6 Hạ cọc bằng búa đóng và búa rung

6.1 Tùy theo năng lực trang thiết bị hiện có, điều kiện địa chất công trình, quy định của Thiết kế về chiều sâu hạ cọc và độ chối quy định Nhà thầu có thể lựa chọn thiết bị hạ cọc phù hợp. Nguyên tắc lựa chọn búa như sau:

a) Có đủ năng lượng để hạ cọc đến chiều sâu thiết kế với độ chối quy định trong thiết kế, xuyên qua các lớp đất dày kể cả tầng kẹp cứng;

b) Gây nên ứng suất động không lớn hơn ứng suất động cho phép của cọc để hạn chế khả năng gây nứt cọc;

c) Tổng số nhát đập hoặc tổng thời gian hạ cọc liên tục không được vượt quá giá trị khống chế trong thiết kế để ngăn ngừa hiện tượng cọc bị mỏi;

d) Độ chối của cọc không nên quá nhỏ có thể làm hỏng đầu búa.

6.2 Lựa chọn búa đóng cọc theo khả năng chịu tải của cọc trong thiết kế và trọng lượng cọc. Năng lượng cần thiết tối thiểu của nhát búa đập E được xác định theo công thức:

E = 1,75 a.P                  (1)

trong đó:

...

...

...

a là hệ số bằng 25 kilôgam lực mét trên tấn (kG.m/T);

P là khả năng chịu tải của cọc, quy định trong thiết kế tính bằng tấn (T).

Loại búa được chọn với năng lượng nhát đập phải thoả mãn điều kiện:

trong đó:

k là hệ số chọn búa đóng, quy định trong Bảng 2;

Q_n là trọng lượng toàn phần của búa, tính bằng kilôgam lực (kG);

q là trọng lượng cọc (gồm cả trọng lượng mũ và đệm đầu cọc), tính bằng kilôgam lực (kG);

Đối với búa điêzen, giá trị tính toán năng lượng đập lấy bằng:

...

...

...

đối với búa cần E_tt = 0,4 QH

trong đó:

Q là trọng lượng phần đập của búa tính bằng kilôgam lực (kG);

H là chiều cao rơi thực tế phần đập búa khi đóng ở giai đoạn cuối, đối với búa ống H= 2,8 m; đối với búa cần có trọng lượng phần đập là 1,25; 1,80 và 2,50 T thì H tương ứng là 1,7; 2,0 và 2,2 m.

Bảng 2- Hệ số chọn búa đóng

Loại búa

Hệ số k

Búa điêzen kiểu ống và song động

6

...

...

...

5

Búa treo

3

CHÚ THÍCH: Khi hạ cọc bằng phương pháp xói nước thì các hệ số nói trên được tăng thêm 1,5.

6.3 Khi cần phải đóng xuyên qua các lớp đất chặt nên dùng các búa có năng lượng đập lớn hơn các trị số tính toán theo các công thức (1) và (2), hoặc có thể dùng biện pháp khoan dẫn trước khi đóng hoặc biện pháp xói nước.

Khi chọn búa để đóng cọc xiên nên tăng năng lượng đập tính theo công thức (1) với hệ số k₁ cho trong Bảng 3.

Bảng 3- Hệ số chọn búa đóng cọc xiên

Độ nghiêng của cọc

Hệ số k₁

...

...

...

1,1

4:1

1,15

3:1

1,25

2:1

1,40

1:1

1,70

...

...

...

Bảng 4- Tỷ số K₀/Q_t

Tính chất đất mà cọc xuyên qua

Phương pháp hạ cọc

K₀/Q_t khi độ sâu hạ cọc

<15 m

>15 m

Cát no nước, bùn, sét dẻo mềm và dẻo chảy

Không xói nước và lấy đất ra khỏi cọc

0,80

...

...

...

Cát ẩm, đất sét, á sét dẻo mềm, cứng

Xói nước tuần hoàn và lấy đất khỏi lòng cọc ống

1,10

1,30

Sét cứng, nửa cứng, cát, sỏi, sạn

Xói nước và lấy đất khỏi lòng cọc thấp hơn cả mũi cọc

1,30

1,60

CHÚ THÍCH: Khi chọn búa rung để hạ cọc ống có đường kính lớn hơn 1,2 m nên ưu tiên cho các máy có lỗ thoát để đưa đất từ trong lòng cọc ống ra ngoài mà không phải tháo lắp máy. Trong trường hợp cần rung hạ các cọc đường kính lớn nên dùng hai búa rung ghép đôi đồng bộ trên một đế trung chuyển; khi đó các giá trị K₀ và Q_t phải là tổng các chỉ tiêu tương ứng của hai búa rung.

...

...

...

- Để tránh sự tăng áp suất không khí trong lòng cọc do đậy khít nên dùng chụp đầu cọc có các lỗ hổng có tổng diện tích không ít hơn 0,5 % diện tích tiết diện ngang của cọc;

- Để tránh sinh ra áp lực thủy động nguy hiểm của nước trong đất lòng cọc có thể gây nứt rạn cọc-ống BTCT phải có biện pháp hút nước hoặc truyền không khí.

Để có thể dự báo trước những hư hỏng có thể xảy ra khi rung hạ cọc - ống nên dùng thiết bị đo gia tốc, trong trường hợp không có thiết bị thì tiến hành quan sát mức độ tiêu hao công suất búa (hoặc điện năng) và biên độ giao động của cọc. Nếu thấy công suất búa và biên độ giao động của cọc tăng, liên kết búa rung và đầu cọc vẫn khít mà tốc độ hạ cọc lại bị giảm thì chứng tỏ mũi cọc đã gặp chướng ngại; khi đó cần dừng máy, tìm cách loại bỏ chướng ngại bằng cách lấy đất lòng cọc và bơm rửa đáy cọc.

Khi rung hạ cọc trong cát và á cát ở giai đoạn cuối thì nên giảm tần số và rung cọc trong khoảng từ 7min đến 10 min ở độ sâu thiết kế để làm chặt đất trong lòng và xung quanh cọc.

6.6 Khi rung hạ cọc bình thường tức là các thông số búa rung ổn định, cọc không gặp chướng ngại thì theo sự tăng tiến của chiều sâu, tốc độ hạ cọc, biên độ giao động và công suất máy sẽ bị giảm do ma sát bên của cọc tăng dần. Để tăng chiều sâu hạ cọc nên tăng công suất động cơ cho đến công suất thiết kế. Khi tốc độ hạ cọc giảm tới 2 cm/min đến 5 cm/min và biên độ giao động khoảng 5 mm thì cọc sẽ khó xuống tiếp; cần phải tiến hành xói nước hoặc lấy đất lòng cọc cùng với việc chạy hết công suất động cơ.

6.7 Khi đóng cọc bằng búa phải dùng mũ cọc và đệm gỗ phù hợp với tiết diện ngang của cọc. Các khe hở giữa mặt bên của cọc và thành mũ cọc mỗi bên không nên vượt quá 1 cm.

Cần phải siết chặt cứng búa rung hạ cọc với cọc.

