Công nghệ sản xuất cọc ống thép trong thi công nền móng tại Việt Nam

Thứ ba - 14/08/2018 23:27

Bài viết giới thiệu công nghệ sản xuất cọc ống tại Việt Nam để sinh viên tham khảo.

Công nghệ sản xuất cọc ống thép trong thi công nền móng tại Việt Nam

1. Đặc tính kỹ thuật của ống thép
- Cọc ống thép là một dạng ống thép làm từ thép có cường độ cao đường kính Da= 500-3000 mm có chiều dài 50 – 90m, độ dày 8 – 12mm.
- Có khả năng chịu tải lớn và rút ngắn được thời gian thi công, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng như cầu đuờng, kết cấu cầu cảng cùng với các công trình xây dựng nền móng cho các cao ốc tòa nhà thông thường và các nhà máy nhiệt điện.

Hình 1.1 Cọc ống thép sau khi chế tạo tại nhà máy

Ưu điểm nổi bật của cọc ống thép:
Giảm kích thước nền móng, rút ngắn thời gian thi công;
Độ bền thi công cao, xây dựng nền móng có độ tin cậy cao;
Là loại vật liệu thích hợp để tạo nên một kết cấu móng tối ưu, bao gồm cả về mặt kinh tế.

Bảng 1.1 Bảng đánh giá hiệu quả của cọc ống thép so với các loại cọc khác

Những nét đặc trưng	Cọc Ống Thép	Cọc khoan nhồi	Cọc bê tông dự ứng lực
Độ sâu ứng dụng	~ Khoảng 90m	~ Khoảng 90m	~ Khoảng 50m
Cường độ	Cao	Trung bình	Trung bình
Chất lượng	Cao (Sản phẩm của nhà máy)	Trung bình (Công trường)	Trung bình (Dễ gãy khi thi công)
Tốc độ thi công	Nhanh	Chậm	Trung bình
Đất thải	Ít	Nhiều	Ít
Giá thành	Phụ thuộc vào điều kiện thiết kế. Cọc Ống Thép rất kinh tế đối với các lọai cọc dài thích ứng với nền đất yếu sâu.

- Cọc ống ván thép được sử dụng rộng rãi cho các công trình cầu cảng (cầu cảng và đê chắn sóng), xây dựng đô thị (bờ tường vây và đê điều), cầu (nền móng bằng cọc ống ván thép), và các ứng dụng khác cùng với việc sử dụng để tăng tính chất kết cấu, tăng khả năng thi công ở những vùng nuớc sâu, những vùng có lớp địa chất yếu.

Hình 1.2 Cọc ống ván thép được chế tạo tại nhà máy
Khóa nối giữa các có tác dụng liên kết giữa các cọc ống thép lại với nhau, tạo thành vòng kín và các vách ngăn tạo nên kết cấu móng có độ cứng lớn. Các phần rỗng giữa khóa nối được được thổi rửa sạch và chèn vữa xi măng làm tăng khả năng kháng cắt của khóa nối và có tác dụng kín nước trong giai đoạn làm vòng vây thi công. Có nhiều kiểu khóa nối khác nhau, trong đó có ba kiểu thông dụng là: kiểu P – P (Pipe – Pipe), kiểu P – T (Pipe – Tee), L – T.

Hình 1.3 Cấu tạo chi tiết của các kiểu khóa nối

Các thông số ban đầu của ống thép được các nhà máy chế tạo trong nước, công ty TNHH Ống Thép Nippon Steel & Sumikin Việt Nam (NPV) áp dụng như sau:
Thông số chế tạo cọc ống

TẠO HÌNH ỐNG	THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC
OD (Đường Kính Ngoài)	D: 600 ÷ 3000mm
t (Độ dày)	t: 6.0 ÷ 25.4mm
L (Chiều dài)	L: 11 ÷ 30M
CHẾ TẠO ỐNG
Mối nối hàn	D: 600 ÷ 3000mm
Cọc ống ván thép	t: 6.0 ÷ 25.4mm
Đường hàn	L: 5 ÷ 50M
Sơn phủ ngoài	D: 600 ÷ 1600mm
Sơn Epoxy, v.v…	t: 6.0 ÷ 25.4mm
	L: 5 ÷ 50M

2. Quy trình công nghệ sản xuất cọc ống thép
Quy trình thực hiện cơ bản:

- Sơ đồ công nghệ như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo cọc ống thép
- Nhập thép tấm hoặc thép cuộn có chiều dày 6 ÷25.4 mm, công ty đã nhập thép chất lượng cao từ Nhật Bản.

Hình 2.2 Thép nguyên liệu (thép tấm, cuộn) được nhập từ Nhật
- Hàn nối cuộn và thép tấm tạo thành giải thép dài, sau đó tiến hành lốc phẳng bề mặt để tiến hành lốc xoắn tạo thành ống.

Hình 2.3 Quá trình cán thép phẳng tại nhà máy bằng máy cán phẳng
- Phay cạch thép tấm bằng máy phay chuyên dùng tạo vát mép thuận lợi cho quá trình lốc cuộn xoắn tạo thành ống thép.

Hình 2.4 Phay mép thép tấm bằng máy phay trụ - Lưỡi phay trụ
- Nguyên công quan trọng trong quá trình chế tạo cọc ống thép tại nhà máy là quá trình tạo hình bằng phương pháp lốc xoắn, hàn bằng hồ quang bên trong và bên ngoại ống.

Hình 2.5 Hàn lốc xoắn tạo hình ống thép
- Khi lốc tròn ống thép đặt lệch phương thép so với phương vuông góc trục ống một góc θ (góc cuộn thép). Khi muốn tạo hình các cọc ống thép khác nhau chỉ cần thay đổi góc cuộn thép trên máy cuộn

Hình 2.6 Sơ đồ bước xoắn trong quá trình tạo ống
1.Thép tấm, 2.ống cuộn, 3,4 Tiếp điểm xoắn, 5.Bề mặt tiếp xúc, 7.Đường hàn

Hình 2.7 Máy lốc hàn xoắn tạo ống thép tại nhà máy
- Sử dụng phương pháp phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding) là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.
Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn với tốc độ lớn. Vì vậy, phương pháp hàn này có thể hàn những chi tiết có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép.
- Giảm tiêu hao vật liệu (dây hàn).
- Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn. Lượng khói (khí độc) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay

Hình 2.8 Hàn hồ quang tạo hình ống thép tại nhà máy Nippon Steel
- Siêu âm kiểm tra chất lượng của mối hàn và kết cấu kim loại của cọc ống thép
- Cắt tạo cạch vát cho đầu cọc, để giảm lực cản của đất và tạo khe đường hàn khi thực hiện quá trình nối ống.

Hình 2.13 Máy cắt và vát mép ống thép – đầu cọc thép sau khi vát mép
- Sau khi kiểm tra và cắt ống, tiến hành sơn nhãn phân loại và lưu kho để cung cấp cho đối tác thi công. Hiện nay năng suất của các nhà máy trong nước là khoảng 60,000 tấn /năm

Tác giả bài viết: Th.S NCS Nguyễn Văn Dũng