Nghiên cứu lựa chọn hệ số hiệu chỉnh tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh và biến dạng lớn (pda) tại một số công trình ở thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HOÀNG MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ SỐ HIỆU CHỈNH TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH VÀ BIẾN DẠNG LỚN (PDA) TẠI MỘT SỐ CƠNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HOÀNG MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ SỐ HIỆU CHỈNH TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH VÀ BIẾN DẠNG LỚN (PDA) TẠI MỘT SỐ CƠNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 8520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Tô Xuân Vu HÀ NỘI, 2018 MỤC LỤC Trang bìa Mục lục Danh sách bảng biểu Mở đầu CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát cọc khoan nhồi 1.2 Tổng quan phương pháp thí nghiệm trường xác định sức chịu tải cọc 1.2.1 Thí nghiệm nén tĩnh 1.2.1.1 Giới thiệu chung 1.2.1.2 Nguyên lý thí nghiệm 1.2.1.3 Thiết bị thí nghiệm 10 10 1.2.1.4 Quy trình thí nghiệm 12 1.2.2 Phương pháp thí nghiệm động biến dạng lớn 1.2.2.1 Giới thiệu chung 16 16 1.2.2.2 Ngun lý thí phương pháp 1.2.2.3 Phương trình truyền sóng 1.2.2.4 Phương pháp Case 1.2.2.5 Phần mềm CAPWAP 19 19 21 23 1.2.2.6 Thiết bị quy trình thí nghiệm 24 1.2.2.7 CAPWAP kết thí nghiệm PDA 27 1.3 Vai trị thí nghiệm nén tĩnh biến dạng lớn PDA 28 1.3.1 Phương pháp thử tải tĩnh 28 1.3.2 Phương pháp biến dạng lớn PDA 29 1.4 Tình hình sử dụng thí nghiệm nén tĩnh biến dạng lớn PDA Việt Nam CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT KHU XÂY DỰNG 2.1 Khu xây dựng Metropolis Thảo Điền – Quận 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên 32 32 32 2.1.2 Các thông số địa kỹ thuật 36 2.1.2.1 Mặt cắt địa chất cơng trình điển hình khu xây dựng 2.1.2.2 Địa tầng khu xây dựng 2.1.2.3 Chỉ tiêu lý lớp đất 36 37 38 2.2 Khu xây dựng Cao ốc Hưng Phát – Quận 2.2.1 Đặc điểm tự nhiên 30 40 40 2.2.2 Các thông số địa kỹ thuật 42 2.2.2.1 Mặt cắt địa chất cơng trình điển hình khu xây dựng 42 2.2.2.2 Địa tầng khu xây dựng 2.2.2.3 Chỉ tiêu lý lớp đất 44 45 2.3 Khu xây dựng Trung tâm thương mại Đông Dương – Quận 10 2.2.1 Đặc điểm tự nhiên 46 46 2.2.2 Các thông số địa kỹ thuật 49 2.2.2.1 Mặt cắt địa chất cơng trình điển hình khu xây dựng 49 2.2.2.2 Địa tầng khu xây dựng 50 2.2.2.3 Chỉ tiêu lý lớp đất 51 2.4 Khu xây dựng cơng trình Cầu Nam Lý - Quận 54 2.4.1 Đặc điểm tự nhiên 54 2.4.2 Các thông số địa kỹ thuật 56 2.4.2.1 Mặt cắt địa chất cơng trình điển hình khu xây dựng 56 2.4.2.2 Địa tầng khu xây dựng 58 2.4.2.3 Chỉ tiêu lý lớp đất 58 CHƯƠNG LỰA CHỌN HỆ SỐ Jc TRONG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH VÀ PDA 3.1 Kết thí nghiệm 61 3.1.1 Công trình Metropolis Thảo Điền 61 3.1.1.1 Thí nghiệm nén tĩnh 61 3.1.1.2 Thí nghiệm PDA 65 3.1.2 Cơng trình Cao ốc Hưng Phát 68 3.1.2.1 Thí nghiệm nén tĩnh 68 3.1.2.2 Thí nghiệm PDA 72 3.1.3 Cơng trình Trung tâm thương mại Đông Dương 75 3.1.3.1 Thí nghiệm nén tĩnh 75 3.1.3.2 Thí nghiệm PDA 79 3.1.4 Cơng trình cầu Nam Lý 82 3.1.4.1 Thí nghiệm nén tĩnh 82 3.1.4.2 Thí nghiệm PDA 85 3.2 Lựa chọn hệ số Jc 87 3.2.1 Tổng hợp kết thí nghiệm nén tĩnh PDA 87 3.2.2 Phân tích chọn hệ số hiệu chỉnh Jc 88 KẾT LUẬN 91 Tài liệu tham khảo Phụ lục DANH SÁCH BẢNG BIỂU Đề mục Trang Bảng 1.1 Giá trị hệ số sức cản động 23 Bảng 1.2 So sánh thí nghiệm PDA nén tĩnh 30 Bảng 1.3 Thống kê số cơng trình sử dụng PDA nén tĩnh 31 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 2, 3, 38 Bảng 2.2 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 4A, 39 Bảng 2.3 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 45 Bảng 2.4 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 51 Bảng 2.5 Chỉ tiêu lý lớp đất (tiếp) 52 Bảng 2.6 Chỉ tiêu lý lớp đất (tiếp) 53 Bảng 2.7 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất 59 Bảng 3.1 Sức chịu tải cọc từ thí nghiệm PDA nén tĩnh 87 Bảng 3.2 Bảng đề xuất hệ số Jc 89 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển cơng trình xây dựng quy mơ lớn, móng cọc khoan nhồi ngày trở thành hình thức móng sâu dùng nhiều cho cơng trình xây dựng giao thơng, thuỷ lợi, cơng nghiệp, nhà cao tầng Để đảm bảo ổn định cơng trình, tiêu chuẩn xây dựng, quy định bắt buộc phải tiến hành thí nghiệm xác định sức chịu tải thực tế cọc Hiện có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải hệ cọc - đất thí nghiệm nén tĩnh, thí nghiệm động biến dạng lớn, thí nghiệm tĩnh động, tính tốn theo thí nghiệm trường xuyên tĩnh, xuyên tiêu chuẩn tính tốn theo lý thuyết Trong đó, thí nghiệm nén tĩnh phương pháp truyền thống tin cậy sử dụng rộng rãi nhất, cho phép xác định xác sức chịu tải cọc Kết nén tĩnh cọc trường cho phép đánh giá khả chịu tải cọc đơn theo quan hệ tải trọng tác dụng chuyển vị cọc mà thực chất chuyển vị đo đầu cọc Thí nghiệm động biến dạng lớn cho phép đánh giá khả chịu tải cọc với độ tin cậy cần thiết thời gian ngắn, sử dụng để kiểm tra đối chứng hay thay phương pháp nén tĩnh Ngồi ra, số trường hợp, thí nghiệm động biến dạng lớn thực nhằm hạn chế, khắc phục bất lợi thí nghiệm nén tĩnh điều kiện mặt chật hẹp, tải trọng thí nghiệm q lớn hay kết thử tĩnh khơng đạt đến giá trị tới hạn Ở Việt Nam, đặc biệt thành phố lớn Thành phố Hồ Chí Minh nay, thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn phương pháp kiểm tra sức chịu tải hệ cọc - đất áp dụng rộng rãi công trình thiết kế giải pháp móng cọc khoan nhồi Trên sở kết thực tế thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn cho cọc khoan nhồi số cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh mà học viên người thực thu thập được, cần thiết phải nghiên cứu có hệ thống phương pháp thí nghiệm này, đánh giá mức độ tin cậy số liệu thu điều kiện địa chất khu vực TP Hồ Chí Minh, từ có nhận xét, đưa hệ số hiệu chỉnh hướng nghiên cứu Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hệ số hiệu chỉnh tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo kết thí nghiệm nén tĩnh biến dạng lớn (PDA) số cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh” có tính thực tiễn cao Mục tiêu nghiên cứu Xác định hệ số điều chỉnh phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo kết thí nghiệm động biến dạng lớn thí nghiệm nén tĩnh cọc số cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các phương pháp tính tốn thí nghiệm xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA) - Phạm vi nghiên cứu: Vị trí thí nghiệm cọc số dự án xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh: Metropolis Thảo Điền (Quận 2); Cao ốc Hưng Phát (Quận 7); Trung tâm thương mại Đông Dương (Quận 10); Cơng trình cầu Nam Lý (Quận 9) Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu, nhiệm vụ đề tài đặt ra, nội dung nghiên cứu luận văn bao gồm: - Nghiên cứu tổng quan phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn - Cơ sở lý thuyết phương pháp thí nghiệm nén tĩnh biến dạng lớn - Nghiên cứu điều kiện địa chất công trình số cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh; - Nghiên cứu kết phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn số cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh; - Xác lập mối liên hệ thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn - Lựa chọn hệ số hiệu chỉnh phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình khu vực để tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo phương pháp thí nghiệm động biến dạng lớn Phương pháp nghiên cứu Để thực nội dung nghiên cứu đề ra, luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu: Tổng hợp phân tích tài liệu địa chất, địa chất cơng trình, … số cơng trình khu vực Thành phố Hồ Chí Minh; - Phương pháp thí nghiệm trường: Thí nghiệm kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động biến dạng lớn - Phương pháp thống kê: Xử lý kết thí nghiệm; 168 3.2 Cao ốc Hưng Phát Cọc CT2 169 CAO OC HUNG PHAT 6; Pile : CT2 COC KHOAN NBOI 01000 ; L67 6M; Blow : CAPIIAP(R) 2006 Soil Modal Parameters/Extensions Shaft Unloading Quua Reloading Laval Soil Plug Weight Soil Support Dashpot (\ of loading quake) (\ of Ru) (tons) Soil Support Weight (tons) CAPIIAP utch quality Observed: final sat Computed : final sat 3.23 2.000 am; 1.283 DID; Toe 100 100 000 30 100 2.20 10.000 0.00 3.21 (llava Up Match) ; RSA =O blow count 500 b/m blow count 779 b/m 0.36 tons/em2 (T= 21.8 ms , 1DU= 1.001 X Top) m , T= 22 ms) 36 tons/em' (Z= -0 tons/em' (Z= 59 1m , T= 43.3 ms) Comp Stress '"""· Top Stress '"""· Comp Tans Stress '"""· Enarqy (EMX) '"""· 22 08 tonna -m ; mu Measured Top Displ (DMX) =12 17 DID EXTREMA TABLE Pile Dist '"""· Sqmnt No Balow Gaqas m Force Force 1.0 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 6.0 10.0 14.0 18.0 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 2843 2846 2809 2819 2756 2618 2518 2405 2348 -90 -102.4 -126.5 -142.6 -212 2257 2183 2100.4 1975.7 1802.7 1673.0 1584 1499.5 63 64 65 66 63.1 64 65.1 66 -120.3 -68.9 -138.3 -252 -234 -126.6 -285 -188.8 -182.0 -178.7 -180.2 -174 Absolute Page 2 59.1 tons 1518.0 1525.8 1324 1189.1 '"""· '"""· Comp Tans Stress Stress tons tons/arl- tons/ arl- -223 -162.8 -111.5 -105.3 0.36 0.36 36 0.36 35 0.33 0.32 31 0.30 29 28 0.27 25 23 0.21 0.20 0.19 19 19 0.17 0.15 -0 -0 -0 -0.0 -0.0 '"""· '"""· Trnsfd Enarqy Valoc tonna -m m/s '"""· Displ 3.1 3.1 -0 -0.0 -0 -0.0 22.08 22.07 21.50 20.87 19.44 17.65 16.14 14.85 13.91 -0 -0 -0 -0 -0 -0 -0.0 -0 12.75 11.71 10.47 9.07 73 6.75 6.08 5.49 2 1.8 1.7 1.6 1.6 11.201 11.082 10.578 10.072 604 9.189 8.833 8.469 8.097 673 7.149 6.560 012 5.580 5.216 813 5.068 -0.0 -0 -0 -0 5.15 5.15 69 04 1.4 1.4 1.6 1.7 5.104 5.113 5.113 5.093 0.36 -0.0 3.0 3.0 5 (T = (T • 22.0 ms) 43.3 , Analysis : 17-May-2017 170 171 Cọc CT3 172 CAO OC BONG PBAT 6;Pile:CT3 COC KllQAN NBOI 01200; L77 6M; Blow : max Top Comp Stress max Comp Stress max Tens Stress max Energy (EMX) CAPWAP(R) 2006 0.28 tons/ai' (T- 21.2 ms , max- 1.004 X Top) 0.28 tons/em> (Z• 3.0 m , T- 21.7 ms) -0.1 tons/ai' (Z• 21.2 m , T- 44.5 ms) 30.18 tonne-m;max Measured Top Displ (DMX)•10.77 EXTREMA TABLE Pile Sgmnt No 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 so 54 58 62 66 70 74 75 Absolute Page Dist Below max Force Gages m tons 1.0 6.1 10.1 14.1 18.2 22.2 26.3 30.3 34.4 38.4 42.4 46.5 3123.5 3129.6 3116.8 3033.7 3006.6 2971.6 2778.8 2718.6 2548.5 2143.4 2040 1933.3 1685.2 1601.0 1503.2 1187.5 1107.7 1028.9 806.0 671.9 568.6 50.5 54.6 58.6 62.7 66.7 70.7 74.8 75.8 3.0 21.2 max Force Comp max max max Trnsfd Stress Stress Energy tons tons/ai' tons/ai' tonna-m Veloc Displ -524.7 -541.2 -586.1 -586.6 -592.6 -606.2 -558.7 -537.0 -476.5 -423.5 -429.3 -439.8 -341.9 -215.2 -182.1 -107.9 -87.8 -62.4 -198.3 -59.5 -1.8 0.28 0.28 0.28 0.27 0.27 0.26 0.25 0.24 0.23 0.19 0.18 0.17 0.15 0.14 0.13 0.10 0.10 0.09 0.07 0.06 0.05 max Tens -o.o -0.0 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 0.28 -0.1 30.18 30.17 29.50 27.70 26.38 24.83 21.40 18.98 16.06 11.91 10.26 8.86 6.90 5.81 4.82 3.37 2.74 2.21 1.46 0.95 0.29 m/s 2.7 2.7 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.1 1.9 1.7 1.6 1.5 1.3 1.2 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.8 0.8 (T • (T • 10.839 10.776 10.507 10.171 9.729 9.132 8.423 7.732 7.109 6.559 6.043 5.495 4.922 4.368 3.855 3.391 3.173 3.095 2.988 3.055 3.059 21.7 IDS) 44.5 ms) Analysis : 17-Hay-2017 173 174 3.3 Căn hộ – TTTM Đông Dương Cọc số 175 KHU cAN HQ - TTTM o;CH VQ aONG DtltlNG ; Pile : coc: so Test : 15-Jan-2018 15:27 1200; Blow : CAPWAP(R ) 2014-2 OP: TRUNG COGECO max max max max tons/cm2 (T>o 38 IDS, max- 1.021 X Top) tons/cm2 (Z= 8.1 m, T= 40 IDS) -0.03 tons/cm2 (Z= 33.4 m, T= 52.4 IDS) 13.70 tons-m; max Measured Top Displ (DMX)= 7.606 Top Ceq> Stress Ceq> Stress Tans Stress Energy (EMX) EXTREMA TABLE Pile Sgmnt No Dist Below Gaqes m Force Force max Comp Stress tons tons tons/cm2 max max max max Tens Trnsfd Enerqy tons-m Veloc Displ Stress tons/cm2 m/s 1.0 2.0 2207 2229.8 -149 -170.3 0.2 -0 01 -0 02 13.70 13.70 1.8 1.8 608 7.477 10 10.1 2229 2243 2252 2219.1 -203 -231.7 -242.0 -256.5 2 0.2 0.2 -0 02 -0 02 -0 02 -0 02 13.27 12.80 12.26 11.52 1.7 1.6 1.6 1.5 184 864 6.529 6.198 12 14 16 12.1 14 16.2 2115 1992 1859.7 -280 -280 -259.4 2 0.2 -0 02 -0 02 -0.02 10.49 47 8.47 1.4 1.3 1.3 889 5.604 5.343 18 20 22 24 18.2 20 22.3 24 1771.1 1698.8 1625.2 1559.7 2 0.1 1.2 1.2 1.2 1.1 5.088 834 4.581 4.334 26 28 30 32 1499.0 1428.6 1336 1258.4 -0 02 -0 02 -0.02 -0 02 -0 03 -0 03 76 16 59 6.08 26 28 30 32 -236 -224 -225 -279.2 -307 -308 5.63 5.20 76 4.39 1.1 1.0 1.0 091 855 3.631 3.458 34 34 36 38 40.5 42.5 1186.2 1132 1094 4.05 3.74 43 -0 03 -0.02 3.481 494 3.485 -0.02 -0.02 3.05 2.12 36 38 40 42 Absolute Page max 33 940.6 664.2 -297 -334.6 -331.9 1 1 -288 -209 0.1 1 -211.5 -201.3 0.1 0.1 -0 03 -0 03 -0.03 -0 03 9 1.0 1.0 3.513 3.501 (T = (T = 40 IDS) 52 IDS ) Analysis: 19-Jan-2018 176 177 Cọc số 178 KHU cAN H¢ - TT'I'M D CH VQ OONG D G ; Pile : coc so Test: 15-Jan-2018 17:09 1200; Blow : CAPWAP (R) 2014-2 COGECO OP : TRUNG 0.2 tons/ari' (T= 38 ms , max= 1.122 X Top) max Top Coq> Stress tons/ari' (Z= 8.1 m , T= 40 ms) max Coq> Stress -0.02 tons /ari' (Z= 12.1 m , T= 54 ms) max Tans Stress max Energy (EMX) 10.18 tons-m; max Measured Top Displ (DMX) = 6.730 DID EXTREMA TABLE Pile Sgmnt No Dist Balow Gages 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 1.0 4.0 6.1 10 12.1 14.2 16.2 18.2 20 22 24 26 28 30.4 32.4 34.4 36.4 38 40.5 42.5 m Absolute Page 8.1 12.1 max Force tons 1811.5 1841.5 1910.7 1993.3 2031 1971.7 1857 1701.4 1523.3 1369.6 1292 1255.6 1200 1109.0 995.1 905.1 840.6 789.2 700.4 608.3 512.0 427.2 Force max max Comp Tans Stress Stress tons tons/ art2 tona / c:m2 -114 -132 -166.1 -193.6 -197 -205.6 -216 -200 -167.2 -166.2 -174 -172 -180 -188.9 -179 -160.9 -143.8 -130.8 -111.0 -79 -53.3 -30.5 2 0.2 0.2 2 2 0.1 1 1 0.1 0.1 0.1 1 0.0 0.0 -0 01 -0 01 -0 01 -0 02 -0 02 -0 02 -0 02 -0 02 -0 01 -0 01 -0 02 -0 02 -0 02 -0 02 -0 02 -0 01 -0 01 -0 01 -0 01 -0 01 -0 00 -0 00 0.2 max Trnsfd Energy max Veloc tons-m m/ • 10.18 10.12 9.86 9.55 9.07 8.11 01 5.93 97 4.16 3.61 3.20 80 38 1.97 1.65 1.41 1.23 1.06 87 0.67 0.27 1.5 1.5 1.4 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 9 0.8 7 6 5 5 6.673 6.503 6.131 5.712 5.283 878 513 185 3.884 3.597 3.318 3.042 778 533 312 2.101 l.946 1.882 1.770 1.630 1.529 1.422 (T = -0.02 max Displ (T • 40.5 ms ) 54 9ms) Analysis: 19-Jan-2018 179 180 3.4 Cầu Nam Lý 181 182