Quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi

Quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi

Biện pháp thi công cọc khoan nhồi đúc tại chỗ là công việc không nhìn thấy được. Nếu không có biện pháp thi công cọc khoan nhồi phù hợp hoặc các biện pháp không đảm bảo chất lượng đầy đủ thì rất dễ xảy ra các loại tai nạn về chất lượng, dẫn đến chậm tiến độ và thiệt hại kinh tế. Để giải quyết vấn đề này, thiết kế tổ chức thi công cọc khoan nhồi và công nghệ thi công móng cọc của các dự án đã được thảo luận nhiều lần và thực hiện các biện pháp phòng ngừa đầy đủ trong quá trình thi công trọng điểm để có được kết quả tốt nhất.

Những thách thức như sau gặp phải trong quá trình xây dựng áp dụng biện pháp thi công cọc khoan nhồi dưới nước:

① Làm thế nào để duy trì sự ổn định của công xôn của cọc đối với nền xây dựng móng nước sâu, dài tới 42m và chịu thủy triều và bão trong quá trình xây dựng và vận hành;

② Cách thực hiện khảo sát xây dựng và định vị chính xác việc đóng cọc và đóng ống thép và cách đảm bảo đầu nước quá áp nằm trong ống chống dưới tác động của thủy triều;

③ Làm thế nào để đáp ứng yêu cầu về chiều dài ổ cắm 6,5m khi nền là đá granit với ổ trục 120Mpa khả năng chứa dưới lớp phủ gồm sét khe, bùn, sét và grait chứa sét.

④ Các biện pháp đối phó và đảm bảo công nghệ chống lại triều cường và bão

Mô phỏng thi công cọc khoan nhồi

1. Thiết kế bệ khoan trong thi công cọc khoan nhồi

Bệ khoan thép là một bệ thao tác đa chức năng dùng để khoan lỗ cũng như đổ bê tông, có nguyên tắc thiết kế là an toàn, thiết thực và tiết kiệm với đủ cường độ và độ cứng cũng như đủ không gian làm việc để thỏa mãn nhu cầu xây dựng. Nền tảng thi công móng cọc của trụ chính cấu thành bởi giàn cọc ống thép. Hai neo mèo bằng bê tông có trọng lượng 10T mỗi bên được đặt ở mỗi bên của bệ để duy trì sự ổn định và an toàn dưới tác động của bão và thủy triều. Tải trọng thiết kế của nền tảng bao gồm hai máy khoan bộ gõ 90kW, một bộ thiết bị hỗ trợ bao gồm máy nén khí và tải trọng đám đông 2 1,5kN / m. Mỗi bộ gõ có trọng lượng 200kN mỗi mũi khoan có đường kính tối đa là 3m và độ sâu 120m; máy nén khí nặng 150kN.

1. Xây dựng giàn của bệ

Căn cứ vào tình hình thực tế tại công trường, trước tiên người ta đóng cọc phụ để tạo bệ công tác; sau đó cọc thép có đường kính 1200mm và thành dày 22mm được san bằng bằng phương pháp cắt hoặc hàn axetylen; sau đó, thép dầm đã được đặt để tạo thành khung; cuối cùng, khi vỏ cọc thép đã được hoàn thành, nó được kết nối với bệ để nâng cao độ ổn định tổng thể của bệ.

Các cọc thép chống đỡ phải được đóng vào đất sét với độ sâu nhất định theo điều kiện địa chất và mỗi cọc phải được đóng vào lớp phủ không nhỏ hơn 15,0m. Cần trục nổi 100T được sử dụng để đánh chìm cọc thép với sự hỗ trợ của máy rung.

Trong quá trình hoạt động, khung dẫn hướng định vị cho việc chìm ống thép được đặt ở mép tàu và 2 máy kinh vĩ được sử dụng để kiểm soát vị trí và độ vuông góc của cọc bằng phương pháp giao nhau về phía trước. Tiếp theo, cọc thép có thể được dẫn động khi đã tính được tọa độ của cọc và khung định vị tại các điểm cọc cần dẫn và neo được thực hiện bằng cách di chuyển cần trục nổi đến vị trí của trụ và neo, sau đó điều chỉnh nâng móc bằng cách siết chặt và nới lỏng vận thăng.

