- THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH NHỎ. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đa dạng về chủng loại, tính năng, phương pháp cắt đất, lấy phoi đất và đặc biệt có nhiều nhà sản xuất cung cấp thiết bị thi công. - Tuy nhiên thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ phục vụ cho giải pháp gia cố nền móng trong các công trình xây chen tại các khu đô thị lớn với diện tích nhỏ và hạ tầng kỹ thuật giao thông tiếp cận công trình không thuận tiện thì rất ít nhà sản xuất quan tâm. - Tốc độ đô thị hóa lớn, nhu cầu xây mới thay thế các công trình cũ và xuống cấp tại các đô thị lớn ngày càng gia tăng, việc lựa chọn một giải pháp công nghệ thi công phù hợp đảm bảo yêu cầu kỹ, mỹ thuật, đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế là một bài toán tổng thể. - Bài báo giới thiệu về thiết bị thi công “cọc nhồi đường kính nhỏ” phục vụ cho công tác thi công cọc chịu lực, tường vây chắn đất, phù hợp với điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp.. - Từ khóa: Cọc nhồi đường kính nhỏ, thiết bị thi công, cọc chịu lực, tường chắn đất, không gian chật hẹp.. - TCXDVN móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, có đề cập đến cọc khoan nhồi đường kính nhỏ bằng việc định nghĩa trong mục 3.3.6 Cọc nhồi "Cọc nhồi là cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông có hoặc không có cốt thép. - Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, cọc có đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính lớn".. - Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được sử dụng đầu tiên tại TP Hồ Chí Minh và được nhân rộng triển khai tại Hà Nội, Hải Phòng…. - Đến thời điểm hiện tại, công nghệ xử lý nền móng bằng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được các đơn vị tư vấn thiết kế đưa vào áp dụng cho khá nhiều công trình xây dựng dân dụng có qui mô vừa và nhỏ, những công trình có chiều cao tầng phổ biến từ (09-12) tầng, có từ (01-03) tầng hầm.. - Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có các ưu điểm của cọc khoan nhồi đường kính lớn như: thi công nhanh, đảm bảo chất lượng khi được giám sát chặt chẽ. - Ngoài những ưu điểm trên, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ còn có các ưu điểm riêng: Thiết bị thi công nhỏ gọn, có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật hẹp. - Có thể thi công cọc sát mép gianh giới đất.. - Về yếu tố kinh tế, giá thành thi công cọc rẻ hơn so với các phương pháp móng cọc khác, nhờ vào khả năng chịu tải trên mỗi đầu cọc lớn nên tổng số lượng cọc trong hệ móng giảm.. - Hình 1.a: Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ làm cọc chịu lực. - Hình 1.b: Sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ làm tường chắn đất Một số báo cáo chỉ ra địa chỉ ứng dụng, phạm vi ứng dụng của cọc đường kính nhỏ trên thế giới có thể tìm thấy trong . - Hình 2.a: Thiết bị thi công cọc khoan nhồi – mũi khoan kiểu gầu Hình 2.b: Thiết bị thi công cọc khoan nhồi – mũi khoan kiểu guồng xoắn [19]-[22. - Tuy nhiên mới chỉ ứng dụng cọc đường kính. - nhỏ trong việc làm tường chắn đất trong khi thi công hố đào, chống sụt lở thành đất cho công trình. - Các dạng cọc này có thể là cọc khoan nhồi có thép hoặc không có thép, cọc xi măng trộn đất…. - Các loại thiết bị để thi công cọc đường kính nhỏ do các nhà sản xuất như Bauer…dạng mũi khoan cắt đất thường là ruột gà hoặc dạng gầu ít thấy các tài liệu đề cập tới mũi khoan dạng vành, cũng như chi phí đầu tư mua sắm thiết bị còn khá lớn.. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong nước đa phần được sản xuất chế tạo dựa trên kinh nghiệm, do đó hầu hết thiết bị đưa vào thi công chưa được các cơ quan chuyên môn đánh giá, kiểm định.. - Mục tiêu của bài báo là xây dựng qui trình tính toán thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, nhằm phổ biến thiết bị theo qui chuẩn, tạo đà và bước đệm để các đơn vị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể vận dụng tiến hành sản xuất chế tạo trong thực tế, các cơ quan chuyên môn có tài liệu tham khảo trong công tác đánh giá, kiểm định thiết bị trước khi đưa vào vận hành.. - Tổng quan về thiết bị phục vụ công tác thi công cọc khoan nhồi. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi rất phổ biến, được các nhà sản xuất trên thế giới sản xuất và chuyển giao tới hầu hết các quốc gia trong đó có Việt Nam. - Thiết bị làm việc với nguyên lý khoan khác nhau như: Thiết bị khoan xoay, thiết bị khoan va đập, thiết bị khoan xoay kết hợp va đập… để tạo lỗ cho cọc khoan nhồi. - Theo công nghệ tạo lỗ và công dụng thì máy khoan tạo lỗ cho cọc khoan nhồi được chia thành 02 nhóm chính đó là thiết bị tạo lỗ dạng tròn thiết bị tạo lỗ cho cọc barret. - Để tạo lỗ cho cọc khoan nhồi tiết diện tròn, có thể dùng ba loại thiết bị khoan xoay. - Những thiết bị này đã và đang đóng góp cho công cuộc xây dựng nền móng trong các công trình nhà cao tầng, trong hệ thống giao thông, thủy lợi, thủy điện trên khắp mọi miền tổ quốc. - Bên cạnh đó giá thành của thiết được cho là vẫn còn lớn với một số đơn vị sản xuất trong nước vì thiết bị nhập khẩu. - Mặc dù sự phát triển của công nghệ 4.0 mạnh mẽ, thương mại điện tử đang có những bước đi vào thực tế đời sống, giao thương thuận tiện, tuy nhiên ngoài chi phí thiết bị các đơn vị đầu tư mua sắm còn phải chi trả thêm các chi phí cho đội ngũ chuyên gia nước ngoài trong việc lắp ráp, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng, thay thế. - Mặt khác khuôn khổ kích thước của thiết bị do các hãng sản xuất phục vụ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn không đáp ứng được điều kiện về mặt bằng thi công chật hẹp…. - Do đó nếu làm chủ được công nghệ về thiết bị phục vụ thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, tận dụng được các điều kiện về mặt kỹ thuật, công nghệ và nhân lực trong nước sẽ thúc đẩy công tác thi công xây dựng, góp phần đóng góp cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.. - Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được định hướng sẽ sử dụng trong các công trình có qui mô vừa và nhỏ làm cọc chịu tải, cọc chắn đất hoặc cọc biện pháp do vậy điều kiện mặt bằng, không gian thi công chật hẹp. - Nguồn động lực để cung cấp cho cơ cấu công tác khoan cắt đất và thực hiện các thao tác trong quá trình thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cần đảm bảo tiêu chí: Đủ công suất, nhỏ gọn, vận chuyển dễ dàng, tháo lắp đơn giản…. - Bộ phận công tác có vai trò quan trọng trong việc cắt đất, hiện nay các nhà sản xuất có các dạng thiết bị công tác có thể kể đến sau: Gầu khoan, đầu khoan xoắn có răng ở mũi xoắn, có răng ở vành xoắn và mũi khoan dạng vành gắn lưỡi cắt (Hình 3a, hình 3b, hình 3c, hình 3.d).. - Hình 3.c: Đầu khoan có răng ở vành xoắn Hình 3.d: Đầu khoan dạng vành gắn lưỡi cắt. - 2: Vành răng của lưỡi cắt. - 4: Lưỡi cắt. - Hình 4a: Thiết bị cọc khoan nhồi đường kính nhỏ - dẫn động thủy lực 1: Puli đầu cần. - Hình 4b: Thiết bị cọc khoan nhồi đường kính nhỏ - dẫn động điện. - dẫn hướng. - Địa chất là yếu tố được xem xét đầu tiên khi thiết kế thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, nó tác động trực tiếp tới bộ phận công tác của thiết bị, quyết định tới chi tiết cấu tạo của bộ phận công tác cũng như thông số kỹ thuật của máy cơ sở được chọn. - Khi thi công khoan cọc nhồi, gầu khoan có thể gặp những dạng đất đá khác nhau. - Nhóm tác giả lựa chọn bộ phận công tác cho thiết bị khoan nhồi đường kính nhỏ là đầu khoan dạng vành gắn lưỡi cắt để tính toán cho. - thiết bị khoan là phù hợp với công nghệ và trình độ gia công chế tạo trong nước.. - Sơ đồ khối và các thông số cơ bản của thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có 2 dạng nguồn dẫn động: dẫn động thủy lực (năng lượng cần thiết sử dụng cho quá trình thi công cọc được trích ra từ máy cơ sở) và dẫn động điện. - Cấu tạo của thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính bé được mô tả trên (hình 4.a và hình 4.b) [7]. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, sử dụng hệ thống di chuyển của máy kéo bánh xích - dẫn động thủy lực, có một số ưu điểm nổi bật kể đến bao gồm: Khả năng cơ động cao, di chuyển được trên mọi địa hình phức tạp, lầy lội, làm việc bền bỉ, ổn định, hiệu suất làm việc cao, không phụ thuộc vào nguồn điện lưới. - Moomen dẫn động đầu khoan lớn nên thiết bị có khả năng khoan thủng các địa tầng cứng, phức tạp, chiều sâu khoan lớn. - Nhờ với nhiều ưu điểm đó nên thiết bị thi công dạng này được sử dụng phổ biến để thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thực tiễn sản xuất.. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, sử dụng hệ di chuyển trên ray – dẫn động điện, có ưu điểm đó là thiết bị có thể di chuyển một cách dễ dàng, nhẹ nhàng và ổn định. - Có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, chi phí đầu tư thiết bị rẻ hơn rất nhiều so với sử dụng hệ thống di chuyển trên các máy đào làm máy cơ sở. - Thiết bị dạng này chủ yếu sử dụng trong các công trình bị hạn chế về hệ thống giao thông, ngõ sâu, hẹp, có sẵn lưới điện vì dạng thiết bị này có thể tháo lắp di động.. - Mô tả qui trình tính toán thiết kế thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ thông qua sơ đồ khối sau:. - Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày qui trình tính toán thiết kế thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ chung cho cả 2 dạng nguồn dẫn động điện và thủy lực với bộ phận công tác.. - Khi thi công khoan tạo lỗ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ không sử dụng cần kelly như những thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn mà sử dụng các đoạn cần khoan nối lại với nhau bởi liên kết ren trong. - Cần khoan có cấu tạo dạng ống có đường kính m rỗng, ở hai đầu có tiện ren để liên kết với lưỡi cắt và nối các đoạn cần với nhau, khi khoan người vận hành nối từng đoạn cần cho tới khi đạt cao độ thiết kế.. - Xác định lực cần thiết, chiều dày phoi đất cắt, tốc độ khoan và công suất động cơ dẫn động để lưỡi cắt xâm nhập vào nền đất tạo chiều dầy phoi cắt.. - Lực cắt phá vỡ đất của răng gầu phụ thuộc vào loại đất đá khoan, vào đặc điểm cấu tạo của dụng cụ cắt và phương pháp phá vỡ đất, vì vậy tìm ra phương pháp để tính lực cắt đất phù hợp để từ đó xác định được mô men xoắn cần thiết của đầu khoan và lưạ chọn được công suất của động cơ dẫn động thiết bị khoan hợp lý là một điều rất cần thiết. - Khi khoan, các răng gầu thực hiện quá trình cắt đất đá dưới tác dụng của lực dọc trục F ao và Mômen xoắn M truyền qua cần khoan đến gầu khoan dạng vành lưỡi cắt.. - Mômen xoắn M cần phải vượt qua lực cản ở phần trước của lưỡi cắt để làm vỡ đất đá (Hình 5: Sơ đồ lực tác dụng lên răng gầu khi ấn mũi dao cắt vào nền đất).. - Dưới tác dụng của lực F a0 , lưỡi cắt bị ấn vào nền đất với độ sâu h o. - Sự thâm nhập của lưỡi cắt vào nền đất chỉ xảy ra khi: [8]. - Khi cho trước lực ấn lưỡi cắt F a0 , có thể xác định được chiều sâu phoi cắt [8]. - Khi đó lực ấn lên mỗi lưỡi cắt trên gầu khoan phải đảm bảo điều kiện:. - Quãng đường lưỡi cắt thâm nhập vào nền đất sau 01 vòng. - Chiều sâu H của lưỡi cắt thâm nhập vào nền đất là:. - D- Đường kính ứng với mép ngoài của lưỡi cắt (cm);. - d- Đường kính