Đang tải... (xem toàn văn)
Căn cứ quy trình và công nghệ thi công cọc cát đầm chặt được ứng dụng tại Nhật bản, Hàn Quốc và các nước phát triển, ASEAN và Việt Nam để thi công cọc xỉ thép. Công ngệ thi công cọc cát đầm chặt cho phép thi công cọc cát với mục tiêu thay thế đất.
Phụ lục A3 Hà Nội, ngày 5.11.2012 HƯỚNG DẪN QUY TRÌNH THI CƠNG VÀ NGHIỆM THU CỌC XỈ THÉP ĐỂ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CÔNG NGHỆ CỌC CÁT ĐẦM CHẶT Mở đầu Căn quy trình & Công nghệ thi công cọc cát đầm chặt ứng dụng Nhật Bản, Hàn Quốc, nước phát triển, ASEAN Việt Nam để thi công cọc xỉ thép Công nghệ thi công cọc cát đầm chặt (Sand Compaction Pile, SCP) cho phép thi công cọc cát với mục tiêu thay đất Đường kính cọc ống thép 400mm, sau thi cơng xong đạt đường kính 700mm Sức chịu tải cọc tăng lên từ đến lần so với đất yếu Giá thành thi công cọc cát đầm chặt 130.000VNĐ/m (không kể vật liệu) Hướng dẫn quy trình thi cơng cọc xỉ thép thừa hưởng kinh nghiệm thi công cọc cát đầm chặt Nhật, Hàn Quốc, Việt Nam, Mỹ nước khác Quy trình thi cơng cọc xỉ thép Chuẩn bị công trường Xác định mốc thi công Căn chỉnh độ thẳng đứng thiết bị Đặt ống vách mặt đất (độsâu: 0; cao độ cát: ) Nạp cát vào ống theo thiết kế Rút ống vách lên kèm theo thổi khí nén Nhồi ống xuống 2/3 chiều cao rút lên Lặp lại bước -7 xong cọc Di chuyển qua vị trí Hình 2.1 Quy trình thi cơng cọc xỉ thép ① Setting the casing at working point Đặt ống vách vào vị trí làm việc Keep casing bottom at ground level and set depth gauge at ‘0’ Giữ mũi đáy ống vách cao độ mặt đất đặt đồng hồ đo độ sâu Keep sand level plumb at ground level and set sand level gauge at ‘0’ Giữ tạ đo cát cao độ mặt đất đặt đồng hồ báo mức cát ống ② Put casing into ground by hammer Đóng ống vách xuống đất búa rung Hit with check current gauge and depth gauge Kiểm tra họat động đồng hồ am pe đồng hồ đo độ sâu ③ While casing going down into the soil, wind up the sand level plumb Trong ống vách đóng xuống thu tạ đo mặt cát ống lên ④ Put sand into skip bucket using pay loader Nạp cát vào gàu tải trượt xe xúc lật Put sand into casing by moving skip bucket to top of hopper Kéo gàu trượt lên đỉnh phễu xả cát từ gàu vào ống vách qua phễu ⑤ Keep sand level gauge in working Giữ cho hệ thống đo mặt cát ống trạng thái đo ⑥ Start casing put up M Bắt đầu rút ống vách lên m Must check sand level indicator going down when casing going up Phải đảm bảo cao độ mặt cát ống giảm ống vách lên ⑦ Put casing down 2M in ground (with checking depth level gauge) Đóng ống vách xuống m ( kiểm tra đồng hồ đo độ sâu) ⑧ Stop casing out when sand level gauge indicate 1.5M Dừng rút ống vách lên cao độ cát ống 1,5 m ⑨ Put sand inside with sand level plumb winding up Nạp thêm cát vào ống vách rút tạ đo mặt cát lên ⑩ Keep sand level gauge down again Đưa hệ thống đo mặt cát họat động trở lại ⑪ Take out of casing with check sand level indicator (standard 3M) Rút ống vách lên đồng thời kiểm tra thị đồng hồ đo mặt cát (tiêu chuẩn 3m) ⑫ Repeat step 7.8 and Lặp lại bư ớc 7,8 Over 3M of casing depth: 3M put out and 2M put in