Thiết kế Gầu khoan mở rộng đáy trong thi công cọc khoan nhồi

Chơng 1: tổng quan về cọc khoan nhồi...................................................................5
1.1. Công nghệ khoan cọc nhồi............................................................................5
1.1.1. Các khái niệm về cọc nhồi.....................................................................5
1.1.2. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi.....................................................7
1.2.1. Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách....................................................7
1.1.2.2. Cọc khoan nhồi không dùng ống vách...............................................7
1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy............................................8
1.1.3.1 Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy........................................8
1.1.3.2. Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm..........................................................8
1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy.......................................10
1.1.4. Chế tạo dung dịch Bentonite (bùn khoan)...........................................13
1.1.5. Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố khoan cho cọc khoan nhồi mở
rộng đáy..........................................................................................................14
1.1.6. Đổ bê tông cọc khoan nhồi mở rộng đáy............................................14
1.1.7. Các phơng pháp kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi...........................15
1.2. Các loại máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy..........................17
1.2.1. Máy cơ sở.............................................................................................17
1.2.2. Gàu khoan (thiết bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi:............................18
1.2.2.1. Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan phản
tuần hoàn........................................................................................................19
1.2.2.2. Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan gầu. 19
1.2.3. Cần máy................................................................................................25
1.2.4. Khung trớc............................................................................................27
1.2.5. Cần kelly...............................................................................................28
1.2.6. Bàn quay...............................................................................................28
1.2.7. Hệ kết nối trung tâm............................................................................28
1.2.8. Tang cuốn tuy ô thủy lực và cáp đin..................................................28
Lựa chọn phơng án thiết kế - Giới thiệu máy thiết kế - Nội dung đồ án tốt
nghiệp.................................................................................................................30
Lựa chọn phơng án thiết kế................................................................................30
Giới thiệu máy thiết kế.......................................................................................32

Nguyên lý làm việc:...........................................................................................33
Nội dung đồ án tốt nghiệp..................................................................................33
Chơng 2: tính toán chung.......................................................................................34
2.1. Thông số cơ bản của máy thiết kế..............................................................34
2.1.1. Máy cơ sở................................................................................................34
2.1.2 Thiết bị gầu khoan BK - 10......................................................................35
Page 1


2.1.3. Thiết bị cần Kelly.................................................................................36
2.2.Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu...................................................36
2.2.1 Tính toán thiết kế thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy.....................36
2.2.1.1 Mô hình tính toán..............................................................................36
2.2.1.2. Lập phơng trình chuyển động của một điểm bất kỳ trên lỡi cắt....38
.........................................................................................................................39
2.2.1.3 Tính lực cản cắt đất:..........................................................................39
2.2.2.Tính lc nâng cn Kelly v gu khoan................................................43
2.2.3 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ khung trớc:...............................45
.........................................................................................................................48
2.3.4. Tính lực nâng cần chính Sc2................................................................49
2.2.6 Tính mômen cản sinh ra khi quay bàn quay........................................50
2.2.7.Tính toán cơ cấu di chuyển:..................................................................53
2.3 Tính công suất thiết bị mở rộng đáy cọc khoan nhồi.............................54
2.3.1 Công suất quay trục chính:...................................................................54
2.3.2 Công suất mở rộng cánh:......................................................................55
2.3.3 Công suất vận hành chung cho cả thiết bị:...........................................56
2.3.4. Công suất nâng cần Kelly....................................................................56
2.3.5. Công suất cơ cấu nâng hạ khung trớc.................................................57
2.3.6. Công suất cơ cấu nâng cần chính........................................................57
2.3.7. Công suất cơ cấu quay của máy .........................................................57

2.3.8. Công suất cơ cấu di chuyển.................................................................57
Chơng 3: tính toán cơ cấu nâng hạ cần chính, nâng hạ thiết bị khoan.................59
3.1 Tính toán cơ cấu nâng hạ cần chính:...........................................................59
3.1.1 Tính lực nâng cần chính Sn:.................................................................59
ChơnG 4: TNH TOán THIT K CM TANG NâNG HCN CHNH, nâNG H
THIT B KHOAN..................................................................................................66
4.1Tính toán cụm tang nâng hạ cần chính:......................................................66
4.1.1 Tính chọn cáp :......................................................................................66
4.1.4 Tính chọn mô tơ thủy lực..........................................................................71
4.1.5 Chọn phanh...........................................................................................73
4.2Tính toán thiết kế cụm tang nâng hạ thiết bị khoan:..................................74
4.2.2Chọn puly dẫn hớng cáp........................................................................75
4.2.3 Tính toán cụm tang:.............................................................................76
4.1.4 Tính chọn mô tơ thủy lực......................................................................78
4.1.5 Tính tỉ số truyền, chọn hộp giảm tốc:..................................................79
4.1.6 Chọn phanh...........................................................................................80
Page 2


G=68(kg)................................................................................................................81
Chơng 5: tính bền cần chính.................................................................................81
5.1. Chọn kiểu dạng, thông số hình học kết cấu cần........................................81
5.2. Xác định các lực tác dụng lên cần..............................................................82
5.4. Sơ đồ tính toán.............................................................................................91
Tài liệu tham khảo chính......................................................................................101

Page 3


Lời nói đầu

Đất nớc ta đang trong quá trinh đổi mới từ một nớc sản xuất nông nghiệp lạc
hậu trở thành nớc công nghiệp. Muốn nh vậy thì trớc tiên cần xây dựng nền cơ sở hạ
tầng vững mạnh với nhiều khu công nghiệp, khu đô thị, mạng lới giao thông hiện đại
với nhiều công trình có tải trọng lớn nh nhà cao tầng, cầu cống, các công trình ngầm
đòi hỏi phải có những thiết bị thi công đất chuyên dụng với những tính năng đặc biệt
mới có khả năng thực hiện đợc. Một trong số đó là máy khoan cọc nhồi để đào đất với
khối lợng lớn ở độ sâu tới 50m, tuy nhiên máy khoan cọc nhồi thờng cha phát huy hết
hiệu quả về mặt công nghệ, kinh tế của thiết bị thi công cọc khoan nhồi. Là một sinh
viên nghành Cơ Giới Hóa Xây Dựng, em luôn muốn học hỏi và có thêm sự hiểu biết về
các loại máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng. Xuất phát từ nhu cầu thực tế
xã hội và lòng yêu thích của bản thân em rất vui khi em đợc giao đồ án tốt nghiệp với
đề tài: "Thiết kế máy khoan mở rộng đáy trong công nghệ thi công cọc khoan
nhồi".
Em xin chân thành cảm ơn ThS. Hoa Văn Ngũ và ThS. Nguyễn Tiến Nam đã
trực tiếp hớng dẫn và tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đầy đủ
khối lợng mà bộ môn Cơ Giới Hóa Xây Dựng đã giao. Em cũng xin chân thành cảm ơn
các thầy trong khoa Cơ Khí Xây Dựng đã cho em nhiều nhận xét quý báu để nội dung
đồ án đợc tốt hơn và giúp em hiểu, nắm vững kiến thức về thi công máy trong xây
dựng.
Tuy nhiên, do thời gian, trình độ có hạn chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, em
rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để kiến thức khoa học kỹ thuật của em
ngày càng hoàn thiện hơn.
Hà Nội, Ngày 28 tháng 05 năm 2012
Sinh viên
Vũ Ngọc Châu

