3.4. CẤU TẠO CỌC KHOAN NHỒI
3.4.1 Cấu tạo cọc khoan nhồi
Đường kính cọc D = 800 ÷ 2500mm (có thể lên tới 3000 ÷ 4000mm)
Chiều dài cọc thường từ 30 ÷ 80m (có thể đến 100m). Mũi cọc thường được đặt vào tầng đá gốc hoặc ở lớp đất tốt.
Diện tích chân cọc nhỏ nhất phải là 64500mm2. Diện tích mặt cắt ngang ở mũi cọc ít nhất phải là 32300mm2. Với các đoạn kéo dài phía trên chân cọc, kích thước nhỏ nhất phải lấy theo quy định đối với cọc đúc sẵn trong Điều 5.13.4.3.
3.4.1.2 Bê tông cọc
Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có cường độ 30MPa.
Bê tông cọc khoan nhồi được đổ trực tiếp tại hiện trường theo phương pháp đổ bêtông trong nước, do đó các yêu cầu về chất lượng của bêtông phải đặc biệt quan tâm.
Về cấp phối bê tông: việc thiết kế cấp phối bêtông phải đảm bảo cường độ bêtông, độ sụt (độ linh động) trước khi đổ, độ sụt của vữa bêtông từ 16 ÷ 20cm, thời gian sơ ninh của bêtông cũng như thời gian duy trì độ sụt. Bê tông nên có độ sụt lớn (nhưng không quá mức cho phép làm ảnh hưởng tới cường độ của bê tông) để việc đổ bêtông được thuận tiện, tránh gây tắc ống dẫn trong khi đổ. Để đảm bảo các yêu cầu của bêtông đổ cọc khoan nhồi cần phải sử dụng phụ gia siêu dẻo.
Đường kính cốt liệu thô không lớn hơn 50mm hoặc 1/3 cự ly mép cốt thép chủ, thường sử dụng đá 1 x 2cm, không nên sử dụng các cỡ đá to.
3.4.1.3 Cốt thép cọc
Cốt thép của cọc khoan nhồi thường được chế tạo sẵn thành từng lồng cốt thép tại hiện trường với chiều dài bằng chiều dài của một thanh cốt chủ. Đường kính trong lồng cốt thép phải lớn hơn đường kính ngoài vị trí mối nối của ống đổ bêtông tối thiểu 100mm, sai số cho phép của lớp bêtông bảo vệ cốt thép chủ tối đa là 20mm.
Cốt thép chủ
- Thường có đường kính từ 12 ÷ 32mm (hoặc lớn hơn), loại có gờ. Số thanh do tính toán quyết định, diện tích cốt thép dọc không được nhỏ hơn 0,8% diện tích mặt cắt ngang cọc. Cốt thép dọc được bố trí trên suốt chiều dài của cọc, số lượng hoặc đường kính thanh cốt dọc có thể thay đổi, ở phần cọc phía trên gần mặt đất thường số lượng hoặc đường kính thanh lớn hơn so với đoạn cọc phía dưới.
- Cự ly giữa mép cốt chủ phải lớn hơn 3 lần đường kính hạt cốt liệu thô của bêtông.
- Các thanh cốt thép dọc để chờ nối giữa các đoạn lồng cốt thép với nhau, chiều dài cốt thép chờ nối là 40d (d là đường kính cốt thép lớn hơn). Các thanh cốt thép nối với nhau bằng mối nối chồng thông qua các điểm kẹp chặt bằng các cóc bản ép hoặc kết hợp so le giữa thanh nối bằng cóc và thanh nối bằng hàn. Ở một số công trình, người ta còn nối bằng ống ren.
- Các thanh cốt thép chủ phía dưới chân cọc uốn cong vào phía trong tâm cọc tạo thành giỏ lồng thép, mục đích để khi hạ xuống lỗ khoan các thanh này không cào vào thành hố khoan.
Cốt thép đai:
- Dùng cốt đai rời hoặc xoắn có d =8 ÷ 20mm.
- Bước cốt đai từ 100 ÷ 200mm, bước cốt đai thường bố trí đều nhau hoặc thay đổi (nhưng thường là bố trí đều). Ở phần hai lồng cốt thép nối với nhau thì bước cốt đai dày hơn từ 50 ÷ 75mm.
- Trên suốt chiều dài của lồng cốt thép có thể còn sử dụng cốt thép đai cứng có đường kính từ 16 ÷ 25mm được bố trí phía trong cốt thép chủ với khoảng cách đều từ 1 ÷ 2m. Cốt đai có tác dụng tăng độ cứng cho lồng cốt thép, tạo khung lồng cốt thép khi lắp đặt và định vị các ống siêu âm.
- Để định vị lồng cốt thép được đúng tim cọc khi hạ và trong lúc đổ bêtông thì cần phải định vị lồng cốt thép thật chắc chắn. Thường có hai cách định vị lồng cốt thép như sau:
- Dùng con kê bằng bêtông hoặc nhựa tổng hợp, những con kê này phải được chế tạo dạng bánh xe và bán kính của chúng bằng chiều dày của lớp bêtông bảo vệ.
-Dùng các đai thép, hàn các đai thép này với cốt thép chủ trên mặt bằng khoảng 0,5 ÷ 1m một cái và bố trí đối xứng, còn trên chiều đứng thì cứ cách 2m lại bố trí một tầng đai này. Chiều dày uốn của đai thép bằng chiều dày lớp bêtông bảo vệ. Đai thép làm bằng thép bản có chiều dày 7 ÷ 10mm hoặc bằng những đoạn thép thanh.
-Bên trong lồng cốt thép bố trí thêm các cốt thép tăng cứng làm thành khung tam giác giữ cho lồng cốt thép trong khi vận chuyển, cẩu lắp không bị méo thành hình ôvan và không bị xô nghiêng. Cốt thép này có thể tháo ra trước khi hạ xuống hố khoan.
Hình 3.24. Con lăn dẫn hướng và tai định vị
Hình 3.25. Lồng cốt thép cọc khoan nhồi
Hình 3.26. Bố trí ống siêu âm
3.4.1.4 Ống kiểm tra chất lượng cọc
Hình 3.27. Ống siêu âm và các sơ đồ bố trí ống siêu âm
Trong thân cọc đặt trước các ống thăm làm bằng thép hoặc bằng nhựa PVC chạy dọc theo chiều dài thân cọc để thả đầu đo siêu âm kiểm tra chất lượng bêtông cọc. Những ống này gắn vào lồng cốt thép cọc chạy song song với nhau thông suốt chiều dài cọc, khi hạ lồng cốt thép cũng đồng thời hạ các ống thăm, các đoạn ống nằm trong các đốt cốt thép cọc nối lại với nhau bằng mối nối đảm bảo kín khít.
Ống siêu âm có 2 loại: loại nhỏ có đường kính 60mm và loại lớn có đường kính 114mm. Loại đường kính lớn ngoài mục đích thả đầu đo còn dùng để đưa đầu khoan xuống dưới phục vụ khoan lấy mẫu dưới chân cọc. Số lượng ống nhỏ phụ thuộc vào đường kính cọc và khả năng đo xuyên của máy siêu âm. Cọc có đường kính từ 1,2m trở xuống bố trí 3 ống theo hình tam giác đều còn cọc có đường kính từ 1,2m trở lên bố trí ít nhất là 4 ống.
Đầu các ống nhỏ đặt cách mũi cọc 20 ÷ 30cm, đầu ống lớn đặt cách mũi cọc 1m. Đáy các ống thăm dò phải bịt kín bằng nút nhựa, khi cần có thể xuyên qua được, đầu các ống nhô cao hơn mặt bêtông cọc 25cm và cũng được bọc kín không để bêtông lọt vào.
Ngoài việc phục vụ siêu âm kiểm tra chất lượng cọc khoan sau khi thi công, ống có đường kính lớn 114mm còn có mục đích khắc phục các khuyết tật tại mũi cọc khoang nhồi do chất lượng bê tông không đảm bảo hoặc lớp bùn tại mũi cọc dày quá mức cho phép.