Chương 3 móng cọc đường kính lớn

chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Chơng 3
móng cọc đờng kính lớn
Bài 1:

Giới thiệu về cọc đờng kính lớn

I. Vấn đề chung về cọc đờng kính lớn
1. Khái quát chung
Cọc đờng kính lớn thờng có đờng kính 800 ~ 2500 mm (và còn có thể lớn
hơn). Hiện nay, các cầu lớn và các nhà cao tầng đều sử dụng móng cọc là
cọc đờng kính lớn.
2. Ưu điểm của cọc đờng kính lớn
-

Đối với các nền móng sử dụng cọc vuông (đờng kính nhỏ) khi tải
trọng tăng chỉ có thể tăng số cọc mà không có khả năng tăng kích
thớc và chiều dài cọc vì những hạn chế của thiết bị đóng cọc. Khi
đó phải mở rộng bệ cọc gây lãng phí lớn về kính tế. Nếu thay bằng
cọc đờng kính lớn nên có thể hạ đến độ sâu lớn hơn nhiều so với
cọc đờng kính nhỏ, và do đó có thể đặt mũi cọc ở các tầng đất tốt
hoặc tầng đá gốc nằm ở dới sâu.

-

Sức chịu tải của cọc đờng kính lớn thờng lớn hơn rất nhiều so với cọc
đờng kính nhỏ, vì vậy số lợng cọc trong móng giảm đi đáng kể, có
nghĩa là kích thớc bệ cọc cũng có thể giảm đi và công tác thi công
sẽ rút ngắn lại làm giảm thời gian thi công công trình, do đó giảm đợc chi phí về quản lý chung, về nhân công và chi phí kho bãi.

-

Cọc đờng kính lớn có độ cứng tơng đối lớn, nên độ cứng của hệ
bệ~cọc cũng có độ cứng tốt hơn so với hệ bệ~cọc của móng cọc đờng kính nhỏ, do đó móng cọc đờng kính lớn có khả năng chịu lực
ngang và mômen tốt hơn.

-

Hiện nay có nhiều công nghệ hiện đại trong thi công cọc đờng kính
lớn, do đó càng mở ra nhiều triển vọng phát triển móng cọc đờng
kính lớn.

3. Nhợc điểm của móng cọc đờng kính lớn


151

Móng cọc đờng kính lớn chỉ kinh tế khi số lợng cọc trong móng
nhiều, còn nếu số lợng cọc ít thì móng cọc đờng kính lớn thờng
không có tính kinh tế.


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn



Phải đầu t máy móc thiết bị hiện đại, do đó giá trị đầu t máy móc
thiết bị ban đầu thờng cao, nên có thể làm cho các nhà thầu gặp
khó khăn về tài chính.

Do số lợng cọc ít và sức chịu tải của một cọc lớn, vì vậy khi thi công
nếu để xảy ra vấn đề hỏng hay cọc có vấn đề về chất lợng thì sẽ
rất khó khăn để xử lý móng. Do đó trong khi thi công đòi hỏi mày
móc phải chuyên dụng và ở tình trạng phục vụ tốt, trình độ nhân
viên kỹ thuật phải nắm vững và có chuyên môn giỏi, do đó cũng làm
cho nhà thầu gặp khó khăn trong vấn đề nhân lực.

II. Ưu nhợc điểm của cọc ống B.t.c.t đờng kính lớn
Cọc ống B.T.C.T đờng kính lớn đã sử dụng cho các công trình xây dựng
cầu ở Việt Nam có các loại đờng kính từ 800mm đến 1600mm. Nhng hay
sử dụng nhất là loại có đờng kính 1000mm. Cọc ống bê tông cốt thép đờng kính lớn đã đợc chế tại đúc nằm với đờng kính từ 3m cho cầu Việt
Trì - Vĩnh Phú nhng không đợc sử dụng. Đờng kính cọc ống còn phụ thuộc
vào khả năng rung hạ của các thiết bị hiện có ( 1.6m). Năm 1964, cọc bê
tông cốt thép 1550 đợc áp dụng ở cầu Hàm Rồng. Loại đờng kính thờng
đợc áp dụng trong thời gian qua là 1000 mm, ví dụ nh cầu Đò Quan, Phú Lơng, Quang Trung Cần Thơ, Trung Hà.
Việc đúc cọc ống 1600mm có thể sử dụng phơng pháp đúc ly tâm
hoặc phơng pháp đúc nằm tại bãi đúc gần công trờng. Việc hạ cọc ống bê
tông cốt thép đợc thực hiện bằng búa chấn động kết hợp xói hút lấy đất
trong lòng cọc.
Khi hạ cọc đến cao độ thiết kế thờng lấp lòng cọc bằng bê tông đổ theo
phơng pháp ống dịch chuyển thẳng đứng.
Bên cạnh phơng án cọc ống B.T.C.T, giải pháp cọc ống B.T.C.T ứng suất trớc
cũng đợc các tổ chức T vấn thiết kế quan tâm. Giải pháp cọc ống B.T.C.T
ứng suất trớc 1000 mm đã đợc sử dụng cho cầu An Dơng II Hải Phòng
trên Quốc Lộ 5. Ưu điểm của là mômen uốn gây nứt cho phép rất lớn so với
do vậy rất thích hợp với trờng hợp cọc chịu tải trọng ngang lớn và dễ dàng
hơn trong việc vận chuyển, cẩu lắp, khắc phục phần nào sự xâm thực
của nớc biển kéo dài tuổi thọ của cọc. Nhng giải pháp này vẫn cha đợc

thực hiện vì chúng ta cha tự sản xuất đợc cọc ống B.T.C.T ứng suất trớc
đờng kính lớn mà phải nhập ngoại do vậy giá thành tới chân công trình
quá cao.
1. Ưu điểm
-

152

So với cọc khoan nhồi, cọc ống có u điểm hơn là việc thi công cọc
không phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết cũng nh điều kiện
địa chất thuỷ văn.


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

-

Cọc ống bê tông cốt thép đờng kính lớn có thể rung hạ qua nhiều
tầng đất mềm yếu, hạ cọc qua tầng cát chảy hoặc hạ cọc nơi có
mực nớc ngầm cao. Đối với các trờng hợp này khi thi công bằng móng
cọc khoan nhồi phải sử dụng phơng pháp khoan vách xoay hoặc các
phơng pháp khác có ống chống để lại không rút lên sau khi thi công,
gây ra tốn kém lớn.

-

Việc chế tạo cọc ống thờng đợc công xởng hóa và dễ dàng kiểm tra
chất lợng trớc khi rung hạ. Khi rung hạ đến cao độ thiết kế có thể yên
tâm về chất lợng.

-

Cọc ống sau khi hạ xuống đến chiều sâu thiết kế có thể đổ bê
tông lấp lòng hoặc không (tuỳ thuộc và điều kiện cụ thể của công
trình), vì thế cọc ống B.T.C.T đờng kính lớn so với các loại cọc khác
thì cọc ống là loại tiết kiệm vật liệu nhất.

