Bài giảng Công tác xây dựng cầu - Chương 5: Cọc khoan nhồi

Nội dung text: Bài giảng Công tác xây dựng cầu - Chương 5: Cọc khoan nhồi

1. 2.2-Phân theo kích cỡ: có 2 loại • Cọc có đ−ờng kính nhỏ • Cọc có đ−ờng kính lớn. 2.3-Phân theo hình dạng: có 2 loại • Cọc thẳng, có tiết diện hình trụ tròn đặc, tiết diện không đổi. • Cọcmởrộngchânnhằmgiảmchiềudμicọc, cọccóthểmở rộng thêm 1 số đợt tại 1 số điểm trên thân cọc. 2.4-Phân theo công nghệ: có 3 nhóm 2.4.1-Công nghệ khoan khô: - Trình tự thi công: • Khoan tạo lỗ vμ mở rộng chân cọc nếu yêu cầu. • Đổ bêtông bịt đáy. • Đặt lồng thép phần trên cọc.
2. Hình 3: Công nghệ khoan khô a. Khoan lỗ b. Đặt lồng thép c. Đổ bêtông 1. Đất dính 2. Đầu khoan 3. ống đổ bêtông 4. Cốt thép
3. -Ph−ơng pháp nμyđ−ợc áp dụng: • Trong tr−ờng hợp đất dính, sét chặt trong suốt chiều sâu khoan cọc. • Đốivớicátphasétthìmựcn−ớc ngầm thấp hơn đáy lỗ khoan hoặc n−ớc thấm vμo không đáng kể vμ có khả năng bơm hút cạn. 2.4.2-Công nghệ khoan ống vách: -Trình tự công nghệ: • Khoan tạo lỗ trong đất dính. • Thêm vữa sét vμo lỗ khi đã khoan đến lớp đất rời, thấm n−ớc. • Hạ ống vách khi đã qua lớp đất rời. • Lấy hết vữa sét vμ lμm khô lỗ khoan. • Tiếp tục khoan đến cao độ thiết kế. • Mở rộng chân bằng cánh xén gá lắp tại đầu khoan. • Đổ bêtông đồng thời kéo ống vách ra khỏi lỗ khoan.
4. Hình 4: Công nghệ dùng ống vách thi công cọc khoan nhồi 1. Đất dính 2. Đất rời 3. Đầu khoan 4. Vữa sét 5. ống vách 6. Mặt bêtông t−ơi 7. Dung dịch trμn ra khe giữa ống vách vμ đất
5. Hình 5: Dựng ống vách
6. - ống vách đ−ợc sử dụng trong tr−ờng hợp: • Thi công có n−ớc mặt. • Lỗ khoan cọc xuyên qua các tầng đất sét nhão, cát sỏi cuội rời rạc. • Qua các hang động vμ bên cạnh những công trình đã có. • Khi khoan gặp n−ớc ngầm, đất có mạch n−ớc ngầm dễ sụt lỡ. - ống vách có thể để lại hoặc rút đi: • Khi để ống vách lại: khoảng cách giữa ngoμiốngváchvμ đất có đầy vữa sét hoặc dung dịch khoan phải đ−ợc thay thế bằng cách bơm vữa ximăng có chất phụ gia với áp suất cao trong 1 ống dẫn đ−a sâu vμo khe, xuống tận đáy lớp vữa sét. • Khi rút ống vách: cần tiến hμnh ngay khi bêtông vẫn còn ở thể nhão. Mặt thoáng của bêtông t−ơi trong ống phải cao hơn mặtthoángcủavữasét→ để thay thế vữa sét còn tồn đọng bên ngoμi chung quanh ống vách. Phải tính toán chi tiết để khối l−ợng bêtông đủ lấp đầy lỗ khoan
7. 2.4.3-Công nghệ dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan: -Trình tự công nghệ: • Khoan qua lớp đất dính. • Thêm vữa sét khi gặp đất dễ sạt lỡ hoặc có n−ớc ngầm. • Đặt lồng thép vμo hố khoan vẫn đầy vữa sét. • Đổ bêtông d−ới n−ớc bằng ống đổ thẳng đứng cho tới khi bêtông thay chổ vμ dồn hết vữa sét ra ngoμi bể chứa. → Công nghệ nμy thay thế ống vách trong mọi tình huống địa chất. -Khi thực hiện công nghệ nμycầnchúý: • L−ợng vữa sét vμ dung dịch khoan phải đảm bảo tạo ra cột dung dịch khá cao với tỷ trọng lớn hơn n−ớc thì mới thắng đ−ợc áp lực n−ớc ngầm, áp lực đẩy ngang của đất. • Phải có biện pháp duy trì chất l−ợng vữa sét hoặc dung dịch khoan theo các tham số quy định 1 cách nghiêm ngặt.
