Phương pháp đóng cọc bê tông cốt thép có ưu và nhược điểm gì?

Cọc bê tông DUL tui có biết sơ sơ. Nói chung nó cũng chẳng có gì đặc biệt cả, dạng cọc tròn PC spun pile (ít khi dùng chữ centrifugal) thường có ở Nhật hoặc Hàn, châu Âu không phổ biến, châu Âu có dùng cọc hình vuông, tam giác DUL. Ở nước ta hiện nay một số nhà máy (Phan Vũ, BT620, BCC, PhúMỹ) có thể chế tạo cả hai loại cọc này và đang thương mại hóa cả hai loại nhưng chủ yếu vẫn là cọc loại tròn. + Ưu điểm về mặt giá thành so với cọc RC không lớn lắm, vì bê tông đắt hơn (mác cao), cốt thép PC bar (có cường độ fy = 14000 - 16000 kg/cm2) phải nhập từ Indo, Thailand, Malay hoac Han, Nhat, giá đắt hơn gấp đôi và lại phải mua dự trữ vì không chủ động thời gian. + Ưu điểm vượt trội của nó là tiến độ. Nếu đúc cọc thường hay cọc vuông UDL thì không áp dụng được kỹ thuật accelerated curing (dưỡng hộ nhanh). Hấp hơi nước chừng 2-3 tiếng là nó đã cứng đanh (đạt mác) lên rồi vì thế có thể chở ngay ra công trường ngay ngày hôm sau. + Có hai dạng cọc PS spun pile đó là PC và PHC, cọc PC bao gồm công đoạn dưỡng hộ hơi nước ở áp suất thường (với t=70-80oC), còn bê tông thì dùng phụ gia loại thông dụng (ở VN là Sikament R4, Sikament FF khi cần), xi măng PC40 (ATSM C150 type I) mác xi măng chỉ 400 kg/cm2) nhưng nhờ ly tâm lèn chặt mà sau khi dưỡng hộ nhiệt có thể đạt 700kg/cm2 một cách dễ dàng. Nhưng để cải tiến hơn nữa người ta dùng cọc PHC hoàn toàn giống cọc PC chỉ riêng công đoạn dưỡng hộ nhiệt thì người ta dùng dưỡng hộ nhiệt+áp bằng cách cho vào autoclave để được luôn một mẻ cọc lớn chỉ trong một tiếng đồng hồ, cho lên xe ra công trường luôn. Nhưng cách này tốn chi phí đầu tư cho autoclave quá, Việtnam không chơi được (đội giá thành), mà ta chỉ sử dụng phụ gia gốc silicafume để kích nhanh quá trình gia tăng cường độ sớm khi dưỡng hộ nhiệt ở áp suất bình thường (sử dụng luôn hệ thống thiết bị sản xuất cọc PC như cũ), nhưng để bỏ tiền ra mua phụ gia mà chủ đầu tư không yêu cầu tiến độ cấp bách (như kiểu tây) thì chẳng bỏ bèn gì vì lại làm tăng giá thành nên chỉ có cọc PC là đang thông dụng mà thôi. Nhờ kỹ thuật quay lytâm (spinning) mà lớp bê tông dàn thành vỏ hai bên vừa đủ cứng (chiều dày thành vỏ trung bình là 50-70cm tuỳ đường kính cọc. Điều này giúp tiết kiệm vật liệu (vật chuyển, đóng cọc nhẹ nhàng hơn). Cốt thép được tạo ***g rồi đặt vào khuôn, sau khi quay ly tâm xong thì nó nằm ở giữa thành bê tông và tham gia chịu lực (kéo chặt bê tông lại). Quan trọng của việc làm ***g thép là phải cắt thép cho thật đều, sai số 1mm/15mm, sau đó hai đầu sợi thép thép được ép chặt kết hợp với việc cho dòng điện cường độ cao (điệp áp thấp) đi qua để tạo nên một cái nút như củ tỏi ở mỗi đầu (gọi là công đoạn heading - chồn đầu). Một cọc thường có từ 8-16 cây thép (tuỳ thiết kế), tiến hành cho thép chủ và thép đai qua máy tạo ***g (caging) để tạo ***g thép. Đem ***g đặt vào khuôn, dùng mặt bích (cũng là miếng nối đầu cọc sau này) để làm chỗ khóa thanh thép rồi dùng kích thủy lực kéo căng thanh thép, neo khóa mặt bích vào khuôn (đòi hỏi khuôn phải đủ khả năng chịu lực căng của các thanh thép (70-120tấn). Sau khi bê tông đạt cường độ (ngay sau khi ra khỏi bể dưỡng hộ) thì tiến hành xả khuôn, tức là để cho lực căng rút của thanh thép vốn tác dụng vào khuôn chuyển vào cho bê tông (stress inducement). Sau quá trình này thì cọc hoàn toàn có thể chở ngay ra công trường. Khả năng chịu nén của cọc: lớn hơn cọc bê tông thường một ít, lý do là mác bê tông cao hơn cọc thường nhiều, nên cho dù bị trừ mất đi một lượng ứng suất nén trước do thanh thép gây ra nó vẫn còn lớn. Nhưng quan trọng là khả năng chịu uốn (*****ing moment) rất cao, điều này là quan trọng hơn đối với cọc nếu ta muốn có cọc dài để có thể giảm mối nối, muốn