CÔNG TÁC CỌC
KHOAN NHỒI
TÌM HIỂU THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
1 Một số thuật ngữ và định nghĩa
- Cọc khoan nhồi: là loại cọc tiết diện tròn được
thi công bằng cách khoan tạo lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tông
cốt thép.
- Dung dịch khoan : dung dịch gồm nước sạch và các hoá
chất khác như bentonite, polime ... có khả năng tạo màng cách nước giữa
thành hố khoan và đất xung quanh đồng thời giữ ổn định thành hố khoan.
-
Thép gia cường: vòng thép tròn đặt phía trong cốt thép chủ của lồng
thép để tăng độ cứng của lồng khi vận chuyển và lắp dựng.
- Con kê:
phụ kiện bằng thép bản hoặc xi măng-cát (hình tròn) dùng định vị lồng
thép trong lỗ khoan.
2.Công tác chuẩn bị
Để
có đầy đủ số liệu cho thi công cọc đại trà, nhất là trong điều kiện địa
chất phức tạp, các công trình quan trọng, cọc chịu tải trọng lớn, thời
gian lắp dựng cốt thép, ống siêu âm và đổ bê tông một cọc kéo dài, Nhà
thầu nên tiến hành thí nghiệm việc giữ thành hố khoan, thi công các cọc
thử và tiến hành thí nghiệm cọc bằng tải trọng tĩnh, kiểm tra độ toàn
khối của bê tông cọc theo đề cương của Thiết kế hoặc tự đề xuất trình
chủ đầu tư phê duyệt.
Trước khi thi công cọc cần tiến hành kiểm tra
mọi công tác chuẩn bị để thi công cọc theo biện pháp thi công được
duyệt, các công việc chuẩn bị chính có thể như sau:
a)hiểu biết rõ
điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn, chiều dày, thế nằm
và đặc trưng cơ lý của các lớp đất, kết quả quan trắc mực nước ngầm; áp
lực nước lỗ rỗng, tốc độ dòng chảy của nước trong đất, khí độc hoặc khí
dễ gây cháy nổ v.v
b)tìm hiểu khả năng có các chướng ngại dưới đất để
có biện pháp loại bỏ chúng; đề xuất phương án phòng ngừa ảnh hưởng xấu
đến công trình lân cận và công trình ngầm; nếu chưa có hồ sơ hiện trạng
các công trình lân cận và công trình ngầm Nhà thầu phải yêu cầu Chủ đầu
tư tiến hành công tác khảo sát, đo vẽ lập hồ sơ; biên bản lập với các
chủ sở hữu các công trình liền kề phải được các cơ quan có đủ thẩm quyền
bảo lãnh.
Chú thích: Nhà thầu tham khảo hồ sơ do Chủ đầu tư cấp là
chính, nếu còn thiếu thì bổ sung trong hồ sơ dự thầu.
c)kiểm tra vật
liệu chính (thép, xi măng, vữa sét, phụ gia, cát, đá, nước sạch...) ,
chứng chỉ chất lượng của nhà sản xuất, và kết quả thí nghiệm kiểm định
chất lượng;
d)thi công lưới trắc đạc định vị các trục móng và toạ độ
các cọc cần thi công;
e)thi công các công trình phụ trợ, đường cấp
điện, cấp thoát nước, hố rửa xe; hệ thống tuần hoàn vữa sét (kho chứa,
trạm trộn, bể lắng, đường ống, máy bơm, máy tách cát..)
f)san ủi mặt
bằng và làm đường phục vụ thi công, đủ để chịu tải trọng của thiết bị
thi công lớn nhất, lập phương án vận chuyển đất thải, tránh gây ô nhiễm
môi trường;
g)tập kết vật tư kỹ thuật và thiết bị, kiểm tra tình
trạng máy móc, thiết bị trong tình trạng sẵn sàng hoạt động tốt, dụng cụ
và thiết bị kiểm tra chất lượng phải qua kiểm chuẩn của cơ quan Nhà
nước;
h)chuẩn bị dung dịch khoan, cốt thép cọc, ống siêu âm, ống đặt
sẵn để khoan lấy lõi bê tông (nếu cần) , thùng chứa đất khoan, các
thiết bị phụ trợ (cần cẩu, máy bơm, máy trộn dung dịch, máy lọc cát, máy
nén khí, máy hàn, tổ hợp ống đổ, sàn công tác phục vụ đổ bê tông, xe
chở đất khoan) cùng các thiết bị để kiểm tra dung dịch khoan, lỗ khoan,
dụng cụ kiểm tra độ sụt bê tông, hộp lấy mẫu bê tông, dưỡng định vị lỗ
cọc...