2. Nhợc điểm


Việc hạ cọc ống thờng là phức tạp và tốn nhiều thời gian thi công so
với cọc khoan nhồi. Đặc biệt khi hạ cọc qua các tầng địa chất phức
tạp có lẫn đá tảng hoặc vật liệu phế thải do công tác lấy các chớng
ngại vật gặp nhiều khó khăn.



Hạ cọc bằng búa chấn động nên tạo ra rung chấn ảnh hởng vùng xung
quanh nên thi công ở những công trình mà gần các công trình khác
đang bị biến dạng thì sẽ gây nguy hiểm.

III. Ưu nhợc điểm của móng cọc khoan nhồi
1. Ưu điểm
-

Thời gian thi công nhanh, nếu điều kiện địa chất không có gì
đặc biệt thì một ngày có thể thi công từ 1 ~ 2 cọc, do đó giảm
đáng kể thời gian thi công móng.

-

Có thể xây dựng công trình gần những công trình kiến trúc mà
trong quá trình sử dụng lây dài đã có biến dạng lớn. Phơng án
đóng cọc, rung hạ cọc hoặc tờng vây cọc ván thép sẽ gây ra rung
động làm phát triển biến dạng đối với các công trình lân cận.

-

Thi công trong khu dân c, thành phốnhững nơi theo tiêu chuẩn
môi trờng không cho phép gây tiếng ồn lớn.

-

Móng công trình đặt trên bãi thải, có các loại vật liệu khác nhau
không sử dụng đợc các giải pháp nền móng khác về mặt kỹ thuật.

153


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

-

Vì điều kiện đất nền hoặc tải trọng mà kích thớc cọc vợt quá kích
thớc cọc đóng.

-

Thi công đợc trong trờng hợp chiều cao thi công hạn chế nh trong
nhà xởng họăc gầm cầu.

-

Móng công trình đặt trên nền đất đá phong hoá có thành phần
và độ chặt khác nhau.

-

Thi công cải tạo và nâng cấp các công trình đang sử dụng.

2. Nhợc điểm


Đòi hỏi dây chuyền máy móc thi công đồng bộ, giá trị đầu t cao.



Khi thi công qua vùng có hang động Karst, nơi đá bị nứt nẻ lớn hoặc
nền đất yếu phải sử dụng ống chống để lại không rút lên, sau đó
đổ bê tông nên giá thành cao.



Khó kiểm tra chất lợng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông cũng
nh việc tiếp xúc giữa mũi cọc và hố móng nếu không đa ra chơng
trình quản lý chất lợng tốt và thiết bị kiểm tra không đạt độ chính
xác yêu cầu.

Lợng đất và bùn thải lớn gây ảnh hởng đến mặt bằng khu vực thi
công, gây ô nhiễm môi trờng, đặc biệt khi thi công trong thành
phố.



Phải đặc biệt quan tâm đến điều kiện địa chất khu vực thi
công, nếu không có biện pháp chống vách hợp lý có thể gây ra lún
sập làm biến dạng cả vùng đất xung quanh, rất nguy hiểm cho công
trình liền kề.



Đòi hỏi đội ngũ cán bộ thi công phải có trình độ cao về chuyên
ngành địa kỹ thuật.

Bài 2:

cấu tạo móng cọc ống Đờng kính lớn

I. Cọc ống bê tông cốt thép

1. Thông số của cọc
-

154

Đờng kính cọc D = 800 ~ 2000 mm.

chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

-

Chiều dài cọc thờng từ 20 ~ 50 m (có thể lớn hơn 50 ~ 70m và hơn
nữa). Chiều dài một đốt cọc từ 5 ~ 10m.

-

Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có mác #300. Chiều dày bê tông
thành cọc thờng từ 8 ~ 20cm.

2. Cốt thép cho cọc
(1) Cốt thép dọc
-

Thờng có đờng kính từ 12 ~ 25mm (CT5), số thanh do tính toán
quyết định. Cốt thép dọc đợc bố trí trên suốt chiều dài của cọc nhng có thể thay đổi số lợng thanh thép.

-

Cốt thép dọc, nếu có số lợng ít thì trên mặt cắt ngang đợc bố trí
một lớp đặt ở khoảng giữa phần chiều dày bê tông thành cọc. Còn
nếu số lợng nhiều thì đợc bố trí thành 2 lớp về hai mép của bê tông
thành cọc.

(2) Cốt thép đai
-

Dùng cốt đai xoắn có đờng kính từ 6 ~ 10mm.

-

Bớc cốt đai từ 50 ~ 200mm, ở đầu đốt cọc bớc cốt đai dày hơn từ 50,
75mm còn ở giữa đốt cọc bớc cốt đai từ 100 ~ 200mm.

3. Mối nối giữa các đốt cọc
Thờng có mấy cách nối sau:
(1) Nối bằng bulông + mặt bích
-

Ưu: thi công nhanh và thuận tiện. Không đòi hỏi máy móc hỗ trợ.

-

Nhợc: tính đồng nhất giữa các đốt cọc là kém. Cần chế tạo chính
xác nếu không sẽ khó lắp ráp ở hiện trờng. Đồng thời phải có biện
pháp chống gỉ cho bulông nối.

(2) Nối bằng hàn
-

Ưu: thi công nhanh và đảm bảo tính an toàn cao.

-

Nhợc: tính đồng nhất giữa các đốt cọc là kém. Chất lợng đờng hàn
cần phải kiểm soát. Và khi hàn do nhiệt độ cao cũng làm ảnh hởng
đến tính chất của bê tông và thép ở vùng xung quanh chỗ hàn. Đồng
thời cũng phải chú ý đến việc chống gỉ cho mối nối.

4. Liên kết cọc vào bệ cọc và chân cọc vào tầng đá gốc

155


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

(1) Liên kết cọc vào bệ cọc
Cọc sau khi thi công, phần bê tông đầu cọc bị đập vỡ để chừa cốt thép
dọc ra ngoài và đợc đổ cùng bê tông bệ cọc, phần cọc không bị đập vỡ
ngập vào trong bệ cọc với chiều dài tối thiểu là 15 cm. Phần cốt thép dọc
của cọc sau khi đập vỡ phần bê tôngóit nhất dài 20D~40D (D: đờng kính
cốt thép), và sẽ đợc bố trí cấu tạo lại đầy đủ cùng với các cốt đai của cọc
nh trong thiết kế kỹ thuật, rồi mới đợc đổ bê tông bệ cọc.
(2) Liên kết chân cọc vào tầng đá gốc
Khi hạ cọc đến tầng đá gốc, lấy sạch đất trong lòng cọc, dùng mũi khoan
đá để khoan tạo lỗ vào trong tầng đá gốc ít nhất một chiều sâu bằng D
(đờng kính cọc) hoặc ít nhất là 1m. Sau đó cũng lắp dựng một lồng
thép có đầy đủ cốt dọc và cốt đai (với chiều dài tối thiểu là 2D). Cuối
cùng là đổ bê tông một đoạn chân cọc với chiều dài ít nhất là 2D (nếu
lòng cọc không đổ bê tông lấp lòng).
Ví dụ về các thông số của cọc ống D=1000mm
Đối với cọc bê tông cốt thép 1000 mm thờng đúc nằm tại chỗ từng đốt dài
9 m, các thông số chủ yếu nh sau: Mác bê tông đúc cọc: R400 kg/cm 2, cốt
thép chủ: 32 22mm CT5, cốt đai xoắn 6mm bớc 50mm ở đoạn đầu
mỗi đốt, bớc 100 mm ở đoạn giữa mỗi đốt. Mối nối giữa các đốt bằng 32
bu lông 22mm tại vị trí mặt bích. Chiều dày thành cọc 120 mm. Việc
chế tạo cọc ống bê tông cốt thép 1000 mm cần chú ý đến việc chế tạo
mặt bích và bảo dỡng bê tông sau khi đúc.

