Thông tin tài liệu
z Pain PGS TS NGUYEN HỮU BAU KS PHAN HIEP PHUONG PHAP OSTERBERG _ DANH GIA SUC CHIU TAI CUA COC KHOAN NHOI - BARRETTE NHA XUAT BAN XAY DUNG HA NOI - 2004 LỜI NÓI ĐẦU Đo yêu cầu quản lý chất lượng uà hạ giá thành xây dụng cơng trình nên uiệc đánh giá sức chịu tải cọc khoan nhồi, cọc barrette có súc chịu tai lớn thường xun, cơng uiệc thường gặp khó khăn uề mặt bằng, tiến độ thị công 0à đặc biệt giá thành cao Việc tìm kiếm cơng nghệ tin cậy uới giá thành hợp lý uấn đề xúc xây dựng nên móng nước ta Trong sách trùnh bày hết nghiên cứu uà ứng dụng thực tế vé công nghệ thủ tải tinh cho cọc khoan nhồi oè cọc barrette đường kính lớn theo phương pháp hộp tải trọng Osterberg Ở nước nước Nội dụng sách chủ yếu bết nghiên cứu dé tài: "Nghiên cứu ứng dụng phương pháp thủ tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg để đánh giá sức chịu tải cọc khoan nhôi uà cọc barrette cho cơng trình cao tầng Ha Nội" Mã số: 01C04/06-2003-1 tác giả làm đồng chủ nhiệm đề tài, quan chủ trì Viện Kỹ thuột xây dựng Sở Xây dụng Hà Nội uà quan tham gia Trung tâm tủ uấn thiết kế va chuyển giao công nghệ-Viện Khoa học Công nghệ Giao thông uận tải Tuy nhiên nội dung sách trình bày mở rộng úp dụng cho cơng trình hạ tầng khơng Hà Nội Hy uọng cúc kết dựa chủ yếu uào kinh nghiệm nước ngồi chưa có nhiều ứng dụng thực tế phương pháp Osterberg Việt Nam, khả áp dụng rộng rãi Ở nước ta thời gian tới, nên chắn bữu ích cho kỹ sư có liên quan đến uấn đê Các tác giả xin chân thành cảm ơn bạn đông nghiệp Viện Kỹ thuật Xây dựng Hà Nội, Viện Khoa học Cơng nghệ GTVT Cơng ty cổ phan Tu uấn Xây dựng cơng trình Việt Anh giúp đỡ uiệc hoàn thành đề tài sách Các tác giả mong nhận quan tâm uà góp ý bạn đồng nghiệp Các tác giả MỞ ĐẦU Tình hình nghiên cứu, ứng dụng nước Tại nước phương Tây phương pháp thử tải trọng cọc hộp tải trọng Osterberg ứng dụng từ năm 70 kỷ trước đưa vào tiêu chuẩn nhiều nước phát triển Ưu điểm phương pháp thử tải trọng tĩnh tới tải trọng lên đến nhiều nghìn với giá thành hợp lý, khơng địi hỏi mặt khơng gian chất tải lớn phương pháp thử tải tĩnh truyền thống Nguyên tắc phương pháp đặt tải trực tiếp mũi hay thân cọc thiết bị chuyên dụng gọi hộp tải trọng (HTT) Osterberg, sử dụng tự trọng cọc ma sát đất thành bên cọc làm đối trọng để tăng tải Các hộp đật sẵn thân cọc đổ bê tông cọc khoan nhồi hay cọc barette Khi tang tải tiến hành đo chuyển vị đầu cọc (như thông thường) mũi cọc hay vị trí đặt hộp tải trọng Xây dựng quan hệ tải trọng- chuyển vị xác định tải trọng phá hoại cọc theo số giả thiết Để xác định sức chịu tải cọc phương pháp thử tải nhiều nhà nghiên cứu đưa số giả thiết chung quanh sức chịu tải cực hạn thân cọc mũi cọc cho điều kiện đất khác Hiện nay, nước phát triển việc xây dựng tiêu chuẩn cho phương pháp thử nói chung xoay quanh việc lựa chọn giả thiết Tại Mỹ tiến hành thử tải trụ cầu đến 17.000 ứng dụng cho cọc đóng chương trình nghiên cứu phát triển sức chịu tải theo thời gian Về mặt thương mại Công ty Mỹ LOADTEST độc quyền thiết bị thí nghiệm giá tương đối cao Hiện nay, số nước tự chế tạo theo nguyên lý có sửa đổi để giảm giá thành phải mua quyền người Mỹ Tại Việt Nam: từ năm 1995 thí nghiệm thực VIETCOMBANK Hà Nội cho cọc barette với tải trọng thử 1200 Năm nhà 1997 tiến hành cho cọc khoan nhồi cầu Mỹ Thuận với tải trọng thử lên đến x 1200 = 3600 Đã tiến hành thí nghiệm cho cọc D = 250 cm; L = 90 m đến 98 m Có cọc bố trí tầng hộp tải trọng, cọc lại bố trí hai tầng để xác định thành phần ma sát thành bên Cả hai cơng trình tư vấn nước ngồi thực Viện Khoa học cơng nghệ GTVT, Viện Kỹ thuật xây dựng Hà Nội số đơn vị nghiên cứu khác nước có nghiên cứu bước đầu sở khoa học trình tự cơng nghệ phương pháp để ứng dụng điều kiện Việt Nam theo hướng làm chủ cơng nghệ thí nghiệm, xây dựng quy trình thực phương pháp luận khoa học để giải thích kết thí nghiệm Hiện nay, nhu cầu xây dựng cơfg trình cao tầng Hà Nội lớn, cọc barette khoan nhỏi đường kính lớn có sức chịu ngàn áp dụng phổ biến việc xác định sức chịu tải chúng điều tránh khỏi Như nói việc xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi đường kính lớn cọc barcttc có sức chịu tải lớn vấn đề thời Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh cơng trình lớn khác nước Chúng ta biết số thí nghiệm nước sử dụng phương pháp thử tải HTT Osterberg Việt Nam đến lúc phải nghiên cứu để làm chủ công nghệ có thêm phương pháp đánh giá sức chịu tai tin cậy với giá thành hợp lý Đến giai đoạn định tự chủ hoàn toàn thực phương pháp Với nhiều đặc tính ưu việt, số trường hợp cụ thể phương pháp thay cho phương pháp thử tải tĩnh truyền thống áp dụng phổ biến, tốn nhiều thời gian chuẩn bị Mục tiêu nghiên cứu ~ Nắm sở lý thuyết- khoa học, trình tự cơng nghệ phương pháp vấn để phải giải để có khả ứng dụng công nghệ Hà Nội nhiều thành phố khác - Du thảo quy định phương pháp thử tải trọng tinh bang HTT Osterberg cho coc khoan nhồi cọc barette cho cơng trình cao tầng Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu tham khảo nước phương pháp thử tải HTTOsterberg, sâu vào sở lý thuyết, giả thiết, kinh nghiệm từ công trình thực tế áp dụng, đồng thời tham khảo kỹ hai cơng trình thực tế cầu Mỹ Thuận Cơng trình 27 Láng Hạ để thực mục tiêu - Tham khảo kỹ quy trình cơng nghệ Loadtest quy trình thực hai cơng trình Việt Nam để xây dựng dự thảo quy định phương pháp thử - Trong q trình nghiên cứu cịn số vấn để chưa giải đầy dủ nêu thành hướng tiếp tục nghiên cứu tương lai để hồn chỉnh quy định tích luỹ thêm hiểu biết phương pháp vận dụng vào cơng trình Việt Nam Chương I TONG QUAN VE UNG DUNG COC KHOAN NHOI, COC BARRETTE VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 1.1 PHAM VI ỨNG DỤNG Coc khoan nhồi đường kính lớn cọc barrett xét vẻ phương điện chịu tải trọng có điểm giống có sức chịu tải trọng lớn, thường từ 500 đến nhiều ngàn Cọc khoan nhồi đường kính lớn thực tế thường biểu có đường kính từ 1,0 m trở lên Cọc barrett thường có chiều đầy từ 1,0 mét trở lên chiều rộng thường từ 1,5 m trở lên Chiều đài hình dạng cọc phụ thuộc vào điều kiện địa chất kết cấu cơng trình bên khả năng, trình độ cơng nghệ thi cơng Trong năm gần đây, cơng trình cao tầng Hà Nội thường sử dụng cọc khoan nhỏi đường kính từ 1,0 + 1,4 m cọc barrette có kích thước 0,8 x 2,8 m, chiều dài từ 38 + 48 m Tại số cơng trình đặc biệt sử dụng cọc có kích thước tiết diện chiều dai lớn hơn: xây dựng móng cầu Việt Tn, đơn vị thi công sử dụng