Ép cọc thí nghiệm là gì

• Đăng ký
• Đăng nhập
• Quên mật khẩu

1. Một số định nghĩa
   Cọc ép là cọc được hạ bằng năng lượng tĩnh, không gây nên xung lượng lên đầu cọc.
   Tải trọng thiết kế là giá trị tải trọng do Thiết kế dự tính tác dụng lên cọc.
   Lực ép nhỏ nhất [Pep]min là lực ép do Thiết kế quy định để đảm bảo tải trọng thiết kế lên cọc, thông thường lấy bằng 150 200% tải trọng thiết kế;
   Lực ép lớn nhất [Pep]max là lực ép do Thiết kế quy định, không vượt quá sức chịu tải của vật liệu cọc; được tính toán theo kết quả xuyên tĩnh, khi không có kết quả này thì thường lấy bằng 200 300% tải trọng thiết kế.
   2. Ưu nhược điểm của phương pháp thi công ép cọc
   Hiện nay có nhiều phương pháp để thi công cọc như búa đóng, kích ép, khoan nhồi Việc lựa chọn và sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào địa chất công trình và vị trí công trình. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chiều dài cọc, máy móc thiết bị phục vụ thi công. Một trong các phương pháp thi công cọc đó là ép cọc bằng kích ép.
   Ưu điểm:
   Êm, không gây ra tiếng ồn
   Không gây ra chấn động cho các công trình khác
   Khả năng kiểm tra chất lượng tốt hơn: từng đoạn cọc được ép thử dưới lực ép và ta xác định được sức chịu tải của cọc qua lực ép cuối cùng.
   Nhược điểm
   Không thi công được cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất xấu cọc phải xuyên qua quá dầy.
   3. Chuẩn bị mặt bằng thi công
   Phải tập kết cọc trước ngày ép từ 1 đến 2 ngày [cọc được mua từ các nhà máy sản xuất cọc]
   Khu xếp cọc phải đặt ngoài khu vực ép cọc, đường đi vanạ chuyển cọc phải banừg phẳng, không gồ ghề lồi lõm
   Cọc phải vạch sẵn trục để thuận tiện cho việc sử dụng máy kinh vĩ cân chỉnh
   Cần loại bỏ những cọc không đủ chất lượng, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
   Trước khi đem cọc đi ép đại trà, phải ép thí nghiệm 1 2% số lượng cọc
   Phải có đầy đủ các báo cáo khảo sát địa chất công trình, kết quả xuyên tĩnh.
   4. Vị trí ép cọc
   Vị trí ép cọc được xác định đúng theo bản vẽ thiết kế: phải đầy đủ khoảng cách, sự phân bố các cọc trong đài móng với điểm giao nhau giữa các trục.
   Để cho việc định vị thuận lợi và chính xác, ta cần phải lấy 2 điểm móco nằm ngoài để kiểm tra các trục có thể bị mất trong quá trình thi công. Thực tế, vị trí các cọc được đánh dấu bằng các thanh thép dài từ 20 đến 30cm
   Từ các giao điểm các đường tim cọc, ta xác định tâm của móng, từ đó ta xác định tâm các cọc.
   5. Lựa chọn phương án thi công ép cọc
   Việc thi công ép cọc ở ngoài công trường có nhiều phương án ép, sau đây là hai phương án ép phổ biến:
   5.1. Phương án 1
   Nội dung: Tiến hành đào hố móng đến cao trình đỉnh cọc, sau đó mang máy móc, thiết bị ép đến và tiến hành ép cọc đến độ sâu cần thiết.
   Ưu điểm :
   Đào hố móng thuận lợi, không bị cản trở bởi các đầu cọc
   Không phải ép âm
   Nhược điểm :
   Ở những nơi có mực nước ngầm cao, việc đào hố móng trước rồi mới thi công ép cọc khó thực hiện được
   Khi thi công ép cọc mà gặp trời mưa thì nhất thiết phải có biện pháp bơm hút nước ra khỏi hố móng
   Việc di chuyển máy móc, thiết bị thi công gặp nhiều khó khăn
   Với mặt bằng thi công chật hẹp, xung quanh đang tồn tại những công trình thì việc thi công theo phương án này gặp nhiều khó khăn, đôi khi không thực hiện được
   5.2. Phương án 2
   Nội dung: Tiến hành san phẳng mặt bằng để tiện di chuyển thiết bị ép và vận chuyển sau đó tiến hành ép cọc theo yêu cầu. Như vậy, để đạt được cao trình đỉnh cọc cần phải ép âm. Cần phải chuẩn bị các đoạn cọc dẫn bằng thép hoặc bằng bê tông cốt thép để cọc ép được tới chiều sâu thiết kế. Sau khi ép cọc xong ta sẽ tiến hành đào đất để thi công phần đài, hệ giằng đài cọc
   Ưu điểm:
   Việc di chuyển thiết bị ép cọc và vận chuyển cọc có nhiều thuận lợi kể cả khi gặp trời mưa
   Không bị phụ thuộc vào mực nước ngầm
   Tốc độ thi công nhanh
   Nhược điểm:
   Phải thêm các đoạn cọc dẫn để ép âm
   Công tác đào đất hố móng khó khăn, phải đào thủ công nhiều, thời gian thi công laua vì rất khó thi công cơ giới hóa
   5.3. Kết luận
   Căn cứ vào ưu nhược điểm của 2 phương án trên, căn cứ vào mặt bằng công trình, phương án đào đất hố móng, ta sẽ chọn ra phương án thi công ép cọc.
   Tuy nhiên, phương án 2, kết hợp đào hố móng dạng ao sẽ kết hợp được nhiều ưu điểm để tiến thành thi công có hiệu quả.
   6. Các yêu cầu kỹ thuật đối với đoạn ép cọc
   Cốt thép dọc của đoạn cọc phải hàn vào vành thép nối theo cả 2 bên của thép dọc và trên suốt chiều cao vành
   Vành thép nối phải phẳng, không được vênh
   Bề mặt ở đầu hai đoạn cọc nối phải tiếp xúc khít với nhau.
   Kích thước các bản mã đúng với thiết kế và phải 4mm
   Trục của đoạn cọc được nối trùng với phương nén
   Kiểm tra kích thước đường hàn so với thiết kế, đường hàn nối cọc phải có trên cả 4 mặt của cọc. Trên mỗi mặt cọc, chiều dài đường hàn không nhỏ hơn 10cm
   7. Yêu cầu kỹ thuật với thiết bị ép cọc
   Lực ép danh định lớn nhất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất
   Pép max yêu cầu theo quy định thiết kế
   Lức nén của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục cọc khi ép đỉnh, không gây lực ngang khi ép
   Chuyển động của pittông kích phải đều, và khống chế được tốc độ ép
   Đồng hồ đo áp lực phải tương xứng với khoảng lực đo
   Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện để vận hành theo đúng quy định về an toàn lao động khi thi công
   Giá trị đo áp lực lớn nhất của đồng hồ không vượt quá 2 lần áp lực đo khi ép cọc
   Chỉ huy động từ [0,7 ÷ 0,8] khả năng tối đa của thiết bị ép cọc
   Trong quá trình ép cọc phải làm chủ được tốc độ ép để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
   8. Tính toán chọn cẩu phục vụ
   Căn cứ vào trọng lượng bản thân của cọc, của đối trọng và độ cao nâng cẩu cần thiết để chọn cẩu thi công ép cọc
   Sức nâng Qmax/Qmin
   Tầm với Rmax/Rmin
   Chiều cao nâng: Hmax/Hmin
   Độ dài cần chính L
   Độ dài cần phụ
   Thời gian
   Vận tốc quay cần
2. Phương pháp ép cọc và chọn máy ép cọc
   Ép cọc thường dùng 2 phương pháp:
   Ép đỉnh
   Ép cọc
   9.1. Ép đỉnh
   Lực ép được tác dụng từ đỉnh cọc để ấn cọc xuống
   Ưu điểm
   Toàn bộ lực ép do kích thủy lực tạo ra được truyền trực tiếp lên đầu cọc chuyển thành hiệu quả ép. Khi ép qua các lớp đất có ma sát nội tương đối cao như á cát, sét dẻo cứng lực ép có thể thắng lực cản do ma sát để hạ cọc xuống sâu dễ dàng.
   Nhược điểm
   Cần phải có hai hệ khung giá. Hệ khung giá cố định và hệ khung giá di động, với chiều cao tổng cộng của hai hệ khung giá này phải lớn hơn chiều dài một đoạn cọc: nếu 1 đoạn cọc dài 6m thì khung giá phải từ 7 ÷ 8m mới có thể ép được cọc. Vì vậy khi thiết kế cọc ép, chiều dài một đoạn cọc phải khống chế bởi chiều cao giá ép trong khoảng 6 8m
   9.2. Ép ôm
   Lực ép được tác dụng từ hai bên hông cọc do chấu ma sát tạo nên để ép cọc xuống
   Ưu điểm
   Do biện pháp ép từ 2 bên hông của cọc, máy ép không cần phải có hệ khung giá di động, chiều dài đoạn cọc ép có thể dài hơn.
   Nhược điểm
   Ép cọc từ hai bên hông cọc thông qua 2 chấu ma sát do do khi ép qua các lớp ma sát có nội ma sát tương đối cao như á sét, sét dẻo cứng lực ép hông thường không thể thắng được lực cản do ma sát tăng để hạ cọc xuống sâu.
   Nói chung, phương pháp này không được sử dụng rộng rãi bằng phương pháp ép đỉnh
   9.3. Các bộ phận của máy ép cọc [ép đỉnh]
   Đối trọng
   Trạm bơm thủy lực gồm có:
   Động cơ điện
   Bơm thủy lực ngăn kéo
   Ống tuy-ô thủy lực và giác thủy lực
   Dàn máy ép cọc: gồm có khung dẫn với giá xi lanh, khung dẫn là một lồng thép được hàn thành khung bởi các thanh thép góc và tấm thép dầy. Bộ dàn hở 2 đầu để cọc có thể đi từ trên xuống dưới. Khung dẫn gắn với động cơ của xi-lanh, khung dẫn có thể lên xuống theo trục hành trình của xi-lanh
   Dàn máy có thể di chuyển nhờ chỗ lỗ bắt các bulông
   Bệ máy ép cọc gồm 2 thanh thép hình chữ I loại lớn liên kết với dàn máy ứng với khoảng cách hai hàng cọc để có thể đứng tại 1 vị trí ép được nhiều cọc mà không cần phải di chuyển bệ máy. 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.
   Máy ép cọc cần có lực ép P gồm 2 kích thuỷ lực mỗi kích có Pmax = P/2 [T]

9.4. Nguyên lý làm việc
Dàn máy được lắp ráp với bệ máy bằng 2 chốt như vậy có thể di chuyển ép một số cọc khi bệ máy cố định tại một chỗ, giảm số lần cẩu đối trọng
Ống thả cọc được 2 xilanh nâng lên hạ xuống, năng lượng thủy lực truyền đi từ trạm bơm qua xilanh qua ống thả cọc và qua gối đầu cọc truyền sang cọc, với đối trọng năng lượng sẽ biến thành lực dọc trục ép cọc xuống đất.

9.5. Chọn máy ép cọc
Chọn máy ép cọc để đưa cọc xuống chiều sâu thiết kế, cọc phải qua các tầng địa chất khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của địa chất công trình.
Muốn cho cọc qua được những địa tầng đó thì lực ép cọc phải đạt giá trị:

Pep K.Pc

Trong đó :
Pep lực ép cần thiết để cọc đi sâu vào đất nền tới độ sâu thiết kế
K hệ số K > 1; có thể lấy K = 1,5 2 phụ thuộc vào loại đất và tiết diện cọc
Pc tổng sức kháng tức thời của nền đất, Pc = Pmui + Pmasat
Pmui : phần kháng mũi cọc
Pmasat : ma sát thân cọc
Như vậy, để ép được cọc xuống chiều sâu thiết kế cần phải có một lực thắng được lực ma sát bên của cọc và phá vỡ cấu trúc của lớp đất dưới mũi cọc. Lực ép đó bằng trọng lượng bản thân cọc và lực ép bằng thủy lực. Lực ép cọc chủ yếu do kích thủy lực tạo ra.
Ví dụ: Cọc 300 x 300mm
Cọc có tiết diện 300×300, chiều dài đoạn cọc C1=7m; đoạn C2 và C3 = 8m
Sức chịu tải của cọc: Pcoc = PCPT = 79,215T
Để đảm bảo cho cọc được ép đến độ sâu thiết kế, lực ép của máy phải thỏa mãn điều kiện:
Pep min 1,5Pcoc = 1,5 x 79,215 = 108,8T
Vì chỉ nên sử dụng 0,8 0,9 khả năng làm việc tối đa của máy ép cọc, cho nên ta chọn máy ép thủy lực có lực nén lớn nhất 120T
Vậy trọng lượng đối trọng mỗi bên: P Pep/2 = 120/2 =60T, dùng mỗi bên 12 đối trọng bê tông cốt thép, trọng lượng mỗi khối nặng 5T có kích thước 1x1x2m
Những chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của thiết bị ép :
+ Chọn đường kính piton thủy lực dầu [thường dùng 2 piton] :

+ Lấy Pdau = 150 kg/cm2. Suy ra :

Chọn D=25cm
Với l = 1200mm, l là lịch trình của piton thủy lực
Lý lịch máy phải được các bên có thẩm quyền kiểm tra kiểm định các đặc trưng kỹ thuật
Lưu lượng dầu của máy bơm [lít/phút]
Áp lực bơm dầu lớn nhất [kg/cm2]
Hành trình pittông của kích [cm]
Diện tích đáy pittông của kích [cm2]
Phiếu kiểm định đồng hồ đo áp lực dầu và các van chịu lực do cơ quan có thẩm quyền cấp
9.6. Tính số máy ép cọc cho công trình
Từ số lượng cọc cần ép và định mức ca máy [theo ĐM 24-2005], ta tính ra số ca máy cần thiết cho việc thi công công trình. Nếu số ca máy quá lớn, ta có thể chọn tăng số máy ép lên: 2 máy, hoặc 3 máy
Ví dụ: tiết diện cọc 250 x 250mm, tổng số chiều dài cọc ép 5000m, tra định mức tiết diện cọc 25x25cm và máy ép

Vậy, nếu thi công toàn bộ số cọc trên cần ít nhất 5 tháng. Nếu ta dùng 2 máy ép cọc thì thời gian thi công sẽ giảm xuống 1/2. Và số ngày công cho 2 máy: 77 ngày, sau khi có số ngày, số máy thì ta sẽ thiết kế được sơ đồ ép cọc chính thức.
9.7. Tính toán chọn cẩu phục vụ ép cọc