Giới thiệu chung
Hiện nay, cọc bê tông đang dần thay thế cọc gỗ và các phương pháp xử lý nền móng khác nhờ vào khả năng đảm bảo chất lượng công trình và tiết kiệm chi phí thi công Việc sử dụng cọc bê tông không chỉ giúp giảm chi phí do tiết kiệm thời gian và công sức, mà còn đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của nền móng so với cọc gỗ Chi phí của cọc bê tông có thể thay đổi tùy thuộc vào tải thiết kế, kích thước và chiều dài yêu cầu, giúp tối ưu hóa tải trọng công suất cần thiết mà không gây lãng phí vật liệu.
Hình 1.1a Phương án cọc tre truyền thống
Cọc bê tông cốt thép được ưa chuộng trong các công trình dân dụng và công nghiệp nhờ vào độ bền cao và khả năng chịu tải trọng lớn từ các công trình truyền xuống.
Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn là vật liệu thiết yếu cho các ngôi nhà lớn, nhà nhiều tầng và công trình công nghiệp với tải trọng lớn Chúng có khả năng chống lại sự xâm thực của hóa chất hòa tan trong nước dưới nền, đồng thời là loại cọc phổ biến nhất trong các móng sâu nhờ khả năng chịu lực ngang vượt trội.
Độ lún của cọc bê tông cốt thép đúc sẵn rất nhỏ, gần như không đáng kể, do đó không gây biến dạng cho công trình và không ảnh hưởng đến các công trình lân cận Vì vậy, tại ĐH Kinh tế TP.HCM, bạn có thể sử dụng loại cọc này cho các dự án trong nội thành, ngay cả trong khu vực có mật độ xây dựng dày đặc mà không gặp phải vấn đề gì.
Hình 1.1b Phương án cọc BTCT
Việc sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn trong thi công móng không chỉ giúp hạ giá thành mà còn tiết kiệm chi phí đáng kể Nhà thầu có thể thi công nhanh chóng, đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình, đồng thời ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố thời tiết, cho phép cọc bê tông cốt thép đúc sẵn đáp ứng được yêu cầu của các dự án lớn.
Khi tải trọng công trình lớn và lớp đất gần bề mặt kém chất lượng, móng nông có thể gặp phải hiện tượng lún lệch lớn Để đảm bảo an toàn về sức chịu tải, kích thước móng cần phải rất lớn Nếu móng nông trên nền thiên nhiên không hiệu quả, việc gia cố nền có thể được xem xét Tuy nhiên, nếu phương pháp này không hiệu quả hoặc quá tốn kém, giải pháp sử dụng móng cọc trở thành lựa chọn hợp lý hơn.
Cọc bê tông cốt thép thường có mác từ 250 đến 350, với tiết diện nhỏ hơn 45x45cm, dẫn đến sức chịu tải không lớn Loại cọc nhỏ này là giải pháp tối ưu cho công trình có tải trọng nhẹ, nhưng khi tải trọng chân cột lớn, cần nhiều cọc trong một nhóm, khiến đài cọc trở nên lớn và khó bố trí trong công trình ngầm Quy cách cọc cần đáp ứng các yêu cầu như loại cọc, cấu tạo, chiều dài, cao độ mũi và đầu cọc, số lượng cọc, sức chịu tải từng cọc và tỷ lệ tương ứng.
% cọc cần thí nghiệm kiểm tra tại hiện trường; Lớp bảo vệ cốt thép cho cọc để chống ăn mòn do xâm thực.
Phương Pháp tính toán
Cọc bê tông cốt thép thường có dạng hình vuông Cạnh cọc thường gặp ở Việt ĐH Kinh tế Hcm
Nam hiện nay có chiều sâu từ 0,2 đến 0,4m, với chiều dài cọc thường nhỏ hơn 12m do chiều dài tối đa của một cây thép là 11,7m Bê tông sử dụng cho cọc có mác từ 250 đến 350, tương đương với cấp độ bền B20 đến B25 Khả năng chịu tải của cọc bê tông cốt thép thường được tính toán dựa trên công thức cụ thể.
Rb – cường độ chịu nén của bê tông
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc
Rs – cường độ chịu nén của thép
– hệ số uốn dọc Tra bảng 1.1
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc
Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc
Trong đ ó : b: Là cạnh cọc vuông d: Đường kính cọc tròn
Ltt : chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp đất yếu bên trên
1.2.1 Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn
1.2.1.1 Phương pháp tra bảng thống kê
Phương pháp này dựa trên quy phạm CHNΠ2.02.03.85 của Liên Xô
Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc ĐH Kinh tế Hcm
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc
Kat = 1,75 cho móng dưới cọc
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hông
Hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc được xác định là mR = 0,7 cho sét và mR = 1 cho cát Đối với đất bên hông, hệ số điều kiện làm việc mf có giá trị từ 0,9 đến 1 cho cọc, trong khi mf = 0,6 được áp dụng cho cọc khoan nhồi.
Qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc
Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc được ký hiệu là Li, u Đối với cọc được đặt trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời), quy phạm khuyến cáo nên áp dụng phương pháp nén tĩnh để xác định.
Df: độ chặt tương đối
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau
A,B - tra bảng γ ‘,γ - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B ĐH Kinh tế Hcm
1.2.1.2 Phương pháp tính theo cường độ
(1.8) Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3
1.2.2 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs
1.2.2.1 Sức chịu tải của mũi cọc (qp) a Theo phương pháp Terzaghi
(1.10) b Theo phương pháp Meyerhof c Theo TCVN 205-1998
1.2.3 Ph ươ ng pháp tính t ừ k ế t qu ả thí nghi ệ m xuyên độ ng (SPT)
Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống có đường kính 5,1cm và dài 45cm, được đóng bằng búa rơi tự do nặng 63,5kg từ độ cao 76cm Trong quá trình thử nghiệm, số búa được đếm cho mỗi 15cm ống lún trong đất (thực hiện 3 lần đếm), với 15cm đầu không tính Giá trị số búa cho 30cm sau sẽ được ghi nhận là N (búa), được xem là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956) ĐH Kinh tế Hcm
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi
N – số búa dưới mũi cọc
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc
Hệ số an toàn áp dụng cho công thức trên là 2,5 ÷3,0
1.2.4 Ph ươ ng pháp tính t ừ k ế t qu ả thí nghi ệ m xuyên t ĩ nh
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2 trong đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc qm = Kr.Rp
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc thường và Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi
Hệ số an toàn cho mũi cọc được lấy FS = 3
Khả năng ma sát xung quanh Được tính cho từng lớp i mà cọc xuyên qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong trường hợp này thay đổi khá lớn
Cọc bê tông α = (30 ÷40) cho sét từ yếu đến cứng α = 150 cho cát
Cọc khoan nhồi α = (15 ÷35) cho sét từ yếu đến cứng α = (80 ÷120) cho cát
Hệ số an toàn cho ma sát được lấy FS = 2
Phương pháp xác định khả năng chịu tải của cọc đơn thông qua thí nghiệm nén tĩnh là phương pháp chính xác nhất, mặc dù quy trình thực hiện phức tạp và đòi hỏi chi phí cao.
Quy định đòi hỏi số lượng cọc phải tiến hành công tác thử nén tĩnh (3 ÷5)% số lượng cọc thiết kế ĐH Kinh tế Hcm
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Q u theo thiết kế
Tương quan độ lún S theo lực nén P cho ta xác định giá trị phá hoại sức chịu tải cực hạn của cọc Q u
Trị số giới hạn Qu được xác định như sau:
Trong điều kiện đất tốt, giá trị Qu được xác định ngay trên đoạn cong rõ rệt của biểu đồ
Hình 1.2: Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S =f(P)
1 Đối với cọc chống; 2 Đối với cọc ma sát
Trong điều kiện đất yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thì giá trị Qu có thể được chọn tại độ lún 0,1 [ ]ghx SΔ=
Khi tải trọng của cọc vượt quá mức cho phép mà không thể đạt được giá trị tải trọng giới hạn xác định, phương pháp Davisson có thể được áp dụng để giải quyết vấn đề này.