again Khi độ sâu ống vách sâu m thi chiều cao rút lên m chiều sâu đóng xuống 2m Below 3M of casing depth: 1.5M put out and 1M put in again Khi độ sâu ống vá ch nhỏ m thi chiều cao rút lên 1,5 m chiều sâu đóng xuống 1m ⑬When depth gauge indicate 1M from ground level, stop air jet Khi đồng hồ đo độ sâu báo cịn 1m tính từ mặt đất, tắt khí nén Put out casing slowly and stop the hammer Rút ống vách lên chậm tắt búa rung Put out casing till full separation from ground Rút ống vách lên hẳn cao mặt đất khỏang Wait till full out of sand in casing Chờ cho cát ống chảy hết ngòai Thiết bị ghi in biểu đồ thi cơng (Recording equipment) Hình 3.1 Thiết bị ghi biểu đồ thi công Thiết bị thi cơng cọc xỉ thép : - Máy đóng cọc có dàn trượt ( máy PD7, D408,DH408, DH508 cần cẩu bánh xích có dàn trượt) - Búa rung đóng cọc - Máy nén khí + hệ thống khí nén - Máy phát điện - Máy xúc lật bánh lốp - Hệ thống cấp liệu - Ống vách Ø400mm - Hệ thống đo độ sâu mũi ống vách đất - Hệ thống đo lượng cát ống - Hệ thống đo cường độ dòng điện ( búa rung chạy điện) đo áp lực dầu t hủy lực( búa rung thủy lực) - Hệ thống đo áp suất khí nén - Hệ thống kiểm soát, hiển thị ghi lại in xác, cụ thể thơng số thời điểm q trình thi cơng Kiểm sốt chất lượng thi cơng cọc xỉ thép 5.1.Các thơng số kiểm tra chất lượng Chất lượng thi công cọc cát dựa việc kiểm sốt thơng số sau: - Độ sâu điểm mũi ống vách - Cao độ mặt cát ống vách - Áp lực hệ thống khí nén (hỗ trợ cho việc đẩy cát khỏi ống tránh tắc cát ống) - Cường độ dòng điệ n búa rung (b úa điện) áp lực thủy lực ( búa thủy lực) – Động lực đẩy cát khỏi ống đầm nén - Hệ thống thiết bị đ o đạc gắn vào phận nối với máy tính hiển thi, ghi lại tất liệu liên quan: th ời gian, độ sâ u mũi ống vách, cao độ mặt cát ống vách, áp lực khí nén, cường độ dịng điện búa rung (búa điện) áp lực thủy lực dòng dầu (búa thủy lực) Trên sở liệu cho ta biểu đồ theo thời gian liệu cho cọc cụ thể -Trong q trình thi cơng cọc S.C.P cần theo dõi lượng cát đẩy khỏi ống chu kỳ đầm nén, so với dịch chuyển lên mũi ống ; từ phát kịp thời trường hợp nghẻn cát để xử lý kíp thời (tăng lực rung, tăng áp suất khí nén) - Trong q trình thi công, máy in đồng thời in kế t máy thi công thực thời điểm thi công; cọc cát đầm nén hồn thành, nhà thầu có biên thi công cọc vừa thi công xong để trình số liệu đo đạc có thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc Hiển thị q trình vận hành ( kiểm sốt chất lượng ) Để đảm bảo chất lượng kích thước cọc cát đầm nén, vấn đề quan trọng đảm bảo trì điều kiện thiết kế q trình t hi cơng cách kiểm sóat chất lượng vật liệu cát, cao độ ống vách cao độ mặt cát, v.v… Các thông số hiển thị đưa đến người vận hành để thi cơng xác cọc cát Thiết bị đo độ sâu (GL) hiển thị độ sâu mũi ống vách thiết bị đ o mức cát (SL) hiển thị mức cát ống vách yếu tố hòan tòan cấn thiết Thiết bị GL nối với tang trống tròn xoay báo mức di chuyển ống vách Sự dịch chuyển xoay chuyển đổi để báo vị trí độ sâu ống vách Thiết bị SL đo mức cát ố ng vách thông qua tạ Các thông số đo ghi lại thường xuyên đảm bảo vận hành xác 5.2.Kiểm