Phân tích nội dung tính toán thiết kế móng cọc theo tcn 272 05,luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - ĐINH VĂN VINH TÊN ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC THEO TCN272-05 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN THỊ MINH NGHĨA TP.HCM 7/2011 B D GIÁO C VÀ ÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠNG TRÌNH BỘ MƠN CẦU HẦM - - ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC THEO TCN272-05 Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa Người thực : Đinh Văn Vinh Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm Mã số ngành : 60 – 58 – 25 Khóa : K16 Cơ sở II TP.HCM 7/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - ĐINH VĂN VINH PHÂN TÍCH NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC THEO TCN272-05 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT TP HCM - 2011 B D GIÁO C VÀ ÀO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - ĐINH VĂN VINH PHÂN TÍCH NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC THEO TCN272-05 NGÀNH: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.25 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN THỊ MINH NGHĨA TP HCM - 2011 Kính gửi: PGS TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa Em tên: Đinh Văn Vinh Học viên Cao học chuyên ngành Xây dựng cầu hầm – K16 sở II Trong tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo tiêu chuẩn, em gặp phải số vấn đề sau: Khi tính sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205-1998, công thức Nhật Bản: Qa = Qu / FS Trong quy định hệ số an toàn FS = 3, có số cọc Qa tương đối nhỏ Em có nên chọn FS < hay giữ FS = để rút kết luận Ví dụ: + Đối với cọc T1, gói thầu 1a đường Cao tốc Bắc Nam Nếu FS = 3: Qa = 377,0 (tấn) Nếu FS = 2: Qa = 652,5 (tấn) Trong tải trọng thiết kế là: 513,7 (tấn) + Đối với cọc T24, gói thầu 1a đường Cao tốc Bắc Nam Nếu FS = 3: Qa = 295,4 (tấn) Nếu FS = 2: Qa = 535,9 (tấn) Trong tải trọng thiết kế là: 502,4 (tấn) Khi xác định sức chịu tải cọc theo thí nghiệm nén tĩnh: Pa >= Pgh/Fs - Với thí nghiệm để kiểm tra chất lượng Pgh = 150% -:- 200% TTTK - Quy định hệ số an toàn FS = => Pa < Tải trọng thiết kế (TTTK) Ví dụ: + Đối với cọc T1, gói thầu 1a đường Cao tốc Bắc Nam Pgh = 150% TTTK = 770,60 (tấn) Nếu FS = 2: Pa = 385,30 (tấn) Trong tải trọng thiết kế là: 513,7 (tấn) + Đối với cọc T7, gói thầu 1a đường Cao tốc Bắc Nam Pgh = 150% TTTK = 752,90 (tấn) Nếu FS = 2: Pa = 376,45 (tấn) Trong tải trọng thiết kế là: 501,9 (tấn) + Đối với cọc T24, gói thầu 1a đường Cao tốc Bắc Nam Pgh = 150% TTTK = 753,60 (tấn) Nếu FS = 2: Pa = 376,80 (tấn) Trong tải trọng thiết kế là: 502,4 (tấn) - Như em chọn Fs < để Pa  TTTK có khơng? Em cảm ơn Cơ Em kính chúc Cơ gia đình ln dồi sức khỏe, hạnh phúc vạn ý Kính gửi: PGS TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa Em tên: Đinh Văn Vinh Học viên Cao học chuyên ngành Xây dựng cầu hầm – K16 sở II Khi tính sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205-1998 Theo công thức Nhật Bản: Qa = Qu / FS Qu = NaAp+(0,2NsLs + CLc)d (tấn)  = 15 với cọc khoan nhồi FS = Theo công thức Meyerhof (1956): Qa = Qu / FS Qu = K1NAP + K2NtbAS (tấn) K1 = 12 với cọc khoan nhồi K2 = 0,1 với cọc khoan nhồi FS = 2,5 -:- - So sánh sức kháng mũi cọc: Theo công thức Nhật Bản: NaAp/FS = 15NaAp/3 = 5NaAp Theo công thức Meyerhof (1956): K1NAP/FS = 12NAP/2,5 = 4,8NAP - So sánh sức kháng thành bên với đất rời: Theo công thức Nhật Bản: 0,2NsAs/FS = 0,2NsAs/3 = 0,06NsAs Theo công thức Meyerhof (1956):K2NtbAs/FS = 0,1NtbAs/2,5 = 0,04NtbAs Như ta thấy tính theo cơng thức Nhật Bản sức kháng lớn tính theo cơng thức Meyerhof (1956) Do đề tài em tính theo cơng thức Nhật Bản để có sức chịu tải lớn Tính theo cơng thức Sức chịu tải cho phép (tấn) M1 M2 T1 T7 T24 Nhật Bản (FS = 3) 431,2 482,8 377,0 561,4 295,4 Meyerhof (FS = 2,5) 289,4 303,9 198,7 286,9 143,9 Em cảm ơn Cơ Em kính chúc Cơ gia đình ln dồi sức khỏe, hạnh phúc vạn ý Kính gửi: PGS TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa Em tên: Đinh Văn Vinh Học viên Cao học chuyên ngành Xây dựng cầu hầm – K16 sở II Nhân ngày Nhà giáo Việt Nam 20-11, em kính chúc Cơ thật nhiều sức khỏe có nhiều niềm vui sống Thưa Cô! Em gửi Cơ nội dung chương III, kính mong Cơ xếp thời gian xem xét chỉnh sửa Cơ ơi, lớp em bảo vệ đề tài vào tháng 12 này, em mong nhận quan tâm giúp đỡ Cơ để em hồn thành tốt đề tài theo kế hoạch Em cảm ơn Cơ Lần nữa, em kính chúc Cơ gia đình ln dồi sức khỏe, hạnh phúc vạn ý Đề cương Luận văn thạc sỹ kỹ thuật ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Họ tên học viên : Đinh Văn Vinh Sinh ngày 21 tháng 05 năm 1980 Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm Mã số ngành : 60 – 58 – 25 Khóa : K16 Cơ sở II Đơn vị công tác : Trường Cao đẳng Xây dựng số 3, TP.Tuy Hòa – T.Phú Yên Điện thoại : 0983294145 Email: dvvinh052@gmail.com Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa I TÊN ĐỀ TÀI Phân tích nội dung tính tốn thiết kế móng cọc theo TCN272-05 II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Móng cọc sử dụng rộng rãi phổ biến, đặc biệt cơng trình cầu Trước tính tốn móng cọc cơng trình cầu theo “Quy trình thiết kế cầu cống theo TTGH - 22TCN18-79” Bộ Giao thông Vận tải ban hành kèm theo Quyết định số 2057/QĐ-KT4 ngày 19 tháng năm 1979, có tồn sau: - Các phương pháp thí nghiệm đất đại trường chưa có quy trình, nên chưa đưa vào cơng thức tính sức chịu tải cọc theo thí nghiệm xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn - Cọc khoan đổ bê tơng chỗ chưa có quy trình - Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chịu tải cọc đại chưa có quy trình như: Thí nghiệm động biến dạng lớn, phương pháp thí nghiệm Osterberg Cell.… Ngày tháng năm 1986 Bộ Xây dựng ban hành “Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế 20TCN21-86” kèm theo Quyết định số 299/BXD-KHKT Từ năm 1998, Tiêu chuẩn hành thiết kế móng cọc nước ta “Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế” có ký hiệu TCXD 2O5:1998 Bộ Xây dựng ban hành năm 1998 Tiêu chuẩn áp dụng cho cơng trình thuộc lĩnh vực xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi ngành có liên quan khác Vào khoảng năm 90 dự án xây dựng cầu đường với nguồn vốn ODA, tư vấn nước đề nghị số Tiêu chuẩn thiết kế cầu nói chung Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc nói riêng nước ngồi, có xét đến điều kiện Việt Nam Như Việt Nam có nhiều Tiêu chuẩn nước khác áp dụng để thiết kế cầu, cần có Tiêu chuẩn thiết kế cầu thống Đinh Văn Vinh Trang Đề cương Luận văn thạc sỹ kỹ thuật để quản lý dự án xây dựng cầu có vốn nước hội nhập với hệ thống tiêu chuẩn thiết kế cầu đường quốc tế khu vực Tiêu chuẩn thiết kế cầu phải đồng với tiêu chuẩn vật liệu, thí nghiêm, thi cơng, bảo dưỡng, sửa chữa tăng cường, kiểm định đánh giá cầu Sau xem xét, lựa chọn cẩn thận, Bộ Giao thông Vận tải chọn Tiêu chuẩn AASHTO-LRFD 1998 (xuất lần thứ hai) làm sở có xét đến điều kiện mơi trường, khí hậu, tự nhiên Việt Nam để biên soạn Tiêu chuẩn Thiết kế cầu ký hiệu 22TCN 272-01 Vào ngày 28 tháng năm 2001 Bộ Tiêu chuẩn Bộ Giao thông Vận tải ban hành kèm theo Quyết định số 2801/QĐ-BGTVT cho áp dụng thử nghiệm trước xem xét thay Tiêu chuẩn hành Ngày 20 tháng năm 2005, Tiêu chuẩn Thiết kế cầu ký hiệu 22TCN272-01 Bộ Giao thơng Vận tải áp dụng thức đổi tên thành 22TCN272-05 kèm theo Quyết định số 2026/QĐ-BGTVT Bộ Tiêu chuẩn 22TCN272-05 dùng cho công tác thiết kế, đánh giá khôi phục cầu cố định cầu di động tuyến đường Các quy định Bộ Tiêu chuẩn dựa vào phương pháp luận Thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFD) Các hệ số lấy từ lý thuyết độ tin cậy dựa kiến thức thống kê tải trọng tính kết cấu Những quan điểm an tồn thơng qua tính dẻo, tính dư, bảo vệ chống xói lở va chạm lưu ý nhấn mạnh Thiết kế Cầu theo Bộ Tiêu chuẩn 22TCN272-05, Cầu phải thiết kế theo trạng thái giới hạn quy định để đạt mục tiêu thi cơng được, an tồn sử dụng được, có xét đến vấn đề: khả dễ kiểm tra, tính kinh tế mỹ quan Hiện nay, Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN1879; Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế 20TCN21-86; Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế TCXD205-98 dùng để thiết kế cho cầu nhỏ cầu trung, tỉnh thành có hàm lượng chất xám chun mơn Cầu thấp Nhưng cầu lớn, để phù hợp với giới nhà thiết kế phải tham khảo quy trình đại mà quốc tế cơng nhận Đặc biệt cơng trình cầu có đầu tư nước ngồi, 22TCN272-05 sử dụng Việt Nam điều tất yếu Nhìn chung, việc tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn trước (Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN18-79; Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế 20TCN21-86; Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế TCXD205-98) thường khơng gây khó khăn nhiều cho người thiết kế Nội dung tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn tương đối đơn giản dễ hiểu Khi tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 kỹ sư thiết kế khơng mắc sai sót thực phép tính tốn học tính tốn xong có cảm giác băn khoăn, trăn trở chưa hài lòng với kết tính tốn Những câu hỏi băn khoăn kỹ sư thiết kế chưa có kinh nghiệm tính tốn, như: Khơng biết tính tốn hay chưa? Tính theo phương pháp theo cơng thức hợp lý? Đinh Văn Vinh Trang Đề cương Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Vậy vấn đề đặt móng cọc thiết kế theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 q trình tính tốn phương pháp tính nào? III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích để tài nhằm tìm hiểu rõ nội dung tính tốn thiết kế móng cọc theo TCN272-05, từ đưa số ý kiến nhận xét nhằm góp phần áp dụng rộng rãi có hiệu Tiêu chuẩn Thiết kế Cầu 22TCN272-05 IV ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Tính tốn thiết kế móng cọc cơng trình Cầu Phạm vi nghiên cứu: Tính tốn thiết kế móng cọc cơng trình Cầu theo 22TCN272-05 V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu VI NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Mở đầu Chương I: Tổng quan móng cọc Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc xây dựng cơng trình Cầu Việt nam 1.1 Khái niệm chung móng 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Khái niệm chung móng cọc 1.2 Giới thiệu Quy trình thiết kế cầu cống theo TTGH - 22TCN 18-79 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Nền móng 1.3 Giới thiệu Tiêu chuẩn 20TCN 21-86 1.3.1 Giới thiệu chung 1.3.2 Nền móng 1.4 Giới thiệu Tiêu chuẩn TCXD 205:1998 1.4.1 Giới thiệu chung 1.4.2 Nền móng 1.5 Giới thiệu Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 1.5.1 Giới thiệu chung 1.5.2 Nền móng Chương II: Phân tích nội dung tính tốn thiết kế cọc móng cọc theo 22TCN272-05 2.1 Tính tốn móng cọc theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 2.1.1 Tính tốn móng theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Đinh Văn Vinh Trang Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN THEO 22TCN272-05 Dự án: Hạng mục: Tên cọc: Xây dựng đường cao tốc Bắc Nam Đoạn cầu cạn - Gói thầu 1a Cọc T7 - Km4+513 - Quận 9, TP HCM - Loại cọc: trịn Đường kính cọc: 1200 (mm) Chiều dài cọc: 65,6 (m) Chu vi cọc: 3,77 (m) Diện tích cọc: 1,13 (m2) TTTK 4923,6 (kN) - Tải trọng thiết kế SCT CP 7385,9 (kN) - Sức chịu tải cho phép theo thí nghiệm nén tĩnh TCXDVN 269-2002 (Phụ lục 4c) Hệ số chiết giảm nhóm cọc: (khoảng cách cọc = 3,6m) 0,70 = - Trọng lượng thân cọc: W cọc= 1819,6 (kN) Bảng tổng hợp kết sức kháng thành bên (Phụ lục 4a) Giá trị Phương pháp tính cho đất rời Ký hiệu sQs (kN) s - Tính theo Meyerhof (1976) 4774,5 Me s - Tính theo Quiros Reese (1977) 10055,2 QR s - Tính theo Reese Wright (1977) 11079,7 RW Bảng tổng hợp kết sức kháng mũi cọc (Phụ lục 4a) Giá trị Phương pháp tính cho đất rời Ký hiệu pQp (kN) p - Tính theo Meyerhof (1976) 1944,2 Me p - Tính theo Reese Wright (1977) 2149,8 RW p - Tính theo Reese O'Neill (1988) 1914,6 RO Bảng tổng hợp kết sức chịu tải cọc theo phương pháp pQp + sQs)-Wcọc (kN) s p s p s p s p s p s p s p s p s p Phương pháp Me -Me Me -RW Me -RO QR -Me QR -RW QR -RO RW -Me RW -RW RW -RO Giá trị 2883,5 3027,4 2862,8 6580,0 6723,9 6559,3 7297,1 7441,0 7276,4 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo phương pháp Mes-RWp Mes-ROp 7385,9 QRs-ROp 7276,4 QRs-RWp 7441,0 QRs-Mep 7297,1 6559,3 2862,8 Mes-Mep 6723,9 3027,4 2000 2883,5 4000 6580,0 6000 4923,6 Sức chịu tải (kN) 8000 TTTK RWs-Mep RWs-RWp RWs-ROp SCT CP Với lớp đất mũi cọc đất rời, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Giá trị sức chịu tải cọc khoan tùy thuộc vào phương pháp tính sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc đất rời, hệ số sức kháng tương ứng chúng Sức kháng thành bên đất rời tính theo phương pháp Meyerhof (1976) (ký hiệu Mes) sức kháng mũi cọc tính theo phương pháp Reese O’Neill (1988) (ký hiệu ROp) cho kết sức chịu tải cọc bé 2862,8kN (trên biểu đồ cột phương pháp Mes-ROp) Sức kháng thành bên đất rời tính theo phương pháp Reese - Wright (1977) (ký hiệu RWs) sức kháng mũi cọc tính theo phương pháp ReeseWright (1977) (ký hiệu RWp) cho kết sức chịu tải cọc lớn Đinh Văn Vinh Trang 77 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 7441,0kN (trên biểu đồ cột phương pháp RWs-RWp), gần sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường 3.1.5 Ví dụ 5: Cọc T24 đường cao tốc Bắc Nam Với số liệu khảo sát địa chất sau: Chiều dày lớp phân lớp (m) -3,50 1,50 -7,88 4,38 Cao độ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 - -10,00 -20,00 Chiều sâu hố khoan (m) -30,00 -40,00 -50,00 -60,00 -70,00 Loại đất Sét Sét Trị số Su SPT(N) (MPa) 16 0,080 -9,88 2,00 Sét 18 0,090 -11,88 2,00 Sét 21 0,105 -13,88 2,00 Cát 17 - -15,88 2,00 Cát 23 - -17,88 2,00 Cát 17 - -19,88 2,00 Cát 22 - -21,88 2,00 Cát 25 - -23,88 2,00 Cát 16 - -25,88 2,00 Cát 22 - -27,88 2,00 Cát 25 - -29,88 2,00 Cát 16 - -31,88 2,00 Cát 15 - -33,88 2,00 Cát 17 - -35,88 2,00 Cát 16 - -37,88 2,00 Cát 15 - -39,88 2,00 Cát 20 - -41,88 2,00 Cát 23 - -43,88 2,00 Cát 15 - -45,88 2,00 Cát 17 - -47,88 2,00 Cát 18 - -49,88 2,00 Cát 20 - -51,88 2,00 Cát 20 - -53,88 2,00 Cát 24 - -55,88 2,00 Cát 54 - -57,88 2,00 Cát 51 - -59,88 2,00 Cát 25 - -61,88 2,00 Cát 22 - -63,88 2,00 Cát 27 - -65,88 2,00 Cát 21 - -67,60 1,72 Cát 18 - -80,00 Chỉ số SPT Đinh Văn Vinh Trang 78 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN THEO 22TCN272-05 Dự án: Hạng mục: Tên cọc: Xây dựng đường cao tốc Bắc Nam Đoạn cầu cạn - Gói thầu 1a Cọc T24 - Km5+161 - Quận 9, TP HCM - Loại cọc: trịn Đường kính cọc: 1200 (mm) Chiều dài cọc: 65,6 (m) Chu vi cọc: 3,77 (m) Diện tích cọc: 1,13 (m2) TTTK 4928,5 (kN) - Tải trọng thiết kế SCT CP 7392,8 (kN) - Sức chịu tải cho phép theo thí nghiệm nén tĩnh TCXDVN 269-2002 (Phụ lục 5c) Hệ số chiết giảm nhóm cọc: (khoảng cách cọc = 3,6m) 0,70 = - Trọng lượng thân cọc: W cọc= 1819,6 (kN) Bảng tổng hợp kết sức kháng thành bên (Phụ lục 5a) Giá trị Phương pháp tính cho đất rời Ký hiệu sQs (kN) s - Tính theo Meyerhof (1976) 3907,9 Me s - Tính theo Quiros Reese (1977) 8575,6 QR s - Tính theo Reese Wright (1977) 9480,1 RW Bảng tổng hợp kết sức kháng mũi cọc (Phụ lục 5a) Giá trị Phương pháp tính cho đất rời Ký hiệu pQp (kN) p - Tính theo Meyerhof (1976) 652,2 Me p - Tính theo Reese Wright (1977) 716,6 RW p - Tính theo Reese O'Neill (1988) 638,2 RO Bảng tổng hợp kết sức chịu tải cọc theo phương pháp pQp + sQs)-Wcọc (kN) s p s p s p s p s p s p s p s p s p Phương pháp Me -Me Me -RW Me -RO QR -Me QR -RW QR -RO RW -Me RW -RW RW -RO Giá trị 1372,5 1417,6 1362,7 4639,9 4685,0 4630,1 5273,0 5318,1 5263,2 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo phương pháp 7392,8 6000 QRs-RWp QRs-ROp 5263,2 QRs-Mep 5318,1 Mes-ROp 5273,0 Mes-RWp 4630,1 Mes-Mep 4685,0 1362,7 TTTK 1417,6 1372,5 2000 4639,9 4000 4928,5 Sức chịu tải (kN) 8000 RWs-Mep RWs-RWp RWs-ROp SCT CP Với lớp đất mũi cọc đất rời, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Giá trị sức chịu tải cọc khoan tùy thuộc vào phương pháp tính sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc đất rời, hệ số sức kháng tương ứng chúng Sức kháng thành bên đất rời tính theo phương pháp Meyerhof (1976) (ký hiệu Mes) sức kháng mũi cọc tính theo phương pháp Reese O’Neill (1988) (ký hiệu ROp) cho kết sức chịu tải cọc bé 1362,7kN (trên biểu đồ cột phương pháp Mes-ROp) Sức kháng thành bên đất rời tính theo phương pháp Reese - Wright (1977) (ký hiệu RWs) sức kháng mũi cọc tính theo phương pháp ReeseWright (1977) (ký hiệu RWp) cho kết sức chịu tải cọc lớn Đinh Văn Vinh Trang 79 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 5318,1kN (trên biểu đồ cột phương pháp RWs-RWp), gần sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường * Nhận xét Từ số ví dụ tính tốn cho thấy, sức kháng thành bên đất rời tính theo phương pháp Meyerhof (1976) cho kết nhỏ tương đối nhiều so với phương pháp Quiros Reese (1977), phương pháp Reese Wright (1977) Cịn tính theo phương pháp Reese Wright (1977) cho kết lớn Sức kháng mũi cọc đất rời tính theo ba phương pháp cho kết xấp xỉ nhau, tính theo phương pháp Reese Wright (1977) có giá trị lớn Như vậy, sức chịu tải cọc khoan đất rời tính tốn theo phương pháp Meyerhof (1976) q thiên an tồn Tính theo phương pháp Reese Wright (1977) sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường hơn, kết tính tốn tương đối sát với khả làm việc thực tế cọc Tuy nhiên mức độ an toàn phương pháp Reese Wright (1977) thấp so với phương pháp Meyerhof (1976) Đó mặt lý thuyết, thực tế số liệu khảo sát địa chất có đầy đủ, có với làm việc thực tế lớp đất hay khơng Do đó, cơng trình cụ thể, tính tốn nên lấy phương pháp đúng? Lấy kết phương pháp xác? Điều địi hỏi người tính tốn thiết kế phải có kinh nghiệm, phải sử dụng kinh nghiệm sẵn có điều kiện tương tự để lựa chọn phương pháp tính thích hợp cho kết tương đối xác Ở nước ta nay, tính tốn thiết kế móng cọc ngồi Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cịn có tiêu chuẩn Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế TCXD20598 Vậy sức chịu tải cọc khoan tính theo tiêu chuẩn phù hợp hiệu Để minh chứng điều này, tìm hiểu qua số ví dụ tính tốn sức chịu tải cọc khoan theo đất theo tiêu chuẩn Đinh Văn Vinh Trang 80 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 3.2 Ví dụ tính tốn sức chịu tải cọc khoan theo đất theo Tiêu chuẩn 3.2.1 Ví dụ 1: Cọc M1 cầu Hùng Vương KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Tên cầu: Cầu Hùng Vương - TP Tuy Hòa - tỉnh Phú Yên Hạng mục: Cầu dẫn phía Bắc Tên cọc: Cọc M1 - Loại cọc: trịn - Đường kính cọc: - Chiều dài cọc: 1200 (mm) 46 (m) - Chu vi cọc: 3,77 (m) - Diện tích cọc: 1,13 (m2) - Tải trọng thiết kế 405,0 (tấn) Bảng tổng hợp kết tính tốn 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 (Phụ lục 1a) (Phụ lục 1b) (Phụ lục 1c) Sức chịu tải cọc (tấn) 545,8 431,2 >= 800,0 % So với tải trọng thiết kế 1,35 1,06 >= 1,98 Tiêu chuẩn tính tốn Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 800 700 >= 800,0 500 200 429,3 300 542,1 400 405,0 Sức chịu tải (tấn) 600 100 Tải trọng thiết kế 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 Với lớp đất mũi cọc đất dính, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Trên biểu đồ thấy, giá trị sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 so với tính theo TCXD 205-1998 Đinh Văn Vinh Trang 81 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 3.2.2 Ví dụ 2: Cọc M2 cầu Hùng Vương KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Tên cầu: Cầu Hùng Vương - TP Tuy Hòa - tỉnh Phú Yên Hạng mục: Cầu dẫn phía Nam Tên cọc: Cọc M2 - Loại cọc: trịn - Đường kính cọc: - Chiều dài cọc: 1200 (mm) 41 (m) - Chu vi cọc: 3,77 (m) - Diện tích cọc: 1,13 (m2) - Tải trọng thiết kế 444,4 (tấn) Bảng tổng hợp kết tính tốn Tiêu chuẩn tính tốn 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 (Phụ lục 1a) (Phụ lục 2b) (Phụ lục 2c) Sức chịu tải cọc (tấn) 542,0 482,8 >= 800,0 % So với tải trọng thiết kế 1,22 1,09 >= 1,80 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 800 700 >= 800,0 500 200 482,8 300 542,0 400 444,4 Sức chịu tải (tấn) 600 100 Tải trọng thiết kế 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 Với lớp đất mũi cọc đất dính, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Trên biểu đồ thấy, giá trị sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 so với tính theo TCXD 205-1998 Đinh Văn Vinh Trang 82 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 3.2.3 Ví dụ 3: Cọc T1 đường cao tốc Bắc Nam KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Dự án: Xây dựng đường cao tốc Bắc Nam Hạng mục: Đoạn cầu cạn - Gói thầu 1a Tên cọc: Cọc T1 - Km4+275 - Quận 9, TP HCM - Loại cọc: tròn - Đường kính cọc: 1200 (mm) - Chiều dài cọc: 61,5 (m) - Chu vi cọc: 3,77 (m) - Diện tích cọc: 1,13 (m2) - Tải trọng thiết kế 513,7 (tấn) Bảng tổng hợp kết tính tốn 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 (Phụ lục 3a) (Phụ lục 3b) (Phụ lục 3c) Sức chịu tải cọc (tấn) 602,5 377,0 >= 770,6 % So với tải trọng thiết kế 1,17 0,73 >= 1,50 Tiêu chuẩn tính tốn Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 800 700 377,0 300 602,5 400 >= 770,6 500 513,7 Sức chịu tải (tấn) 600 200 100 Tải trọng thiết kế 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 Với lớp đất mũi cọc đất rời, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Trên biểu đồ thấy, giá trị sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 so với tính theo TCXD 205-1998 Đinh Văn Vinh Trang 83 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 3.2.4 Ví dụ 4: Cọc T7 đường cao tốc Bắc Nam KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Dự án: Xây dựng đường cao tốc Bắc Nam Hạng mục: Đoạn cầu cạn - Gói thầu 1a Tên cọc: Cọc T7 - Km4+513 - Quận 9, TP HCM - Loại cọc: trịn - Đường kính cọc: 1200 (mm) - Chiều dài cọc: 65,6 (m) - Chu vi cọc: 3,77 (m) - Diện tích cọc: 1,13 (m2) - Tải trọng thiết kế 501,9 (tấn) Bảng tổng hợp kết tính tốn Tiêu chuẩn tính tốn 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 (Phụ lục 4a) (Phụ lục 4b) (Phụ lục 4c) Sức chịu tải cọc (tấn) 758,5 561,4 >= 752,9 % So với tải trọng thiết kế 1,51 1,12 >= 1,50 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 800 700 300 >= 752,9 400 561,4 758,5 500 501,9 Sức chịu tải (tấn) 600 200 100 Tải trọng thiết kế 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 Với lớp đất mũi cọc đất rời, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Trên biểu đồ thấy, giá trị sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 so với tính theo TCXD 205-1998 Đinh Văn Vinh Trang 84 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 3.2.5 Ví dụ 5: Cọc T24 đường cao tốc Bắc Nam KẾT QUẢ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Dự án: Xây dựng đường cao tốc Bắc Nam Hạng mục: Đoạn cầu cạn - Gói thầu 1a Tên cọc: Cọc T24 - Km5+161 - Quận 9, TP HCM - Loại cọc: trịn - Đường kính cọc: 1200 (mm) - Chiều dài cọc: 65,6 (m) - Chu vi cọc: 3,77 (m) - Diện tích cọc: 1,13 (m2) - Tải trọng thiết kế 502,4 (tấn) Bảng tổng hợp kết tính tốn 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 (Phụ lục 5a) (Phụ lục 5b) (Phụ lục 5c) Sức chịu tải cọc (tấn) 542,1 295,4 >= 753,6 % So với tải trọng thiết kế 1,08 0,59 >= 1,50 Tiêu chuẩn tính tốn Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc theo tiêu chuẩn 600 800 501,9 700 500 0 295,4 300 200 542,1 300 400 >= 753,6 400 500 502,4 Sức chịu tải (tấn) 600 200 100 100 Tải trọng thiết kế 22TCN 272-05 TCXD 205-1998 TN nén tĩnh TCXDVN269-2002 Với lớp đất mũi cọc đất rời, xung quanh cọc gồm lớp đất rời lớp đất dính Trên biểu đồ thấy, giá trị sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 so với tính theo TCXD 205-1998 * Nhận xét Từ biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc khoan theo tiêu chuẩn số ví dụ trên, thấy kết sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết tùy thuộc vào phương pháp tính sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc đất rời, hệ số sức kháng tương ứng chúng Sức chịu tải cọc tính theo Tiêu chuẩn Đinh Văn Vinh Trang 85 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm 22TCN 272-05 tương đối sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 Như vậy, kết tính sức chịu tải cọc khoan theo đất theo phương pháp thích hợp Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 gần với thực tế làm việc cọc phù hợp với loại địa tầng đất Hệ số sức kháng quy định cho lớp đất, tiện lợi cho người thiết kế kiểm tra khả chịu lực địa tầng đất mà cọc xuyên qua Trên biểu đồ cho thấy kết sức chịu tải cọc khoan tính theo TCXD 205-1998 nhìn chung khơng sát với kết thí nghiệm nén tĩnh trường theo TCXDVN 269-2002 Khi lớp đất chủ yếu đất rời kết tính sức chịu tải cọc khoan theo đất nhỏ, có nhiều lớp đất dính kết tính sức chịu tải cọc lớn Công thức Nhật Bản TCXD 2051998 không phù hợp với loại địa tầng đất, thích hợp đất rời 3.3 Một số nhận xét tính tốn sức chịu tải cọc khoan theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Trong đất dính, phương pháp bán thực nghiệm dùng để ước tính sức kháng cọc khoan Cọc khoan đất dính thiết kế phương pháp tổng ứng suất ứng suất hữu hiệu điều kiện tải trọng nước khơng thoát nước tương ứng Cọc khoan đất rời thiết kế phương pháp ứng suất hữu hiệu điều kiện tải trọng thoát nước phương pháp bán thực nghiệm dựa kết thí nghiệm trường Thông thường thực tế giá thành cơng trình chi phối nên số dự án khơng thí nghiệm xác định số liệu Su mà có số liệu SPT Do việc tính tốn cho lớp đất dính theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 phải quy đổi từ SPT sang Su theo công thức (tham khảo “[1]- Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật; Trần Văn Việt; Nhà xuất Xây dựng 2008”), điều dẫn đến kết không cịn xác Các cơng thức quy đổi sau: Su = N/100 (MPa) với sét dẻo cao Su = N/150 (MPa) với sét dẻo vừa Su = N/200 (MPa) với sét dẻo Khi tính sức chịu tải cọc khoan đất rời theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 có nhiều phương pháp, phương pháp lại cho kết khác Do gây khó khăn cho người thiết kế khơng có thí nghiệm xác định sức chịu tải cọc trường khu vực khơng có cơng trình có điều kiện địa chất cơng trình tương tự Đinh Văn Vinh Trang 86 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Trong Luận văn tập hợp, phân tích rõ nội dung tính tốn thiết kế móng cọc, xác định sức kháng loại cọc đóng, cọc khoan theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Bộ Giao thông vận tải với địa chất khác Trên sở đó, Luận văn tính tốn sức chịu tải cọc khoan theo đất theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 thơng qua số ví dụ cụ thể cơng trình thực tế Sức chịu tải cọc khoan theo đất tính theo phương pháp thích hợp Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho kết tương đối gần sát với kết thí nghiệm thử tải tĩnh trường Hệ số sức kháng quy định cho lớp đất, tiện lợi cho người thiết kế kiểm tra khả chịu lực địa tầng đất mà cọc xuyên qua Vì nên áp dụng Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 để tính toán sức chịu tải cọc khoan theo đất Qua việc nghiên cứu, phân tích tính tốn móng cọc theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 cho thấy: Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 trang bị cho cơng cụ thiết kế móng cọc tương đối đầy đủ, thống nhất, cập nhật thành tựa khoa học giới nước Đối với người làm cơng tác thiết kế móng cần qn triệt luận điểm rằng: tính tốn móng cọc theo lý thuyết dự tính, kết phải kiểm nghiệm qua thực tế thử tải trường thực tế sức chịu tải cọc phụ thuộc nhiều