Đánh giá khả năng chịu lực của cọc trong công trình xây dựng trên sườn dốc tại khu vực quy nhơn, bình định (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN QUANG THIỀU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỌC TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN SƯỜN DỐC TẠI KHU VỰC QUY NHƠN, BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Hà Nội _ 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN QUANG THIỀU KHÓA: 2021 - 2023 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỌC TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN SƯỜN DỐC TẠI KHU VỰC QUY NHƠN, BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580201 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 _ 2023 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội Trong q trình làm khóa luận tốt nghiệp tơi nhận nhiều giúp đỡ để hoàn tất luận văn Trước tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành PGS.TS Trần Thượng Bình tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho suốt q trình thực nghiên cứu hồn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giảng viên Bộ mơn Địa kỹ thuật Cơng trình ngầm, Khoa Xây dựng, Khoa Sau đại học, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, người tạo điều kiện, truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt thời gian học tập trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Sau xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, bạn đồng nghiệp động viên, giúp đỡ trình làm luận văn Vì thời gian thực luận văn trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp Cuối cùng, tơi kính chúc q Thầy/Cơ/Anh/Chị thật nhiều sức khỏe tràn đầy nhiệt huyết để gắn bó, đóng góp phát triển với ngành, nghề Xây dựng tương lai Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2023 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Quang Thiều LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập tơi Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Quang Thiều MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học của đề tài * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SƯỜN DỐC VÀ ỔN ĐỊNH CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN SƯỜN DỐC 1.1 Sườn dốc 1.1.1 Khái niệm phân loại sườn dốc 1.1.2 Cơng trình sườn dốc giải pháp móng cho cơng trình 1.1.3 Mất ổn định sườn dốc 1.2 Cọc và móng cọc cơng trình sườn dớc 1.2.1 Khái niệm phân loại cọc 1.2.2 Móng cọc cơng trình sườn dốc 10 1.3 Thực trạng mất ổn định của cơng trình sườn dớc 25 1.3.1 Thực trạng sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định 25 1.3.2 Thực trạng công trình sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định 27 1.4 Các vấn đề phương pháp tính toán cọc phổ biến 29 1.4.1 Mô hình Winkler 29 1.4.2 Mơ hình liên tục đàn hồi 29 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỌC 32 2.1 Cơ sở lý thuyết đánh giá sức chịu tải của cọc 32 2.1.1 Sức chịu tải cọc theo phương đứng 32 2.1.2 Sức chịu tải cọc theo phương ngang 37 2.2 Cơ sở lý thuyết đánh giá mất ổn định của khối trượt sườn dốc lên cọc 41 2.2.1 Trượt mặt phẳng 41 2.2.2 Trượt mặt cong 44 2.3 Mơ hình sớ áp dụng cho mặt trượt bất kì 49 2.3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp 49 2.3.2 Nội dung phần mềm Plaxis 50 CHƯƠNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỌC TRONG MĨNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CỌC CHO CƠNG TRÌNH TRÊN SƯỜN DỐC TẠI QUY NHƠN, BÌNH ĐỊNH 55 3.1 Điều kiện tự nhiên 55 3.1.1 Điều kiện khí hậu 55 3.1.2 Địa hình địa mạo 56 3.1.3 Cấu tạo địa chất 59 3.1.4 Đặc điểm cấu trúc địa chất sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định 60 3.2 Đặc điểm mất ổn định sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định 63 3.2.1 Ảnh hưởng yếu tố khí hậu 63 3.2.2 Ảnh hưởng hoạt động khai thác tài ngun xây dựng cơng trình 66 3.2.3 Đặc điểm ổn định khối trượt lực tác dụng khối trượt lên cọc 66 3.3 Ví dụ tính toán thiết kế cọc móng cơng trình sườn dớc Quy Nhơn, Bình Định 