Qu được xác định tại giao điểm của biểu đồ với đường thẳng S có phương trình biểu diễn
1.2.6 Ph ươ ng pháp xác đị nh t ừ thí nghi ệ m th ử độ ng
Công tác thử động được thực hiện khi thi công bằng búa đóng, với mục tiêu đảm bảo búa được chọn tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc.
Và thỏa điều kiện: ĐH Kinh tế Hcm
Wc – Trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc
Độ chối giả trong đất sét là hiện tượng xảy ra khi các màng nước bao quanh hạt đất bị phá hủy do tác động của búa đóng, dẫn đến sự yếu đi và phá hủy cấu trúc của đất Khi đóng búa nhanh, cọc dễ dàng xuống hơn và độ chối giả tăng lên Tuy nhiên, sau một thời gian ngưng, việc đóng tiếp cọc trở nên khó khăn hơn do khả năng phục hồi của đất sét.
Trong đất cát, việc đóng cọc nhanh chóng sẽ gặp khó khăn do ứng suất tại mũi cọc bị dồn nén, làm cho đất trở nên cứng và cản trở quá trình đóng cọc Để giải quyết vấn đề này, cần tạm dừng thời gian để cát dưới mũi cọc có thể giãn ra, từ đó giúp cọc dễ dàng được đóng xuống.
Để kiểm tra độ chối của cọc khi thực hiện thí nghiệm thử động tại Đại học Kinh tế TP.HCM, cần thời gian nghỉ là 3 ngày cho cát và từ 5 đến 7 ngày cho đất sét.
Để xác định sức chịu tải cực hạn của cọc, chúng ta lấy trung bình độ chối của 10 búa liên tiếp Công thức này giúp đưa ra kết quả chính xác hơn trong việc đánh giá khả năng chịu lực của cọc.
Phương pháp thi công cọc BTCT
Cọc hạ bằng búa (búa diezen, búa treo, búa hơi)
Cọc hạ bằng máy ép
Cọc hạ bằng phương pháp xoắn (còn gọi là cọc xoắn) thường là cọc thép hoặc cọc có đầu xoắn bằng thép
Cọc hạ bằng phương pháp xói nước
Cọc hạ bằng máy chấn động
1.3.1 Cọc hạ bằng búa (búa rung , búa hơi, búa diezen )
Búa rung là một thiết bị đa năng, hoạt động khác biệt so với búa hơi Thay vì sử dụng mũ cọc, búa rung sử dụng kẹp để kết nối với cọc Thiết bị này thường đạt tần số rung từ 15 đến 30 Hz (900 đến 1800 vòng/phút), với moment lệch tâm từ 0,25 đến 1,13 kNm và năng lượng từ 50 đến 120 kW Búa rung chủ yếu phù hợp cho cọc thép dạng bản.
Búa này được đẩy lên bằng năng lượng hơi chiều cao rơi búa H là cố định
1.3.1.3 Búa diezen đơn động và song động
Búa này hoạt động nhờ năng lượng từ quá trình đốt cháy diezen, với chiều cao rơi búa H thay đổi tùy thuộc vào sức kháng của đất Tuy nhiên, nhược điểm của búa này là phát ra tiếng nổ lớn do quá trình đốt cháy diezen, đồng thời khí thải từ diezen gây ô nhiễm môi trường.
1.3.2 Chọn sơ bộ búa đóng cọc
Khi chọn búa đóng cọc, cần lựa chọn loại búa phù hợp để dễ dàng đóng mà không gây hư hại cho cọc Búa nhẹ nhất có trọng lượng khoảng 0,9 kN và năng lượng biểu kiến là 1,4 kN, trong khi búa nặng nhất có trọng lượng lên đến 1500 kN và năng lượng biểu kiến tương ứng.
Cách chọn búa sơ bộ:
Tại độ sâu thiết kế mũi cọc, độ chối hợp lý là e = 3,8 ÷ 8 mm Số nhát đập cần thiết để cọc đi được 250 mm là N250 = 250/e, tương ứng với 31 ÷ 66 nhát Đối với chiều sâu 1m, số nhát đập là N1000 = 125 ÷ 260 nhát Năng lượng hữu hiệu của búa cần được chọn lựa phù hợp.
Pu – sức kháng cực hạn của đất lên cọc ở độ sâu thiết kế
Năng lượng (biểu kiến) của búa là:
Trong đó: r – phần trăm năng lượng hữu ích mà đầu cọc nhận được tạm lấy r = 75%
1.2.3 Cọc hạ bằng máy ép
Nguyên lý ép cọc tương tự như thí nghiệm xuyên tĩnh và nén tĩnh, trong đó sử dụng kích để đẩy cọc xuống với một tốc độ nhất định Đối trọng trong quá trình ép cọc thường là các khối bê tông Để cọc được ép xuống độ sâu thiết kế, lực ép (lực bán tĩnh) cần phải vượt qua sức kháng cực hạn của đất tác động lên cọc, tức là điều kiện cần thiết là Pépcọc ≥ Pu, trong đó Pu là sức chịu tải cực hạn của cọc theo nền đất.
Trong môi trường đất dính, kích thước của cọc có thể nhỏ hơn do quá trình ép gây xáo trộn và giảm sức chịu tải của đất sét, nhưng sau một thời gian, cọc sẽ phục hồi sức chịu tải Ngược lại, trong đất cát, kích thước cọc có thể lớn hơn nhiều so với tính toán ban đầu.
1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình thi công cọc đến sức chịu tải của cọc
Khi thi công cọc, đất sét S bị xáo trộn, dẫn đến sự giảm sút tạm thời sức kháng cắt không thoát nước của đất sét Sau một thời gian dài cọc nghỉ, áp lực nước lỗ rỗng dư sẽ dần tiêu tán, giúp sức kháng cắt của đất sét phục hồi một phần hoặc toàn bộ Đối với cọc nhồi, việc giữ thành cọc bằng dung dịch là rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định.
Sử dụng bentonite hoặc polyme có thể dẫn đến sự xuất hiện của các tảng, cục sét bị lở, đặc biệt trong quá trình đổ bê tông, điều này làm giảm chất lượng bê tông Ngoài ra, sức kháng cắt của đất sét xung quanh cọc cũng sẽ bị giảm do sự hút ẩm từ nước thừa trong quá trình đông kết bê tông.
Khi khoan cọc nhồi có sử dụng dung dịch, việc không vệ sinh sạch sẽ mùn khoan trước khi đổ bê tông sẽ làm giảm đáng kể sức kháng mũi Tuy nhiên, bê tông tươi trong cọc nhồi lại mang lại lợi thế nhờ vào phản ứng hóa học giữa xi măng và đất sét xung quanh, điều này được ứng dụng trong gia cố đất sét bằng xi măng hoặc vôi Thêm vào đó, bề mặt sần sùi của cọc nhồi so với cọc đúc sẵn cũng góp phần cải thiện sức kháng.
Với đất dính bão hòa nước, ta nên sử dụng sức kháng cắt không thoát nước Su
(tức là cu) để dự báo sức chịu tải của cọc vì đây là trường hợp nguy hiểm hơn
Khi có tải trọng tác dụng, toàn bộ tải trọng sẽ được nước lỗ rỗng dư tiếp nhận Trong trường hợp đất dính có khả năng thoát nước kém, nước lỗ rỗng dư tiêu tán rất chậm, gần như không tiêu tán Do đó, trong thời gian đầu, ứng suất hữu hiệu σ’ giữ nguyên, dẫn đến sức kháng cắt cũng không thay đổi Vì vậy, chúng ta sử dụng Su để thực hiện các phép tính.
Sau một thời gian dài, nước trong lỗ rỗng sẽ dần tiêu tán, dẫn đến việc tải trọng bên ngoài được truyền lên hạt đất Sự gia tăng ứng suất hữu hiệu σ’ làm tăng sức kháng cắt, từ đó nâng cao độ an toàn của công trình.
Tóm lại thời điểm nguy hiểm nhất với đất dính là khi công trình vừa thi công xong, nước chưa kịp thoát đi
Ngược lại với một số đất dính “quá cố kết mạnh” (OCR ≥ 1), có hiện tượng
Sức kháng cắt của đất có thể giảm theo thời gian do hiện tượng "chùng" hay "mềm", đặc biệt khi chịu tải trọng đất quá cố kết mạnh, dẫn đến việc đất nở ngang và hút nước từ các vùng lân cận Sự gia tăng độ ẩm làm giảm sức kháng cắt Do đó, trong trường hợp này, cần đánh giá sức chịu tải dựa trên thông số thoát nước.
Cọc ép hoặc đóng làm chặt đất cát xung quanh, dẫn đến lún đất và tăng hệ số áp lực ngang Ko, đồng thời cải thiện sức kháng cắt của đất Tính chất đất tốt hơn giúp tăng sức chịu tải của cọc theo nền đất Ngược lại, đối với cọc nhồi, việc khoan lỗ làm đất cát trở nên rời rạc, dẫn đến giảm sức chịu tải của cọc Hơn nữa, nếu không vệ sinh sạch đáy hố khoan, sức kháng mũi sẽ giảm đáng kể.
Đánh giá chi phí và thi công cọc BTCT
Chiều dài cọc nhỏ, nên khi độ sâu ép cọc lớn thì mối nối cọc nhiều khó kiểm soát độ thẳng đứng của cọc
Do đúc tại công trường trình độ tay nghề công nhân không đều, bị phụ thuộc vào thời tiết nên chất lượng cọc không được ổn định
Cọc BTCT có thể được sử dụng cho các công trình vừa và nhỏ không yêu cầu chất lượng cao, tuy nhiên, trong khu vực huyện Thạnh Hoá, nơi có nhiều phèn gây ăn mòn kim loại, nếu chất lượng cọc không đảm bảo sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng công trình.
CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC
Giới thiệu chung
Cọc bê tông li tâm ứng lực trước nổi bật với nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chịu tải trọng tốt, ít nứt, và khả năng chống thấm cũng như chống ăn mòn cốt thép hiệu quả Được sản xuất từ bê tông mác cao từ 60Mpa đến 85Mpa trong nhà máy với công nghệ tiên tiến, cọc này được đổ bê tông vào khuôn thép kín và được căng kéo thép trước Quá trình sản xuất bao gồm việc quay ly tâm ở tốc độ cao để bê tông được phân bố đều, tạo thành cọc hình tròn rỗng Sau khi trưng hấp trong bể cao áp từ 6 đến 8 giờ, cọc sẽ được tháo dỡ ván khuôn và có thể vận chuyển ngay đến bãi tập kết, đáp ứng tốt nhu cầu của các công trình lớn và nhà cao tầng.
Cọc bê tông cốt thép là loại cọc phổ biến nhất trong các móng sâu, chịu lực ngang lớn với chiều dài từ 5 đến 25m, có thể lên đến 45m tùy thuộc vào điều kiện thi công Trong khi đó, cọc bê tông ly tâm nổi bật với nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông cốt thép thông thường, cả về giá thành và quy trình thi công Tuy nhiên, cọc bê tông ly tâm chỉ mới được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam do chưa có tiêu chuẩn sản xuất rõ ràng và nhiều chủ đầu tư cùng nhà thiết kế còn chưa quen thuộc với loại cọc này Hiện nay, cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đang ngày càng được ưa chuộng và sử dụng phổ biến.
Cọc bê tông li tâm ứng lực trước PC được sản xuất bằng phương pháp quay li tâm, với mức độ bền chịu nén của bê tông đạt tối thiểu B40.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao PHC được sản xuất bằng phương pháp quay li tâm, với độ bền chịu nén của bê tông đạt tiêu chuẩn không nhỏ hơn B60.
Phương Pháp tính toán cọc ly tâm ULT
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (PC) được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, với cấp độ bền chịu nén của bê tông đạt tối thiểu B40.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) là loại cọc được sản xuất bằng công nghệ quay ly tâm, với độ bền chịu nén của bê tông đạt tiêu chuẩn không dưới B60.
Cọc PC và PHC là loại cọc hình trụ rỗng, được thiết kế với đầu cọc, đầu mối nối hoặc mũi cọc phù hợp Đặc điểm nổi bật của chúng là đường kính ngoài và chiều dày thành cọc không thay đổi tại mọi tiết diện của thân cọc.
Ký hiệu quy ước của cọc PC, PHC được ghi theo thứ tự: Tên viết tắt – cấp tải trọng - đường kính ngoài (mm) – chiều dài cọc (m) – TCVN 7888: 2008
Bảng 2.1 Bảng kích thước cọc ĐH Kinh tế Hcm
Bảng 2.2 Bảng quy định sai lệch kích thước của cọc PC, PHC Đường kính ngoài
Sai lệch kích thước theo Chiều dài Đường kính ngoài
Chiều dày thành cọc (mm)
2.2.3 Bê tông sử dụng cho cọc ly tâm ứng lực trước
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thường (PC) có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B40
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60
2.2.4 Tính toán khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Ứng suất nén cho phép của bê tông bpσ = 0,4 x bR (daN/cm2
Trong đó: bpσ - Ứng suất nén cho phép của bê tông bR - Cường độ nén thiết kế của bê tông
Tổng diện tích thép ứng lực
D – đừng kính ngoài của cọc d – Chiều dầy thành cọc ĐH Kinh tế Hcm
Trong đó: r – Là bán kính ngoài của cọc r0 – Bán kính trong của cọc
Trong đó: spσ - Ứng suất kéo ban đầu của thép puσ - Cường độ của thép
(với Es là modun đàn hồi của thép ứng lực, Ec’ là modun đàn hồi của bê tông tại thời điểm truyền ứng lực)
Các tổn thất ứng suất trong cọc được lấy bằng 25% ứng suất trước trong cốt thép ứng lực ĐH Kinh tế Hcm
- Sức chịu tải theo đất nền tăng do:
Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả năng chịu tải
Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều
Theo Terzaghi tính toán về sức kháng mũi của cọc thì Sức kháng mũi của cọc tròn tăng so với cọc vuông vì tăng hệ số từ 0,4 lên 0,6
Sử dụng bê tông cường độ cao giúp giảm kích thước ngang và trọng lượng của các cấu kiện, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn ĐH Kinh tế Hcm
Phương pháp thi công cọc ly tâm ULT
2.3.1 Quy trình sản xuất cọc bê tông ly tâm dự ứng lực
Cát và đá được kiểm tra và rửa sàng kỹ lưỡng trước khi đưa vào trạm trộn cốt liệu, nhằm đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn TCVN 7570 – 2006 Kích thước cốt liệu không lớn hơn 25 mm và không vượt quá 2/5 độ dày của thành cọc.
Cốt thép ứng lực và cốt đai sử dụng được kiểm tra đảm bảo yêu cầu của tiêu chuẩn trước khi nòng thép rồi lắp khuôn
Để tạo lòng thép, các công tác cơ bản bao gồm cắt thép chủ, dập đầu neo thép, tạo lồng và lắp mặt bích Quá trình tạo lồng thép được thực hiện thông qua hàn tự động tại nhà máy.
Sau khi nòng thép được lắp vào khuôn, bê tông sẽ được nạp vào và mẫu bê tông sẽ được lấy thử nghiệm để đảm bảo mác bê tông đúng theo thiết kế Tiếp theo, tiến hành công tác căng thép để tạo ứng suất trong cọc, đặc biệt là cọc BTLT, theo các ứng suất thiết kế nhằm đảm bảo các moment kháng uốn khi đưa vào sử dụng Tất cả kết quả kéo thép sẽ được lưu trữ tại phòng thí nghiệm.
Hình 2.6 Căng dự ứng lực
Sau khi hoàn tất việc nạp bê tông và căng thép đạt cường độ thiết kế, tiến hành quay ly tâm để làm cho bê tông trong cọc trở nên đặc chắc Đo khoảng cách giữa các điểm đã được xác định trước.
Sau khi quay ly tâm, cọc được chuyển đến hầm dưỡng hộ bằng hơi nước để tăng cường độ bê tông nhanh chóng và ngăn ngừa nứt bề mặt do khô nhanh, đảm bảo chất lượng cọc Thời gian hấp cọc là khoảng 8 giờ, tiếp theo là bảo dưỡng đợt 2 trong 6 giờ Khi bê tông đạt 70% cường độ R28, thép ứng lực có thể được cắt, giúp tạo ra ứng lực trước trong cọc Cuối cùng, tháo khuôn để kiểm tra ngoại quan và độ dày thành cọc.
Hình 2.8 KCS kiểm tra phân loại cọc ngay khi tháo khuôn
2.3.6 Các biện pháp thi công hạ cọc hiện hành
Hiện nay, có nhiều phương pháp thi công hạ cọc ly tâm ứng suất trước, trong đó phương pháp ép tĩnh được sử dụng phổ biến Phương pháp này sử dụng máy ép thủy lực để nén đầu cọc, giúp đưa cọc xuống đất một cách hiệu quả.
Hình 2.8 Máy ép tĩnh theo phương cổ điển
- Không gây ra tiếng động lớn
- Không ép được cọc đường kính lớn và tải trọng lớn
- Thời gian thi công chậm do phải xếp tải bằng cẩu phục vụ
- Không gian cho hàn nối cọc hẹp rất khó b Đ óng : là phương pháp sử dụng búa đóng để hạ cọc
Hình 2.9 Máy đóng cọc ĐH Kinh tế Hcm
- Đóng được cọc đường kính lớn với tải trọng cao
- Hạ cọc vào trong đất nhanh
- Gây tiếng động và rung lớn
Cọc Ly tâm rỗng thường gặp vấn đề làm vỡ đầu cọc trong quá trình thi công Để khắc phục tình trạng này, phương pháp ép cọc bằng sói nước được áp dụng, cho phép đưa nước vào trong lòng cọc nhằm hạ cọc một cách hiệu quả.
Thi công tại các khu vực giáp ranh với sông biển yêu cầu ít xử lý mặt bằng hơn so với các biện pháp khác, chủ yếu phụ thuộc vào khả năng tiếp cận của thiết bị thi công.
Không thi công được cọc ở độ sâu lớn d Rung h ạ c ọ c: Sử dụng búa rung để hạ cọc
- Không gây tiếng ồn lớn
- Phương pháp này thường chỉ sử dụng cho các khu vực có địa chất yếu và cọc sử dụng cho công trình là cọc ma sát
Không rung hà được cọc có đường kính và chiều sâu lớn Phương pháp khoan thả sử dụng khoan dẫn để lấy đất, sau đó đổ vữa bê tông mác thấp vào hố khoan và hạ cọc xuống Phương pháp này thích hợp cho vùng đất có lớp trên yếu và lớp dưới cứng, yêu cầu mũi cọc ngàm với lớp đá cứng.
Hình 2.10 Máy khoan tạo lỗ cọc
- Cọc được khoan tạo lỗ trước không cần phải tác động lực lớn nên thân cọc nên rất an toàn cho cọc khi hạ vào đá
- Chi phí thi công đắt
- Thời gian thi công chậm
Phương pháp ép cọc bằng robot là một kỹ thuật ép tĩnh, sử dụng các chấu thép cong ôm lấy thân cọc để ép cọc xuống đất một cách hiệu quả Trong quá trình này, việc vận chuyển đất khoan đổ đi cũng đóng vai trò quan trọng, giúp tối ưu hóa quy trình thi công.
Robot ép cọc có rất nhiều tính năng nổi bật trong công nghệ ép cọc như:
- Có khả năng tự hành di chuyển ngang, dọc, xoay máy trong ép cọc rất thuận tiện trong thi công
- Tự cẩu hạ cọc và cẩu cọc vào bộ phận ép mà không cần nhờ đến cẩu hỗ trợ bên ngoài
Công nghệ ép cọc sử dụng má kẹp ôm lấy thân cọc và ép xuống, cho phép ép cọc dài với chiều dài phụ thuộc vào sức nâng của cần cẩu.
- Lực ép là tĩnh nên rất giảm thiểu được tiếng ồn
- Có khả năng ép cọc được đường kính lớn, hiện nay đến đường kính 600mm và lực ép nên đến xấp xỉ 1000 tấn
- Thân máy rộng dài và rộng lên rất vững không sợ bị lật khi ép tải cao bênh máy ĐH Kinh tế Hcm
Hình 2.11 Máy Robot ép cọc
* Ư u đ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp ép b ằ ng Robot:
- Không gây chấn động và tiếng ồn lớn
- Thi công nhanh và an toàn cho cọc và con người thi công,
- Sử dụng ít nhân lực nhưngnăng suất thi công cho 1 ca sản xuất rất cao, dễ kiểm soát chất lượng,
- Ép được cọc với tải trọng lớn, tự di chuyển và tự cẩu cọc vào giá ép không cần thiết bị cẩu bên ngoài hỗ trợ
- Robot ép cọc có thể ép được cả cọc vuông và cọc tròn
- Thi công ép bằng RoBot cần mặt bằng rộng, đường vào công trình thi công phải đủ lớn và cứng trắc cho xe vận chuyển thiết bị vào,
- Cẩn phải có thiết bị cẩu lắp phải lớn đủ để nâng được các thiết bị phụ kiện của máy
Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, dòng điện nguồn cung cấp cần đạt khoảng 170KVA trở lên, tùy thuộc vào công suất của máy Ngoài ra, do tải trọng nặng, mặt bằng cần phải cứng chắc để máy có thể di chuyển mà không bị lún.
Chỉ có thể thi công các công trình với thiết kế móng đài thấp, trong khi việc thực hiện các dạng móng cọc có thiết kế đài cao và cọc xiên gặp nhiều hạn chế.
Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng
Mặt bằng cần được san phẳng và loại bỏ các vật cản, đồng thời giải phóng các đường điện trên không nếu có, nhằm đảm bảo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của máy Robots và các thiết bị vận chuyển, nâng hạ.
Bước 2: Nghiên cứu sơ đồ ép cọc, hướng di chuyển của máy Robot
Sơ đồ di chuyển được thiết kế từ trong ra ngoài nhằm tránh hiện tượng dồn đất và chối giả cho cọc, đồng thời không làm ảnh hưởng đến đường cấp cọc Đối với những khu vực có công trình lân cận, cần lập sơ đồ ép từ phía công trình đó ra trước để ngăn chặn tình trạng dồn đất có thể gây hại cho công trình xung quanh.
Bước 3: Định vị công trình và tim cọc ép
Đánh giá chi phí và thi công cọc ly tâm ƯLT
Cọc ly tâm ƯLT vượt trội hơn cọc bê tông cốt thép thường nhờ vào khả năng khắc phục các hạn chế của loại cọc này Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước mang lại nhiều ưu điểm mà cọc bê tông cốt thép thường không thể đáp ứng, từ đó nâng cao hiệu quả và độ bền của công trình xây dựng.
Bê tông được nén trước trong quá trình khai thác giúp ngăn ngừa sự xuất hiện của ứng suất kéo, hoặc nếu có, giá trị này thường rất nhỏ và không gây ra hiện tượng nứt.
Cọc bê tông ứng suất trước kết hợp với quay ly tâm mang lại độ đặc chắc, giúp chịu tải trọng cao mà không bị nứt Điều này không chỉ tăng cường khả năng chống thấm mà còn cải thiện khả năng chống ăn mòn của cốt thép và chống ăn mòn sulfat.
Việc sử dụng bê tông và thép cường độ cao giúp giảm tiết diện cốt thép, từ đó làm giảm trọng lượng của cọc Điều này mang lại thuận lợi cho việc vận chuyển và thi công.
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng vượt trội hơn so với cọc bê tông cốt thép thông thường, cho phép chúng được đóng sâu vào nền đất, tối ưu hóa khả năng chịu tải của đất nền Điều này dẫn đến việc sử dụng ít cọc hơn trong một đài móng, từ đó giảm chi phí xây dựng móng và mang lại lợi ích kinh tế.
Cọc ly tâm mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông cốt thép truyền thống, đặc biệt trong việc thiết kế và thi công các công trình trên nền đất yếu, như tại huyện Thạnh Hoá Công nghệ này không chỉ cải thiện độ bền và khả năng chịu tải mà còn tối ưu hóa quy trình thi công, phù hợp với yêu cầu của các dự án hiện đại.
SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VÀ CỌC BTCT LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC
Ưu khuyết điểm các phương pháp cọc
Đối với cọc ly tâm ƯLT a Ư u đ i ể m
Cọc được sản xuất trong nhà máy bằng quy trình khép kín nên chất lượng cọc ổn định, dễ kiểm soát khi thi công và đảm bảo chất lượng
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước được sản xuất từ bê tông ứng suất trước, giúp ngăn chặn hiện tượng biến dạng và nứt nẻ trong quá trình vận chuyển, lắp dựng và sử dụng.
Bê tông ứng suất trước kết hợp với quay ly tâm tạo ra cọc bê tông đặc chắc, có khả năng chịu tải trọng cao mà không bị nứt Điều này giúp tăng cường khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép và ngăn ngừa sự ăn mòn sulphate trong quá trình khai thác công trình.
Việc áp dụng bê tông và thép cường độ cao giúp giảm tiết diện của bê tông và cốt thép, từ đó làm giảm trọng lượng của cọc Điều này không chỉ thuận lợi cho việc vận chuyển mà còn nâng cao hiệu quả thi công, mang lại lợi ích kinh tế vượt trội so với các loại cọc thông thường.
Cọc có chiều dài lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có ít mối nối hơn
Sức chịu tải theo đất nền tăng do:
Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả năng chịu tải
Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều
Sử dụng bê tông cường độ cao giúp giảm kích thước ngang và trọng lượng của cấu kiện, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong xây dựng.
Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn
Khả năng chịu cắt của cọc tương đối kém
Khả năng chịu tải trọng do đập kém
Cọc chỉ nên được sử dụng ở những khu vực có điều kiện địa chất ổn định và mềm, cho phép đóng ép trực tiếp Tuy nhiên, trong những vùng có lớp đá phong hóa hoặc cát chặt, cần áp dụng biện pháp khoan dẫn để đảm bảo hiệu quả.
Kinh phí đầu tư nhà máy lớn ĐH Kinh tế Hcm
Đánh giá so sánh chi phí và phương pháp thi công cọc
3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công cọc ly tâm ƯLT
Mặt bằng yếu lầy lún làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thi công
Hình 3.1 Máy bị lún nghiêng do mặt bằng yếu
Hình 3.2 Máy bị lún do mặt có nước
Chất lượng cọc kém làm ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Tổ chức mặt bằng thi công không khoa học làm ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Sơ đồ ép cọc không phù hợp làm đến chất lượng thi công
- Địa chất phức tạp cũng ảnh hưởng đến chất lượng thi công
- Lựa chọn cọc có sức chịu tải nhỏ mà lực ép thi công lớn làm gãy vỡ cọc làm ảnh hưởng đến chất lượng thi công
Hình 3.3 Cọc bị vỡ đầu do mác bê tông kém
3.2.2 So sánh chi phí giữa các loại cọc
Với giá thành tham khảo hiện nay của cọc ly tâm như sau : ĐH Kinh tế Hcm
Và giá thành của cọc BTCT thông thường :
Tuy giá thành của cọc ly tâm có cao hơn so với cọc BTCT thông thường nhưng
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng vượt trội so với cọc bê tông cốt thép thông thường, cho phép đóng sâu vào nền đất và tận dụng tối đa khả năng chịu tải của đất nền Điều này dẫn đến việc sử dụng ít cọc hơn trong một đài móng, từ đó giảm chi phí xây dựng móng và mang lại lợi ích kinh tế Để so sánh hiệu quả, tác giả đã chọn hai loại cọc phổ biến nhất hiện nay là cọc tròn D500 và cọc vuông 400x400.
LOẠI CỌC GIỐNG NHAU KHÁC NHAU ƯU ĐIỂM
- Thay thế cọc gỗ truyền thống không bền trước đây
- Độ bền cao do kết cấu BTCT bền trong môi trường đất
- Có khả năm chịu tải cao ứng dụng cho phương án móng sâu trong vùng đất yếu
Cọc Ly Tâm D500 được sản xuất trong dây chuyền máy móc hiện đại và quy trình kiểm soát nguyên liệu đầu vào đạt tiêu chuẩn ISO
- Sức khán mũi cọc là
- Mũi cọc được hàn sau khi đúc xong và có dạng phẳng nên chịu lực ép rất lớn
Cọc vuông 400x400 sản xuất tại chỗ và khó kiểm soát chất lượng ĐH Kinh tế Hcm
- Sức khán mũi cọc là
- Cọc có mũi nhọn đúc liền thân
Thi công cần thiết bị cơ giới chuyên dụng
Mũi khoan dạng phẳng có khả năng phá hủy đầu cọc tại điểm tiếp xúc với thiết bị thi công Đặc biệt, đối với các công trình có lớp đất thấu kính với chỉ số SPT > 25, việc xuyên qua là không khả thi và cần thiết phải khoan dẫn.
-Cọc tròn do rỗng bên trong nên dễ bị phá hoại nếu sử dụng phương pháp đóng búa
Do cấu tạo mũi nhọn nên có thể ép xuyên qua lớp đất có thấu kính chỉ số SPT >%
- Do đổ không ly tâm nên tình trạng phân tầng
BT là thường xuyên ĐH Kinh tế Hcm
- Do sử dụng phương pháp quay ly tâm nên kiểm soát được sự phân tầng cũng như mac của BT và khó kiểm soát Mac
Cọc ly tâm luôn rẻ hơn từ 8-10% so với cọc vuông
360.000VND/1m ( công ty bê tông
Tương tự nhau như dùng giàn ép, đóng, robot…
3.3 Định hướng giải pháp tối ưu lựa chọn cọc
Dựa trên khảo sát thực tế và các nghiên cứu của tác giả trong và ngoài nước, bài viết đề xuất các giải pháp thi công cọc ống bê tông ứng suất trước hiệu quả.
Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho các công trình xây dựng
Ứng dụng công nghệ hiện đại trong thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước giúp nâng cao hiệu quả sử dụng Các điều kiện thi công thực tế cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu suất của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.
