thi công phần ngầm

đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
Chơng 8: thi công phần ngầm
8.1. Số liệu tính toán
8.1.1. Sơ lợc về loại cọc thi công và công nghệ thi công cọc
8.1.1.1. Sơ lợc về loại cọc thi công
Chọn cọc C10 - 30
- Dài 10m, tiết diện 0,3 x 0,3
m
,
- Thép dọc chịu lực 4 16 AII: Ra = 2700kg/cm
2
.
- Thép đai AI: Ra = 1700kg/cm
2
.
- Bê tông M250: có R
n
= 110kg/cm
2
; R
k
= 8,8kg/cm
2
.
Ngàm cọc vào đài 0,1m bằng cách đập bê tông đầu cọc cho cốt thép chủ của cọc
ngàm chặt vào đài 0,3
m
8.1.1.2. Sơ lợc về công nghệ thi công cọc
1. Công tác trắc đạc, định vị công trình
a. Định vị công trình

- Nhận các mốc tọa độ chuẩn từ chủ đầu t. Kiểm tra lại độ chuẩn của cốt nền so
với cốt thiết kế để thông báo với chủ đầu t nhằm đa ra biện pháp xử lý kịp thời.
- Từ mốc chuẩn dùng máy kinh vĩ và mia căng lới trắc đạc cho công trình. Xây
dựng các mốc chuẩn dọc theo các trục của nhà hoặc những chỗ đặc biệt nh thay đổi độ
dốc, chỗ đờng vòng, nơi tiếp giáp đào và đắp...Tất cả các cọc mốc đợc dẫn ra ngoài
phạm vi ảnh hởng của xe máy thi công, cố định, thích hợp và đợc bảo vệ chu đáo để có
thể nhanh chóng khôi phục lại các cọc mốc chính đúng vị trí thiết kế khi cần thiết.
b. Định vị cọc
- Lập bản vẽ ghi rõ khoảng cách và sự phân bố các cọc trong móng với điểm giao
nhau giữa các trục. Để cho việc định vị thuận lợi và chính xác, cần phải lấy 2 điểm làm
mốc nằm ngoài để kiểm tra khi các trục bị mất (nếu xảy ra) trong quá trình thi công.
- Trên thực địa, vị trí cọc đợc đánh dấu bằng các cọc BTCT chôn sâu 1 m
2. Lựa chọn phơng án thi công cọc
- Nh phần tính toán móng cho công trình ta đã chọn phơng án cọc ma sát. Giải
pháp chọn để thi công móng là sử dụng cọc ma sát tiết diện chữ nhật 30x30cm có tổng
chiều dài cọc là 10m. Cọc để 1 đoạn đoạn có chiều dài là 10m. Về phơng án đa cọc
xuống có hai phơng án là: Cọc đợc ép xuống bằng máy ép thuỷ lực hoặc dùng búa
diezen đóng cọc xuống đất. Với từng phơng án có các u nhợc điểm nh sau:
a. Đóng cọc
- Ưu điểm:
Thi công nhanh, chi phí thấp, chủng loại máy đa dạng, độ tin cậy cao.
- Nhợc điểm:
Gây xung động tiếng ồn lớn làm ảnh hởng đến các công trình xung quanh.
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
98
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
b. ép cọc
- Ưu điểm :
Lực ép tĩnh đầu cọc không gây chấn động , không gây tiếng ồn lớn cho các công

trình và môi trờng xung quanh tính tin cậy của cọc cao , theo dõi đợc quá trình ép cọc
theo lực ép phát hiện đợc những thay đổi bất thờng. Đặc biệt ép sẽ không gây phá hoại
đầu cọc hoặc gẵy cọc giữa chừng. Thiết bị ép cọc dơn giản thuận tiện cho quá trình thi
công, công nghệ thi công đơn giản, giá thành không cao
- Nhợc điểm :
Thi công chậm, khi thi công ép cọc mất nhiều thời gian khi di chuyển máy từ vị trí
đài này sang đài khác, chủng loại máy ít, bị hạn chế về tiết diện cọc và sức chịu tải của
cọc, chiều dài cọc tối đa là 12 m, hệ thống đối trọng dễ mất ổn định , khó khắc phục
những lớp đất tốt bất thờng.
Qua những phân tích trên ta quyết định chọn phơng án thi công cọc bằng cách ép
cọc.
Trong thực tế có hai phơng pháp thi công cọc ép nh sau:
- Phơng pháp ép trớc: Cọc đợc ép trớc khi đào đất hố móng, thi công đài rồi sau
đó mới xây dựng công trình bên trên.
- Phơng pháp ép sau: Cọc đợc ép sau khi đã xây dựng một phần công trình bên
trên. Phơng pháp này có u điểm là không cần sử dụng đối trọng lớn do tận dụng công
trình bên trên làm đối trọng ép cọc.
Với công trình này ta chọn giải pháp thi công cọc theo phơng pháp ép trớc.
3. Trình tự thi công
- Chuẩn bị, tập kết cọc đến vị trí thi công.
- Kiểm tra, định vị lại tim và tuyến cọc.
- Chuẩn bị và kiểm tra thiết bị.
- Vạch sơ đồ thi công ép cọc. (Sơ đồ ép cọc nh hình 8.1).
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
99
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
5400 5400
109
5400

