Búa đóng cọc thủy lực là một loại thiết bị đóng cọc hiện đại, ở nước ta, nhiều nơi
đã bắt đầu sử dụng. Năng lượng động của búa được cung cấp bởi hệ thống bơm dầu thủy
lực, vì thế cho phép điều chỉnh lực đóng và tần số đóng một cách dễ dàng, hạn chế những
va đập ngắn, tức thời, kéo dài sự tác động và tiếp xúc giữa búa và đầu cọc, hiệu suất sử
dụng năng lượng cao. Kết quá đó làm giảm khả năng vỡ và rạn đầu cọc, điều chỉnh lực
đóng phù hợp với từng loại đất ở mỗi vị trí đóng. Sử dụng cọc thủy lực rút ngắn được
thời gian cho công tác chuẩn bị, dễ khởi động ngay cả trên nền đất yếu. Ngoài ra búa thủy
lực hoạt động không gây tiếng ồn và khói diezen làm ô nhiễm môi trường.
Trọng lượng của búa thủy lực lên đến 11000 kg [11 T], tốc độ đóng đạt trên 170
lần/phút. Búa thủy lực có thể đóng cọc với tiết diện lớn, chiều sâu đóng đến 50 m.
6.4. CÔNG NGHỆ ĐÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP
Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 286-2003: Đóng và ép cọc – Tiêu chuẩn thi công và
nghiệm thu
6.4.1. Chọn búa đóng cọc và giá búa
1. Chọn búa đóng cọc
- Thông số đặc trưng cho khả năng hạ cọc của búa là năng lượng tính toán E cho
một nhát búa đóng. Năng luợng tính toán của búa phụ thuộc vào trọng lượng búa, độ cao
rơi và hiệu suất đốt của hỗn hợp cháy.
Năng lượng tính toán của búa có thể xác định theo công thức sau:
Đối với búa treo và đơn động:
E = Qh [kgm];
Đối với búa diezen kiểu ống:
E = 0,9 Qh [kgm];
Đối với búa diezen kiểu cần:
E = 0,4 Qh [kgm].
Trong đó:
E - năng lượng tính toán của búa [kgm];
Q - trọng lượng phần chày của búa [kg];
h – chiều cao rơi thực tế phần động của búa [m].
Trong từng điều kiện thi công cụ thể, búa đóng cọc được chọn theo năng lượng
cần thiết tối thiểu của một nhát búa đập [En] và hệ số thích dụng [K].
Năng lượng cần thiết tối thiểu của một nhát búa đập E n được xác định theo công
thức:
En ≥ 0,025P
Trong đó:
P - khả năng chịu tải của cọc [kg]
Từ giá trị En đã chọn, kiểm tra lại hệ số thích dụng theo công thức:
76
K = [Q + q] / En
Trong đó:
K - hệ số thích dụng của búa;
Q - trọng lượng tổng cộng của búa [kg];
q – trọng lượng của cọc [cả mũ và đệm] [kg].
Hệ số k phải nằm trong các trị trong Bảng 1:
Bảng 1. Hệ số thích dụng K
Loại búa
Búa hơi song động và Diezen kiểu ống
Búa hơi đơn động và Diezen kiểu cột
Búa treo
Gỗ
5
3,5
2
Loại cọc
Thép
BTCT
5,5
6
4
5
2,5
3
Đánh giá kết quả chọn búa qua hệ số K:
- Khi K nhỏ hơn trị số trên thì búa không đủ nặng so với trọng lượng cọc, nên tốc
độ và hiệu quả đóng cọc sẽ kém, cọc đóng không xuống, cọc bị vỡ khi đóng. Phải chọn
búa có trọng lượng lớn hơn.
- Khi K lớn hơn trị số trên thì búa quá nặng so với cọc, cọc sẽ xuống nhanh, lún
quá chiều sâu cần đóng, gây lãng phí. Phải chọn búa có trọng lượng nhỏ hơn.
2. Chọn giá búa:
Sau khi chọn búa, ta phải chọn giá búa sao cho phù hợp với búa và cọc. Mỗi loại
búa có thể treo ở các giá nhất định. Giá búa phải có chiều cao đảm bảo đóng được những
cọc theo thiết kế. Chiều cao H của giá búa được xác định theo công thức sau:
H=l+h+d+z
Trong đó:
l - chiều dài cọc [m];
h - chiều cao búa;
d - chiều cao nâng búa;
z - đoạn búa có treo các thiết bị cẩu búa và cọc [ròng rọc, móc, cẩu...]
Các thông số kỹ thuật của giá búa: kích thước, sức nâng, tốc độ cáp, công suất
động cơ, loại tời, đường kính cáp v.v... có thể tra ở sổ tay máy xây dựng.
6.4.2. Xác định độ chối tính toán đối với từng loại búa
- Định nghĩa độ chối:
+ Độ chối là độ lún của cọc dưới tác động của một nhát búa đóng hoặc 1 phút làm
việc của búa rung.
77
+ Độ chối dư [độ chối kiểm tra] của cọc là độ lún không đổi của cọc dưới tác động
của một nhát búa đóng hoặc 1 phút làm việc của búa rung. Đo độ chối của cọc phải chính
xác đến 1 mm. Trong thi công độ chối được tính theo giá trị trung bình của một đợt đóng.
Đối với búa diezen và búa hơi đơn động một đợt đóng bằng 10 nhát đóng; Đối với búa
hơi song động, một đợt tính bằng số nhát búa đóng trong khoảng thời gian 1 – 2 phút.
- Xác định độ chối dư thiết kế:
- Theo SNHIP III-9-74 [Nga], độ chối dư thiết kế được xác định theo công thức:
Qt + ε 2 [ q + q1 ]
nFE
e=
g
Qt + q + q1
mPgh [ mPgh + nF ]
Trong đó:
e - độ chối dư thiết kế của cọc, m
n - hệ số, bằng 150 T/m2 đối với cọc BTCT có mũ; 500 T/m2 đối với cọc
thép có mũ.
F - diện tích tiết diện ngang của cọc, m2;
E – năng lượng tính toán của một nhát búa, T.m;
Qt - trọng lượng toàn phần của búa, T;
ε – hệ số phục hồi va đập, lấy ε2 = 0,2 khi đóng cọc BTCT;
q - trọng lượng cọc, T;
q1 - trọng lượng mũ cọc, đệm cọc, T;
Pgh - tải trọng giới hạn của cọc theo thiết kế, T;
m – hệ số an toàn theo đất nền, lấy m = 1,4 ÷ 2;
6.4.3. Công tác chuẩn bị đóng cọc
1. Kiểm tra thiết bị và cọc
- Thiết bị đóng cọc phải có phiếu kiểm định chất lượng chất lượng, thời hạn sử
dụng.
- Cọc phải có phiếu kiểm định chất lượng. Kiểm tra kích thước cọc, chất lượng
cọc. Khi cọc có vết nứt tuyệt đối không được sử dụng.
- Kiểm tra biện pháp thi công, mặt bằng xây dựng, nền đất, vị trí xếp cọc, sơ đồ di
chuyển của máy đóng cọc và cần trục phục vụ.
- Vạch tim ở các mặt bên của cọc để theo dõi độ thẳng đứng theo hai phương bằng
máy kinh vĩ trong khi đóng. Đánh dấu độ dài suốt thân cọc với khoảng chia 5 hoặc 10cm
để theo dõi tốc độ và độ sâu đóng cọc.
78
2. Xác định và định vị vị trí cọc
- Vị trí cọc được xác định theo bản vẽ thiết kế
- Sau khi xác định vị trí cọc, định vị vị trí bằng các mốc: đóng cọc gỗ dài 50cm
sơn đỏ đầu.
3. Đưa giá búa vào vị trí, lắp cọc vào giá búa
a]
b]
Hình 6.9. Lắp cọc vào giá búa
a - giá búa thao tác độc lập; b - lắp cọc với cần trục phục vụ; 1 – máy đóng cọc; 2 - cọc; 3 –
dây cáp;
4 - cần trục phục vụ; 5 - cần dẫn hướng; 6 - ống chống của cần dẫn hướng
Sau khi di chuyển giá búa vào vị trí, tiến hành lắp dựng cọc vào giá búa như sau:
Móc dây treo cọc 1 của giá búa vào móc cẩu trên của cọc; dây treo búa 2 của giá búa vào
móc cẩu dưới của cọc. Cho hai máy tời cuốn hai dây lên cùng một lúc, hai đầu cọc được
nâng lên cao đồng thời. Sau đó dây 2 ngừng kéo, dây 1 vẫn tiếp tục kéo cọc lên, cọc dần
trở về vị trí thẳng đứng, để ghép vào giá búa [hình 6.9a]. Cũng có thể dùng một cần trục
phục vụ khi lắp cọc vào giá búa [hình 6.9b].
6.4.4. Kỹ thuật đóng cọc
- Sau khi dựng cọc vào giá búa, rút cọc gỗ định vị và đưa cọc vào vị trí định vị.
Trước khi đóng phải kiểm tra phương hướng của thiết bị giữ cọc, cố định vị trí của thiết
bị đó để tránh di động trong quá trình đóng cọc.
- Để cọc xuống từ từ và không bị lệch hướng, những nhát búa đầu đóng với năng
lượng vừa phải, sau đó tăng dần lực đóng. Nếu cọc bị lệch phải chỉnh ngay, không chỉnh
được phải nhổ lên đóng lại.
79