Page 4


Chơng 1: tổng quan về cọc khoan nhồi

1.1. Công nghệ khoan cọc nhồi
1.1.1. Các khái niệm về cọc nhồi
Cọc nhồi là loại cọc đợc chế tạo tại chỗ bằng cách khoan những hố khoan trong
nền đất, sau đó trực tiếp rót vật liệu (bê tông, bê tông cốt thép hoặc cát) vào các hố đó
để tạo thành cọc. Loại cọc này khắc phục đợc nhiều nhợc điểm các phơng pháp hạ cọc
cứng vào nền đất nh chiều sâu, tiết diện cọc giới hạn, yếu tố môi trờng...Vì vậy, khi yêu
cầu đờng kính cọc, chiều sâu cọc lớn thì tốt nhất sử dụng cọc khoan nhồi.
Kích thớc cọc khoan nhồi hiện nay cho thng từ 0,60m đến 3,00m qua mọi
địa tầng với chiều sâu từ 10m đến 120m. Công nghệ thì công cọc khoan nhồi đờng
kính lớn đã giải quyết đợc các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong điều kiện địa chất phức
tạp.
Từ những thập kỷ 60 đến thập kỷ 80 của thế kỷ 20, các phơng pháp thiết kế và
công nghệ thi công đợc phát triển mạnh và cọc khoan nhồi đợc xem nh là hệ thống hệ
móng tin cậy nhất cho các công trình giao thông tại Mỹ, Anh và một số nớc khác. Thế
nhng việc thi công cọc khoan nhồi mới đợc áp dụng đại trà vào Việt Nam, chủ yếu do
các công ty liên doanh hoặc nớc ngoài đầu t, nhng lịch sử phát triển cọc nhồi đã đợc
ghi nhận khá sớm.
Trong khoảng hơn chục năm trở lại đây, cùng với sự xuất hiện của rất nhiều công
trình giao thông, thuỷ lợi, đặc biệt là nhà cao tầng và công nghiệp cũng đòi hỏi chất l ợng công trình khắt khe hơn thì việc lựa chọn đợc giải pháp móng hợp lý rất đợc quan
tâm. Giải pháp cọc nhồi thuộc loại móng công trình khuất, có nhiều u điểm nh thi công
ít ồn, ít rung động và thiết kế chọn kích thớc cọc linh hoạt phù hợp với tải trọng công
trình và địa tầng xây dựng thay đổi nên có thể thay thế móng bè, móng hộp, móng
khối, móng trụ và cả móng cọc đúc sẵn không đủ năng lợng đóng cọc tới tầng đất ở
sâu. Vì vậy, móng cọc khoan nhồi ngày càng đợc a chuộng và phát triển mạnh mẽ ở
Việt Nam.
Theo phơng thức truyền tải xuống nền ngời ta phân ra 3 loại cọc nhồi nh sau (Hình
1.1):
a) Cọc tựa
Là loại cọc mà đầu cọc đợc tựa lên tầng đất cứng chịu lực. Tải trọng truyền từ đầu
cọc xuống nền. Trong trờng hợp này ngời ta không tính đến ma sát giữa thân cọc với

đất. Cọc tựa đợc chia làm 2 loại:
- Cọc tựa hình trụ còn gọi là cọc thẳng.
- Cọc mở rộng đáy: loại cọc này ngày càng phát triển và đợc ứng dụng rộng rãi vì
nó có những u điểm lớn về khả năng chịu lực và kinh tế.
b) Cọc ma sát
Là loại cọc mà đợc thiết kế chịu tải trọng nhờ ma sát giữa thân cọc với đất, không
tính đến lực cản đầu cọc.

Page 5


c) Cọc kết hợp
Là loại cọc vừa chịu tải đầu cọc, vừa chịu lực ma sát, cọc này có kết cấu giống nh
hai loại trên nhng tải trọng công trình truyền qua cả đầu cọc và ma sát thành bên.

Tầng đất
yếu

Tầng đất
yếu

Tầng đất
cứng
Tầng đất
cứng

áp lực
đầu cọc
b. Cọc mở rộng đáy với góc mở 30

áp lực
đầu cọc
a. Cọc tựa

b1. Đáy mở rộng
dạng chuông

Tầng đất yếu

Tầng đất yếu

Đất trung bình

Đất trung bình

Đá mếm/cứng

Đá mềm/cứng

b2. Đáy mở rộng
dạng vòm

Vách hố
thô và ráp
Không có áp lực
đầu cọc (giả thiết)

Ma sát bên

Vách hố

thô và ráp
Ma sát bên
áp lực đầu cọc

c. Cọc ma sát

d. Cọc kết hợp

Hình 1.1 Các loại cọc khoan nhồi

Page 6


1.1.2. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi
Trên thế giới có rất nhiều công nghệ và thiết bị thi công khoan nhồi nhng có hai
nguyên lí đợc sử dụng trong tất cả các phơng pháp thi công là:
- Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách.
- Cọc khoan nhồi không dùng ống vách.

1.2.1. Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách
Loại này thờng đợc sử dụng khi thi công những cọc nằm kề sát với công trình có
sẵn hoặc do những điều kiện địa chất đặc biệt. Cọc khoan nhồi có dùng ống vách thép
rất thuận lợi cho thi công vì không phải lo việc sập thành hố khoan, công trình ít bị bẩn
vì không phải sử dụng dung dịch Bentonite, chất lợng cọc rất cao.
Nhợc điểm của phơng pháp này là máy thi công lớn, cồng kềnh, khi máy làm việc
thì gây rung, tiếng ồn lớn và rất khó thi công đối với những cọc có độ dài trên 30m.

1.1.2.2. Cọc khoan nhồi không dùng ống vách
Đây là công nghệ khoan rất phổ biến. Ưu điểm của phơng pháp này là thi công
nhanh, đảm bảo vệ sinh môi trờng vì ít ảnh hởng đến các công trình xung quanh.

Phơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát
thô hoặc lẫn sỏi có cỡ hạt từ 20-100mm.
Có 2 phơng pháp thi cụng cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách:
a) Phơng pháp thổi rửa (phản tuần hoàn):
Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite đợc bơm xuống hố
để giữ vách hố đào. Mùn khoang và dung dịch đợc máy bơm và máy nén khí đẩy từ hố
khoan lên đa vào bể lắng để lọc tách dung dịch Bentonite tái sử dụng.
Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thờng.
- Ưu điểm: Phơng pháp này có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ.
- Nhợc điểm: Tốc độ khoan chậm, chất lợng và độ tin cậy cha cao.

b) Phơng pháp khoan gầu:
Theo công nghệ khoan này, gầu khoan thờng có dạng thùng xoay cắt đất và đợc đa
ra ngoài. Cần gầu khoan có dạng Ăng-ten, thờng là 3 đoạn truyền đợc chuyển động
xoay từ máy đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh.
Vách hố khoan đợc giữ ổn định nhờ dung dịch Bentonite. Quá trình tạo lỗ đợc thực
hiện trong dung dịch Bentonite. Trong quá trình khoan có thể thay thế các gầu khác
nhau để phù hợp với nền đất đào và để khắc phục các dị tật trong lòng đất.
- Ưu điểm: Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lợng dễ dàng thuận tiện, đảm bảo
vệ sinh môi trờng và ít làm ảnh hởng đến các công trình lân cận.
- Nhợc điểm: Phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao.

Page 7


Phơng pháp này đòi hỏi quy trình công nghệ rất chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và công
nhân phải thành thạo, có ý thức tổ chức kỷ luật cao.
Do phơng pháp này khoan nhanh hơn và chất lợng đảm bo hơn các phơng pháp
khác, nên hiện nay các công trình lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng phơng pháp này
bằng các thiết bị của Đức (Bauer), Italia (Soil-Mec)và của Nhật Bản (Nippon Sharyo).

1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy.
1.1.3.1 Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Cọc khoan nhồi mở rộng đáy là cọc khoan nhồi có đờng kính đáy cọc đợc mở rộng
hơn đờng kính thân cọc. Sức mang tải của cọc này sẽ tăng lên do tăng sức mang tải dới
mũi cọc.
Việc mở rộng đáy cọc nhồi đợc áp dụng từ cuối thế kỷ XIX ở các nớc trên thế giới,
và phát triển mạnh ở đầu thế kỷ 90 của thế kỷ XX. Năm 2002, đã có thiết bị khoan có
thể khoan c cc với đờng kính tới 6m, xuống chiều sâu 80m với khả năng mở rộng
đáy với đờng kính tới 10m. Sức chịu tải của các cọc này có thể lên tới từ 1000 tấn đến
2000 tấn đối với cọc thẳng và từ 3000 tấn đến 4000 tấn đối với cọc mở rộng đáy.
Tại Việt Nam, hiện nay ngày càng nhiều các công trình xây dựng qui mô lớn, đòi
hỏi nên móng có khả năng chịu tải lớn, theo công nghệ truyền thống thì chúng phải
tăng số lợng cọc hoặc tăng đờng kính cọc, điều này làm giá thành thi công công trình
cao, giải pháp hợp lí là mở rộng đáy cọc khoan nhồi để nâng cao khả năng chịu tải của
cọc.
Cùng với sự phát triển của KHCN và với xu thế hội nhập thì nhiều công ty, đơn vị
thi công nền móng trong nớc đã trang bị cho mình những máy móc thiết bị hiện đại.
Hiện nay, mũi khoan chuyên dùng mở rộng cọc đáy khoan nhồi đã đợc một vài đơn vị
nhập về và đa vào công nghệ khoan cọc nhồi mở rộng đáy ứng dụng ở trong nớc. Có
thể kể đến nh Công ty TNHH TONECO, Công ty Cổ phần xây dựng nền móng JIKON.
Công trình đã ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy điển hình nh công
trình Đài truyền hình Việt Nam năm 2006 với 300 cọc khoan nhồi mở rộng đáy,
Công trình nâng cấp Bệnh viện Bạch Mai...

1.1.3.2. Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm
a) Ưu điểm nổi bật của cọc khoan nhồi mở rộng đáy:
- Cùng điều kiện đất nền, cọc mở
- So với cọc thẳng cùng tải trọng thì
rộng đáy có sức chịu tải lớn hơn

cọc mở rộng đáy giảm đợc khoảng
khoảng 2 lần so với cọc thẳng cùng
50% khối lợng bê tông cần đổ và
đờng kính.
khoảng 50% số lợng đất cần khoan
đào vận chuyển.

Page 8


Hình 1.2 So sánh giữa cọc trụ và cọc mở rộng đáy
- Rút ngắn đợc thời gian thi công và giảm giá thành xây dựng.
- Tăng khả năng chống nhổ của cọc.
Có trờng hợp những lớp đất cứng nằm ở độ sâu nào phía trên mũi cọc, ngời ta
thực hiện việc mở rộng thân cọc trên lớp đất ấy, nhiều trờng hợp mở rộng 2-3 đốt trên
thân cọc, với khoảng cách tối u giữa hai đốt từ 1,25ữ1,5 đờng kính đáy cọc mở rộng.
b) Phạm vi áp dụng của công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy:
Trong thực tế ngời ta ít khi tạo đáy mở rộng đối với những cọc có đờng kính bé hơn
760mm. Cọc khoan nhồi mở rộng đáy thờng áp dụng cho loại đất đồng nhất với sức
chịu tải tính toán từ 100 đến 500 tấn, hoặc cho đất cứng với sức chịu tải tính toán từ
500 đến 4000 tấn. Một cọc khoan nhồi trong đất đồng nhất có đợc năng lực chịu tải
nhờ tổ hợp sức tăng thành phần sức chịu tải đáy cọc.
Kỹ thuật mở rộng đáy cọc khoan nhồi trong quá trình tạo lỗ thờng đợc áp dụng cho
các loại đất có khả năng tự ổn định không cần chống giữ, tốt nhất là trong đất sét dẻo
đến cứng.
Việc tạo ra các đáy cọc mở rộng trong các loại đất không dính có chứa n ớc sẽ đòi
hỏi phải sử dụng các loại máy khoan xoay chạy bằng thuỷ lực hoạt động dới dung dịch
sét Bentonite.
Nhìn chung không thể tạo đợc phần mở rộng đáy trong đất thoát nớc dạng hạt
(granular soils) nằm dới mực nớc ngầm. Ngoài ra cũng nên tránh lựa chọn làm cọc mở

rộng đáy trong đất kém ổn định hay ngập nớc, luôn luôn có nguy cơ sập lở phần đáy
mở rộng trong quá trình tạo lỗ cũng nh khi đổ bê tông cọc.
Những điều kiện có thể không thích hợp với cọc rộng đáy:
+ Lớp địa chất quá mềm yếu;
+ Đất pha cát, lẫn sỏi rời rạc;
+ Cuội sỏi có đờng kính 10ữ15mm hoặc lớn hơn;
+ Lớp chịu tải nằm nghiêng 300 hoặc dốc hơn;

