Bài giảng xây dựng cầu 2 P7 doc

Không hạ đợc ống vách đến cao độ yêu cầu hoặc khoan không xuống
do gặp đá mồ côi hoặc các vật cản khác.
Sậpthnh vách lỗ khoan: đợc phát hiện qua việc kiểm tra đờng kính
lỗ khoan, hoặc sự trồi lên đột ngột của đáy lỗ khoan; hoặc khối lợng
đổ bêtông đầy cọc lớn hơn rất nhiều so với tính toán,
Dung dịch bentonite đông tụ nhanh v nhiều xuống đáy lỗ khoan: đợc
phát hiện qua việc đo kiểm tra bề dy của lớp bùn lắng đọng ở đáy lỗ
khoan, hoặc từ việc kiểm tra chất lợng dung dịch,
Lớpmng sét bám quanh vách hố khoan quá dy: đợc phát hiện qua
việc thử tải tĩnh của sức chịu tải do sức kháng hông rất thấp,
-Các nguyên nhân:
Sự cố không hạ đợc ống vách đến cao độ yêu cầu hoặc khoan không
xuống:
o Nguyên nhân sự cố ny đã nói trên. Gặp sự cố ny có thể dùng loại
gu thích hợp để phá vật cản ny rối tiếp tục hạ tiếp, hoặc dùng các
thiết bị khoan cắt, trục vớt vật cản lên.
o Đối với những trờng hợp đặc biệt không thể trục vớt vật cản lên
đợc phải dịch chuyển vị trí cọc khoan nhồi hoặc phải thay đổi
phơng án cọc khoan nhồi bằng loại móng cọc khác.
Sựcốsậpthnh vách lỗ khoan:
o Khi khoan gặp tầng đất quá yếu lại không có ống vách:
Tầng đất yếu thờng có môđun biến dạng E
o
< 50kg/cm
2
, góc
nội ma sát < 10
o
, hệ số nén a > 0.05cm
2
/kg, độ sệt B > 0.75,

sức kháng xuyên mũi q
c
4kg/cm
2
, chỉ số xuyên tiêu chuẩn
của đất N 4.
Qua kinh nghiệm thi công ở vùng có địa chất nêu trên thì đều ở
trạng thái dẻo chảy đến chảy. Vì vậy khi khoan tạo lỗ sẽ gây
hiện tợng sập thnh vách nếu không có ống vách mặc dù có
dùng dung dịch bentonite để giữ ổn định. Do vậy, trong quá
trình khoan cần kiểm tra lại địa chất để đối chiếu với số liệu thí
nghiệm để có giải pháp xử lý kịp thời chẳng hạn nh điều
chỉnh lại chiều diốngvách.
o Các chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch bentonite không thích hợp với
địa tầng:
Do mỗi loại đất có tính chất cơ lý hóa khác nhau cũng nh sự
khác nhau về thnh phần v loại của dung dịch bentonite, cần
thờng xuyên kiểm tra v điều chỉnh các chỉ tiêu kỹ thuật của
dung dịch nh tỷ trọng, độ nhớt, hmlợng cát, tỷ lệ chất keo,
lợng mất nớc, lực cắt tĩnh, tính ổn định v độ pH cho phù
hợp với các quy định vì chúng có ảnh hởng rất lớn đến việc
giữổnđịnhlỗkhoan.
o áp lực thủy động trong tầng cát, cát pha sét quá lớn:
Khi khoan gặp tầng cát có chứa nớc ngầm với áp lực lớn, nớc
ngầm có áp nysẽchảyvo trong hố khoan mang theo đất cát
vo vách hố khoan (cát chảy) lm cho hố khoan tại tầng ny
rộng ra, có thể kéo theo các tầng phía trên bị sụp. Nếu gặp sự
cố nynênđa ống vách qua tầng ny, hoặc dùng biện pháp hạ
mực nớc ngầm trớc khi khoan.
o Do chọn kỹ thuật, thiết bị khoan không phù hợp với đất nền:

Do tốc độ khoan quá nhanh, vữa bentonite cha kịp hấp thụ vo
thnh vách, hoặc việc nâng hạ gu quá nhanh gây ra hiệu ứng
pitông dẫn đến sập thnh vách lỗ khoan. Để tránh sập vách phải
chọn loại khoan thích hợp với thao tác khoan nhẹ nhng, tránh
những động tác đột ngột.
o Hạ lồng thép va vothnh vách lỗ khoan:
Khi hạ lồng thép nhanh có thể va vothnh hố khoan dẫn đến
sập vách. Do đó cần phải hạ lồng thép nhẹ nhng v đúng tâm
lỗ khoan để tránh sập vách.
o Thời gian kéo di giữa khâu khoan tạo lỗ v đổ bêtông.
Sự cố do dung dịch bentonite đông tụ nhanh v nhiều xuống đáy lỗ
khoan:
o Nếu dung dịch bentonite chứa nhiều khoáng chất kaolinit thì dung
dịch sẽ đông tụ mạnh.
o Nếu độ pH <7 hay nớc lợ đến mặn thì khả năng đông tụ (phân
hủy) dung dịch khoan sẽ xảy ra.
o
Sựcốdo mng áo sét bám quanh vách hố khoan quá dy:
o Do độ nhớt của dung dịch bentonite tăng lmbềdylớpmng áo
sét tăng theo, nguy hiểm hơn l mnh áo sét ny ở trạng thái dẻo
nhớt dẫn đến việc giảm ma sát hông giữa cọc v đất rất nhiều gây
khả năng chịu lực của cọc.
7.2.2-Trong cấu tạo, gia công v hạ lồng thép:
-Các sự cố thờng xảy ra:
Không hạ đợc lồng thép volỗkhoan.
ống vách bị lún.
Lồng thép bị ngập trong đất.
-Các nguyên nhân:
Không hạ đợc lồng thép vo lỗ khoan do lồng thép bị biến dạng uốn
cong trong quá trình cẩu lắp. Do vậy khi chế tạo cần tính toán đến biến

dạng của lồng thép, bố trí móc cẩu cho phù hợp, hoặc nắn lại lồng thép
v bố trí thêm móc cẩu để tránh biến dạng.
ống vách bị lún do treo lồng thép, trọng lợng lồng thép tơng đối nặng
lm lún ống. Khi đó có thể gia cờng chống lún cho ống vách hoặc
không treo vo ống vách
Lồng thép bị ngập trong đất. Theo quy định khi lồng thép chạm đáy thì
nâng lên 5-10cm. Điều ny khó thực hiện vì khoảng cách quá nhỏ cho
việc điều khiển tời. Hơn nữa do lồng thép nặng nên khi chạm đáy đã lún
vo nền nên khi nâng hạ lồng thép trên thì lồng thép vẫn ngập trong đất.
Vì vậy cần tùy theo điều kiện cụ thể để điều chỉnh khoảng cách ny.
7.2.3-Trong công đoạn đúc cọc:
-Các sự cố thờng xảy ra:
Tắc nghẽn bêtông trong ống.
Mực bêtông bị hạ xuống khi rút ống vách lên.
Khi rút ống vách kéo theo cả khối bêtông v phần cọc dới ống vách
cũng bị lồng thép kéo theo hoặc tạo thnh vòng rỗng trong bêtông.
Bêtông thân cọc bị phân tầng, rỗ v có vật lạ nh thấu kính bùn, đất,
vữa bentonite, đợc phát hiện qua việc đo chất lợng cọc.
-Các nguyên nhân:
Tắc nghẽn bêtông trong ống do hiện tợng hiệu ứng vòm khi bêtông
đợc giữ ở mức quá cao trong ống vách lm cho bêtông không trolên
đợc gây tắc nghẽn. Khi đó cần phải nâng ống dẫn bêtông lên nhng
ống phải ngập trong bêtông ít nhất l 2m, quy định l 2-5m.
Mực bêtông bị hạ xuống khi rút ống vách lên do khi rút qua tầng đất
yếu lm đất bị từ biến dới áp lực của bêtông tơi lmtăngthêmthể
tích của bêtông, cọc sẽ bị phình ra.
Cả khối bêtông trong ống vách bị kéo lên khi rút ống vách do bêtông
ngng kết quá sớm sẽ bám chặt vo ống vách; ngoiraphầncọcdới
ống vách cũng bị lồng thép kéo theo hoặc tạo thnh vòm rỗng trong
bêtông.

Bêtông thân cọc bị phân tầng, rỗ tổ ong v có vật lạ do:
o Thiết bị đổ bêtông không thích hợp hoặc tình trạng lmviệcxấu.
o Việc đổ bêtông không liên tục, hoặc do sự rút ống dẫn bêtông lên
quá nhanh sẽ lm lẫn bùn khoan trong bêtông.
o Sử dụng bêtông có thnh phần không thích hợp, độ sụt không đạt
yêu cầu lm bêtông rỗ hoặc phân tầng.
oSựlu thông nớc ngầm lm trôi vữa ximăng chỉ còn lại cốt liệu.
oSựsậpthnh vách lỗ khoan trong lúc đổ bêtông lm lẫn đất trong
bêtông.
7.3-Các giải pháp xử lý các sự cố thờng xảy ra trong cọc khoan nhồi:
7.3.1-Giải pháp về việc sử dụng ống vách để giữ ổn định vách lỗ khoan:
-Chức năng ống vách:
Địnhhớng lỗ khoan.
Giữ ổn định vách hố khoan khi khoan qua các địa tầng yếu, cát chảy, có
nớc chảy ngầm.
Giữ dung dịch tạo cột áp lực trong quá trình khoan.
Lm ván khuôn đổ bêtông cọc.
-Đờng kính trong, chiều dyv chiều di ống vách phải chọn sao cho đảm
bảo về mặt độ bền, cờng độ; phù hợp với đờng kính cọc, đờng kính
ngoi đầu khoan v đặc điểm địa hình, địa tầng nơi thi công.
Đờng kính trong ống vách:
(5.1)
Trong đó:
+D
nk
: đờng kính ngoi đầu khoan.
+60 ữ 150mm v hệ số 1.1: mục đích để điều chỉnh độ nghiêng lệch
khi cần thiết, đặc biệt nơi có bùn xô, cát chảy v nơi có nớc mặt.
Chiềudyốngvách:
(5.2)

Chiềudi ống vách:
o Cao độ miệng ống vách cao hơn mực nớc thi công l 2m.
o Cao độ đáy ống vách nằm trong tầng đất dính có 10
o
, B 0.75
hoặc sức kháng xuyên mũi q
c
4kg/cm
2
. Với chiều dyngm
trong tầng ny sao cho ống không bị lún thì chiều dinhỏnhấtđợc
tính theo công thức:
(5.3)
Trong đó:
+L
o
: chiều cao tính từ MNTC đến đáy sông (m).
(
)



ì=
ữ+=
nktr
nktr
DD
mmDD
1.1
15060

(
)





>ữ=
ữ=
ữ=
cmDifmm
cmDifmm
D
trt
trt
trt
1004016
100169
%5.11



mLLL
ont
2
+
+
=
+L
n

: chiều dingmcủaốngvách(m), cóthểchọnsơbộthôngqua
việc chọn cao độ đáy ống vách ngmvo tầng chịu lực không thấm
nớc từ 0.5-2m.
o Sau khi chọn đợc Lt, ta kiểm tra điều kiện lún ống vách:
(5.4)
Trong đó:
+P
t
, P
dn
: trọng lợng v lực đẩy nổi của ống vách
+u: chu vi ngoi của tiết diện ngang ống vách.
+f
i
, l
i
: lực ma sát đơn vị ở mặt bên ống vách tại lớp đất thứ i v chiều
dylớpđấtthứi m ống vách đi qua.
+: hệ số an ton, lấy bằng 1.5.
Trong trờng hợp thi công trên cạn v có mực nớc ngầm thì đỉnh ống
vách cao hơn mặt đất thi công l 0.5m v cao hơn mực nớc ngầm tối
thiểu 2m. Đáy ống vách nằm cách mặt đất thi công từ 2-4m ở nơi đất tốt
để tránh sạt lở miệng lỗ khoan do thiết bị v phơng tiện đi lại gần hố
khoan v không cho bùn đất rơi vo hố khoan. Ngoi ra phải thỏa mãn
công thức (5.4).

