PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có mặt hạn chế Việc xuất sớm vết nứt cọc bê tông cốt thép thường biến dạng không tương thích thép bê tông Khi cọc chịu kéo uốn, phần bê tông cọc phát sinh vết nứt làm giảm khả chống ăn mòn cọc, từ làm giảm tuổi thọ cọc, môi trường ăn mòn mạnh Để khắc phục hạn chế cọc bê tông cốt thép thường thi ta sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có ưu điểm: Bê tông nén trước điều kiện khai thác phần bê tông không suất ứng suất kéo (hoặc có suất giá trị nhỏ không gây nứt) Do bê tông ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm làm cho cọc đặc chịu tải trọng cao không nứt, tăng khả chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate Do sử dụng bê tông thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến trọng lượng cọc giảm Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn cọc bê tông cốt thép thường nên đóng sâu vào đất tận dụng khả chịu tải đất dẫn đến sử dụng cọc đài móng Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi kinh tế Mục đích đề tài Trên sở khảo sát thực tế kết nghiên cứu tác giả nước bê tông ứng lực trước Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Thay cọc bê tông cốt thép thường cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho công trình xây dựng Bằng ứng dụng công nghệ đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu cao Phương pháp nghiên cứu Phương pháp giải tích Phưng pháp khảo sát thực tế Phương pháp so sánh Kết cấu đề tài Nội dung báo cáo gồm 04 chương Chương 1: Tổng quan cọc bê tông cốt thép phương pháp đánh giá sức chịu tải cọc Chương 2: Lý thuyết bê tông ứng lực trước chế tạo cọc bê tông ly tâm ứng trước Chương 3: Ví dụ tinh toán sức chịu tải loại cọc so sanh kết Chương 4: Thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Chương TỔNG QUAN VỀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 1.1 Phân loại cọc 1.1.1 Cọc bê tông cốt thép thường Cọc bê tông cốt thép thường có dạng hình vuông Cạnh cọc thường gặp Việt Nam 0,2 ÷ 0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ 12m chiều dài tối đa thép 11,7m Bê tông dùng cho cọc có mác từ 250 ÷ 350 (tương đương cấp độ bền (B20 ÷ B25) Khả chịu tải theo vật liệu cọc BTCT thường tính theo công thức: QVL = ϕ ( Rb Ac + Rs As ) (1.1) Trong đó: Rb – cường độ chịu nén bê tông Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc Rs – cường độ chịu nén thép ϕ – hệ số uốn dọc Tra bảng 1.1 As – diện tích cốt thép bố trí cọc Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc Ltt/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Ltt/d 12,1 13,9 15,6 17,3 19,1 20,8 22 24,3 26 ϕ 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77 0,73 0,66 0,64 0,59 Trong đó: b: Là cạnh cọc vuông d: Đường kính cọc tròn Ltt : chiều dài tính toán cọc, không kể phần cọc nằm lớp đất yếu bên 1.1.2 Cọc khoan nhồi Đường kính cọc thường 0,6m, 0,8m, 1,0m, 1,2m, 1,4m Chiều dài cọc không hạn chế tùy theo điều kiện địa chất công trình, địa điểm xây dựng quy mô công trình Thí dụ Hà Nội cọc thường cắm vào tầng cát lẫn cuội sỏi độ sâu 40 ÷ 50m, thành phố Hồ Chí Minh cọc nhồi thường cắm vào tầng đất sét pha nửa cứng độ sâu 30 ÷ 50m Chiều dài cọc khoan nhồi lớn Việt Nam cọc cầu Mỹ Thuận Khả chịu tải theo vật liệu cọc tính theo công thức: QVL = k m( Rb Ac + Rs As ) (1.2) Trong đó: Rb – cường độ chịu nén bê tông Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc Rs – cường độ chịu nén thép As – diện tích cốt thép bố trí cọc k.m – hệ số điều kiện làm việc, k.m = 0,7 1.1.3 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Cọc có đường kính từ 300 ÷ 1000 (mm) Được sản xuất phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén bê tông từ B40 đến B60 Chiều dài bề dầy thành cọc tùy thuộc vào đường kính cọc Với cọc có đường kính 300mm chiều dài cọc tối đa 13m chiều dầy thành cọc 60mm, với cọc có đường kính 1000mm chiều dài cọc tối đa 24m, chiều dầy thành cọc 140mm, … 1.2 Các giải pháp thi công cọc Cọc hạ búa (búa diezen, búa treo, búa hơi) Cọc hạ máy ép Cọc hạ phương pháp xoắn (còn gọi cọc xoắn) thường cọc thép cọc có đầu xoắn thép Cọc hạ phương pháp xói nước Cọc hạ máy chấn động 1.2.1 Cọc hạ búa (búa rung , búa hơi, búa diezen ) 1.2.1.1 Búa rung Búa rung loại búa đa Búa rung có nguyên lý làm việc thành phần thiết bị khác hẳn với búa Giữa búa cọc mũ cọc, thay vào vị trí kẹp Búa rung thường có tần số rung lớn khoảng 15 ÷ 30 Hz (900 ÷ 1800 vòng/phút) moment lệch tâm khoảng 0,25 ÷ 1,13 kNm, lượng khoảng 50 ÷ 120 kW Thiết bị thường phù hợp với cọc thép (dạng bản) 1.2.1.2 Búa đơn động Búa đẩy lên lượng chiều cao rơi búa H cố định 1.2.1.3 Búa diezen đơn động song động Búa đẩy lên lượng diezen cháy chiều cao rơi búa H thay đổi phụ thuộc vào sức kháng đất nhược điểm búa là: Tiếng nổ lớn (do diezen phát cháy), khí diezen cháy gây ô nhiễm môi trường 1.2.2 Chọn sơ búa đóng cọc Với búa đóng cọc ta cần chọn búa phù hợp để cho dễ đóng mà lại không gây hư hại cho cọc Búa nhẹ có trọng lượng khoảng 0,9 kN lượng biểu kiến 1,4kN Búa nặng có trọng lượng tới 1500kN lượng biểu kiến tới 3000kN Cách chọn búa sơ bộ: Tại độ sâu thiết kế mũi cọc, độ chối hợp lý e = 3,8 ÷ mm Suy số nhát đập để cọc 250 mm N250 = 250/e = 31 ÷ 66 nhát Số nhát đập để cọc 1m N1000 = 125 ÷ 260 nhát Năng lượng hữu hiệu búa nên chọn là: REbúa = x Pu(e+2,54 mm) (1.3) Trong đó: Pu – sức kháng cực hạn đất lên cọc độ sâu thiết kế Năng lượng (biểu kiến) búa là: Ebúa = (REbúa)/r (1.4) Trong đó: r – phần trăm lượng hữu ích mà đầu cọc nhận tạm lấy r = 75% 1.2.3 Cọc hạ máy ép Nguyên lý công tác ép cọc tương tự thí nghiệm xuyên tĩnh hay thí nghiệm nén tĩnh người ta dùng kích để ép cọc xuống với tóc độ đối trọng công tác ép cọc thường khối bê tông Để ép cọc xuống độ sâu thiết kế, lực ép (là lực bán tĩnh) phải thắng sức kháng cực hạn đất lên cọc có nghĩa là: Pépcọc ≥ Pu (Pu sức chịu tải cực hạn cọc theo đất nền) Với cọc đất dính, Pépcọc nhỏ trình ép làm xáo trộn giảm sức chịu tải đất sét Tuy nhiên, sau khoảng thời gian cọc lấy lại sức chịu tải Ngược lại với cọc đất cát, Pépcọc lớn nhiều so với giá trị Pu dự báo 1.3 Phạm vi ứng dụng Khi tải trọng công trình không nhỏ, lớp đất gần bề mặt không tốt giải pháp móng nông có độ lún lệch lớn, để đảm bảo điều kiện an toàn sức chịu tải kích thước móng phải lớn Khi giải móng nông thiên nhiên tỏ không hiệu ta gia cố nhiên giải pháp gia có chưa tỏ hiệu tốn giải pháp móng cọc lựa dễ dàng 1.3.1 Cọc bê tông cốt thép thường Cọc bê tông cốt thép thường có mác bê tông mác 250 đến mác 350 Với loại cọc tiết diện cọc chủ yếu nằm loại cọc nhỏ, loại nhỏ 45x45cm sức chịu tải cọc theo vật liệu không lớn Cọc nhỏ thường giải pháp tối ưu cho công trình có tải trọng không lớn, tải trọng chân cột lớn, đòi hỏi nhiều cọc nhóm cọc đài cọc lớn việc bố trí đài cọc công trình ngầm gặp khó khăn 1.3.2 Cọc khoan nhồi Cọc nhồi có tiết diện độ sâu mũi cọc lớn nhiều so với cọc đúc sẵn, nên sức kháng đơn vị nhỏ đi, sức chịu tải lớn, số lượng cọc đài cọc ít, việc bố trí đài cọc công trình ngầm dễ dàng tải công trình lớn khoảng 15 tầng ta nên dùng cọc khoan nhồi Ưu điểm cọc khoan nhồi cọc đặt vào lớp đất cứng chí tới đá mà cọc đóng tới Một ưu điểm khác cọc nhồi sức chịu tải ngang lớn việc thi công cọc nhồi có chấn rung nhỏ nhiều so với thi công cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây trồi đất xung quanh không đẩy cọc sẵn có xung quanh sang ngang 1.3.3 Cọc ống ly tâm ứng lực trước Cọc ống ly tâm ứng lực trước cắm sâu nhiều so với cọc bê tông cốt thép thường nên tận dụng khả chịu tải đất số lượng cọc đài việc bố trí thi công dễ dàng, tiết kiệm chi phí xây dựng đài móng Do sử dụng bê tông thép cường độ cao nên giảm tiết