i)lập biểu kiểm tra và nghiệm thu các công đoạn thi công theo
mẫu in sẵn (xem phụ lục C).
j)Hệ thống mốc chuẩn và mốc định vị trục
móng phải đáp ứng điều kiện độ chính xác về toạ độ và cao độ theo yêu
cầu kỹ thuật của công trình. Nhà thầu có trách nhiệm nhận và bảo quản hệ
thống mốc chuẩn trong suốt quá trình thi công cọc.
k)Lập biên bản
nghiệm thu công tác chuẩn bị trước khi thi công.
3.Dung dịch khoan
3.1.
Tuỳ theo điều kiện địa chất, thủy văn, nước ngầm, thiết bị khoan để
chọn phương pháp giữ thành hố khoan và dung dịch khoan thích hợp. Dung
dịch khoan được chọn dựa trên tính toán theo nguyên lý cân bằng áp lực
ngang giữa cột dung dịch trong hố khoan và áp lực của đất nền và nước
quanh vách lỗ. Khi khoan trong địa tầng dễ sụt lở, áp lực cột dung dịch
phải luôn lớn hơn áp lực ngang của đất và nước bên ngoài.
3.2.Khi áp
lực ngang của đất và nước bên ngoài lỗ khoan lớn (do tải trọng của thiết
bị thi công hay của các công trình lân cận sẵn có...) thì phải dùng ống
vách để chống sụt lở, chiều sâu ống vách tính theo nguyên lý cân bằng
áp nêu trên. Khi khoan gần công trình hiện hữu nếu có nguy cơ sập thành
lỗ khoan thì phải dùng ống chống suốt chiều sâu lỗ cọc.
3.3.Dung dịch
bentonite dùng giữ thành hố khoan nơi địa tầng dễ sụt lở cho mọi loại
thiết bị khoan, giữ cho mùn khoan không lắng đọng dưới đáy hố khoan và
đưa mùn khoan ra ngoài phải đảm bảo được yêu cầu giữ ổn định vách hố
khoan trong suốt quá trình thi công cọc. Khi mực nước ngầm cao (lên đến
mặt đất) cho phép tăng tỷ trọng dung dịch bằng các chất có tỷ trọng cao
như barit, cát magnetic ...
3.4.Kiểm tra dung dịch bentonite từ khi
chế bị cho tới khi kết thúc đổ bê tông từng cọc, kể cả việc điều chỉnh
để đảm bảo độ nhớt và tỷ trọng thích hợp nhằm tránh lắng đáy cọc quá
giới hạn cho phép cần tuân theo các quy định nêu trong mục 9 của tiêu
chuẩn này và các yêu cầu đặc biệt (nếu có) của Thiết kế. Dung dịch có
thể tái sử dụng trong thời gian thi công công trình nếu đảm bảo được các
chỉ tiêu thích hợp, nhưng không quá 6 tháng.
3.5Khi dùng dung dịch
polime hoặc các hoá phẩm khác ngoài các chức năng giữ ổn định thành hố
khoan phải kiểm tra ảnh hưởng của nó đến môi trường đất -nước (tại khu
vực công trình và nơi chôn lấp đất khoan).
4.Công tác tạo lỗ khoan
4.1.Khoan gần cọc vừa mới đổ xong bê tông
Khoan
trong đất bão hoà nước khi khoảng cách mép các lỗ khoan nhỏ hơn 1.5m
nên tiến hành cách quãng 1 lỗ, khoan các lỗ nằm giữa hai cọc đã đổ bê
tông nên tiến hành sau ít nhất 24 giờ từ khi kết thúc đổ bê tông.
4.2
Thiết bị khoan tạo lỗ
Có nhiều thiết bị khoan tương ứng với các
kiểu lấy đất đá trong lòng lỗ khoan như sau: choòng đập đá; gàu ngoạm;
gàu xoay, thổi rửa để hút bùn theo chu trình thuận, nghịch v.v...Tuỳ
theo đặc điểm địa chất công trình, vị trí công trình với các công trình
lân cận, khả năng của Nhà thầu, yêu cầu của thiết kế mà chọn lựa thiết
bị khoan thích hợp.
4.3Ống chống tạm
Ống chống tạm (casing) dùng
bảo vệ thành lỗ khoan ở phần đầu cọc, tránh lở đất bề mặt đồng thời là
ống dẫn hướng cho suốt quá trình khoan tạo lỗ. Khi hạ ống nên có dưỡng
định vị để đảm bảo sai số cho phép.
Ống chống tạm được chế tạo thường
từ 6 10m trong các xưởng cơ khí chuyên dụng, chiều dày ống thường từ 6
16mm.
Cao độ đỉnh ống cao hơn mặt đất hoặc nước cao nhất tối thiểu
0.3 m. Cao độ chân ống đảm bảo sao cho áp lực cột dung dịch lớn hơn áp
lực chủ động của đất nền và hoạt tải thi công phía bên ngoài.
Ống
chống tạm được hạ và rút chủ yếu bằng thiết bị thuỷ lực hoặc thiết bị
rung kèm theo máy khoan, khi không có thiết bị này có thể dùng búa rung
đóng kết hợp lấy đất bằng gầu hoặc hạ bằng kích ép thuỷ lực.
4.4Cao
độ dung dịch khoan
Cao độ dung dịch khoan trong lỗ phải luôn giữ sao
cho áp lực của dung dịch khoan luôn lớn hơn áp lực của đất và nước ngầm
phía ngoài lỗ khoan, để tránh hiện tượng sập thành trước khi đổ bê tông.
Cao độ dung dịch khoan cần cao hơn mực nước ngầm ít nhất là 1.5 m. Khi
có hiện tượng thất thoát dung dịch trong hố khoan nhanh thì phải có biện
pháp xử lý kịp thời.
4.5.Đo đạc trong khi khoan
Đo đạc trong khi
khoan gồm kiểm tra tim cọc bằng máy kinh vĩ và đo đạc độ sâu các lớp đất
qua mùn khoan lấy ra và độ sâu hố khoan theo thiết kế. Các lớp đất theo
chiều sâu khoan phải được ghi chép trong nhật ký khoan và hồ sơ nghiệm
thu cọc (xem phụ lục C). Cứ khoan được 2m thì lấy mẫu đất một lần. Nếu
phát hiện thấy địa tầng khác so với hồ sơ khảo sát địa chất thì báo ngay
cho thiết kế và chủ đầu tư để có biện pháp điều chỉnh, xử lý kịp thời.
Sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế, dừng khoan 30 phút để đo độ lắng.
Độ lắng được xác định bằng chênh lệch chiều sâu giữa hai lần đo lúc
khoan xong và sau 30 phút. Nếu độ lắng vượt quá giới hạn cho phép thì
tiến hành vét bằng gầu vét và xử lý cặn lắng cho tới khi đạt yêu cầu.
5. Công tác gia công và
hạ cốt thép
5.1Cốt thép được gia công
theo bản vẽ thiết kế thi công và TCXD 205-1998. Nhà thầu phải bố trí
mặt bằng gia công, nắn cốt thép, đánh gỉ, uốn đai, cắt và buộc lồng thép
theo đúng quy định.
5.2Cốt thép được chế tạo sẵn trong xưởng hoặc
tại công trường, chế tạo thành từng lồng, chiều dài lớn nhất của mỗi
lồng phụ thuộc khả năng cẩu lắp và chiều dài xuất xưởng của thép chủ.
Lồng thép phải có thép gia cường ngoài cốt chủ và cốt đai theo tính toán
để đảm bảo lồng thép không bị xoắn, méo. Lồng thép phải có móc treo
bằng cốt thép chuyên dùng làm móc cẩu, số lượng móc treo phải tính toán
đủ để treo cả lồng vào thành ống chống tạm mà không bị tuột xuống đáy hố
khoan, hoặc cấu tạo guốc cho đoạn lồng dưới cùng tránh lồng thép bị lún
nghiêng cũng như để đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo hộ dưới đáy cọc.
5.3Cốt
gia cường thường dùng cùng đường kính với cốt chủ, uốn thành vòng đặt
phía trong cốt chủ khoảng cách từ 2.5 3m, liên kết với cốt chủ bằng
hàn đính và dây buộc theo yêu cầu của thiết kế. Khi chuyên chở, cẩu lắp
có thể dùng cách chống tạm bên trong lồng thép để tránh hiện tượng biến
hình.
5.4Định tâm lồng thép bằng các con kê (tai định vị) bằng thép
trơn hàn vào cốt chủ đối xứng qua tâm, hoặc bằng các con kê tròn bằng xi
măng, theo nguyên lý bánh xe trượt, cố định vào giữa 2 thanh cốt chủ
bằng thanh thép trục. Chiều rộng hoặc bán kính con kê phụ thuộc vào
chiều dày lớp bảo hộ, thông thường là 5cm. Số lượng con kê cần buộc đủ
để hạ lồng thép chính tâm.
5.5Nối các đoạn lồng thép chủ yếu bằng
dây buộc, chiều dài nối theo quy định của thiết kế. Khi cọc có chiều dài
lớn, Nhà thầu cần có biện pháp nối bằng cóc, dập ép ống đảm bảo đoạn
lồng thép không bị tụt khi lắp hạ.
5.6Ống siêu âm (thường là ống thép
đường kính 60mm) cần được buộc chặt vào cốt thép chủ, đáy ống được bịt
kín và hạ sát xuống đáy cọc, nối ống bằng hàn, có măng xông, đảm bảo
kín, tránh rò rỉ nước xi măng làm tắc ống, khi lắp đặt cần đảm bảo đồng
tâm. Chiều dài ống siêu âm theo chỉ định của thiết kế, thông thường được
đặt cao hơn mặt đất san lấp xung quanh cọc 10 20cm. Sau khi đổ bê
tông các ống được đổ đầy nước sạch và bịt kín, tránh vật lạ rơi vào làm
tắc ống.
Chú thích:
Số lượng ống siêu âm cho 1 cọc thường quy định
như sau:
- 2 ống cho cọc có đường kính 60cm;
- 3 ống cho cọc có
đường kính 60cm < D 100cm
- 4 ống cho cọc có đường kính, D >
100cm.
6.Xử
lý cặn lắng đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông
6.1.Sau
khi hạ xong cốt thép mà cặn lắng vẫn quá quy định phải dùng biện pháp
khí nâng( air lift) hoặc bơm hút bằng máy bơm hút bùn để làm sạch đáy.
Trong quá trình xử lý cặn lắng phải bổ sung dung dịch đảm bảo cao độ
dung dịch theo quy định, tránh lở thành lỗ khoan.
6.2.Công nghệ khí
nâng được dùng để làm sạch hố khoan. Khí nén được đưa xuống gần đáy hố
khoan qua ống thép đường kính khoảng 60 mm, dày 34 mm, cách đáy khoảng
50 60 cm. Khí nén trộn với bùn nặng tạo thành loại bùn nhẹ dâng lên
theo ống đổ bê tông (ống tremi) ra ngoài; bùn nặng dưới đáy ống tremi
lại được trộn với khí nén thành bùn nhẹ; dung dịch khoan tươi được bổ
sung liên tục bù cho bùn nặng đã trào ra; quá trình thổi rửa tiến hành
cho tới khi các chỉ tiêu của dung dịch khoan và độ lắng đạt yêu cầu quy
định.
7.Đổ bê tông
7.1 Bê tông
dùng thi công cọc khoan nhồi phải được thiết kế thành phần hỗn hợp và
điều chỉnh bằng thí nghiệm, các loại vật liệu cấu thành hỗn hợp bê tông
phải được kiểm định chất lượng theo quy định hiện hành. Có thể dùng phụ
gia bê tông để tăng độ sụt của bê tông và kéo dài thời gian ninh kết của
bê tông. Ngoài việc đảm bảo yêu cầu của thiết kế về cường độ, hỗn hợp
bê tông có độ sụt là 18 20 cm.