5
7200
321
5400 5400 5400
4 87
5400
6
5400
3000
15000
B
A
6000
D
c
60003000
A'
M1
M2
Hình 8. 1: Sơ đồ di chuyển của thiết bị ép cọc trên công trình.
8.1.2. Biện pháp kỹ thuật thi công cọc
8.1.2.1. Công tác chuẩn bị mặt bằng, vật liệu, thiết bị phục vụ thi công
- Tiến hành nhận bàn giao mốc chỉ giới đất, xác định mốc toạ độ, các cốt chuẩn,
các điểm mốc giới hạn đất của từng khu vực thi công. Ngoài ra còn kèm theo trích lục
bản đồ điạ chính, tổng mặt bằng, mốc giới ... và các biên bản bàn giao có đủ các cơ
quan hữu quan tham gia.
- Tập kết lực lợng xe, máy, thiết bị, lực lợng lao động đến hiện trờng. Xây dựng
lán trại, kho, bãi, cơ sở của đơn vị thi công để đáp ứng cho việc thi công công trình.
- Tiến hành khảo sát thiết kế chi tiết các nguồn cung cấp vật liệu đá sỏi, cát bao
gồm địa điểm, hệ thống đờng vận chuyển ,... Tiến hành lấy mẫu thí nghiệm các chỉ tiêu

cơ lý của toàn bộ vật t nh đá sỏi, cát, xi măng, sắt thép,... để trình cơ quan có thẩm
quyền kiểm tra trớc khi triển khai thi công.
- Lập kế hoạch, chuẩn bị công tác đúc cọc tại hiện trờng.
8.1.2.2. Tính toán lựa chọn thiết bị thi công cọc
1. Xác định khối lợng và thời gian thi công ép cọc
a. Khối lợng cọc của công trình
Căn cứ vào thiết kế nền và móng công trình ta tính toán, xác định đợc số lợng mét
dài cọc trong một đài và cho cả công trình:
- Số mét dài cọc trong một đài:
L = l
cọc
. Số cọc = 10. 6 = 60
m
cọc
- Số mét dài cọc trong đài móng thang máy:
L
th
= l
cọc
. Số cọc = 10. 25 = 250
m
cọc
- Tổng số mét dài cọc cho cả công trình:
L
CT
= L
Đ
. Số đài + L
th
= (60. 42) + 250 = 2770

m
cọc
b. Thời gian thi công ép cọc của công trình:
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
100
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
- Theo định mức dự toán xây dựng cơ bản 1242, để ép đợc 100m cọc (bao gồm cả
vận chuyển, dựng lắp, định vị) cần 3,05 ca máy
- Tổng số ca máy cần thiết để ép hết cọc là:

L
N .3,05
100
=
=
2770
N .3,05 84,485 ca
100

= =
Trong đó : L = 2770
m
: Tổng số chiều dài cọc phải ép.
- Dùng 2 máy ép cọc làm việc 1 ca/ngày. Tổng số ngày công cần thiết để ép hết
cọc là
84,485
42,25
2
=

ngày.
2. Lựa chọn thiết bị thi công ép cọc
a. Chọn máy ép
- Máy ép cọc đợc chọn căn cứ vào sức chịu tải của cọc. Thông thờng máy đợc
chọn phải đảm bảo lực ép đầu cọc là:
( )
gh
ep coc
P 1,4 1,8 P
ữ
Trong đó:
P
coc
gh
: Sức chịu tải tính toán của cọc. Với cọc sử dụng có P
coc
gh
= 69,05 T
Lực ép đầu cọc của máy phải thoả mãn:
P
ep
1,5. 69,05 = 103,575 T
Căn cứ vào lực ép đầu cọc chọn máy ép cọc ETC 03-94 có các thông số kĩ thuật nh
sau:
+ Máy ép trớc cọc bê tông cốt thép sử dụng đối trọng ngoài, máy ép đợc các loại
cọc có tiết diện từ 15x15 cm đến 30x30 cm
+ Lực nén dọc trục theo phơng thẳng đứng đặt ở hai đầu cọc do 2 xy lanh có đờng
kính D = 200mm thực hiện.
+ Diện tích hiệu dụng: F = 628,3 cm
2