Khi nối các đoạn cọc tròn rỗng và cọc - ống phải đảm bảo độ đồng tâm của chúng. Khi cần thiết phải dùng bộ gá cố định và thiết bị dẫn hướng để tăng độ chính xác.

Khi thi công cọc ở vùng sông nước nên tiến hành khi sóng không cao hơn cấp 2. Các phương tiện nổi cần được neo giữ chắc chắn.

...

...

...

Đóng từ 5 cọc đến 20 cọc đầu tiên ở các điểm khác nhau trên khu vực xây dựng phải tiến hành cẩn thận có ghi chép số nhát búa cho từng mét chiều sâu và lấy độ chối cho loạt búa cuối cùng. Nhà thầu nên dùng thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA) để kiểm tra việc lựa chọn búa và khả năng đóng của búa trong các điều kiện đã xác định(đất nền, búa, cọc...)

6.9 Vào cuối quá trình đóng cọc khi độ chối gần đạt tới trị số thiết kế thì việc đóng cọc bằng búa đơn động phải tiến hành từng nhát dể theo dõi độ chối cho mỗi nhát; khi đóng bằng búa hơi song động cần phải đo độ lún của cọc, tần số đập của búa và áp lực hơi cho từng phút; khi dùng búa đi-ê-zen thì độ chối được xác định từ trị trung bình của loạt 10 nhát sau cùng.

Cọc không đạt độ chối thiết kế thì cần phải đóng bù để kiểm tra sau khi được “nghỉ” theo quy định. Trong trường hợp độ chối khi đóng kiểm tra vẫn lớn hơn độ chối thiết kế thì Tư vấn và Thiết kế nên cho tiến hành thử tĩnh cọc và hiệu chỉnh lại một phần hoặc toàn bộ thiết kế móng cọc.

6.10 Trong giai đoạn đầu khi đóng cọc bằng búa đơn động nên ghi số nhát búa và độ cao rơi búa trung bình để cọc đi được 1,0 m; khi dùng búa hơi thì ghi áp lực hơi trung bình và thời gian để cọc đi được 1 m và tần số nhát đập trong 1 min. Độ chối phải đo với độ chính xác tới 1 mm.

Độ chối kiểm tra được đo cho 3 loạt búa cuối cùng. Đối với búa đơn và búa điêzen thì một loạt là 10 nhát; đối với búa hơi thì một loạt là số nhát búa trong thời gian 2 min; đối với búa rung 1 loạt cũng là thời gian búa làm việc trong 2 min.

Thời gian “nghỉ” của cọc trước khi đóng kiểm tra phụ thuộc vào tính chất các lớp đất xung quanh và dưới mũi cọc nhưng không nhỏ hơn:

a) 3 ngày khi đóng qua đất cát;

b) 6 ngày khi đóng qua đất sét.

6.11 Trong trường hợp khi thi công thay đổi các thông số của búa hoặc cọc đã được chỉ dẫn trong thiết kế thì độ chối dư, e, lúc đóng hoặc đóng kiểm tra phải thoả mãn điều kiện:

...

...

...

Nếu độ chối dư, e, nhỏ hơn 0,2 cm (với điều kiện là búa dùng để đóng phù hợp với yêu cầu ở 6.1, thì độ chối toàn phần (bằng tổng độ chối đàn hồi và độ chối dư) phải thoả mãn điều kiện:

Trong các công thức trên:

e là độ chối dư, bằng độ lún của cọc do một nhát búa đóng và 1 min làm việc của búa rung, tính bằng xentimét (cm);

c là độ chối đàn hồi (chuyển vị đàn hồi của đất và cọc) xác định bằng dụng cụ đo độ chối, tính bằng xentimét (cm);

n là hệ số tra theo Bảng 5, tính bằng tấn trên mét vuông (T/m²);

Bảng 5- Hệ số n

Loại búa

Hệ số n (T/m²)

...

...

...

150

Cọc thép có mũ

500

Bảng 6- Năng lượng quy đổi

Lực cưỡng bức, (T)

10

20

30

40

...

...

...

60

70

80

Năng lượng nhát đập quy đổi (T.cm)

450

900

1 300

1 750

2 200

...

...

...

3 100

3 500

Q là trọng lượng phần đập của búa, tính bằng tấn (T);

H là chiều cao rơi thực tế phần đập của búa, tính bằng xentimét (cm);

k là hệ số an toàn về đất, lấy k= 1,4 trong công thức (3) và k= 1,25 trong công thức (4); còn trong xây dựng cầu khi số lượng cọc trong trụ lớn hơn 20 thì k = 1,4, từ 11 cọc đến 20 cọc thì k = 1,6, từ 6 cọc đến 10 cọc thì k = 1,65, từ 1 cọc đến 5 cọc thì k = 1,75;

P là khả năng chịu tải của cọc theo thiết kế, tính bằng tấn (T);

M là hệ số lấy bằng 1 cho búa đóng và theo Bảng 7 cho búa rung;

Bảng 7- Hệ số M

Loại đất dưới mũi cọc

...

...

...

Sỏi sạn có lẫn cát

1,3

Cát: - hạt trung và thô

1,2

- hạt nhỏ chặt vừa

1,1

- cát bụi chặt vừa

1,0

Á cát dẻo, á sét và sét cứng

...

...

...

Á sét và sét - nửa cứng

0,8

Á sét và sét - dẻo cứng

0,7

CHÚ THÍCH: Khi cát chặt giá trị hệ số M được tăng thêm 60 %.

Q_T là trọng lượng toàn phần của búa hoặc búa rung, tính bằng tấn (T);

e² là hệ số phục hồi va đập, lấy e² = 0,2 khi đóng cọc BTCT và cọc thép có dùng mũ cọc đệm gỗ, còn khi dùng búa rung thì e² = 0;

q là trọng lượng cọc và mũ cọc, tính bằng tấn (T);

q₁ là trọng lượng cọc đệm, tính bằng tấn (T); khi dùng búa rung q₁ = 0;

...

...

...

W là diện tích mặt bên của cọc, tính bằng mét vuông (m²);

n₀ và n_s là các hệ số chuyển đổi từ sức kháng động của đất sang sức kháng tĩnh, tính bằng giây mét trên tấn n_s = 0,25 s.m/T; n₀ = 0,002 5 s.m/T;

g là gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s²);

F là diện tích theo chu vi ngoài của cọc đặc hoặc rỗng (không phụ thuộc vào cọc có hay không có mũi nhọn), tính bằng mét vuông (m²);

E_tt là năng lượng tính toán của nhát đập, tính bằng tấn xentimét (T.cm), lấy theo 6.2 cho búa điêzen, búa treo và búa đơn động lấy bằng QH, khi dùng búa hơi song động lấy theo lý lịch máy, đối với búa rung lấy theo năng lượng nhát đập quy đổi, cho trong Bảng 6;

Khi tính theo công thức động Hilley rút gọn thì độ chối có thể kiểm tra theo công thức:

trong đó

e là độ chối của cọc (tính trung bình cho 20 cm cuối cùng), tính bằng mét (m);

...

...

...

- Búa rơi tự do điều khiển tự động, e_f = 0,8;

- Búa điêzen, e_f = 0,8;

- Búa rơi tự do nâng bằng cáp tời, e_f = 0,4;

- Búa hơi đơn động, e_f = 0,6;

H là chiều cao rơi búa, tính bằng mét (m);

W_r là trọng lượng của búa đóng, tính bằng tấn (T);

Q_u là khả năng mang tải cực hạn của cọc, thông thường lấy với hệ số an toàn, F_s, không dưới tính bằng tấn (T);

L_p là chiều dài cọc, tính bằng mét (m);

F là diện tích tiết diện cọc, tính bằng mét vuông (m²);

...

...

...

6.12 Nếu trong thiết kế móng cọc ống có quy định tìm biên độ giao động khi sắp dừng rung cọc thì biên độ dao động các cọc-ống đường kính ngoài đến 2 m, với tốc độ hạ cọc từ 2 cm đến 20 cm trong 1 min được tính theo công thức:

trong đó:

A là biên độ lấy bằng 1/2 độ lắc toàn phần của giao động ở những phút cuối trước lúc dừng rung, tính bằng xentimét (cm);

N_n là công suất hữu hiệu toàn phần ở giai đoạn cuối, tính bằng kilôoát (kW);

N_x là công suất vận hành không tải, đối với búa rung tần số thấp, lấy bằng 25 % công suất thiết kế của động cơ điện, tính bằng kilôoát (kW);

n_v là tốc độ quay của bộ lệch trong búa rung, tính bằng vòng trên phút (r/min);

P là khả năng chịu tải của cọc-ống, tính bằng tấn (T);

l là hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa sức kháng động và sức kháng tĩnh của đất, cho trong Bảng 8 và Bảng 9;

...

...

...

Bảng 8- Hệ số l cho cát

Tên cát

Hệ số l

Thô

Vừa

Nhỏ

Cát no nước

4,5

5,0

...

...

...

Cát ẩm

3,5

4,0

5,0

Bảng 9- Hệ số l cho sét

Tên cát

Hệ số l khi độ sệt

I_L >0,75

0,5 < I_L ≤  0,75

...

...

...

Á sét, á cát

4,0

3,0

2,5

Sét

3,0

2,2

2,0

Khi có nhiều lớp đất thì l xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

l_i là hệ số của lớp thứ i;

h_i là chiều dày của lớp thứ i, tính bằng mét (m).

6.13 Khi rung hạ cọc tròn và cọc- ống, không tựa vào đá và nửa đá, để đảm bảo khả năng mang tải của cọc, P, cần rung hạ đoạn cuối sao cho biên độ dao động thực tế A, không vượt quá biên độ tính toán, A_tt, theo vế phải của công thức (5). Nếu A > A_tt chứng tỏ sức kháng của đất chưa đạt yêu cầu, cần phải tiếp tục rung hạ cho tới khi thoả mãn công thức nêu trên thì mới đảm bảo khả năng mang tải của cọc. Giá trị của n_v nếu không có thiết bị đo thì lấy theo thông số trong lý lịch búa rung. Có thể dùng các loại máy trắc đạc để đo biên độ dao động, hoặc dùng các thiết bị tự ghi. Trong trường hợp không có thiết bị đo thì có thể dùng cách vẽ đường ngang thật nhanh lên giấy kẻ ô đã dán sẵn vào thân cọc, sẽ thu được đường cong dao động. Nối các đỉnh trên và đỉnh dưới thành đường gấp khúc, đo chiều cao lớn nhất với độ chính xác tới 0,1 cm ta thu được độ lắc của dao động chính bằng 2 lần biên độ dao động cần tìm.

6.14 Trị số của các hệ số l trong Bảng 8 và Bảng 9 nên chuẩn xác lại theo kết quả nén tĩnh cọc thử. Sau khi rung hạ cọc và nén tĩnh cho ta khả năng chịu tải của cọc P thì hệ số l cho điều kiện đất nền thực tế được tính theo công thức:

Các thông số của quá trình rung lấy như phần trên.

6.15 Chỉ cho phép dùng xói nước để hạ cọc ở những nơi cách xa nhà và công trình hiện có trên 20 m. Để giảm áp suất, lưu lượng nước và công suất máy bơm, cần phải kết hợp xói nước với đóng hoặc ép cọc bằng đầu búa. Khi cần xói nước trong cát và á cát ở độ sâu hơn 20 m phải kèm theo bơm khí nén khoảng từ 2 m³/min đến 3 m³/min vào vùng xói nước.

Đối với cọc và cọc ống có đường kính nhỏ hơn 1 m thì cho phép dùng một ống xói đặt giữa tiết diện. Đối với các cọc ống đường kính lớn hơn 1 m thì nên đặt các ống xói theo chu vi cọc ống cách nhau từ 1,0m đến 1,5 m. Khi hạ cọc đến mét cuối cùng thì ngưng việc xói nước, tiếp tục đóng hoặc rung hạ cọc cho đến khi đạt độ chối thiết kế để đảm bảo khả năng chịu tải của cọc. Nên áp dụng biện pháp xói nước khi hạ cọc trong đất cát.

...

...

...

Bảng 10- Áp lực nước để xói

Tên cát

Chiều sâu

(m)

Cột áp tại vòi phun (T/m²)

Đường kính trong (mm)/lưu lượng (L/min) cho cọc có đường kính (cm)

30 đến 50

50 đến 70

Bùn, á cát chảy

...

...

...

Từ 4 đến 8

Cát mịn, bụi, chảy, bùn dẻo chảy, dẻo mềm

Từ 15 đến 25

Từ 8 đến 10

Sét và á sét

...

...

...

Từ 10 đến 15

Cát hạt trung, thô và lẫn sỏi

Từ 5 đến 15

Từ 6 đến 10

Á cát dẻo

...

...

...

Từ 10 đến 15

Á sét và sét dẻo cứng

Từ 25 đến 35

Từ 8 đến 20

CHÚ THÍCH: Khi đóng bù các cọc dài, để tận dụng công suất búa thì sau khi ngưng xói nước chính tâm, nên xói tiếp thêm phía ngoài phần trên của cọc. Có thể dùng hai ống xói đường kính trong từ 50 mm đến 68 mm.

...

...

...

7.1 Lựa chọn thiết bị ép cọc cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Công suất của thiết bị không nhỏ hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất do thiết kế quy định;

- Lực ép của thiết bị phải đảm bảo tác dụng đúng dọc trục tâm cọc khi ép từ đỉnh cọc và tác dụng đều lên các mặt bên cọc khi ép ôm, không gây ra lực ngang lên cọc;

- Thiết bị phải có chứng chỉ kiểm định thời hiệu về đồng hồ đo áp và các van dầu cùng bảng hiệu chỉnh kích do cơ quan có thẩm quyền cấp;

- Thiết bị ép cọc phải đảm bảo điều kiện vận hành và an toàn lao động khi thi công.

