Mục đích và giải pháp công nghệ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

Mục đích và giải pháp công nghệ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

 Cùng với sự phát triển của đất nước, các công trình nhà cao tầng, hệ thống tàu điện ngầm, hầm ngầm đã và đang được xây dựng mạnh mẽ tại các thành phố lớn trên cả nước. Do quỹ đất của thành phố Hà Nội có hạn và giá đất ngày càng cao, các chủ đầu tư, các nhà kinh tế và các nhà kiến trúc đã tìm cách cải tạo xây dựng các nhà văn phòng cho thuê, khách sạn mini... với các ý tưởng khai thác triệt để không gian ngầm dưới đất. Việc xây dựng các loại công trình nói trên dẫn đến hàng loạt các vấn đề khó khăn trong việc giải quyết các bài toán hố đào trong thành phố. Trước tình hình đó Công ty cổ phần khảo sát địa chất và xây dựng nền móng Hà Nội – SUGEFO.,JSC đã đưa ra một số giải pháp thi công không gây lún nứt các hộ liền kề.

 Đặc biệt với thiết bị thi công nhỏ gọn, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể thi công tốt trong các điều kiện chật hẹp nhất là các công trình trong khu phố cổ Hà Nội.

 - Thiết bị thi công nhỏ gọn, có thể thi công trong ngõ hẹp, mặt bằng thi công nhỏ, chiều cao thi công tối thiểu 2,5m.
 - Không gây ảnh hưởng làm nứt, hỏng công trình liền kề.
 - Thi công cọc sát tường nhà lân cận, khoảng cách từ mép tường đến mép cọc có thể nhỏ hơn 10cm.
 - Sức chịu tải của cọc cao.
 - Giảm thiểu chi phí đài cọc do số lượng cọc ít, cọc không bị lệch tâm so với cột.
 - Đường kính của cọc có thể thay đổi tuỳ chọn bất kỳ trong phạm vi từ D300, D400, D500, D600.
 - Độ liên tục của cọc được đảm bảo, không có mối nối.
 - Công ty SUGEFO.,JSC đã áp dụng thi công các cọc khoan nhồi là tường vây, thi công đào hai tầng hầm trong khu phố cổ, chiều sâu hố đào 8.7m ( công trình : Số 22-24 Nguyễn Văn Tố - Hoàn Kiếm – Hà Nội), thi công bán topdown.

 Phạm vi ứng dụng của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

 - Các công trình cao tầng xây chen trong thành phố không gây lún nứt nhà liền kề.
 - Các công trình cải tạo, sửa chữa nâng tầng.
 - Tường chắn đất, tường tầng hầm, chống trượt.
 - Tường vây đào một đến ba tầng hầm.
 - Cọc neo chịu nhổ cho các trụ cần trục tháp, vận thăng, cột anten, biển quảng cáo
 - Gia cố nền.
 
Công tác đổ bê tông cọc khoan nhồi.

 A. YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU :

 - Thành phần hỗn hợp bê tông phải được thiết kế và điều chỉnh bằng thí nghiệm sao cho đảm bảo các yêu cầu của thiết kế.
 - Các loại vật liệu cấu thành hỗn hợp bê tông phải được kiểm tra về chất lượng trước khi sử dụng và tuân thủ theo các tiêu chuẩn của Việt nam hiện hành :
 + Xi măng : dùng xi măng Portland PC 40 trở lên đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 2682 - 1999.
 + Cốt liệu thô : dùng đá có thành phần hạt cấp phối liên tục Dmin = 5 / 25 mm, tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 4453 – 1995.
 + Cát : dùng cát vàng có Module ≥ 2,5 tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 4453- 1995.
 + Nước : Sạch, không có tạp chất, tuân thủ theo qui định của tiêu chuẩn TCVN 4506-87 .
 + Phụ gia : Có thể dùng phụ gia cho bê tông để tăng tính công tác của bê tông và kéo dài thời gian ninh kết của bê tông cho phù hợp với khả năng cung cấp bê tông. Khi sử dụng phụ gia phải tuân thủ các qui định của Nhà nước và thực hiện đúng chỉ dẫn của nhà sản xuất.
 + Tỷ lệ nước / xi măng : N /XM ≤ 0,45.
 
 B. YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ BÊ TÔNG DƯỚI NƯỚC :

 - Phải bảo đảm các yêu cầu của vữa bê tông khi đổ bê tông dưới nước đúng qui trình qui phạm hiện hành. Cường độ bê tông đổ dưới nước phải đạt yêu cầu của thiết kế. Trước khi đổ bê tông dưới nước phải tiến hành thí nghiệm để lựa chọn thành phần cấp phối bê tông đảm bảo yêu cầu về cường độ thiết kế.
 -  Các chỉ tiêu về độ sụt, độ tách vữa và tách nước v.v.. sẽ được qui định cụ thể trên cơ sở kết quả thí nghiệm thành phần hỗn hợp bê tông và phương pháp bơm bê tông. Hỗn hợp bê tông trước khi đổ vào cọc phải được kiểm tra nghiệm thu đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật qui định trong bảng 2 của Điều 7.9.

 C. TRẠM BÊ TÔNG :

 -  Phải căn cứ vào khối lượng cần đổ để tính ra công suất máy trộn. Máy trộn bê tông phải đủ công suất đảm bảo cung cấp bê tông liên tục trong quá trình thi công. Nên bố trí máy trộn gần vị trí thi công cọc để giảm thời gian chờ đợi do vận chuyển.
 -  Hệ thống trạm trộn phải được kiểm tra và điều chỉnh chính xác, thường xuyên để việc cân đong cốt liệu đảm bảo đúng và đủ.
 -  Thời gian trộn đảm bảo theo tính năng máy trộn phải có cán bộ thí nghiệm đặc trách việc theo dõi công tác trộn bê tông và thí nghiệm độ sụt của từng mẽ trộn và ghi sổ theo dõi đầy đủ.
 
 D. VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG :

 -  Các phương tiện vận chuyển bê tông phải bảo đảm kín, không làm chảy mất vữa xi măng. Nếu trạm trộn ở xa công trường thì phải vận chuyển bê tông bằng xe trộn tự hành. Xe trộn cấp bê tông tươi trực tiếp vào ống dẫn, hoặc cho máy bơm bê tông. Máy bơm cung cấp bê tông phải đảm bảo tốt, đủ công suất để thi công cọc liên tục.
 Thời gian từ khi trộn bê tông xong đến khi đổ vào cọc không được quá 30 phút.

 E. ỐNG DẪN BÊ TÔNG :

 -  Ống dẫn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau :

 + Ống phải kín đủ chịu áp lực trong quá trình bơm bê tông, ống phải nhẵn cả bên trong và bên ngoài, các mối nối ống không được lồi ra và móc vào lòng thép trong khi đỗ bê tông.

 + Mỗi đốt của ống nối dài khoảng 3 m, mối nối phải được cấu tạo để dễ tháo lắp (có ren vuông, hoặc mối nối hình thang).
 + Chiều dày thành ống tối thiểu là 8mm.
 + Đường kính trong ống tối thiểu phải gấp 4 lần đường kính cốt liệu to nhất của hỗn hợp bê tông.
 + Đường kính ngoài của ống không được vượt quá 1 /2 đường kính danh định của cọc.
 + Đoạn ống đặc biệt nối từ máy bơm tới ống dẫn bê tông phải có cấu tạo cong để có thể thoát được bọt khí lẫn trong hỗn hợp bê tông ra ngoài (Xem các điều 6.20 và 6.21).

 + Chiều dài ống căn cứ vào cao độ đáy lỗ khoan và cao độ sàn kẹp cổ ống để tính toán quyết định. Thông thường đoạn mũi ống dẫn được bố trí bằng 1 m ống đặc biệt.

 - Lúc đặt ống dẫn vào lỗ khoan gồm các bước sau :

 + Đánh dấu chiều cao ống.
 + Lắp đặt hệ dầm kê kẹp cổ trên sàn cứng hoặc mặt ống vách. Dùng để cẩu lắp từng đoạn ống dẫn vào lổ khoan theo tổ hợp đã được tính toán.

 + Toàn bộ hệ thống ống dẫn được treo bằng kẹp cổ trên sàn kẹp phải đảm bảo ống thẳng đứng.
 + Ống dẫn có thể được rút lên hạ xuống bằng cần cẩu.
 + Sau khi tổ hợp xong, dùng cẩu hạ mũi ống cách đáy lổ khoan 2 m; định vị ống dẫn đúng tâm lổ để khi thao tác ống không chạm vào lòng thép.
 .
 F. PHỄU ĐỔ :

 - Phễu đổ được gắn vào phía trên của ống dẫn bằng ren để việc tháo lắp được dễ dàng, góc giữa hai thành phễu khoảng từ 60/80 độ để bê tông dễ xuống.

 G. QUẢ CẦU ĐỔ BÊ TÔNG :

 - Quả cầu đổ bê tông dùng để ngăn cách bê tông trong ống dẫn với nước hoặc dung dịch khoan. Quả cầu đổ bê tông có thể làm bằng hai tấm :
 + Gỗ tiện tròn hình cầu hoặc bán cầu, bọc bằng vải bạc;
 + Nhựa hình chậu hoặc các miếng xốp nhỏ v.v…
 - Trước khi đổ bê tông, phải đặt quả cầu tại vị trí phía dưới của phểu khoảng 20 – 40 cm để khi bê tông chảy trong ống quả cầu đi trước đẩy dung dịch khoan ra khỏi ống dẫn.

 H. CHUẨN BỊ LỖ KHOAN VÀ DỌN ĐÁY TRƯỚC KHI ĐỔ BÊ TÔNG :

 - Sau khi hạ lồng cốt thép vào vị trí, cần đo đạc kiểm tra lại cao độ đáy lỗ khoan và toàn bộ lồng thép trong lỗ khoan, chỉnh sửa đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế trước khi tiến hành đổ bê tông.
 - Khi khoan đến cao độ thiết kế, tuỳ theo phương pháp khoan mà chọn cách xử lý cặn lắng theo quy định của Quy phạm này (từ Điều 3.23 đến 3.31) để làm sạch mùn trong lỗ khoan.

 - Trước khi đổ bê tông dùng ống dẫn đã lắp trong lỗ khoan để làm sạch lại đáy lỗ khoan. phải thí nghiệm dung trọng và hàm lượng cát v.v….trong dung dịch vữa sét, đến khi đạt yêu cầu quy định trong Điều 7.11 của Quy phạm này mới dừng công tác dọn đáy. Thời gian từ khi dừng công tác dọn đáy đên lúc bắt đầu đổ bê tông không vượt quá 1 giờ.


 I. CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG CỌC :

 - Trong trường hợp thể tích bê tông cọc khi đổ sai lệch so với tính toán thiết kế hơn 30% thì phải kiểm tra và có biện pháp xử lý thích hợp về sự sai lệch đường kính cọc.
 - Có thể đổ bê tông cọc theo các phương pháp cơ bản sau :
 + Phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn;
 + Phương pháp bơm bê tông qua ống dẫn vào cọc;
 + Phương pháp dùng gầu đóng mở có điều khiển (chỉ được dùng với các giếng khoan có đường kính lớn).

 J. PHƯƠNG PHÁP DI CHUYỂN THẲNG ĐỨNG ỐNG DẪN :

 - Khi sử dụng phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn cần tuân thủ các quy định sau :

 1. Trước khi đổ bê tông cọc khoan, hệ thống ống dẫn được hạ xuống cách đáy hố khoan 20 cm. Lắp phễu đổ vào đầu trên ống dẫn

 2. Treo quả cầu đổ bê tông bằng dây thép 2 hoặc 3mm hoặc dây thừng. Quả cầu được đạt thăng bằng trong ống dẫn tại vị trí dưới cổ phễu khoảng từ 20 đến 40 cm và phải tiếp xúc kín khít với thành ống dẫn.

 3. Dùng máy bơm rót dần bê tông vào cạnh phễu, không được rót trực tiếp bê tông lên cầu làm lật cầu. Không được đổ vào cọc phần bê tông bôi trơn máy bơm.

 4. Khi bê tông đầy phễu, thả sợi dây thép giữ cầu để bê tông ép cầu xuống và tiếp tục cấp bê tông vào phễu.

 5. Phải đổ bê tông với tốc độ chậm để không làm chuyển dịch lồng thép và tránh làm bê tông bị phân tầng.

 6. Trong quá trình đổ bê tông phải giữ ống dẫn luôn ngập vào trong bê tông tối thiểu là 2 m và không vượt quá 5 m. Không được cho ống chuyển động ngang. Khi dịch chuyển ống thẳng đứng phải tính toán xác định chính xác mũi của ống dẫn đảm bảo không được đưa mũi ống dẫn bê tông sai với quy định của điều này. Tốc độ rút hạ ống khống chế khoảng 1,5 m / phút.

 7. Bê tông tươi trước khi xả vào máy bơm phải được thí nghiệm bằng mắt và bằng cách đo độ sụt.

 8. Nếu độ sụt không đảm bảo (thấp so với thiết kế) thì phải điều chỉnh nhưng không được cho thêm nước vào vữa.

 9. Trong quá trình đổ bê tông, nếu tắc ống, cấm không được lắc ống ngang, cấm dùng đòn kim loại đập vào vách ống làm méo ống, phải sử dụng vồ gỗ để gõ hoặc dùng biện pháp kéo lên hạ xuống nhanh để bê tông trong ống tụt ra. Khi xử lý tắc ống theo phương pháp này phải xác định chính xác cao độ mặt bê tông và cao độ mũi ống dẫn để tránh rút ống sai với quy định.

 10. Trong khi đổ bê tông, phải đo đạt và ghi chép quan hệ giữa lượng bê tông và cao độ mặt bê tông trong lỗ để kiểm tra tương đối đường kính trung bình và tình trạng thành vách của lỗ khoan.

 11. Khi đổ bê tông cọc giai đoạn cuối thường gặp vữa hạt nhỏ nổi lên, vì vậy phải tiếp tục đổ bê tông để toàn bộ vữa đồng nhất dâng đến cao độ đỉnh cọc theo thiết kế. Để xác định mật độ đá dăm trên lớp mặt bê tông phải lấy mẫu trực tiếp để thí nghiệm kiểm tra đối chứng theo tiêu chuẩn TCVN 3110-1979. Người thực hiện công tác đo phải là chuyên trách và có kinh nghiệm..

 K. PHƯƠNG PHÁP BƠM BÊ TÔNG QUA ỐNG DẪN VÀO CỌC :

 - Phương pháp bơm bê tông được thực hiện theo qui định sau :

 1. Bê tông được bơm qua ống dẫn xuống lỗ khoan.
 2. Phần mũi ống dẫn phải có lỗ trống để thoát không khí, nước hoặc bùn. Ống dẫn bê tông phải được bịt kín ở đầu trên bằng nắp vặn, phần đầu ống dẫn này phải có cấu tạo để trong trường hợp máy bơm hỏng hoặc gặp sự cố khác có thể đặt được phễu đổ bê tông theo phương pháp khác.

 - Công việc mỗi khi bơm được thực hiện theo các bước sau đây :
 + Mở nắp bịt của ống đổ bê tông và đưa vào một nút mồi.
 + Trong thời gian bơm đầu tiên phải để hở nắp cho không khí thoát ra ngoài. Chỉ đóng nắp lại khi hỗn hợp bê tông đầy và bắt đầu trào ra ngoài ống.

 - Việc cấp bê tông phải đều đặn và liên tục từ khi bắt đầu đổ cho đến khi hoàn thành khối lượng bê tông của toàn cọc. Không được di chuyển ống dẫn mạnh, không được làm tụt mất nút mồi.
 
 L. ĐỔ BÊ TÔNG BẰNG THÙNG CÓ NẮP VAN :

 -  Phương pháp này chỉ áp dụng cho việc đổ bê tông các giếng khoan có đường kính lớn, chiều dài cọc nhỏ (đường kính trên 3m, chiều dài cọc nhỏ hơn 20m) và điều kiện đổ bê tông phải thuận lợi.

 - Chỉ được thực hiện đổ bê tông bằng thùng khi phương án thi công đảm bảo không làm ảnh hưởng đến chất lượng của cọc theo qui định của đồ án thiết kế và được cơ quan có thẩm quyền chấp thuận.

 -  Trường hợp gặp lỗ khoan khô trong lớp cát, lỗ khoan có ống vách (ống thép hoặc BTCT) cũng như lỗ khoan không có ống vách do xuyên qua địa tầng á sét và sét tại vị trí cao hơn mức nước ngầm nhưng không xuất hiện lớp cát hoặc á cát ở đáy lỗ, cho phép đổ bê tông lòng cọc không dùng ống dẫn mà rót đổ tự do ở độ cao rơi không quá 6m.

 Trường hợp gặp lỗ khoan đầy nước, thi công đổ bê tông trong lòng cọc theo phương pháp rút ống theo chiều thẳng đứng, được qui định trong ‘ Qui trình Thi công bê tông dưới nước bằng phương pháp vữa dâng’.