máy khoan vận hành ngược TRC-!5 khoan tạo lỗ xuyên qua tầng đá gnai phong hoá để thi cơng cọc khoan nhồi đường kímh d = 1420 mm, với độ sâu 40 m; Tại công trình cầu dây văng Mỹ “Thuận sử dụng cọc khoan nhỏi đường kính tới 2,4 m có độ sâu 90 đến 100 m để thi cơng móng hai trụ tháp Tuy nhiên, xét cách toàn diện theo quan điểm tối ưu kinh tế cọc khoan nhồi nên có đường kính đến 2,5 m chiều dài đưới 100 m Cọc barrett có kích thước 2,0 x 3,0 m kinh tế Trong phạm vi nghiên cứu cọc chọn làm mục tiêu nghiên cứu 1.2 TONG QUAN VE TINH HINH UNG DỤNG, PHAT TRIEN COC KHOAN NHỔI VÀ CỌC BARRETTE Ở HÀ NỘI 1.2.1 Một số cơng trình nghiên cứu, cơng thử nghiệm cọc khoan nhồi Hà Nội Ngay từ năm 80 kỷ trước nhiều nhà khoa học Việt Nam tiến hành thực nghiệm việc thi công cọc khoan nhồi Công việc thi công thử nghiệm thực thiết bị không chuyên dùng, công tác tạo lỗ cọc thực mũi khoan guồng xoắn của máy khoan thăm dò địa chất YILB 50A Liên Xô chế tạo Đường kính lỗ khoan thường sử dụng 400 mm Các hố khoan giữ ổn định thành vách dung dịch sét thường dùng công tác khoan thăm dị Các cơng đoạn thị cơng hạ lồng thép, đổ bê tông theo phương pháp vữa đâng thực quy trình thí cơng cọc khoan nhồi Sau số thử nghiệm ban đầu đánh giá thành cơng, quy trình thi cơng áp dụng để thi cơng cọc móng cơng trình Trung tâm Thơng tin khoa học phố Lý Thường Kiệt vài cơng trình khác Trong cơng trình thử nghiệm phải thi cơng điều kiện kỹ thuật bị hạn chế, thiếu phương tiện kiểm tra thiết bị khơng chun dùng nên tốc độ thí cơng chậm, chất lượng thi cơng nói chung khả chịu tải cọc không dam bảo Mặc dù kết thu chưa đủ thuyết phục để áp xuất rút từ thử nghiệm giúp lĩnh vực xây dựng móng có học quý báu nhanh chóng tiếp nhận ứng dụng cơng nghệ thi cơng cọc khoan dụng vào thực tế sản người công tác để vài năm sau nhồi (với thiết bị chuyên dụng nước ngoài) vào việc xây dựng móng cơng trình cao tầng Hà Nội 1.2.2 Tình hình ứng dụng cọc khoan nhơi coc barrette xây dựng móng nha cao tang Ha Noi Đến đầu thập niên 90 ky trước, với tăng trưởng mạnh mẽ lĩnh vực xây dựng, việc thiết kế, thi công cọc khoan nhồi áp dụng để xây dựng móng cơng trình Hà Nội Từ đến cọc khoan nhồi cọc barret trở thành giải pháp móng chủ yếu để xây dựng cơng trình cao tầng tai thành phố lớn, đặc biệt Thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội Có thể kể mệt số mốc đánh dấu bước phát triển công nghệ thi công cọc khoan nhồi cọc barett Hà Nội sau: - Cơng trình ứng dụng cọc khoan nhồi Hà Nội nhà Trung tâm Thương mại Quốc tế (CTT) xây dựng 17 Ngô Quyền Do đặc điểm công trình xây dựng khu vực chật hẹp, liền kể với nhiều cơng trình cũ nên tác giả thiết kế tựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi Tồn móng gồm 68 cọc đường kính 1200 mm cọc đường kính 800 mm Chiều sâu cọc 45 m kể từ đáy đài 50 m kể từ mặt đất thiên nhiên Tải trọng thiết kế cọc 540 Kết thử tải trọng tĩnh cọc theo hai chu kỳ tới 100% 150% tải trọng thiết kết luận cọc làm việc an toàn với tải trọng thiết kế - Sau cơng trình CIT, cọc khoan nhồi nhanh chóng sử dụng để xây dựng hàng loạt cơng trình cao tầng Hà Nội: Cơng trình Hanoi Central Hotel- 44 Lý Thường Kiệt sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1000 mm, chiều