8. Hình 6: Công nghệ vữa sét thi công cọc khoan nhồi 1. Đất dính 2. Đất rời 3. Vữa sét 4. Cốt thép 5. Bể chứa
9. Hình 7: Bơm đung dịch */Ngoμi ra, trong 1 số tr−ờng hợp có khi chỉ dùng cột n−ớc để đảm bảo cho vách lỗ khoan không bị sạt lở. Đây lμ 1 trong các giải pháp đơn giản vμ kinh tế; thực chất lμ giữa cho mực n−ớc th−ờng xuyên trong lỗ khoan luôn luôn cao hơn mực n−ớc sông hoặc n−ớc ngầm xung quanh để tạo ra 1 áp lực giữ cho vách khoan không bị sụt. Tuy nhiên, nếu khoan qua các lớp đất rời, hạt to nh− cát thô, sỏi cuội hoặc bùn nhão sẽ khó có khả năng giữ cho vách khoan vμ cột n−ớc trong lỗ khoan đ−ợc ổn định.
10. - Dây chuyền công nghệ đúc cọc tại chỗ loại đ−ờng kính lớn gồm 3 công đoạn chính: • Tạo lỗ trong nền đất đá. • Chế tạo vμ hạ lồng thép. • Đổ bêtông đúc cọc. - Để đảm bảo chất luợng vμ hiệu quả kinh tế, điều cốt yếu lμ phải chọn đ−ợc tổ máy khoan đồng bộ vμ chuyên dụng, phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn cụ thể nơi xây dựng vμ yêu cầu kỹ thuật của công trình. 3.1-Thiết bị khoan tạo lỗ: -Tùy theo điều kiện địa chất, thủy văn vμ yêu cầu kỹ thuật, các nhμ chế tạo đã sản xuất những tổ hợp máy khoan có tính năng phù hợp, đảm bảo năng suất vμ hiệu quả cao. Mặc dù có nhiều loại khác nhau, nh−ng căn cứ vμo nguyên tắc hoạt động nói chung thiết bị khoan tạo lỗ chuyên dụng cho cọc nhồi có thể nhóm lại trong 3 kiểu chủ yếu sau:
11. 3.1.1-Máy khoan dùng ống vách: - Đầu khoan hoạt động theo nguyên tắc gầu ngoạm nh−ng có khối l−ợng rất nặng, bảo đảm năng suất phá vμ bốc đất đá cao. Hμm gμu ngoạm có răng bịt hợp kim rắn, có thể khoan tạo lỗ trong mọi loại đất đá (trừ đá rắn). Hình 8: Gμu ngoạm kiểu búa 1. ống vách 2. Gμu ngoạm 3. Kích -Tr−ờng hợp lực cản lớn, th−ờng dùng kết hợp với máy chấn động hoặc chất tải thêm trọng l−ợng, để có năng suất cao. Nếu đất đá cứng rắn có thể dùng đầu khoan choòng hoặc khoan xoay với mũi khoan có nhiều loại cấu tạo khác nhau: kiểu l−ỡi trổ, kiểu bánh răng hoặc mũi dao cứng.
12. Hình 9: Tổ hợp khoan Benoto EDF-55 1. ống vách 2. Gμu ngoạm 3. Kích thủy lực 4. Đai choòng - Cùng với máy khoan trong công nghệ nμy, ống vách đ−ợc sử dụng suốt toμn bộ chiều sâu cọc. Nếu chỉ dùng tạm thời để khoan vμ lấy đất đá, sau đó rút lên dần dần dồng thời với đổ bêtông đúc cọc, các đoạn ống vách đ−ợc liên kết bằng bulông đầu chìm tiện tháo lắp; ng−ợc lại có thể dùng liên kết hμn.
13. 3.1.2-Máy khoan vận hμnh ng−ợc: - Các đầu khoan trong máy vận hμnh ng−ợc cũng có nhiều loại khác nhau tùy theo đất đá. Các hoạt động đμo đất, hút n−ớc vμ mùn khoan, bổ sung dung dịch khoan, theo nguyên tắc tuần hoμn theo kiểu PS của hãng Salzgitter. Tuy nhiên, việc lựa chọn đầu khoan nên căn cứ vμoc−ờng độ chịu nén của đất đá. Hình 10: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của thiết bị PS-150 Salzgitter 1. Mũi khoan 2. Bể lắng 3. Cơ cấu điều khiển 4. ống dẫn mùn khoan 5. Bơm xả 6. Lμm lạnh 7. Bơm 8. Thùng chứa
14. Hình 11: Máy khoan vận hμnh ng−ợc ở công trình cầu Thuận Ph−ớc - Đối với đất nh− bùn, sét, á sét, á cát, cát các loại, cát lẫn sỏi, có trị số xuyên tiêu chuẩn N<50 có thể chọn các loại mũi khoan trừ đầu khoan bánh răng vì dễ tắc nghẽn. Đối với đất cứng vμ đá mềm nên chọn các mũi khoan chuyên dụng t−ơng ứng, đầu khoan có 3, 4 cánh có răng cứng cũng không phù hợp. - Khoan bánh răng chỉ thích dụng với nham thạch. Trục khoan lμ những ống thép rỗng có đ−ờng kính trong 100-300mm để dung khoan vận hμnh ng−ợc trở về bể chứa vμ sau khi sμng lọc lại cho xuống lỗ khoan. -Hiệnnay, ph−ơng pháp khoan vận hμnh ng−ợc có xu h−ớng phát triển vμ ứng dụng phổ biến.
15. 3.1.3-Máy khoan đất: - Đầu máy khoan theo nguyên tắc chân vít hoặc gμuxoayrất hiệu quả để khoan lỗ cho những cọc đ−ờng kính lớn trên nền đất vμ đá yếu. Đối với đất dính dùng đầu khoan kiểu vít xoắn (guồng xoắn), đất sau khi xén đ−ợc chuyển liên tục ra ngoμi. Tr−ờng hợp đất dẻo vμ ngậm n−ớc dùng đầu khoan kiểu gμu, đất do cánh xén cắt vμ đ−ợc gạt vμogμu đến khi đầy đ−ợc kéo lên đổ ra ngoμi. Hình 12: Máy khoan cọc nhồi kiểu MBC-1, 7 1. Côngson 2. Cần trục chính 3. Cần trục phụ 4. Rôto 5. Cần trục lồng 6. Đầu khoan 7. Gμu ngoạm 8. Đầu choòng 9. Đầu khoan xoắn 10. Cơ cấu mở rộng chân cọc
16. Hình 13: Máy khoan đất
17. - Kết hợp với chống vách bằng vữa sét, gμu khoan xoay có thể khắc phục những khó khăn nếu khoan trong nền đất yếu vμ cả đất xốp rời mμ không cần dùng ống vách. - Do không dùng ống vách vμ nhiều tr−ờng hợp không dùng cả vữa sét, nên rất thông dụng trong các điều kiện địa chất khác nhau, kể cả đất có rễ cây, đá tảng, đá mồ côi, Chỉ khi nμođấtcókhả năng sạt lỡ vμo lỗ khoan mới chống tạm bằng 1 đoạn ống vách, hạ ống vách bằng cách dùng ống kelly khoá đáy vμođầuống vách để vặn vμ ép ống vách xuống đất. - Khi khoan trong n−ớc hoặc trong vữa sét cấu trúc của đất ở chân cọc dễ bị phá hoại. Muốn gia cố nền đất chân cọc, có thể dùng cách phun vữa.
18. 3.2-Mở rộng chân cọc: - Cọc khoan nhồi mở rộng chân có khả năng hạ giá thμnh do chiều sâu khoan cọc giảm vμ bớt đ−ợc bêtông cọc. Cần so sánh thời gian thi công mở rộng chân cọc với thời gian khoan tiếp để tăng chiều dμi cọc đảm bảo cọc vẫn thẳng vμ sức chịu tải t−ơng đ−ơng. Đối với cọc nhỏ (<76cm) th−ờng không mở rộng chân cọc. - Công nghệ khoan mở rộng chân cọc, th−ờng dùng các đầu khoan có gá lắp thêm cánh xén đóng mở cụp xoè vμ xoay quanh cần khoan hoặc ống kelly. Về cấu tạo cánh xén để mở rộng chân cọc, có 2 loại chính: Hình 14: Cọc khoan nhồi mở rộng chân a. Loại xén đất hình nón cụt b. Loại xén đất hình chỏm cầu 1. ống kelly 2. ống vách 3. Cánh xén 4. H−ớng mở
19. • Loại xén đất hình nón cụt • Loại xén đất hình chỏm cầu. Hình 15: Các đầu khoan mở rộng
20. -Trong đất dính, t−ơng đối khô hoặc đá có thể dùng biện pháp thủ công để mở rộng chân cọc. Tuy nhiên, phải chú ý bảo đảm an toμn lao động. - Khi dùng máy khoan mở rộng chân cọc trong đất kém ổn định nhất thiết phải dùng đến dung dịch vữa sét hoặc phải giữ cho cột n−ớc trong lỗ khoan luôn cao hơn mực n−ớc ngầm khoảng 2m. 3.2-Các thiết bị phụ trợ: 3.2.1-ống vách: -ống vách th−ờng đ−ợc dùng nh− 1 thiết bị phụ trợ quan trọng để giải quyết nhiều tr−ờng hợp khó khăn, nhiệm vụ chủ yếu lμ: • Chống giữ cho vách khoan đ−ợc ổn định, bảo vệ cho mặt đất xung quanh vị trí lỗ khoan khỏi lún sụt. • Tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều công đoạn thi công khác nhau: đμo đất, hút n−ớc, vệ sinh lỗ khoan, đúc cọc, - ống vách th−ờng đ−ợc hạ bằng cách đóng, rung hoặc vừa nén vừa xoay vμ đ−ợc rút dần trong quá trình đổ bêtông cọc.
21. Hình 16: Các ph−ơng pháp hạ ống vách
22. ⇒ ống vách phải đạt đ−ợc những yêu cầu sau đây: • Đủ c−ờngđộvμ độ ổn định nhất lμ đỉnh vμ chân ống, không bị méo móp. • Hình dạng phải tròn đều vμ thật thẳng để tránh va chạm với đầu khoan. • Thμnh ống phải kín khít (không có lỗ hoặc khe dò) để chắn bùn cát lọt vμohốkhoan. • Đ−ờng kính trong ống vách phải lớn hơn đ−ờng kính ngoμi đầu khoan từ 4-15cm tùy theo công nghệ, đ−ờng kính vμ độ sâu hạ cọc. • Mặt trong vμ ngoμi ống phải nhẵn phẳng, ít ma sát tạo điều kiện thuận lợi khi hạ cũng nh− khi nút ống đ−ợc dễ dμng. • Độ dμi ống vách tuỳ theo điều kiện thuỷ văn, địa chất, độ sâu khoan cọc vμ thiết bị công nghệ sử dụng.
23. - Cấu tạo ống thép: • Khi đ−ờng kính Φ≤1m →δ=9-16mm, Φ > 1m →δ=16- 25mm. • ống đ−ợc chế tạo thμnh từng đoạn từ 3-4m đến 8m, trong tr−ờng hợp cần thiết có thể chế tạo cả chiều dμicọc. • Cao độ miệng ống vách thoả mãn điều kiện sau: Hình 17: Cao độ miệng ống vách a. Mực n−ớc ngầm nông b. Có n−ớc mặt c. Mực n−ớc ngầm ở sâu
24. o Khi dùng n−ớc, miệng ống vách cao hơn MNN hoặc n−ớc mặt ≥2m để có thể bơm n−ớc bổ sung, giữ cố định ở mức cao hơn bên ngoμi 2m. Còn dùng vữa sét cao trình miệng ống có thể thấp hơn. o Khi MNN ở sâu quá 2m so với mặt đất, miệng ống cũng ở cao trình mặt đất. • Cao trình đáy ống tuỳ thuộc địa điểm thi công vμ điều kiện địa chất: o Khi cọc bên cạnh những công trình đã xây dựng, cần chú ý không để xảy ra hiện t−ợng sạt lở d−ới lỗ khoan lμmđất lún sụt → khoan đến đâu chống vách đến đó vμ khi cọc sát công trình nên để lại ống vách không rút lên; tr−ờng hợp đặt chân ống vách cao hơn chân cọc phải có biện phápxửlý. o Nếu d−ới cùng lμ tầng đất dính, chân ống vách có thể kết thúc tại đó ở trong tầng đó. Khi tầng không thấm ở quá sâu cũng có thể đặt chân ống tại lớp trên ít nhất không nhỏ hơn 1.5 lần độ sâu từ mặt đất đến MNN.
25. Hình 18: Cao độ chân ống vách - Tùy theo điều kiện địa chất công trình, kích th−ớc ống vách, chiều sâu hạ để tính toán vμ chọn thiết bị hạ ống vách cho phù hợp. Thiết bị hạ ống vách th−ờng có những dạng sau: • Sử dụng thiết bị xylanh thủy lực kèm theo máy khoan để xoay lắc ống vách hạ hoặc nhổ ống vách lên. • Hạ bằng kích thủy lực ép xuống. • Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với việc lấy đất bên trong lòng ống vách bằng máy khoan, gμu ngoạm hoặc hút bùn.
26. 3.2.2-Vữa sét (bùn khoan): -Ngoμi giải pháp dùng ống vách, để giữ ổn định lỗ khoan chống sập lở, trong công nghệ khoan nhồi th−ờng dùng vữa sét có tỷ trọng cao: dung dịch bentonite, 1 dung dịch có hạt rất mịn, hoạt tính vμ các xúc biến cao, tỷ trọng lớn hơn n−ớc. Hình 15: Bentonite - Nói chung, trong công nghệ cọc khoan nhồi vữa sét có các tác dụng chính sau: • Giữ cho vách khoan đ−ợc ổn định, không bị sạt lở vì do: o Vữa sét có tính xúc biến cao chui vμokẽgiữacáchạt rờitạo thμnh mμng liên kết dμy 2-4mm bọc quanh vách lỗ khoan. o Nó có tỷ trọng lớn nên tạo ra áp lực ngang đủ đảm bảo điều kiện cân bằng cơ học cho phần tử vách.
27. •Lμ dịch thể có tỷ trọng cao vμ ở trạng thái sệt, lực đẩy nổi lμmchomạt khoan vμ cát đá không lắng chìm đ−ợc d−ới đáy hố khoan→nên lấy đ−ợc dễ dμng vμ do không v−ớng mạt khoan ở đáy lỗ→nên đẩy nhanh tốc độ khoan nhất lμ khoan choòng. Khi mở rộng chân cọc nhất thiết phải dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan. - Dung dịch vữa sét trong cọc khoan nhồi phải đảm bảo các chỉ tiêu sau: • Tỷ trọng phải lớn để tạo ra áp lực tác dụng lên vách lỗ khoan giữ ổn định thμnh vách → dung dịch bentonite có tỷ trọng 1.05-1.25kg/cm3, các dung dịch khác 1.15-1.35kg/cm3. → Chỉ tiêu nμyđ−ợc đo bằng tỷ trọng kế ở hiện tr−ờng. • Để chống sự lắng đọng của mạt khoan, dung dịch có độ nhớt Marsh từ 1-20s đến 30-36s, đây lμ 1 đặc điểm biểu thị tính linh động dung dịch. → Chỉ tiêu nμyđ−ợc xác định bằng côn Marsh hoặc đo bằng thời gian chảy của 500cm3 dung dịch qua phểu chuẩn. •ĐộpH củan−ớc cao hay thấp đều có khả năng ảnh h−ởng chất l−ợng dung dịch vì gây ra phản ứng hoá học. Độ pH cho phép từ 7-9.5. Vùng n−ớc lợ vμ n−ớc mặn dung dịch sẽ bị phân huỷ→phải xử lý tr−ớc khi sử dụng.
28. • Độ phân tầng lớn sẽ gây ra kết tủa cơ học (tách n−ớc). Độ phân tầng 1 ngμy đêm không lớn hơn 4-8%; đây lμ 1 đặc tr−ngchotínhổnđịnhcấu trúc của dung dịch. → Đo bằng trọng l−ợng n−ớc trên mặt dung dịch trong ống nghiệm sau 1 ngμyđêm. • Độ thất thoát n−ớc biểu thị khả năng ổn định hμml−ợng n−ớc khi tiếp xúc với đất đá. Trị số thất thoát cho phép khoảng 10-25cm3 sau 30phút, nếu lớn hơn sẽ thay đổi chất l−ợng dung dịch vμ tạo ra lớp vỏ dμybọc xung quanh lỗ khoan quá 4mm. → Chỉ tiêu nμy đo bằng hiệu tỷ trọng của 2 nửa cột dung dịch ở phía trên vμ phía d−ới 1ống đặc biệt có mở khoá ở giữa trong 1 ngμyđêm. •ứng suất cắt tĩnh lμ đặc tr−ng độ bền cấu trúc vμ tính xúc biến của dung dịch, trị số nμy khoảng 15-40mg/cm2. •Hμml−ợng cát trong dung dịch phải <8% theo trọng l−ợng vμ độ lắng cát phải ≤5%. → Hμmh−ợng nμyđ−ợc xác định bởi sự lọc rửa dung dịch thí nghiệm.
29. -Chúý: •Cμng khoan sâu vữa sét cμnggiảmmậtđộvìcáchạt sétđãxâmnhập vμo những lỗ rỗng để tạo vách→phải bổ sung vμ điềuchỉnhtỷlệthμnh phần vữa sét trong lỗ khoan. • Nếu mực dung dịch tụt đột ngột phải dừng khoan để tìm nguyên nhân vμ có biện pháp xử lý kịp thời. - Bơm vữa sét vμo lỗ khoan th−ờng dùng các loại máy bơm chuyên dụng, áp suất có thể tới 49MPa, bơm đến 1 khối l−ợng vữa sét 1403lít/phút.
30. - Quá trình khoan có 3 việc chính: khoan phá cấu trúc đất đá, lấy phôi khoan ra khỏi lỗ vμ gia cố chống sạt lỡ vách khoan. Tùy theo điều kiện địa chất thủy văn cụ thể, trong xây dựng cầu có thể dùng các ph−ơng pháp sau: 4.1-Công nghệ dùng ống vách: - ống vách th−ờng lắp chân xén bằng hợp kim cứng vμ sắc. Khi xoay ống, trọng l−ợng bản thân vμ kích nén lμm cho ống hạ dần xuống→thả gμu ngoạm kiểu búa nặng xuống để phá vμ đμo lấy đất trong ống vách ra, ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoμisạt lỡvμolỗđμo. -Tr−ờng hợp gặp đất chặt hoặc đá, dùng gμu ngoạm không hiệu quả, tốt nhất dùng đầu khoan choòng. - Đất đá lẫn sỏi cuội, đá mồ côi, th−ờng gây khó khăn cho công việc khoan tạo lỗ theo công nghệ nμy. Những năm gần đây, gμu ngoạm đcợc chế tạo đặc biệt nhằm lμmchohμm cứng hơn để phá đất đá vμ tạo lỗ. Nếu khối đá kích cỡ nhỏ từ 10-50cm, dù kẹt d−ới chân ống vách cũng có thể ngoạm lên đ−ợc sau khi lừa khối đá vμo trong ống 1 cách khéo léo (rút nhẹ vμ xoay ống vách để lái khối đá vμo bên trong).
31. -Nếu gặp khối đá lớn không đ−a đ−ợc ống vμo, có thể phá đá bằng ph−ơng pháp khác: dùng thuốc nổ nh−ng khống chế mức tối thiểu từ 30-100g cho mỗi ngòi nổ rồi dùng gμu ngoạm đμo lên; tr−ờng hợp không đ−ợc gây nổ phải dùng máy phá đá có l−ỡi đục tất cả nặng 4tấn hoặc có thể dùng hoá chất. - Nguyên tắc hạ ống vách ở nơi đất cứng: tr−ớc khi hạ phải cho đầu khoan đi tiền trạm 1 đoạn nếu cần còn phải đμo rộng thêm ra khoảng 20cm để ống vách bớt cản lực sẽ dễ dμng tụt xuống. Đối với đất dính, việc đμo tiền trạm sẽ dễ dμng vμ sâu hơn có khi đến 6m. Đối với đất rời dễ lún sụt, đất sét yếu hoặc phù sa thì không những tránh đμo tiền trạm mμ cònphảiđảm bảoổn định của đất trong ống vách không bị trồi. -Khi khoan vμ hạ ống vách th−ờng xảy ra các tr−ờng hợp sau: • Trong lớp đất cát sỏi ngậm n−ớc, nếu đμo tiền trạm cát sẽ đùn vμolμm cho đất xung quanh bị rời rã vμ tạo những khe rỗng bên ngoμiốngvách. Mặc nhiên, đ−ờng kính cọc sẽ rộng hơn đ−ờng kính danh định, ảnh h−ởng tới khối l−ợng bêtông đúc cọc sau nμy. Cho nên th−ờng phải bơm thêm n−ớc vμo lỗ khoan, tạo độ chênh mực n−ớc trong lỗ khoan cao hơn mực n−ớc ngầm bên ngoμi để khắc phục hiện t−ợng trên.
32. •N−ớc trong ống vách (nếu có) sẽ cản trở vμ lμmgiảmnăngsuấtcủagμu ngoạm: tốc độ rơi tự do chậm hơn, động năng khi cắm vμođấtgiảm nhiều, không đủ sức ngoạm 1 khối l−ợng đất đầy gμu. Do đó cần khắc phục bằng cách ghép thêm 1 trọng l−ợng bổ sung vμogμungoạm phù hợp với sức cẩu của máy. Hiện nay, những gμu ngoạm có gắn máy chấn động đã đ−ợc sử dụng để lμmviệcd−ới n−ớc rất hiệu quả. 4.2-Công nghệ dùng máy khoan vận hμnh ng−ợc: - Thực chất công nghệ nμylμ dùng cần khoan để hút dung dịch hổn hợp mùn mạt khoan vμ vữa sét bằng nhiều cách khác nhau: máy hút thuỷ lực, erlip, bơm chìm, phun n−ớc vòi xói, - Trong công nghệ nμy, th−−ờng dùng các đầu khoan đặc biệt gồm 3 phần cơ bản: phần cố định, phần chuyển động vμ phần các mũi dao. Trục hoặc cần khoan đ−−ờng kính khoảng 15cm có tác dụng treo đầu khoan vμ lμm ống hút dung dịch lẫn phôi mạt khoan ra ngoμi. - Tùy theo địa chất có thể sử dụng những loại đầu khoan: • Đối với đất có trị số SPT N<50, th−ờng dùng loại đầu khoan 4 hoặc 3 cánh hμm, răng bịt hợp kim cứng.
33. • Đối với đất đá rắn, dùng đầu khoan kiểu bánh răng có tính năng lμ mũi dao đ−ợc chế tạo từ hợp kim cứng có khả năng khoan vμođác−ờng độ tới 70MPa, có khi tới 97MPa. Các bánh răng của đầu khoan tạo ra các chuyển động quay cho muic dao trung tâm vμ 3 mũi dao vệ tinh. Quỹ đạo của các mũi vệ tinh có dạng đặc biệt, đảm bảo các vết xén không trùng nhau, mμ chỉ chờm vết sau lên vết tr−ớc; đồng thời lùa đ−ợc phối khoan vμo ống rỗng của cần khoan vμ đ−ợc hút ra ngoμi(vậnhμnh ng−ợc). • Đối với loại nham thạch mềm hơn, c−ờng độ khoản 30MPa, có thể dùng đầu khoan kiểu gμungoạm vμ đầu khoan kiểu bánh răng. •Tr−ờng hợp dùng đầu khoan kiểu bánh răng nếu gặp đá mồ côi sẽ khó khăn, cho dù ống rỗng của cần khoan dùng tới mức tối đa khoảng 326mm. Do đó th−ờng phải dùng gμu ngoạm hoặc đầu khoan bánh răng đặc biệt để phá đá. Nếu đá mồ côi nằm t−ơng đối nông, có thể dùng thợ lặn xuống phá đá, hoặc đóng ống vách vμ bơm hút n−ớc để phá đá bằng các biện pháp thông th−ờng. - Trong công nghệ khoan vận hμnh ng−ợc có thể không dùng ống vách mμ dùng áp lực cột n−ớc tĩnh cao hơn MNN để giữ ổn định cho vách khoan.
34. - Tốc độ khoan tạo lỗ vμ tốc độ của bμn quay phải điều chỉnh phù hợp loại đất đá vμ đ−ờng kính đầu khoan. Nếu quay nhanh quá → hoặc trục khoan sẽ bị rung lắc (đá rắn), hoặc lỗ đáy ống của trục khoan có thể bị tắc đồng thời không đủ thời gian hình thμnh mμng bùn vμ cũng có thể phá vỡ mμng sét đang lọt vμo bít những lỗ rỗng trong các hạt đất. - Nếu không đủ đảm bảo ổn định thμnh vách đμo, phải bổ sung vữa sét bentonite hoặ dung dịch CMC, cần cho khoan tạo lỗ. - Khi máy hoạt động sẽ không tránh khỏi hiện t−ợng văng ngang của đầu khoan. Vì không dùng ống vách nên đ−ờngkínhlỗkhoanth−ờng bị rộng hơn so với đ−ờng kính thiết kế, khối l−ợngbêtôngsẽtăngthêm. Trongđất rời đ−ờng kính lỗ khoan tất nhiên lớn hơn trong đất dính. Những đầu khoan có lắp bộ ổn định sẽ tránh đ−ợc hiện t−ợng nμy. 4.3-Công nghệ khoan lỗ bằng đầu khoan đμo đất: - Đầu khoan đất kiểu gμurấtđ−ợc thông dụng để đμo đất. Gμucótrọngl−ợng khá nặng vμ trang thiết bị các l−ỡi xén đất hoặc nhiều mũi dao dể phá vật ch−ớng ngại vμ mở rộng lỗ khoan, nhờ trọng l−ợng nμymμ các mũi dao vμ l−ỡi xén khi quay quanh trục khoan sẽ xén đất theo đ−ờng cắt nhất định, các mũi dao có thể tiện đứt rễ cây hoặc phá các tảng ch−ớng ngại vật khác nh− bêtông, gạch vụn. Tuy nhiên, khi gặp các loại đá mồ côi th−ờng đầu khoan khó giải quyết mμ phải dùng những biện pháp đã nêu trên.