Ép cọc PHC đường kính lớn cần lưu ý những gì?

LỜI MỞ ĐẦU

 Trong những năm gần đây cọc bê tông ly tâm ứng suất trước cường độ cao (PHC) có đường kính lớn như PHC500, PHC600, PHC700 được thi công ở Việt Nam ngày càng nhiều do phát huy nhiều ưu thế về tiến độ thi công nhanh, tối ưu về vật liệu sử dụng, chất lượng cao do sản suất trong nhà máy và mang lại hiệu quả kinh tế cho các dự án nhà cao tầng và nhà máy khu công nghiệp. Mặc dù vậy vẫn tồn tại những khó khăn và những vấn đề về kỹ thuật thi công dẫn đến hư hỏng cọc như lệch tim cọc, gãy cọc, trôi cọc ở một số công trình.

Vì vậy trong bài báo này, Biken tập trung nghiên cứu: Các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến chế tạo và thi công cọc PHC; Công tác sản xuất và chế tạo cọc PHC; Các biện pháp kỹ thuật và tổ chức thi công ép cọc PHC và đào đất của một số công trình; Quy trình thi công và nghiệm thu cọc ép PHC. Từ đó đề xuất các lưu ý về mặt kỹ thuật thi công dành cho cọc PHC có đường kính lớn. Bài báo có thể là tài liệu tham khảo cho các đơn vị thực hiện thi công được tối ưu và hiệu quả hơn.

1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG CỌC PHC ĐƯỜNG KÍNH LỚN

Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC là cọc được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, có cường độ chịu nén của bê tông với mẫu thử hình trụ (150 x 300) mm không nhỏ hơn 80 MPa. Do có nhiều ưu điểm, cọc PHC ngày càng được sử dụng rộng rãi. Trong bài báo này tác giả quan niệm các cọc PHC có đường kính ≥500mm được coi là lớn. Với đặc tính có sức chịu tải thông thường lớn hơn 180 tấn, vì vậy máy ép cọc có trọng lượng lớn, thể tích chiếm chỗ của đất lớn khi ép xuống gây trồi đất.

Một số ưu điểm nổi bật của cọc PHC khi sử dụng cho công trình là:
+ Về vật liệu và cấu tạo: Tối ưu hóa vật tư vật liệu sử dụng sản xuất cọc; Tổ hợp cọc linh hoạt;
+ Về tiến độ: Tối ưu tiến độ;
+ Về giá thành: Tối ưu về giá thành, mang lại hiệu quả kinh tế cho công trình:

+ Cọc PHC đường kính lớn có mô men chịu uốn và chịu cắt nhỏ hơn so với các cọc đặc có cùng tiết diện, do vậy khi thi công chịu tải trọng ngang kém so với cọc đặc cùng đường kính.
+ Về biện pháp thi công: Cần có biện pháp thi công phù hợp với mỗi công trình trong từng điều kiện cụ thể (chọn máy, sơ đồ ép cọc, nền cho máy di chuyển, số lượng tim ép ứng với một máy….)
+ Về chế tạo: Là cọc có cường độ cao từ B60 đến B80, Vì vậy yêu cầu công nghệ vật liệu bê tông cần đáp ứng tiêu chí kỹ thuật cao;
+ Vận chuyển, cẩu lắp, bố trí trên mặt bằng cần có biện pháp hợp lý. Nhiều trường hợp thực hiện công tác này không hợp lý gây nứt cọc.
+ Về thực hiện thi công: Các công tác từ trắc đạc, ép, nối các đoạn cọc và tiếp tục ép cần có quy trình thực hiện đảm bảo nghiêm ngặt từng bước. Chỉ một công đoạn không phù hợp có thể gây ra hư hỏng cọc đang ép hoặc đã ép;
+ Khi đào đất hố móng nếu không có biện pháp phù hợp có thể dẫn đến dịch chuyển đất nền gây dịch cọc, gãy cọc.

Như vậy, ngoài những chỉ dẫn về chế tạo, sản xuất, thi công và nghiệm thu cọc PHC đường kính lớn căn cứ theo các tiêu chuẩn hiện hành. Trong bài báo này, tác giả sẽ đề xuất thêm những lưu ý kỹ thuật đặc thù đối với cọc PHC đường kính lớn trong các công trình ở Việt Nam, mục tiêu để cọc được thi công và nghiệm thu xong tuân thủ được các yêu cầu kỹ thuật của các Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành và hồ sơ thiết kế của công trình.