sâu mũi cọc 36 m, khả chịu tải tính tốn 300 tấn; Cơng trình SAS Royal Hotel Hanoi- Hồ Bẩy Mẫu: Hai loại cọc đường kính 800 1200 mm với sức chịu tải thiết kế tương ứng 185 385 thiết kế dài 42-43 m, mũi cọc chôn sâu vào lớp cuội sỏi đẩy m; Công trình Sakura Plaza Hotel - Đường Lê Duẩn: Hai cọc đường kính 800 1200 mm thi công tới độ sâu 40,2 m; mũi cọc đặt lớp cát chat - Tới cuối năm 90 móng hàng loạt cơng trình Hà Nội xây đựng cọc khoan nhỏi Tới đây, công nghệ thi công cọc khoan nhồi trở thành phổ biến, khơng nhà thầu nước ngồi mà số nhà thầu Việt Nam có đủ thiết bị lực để thi cơng cọc khoan nhồi đường kính lớn, có sức chịu tải từ vài trăm đến xấp xỉ ngàn - Phải đến năm 1995, 1996 cọc barrette ứng dụng lần Hà Nội Tai cong trinh cao 15 tang Rose Garden Apartment - Số Phố Ngọc Khánh cọc barrette có kích thước 600 x 3000 mm sâu 36 m thi công nối tiếp tạo thành tường vay chan đất phục vụ cho việc thi cơng đài móng tầng hầm; Một số cọc khác có kích thước §00 x 3000 mm sâu 36 m sử dụng để làm cọc móng tồ nhà Tại tồ nhà Vietcombank - số 198 Trân Quang Khải cọc barrette có kích thước 800 x 2800 mm, sâu 55 m thi cơng để làm móng cho cơng trình; Một số cọc khác có chiều sâu nhỏ sử dụng làm tường vây cho tầng hầm Hai số cọc móng thử tải hộp tải trọng Osterberg Từ đầu năm 2000 đến nhu cầu thiết kế, thi cơng cọc khoan nhồi đường kính lớn cọc barrette cho móng cơng trình cao tầng Hà Nội ngày lớn Cho đến có hàng chục cơng trình sử dụng cọc khoan nhồi đường kính từ 1200 + 1500 mm cọc barrette có tiết điện > 2m”, mũi cọc đặt sâu vào lớp cuội sỏi từ | + m, khả chịu tải dự tính từ 800 + 2000 tấn: Cơng trình nhà tiêu chuẩn cao kết hợp dịch vụ văn phòng 27 Láng Hạ, Tổ hợp nhà tiêu chuẩn cao 25 Láng Hạ, khách sạn Hồn Kiếm, Cơng ty thương mại dịch vụ văn phong 114 Mai Hắc Đế, Trung tâm giao dịch công nghệ thông tin thành phố K1 Hào Nam 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SÚC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỔI VÀ CỌC BARRETTE 1.3.1 Nhóm tính tốn lý thuyết “Trong tính tốn sức chịu tải cọc, cách tổng quát người ta phân khả chịu tâi cọc hai thành phần sức chống mũi cọc ma sát thành bên Các tính tốn tiến hành mức tới hạn thường gọi “phá hoại” với công thức: R,=Q+Q, Trong đó: R,; Sức chịu tải tới hạn cọc Qs : Sức chịu tải tới hạn ma sát bên cọc Q: Sức chống mũi cọc tới hạn Sức chịu tải tính tốn xác định từ sức chịu tải tới hạn chia cho hệ số an tồn Bài tốn lý thuyết tính tốn thành phần sức chịu tải nghiên cứu Xuyên sâu mũi nhọn môi trường bán vô hạn Điều nhiều tác giả nghiên cứu đến kết luận khả chống mũi xuyên phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố: hình đáng kích thước mũi cọc, độ sâu xuyên, đặc tính sức kháng cắt kháng nén mơi trường Bài tốn dự tính khả chịu tải cọc vào cụ thể tính tốn giá trị đơn vị lực chống mũi cọc ma sát thành bên Các giá trị xác định từ phương pháp thí nghiệm khảo sát đất nẻn khác nhau: Thí nghiệm phịng, thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT), xuyên tiêu chuẩn (SPT), nén ngang hố khoan Cũng thế, từ đặc trưng phương pháp thí nghiệm khác cho giá trị sức chịu tải tính theo lý thuyết phân tán với mức độ tin cậy khác 1.3.1.1 Tính tốn sức chịu ti cọc vào kết thí nghiệm phịng Khi dự tính sức chịu tải cọc dựa vào kết thí nghiệm phịng, sức kháng đơn vị lực mũi ma sát thành bên đại lượng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đặc trưng (lực dính, góc nội ma sát ), trạng thái cuả đất hệ số khả chịu tải hàm số góc nội ma sắt, vật liệu thân cọc, phương pháp hạ cọc thời gian nghỉ Ngoài vấn đề liên quan đến khả lấy mẫu nguyên dạng việc cung cấp số liệu thí nghiệm phịng, phương pháp cịn vấp phải khó khăn đặc biệt liên quan đến sức chống mũi cọc Vì Vậy, kết tính tốn khả chịu tải cọc dựa vào thí nghiệm phịng có độ xác khơng sử dụng 1.3.1.2 Tính tốn sức chịu tải cọc dựa kết thí nghiệm kết hợp giá trị kinh nghiệm Ở Việt Nam, theo kinh nghiệm Nga sử dụng phương pháp đự tính sức chíu tải cọc theo bước sau: Dựa vào kết thí nghiệm xác định thành phần hạt tính chất lý đất phịng thí nghiệm để phân loại đất đánh giá trạng thái lớp đất nên Trên sở phân loại đất, trạng thái đất độ sâu lớp đất người ta ấn định (theo kinh nghiệm) giá trị đơn vị sức kháng mũi ma sát thành bên Trong quy phạm Nga (SNiP 2.02.03- 85) tiêu chuẩn ngành Việt Nam TCN-21-86) cho sẵn giá trị sức kháng mũi đơn vị ma sát thành bên đơn vị để từ dự tính khả chịu tải chung cọc Mặc dù phương pháp tính tốn dễ tiếp cận với điều kiện thực tế theo cách này, giá trị sức 10 phat tir sur kháng mũi ma sát thành ấn định sin mang tinh 4p đặt, xuất sử dụng để phân loại đất đơn giản Vì vậy, phương pháp dự tính sức chịu tải lựa chọn chiều dài cọc bước thiết kế sơ 1.3.1.3 Tính tốn sức chịu tải cọc dựa kết thí nghiệm xuyên tĩnh trường cọc Xuyên nh (CPT) thiết bị hữu ích dùng để xác định sức chịu tải đất sức Các kết thí nghiệm xuyên cung cấp dạng biểu đồ quan hệ kháng mũi q, - độ sâu Giá trị sức kháng mũi đơn vị tới hạn cọc q, tính từ giá trị trung bình |, q, khoảng giới hạn mũi cọc đoạn Ì, l; Các giá trị l, tác giả đưa nghiên cứu khác (Van derWeer: 3,5d 1,0d; Begmann: + 20d + 3,5d Với d đường kính cọc) tính từ Giá trị ma sát đơn vị f, xác định theo phương pháp trực tiếp sức kháng xuyên q Các giá trị q, vàf, nhiều tác giả dé nghị trị giới hạn khác “Trên lớn, sở nghiên cứu hàng loạt kết thí nghiệm cọc khoan nhồi đường kính q, cho Gwizdala(1984 ) kiến nghị sử dụng hệ số n, n, tương ứng với giá trị loại đất khác hệ Trong tiêu chuẩn Nga SNIP2 02.03.85; Pháp DTU 13.1 quy định số chuyển đổi tỷ mỹ để tính tốn cọc Dự tính sức chịu tải cọc từ kết xuyên tiện hữu ích Trong nên đất mà việc đo lực xun tĩnh dụng cụ tốt cho việc tính tốn pháp ứng dụng từ nhiều năm Việt tĩnh đánh giá phương kháng mũi xuyên thực móng sâu thực tế phương Nam 1.3.1.4, Tinh toán sức chịu tải cọc dựa kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT “Trong nhiều trường hợp, kết xuyên tiêu chuan (SPT) Ny 14 số liệu sa theo trường, Có thể sử dụng kết thí nghiệm để xác định góc nội ma sát định kiến nghị Kisihida (1967); Ma sát đơn vị thành bên (f,) cọc xác cho trường theo đề nghị Decourt (1982) cho loại đất Gwizdala (1984) hợp cơng cọc khoan nhồi đất cát có khơng sử dụng dung dịch betonit Trong nhiều năm thập kỷ 90, từ cọc khoan nhồi ứng dụng nhiều chịu tải cơng trình xây dựng nhà cao tầng Việt Nam, phương pháp tính tốn sức il
Ngày đăng: 18/09/2023, 19:35
Xem thêm:
