BỘ XÂY DỰNG ***** Số : 14/2003/QĐ-BXD CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ***** Hà Nội , ngày 05 tháng năm 2003 QUYẾT ĐỊNH CỦA BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG Về việc ban hành Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 286: 2003 '' Đóng ép cọc - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu '' BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG - Căn Nghị định số 36/ 2003/ NĐ - CP ngày 04 / 04 / 2003 Chính Phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn cấu tổ chức Bộ Xây dựng - Căn cử biên số 460A/ BB -HĐKHKT ngày / / 2002 Hội đồng Khoa học kỹ thuật chuyên ngành nghiệm thu tiêu chuẩn '' Đóng ép cọc - Tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu '' - Xét đề nghị Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ Viện trưởng Viện Khoa học công nghệ Xây dựng QUYẾT ĐỊNH Điều : Ban hành kèm theo định 01 Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXD VN 286: 2003 '' Đóng ép cọc - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu '' Điều : Quyết định có hiệu lực sau 15 ngày kể từ ngày ký ban hành Điều : Các Ơng : Chánh Văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ , Viện trưởng Viện Khoa học công nghệ Xây dựng Thủ trưởng đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định / Nơi nhận : - Như điều - Tổng Cục TCĐLCL - Lưu VP&Vụ KHCN KT/bộ trưởng xây dựng Thứ trưởng (Đã ký) PGS,TSKH Nguyễn Văn Liên Lời nói đầu TCXDVN 286 : 2003 thay phần cho mục TCXD 79 : 1980 TCXDVN 286 : 2003 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Vụ Khoa học Công nghệ Bộ Xây dựng trình duyệt, Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số: 14 ngày: 05 tháng năm 2003 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 286 : 2003 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Sốt xét lần Đóng ép cọc - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu Pile driving and static jacking works - Standart for construction, check and acceptance Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn thi cơng nghiệm thu cơng tác đóng ép cọc áp dụng cho cơng trình xây dựng thuộc lĩnh vực xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, thay phần cho mục 7: “ Móng cọc tường vây cọc ván” TCXD 79: 1980 Những công trình có điều kiện địa chất cơng trình đặc biệt vùng có hang các-tơ, mái đá nghiêng, đá cứng mà chưa đề cập đến tiêu chuẩn thi công nghiệm thu theo yêu cầu Thiết kế, Tư vấn đề nghị với chấp thuận Chủ đầu tư Tiêu chuẩn viện dẫn TCVN 4453 : 1995: Kết cấu bê tông bê tơng cốt thép tồn khối - Quy phạm thi cơng nghiệm thu TCVN 205: 1998: Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4091 : 1985 : Nghiệm thu cơng trình xây dựng Quy định chung 3.1 Các thuật ngữ định nghĩa 3.1.1 Cọc đóng cọc hạ lượng động( va đập, rung) 3.1.2 Cọc ép cọc hạ lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc 3.1.3 Độ chối cọc đóng độ lún cọc nhát búa đóng phút làm việc búa rung 3.1.4 Tải trọng thiết kế giá trị tải trọng Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc 3.1.5 Lực ép nhỏ (Pep) lực ép Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy 150 ÷ 200% tải trọng thiết kế; 3.1.6 Lực ép lớn (Pep)max lực ép Thiết kế quy định, không vượt sức chịu tải vật liệu cọc; tính tốn theo kết xun tĩnh, khơng có kết thường lấy 200 - 300% tải trọng thiết kế 3.2 Thi công hạ cọc cần tuân theo vẽ thiết kế thi công, bao gồm: liệu bố trí cơng trình có cơng trình ngầm; đường cáp điện có 3.3 3.4 dẫn độ sâu lắp đặt đường dây tải điện biện pháp bảo vệ chúng; danh mục máy móc, thiết bị; trình tự tiến độ thi công; biện pháp đảm bảo an tồn lao động vệ sinh mơi trường; vẽ bố trí mặt thi cơng kể điện nước hạng mục tạm thời phục vụ thi công Để có đầy đủ số liệu cho thi cơng móng cọc, điều kiện địa chất phức tạp, cần thiết Nhà thầu phải tiến hành đóng , ép cọc thử tiến hành thí nghiệm cọc tải trọng động tải trọng tĩnh theo đề cương Tư vấn Thiết kế đề Trắc đạc định vị trục móng cần tiến hành từ mốc chuẩn theo quy định hành Mốc định vị trục thường làm cọc đóng, nằm cách trục ngồi móng khơng 10 m Trong biên bàn giao mốc định vị phải có sơ đồ bố trí mốc toạ độ chúng cao độ mốc chuẩn dẫn từ lưới cao trình thành phố quốc gia Việc định vị cọc q trình thi cơng phải trắc đạc viên có kinh nghiệm tiến hành giám sát kỹ thuật thi công cọc phía Nhà thầu cơng trình quan trọng phải Tư vấn giám sát kiểm tra Độ chuẩn lưới trục định vị phải thường xuyên kiểm tra, đặc biệt có mốc bị chuyển dịch cần kiểm tra Độ sai lệch trục so với thiết kế không vượt 1cm 100 m chiều dài tuyến Chuyên chở, bảo quản, nâng dựng cọc vào vị trí hạ cọc phải tuân thủ biện pháp chống hư hại cọc Khi chuyên chở cọc bê tông cốt thép(BTCT) xếp xuống bãi tập kết phải có hệ kê gỗ phía móc cẩu Nghiêm cấm việc lăn kéo cọc BTCT dây 3.5 Công tác chuẩn bị 3.5.1 Nhà thầu vào hồ sơ thiết kế, yêu cầu Chủ đầu tư điều kiện môi trường cụ thể để lập biện pháp thi cơng cọc nên lưu ý làm rõ điều sau: a) công nghệ thi công đóng/ ép; b) thiết bị dự định chọn; c) kế hoạch đảm bảo chất lượng, nêu rõ trình tự hạ cọc dựa theo điều kiện đất nền, cách bố trí đài cọc, số lượng cọc đài, phương pháp kiểm tra độ thẳng đứng, kiểm tra mối hàn, cách đo độ chối, biện pháp an toàn đảm bảo vệ sinh môi trường ; d) dự kiến cố cách xử lý; e) tiến độ thi công 3.5.2 Trước thi công hạ cọc cần tiến hành công tác chuẩn bị sau đây: a) nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn, chiều dày, nằm đặc trưng lý chúng; b) thăm dò khả có chướng ngại đất để có biện pháp loại bỏ chúng, có mặt cơng trình ngầm cơng trình lân cận để có biện pháp phòng ngừa ảnh hưởng xấu đến chúng; c) 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 cơng trình có sẵn; d) nghiệm thu mặt thi công; e) lập lưới trắc đạc định vị trục móng toạ độ cọc cần thi công mặt bằng; f) kiểm tra chứng xuất xưởng cọc; g) kiểm tra kích thước thực tế cọc; h) chuyên chở xếp cọc mặt thi công; i) đánh dấu chia đoạn lên thân cọc theo chiều dài cọc; k) tổ hợp đoạn cọc mặt đất thành cọc theo thiết kế; l) đặt máy trắc đạc để theo dõi độ thẳng đứng cọc đo độ chối cọc 3.6 Hàn nối đoạn cọc 3.6.1 Chỉ bắt đầu hàn nối đoạn cọc khi: - kích thước mã với thiết kế; - trục đoạn cọc kiểm tra độ thẳng đứng theo hai phương vng góc với nhau; - bề mặt đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với 3.6.2 Đường hàn mối nối cọc phải đảm bảo quy định thiết kế chịu lực, khơng có khuyết tật sau đây: - kích thước đường hàn sai lệch so với thiết kế; - chiều cao chiều rộng mối hàn không đồng đều; - đường hàn không thẳng, bề mặt mối hàn bị rỗ, khơng ngấu, q nhiệt, có chảy loang, lẫn xỉ, bị nứt 3.6.3 Chỉ tiếp tục hạ cọc kiểm tra mối nối hàn khơng có khuyết tật Vật liệu cọc 4.1 Cọc bê tông cốt thép 4.1.1 Cọc bê tơng cốt thép cọc rỗng, tiết diện vành khuyên ( đúc ly tâm) cọc đặc, tiết diện đa giác vuông ( đúc ván khuôn thông thường) Bê tông cọc phải đảm bảo mác thiết kế, cọc nghiệm thu theo tiêu chuẩn TCVN 4453 : 1995 4.1.2 Kiểm tra cọc nơi sản xuất gồm khâu sau đây: a) Vật liệu : - chứng xuất xưởng cốt thép, xi măng; kết thí nghiệm kiểm tra mẫu thép, cốt liệu cát, đá(sỏi), xi măng, nước theo tiêu chuẩn hành; - cấp phối bê tơng; - kết thí nghiệm mẫu bê tơng; - đường kính cốt thép chịu lực; - đường kính, bước cốt đai; - lưới thép tăng cường vành thép bó đầu cọc; - mối hàn cốt thép chủ vào vành thép; - đồng lớp bê tơng bảo vệ; b) kích thước hình học : - cân xứng cốt thép tiết diện cọc; - kích thước tiết diện cọc; - độ vng góc tiết diện đầu cọc với trục; - độ chụm đặn mũi cọc; 4.1.3 Không dùng đoạn cọc có độ sai lệch kích thước vượt quy định bảng 1, đoạn cọc có vết nứt rộng 0.2 mm Độ sâu vết nứt góc khơng q 10 mm, tổng diện tích lẹm, sứt góc rỗ tổ ong khơng q 5% tổng diện tích bề mặt cọc khơng q tập trung TT 1 10 11 12 13 14 15 4.2 Bảng 1- Độ sai lệch cho phép kích thước cọc Kích thước cấu tạo Độ sai lệch cho phép Chiều dài đoạn cọc, m ≤ 10 ± 30 mm Kích thước cạnh (đường kính ngồi) tiết diện + mm cọc đặc (hoặc rỗng giữa) Chiều dài mũi cọc ± 30 mm Độ cong cọc (lồi lõm) 10 mm Độ võng đoạn cọc 1/100 chiều dài đốt cọc Độ lệch mũi cọc khỏi tâm 10 mm Góc nghiêng mặt đầu cọc với mặt phẳng thẳng góc trục cọc: - cọc tiết diện đa giác nghiêng 1% - cọc tròn nghiêng 0.5% Khoảng cách từ tâm móc treo đến đầu đoạn cọc ± 50 mm Độ lệch móc treo so với trục cọc 20 mm Chiều dày lớp bê tông bảo vệ ± mm Bước cốt thép xoắn cốt thép đai ± 10 mm Khoảng cách cốt thép chủ ± 10 mm Đường kính cọc rỗng ± mm Chiều dày thành lỗ ± mm Kích thước lỗ rỗng so với tim cọc ± mm Cọc thép 4.2.1 Cọc thép thường chế tạo từ thép ống thép hình cán nóng Chiều dài đoạn cọc chọn theo kích thước khơng gian thi cơng kích thước lực thiết bị hạ cọc 4.2.2 Mặt đầu đoạn cọc phải phẳng vng góc với trục cọc, độ nghiêng không 1% 4.2.3 Chiều dày cọc thép lấy theo quy định thiết kế thường chiều dày chịu lực theo tính tốn cộng với chiều dày chịu ăn mòn 4.2.4 Trong trường hợp cần thiết thực lớp bảo vệ phun vữa xi măng mác cao, chất dẻo phương pháp điện hoá 4.2.5 Các đoạn cọc thép nối hàn, chiều cao chiều dài đường hàn phải tuân theo thiết kế Hạ cọc búa đóng búa rung 5.1 Tuỳ theo lực trang thiết bị có, điều kiện địa chất cơng trình, quy định Thiết kế chiều sâu hạ cọc độ chối quy định Nhà thầu lựa chọn thiết bị hạ cọc phù hợp Nguyên tắc lựa chọn búa sau: a) có đủ lượng để hạ cọc đến chiều sâu thiết kế với độ chối quy định thiết kế, xuyên qua lớp đất dày kể tầng kẹp cứng; b) gây nên ứng suất động không lớn ứng suất động cho phép cọc để hạn chế khả gây nứt cọc; c) tổng số nhát đập tổng thời gian hạ cọc liên tục không vượt giá trị khống chế thiết kế để ngăn ngừa tượng cọc bị mỏi; d) độ chối cọc khơng nên q nhỏ làm hỏng đầu búa 5.2 Lựa chọn búa đóng cọc theo khả chịu tải cọc thiết kế trọng lượng cọc Năng lượng cần thiết tối thiểu nhát búa đập E xác định theo công thức: E = 1.75 a P (1) đó: E - Năng lượng đập búa, kGm; a - hệ số 25 kG.m/tấn P - khả chịu tải cọc, tấn, quy định thiết kế Loại búa chọn với lượng nhát đập Ett phải thoả mãn điều kiện: Qn + q ≤ k (2) E tt đó: k - hệ số quy định bảng 2; Qn - trọng lượng toàn phần búa, kG; q - trọng lượng cọc (gồm trọng lượng mũ đệm đầu cọc), kG Đối với búa đi-ê-zen, giá trị tính toán lượng đập lấy bằng: búa ống Ett = 0.9 QH búa cần Ett = 0.4 QH Q - trọng lượng phần đập búa, kG; H - chiều cao rơi thực tế phần đập búa đóng giai đoạn cuối, búa ống H= 2.8 m; búa cần có trọng lượng phần đập 1250, 1800 2500 kG H tương ứng 1.7; 2.2 m Bảng 2- Hệ số chọn búa đóng Loại búa Búa đi-ê-zen kiểu ống song động Búa đơn động đi-ê-zen kiểu cần Búa treo Hệ số k Chú thích: Khi hạ cọc phương pháp xói nước hệ số nói tăng thêm 1.5 5.3 Khi cần phải đóng xuyên qua lớp đất chặt nên dùng búa có lượng đập lớn trị số tính tốn theo cơng thức (1) (2), dùng biện pháp khoan dẫn trước đóng biện pháp xói nước Khi chọn búa để đóng cọc xiên nên tăng lượng đập tính theo cơng thức (1) với hệ số k1 cho bảng Bảng 3- Hệ số chọn búa đóng cọc xiên 5.4 Độ nghiêng cọc Hệ số k1 1.1 5:1 1.15 4:1 1.25 3:1 1.4 2:1 1.7 1:1 Loại búa rung hạ cọc chọn theo tỷ số K0 / Qt tuỳ thuộc vào điều kiện đất chiều sâu hạ cọc K0 - mô men lệch tâm, T.cm; Qt - trọng lượng toàn phần gồm trọng lượng cọc, búa rung đệm đầu cọc, Giá trị tỷ số dùng búa rung với tốc độ quay bánh lệch tâm 300÷500 vòng/ phút khơng nhỏ trị số cho bảng Bảng -Tỷ số K0 / Qt Tính chất đất mà cọc xuyên qua Phương pháp hạ K0/Qt độ sâu hạ cọc < 15 m >15 m Cát no nước, bùn, sét dẻo Khơng xói nước lấy đất khỏi cọc mềm dẻo chảy Cát ẩm, đất sét, sét dẻo Xói nước tuần hồn lấy đất khỏi lòng cọc ống mềm, cứng Sét cứng, nửa cứng, cát, Xói nước lấy đất khỏi lòng cọc thấp mũi sỏi, sạn cọc 0.80 1.0 1.10 1.30 1.30 1.60 Chú thích: Khi chọn búa rung để hạ cọc ống có đường kính lớn 1.2 m nên ưu tiên cho máy có lỗ để đưa đất từ lòng cọc ống ngồi mà khơng phải tháo lắp máy Trong trường hợp cần rung hạ cọc đường kính lớn nên dùng hai búa rung ghép đôi đồng đế trung chuyển; giá trị K0 Qt phải tổng tiêu tương ứng hai búa rung 5.5 Khi rung hạ cọc tròn rỗng cọc dạng cần có biện pháp chống khả xuất vết nứt hư hỏng cọc: -để tránh tăng áp suất khơng khí lòng cọc đậy khít nên dùng chụp đầu cọc có lỗ hổng có tổng diện tích khơng 0.5% diện tích tiết diện ngang cọc; -để tránh sinh áp lực thuỷ động nguy hiểm nước đất lòng cọc gây nứt rạn cọc-ống BTCT phải có biện pháp hút nước truyền khơng khí Để dự báo trước hư hỏng xảy rung hạ cọc- ống nên dùng thiết bị đo gia tốc, trường hợp khơng có thiết bị tiến hành quan sát mức độ tiêu tán cơng suất búa ( điện năng) biên độ giao động cọc Nếu thấy công suất búa biên độ giao động cọc tăng, liên kết búa rung đầu cọc khít mà tốc độ hạ cọc lại bị giảm chứng tỏ mũi cọc gặp chướng ngại; cần dừng máy, tìm cách loại bỏ chướng ngại cách lấy đất lòng cọc bơm rửa đáy cọc Khi rung hạ cọc cát cát giai đoạn cuối nên giảm tần số rung cọc khoảng 7÷10 phút độ sâu thiết kế để làm chặt đất lòng xung quanh cọc 5.6 Khi rung hạ cọc bình thường tức thông số búa rung ổn định, cọc khơng gặp chướng ngại theo tăng tiến chiều sâu, tốc độ hạ cọc, biên độ giao động công suất máy bị giảm ma sát bên cọc tăng dần Để tăng chiều sâu hạ cọc nên tăng công suất động công suất thiết kế Khi tốc độ hạ cọc giảm tới 2-5 cm/ phút biên độ giao động khoảng 5mm cọc khó xuống tiếp; cần phải tiến hành xói nước lấy đất lòng cọc với việc chạy hết cơng suất động 5.7 Khi đóng cọc búa phải dùng mũ cọc đệm gỗ phù hợp với tiết diện ngang cọc Các khe hở mặt bên cọc thành mũ cọc bên không nên vượt cm 5.8 5.9 5.10 5.11 Cần phải siết chặt cứng búa rung hạ cọc với cọc Khi nối đoạn cọc tròn rỗng cọc -ống phải đảm bảo độ đồng tâm chúng Khi cần thiết phải dùng gá cố định thiết bị dẫn hướng để tăng độ xác Khi thi công cọc vùng sông nước nên tiến hành sóng khơng cao cấp Các phương tiện cần neo giữ chắn Trong trình hạ cọc cần ghi chép nhật ký theo mẫu in sẵn (có thể xem phụ lục A) Đóng 5÷20 cọc điểm khác khu vực xây dựng phải tiến hành cẩn thận có ghi chép số nhát búa cho mét chiều sâu lấy độ chối cho loạt búa cuối Nhà thầu nên dùng thí nghiệm phân tích sóng ứng suất cọc( PDA) để kiểm tra việc lựa chọn búa khả đóng búa điều kiện xác định( đất nền, búa, cọc ) Vào cuối q trình đóng cọc độ chối gần đạt tới trị số thiết kế việc đóng cọc búa đơn động phải tiến hành nhát dể theo dõi độ chối cho nhát; đóng búa song động cần phải đo độ lún cọc, tần số đập búa áp lực cho phút; dùng búa di-ê-zen độ chối xác định từ trị trung bình loạt 10 nhát sau Cọc khơng đạt độ chối thiết kế cần phải đóng bù để kiểm tra sau “ nghỉ” theo quy định Trong truờng hợp độ chối đóng kiểm tra lớn độ chối thiết kế Tư vấn Thiết kế nên cho tiến hành thử tĩnh cọc hiệu chỉnh lại phần tồn thiết kế móng cọc Trong giai đoạn đầu đóng cọc búa đơn động nên ghi số nhát búa độ cao rơi búa trung bình để cọc 1m; dùng búa ghi áp lực trung bình thời gian để cọc 1m tần số nhát đập phút Độ chối phải đo với độ xác tới 1mm Độ chối kiểm tra đo cho loạt búa cuối Đối với búa đơn búa điê-zen loạt 10 nhát; búa loạt số nhát búa thời gian phút; búa rung loạt thời gian búa làm việc phút Thời gian “nghỉ” cọc trước đóng kiểm tra phụ thuộc vào tính chất lớp đất xung quanh mũi cọc không nhỏ hơn: a) ngày đóng qua đất cát; b) ngày đóng qua đất sét Trong trường hợp thi công thay đổi thông số búa cọc dẫn thiết kế độ chối dư, e, lúc đóng đóng kiểm tra phải thoả mãn điều kiện: Phụ lục B (tham khảo) ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Hư hỏng cọc bê tơng cốt thép đóng Khi đóng cọc bê tơng cốt thép xảy hư hỏng sau có liên quan tới cơng nghệ đóng: - rạn nứt sứt mẻ đầu cọc; - có khe nứt dọc đoạn thân cọc, thường có nhiều đoạn đầu cọc; - khe nứt ngang thường vùng đầu 1/ thân cọc; - khe nứt ngang, chuyển thành khe nứt xiên 450 phần cọc mặt đất Nguyên nhân hư hỏng dạng thứ thường tập trung ứng suất cục nhát đập búa khơng tâm, giảm xung mũ cọc không đạt yêu cầu gây Cho nên thi công đóng cọc cần thường xuyên kiểm tra độ đồng trục cọc, mũ cọc búa, trạng thái đệm giảm xung mũ cọc đặc biệt độ vng góc mặt phẳng đệm mặt phẳng đầu cọc so với trục cọc; độ đồng vật liệu đệm độ khe hở hệ động với cần búa Sự xuất vết nứt dọc thân cọc có quan hệ với gia tăng chung ứng suất vượt sức bền chịu nén động bê tông cọc tác dụng tải trọng lặp Hư hỏng chiều cao rơi búa lớn đệm giảm xung cứng Nguyên nhân khác mũi cọc gặp đất cứng chướng ngại rắn Khi tạo sóng nén phản hồi cộng vào với sóng nén trực diện làm tăng ứng suất nén thân cọc Ngăn ngừa hư hỏng cách giảm chiều cao rơi búa thay đệm có độ đàn hồi lớn Thường hay dùng cách thay vật liệu đệm cách ảnh hưởng tới độ chối nhát búa ứng suất nén lớn cọc đóng xác định theo phương pháp trình bày phụ lục Khi độ chối cọc bị giảm nhiều (nhỏ 0.2 cm) dùng biện pháp trên, mà cần phải hạ cọc tới độ sâu thiết kế, nên chuyển đổi dùng búa nặng tìm cách giảm sức kháng đất ( khoan dẫn, xói nước v.v) Một nguyên nhân gây nứt ngang thân cọc bị uốn mũi cọc bị lệch khỏi hướng xuất phát gặp chướng ngại cần búa bị lệch, bị lắc Nếu cần búa bị lệch ngun nhân máy chủ đứng lún không Hiện diện mô men uốn, quan hệ với độ lệch cọc búa đóng so với vị trí ban đầu dễ dàng nhận cọc bị xơ phía sau nâng búa mũ cọc Cho nên đóng cọc cần phải theo dõi độ thẳng đứng cọc theo hai phương vng góc máy trắc đạc Nguyên nhân khác gây vết nứt ngang sóng kéo, hình thành cọc bắt đầu đóng, mũi cọc xuyên đất yếu dùng xói nước, khoan dẫn Sức kháng đất bị yếu biểu qua độ chối có trị số lớn, khơng cho phép xuất vết nứt ngang cần phải khống chế độ chối lớn thời gian đóng cọc BTCT theo độ dài sau: đến 10 m ÷ cm 10 ÷ 15 m ÷ cm 15 ÷ 20 m ÷ cm 20 m ÷ cm Khi độ chối lớn trị sốnêu cần giảm chiều cao rơi búa dùng vật liệu đệm cứng ứng suất kéo lớn cọc đóng xác định theo phương pháp trình bày phụ lục C Vết nứt xiên ( thường với góc gần 450) thường xuất nội lực xoắn gây mũ cọc cọc bị xoay, tác dụng đồng thời lực kéo xoắn Dấu hiệu tác dụng mô men xoắn độ xoay đầu cọc so với vị trí ban đầu khị nâng búa mũ cọc có vết tì góc cọc vào đệm gỗ Khi cần phải xoay cần búa, dùng mũ cọc có cấu tạo không cản trở cọc xoay quanh trục, chuyển sang cọc tròn Phụ lục C (tham khảo) ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Xác định ứng suất động cọc BTCT đóng Theo quy phạm Liên xơ Lời giải trình bày dựa lý thuyết sóng nhát đập KanshinPlutalov- Smidth giản lược Thực chất phương pháp sau Cọc chia thành nhiều phần tử cứng, nối với liên kết kể đến đặc trưng biến dạng vật liệu cọc Đầu búa, sabô, mũ cọc xem phần tử hệ Đệm gỗ giảm xung mang tính đàn- nhớt, đất xung quanh cọc mũi cọc có tính đànnhớt dẻo Đối với phần tử hệ quy ước người ta thành lập hệ phương trình mơ tả trạng thái phần tử khoảng thời gian ngắn t, đủ để xem tác động phần tử kề bên mơi trường đất bên ngồi lên phần tử xét tốc độ dịch chuyển cố định Bằng cách giải lặp phương trình cho phần tử xác định nội lực biên suy ứng suất thời điểm chu trình nhát đập Hiện có nhiều cơng trình nghiên cứu lý thuyết truyền sóng cơng bố hội nghị quốc tế Tuy nhiên cách tính ứng suất động cách tra bảng tác giả Liên Xô áp dụng cho cơng tác đóng cọc Trị số ứng suất động nén, kéo lớn thân cọc BTCT, bố trí cốt thép dọc đến 0.05, búa ống đi- ê-zen búa đơn động gây tính theo cơng thức: σn,k = K K1 K2 K3 K4, (C1) đó: σn,k - ứng suất nén, kéo thân cọc, kG / cm ; K - hệ số tin cậy lấy 1.1 cho ứng suất nén 1.3 cho ứng suất kéo; K1 - hệ số, phụ thuộc vào tỷ số trọng lượng phần đập búa diện tích tiết diện ( netto) cọc, kG / cm2; K2 - hệ số, phụ thuộc vào chiều cao rơi tính tốn phần đập búa, H; K3 - hệ số, phụ thuộc vào độ cứng vật liệu đệm mũ cọc; K4 - hệ số, phụ thuộc vào chiều dài L cọc, cường độ tiêu chuẩn, Rn, đất mũi cọc, tính theo tiêu cường độ đất nền, theo bảng A1 “ Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc”; Trị số hệ số K1, K2, K3, K4 cho búa đi-ê-zen kiểu ống cho bảng C1 ÷ C4, cho búa đơn động bảng C5 ÷ C8 dạng phân số, tử số dùng tính ứng suất nén, mẫu số dùng tính ứng suất kéo Bảng C1- Hệ số K1 Q/F, kG/ cm2 0.8 131 ⎯⎯ 73 K1,kG/ cm2 148 ⎯⎯ 65 1.2 161 ⎯⎯ 58 1.4 170 ⎯⎯ 51 1.6 178 ⎯⎯ 45 1.8 186 ⎯⎯ 39 2.8 215 ⎯⎯ 16 220 ⎯⎯ 13 Bảng C1- Hệ số K1 (tiếp theo) Q/F, kG/ cm2 193 ⎯⎯ 33 K1,kG/ cm2 2.2 199 ⎯⎯ 28 2.4 205 ⎯⎯ 23 2.6 210 ⎯⎯ 19 Bảng C2- Hệ số K2 ChiỊu cao r¬i H, cm 150 175 200 225 250 275 300 K2 0.58 ⎯⎯ 0.35 0.76 ⎯⎯ 0.45 0.84 ⎯⎯ 0.55 0.92 ⎯⎯ 0.75 1.00 ⎯⎯ 1.00 1.08 ⎯⎯ 1.25 1.16 ⎯⎯ 1.55 Bảng C3- Hệ số K3 Độ cứng đệm Kp, kg/ cm2 K3 50 0.58 ⎯⎯ 0.20 100 0.78 ⎯⎯ 0.40 150 0.87 ⎯⎯ 0.60 200 0.94 ⎯⎯ 0.80 300 1.05 ⎯⎯ 1.16 400 1.14 ⎯⎯ 1.36 500 1.22 ⎯⎯ 1.50 1000 1.52 ⎯⎯ 1100 1.57 ⎯⎯ 1200 1.62 ⎯⎯ Bảng C3- Hệ số K3 (tiếp theo) Độ cứng đệm Kp, kg/ cm2 K3 600 1.29 ⎯⎯ 700 1.35 ⎯⎯ 800 1.41 ⎯⎯ 900 1.47 ⎯⎯ 1.60 1.67 1.72 1.76 1.80 1.83 1.85 Bảng C4-Hệ số K4 Hệ số K4 ứng với cường độ tiêu chuẩn đất mũi cọc Rn, T/m2 Chiều dài cọc, L, m 25 20 16 12 1100 800 600 400 250 150 100 50 1.03 ⎯⎯ 0.44 1.02 ⎯⎯ 0.40 1.01 ⎯⎯ 0.35 0.99 ⎯⎯ 0.30 0.98 ⎯⎯ 0.20 1.03 ⎯⎯⎯ 0.66 1.01 ⎯⎯⎯ 0.60 1.00 ⎯⎯⎯ 0.53 0.99 ⎯⎯⎯ 0.44 0.97 ⎯⎯⎯ 0.30 1.02 ⎯⎯⎯ 0.88 1.01 ⎯⎯⎯ 0.80 1.00 ⎯⎯⎯ 0.70 0.98 ⎯⎯⎯ 0.59 0.96 ⎯⎯⎯ 0.40 1.02 ⎯⎯⎯ 1.10 1.00 ⎯⎯⎯ 1.00 0.99 ⎯⎯⎯ 0.88 0.97 ⎯⎯⎯ 0.74 0.95 ⎯⎯⎯ 0.50 1.01 ⎯⎯⎯ 1.37 1.00 ⎯⎯⎯ 1.25 0.98 ⎯⎯⎯ 1.10 0.96 ⎯⎯⎯ 0.93 0.93 ⎯⎯⎯ 0.63 1.01 ⎯⎯⎯ 1.65 0.99 ⎯⎯⎯ 1.50 0.97 ⎯⎯⎯ 1.32 0.94 ⎯⎯⎯ 1.11 0.92 ⎯⎯⎯ 0.75 1.00 ⎯⎯⎯ 1.93 0.98 ⎯⎯⎯ 1.75 0.96 ⎯⎯⎯ 1.54 0.92 ⎯⎯⎯ 1.29 0.88 ⎯⎯⎯ 0.88 1.00 ⎯⎯ 2.58 0.98 ⎯⎯ 2.25 0.95 ⎯⎯ 2.00 0.91 ⎯⎯ 1.70 0.86 ⎯⎯ 1.30 4.0 196 ⎯⎯ 22 4.5 203 ⎯⎯ 18 5.0 209 ⎯⎯ 15 Bảng C5- Hệ số K1 Q/F, kG/ cm2 K1, kG/ cm2 1.5 140 ⎯⎯ 82 2.0 155 ⎯⎯ 64 2.5 165 ⎯⎯ 48 3.0 177 ⎯⎯ 36 3.5 185 ⎯⎯ 28 Bng C6- H s K2 Chiều cao rơi H, cm K2 20 40 60 80 100 120 0.55 ⎯⎯ 0.47 0.71 ⎯⎯ 0.67 0.87 ⎯⎯ 0.84 1.00 ⎯⎯ 1.00 1.12 ⎯⎯ 1.14 1.23 ⎯⎯ 1.27 Bảng C7- Hệ s K3 Độ cứng đệm Kp, kg/ cm2 K3 50 0.50 ⎯⎯ 0.47 100 0.78 ⎯⎯ 0.40 150 0.87 ⎯⎯ 0.60 200 0.94 ⎯⎯ 0.80 300 1.05 ⎯⎯ 1.21 400 1.14 ⎯⎯ 1.48 500 1.20 ⎯⎯ 1.65 Bỏng C7- Hệ s K3 (tip theo) Độ cứng đệm Kp, kg/ cm2 K3 600 1.32 ⎯⎯ 1.76 700 1.40 ⎯⎯ 1.84 800 1.48 ⎯⎯ 1.90 900 1.56 ⎯⎯ 1.95 1000 1.64 ⎯⎯ 2.00 1100 1.72 ⎯⎯ 2.04 1200 1.79 ⎯⎯ 2.08 Bảng C8- Hệ số K4 Chiề Hệ số K4 ứng với cường độ tiêu chuẩn đất mũi cọc Rn, T/m2 800 600 400 250 150 100 u dài 1100 cọc L, m 1.02 1.02 1.01 1.03 1.03 1.01 1.04 25 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯ 1.56 1.30 2.03 1.04 0.78 1.82 0.52 1.01 1.01 1.00 1.02 1.02 1.01 1.03 20 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯ 1.41 1.17 1.87 0.94 0.70 1.64 0.47 1.00 1.00 0.99 1.01 1.02 1.00 1.02 16 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯ 1.00 1.60 0.80 0.60 1.40 0.40 1.20 0.96 0.97 0.98 0.97 0.99 1.00 0.97 12 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯ 1.18 0.74 0.59 1.03 0.44 0.30 0.89 0.92 0.93 0.94 0.93 0.95 0.96 0.93 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯ 0.64 0.40 0.32 0.56 0.24 0.16 0.48 50 1.01 ⎯⎯ 2.40 1.00 ⎯⎯ 2.20 0.99 ⎯⎯ 1.90 0.96 ⎯⎯ 1.50 0.92 ⎯⎯ 0.90 Chú thích: Để xác định ứng suất nén lớn đóng búa đi-ê-zen cần theo cơng thức (1) riêng hệ số K lấy 1, hệ số khác bảng C1 ÷ C4; Các giá trị trung gian hệ số bảng C1÷C8 lấy theo chia khoảng; Tổn thất lượng kết cấu búa lấy 15% cho búa ống 10% cho búa đơn động Với tổn thất phạm vi nêu trị số chiều cao rơi búa tính tốn, H, bảng C2 C6 trùng với chiều cao rơi thực tế Khi tổn thất khác giá trị nêu chiều cao rơi búa tính tốn thực tế có quan hệ sau: m' H = H1 (C2) m H H1 - chiều cao rơi búa tính tốn thực tế; m’- hệ số tổn thất lượng thực tế, búa đi-ê-zen ống lấy 0.8 ÷ 0.9, búa lấy 0.7 ÷ 0.9 m- hệ số tổn thất lượng tính tốn, búa đi-ê-zen ống lấy 0.85, búa lấy 0.9 Độ cứng đệm Kp tính theo cơng thức: E tt Kp = (C3) K nlb Ett - mô đun đàn hồi tính tốn vật liệu đệm, kG/cm2, lấy theo bảng C9 phụ thuộc vào ứng suất nén cho trước lớn σ cọc Nếu tính theo công thức (1) ứng suất σn chênh với σ q 10% phải tra bảng tính lại; Kn - hệ số nén chặt vật liệu đệm, lấy theo bảng C9; lb - chiều dày ban đầu đệm trước nén, cm Độ cứng đệm nhiều lớp xác định theo công thức: 1 1 = + + + K p K p1 K p K pn (C4) Bảng C9- Mô đun đàn hồi đệm mũ cọc TT Vật liệu đệm Gỗ thông loại thớ Hệ số nén Kpn 0.40 Mô đun Ett, kG/cm2 ứng với ứng suất σ, kG/ cm2 cho trước là: 50 100 150 200 250 900 1700 2500 3200 3600 Gỗ sồi thớ vng góc với hướng nén Ván ép Cao su chịu nhiệt có độ xốp, %: 10 15 20 25 0.60 2600 3400 4100 4600 4800 0.70 2800 3800 4100 4600 4800 1 1 1100 800 600 500 2300 1800 1500 1300 3200 2600 2300 2000 3700 3200 2900 2700 3900 3500 3200 3000 Trong trường hợp cần thiết dùng cơng htức (1) để giải tốn ngược Thí dụ tính toán Cọc BTCT tiết diện 40 x 40 cm, dài 16 m đóng búa D35 vào đất sét dẻo cứng(IL = 0.4) đến độ sâu 15m Vật liệu đệm mũ cọc ván xẻ thớ ngang hướng đóng Chiều dày ban đầu trước nén 20 cm Số nhát búa cho phép trước đổi đệm 1000 Xác định ứng suất nén lớn đầu cọc ứng suất kéo lớn thân cọc lúc khởi đầu đóng với chiều cao rơi búa 170 cm; tính ứng suất nén lớn đầu cọc kết thúc với chiều cao rơi 220 cm Trọng lượng phần đập búa 3500 kG Tổng trọng lượng búa 7200 kG, trọng lượng mũ cọc 500kG, tổn thất lượng búa 15% Tính thông số cần thiết Q / F = 3500 / 40 / 40 = 2.2 kG / cm2 Lúc khởi đầu đóng, sức kháng đất mũi cọc tổng trọng lượng búa, mũ cọc cọc chia cho diện tích tiết diện cọc: Rn0 = (7.2 +0.5 +6.4) / 0.16 = 90 T/ m Khi kết thúc đóng, sức kháng đất mũi cọc( tra bảng A1 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc) Rn15 = 280 T/ m2 Tính ứng suất nén lớn đầu cọc đóng Theo bảng tính K1 = 199 Theo bảng 2, với H = 170 cm, tính K2 = 0.71 Giả sử ứng suất nén σ = 150 kG/cm2, tính độ cứng đệm ván xẻ theo công thức (3) : Kp = 2500 / 0.4 / 20 = 312 kG/ cm3 Theo bảng tính K3 = 1.06 Theo bảng tính K4 = 0.96 Theo cơng thức (1) ta có ứng suất nén lớn đầu cọc đóng là: σn = 1.10 x 199 x 0.71 x 1.06 x 0.96 = 158 kG/ cm2 Trị số so với trị số tạm tính σ = 150 kG/cm2 khơng chênh đáng kể , nên lấy ứng suất nén σn = 158 kG/cm2 Tính ứng suất kéo lớn đầu cọc đóng Theo bảng tính K1 = 28 Theo bảng 2, với H = 170 cm, tính K2 = 0.71 Theo bảng 9, với ứng suất nén σ = σn = 158 kG/cm2, mô đun đàn hồi tính tốn đệm 2610 kG/ cm2; tính độ cứng đệm ván xẻ theo công thức (3) : Kp = 2610 / 0.4 / 20 = 326 kG/ cm3 Theo bảng tính K3 = 1.21 Theo bảng tính K4 = 1.63 Theo cơng thức (1) ta có ứng suất kéo lớn thân cọc đóng là: σk = 1.3 x 28 x 0.43 x 1.21 x 1.63 = 31 kG/ cm2 Tính ứng suất nén lớn đầu cọc kết thúc Theo bảng tính K1 = 199 Theo bảng 2, với H = 220 cm, tính K2 = 0.90 Giả thiết ứng suất nén lớn 200 kG/ cm2, theo bảng mô đun đàn hồi gỗ 3200 kg /cm2; tính độ cứng đệm ván xẻ theo công thức (3) : Kp = 3200 / 0.4 / 20 = 400 kG/ cm3 Theo bảng tính K3 = 1.14 Theo bảng vói L = 16 m, Rn15 = 280 T/ m2 tính K4 = 1.0 Theo cơng thức (1) ta có ứng suất nén lớn đầu cọc là: σn = 1.1 x 199 x 0.9 x 1.14 x 1.0 = 222 kG/ cm2 Trị số so với trị số tạm tính σ = 200 kG/cm2 chênh đáng kể , nên tính lại với σn = 222 kG/cm2, mô đun đàn hồi 3640 kG/ cm2 độ cứng đệm là: Kp = 3640 / 0.4 / 20 = 455 kG/ cm3 Theo bảng tính