1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 2. DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC TRONG NỀN ĐÁ 3. DỰ BÁO ĐỘ LÚN CỦA CỌC TRONG NỀN ĐÁ 4. VÍ DỤ TÍNH TOÁN 5. THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG NỀN ĐÁ 6. THI CÔNG CỌC ÉP, KHOAN THẢ TRONG NỀN ĐÁ 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỌC TRONG NỀN ĐÁ DỰ BÁO ĐỘ LÚN CỦA CỌC TRONG NỀN ĐÁ VÍ DỤ TÍNH TOÁN THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG NỀN ĐÁ THI CÔNG CỌC ÉP, KHOAN THẢ TRONG NỀN ĐÁ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 1.1 Giới thiệu tổng quan đá: ➢ Đối với các công trình có tải trọng lớn công trình nhà cao tầng và công trình cầu, giải pháp móng cọc được xem là một giải pháp tối ưu Móng cọc truyền tải trọng từ công trình xuống các lớp đất tốt, đặc biệt là các lớp đá có sức chịu tải lớn xung quanh và dưới mũi Cọc ➢ Cọc nền đá cứng làm việc chủ yếu sử dụng sức kháng mũi Khác với loại cọc ma sát (cọc treo) xuyên qua các lớp đất, chịu tải trọng nhờ ma sát hông ➢ Phân bố: Ở Việt Nam nhiều vùng có địa chất là tầng đá cứng bên dưới (Nha Trang, Bình Định, Phú Yên, Vũng Tàu, Đà Nẵng, Hải Phòng…) HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 1.2 Hình ảnh thực tế: Hình ảnh Khảo sát ở khu vực Phường Ghềnh Ráng, TP Quy Nhơn, Bình Định HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 1.2 Hình ảnh thực tế: Hình ảnh Khảo sát ở khu vực Phường Ghềnh Ráng, TP Quy Nhơn, Bình Định HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 2.1 Sức chịu tải Cực hạn của Cọc Sức chịu tải cực hạn của Cọc có thể được xác định theo công thức P = Qb + Qs Trong đó: + Qb là sức chịu tải cực hạn kháng mũi + Qs là sức chịu tải cực hạn ma sát hông Sức chịu tải cực hạn kháng mũi Qb: Qb = qb.Ab Trong đó: + Ab là diện tích tiết diện ngang của Cọc + qb là sức kháng mũi của Cọc Sức kháng ma sát hông Qs: Qs = u fi li Trong đó: + u là chu vi thân cọc + fi là ma sát hông đơn vị cực hạn của cọc + li là chiều dài đoạn cọc phân tố mà fi được coi là hằng số HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 2.1 Sức chịu tải Cực hạn của Cọc Sức chịu tải Cọc đá được xây dựng dựa Phương pháp: ✓ Lý thuyết học và giải tích về sức chịu tải để tính toán Sức chịu tải cực hạn của mũi cọc ✓ Thông số kinh nghiệm xác định áp lực cho phép tại mũi Cọc ✓ Thí nghiệm thử tải hiện trường để ước tính Sức chịu tải mũi Cọc: Nén tĩnh, PDA, O-Cell (Osterberg) ➢ Đối với Cọc đóng, ép, thường thiết kế mũi Cọc tựa lên đá mềm ➢ Đối với Cọc khoan nhồi, mũi cọc được khoan xuyên qua và ngàm vào tầng đá cứng ➢ Khi thiết kế Cọc tựa lên hoặc ngàm vào nền đá thường tính toán là Cọc chống (sức kháng mũi của Cọc rất lớn, sức kháng bên nhỏ so với sức mũi nên có thể bỏ qua), tham khảo Mục 6.2, TCVN 10304:2014 ➢ Đối với Cọc khoan nhồi là Cọc chống: Bề dày lớp cặn lắng đáy Cọc không quá 5cm (Theo Mục 12.2.1 TCVN 9395-2012 – Cọc khoan nhồi thi công và nghiệm thu) HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 2.1 Sức kháng mũi 2.1.1 Theo TCVN 10304-2014 – Mục 7.2.1 Sức chịu tải trọng nén Rc,u của Cọc tiết diện đặc, cọc ống đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan (đào) nhồi chúng tựa đá kể cả cọc đóng tựa ít bị nén được xác định theo công thức Rc,u = c.qb.Ab Trong đó: + c là hệ số điều kiện làm việc của cọc nền c = + qb là cường độ sức kháng của đất nền dưới mũi cọc chống + Ab là diện tích tựa cọc nền Lưu ý: Trong mọi trường hợp giá trị qb không lấy quá 20 MPa HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 10 5.2 Cọc khoan nhồi đá qua hang caster Hang castơ ở độ sâu gần bề mặt, cách mặt đất < 5m Giải pháp gia cố nền đất bằng bê tông mác thấp lấp đầy hang trước tiến hành khoan tạo lỗ Sau đó bê tông đông cứng, tiến hành khoan qua hang HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 78 5.2 Cọc khoan nhồi đá qua hang caster Hang castơ nhỏ không có lưu lượng nước chảy qua, hang nằm cách mặt đất tự nhiên > 20 m - Giải pháp dùng đất sét thả xuống để bịt kín hang castơ rồi tiến hành khoan qua hang bình thường Khi chế tạo lồng thép đặt sẵn một ống vách có bề dày nhỏ 6- 8mm, đường kính bằng với đường kính cọc và gắn vào lồng thép cọc, ống vách thép này làm ván khuôn cọc đoạn hang caster và để lại sau đổ bê tông cọc HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 79 80 6.1 Quy trình thi công Cọc ly tâm thường được thi công bằng biện pháp đóng hoặc ép Tuy nhiên, những điều kiện địa chất phức tạp, có sự hiện diện của các lớp đá phong hóa hoặc đá cứng, thì biện pháp ép cọc không khả thi lực của máy thi công không đảm bảo Để vượt qua những hạn chế này, biện pháp thi công khoan thả có thể được sử dụng Nguyên lí của biện pháp này có thể được miêu tả ngắn gọn sau: Tạo lỗ hố khoan trước đến chiều sâu thiết kế hố khoan có đường kính lớn đường kính cọc Tiến hành cẩu hạ cọc hố khoan và bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng trống thành hố khoan và thành cọc HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 81 6.1 Quy trình thi công HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 82 6.1 Quy trình thi công Bước 1: Khoan tạo lỗ - Khoan tạo lỗ kết hợp hạ dần ống vách thép xuống hố khoan Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là mặt bằng sạch sẽ không cần sử dụng thêm vật liệu giữ thành bentonite HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 83 6.1 Quy trình thi công Bước 2: Bơm vữa xi măng vào hố cọc - Sau đạt cao độ, hố được nghiệm thu và tiến hành bơm vữa xi măng vào hố cọc Mác vữa tùy thuộc thiết kế Lớp vữa này có tác dụng liên kết tạo ma sát thành giữa cọc và đất sau rút ống vách lên HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 84 6.1 Quy trình thi công Bước 3: Thả cọc và hố khoan HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 85 6.1 Quy trình thi công Bước 4: Rút ống vách - Ống vách sẽ được rút lên luân chuyển sang hố cọc khác để thi công Vữa sẽ bị tụt rút ống vách lên bị thấm vào đất, cát; ở bước này vữa xi măng sẽ được bơm bù đầy trở lại đến cos tự nhiên HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 86 6.1 Quy trình thi công Bước 5: Đóng cọc - Để tăng liên kết giữa cọc và vữa; vữa và thành hố khoan người ta dùng búa đóng vào đầu cọc HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 87 88 - Khi tính toán cọc đá, thiên về an toàn có thể bỏ qua sức chịu tải cọc ma sát hông, vì chủ yếu cọc làm việc chịu mũi Tuy nhiên, một số trường hợp cần cứ vào chiều dài cọc và điều kiện địa chất của các lớp đất bên mũi cọc để quyết định - Hầu hết các kết quả xác định sức chịu tải của cọc đều phụ thuộc vào chất lượng đá; mức độ phong hóa; chất lượng mẫu khoan; số lượng, khoảng cách, hướng và bề rộng các vết nứt đá Vì vậy cần tiến hành khảo sát đánh giá toàn diện về nền đá tại vị trí xây dựng công trình Đồng thời người kỹ sư phải biết đánh giá và lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp với loại đá mà mình thiết kế - Do phần cọc được thiết kế tựa lên hoặc ngàm vào nền đá có cường độ tương đối lớn Vì vậy thiết kế cọc cần xem xét điều kiện thiết bị thi công, lựa chọn tiết diện cọc cũng mác bê tông chế tạo cọc cho phù hợp để tận dụng tối đa sức chịu tải của nền HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 89 - Khi khoan thăm dò, nếu đã khoan vào đá chiều dày tầng đá nhỏ 5m thì cần tiếp tục khoan cho đến mũi khoan vào tấng đá kế tiếp với chiều dày tầng đá tối thiểu bằng 5m - Khi thi công, cần thiết phải thực hiện thí nghiệm siêu âm để kiểm tra chất lượng bê tông cho 100% số lượng cọc khoan nhồi Đồng thời phải khoan lấy lõi bê tông ở mũi cọc để thực hiện thí nghiệm nén mẫu kiểm tra cho 100% số lượng cọc đối với các cọc gặp hang castơ - Khi thi công cọc nền đá nên cố gắng cho cọc ngàm vào lớp đá không phong hoá, chiều sâu ngàm tối thiểu là 0.5m Lý là bên lớp đá không phong hoá bao giờ cũng có lớp đá phong hoá với cường độ thấp, mũi cọc cắm vào lớp đá phong hóa sẽ không huy động hết sức chịu tải của nền HV: Phan Văn Anh Nhật – Nguyễn Ngọc Sơn – Huỳnh Ngô Anh Văn 90 [1] PGS.TS Bùi Trường Sơn, Địa chất công trình, NXB Đại học quốc gia TP.HCM [2] GS.TS Vũ Công Ngữ, Móng cọc – Phân tích và thiết kế, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội [3] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10304:2014, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế, Hà nội [4] Michael Tomlinson, John Woodward, Pile design and construction practice [5] Chew Siow Jin, Prediction of shaft resistance of bored pile in limesone, Malaysia [6] Burt G.Look, Handbook of Geotechnical Investigation and Design Table [7] Lianyang Zhang, Drilled Shafts in Rock Analysis and Design [8] FHWA, Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods [9] Canadian Foundation Engineering Manual [10] FHWA, Drilled Shafts: Construction procedures and design methods 91 [11] FHWA, Manual on Subsurface Investigations 92 ... độ lún Si khác, lặp lại các bước trên, cuối cùng ta vẻ được đường cong tải trọng - độ lún Pi - Si, tương tự hình 2) Từ đường cong trên, tra tải trọng P đã cho, ta sẽ được... xem xét một số quan hệ thực nghiệm để ước tính sức kháng bên ✓ Thành (ráp) nhám: Trên thành hố khoan có những vết cắt sâu 5cm, các vết cắt (rãnh cắt phủ kín 360o tròn