 

 

Kế tiếp, đoạn cọc thép được treo thẳng đứng bằng 2 móc của cẩu nổi và cắm vào ở độ sâu nhất định qua khung định vị. Trong khi đó, vị trí và độ vuông góc của cọc được xác minh trên bờ, nếu có sai lệch so với vị trí thiết kế thì cần điều chỉnh lại bằng vận thăng. Khi định vị xong, hạ từ từ cọc thép xuống cho đến khi đáy cọc xuyên vào lớp đất đắp ở độ sâu nhất định dưới trọng lượng bản thân rồi đưa cọc đến cao trình thiết kế bằng búa của máy rung.  Đoạn đầu tiên của cọc thép dài 35m và mặt bích được sử dụng cho các cọc cần kéo dài và các đai ốc và vít kết nối phải được hàn với nhau. Sau khi đóng, phần thừa được cắt để làm cho cao độ đỉnh của cọc bằng nhau và sau đó thép liên kết 2I40 được sử dụng để làm dầm phân phối và cột và hàn với nhau toàn bộ trên cọc, mặt khác, liên kết các thanh giàn tăng cứng và hợp âm dưới được đặt ngang và theo chiều dọc của ống thép mà sau này được nối với vỏ thép bằng thép joăng I40 sau khi lắp đặt vỏ để đảm bảo sự ổn định xây dựng của nền tảng và vỏ. Cuối cùng, tấm thép 10mm và tấm gỗ 40mm được đặt trên cùng và tạo thành bệ khoan. Cần lưu ý để dành lỗ theo quy hoạch cọc móng để thuận tiện cho việc thi công biển báo vỏ thép sau.

Trình tự thi công cọc khoan nhồi

Công tác chuẩn bị trước khi khoan

Vỏ thép sẽ được thiết lập sau khi hoàn thành việc xây dựng nền móng. Độ cao thiết kế của đáy ống là -50m, sâu hơn 22m so với độ cao đáy sông là -28m. Tổng chiều dài của vỏ là 55m và trọng lượng 68,3T với đường kính trong là of2,8m và độ dày của thành là 18mm. Hai lớp của các biện pháp dẫn hướng và ức chế được áp dụng trong quá trình dẫn động vỏ với thép dầm của bệ khoan trực tiếp trên đỉnh của bệ khoan làm lớp trên cùng trong khi lớp thứ hai thấp hơn 4m với thép joăng đơn để đảm bảo độ chính xác của vị trí của vỏ.

Vỏ thép xoắn ốc làđược chia thành 4 đoạn để kéo dài và được cẩu nổi bằng cần cẩu 100T 100T với cần 30m và khả năng quay 360 độ bằng hai sợi dây thép φ56mm . Sau khi truyền động một đoạn, nó được treo vào thép dầm của bệ ở bốn phía với giá đỡ đảo ngược và dây thép được tháo ra để nâng đoạn tiếp theo để kéo dài.

 

 

Để đảm bảo khả năng chống thấm của vỏ trong quá trình thi công cọc khoan nhồi, yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng mối hàn và không được để rò rỉ nước, bên cạnh đó 4 tấm thép tăng cứng được đặt theo hình tròn với khoảng cách đều nhau tại các mối nối của các đoạn. Trong quá trình chìm của vỏ, độ vuông góc là được điều khiển bằng 2 máy toàn đạc đặt ở các hướng dọc trên một mặt. Mặt khác, độ vuông góc có thể được kiểm soát tốt hơn nếu vỏ tàu chìm xuống mặt bùn khi thủy triều tĩnh bằng cách làm chủ chính xác sự dao động của thủy triều. Khi vỏ chìm xuống bùn do trọng lượng của nó và khung, nó có thể được chuyển đến độ cao thiết kế với lực lắc 160T được tạo ra bằng búa rung có cố định hai bên. Để đẩy nhanh tiến độ thi công, 2 mũi khoan được đặt trên cọc song giác của bệ và được vận hành cùng lúc.

Khoan lỗ

Việc xây dựng cầu sử dụng máy khoan gõ để khoan lỗ. Do cọc nằm sâu trong nước và đường kính lớn cũng như điều kiện địa chất phức tạp, lớp phủ dày và thời gian khoan lỗ lâu nên cần phải có các biện pháp hữu hiệu để chống sập hố trong quá trình thi công cọc khoan nhồi. Đầu nước trong lỗ được giữ cao hơn 1,5m so với bên ngoài lỗ bằng máy bơm trong và ngoài lỗ do sự dao động của thủy triều bên ngoài lỗ sẽ ảnh hưởng đến đầu nước trong lỗ. Tốc độ xuyên thủng cần được kiểm soát hợp lý, khi khoan đến đáy ống vách, mỗi khi khoan đến 2m dưới đáy ống vách, đá vụn được lấp đầy trên 2m so với đáy ống và khoan lại trong ba lần để tăng cường cạnh lỗ và đảm bảo phần ở dưới cùng không bị sụp đổ.

Trong khi đó, phù sa ở đáy sông có thể được sử dụng làm bùn khoan để ngăn lỗ thủng
do đặc tính khó phân tán, hàm lượng hạt thấp và độ nhớt cao. Tuy nhiên, với sự tồn tại của một lớp đất sét dài 25m giữa đáy vỏ và đá phong hóa nặng từ -50m đến 75m và dưới tác động của thủy triều và gió, bệ và vỏ thép bị lung lay và hố sụt khi khoan đến -70m trong quá trình khoan lỗ. Cuối cùng, lỗ được khoan thông qua việc sử dụng vỏ theo kế hoạch (thép vỏ sau đến -70m trong tình huống thực tế).

Do sự cố sập, phần bên trong của vỏ được treo trong không trung và ma sát giảm, do đó cần thực hiện theo từng đoạn để tránh rơi đột ngột vỏ làm vỡ cần cẩu và đập thép dầm trên bệ trong quá trình đóng búa. Với mục đích này, các giá đỡ đảo ngược được hàn ở bốn cạnh của vỏ cách nhau 2m để giới hạn khoảng cách chìm và việc đánh chìm được thực hiện từng đoạn với quy trình tương tự của quá trình chìm mở rộng của vỏ. Khi lỗ đạt đến độ cao-95m đã bị xuyên thủng vào đá phong hóa yếu ở độ cao 93,5m và sắp hoàn thành với độ sâu yêu cầu của cọc 6,5m trong đá, hố lại sụp xuống và ống chống thứ cấp tiếp theo được thực hiện đến cao trình -75m và cuối cùng hố đã hoàn thành.

Làm sạch lỗ

Trong quá trình đổ bê tông, bê tông trong lỗ sẽ có vấn đề nổi lên và trộn vữa nếu bùn có mật độ tương đối và hàm lượng cát quá lớn. Tuy nhiên, nếu độ nhớt của bùn quá thấp, quá trình lắng cặn của các hạt cát trong bùn sẽ tăng tốc và lỗ sẽ sụp đổ, điều này không có ích cho việc bảo vệ tường và tẩy cặn.

Các độ dày của slummage sẽ làm giảm khả năng chịu lực của cọc và nên được làm sạch triệt để càng tốt và làm sạch lỗ bao gồm thay thế bùn ban đầu, thay đổi hoạt động của bùn trong các lỗ và slummage lau ra. Khi lỗ đạt thiết kế cao độ, đường kính, độ dốc, độ sâu được kiểm tra theo tiêu chuẩn.

 

 

Sau đó, quá trình khử cặn được thực hiện bằng cách bơm liên tục với hệ thống tuần hoàn bùn của máy khoan trong khi nước ngọt được đổ vào lỗ để tạo ra các chỉ số về tỷ trọng tương đối, độ nhớt, hàm lượng cát và độ dày bùn, là 1,08,18Pa.s , 1,5% và 100mm tương ứng, đáp ứng yêu cầu của mã. Trong quá trình thay thế bùn và làm sạch lỗ, đầu nước nên được duy trì để ngăn lỗ bị sập. Việc làm sạch lỗ phải được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi kiểm tra, nếu không bùn khoan sẽ lắng xuống và gây khó khăn cho việc làm sạch lỗ hoặc thậm chí là lỗ thủng.