Page 9


+ Chịu áp lực bên dới mực nớc ngầm;
+ Dới dòng nớc chảy ngầm (hơn 3m/phút);
+ Lớp mang tải quá cứng.

1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy
Các phơng pháp thi công mở rộng đáy cọc đợc ứng dụng trên thế giới có thể liệt kê
nh sau:
a) Đào thủ công:
Phơng pháp này đợc ứng dụng trong việc đào những hố đào khô và mực nớc ngầm ở
phía dới đáy hố. ở phơng pháp đào thủ công này hố đào đợc bảo vệ bởi các tấm chắn
bằng gỗ hoặc bằng thép, đợc sử dụng cho cọc tơng đối ngắn.
b) Khoan mở rộng đáy:Có hai phơng pháp khoan mở rộng đáy đang đợc ứng
dụng là phơng pháp khoan phản tuần hoàn và phơng pháp khoan đất. Đây là hai
phơng pháp thi công mở rộng đáy chủ yếu hiện nay.
* Mở rộng đáy hố bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn
Đây là phơng pháp khoan đợc sử dụng sớm nhất và đến nay vẫn còn sử dụng rộng
rãi trong việc khoan mở rộng đáy cọc.
Công đoạn khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi đợc tiến hành khi đã khoan hoàn
tất cọc nhồi theo đờng kính quy định.

Hệ thống bơm hút: đất cắt ra đợc bơm lên cùng với nớc thùng chứa. ở thùng chứa,
đất sẽ đợc lắng xuống đáy, còn nớc sẽ đợc bơm trở lại hố khoan.
Hệ thống bơm khí nén: đợc ứng dụng trong trờng hợp hố khoan quá sâu, nếu sử
dụng bơm hút sẽ gặp khó khăn khi vận chuyển đất lên, ngời ta dùng hệ thống khí nén.
Khí nén đợc cung cấp qua ống dẫn khí chạy song song với ống hút. Khí nén đợc bơm
vào ống hút qua vòi bơm đặt phía đáy ống khoan. Nh vậy trọng lợng riêng của hỗn hợp
khí và nớc trong ống giảm và nhỏ hơn trọng lợng riêng của nớc bên ngoài ống khoan.
Nói cách khác là ta đã tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa trong và ngoài ống hút. Và nh
vậy, hỗn hợp đất và nớc ở trong ống bị đẩy lên. Hỗn hợp này đợc đa vào bể chứa, ở đây
đất sẽ lắng lại trong thùng chứa còn nớc sẽ đợc bơm trở lại hố khoan.
Hiện nay đã có rất nhiều loại thiết bị khoan đợc trang bị bơm chìm đặt ở dới đáy cùng
với việc ứng dụng các lỡi cắt cải tiến, đất cắt ra đợc đẩy lên trên thùng chứa.
Thi công mở rộng đáy cọc nhồi bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn đã đợc ứng
dụng rất sớm và rất phổ biến vì nó có những u điểm nổi bật nh sau:
- Hiệu suất khoan cao, đất đợc đẩy lên cùng với nớc nên hiệu suất khoan cao và
giảm đợc thời gian thi công.
- Không gây ồn và rung động ảnh hởng đến môi trờng xung quanh.
- Không cần ống chống do sử dụng ống định hớng và bùn khoan.
- Có thể khoan những hố khoan có đờng kính lớn, qua tầng đất cứng khi sử dụng
những lỡi khoan đặc biệt.

Page 10


- Có thể khoan móng cạnh các công trình khác, do áp suất thuỷ tĩnh không đổi lên
thành hố khoan nên không ảnh hởng đến mực nớc ngầm và giữ ổn định cho vùng đất
ngay bên cạnh.
- Có thể áp dụng cho nhiều loại đất, nhiều loại công trình lớn nhỏ khác nhau vì
thiết bị khoan đợc dễ dàng tháo lắp vào máy cơ sở.
Những hạn chế của phơng pháp này là:

- Đòi hỏi công trờng có diện tích lớn, cần phải bố trí thùng lắng đất, hệ thống bơm
và hệ thống tuần hoàn cho nớc quay trở lại hố khoan.
- Giá thành cọc khoan nhồi bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn đắt hơn giá
thành cọc khoan nhồi bằng phơng pháp khoan đất, điều này sẽ trình bày ở phần tiếp
theo.
- Đất đào khó có thể tái sử dụng vào những nơi khác.
* Mở rộng đáy hố bằng phơng pháp khoan đất:
Đây là phơng pháp mở rộng đáy hố bằng gàu khoan. Trong phơng pháp này, quá
trình cắt đất mở rộng đáy cũng tơng tự nh trong phơng pháp khoan phản tuần hoàn, nhng ở đây, đất cắt ra rơi vào bên trong gầu và bộ phận này đợc gọi là thùng chứa. Sau khi
đầy thùng chứa, các cánh cắt của gàu đóng lại, gàu đợc nâng lên.
Sau khi lên khỏi hố khoan, máy cơ sở (cần trục chuyên dùng) quay gàu đến vị trí
đổ đất, mở đáy gàu và đổ đất thành đống hoặc vào phơng tiện vận chuyển. Sau đó lại đa gàu quay về vị trí hố đào, hạ gàu xuống đáy hố, mở cánh cắt và tiếo tục chu kỳ làm
việc mới.
Các bớc tiến hành thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy nh sau:

Hình 1.3. Các bớc thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy
1.Định tâm
3.Đặt ống casting
2.Bắt đầu khoan
4.Bơm bentonite vào hố khoan

Page 11


5.Khoan đến độ sâu thiết kế
6.Đa gầu khoan m rng áy vào hố
khoan
7.Khoét rộng đáy hố khoan
8.Đo lại độ sâu hố khoan
9.Đặt lồng thép gia cờng vào hố khoan