68 3.3.1 Mô tả tổng thể dự án khách sạn MONACO 68 3.3.2 Tính tốn cọc 70 3.3.3 Tính tốn kiểm tra cọc chịu tải ngang 78 3.4 Đánh giá kết tính tốn 88 3.4.1 Thí nghiệm trường 88 3.4.2 Kết thí nghiệm trường 90 3.5 Giải pháp cọc khoan nhồi mini 91 3.5.1 Cơ sở lựa chọn cọc 91 3.5.2 Cấu tạo cọc quy trình thi công 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 * Kết luận: 98 * Kiến nghị: 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ DD & CN Dân dụng công nghiệp TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam BTCT Bê tông cốt thép SCT Sức chịu tải PTN Phịng thí nghiệm BXD Bộ Xây Dựng DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Sớ hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Tên hình Các cơng trình đơn lẻ sườn dốc Các cơng trình nhà nghỉ, khách sạn, khu đô thị, quần thể kiến trúc sườn dốc Hình 1.3 Các giải pháp móng nơng giật cấp theo địa hình Hình 1.4 Các giải pháp móng cọc địa hình sườn dốc Hình 1.5 Các loại chuyển động đất sườn dốc Hình 1.6 Sơ đồ tải trọng móng cọc đài thấp Hình 1.7 Hệ lực đường cong biến dạng cọc Hình 1.8 Áp lực bị động khả chịu lực Hình 1.9 Các mặt phá hoại giả thiết quanh cọc tác dụng tải trọng bên Hình 1.10 Ứng xử nhóm cọc (vùng chập ứng suất) Hình 1.11 Ảnh hưởng quy cách Hình 1.12 Biều đồ ứng suất, vùng ứng suất quanh cọc Hình 1.13 Quan hệ chuyển vị - tải trọng Hình 1.14 Dịch chuyển đất Hình 1.15 Cơ chế tương tác cọc đất có tải trọng động đất Hình 1.16 Ảnh chụp sườn dốc Nhơn Hải, TP Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định Hình 1.17 Đất đá sườn dốc Nhơn Hải, TP Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định Hình 1.18 Sạt lở đất, đá lăn mùa mưa khơng có biện pháp ổn định Hình 1.19 Mơ hình cọc chịu chuyển động đất theo phương ngang Hình 1.20 Cọc điều kiện sườn dốc không ổn định Hình 2.1 Sức chịu tải cọc theo đất Hình 2.2 Sức chịu tải cọc chống Hình 2.3 Sơ đồ ngun tắc thí nghiệm cọc chịu lực ngang Hình 2.4 Mơ hình phân tích đàn hồi Poulos cho cọc chịu tải trọng ngang Hình 2.5 Sườn dốc vơ hạn song song mặt dốc Hình 2.6 Sườn dốc vơ hạn với dịng chảy song song mặt dốc Hình 2.7 Chia lát cho sườn dốc Hình 2.8 Các lực tác động lên làt chia Hình 2.9 Mơ hình tính tốn phần mềm Plaxis Hình 2.10 Mơ hình cọc đơn chịu tải trọng Hình 2.11 Phần mềm Plaxis 3D Hình 2.12 Phân tích tốn hố đào Plaxis 2D Hình 2.13 Phân tích ổn định phần mềm Plaxis Hình 3.1 Vị trí địa lý mơ quy hoạch thành phố Quy Nhơn Hình 3.2 Ảnh chụp địa hình Quy Nhơn, Bình Định Hình 3.3 Vỏ phong hóa lỏi đá granit Quy Nhơn, Bình Định Hình 3.4 Mặt cắt địa chất khảo sát hố khoan Nhơn Hải - Quy Nhơn, Bình Định Hình 3.5 Cơng trình bị tụt xói lở sườn dốc Hình 3.6 Sạt lở đất đá sườn dốc mưa lũ Hình 3.7 Đá trượt, đổ chấn động động đất Hình 3.8 Cơng trình tính tốn Hình 3.9 Mặt cắt địa hình cơng trình Hình 3.10 Mặt cắt chi tiết cọc Hình 3.11 Vị trí cọc Hình 3.12 Phản lực cọc Hình 3.13 Mơ hình chuyển vị cọc đơn Hình 3.14 Biểu đồ tương tác kiểm tra lực tới hạn cọc đơn Hình 3.15 Sơ đồ tính cọc Hình 3.16 Mặt cơng trình Hình 3.17 Kết đo ảnh điện địa tầng khu vực xây dựng Hình 3.18 Mặt cắt ngang địa chất tính tốn Hình 3.19 Ảnh thí nghiệm cọc TPA 01 Hình 3.20 Chi tiết cấu tạo cọc khoan nhồi mini cải tiến Hình 3.21 Sơ đồ thi cơng cọc khoan nhồi mini Hình 3.22 Ống vách thành cọc hố khoan thi công Hình 3.23 Mũi khoan thi cơng cọc khoan nhồi mini đường kính 250mm Hình 3.24 Thiết bị thi cơng cọc khoan nhồi mini DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu Tên bảng, biểu Bảng 2.1 Hệ số tỷ lệ k theo công thức Bảng 2.1 Hệ số giảm cường độ Ks đá Bảng 3.1 Địa tầng khảo sát Bảng 3.2 Bảng tính hệ số Cz Bảng 3.3 Thơng số lớp đất tính tốn Bảng 3.4 Bảng thí nghiệm đẩy ngang cọc Bảng 3.5 Bảng thí nghiệm đẩy ngang cọc Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết thí nghiệm cọc TPA 01 1 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Đang có nhiều dự án cơng trình dân dụng thiết kế địa hình sườn dốc Móng cọc kết cấu sử dụng phổ biến cơng trình xây dựng để giữ ổn định cho sườn dốc Tại khu vực Quy Nhơn, Bình Định có tiềm phát triển du lịch nhiều cơng trình xây dựng để phục vụ phát triển du lịch, nghỉ dưỡng Đặc trưng cơng trình sườn núi, có địa hình phức tạp, hàng năm đến mùa mưa có nhiều cố cơng trình sạt lở, hư hỏng xảy Do việc lựa chọn, tính tốn cường độ ổn định cọc địa hình sườn dốc phải kể đến lực nén, uốn, cắt đồng thời độ dốc địa hình ổn định trượt, lăn, đổ,… đất đá Nhưng nhiều kỹ sư thiết kế tính tốn móng cho cơng trình thường khơng kể đến, bỏ qua cách thức tính chưa phù hợp dẫn đến cố nghiêm trọng cọc Đề tài đặt vấn đề tìm hiểu nguyên nhân gây ổn định sườn dốc Quy Nhơn, bình Định phương pháp tính tốn lý thuyết, sử dụng mơ hình tính máy tính mơ tả tác dụng học để khảo sát làm việc mơ hình cọc đơn chịu ảnh hưởng tác động gây tải trọng đồng thời, đề xuất giải pháp sử dụng cọc khoan nhồi mini Trước tình hình đó, luận văn “Đánh giá khả chịu lực cọc cơng trình xây dựng sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định.” thực nhằm nghiên cứu thực trạng đề xuất số giải pháp hoàn thiện với mục tiêu đánh giá hơn, tăng cường hiệu chất lượng cơng trình Việt Nam * Mục đích nghiên cứu - Làm sáng tỏ đặc điểm hình thành áp lực ngang khối đất lên cọc, làm sở cho việc đánh giá khả chịu lực cọc sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định - Đề xuất sử dụng cọc khoan nhồi mini áp dụng cho cơng trình sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định 2 * Đới tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Khả chịu lực cọc bê tông cốt thép cơng trình xây dựng sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định - Phạm vị nghiên cứu: Cọc đơn khoan nhồi bê tông cốt thép thẳng đứng sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định * Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp phân tích khảo sát mơ hình * Ý nghĩa khoa học của đề tài - Làm rõ khả chịu lực sử dụng cọc cơng trình sườn dốc nói chung khu vực Quy Nhơn Bình Định, đưa nhìn tổng qt phương pháp tính tốn chịu lực cọc định hướng sử dụng phương pháp tính tốn hợp lý phục vụ cho thiết kế - Kết nghiên cứu đề tài luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo nghiên cứu khu vực Quy Nhơn, tỉnh Bình Định * Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Danh mục tài liệu tham khảo nội dung Luận văn gồm có chương :  Chương 1: Tổng quan sườn dốc ổn định cơng trình xây dựng sườn dốc  Chương 2: Cơ sở lý thuyết nghiên cứu đánh giá khả chịu lực cọc  Chương 3: Khả chịu lực cọc móng đề xuất giải pháp cọc cho cơng trình sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định Edited with the trial version of Foxit Advanced PDF Editor To remove this notice, visit: www.foxitsoftware.com/shopping THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.1 - Nhà F - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 - Nguyễn Trãi - Thanh Xuân Hà Nội Email: huongdtl@hau.edu.vn ĐT: 0243.8545.649 TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận: Từ kết nghiên cứu tổng quan đề tài, kết đánh giá ổn định sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định sở lý thuyết ổn định sườn dốc, sức chịu tải cọc, lý thuyết phương pháp mơ hình số Nghiên cứu rút kết sau: - Sức chịu tải cọc sườn dốc bao gồm sức chịu tải theo phương đứng phương ngang cọc đất Có thể xác định phương pháp thí nghiệm tính tốn - Quy Nhơn, Bình Định nằm phần rìa khối nâng cổ KonTum, thành phần đặc trưng đá mắc-ma, đá biến chất cổ, gặp đá trầm tích sườn dốc - Vỏ phong hóa phát triển đá sườn dốc đa dạng, đặc biệt chủ ý tượng phong hóa lỏi đá granit Đây nguyên nhân gây ổn định sườn dốc Quy Nhơn, Bình Định - Ở địa hình sườn dốc chiếm phần lớn diện tích Bình Định đặc biệt vùng có tiềm phát triền du lịch Do ổn định sườn dốc Quy nhơn Bình Định đa dạng phức tạp mặt trượt không định trước Độ dốc, độ cao sườn dốc; cấu tạo đất đá địa chất yếu tố gây ảnh hưởng đến khả chịu lực cọc - Do tính đa dạng phức tạp ổn định sườn dốc đặc điểm vỏ phong hóa sườn dốc mà việc khảo sát thiết