ngoài của cần khoan, (cm);. - Cấu tạo của mũi khoan dạng vành gắn lưỡi cắt và cần khoan (hình 6.a và hình 6.b) [7]. - Cấu tạo mũi khoan dạng vành gắn lưỡi lưỡi cắt (hình 6.a) [7] bao gồm vành răng tròn bằng thép 2, xung quanh vành răng thép hàn các răng cắt 5. - Ở giữa 2 lưỡi cắt 4 được hàn cố định với ống thép được tiện ren trong nhằm mục đích liên kết với cần khoan để truyền moomen xoắn khi khoan. - Cơ cấu lấy mùn khoan (lưỡi vét) có cấu tạo gồm hai lưỡi cắt 4, trên lưỡi cắt hàn các răng cắt 3, lưỡi cắt và răng cắt được liên kết hàn với vành răng lưỡi vét 2. - Ống thép có tiện ren trong (7) có nhiệm vụ nối với cần khoan.Trên vành răng lưỡi cắt có 2 cánh vét 1 được liên kết bằng bản lề có tác dụng mở ra khi lưỡi vét được hạ xuống hố khoan và được đóng lại khi kéo phoi đất, mùn khoan (hình 7) [7]. - Do trọng lượng bản thân của hệ thống đầu khoan, lực ấn của hệ cáp neo đưa lưỡi cắt tiến sâu vào nền đất tạo thành phoi đất cắt và mùn khoan.. - Quá trình khoan kết thúc khi mũi khoan đạt độ sâu thiết kế, mũi khoan dạng vành lưỡi cắt được đưa lên và thay bằng lưỡi vét mùn khoan. - Hình 6.a: Cấu tạo mũi khoan dạng vành gắn lưỡi cắt 1: Ống thép tiện ren trong. - Hình 8a: Sơ đồ tính toán ổn định thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong trường hợp vét mùn khoan. - Hình 8b: Sơ đồ lực tính toán ổn định thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong trường hợp hạ. - Khi kéo lưỡi cắt lên thời điểm dừng bơm. - Tính toán ổn định thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ. - Thiết bị thi công cọc khoan nhồi được tính toán ổn đinh trong trường hợp làm việc ở trạng thái làm việc nguy hiểm nhất đó là: Khi đang tiến hành kéo mùn khoan, phoi đất ở chiều sâu lớn nhất và khi tiến hành sử dụng thân tháp hạ lồng thép.. - Trong cả 2 trường hợp thiết bị thiết kế làm việc ổn định.. - Qui trình lắp dựng thiết bị. - Thiết lập qui trình lắp dựng thiết bị đối với thiết bị thi công cọc khoan nhồi di chuyển trên ray, sử dụng hệ dẫn động gầu khoan bằng điện. - Để vận chuyển thiết bị tới công trường thi. - công: cần hộp dẫn hướng, bệ giá khoan và đầu khoan, cần khoan, ống đổ…được tháo thành từng đoạn và vận chuyển bằng các thiết bị chuyên dùng. - Khi thiết bị được vận chuyển tới công trường quá trình lặp đặt tuân thủ các bước sau:. - Sử dụng thiết bị nâng đơn giản tiến hành nâng hộp dẫn hướng đặt trên bệ giá khoan, tổ đội công nhân sử dụng chi tiết liên kết cố định cơ cấu nâng lên bệ giá khoan.. - Lắp giá kẹp cần khoan lên máy khoan: Tiến hành lắp đặt giá kẹp cần khoan lên hộp dẫn hướng của thiết bị khoan.. - Lắp đặt các thiết bị phụ trợ, kiểm tra chạy thử thiết bị trước khi tiến hành công tác khoan. - Bài báo giới thiệu tình hình phát triển, ứng dụng của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở Việt Nam và trên thế giới của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ. - Nhóm tác giả xây dựng qui trình tính toán thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ phục vụ thi công các công trình có qui mô vừa và nhỏ, trong điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp. - Đã xây dựng mô hình tính toán, các biểu thức xác định lực, mô men cũng như các thông số làm việc của gầu khoan dạng vành gắn lưỡi cắt được xây dựng dựa trên lý. - Xây dựng trình tự lắp đặt thiết bị khoan nhồi đường kính nhỏ dẫn động điện.. - [6] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9395:2012 về Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu.. - [7] Nguyễn Văn Mạnh (2014), Nghiên cứu thiết kế thiết bị thi công “cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ” cho phân khúc nhà xây chen, với điều kiện mặt bằng và hạ tầng thi công chật hẹp.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt