đường, bến cảng, các vùng đất khác nhau , đặc biệt là ở những vùng đất yếu địa chất phức tạp . Công nghệ khoan cọc nhồi đã được sử dụng nhiều trong các công trình cầu lớn của nước ta như móng trụ neo móng trụ tháp phần cầu chính cầu Mỹ Thuận, sử dụng 36 cọc khoan nhồi đường kính 250 cm , dài 55-100 m , khả năng chịu tải của cọc là 3900T, cọc xuyên qua địa tầng sét chảy đến sét dẻo mịn, ngàm vào tầng cát chặt 2-3m bằng gầu ngoạm hình bán cầu KD F3 _2400 E(S) của Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và dung dịch Bentonite ; thi công móng mố trụ cầu Lạc Quần (Nam Định) dùng cọc khoan nhồi đường kính 150 cm , dài 85m, khả năng chịu tải của cọc 920-950T, cọc xuyên qua địa tầng sét chảy đến sét dẻo mềm, ngàm vào tầng cát chặt 2-3m thi công bằng máy khoan BS_680_R của Đức, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và dung dịch Bentonite … và nhiều công trình cầu lớn khác.
* Cọc nhồi có ưu điểm:
Rút bớt được công đoạn đúc sẵn cọc , không còn khâu xây dựng bãi đúc, lắp dựng ván khuôn , chế tạo mặt bích hoặc mối nối cọc. Đặc biệt, không cần điều động những công cụ vận tải và bốc xếp cồng kềnh trong khâu vận chuyển cẩu lắp khá phức tạp, nhất là đối với những đoạn cọc quá dài hoặc cọc ống thành mỏng dễ bị nứt vỡ. Đồng thời cũng không cần đóng hạ cọc và độn ruột , hai công đoạn khá phức tạp , nhất là khi gặp chướng ngại vật hoặc dị vật.
Cọc khoan nhồi thường tận dụng hết khả năng chịu lực theo vật liệu, do đó giảm được số lượng cọc móng và cũng như cọc ống , một vài cọc có đường kính lớn có thể thay thế cho cả nhóm cọc đóng, tạo điều kiện cho thi công tập trung, giảm thời gian , giảm vật liệu. Đặc biệt cốt thép chỉ bố trí theo yêu cầu chịu lực khi khai thác, không cần bố trí bổ sung nhiều cốt thép như cọc đúc sẵn chỉ để chịu lực trong quá trình thi công cọc( bốc xếp, vận chuyển , đóng cọc..).
* Nhược điểm của cọc khoan nhồi:
Giá thành trên 1m dài cọc vẫn còn cao so với loại hình cọc đóng, cọc ép, cọc rung hạ.
Chi phí khảo sát địa chất công trình cho việc thiết kế móng cọc khoan nhồi cao hơn nhiều so với móng cọc khác, bởi vì việc thiết kế cọc khoan nhồi cần biết chi tiết về các tính chất cơ - lý - hoá của đất, nước,cần dự báo đúng về các hiện tượng cát chảy, đất sập…
Rất dễ xảy ra khuyết tật ảnh hưởng đến chất lượng cọc chẳng hạn như:
- Hiện tượng thắt hẹp cục bộ thân cọc hoặc thay đổi kích thước tiết diện khi qua nhiều lớp đất đá khác nhau.
- Bê tông xung quanh cọc dễ bị rửa trôi lớp xi măng khi gặp mạch ngầm và gây ra hiện tượng rỗ “ kẹo lạc” ngay cả trong trường hợp dùng ống vách tạm thời( nhưng phải rút lên khi bê tông chưa kịp đông cứng )
II.1. Công nghệ thi công khoan cọc 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.
* Phương pháp khoan thổi rửa. ( phản tuần hoàn )
* Phương pháp khoan dùng ống vách.
* Phương pháp khoan gầu trong dung dịch Bentônite.
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 liên doanh với Trung Quốc vẫn sử dụng công nghệ khoan này. Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentônite 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 dung dịch Bentônite 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 bêtông được tiến hành bình thường.
- Ưu điểm của phương pháp này là giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ.
- Nhược điểm là khoan chậm, chất lượng và độ tin cậy chưa cao.
d) Phương pháp khoan gầu.
Trong công nghệ khoan này gầu khoan thường ở loại thùng xoay cắt đất và đưa ra ngoài, cần gầu khoan có dạng ăngten, thường là 3 đoạn truyền được chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu đào nhờ hệ thống rãnh. Quá trình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch sét Bentônite. Dung dịch Bentônite 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 côt thép và đổ bêtông được tiến hành trong dung dịch Bentônite.
II.1.1. Chuẩn bị thi công.
Trước khi công cọc khoan nhồi, ngoài việc phải chuẩn bị thiết bị cần thiết, điều tra khả năng vận chuyển và hoạt động để áp dụng các biện pháp ngăn ngừa tiếng ồn, chấn động… thì một việc quan nữa là phải thực hiện điều tra đầy đủ về tình hình phạm vi xung quanh hiện trường.
Khi thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi cần phải điều tra và thu thập các tài liệu sau:
1. Bản vẽ thiết kế móng cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải, các yêu cầu thử tải và phương pháp kiểm tra nghiệm thu.
2. Tài liệu điều tra về địa chất, thuỷ văn , nước ngầm.
3. Tài liệu về bình đồ, địa hình nơi thi công, các công trình hạ tầng tại chỗ như đường giao thông, mạng điện, nguồn nước phục vụ thi công.
4. Nguồn vật liệu cung cấp cho công trình, vị trí đổ đất khoan.
5. Tính năng và số lượng thiết bị thi công có thể huy động cho công trình.
Nội dung của công tác thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi bao gồm:
1. Lập bản vẽ mặt bằng thi công tổng thể bao gồm vị trí cọc, bố trí các công trình phụ tạm như trạm bê tông, hệ thống sàn công tác, dây chuyền công nghệ thiết bị thi công như máy khoan , các thiết bị đồng bộ đi kèm, hệ thống cung cấp và tuần hoàn vữa sét, hệ thống cấp và xả nước, hệ thống cấp điện, hệ thống đường công vụ.
2. Lập các bản vẽ thể hiện các bước thi công, các tài liệu hướng dẫn các thao tác thi công đối với các thiết bị chủ yếu. Lập hướng dẫn công nghệ thi công và các hướng dẫn các thiết bị đồng bộ .
3. Lập tiến độ thi công công trình.
4. Lập biểu kế hoạch sử dụng nhân lực.
5. Lập biểu kế hoạch sử dụng thiết bị.
II.1.2. Công tác khoan tạo lỗ.
Phương pháp khoan lỗ và máy khoan lỗ sẽ khác nhau căn cứ vào phương pháp thi công và các thiết bị đã được lựa chọn. Để nâng cao chất lượng tạo lỗ thì khi thi công phải rất cẩn thận và lưu tâm toàn diện.Công tác khoan tạo lỗ có thể chia thành hai dạng chủ yếu theo phương thức bảo vệ thành vách lỗ khoan đó là : (khoan lỗ không có ống vách dùng dung dịch Bentônite để giữ vách và khoan tạo lỗ có ống vách.)
c) Chuẩn bị khoan
Trước khi thi công khoan cọc nhồi cần phảỉ chuẩn bị đầy đủ hồ sơ tài liệu, thiết bị máy móc và mặt bằng thi công đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Khoan thăm dò địa chất tại vị trí có lỗ khoan.
+ Chế tạo lồng cốt thép.
+ Thí nghiệm để chọn tỷ lệ hỗn hợp bê tông cọc.
e) Khoan lỗ.
Phải lựa chọn thiết bị khoan đủ năng lực và phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn của công trình để đảm bảo cho việc tạo lỗ khoan đạt yêu cầu thiết kế.
Thiết bị thiết kế có các loại sau:
+ Thiết bị trong phương pháp thi công có ống vách: gồm ống vách có chân sắc, gầu ngoạm được treo bằng đầu múp cáp.
+ Thiết bị trong phương pháp khoan phản tuần hoàn: đầu khoan được nối với cần khoan cùng với dung dịch giữ thành kéo đất khỏi lỗ khoan.
+ Máy tạo lỗ trong phương pháp tạo lỗ bằng guồng xoắn.
f) Xử lý lắng cặn.
Công tác xử lý lắng cặn phải được tiến hành trước khi tiến hành đổ bê tông, khi khoan cọc đến cao độ thiết kế, không được để bùn đất hoặc vữa sét làm đáy lỗ khoan làm giảm khả năng chịu tải của cọc , đối với mỗi cọc sau khi khoan đều phải thực hiện việc xử lý cặn lắng kỹ lưỡng, đây là một kỹ thuật khó và cần được thực hiện , kiểm tra chất lượng thật kỹ.
II.1.3. Dung dịch khoan.
* Yêu cầu chung:
Tùy theo điều kiện địa chất, thủy văn, nước ngầm, thiết bị khoan mà chọn phương pháp giữ thành vách lỗ khoan và chọn dung dịch khoan cho thích hợp.
Dung dịch vữa sét Bentônite dùng để giữ thành vách gồm : nước, bột sét, CMC và tác nhân phân tán khác, dung dịch vữa sét có thể sử dụng đối với nơi có lớp địa tầng dễ sụt lở và đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Có thể dùng ở mọi địa tầng.
- Dùng cho mọi loại thiết bị khoan và dạng mũi khoan.
- Giữ cho mùn khoan không lắng đọng dưới đáy hố khoan và đưa chúng theo dung dịch ra ngoài.
Sử dụng dung dịch sét nhằm mục đích :
- Tạo ra lớp màng mỏng trên thành lỗ cọc để chịu áp lực nước tĩnh đề phòng bị sập lở thành lỗ cọc.
- Làm chậm tốc độ lắng xuống của các hạt cát, giữ trạng thái huyền phù nhằm hạn chế cặn lắng đáy lỗ cọc.
Chế tạo dung dịch này phải dựa trên cơ sở thiết kế cấp phối tùy theo thiết bị , công nghệ thi công, phương pháp khoan lỗ và điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của địa điểm xây dựng.
II.1.4. Công tác cốt thép.
* Gia công lồng cốt thé:
Lồng cốt thép phải gia công đảm bảo yêu cầu của thiết kế về : quy cách, chủng loại thép, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đường hàn…Cốt thép được chế tạo sẵn tại nhà máy hoặc ở công trường và được hạ xuống hố khoan. Lồng cốt thép phải được gia công đúng thiết kế, các cốt dọc và ngang ghép thành lồng thép bằng cách buộc hoặc hàn. Các thanh cốt thép đặc biệt như : vòng đai giữ cỡ lắp dựng khung quay dựng lồng.. .
II.1.6. Rút ống vách.
Ống vách cần được rút lên ngay trong thời gian địa chất xung quanh chưa cố kết chắc chắn và bê tông còn có độ dẻo và chưa ninh kết nhằm đảm bảo bê tông không bị kéo theo khi rút ống và phá vỡ kết cấu ban đầu của bê tông.Trong quá trình rút ống vách phải đảm bảo ống giữ thẳng đứng và đồng trục với cọc. Ống vách được kéo lên từ từ bằng cẩu.
II.2. Các loại thiết bị phục vụ thi công.
a) Máy khoan: là thiết bị dùng để khoan lỗ trong đất. Một số loại máy khoan đang được sử dụng ở Việt Nam :
- Máy khoan cọc nhồi hãng HITACHI : KH-100, KH-125, KH-180…
- Máy khoan cọc nhồi hãng BAUER : BG-15, BG-20, BG-30…
- Máy khoan cọc nhồi hãng SOILMEC : R-6G, R-9G, R-12G….