diện cốt thép dẫn đến giảm trọng lượng thuận tiện cho việc vận chuyển, thi công → Kinh tế Một ưu điểm khác cọc bê tông ly tâm ứng lực trước sức chịu tải ngang lớn bê tông cọc ứng lực trước nên tăng khả chịu kéo bê tông tăng khả chống thấm, chống ăn mòn Các công trình sử dụng cọc ly tâm ứng lực trước Hình 1.3 công trình sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT 1.4 Các phương pháp kiểm tra khả chịu tải cọc đơn 1.4.1 Phương pháp tra bảng thống kê Phương pháp dựa quy phạm CHNΠ2.02.03.85 Liên Xô Sức chịu tải cọc đơn dùng Qa = Qtc K at (1.5) Trong đó: Kat – hệ số an toàn lấy (khi xét đến hiệu ứng nhóm) Kat = 1,4 cho móng 21 cọc Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc Kat = 1,65 cho móng từ đến 10 cọc Kat = 1,75 cho móng cọc Qtc – xác định gồm thành phần khả chịu mũi khả bám trượt bên hông Qtc = mR qm Fc + u.∑ m f f si Li (1.6) Trong đó: mR – hệ số điều kiện làm việc mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = cho cát mf – hệ số điều kiện làm việc đất bên hông, lấy mf = (0,9 ÷ 1) cho cọc, mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi Qm – khả chịu tải mũi cọc, tra bảng fsi – khả ma sát xung quanh cọc Fc – tiết diện cọc Li, u – chiều dài phân đoạn chu vi cọc Đối với cọc đất yếu với độ sệt B < 0,6 cát có Df < 0,33 (trạng thái rời) quy phạm khuyến cáo nên xác định phương pháp nén tĩnh B: Độ sệt Df: độ chặt tương đối Riêng cọc khoan nhồi, trị số qm xác định thep phương pháp sau Trường hợp cát qm = 0,75.β (γ '.D Ako + α γ L.Bko ) (1.7) Trong đó: Ako , Bko - tra bảng theo ϕ o γ ', γ - dung trọng đất mũi cọc L, D – chiều dài cọc đường kính cọc Trường hợp sét Trị số qm tra bảng theo độ sệt B 1.4.2 Phương pháp tính theo cường độ Qa = Qp A F Ap q p Qs + = s s+ FS s FS p FS s FS p (1.8) Với FSs hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = FSp hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc FSp = 1.4.2.1 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs Qs = fs As = ∑ f si U i li (1.9) Trong đó: U – Là chu vi cọc (cm) fsi = Ca + Ks σ 'v tan ϕa Ks =(1 - sin ϕ ) OCR 1.4.2.2 Sức chịu tải mũi cọc (qp) a Theo phương pháp Terzaghi qp =1,3*C*Nc + σ 'v *Nq + 0,6* γ *R* Nγ (đối với cọc tròn) (1.10) qp =1,3*C*Nc + σ 'v *Nq + 0,4* γ *b* Nγ (đối với cọc vuông) (1.11) Nc , Nq , Nγ Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng TS Châu Ngọc Ẩn b Theo phương pháp Meyerhof qp = C*Nc + q*Nq (1.12) Tra biểu đồ 3.28 trang 178 sách Nền Móng TS Châu Ngọc Ẩn c Theo TCVN 205-1998 Qp = C*Nc + σ 'v *Nq + γ *R* Nγ (1.13) 1.4.3 Phương pháp tính từ kết thí nghiệm xuyên động (SPT) Xuyên động (SPT) thực ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm, đóng búa rơi tự nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi 76cm Đếm số búa để đóng cho 15cm ống lún đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, dùng giá trị số búa cho 30cm sau N (búa), xem số búa tiêu chuẩn N Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức Meyerhof (1956) Qu = K1.N Ac + K N tb u.Lc (1.14) Trong đó: K1 = 400 cho cọc đóng K1 = 120 cho cọc khoan nhồi K2 = cho cọc đóng K2 = cho cọc khoan nhồi N – số búa mũi cọc Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc Hệ số an toàn áp dụng cho công thức 2,5 ÷ 3,0 1.4.4 Phương pháp tính từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh Xuyên tĩnh thực mũi côn tiết diện 10cm2, góc đỉnh 60o, xuyên đất để đo sức chống xuyên Rp cho 20cm độ sâu đất Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm fs sau: Khả chịu tải mũi cọc qm = Kr.Rp (1.15) 10 Bảng báo giá cọc bê tông ly tâm ULT nhà máy CỌC ỐNG THÉP CHỦ CHIỀU DÀY BÊ TÔNG (mm) PRA 300 6Φ7 60 60 13 50 75 -100 164 PRB 300 6Φ7 60 60 13 50 75 -100 203 PRC 300 6Φ7 60 60 14 50 75 -100 198 PRA 350 7Φ7 65 60 15 60 90 - 120 210 PRA 400 10 Φ 80 60 15 80 120 - 160 270 PRB 400 10 Φ 80 60 16 80 120 - 160 293 PRC 400 10 Φ 80 60 18 80 120 - 160 331 PRA 500 14 Φ 100 60 15 125 190 - 250 398 PRB 500 14 Φ 100 60 18 125 190 - 250 428 PRC 500 14 Φ 100 60 18 125 190 - 250 464 PRA 600 18 Φ 100 60 18 170 255 - 340 499 PRB 600 18 Φ 100 60 18 170 255 - 340 585 PRC 600 18 Φ 100 60 18 170 255 - 340 654 PRA 700 15 Φ 110 60 18 220 330 - 440 628 PRB 700 15 Φ 110 60 18 220 330 - 440 788 PRC 700 15 Φ 110 60 18 220 330 - 440 902 TẢI TẢI MÁC BÊ L TRỌNG TRỌNG TÔNG max (m) LÀM VIỆC THI CÔNG (Mpa) ( tấn) (tấn) GIÁ m dài Đơn vị tính : 1.000 đồng Từ bảng báo giá nhà máy ta thấy cọc bê tông ly tâm ULT D500 có giá 398 nghìn đồng 53 3.6 Kết luận: Qua ví dụ tính toán ta nhận thấy: - Diện tích mặt cắt ngang cọc bê tông ly tâm ứng lực trước nhỏ dẫn đến trọng lượng thân nhỏ tiết kiệm khối lượng bê tông dùng cho cọc Nhưng khả chịu tải theo vật liệu cọc bê tông ly tâm ULT lớn cọc bê tông cốt thép thường - Diện tích cốt thép dùng cho cọc nhiều so với cọc bê tông cốt thép thường, có lợi kinh tế Theo công thức Terzaghi tính toán sức chịu mũi cọc: qp = 1,3.c.Nc + γ Df.Nq + 0,6 γ d Nγ (đối với cọc tròn) qp = 1,3.c.Nc + γ Df.Nq + 0,4 γ b Nγ (đối với cọc vuông) Vì cọc đóng vào địa chất với độ sâu khả chịu tải cọc bê tông ly tâm ULT cao cọc bê tông cốt thép thường tăng sức chịu mũi cọc - Khả chịu kéo bê tông cọc bê tông ly tâm ULT cao nhiều so với bê tông cọc BTCT thường Nên khả chống thấm chống ăn mòn cọc bê tông ly tâm ULT tốt - Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường cao 1m cọc bê tông ly tâm ULT mà nhà máy đưa Vì sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT có sức chịu tải cao, tăng tuổi thọ công trình mang lại hiệu kinh tê cao 54 Chương THI CÔNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC 4.1 Quy trình thi công nghiệm thu công tác hạ cọc vào 4.1.1 Công tác kiểm tra chất lượng cọc đưa vào công trường Hình dạng a) Cọc khuyết tật phải ghi đầy đủ nhãn mác thân cọc b) Kích thước: Dùng thước thép thước thép cuộn có độ xác 1mm, đo đường kính thực tế cọc theo hai trục xuyên tâm thẳng góc tiết diện thực hai đầu cọc Dùng thước kẹp có độ xác đến 0,1mm, để đo chiều dày thành cọc Dùng thước thép thước thép cuộn có độ xác 1mm, để đo kiểm tra chiều dài cọc theo đường sinh c) Khả chịu lực (theo lý lịch nhà sản xuất) Các thông số cọc nhà sản xuất cung cấp cho khách hàng Bảng 4.1 Đặc tính kỹ thuật cúa cọc PC (mác 600kG/cm2) Loại cọc Chiều dài Bề dày Moment quán Moment kháng tính tiết diện uốn tiết diện Ứng suất có hiệu Khả chịu tải Khối lượng đơn vị Mn(T.m) P(T) (T/m) Moment Moment uốn nứt uốn gẫy σ ce (kG/cm2) Mcx(T.m) (mm) Ie(cm4) Ze(cm3) 450 35375 2358 47 2,51 4,16 63 0,118 447 36245 2416 91 3.66 9,61 58 0,118 C 446 36622 2442 108 4,11 11,99 56 0,118 A 579 63605 3635 48 3,93 6,6 81 0,151 576 65048 3717 89 5,54 14,18 76 0,151 574 65625 3750 104 6,14 17,24 73 0,151 (m) A 300 B 350 B C - 13 - 13 55 A 762 108834 5442 46 5,76 9,36 108 0,199 758 110991 5550 82 7,9 19,25 101 0,199 C 756 112293 5615 102 9,1 25,42 97 0,199 A 925 170218 7565 45 7,98 12,77 131 0,242 920 174351 7749 89 11,56 29,41 121 0,242 C 917 176144 7829 106 13 36,7 117 0,242 A 1154 260549 10422 43 10,71 16,4 164 0,301 1147 267080 10683 88 15,84 40,08 151 0,301 C 1143 270439 10818 109 18,25 52,4 145 0,301 A 1563 521166 17372 43 17,93 27,44 224 0,409 1555 532988 17766 84 25,65 62,4 207 0,409 C 1550 539231 17974 104 29,42 81,14 200 0,409 A 2029 937797 26794 44 27,95 43,27 291 0,530 2018 958005 27372 83 39,22 93,81 271 0,530 2012 970177 27719 104 45,478 124,64 260 0,530 400 B 450 B 500 B 600 B 700 B C - 16 - 16 - 19 - 19 - 19 4.1.2 Công tác chuẩn bị mặt phương tiện giới Trước hạ cọc cần tiến hành công tác chuẩn bị sau: - Nghiên cứu điều kiện địa chất công trình địa chất thủy văn, chiều dày, nằm đặc trưng lý chúng - Thăm dò khả có trướng ngại đất để có biện pháp loại bỏ chúng, có mặt công trình ngầm công trình lân cận để có biện pháp phòng ngừa ảnh hưởng xấu đến chúng - Xem xét điều kiện môi trường đô thị (tiếng ồn chấn động) theo tiêu chuẩn môi trường liên quan thi công gần khu dân cư công trình có sẵn - Lập lưới trắc đạc định vị trục móng tọa độ cọc cần thi công mặt - Sắp xếp cọc mặt thi công - Đánh dấu chia đoạn lên thân cọc theo chiều dài cọc 56 - Tổ hợp đoạn cọc mặt đất thành cọc theo thiết kế - Đặt máy trắc đạc để theo dõi độ thẳng đứng cọc đo độ chối cọc Phưng tiện giới Lựa chọn máy ép cọc cần thỏa mãn yêu cầu: - Công suất thiết bị không nhỏ 1,4 lần lực ép lớn thiết kế quy định - Lực ép thiết bị phải đảm bảo tác dụng dọc trục tâm cọc ép từ đỉnh cọc tác dụng lên mặt bên cọc ép ôm, không gây lực ngang lên cọc - Thiết bị phải có chứng kiểm định thời hiệu đồng hồ đo áp van dầu bảng hiệu chỉnh kích quan có thẩm quyền cấp - Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện vận hành an toàn lao động thi công 4.1.3 Công tác hạ cọc vào 4.1.3.1 Định vị tim cọc Định vị trí trục móng cần tiến hành từ mốc chuẩn theo quy định hành, mốc định vị trục thường làm cọc đóng nằm cách trục móng không 10m Trong biên bàn giao mốc định vị phải có sơ đồ bố trí mốc tọa độ chúng cao độ mốc chuẩn dẫn từ lưới cao trình thành phố quốc gia Việc định vị cọc trình thi công phải trắc đạc viên có kinh nghiệm tiến hành giam sát kỹ thuật thi công cọc phía nhà thầu công trình quan phải tư vấn giám sát kiểm tra Độ chuẩn lưới trục định vị phải thường xuyên kiểm tra, đặc biệt có mốc bị dịch chuyển cần kiểm tra Độ sai lệch trục so với thiết kế không vượt 1cm 100m chiều dài tuyến 4.1.3.2 Ép cọc ly tâm ứng lực trước Quy định chung Cọc ép xuống đoạn kích, có đồng hồ đo áp lực Xác định lực nén cọc thay đổi theo độ sâu đốt cọc nối hàn Kiểm tra cọc trước ép Cọc tiến hành ép đủ tuổi 57 Trong trình lắp đặt cọc ép cọc (đặc biệt với đốt cọc đầu) phải có gối tựa, đỡ vòng kẹp bệ kích, đảm bảo độ thẳng đứng định hướng cọc Các vòng kẹp thân cọc dịch chuyển theo cọc ép Thiết bị ép cọc phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ: Cọc ép trước (dùng đối trọng ngoài) cọc ép sau (dùng đối trọng công trình) Thiết bị cần đạt yêu cầu sau: - Hệ kích thủy lực thiết bị cần ép cọc với tải trọng không nhỏ hai lần sức chịu tải cho phép cọc theo dự kiến - Hệ thống bơm dầu áp lực phải kín, có tốc độ lưu lượng thích hợp Đồng hồ đo áp lực thiết cần kiểm chứng quan có thẩm quyền cấp chứng - Hệ thống định vị kích cọc ép cần xác, điều chỉnh tâm, không gây lực ngang tác dụng lên đầu cọc Trong trường hợp hệ ép cọc bao gồm nhiều kích ép, tổng hợp lực kích ép phải trùng với trục qua tâm cọc - Chân đế hệ thống kích ép phải ổn định đặt phẳng suốt trình ép cọc Neo đối trọng - Neo đối trọng cần tạo phản lực lực cực đại kích làm việc theo yêu cầu cân thiết - Trường hợp dùng đối trọng công trình phải kiểm tra lực truyền vào công trình có biện pháp thi công, giải pháp cấu tạo thích hợp Quy trình ép cọc: - Hệ thống kích giá đỡ cần định vị vị trí thẳng đứng - Thiết bị ép cọc liên kết với hệ thống neo hệ dầm chất đối trọng - Đốt cọc định vị xác độ thẳng đứng vị trí - Cọc mồi thép sử dụng trình ép cọc Hai đầu cọc mổi phẳng vuông góc với trục cọc 58 - Mối nối cọc thực hàn đảm bảo chiều dầy công nghệ theo quy phạm Trước sau hàn cần kiểm tra độ thẳng đứng cọc ni vô Trường hợp mặt phẳng đầu mối nối bị nghiêng xi măng khô Lý lịch ép cọc ghi chép trình thi công - Ngày đúc cọc - Số hiệu cọc, vị trí kích thước cọc - Chiều xâu ép cọc, số đốt cọc mối nối - Thiết bị ép cọc, khả kích ép, hành trình kích, diện tích pit tông, lưu lượng dầu, áp lực bơm dầu lớn - Áp lực tải trọng ép cọc đoạn mét đốt - Áp lực dùng ép cọc - Loại đệm đầu cọc - Trình tự ép cọc nhóm - Những vấn đề kỹ thuật cản trở công tác ép cọc theo thiết kế sai số vị trí độ nghiêng - Tên cán giám sát tổ trưởng thi công Ghi chú: Cần ý cọc tiếp xúc với lớp đất tốt (áp lực kích tải trọng nén tăng dần), nên giảm tốc độ ép cọc, đồng thời đọc áp lực lực nén cọc đoạn 20cm Cọc dừng nén thỏa mãn điều kiện sau: - Đạt chiều sâu xấp xỉ chiều sâu thiết kế quy định - Lực ép cọc 1,5 đến lần sức chịu tải cho phép cọc, theo yêu cầu thiết kế - Cọc ngàm vào lớp đất tốt chịu lực đoạn đến lần đường kính cọc (kể từ lúc áp lực kích tăng đáng kể) - Trình tự ép cọc Trường hợp ép cọc sử dụng đối trọng công trình, cần kiểm tra đối trọng quy định vị trí ép cọc đồng thời đài cọc 59 - Khi ép cọc sử dụng đối trọng ngoài, tương tự cọc đóng, cần thiết đảm bảo công tác thi công không làm ảnh hưởng đến công trình xung quanh - Sai số cho phép Tại vị trí cao độ đáy đài, đầu cọc không sai số 75mm so với vị trí thiết kế Độ nghiêng cọc không vượt 1/75 - Sửa chữa kéo dài đầu cọc: Sữa chữa kéo dài đầu cọc tuân theo quy định cho trường hợp cọc đóng - Khoan dẫn: Trường hợp cọc gặp chướng ngại vật lớp đất cứng xen kẹp, công tác khoan dẫn hạ cọc tiến hành trước ép cọc Hố khoan dẫn cát nên có biện pháp bảo vệ thành hố khoan dung dịch sét 4.1.3.3 Công tác nối cọc Việc nối cọc thực chiều dài cọc nhỏ độ sâu thiết kế Cäc D Cäc d D 4 5 Hình 4.1 Chi tiết mối nối cọc CHÚ THÍCH: D: Đường kính cọc 3: Mặt bích d: Chiều dày thành cọc 4: Cốt thép 1: Bản thép nối 5: Thép dự ứng lực 2: Mối hàn 6: Thép đai Những yêu cầu nối cọc: - Kích thước mã với thiết kế - Trục đoạn cọc kiểm tra độ thẳng đứng theo hai phương vuông góc với - Bề mặt đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với 60 Đường hàn mối nối cọc phải đảm bảo quy định thiết kế chịu lực, khuyết tật sau - Kích thước đường hàn sai lệch so với thiết kế - Chiều cao chiều rộng mối hàn không - Đường hàn không thẳng, bề mặt mối hàn bị rỗ, không ngấu, nhiệt, có chảy loang, lẫn xỉ, bị nứt … Chỉ tiếp tục hạ cọc kiểm tra mối nối hàn khuyết tật Công tác nối cọc Hình 4.2 Công tác nối cọc công trường 4.1.3.4 Kiểm tra độ chối Khi cọc đến độ sâu thiết kế mà chưa đạt độ chối quy định nhà thầu phải kiểm tra lại quy trình đóng cọc mình, cọc bị xiên bị gẫy, cần tiến hành đóng bù sau cọc nghỉ thí nghiệm kiểm tra độ nguyên vẹn cọc (thí nghiệm PIT) thí nghiệm phân tích sóng ứng suất (PDA) để xác định nguyên nhân, báo thiết kế có biện pháp sử lý Khi đóng cọc đạt độ chối quy định mà cọc chưa đạt độ sâu thiết kế cọc gặp chướng ngại, điều kiện địa chất công trình thay đổi, đất bị trồi … nhà thầu cần xác định rõ nguyên nhân để có niện pháp khắc phục 61 4.2 Các cố liên quan đến thi công cọc ly tâm ứng suất trước 4.2.1 Bể đầu cọc Nguyên nhân hư hỏng đóng ép cọc, cọc bị nghiêng dẫn đến lực đóng ép không tâm làm bể đầu cọc Hình 4.3 Bể đầu cọc ep 4.2.2 Nứt cọc Nứt cọc va đập vận chuyển, cẩu lắp Hình 4.4 Sự cố nứt cọc vận chuyển 62 4.3 Giải pháp hạn chế khắc phục cố - Khi đóng cọc ép cần thường xuyên kiểm tra độ đồng trục cọc, mũi cọc búa, trạng thái đệm giảm xung mũi cọc đặc biệt độ vuông góc mặt phẳng đệm mặt phẳng đầu cọc so với trục cọc - Cọc phép bốc xếp, vẩn chuyển cường độ bê tông đạt tối thiểu 75% cường độ thiết kế - Cọc phải xếp, dỡ máy cẩu có sức cẩu thích hợp - Khi vận chuyển cọc xa phải có xe chuyên dụng, cọc phải liên kết chặt với phương tiện vận chuyển để tránh xô đẩy, va đập gây hư hỏng, biến dạng 4.5 Hình ảnh thực tế thi công cọc bê tông ly tâm ULT công trường Máy ép cọc tai công trường Hình 4.5 Máy ép cọc 63 Công trình sử dụng cọc Hình 4.6 Công trình sử dụng cọc Trường hợp ép cọc mà không xuống cắt cọc để neo vào đài móng Hình 4.7 Công tác đo để cắt cọc 64 Cấu tạo thép neo đầu cọc vào đài móng Hình 4.8 Cấu tạo thép neo vào đài móng Khi cắt cọc ta neo thép từ cọc vào đài móng Hình 4.9 Neo thép vào đài móng 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I/ KẾT LUẬN Trong công trình xây dựng giai đoạn khảo sát thi công