+

tiidn
gaylungiu

PlfuP
PP

Giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách l 1 trong những giải pháp rất
đáng tin cậy nhng chi phí lại cao. Do đó chỉ sử dụng nó trong những
trờng hợp thật cần thiết, có thể kết hợp ống vách với dung dịch bentonite.
7.3.2-Giải pháp về việc sử dụng dung dịch bentonite để giữ ổn định vách
lỗ khoan:
-Thnh phần v các đặc điểm cơ bản của các khoáng sét của dung dịch
bentonite:
Khả năng đông tụ dung dịch bentonite phụ thuộc vochiềudyhạt sét, nó
cng lớn thì cng đông tụ mạnh, kaolinit đông tụ mạnh nhất, kế đến Ilit v
ít nhất l Monymorillonite.
Khoáng sét Chiều dy hạt sét
(Ao-Amstron)
Tổng diện tích
mặt ngoi
(m
2
/g)
Hoạt tính
mặt ngoi
(kg/cm
2
)
Montmorillonite
Al
2
O
3

.4SiO
2
.nH
2
O
10-50 800 1.5-7.2
Ilit
Al
2
O
3
.SiO
2
.H
2
O
50-100 80 0.9
Kaolinit
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
100-1000 10 0.4
-Trong các đặc điểm của dung dịch bentonite thì tỷ trọng, độ nhớt v độ pH
không đạt yêu cầu thì sẽ gây ra sự cố cho cọc khoan nhồi nh sập vách,

giảm ma sát hông, giảm khả năng tính dính bám giữa cốt thép v bêtông v
có lắng đọng đáy lỗ khoan.
-Xác định tỷ trong bentonite theo điều kiện cân bằng ổn định vách hố khoan:
Phơng trình cân bằng: áp lực đẩy = áp lực giữ
Trong đó:
+áp lực đẩy: gồm áp lực thủy tĩnh của mực nớc ngầm
n
.z
n
, áp lực
chủđộngcủađất
x
.
+áp lực giữ: gồm áp lực thủy tĩnh của cột bentonite
b
.z
b
, lực kháng
cắt của cấu trúc áo sét
s
.
(5.5)
(5.6)
Trong đó:
+
b
, z
b
: dung trọng v chiều cao của cột bentonite.
+

n
, z
n
: dung trọng v chiều cao của mực nớc ngầm.
sbbxnn
zz




+
=
+
b
sxnn
b
z
z





+
=
+
x
: đợc xác định theo lý thuyết cơ học đất:
(5.7)
với , , z: dung trọng, góc ma sát trong v chiều cao của cột đất;

: hệ số poisson.
+
x
: đợc xác định theo lý thuyết cơ học đất:
(5.8)
với ,
dn
, , c: dung trọng tự nhiên, đảy nổi, góc ma sát trong v lực dính của
lớp áo sét.
Đối với đất vách l đất cát: c, của áo sét có thể tính đổi từ giá trị cu, của
cát ban đầu nh sau:
+c: có thể lấy bằng trị số trung bình của lực dính ban đầu cu v lực
dính c
s
do đất nền hấp thụ bentonite; thông thờng lấy c
s
= 2c
u
:
(5.9)








==
2

45
1
2





tgz
zx
(
)
ctgzctgz
bbdnx
+

=
+
=
' 1''





()
u
su
cc
ccc

5.1'
2
1
'
=
+=