Độ chính xác của mặt bích quyết định độ chính xác và khả năng nối
ghép giữa các đoạn cọc ống. Sau khi đúc cọc 4h có thể bảo dỡng cọc
bằng hơi nớc nóng trong lòng cọc đối với việc đúc tại bãi ngoài hiện trờng.
Các sai số cho phép khi chế tạo mặt bích nh sau:


Đờng kính ngoài mặt bích:

+ 5 mm



Đờng kính trong mặt bích:

0 mm



Cự ly tim lỗ bắt bu lông:



Độ nghiên mặt bích so với đờng tim cọc: 0.2 %

1 mm

Các sai số cho phép khi chế tạo cọc ống:


Chiều dài đốt cọc:

Đờng kính ngoài:

+ 5 mm



Chiều dày thành ống:

+ 10 mm 0 mm



Chiều dày lớp phòng hộ:

+ 5 mm 0 mm



Độ nghiêng của đờng tim cọc:

< 0.2%

156

20 mm

157
SE C T IO N B- B
SC A L E 1:10

SE C T IO N A - A

SC A L E 1:10

SC A LE 1:2 0

SE C T IO N A - A

A

A

B

B

ch¬ng 3: mãng cäc ®êng kÝnh lín

H×nh 88 - Cèt thÐp cäc èng BTCT cÇu T©n §Ö (Th¸i b×nh)


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Bài 3

Thi công cọc ống đờng kính lớn

II. Công nghệ hạ cọc bê tông cốt thép đờng kính lớn
1. Thiết bị và lựa chọn thiết bị
Hạ cọc ống bê tông cốt thép đờng kính lớn thờng sử dụng búa chấn động
kết hợp với việc lấy đất trong lòng cọc. Để lấy đất trong lòng cọc có thể
sử dụng gầu ngoạm hoặc xói hút.
Búa chấn động có bộ phận chính là quả lệch tâm. Khi thi công, do búa
đợc gắn chặt vào đầu cọc, vì vậy khi cho búa hoạt động quả lệch tâm
quay tạo ra một chuyển động dao động dọc trục, chuyển động này
truyền dọc theo chân cọc làm phá vỡ kết cấu của đất xung quanh thân
cọc và dới mũi cọc làm giảm ma sát, dới trọng lợng của búa và cọc, cọc sẽ đợc hạ đến chiều sâu thiết kế.
Việc chọn búa để hạ cọc ống phải phù hợp với sức chịu tải của cọc. Búa phù
hợp có các thông số kỹ thuật thoả mãn các đẳng thức sau:

150.N d

0.5Q
+ 1 Ptt
nK

K > 0.7Q

(158)

Trong đó:
Ptt

Sức chịu tải tính toán của cọc (T).

Q

Trọng lợng toàn bộ hệ thống chấn động gồm: cọc, búa chấn
động, đầu cọc (T).

Nd

Công suất danh nghĩa động cơ điện của búa chấn động
(kW)

K

Mômen của các tấm lệch tâm của búa chấn động (T.cm)

n

Số vòng quay của các tấm lệch tâm trong một phút.



Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất.

Đối với việc hạ cọc ống đờng kính lớn cho các công trình cầu trong thời
gian qua thờng sử dụng loại búa chấn động B170 và BY16.
2. Trình tự thi công
Cọc ống bê tông cốt thép đờng kính 1000 mm thi công bằng búa chấn
động kết hợp với xói hút đất trong lòng cọc đợc thực hiện qua các bớc sau:

158

chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

1) Lắp dựng hệ thống sàn đạo, khung dẫn hớng phục vụ thi công.
2) Dùng cần nổi cẩu cọc ống (một đốt rời hoặc hai đốt đã liên kết với
nhau tuỳ thuộc vào khoảng cách từ cao độ đáy sông đến đỉnh sàn
thi công) và đặt vào ô dự kiện hạ cọc của khung dẫn hớng. Cọc phải
đặt chính xác vào vị trí và đảm bảo độ chính xác theo phơng
thẳng đứng. Bằng trọng lợng bản thân cọc có thể cắm sâu vào
tầng bùn phủ đến 2 m. Kẹp cọc vào khung dẫn hớng trớc khi tháo móc
cẩu tránh cọc tiếp tục tụt xuống. Cẩu nối đốt tiếp theo, tháo hệ
thống kẹp cọc với khung dẫn hớng, hạ móc cẩu, cọc có thể tụt xuống
bằng trọng lợng bản thân.
3) Búa chấn động B170 hoặc tơng đơng đợc lắp tổ hợp với chụp
đầu cọc trên sàn thi công, dùng cẩu nổi cẩu tổ hợp búa chấn động
lên đầu cọc, liên kết giữa búa chấn động và chụp đầu cọc cũng nh
giữa chụp đầu cọc và mặt bích đầu cọc phải dùng rông đen vênh
để chống lỏng. Nối nguồn điện 380V/50 Hz qua tủ điều khiển vào
búa chấn động. Đóng điện chờ búa chấn động hoạt động khoảng 12 phút, dừng lại để xiết lại các bulông liên kết. Việc hạ cọc đợc thực
hiện theo từng chu kỳ từ 5 đến 10 phút, sau đó dừng lại để kiểm
tra tình trạng các liên kết. Khi mép đà giáo còn cách sàn thi công
khoảng 0,5 m thì dừng lại, tháo búa chấn động đặt xuống sàn thi
công để nối đoạn cọc tiếp theo.
4) Tiếp tục hạ cọc cho đến khi tốc độ hạ cọc giảm xuống 2 ~ 5 cm/phút
thì ngừng hạ coc, tháo búa chấn động ra, lắp máy hút bùn có gắn
vòi xói (Máy xói hút kết hợp) để lấy đất trong lòng cọc. Trong quá
trình xói hút luôn đảm bảo lu lợng bơm vào lòng cọc lớn hơn lu lợng
nớc hút ra. Phải khống chế cao độ xói hút cao hơn cao độ chân cọc
từ 0.5 ữ 2 m tuỳ thuộc vào lớp đất cọc xuyên qua trừ trờng hợp lớp đất
đang hạ cọc là lớp sét dẻo cứng có thể xói hút đến chân cọc. Sau đó
tiếp tục lắp búa chấn động hạ cọc.

5) Để hạ đầu cọc xuống cao độ thiết kế sử dụng đoạn cọc dẫn bằng
thép.
6) Làm vệ sinh trong lòng cọc, đặt lồng cốt thép (nếu có) đổ bê tông
độn ruột cọc bằng phơng pháp rút ống thẳng đứng, cần chú ý đến
độ linh động của bê tông và chiều sâu nằm trong bê tông của ống
đổ bê tông.
Đối với những trờng hợp cần hạ cọc ống đến tầng đá gốc vững chắc thờng sử dụng một trong hai loại khoan xoay và khoan choòng. Khoan xoay
có u điểm là trọng lợng nhỏ nhng tốc độ khoan chậm hơn nhiều so với
khoan choòng. Trong quá trình hạ cọc, nếu tốc độ hạ giảm đột ngột cần
dừng lại. Việc xử lý các chớng ngại vật nh các tảng đá mồ côi, các vỉa đá
nghiêng đợc thực hiện nh sau:
1 Làm sạch lòng cọc để lộ chớng ngại vật hoặc vỉa đá.

159


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

2 Đổ bê tông bịt đáy che phủ.
3 Dùng khoan khoan phá chớng ngại vật.
4 Tiếp tục hạ cọc.

Bài 4:

Cấu tạo cọc khoan nhồi

I. cấu tạo cọc khoan nhồi đờng kính lớn
Một số tiêu chuẩn của Bộ GTVT và Bộ Xây Dựng dùng cho thiết kế, thi
công và nghiệm thu cọc khoan nhồi:
(1).

Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông 22TCN 272-05.

(2).

Tiêu chuẩn XDVN 326-2004: Cọc khoan nhồi, thi công và
nghiệm thu.

(3).

Tiêu chuẩn TCXD 206-1998: Cọc khoan nhồi Thi công và
nghiệm thu.

(4).

Tiêu chuẩn 22TCN 257-2000: Tiêu chuẩn thi công và nghiệm
thu cọc khoan nhồi.

(5).

Tiêu chuẩn 22TCN 272-05: Tiêu chuẩn thiết kế cầu.

1. Thông số của cọc
Các cọc bê tông đúc tại chỗ có thể có mặt cắt đều đặn hoặc có thể có
dạng thon trên một đoạn bất kỳ nếu đúc trong các vỏ ống thép hoặc có
mở rộng ở chân nếu đúc trong các lỗ hoặc giếng khoan.


Diện tích chân cọc nhỏ nhất phải là 64 500 mm 2. Diện tích
mặt cắt ngang ở mũi cọc ít nhất phải là 32300 mm 2. Với các

đoạn kéo dài phía trên chân cọc, kích thớc nhỏ nhất phải lấy
theo quy định đối với cọc đúc sẵn trong Điều 5.13.4.3.



Đờng kính cọc khoan thờng D=800 ~ 2500mm (có thể lên tới
3000 ~ 4000 mm) và tối thiểu không đợc nhỏ hơn 750mm. Nếu
trụ dạng thân cột thì đờng kính của cột trụ ít nhất phải bằng
đờng kính cọc khoan. Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có mác
300.



Chiều sâu chôn cọc khoan phải đủ để cung cấp các khả năng
chịu tải thẳng đứng và ngang phù hợp và chuyển vị chấp nhận
đợc. Chiều dài cọc thờng từ 30 ~ 50 m (có thể đến 100m).
Mũi cọc thờng đợc đặt vào tầng đá gốc hoặc ở lớp đất tốt có
chỉ số SPT thờng khoảng 50. Thực tế thiết kế, nếu đặt mũi cọc
tại tầng đá cứng hay sét chặt có trị số SPT khoảng N 50 thì

160


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

mới tính tới thành phần sức chống mũi cọc, còn nếu không chỉ
tính phần ma sát thành bên khi xác định sức chịu tải của cọc.


Trong đất sét cứng có thể sử dụng cọc mở rộng chân để tăng

diện tích mũi cọc để giảm áp lực chống mũi hay để tăng sức
kháng nhổ.
Với các cọc ngàm vào đá yêu cầu có các ống vách xuyên qua các
lớp đất bên trên, các hồ sơ thi công phải chỉ rõ rằng đờng kính
hốc đá khoan ít nhất phải nhỏ hơn đờng kính trong của vách là
150 mm. Với các cọc ngàm vào đá không cần có các ống vách qua
các lớp đất bên trên, đờng kính hốc khoan có thể bằng đờng
kính thân cọc qua lớp đất. Việc thiết kế phải dựa vào đờng
kính hốc đá cụ thể.
Trong đất dính cứng, có thể dùng đáy mở rộng, loe hình chuông
hoặc doa ở mũi cọc để tăng thêm diện tích tựa nhằm giảm áp
lực đầu cọc đơn vị hoặc để tạo thêm sức kháng chống tải
trọng kéo lên.
Khi đáy của hố khoan đợc dọn sạch và kiểm tra trớc khi đổ bê
tông, toàn bộ diện tích đáy có thể coi là hữu hiệu trong việc
truyền tải
Trong thực tế, phải xét tới việc chôn cọc tới độ sâu lớn hơn để
tránh các khó khăn và chi phí cho việc đào mở rộng đáy.



Tránh dùng cọc nghiêng. Khi cần tăng sức kháng đỡ theo phơng
ngang thì nên tăng đờng kính cọc hay số lợng cọc.



Giá thành của cọc khoan nhồi dựa trên hai yếu tố: đờng kính cọc
và chiều sâu lỗ khoan.

2. Bê tông cho cọc khoan nhồi

Bê tông cọc khoan nhồi đợc đổ trực tiếp tại hiện trờng theo phơng pháp
đổ bê tông trong nớc, do đó các yêu cầu về chất lợng của bê tông phải
đặc biệt quan tâm.
Về cấp phối bê tông: Xi măng, cát, đá, nớc trớc khi đa vào sản xuất bê tông
phải đợc kiểm tra về chất lợng theo các quy định hiện hành: Đá sử dụng
kích cỡ 5~20 mm cờng độ 600- 800kg/cm2. Cát có mô-đun =2.4~2.8 và
dùng xi măng porland. Nớc không có tạp chất và muối theo đúng quy định
của quy trình chế tạo bê tông hiện hành. Phụ Gia có thể dùng loại kéo dài
thời gian sơ ninh và duy trì độ lu động.
Nếu bê tông đợc đổ dới nớc thì phải đạt yêu cầu kỹ thuật về bê tông dới
nớc. Phải thiết kế cấp phối đúng quy trình quy phạm hiện hành và bảo

161


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

đảm các yêu cầu của vữa bê tông khi đổ bê tông dới nớc, nh: Độ sụt:
16~18 cm; Cờng độ bê tông dới nớc: theo yêu cầu của thiết kế; Thời gian
duy trì độ lu động > 40 phút, trong thời gian này độ sụt không dới 15
cm.
Cũng nh việc thiết kế cấp phối bê tông khác, phải đúc mẫu và ép thử cờng độ trớc khi cấp bê tông. Kết quả thí nghiệm tỷ lệ phối trộn phải đợc
duyệt mới đa ra sử dụng. Việc thiết kế cấp phối bê tông phải đảm bảo cờng độ bê tông, độ sụt (độ linh động) trớc khi đổ, thời gian sơ ninh của
bê tông cũng nh thời gian duy trì độ sụt. Cấp phối bê tông phải nhuyễn
để việc đổ bê tông đợc thuận tiện, tránh gây tắc ống dẫn trong khi
đổ. Để đảm bảo các yêu cầu của bê tông đổ cọc khoan nhồi cần phải sử
dụng phụ gia siêu dẻo có độ tin cậy cao. Các yêu cầu về thiết kế cấp phối
bê tông ví dụ nh:

Cờng độ đến 28 ngày:

Theo yêu cầu thiết kế.