kế móng, đặc biệt móng cọc cho cơng trình sườn dốc vấn đề phức tạp - Do đặc điểm tính phức tạp mặt trượt khơng định trước nên hợp lý sử dụng phương pháp mơ hình với cơng cụ Plaxis để tính tốn cọc, kết tính tốn kết thí nghiệm cho thấy chuyển vị thí nghiệm tính tốn sai khác nhiều - Với kết tính tốn kiểm chứng thí nghiệm cho thấy giới hạn chuyển vị ngang cho phép kết cấu bê tơng cốt thép, lực ngang tác dụng lên cọc có phương chủ yếu phương theo hướng dốc có giá trị khơng nhiều 99 - Cơng trình sườn dốc nói chung Quy Nhơn, Bình Định nói riêng việc thi cơng móng cọc cọc BTCT đúc sẵn khó khăn khị hạ cọc vào Với cọc khoan nhồi có kích thước lớn khơng phù hợp Do giải pháp cọc khoan nhồi mini hợp lý * Kiến nghị: - Việc xác định lực tác dụng khối đất lên đầu cọc dựa vào đặc điểm ổn định khối trượt Đó vấn đề vơ phức tạp cần có nghiên cứu chi tiết vấn đề - Để đảm bảo phát huy cọc móng cọc cơng trình cần có nghiên cứu làm việc cọc nhóm cọc - Do thời gian nghiên cứu hạn hẹp nên khuôn khổ phạm vi nghiên cứu, toán tải trọng động toán lớn cần nghiên cứu Cần có nghiên cứu ổm định khối đất chịu động đất, ổn định cọc chịu động đất - Với ưu điểm cọc khoan nhồi mini, tùy vào mức độ quy mô tải trọng cơng trình áp dụng cọc mini đường kính lớn đường kính nhỏ sườn dốc khu vực Quy Nhơn, Bình Định Kiến nghị áp dụng cho cơng trình nhỏ lẻ cơng trình thi cơng nhằm mục đích khơng làm phá vỡ cảnh quan Có thể áp dụng giải pháp kết hợp móng cọc khoan nhồi mini móng nơng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Châu Ngọc Ẩn (2005), Nền móng, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Anh Dân (2014), Tính tốn cọc chịu tải trọng ngang làm việc đồng thời với đất, Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2014 Nguyễn Tiến Dũng (2016), Nghiên cứu phương pháp tính tốn cọc chịu tải ngang, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Nguyễn Bá Kế (2008), Kỹ thuật móng cơng trình vùng đồi dốc, NXB Xây dựng Nguyễn Bá Kế (2009), Một số vấn đề kỹ thuật móng cơng trình vùng đất đồi dốc, Hội Cơ học đất Địa kỹ thuật cơng trình Việt Nam Vũ Minh Ngọc, Phạm Văn Thuyết (2019), Xác định độ cứng lị xo cọc thiết kế hệ móng cọc đài thấp theo mơ hình WINKLER, Tạp chí Khoa học Công nghệ Lâm nghiệp số – 2019 Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái (2006), Móng cọc – phân tích thiết kế, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Quảng (1996), Nền móng công trình dân dụng – công nghiệp, NXB Xây dựng, Hà nội QC 06:2022 Số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng 10 Ngô Quốc Trinh (2014), Nghiên cứu làm việc cọc chịu tải trọng ngang tải trọng động đất, tr.18-34 11 TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 12 TCVN 5574:2018 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế 13 TCXD 88:1982 Cọc – Phương pháp thử nghiệm trường 14 TNHH H.2 (2020), Báo cáo kết khảo sát địa chất công trình dự án: Khu du lịch Hải Giang MERRY LAND 15 Trung tâm Thí nghiệm móng Kiểm định chất lượng cơng trình LASXD (2020), Báo cáo kết Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi 16 Wikipedia.org.vn: Rìa lục địa Tiếng Anh: 17 ASTM D3966-07: Standard Test Methods For Deep Foundations Under Lateral Load 18 American Petroleum Institute (API-RP2A-WSD):Recommended Practice for Planning, Designing andConstructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design-21st Edition, USA, 2000.ISO 834:1975 Fire resistance tests - Elements of building construction 19 AE CHUNG, PH.D; ANAND PATIL, E.I.; HENRYBOLLMANN, P.E, FB 2011 Multipier–API soil modelvalidation, Bridge Software Institute (BSI) 20 Google.com: Maps, Báo 21 Meteorologiaenred.com: Slopes 22 Plaxis software manuals for 3D 23 Poulos, H.G (1971a), Behavior of laterally loaded piles: Part I – Single piles, ASCE Journal of the Soil Mechanics of the Foundation Division, 97 (SM5) 24 Shamsher Prakash – Hari D.Sharma (1999), Pile of Foundarions in engineering practice, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội