Nghiên cứu dự tính sức chịu tải của cọc ống trong trầm tích pleistocene ở hà nội (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ***** TRẦN VĂN SƠN NGHIÊN CỨU DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ỐNG TRONG TRẦM TÍCH PLEISTOCENE Ở HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ***** TRẦN VĂN SƠN KHÓA: 2020 – 2022 NGHIÊN CỨU DỰ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ỐNG TRONG TRẦM TÍCH PLEISTOCENE Ở HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số : 8.58.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN THƯỢNG BÌNH XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tơi xin bày tỏ cảm kích đặc biệt tới cố vấn PGS.TS Trần Thượng Bình  người định hướng trực tiếp dẫn dắt suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn giảng thầy giúp cho mở mang thêm nhiều kiến thức hữu ích nghành xây dựng nói chung địa kỹ thuật nói riêng Đồng thời, thầy người cho lời khuyên vô quý giá định hướng phát triển nghiệp Một lần nữa, xin gửi lời cảm ơn đến thầy tất lòng biết ơn Tơi xin cảm ơn thầy khoa sau đại học  Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, đặc biệt thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy suốt trình học, truyền đạt cho kiến thức chuyên sâu chuyên ngành để tơi có tảng hỗ trợ hồn thành luận văn thạc sĩ Sau cùng, xin tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, người thân bạn bè bên cạnh ủng hộ tôi, động viên tơi sống thời gian hồn thành luận văn thạc sĩ Xin chân thành cảm ơn tất người! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập tôi, hướng dẫn PGS.TS Trần Thượng Bình Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Văn Sơn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài: * Mục tiêu nghiên cứu đề tài * Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài * Phương pháp nghiên cứu đề tài * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỌC ỐNG VÀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 1.1 Cọc cọc ống móng cơng trình xây dựng 1.1.1 Móng cọc 1.1.2 Cọc ống 1.2 Sức chịu tải cọc 1.2.1 Các khái niệm sức chịu tải cọc 1.2.2 Sức chịu tải ngắn hạn sức chịu tải dài hạn 13 1.2.3 Ước lượng sức chịu tải cọc dựa kết thí nghiệm 20 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải 25 1.3.1.Ảnh hưởng thời gian 25 1.3.2 Ảnh hưởng hình dạng cọc đến sức chịu tải 28 1.3.3 Ảnh hưởng tiết diện cọc thay đổi theo chiều dài cọc 29 1.4 Một số nghiên cứu sử dụng cọc ống làm móng cơng trình 31 1.4.1 Nghiên cứu thực nghiệm sức kháng đất lên cọc ống hở 31 1.4.2 Các biểu thức tính tốn sức chịu tải cọc ống thép 32 CHƯƠNG TRẦM TÍCH PLEISTOCEN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU SỨC KHÁNG CỦA ĐẤT NỀN LÊN CỌC ỐNG TRONG TRẦM TÍCH PLEISTOCENE 35 2.1 Cơ sở lý thuyết hình thành sức kháng đất lên cọc ống 35 2.1.1 Lý thuyết hệ phân tán sáng tỏ hình thành sức kháng đất lên cọc 35 2.1.2 Biến dạng thể tích trạng thái ứng suất giới hạn đất 37 2.1.3 Lý thuyết áp lực đất lên tường chắn 39 2.1.4 Hệ số bám dính 40 2.2 Các biểu thức tính tốn sức kháng đất lên cọc 45 2.2.1 Sức chịu tải cọc theo đất 45 2.2.2 Sức kháng đất lên cọc ống 49 2.3 Trầm tích Pleistocene Hà Nội 52 2.3.1 Khái quát chung trầm tích Pliestocene thành tạo Đệ Tứ khu vực Hà Nội 52 2.3.2 Đặc điểm Địa chất cơng trình khu vực Hà Nội 57 CHƯƠNG SỨC CHỊU TẢI CỌC ỐNG TRONG TRẦM TÍCH PLEISTOCENE VÀ CÁC ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG 68 3.1 Sức chịu tải cọc ống 68 3.1.1 Xác định sức chịu tải cọc ống theo kết đo chiều cao cột đất 68 3.1.2 Dự báo lực kháng cột đất lên cọc theo tiêu đất 69 3.1.3 Ảnh hưởng cấu trúc đất mũi cọc đến phát triển mức độ nén chặt cột đất ống 72 3.1.4 Đặc điểm sức chịu tải cọc ống 75 3.2 Sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene 77 3.2.1 Các phương án cọc ống đặt trầm tích Pleistocene Hà Nội 77 3.2.2 Biểu thức tính tốn dự báo sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene 78 3.2.3 Các ví dụ áp dụng tính tốn sức chịu tải cọc theo chiều sâu 81 3.3 Đề xuất áp dụng sức chịu tải cọc ống hở bê cấu tạo bê tông cốt thép để hạn chế ảnh hưởng cơng trình lân cận 83 3.3.1 Đề xuất áp dụng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp 83 3.3.2 Ưu nhược điểm khả áp dụng cọc ống ly tâm tiền áp xây dựng công trình Hà Nội 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 * Kết luận: 90 * Kiến nghị: 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ BTCT Bê Tông cốt thép CPT Thí nghiệm xun thấu hình nón GTVT Giao thơng vận tải HKU Đại học Hồng Kơng SPT Thí nghiệm xun tiêu chuẩn DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Cọc ống thép cánh hở cọc ống thép cánh kín Hình 1.2 Các loại cọc ống thép Hình 1.3 Các trạng thái giới hạn cọc Hình 1.4 Các loại sức chịu tải đường cong Q - S Hình 1.5 Quan hệ sức kháng với độ lún Hình 1.6 Đồ thị xác định hệ số  theo Ip OCR 18 Hình 1.7 Góc η mặt cắt xung quanh chân cọc (Janbu) 19 Hình 1.8 Các giá trị đo α liên quan đến cường 22 độ chuẩn hóa tất cọc Hình 1.9 Các hình dạng khác ống trịn 29 Hình 2.1 Vòng tròn Mohr biểu diễn biến đổi trạng thái 38 ổn định điểm tăng ứng suất ngang Hình 2.2 Mặt cắt địa chất thể phân bố trầm tích 52 Pleistocene Hình 3.1 Các thơng số cột đất 70 Hình 3.2 Phân chia cấu trúc đất đáy cọc 72 Hình 3.3 Hai dạng cấu trúc liên quan đến cột đất 73 Hình 3.4 Hình dạng mũi cọc 74 Hình 3.5 Sơ đồ minh họa sức kháng lên cọc đặc 76 rỗng Hình 3.6 Phương án hạ cọc vào trầm tích Pleistocene nằm sâu 77 Hình 3.7 Phương án hạ cọc vào trầm tích Pleistocene 78 lộ Hình 3.8 Liên kết ngàm cọc với đài 85 Hình 3.9 Thơng số kỹ thuật loại cọc ly tâm dự ứng 86 lực Hình 3.10 Một số cố cọc ống thường gặp 87 DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Hệ số α cho cường độ kháng cắt khơng 14 nước (NAVFACDM 7.2) Bảng 1.2 Chỉ số ma sát thành cọc theo tỷ số Su/σv′ 15 Bảng 1.3 Góc ma sát thành cọc (δ) 17 Bảng 1.4 Hệ số áp lực đất ngang (K) 17 Bảng 1.5 Đề xuất giá trị  18 Bảng 1.6 Góc ma sát ’ với hệ số Nq 20 Bảng 1.7 Phân loại phương pháp ước lượng sức chịu tải 21 cọc theo CPT Bảng 2.1 Hệ số bám dính thực nghiệm α 45 Bảng 2.2 Bảng tiêu lý lớp đất sét 58 Bảng 2.3 Bảng tiêu lý lớp cát pha 59 Bảng 2.4 Bảng tiêu thành phần hạt lý lớp cát 59 mịn Bảng 2.5 Bảng tiêu lý lớp sét xám xanh 60 Bảng 2.6 Bảng tiêu lý lớp sét pha, đất hữu 61 Bảng 2.7 Bảng tiêu lý lớp sét xám vàng loang lổ 61 Bảng 2.8 Bảng tiêu lý lớp cát pha vàng dẻo, 62 sét pha hạt thô xám Bảng 2.9 Bảng tiêu lý lớp cát trung xen kẹp dải cát pha sét pha 63 Bảng 2.10 Bảng tiêu lý lớp cát trung đến thơ hịa 64 lẫn sạn Bảng 2.11 Bảng tiêu lý lớp sỏi cội 65 Bảng 3.1 Địa tầng tính lý đất Pleistocene lộ 81 bề mặt Bảng 3.2 Địa tầng tính lý đất Pleistocene lộ bề mặt 82 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài: Giải pháp móng sâu cho cơng trình nhà cao tầng, cơng trình có tải trọng lớn, cơng trình xây dựng vùng có điều kiện địa chất đặc biệt, thường đặt lựa chọn kích thước tiết diện, chiều sâu, số lượng cọc móng biện pháp thi cơng Trong đó, sở để lựa chọn thường dựa cọc đặc bê tơng cốt thép tiết diện trịn vng thi cơng theo phương pháp đóng, ép khoan nhồi Với lựa chọn đó, giải pháp móng hợp lý nhiều trường hợp phát sinh bất lợi liên quan đến điều kiện thi công Gần đây, cơng trình có điều kiện thi cơng móng phức tạp, điển cơng trình xây biển sơng, có lựa chọn sử dụng cọc ống thép ống hở thay cọc bê tông cốt thép đặc Thực tế cho thấy, sử dụng cọc ống thép hở giải đồng thời yêu cầu chịu lực tính khả thi điều kiện thi cơng phức tạp, đặc biệt móng cọc cơng trình cầu Từ thực tế đặt vấn đề đưa cọc ống bê tông cốt thép vào lựa chọn giải pháp móng sâu cho cơng trình dân dụng cơng nghiệp Tuy nhiên, đến khơng có phương pháp tính tốn quy phạm hành nêu rõ khả chịu lực dọc cọc ống nói chung đặc biệt cọc ống rỗng bê tơng cốt thép Trong đó, tương lai cơng cơng nghiệp hóa thị hóa đất nước, nhu cầu sử dụng cọc làm móng cơng trình lớn, đặc biệt cơng trình ngày đa dạng, cọc ống với ưu điểm vượt trội ngày sử dụng phổ biến cho cơng trình Do đó, nghiên cứu giải vấn đề tồn tính tốn dự báo sức chịu tải cọc ống cần thiết thời điểm Thực tế Hà Nội, nhiều cơng trình sử dụng giải pháp móng cọc có mũi cọc tựa lớp trầm tích Pleistocene, hầu hết sử dụng móng cọc tiết diện đặc, sử dụng cọc ống Do đó, nghiên cứu sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene Hà Nội với mục đích góp phần sáng tỏ vấn đề tồn tính tốn dự báo sức chịu tải ống, làm sở thực tiễn cho việc áp dụng giải pháp móng cọc ống cho cơng trình xây dựng Hà Nội, cấp thiết * Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề xuất phương pháp tính tốn dự báo sức chịu tải cọc ống Đề xuất áp dụng cọc ống hở thi cơng móng cơng trình Hà Nội * Đối tượng phạm vi n ghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu sức kháng đất lên cọc ống tựa trầm tích Pleistocene Hà Nội Phạm vi nghiên cứu sức chịu tải cọc đơn tác dụng móng chịu tải đứng tâm cơng trình dân dụng cơng nghiệp, cọc tiết diện ống rỗng, không bịt đáy cấu tạo bê tông cốt thép * Phương pháp nghiên cứu đề tài Phân tích lý thuyết lý thuyết hệ phân tán, lý thuyết trạng thái cân giới hạn làm sở cho nghiên cứu thực nghiệm Lý thuyết hệ thống để phân loại đất đá phân chia hình dạng tiết diện định hướng cho cơng tác nghiên cứu thực nghiệm Mơ hình thực nghiệm phịng trường để xác định ảnh hưởng hình dạng tiết diện đến sức chịu tải cọc Chuyên gia để đối chứng so sánh diễn giải phù hợp kết * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Qua mục tiêu đối tượng phương pháp nội dung nghiên cứu, đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn sau: – Ý nghĩa khoa học: Góp phần sáng tỏ sức chịu tải cọc đất 3 – Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần nâng cao hiệu sử dụng cọc thi cơng móng cơng trình dân dụng cơng nghiệp * Cấu trúc luận văn Luận văn có phần mở đầu, ba chương, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo, bảng biểu, sơ đồ hình vẽ minh họa Ba chương luận văn viết theo trình tự sau: Chương Tổng quan cọc ống sức chịu tải cọc Chương Trầm tích Pleistocene sở lý thuyết nghiên cứu sức kháng đất lên cọc ống trầm tích Pleistocene Chương Sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene đề xuất áp dụng THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.1 – Nhà E – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội website: http://thuviendhkt.net Email: thuvien@hau.edu.vn TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Lưu ý: Tất tài liệu trơi mạng (khơng phải trang web thức Trung tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội) tài liệu vi phạm quyền Nhà trường không thu tiền, khơng phát hành có thu tiền tài liệu mạng internet 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận: Từ kết nghiên cứu cọc ống sử dụng cho móng cơng trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cho phép rút số kết luận sau: – Sức chịu tải ống tính tốn vấn đề nhiều phức tạp, giới chủ yếu đề cập cho cọc ống