Thời gian ninh kết :

4 giờ



Độ sụt :



Hàm lợng ximăng:



Đờng kính cốt liệu thô không lớn hơn 50 mm hoặc 1/3 cự ly mép cốt
thép chủ, thờng sử dụng đá 1 ~ 2.

17.5 2.5
350 kg

3. Cốt thép cho cọc
Diện tích cốt thép dọc không đợc nhỏ hơn 0,8% của Ag, với cốt thép
xoắn không nhỏ hơn MW 25, và bớc xoắn 150 mm. Cốt thép phải đợc
kéo dài thêm 3000mm xuống phía dới mặt phẳng mà tại đó địa chất

cho lực kháng bên đầy đủ.
Cốt thép của cọc khoan nhồi thờng đợc chế tạo sẵn thành từng lồng cốt
thép tại hiện trờng với chiều dài từ 8~12m (thờng bằng chiều dài của một
thanh thép là 12m). Đờng kính trong lồng cốt thép phải lớn hơn đờng
kính ngoài vị trí mối nối của ống đổ bê tông 100 mm, sai số cho phép
của lớp bê tông bảo vệ cốt thép chủ
20 mm.
(1) Cốt thép chủ
-

Thờng có đờng kính từ 25 ~ 32mm (có thể còn lớn hơn, Vd cầu
Kiền-Hải Phòng D=40), loại có gờ. Số thanh do tính toán quyết định.
Cốt thép dọc đợc bố trí trên suốt chiều dài của cọc hay có thể chỉ
một phần phía trên của cọc. Số lợng thanh cốt dọc có thể thay đổi, ở
phần cọc phía trên gần mặt đất thờng số lợng thanh gần gấp đôi
đoạn cọc phía dới.

-

Cự ly giữa mép cốt thép chủ phải lớn hơn 3 lần đờng kính hạt cốt
liệu thô của bê tông.

162


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

(2) Cốt thép đai
-

Dùng cốt đai rời hoặc đai xoắn có đờng kính từ 8 ~ 20 mm.

-

Bớc cốt đai từ 100~200 mm, bớc cốt đai thờng bố trí đều nhau
hoặc thay đổi (nhng thờng là bố trí đều). ở phần hai lồng cốt thép
nối với nhau thì bớc cốt đai dày hơn từ 50~ 75mm.

-

Ngoài ra trên suốt chiều dài của lồng cốt thép có thể còn sử dụng cố
thép đai cứng có đờng kính từ 16~25mm đợc bố trí phía trong cốt
thép chủ với khoảng cách đều từ 1~2m .

Để định vị lồng cốt thép đợc
đúng tim cọc khi hạ và trong lúc
đổ bê tông thì cần phải định vị
lồng cốt thép thật chắc chắn. Thờng có hai cách định vị lồng cốt
thép nh sau:
-

-

-

Dùng con kê bằng bê tông, nhng
con kê này phải đợc chế tạo
dạng bánh xe và đờng kính của
con kê này bằng chiều dày của
lớp bê tông bảo vệ.

Hình 89 - Bánh xe làm cữ bằng
chất dẻo

Dùng các đai thép, hàn các đai thép này với cốt thép chủ trên mặt
bằng khoảng 0.5~1m một cái và bố trí đối xứng, còn trên chiều
đứng thì cứ cách 2m lại bố trí một tầng đai này. Chiều dày uốn của
đai thép bằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Đai thép làm bằng thép
bản có chiều dày 7~10mm.
Dùng vật liệu nhựa tổng hợp làm con kê
Cốt thép chủ

Cốt đ
ai

Thành hố đ
ào

Hình 90 - Làm cữ bằng thép để đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ
7cm.
II. cấu tạo bệ cọc đờng kính lớn

163


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

1. Cao độ
* Cao độ mặt trên: tuỳ thuộc vào yêu cầu và mức độ của công trình mà
cao độ đỉnh bệ có thể thấp hơn MNTN hay có thể cao hơn (ví dụ khi

sông có tàu bè tải trọng lớn đi qua thì để tránh va chạm của tàu bè vào
thân trụ nguy hiểm thì có thể để bệ nổi trên mặt nớc).
* Cao độ mặt dới: tuỳ thuộc vào cao độ mặt trên, điều kiện địa chất địa chất thuỷ văn khu vực công trình

164


ch¬ng 3: mãng cäc ®êng kÝnh lín

H×nh 91 - CÊu t¹o cäc khoan nhåi mãng cÇu KiÒn (H¶i Phßng)

165


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

2. Sơ đồ bố trí cọc và kích thớc bệ cọc
Cách bố trí cọc quyết định
đến kích thớc bệ cọc (theo
22TCN 272-05):
- Khoảng cách tối thiểu
giữa tim hai hàng cọc
gần nhất không nhỏ hơn
3D (D là đờng kính cọc)
(4D theo 48SHTO 2007).
Nếu các cọc nhỏ hơn 6D
thì phải qui định trình
tự thi công trong hợp
đồng.
- Khoảng cách từ tim hàng

cọc ngoài cùng đến mép
móng không đợc nhỏ
hơn D/2 +300mm.

Hình 92 - Bố trí cọc trong móng theo
272-05

Do số lợng cọc đờng kính lớn trong móng thờng ít, nên để tăng độ cứng
cho hệ thờng tăng khoẳng cách tim giữa các cọc sẽ có lợi hơn, và đồng
thời làm giảm hiệu ứng nhóm cọc.
Cọc đờng kính lớn thì thờng bố trí đối xứng trên mặt bằng móng, còn
trên mặt đứng do thi công nghiêng là rất khó nên cọc thờng đợc bố trí
thẳng đứng.
Chiều dầy bệ cọc thờng từ 3~5m và cũng phải đảm bảo các yêu cầu:
-

Đủ chiều dầy liên kết cọc vào bệ (ít nhất > D hay > 1.2m. theo
22TCN 18-79)

-

Chịu đợc mômen uốn.

-

Chống chọc thủng bệ cọc.

3. Vật liệu bệ cọc
* Bê tông: M300~M400
* Cốt thép: đợc bố trí theo tính toán mômen bệ cọc, đờng kính

D=20~40mm. Thờng chủ yếu là lới cốt thép đợc bố trí chịu lực ở phía
dới đáy bệ. Tuy nhiên để liên kết cọc vào bệ và cốt thép thân trụ đợc
ngàm vào bệ tốt hơn thì lới cốt thép đỉnh bệ thờng cũng có cấu tạo
rất lớn.

166


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Bài 5:

Thi công cọc khoan nhồi

I. Khái quát chung về thi công cọc khoan nhồi
Việc lựa chọn phơng án móng cọc khoan nhồi là dựa trên cơ sở so sánh
nhiều yếu tố, dựa trên u khuyết điểm của từng phơng án về các mặt
kinh tế kỹ thuật, bao gồm các yếu tố chính nh sau:
Đặc điểm của công trình
-

Điều kiện cụ thể của đất nền

-

Độ lớn của các loại tải trọng

-

Những yêu cầu về môi trờng nh tiếng ồn và rung động trong quá

trình xây dựng.