có cọc nhẹ để dễ thi công. Sở trường của cọc này là đóng ở những vùng đấy yếu, cần cọc dài, nhưng khi đóng trên đất cát khả năng chịu lực vẫn hơn cọc thường, nhưng nó không phát huy được ưu điểm của nó so với cọc thường nên ít dùng (không kinh tế). Cọc thường có chiều dài 12m, ít khi dài 15m chủ yếu do điều kiện chuyên chở và thi công đóng cọc chứ hoàn toàn không phải do kỹ thuật sản xuất. Đường kính thường là 500-600-900mm. Khả năng chịu lực của cọc này thì cũng như cọc RC thông thường, chủ yếu bị khống chế bởi điều kiện đất nền, không vượt ngưỡng sức bền do vật liệu. Chiều dài 1 đoạn cọc D300-400 khoảng 8-10m, cọc D500-600 khoảng 12-15m, có thể chế tạo cọc D900-D1200 dùng đóng cho công trình biển. Khi nối hai đoạn cọc với nhau dùng mối hàn để hàn hai mặt bích cọc với nhau. Tổng chiều dài cọc thường khoảng 45-60m, cái này do điều kiện địa chất quyết định. Hiện nay Việt nam chưa ban hành tiêu chuẩn về loại cọc PC nên các nhà sản xuất phải tự tìm kiếm công trình chủ yếu do nước ngoài thiết kế. Và cũng vì không có tiêu chuẩn nên kỹ sư thiết kế của ta cũng ngại đưa nó vào công trình; Âu cũng là một vấn đề nan giải cho loại cọc này đi vào nghành xây dựng. Và không chỉ công nghệ cọc dự ứng lực mà nhiều công nghệ khác cũng sẽ phải hứng chịu cách ban hành tiêu chuẩn theo kiểu Việt nam của ta thôi. Ngoài ra (miền Nam) trụ điện ly tâm cũng đã được chuyển sang chế tạo bằng phương pháp này, không còn dùng PC như trước nữa. xin nói thêm một số điều về xây dựng ở VN nhưng không phải là "kỹ thuật" đâu nhé. + Về phụ gia ở VN chủ yếu vẫn là Sika, không phải vì sika tốt hơn MBT đâu mà vì các tên nó dễ kêu đối với dân ta nhất là công nhân và các nhà thầu nhỏ - một số lớn kỹ sư không có chuyên môn về VLXD (KS Kết cấu vv..) cũng gọi phụ gia là Sika tuốt (cũng như dân ta gọi xe gắn máy là Hông-dza (honda) vậy). Bác thấy có hay không, vậy mà cái anh xi măng Holcim lại đi làm các chiến dịch đổi tên rất tốn kém để cho được cái tên cho nó globalization. Trước đó khi và VN (1994) họ liên doanh với Tổng Công ty Xi Măng Việt Nam (Ở VN xi măng vẫn là độc quyền, giá xi măng đắt gấp 2,5 lần so với Thái Land) họ chọn cái tên rất hay là Xi măng Sao Mai (Morning Star), kết quả là một phần thị phần bán lẻ của họ bị mất về tay người khác đấy. Tuy nhiên xét toàn cục thì họ chọn như vậy cũng có cái lý riêng của họ. Ngày ngay VN có vài ba nhãn hiệu xi măng "lạ" của một số doanh nghiệp nghành xây dựng nhưng đầu tư sản xuất xi măng; mua clinker của tháiland (chủ yếu là của siemcement) về nghiền để bán, cạnh tranh với các "anh lớn" cũng được đấy, chủ yếu nhờ vào quan hệ và gặp lúc thị trường xây dựng cầu hơi nhiều hơn cung một tí. Nhưng mà doanh nghiệp xây dựng (cũng như các doanh nghiệp nội địa nghành khác) có một kiểu "văn minh" kinh doanh là nợ lẫn nhau, giam vốn của nhau chừng nào có thể được dù có thể hợp đồng ký là "thanh toán trong vòng 1 tháng sau khi nghiệm thu), cái văn hóa này làm trì trệ sản xuất quá lắm, nhưng mà mãn tính mất rồi, không rạch ròi như cộng đồng các công ty nước ngoài tại Việt nam. Sika vào Việt Nam 1993, trước MBT, thị phần của họ hiện nay lớn hơn MBT, trong nước có một vài loại phụ gia nhưng chỉ sống trong từng dự án có quan hệ, không đủ tiềm lực để phát triển. Phụ gia "cái thứ nước cống" ấy mà bán với giá cắt cổ quá. Hồi xưa, nhà máy bê tông của chúng cháu tự mua hóa chất nguyên gốc từ nước ngoài về tự pha trộn được phụ gia tương đương các loại của sika (sikament R4, NN), rẻ nhưng chỉ dùng cho trạm bê tông của mình để tạo một lợi thế cạnh tranh nho nhỏ thôi so với các nhà máy bê tông khác. Thử các chỉ tiêu không khác sika, thậm chí ở một công trình nhà máy nhiệt điện lớn đã vượt qua cuộc so kè với sika, nhưng các chắn mình trộn thủ công thì sản xuất lớn là