NỘI DUNG TOÀN VĂN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9394:2012 VỀ ĐÓNG VÀ ÉP CỌC - THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU P3

6 Hạ cọc bằng búa đóng và búa rung

6.1 Tùy theo năng lực trang thiết bị hiện có, điều kiện địa chất công trình, quy định của Thiết kế về chiều sâu hạ cọc và độ chối quy định Nhà thầu có thể lựa chọn thiết bị hạ cọc phù hợp. Nguyên tắc lựa chọn búa như sau:

a) Có đủ năng lượng để hạ cọc đến chiều sâu thiết kế với độ chối quy định trong thiết kế, xuyên qua các lớp đất dày kể cả tầng kẹp cứng;

b) Gây nên ứng suất động không lớn hơn ứng suất động cho phép của cọc để hạn chế khả năng gây nứt cọc;

c) Tổng số nhát đập hoặc tổng thời gian hạ cọc liên tục không được vượt quá giá trị khống chế trong thiết kế để ngăn ngừa hiện tượng cọc bị mỏi;

d) Độ chối của cọc không nên quá nhỏ có thể làm hỏng đầu búa.

6.2 Lựa chọn búa đóng cọc theo khả năng chịu tải của cọc trong thiết kế và trọng lượng cọc. Năng lượng cần thiết tối thiểu của nhát búa đập E được xác định theo công thức:

E = 1,75 a.P                  (1)

trong đó:

E là năng lượng đập của búa, tính bằng kilôgam lực mét (kG.m);

a là hệ số bằng 25 kilôgam lực mét trên tấn (kG.m/T);

P là khả năng chịu tải của cọc, quy định trong thiết kế tính bằng tấn (T).

Loại búa được chọn với năng lượng nhát đập phải thoả mãn điều kiện:

trong đó:

k là hệ số chọn búa đóng, quy định trong Bảng 2;

Qn là trọng lượng toàn phần của búa, tính bằng kilôgam lực (kG);

q là trọng lượng cọc (gồm cả trọng lượng mũ và đệm đầu cọc), tính bằng kilôgam lực (kG);

Đối với búa điêzen, giá trị tính toán năng lượng đập lấy bằng:

đối với búa ống Ett = 0,9 QH

đối với búa cần Ett = 0,4 QH

trong đó:

Q là trọng lượng phần đập của búa tính bằng kilôgam lực (kG);

H là chiều cao rơi thực tế phần đập búa khi đóng ở giai đoạn cuối, đối với búa ống H= 2,8 m; đối với búa cần có trọng lượng phần đập là 1,25; 1,80 và 2,50 T thì H tương ứng là 1,7; 2,0 và 2,2 m.

Bảng 2- Hệ số chọn búa đóng

6.3 Khi cần phải đóng xuyên qua các lớp đất chặt nên dùng các búa có năng lượng đập lớn hơn các trị số tính toán theo các công thức (1) và (2), hoặc có thể dùng biện pháp khoan dẫn trước khi đóng hoặc biện pháp xói nước.

Khi chọn búa để đóng cọc xiên nên tăng năng lượng đập tính theo công thức (1) với hệ số k1 cho trong Bảng 3.

Bảng 3- Hệ số chọn búa đóng cọc xiên

6.4 Loại búa rung hạ cọc chọn theo tỷ số K0/Qt tùy thuộc vào điều kiện đất nền và chiều sâu hạ cọc; K0 là mô men lệch tâm, tính bằng tấn xentimét (T.cm) và Qt là trọng lượng toàn phần gồm trọng lượng cọc, búa rung và đệm đầu cọc, tính bằng tấn (T). Giá trị của tỷ số này khi dùng búa rung với tốc độ quay bánh lệch tâm từ 300 r/min đến 500 r/min không được nhỏ hơn trị số cho trong Bảng 4.

Bảng 4- Tỷ số K0/Qt

CHÚ THÍCH: Khi chọn búa rung để hạ cọc ống có đường kính lớn hơn 1,2 m nên ưu tiên cho các máy có lỗ thoát để đưa đất từ trong lòng cọc ống ra ngoài mà không phải tháo lắp máy. Trong trường hợp cần rung hạ các cọc đường kính lớn nên dùng hai búa rung ghép đôi đồng bộ trên một đế trung chuyển; khi đó các giá trị K0 và Qt phải là tổng các chỉ tiêu tương ứng của hai búa rung.

6.5 Khi rung hạ cọc tròn rỗng hoặc cọc dạng tấm cần có các biện pháp chống khả năng xuất hiện các vết nứt hoặc hư hỏng cọc:

- Để tránh sự tăng áp suất không khí trong lòng cọc do đậy khít nên dùng chụp đầu cọc có các lỗ hổng có tổng diện tích không ít hơn 0,5 % diện tích tiết diện ngang của cọc;

- Để tránh sinh ra áp lực thủy động nguy hiểm của nước trong đất lòng cọc có thể gây nứt rạn cọc-ống BTCT phải có biện pháp hút nước hoặc truyền không khí.

Để có thể dự báo trước những hư hỏng có thể xảy ra khi rung hạ cọc - ống nên dùng thiết bị đo gia tốc, trong trường hợp không có thiết bị thì tiến hành quan sát mức độ tiêu hao công suất búa (hoặc điện năng) và biên độ giao động của cọc. Nếu thấy công suất búa và biên độ giao động của cọc tăng, liên kết búa rung và đầu cọc vẫn khít mà tốc độ hạ cọc lại bị giảm thì chứng tỏ mũi cọc đã gặp chướng ngại; khi đó cần dừng máy, tìm cách loại bỏ chướng ngại bằng cách lấy đất lòng cọc và bơm rửa đáy cọc.

Khi rung hạ cọc trong cát và á cát ở giai đoạn cuối thì nên giảm tần số và rung cọc trong khoảng từ 7min đến 10 min ở độ sâu thiết kế để làm chặt đất trong lòng và xung quanh cọc.

6.6 Khi rung hạ cọc bình thường tức là các thông số búa rung ổn định, cọc không gặp chướng ngại thì theo sự tăng tiến của chiều sâu, tốc độ hạ cọc, biên độ giao động và công suất máy sẽ bị giảm do ma sát bên của cọc tăng dần. Để tăng chiều sâu hạ cọc nên tăng công suất động cơ cho đến công suất thiết kế. Khi tốc độ hạ cọc giảm tới 2 cm/min đến 5 cm/min và biên độ giao động khoảng 5 mm thì cọc sẽ khó xuống tiếp; cần phải tiến hành xói nước hoặc lấy đất lòng cọc cùng với việc chạy hết công suất động cơ.

6.7 Khi đóng cọc bằng búa phải dùng mũ cọc và đệm gỗ phù hợp với tiết diện ngang của cọc. Các khe hở giữa mặt bên của cọc và thành mũ cọc mỗi bên không nên vượt quá 1 cm.

Cần phải siết chặt cứng búa rung hạ cọc với cọc.

Khi nối các đoạn cọc tròn rỗng và cọc - ống phải đảm bảo độ đồng tâm của chúng. Khi cần thiết phải dùng bộ gá cố định và thiết bị dẫn hướng để tăng độ chính xác.

Khi thi công cọc ở vùng sông nước nên tiến hành khi sóng không cao hơn cấp 2. Các phương tiện nổi cần được neo giữ chắc chắn.

6.8 Trong quá trình hạ cọc cần ghi chép nhật ký theo mẫu in sẵn (có thể xem Phụ lục A).

Đóng từ 5 cọc đến 20 cọc đầu tiên ở các điểm khác nhau trên khu vực xây dựng phải tiến hành cẩn thận có ghi chép số nhát búa cho từng mét chiều sâu và lấy độ chối cho loạt búa cuối cùng. Nhà thầu nên dùng thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA) để kiểm tra việc lựa chọn búa và khả năng đóng của búa trong các điều kiện đã xác định(đất nền, búa, cọc...)

6.9 Vào cuối quá trình đóng cọc khi độ chối gần đạt tới trị số thiết kế thì việc đóng cọc bằng búa đơn động phải tiến hành từng nhát dể theo dõi độ chối cho mỗi nhát; khi đóng bằng búa hơi song động cần phải đo độ lún của cọc, tần số đập của búa và áp lực hơi cho từng phút; khi dùng búa đi-ê-zen thì độ chối được xác định từ trị trung bình của loạt 10 nhát sau cùng.

Cọc không đạt độ chối thiết kế thì cần phải đóng bù để kiểm tra sau khi được “nghỉ” theo quy định. Trong trường hợp độ chối khi đóng kiểm tra vẫn lớn hơn độ chối thiết kế thì Tư vấn và Thiết kế nên cho tiến hành thử tĩnh cọc và hiệu chỉnh lại một phần hoặc toàn bộ thiết kế móng cọc.