CÔNG NGHỆ BƠM VỮA SAU XỬ LÝ ĐÁY CỌC KHOAN NHỒI

Hiện nay móng cọc khoan nhồi được sử dụng như một giải pháp tất yếu cho các công trình cầu khẩu độ lớn ở nước ta. Để nâng cao sức chịu tải cọc, ngoài việc tăng độ sâu chôn cọc và đường kính cọc thì một hướng nghiên cứu đang được quan tâm là thực hiện xử lý đáy cọc sau khi đổ bê tông. các tác giả đã giới thiệu Công nghệ mở rộng làm sạch và bơm vữa để xử lý đáy cọc khoan nhồi. Trong bài này trình bày công nghệ bơm vữa sau để xử lý...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CÔNG NGHỆ BƠM VỮA SAU XỬ LÝ ĐÁY CỌC KHOAN NHỒI CÔNG NGHỆ BƠM VỮA SAU XỬ LÝ ĐÁY CỌC KHOAN NHỒI Treatment of Drilled Shaft BASE by Post-Grouting Technique ThS. Đỗ Hữu Trí TS. Bùi Đức Chính KS. Nguyễn Thái Khanh KS. Nguyễn Đức Toản Tóm tắt: Hiện nay móng cọc khoan nhồi được sử dụng như một giải pháp tất yếu cho các công trình cầu khẩu độ lớn ở nước ta. Để nâng cao sức chịu tải cọc, ngoài việc tăng độ sâu chôn cọc và đường kính cọc thì một hướng nghiên cứu đang được quan tâm là thực hiện xử lý đáy cọc sau khi đổ bê tông. Trong [1], các tác giả đã giới thiệu Công nghệ mở rộng làm sạch và bơm vữa để xử lý đáy cọc khoan nhồi. Trong bài này trình bày công nghệ bơm vữa sau để xử lý đáy. Công nghệ mà Viện Khoa học và Công nghệ GTVT nghiên cứu là thực hiện bơm vữa áp lực xuống đáy cọc sau khi đổ bê tông nhằm làm chặt đất tại chỗ cũng như bất cứ thứ vụn nào còn sót lại trong quá trình khoan. Nguyên lý của công nghệ là gia tải trước cho nền đất bên dưới đáy cọc để huy động sức chịu tải đáy cọc trong phạm vi giới hạn lún cho phép. Những kết quả nghiên cứu cho thấy rằng đây là một công nghệ chủ động xử lý đáy cọc rất hiệu quả và phù hợp với trình độ công nghệ trong nước. Abstract: Drilled shafts foundations are used as an indispensable solution for long span bridges in Vietnam. In order to increase the bearing capacity, aside from the increasing of the pile length and diameter, an interested way now is treatment of pile bases after concrete placement. In [1], the authors presented the Bottom Cleaning and Grouting of Pile technique. This paper introduces the Post-Grouting techniques. The technique developed by ITST involves the injection of high pressure grout beneath the shaft tip which both densifies the in- situ soil and compresses any debris left by the drilling process. The principle of the techniques is preloading the soil below the tip to realize end bearing capacities within the service displacement limits. The study results show that this is an effective pile bases treatment technique and appropriate with the domestic technologies. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Khả năng chịu lực dọc trục theo đất nền của cọc khoan nhồi là tổng của sức chịu tải đáy cọc và sức chịu tải thành bên của cọc. Thông thường, thành phần sức chịu lực đáy cọc chỉ được huy động ở một mức độ rất thấp. Theo một số nghiên cứu thực nghiệm thì sức chịu tải cọc thành cọc khoan nhồi có thể đạt giá trị lớn nhất tại độ lún khoảng 0,5-1% đường kính D trong khi đó sức chịu tải đáy cọc khoan nhồi chỉ được huy động hoàn toàn khi đạt độ lún từ 10-15% D [3]. Độ lún này thường lớn hơn rất nhiều so với độ lún giới hạn khai thác cho phép. Nguyên nhân là do trong quá trình thi công đất nền vùng đáy cọc thường bị xáo trộn nên cần một độ lún lớn để huy động sức chịu tải đáy cọc. Ngoài ra việc để lại một lượng mùn lắng dày dưới đáy cọc cùng góp phần dẫn đến hiện tượng này. Do đó, trong thiết kế người ta phải giảm đáng kể sức chịu tải đáy cọc, thậm chí là bỏ qua hoàn toàn nếu đáy lỗ cọc không được làm sạch và thiếu kiểm tra trong quá trình thi công. Đây là một sự lãng phí rất lớn vì theo các nghiên cứu của AASHTO [3] thì sức chịu tải đáy cọc cực hạn có thể gấp đến hàng chục lần thành phần sức chịu tải thành bên. Nhận thức được vấn đề trên, từ những năm 1960, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu nhằm huy động nhiều hơn nữa thành phần sức chịu tải đáy cọc bằng việc sử dụng công nghệ bơm vữa áp lực cao xuống dưới đáy cọc (Post-Grouting). Năm 1975, Gouvenot và Gabiax đã công bố kết quả một chương trình thí nghiệm trong đó việc bơm vữa sau cho các cọc đường kính lớn đã đem lại khả năng chịu lực tới hạn lớn hơn 3 lần trong các đất cát và sét. Nhờ đó, công nghệ bơm vữa sau đã trở thành một quá trình thi công thông thường ở nhiều nơi trên thế giới [3]. Nguyên lý của công nghệ là gia tải trước cho nền đất bên dưới đáy cọc để huy động sức chịu tải đáy cọc trong phạm vi giới hạn lún cho phép. Nhiều chương trình nghiên cứu đã được tiến hành trên các mô hình và kích thước thật nhằm hoàn thiện công nghệ thi công cũng phương pháp tính toán thiết kế trong các loại đất nền. Cho đến nay, đây là công nghệ chủ động xử lý đáy cọc và nâng cao sức chịu tải của cọc khoan nhồi rất có hiệu quả. Ở Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng ở cầu Mỹ Thuận năm 1998. Tuy nhiên, việc thực hiện công nghệ do các Tư vấn nước ngoài đảm nhiệm và ở thời điểm đó chúng ta hầu như không tiếp cận được công nghệ này. Do đó vấn đề đặt ra của nhóm nghiên cứu ở đây là : nắm vững quy trình công nghệ, chế tạo các thiết bị phục vụ công nghệ phù hợp với điều kiện trong nước để có thể chuyển giao cho các đơn vị thi công. 2. NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH CỦA CÔNG NGHỆ POST-GROUTING 2.1. Nghiên cứu lựa chọn các bước công nghệ xử lý Công nghệ này bao gồm những bước chính : 2.1.1. Thi công cọc khoan nhồi ·Thi công lỗ cọc khoan nhồi theo các phương pháp truyền thống; ·Trong quá trình lắp đặt lồng cốt thép chú ý cần lắp đặt hệ thống đường ống dẫn vữa và cơ cấu phụt vữa đáy cọc; ·Đổ bê tông cọc khoan nhồi. 2.1.2. Bơm vữa đáy cọc Bơm vữa áp lực cao xuống đáy cọc sau khi bê tông cọc đã phát triển cường độ đủ để chịu được áp lực bơm vữa. Quá trình bơm vữa sau (post-grouting) bao gồm hai công đoạn chính: ·Sau khi bê tông cọc đã được bảo dưỡng, tiến hành lắp các thiết bị vào đầu các ống bơm vữa áp lực cao. ·Bơm vữa áp lực cao xuống bên dưới đáy cọc nhằm làm chặt đất nền xung quanh và nén chặt mọi vụn đất để lại bởi quá trình khoan cọc. Quá trình bơm vữa sẽ được dừng lại khi đạt các chỉ tiêu sau đây: áp suất: Đạt đến áp lực thiết kế khi bơm thể tích vữa tối thiểu theo tính toán xuống đáy cọc. Giá trị áp lực thiết kế được tính toán trước cho từng cọc tùy từng trường hợp cụ thể, dựa vào khả năng chịu tải của nền đất tại đáy cọc và sức chịu tải ma sát thân cọc. Độ trồi: Khả năng chịu được áp lực vữa thiết kế mà không bị đẩy lên quá nhiều là một dấu hiệu của sức chịu tải thân cọc tốt. Thể tích: Thể tích vữa tối thiểu dự kiến được tính bằng thể tích đất bị chiếm chỗ bởi cọc khoan nhồi khi ...