10.Lắp ống đổ bê tông
11.Thổi sách bùn trong hố khoan
12,13.Đổ bê tông
14.Hoàn tất

Page 12


1.1.4. Chế tạo dung dịch Bentonite (bùn khoan)
Dung dịch bentonite dùng để giữ cho thành hố khoan của cọc khoan nhồi mở rộng
không bị sạt lở.
a. Tính chất của dung dịch Bentonite mới (trớc khi dùng):
Bentonite bột đợc chế tạo sẵn trong các nhà máy, thờng đợc đóng thành từng bao
50 kg. Hiện nay nớc ta vẫn phải nhập Bentonite từ nớc ngoài chủ yếu là từ Đức do công ty
ERBSLOH chế tạo. Tùy theo yêu cầu của kỹ thuật khoan, tính chất địa tầng mà hòa tan từ
20 đến 50 kg bột Bentonite vào 1m3 nớc.
Dung dịch mới trớc lúc sử dụng có các đặc tính sau đây:
- Dung dịch có dung trọng trong khoảng từ 1,01 đến 1,05 (trừ trờng hợp loại bùn
sét đặc biệt có thể đến 1,15).
- Độ nhớt Marsh > 35 giây
- Độ tách nớc dới 30cm3
- Hàm lợng cát = 0
Đờng kính hạt dới 3mm
* Ghi chú:
- Dung trọng thờng đợc đo bằng cân dung trọng (cân Bariod)
- Độ nhớt Marsh đợc đo trong các phễu tiêu chuẩn có vòi lỗ chảy đờng kính
4,75mm để 1 lít dung dịch Bentonite chảy qua. Thời gian chảy hết 1 lít dung dịch phải lớn
hơn 35 giây.
- Độ tách nớc đợc đo bởi dụng cụ lọc ép bariod dới áp lực 0,7 Mpa trong 30 phút.
- Hàm lợng cát đợc đo bởi dụng cụ êlutriomêtre

- Đờng kính hạt đợc đo bằng dây tiêu chuẩn có đờng kính lỗ dây thích hợp.
b. Sử dụng và xử lý dung dịch Bentonite (bùn khoan)
Quá trình thực hiện nh sau:
* Chế tạo dung dịch mới:
- Các bao Bentonite bột đợc chứa trong kho (bao) hoặc trong xylo (bột).
- Chế tạo dung dịch có thể dùng phễu trộn đơn giản hoặc dùng máy trộn.
- Thờng trộn 20 đến 50 kg bột Bentonite với 1m 3 nớc (theo thiết kế), ngoài ra tùy
theo yêu cầu cụ thể mà phải cho thêm 1 số chật phụ gia mục đích là làm cho dung dịch
nặng thêm, khắc phục khả năng vón cục, tăng thêm độ sệt hoặc giảm độ sệt bằng cách
chuyển nó thành thể lỏng, chống lại sự nhiểm bẩn của nó bới xi măng hoặc thạch cao,
giảm độ PH của nó hoặc tăng thêm, giảm tính tách nớc của nó...
- Sau đó đổ dung dịch khoan mới vào bể chứa bằng thép, bể chứa xây gạch, bể
chứa bằng cao su có khung thép hoặc bằng xylo tùy từng điều kiện cụ thể mà lựa chọn.
c. Sử dụng dung dịch Bentonite một cách tuần hoàn:


Trong khi khoan hố phải luôn đổ đầy dung dịch trong lỗ khoan. Phải đổ dung dịch
mới, gầu khoan sâu đến đâu thì phải bổ sung ngay dung dịch cho đầy hố. Trong khi đào
nh vậy dung dịch Bentonite sẽ bị nhiểm bẩn (do đất cát) làm giảm khả năng giữ ổn định
thành hố nên phải thay thế. Để làm việc đó phải hút bùn khoan từ hố khoan lên để đ a về
trạm xử lý. Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở dới đáy hố khoan hoặc dùng loại bơm hút có
màng lọc đặt trên mặt đất.
Dung dịch bùn khoan đợc đa về trạm xử lý, các tạp chất bị khử đi còn lại dung dịch
khoan nh mới đợc tái sử dụng.
Dung dịch sau khi xử lý phải đảm bảo các đặc tính sau đây:
- Dung trọng dới 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt)
- Độ nhớt nằm trong khoảng 35 đến 40 giây
- Hàm lợng cát < 5%

1.1.5. Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố khoan cho cọc khoan nhồi mở rộng

đáy
Chế tạo lồng cốt thép theo đúng thiết kế.
Sai số cho phép về kich thớc hình học của lồng cốt thép nh sau:
- Cự ly giữa các cốt thép dọc:
1mm
- Cự ly giữa các cốt thép đai:
2mm
- Kích thớc dờng kính tiết diện:
5mm
- Độ dài tổng hợp của lồng thép:
50mm
Chiều dài của mỗi đoạn lồng cốt thép, tùy theo khả năng của cẩu mà dài từ 6 đến
12m. Ngoài việc phải tổ hợp lồng thép nh thiết kế, tùy tình hình thực tế nếu cần còn phải
tăng cờng các thép đai chéo (có đờng kính lớn hơn cốt đai) để gông lồng cốt thép lại cho
chắc chắn không bị xộc lệch khi vận chuyển.
Khi thả từng đoạn lồng cốt thép vào hố đào phải căn chỉnh cho chính xác, phải
thẳng đứng và không đợc va chạm với thành hố khoan.
Nối các đoạn lồng thép với nhau khi thả xong từng đoạn có thể dùng phơng pháp
buộc (nếu cọc chỉ chịu nén) hoặc phơng pháp hàn điện (nếu cọc chịu cả lực nén, uốn, và
lực nhổ).
Chú ý:
- Trong trờng hợp đỉnh của lồng thép nằm dới mặt đất hoặc dới mực của dung dịch
Bentonite thỉ phải có hiệu để nhận biết vị trí của lồng thép.
- Khi thả xong từng đoạn lồng thép xuống hố khoan thì phải có các thanh thép hình
đủ khỏe để ngáng giữ vào miệng hố để nó khỏi rơi xuống hố.