+ Hành trình piston: h = 130 cm
+ Trạm bơm áp lực các cấp: (100, 150, 200, 250, 300, 350, 400) kg/cm
2
+ Việc chuyển cấp áp lực đợc thực hiện tự động hoàn toàn
Với lực ép tính toán P
ép
= 103,575 T ta chọn cấp áp lực lớn nhất là 350 kg/cm
2
. Với
cấp áp lực này thì lực ép tơng ứng là:
P = 0,5. F. 350 = 0,5. 628,3. 350 =109953 KG =109,9 T
b. Tính toán đối trọng sử dụng Q
Sơ đồ tính đối trọng: (hình 8. 2)
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
101
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
6m
3,9m
Pep(max)
2,1m
Q/2Q/2
Hình 8.2: Sơ đồ tính đối trọng.
Đối trọng Q đợc xếp đều cho hai bên dầm đỡ của máy ép cọc. Trọng lợng mỗi bên
là Q/2, đợc tính toán dựa vào điều kiện bất lợi nhất khi ép cọc biên trong 1 hàng cọc.
Lấy mô men của các lực với điểm B:
Q
.6
2
=

max
ep
P .3,9

Q
2
=
max
ep
p .3,9
6
=
103,575.3,9
67,3(T)
6
=
Lấy tròn 70 (T).
Chọn các cục đối tải có kích thớc là: 1
m
x 1
m
x 2
m
Trọng lợng của 1 cục đối tải là
P= 1x 1x 2x 2,5 =5 T
Số lợng đối tải cho 1 bên giá máy :
70
n 14
5
= =

cục đối tải
Chọn 14 đối tải mỗi bên
Sơ đồ máy ép cọc và đối tải thể hiện trên hình 8.3:
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
102
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
4
5
8
2
6
1
3
10
9
900
9000
2000
2
0
0
0
6001000 900 20001000600
3
7
Hình 8.3: Sơ đồ máy ép cọc.
c. Chọn máy cẩu cọc vào giá ép
Để chọn máy cẩu cọc vào giá, ta dự định sử dụng cần trục tự hành.
Các thông số chọn cần trục :

+ Chiều cao móc cẩu yêu cầu: H
y/c
=H
giá
+ h
cọc
+ h
at
+ h
m
Trong đó:
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
103
1. khung dẫn di động
4. Đồng hồ đo áp lực dầu
8. Dầm đế
10. Cọc ép
9. Dầm gánh
3. Đối tải
5. Máy bơm dầu
6. Dây dẫn dầu
7. bệ đỡ đối tải
Ghi chú:
2. Kích thuỷ lực
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
+ H
giá
: Chiều cao giá kích của máy ép. Với máy ép cọc ta chọn có
H

giá
= 10,5
m
+ h
cọc
: chiều dài của 1 đoạn cọc lớn nhất. h
cọc
= 10 m
+ h
at
: Khoảng cách an toàn h
at
= 0,5 m
+ h
m
: chiều dài của thiết bị móc cẩu h
m
= 0,5 m
H
y/c
= 10,5 + 10 + 0,5 + 0,5 = 21,5 m
Trọng lợng lớn nhất 1 cọc: 0,3.0,3.10.2,5=2,25(T)
Trọng lợng của 1 cục đối trọng là 5(T)
Sức nâng yêu cầu Q
y/c
= 5 T
Chiều dài tay cần yêu cầu:
y/c
y/c
H 1,5 1,5

L
sin
+
=

Vì khi cẩu cọc không có chớng ngại vật nên ta lấy góc nghiêng của tay cần =75
0
.

y/c
0
21,5 1,5 1,5
L 22,3m
sin 75
+
= =
Bán kính hoạt động của cần trục:
R = r + L
y/c
. cos = 1,5 + 22,3. cos75
0
= 7,3 m
Chọn cần trục tự hành ô tô có mã hiệu NK - 200 do KATO Nhật Bản sản xuất với
các thông số nh sau: L = 23,5 (m); R = 3 - 22 (m)
Q = 6,5 - 20 (T); H = 23 (m)
8.1.2.3. Quy trình công nghệ thi công cọc
a. Yêu cầu đối với cọc
- Mỗi lô cọc đều có chứng chỉ ghi rõ ngày, tháng, thí nghiệm kéo nén thép và bê
tông. Cọc đợc kiểm tra chất lợng trớc khi chuyển đến vị trí đóng bằng cần cẩu tự hành
và xe chuyên chở.

- Cọc đợc vạch sẵn đờng trục, đờng tâm và ghi ngày sản xuất để thuận tiện cho
việc thi công.
- Tại các vị trí đã tính toán có bố trí sẵn các móc cẩu theo đúng yêu cầu trong
thiết kế.
- Khi vận chuyển cọc từ nơi đúc đến vị trí thi công phải dùng biện pháp kê, đệm
đúng với quy phạm để tránh cho cọc bị biến dạng và xếp phần số hiệu cọc quay ra
ngoài để tránh trờng hợp nhầm lẫn khi sử dụng cọc, kê cọc đúng nh thiết kế và tính
toán.
b. Phơng pháp ép:
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
104
đồ án tốt nghiệp kĩ s xây dựng 2006-2011
Đề tài: Trụ sở UBND-HĐND tỉnh Thái Bình
- Trớc khi ép cần kiểm tra lại toàn bộ thiết bị ép cọc. Thiết bị ép cọc phải cân
bằng, ổn định, giá đỡ phải song song với mặt bằng thi công.
- Phơng nén của thiết bị ép phải vuông góc với mặt bằng thi công, độ nghiêng
nếu có thì phải không sai quá 0,5%
- Kiểm tra lại hệ kích thuỷ lực, tảt trọng cho phép , đồng hồ đo áp lực, đồng hồ
theo dõi quá trrình ép cọc
- Kiểm tra lại các mốc định vị trên mặt bằng với sơ đồ ép cọc.
- Công nhân tham gia vào quá trình ép cọc phải đợc trang bị bảo hộ lao động
- Máy trắc đạc dùng để kiểm tra độ thẳng đứng của cọc (kết hợp với dây dọi nếu
cần thiết), trang bị thêm xà beng, đòn bẩy để căn chỉnh độ thẳng đứng của cọc.
- Sau khi đã hoàn tất công tác chuẩn bị, tiến hành ép cọc.
- Đoạn cọc phải đợc lắp dựng cẩn thận, phải đợc căn chỉnh để trục cọc thẳng
đứng, mũi cọc đi qua điểm định vị tim cọc trên mặt bằng, độ lệch tâm cho phép là 1
cm. Tại thời điểm gia tải đầu tiên, áp lực đợc tăng từ từ để cọc cắm sâu vào đất một
cách nhẹ nhàng. Vận tốc xuyên của cọc nhỏ hơn 1cm/s.
- Nếu trong khi ép cọc mà phát hiện cọc bị nghiêng thì phải dừng ép để cân chỉnh
lại cọc cho thẳng rồi mới đợc ép tiếp.

- Khi ép xong đoạn cọc xuống đến cao độ tự nhiên thì tiến hành nối đoạn cọc ép
âm với đoạn cọc để tiếp tục ép cọc xuống độ sâu thiết kế (-11m).
- Cọc đợc coi là ép xong nếu thoả mãn đồng thời hai điều kiện sau đây:
+ Điều kiện 1: Chiều dài cọc đợc ép sâu vào trong lòng đất không nhỏ hơn
chiều dài ngắn nhất do thiết kế quy định.
+ Điều kiện 2: Lực ép tại thời điểm kết thúc quá trình ép cọc có giá trị không
nhỏ hơn lực ép nhỏ nhất do thiết kế quy định và lực ép kết thúc đợc duy trì trên suốt
chiều dài xuyên sâu lớn hơn 3 lần đờng kính hay cạnh cọc, đồng thời trong khoảng đó
vận tốc xuyên không quá 1cm/s
c. Các sự cố thờng gặp trong thi công ép cọc, và biện pháp khắc phục
- Trong quá trình ép cọc, có thể cọc bị nghiêng, lệch khỏi vị trí thiết kế.
+ Nguyên nhân: Do cọc gặp chớng ngại vật khi ép hoặc do chế tạ mũi cọc có độ
vát không đều.
+ Xử lí: Dừng ép, phá bỏ chớng ngại vật hoặc đào lỗ dẫn hớng cho cọc xuống
đúng hớng. Căn chỉnh lại tim trục cọc bằng máy kinh vĩ hay dây dọi
- Cọc xuống đợc 0,5 - 1m đầu tiên thì bị cong, xuất hiện vết nứt, gãy ở vùng giữa
cọc.
+ Nguyên nhân: Cọc gặp phải chớng ngại vật nên gây lực ép lớn.
Sinh viên: Vũ Thị Thuý _ Lớp: xdd47-đh2 Trang:
105