Chế tạo và treo lồng thép

Lồng thép phải được treo ngay sau khi làm sạch lỗ. Lồng được đúc sẵn tại chỗ với chiều dài 94,85m, trọng lượng 90T. Thanh gia cố chính của cọc có đường kính 32mm và có 168 trong số đó ở mặt cắt ngang (đường kính cọc được thay đổi ở độ cao 4m so với vỏ, đoạn trên có 96 thanh gia cố chính trong khi đoạn dưới có hai lớp thanh là 168). Vòng tăng cứng được đặt mỗi 2m dọc theo chiều dài.

Thanh tăng cứng Z cũng được thiết lập, và được chia thành 4 đoạn, mỗi đoạn dài khoảng 23m và trọng lượng 22,5T và được kéo dài tại lỗ mở. Các đoạn dưới có nhiều thanh chính cũng như các khớp nối, tốc độ hàn cần được đẩy nhanh để giảm thiểu thời gian chìm, tại thời gian, các mối nối ống ren được sử dụng trong các phân đoạn trên để tăng tốc độ thi công cọc khoan nhồi.

Do kích thước và trọng lượng quá lớn của một đoạn lồng, nó rất dễ bị biến dạng khi nâng lên. Trong trật tự để ngăn chặn việc tạo ra biến dạng gây hại trong thời gian nâng, cần cẩu nổi là bộ gần lỗ để gây sức chứa tối đa của 100T. Có 4 điểm treo được sử dụng, trong khi điểm treo chính nằm ở đầu trên của lồng và trên vòng tăng cứng phía trên và được tăng cường bằng tấm thép 28mm. 3 điểm treo trợ lý khác được đặt ở vị trí có chiều dài bằng 1/3 chiều dài đầu trên và đầu dưới và ở giữa lồng 4 sợi dây thép 56mm

Đường kính được buộc chặt tại các điểm chính để thỏa mãn lực treo của cả lồng trong khi dây thép có đường kính 32mm được buộc chặt vào 3 điểm phụ. Lồng đầu tiên được nâng lên theo phương ngang và di chuyển lên trên mặt biển bằng cách nâng 3 sợi dây thép trợ lực với móc phụ của cần cẩu và sau đó móc chính được nâng lên trong khi móc phụ được nới lỏng từ từ, do đó đáy lồng được chèn vào biển và lồng phải được nâng lên nhằm vào vị trí lỗ cũng như hạ xuống lỗ một cách nhẹ nhàng và chậm rãi.

 

 

Việc hạ lồng phải được tạm dừng nếu có lực cản cho đến khi tìm ra và xử lý được lý do, đồng thời nghiêm cấm các va chạm, nâng cao và hạ xuống nhanh hoặc mạnh. Trong quá trình nối phân đoạn, đoạn trên được hạ xuống vòng tăng cứng phía trên cao hơn bệ 1,5m và sử dụng thép dầm để vượt qua lồng dưới các điểm treo của vòng tăng cứng và làm cho lồng trở thành một dây treo cố định vào thép. Khi đó đoạn lồng tiếp theo được nâng lên trên lỗ và các thanh chính của đoạn trước và đoạn sau được căn chỉnh.

Sau đó, 6 ống âm thanh được đặt trong lồng để nối ống ren (khi nào ống âm được kéo dài, tính không thấm phải được đảm bảo), khi hoàn thành tất cả các mối nối của các thanh, các thanh xoắn ốc có thể được xoắn và lồng được nâng lên để tháo 2 thanh thép. Kế tiếp, tiếp tục hạ lồng xuống lỗ và có thể hàn các vòng đệm của nắp bê tông. Trong quá trình hạ xuống, phương pháp giao cắt về phía trước cũng được sử dụng để đảm bảo độ vuông góc của lồng và vị trí trung tâm của lồng phải được duy trì để tránh va chạm với thành của lỗ gây xước và sụp đổ. Sau khi mở rộng và hạ xuống cao độ thiết kế, 6 thanh được gia cố trước bởi thanh gia cố chính trong lồng được hàn vào thành bên trong của vỏ để tránh bị rơi dưới trọng lượng bản thân hoặc sai lệch do nổi trong quá trình đổ bê tông.

Độ cao đỉnh của lồng là -2,65m, nằm dưới mực nước thấp nhất và cách đỉnh bệ 7,65m. Do đó, khi quá trình hạ xuống hoàn tất, phần dưới của dây thép để nâng sẽ nằm dưới nước và khó lấy lại được. Để giải quyết vấn đề này, người ta dùng 2 sợi dây thép có đường kính 56mm, một đầu dây móc vào móc nâng còn đầu kia kết hợp với sợi dây thép ban đầu có 3 khóa sau khi đi qua 2 điểm treo . Vị trí của các khóa tốt hơn nên ở trên mặt nước khi lồng được hạ xuống độ cao để thuận tiện cho việc tháo khóa và sử dụng dây thép theo chu kỳ.

Lắp đặt tremie và làm sạch lỗ thứ cấp

Đường kính trong của tremie là 30cm và mỗi đoạn của nó là 2,6m, ngoại trừ đoạn dưới cùng là 4m. Thử độ kín nước và thử độ bền kéo của các mối nối phải được thực hiện và kết quả phải đáp ứng các yêu cầu trước khi sử dụng tremie lần đầu tiên. Nó có thể được lắp đặt với sự hỗ trợ của cần trục nổi, tức là kết nối trước cột chống thành 4 đoạn dài trên tàu cần trục nổi để rút ngắn thời gian hạ xuống của cần trục trên lỗ.

Các tremie nên có trung tâm khi bước vào lỗ và cần được ngăn chặn từ phong trào mà có thể sụp đổ lồng và tremie. Đáy của giàn cao hơn đế lỗ 30-50cm để thuận tiện cho việc mở tấm lỗ phía trước nó. Sau khi hạ xuống, tổng chiều dài và vị trí dưới cùng của tremie phải được tính toán và ghi lại, sau đó đo lại độ sâu của lỗ và chiều dày của khu ổ chuột, nếu chiều dày của khu ổ chuột vượt quá yêu cầu của quy tắc, cần làm sạch lỗ thứ cấp được thực hiện bằng cách sử dụng tremie cho đến khi độ dày của mái trượt đáp ứng yêu cầu.

Đổ bê tông dưới nước

Việc đổ bê tông dưới nước cần được tiến hành ngay sau khi làm sạch hố thứ cấp. Các biện pháp thi công cọc khoan nhồi cần bê tông bơm 550 3 m với độ sụt 18 ~ 22cm, có thể trộn chất làm giảm nước hãm hiệu quả vào bê tông để làm chậm quá trình đông kết ban đầu do thời gian đổ kéo dài 25 giờ và chất lượng bê tông cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Mặt khác, việc kẹt đường bơm băng tải và tremie cũng cần được ngăn ngừa.

Cọc được thi công vào mùa hè, do đó cần tiến hành các biện pháp để giảm nhiệt độ bê tông xâm nhập vào nền đến mức lớn nhất, đó là:

① Che mộ và cát bằng vải ni lông chống nắng;

②  Ice trộn đá với nước malaxit để hạ nhiệt độ;

③ Đậy túi dệt bằng vải bạt trên đường bơm và tưới nước thường xuyên để ngăn bê tông liên kết với thành bên trong của đường bơm do nhiệt độ quá cao của tường bên ngoài và có thể đặt bóng râm chống nắng ở lối vào của run rẩy.

Trong quy trình thi công cọc khoan nhồi, khối lượng bê tông cần được tính toán chính xác khi sử dụng phương pháp tremie để đổ bê tông. Đầu tiên, sử dụng phễu có thể tích lớn hơn một chút so với yêu cầu bịt kín đáy với một lần rót để làm kín đáy. Tấm lỗ phía trước giàn chỉ có thể được mở để đổ đợt bê tông đầu tiên khi khối lượng bê tông trong phễu đạt yêu cầu bịt kín đáy (13 3 m đối với cọc này). Trong thời gian chờ đợi, quan sát sự trở lại của bùn, xác định độ sâu bị chôn vùi của tremie và xác minh xem có nước trong tremie hay không. Khi đóng dấu đáy thành công, (độ sâu chôn tremie là 1,8 ~2m sau lần đổ đầu tiên) liên tục.