7.2 Lựa chọn hệ phản lực cho công tác ép cọc phụ thuộc vào đặc điểm hiện trường, đặc điểm công trình, đặc điểm địa chất công trình, năng lực của thiết bị ép. Có thể tạo ra hệ phản lực bằng neo xuắn chặt trong lòng đất, hoặc dàn chất tải bằng vật nặng trên mặt đất khi tiến hành ép trước, hoặc đặt sẵn các neo trong móng công trình để dùng trọng lượng công trình làm hệ phản lực trong phương pháp ép sau. Trong mọi trường hợp tổng trọng lượng hệ phản lực không nên nhỏ hơn 1,1 lần lực ép lớn nhất do thiết kế quy định.

7.3 Thời điểm bắt đầu ép cọc khi phải dùng trọng lượng công trình làm phản lực (ép sau) phải được thiết kế quy định phụ thuộc vào kết cấu công trình, tổng tải trọng làm hệ phản lực hiện có và biên bản nghiệm thu phần đài cọc có lỗ chờ cọc và hệ neo chôn sẵn theo các quy định về nghiệm thu kết cấu BTCT hiện hành.

7.4 Kiểm tra định vị và thăng bằng của thiết bị ép cọc gồm các khâu:

- Trục của thiết bị tạo lực phải trùng với tim cọc;

...

...

...

- Phương nén của thiết bị tạo lực phải là phương thẳng đứng, vuông góc với sàn “công tác”;

- Chạy thử máy để kiểm tra ổn định của toàn hệ thống bằng cách gia tải khoảng từ 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế của cọc.

7.5 Đoạn mũi cọc cần được lắp dựng cẩn thận, kiểm tra theo hai phương vuông góc sao cho độ lệch tâm không quá 10 mm. Lực tác dụng lên cọc cần tăng từ từ sao cho tốc độ xuyên không quá 1 cm/s. Khi phát hiện cọc bị nghiêng phải dừng ép để căn chỉnh lại.

7.6 Ép các đoạn cọc tiếp theo gồm các bước sau:

a) Kiểm tra bề mặt hai đầu đoạn cọc, sửa chữa cho thật phẳng; kiểm tra chi tiết mối nối; lắp dựng đoạn cọc vào vị trí ép sao cho trục tâm đoạn cọc trùng với trục đoạn mũi cọc, độ nghiêng so với phương thẳng đứng không quá 1 %;

b) Gia tải lên cọc khoảng 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế suốt trong thời gian hàn nối để tạo tiếp xúc giữa hai bề mặt bê tông; tiến hành hàn nối theo quy định trong thiết kế.

c) Tăng dần lực ép để các đoạn cọc xuyên vào đất với vận tốc không quá 2 cm/s;

d) Không nên dừng mũi cọc trong đất sét dẻo cứng quá lâu (do hàn nối hoặc do thời gian cuối ca ép...).

7.7 Khi lực nén bị tăng đột ngột, có thể gặp một trong các hiện tượng sau:

...

...

...

- Mũi cọc gặp dị vật;

- Cọc bị xiên, mũi cọc tì vào gờ nối của cọc bên cạnh.

Trong các trường hợp đó cần phải tìm biện pháp xử lý thích hợp, có thể là một trong các cách sau:

- Cọc nghiêng quá quy định, cọc bị vỡ phải nhổ lên ép lại hoặc ép bổ sung cọc mới (do thiết kế chỉ định)

- Khi gặp dị vật, vỉa cát chặt hoặc sét cứng có thể dùng cách khoan dẫn hoặc xói nước như đóng cọc;

7.8 Cọc được công nhận là ép xong khi thoả mãn đồng thời hai điều kiện sau đây:

a) Chiều dài cọc đã ép vào đất nền không nhỏ hơn L_min và không quá L_max với L_min , L_max là chiều dài ngắn nhất và dài nhất của cọc được thiết kế dự báo theo tình hình biến động của nền đất trong khu vực;

b) Lực ép trước khi dừng, (P_ep)_KT trong khoảng từ (P_ep) _min đến (P_ep)_max, trong đó:

(P_ep)_min là lực ép nhỏ nhất do thiết kế quy định;

...

...

...

(P_ep)_KT là lực ép tại thời điểm kết thúc ép cọc, trị số này được duy trì với vận tốc xuyên không quá 1 cm/s trên chiều sâu không ít hơn ba lần đường kính (hoặc cạnh) cọc.

Trong trường hợp không đạt hai điều kiện trên, cần báo cho Thiết kế để có biện pháp xử lý.

7.9 Việc ghi chép lực ép theo nhật ký ép cọc nên tiến hành cho từng m chiều dài cọc cho tới khi đạt tới (P_ep)_min, bắt đầu từ độ sâu này nên ghi cho từng 20 cm cho tới khi kết thúc, hoặc theo yêu cầu cụ thể của Tư vấn, Thiết kế.

7.10 Đối với cọc ép sau, công tác nghiệm thu đài cọc và khoá đầu cọc tiến hành theo tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu công tác bê tông và bê tông cốt thép hiện hành.

8 Giám sát và nghiệm thu

8.1 Nhà thầu phải có kỹ thuật viên thường xuyên theo dõi công tác hạ cọc, ghi chép nhật ký hạ cọc. Tư vấn giám sát hoặc đại diện Chủ đầu tư nên cùng Nhà thầu nghiệm thu theo các quy định về dừng hạ cọc nêu ở phần trên cho từng cọc tại hiện trường, lập biên bản nghiệm thu theo mẫu in sẵn (xem Phụ lục A, E). Trong trường hợp có các sự cố hoặc cọc bị hư hỏng Nhà thầu phải báo cho Thiết kế để có biện pháp xử lý thích hợp; các sự cố cần được giải quyết ngay khi đang đóng đại trà, khi nghiệm thu chỉ căn cứ vào các hồ sơ hợp lệ, không có vấn đề còn tranh chấp.

8.2 Khi đóng cọc đến độ sâu thiết kế mà chưa đạt độ chối quy định thì Nhà thầu phải kiểm tra lại quy trình đóng cọc của mình, có thể cọc đã bị xiên hoặc bị gãy, cần tiến hành đóng bù sau khi cọc được “nghỉ” và các thí nghiệm kiểm tra độ nguyên vẹn của cọc (PIT) và thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA) để xác định nguyên nhân, báo Thiết kế có biện pháp xử lý.

8.3 Khi đóng cọc đạt độ chối quy định mà cọc chưa đạt độ sâu thiết kế thì có thể cọc đã gặp chướng ngại, điều kiện địa chất công trình thay đổi, đất nền bị đẩy trồi..., Nhà thầu cần xác định rõ nguyên nhân để có biện pháp khắc phục.

8.4 Nghiệm thu công tác thi công cọc tiến hành dựa trên cơ sơ các hồ sơ sau:

...

...

...

b) Biên bản nghiệm thu trắc đạc định vị trục móng cọc;

c) Chứng chỉ xuất xưởng của cọc theo các điều khoản nêu trong phần 3 về cọc thương phẩm;

d) Nhật ký hạ cọc và biên bản nghiệm thu từng cọc;

e) Hồ sơ hoàn công cọc có thuyết minh sai lệch theo mặt bằng và chiều sâu cùng các cọc bổ sung và các thay đổi thiết kế đã được chấp thuận;

f) Các kết quả thí nghiệm động cọc đóng (đo độ chối và thí nghiệm PDA nếu có);

g) Các kết quả thí nghiệm kiểm tra độ toàn khối của cây cọc- thí nghiệm biến dạng nhỏ (PIT) theo quy định của Thiết kế;

h) Các kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc theo TCVN 9393:2012.

8.5 Độ lệch so với vị trí thiết kế của trục cọc trên mặt bằng không được vượt quá trị số nêu trong Bảng 11 hoặc ghi trong thiết kế.

Bảng 11- Độ lệch trên mặt bằng

...

...

...

Độ lệch trục cọc cho phép

1) Cọc có cạnh hoặc đường kính đến 0,5 m

a) Khi bố trí cọc một hàng

b) Khi bố trí hình băng hoặc nhóm 2 và 3 hàng

- Cọc biên

- Cọc giữa

c) Chi bố trí quá 3 hàng trên hình băng hoặc bãi cọc

- Cọc biên

- Cọc giữa

...

...

...

e) Cọc chống

2) Các cọc tròn rỗng đường kính từ 0,5 m đến 0,8 m

a) Cọc biên

b) Cọc giữa

c) Cọc đơn dưới cột

3) Cọc hạ qua ống khoan dẫn (khi xây dựng cầu)

0,2d

...

...

...

0,3d

0,2d

0,4d

5 cm

3 cm

10 cm

15 cm

...

...

...

Độ lệch trục tại mức trên cùng của ống dẫn đã được lắp chắc chắn không vượt quá 0,025D ở bến nước (ở đây D là độ sâu của nước tại nơi lắp ống dẫn) và ± 25 mm ở vũng không nước

CHÚ THÍCH: số cọc bị lệch không nên vượt quá 25 % tổng số cọc khi bố trí theo dải, còn khi bố trí cụm dưới cột không nên quá 5 %. Khả năng dùng cọc có độ lệch lớn hơn các trị số trong Bảng 11 sẽ do Thiết kế quy định.

8.6 Nhà thầu cần tổ chức quan trắc trong khi thi công hạ cọc (đối với bản thân cọc, độ trồi của các cọc lân cận và mặt đất, các công trình xung quanh...).

8.7 Nghiệm thu công tác đóng và ép cọc tiến hành theo các quy định hiện hành. Hồ sơ nghiệm thu được lưu giữ trong suốt tuổi thọ thiết kế của công trình.

9 An toàn lao động

9.1 Khi thi công cọc phải thực hiện mọi quy định về an toàn lao động theo TCVN 5308:1991 và đảm bảo vệ sinh môi trường theo đúng các quy định hiện hành.

9.2 Trong ép cọc, đoạn cọc mồi bằng thép phải có đầu chụp. Phải có biện pháp an toàn khi dùng hai đoạn cọc mồi nối tiếp nhau để ép

Phụ lục A

...

...

...

Biên bản hạ cọc

A.1 Nhật ký đóng cọc

Tên Nhà thầu: ..............................................................

Công trình: ..................................................................

Nhật ký đóng cọc

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

Bắt đầu.......................... Kết thúc ...................

1. Hệ thống máy đóng cọc ................................................................................................

2. Loại búa ........................................................................................................................

...

...

...

4. Áp suất (khí, hơi), atm ...................................................................................................

5. Loại và trọng lượng của mũ cọc, kG ..............................................................................

Cọc số (theo mặt bằng bãi cọc) .........................................................................................

1. Ngày tháng đóng ...........................................................................................................

2. Nhãn hiệu cọc (theo tổ hợp các đoạn cọc) ......................................................................

3. Cao độ tuyệt đối của mặt đất cạnh cọc ..........................................................................

4. Cao độ tuyệt đối của mũi cọc ........................................................................................

5. Độ chối thiết kế, cm  ......................................................................................................

N⁰ lần đo

...

...

...

Sô nhát đập trong lần đo

Độ sâu hạ cọc trong lần đo

Độ chối của 1 nhát đập, cm

Ghi chú

1

2

3

4

5

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Tư vấn giám sát

A.2 Tổng hợp đóng cọc

Tên Nhà thầu: ..............................................................

Công trình: ..................................................................

Báo cáo tổng hợp đóng cọc

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

Bắt đầu.......................... Kết thúc ...................

TT

...

...

...

Loại cọc

Ngày/ca

Độ sâu, m

Loại búa

Tổng số nhát đập

Độ chối, cm

Ghi chú

Thiết kế

Thực tế

...

...

...

Khi kiểm tra

1

2

3

4

5

6

7

8

...

...

...

10

11

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Kỹ thuật thi công

Tư vấn giám sát

A.3 Nhật ký rung hạ cọc ống

Tên Nhà thầu: ..............................................................

Công trình: ..................................................................

...

...

...

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

Bắt đầu.......................... Kết thúc ...................

1. Loại búa rung ..................................................................................................................

2. Loại và trọng lượng của mũ cọc, kg .................................................................................

Cọc số (theo mặt bằng bãi cọc ............................................................................................

1. Ngày tháng   ...................................................................................................................

2. Đường kính ngoài ........................................ Chiều dày thành...........................................

3. Số lượng và chiều dài các đoạn cọc ................................................................................

4. Loại mối nối của các đoạn cọc .........................................................................................

...

...

...

6. Cao độ tuyệt đối của mũi cọc ..........................................................................................

7. Cao độ của nút đất trong lòng cọc ...................................................................................

Tốc độ lún trong lần đo sau cùng .........................................................................................

N⁰ lần đo

Thời gian đo,

min

Độ lún trong lần đo,

cm

Thời gian nghỉ,

...

...

...

Số liệu về vận hành búa rung

Cao độ của đất trong lòng cọc

Ghi chú

Lực kích động,

T

Cường độ dòng điện,

A

Điện thế dòng điện,

V

...

...

...

mm

Trước khi đào bỏ

Sau khi đào bỏ

1

2

3

4

5

6

...

...

...

8

9

10

11

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Kỹ thuật thi công

Tư vấn giám sát

...

...

...

Tên Nhà thầu: ..............................................................

Công trình: ..................................................................

Báo cáo tổng hợp rung hạ cọc

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

Bắt đầu.......................... Kết thúc ...................

TT

Tên cọc

Loại cọc

Ngày/ca

...

...

...

Loại búa rung

Các số liệu về lần đo sau cùng

Ghi chú

Thiết kế

Thực tế

Lực kích động,

T

Công suất yêu cầu,

kW

...

...

...

m/min

Cao độ lõi đất,

m

1

2

3

4

5

6

...

...

...

8

9

10

11

12

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Kỹ thuật thi công

Tư vấn giám sát

A.5 Nhật ký ép cọc

Tên Nhà thầu: ..............................................................

...

...

...

Nhật ký ép cọc

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

Bắt đầu.......................... Kết thúc ...................

1. Loại máy ép cọc ..............................................................................................................

2. Áp lực tối đa của bơm dầu, kg/cm² ..................................................................................

3. Lưu lượng bơm dầu, l/ phút .............................................................................................

4. Diện tích hữu hiệu của pittông, cm² ..................................................................................

5. Số giấy kiểm định ............................................................................................................

Cọc số (theo mặt bằng bãi cọc) ...........................................................................................

...

...

...

2. Số lượng và chiều dài các đoạn cọc ................................................................................

3. Cao độ tuyệt đối của mặt đất cạnh cọc ............................................................................

4. Cao độ tuyệt đối của mũi cọc ..........................................................................................

5. Lực ép quy định trong thiết kế (min, max), tấn ...................................................................

Ngày, giờ ép

Độ sâu ép

Giá trị lực ép

Ghi chú

Ký hiệu đoạn

...

...

...

Áp lực, kg/cm²

Lực ép, T

1

2

3

4

5

6

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Kỹ thuật thi công

Tư vấn giám sát

A.6 Tổng hợp ép cọc

Tên Nhà thầu: ..............................................................

Công trình: ..................................................................

Báo cáo tổng hợp ép cọc

(Từ N⁰ .................... đến N⁰ ............................)

...

...

...

TT

Tên cọc

Ngày/ca

Loại cọc

Ký hiệu đoạn cọc

Lực ép khi dừng,

T

Độ sâu, m

Loại máy ép

...

...

...

Thiết kế

Thực tế

1

2

3

4

5

6

7

...

...

...

9

10

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

Kỹ thuật thi công

Tư vấn giám sát

Phụ lục B

(Tham khảo)

Hư hỏng cọc bê tông cốt thép khi đóng

...

...

...

- Rạn nứt và sứt mẻ đầu cọc;

- Có khe nứt dọc ở bất kỳ đoạn nào trên thân cọc, nhưng thường có nhiều ở đoạn đầu cọc;

- Khe nứt ngang thường ở vùng đầu hoặc giữa 1/3 thân cọc;

- Khe nứt ngang, chuyển thành khe nứt xiên 45° ở phần cọc trên mặt đất.

Nguyên nhân hư hỏng dạng thứ nhất thường do tập trung ứng suất cục bộ do nhát đập của búa không chính tâm, hoặc do các tấm giảm xung ở mũ cọc không đạt yêu cầu gây ra. Cho nên khi thi công đóng cọc cần thường xuyên kiểm tra độ đồng trục của cọc, mũ cọc và búa, trạng thái các tấm đệm giảm xung trên và dưới của mũ cọc đặc biệt là độ vuông góc của mặt phẳng tấm đệm trên và mặt phẳng đầu cọc so với trục cọc; độ đồng nhất của vật liệu tấm đệm dưới cũng như độ khe hở của hệ động với cần búa. Sự xuất hiện các vết nứt dọc thân cọc có quan hệ với sự gia tăng chung của ứng suất vượt quá sức bền chịu nén động của bê tông cọc dưới tác dụng của tải trọng lặp. Hư hỏng này khả dĩ nhất là do chiều cao rơi búa lớn hoặc tấm đệm giảm xung quá cứng. Nguyên nhân khác có thể là mũi cọc gặp đất quá cứng hoặc chướng ngại rắn. Khi đó sẽ tạo ra sóng nén phản hồi cộng vào với sóng nén trực diện làm tăng ứng suất nén trong thân cọc. Ngăn ngừa hư hỏng này bằng cách giảm chiều cao rơi búa và thay các tấm đệm có độ đàn hồi lớn hơn. Thường hay dùng cách thay vật liệu tấm đệm vì cách này ít ảnh hưởng tới độ chối của nhát búa. ứng suất nén lớn nhất trong cọc khi đóng có thể xác định theo phương pháp trình bày trong Phụ lục C.

Khi độ chối của cọc bị giảm nhiều (nhỏ hơn 0,2 cm) do dùng các biện pháp trên, mà cần phải hạ cọc tới độ sâu thiết kế, nên chuyển đổi dùng búa nặng hơn hoặc tìm cách giảm sức kháng của đất (khoan dẫn, xói nước ...).

Một trong những nguyên nhân gây nứt ngang là do thân cọc bị uốn khi mũi cọc bị lệch khỏi hướng xuất phát vì gặp chướng ngại hoặc cần búa bị lệch, bị lắc. Nếu cần búa bị lệch thì nguyên nhân chính là máy chủ đứng trên nền lún không đều. Hiện diện của mô men uốn, quan hệ với độ lệch của cọc hoặc búa đóng so với vị trí ban đầu dễ dàng nhận ra do cọc bị xô về một phía sau khi nâng búa và mũ cọc ra ngoài. Cho nên khi đóng cọc cần phải theo dõi độ thẳng đứng của cọc theo hai phương vuông góc nhau bằng máy trắc đạc.

Nguyên nhân khác gây vết nứt ngang là các sóng kéo, có thể hình thành trong cọc khi bắt đầu đóng, cũng như khi mũi cọc xuyên trong đất yếu hoặc khi dùng xói nước, khoan dẫn.

Sức kháng của đất bị yếu biểu hiện qua độ chối có trị số lớn, vì thế khi không cho phép xuất hiện vết nứt ngang cần phải khống chế độ chối lớn nhất trong thời gian đóng cọc BTCT theo độ dài cọc như trong Bảng B.1.

...

...

...

Chiều dài cọc, m

Độ chối lớn nhất, cm

Đến 10

Từ 5 đến 6

Từ 10 đến 15

Từ 4 đến 5

Từ 15 đến 20

Từ 3 đến 4

Trên 20

...

...

...

Khi độ chối lớn hơn các trị số nêu trên cần giảm chiều cao rơi búa hoặc dùng vật liệu đệm ít cứng hơn.

Ứng suất kéo lớn nhất trong cọc khi đóng có thể xác định theo phương pháp trình bày trong Phụ lục C.

Vết nứt xiên (thường với góc gần 45°) thường xuất hiện do các nội lực xoắn gây ra khi mũ cọc hoặc cọc bị xoay, hoặc do tác dụng đồng thời của lực kéo và xoắn. Dấu hiệu của tác dụng mô men xoắn là độ xoay của đầu cọc so với vị trí ban đầu khị nâng búa và mũ cọc ra và có vết tì một góc của cọc vào tấm đệm gỗ dưới. Khi đó cần phải xoay cần búa, hoặc dùng mũ cọc có cấu tạo không cản trở cọc xoay quanh trục, hoặc chuyển sang cọc tròn

Phụ lục C

(Tham khảo)

Xác định ứng suất động trong cọc bê tông cốt thép khi đóng

C.1 Theo Kanshin-Plutalov-Smidth

Lời giải trình bày dưới đây dựa trên lý thuyết sóng nhát đập được Kanshin-Plutalov-Smidth giản lược. Thực chất của phương pháp này như sau. Cọc được chia thành nhiều phần tử cứng, nối với nhau bằng các liên kết kể đến đặc trưng biến dạng của vật liệu cọc. Đầu búa, sabô, mũ cọc được xem như các phần tử trong hệ. Đệm gỗ giảm xung mang tính đàn-nhớt, đất nền xung quanh cọc và dưới mũi cọc có tính đàn-nhớt-dẻo. Đối với mỗi phần tử của hệ quy ước người ta thành lập hệ phương trình mô tả trạng thái của phần tử trong khoảng thời gian rất ngắn t, đủ để xem tác động của các phần tử kề bên và môi trường đất bên ngoài lên phần tử đang xét và tốc độ dịch chuyển của nó là cố định. Bằng cách giải lặp tuần tự các phương trình cho từng phần tử có thể xác định nội lực ở biên và suy ra các ứng suất tại thời điểm bất kỳ trong chu trình nhát đập. Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về lý thuyết truyền sóng được công bố trong các hội nghị quốc tế. Tuy nhiên cách tính ứng suất động bằng cách tra bảng vẫn có thể áp dụng cho công tác đóng cọc.