2. CƠ SỞ ĐỂ CHẾ TẠO, SẢN XUẤT, THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU CỌC PHC ĐƯỜNG KÍNH LỚN

2.1. Về công tác sản xuất, chế tạo cọc và hàn nối cọc

Cần tuân thủ theo tài liệu [1] và [7]. Trong đó các tiêu chí kỹ thuật chủ đạo cần đánh giá bao gồm:
– Hình dạng và kích thước cọc;
– Yêu cầu kỹ thuật: Về vật liệu, bê tông, kích thước và sai lệch kích thước, ngoại quan và các khuyết tật cho phép, ứng suất hữu hiệu của cọc, độ bền thân cọc, mối nối cọc.
– Thí nghiệm thử cọc: Về độ nén bê tông, uốn nứt thân cọc …

2.1. Về công tác thi công và nghiệm thu

Cần tuân thủ theo tài liệu [1], [3], [4], [5] và [7]. Trong đó các tiêu chí kỹ thuật chủ đạo cần đánh giá bao gồm:
– Biện pháp thi công ép cọc;
– Thiết bị ép cọc;
– Định vị và giữ thăng bằng máy ép;
– Công tác hàn mũi cọc và thi công các đoạn cọc;
– Điều kiện kết thúc dừng ép cọc.
– Chất lượng cọc sau khi thi công xong thông qua thí nghiệm và hoàn công.

3. MỘT SỐ LƯU Ý KỸ THUẬT KHI THI CÔNG CỌC PHC CÓTIẾT DIỆN LỚN

3.1. Biện pháp thi công ép cọc

a) Về Lựa chọn máy thi công ép cọc

– Với công nghệ hiện nay, để ép cọc PHC có tiết diện lớn, thường sử dụng máy ép cọc robot tự hành. Công suất của mỗi máy ép phải lớn hơn 1,4 lần lực ép lớn nhất Pmax do thiết kế quy định [7].

– Mỗi máy ép đều cần có thiết bị kiếm soát độ cân bằng của máy nhằm đảm bảo máy ép luôn vận hành trong trạng thái cân bằng trong suốt quá trình thi công, dựa theo thiết bị này người thợ vận hành có thể căn chỉnh nhằm đảm bảo máy luôn hoạt động ổn định theo mặt phẳng nằm ngang, lực ép của máy được tạo ra theo chiều thẳng đứng, vuông góc với bề mặt thao tác. Hệ thống thủy lực của máy ép phải kín khít không bị chảy dầu. Các máy móc thiết bị phục vụ thi công cần phải trình giấy tờ đăng kiểm. Cán bộ và thợ cần có bằng cấp, chứng chỉ đáp ứng trước khi tiến hành thi công. Các máy móc thiết bị cần được tiến hành kiểm tra phù hợp với các tiêu chuẩn liên quan. Vị trí cọc nên cách công trình hiện hữu ≥ 4 m để máy ép đạt 100% công suất ép (Do kích thước của máy).

b) Số lượng máy ép cọc và tiến độ thực hiện.

Số lượng máy lựa chọn nên phù hợp với diện tích mặt bằng thi công, với tiến độ mong muốn. Sao cho số lượng máy ép đảm bảo tổ chức ép cọc ở các phân khu khác nhau đối với công trình lớn, nhằm tránh nguy cơ dồn ép, đẩy trồi đất khi tiến hành ép tập trung tại một khu vực. Theo kinh nghiệm của một số nhà thầu thi công, số lượng tim cọc cho mỗi máy ép trong một ngày cần được giới hạn có thể từ 8-14 tim cọc, sau đó dừng cho đất hồi rồi mới tiến hành ép tiếp vào ngày hôm sau.

c) Sơ đồ di chuyển máy ép

Máy ép cọc nên di chuyển sao cho thứ tự ép cọc đảm bảo nguyên tắc tránh chèn ép đất của cọc ép sau đến cọc đã ép, và hạn chế đẩy trồi nền đất. Do cọc PHC có đường kính lớn khi ép xuống sẽ chiếm chỗ của đất dưới nền công trình. Vì vậy biện pháp thi công khi lập có thể ép từ giữa công trình lan ra xung quanh biên. Hoặc ép từ đầu này đến đầu kia của công trình. Cần phải có bài toán tính toán đẩy trồi đất nền khi ép cọc và phương án khoan dẫn rút đất để giảm áp lực đất đẩy trồi khi cần thiết.

d) Chuẩn bị mặt bằng máy thi công nền

Nền cho khu vực thi công ép cọc phải đảm bảo bằng phẳng, chắc chắn theo yêu cầu cho công tác tổ hợp máy, cấp tải cho công tác thí nghiệm. Một số dự án không làm tốt công tác này gây sai sót lớn về kỹ thuật do tác động dịch chuyển đất mặt nền khi ép cọc và vận chuyển trang thiết bị. Do vậy nền phải chịu được tải trọng phát sinh khi tháo, lắp máy cho công tác ép cọc; các phương tiện vận chuyển và cẩu phục vụ, hạ hàng. Với máy ép cọc khi lắp dựng và thi công có thể mang tải trọng máy từ 600 tấn đến 1200 tấn, công tác làm nền là bắt buộc. 

