Tài liệu Thi công cọc khoan nhồi: các sự cố thường gặp và cách khắc phục

Thi công cọc khoan nhồi: các sự cố thường gặp và cách khắc phục



SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH THI CÔNG
MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
*******


PGS.TS. Nguyễn viêt Trung
Đại học Giao thông Vận tải
Gồm các chuyên đề sau:
1 - không rút được đầu khoan lên
2 - không rút được ống vách lên trong phương pháp thi công có ống vách
3 - sập vách hố khoan
4 - trồi cốt thép khi đổ bê tông
5 - tụt cốt thép chủ trong công nghệ khoan xoay vách (cầu Đuống)
6 - Các hư hỏng về bê tông cọc khoan nhồi
7 - gặp hang caster khi khoan
1. SỰ CỐ KHÔNG RÚT ĐƯỢC ĐẦU KHOAN CỌC NHỒI LÊN
- Khái quát công nghệ : Điều kiện địa chất chủ yếu là bùn, cát pha, sét pha, sỏi sạn, mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá 50 cm. Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành trong suốt quá trình khoan. Ông vách được giữ lại không rút lên.


- Diễn biến sự cố: Do một nguyên nhân nào đó như mất điện máy phát, hỏng cẩu.v.v làm gián đoạn quá trình khoan cọc, cần phải rút đầu khoan lên ngay ngay sau khi mất điện thì đầu khoan bị kẹt ở đáy lỗ không cẩu lên được cũng không thể nhổ lên được.


- Nguyên nhân: Hiện tuợng sập vách phần đất đã khoan duới đáy ống vách chưa kịp hạ xảy ra ngay sau khi mất điện làm nghiêng đầu khoan, đầu khoan bị vướng vào đáy ống vách và bị toàn bộ phần đất sập xuống bao phủ. Do vậy không thể rút đầu khoan lên được.


- Biện pháp xử lý:


ã Cách 1: Rút ống vách lên khoảng 20 cm sau đó mới rút đầu khoan, sau khi rút được đầu khoan lên rồi sẽ lại hạ ngay ống vâch xuống.
ã Cách 2: Nếu không thể nhổ được ống vách do ống vách đã hạ sâu, lực ma sát lớn, ta phải dùng biện pháp xói hút . Cách tiến hành như sau:
Dùng vòi xói áp lực cao xói hút phần đất đã bị sập và xói sâu xuống dưới đầu khoan mục đích làm cho đầu khoan trôi xuống dưới theo phương thẳng đứng để khỏi bị nghiêng vào thành vách. Sau đó mới cẩu rút đầu khoan.
* Lưu ý: Trong suốt quá trình xói hút luôn giữ cho mực nước trong lỗ khoan ổn định đầy trong ống vách để giữ ổn định thành lỗ khoan dưới đáy ống vách.
còn tiếp .


2. SỰ CỐ KHÔNG RÚT ĐƯỢC ỐNG VÁCH LÊN TRONG PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÓ ỐNG VÁCH
Nguyên nhân:
- Do điều kiện đất (chủ yếu là tầng cát). Lực ma sát giữa ống chống với đất ở xung quanh lớn hơn lực nhổ lên ( lực nhổ và lực rung) hoặc khả năng cẩu lên của thiết bị làm lỗ không đủ. Trong tầng cát thì sự cố kẹp ống thường xảy ra, do ảnh hưởng của nước ngầm khá lớn, ngoài ra còn do ảnh hưởng của mật độ cát với việc cát cố kết lại dưới tác dụng của lực rung. Còn trong tầng sét, do lực dính tương đối lớn hoặc do tồn tại đất sét nở v.v .
- Ống vách hoặc thiết bị tạo lỗ nghiêng lệch nên thiết bị nhổ ống vách không phát huy hết được năng lực.
- Lưỡi nhọn ống vách bị mài mòn lên làm tăng lực ma sát giữa ống vách với tầng đất.
- Thời gian giữa hai lần lắc ống dài quá cũng làm cho khó rút ống đặc biệt là khi ống vách đã xuyên vào tầng chịu lực.
- Bê tông đổ một lượng quá lớn mới rút ống vách hoặc đổ bê tông có độ sụt quá thấp làm tăng ma sát giữa ống vách và bê tông.
Biện pháp phòng ngừa, khắc phục:
- Chọn phương pháp thi công và thiết bị thi công đảm bảo năng lực thiết bị đủ đáp ứng nhu cầu cho công nghệ khoan cọc.
- Sau khi kết thúc việc làm lỗ và trước lúc đổ bê tông phải thường xuyên rung lắc ống, đồng thời phải thử nâng hạ ống lên một chút ( khoảng 15 cm) để xem có rút được ống lên hay không. Trong lúc thử này không được đổ bê tông vào.
- Khi sử dụng năng lực của bản thân máy mà nhổ ống chống không lên được thì có thể thay bằng kích dầu có năng lực lớn để kích nhổ ống lên.
- Trước khi lắc ống lợi dụng van chuyển thao tác, lúc lắc với một góc độ nhỏ làm cho lực cản giảm đi, để cho nó từ từ trở lại trạng thái bình thường rồi lại nhổ lên, và phải đảm bảo hướng nhổ lên của máy trùng với hướng nhổ lên của ống. Nếu ống bị nghiêng lệch thì phải sửa đổi thế máy cho chuẩn.
- Nếu phát hiện ra lưỡi nhọn ống vách bị mài mòn phải kịp thời dùng phương pháp hàn chồng để bổ xung.
còn tiếp .