...

...

...

trong đó:

s_n,k là ứng suất nén, kéo trong thân cọc, tính bằng kilôgam lực trên xentimét vuông (kG/cm²);

K là hệ số tin cậy lấy bằng 1,1 cho ứng suất nén và 1,3 cho ứng suất kéo;

K₁ là hệ số, phụ thuộc vào tỷ số trọng lượng phần đập của búa trên diện tích tiết diện thực của cọc, bằng kilôgam lực trên xentimét vuông (kG/cm²);

K₂ là hệ số, phụ thuộc vào chiều cao rơi tính toán phần đập của búa, H;

K₃ là hệ số, phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu tấm đệm dưới của mũ cọc, K_p;

K₄ là hệ số, phụ thuộc vào chiều dài của cọc, L, và cường độ tiêu chuẩn, Rⁿ của đất nền dưới mũi cọc, tính theo các chỉ tiêu cường độ của đất nền, theo Bảng A.1 của TCXD 205:1998 (xem Thư mục tài liệu tham khảo).

Trị số của các hệ số K₁, K₂, K₃, K₄ cho búa điêzen kiểu ống cho trong các Bảng C.1 đến Bảng C.4, cho búa hơi đơn động trong các Bảng C.5 đến Bảng C.8 dưới dạng phân số, tử số dùng tính ứng suất nén, mẫu số dùng tính ứng suất kéo.

...

...

...

Q/F, kG/cm²

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

K₁,kG/cm²

13

...

...

...

148

65

161

58

170

51

178

45

186

...

...

...

Q/F, kG/cm²

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

K₁,kG/cm²

193

...

...

...

199

28

205

23

210

19

215

16

220

...

...

...

Bảng C.2- Hệ số K₂

Chiều cao rơi H, cm

150

175

200

225

250

275

300

...

...

...

0,58

0,35

0,76

0,45

0,84

0,55

0,92

0,75

1,00

...

...

...

1,08

1,25

1,16

1,55

Bảng C.3- Hệ số K₃

Độ cứng đệm

K_p, kG/cm²

50

100

...

...

...

200

300

400

500

K₃

0,58

0,20

0,78

0,40

...

...

...

0,60

0,94

0,80

1,05

1,16

1,14

1,36

1,22

1,50

...

...

...

K_p, kG/cm²

600

700

800

900

1000

1100

1200

K₃

...

...

...

1,60

1,35

1,67

1,41

1,72

1,47

1,76

1,52

1,80

...

...

...

1,83

1,62

1,85

Bảng C.4-Hệ số K₄

Chiều dài cọc,

L, m

Hệ số K₄ ứng với cường độ tiêu chuẩn của đất nên dưới mũi cọc Rⁿ, T/m²

1 100

800

...

...

...

400

250

150

100

50

25

1,03

0,44

1,03

...

...

...

1,02

0,88

1,02

1,10

1,01

1,37

1,01

1,65

1,00

...

...

...

1,00

2,58

20

1,02

0,40

1,01

0,60

1,01

0,80

...

...

...

1,00

1,00

1,25

0,99

1,50

0,98

1,75

0,98

2,25

...

...

...

1,01

0,35

1,00

0,53

1,00

0,70

0,99

0,88

0,98

...

...

...

0,97

1,32

0,96

1,54

0,95

2,00

12

0,99

0,30

...

...

...

0,44

0,98

0,59

0,97

0,74

0,96

0,93

0,94

1,11

...

...

...

1,29

0,91

1,70

8

0,98

0,20

0,97

0,30

0,96

...

...

...

0,95

0,50

0,93

0,63

0,92

0,75

0,88

0,88

0,86

...

...

...

Bảng C.5- Hệ số K₁

Q/F, kG/cm²

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

...

...

...

K₁, kG/cm²

140

82

155

64

165

48

177

36

...

...

...

28

196

22

203

18

209

15

Bảng C.6- Hệ số K₂

Chiều cao rơi H,

...

...

...

20

40

60

80

100

120

K₂

0,55

0,47

...

...

...

0,67

0,71

0,84

1,00

1,00

1,12

1,14

1,23

1,27

...

...

...

Độ cứng đệm

K_p, kG/cm²

50

100

150

200

300

400

500

...

...

...

0,50

0,47

0,78

0,40

0,87

0,60

0,94

0,80

1,05

...

...

...

1,14

1,48

1,20

1,65

Độ cứng đệm

K_p, kG/cm²

600

700

800

...

...

...

1000

1100

1200

K₃

1,32

1,76

1,40

1,84

1,48

...

...

...

1,56

1,95

1,64

2,00

1,72

2,04

1,79

2,08

Bảng C.8- Hệ số K₄

...

...

...

L, m

Hệ số K4 ứng với cường độ tiêu chuẩn của đất nền dưới mũi cọc Rⁿ, T/m²

1 100

800

600

400

250

150

100

...

...

...

25

1,04

0,52

1,03

0,78

1,03

1,04

1,02

1,30

...

...

...

1,56

1,01

1,82

1,01

2,03

1,01

2,40

20

1,03

...

...

...

1,02

0,70

1,02

0,94

1,01

1,17

1,01

1,41

1,01

...

...

...

1,00

1,87

1,00

2,20

16

1,02

0,40

1,02

0,60

...

...

...

0,80

1,00

1,00

1,00

1,20

1,00

1,40

0,99

1,60

...

...

...

1,90

12

1,00

0,30

0,99

0,44

0,98

0,59

0,97

...

...

...

0,97

0,89

0,97

1,03

0,96

1,18

0,96

1,50

8

...

...

...

0,16

0,95

0,24

0,94

0,32

0,93

0,40

0,93

0,48

...

...

...

0,56

0,92

0,64

0,92

0,90

CHÚ THÍCH:

1) Để xác định ứng suất nén lớn nhất khi đóng bằng búa điêzen cần theo công thức (C.1) riêng hệ số K lấy bằng 1, còn các hệ số khác như trong Bảng C.1 đến Bảng C.4;

2) Các giá trị trung gian của các hệ số trong Bảng C.1đến Bảng C.8 lấy theo chia khoảng;

3) Tổn thất năng lượng trong kết cấu búa lấy bằng 15 % cho búa ống và 10 % cho búa hơi đơn động. Với các tổn thất trong phạm vi nêu trên thì trị số chiều cao rơi búa tính toán, H, trong Bảng C.2 và Bảng C.6 trùng với chiều cao rơi thực tế. Khi tổn thất khác các giá trị nêu trên thì chiều cao rơi búa tính toán và thực tế có quan hệ sau:

...

...

...

trong đó:

H và H¹ là chiều cao rơi búa tính toán và thực tế;

m’ là hệ số tổn thất năng lượng thực tế, trong búa ống lấy từ 0,8 đến 0,9, trong búa hơi lấy từ 0,7 đến 0,9

m là hệ số tổn thất năng lượng tính toán, trong búa điêzen ống lấy bằng 0,85, trong búa hơi lấy bằng 0,9.

4) Độ cứng của tấm đệm K_p tính theo công thức:

trong đó:

E_tt là mô đun đàn hồi tính toán của vật liệu tấm đệm, lấy theo Bảng C.9 phụ thuộc vào ứng suất nén cho trước lớn nhất, s trong cọc. Nếu khi tính theo công thức (C.1) được ứng suất sn chênh với s quá 10 % thì phải tra bảng tính lại;

K_n là hệ số nén chặt của vật liệu tấm đệm, lấy theo Bảng C.9;

...

...

...

Độ cứng của tấm đệm nhiều lớp xác định theo công thức:

5) Trong trường hợp cần thiết có thể dùng công thức (C.1) để giải bài toán ngược.

VÍ DỤ:

Cọc BTCT tiết diện (40 x 40) cm, dài 16 m đóng bằng búa D35 vào đất sét dẻo cứng(l_L = 0,4) đến độ sâu 15 m. Vật liệu tấm đệm mũ cọc là ván xẻ thớ ngang hướng đóng. Chiều dày ban đầu trước khi nén là 20 cm. số nhát búa cho phép trước khi đổi tấm đệm là 1000. Xác định ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc và ứng suất kéo lớn nhất trong thân cọc lúc khởi đầu đóng với chiều cao rơi búa là 170 cm; tính ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc khi sắp kết thúc với chiều cao rơi 220 cm. Trọng lượng phần đập quả búa 3 500 kG. Tổng trọng lượng quả búa 7200 kG, trọng lượng mũ cọc 500 kG, tổn thất năng lượng trong búa 15 %.

1. Tính các thông số cần thiết

a) Q / F = 3 500 / 40 / 40 = 2,2 kG/cm²;

b) Lúc khởi đầu đóng, sức kháng của đất nền dưới mũi cọc bằng tổng trọng lượng búa, mũ cọc và cọc chia cho diện tich tiết diện cọc:

Rⁿ₀ = (7,2 +0,5 +6,4) / 0,16 = 90 T/m²;

...

...

...

Bảng C.9- Mô đun đàn hồi của tấm đệm mũ cọc

TT

Vật liệu tấm đệm

Hệ số nén

K_np

Mô đun E_tt, (kG/cm²) ứng với ứng suất s,

 kG/cm² cho trước là:

50

100

...

...

...

200

250

1

Gỗ thông mọi loại thớ

0,4

900

1 700

2 500

3 200

...

...

...

2

Gỗ sồi thớ vuông góc với hướng nén

0,6

2 600

3 400

4 100

4 600

4 800

3

...

...

...

0,7

2 800

3 800

4 100

4 600

4 800

4

Cao su chịu nhiệt có độ xốp, %:

...

...

...

10

1,0

1 100

2 300

...

...

...

3 700

3 900

15

1,0

800

1 800

2 600

3 200

...

...

...

20

1,0

600

1 500

2 300

2 900

3 200

...

...

...

1,0

500

1 300

2 000

2 700

3 000

2. Tính ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc khi mới đóng

a) Theo Bảng C.1 tính ra K₁ = 199;

b) Theo Bảng C.2, với H = 170 cm, tính ra K₂ = 0,71;

...

...

...

K_p = 2 500 / 0,4 /20 = 312 kG/cm³;

d) Theo Bảng C.3 tính ra K₃ = 1,06;

e) Theo Bảng C.4 tính ra K₄ = 0,96;

f) Theo công thức (C.1) ta có ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc khi mới đóng là:

s_n = 1,10 x 199x0,71 x 1,06 x 0,96 = 158 kG/cm²

Trị số này so với trị số tạm tính s = 150 kG/cm² không chênh nhau đáng kể, nên lấy ứng suất nén là s_n=, 158 kG/cm²

3. Tính ứng suất kéo lớn nhất ở đầu cọc khi mới đóng

a) Theo Bảng C.1 tính ra K₁ = 28;

b) Theo Bảng C.2, với H = 170 cm, tính ra K₂ = 0,71;

...

...

...

d) Theo Bảng C.3 tính ra K₃ = 1,21;

e) Theo Bảng C.4 tính ra K₄ = 1,63;

f) Theo công thức (C.1) ta có ứng suất kéo lớn nhất ở thân cọc khi mới đóng là:

s_k = 1,3 x 28 x 0,43 x 1,21 x 1,63 = 31 kG/cm²

4. Tính ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc khi sắp kết thúc

a) Theo Bảng C.1 tính ra K₁ = 199;

b) Theo Bảng C.2, với H = 220 cm, tính ra K₂ = 0,90;

c) Giả thiết ứng suất nén lớn nhất là 200 kG/cm², theo Bảng C.9 mô đun đàn hồi của gỗ là 3 200 kG/cm²; tính độ cứng của tấm đệm ván xẻ theo công thức(C.3): K_p = 3 200 / 0,4 / 20 = 400 kG/cm²;

Theo Bảng C.3 tính ra K₃ = 1,14;

...

...

...

e) Theo công thức (C.1) ta có ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc là:

s_n= 1,1 x 199 x 0,9 x 1,14x 1,0 = 222 kG/cm².

Trị số này so với trị số tạm tính s = 200 kG/cm² chênh nhau đáng kể, nên tính lại với s_n = 222 kG/cm², mô đun đàn hồi sẽ là 3 640 kG/cm² và độ cứng của tấm đệm sẽ là: K_p = 3 640 / 0,4 / 20 = 455 kG/cm³.

f) Theo Bảng C.3 tính ra K₃ = 1,14.

g) Theo công thức (C.1) ta có ứng suất nén lớn nhất ở đầu cọc là:

s_n= 1,1 x 199 x 0,9 x 1,18 x 1,0 = 232 kG/cm².

C.2 Theo Broms B.B.

Ứng suất nén lớn nhất có thể xác định theo công thức:

...

...

...

s_n là ứng suất nén lớn nhất trong cọc tính bằng kilôgam lực trên xentimét vuông (kG/cm²);

H là độ cao rơi búa, tính bằng xentimét (cm);

a = 0,6 đối với búa rơi tự do;

a = 2,0 đối với búa điêzen;