phục vụ cho công tác thiết kế, có liên quan đến phần thiết kế móng cọc Có nhiều phương án thiết kế trước đưa định sử dụng cọc: Barette, khoan nhồi, cọc bê tông vuông cọc bê tông ly tâm ứng suất trước Qua thời gian nghiên cứu cọc ly tâm ứng suất trước ta nhận thấy cọc ly tâm ứng suất trước có ưu điểm sau: - Cọc sản suất nhà máy quy trình khép kín → chất lượng cọc ổn định → dễ kiểm soát thi công đảm bảo chất lượng - Do bê tông ứng suất trước nên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước không bị biến dạng, bị nứt trình vận chuyển, lắp dựng sử dụng - Do bê tông ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm làm cho bê tông cọc đặc chịu tải trọng cao, không nứt, tăng khả chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate giai đoạn khai thác công trình - Do sử dụng bê tông thép cường độ cao nên giảm tiết diện cốt thép dẫn đến trọng lượng cọc giảm thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công → kinh tế - Cọc có chiều dài lớn cọc bê tông cốt thép thường nên có mối nối - Sức chịu tải theo đất tăng do: - Với tiết diện cọc tròn có diện tích ma sát nhiều cọc vuông tăng khả chịu tải - Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả chịu tải - Theo Terzaghi tính toán sức kháng mũi cọc Sức kháng mũi cọc tròn tăng so với cọc vuông tăng hệ số từ 0,4 lên 0,6 qp = 1,3.c.Nc + γ Df.Nq + 0,6 γ R Nγ (đối với cọc tròn) qp = 1,3.c.Nc + γ Df.Nq + 0,4 γ b Nγ (đối với cọc vuông) 66 Tuy nhiên bê tông mác cao thép cường độ cao có giá thành cao hơn, mặt khác quy trình sản suất cọc bê tông ly tâm ứng suất trước lại sử dụng nhiều thiết bị chuyên dụng máy căng thép, khuôn đúc ly tâm, hầm dưỡng hộ nước, …Việc sản xuất đòi hỏi công nhân có tay nghề cao - Khó kiểm soát tổn hao ứng suất trình sản suất - Hệ thống tạo ứng suất đòi hỏi phải đủ cứng - Khi chịu tải trọng công trình sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT cần cọc đài cọc bê tông cốt thép thường tiết kiệm chi phí ép cọc chi phí sản xuất cọc - Khi tính toán chi phí sản xuất cọc bê tông cốt thép thường cao chi phí cho cọc bê tông ly tâm ULT mà nhà máy cung cấp Vì sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT cho công trình xây dụng mang lại hiệu kinh tế cao Tóm lại cọc bê tông ly tâm ứng suất trước đảm bảo yêu cầu kỹ thuật có giá thành thấp Khi so sánh cọc bê tông cốt thép thường với cọc bê tông ly tâm ứng suất trước cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có giá thành giảm 25% so với cọc bê tông cốt thép thường (cọc bê tông ly tâm ứng suất trước rẻ hơn) II/ KIẾN NGHỊ 1/ Xây dựng hoàn chỉnh biểu đồ biểu diễn thay đổi lực bám dính bê tông cốt thép kéo căng tạo ứng suất trước cọc 2/ Xác định lưc tới hạn mặt ổn định cho cọc có sơ đồ phù hợp với điều kiện làm việc đất 67 [...]... lực nén bê tơng khi bng cốt thép Với cấu kiện căng trước: Với cấu kiện căng sau: N = (1,1σ sp − 300) Asp (2.24) N = 1,5(σ sp − σ spσb ) Asp (2.25) 2.7 Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước 2.7.1 Phân loại cọc Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước thường (PC) là cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tơng khơng nhỏ hơn B40 Cọc bê tơng ly tâm ứng. .. loại cọc 1.6.1 Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước: + Cọc được sản suất trong nhà máy bằng quy trình khép kín, chất lượng cọc ổn định, dễ kiểm sốt khi thi cơng và đảm bảo chất lượng + Do bê tơng được ứng suất trước nên cọc bê tơng ly tâm ứng suất trước sẽ khơng bị biến dạng, bị nứt trong q trình vận chuyển, lắp dựng và sử dụng + Do bê tơng được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho bê tơng... kích thước của cọc PC, PHC Sai lệch kích thước theo Đường kính ngồi D (mm) Đường kính ngồi Chiều dài (mm) +5 Từ 300 đến 600 Từ 700 đến 1200 ± 0,3 % -2 Chiều dài cọc +7 -4 Chiều dày thành cọc (mm) Khơng xác định -1 2.7.4 Bê tơng sử dụng cho cọc ly tâm ứng lực trước Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước thường (PC) có cấp độ bền chịu nén của bê tơng khơng nhỏ hơn B40 Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước cường độ... ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) là cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tơng khơng nhỏ hơn B60 33 2.7.2 Hình dáng cọc Cọc PC, PHC có hình trụ rỗng có đầu cọc, đầu mối nối hoặc mũi cọc phù hợp Đường kính ngồi và chiều dày thành cọc khơng đổi tại mọi tiết diện của thân cọc D L D d a b Hình 2.4 Cọc bê tơng ứng lực trước PC, PHC... đầu cọc: Bê tơng đầu cọc bị xốp, lẫn tạp chất v.v 17 1.6.3 Cọc bê tơng cốt thép thường: Chiều dài cọc nhỏ, nên khi độ sâu ép cọc lớn thì mối nối cọc nhiều khó kiểm sốt độ thẳng ứng của cọc Do đúc tại cơng trường trình độ tay nghề cơng nhân khơng đều, bị phụ thuộc vào thời tiết nên chất lượng cọc khơng được ổn định 18 Chương 2 LÝ THUYẾT VỀ BÊ TƠNG ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ CHẾ TẠO CỌC BÊ TƠNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC... CHẾ TẠO CỌC BÊ TƠNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC 2.1 Khái niệm về bê tơng ứng lực trước Bê tơng ứng lực trước là bê tơng trong đó thơng qua lực nén trước để tạo ra và phân bố một phần ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng ứng suất do tải trọng ngồi gây ra Với cấu kiện bê tơng ULT, ứng suất được tạo ra bằng cách kéo thép cường độ cao Bê tơng thường có cường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ... (PHC) có cấp độ bền chịu nén của bê tơng khơng nhỏ hơn B60 2.7.5 Tính tốn khả năng chịu tải của cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước Ứng suất nén cho phép của bê tơng σ bp = 0,4 x Rb (daN/cm2 ) (2.26) Trong đó: σ bp - Ứng suất nén cho phép của bê tơng Rb - Cường độ nén thi t kế của bê tơng Tổng diện tích thép ứng lực As = n * π *φ 2 4 (cm2) (2.27) Diện tích mặt cắt ngang cọc Ac = π * ( D 2 − ( D − 2 * d... Sơ đồ phương pháp căng trước a) Trước khi bng cốt thép ULT - b) sau khi bng cốt thép ULT 1 - Cốt thép ứng lực trước 2 – Bệ căng; 3 – Ván khn; 4 – Thi t bị kéo thép 5 – Thi t bị cố định cốt thép ứng lực trước 6 – Trục trung hòa Tùy theo loại và mặt ngồi của cốt thép mà lực N được truyền lên bê tơng qua các đầu mặt khi dùng cá bộ phận neo hoặc là nhờ lực dính giữa cốt thép với bê tơng trên suốt chiều... dụng cho bê tơng ứng lực trước 2.3.1 Bê tơng cường độ cao Bê tơng ứng suất trước u cầu sử dụng bê tơng đạt cường độ chịu nén cao trong thời gian ngắn với cường độ chịu kéo tương đối cao hơn so với bê tơng thơng thường, độ co ngót thấp, tính từ biến thấp nhất và giá trị mơđun đàn hồi lớn 2.3.2 Thép cường độ cao Thép ứng suất trước có thể là sợi, cáp hoặc thanh thép hợp kim Thép sợi sử dụng cho bê tơng... 6284 thép cốt bê tơng ứng lực trước Sợi thép được quấn thành cuộn và được cắt là lắp ở nhà máy hay hiện trường Trước khi thi cơng, sợi thép cần được vệ sinh bề mặt để tăng lực dính kết với bê tơng Cáp ứng suất trước phổ biến nhất là loại cáp 7 sợi, có cường độ chịu kéo tới hạn f pu là 1720Mpa và 1860Mpa, kết dính hoặc khơng kết dính 2.4 Đánh giá tổn hao ứng suất trong các giải pháp ứng lực Trong q trình ... ta dùng thêm điều kiện biên + Khi ổn định theo dạng 1: Qn-k = Qk ; Mn-k = - Mk ; Mn/2 = (2.17) + Khi ổn định theo dang 2: Qn-k = - Qk ; Mn-k = Mk ; Qn/2 = (2.18) Như thực chất có (n – 1) ẩn số... cốt thép : σ = 0,1.σ o − 200 Đối với cốt thép cán nóng loại A-III, A-II, A-I, cốt thép kéo nguội (trước căng cốt thép) loại A-IIIB A-IIB khơng kể đến tổn thất dão ứng suất (σ = 0) 2.4.4 Tổn thất... , Nq = 14,21 , Nγ = 11,7 σ 'v =16,4*1+ 6,4*0,7 + 4,68*(20,6 - 1,7)+9,11*(22,6 - 20,6)+8,72*(26,4 - 22,6) +8,9*(31,3 - 26,4) + 9,4(40 - 31,3) = 320,862 (kN/m2) qp = 1,3*7,58*27,085 + 320,862*14,21