- Máy khoan cọc nhồi hãng NIPPON SHARYO : ED-4000, ED-5500.
c) Các thiết bị phục vụ cho quá trình thi công cọc
Hệ nổi trở thiết bị khoan , phục vụ thi công , chuyên chở vật liệu,( phao nổi , sà lan…) khi thi công ở dưới nước.
Cần cẩu, ô tô ben, mix, máy xúc máy ủi, máy đào gầu thuận , nghịch…máy hàn, máy phát điện, máy hàn, búa đóng cọc (búa điezel, búa hơi, búa song động…)
Bơm ly tâm, máy nén khí , máy hút thủy lực…
II.3. Sự khác nhau giữa thi công móng trụ cầu và móng trụ nhà.
Việc thi công móng trụ cầu được tiến hành ở nhiều địa điểm , nhiều nơi có địa hình vị trí phức tạp như thi công ở trên cạn ( ở đô thị, đồi núi ,..) , dưới nước (thi công các công trình cầu vượt sông..) . Khi thi công móng trụ cầu , do đặc điểm diện tích hố móng của móng trụ cầu được thi công có diện tích hạn chế nhỏ hơn so với thi công móng trụ nhà, các cọc khoan nhồi được thi công với khoảng cách gần nhau, khoảng cách giữa các cọc của móng trụ nhà được phân bố rộng hơn so với móng trụ cầu nên trong quá trình thi công người ta dễ dàng sử dụng thiết bị thi công lần lượt từng cọc một , việc di chuyển thiết bị thi công từ cọc này sang cọc khác thực hiện được, thi công móng một cách liên tục không phải chờ đợi cho từng cọc đủ cường độ mới thi công cọc tiếp theo. Ta có thể sử dụng nhiều loại thiết bị phục vụ cho công việc thi công móng trụ nhà như các loại máy khoan kiểu cần hộp (không thay đổi được tầm với , có thể di chuyển trong quá trình thi công), máy khoan kiểu cần dàn (có thể thay đổi tầm với thực hiện thi công ).
II.4. Phương án thi công cọc khoan nhồi cho móng trụ cầu vượt sông.
a) Phương án I: Lắp cần giàn lên máy cơ sở là máy xúc thuỷ lực
- Ưu điểm:
+ Phương pháp này thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo lắp.
+ Cơ cấu cần nhẹ nhàng giúp cho việc thi công đơn giản.
+ Ổn định máy.
- Nhược điểm:
+ Mất thời gian tháo lắp cần khi đưa máy thi công công trình.
+ Cơ cấu cần cồng kềnh.
+ Phức tạp khi di chuyển máy.
b) Phương án 2: Lắp cần hộp lên máy xúc thuỷ lực.
- Ưu điểm:
+ Cơ cấu cần gọn nhẹ.
+ Việc nâng hạ cơ cấu quay đẫn động cần kelly dễ dàng.
+ Dễ dàng di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác.
- Nhược điểm:
+ Việc chế tạo cần hộp khó khăn.
+ Giá thành sản xuất cao.
+ Chịu ảnh hưởng của gió lớn khi thi công do cần được chế tạo thành từng hộp.
+ Ổn định của máy kém khi cần dài.
c) Phương án 3: Phương pháp khoan cọc bằng máy khoan xoay ống vách.
Đây là phương pháp thi công có sử dụng ống vách trong quá trình thi công khoan cọc nhồi. Phương pháp này xét về mặt kinh tế tương đối tốn kém(trong một số trường hợp thi công phải giữ lại ống vách như trường hợp cọc quá sát với công trình nơi có địa chất dễ xảy ra hiện tượng xâm thực của dòng chảy khi đáy sông bị xói lở.
Trong phương pháp này, ống vách thường lắp chân xén bằng hợp kim cứng và sắc, khi xoay ống trọng lượng bản thân và kích nén làm cho ống hạ dần xuống đất.
CHƯƠNG III
HỆ NỔI VÀ CÁCH BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ KHOAN CỌC NHỒI TRÊN HỆ
III.1. Hệ nổi, neo giữ hệ nổi
Việc bố trí các thiết bị phục vụ thi công khoan cọc nhồi trên hệ nổi cần được đảm bảo ổn định , các máy móc thiết bị bố trí trên hệ nổi làm việc với năng suất cao nhất. Hệ nổi được chọn phải có đủ diện tích đặt các thiết bị phục vụ thi công sao cho việc thi công được thuận lợi nhất.
III.1.1. Các thiết bị chủ yếu bố trí trên hệ nổi phục vụ cho quá trình thi công khoan cọc nhồi .
* Máy khoan cọc kiểu cần giàn: chọn máy khoan cọc của hãng HITACHI_máy KH 125-3 với các thông số kỹ thuật chủ yếu của máy như sau:
- Trọng lượng của máy khoan : P1 = 47 (T).
- Kích thước cơ bản của máy cơ sở:
D x R x C = 5,035 x 4,01 x 3,005(m)
Trong đó :
D : Chiều dài của máy.
R : Chiều rộng của máy.
C : Chiều cao của máy.
- Mô men quay của máy khoan : M = 4 (T.m).
- Độ sâu lớn nhất của lỗ khoan : L = 65 (m).
- Đường kính khoan lớn nhất : Dmax = 1,7 (m).
=> Diện dích chiếm chỗ của máy khoan :
S1 = D . R = 5,035 . 4,01 = 20,19 (m2).
* Hệ thống cung cấp dung dịch Betônite:
- Đường kính cọc cần khoan là : d = 1 (m).
- Chiều sâu hạ cọc : h = 55 (m).
Lượng dung dịch Bentônite cấp cho lỗ khoan có cao độ cao hơn mực nước thi công là 2m => cao độ của dung dịch Bentônite so với đáy lỗ khoan là 57m .
Chiều dài x chiều rộng x chiều cao = 5 x 3 x 3 (m).
Diện tích chiếm chỗ của hai bể chứa đặt trên hệ nổi :
Sbc = 2.5.3
Sbc = 30(m2)
Hệ thống cung cấp dung dịch Bentônite bao gồm hai bể chứa dung dịch (một bể chứa dung dịch Bentônite sạch , một bể chứa dung dịch Bentônite bẩn), hai máy bơm ( một máy bơm có nhiệm vụ hút bùn bẩn từ lỗ khoan lên bể chứa để tiến hành lọc cát tái sử dụng, một máy dùng để cấp dung dịch Bentônite sạch từ bể chứa dung dịch Betônite sạch vào lỗ khoan ), máy trộn dung dịch Bentônite, máy lọc cát và kho chứa Bentônite.
Vậy ta có trọng lượng của toàn bộ hệ thống cung cấp dung dịch bentônite là :
P3 =( Pk + Mbc). 1,1
P3 = (51,57 + 12,246) . 1,1
P3 = 70,2 (T).
(1,1 là hệ số kể đến trọng lượng các máy bơm,trọng lượng của kho chứa bao Bentônite dự trữ, các thiết bị phục vụ cho quá trình cung cấp dung dịch Bentônite).
=> Diện tích chiếm chỗ của hệ thống cung cấp dung dịch Bentônite:
S3 = Sbc. 1,2 (1,2_ hệ số kể đến diện tích chiếm chỗ của các máy bơm, kho để bột Bentônite dự trữ...).
S3 = 30. 1,2= 36 (m2).
Máy cắt cốt thép có nhãn hiệu máy “C-150A”
- Đường kính lớn nhất của thép CT-3 : 40 (mm).
- Số lượng lớn nhất cắt được trong một phút : 32 thanh
- Công suất động cơ điện : 5,8(KW).
- Kích thước máy: dài x rộng x cao = 1,6 x 0,7 x 0,9 (m).
- Trọng lượng máy 0,8(T).
Thiết bị uốn cốt thép : Máy uốn cốt thép C- 145 . ( Bảng 11-3,tr271).
- Công suất động cơ điện : 2,2 (KW).
- Kích thước máy : dài x rộng x cao = 1,3 x 1 x 0,7 (m).
- Trọng lượng kể cả động cơ điện : 0,7 (T).
* Ống vách:
Ống vách phục vụ thi công cọc khoan nhồi có đường kính 1 m, phải được chọn sao cho phù hợp với đường kính cọc, đường kính ngoài của đầu khoan và đặc điểm địa hình , địa tầng nơi thi công .
+ Cọc khoan có đường kính 1m => Chọn gầu khoan có :
- Đường kính : Dg = 980(mm)
- Chiều cao gầu khoan: Hg = 900 (mm).
+ Đường kính của ống vách : D = 1,1 (m).
Chiều dài ống vách là 9m , trọng lượng một ống vách là : Pôv =.7,85.90 (Kg)
Tổng trọng lượng của ống vách :
P5 = 3,14 . 1,1 . 7,85 . 90 . 8
=> P5 = 19522 (Kg) = 19,522(T).
Diện tích chiếm chỗ của ống vách:
S5 = 9.1,1.8 = 79,2 (m2).
* Lồng cốt thép:
Lồng cốt thép có đường kính 1m , chiều dài lồng cốt thép ( l = 11,7m).
Sơ bộ tính trọng lượng của lồng cốt thép và diện tích chiếm chỗ của nó đặt trên hệ nổi.
Diện tích chiếm chỗ của lồng cốt thép :
S6 =(4.11,7.1 +8,2.1).2 = 110 (m2).
Trong đó : 2: hệ số kể đến phần diện tích chiếm chỗ khi đặt các thanh thép để lắp dựng lồng cốt thép , diện tích lồng cốt thép thi công trước ...
Vậy từ diện tích xúc sơ bộ của các thiết bị đặt trên hệ nổi ta cần chọn hệ nổi có đủ diện tích đặt các thiết bị tạo điều kiện thuận lợi thi công. Chọn hệ nổi được ghép bởi 2 sà lan 400T . Kích thước cơ bản của sà lan 400T là :
Chiều dài x chiều rộng x chiều cao = 41 x 9 x 2,7 (m).
Diện tích của hệ nổi : Shn = 41. ( 2.9) = 738 (m3).
=> Hệ nổi đủ diện tích để đặt các thiết bị phục vụ thi công cọc khoan nhồi.
III.1.2. Các phương án lựa chọn hệ nổi và cách bố trí các thiết bị phục vụ khoan cọc nhồi trên hệ nổi.
a) Phương án 1:
Phương án 1(hình 12.a.) : hệ nổi là hai sà lan 400T ghép lại với nhau. Hệ nổi này không bố trí sà lan dẫn hướng chống va nên chịu nhiều tác động gây mất ổn định cho hệ khi gặp những điều kiện bất lợi như : khi gió to, bão lũ, va chạm phải những chướng ngại vật lớn dạt từ thượng lưu xuống gây hư hỏng hệ nổi , hệ mất cân bằng. Người và thiết bị thi công trên hệ nổi không được an toàn trong quá trình thi công .
b) Phương án 2:
Phương án 2 (hình 12.b.) : hệ nổi được ghép bởi 2 sà lan 400T và một sà lan dẫn hướng chống va đập. Sử dụng hệ nổi này để bố trí các thiêt bị phục vụ thi công cọc khoan nhồi trên sông là hợp lý. Hệ nổi giảm được các va đập mạnh từ các dị vật phía thượng lưu do sà lan dẫn hướng cản đỡ. Việc bố trí các thiết bị khoan cọc trên hệ nổi thuận tiện.
c) Phương án 3:
Phương án 3: Hệ nổi ghép bởi 2 sà lan 400T ( hình 12.c.). Trong quá trình thi công cọc khoan nhồi, máy khoan đặt về một phía nên dễ gây mất ổn định cho hệ nổi khi máy làm việc, việc cân bằng hệ nổi khó khăn . Hai sà lan liên kết với nhau bằng hai dầm gây tốn kém về mặt kinh tế , phức tạp , tăng tải trọng tác dụng vào hệ nổi.
Vậy ta chọn hệ nổi được ghép bởi các sà lan như hình 12.b. là hợp lý nhất.
* Tải trọng gió tác dụng vào hệ nổi :
Wg = q0. n . C . .A (N)
Trong đó :
C : Hệ số khí động học . Đối với hệ nổi ( c = 1,4).
n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao (n=1).
q0: Tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái làm việc. Đối với công trình thi công cầu vượt sông q0=400 (N/m2).
A: Diện tích chắn gió. Diện tích chắn gió được tính trung bình cho toàn bộ thiết bị đặt trên hệ nổi với chiều cao trung bình của các thiết bị đặt trên hệ nổi là 7m tính từ đáy sà lan. Ta tính trong trường hợp gió thổi theo chiều của dòng nước trên sông từ thượng lưu về hạ lưu.
A = 18.7= 126 (m2).
Tải trọng gió Wg = q0. n . C . .A = 400.1.1,4.1,5.126 = 106000 (N) = 10,6(T).
III.2. Tính toán hệ nổi.
Hệ nổi chính đặt thiết bị phục vụ quá trình khoan cọc nhồi, trên hệ nổi đặt máy khoan cọc kiểu cần giàn có lắp đầu khoan kiểu cần giàn.
Hệ nổi bao gồm 2 sàlan 400T ghép lại với nhau. Để tính ổn định ta tính hệ nổi ở trạng thái nguy hiểm nhất ( trạng thái động_máy khoan rút cần khoan, gió thổi theo chiều cùng với chiều tác dụng của dòng chảy, hệ nổi chịu tác động của nhiều lực tác dụng khác nhau như trọng lượng bản thân của các thiết bị đặt trên hệ nổi, tải trọng gió , lực rút cần khoan, ảnh hưởng của mômen khoan, lực tác dụng của dòng chảy, lực sóng ...). Ta tính theo phương dài của hệ nổi , đây là phương hệ chịu tác động của nhiều lực nhất dễ gây mất ổn định cho hệ . Khi hệ nổi ổn định theo phương này thì sẽ ổn định theo mọi phương.
Diện tích hệ nổi :
F = A.B
Trong đó :
A: bề rộng hệ nổi A = 18 (m).
B: chiều dài hệ nổi B = 41 (m).
=> F = A.B =18.41 = 738 ( m2 ).
Thi công cọc khoan nhồi có :
Đường kính : D = 1 (m);
Chiều sâu cọc : h = 55 (m);
Từ sơ đồ trên ta có: y = 20,5 (m); x = 20,5 - 19,05 = 1,45(m).
* Đối trọng để sà lan cân bằng :
Pdt.39 = ZP.y
Tsl= 0,97 (m).
=> Hệ nổi không chìm khi đặt các thiết bị thi công lên trên nó.
* Tính độ nghiêng của hệ nổi:
Để thiết bị đặt trên hệ nổi làm việc hiệu quả, thì độ nghiêng của hệ nổi không được vượt quá 30.
- Mô men của lực gió đối với tâm nổi:
Mg = 10,6 . ( 6,2 - 0,517) = 60,24 (T.m)
- Mô men của các lực đối với tâm nổi:
M = 689,482 . 0,97 =668,8(T.m)
- Mô men khoan của máy : Mk = 4 (T.m)
=> Mô men lật đối với tâm nổi:
M= Mg + Mk + M = 60,24 + 4 + 668,8 =733.04 (Tm)
p = 0,40 < 30 ( thỏa mãn).
Vậy khi các thiết bị thi công cọc khoan nhồi trên hệ nổi làm việc ở trạng thái bất lợi nhất , hệ nổi vẫn đảm bảo ổn định , an toàn.
* Tính chọn cáp neo:
Neo chịu các lực tác dụng chính : lực nước chảy, lực gió, lực sóng , lực do neo đối diện tạo nên. Ngoài ra neo còn chịu các lực tác dụng khác như lực chòng chành do sóng tác dụng , lực xung kích của dòng nước tác dụng lên cáp neo , lực cản của thuỷ triều .
Lực cản của neo:
R = m.W
Trong đó :
W: Trọng lượng của neo ( W = 3 (T))
m: Hệ số ngoạm bùn thường phải làm thí nghiệm để xác định , nó phụ thuộc vào chiều sâu nước , chất đất , loại neo ( neo trong đất cát m = 6).
=> Lực cản của neo R = 3.6 = 18 (T).
* Lực nước chảy tác dụng vào dây neo:
R1 = ( f.S + f.F). V2. sin
R1 = ( 0,17.706,84+ 5.17,46). 1,42. sin450
=> R1 = 264,08 (KG) = 0,26(T).
* Lực gió tác dụng : R2 = 10,6 (T).
III.3. Quy trình thi công cọc khoan nhồi trên mặt nước phục vụ thi công cầu vượt sông.
III.3.1. Bước 1
Chuẩn bị các trang thiết bị, vật tư cần thiết bố trí trên hệ nổi phục vụ cho công tác khoan cọc nhồi
Lắp dựng các thiết bị trên hệ nổi .Hệ nôỉ chở hệ thống các thiết bị phục vụ cho quá trình khoan cọc nhồi phải đủ khả năng ổn định trong suốt quá trình khoan cọc. Hệ nổi được ghép bởi các sà lan 400T, 300T. Hệ nổi được đảm bảo ổn định, neo cố chắc chắn đảm bảo không bị xê dịch hoặc lắc ngang trong quá trình khoan .
III.3.3. Bước 3
Chuẩn bị vữa Bentônite. Lượng Bentônite được tính toán đủ số lượng , tập kết đầy đủ trên hệ nổi.
Bơm vữa Bentônite vào lỗ khoan cao hơn mực nước thi công 1m.
Dùng máy khoan kiểu cần giàn đứng trên hệ nổi 400T để lấy đất trong lòng cọc .
Duy trì thành lỗ khoan bằng dung dịch Bentônite trong suốt thời gian khoan lỗ và đổ bêtông. Tính năng của dung dịch Bentônite đảm bảo :
+ Khối lượng riêng : 1,05 - 1,15.
+ Độ nhớt (đặc trưng cho tính lưu động của dung dịch) : 18 - 45 (s).
+ Hàm lượng cát : < 6 %.
+ Tỷ lệ chất keo : > 95%.
III.3.4. Bước 4
Gia công lồng cốt thép trên hệ nổi 300T.
Hạ lồng cốt thép vào lỗ khoan bằng cần trục kiểu cần . Công tác hạ lồng cốt thép phải được làm hết sức khẩn trương để giảm tối đa lượng chất lắng đọng xuống đáy hố khoan cũng như khả năng sụt lở thành vách . Việc hạ cốt thép phải được tiến hành ngay sau khi vệ sinh hố khoan xong và tiến hành càng sớm càng tốt.Quá trình hạ lồng cốt thép không vượt quá 4 giờ. Khi hạ lồng cốt thép phải làm hết sức nhẹ nhàng tránh va đập mạnh vào thành hố khoan làm sụt lở vách.Sau khi lồng cốt thép đã được hạ đến cao độ yêu cầu phải tiến hành neo cố định lồng cốt thép vào ống vách thép dể tránh chuyển vị trong quá trình đổ bê tông .
III.3.6. Bước 6
Kiểm tra mùn đáy cọc. Kiểm tra chất lượng bê tông cọc.
III.3.7. Bước 7
Nghiệm thu cọc khoan.
III.4. Tính toán thiết kế tời điện.
Tời điện được thiết kế trong đồ án này có tác dụng kéo, dịch chuyển neo nhằm mục đích di chuyển hệ nổi trong quá trình thi công cọc khoan nhồi.
III.4.1. Tính toán thiết kế tời.
III.4.1.I. Xác định hiệu suất pa lăng cáp.
a: bội suất pa lăng (a=1)( bội suất pa lăng được tính bằng tỷ số giữa nhánh cáp treo vật và số nhánh cáp cuốn lên tang).
=> u = 0.98
III.4.1.2. Chọn cáp và chọn các kích thước của tang.
Từ phần tính toán trang 65 , ta chọn được cáp với các thông số cơ bản của cáp như sau :
Cáp loại 6 tao x 37 sợi .
Đường kính cáp : dc = 37 (mm)
Cường độ cực hạn ( kéo đứt) : Sd = 53,65 – 78,45 (T).
Khối lượng 1m cáp : q = 4,6 (kg).
Lực căng cáp : Sc = 4,5 (T).
a) Tính toán cụm tang:
* Đường kính tang:
Đường kính tang được chọn sao cho thoả mãn điều kiện:
D > (e-1)dc
=> D > (e-1)dc = (20 - 1) . 37 = 703 (mm).
Dt : đường kính tiếp xúc với cáp của tang, ở đây chọn tang có rãnh với đường kính Dt=700 mm.( Đường kính tang có thể lấy nhỏ hơn 15% giá
b) Kiểm tra ổn định của tang:
Trong quá trình làm việc tang chịu các ứng suất nén, uốn, xoắn trên thành tang
Ta chọn thép làm tang có ký hiệu BCT3 KC6-1 có giới hạn bền của thép s = 365 MPa = 365.106 N/m2=36,5.107N/m2
Hệ số an toàn bền để tính ứng suất nén cho pháp lấy bằng 1,45
=> [sn] = 18,25.107 (N/m2 )
Thay số vào công thức (1.2) ta có :
sn = 0,055.109N/m2=5,5.107 [N/m2 ].
Ta thấy sn < [sn] vậy tang thoả mãn điều kiện bền.
c) Tính chọ puli đổi hướng cáp:
Puli dùng để đổi hướng cáp hoặc để thay đổi lực căng cáp .
Tính chọn puli dựa theo công thức :
Dp > (e-1)dc = (25-1).14= 336(mm).
Như vậy ta chọn puli có đường kính 340mm để phục vụ cho việc cốn cáp của tang trong quá trình đưa người lên xuống của vận thăng.
e) Tính chọn động cơ điện:
Với chế độ làm việc trung bình chọn động cơ điện ký hiệu MTK 211-6 với thông số kỹ thuật sau:
Công suất : Nđc=7,5 kW
Tốc độ quay: nđc=880 v/ph.
Hệ số : cosj=0,81
Mômen sinh ra lớn nhất : Mmax=21daN.m =210 N.m
Mômen quán tính của rôto động cơ : J* = 0,11kg.m2
Khối lượng động cơ : mđc=110 kg
g) Kiểm tra cơ cấu nâng:
* Chọn phanh và khớp nối.
Mômen phanh của động cơ:
Mph= kph.Mt
=> Mph= 1,75.49 = 85,75N.m
Chọn phanh phanh điện từ dòng điện xoay chiều ký hiệu TT-160 có các thông số kỹ thuật sau:
D=160mm.
Mt (max)=100 Nm.
G=19(kg)
Chọn khớp nối đàn hồi ký hiệuMYBL-4
j) Tính chọn cáp:
Chọn cụm móc treo ngắn có a=2
Chọn loại dây cáp theo lực căng đứt của cáp theo công thức:
Sđ=n.Smax=5,5.31,7=174,4kN.
N=5,5: hệ số bền(Bảng 9-HDĐAMN) .
Chọn cáp 17-G- H-180-GOCT 7667-69.(6*25(1+6;6+12)+7*7(1+6)).
k) Đường kính tang và puli cân bằng.
Đường kính tang.
Dt=dc(e-1)=17(25-1)=408mm.
E=25:hệ số tính toán đường kính tang(Bảng 10-HDĐAMN )
Đường kính puli cân bằng:
Dp=0,6Dt=246mm.
Chọn Dp=250mm.
l) Tính chọn động cơ điện.
Với chế độ làm việc trung bình chọn động cơ diệnvới thông số kĩ thuật sau:
Động cơ A2-81-8
Nđc=22kW
nđc=725v/ph.
cosj=0,82
jmm=1,1.
jmax=1,7.
jmin=1,0.
J=0,67(kg/m2).
CHƯƠNG IV
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG KHOAN CỘC NHỒI
Gồm các bước sau:
IV.1. Chuẩn bị
Để thực hiện việc thi công cọc khoan nhồi đạt kết quả tốt, cần thực hiện nghiêm chỉnh và kỹ lưỡng các khâu chuẩn bị sau:
- Nghiên cứu kỹ bản vẽ thiết kế, tài liệu địa chất công trình và các yêu cầu kỹ thuật chung cho cọc khoan nhồi, yêu cầu kỹ thuật riêng của người thiết kế.
- Lập phương án kỹ thuật thi công, lựa chọn tổ hợp kỹ thuật thiết bị thi công thích hợp.
- Lập phương án tổ chức thi công, cân đối giữa tiến độ, tổ hợp thiết kế nhân lực và giải pháp mặt bằng.
IV.1.1. Bêtông
Bêtông dùng cho cọc khoan nhồi là bêtông thương phẩm có cường độ thiết kế là 300 hoặc 350kg/cm2. Do việc đổ bêtông thường dùng bơm hoặc áp lực bêtông trong ống đổ nên độ sụt nón cụt hợp lý là 18±2cm. Bêtông được đổ trực tiếp từ xe trộn qua móng đổ vào ống đổ bêtông lắp sẵn.
IV.1.3. Dung dịch Bentonite
Trong thi công cọc khoan nhồi dung dịch Bentonite có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của cọc. Cao trình của dung dịch Bentonite thấp, cung cấp không đủ, Bentonite bị loãng, tách nước dễ dẫn tới sập thành hố khoan, đứt cọc bêtông, dung dịch Bentonte bị loãng, tách nước dễ dẫn tới sập thành hố khoan, đứt cọc bêtông, dung dịch Bentonite có chất lượng tốt giữ một vai trò rất quan trọng, nó quyết định sự thành bại của công nghệ và chất lượng của cọc khoan nhồi.
- Các đặc tính kỹ thuật của Bentonite để đưa vào sử dụng là:
Độ ẩm: 9-11%
Độ trương nở: 14-16 ml/g
Khối lượng riêng: 2,1 t/m3
Độ pH của keo với 5%: 9,8-10,5
Giới hạn lỏng Aherberg: >400-450
Chỉ số dẻo: 350-400
Độ lọt sang cỡ 100: 98-99%
Tồn trên sàng cỡ 74: 2,2-2,5%
IV.3. Hạ ống vách
Ôngs vách hay còn gọi là ống chống là một ống bằng thép có đường kính lớn hơn đường kính gầu khoan khoảng 100mm, dài 5,6m được đặt ở phần trên miệng hố khoan nhô lên khỏi mặt đất khoảng 0,6m. Nhiệm vụ của ống vách:
+ Định vị và dẫn hướng cho máy khoan.
+ Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan đảm bảo không bị sập thành phía trên hố khoan.
+ Bảo vệ hố khoan khỏi đá, sỏi và thiết bị không rơi xuống hố khoan.
IV.4. Khoan tạo lỗ
Do dung dịch khoan có tầm quan trọng đặc biệt đối với chất lượng hố khoan nên trước khi khoan phải kiểm tra chất lượng và khối lượng dung dịch Bentonte, máy bơm bùn, máy lọc, máy dự phòng và đặt thêm ống bao để tăng cao trình và áp lực của dung dịch Bentonite nếu cần thiết. Đồng thời cũng kiểm tra các thiết bị khoan, cần Kelly Bar, dây cáp, gầu đào, răng phá... Sao cho công việc khoan được liên tục và tránh các sự cố xảy ra khi khoan.
* Quy trình khoan có thể chia thành câc thao tác sau:
- Hạ gàu khoan: Cần khoan được hạ xuống nhờ hệ thống các kích thuỷ lực, đồng thời với việc ấn gầu khoan xuống cần khoan xoay truyền chuyển động xoay cho gầu khoan để cắt đất. Trong tầng đất cát tốc dộ xoay đạt tới 20-30 vòng phút.
- Nâng gàu khoan: Khi gầu khoan đã đầy đất thì cắt chuyển động xoay và cần khoan được nâng lên cũng nhờ hệ thống kích thuỷ lực với tốc độ nâng khoảng từ 0,3-0,5 m/s. Không nâng lên nhanh hơn vè nếu không có thể va đập vào vách hố khoan hoặc tạo các dòng nước xáy gây hư hỏng thành hố khoan.
- Quay và đổ đất: sau khi gàu khoan đã được nâng lên khỏi mép trên của ống vách máy khoan xoay đưa gầu lên vị trí đổ đất sau đó đáy của gầu khoan tự động mở khi chốt xoay ở đỉnh gàu tì vào đáy gàu khoan và xả đất. Cuối cùng dung cần khoan ấn gàu khoan xuống thanh thùng chứa đất và đáy gàu khoan được đóng lại và lại tiếp tục một chu kỳ mới.
* Một số chú ý khi khoan tạo lỗ:
- Dùng tốc độ xoay chậm để tăng mômen xoay khi gặp các chướng ngại vật ma khoan không xuống được.
- Hàng ngày tiến hành tra dầu mỡ bảo dưỡng máy khoan.
- Tiến hành kiểm tra cáp nếu số sợi đứt lớn hơn 10% thì phải thay cáp khác.
- Thường xuyên dùng bơm rửa gàu khoan kiểm tra các mối hàn, bản lề đáy gàu khoan tránh tình trạng đáy gàu khoan bị rơi xuống đáy hố khoan khi đang khoan.
IV.5. Xác nhận độ sâu hố khoan - nạo vét đáy hố.
Trong khi thiết kế người thiết kế căn cứ vào một vài mũi khoan khảo sát để giả thuyết và tính toán độ sâu trung bình cần thiết của cọc nhồi. Trong thực tế, do mặt cắt địa chất có theer sai khác nhau, không bằng phẳng đoongf đều giữa các mũi khoan nên ko nhất thiết phải khoan đúng đến một độ sâu thiết kế quy định đó.
IV.6. Hạ cốt thép.
Cốt thép được 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 khoan không quá 10cm thì có thể tiến hành lắp đặt cốt thép. Cốt thép chịu lực được nối buộc bằng dây thép mềm fi 2. Việc nối cốt thép phải được tính toán cẩn thận và theo dõi sat sao để tránh rơi mất lồng thép. Cốt thep được hạ xuống hố khoan từng lồng một, treo tạm thời lên miệng ống vách bằng cách ngáng qua các đai tăng cường buộc sẵn cách đầu trên của lồng khoảng 1,5m. Dùng cầu đưa lồng tiếp theo tới nối với lồng dưới , nối xong rút thanh ngáng ra và tiếp tuc hạ xuống. Cứ tiếp tục như vậy đến khi hạ xong.
IV.7. Lắp ống đổ bêtông
ống đổ bêtông được làm bằng thép có đường kính thay đổi từ 25-30cm được làm thành các đoạn dài 3m, ngoài ra còn có 1 số đoạn dài 2m; 1,5m; 1m và 0,5m để ráp tôt hợp tuỳ chiều sâu hố khoan.
Có 2 cơ chế nối ống hiện nay la nối bằng ren và nối bằng cáp. Ta chon cơ chế nối cáp vì phương pháp này nhanh và tiện lợi hơn. Chỗ nối ống thường có gioăng cao su đẻ ngăn dung dịch Bentonite thâm nhập vào ống đổ và được bôi mỡ để cho việc tháo lắp ống đổ được dễ dàng.
IV.8. Xử lý lắng cặn đáy hố khoan
* Nguyên nhân:
- Trong quá trình làm lỗ, đất cát không kịp đưa lên sẽ bị đọng lại ở đáy, sau khi dừng thi công thi lắng ở đáy hố.
- Bị sập vách do khi hạ lồng cọc va vào.
- Bi sập vách do khả năng ổn định của vách kém, do dung dịch Bentonite không đúng kỹ thuật.
Cặn lắng có hai loại:
- Loại một: trong quá trình làm lỗ đất cát không được đưa lên, sẽ lưu lại ở gần đáy lỗ, sau khi dừng việc làm lỗ thì lắng xuống đáy lỗ.
Giải quyết: sau khi làm lỗ xong chờ khoảng một thời gian rồi dung côn xử lý lắng.
- Loại hai: gồm các hạt rất nhỏ nổi trong nước, sau khi làm lỗ xong sau một thời gian sẽ lắng xuống đáy lỗ.
IV.9. Đổ bêtông.
Sau khi kết thúc kết thúc thỏi rửa hố khoan phải tiến hành đô bêtông ngay vì để lâu bùn cát tiếp tục lắng ảnh hưởng tới chất lượng của cọc, do vậy công việc chuẩn bị bêtông, máybơn, cần cẩu, phễu đổ phải hết sức nhịp nhàng. Bêtông được đổ trực tiếp vào ống đổ thông qua phễu đổ từ máng đổ của thùng chứa bêtông của xe ô tô chở bêtông chuyên dụng .
IV.11. Trộn và thu Bentonite
+ Bentonite được pha trộn tuỳ theo điều kiên địa chất công trình.
+ Trong quá trình khoan phải thường xuyên cung cấp bentonite cho lỗ khoa, phải đảm bảo đủ áp lực chống lại áp lực nước.
+ Khi đổ bêtông lượng bentonite thu về thường lẫn tạp chất, cần tập chung vào một bể lắng để xử lý.
IV.12. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi.
* Những sự cố thường gặp khi thi công cọc khoan nhồi:
Những sai sót nhỏ trong thi công cọc khoan nhồi cũng gây nên những hậu quả khôn lường về thời gian và tiền bạc, nó có thể là:
- Tim cọc bị lệch quá mức cho phép có thể do lúc định vị ngay từ đầu thiếu chính xác hoặc do chèn ống vách không chặt nên trong quá trình bị xê dịch.
- Thi công cọc bị nghiêng có thể do đặt ống vách hoặc khi khoan chưa chú ý căn chỉnh độ nằm ngang của máy khoan hay độ thẳng đứng của cần khoan.
- Cọc bị thắt cổ chai, tiết diện cọc bị giảm yếu do thiếu thận trọng, khi rút ống vách lắc quá mạnh, rút quá nhanh gây hiệu ứng piston làm sập thành hố khoan.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Máy thi công chuyên dùng
PGS.TS Nguyễn Bính
2. Tính toán máy nâng chuyển
Trường Đại học Hàng Hải
3. Tính tóan máy trục
Hùynh Văn Hòang- Đào Trọng Trường
4. Tính tóan thiết kế Hệ dẫn đông cơ khí
PGS.TS Trịnh Chất-TS Lê Văn Uyển
5. Internet..
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"