1.1.6. Đổ bê tông cọc khoan nhồi mở rộng đáy


Sau khi vét sạch đáy hố (trong dung dịch Bentonite), thổi sạch hố khoan đào bằng

phơng pháp phản tuần hoàn (thổi khí xuống, đẩy bùn đất lên, cấp bù bentonite mới), trong
khoảng thời gian không quá 3 giờ phải tiến hành đổ bê tông. Phơng pháp đổ bê tông thờng dùng là phơng pháp vữa dâng hay còn gọi là đổ bê tông trong nớc.
Đổ bê tông bằng phễu hoặc máng nghiêng nối với ống dẫn, ống dẫn làm bằng kim
loại, có đờng kính trong lớn hơn 4 lần đờng kính của cốt liệu và thờng 120 mm. ống dẫn
đợc tổ hợp từ các ống dẫn có chiều dài từ 2 đến 3m, đợc nối với nhau rất kín khít bằng ren
nhng đồng thời tháo lắp dễ dàng.
Trớc khi đổ bê tông vào phễu hoặc ván nghiêng phải nút tạm (bằng vữa xi măng cát
ớt) ở đầu ống dẫn. Khi bê tông đã đầy ắp phễu, trọng lợng của bê tông sẽ đẩy nút vữa
xuống để dòng bê tông chảy liên tục xuống hố, làm nh vậy để tránh cho bê tông bị phân
tầng.
ống đổ bê tông có chiều dài đúng bằng chiều cao của cọc, trớc lúc đổ bê tông nó
chạm đáy, sau đó đợc nâng lên khong 15-20 cm để dòng bê tông (sau khi bỏ nút tạm)
chảy liên tục xuống đáy hố và dâng dần lên trên.
Khi đổ bê tông từ đáy hố dâng lên dần dần, thì cũng rút ống dẫn bê tông dần dần
lên, nhng luôn phải đảm bảo cho đầu ống dẫn ngập trong bê tông tơi một đoạn từ 2 đến
3m. Làm nh vậy để bê tông không bị phân tầng và sau khi ninh kết thì bê tông không có
khuyết tật.
Tốc độ đổ bê tông không đợc chậm quá mà cũng không đợc nhanh quá, tốc độ hợp
lý là khoảng 0,6m3/phút. Phải tính đợc khối lợng bê tông cần thiết đổ cho xong mỗi cọc,
nh vậy có thể chủ động trong việc chuẩn bị số xe bê tông cần thiết một cách hợp lý, đầy
đủ và kịp thời. Khối lợng bê tông thực tế phải nhiều hơn tính toán (theo kích thớc hình
học của hố khoan cho cọc) khoảng từ 5% đến 20%.
Chú ý:
- Khi đổ bê tông đến gần đỉnh cọc thì đầu ống dẫn bê tông chỉ cần ngập trong bê
tông tơi khoảng 1m.
- Nên đổ bê tông cao hơn mực đỉnh cọc lý thuyết là 5cm, khi rút ống ra phải từ từ
nhẹ nhàng tránh cho bê tông khỏi bị xáo trộn.
- Phải đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ cốt thép tối thiểu cũng dày 7cm.
- Khi khoan hố thi công cọc và lúc đổ bê tông cọc phải lu ý không đợc thực hiện
khi trong chiều sâu của cọc đang có dòng nớc ngầm chảy vì nó sẽ làm sụt lở thành cọc.

1.1.7. Các phơng pháp kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi
Quy trình bảo đảm chất lợng thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy cũng giống nh
cọc khoan nhồi hình trụ bình thờng, đợc thực hiện theo tiêu chuẩn TCXD 206:1998-Cọc


khoan nhồi-Yêu cầu về chất lợng thi công. Khi bê tông đã ninh kết xong (sau 28 ngày) thì
kiểm tra bằng phơng pháp không phá hủy.
Có nhiều phơng pháp để kiểm tra chất lợng cọc bê tông nhng phơng pháp phổ biến
nhất và bảo đảm độ tin cậy nhất là phơng pháp siêu âm truyền qua.
Nhờ phơng pháp siêu âm truyền qua mà ngời ta phát hiện đợc nhng khuyết tật của
bê tông trong thân cọc một cách tơng đối chính xác. Phơng pháp kiểm tra này sử dụng 2
bộ phận chủ yếu:
- Một đầu phát sang dao động đàn hồi (xung siêu âm) có tần số truyền sóng từ 20
đến 100 kHz
- Một đầu thu sang
Đầu phát và đầu thu đợc điều khiển lên xuống đồng thời nhờ hệ thống cáp tời điện và nằm
trong 2 ống đựng đầy nớc sạch.
* Nhận xét kết quả:
Đánh giá chất lợng bê tông trong cọc khoan nhồi mở rộng đáy qua kết quả kiểm tra
bằng phơng pháp siêu âm truyền qua.
- Theo biểu đồ truyền sang: nếu biểu đồ truyền sóng đều, biến đổi ít trong một biên
độ nhỏ, chứng tỏ chất lợng bê tông đồng đều; nếu biên độ truyền sóng biến đổi lớn và đột
ngột chứng tỏ bê tông có khuyết tật.
- Căn cứ vào vận tốc truyền qua: vận tốc sóng âm truyền qua bê tông càng nhanh,
chứng tỏ bê tông càng đặc chắc và ngợc lại.
- Quan hệ giữa cờng độ bê tông và vận tốc âm.
* Số lợng cọc cần kiểm tra:
Căn cứ TCXD 206:1998 Cọc khoan nhồi-Yêu cầu về chất lợng thi công:
- Số cọc cần đặt ống siêu âm là 50%

- Số cọc cần kiểm tra ngẫu nhiên là 25%.


1.2. Các loại máy và thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy
Máy v thiết b khoan cc nhi m rng áy có nhiu loi khác nhau thng s dng có
cu to chung nh hình 1.4 dới ây:
3

4
3

2

5
6

7
1

8

Hình 1.4. Các bộ phận chính của máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy
1.Máy cơ sở; 2.Cần máy; 3.Khung trớc; 4.Cần kelly; 5.Bàn quay cn kelly
6.H kt ni trung tâm; 7.Tang cuốn tuy ô và thủy lực; 8.Gầu khoan mở rộng đáy.

1.2.1. Máy cơ sở


Trên công trng hiện nay có mt s c s thng c s dng trong công ngh thi
công cc khoan nhi nh: ED5500, DH300, TE4000-2vi các thông s bng sau:

Bng 1.1: các thông số cơ bản của máy cơ sở
Thông số kỹ thuật
TE4000-2
Công suất (kW/PS)
117.6/160
Trọng lợng khi vận 46.4
hành (T) với gầu khoan
0.77
1600

ED5500
114/155
57.8

ED6200H
184/250
*83.5

ED6500
147/200
*116.6

DH300-3
94/125
30,34

0.80

1.10

1.40

1.37

áp lực mặt đất trung
bình (kg/cm2)

Ghi chú: * trọng lợng khi vận hành không có gầu

1.2.2. Gàu khoan (thiết bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi:
Gàu khoan đợc lắp vào máy cơ sở có thể là gàu khoan cọc nhồi hoặc gàu khoan mở
rộng đáy hố khoan cọc nhồi. Trên một máy cơ sở ngời ta có thể lắp các loại gàu khoan
khác nhau tuỳ theo đờng kính cọc đợc thiết kế và tuỳ theo công suất có thể của máy cơ sở,
với máy cơ sở DH300-3, có thể lắp gàu khoan cọc với đờng kính ti a 1.7m. Các máy cơ
sở thờng đợc thiết kế, chế tạo bởi các công ty máy xây dựng nh SoilMc (Italy), các hãng
Hitachi, Sumitomo (Nhật Bản), Công ty Bauer (Đức), Benoto (Pháp), NIPPOP SHAYRO,
LTD (Nhật Bản)...
kỹ thuật thi công mở rộng đáy cọc nhồi đợc chia thành ba giai đoạn phát triển nh
sau:
- Giai đoạn 1: Thi công cọc bằng thủ công, mở rộng đáy bằng thủ công.
- Giai đoạn 2: Thi công cọc bằng máy, mở rộng đáy bằng thủ công.
- Giai đoạn 3: Thi công toàn bộc cọc và mở rộng đáy bằng máy.
ở Hoa Kỳ và các nớc Châu Âu nh Anh, Nga, Đức thì thiết bị và phơng pháp thi công
cọc nhồi mở rộng đáy đợc thiết kế cho đất sét cứng hoặc đất hoàng thổ, rất khó ứng dụng
trong đất có nớc ngầm. Phần đáymở rộng khi đào thủ công nên vấn đề an toàn rất quan
trọng. Nu điều kiện đất đạt yêu cầu để đáy cọc tựa lên thì mở rộng đáy là một biện pháp
rất tốt và có nhiều u điểm.
Tuy có lịch sử phát triển khá sớm nhng việc ứng dụng thiết bị khoan mở rộng đáy cọc
còn dè dặt. Nguyên nhân vì mở rộng đáy bằng máy chậm hơn và không áp dụng tốt đối

với đất cứng. Dần dần cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo, thiết bị khoan mở
rộng đáy cọc nhồi ngày càng hoàn thiện hơn.

1.2.2.1. Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan phản
tuần hoàn

3

4

2
1

5
Mở

Đóng

Hình 1.5 Nguyên lý làm việc của thiết bị khoan mở rộng đáy hố khoan bằng phơng pháp
khoan phản tuần hoàn
1. Dao cắt; 2. Thanh truyền; 3. Trục truyền chính;
4. Con trợt; 5. Đầu chống
Thiết bị mở rộng đáy từ trên xuống. Khi khoan cọc thẳng các lỡi cắt 1 đợc thu về sát với
trục truyền. Khi khoan mở rộng đáy các xylanh thủy lực sẽ đẩy các con tr ợt 4 xuống dọc
trục 3 và đẩy các lỡi cắt xuống.

1.2.2.2. Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan gầu
Các gàu khoan có trang bị các lỡi cắt đất. Các lỡi này đợc điều khiển mở ra hai bên
bằng xilanh thuỷ lực, khí nén hoặc bằng trọng lợng.

Đất cắt ra rơi vào trong gàu, khi gàu đầy đất, nó đợc nâng khỏi hố khoan, đất đợc đổ
đống hoặc cho vào phơng tiện vận chuyển.
Phơng pháp khoan đất có rất nhiều u điểm xét về mặt kinh tế và môi trờng. Phơng
pháp này ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi. Theo tổng kết của giáo s YODEN, thì năm
1985 có 13 phơng pháp khoan cọc đợc ứng dụng ở Nhật Bản thì có đến 12 phơng pháp là
phơng pháp khoan phản tuần hoàn và chỉ có 1 phơng pháp là phơng pháp khoan đất. Nhng
chỉ đến năm 1991 đã có 8 phơng pháp khoan đất với 21 thiết bị khoan khác nhau đợc ứng


dụng. Sử dĩ chỉ trong thời gian ngắn mà phơng pháp khoan đất đã thay thế phơng pháp
khoan tuần hoàn trên rất nhiều công trờng xây dựng (80%) vì những nguyên nhân sau:
- Giá thành rẻ hơn so với phơng pháp khoan phản tuần hoàn;
- Không đòi hỏi diện tích công trờng lớn vì không cần nhiều loại thiết bị;
- Xử lí đất đã đợc khoan xong dễ hơn;
- Khoan chính xác theo kích thớc thiết kế.
Thiết bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan đất có 2 dạng chính:
Dạng 1: Dùng trực tiếp lực đẩy dọc trục của cần Kelly của máy khoan cọc nhồi để
mở cánh khoan của thiết bị gàu khoan thông qua cơ cấu tay đòn giữa thân mũi khoan và
cánh khoan. Khi khoan xong, rút cần Kelly lên thì cánh khoan tự đóng lại.

Hình 1.6 Gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 1
Dạng 2: Cơ cấu điều chỉnh góc mở của cánh khoan đợc điều khiển bằng xilanh thuỷ lực
thông qua hệ thống điều khiển điện tử với sensor giám sát góc mở của cánh khoan. Dạng
này có kết cấu phức tạp do phải bố trí xilanh thuỷ lực và sensor trong gàu khoan.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của gàu khoan mở rộng đáy dạng 2.


Hình 1.7 Gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 2

Hình 1.8 Cấu tạo gầu khoan mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 2

1.Xylanh thủy lực; 2.Bệ đẩy; 3.Tay đòn; 4.Cánh khoan cọc nhồi; 5.Hạn chế hành trình;
6.Đai ốc; 7.Bu lông điều chỉnh; 8.Răng khoan; 9.Sensor đo hành trình; 10.Dẫn hớng.
Thông qua hệ thống điều khiển, khi dầu thuỷ lực đẩy cần xilanh thuỷ lực 1 duỗi ra, bệ
đẩy 2 di chuyểnn xuống, kết quả là cánh khoan 4 mở ra nhờ tay đòn 3. Ta có thể điều


chỉnh đờng kính mở đáy (tức là điều chỉnh góc mở tối đa của cánh khoan) nhờ hạn vị
hành trình 5, đai ốc khoá 6 và bulông điều chỉnh 7. Sensor hành trình 9 đo hành trình của
xilanh và gửi tín hiệu về hệ thống điều khiển. Khi co cần xilanh lại thì cánh khoan sẽ
đóng lại.
Nh vậy, góc mở của cánh khoan đợc giám sát gián tiếp nhờ sensor hành trình 9 thông
qua cơ cấu tay đòn.
Gàu khoan đợc nối vào cần khoan (trục Kelly-bar) bằng chốt, và qua đó nó nhận đợc
chuyển động quay từ nguồn động lực. Khi khoan mở rộng đáy hố khoan, các piston của
cả xilanh đứng sẽ đẩy con trợt chuyển động xuống đồng thời hai thanh truyền cũng
chuyển động xuống và đẩy các lỡi cắt ra để mở lỡi cắt và giữ lỡi cắt trong quá trình làm
việc.
Trong quá trình thiết kế gàu khoan mở rộng đáy phải thoả mãn các yêu cầu thực tế nh:
- Chống lại đợc lực xô ngang.
-