vào vị trí xây dựng, ảnh hưởng q trình thi cơng, tính xác số liệu khảo sát, thiết kế Vì trình độ, điều kiện thực tế thời gian có hạn; đồng thời với nhược điểm thí nghiệm tải trọng tĩnh thời gian thí nghiệm cọc lâu, yêu cầu mặt thí nghiệm cao, khó dùng cho cơng trình có địa hình chặt hẹp nằm ven hay sông biển, giá thành lại cao Nên cơng trình cầu thơng thường dùng phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh Do đó, đề tài sưu tầm số số liệu thực tế kết nén tĩnh cọc khoan nhồi cơng trình Vì vậy, mặt lý thuyết, Luận văn nêu đầy đủ nội dung tính tốn sức kháng loại cọc đóng, cọc khoan theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 với địa chất khác Nhưng ví dụ tính tốn cọc khoan mà khơng có ví dụ cho cọc đóng cọc tựa đá Với số liệu thực tế không nhiều nên q trình nghiên cứu, phân tích, tính tốn chưa phản ánh cách xác đầy đủ sức chịu tải cọc khoan theo đất Chưa làm sáng tỏ sức chịu tải cọc đóng cọc tựa đá 4.2 Kiến nghị Khi tính toán sức chịu tải cọc theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 có nhiều phương pháp, phương pháp lại cho kết khác Như trình tính tốn, thiết kế cần kết hợp tính nhiều phương pháp, nhiều công thức khác nhau, đồng thời dựa kết thực tế thử tải trường Đinh Văn Vinh Trang 87 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm kết cơng trình tương tự để qua so sánh kết rút kết luận cần thiết Vì tầm quan trọng hệ số sức kháng cắt khơng nước Su thiết kế móng cọc đất dính theo hệ thống Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 nên công tác khảo sát địa chất kỹ thuật tiến hành thí nghiệm phòng phải đặc biệt coi trọng phương pháp thí nghiệm tính bắt buộc phải có tính xác thơng số Đinh Văn Vinh Trang 88 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật; Trần Văn Việt; Nhà xuất Xây dựng 2008 [2] – Cọc khoan nhồi cơng trình giao thơng; PGS TS Nguyễn Viết Trung – ThS Lê Thành Liêm; Nhà xuất Xây dựng 2003 [3] – Hồ sơ báo cáo kết thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi C1-M2, cơng trình cầu Hùng Vương, TP Tuy Hịa, tỉnh Phú Yên Công ty TNHH Tư vấn Phát triển công nghệ ADCOM, năm 2006 [4] – Hồ sơ báo cáo thí nghiệm nén tĩnh dọc trục kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi C2-M1, công trình cầu Hùng Vương, TP Tuy Hịa, tỉnh Phú n Cơng ty liên doanh kỹ thuật móng cơng trình, năm 2007 [5] – Hồ sơ báo cáo thí nghiệm thử tải tĩnh cho cọc T1L4 Dự án xây dựng đường cao tốc Bắc Nam - đoạn cầu cạn - gói thầu 1a Tổng Cơng ty Cầu đường Trung Quốc, năm 2011 [6] – Hồ sơ báo cáo thí nghiệm thử tải tĩnh cho cọc T7L2 Dự án xây dựng đường cao tốc Bắc Nam - đoạn cầu cạn - gói thầu 1a Tổng Công ty Cầu đường Trung Quốc, năm 2011 [7] – Hồ sơ báo cáo thí nghiệm thử tải tĩnh cho cọc T24L1 Dự án xây dựng đường cao tốc Bắc Nam - đoạn cầu cạn - gói thầu 1a Tổng Công ty Cầu đường Trung Quốc, năm 2011 [8] – Khảo sát địa chất cơng trình; PGS TS Nguyễn Sỹ Ngọc; Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội 2002 [9] – Móng cọc phân tích thiết kế; GS TS Vũ Công Ngữ - ThS Nguyễn Thái; Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2006 [10] – Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế TCXD 205-98; Bộ Xây dựng [11] – Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế 20TCN 21-86; Bộ Xây dựng [12] – Nền Móng cơng trình cầu đường; GS TSKH Bùi Anh Định – PGS TS Nguyễn Sỹ Ngọc; Nhà xuất Xây dựng 2005 [13] – Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79; Bộ Giao thông Vận tải [14] – Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05; Bộ Giao thông Vận tải [15] – Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 269-2002: Cọc – Phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục Đinh Văn Vinh Trang 89 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Ngành Xây dựng Cầu hầm PHẦN PHỤ LỤC Đinh Văn Vinh Trang 90 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Đinh Văn Vinh Ngành Xây dựng Cầu hầm Trang 144