CHƯƠNG 1: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG CỌC ÉP
2. Công tác ép cọc
2.1.1. Chuẩn bị mặt bằng thi công
+Khu vực xếp cọc phải nằm ngoài khu vực ép cọc,đường đi từ chỗ xếp cọc đến chỗ ép cọc phải bằng phẳng không ghồ ghề lồi,lõm.
+ Cọc phải vạch sẵn đường tâm để khi ép tiện lợi cho việc cân ,chỉnh . +Loại bỏ những cọc không đảm bảo yêu cầu về kĩ thuật.
+Chuẩn bị đầy đủ các báo cáo kĩ thuật của công tác khảo sát địa chất,kết quả xuyên tĩnh….
+ Định vị và giác móng công trình 2.1.2.thiết bị thi công
a. Thiết bị ép cọc:
Thiết bị ép cọc 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 lƣợng đồng hồ đo áp lực đầu và van chịu áp do cơ quan có thẩm quyền cấp.
Thiết bị ép cọc đƣợc 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 đƣợc tốc độ ép cọc.
+ Đồng hồ đo áp lực phải phù hợp với khoảng lực đo.
+ Thiết bị ép cọc phải có van giữ đƣợc 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 vƣợt 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 . b.chọn máy ép cọc:
Các bộ phận của máy ép cọc:
Máy ép thủy lực dùng sức nén của 2 xi lanh thủy lực để ép cọc xuống nền đất thông qua đối tải là nhiều khối đối trọng ghép lại. Nó bao gồm 4 bộ phận chính:
- Dàn máy: Gồm ống thả cọc gắn với giá xilanh.
- Bệ máy: Gồm 2 dầm liên kết với nhau bằng suốt ngang ( liên kết lồng để điều chỉnh khoảng cách).
- Đối trọng.
- Trạm bơm thủy lực gồm có:
+Động cơ điện
+ Bơm thủy lực ngăn kéo
+ Tuy ô thủy lực và giác thủy lực
Nguyên lý làm việc:
Dàn máy đƣợc lắp ráp với bệ máy bằng 2 chốt nhƣ vậy có thể di chuyển ép một số cọc khi bệ máy cố định một chỗ, giảm đƣợc số lần cẩu đối trọng. ống thả cọc đƣợc 2 xi lanh nâng lên hạ xuống, năng lƣợng thủy lực truyền đi từ trạm bơm qua xi lanh
qua ống thả cọc và qua gối đầu cọc truyền sang cọc cùng với đối trọng năng lƣợng sẽ biến thành lực dọc trục ép cọc xuống đất.
Chọn loại máy ép cọc:
a. Chọn Pép :
Chọn máy ép cọc để đƣa cọc xuống độ sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau. Cụ thể đối với điều kiện địa chất công trình, cọc xuyên qua các lớp đất sau:
- Đất lấp có chiều dày trung bình là : 1.5m.
- Sét pha nâu gụ dẻo cứng có chiều dày trung bình là: 4,4m.
- Sét pha dẻo chảy có chiều dày trung bình là: 4,67m.
- Sét pha nâu vàng dẻo cứng có chiều dày trung bình: 10,33m - Cát cát hạt nhỏ chiều dày trung bình 4,53m
Cọc cắm vào lớp cát lẫn sỏi sạn 1,72m.
* Thiết bị đƣợc lựa chọn để ép cọc phải thỏa mãn các yêu cầu: [TCXDVN 286-2003]
+ Lực nén (danh định) lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1.4 lần lực nén lớn nhất Pép max yêu cầu theo qui định của thiết kế.
+ Lực nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục khi ép đỉnh hoặc tác dụng đều trên mặt bên cọc khi ép ôm, không gây lực ngang tác dụng lên cọc trong khi ép.
+ Chuyển động của pittong kích phải đều và khống chế đƣợc tốc độ ép cọc.
+ Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo.
+ Thiết bị ép cọc phải bảo đảm điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công.
Từ đó ta thấy muốn cho cọc qua đƣợc những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị: Pvl PÐp P®n
- Cọc có tiết diện (40x40)cm chiều dài đoạn cọc C1= 9m, đoạn C2,C3=8m - Sức chịu tải của cọc Pcọc=[P]SPT = 1000kN.
- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Pvl= 2350kN.