-

ảnh hởng đối với các công trình xây dựng lân cận và các công
trình ngầm.

-

Khả năng thi công hiện có của các nhà thầu.

-

Khả năng tài chính của chủ dự án và thời gian đa dự án vào sử
dụng.

Các bớc trong thi công cọc khoan nhồi : 1. Khoan tạo lỗ; 2. Gia công và hạ
lồng cốt thép; 3. Đổ bê tông cọc và hoàn thiện

II. Công nghệ khoan tạo lỗ
1. Lựa chọn công nghệ khoan tạo lỗ
Việc lựa chọn công nghệ cọc khoan nhồi chính là việc lựa chọn công
nghệ khoan tạo lỗ. Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ đợc trình bày ở
Bảng 3.2 (Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ). Việc lựa chọn loại hình công
nghệ khoan tạo lỗ phụ thuộc vào các tiêu chí sau:


Điều kiện mặt bằng khu vực thi công: Mặt bằng thi công cụ thể là
thi công trên cạn hay thi công dới nớc. Nếu là thi công dới nớc thì thi
công trên sàn cứng hay đắp đảo hoặc thi công trên hệ nổi Nếu

là thi công trên cạn cần phải xét đến mặt bằng khu vực thi công,
hệ thống cấp thoát nớc, đờng thi công Tĩnh không phạm vi thi
công cũng nh các công trình xây dựng liền kề cũng hết sức quan
trọng.



Điều kiện địa chất thuỷ văn: Cụ thể là các lớp đất đá cọc xuyên
qua, cao độ mực nớc ngầm, hiện tợng cát chảy...

167


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn



Năng lực của máy móc thiết bị: Phạm vi thích dụng của các loại
hình công nghệ khoan tạo lỗ đợc trình bày ở Hình 93 (Phạm vi
thích dụng của các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ).

Đối với các công trình lớn để đảm bảo tiến độ thi công có thể sử dụng
nhiều loại hình công nghệ để phát huy thế mạnh của mỗi loại. Ví dụ nh
các trụ dới sông cầu Đuống sử dụng máy khoan vách xoay kẹp lắc, còn các
trụ trên cạn sử dụng máy khoan gầu xoay.

Tạo lỗ bằng thủ công

Máy khoan vách xoay kiểu
Tạo lỗ bằng máy móc

xoay tròn

Máy khoan vách xoay kiểu
Tạo lỗ trong ống vách

Tạo lỗ không sử dụng ống
vách
(chỉ có vách tạm)

kẹp lắc

Máy khoan guồng xoắn

Máy khoan gầu xoay

Khoan theo nguyên lý tuần
hoàn ngợc

Hình 93 - Phân loại công nghệ khoan tạo lỗ

2. Các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ
(1). Khoan tạo lỗ bằng máy khoan guồng xoắn
Đầu khoan guồng xoắn đợc lắp trên các giá cơ bản (giá búa đóng cọc).
Cũng nh các công nghệ khoan tạo lỗ không sử dụng vách xoay, việc giữ
ổn định thành vách bằng dung dịch Bentonite hoặc dung dịch Super
Mud. Đờng kính guồng xoắn thờng là 300mm, 450mm, 600mm và
800mm. Lõi đất khoan đợc đa lên qua guồng xoắn. Tuy nhiên, với một số
đất sét dẻo cần dùng thủ công để lấy đất ra khỏi guồng khoan. Việc tạo

168


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

lỗ bằng máy khoan guồng xoắn thờng đợc áp dụng cho các cọc khoan đờng kính từ 300 mm đến 800 mm, chiều sâu khoan nhỏ hơn 35 m qua
các tầng cát sét, cuội sỏi, đặc biệt là qua các tầng cuội sỏi kẹp.
Bảng 48 - Phạm vi thích dụng của các loại hình công nghệ khoan tạo lỗ
Khoan giữ vách bằng dung
dịch

Khoan vách xoay
Điều kiện địa chất thuỷ
văn
Kiểu xoay
tròn

Kiểu kẹp
lắc

Khoan
gầu xoay

Khoan
phản
tuần
hoàn

Khoan
guồng

xoắn

Đất yếu ở giữa hoặc đáy
cọc

xx

xx

x

x

x

Lớp cát mịn ở giứa thân
cọc

xx

xx

o

o

o

Cuội sỏi d < 100 mm

xx

xx

x

x

x

Cuội sỏi d > 100 mm

xx

xx

o

o

x

Đá tảng

xx

xx

o

o

o

xx

xx

o

x

x

Đá phong hoá

xx

o

o

x

o

Đá cứng 200 MPa

xx

o

o

o

o

Mực nớc ngầm cao

xx

xx

o

o

o

Lớp đá nghiêng

xx

x

o

o

o

60 m

40 m

57 m

100 m

35 m

Lớp đất chịu lực
N > 50

Chiều sâu khoan
Đờng kính
Độ thẳng đứng

Chú thích:

800ữ
3000
1/500

xx: Thích hợp

800ữ
2000
1/200

800ữ
2000
1/100

x : Tốt

800ữ
4000
1/100

300ữ
800
1/100

o

:

Không thích hợp

(2). Khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay
Khác với máy khoan guồng xoắn, khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay có
thể khoan đợc cọc đờng kính lớn hơn, sâu hơn trong các tầng cát, á sét,

169


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

sét, sỏi sạn và cuội sỏi. Tốc độ khoan theo phơng pháp này nhanh hơn so
với tất cả các phơng pháp khác, tốc độ khoan có thể đạt tới 10 ữ 15 m/h.
Khoan tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay thờng áp dụng cho cọc khoan đờng kính từ 800 mm đến 2000 mm, chiều sâu cọc khoan đến 68 m
trong các tầng đất có giá trị xuyên tiêu chuẩn N 50.
(3). Khoan tạo lỗ bằng máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngợc
Việc khoan tạo lỗ bằng máy khoan tuần hoàn ngợc áp dụng cho các móng
của trụ cầu dới sông, không thể thi công đắp đảo hay thi công trên hệ
nổi mà chỉ có thể thi công trên sàn cứng. Phơng pháp này có thể khoan
qua các tầng đá phong hoá để đặt móng vào tầng đá gốc cho cọc có
đờng kính từ 800 mm đến 4000 mm, chiều sâu tới 100m.
Đối với công trình mặt bằng thi công chật hẹp, tĩnh không thấp nh gầm
cầu (công trình nâng cấp), mống máy trong nhà xởng có thể áp dụng
việc khoan tạo lỗ bằng máy khoan tuần hoàn ngợc kiểu TBH. Trong các trờng hợp này có thể khoan cọc có đờng kính từ 600 ữ 1500 mm, chiều sâu
tới 50 m.
(4). Khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay
So với phơng pháp khoan tạo lỗ giữ thành vách bằng dung dịch, việc
khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay có những u điểm sau:


Không bị ô nhiểm môi trờng bởi đất thải và bùn tạo ra do dung dịch
khoan.



Có thể khoan qua các chớng ngại vật nh đá mồ côi, nền móng bê
tông, cọc thép và các tầng đá gốc nghiêng và khoan qua lớp đất
yếu, cát chảy.

Độ chính xác theo phơng thẳng đứng rất cao, bê tông đợc đổ vào
trong lòng ống vách do vậy, độ tin cậy cao hơn nhiều so với các phơng pháp khác.

Do những u điểm trên, khoan tạo lỗ bằng máy khoan vách xoay thờng đợc
sử dụng cho các công trình đòi hỏi độ chính xác theo phơng thẳng
đứng lớn, độ tin cậy cao, các công trình có nhiều chớng ngại ngầm, qua
lớp cát chảy, nơi có cao độ mực nớc ngầm cao.
3. Một số thiết bị khoan tạo lỗ
a). Máy khoan xoay lắc hạ ống vách

170


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Dùng thiết bị vừa xoay ống vách có chân cắt vừa ấn ống vách tiến sâu
vào trong đất, đảm bảo thành vách không bị sụt lở trong quá trình
trình tạo lỗ. Việc tạo lỗ đợc thựa hiện bằng gầu ngoạm. Một số máy khoan
loại này đợc sử dụng ở Việt nam nh: LEFFER-VRM 1500/800 HD của CHLB
Đức, BAURER BV 1500-2000 HDR.
Nguyên lý hoạt động của máy khoan LEFFER: ống vách với các chân cắt
phía dới đợc kẹp chặt và xoay dao động bởi xy lanh thuỷ lực với mômen
xoắn từ 1660~8350kN.m, lực ép từ 1530~7250kN. Nhờ đó, các ống vách
(đợc nối với nhau bởi các khớp nối đặc biệt) sẽ khoan dần đến độ sâu
cần thiết, đố sâu tối đa 75m. Đồng thời với quá trình khoan của ống
vách, đất đá đợc lấy ra khỏi lỗ khoan nhờ một gầu ngoạm rơi đặc biệt.
Khi gặp đá cứng với cờng độ > 450kG/cm2, có thể dùng búa rơi để phá vỡ
đá trớc khi dùng gầu ngoạm đa ra ngoài.
b). Máy khoan xoay
Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị khoan xoay với các tính năng kỹ thuật

khác nhau và ngày càng đợc cải tiến để đáp ứng mọi yêu cầu thi công
thuận lợi. Máy khoan xoay thờng là loại máy khoan lỡi xoắn ốc (Auger), máy
khoan gầu xoay
(1) Máy khoan xoắn ốc: ở Việt Nam đã sử dụng máy SANWA D-60KP-SE
và D80KP. Đây là loại máy khoan không gây chấn động, không gây
ồn, vì vậy giải quyết đợc việc thi công móng cọc trong các vùng dân
c, khu đô thị.
(2) Máy khoan gầu xoay: các loại máy khoan ED4000 và ED5500 do hãng
Nippon Sharyo do Nhật Bản chế tạo. Máy đợc dùng để khoan tạo lỗ với
đờng kính D=1500mm cho tất cả các loại đất, D=1700mm cho đất
sét hoặc bùn phù sa. Nếu dùng mũi doa có thể mở rộng đờng kính tới
2000mm. Chiều sâu khoan có thể đạt tới 43m (ED5500 đạt tới 58m).
Chiều dài cần cẩu 18m (23m). Gầu khoan có nắp mở đáy, vừa có chức
năng cắt đất, vừa có chức năng chứa đất để lấy phoi đất ra khỏi lỗ
khoan. Gầu khoan có hai tốc độ: tốc độ cao 28vòng/phút và tốc độ
chậm 14vòng/phút. Sau khi khoan đến cao độ thiết kế, gầu khoan đợc thay thế bằng loại gầu đặc biệt để dọn sạch đáy lỗ khoan.
Một số loại máy khoan gầu xoay khác nh: RT3-Soilmex của Italia, máy
khoan Ruston Bucyrus do hãng ISHIKO của nhật Bản chế tạo.
(3) Máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn thuận, ngợc: là loại máy
khoan đa đất đá phoi khoan ra bên ngoài nhờ dòng dung dịch khoan
của máy bơm hút hoặc máy bơm đẩy trong quá trình mũi khoan làm
việc. Căn cứ vào điều kiện địa chất, vào chiều sâu khoan và đờng
kính của cọc thiết kế để chọn loại lỡi dao khoan thích hợp, cũng nh phơng pháp tuần hoàn dung dịch khoan.

171


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Với đờng kính cọc khoan nhỏ hoặc có địa tầng dễ bị sập vách có thể

tuần hoàn dung dịch thuận, trờng hợp này dung dịch khoan đợc bơm
theo ống trong cần khoan xuống đáy lỗ khoan và đợc hút bằng bơm ở
mặt dung dịch trong lỗ khoan.
Đối với cọc khoan có đờng kính lớn, phơng pháp tuần hoàn thuận kém
hiệu quả vì vận tốc dung dịch đi lên trong hố khoan nhỏ, không đủ
sức đa phoi khoan ra ngoài, vì vậy phải chọn phơng pháp tuần hoàn
ngợc. Phơng pháp tuần hoàn ngợc sử dụng bơm hút có lu lợng lớn để hút
dung dịch từ đáy lỗ khoan theo ống đặt trong cần khoan. Vì đờng
kính ống này không lớn nên vận tốc dòng chảy trong ống cao đủ sức
cuốn các phoi khoan đa ra ngoài (với chiều sâu hút <60m). Cũng có
thể sử dụng hơi ép để hút dung dịch dọc theo ống cần khoan theo
phơng pháp hút bùn không khí, phơng pháp này chiều sâu hố khoan
càng lớn càng tốt.
Loại máy khoan tuần hoàn ngợc có thể sử dụng cho mọi loại địa tầng với
các mũi khoan khác nhau: mũi khoan cánh cho đất rời, đất sỏi sạn, mũi
khoan bánh răng cho đất cứng, đá (các răng khoan thờng bằng thép
hợp kim cứng hoặc gắn kim cơng).
Một số loại máy khoan tuần hoàn ngợc nh: TRC 15 của Nhật; QJ-250-1
do Trung Quốc sản xuất; máy khoan KP3500 là loại thiết bị thuỷ lựcđiện và thuỷ lực dễ điều khiển và vận hành an toàn, tin cậy. Thiết bị
này có thể dùng cho cả tuần hoàn thuận và ngợc
c. Các máy khoan đập
Loại máy khoan để tạo các lỗ khoan trong các địa tầng đất cứng và
đá. Phơng pháp này dùng đầu búa nặng, có hình dạng khác nhau, đợc
nâng cao bằng tời và cho rơi tự do để phá và băm vụn đất đá đáy lỗ
khoan. Mùn khoan đợc lấy ra nhờ một tời treo một gầu đặc biệt (loại
gầu lấy bùn này phải thích hợp với đờng kính búa đập).
4. ổn định vách hố trong trờng hợp khoan không có ống vách
Các vỏ thép dùng cho các cọc đúc tại chỗ phải có đủ độ dày và cờng độ
để duy trì hình dạng cọc và để chứng tỏ là không có các cong vênh
nghiêm trọng trong khi đóng hoặc sau khi vỏ thép của cọc kề bên đợc