Thoả mãn các tiêu chuẩn trong thiết kế xây dựng về cọc nhồi mở rộng đáy nh: D

3d, hoặc góc mở rộng đáy gh.
Ta nhận thấygàu khoan sử dụng trong phơng pháp khoan đất đợc chia làm hai phần:
phần trên và phần dới. Phần trên làm nhiệm vụ cắt đất thuần tuý. Phần dới của thiết bị vừa
làm cánh cắt vừa là thùng chứa. Khi thiêt kế phải tính trọng lợng vừa đủ để máy cơ sở có
thể nâng đợc.
Bảng 1.2: Thông số của một số gầu khoan dạng 2 do hãng Nippon Sharyo
BK10 BK10-2 BK11 BK12 BK12-2 BK13

Đờng kính gầu D1 (mm)
900
900
980
1080
1080
1180
Đờng kính đáy gầu mở rộng 1600
1700
1900
1950
2100
2400
tối đa D2 (mm)
Kích thớc thân cọc khoan 970 1270
1070
1270
1170 1470
nhồi D3 (mm)
1370
1670
Chiều cao gầu H1 (mm)
2770
3040
3260
3180
3500
4220
Chiều cao tổng cánh gầu H2 2950
2320

2450
2380
2750
3180
(mm)
Chiều cao của bộ ổn định 620
620
620
620
620
620
H3 (mm)
Chiều cao vai đáy cọc mở 520
520
520
520
520
520
rộng H4 (mm)
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
11,7
Góc mở tối đa (độ)
Chiều cao đầu chống H5 150
170
190
180

200
220
(mm)
Chiều cao cánh gầu H6 2050
2190
2430
2380
2680
3160
(mm)
Trọng lợng gầu (kg)
2600
2500
2980
3400
3400
3940


Đờng kính gầu D1 (mm)
Đờng kính đáy gầu mở
rộng tối đa D2 (mm)
Kích thớc thân cọc khoan
nhồi D3 (mm)
Chiều cao gầu H1 (mm)
Chiều cao tổng cánh gầu
H2 (mm)
Chiều cao của bộ ổn định
H3 (mm)
Chiều cao vai đáy cọc mở

rộng H4 (mm)
Góc mở tối đa (độ)
Chiều cao đầu chống H5
(mm)
Chiều cao cánh gầu H6
(mm)
Trọng lợng gầu (kg)

BK15
1380
2600

BK15-2
1380
2700

BK17
1570
3100

BK20
1870
3600

BK23
2170
4100

1470 1970

1600

1960

2260

3880
3180

3880
3180

2260
4860
3900

2560
5400
4400

2960
5940
4900

700

700

700

700

700

520

520

500

500

500

11,7
220

11,7
220

11,7
260

11,7
300

11,7
350

3180

3400

3880

4370

4850

4870

5080

8400

10300

12700


Hình 1.9 Các kích thớc cơ bản của gầu khoan mở rộng đáy

Một số đặc điểm của hai dạng gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc nhồi:
Bảng 1.3: Đặc điểm của gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 1
và dạng 2.


Gàu khoan dạng 1
- Kết cấu đơn giản.
- Lực mở cánh khoan nhỏ do lực đẩy của

cần Kelly nhỏ.
- Không điều chỉnh đợc góc mở của cánh
khoan.
- Không giám sát đợc góc mở cánh khoan.

Gàu khoan dạng 2
- Kết cấu phức tạp.
- Lực mở cánh khoan lớn nhờ xilanh thuỷ
lực.
- Điều chỉnh góc mở của cánh khoan dễ
dàng.
- Giám sát và hiển thị liên tục góc mở
cánh khoan.
- Chất lợng lỗ khoan mở đáy không ổn - Chất lợng lỗ khoan mở đáy ổn định ở các
định ở các địa chất khác nhau.
địa chất khác nhau.
- Lỗ khoan không chắc chắn đảm bảo chất - Đảm bảo chất lợng lỗ khoan đúng yêu
lợng đúng yêu cầu thiết kế khi kết thúc cầu thiết kế khi kết thúc công việc khoan
công việc khoan mở rộng đáy.
mở rộng đáy.
Nh phân tích so sánh trên đây, có thể nói những hạn chế và nhợc điểm của dạng 1 thì
lại chính là những u điểm của dạng 2. Nói cách khác, gàu khoan dạng 2 có một số u điểm
nổi trội là: Góc mở cánh khoan đợc giám sát và hiển thị liên tục trong quá trình khoan,
lực mở cánh khoan lớn nhờ xilanh thuỷ lực; có thể điều chỉnh góc mở cánh khoan theo
chơng trình tự động hoặc bán tự động bằng tay- điều chỉnh mở nhanh hay chậm dễ dàng
đáp ứng ở các tầng địa chất khoan khác nhau. Điều đặc biệt quan trọng là nhờ việc giám
sát liên tục góc mở cánh khoan nên khi kết thúc công việc khoan mở đáy thì đồng nghĩa
với việc đảm bảo hố khoan mở đáy theo đúng yêu cầu thiết kế.
Nền móng công trình đóng vai trò rất quan trọng và cũng chiếm tỷ trọng cao trong giá
thành công trình. Vì vậy, việc đảm bảo thi công theo đúng thiết kế kỹ thuật nền móng sẽ

giúp cho việc đảm bảo tiến độ thi công của công trình và cũng giúp giảm thiểu phát sinh
trong việc xử lý nền móng. Với phân tích trên đây thì gàu khoan chuyên dùng mở rộng
đáy cọc khoan nhồi nh dạng 2 rất có ý nghĩa trong việc đảm bảo tiến độ thi công và giảm
thiểu chi phí phát sinh.

1.2.3. Cần máy
Có 2 loi ó l cn dn v cần hp nh hình bên di.
- cần dàn