- Để đảm bảo cho cọc đƣợc ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thoả mãn điều kiện trên. Lấy:
ép
P 1,5 2 P coc 1500 2000 kN
- Cho nên ta chọn máy ép thuỷ lực có lực nén lớn nhất 2000kN<Pvl.
Để ép đƣợc cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có một lực thắng đƣợc lực ma sát mặt bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực gây ra.
b. Chọn giá ép:
Giá ép chọn sao cho loại giá ép sử dụng là ít nhất. Trong tất cả các móng cần ép cọc có các loại móng sau:
lÇn 2
Do móng dưới chân thang máy có kích thước lớn nên ta chia nhỏ ra thành 6 lần nhƣ hình vẽ:
Ta tính toán sử dụng một loại giá ép cho tất cả loại móng trên.
Bệ máy ép cọc gồm 2 thanh thép hình chữ I loại lớn liên kết với dàn. Dàn máy có thể dịch chuyển nhờ chỗ lỗ bắt các bulông, nên 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.
Kích thước giá ép thỏa mãn trục ở các hàng cọc ngoài đến mép trong giá ép tối thiểu là 750mm.
c. Chọn máy ép:
- Những chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của thiết bị ép phải biết:
+ Chọn đường kính piton thủy lực dầu ( thường dùng 2 piton)
+ Lấy Pdầu = 23Mpa. Suy ra:
-> Chọn D = 25cm
+ Lý lịch máy phải đƣợc các bên có thẩm quyền kiểm tra kiểm định các đặc trƣng kĩ thuật.
+ Lưu lượng dầu của máy bơm (lít/phút).
+ áp lực bơm dầu lớn nhất (kg/cm2) + Hành trình pitton của kích (cm) + Diện tích đáy pitton của kích (cm2)
+Phiếu kiểm định đồng hồ đo áp lực dầu và các van chịu lực do cơ quan có thẩm quyền.
- Máy ép cọc cần có lực ép Pmax = 2000kN.
=> Ta chọn máy ép cọc thủy lực: SUNWARD YZJ -240 có thông số kỹ thuật nhƣ sau:
+Lực ép lớn nhất: Pmax = 2400kN (240T)
+ Khoảng cách lớn nhất cho mỗi lần di chuyển:
dài x rộng = 3,0x0,6m + Tỉ lệ áp suất nén thủy lực: 23,1Mpa + Tốc độ ép lớn nhất 5,5m/ph
+ Hành trình một lần ép cọc: 1,6m + Kiểu và đặc tính của cọc ép:
- Cọc vuông lớn nhất 500mm - Cọc vuông nhỏ nhất 250mm - Cọc tròn lớn nhất 500mm.
+ Lực nâng lớn nhất: 8 Tấn.
+ Công suất ép cọc 37KW + Công suất cẩu 22KW
+ Tổng công suất động cơ 59KW + Kích thước: Chiều dài làm việc 10m
Chiều rộng làm việc 6,2m Chiều cao làm việc 3,12m.
+ Tổng trọng lƣợng 245 kg d. Chọn đối trọng:
+ Điều kiện cần: Mdtrong Pep Mdtrong 150T. Trọng lƣợng đối trọng mỗi bên: P Pep 150 75T.
2 2
+ Điều kiện đủ: điều kiện chống lật của bệ máy.
Kiểm tra lật tại điểm A:
- Theo phương cạnh dài bệ máy:
P1x1.5+ P1x8.5 Pepx6.35
1
150 6.2
P 93T.
10
- Theo phương cạnh ngắn bệ máy: Q=2P1 Qx1.5 Pepx2.1 P1 150 2.1 105T.
2 1.5
- Sử dụng các khối bê tông kích thước: 1x1x3m có trọng lượng 3x1x1x2.5=7.5 T
Khi đó số đối trọng cần thiết cho mỗi bên: 105
n 14
7,5
Ta chọn 14 khối bê tông 3x1x1 m, mỗi khối nặng 7.5T đặt mỗi bên bệ máy.
c hi tiết thiết bị ép c ọ c
- kÝc h t h u û l ù c
- má y bơ m d ầu - kh u n g d Én c ®
- bệ đỡ đố i t r ọ n g - d ầm đế - d ầm g á n h
4 5 3
7 6 9 1
2 - kh u n g d ẫn d i độ n g
- đố i t r ọ n g
- đồ n g h ồ đo á p l ự c
- v ò i d ẫn d ầu
- t iết d iện c ọ c ép 40x40c m - á p l ự c NéN THủ Y Lự C 23,1 mPA - c ô n g su ất độ n g c ơ 59 kw má y ép THủY LựC
sun w a r d yzj -240
- t ố c độ ép l ớ n n h ất 5,5m / p h.