Đặc biệt ở các dự án xây dựng ở khu vực đất nền sét dẻo hoặc cát pha là nền yếu, công tác làm nền càng cần chặt chẽ. Giải pháp kiến nghị thực hiện là sử dụng đá dăm hoặc cát thô rải đều tạo phẳng. Cần có tính toán chiều dày san lấp, cao độ nền so với công trình thi công và công trình xung quanh. Có biện pháp lu nền đạt độ chặt khoảng K90 đến K95. Đồng thời nên có tính toán tải trọng máy ép tác dụng xuống nền trong quá trình di chuyển để phân tích nguy cơ dịch chuyển nền tác động nên cọc.

c) Biện pháp khoan dẫn

Với những dự án xây chen trong khu đô thị, hoặc dự án có mật độ cọc dày, cần phải lập biện pháp thi công khoan dẫn, tính toán đẩy trồi của đất khi ép cọc tác động đến công trình lân cận, nguy cơ tác động xấu của cọc ép sau đến cọc đã ép (nếu có).

3.2. Vật liệu cọc và các thí nghiệm liên quan

Cọc PHC đường kính lớn sử dụng để thi công được sản xuất tại nhà máy do nhà thầu cung cấp. Công việc sản xuất cọc cần được tuân thủ theo quy trình quản lý chất lượng mà các bên liên quan phê duyệt. Việc sản xuất tại nhà máy cũng phải tuân thủ theo các bản vẽ thiết kế được phê duyệt và hệ thống quy chuẩn – tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.
Các nội dung yêu cầu của các vật tư, vật liệu trước khi đưa vào sử dụng để sản xuất cần phải có:
– Hồ sơ năng lực của nhà máy
– Giấy chứng nhận xuất xứ (CO) và Giấy chứng nhận chất lượng (CQ) của tất cả các vật liệu sản xuất cọc.
– Kết quả thí nghiệm cho thép, xi măng, đá, cát và nước và các vật liệu sản xuất cọc.
Nhà sản xuất cần phải đưa ra thiết kế cấp phối phù hợp với sản phẩm cọc theo hồ sơ thiết kế. Cọc phải được thí nghiệm theo TCVN 7888: 2014.

3.3. Giao hàng và kiểm tra

Để đảm bảo chỉ có những sản phẩm (cọc PHC) đạt chất lượng được chuyển đến công trường, quy trình kiểm soát chất lượng phải được tuân thủ trong suốt quá trình sản xuất và phù hợp vời các quy chuẩn – tiêu chuẩn hiện hành cũng như hồ sơ thiết kế đã phê duyệt.

Cọc thi công chỉ được chuyển đến công trường khi các mẫu thử đạt 100% cường độ thiết kế. Các cọc PHC cần tiến hành kiểm tra tại hiện trường về kích thước và ngoại quan. Với bất kỳ hư hại hoặc các yếu tố không phù hợp, các cọc này sẽ bị loại khi không đạt chất lượng. Một số nội dung cần kiểm tra gồm: Chiều dài cọc, đường kính và chiều dày thành cọc, bề mặt đầu cọc các phương ngang và vuông góc, kiểm tra vết nứt cọc bằng quan sát và phun nước.

3.4. Chuẩn bị cọc cho thi công

Khu vực xếp cọc tại công trường phải được làm phẳng và đảm bảo độ ổn định chắc chắn, Mỗi lô cọc sẽ được xếp không cao quá 1 lớp, phải được kê cao khỏi mặt đất bằng xà gồ gỗ . Trong suốt quá trình nâng, hạ cọc, đế tránh những hư hỏng của cọc hay những tai nạn có thể xảy ra, điểm móc cáp hay cáp vải lên cọc phải theo chỉ dẫn thiết kế.
Và giám sát nghiêm ngặt công tác này để đảm bảo tuân thủ theo chỉ dẫn. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TCXDVN 7888: 2008 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước;
2. TCVN 1770: 1986 Cát xây dựng – Các yêu cầu kỹ thuật.
3.TCXDVN 309: 2004 Công tác trắc địa trong xây dựng công trình – Yêu cầu chung.
4. TCVN 9393: 2012 Cọc – Phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục
5. TCVN 9397: 2012 Cọc – Kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp động biến dạng nhỏ.
6.TCVN 3100: 1979 Dây thép tròn dùng làm cốt thép bê tông ứng lực trước.
7. TCXDVN 9394: 2012 Đóng và ép cọc – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu.
8.TCVN 1771: 1987 Đá dăm và sỏi dăm dùng trong xây dựng – Các yêu cầu kỹ thuật.
9.TCXDVN 4453: 1995 Kết cấu bê tông và bê tông cot thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu.
10. TCVN 1651: 1985 Thép cốt bê tông cán nóng.
11. TCVN 2682: 1999 Xi măng poóc lăng – Các yêu cầu kỹ thuật.
12. TCVN 4787: 1989 Xi măng – Phương pháp lẫy mẫu.