7.2 Ống đổ bê tông (ống tremi) được
chế bị trong nhà máy thường có đường kính 219 273mm theo tổ hợp 0.5,
1, 2, 3 và 6m, ống dưới cùng được tạo vát hai bên để làm cửa xả, nối ống
bằng ren hình thang hoặc khớp nối dây rút đặc biệt, đảm bảo kín khít,
không lọt dung dịch khoan vào trong. Đáy ống đổ bê tông phải luôn ngập
trong bê tông không ít hơn 1.5 m.
7.3Dùng nút dịch chuyển tạm thời
(dùng phao bằng bọt biển hoặc nút cao su, nút nhựa có vát côn) đảm bảo
cho mẻ vữa bê tông đầu tiên không tiếp xúc trực tiếp với dung dịch khoan
trong ống đổ bê tông và loại trừ khoảng chân không khi đổ bê tông.
7.4Bê
tông được đổ không được gián đoạn trong thời gian dung dịch khoan có
thể giữ thành hố khoan (thông thường là 4 giờ). Các xe bê tông đều được
kiểm tra độ sụt đúng quy định để tránh tắc ống đổ do vữa bê tông quá
khô. Dừng đổ bê tông khi cao độ bê tông cọc cao hơn cao độ cắt cọc
khoảng 1m ( để loại trừ phần bê tông lẫn dung dịch khoan khi thi công
đài cọc).
7.5Sau khi đổ xong mỗi xe, tiến hành đo độ dâng của bê tông
trong lỗ cọc, ghi vào hồ sơ để vẽ đường đổ bê tông. Khối lượng bê tông
thực tế so với kích thước lỗ cọc theo lý thuyết không được vượt quá 20%.
Khi tổn thất bê tông lớn phải kiểm tra lại biện pháp giữ thành hố
khoan.
8.Rút ống vách và vệ
sinh đầu cọc
8.1Sau khi kết thúc đổ bê
tông 15 -20 phút cần tiến hành rút ống chống tạm (casing) bằng hệ thống
day (rút + xoay) của máy khoan hoặc đầu rung theo phương thẳng đứng,
đảm bảo ổn định đầu cọc và độ chính xác tâm cọc.
8.2Sau khi rút ống
vách 1 -2 giờ cần tiến hành hoàn trả hố khoan bằng cách lấp đất hoặc
cát, cắm biển báo cọc đã thi công cấm mọi phương tiện qua lại tránh hỏng
đầu cọc và ống siêu âm.
9.Kiểm tra và nghiệm thu
9.1
Chất lượng cọc được kiểm tra trong tất cả các công đoạn thi công, ghi
vào mẫu biên bản tham khảo trong phụ lục, lưu trữ theo quy định của Nhà
nước.
9.2Kiểm tra dung dịch khoan
9.2.1
Dung dịch khoan phải được chuẩn bị trong các bồn chứa có dung tích đủ
lớn, pha với nước sạch, cấp phối tuỳ theo chủng loại bentonite, điều
kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng, đảm
bảo giữ thành hố khoan trong suốt quá trình thi công khoan lỗ, lắp dựng
cốt thép, ống kiểm tra siêu âm, ống đặt sẵn để khoan lấy lõi đáy cọc
(nếu có), cẩu lắp ống đổ bê tông và sàn công tác...Bề dày lớp cặn lắng
đáy cọc không quá trị số sau:
Cọc chống- 5 cm; Cọc ma sát + chống -
10 cm;
9.2.2 Kiểm tra dung dịch khoan bằng các thiết bị thích hợp.
Dung trọng của dung dịch trộn mới được kiểm tra hàng ngày để biết chất
lượng, việc đo lường dung trọng nên đạt tới độ chính xác 0.005g/ml. Các
thí nghiệm kiểm tra dung dịch tiến hành theo quy định tại bảng 1 cho mỗi
lô bentonite trộn mới. Việc kiểm tra dung trọng, độ nhớt, hàm lượng cát
và độ pH phải được kiểm tra cho từng cọc, hàng ngày và ghi vào biểu
nghiệm thu trong phụ lục. Trước khi đổ bê tông nếu kiểm tra mẫu dung
dịch tại độ sâu khoảng 0.5 m từ đáy lên có khối lượng riêng >1.25
g/cm3, hàm lượng cát > 8%, độ nhớt >28 giây thì phải có biện pháp
thổi rửa đáy lỗ khoan để đảm bảo chất lượng cọc
|