Việc đổ bê tông phải được thực hiện cho đến khi loại bỏ ống dẫn lần đầu tiên và sau đó thay phễu bằng phễu nhỏ hơn và việc đổ phải được thực hiện liên tục không bị gián đoạn. Trong quá trình đổ, chiều sâu đổ bê tông và chiều sâu chôn cọc phải được đo ở bất cứ lúc nào với dây dọi, độ sâu chôn tremie được giới hạn trong khoảng 4 ~ 6m và mỗi lần chỉ có thể tháo một đoạn tremie. Tremie cần được lắc lên và xuống thường xuyên để kiểm tra xem bê tông trong đó có rơi xuống bình thường hay không bằng cách quan sát tình hình trở lại của bùn và sau đó phân tích và ước tính tình hình trong tremie để ngăn chặn bê tông nứt.

Nếu bê tông bị kẹt, hãy từ từ nâng tremie vừa phải rồi hạ thấp liên tục cho đến khi bê tông rơi xuống bình thường (độ sâu chôn tremie không được nhỏ hơn 1m trong quá trình vận hành). Khi đổ tiếp giáp với đỉnh cọc, cần tính toán khối lượng bê tông cần thiết để khống chế chính xác cao trình của đỉnh cọc. Cao độ đổ cần cao hơn cao độ đỉnh cọc thiết kế từ 1,5 ~ 2m để đảm bảo cường độ đầu cọc đạt yêu cầu thiết kế sau khi cắt cọc. Sau khi bê tông đông kết ban đầu, rửa ống âm bằng nước có áp lực và bịt đầu trên để tránh kẹt.

Kết luận về biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Biện pháp thi công cọc khoan nhồi đúc tại chỗ thường được thực hiện dưới nước mà quá trình thi công không thể nhìn thấy được, chất lượng và tiến độ của dự án bị ảnh hưởng trực tiếp, thậm chí gây thiệt hại lớn về kinh tế nếu xảy ra sự cố liên kết của công trình.

 

 

Qua tổng kết kinh nghiệm thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn ở vùng nước sâu, chúng tôi đưa ra kết luận và đề xuất sau:

(A) Công tác chuẩn bị trước khi thực hiện biện pháp thi công cọc khoan nhồi phải đầy đủ, việc hoàn thiện thiết kế và thi công giàn khoan là điều kiện tiên quyết và đảm bảo hoàn thành công trình lớn, đường kính cọc trong công trình nước sâu.

(B) Bị ảnh hưởng bởi thủy triều và gió, nền tảng và vỏ bọc, giao nhau phía trước. Phương pháp thi công cọc khoan nhồi này khả thi cho việc khảo sát xây dựng và định vị chính xác cọc ống thép, ống thép treo và hệ thống treo lồng thép.

(C) Trong quá trình khoan coc khoan nhồi, bộ gõ phải thực hiện các biện pháp để đảm bảo lỗ khoan. Chẳng hạn như đầu nước trong hố được giữ cao hơn 1,5m so với bên ngoài hố bằng máy bơm trong và ngoài hố; đá vụn được lấp đầy dưới đáy của ống chống để nâng cao thành lỗ và vật liệu địa phương của khe trên lòng sông được sử dụng làm bùn khoan, v.v.

Quy trình làm sạch lỗ, lắp đặt tremie, làm sạch lỗ thứ cấp và đổ bê tông là rất quan trọng, mọi công đoạn trong thi công cọc khoan nhồi phải được thực hiện cẩn thận vì bất cẩn sẽ dẫn đến thất bại của công trình. Theo thực tế xây dựng cọc khoan nhồi, các vấn đề sau đây cần được nghiên cứu thêm. Làm thế nào để duy trì sự ổn định của hẫng của cọc đối với nền móng nước sâu, dài đến 40m và chịu triều cường, bão trong quá trình thi công và vận hành; phần hẫng của cọc của giàn khai thác làm móng ở vùng nước sâu rất dài đến 40m, chịu ảnh hưởng của triều cường và bão trong quá trình thi công và vận hành, do đó cần nghiên cứu thêm về độ ổn định của chúng.

 

Xem thêm: Cọc khoan nhồi, Thi công cọc khoan nhồi dưới nước