GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 1 GS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) ThS. NGUYỄN TUẤN ANH, KS . LÊ QUANG HANH CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐỘNG CASTƠ NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI THÁNG 11-2004 GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 2 CHƯƠNG MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các công trình xây dựng quy mô lớn, móng cọc khoan nhồi ngày càng trở thành một hình thức móng sâu được dùng nhiều cho các công trình xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, công nghiệp, nhà cao tầng và đặc biệt là trong các công trình cầu. Sở dĩ việc áp dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng cầu đường ô tô ở nước ta phát triển mạnh chủ yếu vì cọc khoan nhồi có các ưu điểm cơ bản như: Thiết bị đơn giản, thi công dễ dàng, đầu tư ít và đặc biệt là biến các công việc thi công dưới nước trở thành thi công trên mặt nước, nó phù hợp với thực tế của Việt Nam. Sử dụng cọc khoan nhồi đã đẩy nhanh được tiến độ thi công, có tác dụng lớn trong việc hạ giá thành xây dựng cầu. Đầu những năm 90, ở Việt Nam lần đầu tiên ngành xây dựng cầu đã ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính F1.4m hạ sâu 30m khi thi công cầu Việt Trì. Từ đó đến nay công nghệ thi công cọc khoan nhồi được phát triển rất nhanh. Chúng ta đã làm chủ công nghệ thi công cọc đường kính từ 1¸ 2m hạ sâu trong đất từ 40 ¸ 60m, thậm chí sâu đến 80 ¸100 m. Cọc khoan nhồi hiện nay có thể nói là giải pháp chủ yếu để giải quyết kỹ thuật móng sâu, trong các điều kiện địa chất đất yếu hoặc địa chất phức tạp, đặc biệt là trong vùng hang động castơ. Qua mấy chục năm áp dụng, thông qua việc nghiên cứu, thí nghiệm, tổng kết, chúng ta đã có được Quy trình Thiết kế móng cọc 22TCN-21-86 trong đó có quy định việc thiết kế cọc khoan nhồi, Quy trình Thi công và Nghiệm thu cọc khoan nhồi 22TCN-257-2000. Chúng ta đã có phương pháp tính toán khả năng chịu tải thẳng đứng và nằm ngang của cọc khoan nhồi nói chung, nhưng các tham số để xác định khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trong vùng có hang động castơ thì đến nay vẫn chưa được tổng kết. 1. Các ưu khuyết điểm của cọc khoan nhồi : Trong nền đất dùng các loại máy khoan khoan thành các lỗ có đường kính và độ sâu nhất định, sau đó thả lồng cốt thép và đổ bê tông tạo thành cọc thì được gọi là cọc khoan nhồi. a. Cọc khoan nhồi có các ưu điểm sau: (1) Điều kiện áp dụng rất phổ biến: Cọc khoan nhồi có thể áp dụng rộng rãi với các loại đất nền như: đất sét, đất cát, đất sỏi sạn, đất sỏi cuội, đá phong hoá, đá nguyên khối. Thích hợp với các loại kết cấu cầu như: Dầm giản đơn, dầm liên tục, cầu vòm, cầu khung Có thể thi công được cả chỗ nước sâu. (2) Thiết bị thi công đơn giản: Các thiết bị thi công dễ chế tạo, thậm chí còn có thể dùng các máy khoan thăm dò địa chất. Các loại thiết bị lớn tương đối ít nên các đơn vị thi công cầu dễ đầu tư mua sắm thiết bị. (3) Dạng kết cấu mố trụ cầu đơn giản: Có thể dùng kết cấu mố trụ một hàng cọc, thi công đơn giản, có thể tránh việc thi công dưới nước. Đối với một số công trình cần tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận đã xây dựng hoặc khu vực dân cư đông đúc thì cọc khoan nhồi rất thích hợp. GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 3 (4) Giá thành hạ: Tiết kiệm kinh phí xây dựng. (5) Trong quá trình thi công vẫn có thể tiếp tục kiểm tra địa tầng: Có thể căn cứ theo cấu tạo địa tầng và yêu cầu thiết kế để điều chỉnh chiều dài và đường kính cọc. Không bị hạn chế bởi các điều kiện về xe cần trục và vận chuyển. Các ưu điểm trên có ý nghĩa rất lớn đối với việc thi công cầu. Việc sử dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi trong cầu đường ô tô đã đẩy nhanh tiến độ thi công rõ rệt. Ví dụ như cầu Đông Kinh chỉ trong 15 ngày đã thi công xong 10 cọc có đường kính 1000mm dài 15m xuyên vào nền đá vôi có nhiều hang động. Hầu hết các cầu lớn thi công đúc hẫng ở nước ta trong vài năm gần đây đều dùng móng cọc khoan nhồi. Cầu Hoàng Long, cầu Phù Đổng, cầu sông Gianh thi công nhanh cũng nhờ áp dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi. Đặc biệt cầu Cần Thơ sắp xây dựng sẽ có mong cọc khoan nhồi sâu đến xấp xỉ 100m sẽ là một bước tiến mới trong xây dựng ở nước ta. So sánh cọc khoan nhồi với một số kết cấu móng khác Loại móng Hạng mục Đào trần Giếng chìm Cọc đóng Cọc ống Cọc khoan nhồi Phạm vi thích hợp Dùng cho vùng nước cạn. Đối với vùng nước sâu rất khó thi công. Dùng cho các loại đất, nước sâu vẫn dùng được. Gặp mặt đá nghiêng thi công rất khó khăn Kích thước và chiều dài cọc nhỏ. Gặp đá, sỏi cuội không dùng được. Chiều dài cọc hạn chế. Thích hợp với các loại đất, đá. Đường kính và chiều dài cọc lớn. Không bị lở thành Độ thích hợp lớn: các loại đất đá, kết cấu, chiều sâu nước đều dùng được. Yêu cầu thiết bị Thiết bị rất ít Thiết bị ít, đơn giản, cần bơm cao áp, máy nén khí. Thiết bị đóng cọc lớn, cần nhiều máy phức tạp. Thiết bị rất phức tạp, máy rung, cần trục lớn. Thiết bị thi công tương đối đơn giản. Vật liệu xây dựng Dưới đáy bệ không cần vật liệu. Giếng chìm tốn nhiều vật liệu. Dùng nhiều cốt thép. Dùng nhiều thép để hàn mặt bích. Dùng thép ít, vật liệu cho thi công ít. Giá thành Rất thấp Giá thành có thể gấp 2¸3 lần cọc khoan nhồi. Giá thành xấp xỉ hoặc cao hơn cọc khoan nhồi. Giá thành rất cao. Giá thành thấp. Tiến độ thi công Nước cạn thi công rất nhanh, nước sâu thi công chậm. Thi công rất chậm, đặc biệt khi đáy móng đặt trên nền đá. Khi đất nền khó, tiến độ thi công chậm. Tiến độ thi công nhanh. Tiến độ thi công tương đối nhanh. Vùng có hang castơ Chỉ áp dụng được khi nước Không áp dụng được, giếng dễ bị Không đóng được cọc vào Áp dụng được nhưng giá Có khó khăn trong thi công. GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 4 cạn. nghiêng. đá vôi. thành cao. b. Một số nhược điểm của cọc khoan nhồi: (1) Tác nghiệp tại hiện trường nhiều, khó thi công theo các phương pháp lắp ghép, công xưởng hoá. (2) Còn dùng nhiều đến lao động chân tay. Chất lượng cọc phụ thuộc rất nhiều vào trình độ và kinh nghiệm của công nhân. (3) Sau khi cọc đúc xong, công tác kiểm tra đánh giá chất lượng cọc tương đối khó khăn. (4) Quá trình thi công còn tồn tại một số vấn đề khó xử lý như: Sụt lở thành vách, rửa lỗ khoan, mất dung dịch trong lỗ khoan 2. Phạm vi áp dụng: (1) Chiều sâu nước và lưu tốc: Cọc khoan nhồi thi công trên bờ và vùng nước cạn đã rất phổ biến, còn đối với việc thi công dưới nước thì cọc khoan nhồi cũng rất hiệu quả. Trước mắt với chiều sâu nước tới 9m ta vẫn có khả năng thi công. Với các phương pháp thi công cọc khoan nhồi hiện nay thì với lưu tốc nước tới 3m/sec và chiều sâu tới 5 ¸ 6m cũng có thể thi công được. (2) Nước có áp lực và chênh lệch mặt hố: Tại Hà Nội cũng có tầng cát chảy (nước có áp lực), chúng ta cũng đã thi công xong hàng loạt cọc khoan nhồi có đường kính D = 800, 1000 và 1200mm dùng cho các nhà cao tầng. Ở các hang castơ sống cũng thường gặp hiện tượng nước có áp lực. Gặp trường hợp nước có áp lực cần tính toán kỹ chiều cao cột nước để tìm biện pháp khắc phục. Tốt nhất phải có thiết bị giữ ổn định chiều cao cột nước trong ống vách. (3) Các loại đất: Cọc khoan nhồi có thể áp dụng cho các loại đất đá. Khi gặp đá vôi có hang castơ cần đặc biệt chú ý độ sâu và kích thước của hang. Khi gặp đất nền có góc nội ma sát nhỏ hơn 12° cần đặc biệt lưu ý hiện tượng lở thành vách. (4) Loại cọc khoan nhồi:Cọc ma sát thường được áp dụng phổ biến, chiều dài cọc hiện nay tại Việt Nam đã đạt đến 87m (móng cầu Lạc Quần). Khi tầng phủ mỏng và chiều sâu xói lớn thì dùng cọc chống là hợp lý nhất. Cọc khoan nhồi trong vùng đá vôi thì dù sâu bao nhiêu cũng nên coi là cọc chống. Với cọc chống thì nên bỏ qua khả năng chịu tải theo ma sát của lớp đất phủ. Ngoài ra trong tầng đất phủ nếu có lớp đất yếu thì phải chú ý xét đến ma sát âm. 3. Một số công trình điển hình sử dụng cọc khoan nhồi trong vùng castơ : Đối với Việt Nam, đặc điểm địa hình chủ yếu là đồi núi (chiếm đến 3/4 diện tích). Trong đó đá vôi được coi là một tài nguyên khoáng sản lớn thứ 2 ở châu Á, GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 5 sau Trung Quốc với gần 6000 km 2 lộ diện, chiếm gần 20% diện tích cả nước (tài liệu của VIBEKAP). Chúng ta có các hang động nổi tiếng như động Phong Nha (Quảng Bình) với hệ thống sông ngầm dài hàng trăm cây số, động Hòa Bình Việc xử lý nền móng công trình qua khu vực này là một vấn đề rất khó khăn, trong đó giải pháp cọc khoan nhồi là sự lựa chọn hiệu quả nhất. Một số công trình tiêu biểu như : Móng trụ cầu Đông Kinh (Lạng Sơn ) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 100 cm, dài 10 ¸15 m, khả năng chịu tải của cọc 500 ¸ 600 tấn. Cọc xuyên qua địa tầng có hang động castơ, chân cọc tựa trên nền đá vôi, thi công bằng máy khoan GPS 1500 của Trung Quốc. Móng trụ cầu Non Nước (Ninh Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m, cọc dài 40 ¸ 60m, khả năng chịu tải của cọc 910 ¸ 950 tấn. Cọc xuyên qua địa tầng có hang động castơ, chân cọc tựa trên nền đá vôi, thi công bằng máy khoan Leffer. Móng mố trụ cầu Đá Bạc trên Quốc lộ 10, sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính 1.5 và 2m. Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ (có cả hang castơ sống và castơ chết), thi công bằng máy khoan QJ250-1. Móng mố trụ cầu Bợ (Hoà Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m. Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ sống, quá trình khoan thường xuyên bị mất dung dịch, sử dụng máy khoan BAUER. Móng nhà máy xi măng Tam Điệp do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi công, sử dụng hàng trăm cọc khoan nhồi đường kính 100 ¸125 cm. Toàn bộ nhà máy nằm trên khu vực hang động castơ. Móng mố trụ cầu Hoàng Long (Thanh Hoá) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 2m xuyên qua địa tầng hang castơ. Trong quá trình khoan tạo lỗ đã sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: máy khoan gầu xoay ED 4000 để khoan tầng đất, sau đó dùng máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược TRC để khoan tiếp vào tầng đá gốc. Móng nhà máy xi măng Hải Phòng hiện đang thi công, sử dụng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m ¸1.25m, khối lượng cọc rất lớn. Các cọc đều xuyên qua địa tầng hang castơ rất phức tạp. Đặc biệt đường Hồ Chí Minh giai đoạn I vượt qua khu vực Quảng Bình gồm 2 nhánh (nhánh Đông và nhánh Tây). Trong đó nhánh Tây đi trên đỉnh hệ thống hang động Phong Nha. Các cầu xây dựng ở khu vực này đều sử dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi để xuyên qua địa tầng hang động castơ. Tiêu biểu như: Cầu Troóc (Bố Trạch - Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính D = 80 cm, sức chịu tải của cọc 420 ¸ 450 tấn. Chiều dài cọc thay đổi từ 18 ¸ 28m. Trong đó bề dày lớp đất phủ khoảng 8m, còn lại là đá vôi phong hoá nứt nẻ, hang rãnh castơ, có hang vòm cao 2.4m. Sử dụng máy khoan đập cáp CZ-30 của Trung Quốc. Giữ thành hố khoan bằng ống vách, việc khoan cọc gặp rất nhiều khó khăn. Cầu Trạ Ang (Bố Trạch- Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường kính D = 100 cm . Sức chịu tải của cọc 500 ¸ 600 tấn. Chiều dài cọc thay đổi D = 19 ¸39 m. Bề dày tầng đất lớp phủ khoảng 8 ¸10m. Còn lại là đá vôi nứt nẻ, hang GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 6 rãnh castơ, có những cọc vượt qua 2 ¸3 tầng hang. Sử dụng máy khoan GPS và đập cáp CZ-30 của Trung Quốc, giữ thành lỗ khoan bằng ống vách thép. Việc khoan cọc rất khó khăn, mất rất nhiều thời gian, có cọc khoan đến 6 tháng. Cầu Vĩnh Sơn (Bố Trạch - Quảng Bình) thuộc nhánh Đông đường Hồ Chí Minh: Sử dụng kết cấu cọc khoan nhồi đường kính D = 1 m (mố 5 cọc, trụ 4 cọc), khi khoan kiểm tra mùn đầu cọc phát hiện bên dưới mũi cọc là hang động castơ (trần vòm hang còn khoảng 1 m ), phải xử lý mất nhiều thời gian . 4. Hệ thống quy trình, quy phạm thiết kế, thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi: Bộ GTVT và Bộ Xây dựng đã ban hành một số tiêu chuẩn liên quan đến công tác khảo sát, thiết kế thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi như : - Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22 TCN 259-2000 . - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 21 - 86. - Cọc khoan nhồi - Yêu cầu về chất lượng thi công TCXD 206 - 1998 . - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các công tác về nền móng TCXD 79- 1980. - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi 22 TCN 257 - 2000. - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 - 79. - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-2001. - Quy trình thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của nền đá 22 TCN 57 - 84. Trong các quy trình quy phạm trên, chưa có một tài liệu nào chỉ dẫn chi tiết về việc khảo sát thiết kế đối với các công trình đặt trên vùng địa chất có hang động castơ. Trước bức xúc trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến các sự cố trong thi công cọc khoan nhồi ở các cầu trên đường Hồ Chí Minh đi qua khu vực hang động castơ. Bộ GTVT đã có văn bản số 351/GTVT-CGĐ ngày 12 tháng 2 năm 2001 hướng dẫn quá trình khảo sát thiết kế và thi công các công trình trên tuyến đường Hồ Chí Minh trong vùng địa chất có hang động castơ, trong khi chờ ban hành chính thức “Hướng dẫn chi tiết quy định khảo sát thiết kế, thi công cọc khoan nhồi trong vùng hang động Castơ“. Tuy nhiên nội dung của công văn này cũng chưa đưa ra các biện pháp cụ thể nhằm khắc phục các sự cố phát sinh trong quá trình thi công cũng như nguyên tắc thiết kế cọc khoan nhồi trong vùng hang động castơ. Một trong các vấn đề quan tâm hiện nay là các giải pháp để xử lý trong quá trình thi công cọc trong vùng hang động castơ. Với các giải pháp như vậy thì việc tính toán sức chịu tải của cọc sẽ theo mô hình tính tóan nào cho phù hợp thực tế. Vấn đề tổng kết các kinh nghiệm thiết kế và thi công cọc khoan nhồi trong vùng hang động castơ là rất cần thiết. Trong tàI liệu này sẽ cố gằng đưa ra một số ý kiến bước đầu về vấn đề này. GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 7 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG HANG ĐỘNG CASTƠ Đặc điểm công nghệ thi công cọc khoan nhồi là khoan tạo lỗ trong nền đất, giữ ổn định vách hố khoan bằng ống vách, dung dịch bentonit. Sau đó tiến hành đúc cọc theo phương pháp đổ bê tông trong nước. Do vậy có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thi công và có thể thường xẩy ra rất nhiều sự cố, có khi ảnh hưởng xấu đến chất lượng cọc khoan nhồi. Các móng cọc khoan nhồi xây dựng trong vùng địa chất có hang động castơ có những khó khăn riêng biệt và những sự cố riêng, ngoàI những sựcố như các cọc khoan nhồi thông thường Trước tiên, xin giới thiệu vài nét về hiện tượng castơ. I/ HIỆN TƯỢNG CASTƠ: I.1 Khái niệm: Khi đá vôi, đá đôlômit, đá phấn, đá macnơ, thạch cao, anhiđrit, muối mỏ và muối kali bị nước trên mặt và nước dưới đất hoà tan và rửa lũa thì trên mặt đất hình thành những phễu, những hố sụt cùng những dạng khác của địa hình, còn ở bên trong đất đó là những chỗ trống, khe rãnh và hang đủ kiểu loại. Người ta gọi tất cả những loại hình ở trên mặt và dưới đất được tạo nên bằng cách như vậy là castơ. Hang castơ thường có ở những vùng nền đá vôi bị hoà tan trong nước như cacbonat, sunfat, muối mỏ và muối kali. Castơ không thể tạo thành được ở các loại đất đá khác. Ngoài ra hang castơ có thể hình thành do cấu tạo địa tâng (ví dụ như ở Lạng Sơn). I.2 Các loại hình trên mặt và dưới sâu của castơ: Theo N.A Gvôzđetxky (1972) nhận xét rằng những loại hình castơ trên mặt gồm có: Gờ và rãnh, khe hẻm và mương xói không còn hoạt động, máng castơ, lòng chảo, bãi thấp, lỗ của miệng giếng, lỗ hé rộng và vực tự nhiên, vách đá dựng đứng và dốc, hang lộ thiên và lối vào hang ngầm Tất cả những loại hình đó đều là những yếu tố quan trọng của cảnh quan castơ. Đối với công tác thiết kế nền và móng công trình thì các dạng ngầm castơ (rãnh, đường thông thương, nhiều tầng hang ) có ý nghĩa đặc biệt, bởi vì cơ cấu hang ngầm rất phức tạp và cấu trúc bên trong của đá bị castơ hoá cũng vậy. Có nhiều cách phân loại hang ngầm castơ GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 8 nhưng cách phân loại sau có ý nghĩa thực tế nhất đối với việc thiết kế nền móng công trình: Đó là hang castơ sống và castơ chết. - Castơ sống: Đó là các hang hốc castơ, rãnh, mạch ngầm vẫn đang trong quá trình castơ hoá, tức là vẫn có nước tích tụ hoặc lưu thông trong hang, rãnh, tiếp tục hoà tan đá để phát triển hệ thống hang, rãnh này. Biểu hiện là trong lòng hang có thể là mạch nước hoặc bùn sét, hữu cơ - Castơ chết: Đó là hệ thống hang, rãnh mương đã kết thúc quá trình castơ hoá, biểu hiện là trong lòng hang, mương, rãnh khô hoặc được nhét đầy đất, đá. I.3 Thiết kế và xây dựng công trình ở vùng có castơ: Sự tồn tại castơ ở một vùng nào đó bao giờ cũng chứng tỏ rằng đá có thể mất tính liền khối và ổn định, độ thấm nước của đá tăng lên, mức độ sũng nước thường rất lớn. Vì vậy, việc thiết kế và xây dựng các công trình ở vùng castơ bao giờ cũng phải dựa trên kết quả nghiên cứu địa chất công trình chi tiết hơn so với các vùng không có castơ. Trong các tài liệu nghiên cứu như vậy, phải nhận xét và đánh giá được các vấn đề sau với mức độ chi tiết tương ứng với từng giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình: (1) Chiều sâu và thế nằm của đá bị hoà tan kể từ mặt đất, địa hình của bề mặt đá. Chiều dày, thành phần và tính chất của các trầm tích phủ. (2) Chiều dày của các đá bị hoà tan, mức độ castơ hoá, sự phân bố không gian của các loại hình castơ trên mặt và dưới sâu, ảnh hưởng của chúng tới sự ổn định chung của khu vực. (3) Phạm vi chịu nén của công trình đang thiết kế, kích thước lan rộng của phạm vi đó trong đá bị castơ hoá, khả năng chịu tải của đá này cũng như của các trầm tích phủ. (4) Độ thấm nước và độ giàu nước của đá bị castơ hoá, chiều sâu, thế nằm của mực nước castơ, cột nước có áp khi thiết kế các công trình đặt móng sâu, công trình ngầm. (5) Cường độ phát triển của castơ, các dạng, loại hình và tần số xuất hiện castơ, nguyên nhân và điều kiện thúc đẩy nó phát triển. (6) Những nguyên tắc và phương pháp đang được áp dụng để xây dựng và đảm bảo sự ổn định của các công trình trên cơ sở đúc rút kinh nghiệm xây dựng và khai thác nhiều công trình trong khu vực đang nghiên cứu. (7) Xác định được bề dày của đá vôi nguyên khối dưới chân cọc dự kiến. (8) Biện pháp xử lý hang castơ ở phạm vi thân cọc. (9) Xác định được hang castơ do hình thành tại chỗ hay do cấu tạo địa tầng. Hang castơ còn phát triển hay đã ổn định. Sau đây sẽ trình bày một số sự cố đã gặp ở một số cầu sử dụng kết cấu móng cọc nhồi qua vùng hang động castơ. I.4 Ví dụ về hiện trạng castơ ở nhà máy xi măng Tam Điệp: GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ 9 Nhà máy xi măng Tam Điệp (Ninh Bình) do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi công. Móng sử dụng kết cấu cọc khoan nhồi. Toàn bộ kết cấu móng sử dụng khoảng gần một nghìn cọc. Trước khi khoan cọc nhồi, tư vấn giám sát đã cho khoan kiểm tra castơ tại tim mỗi cọc. Tài liệu khoan kiểm tra castơ tại 175 cọc do Công ty Tư vấn xây dựng công trình thuỷ I thi công cho kết quả như sau: Hình 1: Nhà máy xi măng Tam Điệp GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST 10 Ký hiệu lớp Cao độ đáy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Bề dầy lớp (m) Trụ cắt hố đào Mô tả địa tầng Lý t r ìn h : Tỷ l ệ : X: Y: Ng à y h o à n t h à n h: Ng à y k h ở i c ô n g : Mực n -ớ c d -ớ i đ ấ t : Xu ất h iệ n: ổ n đ ịn h : Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) k h o a n k iể m t r a k a r s t e r t â m c ọ c n h ồ i c ô n g t r ìn h : n h à má y x i mă n g t a m đ iệp - n in h b ìn h LK19 51.910 m 1/ 200 m m 15/8/2001 1 47.62 4.29 4.29 S ét pha lẫn dăm sạn. Trạng thái dẻo cứng. 2 39.41 12.50 8.21 38.61 13.30 0.80 38.41 13.50 0.20 37.51 14.40 0.90 37.11 14.80 0.40 36.71 15.20 0.40 3 30.31 21.60 >6.40 Đá vôi mầu xám xanh liền khối. Cứng chắ c. Hình trụ lỗ khoan 19 l ỗ k h o a n : Ca o đ ộ l ỗ k h o a n : To ạ đ ộ l ỗ k h o a n : Đá vôi mầu xám xanh phong hoá nứt nẻ mạnh, xuất hiện nhiều hang, rãnh Karster đ-ợc lấp nhét bùn sét. 4.29-21.60 Mẫu l-u [...]... hoỏ nt n mnh, cú rt nhiu hang cast, xut hin ti tt c cỏc tr cu gõy ra khú khn cho cụng tỏc thi cụng cc khoan nhi Phng ỏn thi cụng cc khoan nhi: Dựng mỏy khoan QJ250-1 trờn h sn o khoan cc khoan nhi Cỏc bc thi cụng tin hnh bỡnh thng nh cỏc cụng ngh khỏc Tuy nhiờn, quỏ trỡnh khoan cc rt khú khn do gp cỏc hang cast sng (mt dung dch khoan) hoc cỏc hang cast cht tuy khụng mt dung dch khoan nhng vic x lý b... CHO CC KHOAN NHI TRONG VNG HANG NG CAST: Cc khoan nhi trong vựng hang ng cast cng cú th gp cỏc s c thụng thng nh cc khoan nhi trong vựng a cht thụng thng, cú th tng kt cỏc s c chớnh yu nht nh: 22 GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S Nguyn tun Anh CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST III.1 Cỏc dng s c in hỡnh trong thi cụng múng cc khoan nhi núi chung: III.1.1 Trong cụng on khoan to l: La chn phng phỏp khoan. .. ht mc hang cast di a tng dn n s c phi x lý mt thi gian v tn kộm Cu Vnh Sn cú s nhp 3x33m, múng m tr s dng cc khoan nhi ng kớnh D=1m (m 5 cc, tr 4 cc) Sau khi khoan v bờ tụng cc khoan nhi ti tr T2 Tin hnh khoan kim tra mựn mi cc phỏt hin thy chõn cc t trờn vũm hang cast m trn hang cũn rt mng Sau ú n v thi cụng ó phi tin hnh m rng b múng tr, khoan b sung cc Mt rt nhiu thi gian v lóng phớ đáy cọc đặt... cụng cc khoan nhi cu Troúc Cú 2 s c sy ra u trong cụng on khoan to l Vic x lý cỏc s c ny mt rt nhiu thi gian, nhõn lc v nguy him n tớnh mng ca cụng nhõn (1) S c mt bỳa khoan di ỏy l: - S c xy ra khi khoan to l cc s 3 ca m Mo Theo kt qu khoan thm dũ a cht, cc s 3 di 22m (tớnh t ỏy b) khi khoan gn n cao mi cc, do ỏ gc nt n, hang hc cho nờn bỳa khoan b trt v kt vo hc ỏ n v thi cụng ó dựng mỏy khoan ... cng cho nờn vic khoan bng mỏy khoan xoay t ra khụng cú hiu qu C ngy cú khi ch khoan c khong 20cm II.2.3 Trỡnh t cỏc bc cụng ngh: Ging nh cu Troúc II.2.4 S c k thut : Do a tng t múng m tr cu Tr Ang cú h thng hang ng cast rt phc tp Cú nhng cc i qua 3 tng hang, mt hang li lừm, nghiờng dn n vic khoan rt khú khn v thng xuyờn xy ra s c S c hay gp nht khi khoan l s c kt bỳa, ri bỳa i vi mỏy khoan p cỏp CZ-30... ny l 75mm i vi sai s v thng ng ca l khoan theo TCXD 206: 1998 l 1% i vi h khoan hon thnh thỡ ch cú th kim tra chiu sõu khoan to l bng qu di Hỡnh dng l khoan v ng kớnh h khoan i vi phng phỏp khoan xoay ng vỏch ta cú th hon ton yờn tõm, i vi phng phỏp bo v thnh h khoan bng ton ng vỏch cng yờn tõm i vi phng phỏp gi n nh thnh h khoan bng dung dch va sột, hỡnh dng l khoan ch cú th o bng mỏy o súng õm Nhng... cc u khoan sm 1 l khoan a cht xỏc nh chiu di cc chớnh thc i vi tng cc, vi nguyờn tc mi cc phi t trờn ỏ lin khi ti thiu 5 m Kt qu khoan sm cho thy cao t mi cc rt khỏc nhau iu ú chng t h thng hang ng cast bờn di phỏt trin rt phc tp Ngoi ra cng ỏ vụi ln R' = 1400 kG/cm2 II.1.2 Cụng ngh khoan cc nhi cu Troúc : (1) Di thiu nng lc mỏy khoan CZ-30 ca Trung Quc : - Phng phỏp khoan : Dựng phng phỏp khoan. .. n thi gian khoan ch riờng cc ny mt gn na nm mi xong Tuy nhiờn, quỏ trỡnh khoan cu Tr ang cho thy, i vi a tng hang hc cast m ỏ gc rt cng thỡ vic s dng mỏy khoan xoay (nh loi GPS - 15) t ra khụng hiu 20 GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S Nguyn tun Anh CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST qu, tin rt chm Vic s dng mỏy khoan p cỏp tin nhanh hn nhng rt hay gp s c k thut phi x lý II.3 Cu B : Vic khoan thm dũ... s c: + Trong h xut hin hin tng mt dung dch do khoan qua cỏc hang ng cast cht + Trong h xut hin hin tng dõng cao ngt ca ct dung dch do khoan qua hang hc cast sng (cú bựn nhóo) IV/ CC NGUYấN NHN GY RA S C CC KHOAN NHI TRONG VNG HANG NG CAST: IV.1 Cỏc nguyờn nhõn khõu qun lý, thit k: 25 GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S Nguyn tun Anh CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST (1) Do kộm am hiu mt phn hay ton... Cụng ngh : Vic thi cụng cc khoan nhi ti cu Tr Ang cựng lỳc s dng 2 loi mỏy khoan : - Mỏy khoan p cỏp CZ -30 ca Trung Quc (nh cu Troúc) - Mỏy khoan xoay: GPS -15 ca Trung Quc (tun hon thun) + ng kớnh l khoan: 0.8m, 1m, 1.2m v 1.5m + sõu l khoan cú th t: ỏ 50m, tng ph 80m + ng c in: Kiu Y200L-4 - C hai loi mỏy ny u s dng ng vỏch thộp li gi thnh l khoan trong quỏ trỡnh khoan to l Do ỏ vụi õy cú cng . nghệ khoan cọc nhồi cầu Troóc : (1) Dưới thiệu năng lực máy khoan CZ-30 của Trung Quốc : - Phương pháp khoan : Dùng phương pháp khoan đập. - Đường kính khoan : 600 ¸1500 mm . - Chiều sâu khoan. castơ. Trong quá trình khoan tạo lỗ đã sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: máy khoan gầu xoay ED 4000 để khoan tầng đất, sau đó dùng máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược TRC để khoan tiếp vào tầng. bỳa khoan di ỏy l: - S c xy ra khi khoan to l cc s 3 ca m Mo. Theo kt qu khoan thm dũ a cht, cc s 3 di 22m (tớnh t ỏy b) khi khoan gn n cao mi cc, do ỏ gc nt n, hang hc cho nờn bỳa khoan