- Lù c Ðp l í n n h Êt 240t .
- t ổn g t r ọ n g l - ợ n g 245kg
2 3 4 5 6 7 8 9 1
c. Tính toán chọn loại cẩu phục vụ cho ép cọc:
- Khi cẩu cọc:
+ Hy/c= HL+h1+h2+h3 +h4.
HL: Chiều cao đặt cọc, do cọc đƣợc đƣa vào giá qua mặt bên của khung dẫn động cho nên ta lấy HL=2/3Hgia ep=2/3x9=6m.
h1: Chiều cao nâng cấu kiện, h1=0.
h2: Chiều dài đoạn cọc, h2=8m.
h3: Chiều cao dây treo buộc, h3=1.5m.
h4: Chiều cao dây cáp móc cẩu, h4=1.5m.
Hy/c= HL+h1+h2+h3 +h4=6+0+8+1.5+1.5=17m.
+ Trọng lƣợng lớn nhất 1 cọc: cọc 40x40cm dài 8,5m.
Qyc= 1.1 0.4 0.4 8 2.5 = 3,52T +
max
17, 5 1.5 75 16.5
sin sin o
yc c
yc H H m
L
+ Ryc r Lyccos75o 1.5 16.5 cos75o 5.8 .m Vậy Qyc=8.5T; Lyc=16.5m; Ryc=5.8m; Hyc=17,5m.
- Do trong quá trình ép cọc cần trục phải di chuyển trên khắp mặt bằng nên ta chọn cần trục tự hành bánh hơi.
Từ những yếu tố trên ta chọn cần trục tự hành ôtô dẫn động thuỷ lực KX-5363 có các thông số sau:
+ Sức nâng Qmax/Qmin = 16.2/8T.
Qmax ,Qmin Sức nâng khi hạ và không hạ chân chống phụ.
+ Tầm với Rmin/Rmax = 5.5/18m.
+ Chiều cao nâng : Hmin = 10.2 m, Hmax = 18.8m.
+ Độ dài cần chính L: 20m.
+ Vận tốc nâng hạ : (6-0.3)m/phút.
+ Vận tốc quay cần : (0.1-1.2)v/phút.
+ Trọng lƣợng máy : 38.7 tấn.
2.2 Công tác thi công ép hạ cọc.
a. Lựa chọn ph-ơng án thi công cọc.
240034006800660068003400
6800 6800 8000 6800 6800 1800
1800
mặt b ằ n g k ết c ấu mó n g
Việc thi công cọc ở ngoài hiện trường có nhiều phương án, sau đây là hai phương án thi công phổ biến.
*. Phương án 1:
- Tiến hành đào hố móng đến cao trình đáy đài sau đó đƣa máy móc, thiết bị ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết.
* Ƣu điểm :
- Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc như ở phương án ép cọc trước.
- Không phải ép âm.
* Nhƣợc điểm:
- Ở những nơi có mạch nước ngầm cao, việc đào hố móng trước, rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện đƣợc.
- Khi thi công ép cọc gặp trời mưa, nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng.
- Việc di chuyển máy móc, thiết bị phục vụ thi công ép cọc gặp nhiều khó khăn.
* Phương án 2:
Tiến hành san mặt bằng cho phẳng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển cọc, sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu thiết kế. Nhƣ vậy để đạt đƣợc cao trình đỉnh cọc thiết kế cần phải ép âm. Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc BTCT để cọc ép đƣợc tới chiều sâu thiết kế. Sau khi ép cọc xong tiến hành đào đất hố móng để thi công phần đài cọc, hệ giằng đài cọc.
* Ƣu điểm :
1. Việc di chuyển thiết bị ép cọc và công tác vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi, kể cả khi gặp trời mƣa.
2. Không bị phụ thuộc vào mạch nước ngầm 3. Tốc độ thi công nhanh
* Nhƣợc điểm:
1. Phải dựng thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm, có nhiều khó khăn khi ép đoạn cọc cuối cùng xuống chiều sâu thiết kế.
2. Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công, khó cơ giới hoá.
3. Việc thi công đài, giằng khó khăn hơn.