thép nhiều quan điểm chưa thống Trong thực tế chúng xác định thông qua thử nghiệm trường – Sức chịu tải cọc ống q trình ln gắn liền với hình thành cột đất ống cọc – Đặc điểm biến đổi sức chịu cọc ống quy luật tăng theo chiều sâu tồn độ sâu giới hạn chia quy luật biến đổi thành phần, phần nhỏ độ sâu giới hạn có giá trị với hình thành phát triển cột đất, phần độ sâu lớn độ sâu giới hạn sức kháng đất lên cọc ống – Việc sử dụng cọc ống có ưu điểm khác biệt thi công hạn chế biến dạng ngang ảnh hưởng đến ổn định móng cơng trình liền kề, sử dụng lượng ép cọc nhỏ cọc đặc mà tạo khả mang tải cọc – Cọc ống có mũi đặt vào trầm tích Pleistocene giải pháp hợp lý cho cơng trình có tải đến 10 tầng cho cơng trình xây chen Hà Nội * Kiến nghị: – Cần có nhiều nghiên cứu thực nghiệm để xây dựng biểu thức tính tốn sức chịu tải cọc số liệu đất cần thiết tiêu lý giá trị xun thơng thường 91 – Cần có nghiên cứu đề xuất quy trình thí nghiệm xác định hệ số bám dính lực bám dính đất thân cọc TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Trần Thượng Bình “Biến dạng ngang hạ cọc” TCĐKT 2015 số trang 6-10 Trần Thượng Bình “Hệ số bám dính mối quan hệ hình dạng tiết diện cọc với sức chịu tải cọc đất” TCĐKT 2021 số trang 36-40 Trần Minh, Phạm Tường Vi “bản đồ địa chất cơng trình Hà Nội tỷ lệ 1:50.000” Liên đoàn cục địa chất khoáng sản Việt Nam, 1995 Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Đức Đại “ thuyết minh đồ địa chất cơng trình đồng bắc tỷ lệ 1:200.000” cục địa chất Việt Nam 1985 TCVN 10304:2014, Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất xây dựng Tiếng Anh: Abdelrhman, A.R (2011), “Khả chịu lực cọc ống thép đất mở rộng”, M.Sc Luận văn, xây dựng nghiên cứu đường Bogumil Wrana “Pile load capacity - calculation methods” Studia Geotechnica et Mechanica Vol 37, No 4, 2015 Elsharief a M., Ahmed E O and Mohamedzein Y E (2007), “Hướng dẫn thiết kế cọc bê tông khoan đất mở rộng Sudan” Tạp chí BRR, Vol trang 39 - 45 E.D Sukina “Cơ lý hóa hệ phân tán tự nhiên” sách tiếng Nga NXB Mat-cơ-va 1984 10 Kishida H, and Isemoto, N (1977), “Hành vi cát cắm vào cọc ống thép đầu hở” Kỷ yếu Quốc tế lần thứ IX Hội nghị Cơ học đất Kỹ thuật móng, Tokyo, Vol 1, trang 605 - 608 11 Lee J., Salgado R, and Paik K (2003),“ Ước tính khả chịu tải cọc ống cát dựa kết kiểm tra độ xuyên hình nón” Tạp chí Địa kỹ thuật Địa môi trường, Vol 129, số trang 39 - 403 12 Randolph M F., Leong E C and Houlsby G T (1991), “Phân tích chiều đất cắm cọc ống” Geotechnique, 41 (4) trang 587 - 598 13 Soo C F., Lin C C., Wang R F., Ou C D and Moh Z C (1980), “Cắm cọc ống thép đầu hở” Kỷ yếu Hội nghị Đông Nam Á lần thứ sáu Kỹ thuật đất, Đài Bắc, Vol 2, trang 315 - 325 14 Stefanoff G and Boshinov B (1977) “Khả chịu lực cọc rỗng rung động” Kỷ yếu Hội nghị quốc tế lần thứ IX Cơ học đất Kỹ thuật móng, Tokyo, Vol 1, trang 753 - 758 15 Stefan Vann baars “The influence of the shaft friction and pile shape on the pile tip bearing capacity” NGM 2016 Reykjavik Proceedings of the 17th Nordic  ... Chương Tổng quan cọc ống sức chịu tải cọc Chương Trầm tích Pleistocene sở lý thuyết nghiên cứu sức kháng đất lên cọc ống trầm tích Pleistocene Chương Sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene đề... 3.2 Sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene 77 3.2.1 Các phương án cọc ống đặt trầm tích Pleistocene Hà Nội 77 3.2.2 Biểu thức tính tốn dự báo sức chịu tải cọc ống trầm tích. .. móng cọc tiết diện đặc, sử dụng cọc ống Do đó, nghiên cứu sức chịu tải cọc ống trầm tích Pleistocene Hà Nội với mục đích góp phần sáng tỏ vấn đề tồn tính tốn dự báo sức chịu tải ống, làm sở thực