Công tác cọc khoan nhồi

Công tác cọc khoan nhồi

1 Một số thuật ngữ và định nghĩa
- Cọc khoan nhồi: là loại cọc tiết diện tròn được thi công bằng cách
khoan tạo lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép.
- Dung dịch khoan : dung dịch gồm nước sạch và các hoá chất khác như
bentonite, polime ... có khả năng tạo màng cách nước giữa thành hố
khoan và đất xung quanh đồng thời giữ ổn định thành hố khoan.
- Thép gia cường: vòng thép tròn đặt phía trong cốt thép chủ của lồng thép để tăng độ cứng của lồng khi vận chuyển và lắp dựng.
- Con kê: phụ kiện bằng thép bản hoặc xi măng-cát (hình tròn) dùng định vị lồng thép trong lỗ khoan.
2. Công tác chuẩn bị
Để có đầy đủ số liệu cho thi công cọc đại trà, nhất là trong điều kiện
địa chất phức tạp, các công trình quan trọng, cọc chịu tải trọng lớn,
thời gian lắp dựng cốt thép, ống siêu âm và đổ bê tông một cọc kéo dài,
Nhà thầu nên tiến hành thí nghiệm việc giữ thành hố khoan, thi công các
cọc thử và tiến hành thí nghiệm cọc bằng tải trọng tĩnh, kiểm tra độ
toàn khối của bê tông cọc theo đề cương của Thiết kế hoặc tự đề xuất
trình chủ đầu tư phê duyệt.
Trước khi thi công cọc cần tiến hành kiểm tra mọi công tác chuẩn bị để
thi công cọc theo biện pháp thi công được duyệt, các công việc chuẩn bị
chính có thể như sau:
a) hiểu biết rõ điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn,
chiều dày, thế nằm và đặc trưng cơ lý của các lớp đất, kết quả quan
trắc mực nước ngầm; áp lực nước lỗ rỗng, tốc độ dòng chảy của nước
trong đất, khí độc hoặc khí dễ gây cháy nổ v.v
b) tìm hiểu khả năng có các chướng ngại dưới đất để có biện pháp loại
bỏ chúng; đề xuất phương án phòng ngừa ảnh hưởng xấu đến công trình lân
cận và công trình ngầm; nếu chưa có hồ sơ hiện trạng các công trình lân
cận và công trình ngầm Nhà thầu phải yêu cầu Chủ đầu tư tiến hành công
tác khảo sát, đo vẽ lập hồ sơ; biên bản lập với các chủ sở hữu các công
trình liền kề phải được các cơ quan có đủ thẩm quyền bảo lãnh.
Chú thích: Nhà thầu tham khảo hồ sơ do Chủ đầu tư cấp là chính, nếu còn thiếu thì bổ sung trong hồ sơ dự thầu.
c) kiểm tra vật liệu chính (thép, xi măng, vữa sét, phụ gia, cát, đá,
nước sạch...) , chứng chỉ chất lượng của nhà sản xuất, và kết quả thí
nghiệm kiểm định chất lượng;
d) thi công lưới trắc đạc định vị các trục móng và toạ độ các cọc cần thi công;
e) thi công các công trình phụ trợ, đường cấp điện, cấp thoát nước, hố
rửa xe; hệ thống tuần hoàn vữa sét (kho chứa, trạm trộn, bể lắng, đường
ống, máy bơm, máy tách cát..)
f) san ủi mặt bằng và làm đường phục vụ thi công, đủ để chịu tải trọng
của thiết bị thi công lớn nhất, lập phương án vận chuyển đất thải,
tránh gây ô nhiễm môi trường;
g) tập kết vật tư kỹ thuật và thiết bị, kiểm tra tình trạng máy móc,
thiết bị trong tình trạng sẵn sàng hoạt động tốt, dụng cụ và thiết bị
kiểm tra chất lượng phải qua kiểm chuẩn của cơ quan Nhà nước;
h) chuẩn bị dung dịch khoan, cốt thép cọc, ống siêu âm, ống đặt sẵn để
khoan lấy lõi bê tông (nếu cần) , thùng chứa đất khoan, các thiết bị
phụ trợ (cần cẩu, máy bơm, máy trộn dung dịch, máy lọc cát, máy nén
khí, máy hàn, tổ hợp ống đổ, sàn công tác phục vụ đổ bê tông, xe chở
đất khoan) cùng các thiết bị để kiểm tra dung dịch khoan, lỗ khoan,
dụng cụ kiểm tra độ sụt bê tông, hộp lấy mẫu bê tông, dưỡng định vị lỗ
cọc...
i) lập biểu kiểm tra và nghiệm thu các công đoạn thi công theo mẫu in sẵn (xem phụ lục C).
j) Hệ thống mốc chuẩn và mốc định vị trục móng phải đáp ứng điều kiện
độ chính xác về toạ độ và cao độ theo yêu cầu kỹ thuật của công trình.
Nhà thầu có trách nhiệm nhận và bảo quản hệ thống mốc chuẩn trong suốt
quá trình thi công cọc.
k) Lập biên bản nghiệm thu công tác chuẩn bị trước khi thi công.
3. Dung dịch khoan
3.1. Tuỳ theo điều kiện địa chất, thủy văn, nước ngầm, thiết bị khoan
để chọn phương pháp giữ thành hố khoan và dung dịch khoan thích hợp.
Dung dịch khoan được chọn dựa trên tính toán theo nguyên lý cân bằng áp
lực ngang giữa cột dung dịch trong hố khoan và áp lực của đất nền và
nước quanh vách lỗ. Khi khoan trong địa tầng dễ sụt lở, áp lực cột dung
dịch phải luôn lớn hơn áp lực ngang của đất và nước bên ngoài.
3.2. Khi áp lực ngang của đất và nước bên ngoài lỗ khoan lớn (do tải
trọng của thiết bị thi công hay của các công trình lân cận sẵn có...)
thì phải dùng ống vách để chống sụt lở, chiều sâu ống vách tính theo
nguyên lý cân bằng áp nêu trên. Khi khoan gần công trình hiện hữu nếu
có nguy cơ sập thành lỗ khoan thì phải dùng ống chống suốt chiều sâu lỗ
cọc.
3.3. Dung dịch bentonite dùng giữ thành hố khoan nơi địa tầng dễ sụt lở
cho mọi loại thiết bị khoan, giữ cho mùn khoan không lắng đọng dưới đáy
hố khoan và đưa mùn khoan ra ngoài phải đảm bảo được yêu cầu giữ ổn
định vách hố khoan trong suốt quá trình thi công cọc. Khi mực nước ngầm
cao (lên đến mặt đất) cho phép tăng tỷ trọng dung dịch bằng các chất có
tỷ trọng cao như barit, cát magnetic ...
3.4. Kiểm tra dung dịch bentonite từ khi chế bị cho tới khi kết thúc đổ
bê tông từng cọc, kể cả việc điều chỉnh để đảm bảo độ nhớt và tỷ trọng
thích hợp nhằm tránh lắng đáy cọc quá giới hạn cho phép cần tuân theo
các quy định nêu trong mục 9 của tiêu chuẩn này và các yêu cầu đặc biệt
(nếu có) của Thiết kế. Dung dịch có thể tái sử dụng trong thời gian thi
công công trình nếu đảm bảo được các chỉ tiêu thích hợp, nhưng không
quá 6 tháng.
3.5 Khi dùng dung dịch polime hoặc các hoá phẩm khác ngoài các chức
năng giữ ổn định thành hố khoan phải kiểm tra ảnh hưởng của nó đến môi
trường đất -nước (tại khu vực công trình và nơi chôn lấp đất khoan).
4. Công tác tạo lỗ khoan
4.1. Khoan gần cọc vừa mới đổ xong bê tông
Khoan trong đất bão hoà nước khi khoảng cách mép các lỗ khoan nhỏ hơn
1.5m nên tiến hành cách quãng 1 lỗ, khoan các lỗ nằm giữa hai cọc đã đổ
bê tông nên tiến hành sau ít nhất 24 giờ từ khi kết thúc đổ bê tông.
4.2 Thiết bị khoan tạo lỗ
Có nhiều thiết bị khoan tương ứng với các kiểu lấy đất đá trong lòng lỗ
khoan như sau: choòng đập đá; gàu ngoạm; gàu xoay, thổi rửa để hút bùn
theo chu trình thuận, nghịch v.v...Tuỳ theo đặc điểm địa chất công
trình, vị trí công trình với các công trình lân cận, khả năng của Nhà
thầu, yêu cầu của thiết kế mà chọn lựa thiết bị khoan thích hợp.
4.3 Ống chống tạm
Ống chống tạm (casing) dùng bảo vệ thành lỗ khoan ở phần đầu cọc, tránh
lở đất bề mặt đồng thời là ống dẫn hướng cho suốt quá trình khoan tạo
lỗ. Khi hạ ống nên có dưỡng định vị để đảm bảo sai số cho phép.
Ống chống tạm được chế tạo thường từ 6  10m trong các xưởng cơ khí chuyên dụng, chiều dày ống thường từ 6  16mm.
Cao độ đỉnh ống cao hơn mặt đất hoặc nước cao nhất tối thiểu 0.3 m. Cao
độ chân ống đảm bảo sao cho áp lực cột dung dịch lớn hơn áp lực chủ
động của đất nền và hoạt tải thi công phía bên ngoài.
Ống chống tạm được hạ và rút chủ yếu bằng thiết bị thuỷ lực hoặc thiết
bị rung kèm theo máy khoan, khi không có thiết bị này có thể dùng búa
rung đóng kết hợp lấy đất bằng gầu hoặc hạ bằng kích ép thuỷ lực.
4.4 Cao độ dung dịch khoan
Cao độ dung dịch khoan trong lỗ phải luôn giữ sao cho áp lực của dung
dịch khoan luôn lớn hơn áp lực của đất và nước ngầm phía ngoài lỗ
khoan, để tránh hiện tượng sập thành trước khi đổ bê tông. Cao độ dung
dịch khoan cần cao hơn mực nước ngầm ít nhất là 1.5 m. Khi có hiện
tượng thất thoát dung dịch trong hố khoan nhanh thì phải có biện pháp
xử lý kịp thời.
4.5. Đo đạc trong khi khoan
Đo đạc trong khi khoan gồm kiểm tra tim cọc bằng máy kinh vĩ và đo đạc
độ sâu các lớp đất qua mùn khoan lấy ra và độ sâu hố khoan theo thiết
kế. Các lớp đất theo chiều sâu khoan phải được ghi chép trong nhật ký
khoan và hồ sơ nghiệm thu cọc (xem phụ lục C). Cứ khoan được 2m thì lấy
mẫu đất một lần. Nếu phát hiện thấy địa tầng khác so với hồ sơ khảo sát
địa chất thì báo ngay cho thiết kế và chủ đầu tư để có biện pháp điều
chỉnh, xử lý kịp thời. Sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế, dừng khoan
30 phút để đo độ lắng. Độ lắng được xác định bằng chênh lệch chiều sâu
giữa hai lần đo lúc khoan xong và sau 30 phút. Nếu độ lắng vượt quá
giới hạn cho phép thì tiến hành vét bằng gầu vét và xử lý cặn lắng cho
tới khi đạt yêu cầu.
5. Công tác gia công và hạ cốt thép
5.1 Cốt thép được gia công theo bản vẽ thiết kế thi công và TCXD
205-1998. Nhà thầu phải bố trí mặt bằng gia công, nắn cốt thép, đánh
gỉ, uốn đai, cắt và buộc lồng thép theo đúng quy định.
5.2 Cốt thép được chế tạo sẵn trong xưởng hoặc tại công trường, chế tạo
thành từng lồng, chiều dài lớn nhất của mỗi lồng phụ thuộc khả năng cẩu
lắp và chiều dài xuất xưởng của thép chủ. Lồng thép phải có thép gia
cường ngoài cốt chủ và cốt đai theo tính toán để đảm bảo lồng thép
không bị xoắn, méo. Lồng thép phải có móc treo bằng cốt thép chuyên
dùng làm móc cẩu, số lượng móc treo phải tính toán đủ để treo cả lồng
vào thành ống chống tạm mà không bị tuột xuống đáy hố khoan, hoặc cấu
tạo guốc cho đoạn lồng dưới cùng tránh lồng thép bị lún nghiêng cũng
như để đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo hộ dưới đáy cọc.
5.3 Cốt gia cường thường dùng cùng đường kính với cốt chủ, uốn thành
vòng đặt phía trong cốt chủ khoảng cách từ 2.5 , 3m, liên kết với cốt
chủ bằng hàn đính và dây buộc theo yêu cầu của thiết kế. Khi chuyên
chở, cẩu lắp có thể dùng cách chống tạm bên trong lồng thép để tránh
hiện tượng biến hình.
5.4 Định tâm lồng thép bằng các con kê (tai định vị) bằng thép trơn hàn
vào cốt chủ đối xứng qua tâm, hoặc bằng các con kê tròn bằng xi măng,
theo nguyên lý bánh xe trượt, cố định vào giữa 2 thanh cốt chủ bằng
thanh thép trục. Chiều rộng hoặc bán kính con kê phụ thuộc vào chiều
dày lớp bảo hộ, thông thường là 5cm. Số lượng con kê cần buộc đủ để hạ
lồng thép chính tâm.
5.5 Nối các đoạn lồng thép chủ yếu bằng dây buộc, chiều dài nối theo
quy định của thiết kế. Khi cọc có chiều dài lớn, Nhà thầu cần có biện
pháp nối bằng cóc, dập ép ống đảm bảo đoạn lồng thép không bị tụt khi
lắp hạ.
5.6 Ống siêu âm (thường là ống thép đường kính 60mm) cần được buộc chặt
vào cốt thép chủ, đáy ống được bịt kín và hạ sát xuống đáy cọc, nối ống
bằng hàn, có măng xông, đảm bảo kín, tránh rò rỉ nước xi măng làm tắc
ống, khi lắp đặt cần đảm bảo đồng tâm. Chiều dài ống siêu âm theo chỉ
định của thiết kế, thông thường được đặt cao hơn mặt đất san lấp xung
quanh cọc 10 , 20cm. Sau khi đổ bê tông các ống được đổ đầy nước sạch
và bịt kín, tránh vật lạ rơi vào làm tắc ống.
Chú thích:
Số lượng ống siêu âm cho 1 cọc thường quy định như sau:
- 2 ống cho cọc có đường kính 60cm;
- 3 ống cho cọc có đường kính 60cm < D , 100cm
- 4 ống cho cọc có đường kính, D > 100cm.

6. Xử lý cặn lắng đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông
6.1. Sau khi hạ xong cốt thép mà cặn lắng vẫn quá quy định phải dùng
biện pháp khí nâng( air lift) hoặc bơm hút bằng máy bơm hút bùn để làm
sạch đáy. Trong quá trình xử lý cặn lắng phải bổ sung dung dịch đảm bảo
cao độ dung dịch theo quy định, tránh lở thành lỗ khoan.
6.2. Công nghệ khí nâng được dùng để làm sạch hố khoan. Khí nén được
đưa xuống gần đáy hố khoan qua ống thép đường kính khoảng 60 mm, dày
3,4 mm, cách đáy khoảng 50 , 60 cm. Khí nén trộn với bùn nặng tạo thành
loại bùn nhẹ dâng lên theo ống đổ bê tông (ống tremi) ra ngoài; bùn
nặng dưới đáy ống tremi lại được trộn với khí nén thành bùn nhẹ; dung
dịch khoan tươi được bổ sung liên tục bù cho bùn nặng đã trào ra; quá
trình thổi rửa tiến hành cho tới khi các chỉ tiêu của dung dịch khoan
và độ lắng đạt yêu cầu quy định.
7. Đổ bê tông
7.1 Bê tông dùng thi công cọc khoan nhồi phải được thiết kế thành phần
hỗn hợp và điều chỉnh bằng thí nghiệm, các loại vật liệu cấu thành hỗn
hợp bê tông phải được kiểm định chất lượng theo quy định hiện hành. Có
thể dùng phụ gia bê tông để tăng độ sụt của bê tông và kéo dài thời
gian ninh kết của bê tông. Ngoài việc đảm bảo yêu cầu của thiết kế về
cường độ, hỗn hợp bê tông có độ sụt là 18 20 cm.
7.2 Ống đổ bê tông (ống tremi) được chế bị trong nhà máy thường có
đường kính 219 273mm theo tổ hợp 0.5, 1, 2, 3 và 6m, ống dưới cùng được
tạo vát hai bên để làm cửa xả, nối ống bằng ren hình thang hoặc khớp
nối dây rút đặc biệt, đảm bảo kín khít, không lọt dung dịch khoan vào
trong. Đáy ống đổ bê tông phải luôn ngập trong bê tông không ít hơn 1.5
m.
7.3 Dùng nút dịch chuyển tạm thời (dùng phao bằng bọt biển hoặc nút cao
su, nút nhựa có vát côn) đảm bảo cho mẻ vữa bê tông đầu tiên không tiếp
xúc trực tiếp với dung dịch khoan trong ống đổ bê tông và loại trừ
khoảng chân không khi đổ bê tông.
7.4 Bê tông được đổ không được gián đoạn trong thời gian dung dịch
khoan có thể giữ thành hố khoan (thông thường là 4 giờ). Các xe bê tông
đều được kiểm tra độ sụt đúng quy định để tránh tắc ống đổ do vữa bê
tông quá khô. Dừng đổ bê tông khi cao độ bê tông cọc cao hơn cao độ cắt
cọc khoảng 1m ( để loại trừ phần bê tông lẫn dung dịch khoan khi thi
công đài cọc).
7.5 Sau khi đổ xong mỗi xe, tiến hành đo độ dâng của bê tông trong lỗ
cọc, ghi vào hồ sơ để vẽ đường đổ bê tông. Khối lượng bê tông thực tế
so với kích thước lỗ cọc theo lý thuyết không được vượt quá 20%. Khi
tổn thất bê tông lớn phải kiểm tra lại biện pháp giữ thành hố khoan.
8. Rút ống vách và vệ sinh đầu cọc
8.1 Sau khi kết thúc đổ bê tông 15 20 phút cần tiến hành rút ống chống
tạm (casing) bằng hệ thống day (rút + xoay) của máy khoan hoặc đầu rung
theo phương thẳng đứng, đảm bảo ổn định đầu cọc và độ chính xác tâm
cọc.
8.2 Sau khi rút ống vách 1 2 giờ cần tiến hành hoàn trả hố khoan bằng
cách lấp đất hoặc cát, cắm biển báo cọc đã thi công cấm mọi phương tiện
qua lại tránh hỏng đầu cọc và ống siêu âm.
9. Kiểm tra và nghiệm thu
9.1 Chất lượng cọc được kiểm tra trong tất cả các công đoạn thi công,
ghi vào mẫu biên bản tham khảo trong phụ lục, lưu trữ theo quy định của
Nhà nước.
9.2 Kiểm tra dung dịch khoan
9.2.1 Dung dịch khoan phải được chuẩn bị trong các bồn chứa có dung
tích đủ lớn, pha với nước sạch, cấp phối tuỳ theo chủng loại bentonite,
điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn của địa điểm xây
dựng, đảm bảo giữ thành hố khoan trong suốt quá trình thi công khoan
lỗ, lắp dựng cốt thép, ống kiểm tra siêu âm, ống đặt sẵn để khoan lấy
lõi đáy cọc (nếu có), cẩu lắp ống đổ bê tông và sàn công tác...Bề dày
lớp cặn lắng đáy cọc không quá trị số sau:
Cọc chống 5 cm; Cọc ma sát + chống 10 cm;
9.2.2 Kiểm tra dung dịch khoan bằng các thiết bị thích hợp. Dung trọng
của dung dịch trộn mới được kiểm tra hàng ngày để biết chất lượng, việc
đo lường dung trọng nên đạt tới độ chính xác 0.005g/ml. Các thí nghiệm
kiểm tra dung dịch tiến hành theo quy định tại bảng 1 cho mỗi lô
bentonite trộn mới. Việc kiểm tra dung trọng, độ nhớt, hàm lượng cát và
độ pH phải được kiểm tra cho từng cọc, hàng ngày và ghi vào biểu nghiệm
thu trong phụ lục. Trước khi đổ bê tông nếu kiểm tra mẫu dung dịch tại
độ sâu khoảng 0.5 m từ đáy lên có khối lượng riêng >1.25 g/cm3, hàm
lượng cát > 8%, độ nhớt >28 giây thì phải có biện pháp thổi rửa
đáy lỗ khoan để đảm bảo chất lượng cọc