Khi so sánh giữa cọc ly tâm và cọc vuông, cọc ly tâm có giá trị thấp hơn từ 8-10% so với cùng loại diện tích Tuy nhiên, chất lượng của cọc ly tâm luôn đạt tiêu chuẩn và quy trình kiểm tra tốt hơn.
Huyện Thạnh Hoá có địa chất yếu, do đó việc kiểm tra quy trình chất lượng cọc là rất quan trọng Để sản xuất cọc ly tâm, cần đầu tư vào dây chuyền máy móc hiện đại và đảm bảo quy trình kiểm soát nguyên liệu đầu vào đạt tiêu chuẩn ISO.
Đề xuất giải pháp tối ưu lựa chọn cọc
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ
4.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội tỉnh Long An
4.1.1 Giới thiệu chung về tỉnh Long An a Đặc điểm tự nhiên, cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật, kinh tế xã hội của tỉnh Long An trong thời gian vừa qua
Long An có diện tích tự nhiên 4.494 km², chiếm 1,35% tổng diện tích cả nước và 11,06% diện tích đồng bằng sông Cửu Long Tỉnh Long An nằm trong vùng đồng bằng sông Cửu Long, là một phần của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Đây cũng là cửa ngõ kết nối miền Đông Nam Bộ với khu vực đồng bằng sông Cửu Long, giáp ranh với thành phố Hồ Chí Minh ở phía Đông và Vương quốc Campuchia ở phía Bắc.
Campuchia và tỉnh Tây Ninh; phía Tây giáp tỉnh Đồng Tháp và phía Nam giáp tỉnh
Tiền Giang; có đường biên giới đất liền dài gần 133 km tiếp giáp với hai tỉnh Svay
Rieng và tỉnh Prey Veng của Vương Quốc Campuchia; có cửa khẩu Quốc tế Bình
Hiệp (thị xã Kiến Tường) và cửa khẩu quốc gia Tho Mo (huyện Đức Huệ)
Long An sở hữu hệ thống giao thông đường bộ thuận lợi với nhiều tuyến đường quan trọng được nâng cấp và xây dựng mới trong các nhiệm kỳ qua Các tuyến đường này kết nối chặt chẽ với Quốc lộ 1, Quốc lộ 50, Quốc lộ 62 và Quốc lộ N2, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế và giao thương trong khu vực.
Long An có 02 đường dẫn kết nối đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh - Trung
Lương, Long An có địa hình bằng phẳng, thuận lợi cho sự phát triển kinh tế Trong những năm gần đây, các huyện như Đức Huệ, Đức Hòa, Bến Lức và thành phố Tân An đã phát triển nhiều khu, cụm công nghiệp, dẫn đến việc xây dựng nhiều công trình nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương.
VÍ DỤ TINH TOÁN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC LOẠI CỌC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ 4.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội tỉnh Long An
Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Hoá
Thạnh Hoá là một huyện giáp biên giới Campuchia nằm ở phía Tây Bắc của tỉnh Long An, thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam ĐH Kinh tế Hcm
Huyện Thạnh Hóa là một trong 6 huyện nằm trong khu vực vùng Đồng Tháp
Mười nên hằng năm thường bị ảnh hưởng của lũ lụt, cách Thành phố Tân An 29 km về phía Bắc theo đường Quốc lộ 62
Thạnh Hóa giáp với các huyện:
Phía Đông Bắc giáp huyện Đức Huệ
Phía bắc giáp Xam Rong, Svay Rieng, Campuchia có đường biên giới dài
Phía Tây giáp các huyện Mộc Hóa, Tân Thạnh
Phía Đông giáp huyện Thủ Thừa
Phía Nam giáp huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang
Cơ sở hạ tầng của huyện còn thiếu và không đồng bộ, gây trở ngại lớn cho sự phát triển kinh tế - xã hội Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí của huyện trong phân vùng địa lý kinh tế của tỉnh.
Long An, đặc biệt là Thạnh Hóa, nằm trong tiểu vùng IV, bao gồm Thạnh Hóa, Bắc Thủ Thừa và một phần huyện Tân Thạnh Khu vực này tập trung vào phát triển nông - lâm - ngư nghiệp, với mục tiêu ổn định sản xuất 2 vụ lúa mỗi năm (Đông Xuân - Hè Thu), áp dụng mô hình luân canh lúa - đay, phát triển lâm nghiệp thông qua trồng tràm cừ, và nuôi trồng thủy sản nước ngọt.
Điều kiện địa chất khu vực huy ện Thạnh Hoá
Huyện Thạnh Hoá có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với nhiệt độ ôn hòa, nhiều nắng và gắt, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nông, lâm, ngư nghiệp.
Nhiệt độ trung bình ở đây là 27ºC, thấp nhất vào tháng Giêng và cao nhất vào tháng
Năm Lượng mưa trung bình là 1.447,7 – 1.886 mm/năm, chia làm hai mùa rõ rệt, từ
Tháng 5 tới Tháng 11 và từ Tháng 12 tới Tháng 4 Độ ẩm không khí trung bình là 79 - ĐH Kinh tế Hcm
82%.Số giờ nắng mỗi năm là 2.718 giờ Đây là những điều kiện lý tưởng để sản xuất và canh tác quanh năm
Lượng mưa tại tỉnh không đồng đều, giảm dần từ khu vực giáp ranh thành phố Hồ Chí Minh về phía tây và tây nam Mưa, cùng với lũ lụt và thủy triều, có tác động lớn đến sản xuất và đời sống của người dân địa phương.
Huyện Thạnh Hoá có nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 27,4°C
Vào tháng 4, nhiệt độ trung bình cao nhất đạt 28,9°C, trong khi tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất là 25,2°C Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối ghi nhận là 37,7°C, còn nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là 16,8°C.
4.3.3 Ẩm độ Độ ẩm trong vùng thay đổi theo mùa trong năm Mùa mưa độ ẩm trung bình từ
79% đến 86% và mùa nắng từ 70% đến 79% Độ ẩm trung bình hàng năm khoảng
4.3.4 Lượng mưa và lượng bốc hơi
Mùa mưa trong vùng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa rơi chiếm từ
Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1.620mm, với 90-94% lượng mưa tập trung vào tháng 8 và tháng 9 Lượng mưa cao nhất ghi nhận là 1.698,8mm, trong khi lượng mưa thấp nhất là 1.349,8mm Mưa phân bố không đều, giảm dần từ khu vực giáp ranh thành phố Hồ Chí Minh xuống phía Tây và Tây Nam, trong đó các huyện phía Đông Nam gần biển có lượng mưa thấp nhất Cường độ mưa lớn dẫn đến xói mòn ở vùng gò cao, kết hợp với triều cường gây ra lũ ngập úng ở những vùng trũng, ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống của người dân.
Lượng bốc hơi thay đổi theo mùa, với mức thấp trong mùa mưa và cao trong mùa nắng Dữ liệu khí tượng từ trạm Tân An cho thấy lượng bốc hơi cao nhất đạt 1.240 mm/năm, trong khi mức thấp nhất là 857 mm/năm.
Lũ lụt ở tỉnh Long An không có độ sâu lớn, nhưng tình trạng ngập lụt lại kéo dài từ tháng 8 đến tháng 11 Nước lũ thường đổ về từ thượng nguồn sông, ảnh hưởng chủ yếu đến các huyện phía bắc thuộc khu vực ĐTM.