đóng xong và lõi đóng, nếu có, đợc kéo lên.
a). ống vách tạm
Đối với phơng pháp khoan tạo lỗ không sử dụng vách khoan, việc đặt vách
tạm là hết sức cần thiết. Vách tạm có các chức năng cơ bản sau:
a. ổn định lớp đất mặt: Khi thi công các trụ dới sông phải đặt vách
tạm từ mặt sàn thi công qua cao độ xỏi lở ở đáy sông đến cao độ
cần thiết. Khi thi công trên cạn, máy móc thiết bị di chuyển xung

172


chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

quanh vị trí khoan cọc, hơn nữa lớp đất trên cùng thờng là lớp đất
mợn, do vậy, việc đặt vách tạm ở đoạn trên là cần thiết.
b. Nâng cao cột nớc áp lực để ổn định vách hố.
c. Đỉnh vách tạm là chỗ để treo lồng cốt thép, để sàn giữ ống đổ bê
tông phục vụ cho công tác đổ bê tông sau này.
d. Dẫn hớng cho cần khoan trong quá trình đi lên đi xuống không va
vào vách hố khoan.
(*) Tính chiều dài ống vách tạm
Chiều dài ống vách đóng xuống đợc tính theo công thức sau (hình 94)

( H + L ) 1 + e1 .( L L) + 2 + e2 .L'
1 + e1

1 + e2

(159)

Trong đó:
H

Khoảng cách từ cao độ mặt nớc đến cao độ đáy sông

1,
e1

Tỷ trọng và hệ số độ rỗng của lớp cát

2,
e2

Tỷ trọng và hệ số độ rỗng của lớp bùn phủ

L

Chiều dài đóng ống chống.

L

Chiều dầy tầng bùn phủ.

Đối với trờng hợp khoan trên cạn, chiều dài ống vách chọn từ 4 đến 10 m.
(**) Hạ ống vách tạm:
Hạ ống vách tạm đợc thực hiện theo các phơng pháp sau:

173

chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

* Đối với việc khoan cọc bằng máy khoan
guồng xoắn, sau khi khoan đủ chiều
sâu đặt vách sử dụng hệ thống thuỷ
lực gắn kèm giá cơ bản ép vách xuống.
* Đối với việc khoan bằng máy khoan gầu
xoay, trong khi khoan chiều sâu đặt
vách, gầu khoan đợc mở rộng bằng điều
chỉnh vị trí dao cạnh, khi khoan đủ
chiều sâu dùng cẩu đặt vách vào vị trí,
điều chỉnh độ thẳng đứng của ống
vách, nhấc ống vách lên và thả tời cho
ống vách rơi tự do, vách sẽ xuống 3 ữ 5 m.
Dùng gầu máy xúc điều chỉnh độ
thẳng đứng của ống vách và lặp lại việc
thả rơi vách. Có thể dụng cần khoan ép
vách xuống.


Hình 94 - Tính chiều dài
ống vách

Đối với việc khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngợc, ống vách thờng đợc hạ bằng búa rung.

(***) Rút ống vách tạm:
Giá thành của ống vách tạm thờng khá đắt, nên chỉ trong những trờng
hợp đặc biệt thì ngời ta mới để ống vách lại còn thông thờng thì ống
vách đợc rút lên để sử dụng lại. Việc rút ống vách lên cần phải chú ý các
yếu tố sau:

Khi bắt đầu đổ bê tông đến phần ống vách thì tốc độ đổ bê
tông phải phù hợp với tốc độ rút ống vách, tránh để ống vách ngập
quá sâu vào trong bê tông làm cho ma sát giữa bê tông và ống vách
quá lớn và việc rút ống vách sẽ gặp khó khăn.



Muốn rút ống vách phải sử dụng thiết bị nhổ phù hợp.



Khi bê tông đổ đến ống vách, ngời ta tiến hành xoay nhúc nhắc
ống vách trong phạm vi góc xoay đến 5 0 (không quay với góc quá lớn
vì có thể gây vặn xoắn lồng cốt thép làm lồng cốt thép bị biến
dạng)



Trong quá trình đổ bê tông thỉnh thoảng phải nhấc thử ống vách
lên một ít (khoảng 10 ~ 15 cm) xem ống vách có rút đợc không. Nếu
không thấy rút đợc thì ngay lập tức phải tìm ra nguyên nhân và
khắc phục, tránh để sau này càng khó rút ống vách.

b). Vữa sét bentonite để ổn định vách hố khoan

174

chơng 3: móng cọc đờng kính lớn

Thành vách đợc giữ ổn định trong quá trình thi công bằng áp lực cột nớc,
dung dịch vữa sét bentonite hoặc dung dịch Super Mud. Việc giữ ổn
định thành vách bằng cột nớc phù hợp với công nghệ khoan tạo lỗ theo
nguyên lý tuần hoàn ngợc, trong điều kiện có thể nối cao vách tạm. Vì
vách tạm đặt cao ảnh hởng đến các thao tác thi công khác nên ít khi đợc
áp dụng.
Sét bentonite đợc đóng thành từng bao và đợc hoà trộn thành dung dịch
tại hiện trờng. Dung dịch vữa sét đợc chứa trong các thùng sắt lớn để
bơm xuống hố khoan trong qúa trình khoan; đợc thu hồi, tách cát và sử
dụng lại sau khi đã bổ sung dung dịch mới để đảm bảo độ nhớt. Dung
dịch bentonite đợc sử dụng cho hầu hết các dự án. Dung dịch bentonite
có các tác dụng cơ bản sau:
-

Tạo áp lực ổn định vách hố.

-

Thấm vào đất xung quanh vách hố khoan tạo thành lớp áo vữa sét ở
xung quanh thành lỗ khoan làm tăng cờng liên kết của đất xung
quanh hố khoan và làm tăng tính ổn định của vách hố.

-

Cản trở sự lắng đọng của mùn khoan, do đó, tạo điều kiện cho
việc khoan đợc nhanh hơn.

Chỉ tiêu ban đầu của vữa sét đợc xác định qua bảng sau:

Bảng 49 - Chỉ tiêu ban đầu của dung dịch Bentonite
STT

Hạng mục

1

Khối lợng riêng

2

Độ nhớt

3

Hàm lợng cát

4

Tỷ lệ chất keo

5
6

Chỉ tiêu tính năng

Phơng pháp kiểm tra

1.05 ~ 1.15

Tỷ trọng kế dung dịch sét hoặc
Bomkế

18~25s

Phơng pháp phễu 500, 700 cc

< 6%
> 95%

Phơng pháp đong cốc

Lợng mất nớc

<30 ml/30 phút

Dụng cụ đo mất nớc

Độ dày của áo sét

1-3mm/30 phút
1 phút: 20 30 mg/cm2

7

Lực cắt tĩnh

8

Tính ổn định

9

Trị số pH

175

2 phút: 50 100
mg/cm2

Lực kế cắt tĩnh

< 0.03 g/cm3
7~9

Giấy thử pH