TÌM HIỂU VỀ ÉP CỌC

Tin tức

TÌM HIỂU VỀ ÉP CỌC

Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc. Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc. Lực ép nhỏ nhất (Pép)min là lực ép do Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150 → 200% tải trọng thiết kế;

Các định nghĩa

Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc.

Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc.

Lực ép nhỏ nhất (Pép)min là lực ép do Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150 → 200% tải trọng thiết kế;

Lực ép lớn nhất (Pép)max là lực ép do Thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200 → 300% tải trọng thiết kế.

Ghi chú: Để biết được khả năng ép của kích thủy lực thì trước tiên phải đề nghị đơn vị ép cọc cung cấp giấy kiểm định đồng hồ và giàn ép thủy lực, trong kết quả kiển định sẽ có bảng tra chỉ số trên đồng hồ (kg/cm2) và tương đương với chỉ số này là lực ép đầu cọc (Tấn). Hai số liệu này quan hệ với nhau bằng “phương trình quan hệ” có trong kết qủa kiểm định. Phải lưu ý nữa là số hiệu đồng hồ và giàn ép có đúng như giấy kiểm định không.[1]

Ưu nhược điểm của phương pháp thi công ép cọc

Hiện nay có nhiều phương pháp để th công cọc như búa đóng, kích ép, khoan nhồi… Việc lựa chọn và sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào địa chất công trình và vị trí công trình. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều dài cọc, máy móc thiết bị phục vụ thi công. Một trong các phương pháp thi công cọc đó là ép cọc bằng kích ép.

Ưu điểm

Không gây ra tiếng ồn
Không gây ra chấn động cho các công trình khác
Khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơn: từng đoạn cọc được ép thử dưới lực ép và ta xác định được sức chịu tải của cọc qua lực ép cuối cùng.

Nhược điểm

Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất xấu cọc phải xuyên qua quá dầy
Chuẩn bị mặt bằng thi công sửa
Chuẩn bị mặt bằng,dọn dẹp và san bằng các chướng ngại vật.
Vận chuyển cọc bêtông đến công trình. Phải tập kết cọc trước ngày ép từ 1 đến 2 ngày (cọc được mua từ các nhà máy sản xuất cọc)
Khu xếp cọc phải đặt ngoài khu vực ép cọc, đường đi vanạ chuyển cọc phải banừg phẳng, không gồ ghề lồi lõm
Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử dụng máy kinh vĩ cân chỉnh
Cần loại bỏ những cọc không đủ chất lượng, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
Trước khi đem cọc đi ép đại trà, phải ép thí nghiệm 1 – 2% số lượng cọc
Phải có đầy đủ các báo cáo khảo sát địa chất công trình, kết quả xuyên tĩnh
Đối với coc be tong cần lưu ý: Độ vênh cho phép của vành thép nối không lớn hơn 1% so với mặt phẳng vuông góc trục cọc. Bề mặt bê tông đầu cọc phải phẳng. Trục của đoạn cọc phải đi qua tâm và vuông góc với 2 tiết diện đầu cọc. Mặt phẳng bê tông đầu cọc và mặt phẳng chứa các mép vành thép nối phải trùng nhau. Chỉ chấp nhận trường hợp mặt phẳng bê tông song song và nhô cao hơn mặt phẳng mép vành thép nối không quá 1 mm.[2]

Vị trí ép cọc

Vị trí ép cọc được xác định đúng theo bản vẽ thiết kế: phải đầy đủ khoảng cách, sự phân bố các cọc trong đài móng với điểm giao nhau giữa các trục.

Để cho việc định vị thuận lợi và chính xác, ta cần phải lấy 2 điểm móco nằm ngoài để kiểm tra các trục có thể bị mất trong quá trình thi công. Thực tế, vị trí các cọc được đánh dấu bằng các thanh thép dài từ 20 đến 30cm

Từ các giao điểm các đường tim cọc, ta xác định tâm của móng, từ đó ta xác định tâm các cọc

Lựa chọn phương án thi công ép cọc

Việc thi công ép cọc ở ngoài công trường có nhiều phương án ép, sau đây là hai phương án ép phổ biến:

Phương án 1

Nội dung: Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc, sau đó mang máy móc, thiết bị ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết.

Ưu điểm

Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc

Không phải ép âm

Nhược điểm

Ở Những nơi có mực nước ngầm cao, việc đào hố móng trước rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện được

Khi thi công ép cọc mà gặp trời mưa thì nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng

Việc di chuyển máy móc, thiết bị thi công gặp nhiều khó khăn

Với mặt bằng thi công chật hẹp, xung quanh đang tồn tại những công trình thì việc thi công theo phương án này gặp nhiều khó khăn, đôi khi không thực hiện được

Phương án 2

Nội dung: Tiến hành san phẳng mặt bằng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu. Như vậy, để đạt được cao trình đỉnh cọc cần phải ép âm. Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép để cọc ép được tới chiều sâu thiết kế. Sau khi ép cọc xong ta sẽ tiến hành đào đất để thi công phần đài, hệ giằng đài cọc

Ưu điểm:

Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời mưa

Không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm

Tốc độ thi công nhanh

Nhược điểm:

Phải thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm

Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, thời gian thi công laua vì rất khó thi công cơ giới hóa

Kết luận Căn cứ vào ưu nhược điểm của 2 phương án trên, căn cứ vào mặt bằng công trình, phương án đào đất hố móng, ta sẽ chọn ra phương án thi công ép cọc. Tuy nhiên, phương án 2, kết hợp đào hố móng dạng ao sẽ kết hợp được nhiều ưu điểm để tiến thành thi công có hiệu quả.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn ép cọc

– Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả 2 bên của thép dọc và trên suốt chiều cao vành

– Vành thép nối phải phẳng, không được vênh

– Bề mặt ở đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau.

– Kích thước các bản mã đúng với thiết kế và phải ≥ 4mm

– Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén

– Kiểm tra kích thước đường hàn so với thiết kế, đường hàn nối cọc phải có trên cả 4 mặt của cọc. Trên mỗi mặt cọc, chiều dài đường hàn không nhỏ hơn 10cm.

Yêu cầu đối với việc hàn nối cọc:

Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén.

Bề mặt bê tông ở 2 đầu đọc cọc phải tiếp xúc khít với nhau, trường hợp tiếp xúc không khít phải có biện pháp làm khít.

Kích thước đường hàn phải đảm bảo so với thiết kế.

Đường hàn nối các đoạn cọc phải có đều trên cả 4 mặt của cọc theo thiết kế.

Bề mặt các chỗ tiếp xúc phải phẳng, sai lệch không quá 1% và không có ba via.

Yêu cầu kỹ thuật với thiết bị ép cọc

Thiết bị ép cọc bê tông phải có các chứng chỉ , có lý lịch máy do nơi sản xuất cấp và cơ quan thẩm quyền kiểm tra xác nhận đặc tính kỹ thuật của thiết bị.

Đối với thiết bị ép cọc bằng hệ kích thuỷ lực cần ghi các đặc tính kỹ thuật cơ bản sau:

+ Lưu lượng bơm dầu

+ áp lực bơm dầu lớn nhất

+ Diện tích đáy pittông

+ Hành trình hữu hiệu của pittông

+ Phiếu kiểm định chất lượng đồng hồ đo áp lực đầu và van chịu áp do cơ quan có thẩm quyền cấp.

Thiết bị ép cọc được lựa chọn để sử dụng vào công trình phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Lực ép lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1.4 lần lực ép lớn nhất (Pep)max tác động lên cọc do thiết kế quy định

+ Lực ép của thiết bị phải đảm bảo tác dụng đúng dọc trục cọc khi ép đỉnh hoặc tác dụng đều trên các mặt bên cọc khi ép ôm.

+ Quá trình ép không gây ra lực ngang tác động vào cọc

+ Chuyển động của pittông kích hoặc tời cá phải đều và khống chế được tốc độ ép cọc.

+ Đồng hồ đo áp lực phải phù hợp với khoảng lực đo.

+ Thiết bị ép cọc phải có van giữ được áp lực khi tắt máy.

+ Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện vận hành theo đúng các quy định về an toàn lao động khi thi công.

Giá trị áp lực đo lớn nhất của đồng hồ không vượt quá hai lần áp lực đo khi ép cọc. Chỉ nên huy động khoảng 0,7 – 0,8 khả năng tối đa của thiết bị.

– Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất

– Pép max yêu cầu theo quy định thiết kế

– Lức nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép đỉnh, không gây lực ngang khi ép

– Chuyển động của pittông kích phải đều, và khống chế được tốc độ ép

– Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo

– Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công

– Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vượt quá 2 lần áp lực đo khi ép cọc

– Chỉ huy động từ (0,7 ÷ 0,8 ) khả năng tối đa của thiết bị ép cọc

– Trong quá trình ép cọc phải làm chủ được tốc độ ép để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Tính toán chọn cẩu phục vụ sửa

Căn cứ vào trọng lượng bản thân của cọc, của đối trọng và độ cao nâng cẩu cần thiết để chọn cẩu thi công ép cọc

– Sức nâng Qmax/Qmin

– Tầm với Rmax/Rmin

– Chiều cao nâng: Hmax/Hmin

– Độ dài cần chính L

– Độ dài cần phụ

– Thời gian

– Vận tốc quay cần

Phương pháp ép cọc và chọn máy ép cọc

Ép cọc thường dùng 2 phương pháp:

• Ép đỉnh

• Ép ôm

Ép đỉnh sửa

Lực ép được tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống

Ưu điểm

• Toàn bộ lực ép do kích thủy lực tạo ra được truyền trực tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu quả ép. Khi ép qua các lớp đất có ma sát nội tương đối cao như á cát, sét dẻo cứng… lực ép có thể thắng lực cản do ma sát để hạ cọc xuống sâu dễ dàng.

Nhược điểm

• Cần phải có hai hệ khung giá. Hệ khung giá cố định và hệ khung giá di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung giá này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc: nếu 1 đoạn cọc dài 6m thì khung giá phải từ 7 ÷ 8m mới có thể ép được cọc. Vì vậy khi thiết kế cọc ép, chiều dài một đoạn cọc phải khống chế bởi chiều cao giá ép trong khoảng 6 – 8m

Ép ôm sửa

Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc do chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống

Ưu điểm

• Do biện pháp ép từ 2 bên hông của cọc, máy ép không cần phải có hệ khung giá di động, chiều dài đoạn cọc ép có thể dài hơn.

Nhược điểm

• Ép cọc từ hai bên hông cọc thông qua 2 chấu ma sát do do khi ép qua các lớp ma sát có nội ma sát tương đối cao như á sét, sét dẻo cứng… lực ép hông thường không thể thắng được lực cản do ma sát tăng để hạ cọc xuống sâu.

• Nói chung, phương pháp này không được sử dụng rộng rãi bằng phương pháp ép đỉnh

Các bộ phận của máy ép cọc (ép đỉnh) sửa

Đối trọng

Trạm bơm thủy lực gồm có:

• Động cơ điện

• Bơm thủy lực ngăn kéo

• Ống tuy-ô thủy lực và giác thủy lực

Dàn máy ép cọc: gồm có khung dẫn với giá xi lanh, khung dẫn là một lồng thép được hàn thành khung bởi các thanh thép góc và tấm thép dầy. Bộ dàn hở 2 đầu để cọc có thể đi từ trên xuống dưới. Khung dẫn gắn với động cơ của xi-lanh, khung dẫn có thể lên xuống theo trục hành trình của xi-lanh

• Dàn máy có thể di chuyển nhờ chỗ lỗ bắt các bulông

Bệ máy ép cọc gồm 2 thanh thép hình chữ I loại lớn liên kết với dàn máy ứng với khoảng cách hai hàng cọc để có thể đứng tại 1 vị trí ép được nhiều cọc mà không cần phải di chuyển bệ máy. Có thể ép một lúc nhiều cọc bằng cách nối bulông đẩy dàn máy sang vị trí ép cọc khác bố trí trong cùng một hàng cọc.

Máy ép cọc cần có lực ép P gồm 2 kích thuỷ lực mỗi kích có Pmax = P/2 (T)

1-Cọc BTCT ; 2-Khung giá di động ; 3-Khung giá cố định ; 4-Ống cung cấp dầu

5-Đối trọng ; 6-Ray di chuyển ; 7-Đồng hồ đo khí nén ; 8-Bơm dầu ; 9-Pittông thủy lực

Nguyên lý làm việc

Dàn máy được lắp ráp với bệ máy bằng 2 chốt như vậy có thể di chuyển ép một số cọc khi bệ máy cố định tại một chỗ, giảm số lần cẩu đối trọng

Ống thả cọc được 2 xilanh nâng lên hạ xuống, năng lượng thủy lực truyền đi từ trạm bơm qua xilanh qua ống thả cọc và qua gối đầu cọc truyền sang cọc, với đối trọng năng lượng sẽ biến thành lực dọc trục ép cọc xuống đất.

Chọn máy ép cọc

Chọn máy ép cọc để đưa cọc xuống chiều sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của địa chất công trình.

Muốn cho cọc qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị:

Pep ≥ K.Pc

Trong đó :

• Pep – lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế

• K – hệ số K > 1; có thể lấy K = 1,5 – 2 phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc

• Pc – tổng sức kháng tức thời của nền đất, Pc = Pmui + Pmasat

• Pmui : phần kháng mũi cọc

• Pmasat : ma sát thân cọc

Như vậy, để ép được cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có một lực thắng được lực ma sát bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ép đó bằng trọng lượng bản thân cọc và lực ép bằng thủy lực. Lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực tạo ra.

Ví dụ: Cọc 300 x 300mm

• Cọc có tiết diện 300×300, chiều dài đoạn cọc C1=7m; đoạn C2 và C3 = 8m

• Sức chịu tải của cọc: Pcoc = PCPT = 79,215T

• Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thỏa mãn điều kiện:

Pep min ≥ 1,5Pcoc = 1,5 x 79,215 = 108,8T

• Vì chỉ nên sử dụng 0,8 – 0,9 khả năng làm việc tối đa của máy ép cọc, cho nên ta chọn máy ép thủy lực có lực nén lớn nhất 120T

• Vậy trọng lượng đối trọng mỗi bên: P ≥ Pep/2 = 120/2 =60T, dùng mỗi bên 12 đối trọng bê tông cốt thép, trọng lượng mỗi khối nặng 5T có kích thước 1x1x2m

• Những chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của thiết bị ép :

+ Chọn đường kính piton thủy lực dầu (thường dùng 2 piton) :

+ Lấy Pdau = 150 kg/cm2. Suy ra :

Chọn D=25cm

• Với l = 1200mm, l là lịch trình của piton thủy lực

Lý lịch máy phải được các bên có thẩm quyền kiểm tra kiểm định các đặc trưng kỹ thuật

• Lưu lượng dầu của máy bơm (lít/phút)

• Áp lực bơm dầu lớn nhất (kg/cm2)

• Hành trình pittông của kích (cm)

• Diện tích đáy pittông của kích (cm2)

• Phiếu kiểm định đồng hồ đo áp lực dầu và các van chịu lực do cơ quan có thẩm quyền cấp

Tính số máy ép cọc cho công trình

Từ số lượng cọc cần ép và định mức ca máy (theo ĐM 24-2005), ta tính ra số ca máy cần thiết cho việc thi công công trình. Nếu số ca máy quá lớn, ta có thể chọn tăng số máy ép lên: 2 máy, hoặc 3 máy…

Ví dụ: tiết diện cọc 250 x 250mm, tổng số chiều dài cọc ép 5000m, tra định mức tiết diện cọc 25x25cm và máy ép < 150T, định mức là 3,05ca/100m cọc

Vậy, số máy cần thiết :

Vậy, nếu thi công toàn bộ số cọc trên cần ít nhất 5 tháng. Nếu ta dùng 2 máy ép cọc thì thời gian thi công sẽ giảm xuống 1/2. Và số ngày công cho 2 máy: 77 ngày, sau khi có số ngày, số máy thì ta sẽ thiết kế được sơ đồ ép cọc chính thức.

Tính toán chọn cẩu phục vụ ép cọc

Tiến hành ép cọc sửa

Chuẩn bị mặt bằng thi công và cọc

Việc bố trí mặt bằng thi công ép cọc ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công nhanh hay chậm của công trình. Việc bố trí mặt bằng thi công phải hợp lý để các công việc không bị chồng chéo, cản trở lẫn nhau, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, rút ngắn thời gian thực hiện công trình.

Cọc phải được bố trí trên mặt bằng sao cho thuận lợi cho việc thi công mà vẫn không cản trở máy móc thi công

Vị trí các cọc phải được đánh dấu sẵn trên mặt bằng bằng các cột mốc chắc chắn, dễ nhìn.

Cọc phải được vạch sẵn các đường trục để sử dụng máy ngắm kinh vĩ

Giác đài cọc trên mặt bằng

• Người thi công phải két hợp với người làm công tác đo đạc. Trên bản vẽ tổng mặt bằng thi công phải xác định đầy đủ vị trí của từng hạng mục công trình, ghi rõ cách xác định lưới toạ độ, dựa vào các mốc chuẩn có sẵn hay dựa vào mốc quốc gia, chuyển mốc vào địa điểm xây dựng

• Thực hiện các biện pháp để đánh dấu trục móng, chú ý đến mái dốc taluy của hố móng

Giác cọc trong móng

• Giác móng xong, ta xác định được vị trí của đài, ta tiến hành xác định vị trí cọc trong đài

• Ở phần móng trên mặt bằng, ta đã xác định được tim đài nhờ các điểm chuẩn. Các điểm này được đánh dấu bằng các mốc

• Căng dây trên các mốc, lấy thăng bằng, sau đó từ tim đo ra các khoảng cách xác định vị trí tim cọc theo thiết kế

• Xác định tim cọc bằng phương pháp thủ công, dùng quả dọi thả từ các giao điểm trên dây đã xác định tim cọc để xác định tim cọc thực dưới đất, đánh dấu các vị trí này.