Cường suất lũ bình quân đã tăng từ 1 đến 3 cm/ngày, với mực nước tiếp tục gia tăng tùy theo điều kiện thời tiết Đỉnh lũ hàng năm thường xảy ra từ cuối tháng 9 đến đầu tháng 11, sau đó giảm dần từ giữa tháng 11 đến cuối tháng 12 Tần suất mực nước lũ lớn đã giảm từ 8-10 lần vào năm 1961 xuống còn 3-4 lần vào năm 1991 Tuy nhiên, nhiều trận lũ lớn đã xảy ra liên tiếp trong giai đoạn 1994-1996 và năm 2000, với trận lũ năm 2000 được xem là lịch sử trong nhiều thập kỷ Mực nước lũ cao nhất ghi nhận tại huyện Mộc Hóa, đạt 3,2 m, gây ngập lụt một vùng đất rộng lớn ở khu vực phía Nam.
300.000 ha, gồm 12 huyện của tỉnh Mực nước lũ trung bình là từ 1,5 đến 2 m
Xâm nhập mặn chủ yếu xảy ra do chế độ bán nhật triều từ biển Đông, chảy vào nội địa qua cửa sông Soài Rạp Triều cường và gió đông bắc làm mực nước giảm từ thượng nguồn, kết hợp với việc khai thác quá mức nguồn nước mặt, khiến mặn xâm nhập sâu hơn vào vùng nội địa Hiện tượng này bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 6 với độ mặn đạt 4g/lít Tuy nhiên, độ mặn của sông Vàm Cỏ Đông giảm dần nhờ nguồn nước từ hồ Dầu Tiếng, và độ mặn biến đổi theo chu kỳ thủy triều, nắng nóng và hướng gió.
Long An nằm trong khu vực có chế độ bán nhật triều, ảnh hưởng từ Biển Đông qua cửa sông Soài Rạp, với chu kỳ triều kéo dài 13-14 ngày và một ngày triều là 20 giờ 50 phút Các huyện phía nam quốc lộ 1A chịu ảnh hưởng nặng nề, bị xâm nhập mặn 4-6 tháng mỗi năm Thủy triều ở sông Soài Rạp (3,5 – 3,9m) lấn sâu vào đất liền, đặc biệt vào mùa khô khi dòng chảy của hai sông Vàm Cỏ yếu đi Đỉnh triều tại Tân An ghi nhận từ 217 – 235 cm.
Mộc Hóa là 60 – 85 cm Vào mùa mưa, có thể lợi dụng thủy triều để tưới tiêu cho các cánh đồng ven sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây
4.3.7 Đặc điểm địa hình Địa hình huyện Tân Thạnh bị chia cắt bởi nhiều hệ thống kênh, rạch chằng chịt, trong đó có một số kênh lớn như: kênh Dương Văn Dương, kênh 12, kênh 79, kênh
Bảy Thước Trong đó kênh Dương Văn Dương là trục chính
Theo kết quả điều tra từ bản đồ đất tỷ lệ 1/100.000 vùng ĐTM năm 1994 của Phân viện Quy hoạch - TKNN, huyện có 3 nhóm đất với 13 đơn vị chú giải Cụ thể, nhóm đất phù sa chiếm 0,97% diện tích tự nhiên với 414 ha, trong khi nhóm đất phèn chiếm ưu thế với 35.996 ha, tương đương 84,54% diện tích tự nhiên, và nhóm đất xáo trộn chiếm 6.168 ha.
Huyện Thủ Thừa, thuộc ĐH Kinh tế HCM, có địa chất đặc trưng với 14,49% DTTN, hình thành từ hai loại trầm tích chính: trầm tích phù sa non trẻ Holocene và trầm tích phù sa cổ Pleistocene Trong đó, trầm tích phù sa non trẻ Holocene chiếm ưu thế và chứa nhiều vật liệu sinh phèn.
Trầm tích Holocene chiếm khoảng 82,9% diện tích tự nhiên của huyện, phủ lên trầm tích phù sa cổ và đặc trưng bởi sự hiện diện của Sulfidic, nguyên liệu chính hình thành đất phèn Ngoài ra, trầm tích không phân chia chiếm khoảng 4,5% diện tích tự nhiên Do đó, việc xây dựng các công trình kết cấu hạ tầng cần được tính toán cẩn thận để đảm bảo độ ổn định bền vững.
Nguồn nước cung cấp chính cho huyện Tân Thạnh là kênh Dương Văn Dương
(kênh Đồng Tiến – Lagrange) thuộc 2 tỉnh Đồng Tháp và Long An Kênh 12 nối liền tỉnh Long An và tỉnh Tiền Giang
Ngoài ra, hệ thống kênh huyện Tân Thạnh, kênh Bảy Thước, kênh 79, kênh
5000 cũng là nguồn cung cấp nước quan trọng cho sản xuất và đời sống của người dân huyện
Nguồn nước ngầm tại huyện Tân Thạnh có đặc điểm nổi bật là xuất hiện ở độ sâu lớn và chi phí khai thác cao, dẫn đến việc ít được khai thác.
Thạnh nước mạch nông thường xuất hiện ở độ sâu từ 30 đến 40 mét, nhưng chất lượng nước bị ảnh hưởng bởi phèn, dẫn đến khả năng sử dụng cho sinh hoạt bị hạn chế.
Ứng dụng cọc ly tâm tại công trình trên địa bàn huyện
Công trình được nghiên cứu là trường THPT Thạnh Hoá TT Thạnh Hoá,
Thạnh Hóa, Long An Được xây dựng lại năm 2018 với đặc điểm như sau : Đặc điểm công trình: ĐH Kinh tế Hcm
Hình 4.2 : Trường THPT Thạnh Hoá, Huyện Thạnh Hoá, Long An
Nhà lớp học 3 tầng với 14 phòng học được xây dựng trong khuôn viên đất trường, phù hợp với quy hoạch định hướng lâu dài mà nhà trường đang quản lý và sử dụng.
Có đường giao thông liên huyện chạy qua thuận tiện cho việc chở vật liệu
Quy mô xây dựng công trình:
Hình 4.3 : Quá trình triển khai thi công
Công trình được xây dựng 3 tầng, chiều cao tầng 3,6m; có tổng diện tích sàn là
Công trình có diện tích 1650m2, được xây dựng với kết cấu khung bê tông cốt thép và sàn đổ bê tông tại chỗ Mái được lợp ngói đỏ, hệ thống cửa sử dụng gỗ dẻ Nền nhà được lát gạch ceramic hoa kích thước 400×400 Theo số liệu địa chất, công trình sử dụng móng cọc ly tâm dự ứng lực với chiều sâu cọc là -30m.
Ta áp dụng tính toán với cùng số liệu địa chất với hai phương án cọc BTCT thường và cọc ly tâm DU71L như sau :
Mực nước ngầm cách mặt đất (- 1m) ĐH Kinh tế Hcm
Hình 4.4 Mặt cắt địa chất công trình ĐH Kinh tế Hcm
Tính toán sức chịu tải của các loại cọc trong cùng một điều kiện địa chất và độ sâu mũi cọc là rất quan trọng Đối với cọc bê tông cốt thép thường và cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, việc so sánh sức chịu tải giúp xác định loại cọc phù hợp nhất cho công trình Sự khác biệt trong thiết kế và vật liệu giữa hai loại cọc này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực và độ bền của công trình.