chưa thích hợp. Nói chung bê tông là hỗn hợp của đá và cát, các hạt xi măng chỉ để gắn kết và định vị đá và cát mà thôi, phụ gia là giảm trơn ma sát giúp các hạt càng khít thì mác càng cao (nếu cho nước để giảm ma sát thì sẽ bị giảm mác), silicafume vì là "fume" nên rất mịn và tác dụng lèn chặt càng lớn, mác sẽ càng cao. + Về bê tông ứng lực trước, ở VN đã có hãng của Pháp liên doanh với Vinaconex lập một nhà máy ở phía bắc sản xuất các cấu kiện dầm nhỏ, sàn lắp ghép nhưng do các hạn chế cố hữu của bê tông lắp ghép mà sản xuất của nhà máy không phát triển được. Riêng về các loại cọc (BTCT hoặc BTDUL) đúc tại công xưởng thì có thuận lợi hơn cột dàm sàn nhưng cũng không phải là giải pháp mà các nhà thầu chọn cho móng cọc hay toà nhà của họ tại công trường. - Về mặt giá thành chế tạo thì sự nhỉnh hơn của BTDUL so với cọc BTCT không đáng kể về mặt tiết kiệm thép nhưng khấu hao cho máy móc thì tăng lên do đó hiệu quả mang lại chẳng là bao. - Ngoài ra, những kỹ sư thiết kế thường không đưa cọc BTDUL vào công trình của mình ở giai đoạn thiết kế nên người thi công không thể thay đổi hay đề xuất sử dụng loại cọc khác được, (hehe.. chỉ cần điều chỉnh chiều dài từng đoạn cọc mà vẫn giữ nguyên tổng chiều dài cọc mà cũng đã nhiêu khê lắm rồi huống hồ đòi đổi cả thiết kế cọc cơ à..) - Một vấn đề lớn nữa mà cháu thấy bác có nói là hạ tầng giao thông, đúng thật, nó không thể đáp ứng được để vận tải hàng nặng như BTCT đi trên đường và vì thế chi phí mãi lộ (tiền đưa cho cảnh sát giao thông để họ lơ đi cho mình đi qua) là rất cao. Nhà thầu xây dựng thích chọn giải pháp tự đúc lấy cọc BTCT thường tại công trường hơn. - Thuế VAT cho cọc sản xuất tại nhà máy cũng là 10% trong khi đáng lẽ chỉ là 5% thì mới so sánh được với các nhà máy sản xuất sản phẩm khác, điều này không khuyến khích nghành xây dựng "công nghiệp hóa" sản xuất. Một vấn đề khác đặc biệt cần lưu ý ở BTDUL so với BTCT là "tính không dẻo" làm cho quá trình thiết kế của nó phải tính đến sự đột ngột mất lực ứng suất dẫn đến việc phải chêm thêm thép dự phòng, làm tăng chi phí sản xuất. Sự quá giòn là rất nguy hiểm, ví dụ một cột điện thường nếu lỡ may bị xe cộ tông vào thì chỉ bị cong oằn, bể bê tông nhưng cốt thép vẫn chịu lực nhờ thế mà dây điện không đổ xuống tại chỗ, nhưng nếu là cột BTDUL thì cây cột như bị một nhát dao cắt ngang, cả phần trên của cột đổ sụp xuống ngay tại chỗ và hậu quả của dòng điện 220V thì khỏi phải nói rồi. Một sàn bằng BTCT thường sẽ bị võng từ từ rồi mới sụp đổ trong khi điều tương tự không xảy ra với sàn BTDUL. Nên tính toán hệ số an toàn cho kết cấu BTDUL phải thỏa mãn các điều kiện này. Mấy lời cùng bác và các anh em, Chúc mọi người vui vẻ!

1. Một số định nghĩa - Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc. - Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc. - Lực ép nhỏ nhất (Pep)min là lực ép do Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150 - 200% tải trọng thiết kế; - Lực ép lớn nhất (Pep)max là lực ép do Thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200 - 300% tải trọng thiết kế. 2. Ưu nhược điểm của phương pháp thi công ép cọc Hiện nay có nhiều phương pháp để thi công cọc như búa đóng, kích ép, khoan nhồi... Việc lựa chọn và sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào địa chất công trình và vị trí công trình. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều dài cọc, máy móc thiết bị phục vụ thi công. Một trong các phương pháp thi công cọc đó là ép cọc bằng kích ép. Ưu điểm: • Êm, không gây ra tiếng ồn • Không gây ra chấn động cho các công trình khác • Khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơn: từng đoạn cọc được ép thử dưới lực ép và ta xác định được sức chịu tải của cọc qua lực ép cuối cùng. Nhược điểm • Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất xấu cọc phải xuyên qua quá dầy. 3. Chuẩn bị mặt bằng thi công - Phải tập kết cọc trước ngày ép từ 1 đến 2 ngày (cọc được mua từ các nhà máy sản xuất cọc) - Khu xếp cọc phải đặt ngoài khu vực ép cọc, đường đi vanạ chuyển cọc phải banừg phẳng, không gồ ghề lồi lõm - Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử dụng máy kinh vĩ cân chỉnh - Cần loại bỏ những cọc không đủ chất lượng, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Trước khi đem cọc đi ép đại trà, phải ép thí nghiệm 1 – 2% số lượng cọc - Phải có đầy đủ các báo cáo khảo sát địa chất công trình, kết quả xuyên tĩnh. 4. Vị trí ép cọc - Vị trí ép cọc được xác định đúng theo bản vẽ thiết kế: phải đầy đủ khoảng cách, sự phân bố các cọc trong đài móng với điểm giao nhau giữa các trục. - Để cho việc định vị thuận lợi và chính xác, ta cần phải lấy 2 điểm móco nằm ngoài để kiểm tra các trục có thể bị mất trong quá trình thi công. Thực tế, vị trí các cọc được đánh dấu bằng các thanh thép dài từ 20 đến 30cm - Từ các giao điểm các đường tim cọc, ta xác định tâm của móng, từ đó ta xác định tâm các cọc. 5. Lựa chọn phương án thi công ép cọc Việc thi công ép cọc ở ngoài công trường có nhiều phương án ép, sau đây là hai phương án ép phổ biến: 5.1. Phương án 1 Nội dung: Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc, sau đó mang máy móc, thiết bị ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết. Ưu điểm : • Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc • Không phải ép âm Nhược điểm : • Ở những nơi có mực nước ngầm cao, việc đào hố móng trước rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện được • Khi thi công ép cọc mà gặp trời mưa thì nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng • Việc di chuyển máy móc, thiết bị thi công gặp nhiều khó khăn • Với mặt bằng thi công chật hẹp, xung quanh đang tồn tại những công trình thì việc thi công theo phương án này gặp nhiều khó khăn, đôi khi không thực hiện được 5.2. Phương án 2 Nội dung: Tiến hành san phẳng mặt bằng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu. Như vậy, để đạt được cao trình đỉnh cọc cần phải ép âm. Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép để cọc ép được tới chiều sâu thiết kế. Sau khi ép cọc xong ta sẽ tiến hành đào đất để thi công phần đài, hệ giằng đài cọc Ưu điểm: • Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời mưa • Không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm • Tốc độ thi công nhanh Nhược điểm: • Phải thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm • Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, thời gian thi công laua vì rất khó thi công cơ giới hóa 5.3. Kết luận Căn cứ vào ưu nhược điểm của 2 phương án trên, căn cứ vào mặt bằng công trình, phương án đào đất hố móng, ta sẽ chọn ra phương án thi công ép cọc. Tuy nhiên, phương án 2, kết hợp đào hố móng dạng ao sẽ kết hợp được nhiều ưu điểm để tiến thành thi công có hiệu quả. 6. Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn ép cọc - Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả 2 bên của thép dọc và trên suốt chiều cao vành - Vành thép nối phải phẳng, không được vênh - Bề mặt ở đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau. - Kích thước các bản mã đúng với thiết kế và phải ≥ 4mm - Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén - Kiểm tra kích thước đường hàn so với thiết kế, đường hàn nối cọc phải có trên cả 4 mặt của cọc. Trên mỗi mặt cọc, chiều dài đường hàn không nhỏ hơn 10cm 7. Yêu cầu kỹ thuật với thiết bị ép cọc - Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất - Pép max yêu cầu theo quy định thiết kế - Lức nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép đỉnh, không gây lực ngang khi ép - Chuyển động của pittông kích phải đều, và khống chế được tốc độ ép - Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo - Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công - Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vượt quá 2 lần áp lực đo khi ép cọc - Chỉ huy động từ (0,7 ÷ 0,8) khả năng tối đa của thiết bị ép cọc - Trong quá trình ép cọc phải làm chủ được tốc độ ép để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật 8. Tính toán chọn cẩu phục vụ Căn cứ vào trọng lượng bản thân của cọc, của đối trọng và độ cao nâng cẩu cần thiết để chọn cẩu thi công ép cọc - Sức nâng Qmax/Qmin - Tầm với Rmax/Rmin - Chiều cao nâng: Hmax/Hmin - Độ dài cần chính L - Độ dài cần phụ - Thời gian - Vận tốc quay cần 9. Phương pháp ép cọc và chọn máy ép cọc Ép cọc thường dùng 2 phương pháp: • Ép đỉnh • Ép cọc 9.1. Ép đỉnh Lực ép được tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống Ưu điểm • Toàn bộ lực ép do kích thủy lực tạo ra được truyền trực tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu quả ép. Khi ép qua các lớp đất có ma sát nội tương đối cao như á cát, sét dẻo cứng... lực ép có thể thắng lực cản do ma sát để hạ cọc xuống sâu dễ dàng. Nhược điểm • Cần phải có hai hệ khung giá. Hệ khung giá cố định và hệ khung giá di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung giá này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc: nếu 1 đoạn cọc dài 6m thì khung giá phải từ 7 ÷ 8m mới có thể ép được cọc. Vì vậy khi thiết kế cọc ép, chiều dài một đoạn cọc phải khống chế bởi chiều cao giá ép trong khoảng 6 – 8m 9.2. Ép ôm Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc do chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống Ưu điểm • Do biện pháp ép từ 2 bên hông của cọc, máy ép không cần phải có hệ khung giá di động, chiều dài đoạn cọc ép có thể dài hơn. Nhược điểm • Ép cọc từ hai bên hông cọc thông qua 2 chấu ma sát do do khi ép qua các lớp ma sát có nội ma sát tương đối cao như á sét, sét dẻo cứng... lực ép hông thường không thể thắng được lực cản do ma sát tăng để hạ cọc xuống sâu. • Nói chung, phương pháp này không được sử dụng rộng rãi bằng phương pháp ép đỉnh 9.3. Các bộ phận của máy ép cọc (ép đỉnh) Đối trọng Trạm bơm thủy lực gồm có: • Động cơ điện • Bơm thủy lực ngăn kéo • Ống tuy-ô thủy lực và giác thủy lực Dàn máy ép cọc: gồm có khung dẫn với giá xi lanh, khung dẫn là một lồng thép được hàn thành khung bởi các thanh thép góc và tấm thép dầy. Bộ dàn hở 2 đầu để cọc có thể đi từ trên xuống dưới. Khung dẫn gắn với động cơ của xi-lanh, khung dẫn có thể lên xuống theo trục hành trình của xi-lanh • Dàn máy có thể di chuyển nhờ chỗ lỗ bắt các bulông Bệ máy ép cọc gồm 2 thanh thép hình chữ I loại lớn liên kết với dàn máy ứng với khoảng cách hai hàng cọc để có thể đứng tại 1 vị trí ép được nhiều cọc mà không cần phải di chuyển bệ máy. Có thể ép một lúc nhiều cọc bằng cách nối bulông đẩy dàn máy sang vị trí ép cọc khác bố trí trong cùng một hàng cọc. Máy ép cọc cần có lực ép P gồm 2 kích thuỷ lực mỗi kích có Pmax = P/2 (T) Hình 1. Máy ép cọc: [blue]http://vietxay.net/portal/images/articles/vu-bai-01-02-2008-3.jpg [/blue] 9.4. Nguyên lý làm việc Dàn máy được lắp ráp với bệ máy bằng 2 chốt như vậy có thể di chuyển ép một số cọc khi bệ máy cố định tại một chỗ, giảm số lần cẩu đối trọng Ống thả cọc được 2 xilanh nâng lên hạ xuống, năng lượng thủy lực truyền đi từ trạm bơm qua xilanh qua ống thả cọc và qua gối đầu cọc truyền sang cọc, với đối trọng năng lượng sẽ biến thành lực dọc trục ép cọc xuống đất. 9.5. Chọn máy ép cọc Chọn máy ép cọc để đưa cọc xuống chiều sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của địa chất công trình. Muốn cho cọc qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị: Pep ≥ K.Pc Trong đó : • Pep – lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế • K – hệ số K > 1; có thể lấy K = 1,5 – 2 phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc • Pc – tổng sức kháng tức thời của nền đất, Pc = Pmui + Pmasat • Pmui : phần kháng mũi cọc • Pmasat : ma sát thân cọc Như vậy, để ép được cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có một lực thắng được lực ma sát bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ép đó bằng trọng lượng bản thân cọc và lực ép bằng thủy lực. Lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực tạo ra. Ví dụ: Cọc 300 x 300mm • Cọc có tiết diện 300x300, chiều dài đoạn cọc C1=7m; đoạn C2 và C3 = 8m • Sức chịu tải của cọc: Pcoc = PCPT = 79,215T • Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thỏa mãn điều kiện: Pep min ≥ 1,5Pcoc = 1,5 x 79,215 = 108,8T • Vì chỉ nên sử dụng 0,8 – 0,9 khả năng làm việc tối đa của máy ép cọc, cho nên ta chọn máy ép thủy lực có lực nén lớn nhất 120T • Vậy trọng lượng đối trọng mỗi bên: P ≥ Pep/2 = 120/2 =60T, dùng mỗi bên 12 đối trọng bê tông cốt thép, trọng lượng mỗi khối nặng 5T có kích thước 1x1x2m • Những chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của thiết bị ép : + Chọn đường kính piton thủy lực dầu (thường dùng 2 piton) : [IMG]http://www.forkosh.dreamhost.com/mimetex.cgi?%7BF=0.5*%5Cfrac%7BP_%7Bep%7D%7D%7BP_% 7Bdau%7D%7D=%5Cfrac%7B%5Cpi*D%5E%7B2%7D%7D%7B4%7D% 7D[/IMG] D=\\sqrt{\\frac{2P_{ep}}{\\pi*P_{dau}}} border=0> + Lấy Pdau = 150 kg/cm2 D=\\sqrt{\\frac{2P_{ep}}{\\pi*P_{dau}}=\\frac{2.120.10 00}{3,14.150}=22,57cm} border=0> Chọn D=25cm • Với l = 1200mm, l là lịch trình của piton thủy lực Lý lịch máy phải được các bên có thẩm quyền kiểm tra kiểm định các đặc trưng kỹ thuật • Lưu lượng dầu của máy bơm (lít/phút) • Áp lực bơm dầu lớn nhất (kg/cm2) • Hành trình pittông của kích (cm) • Diện tích đáy pittông của kích (cm2) • Phiếu kiểm định đồng hồ đo áp lực dầu và các van chịu lực do cơ quan có thẩm quyền cấp 9.6. Tính số máy ép cọc cho công trình Từ số lượng cọc cần ép và định mức ca máy (theo ĐM 24-2005), ta tính ra số ca máy cần thiết cho việc thi công công trình. Nếu số ca máy quá lớn, ta có thể chọn tăng số máy ép lên: 2 máy, hoặc 3 máy... Ví dụ: tiết diện cọc 250 x 250mm, tổng số chiều dài cọc ép 5000m, tra định mức tiết diện cọc 25x25cm và máy ép < 150T, định mức là 3,05ca/100m cọc Vậy, số máy cần thiết : Vậy, nếu thi công toàn bộ số cọc trên cần ít nhất 5 tháng. Nếu ta dùng 2 máy ép cọc thì thời gian thi công sẽ giảm xuống 1/2. Và số ngày công cho 2 máy: 77 ngày, sau khi có số ngày, số máy thì ta sẽ thiết kế được sơ đồ ép cọc chính thức. 9.7. Tính toán chọn cẩu phục vụ ép cọc __________________ 10. Tiến hành ép cọc 10.1. Chuẩn bị mặt bằng thi công và cọc Việc bố trí mặt bằng thi công ép cọc ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công nhanh hay chậm của công trình. Việc bố trí mặt bằng thi công phải hợp lý để các công việc không bị chồng chéo, cản trở lẫn nhau, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, rút ngắn thời gian thực hiện công trình. Cọc phải được bố trí trên mặt bằng sao cho thuận lợi cho việc thi công mà vẫn không cản trở máy móc thi công Vị trí các cọc phải được đánh dấu sẵn trên mặt bằng bằng các cột mốc chắc chắn, dễ nhìn. Cọc phải được vạch sẵn các đường trục để sử dụng máy ngắm kinh vĩ 10.1.1. Giác đài cọc trên mặt bằng • Người thi công phải két hợp với người làm công tác đo đạc. Trên bản vẽ tổng mặt bằng thi công phải xác định đầy đủ vị trí của từng hạng mục công trình, ghi rõ cách xác định lưới toạ độ, dựa vào các mốc chuẩn có sẵn hay dựa vào mốc quốc gia, chuyển mốc vào địa điểm xây dựng • Thực hiện các biện pháp để đánh dấu trục móng, chú ý đến mái dốc taluy của hố móng 10.1.2. Giác cọc trong móng • Giác móng xong, ta xác định được vị trí của đài, ta tiến hành xác định vị trí cọc trong đài • Ở phần móng trên mặt bằng, ta đã xác định được tim đài nhờ các điểm chuẩn. Các điểm này được đánh dấu bằng các mốc • Căng dây trên các mốc, lấy thăng bằng, sau đó từ tim đo ra các khoảng cách xác định vị trí tim cọc theo thiết kế • Xác định tim cọc bằng phương pháp thủ công, dùng quả dọi thả từ các giao điểm trên dây đã xác định tim cọc để xác định tim cọc thực dưới đất, đánh dấu các vị trí này 10.2. Công tác chuẩn bị ép cọc Cọc ép sau nên thời điểm bắt đầu ép cọc tuỳ thuộc vào sự thoả thuận giữa thiết kế chủ công trình và người thi công ép cọc Vận chuyển và lắp ráp thiết bị ép cọc vào vị trí ép đảm bảo an toàn Chỉnh máy để các đường trục của khung máy, đường trục kích và đường trcj của cọc đứng thẳng và nằm trong một mặt phẳng, mặt phẳng này phải vuông góc với ặt phẳng chuẩn nằm ngang (mặt phẳng chuẩn đài móng). Độ nghiêng của nó không quá 5% Kiểm tra 2 móc cẩu của dàn máy thật cẩn thận kiểm tra 2 chốt ngang liên kết dầm máy và lắp dàn lên bệ máy bằng 2 máy Khi cẩu đối trọng, dàn phải được kê thật phẳng, không nghiêng lệch, kiểm tra các chốt vít thật an toàn. • Lần lượt cẩu các đối trọng lên dầm khung sao cho mặt phẳng chứa trọng tâm 2 đối trọng trùng với trọng tâm ống thả cọc. Trong trường hợp đối trọng đặt ngoài dầm thì phải kê chắc chắn • Dùng cẩu tự hành cẩu trạm bơm đến gần dàn máy, nối các giắc thuỷ lực vào giắc trạm bơm, bắt đầu cho máy hoạt động Chạy thử máy ép để kiểm tra độ ổn định của thiết bị (chạy không tải và có tải) Kiểm tra cọc và vận chuyển cọc vào vị trí cọc trước khi ép 10.2.1. Kiểm tra các chi tiết nối cọc và máy hàn • Trước khi ép cọc đại trà, phải tiến hành ép để làm thí nghiệm nén tĩnh cọc tại những điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu nhằm lựa chọn đúng đắn loại cọc, thiết bị thi công và điều chỉnh đồ án thiết kế, số lượng cần kiểm tra với thí nghiệm nén tĩnh là 1% tổng số cọc ép nhưng không ít hơn 3 cọc. 10.2.2. Chuẩn bị tài liệu • Phải kiểm tra để loại bỏ các cọc không đạt yêu cầu kỹ thuật • Phải có đầy đủ các bản báo cáo khảo sát địa chất công trình, biểu đồ xuyên tĩnh, bản đồ các công trình ngầm. • Có bản vẽ mặt bằng bố trí lưới cọc trong khi thi công • Có phiếu kiểm nghiệm cấp phối, tính chất cơ lý của thép và bê tông cọc • Biên bản kiểm tra cọc • Hồ sơ thiết bị sử dụng ép cọc 10.3. Lắp đoạn cọc đầu tiên 10.3.1. Chuẩn bị • Đoạn cọc đầu tiên phải được lắp chính xác, phải cân chỉnh để trục của C1 trùng với đường trục của kích và đi qua điểm định vị cọc độ sai lệch không quá 1cm • Đầu trên của cọc được gắn vào thanh định hướng của khung máy • Nếu đoạn cọc C1 bị nghiêng sẽ dẫn đến hậu quả của toàn bộ cọc bị nghiêng 10.3.2. Tiến hành thi công ép cọc • Khi đáy kích (hoặc đỉnh pittong) tiếp xúc với đỉnh cọc thì điều chỉnh van tăng dần áp lực, những giây đầu tiên áp lực dầu tăng dần đều, đoạn cọc C1 cắm sâu dần vào đất với vận tốc xuyên ≤ 1m/s. • Trong quá trình ép dùng 2 máy kinh vĩ đặt vuông góc với nhau để kiểm tra độ thẳng đứng của cọc lúc xuyên xuống. Nếu xác định cọc nghiêng thì dừng lại để điều chỉnh ngay. • Khi đầu cọc C1 cách mặt đất 0,3 ÷ 0,5m thì tiến hành lắp đoạn cọc C2, kiểm tra về mặt 2 đầu cọc C2 sửa chữa sao cho thật phẳng. • Kiểm tra các chi tiết nối cọc và máy hàn. • Lắp đoạn cọc C2 vào vị trí ép, căn chỉnh để đường trục cọc C2 trùng với trục kích và trục đoạn cọc C1, độ nghiêng ≤ 1% • Tác động lên cọc C2 1 lực tạo tiếp xúc sao cho áp lực ở mặt tiếp xúc khoảng 3 – 4kg/cm2 rồi mới tiến hành nối 2 đoạn cọc theo thiết kế • Làm tương tự với các đoạn cọc sau 10.3.3. Thao tác ép âm Trong quá trình ép cọc, khi ép cọc tới đoạn cuối cùng, ta phải có biện pháp đưa đầu cọc xuống một cốt âm nào đó so với cốt tự nhiên. Có thể dùng 2 phương pháp Phương pháp 1: Dùng cọc phụ • Dùng một cọc BTCT phụ có chiề dài lớn hơn chiều cao từ đỉnh ọc trong đài đến mặt đất tự nhiên một đoạn (1 – 1,5m) để ép hạ đầu cọc xuống cao trình cốt âm cần thiết. • Thao tác: Khi ép tới đoạn cuối cùng, ta hàn nối tiếp một đoạn cọc phụ dài ≥ 2,5m lên đầu cọc, đánh dấu lên thân cọc phụ chiều sâu cần ép xuống để khi ép các đầu cọc sẽ tương đối đều nhau, không xảy ra tình trạng nhấp nhô không bằng nhau, giúp thi công đập đầu cọc và liên kết với đài thuận lợi hơn. Để xác định độ sâu này cần dùng máy kinh vĩ đặt lên mặt trên của dầm thép chữ I để xác định cao trình thực tế của dầm thép với cốt ±0,00, tính toán để xác định được chiều sâu cần ép và đánh dấu lên thân cọc phụ (chiều sâu này thay đổi theo từng vị trí mặt đất của đài mà ta đặt dầm thép của máy ép cọc). Tiến hành thi công cọc phụ nhưn cọc chính tới chiều sâu đã vạch sẵn trên thân cọc phụ • Ưu điểm: không phải dùng cọc ép âm nhưng phải chế tạo thê số mét dài cọc BTCT làm cọc dẫn, thi công xong sẽ đập đi gây tốn kém, hiệu quả kinh tế không cao. Phương pháp 2: Phương pháp ép âm • Phương pháp này dùng một đoạn cọc dãn để ép cọc xuống cốt âm thiết kế sau đó lại rút cọc dẫn lên ép cho cọc khác, cấu tạo cọc ép âm do cán bộ thi công thiết kế và chế tạo. • Cọc ép âm có thể là bằng BTCT hoặc thép • Vì hành trình của pitông máy ép chỉ ép được cách mặt đất tự nhiên khoảng 0,6 – 0,7m, do vậy chiều dài cọc được lấy từ cao trình đỉnh cọc trong đài đến mặt đất tự nhiên cộng thâm một đoạn 0,7m là hành trình pitông như trên, có thể lấy ra thêm 0,5m nữa giúp thao tác ép dễ dàng hơn. • Ưu điểm: Không phải dùng cọc phụ BTCT, hiệu quả kinh tế cao hơn, cọc dẫn lúc này trở thành cọc công cụ trong việc hạ cọc xuống cốt âm thiết kế. • Nhược điểm: thao tác với cọc dẫn phải thận trọng tránh làm nghiêng đầu cọc chính vì cọc dẫn chỉ liên kết khớp tạm thời với đầu cọc chính (chụp mũ đầu cọc lên đầu cọc). Việc thi công những công trình có tầng hầm, độ sâu đáy đài lớn hơn thi công dẫn khó hơn, khi ép xong rút cọc lên khó khăn hơn, nhiều trường hợp cọc ép chính bị nghiêng. 10.4. Kết thúc công việc ép cọc Cọc được coi là ép xong khi thoả mãn 2 điều kiện: Chiều dài cọc đã ép vào đất nền trong khoảng Lmin  Lc  Lmax Trong đó: • Lmin , Lmax là chiều dài ngắn nhất và dài nhất của cọc được thiết kế dự báo theo tình hình biến động của nền đất trong khu vực • Lc là chiều dài cọc đã hạ vào trong đất so với cốt thiết kế; Lực ép trước khi dừng trong khoảng (Pep) min  (Pep)KT  (Pep)max Trong đó : • (Pep) min là lực ép nhỏ nhất do thiết kế quy định; • (Pep)max là lực ép lớn nhất do thiết kế quy định; • (Pep)KT là lực ép tại thời điểm kết thúc ép cọc, trị số này được duy trì với vận tốc xuyên không quá 1cm/s trên chiều sâu không ít hơn ba lần đường kính ( hoặc cạnh) cọc. Trường hợp không đạt 2 điều kiện trên người thi công phải báo cho chủ công trình và thiết kế để sử lý kịp thời khi cần thiết, làm khảo sát đất bổ sung, làm thí nghiệm kiểm tra để có cơ sở lý luận sử lý. 10.5. Các điểm cần chú ý trong thời gian ép cọc Việc ghi chép lực ép theo nhật ký ép cọc nên tiến hành cho từng mét chiều dài cọc cho tới khi đạt tới (Pep)min, bắt đầu từ độ sâu này nên ghi cho từng 20cm cho tới khi kết thúc, hoặc theo yêu cầu cụ thể của Tư vấn, Thiết kế. Ghi chép lực ép đầu tiên khi mũi cọc đã cắm sâu vào lòng đất từ 0,3 – 0,5m thì ghi chỉ số lực ép đầu tiên sau đó cứ mỗi lần cọc xuyên được 1m thì ghi chỉ số lực ép tại thời điểm đó vào nhật lý ép cọc Nếu thấy đồng hồ đo áp lực tăng lên hoặc giảm xuống 1 cách đột ngột thì phải ghi vào nhật ký ép cọc sự thay đổi đó. Nhật ký phải đầy đủ các sự kiện ép cọc có sự chứng kiến của các bên có liên quan.