3. SỰ CỐ SẬP VÁCH HỐ KHOAN
a. Nguyên nhân:
- Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái tĩnh:
+ Độ dài của ống vách tầng địa chất phía trên không đủ qua các tầng địa chất phức tạp.
+ Duy trì áp lực cột dung dịch không đủ.
+ Mực nước ngầm có áp lực tương đối cao
+ Trong tầng cuội sỏi có nước chảy hoặc không có nước, trong hố xuất hiện hiện tượng mất dung dịch.
+Tỷ trọng và nồng độ của dung dịch không đủ.
+ Sử dụng dung dịch giữ thành không thoả đáng.
+ Do tốc độ làm lỗ nhanh quá nên chưa kịp hình thành màng dung dịch ở trong lỗ.
- Các nguyên nhân chủ yếu ở trạng thái động:
+ ống vách bị biến dạng đột ngột hoặc hình dạng không phù hợp.
+ ống vách bị đóng cong vênh, khi điều chỉnh lại làm cho đất bị bung ra.
+Dùng gầu ngoạm kiểu búa, khi đào hoặc xúc mạnh cuội sỏi dưới đáy ống vách làm cho đất ở xung quanh bị bung ra.
+ Khi trực tiếp để bàn quay lên trên ống giữ, do phản lực chấn động hoặc quay làm giảm lực dính giữa ống vách với tầng đất.
+ Khi hạ khung cốt thép va vào thành hố phá vỡ màng dung dịch hoặc thành hố.
+ Thời gian chờ đổ bê tông quá lâu ( qui định thông thường không quá 24 h) làm cho dụng dịch giữ thành bị tách nước dẫn đến phần dung dịch phía trên không đạt yêu cầu về tỷ trọng nên sập vách.
Ngoài ra còn có một nguyên nhân khá quan trọng khác là áp dụng công nghệ khoan không phù hợp với tầng địa chất.
b. Biện pháp phòng tránh và khắc phục:
- Các biện pháp đề phòng sụt lở thành hố:
Theo các nguyên trên, để đề phòng sụt lở thành hố phải chú ý các việc sau:
+ Khi lắp dựng ống vách phải chú ý độ thẳng đứng của ống giữ.
+ Công tác quản lý dung dịch chặt chẽ trong phương pháp thi công phản tuần hoàn.
+ Khi xuất hiện nước ngầm có áp, tốt nhất là nên hạ ống vách qua tầng nước ngầm. Khi làm lỗ nếu gặp phải tầng cuội sỏi mà làm cho rò gỉ mất nhiều dung dịch thì phải dừng lại để xem xét nên tiếp tục sử lý hay thay đổi phương án. Vì vậy công tác điều tra khảo sát địa chất ban đầu rất quan trọng.
+ Duy trì tốc độ khoan lỗ theo qui định tránh tình trạng tốc độ làm lỗ nhanh quá khiến màng dung dịch chưa kịp hình thành trên thành lỗ nên dễ bị sụt lở.
+ Cần phải thường xuyên kiểm tra dung dịch trong quá trình chờ đổ bê tông để có giải pháp sử lý kịp thời tránh trường hợp dung dịch bị lắng đọng tách nước làm sập vách.
+ Khi làm lỗ bằng guồng xoắn, để đề phòng đầu côn quay khi lên xuống làm sạt lở thành lỗ, phải thao tác với một tốc độ lên xuống thích hợp và phải điều chỉnh cho vừa phải thành ngoài của đầu côn quay với cạnh ngoài của dao cắt gọt cho có cự ly phù hợp.
+ Khi thả khung cốt thép phải thực hiện cẩn thận tránh cho cốt thép va chạm mạnh vào thành lỗ. Sau khi thả khung cốt thép xong phải thực hiện việc dọn đất cát bị sạt lở, thuờng dùng phương pháp trộn phun nước, sau đó dùng phương pháp không khí đây nước, bơm cát v.v . để hút thứ bùn trộn ấy lên, lúc này phải chú ý bơm nước áp lực không đuợc quá mạnh tránh làm cho lỗ khoan bị phá hoại nhiều hơn.
+ Nếu nguyên nhân sụt lở thành vách do dụng dịch giữ thành không đạt yêu cầu thì biện pháp chung là bơm dung dịch mới có tỷ trọng lớn hơn vào đáy lỗ khoan và bơm đuổi dung dịch cũ ra khỏi lỗ khoan. Sau đó mới tiến hành xúc đất và vệ sinh lỗ khoan. Trong quá trình lấy đất ra khỏi lỗ khoan luôn luôn duy trì mức dung dịch trong lỗ khoan đảm bảo theo qui định cao hơn mực nước thi công 2m.
+ Nếu nguyên nhân do ống vách chưa hạ qua hết tầng đất yếu thì giả pháp duy nhất là tiếp tục hạ ống vách xuống qua tầng đất yếu và ngập vào tầng đất chịu lực tối thiểu bằng 1m.
+ Nếu do lực ma sát lớn không hạ được ống vách chính thì dùng các ống vách phụ hạ theo từng lớp xuống dưới để giảm ma sát thành vách. Số luợng ống vách phụ phụ thuộc vào chiều sâu tầng đất yếu.Ông vách phụ trong cùng có chiều dài xuyên suốt và đường kính bằng ống vách chính ban đầu. Các lớp ống vách phụ hạ trước đó có chiều dài ngắn hơn một đoạn theo khả năng hạ được của thiết bị hạ ống vách chịu ma sát trên đoạn đó và có đường kính lớn hơn 10 cm theo từng lớp từ trong ra ngoài.




4. SỰ CỐ TRỒI CỐT THÉP KHI ĐỔ BÊ TÔNG
a. TRƯỜNG HỢP TRỒI CỐT THÉP DO ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH RÚT ỐNG VÁCH:
+ Nguyên nhân 1: Thành ống bị méo mó, lồi lõm.
Cách phòng ngừa: Kiểm tra kỹ thành trong ống vách nhất là ở phần đáy. Nếu bị biến dạng hoặc méo mó thì phải nắn sửa.
+ Nguyên nhân 2: Cự ly giữa đường kính ngoài của khung cốt thép với thành trong của ống vách nhỏ quá, vì vậy sẽ bị kẹp cốt liệu to vào giữa khi rút ống vách cốt thép sẽ bị kéo lên theo.
* Cách phòng ngừa: Quản lý chặt chẽ cốt liệu bê tông. Cự ly giữa thành trong ống vách và thành ngoài của cốt đai lớn đảm bảo gấp 2 lần đường kính lớn nhất của cốt liệu thô.
+ Nguyên nhân 3: Do bản thân khung cốt thép bị cong vênh, ống vách bị nghiêng làm cho cốt thép đè chặt vào thành ống.
* Cách phòng ngừa:
Phải tăng cường độ chính xác ở khâu gia công cốt thép, đề phòng khi vận chuyển bị biến dạng và kiểm tra độ thẳng đứng của ống vách trước khi thả lồng cốt thép.
* Cách sử lý sự cố :
Khi bắt đầu đổ bê tông thấy phát hiện cốt thép bị trồi lên thì phải lập tức dừng việc đổ bê tông lại và kiên nhẫn rung lắc ống vách , di động lên xuống hoặc quay theo một chiều để cẳt đứt sự vướng mắc giữa khung cốt thép và ống vách. Trong khi đang đổ bê tông, hoặc khi rút ống lên mà đồng thời cố thép và bê tông cùng lên theo thì đây là một sự cố rất nghiêm trọng : hoặc thân cọc với tầng đất không được liên kết chặt, hoặc là xuất hiện khoảng hổng. Cho nên trường hợp này không được rút tiếp ống lên trước khi gia cố tăng cường nền đất đã bị lún xuống.
b. TRƯỜNG HỢP CỐT THÉP BỊ TRỒI LÊN DO LỰC ĐẨY ĐỘNG CỦA BÊ TÔNG (ĐÂY LÀ LÀ NGUYÊN NHÂN NHÂN CHÍNH GÂY RA SỰ CỐ TRỒI CỐ THÉP)
Lực đẩy động bê tông xuất hiện ở đáy lỗ khoan khi bê tông rơi từ miệng ống xuống (thế năng chuyển thành động năng ). Chiều cao rơi bê tông càng lớn, tốc độ đổ bê tông càng nhanh thì lực đẩy động càng lớn. Cốt thép sẽ không bị trồi nếu lực đẩy động nhỏ hơn trọng lượng lồng thép.
ã Vì vậy có thể giảm thiểu sự trồi cốt thép nếu hạn chế tối đa chiều cao rơi bê tông và tốc độ đổ bê tông. Chiều cao này có thể không chế căn cứ vào trọng lượng lồng thép.
ã Mặt khác có thể coi bê tông rơi xuống đáy lỗ khoan là trên nền đàn hồi, vì vậy việc giảm thiểu tốc độ đổ bê tông sẽ làm giảm thiểu phản lực đẩy ở đáy lỗ khoan.


Công nghệ - biện pháp thi công cọc khoan nhồi.