Kỹ thuật thi công - Xử lý nền đất yếu và thi công cọc, ván cừ

2.3. XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ THI CÔNG CỌC, VÁN CỪ2.3.1. MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU1. CỌC TRE2. CỌC GỖ3. CỌC CÁT4. CỌC XI MĂNG ĐẤT5. DÙNG BẤC THẤM, PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG.. 1. Cọc tre- Pvi: gia cố nền đất yếu, đất nền luôn luôn ẩm ướt.- Vật liệu: + Tre đực, già ( >2 năm), thẳng và tươi, + Mình dầy tối thiểu 1 – 1,5cm. L = 2 – 3m, D > 6cm. + Đầu trên cưa cách mấu 5cm, dưới cách 20cm và vát nhọn. - PP:+ Dùng vồ gỗ, bằng máy xúc hoặc đầm cóc + Cọc dập vỡ đầu phải nhổ lên, thay cọc khác + Đóng từ ngoài vào, mật độ 20  25 cọc/m2.2.3.1. MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 2. Cọc gỗ- Pvi: gia cố nền đất yếu, đất nền luôn luôn ẩm ướt.- Vật liệu:- giẻ, thông, muồng, tràm v.v - Gỗ tươi, W > 23%. - Thẳng, độ võng rơi tự do. Độ cao nâng búa: 2,5 - 4 m, đóng 4 đến 10 nhát/phút.- Búa hơi đơn động: P = 1,5 – 8 Tấn, dùng hơi ép, hơi nước để nâng chày -> rơi tự do.Đóng được 25 – 30 nhát/phút. - Búa hơi song động: dùng hơi nước, khí ép để nâng chày lên và hạ chày xuống. Đóng 200 – 300 nhát/phút. - Búa Điêzen: làm việc theo nguyên lý động cơ 2 kỳ ( hút, nén và nổ, xả). P = 0,6 – 5 Tấn. Sử dụng rất phổ biến do tính cơ động cao của nó. Lưu ý khi đóng đất yếu2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. b. Nguyên tắc chọn- Búa đủ năng lượng để hạ cọc tới chiều sâu thiết kế với độ chối đã được qui định. Độ chối là độ lún của cọc dưới 1 nhát búa đóng và 1 phút với búa rung.- Có ứng suất động 12m :Với:E: Năng lượng đập của búa, kGm;a: hệ số bằng 25 kG.m/tấnP: Sức chịu tải của cọc (T).K: hệ số chỉ sự thích dụng của búa. (Bảng 8.1 trang 103)Q: trọng lượng tổng cộng của búa (kg). q: trọng lượng của cọc (tính cả trọng lượng mũi cọc, kg). 2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. 3. Tính toán chọn giá búa đóng cọc- Loai bằng thép di chuyển trên ray nhờ tời và kéo đẩy thủ công: tính cơ động kém  ít sử dụng.- Dùng cần trục bánh xích, cần trục ôtô, máy đào đất trang bị thêm thiết bị  tính tự hành cao, di động dễ dàng.- Chiều cao giá búa: H = l1+l+h+d+z l1: chiều dài đoạn cọc đã đóng trước đó l: chiều dài đoạn cọc tiếp theo h: chiều cao của búa d: chiều cao nâng búa z: đoạn giá búa có treo các thiết bị cẩu2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. 4. Vận chuyển cọc5. Chuẩn bị trước khi đóng cọc- Lập biện pháp thi công, phải vạch đường đi, chỗ xếp cọc, sơ đồ di chuyển của máy- San dọn mặt bằng, định vị mặt bằng móng và tâm cọc, tập kết cọc.- Vạch tim ở các mặt bên của cọc - Vạch độ dài suốt thân cọc (5, 10 cm) để theo dõi tốc độ và độ sâu đóng cọc.2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. 5. Kỹ thuật đóng cọc+ Trước khi đóng đại trà phải đóng cọc thử và thí nghiệm cọc. + Lắp đoạn cọc mũi vào giá búa, căn chỉnh tim và độ thẳng đứng theo hai phương.+ Sau khi định vị, đóng những nhát búa đầu tiên nhẹ để cọc xuống đúng vị trí rồi đóng mạnh dần.+ Nối cọc: đoạn trước cách mặt đất 50cm thì dừng lại, nối đoạn tiếp theo và đóng tiếp.6. Kỹ thuật đóng cọc+ Cọc được coi là đóng xong khi thoả mãn 2 điều kiện:Chiều dài cọc  chiều dài thiết kế Độ chối của cọc đạt được độ chối do thiết kế qui định.- Cần đo độ chối sau một thời gian để “ cọc nghỉ ”. - Độ chối thiết kế tính theo công thức:e : Độ chối của cọc dưới một nhát búa, tính bằng m.m : Hệ số an toàn, lấy trong khoảng 0,5 – 0,7 (0,5 cho công trình vĩnh cửu; 0,7 cho CT tạm thời).F : Diện tích tiết diện ngang của cọc (m2).Q : Trọng lượng chầy của búa đóng cọc ( tấn ).q : Trọng lượng của cọc ( tấn).P : Tải trọng cho phép của cọc ( tấn).n : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc và biện pháp đóng cọc: Nếu là cọc gỗ n = 100 tấn/m2; Nếu là cọc bê tông cốt thép n = 150 tấn/m2; Nếu là cọc thép n = 500 tấn/m2;H : Chiều cao rơi búa Đối với búa treo, = độ rơi thực tế của chầy. Đối với búa hơi đơn động, = đoạn đường đi của chầy. Đối với búa hơi song động và búa đi-ê-den: H = Trong đó: E : Năng lượng thiết kế của một nhát búa ( tấn mét).2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. Nhật ký thi công đóng cọc:- Ngày đúc cọc, ngày đóng cọc;- Số liệu cọc, vị trí và kích thước cọc;- Chiều sâu đóng cọc, số đoạn cọc và mối nối;- Loại búa đóng coc, chiều cao rơi búa, số nhát búa/phút;- Số nhát  búa đập để cọc đi được 100cm;- Số nhát  búa đập để cọc đi được 20cm cuối cùng;- Loại đệm đầu cọc;- Trình tự đóng cọc trong nhóm;- Những vấn đề kỹ thuật cản trở công tác đóng cọc theo thiết kế và các sai số;- Tên cán bộ giám sát và tổ trưởng thi công;2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. Một số sự cố khi thi công cọc: Tham khảo TCVN 286:2003Cọc gặp vật cản - Hiện tượng: cọc không xuống nữa hoặc búa bị đẩy lên rất mạnh. Cọc bị rung - Nguyên nhân: do cọc gặp phải đá mồ côi, lớp đá mỏng hay dị vật khác. - Khắc phục: Ngừng đóng, nhổ cọc lên và phá vật cản bằng xong tiếp tục đóng Hiện tượng chối giả - Hiện tượng: chưa đạt tới độ sâu thiết kế mà độ chối của cọc đạt độ chối thiết kế. - Nguyên nhân: do đóng quá nhanh, đất xung quanh bị lèn ép gây ma sát lên cọc. - Khắc phục: Tạm ngừng thi công ít ngày chờ cọc ổn định rồi thi công tiếp.Khi đóng cọc sau thì cọc trước bị trồi lên - Hiện tượng: Nền đất nhão, đất dính, các cọc xung quanh đã đóng trước bị đẩy trồi lên - Nguyên nhân: Do cọc gần nhau, phản lực phụ sinh ra đủ lớn tác dụng vào các cọc xq - Khắc phục: Dùng búa hơi song động có tần số lớn để thi công.2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. Cọc bị nghiêng- Nguyên nhận: Do kiểm tra không kĩ trước khi đóng, trong quá trình đóng gây lệch cọc - Khắc phục: cọc đóng chưa sâu lắm thì dùng tời, đòn bẩy đưa cọc về vị trí thẳng đứng, với cọc sâu phải nhổ lên đóng lại.Đầu cọc xuất hiện vết nứt - Nguyên nhận: do búa quá nhỏ hoặc chiều cao rơi búa không hợp lý - Khắc phục: chọn lại búa cho phù hợp, thay đổi H rơi búa, thay vật đệm đầu cọc mới. 2.3.3. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÓNG CỌC. 2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. 1. Khái niệmĐN: Cọc được hạ vào đất bằng năng lượng tĩnh. ưu điểm: không gây chấn động và tiếng ồn, khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơnNhược điểm: giá thành công trình cao, thời gian thi công lâu, chiều sâu và sức chịu tải của cọc phụ thuộc nhiều vào thiết bị ép. 2. Chọn máy ép cọca. Máy ép cọc loại lớn- Sức ép từ 60 đến 1000 tấn.- Máy có thể ép cọc cách công trình cũ 60 cm.- Hiện nay máy ép robot được sử dụng rất phổ biến và hiệu quả68572413Hình vẽ: Sơ đồ máy ép cọc.1.Cọc ép; 2. Khung dẫn di động; 3. Khung dẫn cố định; 4. Kích thuỷ lực, 5. Đối trọng; 6. ống dẫn dầu; 7. Bệ máy; 8. Cần trục.Hình vẽ: Sơ đồ máy ép cọc.1. Cọc ép; 2. Khung dẫn di động; 3. Khung dẫn cố định; 4. Kích thuỷ lực5. Đối trọng; 6. ống dẫn dầu; 7. Bệ máy; 8. Cần trục.2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. b. Máy ép cọc loại nhỏ- Sức ép: 20 đến 40 tấn,đoạn cọc dài 2,5m,- Thích hợp: công trình nhỏ, xử lý lún nứt cho các công trình cũ, thi công theo PP ép sau.- Có thể ép cách công trình cũ 20 cm.Máy ép cọc loại nhỏ1. Bệ máy; 2. Khung dẫn hướng; 3. Máy thuỷ lực; 4. Gỗ kê; 5. Neo đất; 6. Cọc bê tông cốt thép2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. c. Tính toán chọn máy:Lực ép cọc phải đạt giá trị: Pe  K. Pc Trong đó: + Pe: lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế. + K: Hệ số lớn hơn 1, phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc. + Pc: Tổng sức kháng tức thời của đất nền, Pc gồm 2 phần: Phần kháng mũi cọc (Pm) và phần ma sát của cọc (Pms). - Ta chỉ cần sử dụng 0,7 -> 0,8 khả năng làm việc tối đa của máy. Nên ta chọn máy ép thuỷ lực có lực ép danh định : P  Pep . 1/0,7 = Pep . 1,4 d. Tính toán chọn đối trọng- Tính số lượng đối trọng- Tính toán kiểm tra chống lậtVi dụ2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. 3. Phương pháp ép cọc3.1. Giải pháp ép cọcép trước: ép cọc xong mới thi công đài móng. Nếu đầu cọc sâu trong đất thì dùng cọc phụ, cọc dẫn, gọi là ép âm.ép sau: sau khi thi công đài móng và vài tầng nhà, ép cọc qua các lỗ chờ hình côn trong móng. Đối trọng chính là trọng lượng phần nhà đã xây. Thường sử dụng trong cải tạo nhàVề phương pháp ép: ép đỉnh (a), ép ôm (b)2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. 3.2. Chuẩn bị trước khi thi công - Cọc, máy móc phải được tập kết, bố trí trên mặt bằng sao cho thuận lợi nhất - Vị trí các cọc phải được đánh dấu bằng các cột mốc - Vạch đường tim lên cọc, để kiểm tra độ thẳng đứng bằng kinh vĩ - Phải nghiên cứu kỹ hồ sơ, điều kiện địa chất công trình2.3.4. Phương pháp thi công ép cọc. 3.3. Kỹ thuật ép cọc- ép cọc thử (>1%, >3 cọc) và thí nghiệm cọc trước khi ép đại trà - Đường trục của: khung máy, kích, cọc phải: thẳng đứng và thuộc cùng 1 mp vuông góc với mp ngang. Độ nghiêng = lắp đoạn cọc C2 vào vị trí ép, + Chỉnh đường trục của 2 cọc trùng với trục kích, độ nghiêng hàn nối. + Tăng dần áp lực, giai đoạn đầu Vxuyên = áp lực nước ngầm nâng đất đá vụn khoan nổi ra ngoài - Dung dịch Bentonite phải thoả mãn:Dung trọng: 1,05  1,15 T/m3Độ nhớt: 18  45sHàm lượng cát 7 (7  9)2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.2. Định vị cọc - Dùng hai MKV đặt ở hai trục vuông góc nhau để định vị 3.3. Hạ ống vách, ống bao.* Chức năng của ống vách.- Định vị và dẫn hướng gầu khoan.- Giữ ổn định cho mặt hố khoan, chống sập thành- Làm giá treo lồng thép - Đỡ sàn công tác thực hiện các công việc như nối buộc cốt thép, - Bảo bệ không cho đất đá, thiết bị rơi xuống hố khoan.* Các phương pháp hạ ống vách- Phương pháp rung:- Phương pháp ép: - Dùng máy khoan: phổ biến * ống bao.2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 3.4. Khoan tạo lỗ - Dùng gầu khoan xoay để lấy đất ra khỏi lòng cọc. - Khi khoan qua đọan ống vách -> sử dụng dd Bentonite, luôn cao hơn cao trình nước ngầm 1-2m - Khi đất đầy gầu  kéo gầu lên với vận tốc v = 0,3  0,5m/s. - Khi khoan đến độ sâu thiết kế  tiến hành xử lý cặn lắng thô bằng cách thay gầu để vét đáy hố.2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.5. Lắp dựng cốt thép - Lồng thép nhiều đoạn, mỗi đoạn  12m.- Cẩu lắp đưa vào lòng hố khoan -> treo vào ống vách -> đưa lồng tiếp theo nối lồng dưới -> hạ tiếp- Gắn trước những miếng đệm bằng bê tông, chất dẻo để đảm bảo chiều dày bảo vệ.- Đặt trước ống thép (ống nhựa) được bịt đầu dưới nếu cọc được chỉ định kiểm tra bằng pp siêu âm2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.6. Lắp dựng ống đổ bê tông- ống gồm các đoạn 0,5m; 1m; 2m; 3m nối với nhau bằng gen ngoài. Đường kính ống 25,4cm.- ống được đặt trên 1 giá đỡ bằng thép (sàn công tác)2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.7. Xử lý cặn lắng bằng phương pháp thổi rửa- Lắp đầu thổi rửa lên đầu trên của ống đổ.- Khí nén được thổi qua ống dẫn khí với áp lực phù hợp, - Khí xâm nhập vào bùn khoan tạo ra hỗn hợp có dung trọng nhỏ hơn dung dịch Bentonite -> tạo áp lực đẩy mùn khoan trào ra ngoài.- Luôn giữ cao trình của Bentonite lớn hơn cao trình mực nước ngầm 1,5m. - Thời gian thổi 20  30 phút, Khi lớp bùn lắng ≤ 10cm và dung dịch bentonite thu được thỏa mãn.Dung trọng: 1,04  1,20T/m3Độ nhớt: 20  30spH > 7 (9  12)2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.8. Đổ bê tông* Yêu cầu đối với vữa bê tông: Độ sụt: 18  20 cm, lượng xi măng > 350kg/m3.* Yêu cầu khi đổ bê tông: - Trước khi đổ, ống đổ được đậy bằng nút hãm (bằng bọt xốp) - Quá trình đổ phải liên tục. Theo kinh nghiệm  0,6m3/ phút.- Trong quá trình đổ, rút dần ống đổ lên nhưng luôn phải đảm ống ngập trong vữa bê tông 2  3m.- Thời gian đổ 1 cọc chỉ nên <4 giờ.- Thông thường đổ cao hơn cao độ thiết kế 0,5m.2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.9. Rút ống vách- Tháo giá đỡ, sàn công tác, thép treo vào ống vách- Cần cẩu rút ống vách rút lên thẳng đứng tránh xê dịch tim cọc.- Lấp cát vào hố cọc; lấp hố thu Bentonite và rào chắn tạm bảo vệ cọc.- Với cọc quá sát công trình cũ hoặc nơi có dòng nước chảy qua thì cần để lại ống vách trong đất.2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI3.10. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi.a. Kiểm tra bằng phương pháp tĩnh * Phương pháp gia tải tĩnh: Đây là phương pháp phổ biến và đáng tin cậy. * Phương pháp khoan lấy mẫu ở lõi cọc: Dùng máy khoan lấy các mẫu hình trụ có đường kính 50-150 mm ở các độ sâu khác nhau * Phương pháp siêu âm: Đây là phương pháp rất phổ biến vì nhờ nó có thể phát hiện các khuyết tật của bê tông, cường độ bê tông mà không phải lấy mẫu hay phá huỷ kết cấu.b. Kiểm tra bằng phương pháp động: * Phương pháp đo âm dội: Nguyên lý là sử dụng lý thuyết từ hiện tượng âm dội * Phương pháp rung: Rung cưỡng bức với biên độ không đổi trong khi tần số rung thay đổi * Phương pháp biến dạng lớn : xung chấn động được tạo bởi búa có trọng lượng đủ lớn (15-20 T) để huy động toàn bộ khả năng chịu tải của đất nền. * Phương pháp tĩnh động (Statnamic): Thiết bị thí nghiệm được gắn vào đầu cọc cùng với thiết bị gây nổ để tạo ra phản lực trên đầu cọc. 2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI2.3.5. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI2.3.6. THI CÔNG CỌC BARETTE (TƯỜNG TRONG ĐẤT)2.3.6. THI CÔNG CỌC BARETTE (TƯỜNG TRONG ĐẤT)2.3.7. THI CÔNG CỌC HẠ VÀ NHỔ CỪ2.3.7. THI CÔNG CỌC HẠ VÀ NHỔ CỪ