Chọn chiều sâu mũi cọc 30m
4.4.3 Phương án cọc bê tông cốt thép thường
Chọn cọc 400x400 cốt thép trong cọc là 422φ mác bê tông 300 Chiều dài mỗi cọc là
10m Chiều sâu mũi cọc là 30m a Sức chịu tải của cọc đơn
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3 a Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs
Trong đó: mD – sai số đo khoảng cách mv – sai số đo góc nghiêng ĐH Kinh tế Hcm
K ế t qu ả tính toán đượ c l ậ p thành b ả ng b Sức chịu tải của mũi cọc (qp) a Theo phương pháp Terzaghi qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,4* γ *d* Nγ
Nc , Nq , Nγ Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng của TS Châu Ngọc Ẩn
22,6) +8,9*(31,3 - 26,4) = 204,3 (kN/m2) qp = 1,3*6,85*37,162 + 204,3*22,456 + 0,4*8,9*0,4*19,7 qp = 4946,74 (kN/m2) b Theo phương pháp Meyerhof qp = C*Nc + q*Nq ĐH Kinh tế Hcm
Tra biểu đồ 3.28 trang 178 sách Nền Móng của TS Châu Ngọc Ẩn
= 300 ֜ Nq = 16 , Nc = 70 qp = 6,85*70+ 204,3*16 = 3748,3 (kN/m2) c Theo TCVN 205-1998
Vậy sức chịu mũi cực hạn của cọc là
Sức chịu tải của cọc theo đất nền là
4.4.4 Phương án cọc bê tông ly tâm ứng suất trước Đường kính ngoài D = 500 (mm), chiều dày thành cọc d = 90 (mm) cường độ thiết kế bR = 600 (kG/cm2), chiều dài cọc L = 15 (m), ứng suất kéo của bê tông tuf = 75 (kG/cm2 ) Thép ứng lực trước N = 14φ7.1, cường độ thép puf = 14500 (kG/cm2 )
Sơ đồ cẩu lắp 2 móc cẩu ĐH Kinh tế Hcm
Sơ đồ cẩu lắp 1 móc cẩu
Mmax = 0,043*q*L2 = 0,043*0,29*152 =2,806 (T.m) a Sức chịu tải của cọc đơn
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc
Ta có: Ứng suất nén cho phép của bê tông bpσ = 0,4 x bR = 0,4 x 600 = 240 (daN/cm2)
Tổng diện tích thép ứng lực
Diện tích mặt cắt ngang cọc ĐH Kinh tế Hcm ĐH Kinh tế Hcm
Với b Sức chịu tải của mũi cọc (qp) a Theo phương pháp Terzaghi qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,6* γ *R* Nγ
Nc , Nq , Nγ Tra bảng 3.5 trang 174 với 00 ĐH Kinh tế Hcm
22,6) +8,9*(31,3 - 26,4) = 204,3 (kN/m2) qp = 1,3*6,85*37,162 + 204,3*22,456 + 0,6*8,9*0,25*19,7 qp = 4614,1 (kN/m2) b Theo phương pháp Meyerhof qp = C*Nc + q*Nq ta có Lb/d = 9,4/0,5 = 18,8
= 300 ֜ Nq = 16 , Nc = 70 qp = 6,85*70+ 204,3*16 = 3748,3 (kN/m2) c Theo TCVN 205-1998
Vậy sức chịu mũi cực hạn của cọc là
Sức chịu tải của cọc theo đất nền là
Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp
Qua các ví dụ tính toán trên ta nhận thấy:
Diện tích mặt cắt ngang của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước nhỏ nhất, giúp giảm trọng lượng bản thân của cọc, từ đó tiết kiệm khối lượng bê tông sử dụng.
Nhưng khả năng chịu tải theo vật liệu của cọc bê tông ly tâm ULT vẫn lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường
- Diện tích cốt thép dùng cho một cọc ít hơn nhiều so với cọc bê tông cốt thép thường, có lợi về kinh tế
Theo công thức của Terzaghi, sức chịu mũi của cọc được tính như sau: đối với cọc tròn, qp = 1,3.c.Nc + γ.Df.Nq + 0,6.γ.d.Nγ; còn đối với cọc vuông, qp = 1,3.c.Nc + γ.Df.Nq + 0,4.γ.b.Nγ.
Cọc bê tông ly tâm ULT có khả năng chịu tải cao hơn cọc bê tông cốt thép thường khi được đóng vào cùng loại địa chất và độ sâu tương đương, nhờ vào việc tăng cường sức chịu mũi của cọc.
Cọc bê tông ly tâm ULT có khả năng chịu kéo vượt trội so với cọc bê tông truyền thống, điều này dẫn đến khả năng chống thấm và chống ăn mòn tốt hơn cho cọc bê tông ly tâm ULT.
Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường cao hơn so với 1m cọc bê tông ly tâm ULT do nhà máy cung cấp Việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT không chỉ có sức chịu tải cao mà còn giúp tăng tuổi thọ công trình và mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội.
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
Xử lý nền đất yếu bằng cọc BTCT giúp tăng sức chịu tải của nền đất và cải thiện các tính chất cơ lý như giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt và trị số modun biến dạng, cũng như tăng cường độ chống cắt của đất Đặc biệt, trong các công trình thủy lợi, việc này còn giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp, rất quan trọng đối với khu vực huyện Thạnh Hoá, nơi có nhiều đất yếu.
Cọc bê tông ly tâm ULT có khả năng chịu tải cao hơn cọc bê tông cốt thép thường khi được đóng vào cùng loại địa chất và độ sâu tương đương, nhờ vào việc tăng cường sức chịu mũi của cọc.
Cọc bê tông ly tâm ULT có khả năng chịu kéo vượt trội so với cọc bê tông cốt thép thường, đồng thời cung cấp khả năng chống thấm và chống ăn mòn tốt hơn Mặc dù chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường cao hơn so với cọc bê tông ly tâm ULT, nhưng việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT mang lại sức chịu tải cao, kéo dài tuổi thọ công trình và hiệu quả kinh tế đáng kể.
2 KIẾN NGHỊ Để thực hiện tốt và có hiệu quả các giải pháp đề xuất, tác giả Luận văn có một số kiến nghị sau đối với các công trình cầu đường liên huyện trong khu vực Thạnh
Cọc ống ly tâm ứng lực trước có khả năng cắm sâu hơn so với cọc bê tông cốt thép thông thường, giúp tận dụng tối đa sức chịu tải của đất nền Điều này dẫn đến việc giảm số lượng cọc cần thiết trong một đài móng, từ đó đơn giản hóa quá trình bố trí và thi công, đồng thời tiết kiệm chi phí xây dựng.
Việc sử dụng bê tông và thép cường độ cao giúp giảm tiết diện cốt thép, từ đó giảm trọng lượng, thuận tiện cho việc vận chuyển và thi công, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước có ưu điểm nổi bật là sức chịu tải ngang lớn, nhờ vào việc bê tông được ứng lực trước Điều này không chỉ nâng cao khả năng chịu kéo của bê tông mà còn cải thiện khả năng chống thấm và chống ăn mòn.
Khi công nghệ cọc ly tâm dự ứng lực trở nên phổ biến, chi phí xây lắp sẽ giảm, đồng thời những lợi ích của phương pháp này sẽ được nâng cao rõ rệt.
Vì những lí do nêu trên, học viên nhận thấy lựa chọn phương án cọc ly tâm
DU71L là tiết kiệm, thuận lợi và hợp lý trên địa bàn huyện Thạnh Hoá, tỉnh Long An ĐH Kinh tế Hcm
Những Hạn Chế Của Luận Văn Và Kiến Nghị Nghiên Cứu Tiếp Theo
A Những hạn chế của luận văn:
Do thời gian hạn chế, nghiên cứu này chỉ tập trung vào việc so sánh hai phương án cọc tại huyện Thạnh Hóa Chưa có nghiên cứu mở rộng cho các công trình dân dụng khác trong tỉnh Long An và các địa phương khác có kết cấu địa chất phức tạp hơn.
B Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo:
Trong nghiên cứu tiếp theo, tác giả dự định khảo sát các biện pháp thi công cọc ly tâm cho các công trình dân dụng quy mô lớn Mục tiêu là đưa ra những đánh giá khoa học và khả quan hơn về hiệu quả của phương pháp này.