Biện pháp thi công cọc khoan nhồi

dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 1 1 Biện Pháp Thi Công Cọc Khoan Nhồi Hình 1: Công trường thi công cọc khoan nhồi dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 2 2 Hình 2: Máy khoan cọc nhồi Cọc khoan nhồi đường kính lớn: Cọc khoan nhồi đường kính lớn được sử dụng như là các thành phần của nền móng nhằm chịu tải công trình tập trung vào các tầng đất ổn định hơn, sâu hơn. Hơn nữa, chúng có thể được sử dụng như những chiếc cọc cho việc giữ những bức tường nếu không có đủ không gian cho nền móng phẳng. Cùng cách đó, việc duy trì các bức tường cho những hố đào được thi công bằng cách sử dụng nhiều cọc khoan nhồi như bức tường cọc nhồi (Hình 3), cái mà sau đó có thể kết hợp thành công trình cuối. Hình 3: Tường cọc nhồi dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 3 3 Các cọc khoan nhồi có thể dễ dàng đáp ứng nhiều yêu cầu về tải trọng và đất vì sự đa dạng trong đường kính và kỹ thuật thi công. Đường kính cọc đơn có thể thay đổi giữa ϕ 300 – 3000. Những chiếc cọc có thể được thi công trong mọi loại điều kiện đất. Trái ngược lại với cọc đóng, cọc nhồi cho phép đánh các lớp đất tại chỗ được khoan qua ngay lập tức để điều chỉnh độ sâu móng do những điều kiện đất được thay đổi. Biệ pháp thi công cọc cụ thể phụ thuộc vào điều kiện đất, độ cao mực nước ngầm, điều kiện công trường và chiều dài cọc. Phân loại cọc khoan nhồi dựa vào: - Theo sự ổn định hóa hố khoan tiến hành trong suốt quá trình khoan: như khoan chống ống vách toàn bộ, chống ống vách một phần, thân trần và được ổn định bằng dung dịch có thể được phân loại. - Theo phương pháp chống ống vách (casing): Ở đây có thể có các biện pháp như dóng ống vách với một cái búa hoặc tạ rơi tự do, rung ống vách, chống bằng khí hoặc thủy lực với sự trợ giúp của một động cơ đóng quay, máy rung hoặc một bàn quay. - Theo Phương pháp khoan : có thể phân biệt giữa khoan gàu, khoan xoay, khoan thổi khí, và khoan thổi nước. dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 4 4 Ổn định thành hố khoan Các hố khoan thân trần: chỉ có thể được khoan trong các lớp đất ổn định. Thông thường, có một đoạn ống vách mở lỗ ngắn được sử dụng ở định cọc. (Nghĩa là không phải trần hoàn toàn) Trong các lỗ khoan thân trần chạy xuyên qua các lớp đất không ổn định, thành lỗ khoan phải được ổn định bằng dunh dịch quá áp. Nước hoặc Ben-tô-nit cũng như Polyme được sử dụng như dung dịch làm ổn định. Những hố khoan chống ống một phần: được chống ống trong các khu vực với các loại đất không ổn định và những tầng đất ổn định và sâu hơn được ổn định bằng nước, ben-to-nit hoặc po-li-me, trong khi tầng đá không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào. Ống vách của lỗ khoan phải ổn định đất và giảm thiểu sự dãn ra của khu đất xung quanh. Ống được đưa vào bất kỳ khi nào các lớp đất không ổn định không thể được ổn định bằng các loại dung dịch hoặc có một mối nguy cơ của sự sập lở đất. Cọc CFA (Continuous Flight Auger: Mũi khoan guồng xoắn): được khoan không chống ống bằng các sử dụng một thân mũi khoan guồng xoắn. Sự ổn định của thành lỗ khoan trong suốt quá trình khoan được đảm bảo bằng lưỡi khoan được lấp đầy đất. Khi kéo thân mũi khoan lên, bê tông được bơm xuyên qua thân mũi khoan, phòng chống bất kỳ sự bất ổn của đất nào trong thành lỗ khoan. dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 5 5 Các Phương Pháp Hạ Ống Vách Trong suốt quá trình chống ống vách, sức kháng mũi và ma sát bề mặt của ống vách phải được kiểm tra. Hạ ống bằng tạ rơi tự do Các ống chống có chiều dài đơn lên đến 6m được hạ xuống bằng cách sử dụng một quả tạ rơi tự do. Yêu cầu điều kiện đất thích hợp cho phương pháp này. Trong phương pháp hạ ống này, các ống vách với phần cổ chồn dày sẽ được đóng, đào và những cái cọc được gọi là Jumbo được thi công. Hạ ống bằng búa rung. Các ống vách được đóng vào mặt đất bằng cách sử dụng lực rung nhân tạo bên ngoài. Ma sát giữa ống vác và đất bao quanh được giảm bởi sự rung được tạo ra từ một búa rung gắn liền. Ống vách chọc xuống mặt đất do sự rung, tải trọng của chính nó và sức nặng của chiếc búa. Phương pháp chống ống này có một hạn chế sử dụng do sự nén chặt của đất trong ống vách và nguy cơ phá hủy rung lên các công trình và cấu trúc lân cận. Hình 4: 4.1 Chống ống bằng búa rung 4.2 Chống ống bằng tạ rơi tự do 4.3 Quả Tạ dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 6 6 Chống Ống Bằng Bọt Khí Theo Phương Pháp HW Phương pháp HW, được đặt theo tên Hochstrasser/Weise, sử dụng một cánh tay chuyển dộng điều khiển bằng bọt khí, đặt phía trên cùng của ống vách, để chống ống vách bằng một chuyển động lên xuống theo phương ngang. Những mối hãm truyền xung quay của cánh tay di động lên ống vách làm nó quay một đoạn nhỏ với mỗi cú dáng. Điều này làm giảm đáng kể ma sát bề mặt giữa đất và ống vách. Ống vách được khoan bằng đoạn dây thép định hướng có gàu cùng lúc. Ống vách thì được đóng vào đất là kết quả của việc giảm ma sát mặt và bằng sức nặng của ống vách cùng cánh tay di động. Ưu điểm chính của phương pháp này là cần trục không phải được đặt ngay cạnh ống vách để hỗ trợ các lực phản ứng từ những chuyển động lắc lư của thiết bị. Thiết bị HW do đó có thể được sử dụng như là một bộ phận tách rời từ cần trục khoan, đó là một lợi thế khi những chiếc cọc cần được chống trong những mặt dốc độ nghiêng lớn hoặc qua nước. dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 7 7 Chống Ống Vách Bằng Thủy Lực. Phương pháp chống ống vách bằng thủy lực sử dụng một Máy Dao Động hoặc một Bàn Quay ống vách để giảm ma sát mặt giữa ông vách và đất. Tất cả những chiếc máy này cũng sinh ra một lực hướng xuống thẳng đứng vào ống vách, kết hợp với trọng lượng của chính ống vách cho phép ống vách đâm xuyên. Ống vách thường bao gồm một vài bộ phận tách rời được kết nối và bắt vít trong suốt quá trình chống ống. Trong suốt quá trình chống ống, thiết bị khoan thì luôn được đặt ngay cạnh ống vách và nhận các lực phản ứng từ bàn quay. dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 8 8 Phương Pháp Khoan Khoan gàu: công tác khoan dùng một gàu rơi tự do hoặc gàu hình cầu được sử dụng chủ yếu khi giếng khoan rất sâu và các phương pháp khác chạm đến giới hạn của chúng hoặc kết hợp với phương pháp HW. Lỗ khoan được mở rộng dùng những chiếc gàu bao gồm một thân chính, những chiếc răng gàu và cơ chế đóng cho những răng gàu. Cái mà phân biệt giữa gàu được vận hành một dây và 2 dây. Gàu một dây cũng sử dụng dây kéo như là một một dây đóng mở răng gàu. Gàu 2 dây được sử dụng với 2 dây, một cái dùng để nâng-hạ gàu, một cái dùng để đóng-mở răng gàu. Hiệu suất làm việc của gàu chủ yếu dựa vào hình dạng răng, răng được chọn phù hợp với thông số đất. Để khoan dưới tầng nước ngầm, các công cụ khoan ướt như máy bơm cát sỏi hoặc bùn khoan luôn sẵn sàng cho nhiều thông số khoan. Các gàu đục rơi tự do được sử dụng để khoan qua các chướng ngại vật lớn như là gạch, đá tảng, tầng đá để có thể đưa cọc vào tầng đá móng. Nhiều hình dạng và kích thước như: bắt chéo, phẳng, hình sao, hình nhẫn thì luôn có sẵn. Những chiếc gàu này được gắn với các loại lưỡi dao khác nhau phụ thuộc vào tính chất đất. dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 9 9 Phương Pháp Khoan Xoay Trong phương pháp khoan xoay, công tác khoan được thực hiện bằng cách dùng mũi khoan guồng xoắn và bucket. Thiết bị khoan bao gồm một xe máy kéo và dụng cụ khoan được treo ở trên đỉnh của xe. Một điểm điểm để phân biệt giữa mũi khoan ngắn và mũi khoan guồng xoắn. Khi khoan với mũi khoan ngắn hoặc bucket, mo-men xoắn và lực ép được truyền tới dụng cụ khoan thông qua một cần chủ đạo (kelly bar). Khoan và tháo thiết bị khoan là một quá trình xen kẽ nhau, được thực hiện một cách thật nhanh chóng. Phụ thuộc vào điều kiện của đất và thông số cọc, nhiều loại mũi khoan được sử dụng. Cho việc khoan dưới tầng nước ngầm, bucket khoan và đào được sử dụng. Những vật cản hoặc đá có thể được loại bỏ nhờ sự hỗ trợ của Mũi Khoan Lõi (core barrel). Để tăng diện tích chạm đáy của cọc, bucket dạng xẻng hoặc lưỡi dao ngầm có thể được tích hợp. Khi khoan với mũi khoan guồng xoắn, mũi khoan được kết nối trực tiếp với với bàn quay mà không có một cần khoan trung gian nào và được quay vào mặt đất đến hết chiều dài của nó. Sau khi chạm vào chiều sâu khoan cuối cùng, mũi khoan được kéo ra khỏi hố khoan. Do đó lỗ khoan trống rỗng phải đủ ổn định hoặc bê tông cần được bơm vào thông qua khoảng không mũi khoan ngay lập tức. Chiều dài cọc bị giới hạn bởi chiều dài mũi khoan và kích thước của thiết bị khoan. Hình 5: 5.1. Mũi khoan ngắn; 5.2. Khoan bằng Bucket; 5.3. Mũi khoan guồng xoắn dsffsdCCọc Khoan Nhồi KỸ SƯ. TỐNG HÙNG SƠN. 10 10 Khoan thổi nước/ phương pháp khoan ẩm Ngược lại với phương pháp khoan khô, đất đã bị phá hủy bằng dụng cụ khoan, phương pháp khoan ẩm chỉ sử dụng các thiệt bị khoan để lỏng (nới lỏng) các vật liệu và yêu cầu một dòng phun (nước) cho việc vận chuyển (các vật liệu như: đất, cát, sỏi). Dụng cụ phá hủy như mũi ba chóp, mũi xoay hay lưỡi dao ngầm được sử dụng. Khi sử dụng Phương Pháp Thổi Trực Tiếp, ben-to-nit hoặc polime được bơm xuống để đầu cọc (phần dưới cùng của cọc) xuyên qua khoảng không của cần khoan. Các dung dịch khoan sau đó được dâng lên đỉnh cọc (phần trên cùng của cọc) trong vành xuyến giữa cần khoan và thành hố khoan. Phương pháp này thì thích hợp nhất cho các hố khoan đường kính nhỏ. Khi sử dụng Phương Pháp Tuần Hoàn Nghịch, các dung dịch thổi được đổ trực tiếp vào giếng khoan. Sử dụng một máy hút, hỗn hợp dung dịch khoan/đất được đưa lên qua cần khoan và lên đến đỉnh. Chiều dài cọc lên đến 50m có thể được khoan một cách hiệu quả. Phương pháp Thổi Khí, cũng đổ dung dịch khoan trực tiếp vào hố khoan. Bằng việc ép khí nén vào điểu cuối cùng dưới mực nước, lượng khí dư thừa tạo thành một dòng chảy lên phía trên, do đó hỗn hợp dung dịch/đất đưa lên đến đỉnh của cọc. Sự kết hợp của khí nâng và tuần hoàn nghịch có thể khoan lỗ khoan đến 150m một cách hiệu quả, phụ thuộc vào điều kiện đất.