K3 = 1.14 Theo cơng thức (1) ta có ứng suất nén lớn đầu cọc là: σn = 1.1 x 199 x 0.9 x 1.18 x 1.0 = 232 kG/ cm2 C.2 Theo Broms B.B ứng suất nén lớn xác định theo công thức: σn = α ⎛ ⎜ + Fc ⎜ Fh ⎝ eE E ec γ c E eh γ h đây: σn = ứng suất nén lớn cọc (kG/cm2); ep γ pH ⎞⎛ F ⎟⎜ + p ⎟⎜ Fc ⎠⎝ E ep γ p ⎞⎟ E ec γ c ⎟⎠ H = độ cao rơi búa, cm; α = 0.6 búa rơi tự do; α = búa điêzen; e = hệ số hiệu suất búa- cọc, e = 0.6 cho búa rơi tự e = 0.8 cho búa điêzen; F = diện tích tiết diện, cm2; Ee = mô đun đàn hồi, kG/cm2; γ = trọng lượng đơn vị, kG/cm3; ký hiệu h, c, p chân Ee , γ, F tương ứng cho búa(hammer), đệm cọc(cushion) cọc(pile) ứng suất kéo cọc BTCT thường dao động khoảng 30 ÷ 40% σn Nên thiết kế chống nứt kéo ba cấp ứng suất kéo 50, 55 60 kG/cm2 Phụ lục D (tham khảo) ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Cấu tạo mũ cọc Mũ cọc có vai trò quan trọng cơng tác thi cơng cọc đóng, vừa đảm bảo cho cọc khơng bị nứt, vỡ, mà giữ cho sabơ búa không bị hư hại Thông thường sở sản xuất búa cung cấp đồng giàn búa loại mũ cọc tương ứng Tuy nhiên, điều kiện nước ta chưa chế tạo dàn búa, thay mũ cọc chế sẵn cách tự gia công hàn Phụ lục giới thiệu thành phần cấu tạo mũ cọc để gia công mũ cọc cần thiết Khi đóng cọc búa đơn động búa đi-ê-zen kiểu ống nên dùng mũ cọc dạng chữ H đúc hàn có khoang khoang Khi đóng cọc búa đi-êzen kiểu cần búa song động dùng mũ cọc dạng chữ U có khoang dưới( xem hình vẽ) Mũ cọc phải có lỗ tai vòng treo để ngoắc vào đầu búa tư thẳng đứng cáp Khoang thường có dạng hình tròn sâu 100 ÷150 mm cho búa 200÷300 mm cho búa đi-ê-zen Khoang chứa giảm chấn để giảm tải trọng động lên búa lên mũ cọc Đường kính khoang thường rộng đường kính sabơ búa khoảng 10 ÷ 15 mm khơng nhỏ kích cỡ ngồi búa Giảm chấn thường làm từ loại gỗ cứng (sồi, thông, sến, táu, lát ) cắt dọc thớ, đặt vng góc chuẩn với trục Bề dày giảm chấn phụ thuộc vào trọng lượng phần đập búa; với búa đi-ê-zen kiểu ống có trọng lượng phần đập 1250, 1800, 2500, 3500, 5000 kG chiều dày đệm khơng nhỏ tương ứng 150, 200, 200, 250, 300 mm; với búa khơng nhỏ 250 ÷ 300 mm Nghiêm cấm việc dùng giảm chấn bị giập nát, xảy nhát đập trực tiếp búa vào mũ thép Kích cỡ khoang mũ cọc thường rộng kích thước tiết diện coc cm Chiều sâu khoang khoảng 500 - 600 mm Tấm giảm chấn làm từ vật liệu khác nhau( xem bảng phụ lục 8) Bề dày đệm đóng cọc bê tơng cốt thép phụ thuộc vào vật liệu đệm, tính kỹ thuật búa cọc, đặc điểm đất xác định nhờ tính tốn (xem phụ lục C) a) b) Sơ đồ mũ cọc 6 7 c) d) 10 c) Cho búa đơn động d) Để đóng cọc ống BTCT - Búa; - Khoang trên; - Giảm trấn trên; - Vành b) Cho búa §iezen kiĨu cÇn a) Cho bóa §iezen kiĨu èng 11 - V¸ch ngang; - Vành dới; - Giảm chấn dới; 8 - Khoang d−íi; - §ai; 10 - Lỗ đục giảm chấn dới đầu búa; 11 - Lâi nãn trơ Kích cỡ khoang mũ cọc thường rộng kích thước tiết diện coc cm Chiều sâu khoang khoảng 500 - 600 mm Tấm giảm chấn làm từ vật liệu khác nhau( xem bảng phụ lục C) Bề dày đệm đóng cọc bê tơng cốt thép phụ thuộc vào vật liệu đệm, tính kỹ thuật búa cọc, đặc điểm đất xác định nhờ tính tốn (xem phụ lục C) • Phụ lục E (tham khảo) ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Biểu ghi chi úng cc Lần đo: Ngi o: K thuật Nhà thầu: Tư vấn giám sát: Ví dụ: Biểu ghi độ chối cọc đóng Nhà máy xi măng Nghi Sơn ... = 0; q - trọng lượng cọc mũ cọc, T; q1 - trọng lượng cọc đệm, tấn; dùng búa rung q1 = 0; h - chiều cao cho búa đi-ê-zen h = 50cm, loại khác h = 0; Ω - diện tích mặt bên cọc, m2; n0 nσ - hệ số... cuối cùng), m; ef - hiệu suất học búa đóng cọc; số giá trị kiến nghị sau: - búa rơi tự điều khiển tự động, ef = 0.8 - búa đi-ê-zen, ef = 0.8 - búa rơi tự nâng cáp tời, ef = 0.4 - búa đơn động,...Lời nói đầu TCXDVN 286 : 2003 thay phần cho mục TCXD 79 : 1980 TCXDVN 286 : 2003 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Vụ Khoa học Công