sốt chất lượng 5.2.1 Những yếu tố hiển thị kiểm soát chất lượng Các yếu tố kiểm sóat chất lượng tổng hợp bảng 5.1 cọc cát đầm nén Bảng 5.1 Các yếu tố xem xét Kiểm tra cho kiểm soát chất lượng Thời điểm Trước Các kiểm tra chất lượng thi - Các đặc tính vật liệu cát - Xác định máy móc thiết bị cơng Các kiểm tra - Đo độ hạt thành phần cát - Siêu âm đo độ sâu đáy biển - Chuẩn lại đồng hồ đo - Cao độ độ sâu đáy biển Trong thi - Độ dài cọc cát, thể tích - Kiểm sóat chất lượng thi công độ liên tục cọc cát - Vị trí cọc cát cơng - Lấy chuẩn từ thiết bị đo, lấy - Cao độ cọc cát chuẩn từ dụng cụ đo 1thiết bị - Các đặc tính vật liệu quang, lấy chuẩn tự động thiết bị quang, lấy tự động hệ thống có GPS - Đo thủy triều, độ sâu đáy biển - Đo độ hạt thành phần cát Sau thi công - Kiểm tra cường độ độ lien - Thí nghiệm SPT tục cọc cát -Siêu âm độ sâu đáy biển - Độ sâu đáy biển -Dung tích phần đất trồi Bên cạnh yếu tố liệt kê bảng Độ thẳng đứng cọc cát xáo trộn đất đo số trường hợp Khi thi công dướ i nước mức thủy triều độ sâu đáy biển đo đạc Sau thi cơng: Một lọat thí nghiệm kiểm tra SPT thực để kiểm Những yếu tố kiểm tra thống kê vào nhóm trước thi công, thi công sau thi công Trước thi công: thành phần hạt vật liệu kiểm tra để xác định đặc tính vật liệu cát đảm bảo phù hợp với phương pháp cọc cát đầm nén Khi áp dụng cọc đầm nén cho đất cát phải kiểm tra thành phần độ mịn đất thành phần ảnh hưởn g đếntác động xử lý mơ tả chương Ngịai thiết bị máy móc phải kiểm tra tất đồng hồ đo phải chỉnh, chuẩn Khi thi công nước độ sâu đáy biển đo siêu âm Trong q trình thi cơng: vị trí cọc cát định vị xác ghi lại.Điều quan trọng đảm bảo q trình thực tế thi cơng thơng số thiết kế đảm bão thiết bị hiển thị kiểm sóat độ dài cọc cát, khối lượng cát nhồi vào đất độ liên tục cọc cát; tất thông số đảm bảo cho chất lượng kích thước tra cường độ độ liên tục cọc cát Trong trường hợp cường độ cắt bị giảm giả thiết bù tính thiết kế cường độ cắt đất sét mức độ trồi cao độ mặt đo đạ c Hình 5.1 tổng hợp yếu tố hiển thị kiểm tra q trình thi cơng Liên quan đến chất lượng cọc cát, dung tích cát q trình đầm nén kiểm sóat q trình hiển thị kiểm tra độ sâu, cao độ mặt cát đồng hồ cao độ Vị trí độ dài cọc cát kiểm tra thiết bị đo GPS, đo độ sâu đo lực Quality Chất lượng Compacted sand pile Cọc cát đầm nén Volume of sand Khối lượng cát Check volume of sand per m3 of improved ground Kiểm tra khối lượng cát cho m đất xử lý Compacting Đầm nén Check level of casing pipe Kiểm tra cao độ ống vách (1) Sand level gauge Đo mức cát (2) Level gauge Đo cao độ Construction Results Kết thi công Surface Bề mặt Sand pile position Vị trí cọc cát Check position of each sand pile Kiểm tra vị trí cọc cát Sand pile depth Độ sâu cọc cát Check depth of each sand pile Kiểm tra độ sâu cọc cát Full depth Độ sâu Check the sand pile contact the stiff layer Kiểm tra cọc tiếp xúc với lớp đất cứng (3) Optical range finder GPS (Transit) Thiết bị đo quang học GPS (4) Depth gauge- Đo độ sâu Depth Độ sâu Hình 5.1 Các yếu tố kiểm tra (Items of improvement monitoring) Load gauge - Đo lực (5) Hình 5.2 Kiểm tra chất lượng thi cơng cọc xỉ thép (Quality control in manufacturing compacted sand pile) 5.2.2 Kiểm soát tiết diện cọc cát đất Một điều quan trọng qui trình thi công đưa lượng cát theo thiết kế vào đất nhồi lượng cát tới mức thiết kế Q trình kiểm sóat chất lượng liên quan đến vấn đề g iải thích chi tiết hình (5.2 ); minh họa cho cọc cát q trình thi cơng phương pháp đầm rung đứng Và minh họa áp dụng cho phương pháp khác Khối lượng cát ống xác định đo mức ống vách cát, CLGo SLGo, tính tóan theo phương trình (5.1) Thể tích cát ống thường thấp (độ chặt cát ống cao hơn) so với trước nạp vào ống Hệ số nén thể tích cát ống trước sau nạp rung lèn chặt thể h iện qua hệ số Rv1 tính tốn theo phương trình (5.2) Hệ số thay đổi thể tích tỉ lệ nghịch với độ chặt cát trước sau nạp rung ống vách Độ lớn hệ số thay đổi thể tích Rv1, thườ ng dao động quanh khoảng 1,3 tùy theo trường hợp Khi ống vách rút lên tới cao trình CLG1, kkhối lượng cát chui khỏi đáy ống vách vào đất tính theo phương trình (5 3) Vào lúc cao độ cát ống đo SLG1 Theo thường lệ cao độ cát ống trước rút lên SLGo không tương đương với SLG1, tổng cao độ SL2 l1, độ chênh lệch đường kính đường kính ngịai ống vách Trong ống vách cát lèn chặt trình khỏi ống vách chui vào đất, giả định độ chặt cát khơng đổi Khi ống vách đóng xuống tới cao độ CLG2, lượng cát tr ong đất bị nhồi thành tiết diện As Thông qua thong số Rv2 hệ số thay đổi thể tích đầm nén , tính theo phương trình (5 4), tiết diện cọc cát sau đầm nén As d ễ dàng tính theo phương trình (5 5) Hệ số Rv2, thường đạt 1,0 -1,3 tùy theo trường hợp W sand = γ sand in casing pipe Aic (CLGo – SLGo) (5.1) cát ống vách cát ‗ V sand before filling – cát trước nạp Rv1 V sand after filling – cát sau nạp ‗ γ sand before filling – cát trước nạp (5.2) γ sand after filling – cát sau nạp W sand = γ sand in casing pipe Aic {( CLGo – SLGo)-(CLG1-SLG1) } cát ống vách Cát = γ sand in casing pipe Aic {SL1- SL2 } cát ống vách = γ sand in ground٠ Aos ℓ1 (5.3) cát đất Rv2 ‗ V sand after feeding – cát sau nhả vào đất V sand after compaction – cát sau đầm nén ‗ γ sand after feeding – cát sau nhả vào đất (5.4) γ sand after compaction – cát sau đầm nén As ‗ ٠A ic ٠ {( CLGo – SLGo)-(CLG1-SLG1) } Rv2 (CLGo -CLG2) (5.5) Trong đó: Aic : đường kính ống vách Aoc : đường kính ngịai ống vách As : tiết diện cọc cát sau đầm nén CLGo : cao độ ống vách trước rút lên (m) CLG1 : cao độ ống sau rút lên(m) CLG2 : cao độ ống vách sau nhồi xuống(m) Rv1 : hệ số lèn chặt cát ống sau trước rung ( thường khỏang 1,3) Rv2 : hệ số lèn chặt cát trước sau nhồi hi ện trường ( thường 1,0 đến 1,3) SL1 : chiều cao cột cát ống vách trước rút lên(m) SL2 : chiều cao cốt cát ống sau rút lên (m) SLGo : mức cát ống vách trước rút lên(m) SLG1 : mức cát ống vách sau rút lên (m) SLG2 : Mức cát ống vách sau đầm nén nhồi (m) Khi thi công cọc cát trường, cao độ ống vách CLG cao độ cát ống vách SLG thường xuyên đo hiển thị trước m ặt người vận hành máy Hình (5.3 ) giới thiệu bảng ghi điển hình q trình thi cơng cọc Trong hình cao độ cát ống vách dao động từ đến 6,6 m, điều có nghĩa cát cấp vào ống vách nhiều lần q trình đóng cọc Mũi Ống vách đóng xuống độ sâu 32m lần ống vách rút lên, đóng xuống nhiều lần tới độ sâu 20m cọc đầm nén thực thi đất Tòan thời gian thực cọc 28 phút 5.2.3 Xử lý đáy Để tăng tính ổn định cho đất giảm lún nền, mũi cọc cát thư ờng đặt vào lớp đất cứng (xử lý cứng nền) Độ sâu lớp đất cứng thường thay đổi nhiều trường hợp không với số liệu thiết kế ban đầu.Vì cần xác định độ sâu cọc sở xác định độ cứng lớp đất cứng đáy cọc q trình thi cơng Trong q trình thi cơng thay đổi tốc độ xuống ống vách số then chốt để xác định ống vách chạm đến lớp đất cứng hay chưa Cần xác định chuẩn quan hệ tốc độ xuống ống vách độ cứng đất Nghiệm thu chất lượng cọc xỉ thép sau thi công 6.1 Kiểm tra cao độ đầu cọc Bổ xung vật liệu xỉ thép đầm chặt chưa đến cao độ thiết kế 6.2 Kiểm tra đường kính cọc xỉ thép 6.3 Kiểm tra khoảng cách tâm cọc xỉ thép 6.4 Kiểm tra chiều dài thi công cọc xỉ thép 6.4.1 Khoan lấy mẫu 6.4.2 Sử dụng xuyên động tiêu chuẩ n 6.5 Kiểm tra chất lượng đầm chặt xuyên động PANDA 6.6 Kiểm tra độ đầm chặt cọc bề mặt cọc bàn nén động 6.6.1 Xác định mô đun đàn hồi cọc 6.6.2 Xác định mô đun đàn hồi đất xung quanh cọc, cọc 6.6.3 Xác định mô đun đàn hồi đất tự nhi ên 6.6.4 Xác định hệ số (hệ số winkler) cọc (đến độ sâu 60cm) 6.7 Kiểm tra sức chịu tải cọc thí nghiệm nén tĩnh Dự tính sức chịu tải cọc 7.1 Sức chịu tải cọc vật liệu Cường độ vật liệu cọc xỉ thép thí nghiệm phịng thí nghiệ m nén trục thí nghiệm nén mẫu xi măng (sử dụng bê tông hạt mịn hạt thô kết hợp hạt mịn) Áp dụng cơng thức tính sức chịu tải cọc tương tự với cọc khoan nhồi Sức chịu tải cọc xỉ thép = Diện tích cọc (D=700mm) x Cường độ nén mộ t trục vật liệu cọc 7.2 Sức chịu tải cọc xỉ thép theo đất 7.2.1 Xác định sức kháng cắt khơng nước đất sét yếu hay sức kháng xuyên đất cát thí nghiệm cắt cánh, xuyên tĩnh, xuyên động tiêu chuẩn Kết hợp với thí nghiệm phòng 7.2.2 Sức chịu tải cọc xác định tương tự cọc khoan nhồi Phụ thuộc vào chiều dài cọc, đường kính cọc Qt = Qs + Qp Trong : Qt = Sức chịu tải tới hạn cọc Qs = Sức chịu tải ma sát bên Qs = CsLsδs Cs = Chu vi cọc (0.7m x π ) Ls = Chiều dài cọc lớp đất tương ứng δs = Ma sát đơn vị đất với cọc xỉ thép Qp = Sức chịu tải mũi cọc Qp = Apθp Ap = Diện tích mũi cọc θp = Sức chịu tải đơn vị mũi cọc 7.2.3 Hệ số an toàn : Sử dụng hệ số an toàn Q Qs Q p [Q] = Sức chịu tải cho phép Q Qt Độ lún nhóm cọc Độ lún nhóm cọc dự tính tương tự : a)Tương tự cọc bê tông cốt thép b)Tương tự cọc đất xi măng c)Tương tự cọc cát đầm chặt Kết luận kiến nghị 9.1 Quy trình kỹ thuật thi cơng, kiểm sốt chất l ượng, dự tính sức chịu tải cọc độ lún tiêu chuẩn lập theo kinh nghiệm, kết nghiên cứu tiêu chuẩn số nước 9.2 Quy trình kỹ thuật thi cơng kiểm sốt chất lượng cọc xỉ thép thực tương tự cọc cát đầm chặt 9.3 Quy trình sử dụng để thiết kế, thi công nghiệm thu cọc xỉ thép thực nghiệm 9.4 Quy trình cần quy định rõ cấp phối, thành phần hạt lượng đầm chặt xỉ thép 9.5 Quy trình cần có thêm biểu theo dõi thi công, kiểm tra chất lượng nghiệm thu